CN103474806A - 采用低损耗陶瓷的毫米波信号传输端子的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明是一种采用低损耗陶瓷作为传输介质的毫米波信号传输端子的制备方法，该传输端子可工作在微波至毫米波频段，传输结构为微带—带状线—微带形式。包括以下步骤：根据低损耗陶瓷的介电性能通过仿真软件计算所需频段（25-35GHz）信号传输端子的结构以及传输线条的关键尺寸；采用低损耗陶瓷制备工艺结合HTCC工艺制备信号传输端子；将信号传输端子采用化学法镀镍镀金，嵌入特制的夹具，采用矢量网络分析仪测试微波传输性能。优点：传输介质损耗角正切值小于5×10-4，与普通陶瓷相比下降一个数量级。该传输端子可工作在微波至毫米波频段（25-35GHz），传输结构为微带—带状线—微带形式。工艺简单，通用性强，性能优良。

Description

采用低损耗陶瓷的毫米波信号传输端子的制备方法
技术领域
本发明涉及的是一种采用低损耗陶瓷作为传输介质的毫米波信号传输端子的制备方法，属于微波技术领域。
背景技术
随着以信息技术为核心的高新技术不断发展和突破，战争形态正在加速向信息化转变，信息优势已成为现代战争需要努力夺取的“制高点”之一。微波半导体器件在信息化高新武器装备中是信息获取、传输、控制、保密和处理的核心技术，对装备的信息发射能力、信息处理能力、信息保密能力与信息探测能力起着决定性作用。从信息化武器发展过程来看，一代信息化武器装备的产生和发展需要一代新的微波毫米波器件提供支持，而微波毫米波器件是由微波半导体芯片通过外壳封装后所构成。
微波毫米波封装外壳一般由信号传输端子、底座热沉和气密框架焊接在一起所构成。外壳的微波特性主要由信号传输端子的带线结构和陶瓷性能所决定。即微波毫米波封装外壳微波特性的优劣，一方面取决于构成外壳信号传输端子的陶瓷性能，另一方面取决于所设计端子的传输结构和工艺。
传统氧化铝陶瓷多为液相烧结多晶氧化铝（95％），其介电损耗受以玻璃相形式存在的烧结添加剂影响难以降低，高达4×10-310GHz。如此高介质损耗的氧化铝陶瓷所加工的微波外壳传输端子，难以满足器件对微波外壳传输性能的要求，因此亟需采用新技术制备出低损耗陶瓷。采用低损耗陶瓷制备信号传输端子，才能提高微波外壳的性能指标。
发明内容
本发明提出的是一种采用低损耗陶瓷作为传输介质的毫米波信号传输端子的制备方法，其目的旨在克服现有技术所存在的上述缺陷，所制备的毫米波信号传输端子具有性能优良、通用性较强等特点。
本发明的技术解决方案：一种采用低损耗陶瓷作为传输介质的毫米波信号传输端子的制备方法，该传输端子可工作在微波至毫米波频段，传输结构为微带—带状线—微带形式，其特征在于：
1）传输端子采用低损耗陶瓷作为传输介质；
2）传输端子可工作在微波至毫米波频段，传输结构为微带—带状线—微带形式；
3）传输端子的制备方法采用低损耗陶瓷制备工艺结合高温共烧多层陶瓷HTCC工艺进行制备；
4）该传输端子测试性能之前先进行镀金（厚度1.0-3.0微米），采用矢量网络分析仪探针法进行测试。
本发明的有益效果：与现有技术相比，本发明所提供的应用低损耗陶瓷的毫米波信号传输端子的制备方法，优点是：该传输端子采用低损耗陶瓷作为传输介质，该传输介质损耗角正切值小于5×10-4，与普通陶瓷相比下降一个数量级。该传输端子可工作在微波至毫米波频段（25-35GHz），传输结构为微带—带状线—微带形式。工艺简单，通用性强，性能优良。
附图说明
图1为本发明实施例中的毫米波信号传输端子结构示意图。
具体实施方式
实施例，适用于具有微带——带状线——微带传输结构的信号传输端子的制备，适用于采用低损耗陶瓷为传输介质的多层陶瓷，适用于通过HTCC工艺方法实现的多层陶瓷。
具体步骤如下：
1、根据低损耗陶瓷的介电性能通过仿真软件计算所需频段（25-35GHz）信号传输端子的结构以及传输线条的关键尺寸，传输结构为微带—带状线—微带形式，各传输形式关键尺寸比例为（0.22mm-0.26mm）：（0.06mm -0.10mm）：（0.22mm -0.26mm），如图1所示。
2、按照低损耗陶瓷配方进行配料，球磨，流延出0.20mm生瓷带，备用。
配方组分：高纯超细氧化铝粉（Al2O3）：95%
          氧化镁（MgO）：3%
          粘土：2%
球磨参数：滚筒式球磨24小时。
3、采用HTCC（高温共烧多层陶瓷）工艺在生瓷带上印刷金属化图形（根据仿真所得传输线条关键尺寸印刷金属化图形），打腔，叠片，层压，生切，侧面金属化，制备出如图1所示陶瓷传输端子的生瓷件。
4、按照低损耗陶瓷烧结工艺进行预烧（1620℃保温1小时）与二次重烧结（1670℃保温1小时）。
5、 将信号传输端子采用化学法镀金（镀覆1.0微米-3.0微米厚度的金层），采用锡铅焊料焊接法将信号传输端子焊在测试夹具表面，采用矢量网络分析仪探针法测试微波传输性能。
插入损耗与VSWR结果如下，在25GHz~35GHz内插入损耗均小于0.15，驻波均小于1.1。
实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

