CN103367859A - 一种谐振子 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种谐振子，包括谐振子本体、支承座、粘接所述谐振子本体和支承座的粘接层，所述谐振子本体和所述支承座分别与所述粘接层相粘接的表面上均设有气孔，构成所述粘接层的粘接剂部分渗入到所述气孔中。本发明的谐振子，粘接牢固且受温度影响小。

Description

一种谐振子

技术领域

本发明涉及微波射频元件，更具体地说，涉及一种谐振子。

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：构造一种谐振子，包括谐振子本体、支承座、粘接所述谐振子本体和支承座的粘接层，其特征在于，所述谐振子本体和所述支承座分别与所述粘接层相粘接的表面上均设有气孔，构成所述粘接层的粘接剂部分渗入到所述气孔中。

在本发明所述的谐振子中，所述气孔的孔径为1～10μm。

在本发明所述的谐振子中，所述谐振子本体上含有气孔的局部的厚度不超过谐振子本体总厚度的四分之一。

在本发明所述的谐振子中，所述谐振子本体的材料为介电常数大于30、损耗角正切值小于0.0005的陶瓷。

在本发明所述的谐振子中，所述谐振子本体的材料为BaTi₄O₉、Ba₂Ti₃Nb₄O₁₉或ZnTiNb₂O₉。

在本发明所述的谐振子中，所述支承座的材料为介电常数小于4、损耗角正切值小于0.005的陶瓷。

在本发明所述的谐振子中，所述支承座的材料为Al₂O₃、氧化钙-氧化硼-氧化硅微晶玻璃或堇青石基玻璃陶瓷。

在本发明所述的谐振子中，所述粘接剂为玻璃。

在本发明所述的谐振子中，所述玻璃为ZnO-B₂O₃-SiO₂系或BaO-B₂O₃-SiO₂系。

实施本发明的谐振子，具有以下有益效果：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。

附图说明

图1是本发明优选实施例的谐振子的结构示意图。

具体实施方式

本发明涉及一种谐振子，如图1所示，包括谐振子本体1、支承座2以及粘接层3。

在滤波器中，谐振子本体1即利用自身的低损耗、高介电常数、频率温度系数和热膨胀系数小的特点，在谐振腔内形成谐振。因此，构成谐振子本体1的材料需要具有高介电常数、低损耗等特点，其材料可以选用现有技术中作为介质谐振子的任意已知陶瓷材料，常用的如BaTi₄O₉、Ba₂Ti₃Nb₄O₁₉、ZnTiNb₂O₉等。通常，只要该材料介电常数大于30、损耗角正切值小于0.0005均可，优选介电常数大于40且损耗角正切值不大于0.0001。

支承座2则相反，由于在滤波器中其只起到支撑谐振子本体1的作用、且不能影响到谐振子本体1和谐振腔的性能，因此必须尽可能的在电磁特性上接近于空气(即尽量相当于不存在)，即通常介电常数在1～4之间且尽量小，损耗角正切值不大于0.005且尽量小。现有的介质滤波器中所用到的用来支撑谐振子的部件，均适用于作为本发明的支承座，常用的支承座材料例如Al₂O₃、Al₂O₃+氧化钙-氧化硼-氧化硅微晶玻璃或堇青石基玻璃陶瓷。

粘接层3用来将谐振子本体1和支承座2粘连起来，现有技术中采用的是有机胶，即谐振子本体1和支承座2分别烧制好后，在二者或其中一个的端面上涂覆有机胶，将二者以涂有有机胶的表面相接触地压合，构成一个整体。但是这种现有技术有两方面的缺点，一是谐振子本体和支承座分别高压制坯后烧结，因此表面光洁，涂覆有机胶后很容易撕掉或脱落，造成粘接不牢；而是有机胶在高温下易软化甚至融化，也会影响粘接力。

因此，本发明一方面，改用玻璃作为粘接剂，玻璃的工作温度远高于滤波器的工作温度，因此受温度影响少；另一方面，在谐振子本体1和支承座2的分别与粘接层3相粘接的表面上均设有气孔，孔径通常在1～10μm范围之间，则将粘接剂涂覆在谐振子本体1和支承座2的表面上时，部分粘接剂会渗入到气孔内，形成复合接触面，使得二者接触压合并烧结成一体后，粘接层3不容易从谐振子本体1或支承座2上脱落，有利于提高粘接强度。

