中国粉体网讯

本期为您分享的是中国粉体网对西安交通大学电子科学与工程学院副院长周迪的专访、�/p>

2025�?2�?4-25日，由中国粉体网联合东莞市东莞理工科技创新研究院主办的“第八届新型陶瓷技术与产业高峰论坛”在东莞帝豪花园酒店成功召开！大会期间，中国粉体网记者有幸邀请到多位专家、企业界代表做客我们的“对话”栏目畅谈先进陶瓷产业发展现状及未来展望。本期，我们邀请到的是西安交通大学电子科学与工程学院副院长周迪、�/p>

中国粉体网：周教授，请问您在报告中提到的高品质因数微波介质陶瓷，当前面临的最大技术挑战是什么？

周教授：高品质因数微波介质陶瓷，其实我们给它加了一个限定条件，即烧结温度可以是传统陶瓷的烧结温度。我们所要利用的关键点就是其品质因数特别高，也就是介质损耗极小，且介电常数可实现系列化、�/p>

就我个人理解，目前它有两个技术难点。其一，微波介质陶瓷的品质因数Qf乘积与介电常数之间存在反比关系，即Qf值随介电常数的升高呈下降趋势，当介电常数超过45时，Qf值会骤降，特别是K70、K75、K80的Qf值可降至10000�?1000 GHz，这对于介质谐振器、滤波器等器件来说是非常不利的。如果能够研发新型固溶体材料或者新结构微波介质陶瓷，在提升介电常数的同时提高Qf值，这是一项重大的突破、�/p>

另外，目前微波介质陶瓷存在一个显著缺点——脆性，今天上午很多老师在报告中提到了这一点，我个人认为往大了说可以叫做功能陶瓷的结构化，或者说微波介质陶瓷的结构化。除了通常关注的损耗、温漂等电学性能以外，我们希望它有更好的力学强度。以中国5G基站所用的介质滤波器为例，其结构包含悬孔、通孔等，这对陶瓷的要求非常苛刻，因为陶瓷脆性大。将来在这种大尺寸、异形陶瓷件的加工方面要考虑陶瓷的韧性、抗弯强度等力学性能，这也是非常大的技术挑战、�/p>

中国粉体网：周教授，（超）低温共烧陶瓷技术中有什么关键难点？如何应对＞�/span>

周教授：超低温烧结微波介质陶瓷概念最早应该是2002�?003年由美国宾州州立大学提出来的。它在低温共烧“LTCC”前面加了一个“Ultra”，也就说超低温。实际上大家对超低温烧结（ULTCC）的理解不太一样，比较客观的理解是本征低温烧结微波介质陶瓷，而且能够找到与之匹配的共烧金属电极、�/p>

目前科研中涉及的几大ULTCC体系，如二氧化碲，三氧化钼，三氧化二硼等以低熔点氧化物为主源的体系，构成了一系列不同介电常数的ULTCC材料。但实际上很多ULTCC材料属于低介电常数材料，且其TCF值大部分为负值。这也就意味着将来ULTCC材料到底怎么去用?首先要把它的温漂调零，其次需要寻找非常合适的共烧电极，比如使用铝电极，铝的熔点为661摄氏度，则材料的致密成瓷温度必须低于铝的熔点，如果说成瓷温度刚好�?00�?60�?00�?00摄氏度附近，与银电极发生化学反应，那这个所谓的ULTCC材料就缺乏实际应用价值、�/p>

另外，以低熔点氧化物为主源的材料还面临一个严峻问题——吸潮，材料容易快速吸收空气中的湿气，导致其在高温高湿的环境下工作时损耗增大，这是一个非常严峻的问题。该问题可以从本征设计、组元引入去改善这个问题，也可以器件制成后表面塑封的方式去阻隔水气的影响、�/p>

中国粉体网：周教授，围绕微波/毫米波介质陶瓷，其三大性能参数协同优化的思路是什乇�/span>＞�/p>

周教授：事实上，业内一些专家、老师很讨厌微波毫米波的说法，一开始就占频段。广义上讲，微波陶瓷覆盖300 MHz�?00 GHz，波长从1米到1毫米，我们都把它“占过了”、�/p>

介电常数和损耗的本征制约关系是无法改变的，即使是单晶，比如施华洛世奇的水晶，其本身也会因为电子位移、离子极化等造成相应的损耗，也就是说二者存在一种本征制约关系。目前，可以通过调整元素极化率、微观结构等使介电常数与损耗达到相对平衡的状态、�/p>

