CN103928731A - Tem模介质滤波器和制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供一种TEM模介质滤波器和制造方法。本发明提供的模介质滤波器包括介质体和镀银层，所述镀银层覆盖在所述介质体的表面，所述介质体的介电常数小于或者等于21。本发明提供的TEM介质滤波器的介质材料的谐振单腔储能空间大，品质因数较高，该TEM介质滤波器的插损较小，镀银层电导率高。

Description

TEM模介质滤波器和制造方法
技术领域
本发明实施例涉及通信领域，尤其涉及一种TEM模介质滤波器和制造方法。
背景技术
随着通信技术的飞速发展，通信系统装备的尺寸也越来越小，因此对通信元器件如滤波器等要求也日益提高。通信元器件不仅要具有良好可靠的性能、较低的插入损耗，还要求具有足够小的体积以及很高的频率选择性。
横电磁模(Transverse Electromagnetic，简称TEM)模介质滤波器作为常见的射频器件，应用于无线麦克风、终端及网络设备印制电路板(PrintedCircuit Board，简称PCB)等，现有技术中的TEM模介质滤波器包括陶瓷介质体和导电烧结型银浆在陶瓷介质体表面形成镀银层，其中，该陶瓷介质体作为介质谐振腔，镀银层形成金属腔体。现有技术中，TEM模介质滤波器的陶瓷介质体的储能空间小，从而导致滤波器的插损较大。
发明内容
本发明实施例提供一种TEM介质滤波器和制造方法，用以提高TEM模介质滤波器的介质体的电导率，从而降低TEM模介质滤波器的插损。
本发明实施例第一方面提供一种TEM模介质滤波器，所述TEM模介质滤波器包括介质体和镀银层，所述镀银层覆盖在所述介质体的表面，所述介质体的介电常数小于或者等于21。
结合第一方面，在第一方面的第一种可能的实施方式中，所述镀银层为溅射镀银层；或者，
所述镀银层为化学催化镀银层；或者，
所述镀银层包括在所述介质体的表面依序形成的溅射镀银层和化学催化镀银层，所述溅射镀银层位于所述介质体和所述化学催化镀银层之间；或者，
所述镀银层包括在所述介质体的表面依序形成的化学催化镀铜层和化学催化镀银层，所述化学催化镀铜层位于所述介质体和所述化学催化镀银层之间。
结合第一方面和第一方面的第一种可能的实施方式中的任一中可能的实施方式，在第一方面的第二种可能的实施方式中，所述介质体的介电常数在7至21之间。
结合第一方面、第一方面的第一种和第二种任一种可能的实施方式，在第一方面的第三种可能的实施方式中，所述介质体包括三氧化铝酸盐基陶瓷材料、四价硅酸盐基陶瓷材料、五价矾酸盐基陶瓷材料或六价钨钼酸盐基陶瓷材料。
结合第一方面、第一方面的第一种、第二种及第三种任一种可能的实施方式，在第一方面的第四种可能的实施方式中，所述镀银层的厚度为3-15微米。
本发明实施例第二方面提供一种TEM模介质滤波器的制造方法，包括以下过程：
获取介质体，所述介质体的介电常数小于或者等于21；
对所述介质体的表面进行腐蚀处理；
对经过腐蚀处理后的所述介质体的表面进行镀膜处理形成镀银层。
结合第二方面，在第二方面的第一种可能的实施方式中，所述对经过腐蚀处理后的所述介质体的表面进行镀膜处理形成镀银层，包括：
对经过腐蚀处理后的所述介质体的表面进行溅射镀银处理形成溅射镀银层；或者，
对经过腐蚀处理后的所述介质体的表面进行化学催化镀银处理形成化学催化镀银层；或者，
对经过腐蚀处理后的所述介质体的表面进行溅射镀银处理形成溅射镀银层，并对所述溅射镀银层的表面进行化学催化镀银处理形成化学催化镀银层；或者，
对经过腐蚀处理后的所述介质体的表面进行化学催化镀铜处理形成化学催化镀铜层，并对所述化学催化镀铜层的表面进行化学催化镀银处理形成化学催化镀银层。
