CN102623799A - 一种多层陶瓷天线及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多层陶瓷天线及其制备方法。所述陶瓷天线包括陶瓷介质和位于陶瓷介质中的多层辐射导体带，其特征在于，还包括外围封端金属和边缘隔离孔，所述的边缘隔离孔将多层辐射导体带的垂直交叠部分突出于陶瓷介质表面并用于隔离相邻的外围封端金属，所述外围封端金属用于多层辐射导体带的层间互联。本发明的多层陶瓷天线通过位于陶瓷介质外围边缘适当位置的隔离孔及切角，将多层辐射导体带的垂直交叠部分及辐射导体带与外部微带馈线的垂直交叠部分突出于陶瓷介质表面并彼此隔离，便于通过封端连接各层导体，从而在无需通孔的情况下实现了不同金属层的互连，且可以将大量陶瓷介质堆叠并一次性完成边缘打孔和切角。

Description

一种多层陶瓷天线及其制备方法
技术领域
本发明属于微波组件设计制作技术领域，具体涉及一种多层陶瓷天线及其制备方法的设计。
背景技术
作为无线通信系统中射频前端的重要组成部分，天线在整个无线通信系统的设计中占有重要地位。天线承担着系统中接收与发射电磁信号的主要作用，其性能的好坏直接关系到通信系统整体的运作。随着无线频谱资源的日趋紧张和移动终端设备呈现体积日益小型化，功能日益多样化的趋势，单个移动终端中往往需要集成多个天线，这使得天线的高性能，低成本，小型化要求成为了设计者的关注焦点。
目前较流行的移动天线技术普遍使用LTCC工艺，采用多层陶瓷结构使得天线小型化要求得以基本满足。由于陶瓷组件需要在多层导体间进行互连，在多层导体互连的传统解决方法是打孔，在孔中填充导电介质，然后在瓷片表面印刷精确的丝网，印制导体；另一种解决方式不需要打孔，但需要在侧面印刷精确对准的丝网，然后在边缘生成带印刷导体图形的侧面，用这种方法来解决多层导体互连的问题。第一种方法需要在瓷片上打大量孔，每次只能打一个瓷片，效率很低，当进行大批量加工时，打孔工序耗时巨大，严重降低生产效率；第二种方法省去了打孔，但需要在侧面额外印刷丝网，不仅增加了成本，而且丝网要和表面的丝网精确对准，一旦对准有偏差，互连就要受到影响，甚至无法进行互连。在生产大批量的陶瓷组件过程中，内部多层导体间互连与提高生产效率的矛盾，亟待业界解决。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有的多层陶瓷天线存在的上述问题，提出了一种多层陶瓷天线。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种多层陶瓷天线，包括陶瓷介质和位于陶瓷介质中的多层辐射导体带，其特征在于，还包括外围封端金属和边缘隔离孔，所述的边缘隔离孔将多层辐射导体带的垂直交叠部分突出于陶瓷介质表面并用于隔离相邻的外围封端金属，所述外围封端金属用于多层辐射导体带的层间互联。
进一步的，所述多层陶瓷天线还包括设置于陶瓷介质馈入面的边缘切角，将辐射导体带与外部微带馈线的垂直交叠部分突出于陶瓷介质表面，用于辐射导体带与外部微带馈线进行电气连接。
针对上述结构，本发明还提出了一种多层陶瓷天线的制备方法，具体包含如下步骤：
步骤1：流涎，对所采用的陶瓷生瓷片进行烘干，烘干条件：温度80～90℃，时间25～35分钟；
步骤2：切片，根据尺寸需要对流涎后的瓷片进行切割；
步骤3：打定位孔，使得丝网印刷时膜片与丝网位置能够准确对应；
步骤4：丝网印刷，通过精密丝网印刷使每层陶瓷生瓷片形成天线金属带图形；
