1 引言

随着近年来微波技术的快速发展和它在各领域中更加广泛的应用，对新型高性能微波介质材料的研究开发工作受到了极大重视。为使滤波器、谐振器等微波元器件进一步小型化，研制具有高介电常数和品质因数的微波介质材料已成为当前的一个重要研究方向，并吸引了大多数的研究工作者[1]。而目前对应用于4~8GHz微波频段的中高介微波介质系统(εr=50~80)的研究报道较为缺乏，这将是微波介质陶瓷研究的一个新热点。中介电常数Y2Ti2O7基陶瓷具有立方烧绿石结构和优异的微波介电性能(1460℃下烧结，εr=54，Qf=6565GHz，τf＝-31ppm/℃)[2]。

作为微波通讯器件的基础材料，微波介质陶瓷的性能用介电常数[3]、品质因子和谐振频率温度系数三个参数来表征。由于微波介质陶瓷主要应用在微波频段，为了满足器件的小型化、集成化和高性能的要求，其必须满足：适用的介电常数、较低的介电损耗和接近于零的谐振频率温度系数。

2 微波介质陶瓷材料的历史及研究现状

2.1微波介质陶瓷的历史

早在1939年， Richtmyer R. D.就尝试将电介质材料应用于微波技术领域，并从理论上证明了电介质在微波电路中作为介质谐振器的可能性。但是在当时介质陶瓷尚未发展到能满足微波电路需求的程度，所以并没有太大的发展。1960年，Okaya A.开始试用TiO2单晶来制作小型化的微波介质谐振器，其εr较大，Q值高，但是其热稳定性远不能满足要求。同期Kakki等人开发出了评价材料性能参数的方法。1968年，Cohn S. B.等人又用TiO2陶瓷试做了微波滤波器，其εr＝100，Qgt;gt;10000，但是因τf过高而未实用化。

进入20世纪70年代微波介质陶瓷的开发和研制受到了广泛的关注，其中日本和美国是最早进行这项工作的两个国家。美国最先研制出BaO-TiO2系微波介质陶瓷，使其达到了实用化阶段；日本在80年代也提出了R-04C，R-09C等不同类型材料的微波性能。此后其他的国家也相继开始了这方面的研究。

我国对微波介质材料的研究起步相对较晚，20世纪80年代初才开始在微波介质陶瓷及谐振器、振荡器上开展研究，而且一般研究的体系属介电常数和品质因数偏低的材料系统，其水平和规模与国外相比存在着相当大的差距，主要是跟踪国外微波介质陶瓷的研究。90年代后期，原电子部和国家科委加强了对微波介质陶瓷材料的研究工作的投入，把微波介质陶瓷的研制列入了”八五”、”九五”攻关的重要课题。近三十几年来，微波技术设备向小型化与集成化，尤其是向民用产品的高产量、低成本方向的快速发展，加上电子陶瓷在最近四十年来的长足进步，才使得微波介质陶瓷的研究与实用化迅速发展[ 4 ]。

2.2微波介质陶瓷的研究现状

目前国际上微波介质陶瓷的研究开发主要围绕以下两方向展开：一、探索具有更优介电性能的材料体系微波介质陶瓷的高介电常数化、低损耗化以及介电常数可调化已成为必然趋势。为了探索具有更优介电性能的材料体系，势必从以下几个方面入手：提高介电常数；降低介电损耗；频率捷变微波介质陶瓷。而关于高介电常数微波介质陶瓷的研究，主要从以下几个方面展开：1) 现有高介电常数材料体系的协调改性；2) 更高介电常数（εrgt;110 甚至更高）的微波介质陶瓷新体系探索；3) 非线性电介质的微波应用。关于高介电常数微波介质陶瓷的例子前面列举了很多，在此就不再赘述了。二、降低烧结温度显然以降低生产成本、减少能耗、能够满足与高导电率的金属电极材料（如银、铜、镍等）共烧的低温烧结微波介质陶瓷的研究和开发是今后发展的方向。常用的低温化方法有：选择固有烧结温度低的体系、掺加适当的氧化物或低熔点玻璃等烧结助剂、熔盐法、湿法合成、烧结工艺改进、采用超细粉粒做原料降低烧结温度等。其中，利用掺加烧结助剂来实现微波介质陶瓷的低温烧结是最常见和经济的一种方法。