结合第二方面和第二方面的第一种中的任一种可能的实施方式，在第二方面的第二种可能的实施方式中，当所述镀膜处理为溅射镀银处理时，采用的控制偏压为0.1～10Pa、功率为1～40W/cm2。
结合第二方面的第一种和第二种中的任一种可能的实施方式，在第二方面的第三种可能的实施方式中，当所述镀膜处理为化学催化镀银处理时，采用的镀银液包括如下成分：银盐0.01-650g/L、氢氟化铵1-1000mL/L、碳酸铵和/或重碳酸铵0.01-210g/L、水合肼0.01-210g/L，且进行所述化学催化镀银处理的速率为0.1-2um/h。
结合第二方面的第三种可能的实施方式，在第二方面的第四种可能的实施方式中，所述银盐为硝酸银。
结合第二方面、第二方面的第一至第五种中的任一种可能的实施方式，在第二方面的第六种可能的实施方式中，所述镀银层的厚度为3-15微米。
结合第二方面、第二方面的第一至第六种中的任一种可能的实施方式，在第二方面的第七种可能的实施方式中，所述介质体的介电常数大于或者等于7并且小于或者等于21。
结合第二方面的第七种可能的实施方式，在第二方面的第八种可能的实施方式中，所述介质体包括三氧化铝酸盐基陶瓷材料、四价硅酸盐基陶瓷材料、五价矾酸盐基陶瓷材料或六价钨钼酸盐基陶瓷材料。
可知，本发明提供的TEM介质滤波器和制造方法，通过改变模介质滤波器的介质体，采用介电常数小于或等于21的材料作为介质体，并在介质体表面形成镀银层，介质体的谐振单腔储能空间增大，从而有效提高TEM模介质滤波器的介质体的电导率，降低了TEM模介质滤波器的插损。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明TEM模介质滤波器一实施例的结构示意图；
图2为介电常数为21的介质单谐振腔外形示意图；
图3为介电常数为9的介质单谐振腔外形示意图；
图4为本发明TEM模介质滤波器又一实施例的结构示意图；
图5为本发明TEM模介质滤波器再一实施例的结构示意图；
图6为本发明TEM模介质滤波器的制造方法的实施例一的流程图；
图7为腐蚀处理后的介质体表面放大5000倍的电子显微镜图；
图8为未处理后的介质体表面放大5000倍的电子显微镜图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本实施例提供的TEM模介质滤波器应用于下一代无线接入网小基站、大规模输入输出系统、轻站等场景下，图1为本发明TEM模介质滤波器一实施例的结构示意图，该TEM模介质滤波器包括介质体1和镀银层2，所述镀银层2覆盖在所述介质体1的表面，且介质体1的介电常数小于或者等于21。
本实施例提供的TEM介质滤波器，通过改变TEM模介质滤波器的介质体，采用介电常数小于或等于21的材料作为介质体，并在介质体表面形成镀银层，从而有效提高介质体的电导率，降低了TEM模介质滤波器的插损。
在上述实施例的基础上，介质体1一般情况下采用介电常数为7-21的材料，例如，介电常数为7.5的材料，在1.8G的谐振腔测试,Q值达到了1800。根据微波理论，电磁波的波长和材料介电常数K的平方根成反比，在谐振腔长宽不变的情况下，低介电常数的材料的腔深较深，因此采用低介电常数的材料来增加TEM模介质滤波器的Q值。
例如：图2为介电常数为21的介质单谐振腔外形示意图；图3为介电常数为9的介质单谐振腔外形示意图。如图2、图3所示，通过采用低K材料Er9，谐振单腔在长宽不变的条件下，腔深比K值为21的材料增加52.7％，储能空间增加后，滤波器的Q值可提升20％左右。
该TEM模介质滤波器的介质体1主要可以使用的材料可以为以下几种：三氧化铝酸盐基陶瓷材料、四价硅酸盐基陶瓷材料，五价矾酸盐基陶瓷材料或六价钨钼酸盐基陶瓷材料等材料。这些介质体需要通过模具成型提前处理，一般情况下TEM模介质的烧结温度在1100摄氏度以上。
