一种陶瓷介质滤波器的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种陶瓷介质滤波器，主要用于移动通信接收系统，包括流延制膜、机械打孔和膜片加工，采用阶跃阻抗（SIR）技术和叠层及静压工艺而制得，即将滤波器内部谐振器复杂的结构分解为多个单层结构，再利用叠层及等静压技术将多个单层结构压制成型在一起，从而克服传统制备方法的缺点，制备出复杂形状、高性能的高端介质滤波器。本实用新型具有实现了减小滤波器的体积和重量，提高带外抑制，降低滤波器的成本、提高其可靠性的优点。
【专利说明】一种陶瓷介质滤波器
【技术领域】
[0001] 本发明主要用于移动通信接收系统，具体适用在4G移动通信基站接收系统前端 低噪放前后级，对系统内通信信号进行滤波，降低其他信道信号干扰的陶瓷介质滤波器。
【背景技术】
[0002] 4G移动通信已进入商用时代，中国移动通信2013年已投资近1000亿元，建成 TD-LTE (4G)基站10几万个。随着三大运营商对4G基站的投入建设，作为移动通信基站前 端必不可少的关键器件带通滤波器将会有数百亿元的市场。本专利陶瓷介质滤波器主要用 于移动通信基站前端接收系统通道中低噪声放大器的前后级。
[0003] 在接收前端通道中，通常会选用三种结构的带通滤波器：LC滤波器、声表滤波器 和陶瓷介质滤波器，考虑到4G频段的工作频率、带宽以及对带内插入损耗、带外抑制指标 的要求，制造商都会选用陶瓷介质滤波器，陶瓷滤波器的特点是体积小，带内插损小，引入 传输零点后带外抑制高。但目前国内设计陶瓷滤波器普遍采用：一是均匀阻抗（UIR)TEM传 输线，二是直接干压成型后再打孔。存在的缺陷一是尺寸不能进一步减小，二是存在模具不 易制作、插针易折断、生产效率低、器件尺寸精度不能保证，工艺难以保证产品合格率。
[0004] 本产品针对4G移动通信接收前端，在谐振器设计上采用了两种技术：一是采用阶 跃阻抗（SIR )技术，二是提出了一种创新性的制备技术，即将SIR滤波器复杂的结构分解 为多个单层结构，再利用叠层及等静压技术将多个单层结构压制成型在一起，从而克服传 统制备方法的缺点，制备出复杂形状、高性能的高端介质滤波器。采用这两种技术后，使滤 波器体积减小，尺寸为原来的三分之二，重量减轻；二是大大提高产品烧结时的合格率和生 产效率，从而降低产品成本，提高产品可靠性。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于为了克服上述现有技术的缺陷，提供了一种利用SIR技术和叠 层及静压工艺来实现减小滤波器的体积和重量，提高带外抑制，降低滤波器的成本、提高其 可靠性的陶瓷介质滤波器。
[0006] 本发明的目的可以通过以下措施可以达到：
[0007] -种陶瓷介质滤波器，其特征是，所述腔体采用CNC数控技术进行加工，其表面镀 银；
[0008] 所述谐振器并排排列，通过高温焊锡焊在腔体底部，保证每个谐振器非常牢固的 与腔体底部连接；
[0009] 所述PCB垫片同样也焊接在腔体底部，作为耦合电容基片和输入输出端的衬底； [0010] 所述耦合电容基片并排排列焊在PCB垫片上；
[0011] 所述谐振器通过镀银铜线和对应的耦合电容基片连接，具体是镀银铜线的一端分 别伸入到对应谐振器开路面的内导体，另一端用焊锡施焊在耦合电容基片上；
[0012] 所述输入端插针和输出端插针的外导体焊接在腔体上，内导体的一端分别焊接在 PCB垫片上，f禹合输入输出信号。
