CN103855456A - 一种嵌入式微带环行器的制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于微波通讯器件领域，涉及一种嵌入式微带环行器的制作方法。本发明包含以下步骤：步骤一，在低损耗表面金属化微波介质材料（3）一面制作电路图形，并在其相反面制作平底圆孔；步骤二，将旋磁铁氧体材料置于形状适应的平底孔中，采用胶接或焊接方式将微波介质材料（3）和旋磁铁氧体（2）固定于金属底座（1）；步骤三，选择恒磁铁（4）以提供旋磁铁氧体饱和磁化所必需的外场，并将其固定于电路图形表面。整个器件制作工艺简单、成本低廉、易于实现、更有利于与其它无源／有源器件或组件集成。

Description

一种嵌入式微带环行器的制作方法

技术领域

本发明属于微波通讯器件领域，涉及一种嵌入式微带环行器的制作方法。

背景技术

今天，随着微波集成电路和微带天线T/R组件的飞速发展，对微带环行器有了更高的要求，使微带环行器体积更小、重量更轻、集成化程度更高，同时降低器件成本、简化器件制作工序、使器件制作工序更适用于批量生产等问题，便成了微带环行器研究的一个热点。目前制作微带环行器所采用的基底主要分为两种：一是将旋磁铁氧体薄片金属化作为微带环行器的基底；二是在低损耗介质材料薄片上制作通孔，利用胶接等方法将旋磁铁氧体材料嵌入介质材料，将这种复合式基底金属化后作为微带环行器基底。采用上述两种基底制作微带环行器存在许多弊端，具体如下：

（1）无论采用旋磁铁氧体材料作为基底，还是采用旋磁铁氧体材料嵌入介质材料作为基底，在对基底进行表面金属化时，均需蒸镀或溅射等高温工序，高温至少达到300℃，使得微带环行器的制作工序繁杂，成本昂贵，同时高温还会损坏其它电子元件。

（2）上述两种制作方法均需对旋磁铁氧体材料表面金属化，由于旋磁铁氧体材料在烧结过程中很容易出现气孔或表面不平整等问题，因此在旋磁铁氧体材料表面金属化后容易出现金属附着力不强甚至脱落等问题。

（3）采用旋磁铁氧体材料嵌入介质材料的复合基底需利用胶接等方式来固定旋磁铁氧体材料，在器件的环境温度变化过程中胶接材料与旋磁铁氧体材料或介质材料的温度系数不同而造成器件温度性能下降，甚至会导致旋磁铁氧体材料开裂。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有微带环行器制作过程中存在的不足，提出一种简化微带环行器制作工序、降低微带环行器制作成本、降低器件制作环境温度、提高环行器可集成度的嵌入式微带环行器的制作方法。

本发明的上述目的可以通过以下技术方案来达到：

一种嵌入式微带环行器的制作方法，其特征在于所述制作方法包含以下步骤：

步骤一，在表面金属化的微波介质3一面制作微带电路图形5，并在其相反面制作平底圆孔；

步骤二，将旋磁铁氧体2置于形状适应的平底圆孔中，采用胶接或焊接方式将微波介质3和旋磁铁氧体2固定于金属底座1；

步骤三，选择恒磁铁4以提供旋磁铁氧体饱和磁化所必需的外场，并将其固定于电路图形表面。

本发明相比于现有技术具有如下有益效果：一、本发明采用市场已有的低损耗表面金属化微波介质材料制作，避免了在介质材料或旋磁铁氧体材料表面金属化时所必需的蒸镀或溅射等一系列繁杂且成本昂贵的工艺过程，简化了器件制作流程，降低了器件制作成本；二、由于微波介质材料表面金属层的附着性能优良，金属层不易脱落等特点，改善了传统微带环行器表面金属附着力不强易脱落等问题，提高了产品的合格率；三、采用嵌入式结构，可以改善中心旋磁铁氧体由于退磁因子不同而造成磁场不均匀的问题，从而可以调高器件的工作带宽，改善器件的高低温工作性能；四、采用表面金属化微波介质材料制作，如果采用胶接，整个制作过程器件承受的最高温度不超过120℃，不损伤其它电子元件，可直接与其它电路元件集成，从而提高了器件的可集成度；五、旋磁铁氧体材料与微波介质材料之间无需胶接，避免胶接材料温度系数不同而导致的器件温度性能下降甚至旋磁铁氧体材料开裂等问题，增强了器件的环境适应能力；六、采用未贯通平底孔保证微波介质材料一面的金属层完整，可以将整个微带环行器电路图形制作在微波介质材料的金属导电层上，旋磁铁氧体材料表面无需金属化，因此在器件调试过程中根据需要选择不同的旋磁铁氧体材料而不用重新制作图形，提高了调试的自由度和产品的合格率。

