CN103360100A - 一种制备谐振子的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种制备谐振子的方法，包括如下步骤：制备谐振子本体：向模具中放入两层原料，一层为第一陶瓷粉，另一层为成孔剂与所述第一陶瓷粉的均匀混合物，压制并烧结形成谐振子本体，成孔剂挥发或分解形成气孔；制备支承座：向另一模具中放入两层原料，一层为第二陶瓷粉，另一层为成孔剂与所述第二陶瓷粉的均匀混合物，压制并烧结形成支承座，成孔剂挥发或分解形成气孔；粘接谐振子本体和支承座：将粘接剂分别涂覆在所述谐振子本体和支承座的有气孔的表面上使所述粘接剂部分渗入到气孔内，将所述谐振子本体和支承座的涂覆有粘接剂的表面相接触地压合并烧结，得到谐振子，所述粘接剂硬化为粘接层。本发明制得的谐振子，粘接牢固且受温度影响小。

Description

一种制备谐振子的方法
技术领域
本发明涉及微波射频元件的制备方法，更具体地说，涉及一种制备谐振子的方法。
背景技术
现代通讯需要用到滤波器，传统金属腔滤波器尺寸和重量都大，而介质滤波器是实现小型化的途径。介质滤波器内的介质谐振子通常为介电常数高而损耗角正切值低的陶瓷，已知的例如钛酸钡、钛酸钙系列。
为了支撑谐振子，使谐振子尽量位于谐振腔的中央以使电磁场在腔内分布对称，谐振子底部通常都设有支承座。支承座必须采用介电常数低、损耗角正切值低得陶瓷，以降低损耗且不影响腔内的电磁场分布。
谐振子和支撑体通常都是固定连接在一起的，以避免谐振子晃动影响滤波器性能。现有技术中，他们的连接通常是利用有机胶粘合的。但有机胶粘不耐高温，一旦滤波器工作时温度过高，有机胶就会受热软化甚至挥发，不利于谐振子的稳固。同时，有机胶的介电损耗也较高。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种制备谐振子的方法，可以得到粘接牢固、受温度影响小的谐振子。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种制备谐振子的方法，包括如下步骤：
制备谐振子本体：向模具中放入两层原料，一层为第一陶瓷粉，另一层为成孔剂与所述第一陶瓷粉的均匀混合物，热压烧结形成谐振子本体，成孔剂挥发或分解形成气孔；
制备支承座：向另一模具中放入两层原料，一层为第二陶瓷粉，另一层为成孔剂与所述第二陶瓷粉的均匀混合物，热压烧结形成支承座，成孔剂挥发或分解形成气孔；
粘接谐振子本体和支承座：将粘接剂分别涂覆在所述谐振子本体和支承座的有气孔的表面上使所述粘接剂部分渗入到气孔内，将所述谐振子本体和支承座的涂覆有粘接剂的表面相接触地压合并烧结，得到谐振子，所述粘接剂硬化为粘接层。
在本发明所述的方法中，在制备谐振子本体的步骤中，所述成孔剂与第一陶瓷粉的均匀混合物置于下层，且在加入上层的第一陶瓷粉之前被预压，预压的压力小于80MPa。
在本发明所述的方法中，在制备谐振子本体的步骤中，所述成孔剂与第一陶瓷粉的均匀混合物中成孔剂的体积占总的混合物体积的30～50％。
在本发明所述的方法中，所述第一陶瓷粉的介电常数不小于30。
在本发明所述的方法中，所述第一陶瓷粉为BaTi4O9、Ba2Ti3Nb4O19或ZnTiNb2O9。
在本发明所述的方法中，在制备支承座的步骤中，所述成孔剂与第二陶瓷粉的均匀混合物置于下层，且在加入上层的第二陶瓷粉之前被预压，预压的压力小于80MPa。
在本发明所述的方法中，在制备支承座的步骤中，所述成孔剂与第二陶瓷粉的均匀混合物中成孔剂的体积占总的混合物体积的30～50％。
在本发明所述的方法中，所述第二陶瓷粉的介电常数不大于5。
在本发明所述的方法中，所述第二陶瓷粉为硼硅酸盐玻璃陶瓷，钙长石基玻璃陶瓷，或堇青石基玻璃陶瓷。
在本发明所述的方法中，制备支承座的步骤与制备谐振子本体的步骤同时进行，或者制备支承座的步骤在制备谐振子本体的步骤之前进行。
在本发明所述的方法中，所述粘接剂为玻璃粉的有机或水基浆料。
在本发明所述的方法中，所述玻璃粉为ZnO-B2O3-SiO2系或BaO-B2O3-SiO2系。
在本发明所述的方法中，在制备谐振子本体的步骤和制备支承座的步骤中，所述成孔剂为炭黑或硬脂酸。