[0013] 一种陶瓷介质滤波器，主要采用阶跃阻抗（SIR )技术和叠层及静压工艺而制得。 即将滤波器内部谐振器复杂的结构分解为多个单层结构，再利用叠层及等静压技术将多个 单层结构压制成型在一起，从而克服传统制备方法的缺点，制备出复杂形状、高性能的高端 介质滤波器。
[0014] 包括流延制膜、机械打孔和膜片加工，其制作步骤为：
[0015] 第一步：流延制膜，先将高Q值的微波介质陶瓷粉体和粘合剂、增塑剂、分散剂、溶 齐U、除泡剂按以下最佳的配方比例混合，
[0016] 介质陶瓷陶瓷粉料：100 g
[0017] 粘合剂：聚乙烯醇缩丁醛：5. 5g 增塑剂：聚乙二醇400 :2 ml，聚乙二醇2000 : 1.85 g 溶剂：丁酮：70 ml，乙醇：14 ml 分散剂：三油酸甘油酯：6 ml 除泡剂：正丁 醇：16. 7ml。
[0018] 制备成高固相含量的悬浮液，再利用流延技术制备出厚度为1. 25mm的单层膜片。 [0019] 第二步：机械打孔，根据谐振器阻抗打不同直径的孔，低阻抗为Φ2,高阻抗为 Φ1。
[0020] 第三步：膜片加工，将5片单层膜片对准、叠层后，利用热压工艺将他们压在一起， 通过切割机切割到设计的尺寸，再烧结、镀银可制备出滤波器陶瓷基体即谐振器，谐振器开 路面呈低阻抗，短路面呈高阻抗，从而形成了阶跃阻抗结构。
[0021] 本发明工作原理：8个谐振器通过调试均谐振在滤波器通带内的一定频率，输入 信号通过输入端插针抽头耦合到PCB垫片上，再通过电容耦合到第一个电容基片，那么输 入信号中只有和第一个谐振器谐振的频率才能耦合到下一级，其它频率成分将被抑制掉， 以此类推，一直到第8各谐振器，最后通过输出端插针输出。可以看出8各耦合电容基片的 大小及他们之间的间距都不一样，他们之间形成了一个平板电容，具体调试时，通过调节耦 合电容基片的大小和他们之间的距离改变耦合强弱，最终实现滤波器的工作带宽。
[0022] 综上所述本发明具有以下有益效果：
[0023] 1、该产品体积小，带外抑制高。由于介质陶瓷材料的介电常数远高于空气的介电 常数1，根据微波器件长度一般反比于材料介电常数平方根的规律，可知同样谐振频率下， 采用高介电常数的材料制备的同轴均匀腔（UIR)微波介质滤波器体积仅仅为金属腔滤波器 的几分之一，可实现器件体积小、重量轻、性能高的综合性能。为了抑制器件高次谐波，改善 阻带性能并进一步减小器件体积，技术上可采用阶跃阻抗谐振器（SIR)代替均匀阻抗谐振 器（UIR)，高次谐波的位置的调整可以通过改变SIR的阻抗比来实现。这样就能够进一步减 小介质滤波器的体积、提高带外抑制等指标。同样频率下阶跃阻抗谐振器（SIR)和均匀阻 抗谐振器（UIR)相比，在谐振方向的尺寸可降低三分之一。
[0024] 2、该产品可靠性高。本项目由于采用了多层膜叠加制备SIR结构滤波器，可在SIR 谐振腔体之间引入精密的感性或容性耦合结构，同时还可在腔体之间设置接地结构以减小 串扰，这些措施均可进一步提高器件的滤波性能及可靠性。
[0025] 3、该产品成本低、生产效率高。目前普遍采用的烧结方法是，按照设计的谐振器尺 寸直接干压成型后再打孔，由于谐振器的长度比较长，同时内孔的直径小于1_，在打孔时 操作稍不规范针就会断到孔里，谐振器报废。该产品由于采用多层膜叠加制备技术，由于每 个厚膜很薄，不存在打孔时断针的情况，实际上提高了生产效率，降低成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0026] 图1是本发明陶瓷介质滤波器的结构示意图及侧视图；