Claims (5)

1.一种采用低损耗陶瓷作为传输介质的毫米波信号传输端子的制备方法，该传输端子可工作在微波至毫米波频段，传输结构为微带—带状线—微带形式，其特征在于：
1）传输端子采用低损耗陶瓷作为传输介质；
2）传输端子可工作在微波至毫米波频段，传输结构为微带—带状线—微带形式；
3）采用低损耗陶瓷制备工艺结合高温共烧多层陶瓷HTCC工艺进行制备；
4）该传输端子测试性能之前先进行镀金，采用探针法进行测试。
2.如权利要求1所述的一种采用低损耗陶瓷作为传输介质的毫米波信号传输端子的制备方法，其特征在于：所述的传输端子采用低损耗陶瓷作为传输介质，该传输介质损耗角正切值小于5×10-4，与普通陶瓷相比下降一个数量级。
3.如权利要求1所述的一种采用低损耗陶瓷作为传输介质的毫米波信号传输端子的制备方法，其特征在于：所述的传输端子工作在微波至毫米波频段25-35GHz，传输结构为微带—带状线—微带形式，其各传输形式尺寸比例为（0.22mm-0.26mm）：（0.06mm -0.10mm）：（0.22mm -0.26mm）。
4.如权利要求1所述的一种采用低损耗陶瓷作为传输介质的毫米波信号传输端子的制备方法，其特征在于：所述的采用低损耗陶瓷制备工艺结合高温共烧多层陶瓷HTCC工艺进行制备；具体包括，
第一步：按照低损耗陶瓷配方进行配料，球磨，流延出0.20mm生瓷带，备用；
配料比：高纯超细氧化铝粉（Al2O3）：94-96%，
           氧化镁（MgO）：2%-3%，
           粘土：1%-2%；
第二步：采用高温共烧多层陶瓷HTCC工艺进行印刷金属化图形，打腔，叠片，层压，生切，侧面金属化；
第三步：按照低损耗陶瓷烧结工艺进行1620℃预烧与二次1670℃重烧结。
5.如权利要求1所述的一种采用低损耗陶瓷作为传输介质的毫米波信号传输端子的制备方法，其特征在于：所述的传输端子测试性能之前是先进行化学法镀覆1.0微米-3.0微米厚度的金层，采用锡铅焊料焊接法将信号传输端子焊在测试夹具表面，采用矢量网络分析仪探针法测试微波传输性能。
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