实施本发明的制备谐振子的方法，具有以下有益效果：利用成孔剂在谐振子本体和支承座的端面上都形成有气孔，粘接剂能够渗入到气孔内形成交联复杂的触角，使得二者连接并烧结后能紧密地连接在一起，提高粘接强度。相对于直接在谐振子本体和支承座的各自光滑端面上涂覆有机胶粘接，要牢固得多。
具体实施方式
本发明涉及一种制备谐振子的方法，用该方法制得的谐振子粘接力强，力学性能好，且受温度影响少。
第一实施例中，本发明的制备谐振子的方法包括下面几个步骤：
S1、制备谐振子本体：
选择第一陶瓷粉，其主要成分(质量分数大于90％的成分)是BaTi4O9，现有技术中具有该主要成分的陶瓷粉制成的谐振子能达到介电常数为40以上，且损耗角正切值约为0.0001；
按照体积比来配制第一陶瓷粉与成孔剂，其中成孔剂占二者总体积的30～50％，将二者搅拌均匀，得到二者的均匀混合物。本实施例的成孔剂选用炭黑；
选取内径为25mm的圆筒形模具，先向模具内倒入一层具有上述比例的第一陶瓷粉与炭黑的均匀混合物，并将该混合物轻轻预压一下，使混合物压成结合力较弱的块状，预压的压力为50MPa，该均匀混合物块的高度约3mm；
再继续向模具内块状混合物上倒入第一陶瓷粉，摊平，且第一陶瓷粉的层厚至少大于上述均匀混合物的层厚的3倍；
对这两层原料进行高压压制，压力为200MPa左右，使两层结合为一个整体硬块，取出并在1100±5℃高温下烧结，即得到谐振子本体，其中下层的炭黑由于被烧成一氧化碳或二氧化碳而逸出，使得谐振子本体的混合物部分内部形成很多气孔。
S2、制备支承座：
用与步骤S1完全相同的分步骤来制备支承座，只是本步骤中第一陶瓷粉替换成主要成分为加有Al203的硼硅酸盐玻璃陶瓷第二陶瓷粉，烧结温度调整为1300±5℃。
本实施例的第二陶瓷粉由于介电常数低于4，而损耗角正切值也较低，约为0.001，因此常被用作谐振子的支承座。
S3、粘接谐振子本体和支承座：
用成分为ZnO-B2O3-SiO2系列的玻璃粉配制成水基浆料作为粘接剂，涂覆在谐振子本体和支承座的有气孔的表面上，则部分粘接剂会渗入到气孔内，将谐振子本体和支承座的涂覆有粘接剂的表面相接触的压合，放入800℃温度下烧结，即得到连接好的谐振子，粘接剂硬化为玻璃粘接层。
第二实施例中，本发明的制备谐振子的方法包括下面几个步骤：
D1、制备支承座：
选定第二陶瓷粉，其主要成分为加有Al2O3的堇青石基玻璃陶瓷；
按照体积比来配制第一陶瓷粉与成孔剂，其中成孔剂占二者总体积的30～50％，将二者搅拌均匀，得到二者的均匀混合物。本实施例的成孔剂选用硬脂酸；
选取内径为25mm的圆筒形模具，先向模具内倒入一层具有上述比例的第二陶瓷粉与硬脂酸的均匀混合物，并将该混合物轻轻预压一下，使混合物压成结合力较弱的块状，预压的压力为60MPa，该均匀混合物块的高度约2mm；
再继续向模具内块状混合物上倒入第二陶瓷粉，摊平，且第二陶瓷粉的层厚至少大于上述均匀混合物的层厚的4倍；
对这两层原料进行高压压制，压力为180MPa左右，使两层结合为一个整体硬块，取出并在1450±5℃高温下烧结，即得到支承座，其中下层的硬脂酸由于被烧成一氧化碳、二氧化碳、水蒸气等而逸出，使得支承座的混合物部分内部形成很多气孔。
D2、制备谐振子本体：
用与步骤D1完全相同的分步骤来制备谐振子本体，只是本步骤中第二陶瓷粉替换成主要成分为BaTi3Nb4O19的第一陶瓷粉，烧结温度调整为1200±5℃。
D3、粘接谐振子本体和支承座：
用成分为BaO-B2O3-SiO2系列的玻璃粉配制成有机浆料作为粘接剂，涂覆在谐振子本体和支承座的有气孔的表面上，则部分粘接剂会渗入到气孔内，将谐振子本体和支承座的涂覆有粘接剂的表面相接触的压合，放入800℃温度下烧结，即得到连接好的谐振子，粘接剂硬化为玻璃粘接层。
第三实施例中，除了第一陶瓷粉选用ZnTiNb2O9、制备谐振子本体时先倒入第一陶瓷粉预压后再倒入第一陶瓷粉与成孔剂的混合物以外，其他步骤和条件均与第一实施例相同。
第四实施例中，除了制备支承座时先倒入第二陶瓷粉预压后再倒入第二陶瓷粉与成孔剂的混合物以外，其他步骤和条件均与第二实施例相同。
