CN102509820A - Tem模同轴介质陶瓷滤波器及其制作方法 - Google Patents

Abstract

一种TEM模同轴介质陶瓷滤波器，包括介质陶瓷块和表面金属层，介质陶瓷块是由两块介质陶瓷体(21、22)用玻璃浆料粘合、烧结而成的，其中一块介质陶瓷体(21)的粘合面上有两条截面为矩形的凹槽(29)，两块介质陶瓷体粘合后即成为耦合孔(28)，另一块介质陶瓷体(22)的粘合面上有耦合内电极(31)。其制作方法为在大片介质块上开槽形成空腔的位置，制作耦合内电极和外电极，用玻璃浆料粘合、烧结成为一个整体；再切割成长条状介质体，制作侧电极，最后切割成单只元件，制作端电极。本发明制作的产品尺寸精度高，参数一致性好。粘合面上的耦合内电极可根据需要进行设计，可进一步改善产品性能，增强设计的灵活性。

Description

TEM模同轴介质陶瓷滤波器及其制作方法

技术领域

本发明涉及一种TEM模同轴介质陶瓷滤波器的结构及其制作方法。

背景技术

TEM模(横电磁波模)同轴介质陶瓷滤波器可应用于无线通信、导航、RFID、雷达、基站等设备中。传统的TEM模同轴介质陶瓷滤波器的结如图1所示，包括介质陶瓷块11和表面金属层12。介质陶瓷块的中心有两个两端贯通的空腔14。表面金属层12包括输入电极、输出电极15、表面电极13。这种TEM模同轴介质滤波器通常是通过干压或热压铸成型，再通过烧结形成最终的介质体。由于成型时的压力变化，烧结时的收缩率不一致等因素，会影响最终产品批次的一致性。对于长度尺寸较大的产品，还存在中间位置收缩大于两端，出现不规则变形的问题。而且，制造不同尺寸的介质滤波器产品时，需要加工不同的成型模具，生产周期较长，成本较高。

发明内容

本发明旨在提出一种尺寸精度高、产品一致性好的TEM模同轴介质陶瓷滤波器的结构，本发明的另一目的是提出这种TEM模同轴介质陶瓷滤波器的制作方法。

这种TEM模同轴介质陶瓷滤波器包括立方体形的介质陶瓷块和表面金属层，介质陶瓷块的端面的中心有两个其轴线互相平行且两端与介质陶瓷块的端面相贯通的空腔，表面金属层包括输入、输出电极和表面电极，其中表面电极分布在介质陶瓷块的上下表面、两个侧面、空腔的内表面以及空腔的一端的端面上。这种TEM模同轴介质陶瓷滤波器的介质陶瓷块是由两块介质陶瓷体用玻璃浆料粘合、烧结而成的，其中一块介质陶瓷体的粘合面上有两条横截面为矩形的凹槽，上述凹槽在两块介质陶瓷体粘合后即成为所述的空腔，另一块介质陶瓷体为一平板，在此平板形介质陶瓷体的粘合面上有与所述的空腔相对应的耦合内电极，此耦合内电极位于所述的空腔内，并与介质陶瓷块表面的输入、输出电极电气相连，空腔内表面上的金属层覆盖在该空腔内的耦合内电极上并与此耦合内电极电气相连。

这种TEM模同轴介质陶瓷滤波器的制作方法包括以下步骤：

(一)用介质陶瓷烧制一块较厚的介质大片和一块较薄的介质大片，并对介质大片进行厚度和端面研磨；

(二)在第一步中制作好的较厚的介质大片的一个面上用机械开槽的方式形成多条横截面为矩形的凹槽，凹槽的宽度、深度和间距等尺寸由设计确定；

(三)在第二步中制作好的较厚的介质大片的另一个不开槽的面上制作外电极列阵；在第一步中制作好的较薄的介质大片的两个表面上分别制作耦合内电极的电极列阵和外电极列阵。

(四)将第三步所制得的两块介质大片用玻璃浆料粘合，粘合时，令较薄的介质大片上的耦合内电极列阵与较厚的介质大片上的凹槽相对准，然后进行烧结，制成陶瓷基块；采用烧结温度与第三步中银浆的烧结温度相近的玻璃浆料，第三步的银浆的烧结与第四步的玻璃浆料的烧结一次完成；

(五)将第四步制作的陶瓷基块采用涂敷或滴吹银浆等工艺，对凹槽形成的孔内表面进行金属化处理，采用的银浆的烧结温度低于玻璃浆料烧结温度(低50℃左右)，防止玻璃浆料在二次烧结过程中软化，造成两种介质大片之间的移动，再次进行银浆烧结后即制成陶瓷大块。