步骤5：叠片，即把印刷好图形的陶瓷生瓷片，叠压在一起，形成一个完整的多层基板坯体；
步骤6：打孔及切角，将多个完整的多层基板坯体层叠在一起，对准，完成打孔及切角；
步骤7：修边，将多层基板坯体的边缘进行修整；
步骤8：等静压，对多层基板坯体进行等静压，即利用陶瓷生瓷片的热塑性进行等静压，等静压过程应该在真空环境中进行；
步骤9：切割，在烧结前对层压后的多层生瓷片进行切割以形成滤波器个体；
步骤10：排胶，在烧结前将多层生瓷片中的有机胶去除；
步骤11：烧结，将排胶后的陶瓷生坯放入烧结设备中排胶烧结，烧结温度为850～950℃；
步骤12：封端烧银，用银粉对陶瓷介质两侧进行封端。
本发明的有益效果：本发明的多层陶瓷天线通过位于陶瓷介质外围边缘适当位置的隔离孔及切角，将多层辐射导体带的垂直交叠部分及辐射导体带与外部微带馈线的垂直交叠部分突出于陶瓷介质表面并彼此隔离，便于通过封端连接各层导体，从而在无需通孔的情况下实现了不同金属层的互连，且可以将大量陶瓷介质堆叠并一次性完成边缘打孔和切角，相对于现有工艺，对加工精度要求低，降低了加工难度，提高了生产效率，降低了产品成本，适于快速大批量生产需要进行纵向多层互连的陶瓷组件。
附图说明
图1为本发明实施例一的多层陶瓷天线结构示意图。
图2为本发明实施例二的多层陶瓷天线结构示意图。
图3是本发明提供的多层陶瓷天线的制备方法流程示意图。
附图标记说明：1介质基板；2微带馈线；3外围封端金属；4多层辐射导体带；5陶瓷介质；6边缘隔离孔；7边缘切角。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的说明。
实施例一的多层陶瓷天线结构如图1所示：包括，陶瓷介质5和位于陶瓷介质5中的多层辐射导体带4，还包括外围封端金属3和边缘隔离孔6，所述的边缘隔离孔6将多层辐射导体带4的垂直交叠部分突出于陶瓷介质表面并用于隔离相邻的外围封端金属3，所述外围封端金属3用于多层辐射导体带4的层间互联。
这里的多层陶瓷天线还包括设置于陶瓷介质5馈入面的边缘切角7，将辐射导体带4与外部微带馈线2的垂直交叠部分突出于陶瓷介质5的表面，用于辐射导体带4与外部微带馈线2进行电气连接。
图1所示的实施例一中：LTCC陶瓷介质位于介质基板1上方，陶瓷介质的宽尺寸部分中自上而下层叠放置两层辐射导体，尺寸较窄的部分中为单层辐射导体。宽尺寸部分的两层辐射导体上下交叠共同形成蛇形弯曲状天线。通过将多个LTCC组件垂直对准，一次可以将垂直对准的LTCC组件的宽尺寸部分外围边缘的适当位置同时打孔及切角，使得上下两层导体垂直交叠处的陶瓷介质突出，从而便于通过封端连接两层导体及馈线。
这里的外围封端金属为覆盖在陶瓷介质外围突出部分(由打孔或切角而形成的)的金属层，用于连接微带馈线与陶瓷介质内部的辐射天线，及辐射天线不同层之间的互联。
实施例二的多层陶瓷天线结构如图2所示：与实例一相似，包括陶瓷介质5和位于陶瓷介质5中的两层辐射导体带4，还包括外围封端金属3和边缘隔离孔6，陶瓷介质5中自上而下层叠放置两层辐射导体4，两层辐射导体上下交叠共同形成蛇形弯曲状天线。根据同样的思想，通过对垂直对准的LTCC组件外围边缘的适当位置同时打孔及切角，使得上下两层导体垂直交叠处的陶瓷介质突出，从而便于通过封端连接两层导体及馈线。
本发明的具体实施实例所采用的工艺流程如图3所示，具体包含如下步骤：
步骤1：流涎，对所采用的陶瓷生瓷片进行烘干，烘干条件：温度80～90℃，时间25～35分钟；
步骤2：切片，根据尺寸需要对流涎后的瓷片进行切割；