上述玻璃粘接剂是指由玻璃粉的有机或水基溶剂配成的玻璃浆料，这里的玻璃粉为电子玻璃粉，例如ZnO-B₂O₃-SiO₂系、BaO-B₂O₃-SiO₂系等。另外，为了减小气孔对损耗、谐振子介电常数的影响，含有气孔的层厚在能保证粘接强度的基础上要尽量薄，例如谐振子本体1上的气孔层的厚度不超过总厚度的四分之一。

因此，本发明的谐振子具有粘接强度高且受温度影响小的优点。由于其结构的特殊性，需要新的制备工艺来实现具有该结构的谐振子。因此，下面说明一下制备该谐振子的方法，步骤如下：

S1、制备谐振子本体：

选择粒径为0.5～1微米的第一陶瓷粉，其主要成分(质量分数大于90％的成分)可以是BaTi₄O₉、Ba₂Ti₃Nb₄O₁₉或ZnTiNb₂O₉或它们之中两种或三种的混合；

按照体积比来配制第一陶瓷粉与成孔剂，其中成孔剂的体积占二者总体积的30～50％，将二者搅拌均匀，得到二者的均匀混合物；成孔剂选用炭黑或硬脂酸，粒径为0.5～1mm；

向一模具内倒入一层具有上述比例的第一陶瓷粉与成孔剂的均匀混合物，并将该混合物轻轻预压一下，预压的压力为50MPa；

再继续向模具内倒入第一陶瓷粉，摊平，第一陶瓷粉的层厚最好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150～200MPa左右，使两层结合为一个整体硬块，取出并在高温(通常在1100～1300℃)下烧结，即得到谐振子本体，其中的成孔剂由于被烧成一氧化碳、二氧化碳或水蒸气等气体而逸出，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第二陶瓷粉，其主要成分Al₂O₃、氧化钙-氧化硼-氧化硅微晶玻璃或堇青石基玻璃陶瓷，烧结温度适应性调整(例如在1000～1500℃)。

S3、粘接谐振子本体和支承座：

用成分为ZnO-B₂O₃-SiO₂或、BaO-B₂O₃-SiO₂系的玻璃粉配制成水基或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，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，放入适当的温度(通常在800～900℃)下烧结，即得到连接好的谐振子，粘接剂硬化为玻璃粘接层。

显然，步骤S1、S2可以同时分别在两个模具中进行，或者两个步骤顺序互换。通过这种方法，就可获得含有气孔的谐振子本体和支承座，利用粘接剂渗入到二者的气孔内以提高粘接强度。

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 (9)

1.一种谐振子，包括谐振子本体、支承座、粘接所述谐振子本体和支承座的粘接层，其特征在于，所述谐振子本体和所述支承座分别与所述粘接层相粘接的表面上均设有气孔，构成所述粘接层的粘接剂部分渗入到所述气孔中。

2.根据权利要求1所述的谐振子，其特征在于，所述气孔的孔径为1～10μm。

3.根据权利要求1所述的谐振子，其特征在于，所述谐振子本体上含有气孔的局部的厚度不超过谐振子本体总厚度的四分之一。

4.根据权利要求1所述的谐振子，其特征在于，所述谐振子本体的材料为介电常数大于30、损耗角正切值小于0.0005的陶瓷。

5.根据权利要求4所述的谐振子，其特征在于，所述谐振子本体的材料为BaTi₄O₉、Ba₂Ti₃Nb₄O₁₉或ZnTiNb₂O₉。

6.根据权利要求1所述的谐振子，其特征在于，所述支承座的材料为介电常数小于4、损耗角正切值小于0.005的陶瓷。

7.根据权利要求6所述的谐振子，其特征在于，所述支承座的材料为氧化铝、氧化钙-氧化硼-氧化硅微晶玻璃或堇青石基玻璃陶瓷。

8.根据权利要求1所述的谐振子，其特征在于，所述粘接剂为玻璃。

9.根据权利要求8所述的谐振子，其特征在于，所述玻璃为ZnO-B₂O₃-SiO₂系或BaO-B₂O₃-SiO₂系。

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