(六)将第五步所制得的陶瓷大块切割成条状的介质体；然后在条状介质体的两侧，采用较低烧结温度的银浆制作侧面电极，并完成侧面电极的银浆烧结。

(七)将第六步制得的条状介质体切割形成单只介质陶瓷滤波器；在单只介质陶瓷滤波器的端面，采用较低烧结温度的银浆制作端面电极，完成电极银浆烧结后形成最终的介质陶瓷滤波器产品。

这种TEM模同轴介质陶瓷滤波器的介质陶瓷块是由两块介质体用玻璃浆料粘合、烧结而成。其中用机械开槽的方法形成的空腔不会因玻璃浆料的烧结而变形，因而尺寸精度高，产品的参数一致性好。粘合面上的耦合内电极可以根据需要进行设计，可进一步改善产品性能，增强设计的灵活性。由于陶瓷滤波器中的介质陶瓷块可以采用大片粘合再切割成单个元件的方法来制作，具体生产中，只要通过HFSS、ADS等软件建立好模型，完成各项参数的设计后，就可以快速实现样品制作，实现对客户应用需求的快速响应，可以加快产品设计进度，降低设计成本。

附图说明

图1为已有的通过于压或热压铸成型的TEM模同轴介质陶瓷滤波器；

图2为本发明提出的TEM模同轴介质陶瓷滤波器的基本结构图；

图3为介质陶瓷块的一种结构图；

图4为较厚的介质大片的结构图；

图5为较薄的介质大片；

图6为较厚的介质大片制作好表面电极后的示意图；

图7为较薄的介质大片制作好耦合内电极后的示意图；

图8为较薄的介质大片的另一面制作好表面电极后的示意图；

图9为从大片粘合至完成单只介质陶瓷滤波器制作的流程图；

图10为利用本发明制作的介质陶瓷滤波器的幅频曲线图。

具体实施方式

如图2所示，这种TEM模同轴介质陶瓷滤波器，包括立方体形的介质陶瓷块和表面金属层，介质陶瓷块的端面的中心有两个其轴线互相平行且两端与介质陶瓷块的端面相贯通的空腔24(耦合孔)，表面金属层包括输入、输出电极25和表面电极23，其中表面电极23分布在介质陶瓷块的上下表面、两个侧面、空腔的内表面以及空腔的一端的端面上。如图3所示，所述的介质陶瓷块是由两块介质陶瓷体21、22用玻璃浆料粘合、烧结而成的，其中一块介质陶瓷体21的粘合面上有两条横截面为矩形的凹槽29，上述凹槽在两块介质陶瓷体粘合后即成为所述的空腔24。另一块介质陶瓷体22为一平板，在此平板形介质陶瓷体22的粘合面上有与所述的空腔24相对应的耦合内电极31，所述的耦合内电极位于所述的空腔24内，并与介质陶瓷块表面的输入、输出电极25电气相连，空腔内表面上的金属层28覆盖在该空腔内的耦合内电极31上并与此耦合内电极电气相连。与输入输出电极共面处的表面电极在工作时连接在PCB板的接地端。

这种TEM模同轴介质陶瓷滤波器在设计时，可以通过调节耦合内电极的布线方式来调节每个介质谐振体之间的电容耦合、电感耦合的强弱，控制介质陶瓷滤波器的通带外的衰耗点位置，满足实际应用中对介质陶瓷滤波器的衰耗特性要求，并且可以保持产品外形的一致。

这种TEM模同轴介质陶瓷滤波器的制作方法，包括以下步骤：

(一)用介质陶瓷烧制图4所示的一块较厚的介质大片43和图5所示的一块较薄的介质大片45，并进行厚度和端面研磨。

(二)如图4所示，在第一步中制作好的较厚的介质大片43的一个面上用机械开槽的方式形成多条横截面为矩形的凹槽44，凹槽44的宽度、深度和间距等尺寸由设计确定。

(三)如图6所示，在第二步中制作好的较厚的介质大片43的另一个不开槽的面上制作外电极列阵46；如图7所示，在第一步中制作好的较薄的介质大片45的一个面上制作耦合内电极的电极列阵47，如图8所示，在较薄的介质大片45的另一个面上制作外电极列阵48。

