微波介质陶瓷产业体系发展研究

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01 微波介质陶瓷基本介绍

微波介质陶瓷MWDC, 全称Microwave Dielectric Ceramics，是一种特定功能的陶瓷材料，能够在微波电路中充当电介质，工作范围为微波—毫米波段（300 MHz～300 GHz），用于谐振器、滤波器、天线等关键无源器件，是现代通信中的关键战略材料，广泛应用于通信、导航、雷达、卫星等领域。

物联网、第五代移动通信/第六代移动通信（5G/6G）等技术的快速发展，对具有宽范围介电常数、低微波损耗、温度系数小等优良性能，适用于制作各种微波器件，能满足微波电路小型化、集成化、高可靠性和低成本要求的微波介电陶瓷需求在不断增加。

02 微波介质陶瓷主要分类 

目前已研制出多种不同体系的微波介质陶瓷，可以普遍分为低、中、高介电陶瓷3种类型。

微波介质陶瓷作为无线通信的基础材料，在 5G 技术中发挥着不可替代的作用。目前，用于移动通信的相对介电常数（εr ）≥60的介质陶瓷，毫米波、亚毫米波回路集成化的介质波导线路的 εr ≤30 的介质陶瓷，是全球微波介质陶瓷的研究热点和难点。随着5G商用化的逐渐扩大，针对6G不同技术路线的关键材料研发布局已经着手开展，迫切需要能够覆盖通信领域各个特殊频段使用要求的微波介质陶瓷。

相关重要参数

微波介质陶瓷的性能评价指标包括εr 介电常数、品质因数（Q×f）和谐振频率温度系数（τf ）。 

• εr 介电常数：
  

相对介电常数εr越大，表示陶瓷器件对电磁波的储存能力越大，越利于器件的小型化。工程上一般用谐振腔法（TE₀₁δ 模圆柱样品）测量，频率点常标 10 GHz 或特定应用频点。不同应用场景需要使用不同介电常数的产品：

• Q×f品质因数：

Q = 2π ×（储能 / 每周期耗能），Q 越大损耗越小；f是测试频率，单位为GHz；介质损耗本身随频率线性上升（tan δ ∝ 1/Q ∝ f），Q·f 才是材料本征属性，跟测试频率无关。

•  τf谐振频率温度系数：

表示温度每变 1℃，谐振频率漂移多少 ppm，衡量微波介质材料和器件的温度稳定性；理想值是τf = 0，数值越接近于0材料的热稳定性越好。如果τf 偏大，会导致基站滤波器通带漂移，进而干扰邻信道，需要定期校准或加温控系统检测。

三个参数之间难以做到最优，εr介电常数高，Q·f数值小，损耗增大，τf 难以控制；因此需要根据应用需求选择合适的参数数值及产品。

03 微波介质陶瓷研发历程及现状

国外

1939年，美国学者Richtmeyer首次提出了介质谐振器概念，开启了微波介质陶瓷材料的探索开端，美国在20世纪70年代成功研制出了介电常数为 38 的 BaTi4O9材料；日本同时研制出了性能优异的 Ba2Ti9O20陶瓷等材料，并在20世纪80年代实现商业化应用，村田、松下、碍子株式会社等介质陶瓷生产企业逐渐占据全球市场份额。欧洲等其他国家对微波介质陶瓷的研究开始得较晚。 

村田LC滤波器

目前，全球微波介质陶瓷市场已进入成熟发展阶段，日本、美国、 欧洲、中国等国家和地区是研究与制造微波介质陶瓷的主要参与者。其中，日本的微波介质陶瓷企业技术积累丰富，产品覆盖全面，占据了我国高性能微波介质陶瓷产品约90%以上的市场份额。国外陶瓷粉体供应商主要有日本德山株式会社、住友化学、村田、京瓷，美国福禄集团等，并占据了全球陶瓷粉体的高端市场。

（信息来自网络，更多企业欢迎补充）

国内

我国微波介质陶瓷产业起步较晚，20世纪80、90年代开始着手开展微波介质陶瓷研究，目前我国在微波介质陶瓷的制备、性能优化、应用等方面已经取得一定的进展。国内微波介质陶瓷主要在电子、光纤通信、国防军工等领域需求旺盛，市场规模不断扩大，2025年我国微波介质陶瓷行业市场规模达到92.25亿元，同比上涨8.52%。

大富科技介质波导滤波器

国产微波介质陶瓷粉体方面与日本特种粉体仍有一定的差距，上游粉体材料企业数量少，高端粉体材料企业更少，需要强化粉体材料的研究制造。产业化方面，自从华为在5G基站使用介质波导滤波器以来，开启了我国微波介质陶瓷材料产业化快速发展阶段，企业工艺技术优化，并提高了产品的一致性和生产效率。市场竞争格局以小型化、多元化为主，但在技术积累、产品多样性以及产业化规模等方面与国际知名企业相比仍存在较大差距。

（信息来自网络，更多企业欢迎补充）

目前我国微波介质陶瓷材料在技术研发和市场竞争力方面与国外先进水平还存在一定差距，其产量占到全球总产量的40%以上，然而产值仅占全球总产值的1/4。高性能微波介质陶瓷存在对外依赖度高、基础研究薄弱和产业链不完善等问题，限制了我国高端通信行业的发展。

微波介质陶瓷发展路线图

需要从产业升级、材料创新、工艺技术改进以及应用扩大等方面提升我国微波介质陶瓷材料产业的发展。重点突破高性能制备技术与上游原材料自主化，强化基础理论与机理研究（如P-V-L理论、第一性原理），通过掺杂改性、微粉调控、低温共烧（<650℃）等工艺平衡介电常数、品质因数与温度系数，降低成本并提升可靠性。面向5G/6G、卫星通信、物联网等需求，聚焦高频低损耗材料、毫米波电介质及集成回路低温介质，推进工程化与产业化，最终实现高端自主供应，迈向微波介质陶瓷强国。

灿勤科技介质天线

来源：《微波介质陶瓷产业体系发展研究》苗洋，杨凯等

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