一种同轴介质滤波器坯体的成型方法技术

本发明专利技术公开了一种同轴介质滤波器坯体的成型方法，步骤为：先制备陶瓷基膜片，并进行裁剪；再将器件结构从与叠膜方向的垂直平面按照膜片厚度分解为一组平面图形，在切裁剪后的膜片上进行图形转移；然后将图形转移后的陶瓷膜片按顺序叠片，直到膜层总厚度达到预定的器件厚度，经过加温加压使分层膜片成为定型后的陶瓷生坯；最后对定型后的陶瓷生坯体进行排胶及烧结，得到所需的陶瓷器件坯体。本发明专利技术的工艺为解决复杂陶瓷器件因难以成型而应用受限的问题，绕开传统方法所遵循的整体成型辅助后期加工的思路，避免其产生的产量低、操作性差、灵活性低、滤波器坯体破碎率高、耦合结构偏移失控、通带滤波能力下降等问题，可有效实现结构复杂的陶瓷元器件坯体制备。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了，步骤为：先制备陶瓷基膜片，并进行裁剪；再将器件结构从与叠膜方向的垂直平面按照膜片厚度分解为一组平面图形，在切裁剪后的膜片上进行图形转移；然后将图形转移后的陶瓷膜片按顺序叠片，直到膜层总厚度达到预定的器件厚度，经过加温加压使分层膜片成为定型后的陶瓷生坯；最后对定型后的陶瓷生坯体进行排胶及烧结，得到所需的陶瓷器件坯体。本专利技术的工艺为解决复杂陶瓷器件因难以成型而应用受限的问题，绕开传统方法所遵循的整体成型辅助后期加工的思路，避免其产生的产量低、操作性差、灵活性低、滤波器坯体破碎率高、耦合结构偏移失控、通带滤波能力下降等问题，可有效实现结构复杂的陶瓷元器件坯体制备。【专利说明】
本专利技术涉及微波介质陶瓷的元件制作领域，更具体地，涉及一种可用于制作复杂结构的均匀阻抗谐振器(nR)或阶梯阻抗谐振器(SIR)同轴介质滤波器的坯体的成型方法。
技术介绍
微波介质陶瓷材料具有高介电常数、低损耗、小温度系数，目前在移动通讯设备中被广泛用作谐振器、滤波器和双工器等电子元器件，该类材料被制作为上述元器件时，能大大提高器件的Q值，具有更好的工作频率可选择性及带宽、插入损耗、带外衰减等指标。在当今无线通信技术的迅猛发展，现已进入第三代甚至第四代移动通信的时代，这类电子元件应用范围覆盖无线通信、雷达技术、微波技术和信号处理等诸多领域。其中同轴型介质滤波器及双工器是目前3G移动通信基站及手机中急需的高端无源器件之一，然而，其器件体积的缩小化和结构的复杂化，使现有器件成型技术难以有效加工其内部耦合结构，很多性能优异的器件模型无法实现，一部分器件只能在实验室研究中少量制作，严重限制了此类介质滤波器和双工器的发展。目前，常规的同轴滤波器成型方法是干压粉末成型技术及注射浆料成型技术。干压粉末成型技术是目前陶瓷生产中的通用技术，其原理为:将陶瓷粉体进行加工，即将磨细的粉料经过干燥、加胶黏剂，造粒制成流动性好、粒径约为0.1mm的颗粒后装入模具，用压片机或专用干压成型机以一定压力和压制方式使粉料成为致密坯体。所得坯体密度高，烧成收缩小，无需干燥，形状规则且统一性好，在现代陶瓷圆片，圆环，块体等常规形状产品生产中广泛使用。但应用于电子元器件制作时，器件小型化同时结构复杂灵活，在实现时往往采用两种方法:1按照器件结构制作复杂模具，在其中加入粉料一次性成型的方法，则干压成型技术所必需的模具不易加工，成本提高，成型过程中模具针易断裂、 不易脱模，压结过程中无法均匀加压，陶瓷粉料难以致密，烧结后易形成难以检测的内部气孔；2采用简单模具干压成型，烧结后再加工耦合结构的方法，因烧结后的陶瓷体硬度大， 韧性差，加工过程中产生滤波器坯体破碎率高，耦合结构偏移失控，通带滤波能力下降的问题。综上两种方法，都对机械精度和研究生产人员的操作能力要求大大提高，成本上升，单个加工成品率和效率非常低下。 注射浆料成型技术(Slip Casting)也称浇注成型，常用于复杂外形和大型薄壁陶瓷器件的制作，可以实现部分此类器件。其利用石膏模具的吸水特性，将陶瓷粉料配成具有流动性的泥浆，注入多孔质模具，由模具的气孔把浆料中的液体吸出，而在模具中留下坯体。注浆成型工艺成本低，过程简单，易于操作和 控制，适用性强，不需复杂的机械设备，但在本类器件的制备中由于器件体积小及结构复杂，注模时内部容易产生气孔，形状粗糙，且不易脱模，缺陷难以检测，另外注浆时间较长，坯体强度低，无法保证器件的性能。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是克服现有同轴介质滤波器成型方法所存在的灵活性低、操作性差、效率低、性能不稳定的缺点，提出一种高效地制备复杂结构陶瓷器件坯体的新方法，从而实现同轴滤波器的有效实物化。