微波介質(zhì)陶瓷作為一種新型電子材料被廣泛運(yùn)用于通信系統(tǒng)射頻器件制造中，如濾波器、介質(zhì)天線(xiàn)和雷達(dá)等領(lǐng)域，陶瓷濾波器是5G基站中不可或缺的核心器件。

陶瓷微波濾波器成型方法，包括干壓成型方法、流延成型方法、增材制造方法和凝膠注模等成型方式，比較了不同方法使用場(chǎng)景及各自的優(yōu)劣點(diǎn)。。

一、干壓成型

干壓成型又稱(chēng)模壓成型，其通過(guò)將陶瓷粉體置于金屬模具中加壓，使之密實(shí)成型。按照加壓方式，干壓成型又可分為單向受壓和雙向受壓。干壓成型法操作簡(jiǎn)單、周期短，適合大批量工業(yè)生產(chǎn)。

（一）干壓成型方法制備微帶濾波器基板

將金屬漿料通過(guò)絲網(wǎng)印刷工藝印刷在微波介質(zhì)陶瓷基板上，在 800 ℃下燒結(jié) 30 min，得到一種微型寬帶帶通濾波器。

（二）干壓成型制備微波介質(zhì)陶瓷濾波器

造粒粉料的制備

有機(jī)載體制備：將CZT粉體和有機(jī)載體混合均勻，通過(guò)噴霧造粒后獲得造粒粉料。

干壓成型

將上述得到的造粒粉料填入精密模具，經(jīng)過(guò)精密模具干壓成型，得到坯體

燒結(jié)致密化

燒結(jié)時(shí)先將干壓成型得到的坯體放入高溫?zé)Y(jié)爐中，對(duì)成型后的坯體進(jìn)行燒結(jié)，以使其致密化并形成最終的陶瓷濾波器主體。

二、流延成型

流延成型法是一種制備陶瓷薄片的方法，流延成型基本原理：將黏度合適、穩(wěn)定分散的漿料倒入料槽，在基帶牽引下，通過(guò)調(diào)節(jié)基帶與刮刀之間的高度得到一層薄的流延生坯，干燥后得到陶瓷薄片(0.01 mm～1.00 mm)。根據(jù)制備工藝方法溫度差別主要分為：低溫共燒陶瓷(LTCC)和高溫共燒陶瓷(HTCC)。

（一） LTCC 技術(shù)在陶瓷微波濾波器應(yīng)用

LTCC 工藝具體過(guò)程是通過(guò)粉料混合流延成生瓷片，每層生瓷片經(jīng)沖孔、填孔、印刷，形成高密度精細(xì)化的金屬化互連，經(jīng)疊片、層壓，形成致密的陶瓷體，最后經(jīng)排膠燒結(jié)，生瓷發(fā)生一定的收縮，形成具有一定特性和機(jī)械強(qiáng)度的熟瓷。之后，LTCC 濾波器等無(wú)源器件還需進(jìn)行電極印刷、二次燒結(jié)等工藝。

此外，因LTCC 陶瓷濾波器具有良好的內(nèi)帶特性和陡峭阻帶，有望運(yùn)用在毫米波領(lǐng)域。

（二）HTCC 技術(shù)在陶瓷微波濾波器應(yīng)用

高溫共燒技術(shù)和低溫共燒技術(shù)在工藝流程上基本相似，有抗腐蝕性和耐氧化性?xún)?yōu)點(diǎn)。目前，HTCC 技術(shù)被廣泛應(yīng)用于大功率、高可靠性集成電路或微電路領(lǐng)域。

三、增材制造

“增材制造”又稱(chēng)為“3D 打印”，作為一種新型的制造工藝實(shí)現(xiàn)了器件的靈活設(shè)計(jì)與制備，3D 打印不需要模具且精度高。

近年來(lái)，隨著技術(shù)的不斷提升，3D 打印被廣泛運(yùn)用在微波無(wú)源器件生產(chǎn)設(shè)計(jì)中，為微波器件輕型化與小型化提供新的選擇。

（1）立體光固化快速成型法(SLA)：使用陶瓷填充光敏樹(shù)脂(Somos PerForm)為漿料，通過(guò)光固化方法制造了一款 X 波段雙模帶通濾波器。

（2）數(shù)字光處理技術(shù)(DLP)：基于數(shù)字光處理技術(shù)制造陶瓷橫波介電諧振器濾波器，克服了傳統(tǒng)的橫磁波介質(zhì)濾波器金屬和陶瓷接觸不良、諧振器定位誤差引起的濾波性能衰減等問(wèn)題。

(3）直接墨水書(shū)寫(xiě)成型技術(shù)(DIW)：直接墨水書(shū)寫(xiě)成型技術(shù)也稱(chēng)直接書(shū)寫(xiě)制造，利用計(jì)算機(jī)控制機(jī)器臂移動(dòng)裝滿(mǎn)印刷油墨的分配器，噴嘴在壓力下擠出漿料，以圖層形式快速打印模型。

四、凝膠注模

通過(guò)將陶瓷粉體分散于含有有機(jī)物單體中來(lái)制備低黏度和高固含量的陶瓷漿料，在催化劑與引發(fā)劑作用下，在一定溫度與氣氛中漿料中有機(jī)單體交聯(lián)聚合物形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)使陶瓷顆粒原位固定的一種成型方法。

五、復(fù)合成型

干壓成型與流延成型相結(jié)合，設(shè)計(jì)制造了一種基于內(nèi)嵌式介質(zhì)諧振器的濾波器:由四層流延成型法制備的介質(zhì)基板和五層平面金屬組成。在第三層介質(zhì)基板上，內(nèi)嵌介質(zhì)諧振器。在 900 ℃下燒結(jié)得到一種結(jié)構(gòu)緊湊、高集成 Ka 波段帶通濾波器，中心頻率為 35.0 GHz，相對(duì)帶寬約為 7.0%，插入損耗為?1.25 dB。該濾波器實(shí)測(cè)結(jié)果與仿真較吻合，表現(xiàn)出高選擇性、低剖面和小體積等優(yōu)點(diǎn)，體現(xiàn)了復(fù)合成型技術(shù)在濾波器成型方面巨大潛力。

綜上所述，陶瓷微波濾波器成型方法的優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比如以下表格。

文章封面來(lái)源：國(guó)人科技

文章內(nèi)容參考來(lái)源：

1.陶瓷微波濾波器成型方法研究進(jìn)展，郭寶林等

2.基于低溫共燒多層陶瓷的微波濾波器研究，何魯晉

3.專(zhuān)利 《一種微波介質(zhì)陶瓷濾波器干壓成型方法》

4.專(zhuān)利 《基于HTCC高功率超高性能的帶通濾波器》