进一步的，在上述实施例的基础上，所述镀银层可以有以下几种形式：
第一种为溅射镀银层；在介质体表面进行溅射镀银，形成厚度为3-15微米厚的镀银层。
第二种为化学催化镀银层；在介质体表面进行化学催化镀银，形成厚度为3-15微米的镀银层。
第三种为溅射镀银层和覆盖在溅射镀银层上的化学催化镀银层，图4为本发明TEM模介质滤波器又一实施例的结构示意图，如图4所示，镀银层2包括在所述介质体的表面依序形成的溅射镀银层21和化学催化镀银层22，所述溅射镀银层21位于所述介质体1和所述化学催化镀银层22之间。其中，溅射镀银层21和化学催化镀银层22的总厚度为3-15微米。
第四种为化学催化镀铜层和化学催化镀银层，图5为本发明TEM模介质滤波器再一实施例的结构示意图，如图5所示，所述镀银层2包括在所述介质体1的表面依序形成的化学催化镀铜层23和化学催化镀银层24，所述化学催化镀铜层23位于所述介质体1和所述化学催化镀银层24之间。其中，化学催化镀铜层23和化学催化镀银层24的总厚度为3-15微米。
本实施例提供的TEM介质滤波器，通过改变模介质滤波器的介质体，采用介电常数小于或等于21的材料作为介质体，介质体的谐振单腔储能空间增大，提高滤波器品质因数，并在介质体表面形成镀银层，且对该镀银层进行改进，在表面上形成更高密度的银层，从而有效提高电导率，降低了滤波器的插损。
图6为本发明TEM模介质滤波器的制造方法的实施例一的流程图，如图6所示，该制造方法包括：
S101、获取介质体，所述介质体的介电常数小于或者等于21。
在本实施例中，将选择的介电常数小于或等于21的介质材料事先经过模具成型处理，形成需要的形状的介质体，以供后续处理。
S102、对所述介质体的表面进行腐蚀处理。
在本实施例中，对介质体通过腐蚀技术，进行陶瓷表面激活，具体的可以用化学溶液对陶瓷介质体进行15到30秒的表面腐蚀和能量激活。
S103、对经过腐蚀处理后的所述介质体的表面进行镀膜处理形成镀银层。
在本实施例中，对介质体表面进行镀膜处理形成镀银层的一种具体方式为，在经过腐蚀预处理后的介质体表面贴菲林贴纸，对镀银层区域以外的区域进行遮蔽，对贴好菲林贴纸的介质体表面进行镀膜处理镀银层，镀膜完成后去除遮蔽材料，即菲林贴纸。
本实施例提供的TEM模介质滤波器的制造方法，通过获取介电常数小于或等于21的介质体，并对该介质体进行预处理，进一步进行镀膜处理形成镀银层，该介质体材料的谐振单腔储能空间增大，提高滤波器品质因数。
可选的，可用化学溶液对陶瓷介质体进行表面腐蚀和能量激活。具体的化学溶液可以为：银盐溶液和还原剂两部分组成。该银盐溶液为58g/L硝酸银、42g/L氢氧化钠，氨水适量(直到溶液变澄清为止)，余量为去离子水；还原剂可以是45g/L葡萄糖，100mL/L乙醇，3g/L酒石酸，余量为去离子水。图7为腐蚀处理后的介质体表面放大5000倍的电子显微镜图；图8为未处理后的介质体表面放大5000倍的电子显微镜图。如图7、图8所示，相比于未经化学腐蚀的陶瓷基体，经过腐蚀化学表面能激活的陶瓷体，表面活性更高，表现为微观晶粒立体感更强，吸附性强，从而催化银离子更容易附着在腐蚀过的陶瓷基体上。
在上述实施例的基础上，S103、对经过腐蚀处理后的所述介质体的表面进行镀膜处理形成镀银层，具体处理方式有一下几种：
第一种处理方式，对经过腐蚀处理后的所述介质体的表面进行溅射镀银处理形成溅射镀银层。
在本实施例中，溅射镀银层采用常用的溅射技术即可，优选的，对所述介质体的表面进行溅射镀银处理时，控制偏压为0.1～10Pa，功率为1～40W/cm2。例如：将介质体固定在样品架上，转速20转/分钟，抽真空压强至0.5Pa以下，通入氩气至压强10Pa，开启射频电源，将功率调至35W，轰击银靶15分钟，达到淀积银膜的厚度在3-15微米。