本专利技术提供的，其特征在于，该方法包括下述步骤:第I步制备陶瓷基膜片，并进行裁剪；第2步将器件结构从与叠膜方向的垂直平面按照膜片厚度分解为一组平面图形， 在切裁剪后的膜片上进行图形转移；第3步将图形转移后的陶瓷膜片按顺序叠片，直到膜层总厚度达到预定的器件厚度，经过加温加压使分层膜片的成为定型后的陶瓷生坯；第4步对定型后的陶瓷生坯体进行排胶及烧结，得到所需的陶瓷器件坯体，其后即可按现有工艺进行电极印制，制得所需器件。作为上述技术方案的改进，第4步中，排胶过程分为三阶段，第一阶段:从室温按 2~4°C / min升温至250°C~350°C，保温90~150min ;第二阶段:再按I~2.5°C / min 升温至450°C~600°C，保温150~200min ;第三阶段:降温至室温；所述烧结过程分为四阶段，第一阶段:从室温按3~6°C / min升温至400°C~500°C;第二阶段:再按3~5°C / min 升温至600°C~700°C，保温100~150min ;第三阶段:再按4~7°C / min升温至1500°C， 保温180~240min ;第四阶段:降温至室温。作为上述技术方案的进一步改进，第I步中，陶瓷基膜片由微波介质陶瓷浆料经流延和除泡处理后得到，厚度为0.5~1.5mm ;所述微波介质陶瓷粉料为BCZN陶瓷粉体， BCZN陶瓷粉体的结构式为=Ba(Co1^xZnx)1 / 3Nb2丨303体系陶瓷，其中，x=0.2~0.4。本专利技术的工艺为解决复杂陶瓷器件因难以成型而应用受限的问题，绕开传统方法所遵循的整体成型辅助后期加工的思路，避免其产生的产量低，滤波器坯体破碎率高，耦合结构偏移失控，通带滤波能力下降等问题。工艺方案采用纵向拆分结构方法，将器件内部的复 杂耦合结构分解成较薄的可控规则的准平面图形(厚度〈2_)，将通孔及阶梯孔分层实现在致密平整的流延膜片上，按照设计次序依次对准叠层，并通过热压和等静压将其压结， 以配方调整和压结工艺优化确保压结过程不发生形变且不分层，最后按尺寸切割器件，排胶烧结，能实现所设计的复杂微波介质器件结构以保证最终器件的电学性能。由于单个器件尺寸小而三维立体结构复杂，传统方法中的机械加工对机器的精度和人工操作有较高要求，单个加工耗时长且成功率低。本工艺化繁为简，流延膜片平面易展开，可实现叠层时同时成型多个器件，且增大了成型受力面积，提高了机械加工稳定性，而器件的多个同时加工，大大提高了效率和成功率，从而缩短实验周期，在项目或课题时间内能更多地验证设计思路。通过流延获得固相含量55~70%的陶瓷膜片(烧结前)的加工方法，在调整流延溶剂等各方配比后，可适用于各个微波介质陶瓷体系，使得本专利技术中的工艺方法和传统工艺一样具有普适性，加工此类器件不受粉体材料限制。本工艺具有产业化前景，适用于工厂大批量生产，其基本的流延技术能保证产量， 而鉴于当今电子元器件加工生产线发展现状，本工艺中的步骤可在简单改造LTCC生产线基本设备后实现，并且用本工艺做成坯体后进行的镀银，烧蚀和调试工艺完全可与LTCC生产线共用，即可得到最终的复杂结构介质器件，无需大量的二次投资，足以工业化大批量生产。【专利附图】【附图说明】图1为本专利技术方法的流程图；图2为本专利技术实例提供的工艺流程图，其中，2a为切割后的流延膜，2b为机械/激光切削图形，2c为按结构顺序依次对准叠压，2d为UIR结构模型示意图，2e为SIR结构模型示意图。【具体实施方式】本专利技术兼容实验室本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种同轴介质滤波器坯体的成型方法，其特征在于，该方法包括下述步骤：第1步制备陶瓷基膜片，并进行裁剪；第2步将器件结构从与叠膜方向的垂直平面按照膜片厚度分解为一组平面图形，在切裁剪后的膜片上进行图形转移；第3步将图形转移后的陶瓷膜片按顺序叠片，直到膜层总厚度达到预定的器件厚度，经过加温加压使分层膜片成为定型后的陶瓷生坯；第4步对定型后的陶瓷生坯体进行排胶及烧结，得到所需的陶瓷器件坯体，其后即可按现有工艺进行电极印制，制得所需器件。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吕文中，罗希，范桂芬，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：