微波介质陶瓷作为一种关键电子材料,已广泛应用于无线通信中,如微波电路、介质基板、射频器件等。然而,随着陶瓷基射频器件向高性能、小型化发展,器件结构越发复杂、精度要求越来越高,传统制造技术受到了挑战。而3D打印技术具有无需模具、人工成本低、研发周期短、成型精度高、可制备复杂结构等优点。其中,光固化3D打印技术因成品表面光洁度高、工艺适用性强,成为陶瓷材料打印成型的首选。但是由于射频器件的特殊性,利用光固化3D打印制备陶瓷基射频器件的研究甚少。本文率先研究了高固含量MgTiO3基微波介质陶瓷的光固化3D打印技术,并对其成型性能及应用进行研究。论文研究成果可推广应用到其它电子陶瓷元器件的3D打印制备,具有广泛的应用前景和实际意义。本文在光固化3D打印MgTiO3基微波介质陶瓷材料和陶瓷基射频无源器件方面的研究内容如下:1.针对双酚A环氧丙烯酸酯粘度高的问题,引入不同官能团含量的丙烯酸酯反应稀释剂,开展了陶瓷3D打印用光敏树脂的性能调控机理研究。利用单层固化测量、流变分析、热重分析和傅里叶红外分析等手段,探讨了反应稀释剂、光引发剂对光敏树脂的固化特性、流变特性及热分解特性的影响。研究发现,体系中丙烯酸酯官能团含量的增加,有利于提高树脂固化深度并实现高折射率特性,而不利于降低体系粘度和有机物的分解。最终优选Irgacure 2022为光引发剂,确定了陶瓷3D打印用光敏树脂的调控方法与配比用量。2.为制备高固含量（1-x）MgTiO3–xCaTiO3微波介质陶瓷浆料,进行了陶瓷浆料的分散、光固化特性的调控机理研究。优选了适用于陶瓷光固化打印的分散剂及其含量,实现了陶瓷颗粒在浆料中的均匀分散。探究了不同化学计量比MgTiO3基陶瓷光固化浆料的固化能力与浆料成分及工艺参数之间的关系。其中增大激光功率、降低扫描速率、降低扫描间距、降低浆料固含量及优选光引发剂含量可有效地提高单位面积的曝光量,从而间接地提高浆料中树脂成分的吸光量。最终以丙烯酸酯基光敏树脂为陶瓷浆料溶剂,以1.7 wt%–2.8 wt%BYK110为分散剂,以1 wt%–2 wt%Irgacure 2022为光引发剂,成功配置出固含量高达60 vol%的MgTiO3基陶瓷光固化浆料。3.设计了MgTiO3基陶瓷光固化浆料的成型、脱脂和烧结工艺,并研究了3D打印样品的介电性能。针对陶瓷光固化3D打印成型后坯体的形变问题,探究坯体形变与工艺参数之间的关系,发现陶瓷翘曲、分层现象与陶瓷浆料有效曝光量相关,最终通过优选分层厚度、提高激光扫描速率和提高激光扫描间距来防止坯体形变。通过分析坯体热分解特性,设计了脱脂工艺,选择1℃/min的升温速率且在220℃、400℃及600℃保温,解决了坯体开裂与形变问题,实现了陶瓷光固化3D打印样品的制备。最终,从物相成分、显微形貌与电学性能角度对3D打印样品的微波介电性能进行分析研究,发现与干压样品相比,3D打印样品具有更少的晶粒孔洞、氧空位与更高的致密度,且3D打印的MgTiO3陶瓷可以实现104000 GHz的Q×f值,相比干压法提高了30%。4.基于滤波器网络匹配原理,利用MgTiO3陶瓷光固化3D打印技术,结合陶瓷金属化与激光刻蚀工艺,设计并制备了一款X波段陶瓷滤波器,探究了陶瓷3D打印一次成型制备小型化高精度射频器件的可行性。所制备的小型化陶瓷滤波器中心频率8.235 GHz、带宽480 MHz、插入损耗1.2 d B,且距中心频率500 MHz处可以实现28 d B的带外抑制。该制备方法适用于产品的快速定型及小批量生产,为小型化无源射频陶瓷器件的制备提供了一条新的技术路线。5.基于超材料结构和光学转换理论,使用MgTiO3陶瓷光固化3D打印技术,设计并制备了一款Ku波段平面龙勃透镜天线,实现了陶瓷体介电常数的梯度变化、透镜厚度减薄与重量减轻,探究了陶瓷3D打印制备复杂结构射频器件的可行性。实测结果表明,加载透镜使喇叭天线工作频率范围内的增益平均提高7 d B。论文所设计制备的平面龙勃透镜为实现小型化低成本波束扫描提供了技术条件。论文研究成果为3D打印制备复杂结构陶瓷基透镜提供了新途径,且该技术可以进一步应用到其他复杂结构陶瓷射频器件的低成本制备中。