温度系数目前而言主要采用两种方法调整。一种思路是复合陶瓷，也就是将一种正TCF的材料加一种负TCF的材料，制成复合陶瓷将其温漂调零。另外一种思路是采用固溶体，即选择两种结构相同但TCF一正一负的材料，将其制成固溶体，本质上讲它还是单质的化合物，而非复合陶瓷是两种东西或者三种东西、�/p>

目前基本上还是保持这样的思路。举例来说，�?G基站介质滤波器里采用的K20材料，其中一款采用的是将钛酸镁和钛酸钙制成复合陶瓷，把TCF调零的思路。还有一款是钙镧铝钛材料，这款材料采用的是固溶体的思路，它是单质化合物将TCF调零、�/p>

中国粉体网：周教授，面向5G/6G技术，微波介质陶瓷/玻璃在具体原型器件中的应用有什么？

周教授：有人开玩笑讲，现在�?G�?G了，做材料研究应该面�?G�?G，其实并非如此、�/p>

许多材料往往是在特定的应用需求下，才能够找到自己独特的应用点。玻璃是一种传统材料，人们常说“这个陶瓷多好看”，特别是艺术陶瓷，好看在哪里？其实还是上面那一层玻璃釉。同样，玻璃在现代工业陶瓷中�?G 6G技术中发挥着非常大的作用，比如前面提到的LTCC、ULTCC等。传统陶瓷中常需加入少量低软化点的玻璃，才能实现陶瓷在低温下烧结致密、�/p>

另外，玻璃有个十分有趣的特性：在室温环境下，粘接东西可以使用普通胶水，但这类胶水不耐高温，当温度升到两三百摄氏度之后，它就会开裂，但是玻璃可以作为一种高温胶水。就像我报告里面提到，铁氧体和微波介质陶瓷之间如何实现粘结？普通胶水无法耐高温，两三百摄氏度以上二者就开裂，但若选取合适玻璃，将二者在高温下粘结，那么这个材料可耐受温度接近玻璃的软化点，甚至可以达�?50�?00摄氏度以上，后续再进行银浆共烧或者载流焊锡等工艺都不是问题。所以说玻璃在将�?G�?G通讯技术中将会扮演非常重要的作用、�/p>

中国粉体网：周教授，课题组在相关领域有哪些新颖成果？

周教授：作为高校研究机构，我们实验室主要从事基础科研，成果可能跟实用之间还存在一些的差距，但概念上具有一定的创新性、�/p>

我们实验室长期致力于研发系列化不同介电常数的超低温烧结（ULTCC）材料，像刚才提到多数超低温共烧微波介质陶瓷的温度系数非负即正，而我们实验室已经可以在介电常�?0-20的范围内将ULTCC的TCF调零、�/p>

当前LTCC领域发展迅速，科研热点集中在两个方向，一是新能源汽车相关的能源领域，二是AI及其带动的GPU等芯片技术。在这些领域中，无源器件作用至关重要，我们也注意到日本、韩国、美国的一些公司在应用层面走在前列，这为我们提供了明确的学习与追赶目标。比如在基板材料方面，低介电常数的LTCC基板材料正朝着高抗弯强度、高热导率的方向发展。我们实验室目前制备的一款稳定产品，其热导率可以做到6 W/(m·K)，而目前能够查阅到的文献或者商品列表数据显示，日韩等国相关材料的热导率�?点几左右。此外，我们最新研发的一款氧化镁基的材料热导率可超过15 W/(m·K)，但目前这款材料的共烧工艺还存在一系列不稳定因素，仍在优化中、�/p>

在中高k值LTCC材料方面，我们实验室也形成了特色。前期研发的一款LTCC低温共烧型K20材料，其Qf值可�?0000 GHz，这款材料客观讲，就市面公开数据而言是目前同类中最高的。但当前这款材料面临一定的转化难题，因其存在一定的吸潮性。另外，像美国K40的一款LTCC材料，我们也是采用正向研发的思路，目前性能可以说全面超越，Qf值可以比它提�?0%，出于商业保密考虑，具体细节不便过多透露、�/p>

总体而言，作为科研型实验室，我们可以根据用户的具体需求去调整，灵活调整烧结温度、介电常数、温漂系数等等，这是我们的特色和特点、�/p>

中国粉体网：好的，感谢周教授接受我们的采访、�/span>

（中国粉体网编辑整理/山林（�/p>

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