引言

射频/微波多层片式瓷介电容器广泛应用于蜂窝基站设备、无线通信、无线宽带设备、卫星通信设备、微波存取全球互通、移动通信基站、MRI核磁共振医疗设备、高速铁路信号应答器、军用电子对抗设备等。典型电路应用包括超高频/微波射频功率放大器、低噪声放大器、混频器振荡器、滤波网络、定时电路、延时线等。这些应用场合要求多层片式瓷介电容器必须具有：高Q（品质因数）值，低ESR（等效串联电阻），高FSR（自谐振频率），高可靠性。

电容器的损耗主要由介质损耗RSD和金属损耗RSM两部分构成。低频设计要考虑DF，它能有效评估低于10MHz的低频介质损耗RSD。高频设计时要考虑ESR，它与30MHz到射频段金属损耗RSM有关，它决定了这一频段内电容器的Q值。

目前国际上多采用高烧体系（烧温℃）的微波介质陶瓷匹配高钯（钯含量60%）内电极浆料进行射频/微波多层片式瓷介电容器制造生产。因钯是非常昂贵的金属，大量使用钯使高静电容量电容器的制造成本居高不下，不能适应移动通讯等快速发展普及的低成本要求。国内有采用低烧介质陶瓷匹配纯银内电极研制微波多层片式陶瓷电容器的，但仅局于某些小容量规格上的研制，且未见有商业化生产。因纯银内电极会有银离子迁移现象，会降低电容器的可靠性，故综合考虑成本和可靠性因素，我们采用低烧介质陶瓷匹配低钯内电极研制射频多层片式陶瓷电容器。采用低钯内电极要求选用的微波介质陶瓷粉料烧结温度低，为此我们在℃～℃的烧温之间，选择了MgO-ZnO-TiO2系ε≈15的微波介质瓷料，通过重点研究烧成温度和内电极结构设计对电容器Q值的影响，研制高Q值的射频多层片式陶瓷电容器。

1、不同烧成温度对电容器性能的影响

取按内电极结构为（a）simpleshift设计的（如图1(a)所示）切割排胶后样品三份，分别在上述不同最高烧成温度点℃、℃、℃进行烧结。加工完成后测电性能，见表一。

由表1可知，℃烧温时，电容器的性能较好。

图2为上述三个不同烧成温度电容器断面SEM照片。从图2可以看出，烧温℃时，陶瓷孔洞多，导致陶瓷介质绝缘电阻较低，介质损耗大，电容器损耗大，Q值低。烧温℃时，内电极严重收缩，连续性差，导致金属电极损耗大，电容器Q值降低。

2、不同电极结构设计对电容器Q值的影响

按图1所示，采用丝网错位叠层印刷制作三种内部结构电极不同的尺寸的电容器，设计容量值为10pF,均按℃烧成温度进行烧结。

使用美国安捷伦AgilentA测试电容器在MHZ、0.5V条件下的Q值，见表二。

正如图3所示，随着频率的升高，Q值迅速下降，10MHZ到MHZ段Q值下降最快，MHZ以上趋于平稳，原因是从低频开始随着频率的升高，金属损耗迅速变大，随着频率的进一步升高，金属损耗趋于平稳。由于金属损耗远大于介质损耗，高频下金属电极电阻最低的双层平行悬浮型内电极结构（Doublefloat），其金属损耗为最低，电容器ESR最低，所以射频下采用双层平行悬浮电极设计的电容器Q最高。

从图3中还可看到与美国技术陶瓷公司ATC的产品Q值对比情况，双层平行悬浮电极设计的电容器达到并超出国外水平，完全可以满足新一代通讯需要，可低成本实现对进口产品的原位替代。

3、结论

选用MgOZnOTiO2体系低温烧结微波介质陶瓷瓷料匹配低钯30%Pd/70%Ag合金内电极浆料，按℃温度烧成，满足电极和陶瓷的共烧要求。采用双层平行悬浮型内电极结构，低成本制备的电容器可实现射频高Q性能。

取用以上技术生产的系列射频/微波多层片式陶瓷电容器均达到或超过国外同行全系列产品的Q值水平，并已大批量生产，在军民通讯装备上同位替代进品产品使用。

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