附图说明

图1为使用本发明嵌入式微带环行器的制作方法制作的嵌入式微带环行器的俯视图；

图2为图1所示嵌入式微带环行器沿A-A的纵剖面图；

图3为图1所示嵌入式微带环行器的微带电路图形；

其中，1-金属底座、2-旋磁铁氧体、3-微波介质、4-恒磁铁、5-微带电路图形。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步说明。

请参见图1、图2、图3。本发明涉及一种嵌入式微带环行器的制作方法，包含以下步骤：

步骤一，在表面金属化的微波介质3一面制作电路图形；并在其相反面制作平底孔；其中低损耗表面金属化微波介质材料包括市场现有的各种微波覆铜板、电路板、铝基板、铁基板以及可制作平底孔的表面金属化陶瓷材料；平底孔为不贯通的平底圆孔，孔径与器件工作频率有关，孔深与铁氧体饱和磁矩以及工作带宽有关。

步骤二，将旋磁铁氧体2置于形状适应的平底孔中，采用胶接或焊接方式将微波介质3和旋磁铁氧体2固定于金属底座1。为了接地良好一般采用可导电胶液进行胶接，也可以采用焊接的方式直接将微波介质3和旋磁铁氧体2固定于金属底座1。

步骤三，选择恒磁铁4以提供旋磁铁氧体饱和磁化所必需的外场，并将其固定于电路图形表面。恒磁铁可以是硬磁铁氧体或者稀土合金，形状采用圆柱形，半径与所采用铁氧体半径大小一致，表面场大小与铁氧体饱和磁矩可比；如采用稀土合金，需在磁铁底部进行绝缘化处理。

下面结合一个具体实施例，对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

具体实施的嵌入式微带环行器工作在X波段，中心频率10GHz，带宽大于40%，带内差损大于-1.1dB（包括测试端口损耗-0.4dB），驻波比VSWR小于1.3，隔离度小于-17dB。

本实施例所制作的嵌入式微带环行器的结构主要包括：

微波介质3为双面覆铜板，介质介电常数约为10，其尺寸约为12mm×10mm×0.6mm，在其中一面制作平底孔，孔的尺寸约为φ4.4mm×0.4mm；在另一面制作图形，图形尺寸可根据电磁仿真计算的结果给出。

旋磁铁氧体2，选择介电常数约为16饱和磁矩Ms约为2200Gs的锂钛铁氧体，其尺寸约为φ4.35×0.4mm，直径比平底孔径略小是为了方便装配。

根据电磁计算结果在微波介质材料的铜箔上采用光刻手段制作如图3所示的微带电路图形5，图形三个端口的线宽保证端口阻抗为50Ω,图形由中心部分双Y节和λ/4外匹配电路组成以增加带宽。

选择金属铝作为器件的金属底座1，采用胶接或焊接方式将微波介质3和旋磁铁氧体2固定在金属底座1以增加器件的强度和散热。

选择表面磁场大小约为2200Gs的钐钴材料作为恒磁铁4以提供旋磁铁氧体饱和所需的外场，另外，为避免恒磁铁对图形影响需对磁铁底面进行绝缘化处理。

如上所述，便可很好的实现该发明。该嵌入式微带环行器采用市场已有的表面金属化的微波介质材料以及在其中一面制作平底孔嵌入相应形状的旋磁铁氧体材料作为微带环行器基底的方式，具有降低成本，简化制作工序、优化器件性能和提高器件可集成度等优点。

上述实施例不以任何形式限制本专利，凡是采取等同替换或等效变换的方式获得的针对嵌入式微带环行器的制作方法，均落在本专利的保护范围。

Claims (3)

1.一种嵌入式微带环行器的制作方法，其特征在于所述制作方法包含以下步骤：

步骤一，在表面金属化的微波介质（3）一面制作微带电路图形（5），并在其相反面制作平底圆孔；

步骤二，将旋磁铁氧体（2）置于形状适应的平底圆孔中，采用胶接或焊接方式将微波介质（3）和旋磁铁氧体（2）固定于金属底座（1）；

步骤三，选择恒磁铁（4）以提供旋磁铁氧体饱和磁化所必需的外场，并将其固定于微带电路图形（5）表面。

2.如权利要求1所述的嵌入式微带环行器的制作方法，其特征还在于，所述微波介质（3）为双面覆铜板。

3.如权利要求1或2所述的嵌入式微带环行器的制作方法，其特征还在于，旋磁铁氧体（2）为锂钛铁氧体。

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