在其他实施例中，第一陶瓷粉可采用任意现有技术中用在介质滤波器的谐振子上的已知陶瓷材料，只要其具有高介电常数(尤其高于50)、低损耗(尤其损耗角正切值小于0.0002)均可；第二陶瓷粉可采用任意现有技术中具有低介电常数(尤其低于5)而损耗低(尤其损耗角正切值小于0.002)的陶瓷材料；上述所有成分包括第一陶瓷粉、第二陶瓷粉、成孔剂的粒径都在0.5～1微米左右，才能保证结构致密、紧实。同时，本发明由于采用玻璃浆料作为粘接剂，其烧制后粘接强度高，且熔点远高于滤波器的工作温度，因此其粘接能力受温度影响小。最重要的是，玻璃浆料渗入到气孔中，从而牢牢地与谐振子本体、支承座连接在一起，大大提高了连接强度。
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (13)

1.一种制备谐振子的方法，其特征在于，包括如下步骤：
制备谐振子本体：向模具中放入两层原料，一层为第一陶瓷粉，另一层为成孔剂与所述第一陶瓷粉的均匀混合物，压制并烧结形成谐振子本体，成孔剂挥发或分解形成气孔；
制备支承座：向另一模具中放入两层原料，一层为第二陶瓷粉，另一层为成孔剂与所述第二陶瓷粉的均匀混合物，压制并烧结形成支承座，成孔剂挥发或分解形成气孔；
粘接谐振子本体和支承座：将粘接剂分别涂覆在所述谐振子本体和支承座的有气孔的表面上使所述粘接剂部分渗入到气孔内，将所述谐振子本体和支承座的涂覆有粘接剂的表面相接触地压合并烧结，得到谐振子，所述粘接剂硬化为粘接层。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在制备谐振子本体的步骤中，所述成孔剂与第一陶瓷粉的均匀混合物置于下层，且在加入上层的第一陶瓷粉之前被预压，预压的压力小于80MPa。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在制备谐振子本体的步骤中，所述成孔剂与第一陶瓷粉的均匀混合物中成孔剂的体积占总的混合物体积的30～50％。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一陶瓷粉的介电常数不小于30。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第一陶瓷粉为BaTi4O9、Ba2Ti3Nb4O19或ZnTiNb2O9。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在制备支承座的步骤中，所述成孔剂与第二陶瓷粉的均匀混合物置于下层，且在加入上层的第二陶瓷粉之前被预压，预压的压力小于80MPa。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在制备支承座的步骤中，所述成孔剂与第二陶瓷粉的均匀混合物中成孔剂的体积占总的混合物体积的30～50％。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二陶瓷粉的介电常数不大于5。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述第二陶瓷粉为硼硅酸盐玻璃陶瓷，钙长石基玻璃陶瓷或堇青石基玻璃陶瓷。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，制备支承座的步骤与制备谐振子本体的步骤同时进行，或者制备支承座的步骤在制备谐振子本体的步骤之前进行。
11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述粘接剂为玻璃粉的有机或水基浆料。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述玻璃粉为ZnO-B2O3-SiO2系或BaO-B2O3-SiO2系。
13.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在制备谐振子本体的步骤和制备支承座的步骤中，所述成孔剂为炭黑或硬脂酸。
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