[0027] 其中：1_单层膜片，2-谐振器剖面图，3-谐振器，4-谐振器内低阻抗导体，5-谐振 器内高阻抗导体，6-谐振器开路面，7-PCB垫片，8-耦合电容基片，9-镀银铜线，10-焊点， 11-腔体，12-盖板，13-输入端插针，14-输出端插针。
【具体实施方式】 [0028]
[0029] 如图1所示：一种陶瓷介质滤波器，其特征是，所述腔体11采用CNC数控技术进行 加工，其表面镀银；
[0030] 所述谐振器3并排排列，通过高温焊锡焊在腔体底部，保证每个谐振器3非常牢固 的与腔体11底部连接；
[0031] 所述PCB垫片7同样也焊接在腔体11底部，作为耦合电容基片8和输入、输出端 插针的衬底；
[0032] 所述耦合电容基片8并排排列焊在PCB垫片7上；
[0033] 所述谐振器3通过镀银铜线9和对应的耦合电容基片8连接，具体是镀银铜线9的 一端分别伸入到对应谐振器开路面6的内导体，另一端用焊锡施焊在耦合电容基片8上；
[0034] 所述输入端插针13和输出端插针14的外导体焊接在腔体11上，内导体的一端分 别焊接在PCB垫片7上，耦合输入输出信号。
[0035] 如图2所示：一种陶瓷介质滤波器，主要采用阶跃阻抗（SIR )技术和叠层及静压 工艺而制得。即将滤波器内部谐振器复杂的结构分解为多个单层结构，再利用叠层及等静 压技术将多个单层结构压制成型在一起，从而克服传统制备方法的缺点，制备出复杂形状、 高性能的高端介质滤波器。
[0036] 包括流延制膜、机械打孔和膜片加工，其制作步骤为：
[0037] 第一步：流延制膜，先将高Q值的微波介质陶瓷粉体和粘合剂、增塑剂、分散剂、溶 齐U、除泡剂按以下最佳的配方比例混合，
[0038] 介质陶瓷陶瓷粉料：100 g
[0039] 粘合剂：聚乙烯醇缩丁醛：5. 5g增塑剂：聚乙二醇400 :2 ml，聚乙二醇2000 : 1. 85g 溶剂：丁酮：70 ml,乙醇：14 ml分散剂：三油酸甘油酯：6 ml除泡剂：正丁醇： 16. 7ml 〇
[0040] 制备成高固相含量的悬浮液，再利用流延技术制备出厚度为1. 25mm的单层膜片 1〇
[0041] 第二步：机械打孔，根据谐振器3阻抗打不同直径的孔，低阻抗为Φ2,高阻抗为 Φ1。
[0042] 第三步：膜片加工，将5片单层膜片1对准、叠层后，利用热压工艺将他们压在一 起，通过切割机切割到设计的尺寸，再烧结、镀银可制备出滤波器陶瓷基体即谐振器3,谐振 器开路面6呈低阻抗，短路面呈高阻抗，从而形成了阶跃阻抗结构。
【权利要求】
1. 一种陶瓷介质滤波器，包括单层膜片、谐振器、谐振器内低阻抗导体、谐振器内高阻 抗导体、谐振器开路面、PCB垫片、耦合电容基片、镀银铜线、腔体、盖板、输入端插针和输出 端插针，其特征在于，所述腔体采用CNC数控技术进行加工，其表面镀银；所述谐振器并排 排列，通过高温焊锡焊在腔体底部，保证每个谐振器非常牢固的与腔体底部连接；所述PCB 垫片同样也焊接在腔体底部，作为耦合电容基片和输入输出端的衬底；所述耦合电容基片 并排排列焊在PCB垫片上；所述谐振器通过镀银铜线和对应的耦合电容基片连接，具体是 镀银铜线的一端分别伸入到对应谐振器开路面的内导体，另一端用焊锡施焊在耦合电容 基片上；所述输入端插针和输出端插针的外导体焊接在腔体上，内导体的一端分别焊接在 PCB垫片上，f禹合输入输出信号。
【文档编号】H01P11/00GK203895579SQ201420208517
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2014年4月28日 优先权日:2014年4月28日
【发明者】台中和, 吕文中 申请人:合肥科尚电子科技有限公司