另外，溅射镀银时可采用磁控溅射和过滤阴极真空电弧镀银中的一种或多种组合工艺。其中，过滤阴极真空电弧镀银的过程中需要控制两级偏置电压和频率，第一级15-25S持续脉冲，频率5-2.5KHz，偏压-3000V到-4000V；第二级，15-25S，频率1.5-2.5KHz，偏压范围-2000V至-3500V。
第二种处理方式，对经过腐蚀处理后的所述介质体的表面进行化学催化镀银处理形成化学催化镀银层。
在本实施例中，在经过腐蚀预处理后的介质体表面贴菲林贴纸，对镀银区域以外的区域进行遮蔽，置于镀银液中进行化学自催化镀银，即化学催化镀银，镀银完成后去除遮蔽材料。当所述镀银处理为化学催化镀银处理时，采用非金属材料的镀银槽，将经过化学腐蚀的介质体置于镀银液中进行镀银，其中，采用的镀银液包括如下成分：银盐0.01-650g/L、氢氟化铵1-1000mL/L、碳酸铵和/或重碳酸铵0.01-210g/L、水合肼0.01-210g/L，且进行所述化学催化镀银处理的速率为0.1-2um/h。镀银液的PH大致为为8-13。
优选的，可以是包括以下成分的镀银液：硝酸银100g/L、氢氟化铵500mL/L、碳酸铵和/或重碳酸铵10g/L、水合肼0.01-210g/L。其中，银盐为硝酸银100g/L，即1L的镀银液中含有100g的硝酸银，该镀银液的PH为11左右。
第三种可能的实施方式，对经过腐蚀处理后的所述介质体的表面进行溅射镀银处理形成溅射镀银层，并对所述溅射镀银层的表面进行化学催化镀银处理形成化学催化镀银层。
在本实施例中，在经过腐蚀预处理后的介质体表面贴菲林贴纸，对镀银区域以外的区域进行遮蔽，对贴好菲林贴纸的介质体表面进行溅射镀银形成溅射镀银层，然后继续置于镀银液中进行化学催化镀银，形成如图4所示的镀银层，对介质体镀银完成后去除遮蔽的菲林贴纸，露出开路的陶瓷部分，其中溅射镀银处理和化学催化镀银的具体实现方式与上述的方式一致。
可选的，化学催化镀银层可以为化学自催化镀银技术，将腐蚀处理过的介质体直接放在化学银溶液(例如：硝酸银)里，可以在40-80摄氏度的温度下进行(优选63度)，用电磁搅拌作用下缓慢镀上0.1um的镀层，然后再在浓度更大的镀银液里使镀层加厚，直至需要的厚度截止。
第四种可能的实施方式，对经过腐蚀处理后的所述介质体的表面进行化学催化镀铜处理形成化学催化镀铜层，并对所述化学催化镀铜层的表面进行化学催化镀银处理形成化学催化镀银层。
在本实施例中，还可以在腐蚀处理后的介质体上通过化学催化技术镀铜(优选的该化学催化镀铜层的厚度为0.5-7um)，再于已经形成的化学催化镀铜层上实施催化镀银，该银层为的厚度可以优选为1-3um，镀银完成后出去遮蔽的菲林贴纸，露出介质体部分，其中，在化学催化镀铜时，可以采用包括以下成分的镀银液：硫酸铜5-15g/L、乙二胺四乙酸20-60g/L、氢氧化钠5-15g/L、37％的甲醛、2,2'-联吡啶、亚铁氰化钾40-80mg/L，用去离子水配制成溶液。优选的，镀银液可以为：硫酸铜10g/L、乙二胺四乙酸40g/L、氢氧化钠10g/L、37％的甲醛10ml/L、2,2'-联吡啶20mg/L、亚铁氰化钾60mg/L，用去离子水配制成的溶液。
本实施例提供的TEM模介质滤波器的制造方法，通过采用介电常数较低的材料作为介质体，使得谐振腔增大，储能空间增大，使得滤波器的品质因数提高，并在介质体表面采用溅射镀银、化学催化镀银、化学系花镀铜等技术形成镀银层，优化了镀银层的镀银技术，提高镀银层的目睹，提高了电导率，降低TEM模介质滤波器的插损。
在上述实施例的基础上，具体的，介质体可以选用三氧化铝酸盐基陶瓷材料、四价硅酸盐基陶瓷材料、五价矾酸盐基陶瓷材料或六价钨钼酸盐基陶瓷材料等材料。其中，介质体选取的材料的介电常数最合适的范围为7至21。
