www.188betkr.com 讯微波介质陶瓷在微波通信器件中得到广泛应用。其中，介质滤波器在5G通信技术中是不可缺少的电子器件。介质滤波器通常由数个谐振器纵向多级连接构成，可进行极向耦合。与传统金属谐振腔相比，介质滤波器具有体积小，重量轻，易集成化等优点，可制成一系列满足微波电路需要的器件。
目前，对微波介质陶瓷滤波器的研究主要集中在设计优化及金属化工艺上，对与器件性能直接相关的坯体成型方法报道较少。陶瓷微波滤波器成型方法，包括干压成型方法、流延成型方法、增材制造方法和凝胶注模等成型方式，本文总结比较了不同方法使用场景及各自的优劣点。
干压成型
干压成型又称模压成型，其通过将陶瓷粉体置于金属模具中加压，使之密实成型。该成型方法操作简单、周期短，适合大批量工业生产。
（1）干压成型方法制备微带滤波器基板
微带滤波器是用来分离不同频率微波信号的一种器件，通过对微带线尺寸，形状和布局等参数的调整，来实现滤波功能。2008 年，有研究人员将金属浆料通过丝网印刷工艺印刷在微波介质陶瓷基板上，在800 ℃下烧结30 min，得到一种微型宽带带通滤波器。该法证明干压法制备微带滤波器成型方法的可靠性。
（2）干压法制备介质谐振滤波器
2016年，许卫军基于圆柱形介质双模谐振器设计制造了一种滤波器，该滤波器由介质谐振器、金属腔和协调螺钉等结构组成。谐振器结构由腔体、干压成型法制备的圆柱形介质(εr=45)和支撑圆柱构成(εr=9.8)。滤波器带宽为5MHz、回波损耗18dB，可以较好地满足移动通信的需要，同时也验证了干压成型技术在介质谐振滤波器方面有重要工程实用价值。
（3）干压法制备波导滤波器
波导滤波器是利用波导结构选择性传输信号的滤波器，通过调整波导结构几何尺寸与形状，实现对特定频率信号过滤，在微波和毫米波通信系统，雷达系统中被广泛应用。下图是以干压成型制备滤波器坯体，经数控加工技术在坯体内形成通孔和盲孔，以实现复杂谐振腔之间的耦合，滤波器结构。最终测得中心频率插入损耗为0.43dB、陡降率为576/375dB/GHz，表现出优异的性能。
(a)滤波器透视图；(b)俯视图；(c) 4.8GHz电场分布图；(d)样品；(e)模拟和测量室温下插入损耗(S21)和回波损耗(S11)；(f)模拟和测量25℃和85℃下S21
使用干压法制造素坯结合CNC技术，从体系和结构等方面优化波导滤波器性能，表现出干压法已被成熟应用在微波器件制造领域。但微波滤波器结构比较复杂，这使得模具设计和加工难度增加，对模具的受压要求较高，增加了生产成本。
流延成型
流延成型法是一种制备陶瓷薄片的方法，1947年由Howattt等首次提出，随着无线通信技术的进一步发展，其被广泛应用在电子封装陶瓷材料领域中。根据制备工艺方法温度差别主要分为：低温共烧陶瓷(LTCC)和高温共烧陶瓷(HTCC)。
（1）LTCC技术在陶瓷微波滤波器应用
LTCC技术通过与不同特性材料组合，将不同元件放置在陶瓷内部，制备出多层低介电、低损耗基板在实现微波器件小型化和集成化发挥重要作用。LTCC技术允许多达30个独特的层叠结构，结合不同的介质和导体材料，可以实现复杂的电路拓扑结构，此外，LTCC陶瓷滤波器具有良好的内带特性和陡峭阻带，有望运用在毫米波领域。
（2）HTCC技术在陶瓷微波滤波器应用
高温共烧技术和低温共烧技术在工艺流程上基本相似，有抗腐蚀性和耐氧化性优点。目前，HTCC技术被广泛应用于大功率、高可靠性集成电路或微电路领域。
3D打印技术
近年来，随着技术的不断提升，3D打印被广泛运用在微波无源器件生产设计中，为微波器件轻型化与小型化提供新的选择。根据打印原料形态3D打印系统可以分为以下四种：1）液态聚合系统（SLA、DPL等）；2）熔融材料系统（FDM）；3）离散颗粒物系统（SLS、SLA等）；4）固态薄层系统（LOM）。上述打印系统广泛应用的材料主要是高分子聚合物和金属材料，而对陶瓷材料在3D滤波器领域应用报道较少。
增材制造：(a)～(c)暴露微带天线；(d)～(f)封装微带天线
3D打印技术因其加工精度高和快速设计快速打印的特点在滤波器制造领域备受关注。金属材料首先被应用在3D打印领域，但其较差的表面粗糙度会对滤波器插入损耗产生较大影响。陶瓷基滤波器能够在更高的温度下工作，且比普通的树脂制成滤波器有更优异的性能。然而，目前适用于3D打印陶瓷基的材料种类较少，这也限制了3D打印在微波器件中应用。
凝胶注模
陶瓷的凝胶注模成型工艺是一种净尺寸成型技术。欧阳俊首次将凝胶注模成型方法应用到陶瓷微波滤波器制备领域。成功制备出中心频率为882.4MHz、插入损耗0.9dB、带宽波动为20dB的带通滤波器，成型坯体结构均匀、机械强度较高，且易脱模。凝胶注模优势在于无须外部设备可以自发成型形状复杂的陶瓷，极大降低了生产成本，在微波器件成型领域有广阔发展前景。
来源：
郭宝林等：陶瓷微波滤波器成型方法研究进展
射频攻城狮：什么是LTCC滤波器？
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