步骤3：打定位孔，使得丝网印刷时膜片与丝网位置能够准确对应；
步骤4：丝网印刷，通过精密丝网印刷使每层陶瓷生瓷片形成天线金属带图形；
步骤5：叠片，即把印刷好图形的陶瓷生瓷片，在压力150bar，温度35℃，时间10秒的条件下叠压在一起，形成一个完整的多层基板坯体；
步骤6：打孔及切角，将多个完整的多层基板坯体层叠在一起，对准，一次性批量完成打孔及切角；
步骤7：修边，将多层基板坯体的边缘进行修整；
步骤8：等静压，对多层基板坯体进行等静压，即利用陶瓷生瓷片的热塑性进行等静压，等静压过程应该在真空环境中进行，所述等静压条件为：压强22MPa，时间15min，温度55℃；
步骤9：切割，在烧结前对层压后的多层生瓷片进行切割以形成滤波器个体；
步骤10：排胶，在烧结前将多层生瓷片中的有机胶去除，避免烧结后陶瓷变为粉状物；
步骤11：烧结，将排胶后的陶瓷生坯放入炉中排胶烧结，烧结温度为850～950℃；
步骤12：封端烧银，用银粉对陶瓷介质两侧进行封端。
上述工艺过程中的打孔及切角位于丝网印刷之后，这有别于现有的传统工艺，传统工艺中打孔位于丝网印刷之前，每次只能对单个天线进行打孔；而上述工艺可以将多个完整的多层基板坯体层叠在一起，对准，一次性批量完成打孔及切角，从而大幅提高了生产效率，降低了产品成本。
本发明的多层陶瓷天线结构可以通过对多个陶瓷介质在侧面一次性打孔，进而对侧面突出部分进行金属封端，解决了传统制作过程中由打孔带来的低生产效率，长生产周期，不适合大批量加工的问题，同时也解决了传统的在侧面印制丝网过程中侧面和顶面丝网很难精确对准的问题。
以上实例仅为本发明的优选例子而已，本发明的使用并不局限于该实例，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种多层陶瓷天线，包括陶瓷介质和位于陶瓷介质中的多层辐射导体带，其特征在于，还包括外围封端金属和边缘隔离孔，所述的边缘隔离孔将多层辐射导体带的垂直交叠部分突出于陶瓷介质表面并用于隔离相邻的外围封端金属，所述外围封端金属用于多层辐射导体带的层间互联。
2.根据权利要求1所述的多层陶瓷天线，其特征在于，还包括设置于陶瓷介质馈入面的边缘切角，将辐射导体带与外部微带馈线的垂直交叠部分突出于陶瓷介质表面，用于辐射导体带与外部微带馈线进行电气连接。
3.一种多层陶瓷天线的制备方法，具体包含如下步骤：
步骤1：流涎，对所采用的陶瓷生瓷片进行烘干，烘干条件：温度80～90℃，时间25～35分钟；
步骤2：切片，根据尺寸需要对流涎后的瓷片进行切割；
步骤3：打定位孔，使得丝网印刷时膜片与丝网位置能够准确对应；
步骤4：丝网印刷，通过精密丝网印刷使每层陶瓷生瓷片形成天线金属带图形；
步骤5：叠片，即把印刷好图形的陶瓷生瓷片，叠压在一起，形成一个完整的多层基板坯体；
步骤6：打孔及切角，将多个完整的多层基板坯体层叠在一起，对准，完成打孔及切角；
步骤7：修边，将多层基板坯体的边缘进行修整；
步骤8：等静压，对多层基板坯体进行等静压，即利用陶瓷生瓷片的热塑性进行等静压，等静压过程应该在真空环境中进行；
步骤9：切割，在烧结前对层压后的多层生瓷片进行切割以形成滤波器个体；
步骤10：排胶，在烧结前将多层生瓷片中的有机胶去除；
步骤11：烧结，将排胶后的陶瓷生坯放入烧结设备中排胶烧结，烧结温度为850～950℃；
步骤12：封端烧银，用银粉对陶瓷介质两侧进行封端。
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