一种毫米波陶瓷绝缘子及设计方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种毫米波陶瓷绝缘子的设计方法，该陶瓷绝缘子多用于封装毫米波单芯片的金属墙型外壳。
【背景技术】
[0002]金属一陶瓷外壳在毫米波封装领域正在得到越来越广泛的应用，陶瓷绝缘子作为其射频传输端子，其结构的设计对金属一陶瓷外壳的微彼性能至关重要。现有的陶瓷绝缘子存在两个问题，一方面测试方法复杂，引入的损耗大，如文献(1)所述通过在陶瓷绝缘子的两侧分别通过金丝或金带连接50欧姆的测试板，然后测试微波性能。然而通过这种方法测得的结果中必然包含有测试板引入的损耗，且较难将其剥离出来，测试结果无法真实反映陶瓷绝缘子真实的微波性能，仿真结果与测试结果相差较大，导致仿真无法有效指导设计，仿真也就失去了其应有的意义；另一方面，现有的陶瓷绝缘子的测试方法为有损检测，无法做到批次逐检，从而无法保证所装配外壳的性能。
【发明内容】
[0003]本发明提出了一种毫米波陶瓷绝缘子及设计方法，在陶瓷绝缘子的两端各加入一对测试点，形成共面波导的馈电结构，利用GSG探针可直接测得陶瓷绝缘子的微波性能，测试均为无损、快速检测，可以实现外壳的批次性逐检。
[0004]本发明的技术解决方案:一种基于高温共烧陶瓷工艺的毫米波陶瓷绝缘子，其结构是带有测试点，由上下两片组成，介质材料为氧化铝陶瓷或氮化铝陶瓷，沿信号传输方向长度为1.5mm-2.5mm，垂直于信号传输方向的绝缘子的宽度小于1.5mm，在其输入、输出端口分别印刷一对测试图形，并通过绝缘子侧面印刷图形与底面地平面相连，形成一种带有接地板的共面波导馈电结构。
[0005]其设计方法，包括以下步骤:
(1)配料，配料是将陶瓷粉料与有机载体按比例混合，使原料颗粒粉碎，形成具有粘度和触变性的浆料，其中陶瓷粉料的质量分数应在50%至80%之间，中值粒径减小至10微米以内；
(2)成膜，成腊是将配制好的浆料注入流延机料槽，浆料通过刮刀流到基带上，基带承载浆料移动通过烘箱，经过烘箱加热后，浆料中的溶剂挥发，最后形成生瓷膜的过程；
(3)腔体成型，腔体成型是在生瓷膜上通过机械冲制或激光加工的方法去除一部分生瓷形成空腔。空腔的宽度和深度等于或小于引针直径P，空腔的间距等于引线节距D与烧结收缩率的商；
(4)掩膜，掩膜是采用注射或印刷的方式，在覆有模板的生瓷膜上填入共烧金属，共烧金属是以金属化浆料的形式使用，其中含有质量分数不超过20%的有机载体，黏度在10000至 lOOOOOcps 之间；
(5)堆叠层压，堆叠层压是将填入共烧金属的生瓷膜，按设计的层数和次序，依次叠放，在50°C至120°C的温度和l-100MPa的压力下，形成一个完整的多层陶瓷胚体；
(6)裁切，裁切是将堆叠层压后的生瓷切割成单个产品，生瓷切割多采用生瓷切割机进行切割，生瓷切割机上装配有刀片，可将生瓷膜全切，也可以将生瓷膜半切，待烧结后进行裂片；
(7)端涂，端涂的方法与掩膜类似，采用印刷的方式，在覆有模板的生瓷膜上填入共烧金属，共烧金属是以金属化浆料的形式使用，其中含有质量分数不超过20%的有机载体，黏度在10000至lOOOOOcps之间；
(8)共烧，将生瓷产品放入烧结炉内，在烧结气氛下，按照设定好的烧结曲线行加热，烧结温度为1500-1600°C，且金属化图形与陶瓷在相同的条件下烧结，整个共烧过程分为两个阶段。
[0006]本发明的有益效果:利用GSG探针可直接测得陶瓷绝缘子的微波性能，与传统绝缘子的测试结果相比，不包含测试本身引入的系统误差，从而具有更高的精度。另外，本发明中的陶瓷绝缘子可以实现装配管壳后的精确测试，且测试均为无损、快速检测，可以实现外壳的批次性逐检，从而保证产品的质量。
【附图说明】
[0007]图1为毫米波陶瓷绝缘子的工艺流程示意图；
图1.1是96%氧化铝陶瓷的典型烧结曲线图。
[0008]图2-1是本毫米波陶瓷绝缘子的示意图；
图2-2是现有的陶瓷绝缘子的示意图；
图3为毫米波陶瓷绝缘子的测试方法示意图(侧视图)；
图4为毫米波陶瓷绝缘子的测试方法示意图(俯视图)。
[0009]图中的1是信号线、2是印刷的测试点、3是侧面金属化图形、4是陶瓷绝缘子、5是微波探针、6是探针台、7是GSG微波探针。
【具体实施方式】
[0010]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作详细的说明。
[0011]如图1所示，毫米波陶瓷绝缘子的设计方法，包括以下步骤:
(1)配料，配料是将陶瓷粉料与有机载体按比例混合，使原料颗粒粉碎，形成具有一定粘度和触变性的浆料。其中陶瓷粉料的质量分数应在50%至80%之间，中值粒径减小至10微米以内。
[0012](2)成膜，成腊是将配制好的浆料注入流延机料槽，浆料通过刮刀流到基带上，基带承载浆料移动通过烘箱，经过烘箱加热后，浆料中的溶剂挥发，最后形成生瓷膜的过程。
[0013](3)腔体成型，腔体成型是在生瓷膜上通过机械冲制或激光加工的方法去除一部分生瓷形成空腔。空腔的宽度和深度等于或小于引针直径P，空腔的间距等于引线节距D与烧结收缩率的商。
[0014](4)掩膜，掩膜是采用注射或印刷的方式，在覆有模板的生瓷膜上填入共烧金属。共烧金属是以金属化浆料的形式使用，其中含有质量分数不超过20%的有机载体，黏度在10000 至 lOOOOOcps 之间。
[0015](5)堆叠层压，堆叠层压是将填入共烧金属的生瓷膜，按设计的层数和次序，依次叠放，在50°C至120°C的温度和l-100MPa的压力下，形成一个完整的多层陶瓷胚体。
[0016](6)裁切，裁切是将堆叠层压后的生瓷切割成单个产品。生瓷切割多采用生瓷切割机进行切割，生瓷切割机上装配有刀片，可将生瓷膜全切，也可以将生瓷膜半切，待烧结后进行裂片。
[0017](7)端涂，端涂的方法与掩膜类似，采用印刷的方式，在覆有模板的生瓷膜上填入共烧金属。共烧金属是以金属化浆料的形式使用，其中含有质量分数不超过20%的有机载体，黏度在10000至lOOOOOcps之间。
[0018](8)共烧，共烧是指将生瓷产品放入烧结炉内，在一定的烧结气氛下，按照设定好的烧结曲线进行加热，以形成致密且具有一定机械强度的熟瓷的过程。由于烧结温度为1500-1600°C左右，且金属化图形与陶瓷在相同的条件下烧结，因而称之为高温共烧