(四)如图9所示，将第三步所制得的两块介质大片用玻璃浆料粘合，粘合时，令较薄的介质大片45上的耦合内电极电极列阵47与较厚的介质大片43上的凹槽44相对准，然后进行烧结。制成陶瓷基块，采用烧结温度与第三步中银浆的烧结温度相近的玻璃浆料，例如玻璃浆料和银浆的烧结温度皆为850℃，第三步的银浆烧结与第四步的玻璃浆料的烧结可在同一次内完成。

(五)将第四步制作的陶瓷基块，采用涂敷或滴吹银浆等工艺，对凹槽44形成的孔的内表面进行金属化处理，采用的银浆的烧结温度低于玻璃浆料烧结温度50℃左右，防止玻璃浆料在二次烧结过程中软化，以免造成介质大片43、45之间的移动，再次进行银浆烧结后即制成陶瓷大块49。

(六)将第五步所制得的陶瓷大块49切割成条状的介质体50；然后在条状介质体50的两侧，采用较低烧结温度的银浆(例如烧结温度为800℃)，制作侧面电极51，并完成侧面电极银浆的烧结。

(七)将第六步制得的条状介质体50切割形成单只介质陶瓷滤波器52；在单只介质陶瓷滤波器52的端面，采用较低烧结温度(例如烧结温度为800℃)的银浆制作端面电极53，完成电极银浆烧结后形成最终的介质陶瓷滤波器产品。

这种TEM模同轴介质陶瓷滤波器的介质陶瓷块中的空腔数量可以为二个，也可以为三个、四个或者更多个，制作成多级耦合的介质陶瓷滤波器元件。

Claims (2)

1.一种TEM模同轴介质陶瓷滤波器，包括立方体形的介质陶瓷块和表面金属层，介质陶瓷块的端面的中心有两个其轴线互相平行且两端与介质陶瓷块的端面相贯通的空腔(24)，表面金属层包括输入、输出电极(25)和表面电极(23)，其中表面电极(23)分布在介质陶瓷块的上下表面、两个侧面、空腔的内表面以及空腔的一端的端面上，其特征是所述的介质陶瓷块是由两块介质陶瓷体(21、22)用玻璃浆料粘合、烧结而成的，其中一块介质陶瓷体(21)的粘合面上有两条横截面为矩形的凹槽(29)，上述凹槽在两块介质陶瓷体粘合后即成为所述的空腔(24)，另一块介质陶瓷体(22)为一平板，在此平板形介质陶瓷体(22)的粘合面上有与所述的空腔(24)相对应的耦合内电极(31)，此耦合内电极位于所述的空腔(24)内并与介质陶瓷块表面的输入、输出电极(25)电气相连，空腔内表面上的金属层(28)覆盖在该空腔内的耦合内电极(31)上并与此耦合内电极电气相连。

2.权利要求1所述的TEM模同轴介质陶瓷滤波器的制作方法，其特征是包括以下步骤：

(一)用介质陶瓷烧制一块较厚的介质大片(43)和一块较薄的介质大片(45)，并进行厚度和端面研磨；

(二)在第一步中制作好的较厚的介质大片(43)的一个面上用机械开槽的方式形成多条横截面为矩形的凹槽(44)，凹槽(44)的宽度、深度和间距的尺寸由设计确定；

(三)在第二步中制作好的较厚的介质大片(43)的另一个不开槽的面上制作外电极列阵(46)；在第一步中制作好的较薄的介质大片(45)的两个面上分别制作耦合内电极的电极列阵(47)和外电极列阵(48)；

(四)将第三步所制得的两块介质大片用玻璃浆料粘合，粘合时，令较薄的介质大片(45)上的耦合内电极的电极列阵(47)与较厚的介质大片(43)上的凹槽(44)相对准，然后进行烧结，制成陶瓷基块，采用烧结温度与第三步中的银浆的烧结温度相近的玻璃浆料，第三步的银浆的烧结与第四步的玻璃浆料的烧结一次完成；

(五)将第四步制作的陶瓷基块采用涂敷或滴吹银浆的工艺，对凹槽(44)形成的孔的内表面进行金属化处理，采用的银浆的烧结温度低于玻璃浆料烧结温度，再次进行银浆烧结后制成陶瓷大块(49)；

(六)将第五步所制得的陶瓷大块(49)切割成条状的介质体(50)，然后在条状介质体(50)的两侧，采用较低烧结温度的银浆，制作侧面电极(51)，并完成侧面电极的银浆烧结；

(七)将第六步制得的条状介质体(50)切割形成单只介质陶瓷滤波器(52)；在单只介质陶瓷滤波器(52)的端面，采用较低烧结温度的银浆制作端面电极(53)，完成端面电极银浆烧结后形成最终的介质陶瓷滤波器产品。

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