此外，化学催化镀银时间可以是5-60分钟，优选的时长为5-30分钟，通常选用20分钟为最优。化学催化镀银温度可以是20-98摄氏度，优选的温度为50-90摄氏度，实验得出选用63摄氏度最为合适。
本实施例提供的TEM模介质滤波器的制造方法，选取介电常数在7-21的范围内的材料，在合适的温度下进行镀银处理，将原有的银浆浸渍技术进行改进，利用溅射镀银、化学催化镀银或化学催化镀铜中的一种或多种方式，在介质体表面形成密度更高的被银层，大幅度提高电导率，降低了滤波器的插损。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (13)

1.一种横电磁模TEM模介质滤波器，其特征在于，所述TEM模介质滤波器包括介质体和镀银层，所述镀银层覆盖在所述介质体的表面，所述介质体的介电常数小于或者等于21。
2.根据权利要求1所述的TEM模介质滤波器，其特征在于，所述镀银层为溅射镀银层；或者，
所述镀银层为化学催化镀银层；或者，
所述镀银层包括在所述介质体的表面依序形成的溅射镀银层和化学催化镀银层，所述溅射镀银层位于所述介质体和所述化学催化镀银层之间；或者，
所述镀银层包括在所述介质体的表面依序形成的化学催化镀铜层和化学催化镀银层，所述化学催化镀铜层位于所述介质体和所述化学催化镀银层之间。
3.根据权利要求1或2所述的TEM模介质滤波器，其特征在于，所述介质体的介电常数在7至21之间。
4.根据权利要求1至3任一所述的TEM模介质滤波器，其特征在于，所述介质体包括三氧化铝酸盐基陶瓷材料、四价硅酸盐基陶瓷材料、五价矾酸盐基陶瓷材料或六价钨钼酸盐基陶瓷材料。
5.根据权利要求1至4任一所述的TEM模介质滤波器，其特征在于，所述镀银层的厚度为3-15微米。
6.一种TEM模介质滤波器的制造方法，其特征在于，所述方法包括：
获取介质体，所述介质体的介电常数小于或者等于21；
对所述介质体的表面进行腐蚀处理；
对经过腐蚀处理后的所述介质体的表面进行镀膜处理形成镀银层。
7.根据权利要求6所述的制造方法，其特征在于，所述对经过腐蚀处理后的所述介质体的表面进行镀膜处理形成镀银层，包括：
对经过腐蚀处理后的所述介质体的表面进行溅射镀银处理形成溅射镀银层；或者，
对经过腐蚀处理后的所述介质体的表面进行化学催化镀银处理形成化学催化镀银层；或者，
对经过腐蚀处理后的所述介质体的表面进行溅射镀银处理形成溅射镀银层，并对所述溅射镀银层的表面进行化学催化镀银处理形成化学催化镀银层；或者，
对经过腐蚀处理后的所述介质体的表面进行化学催化镀铜处理形成化学催化镀铜层，并对所述化学催化镀铜层的表面进行化学催化镀银处理形成化学催化镀银层。
8.根据权利要求6或7所述的制造方法，其特征在于，当所述镀膜处理为溅射镀银处理时，采用的控制偏压为0.1～10Pa、功率为1～40W/cm2。
9.根据权利要求7或8所述的制造方法，其特征在于，当所述镀膜处理为化学催化镀银处理时，采用的镀银液包括如下成分：银盐0.01-650g/L、氢氟化铵1-1000mL/L、碳酸铵和/或重碳酸铵0.01-210g/L、水合肼0.01-210g/L，且进行所述化学催化镀银处理的速率为0.1-2um/h。
10.根据权利要求9所述的制造方法，其特征在于，所述银盐为硝酸银。
11.根据权利要求6至10任一项所述的制造方法，其特征在于，所述镀银层的厚度为3-15微米。
12.根据权利要求6至11任一项所述的制造方法，其特征在于，所述介质体的介电常数大于或者等于7并且小于或者等于21。
13.根据权利要求6至12任一项所述的制造方法，其特征在于，所述介质体包括三氧化铝酸盐基陶瓷材料、四价硅酸盐基陶瓷材料、五价矾酸盐基陶瓷材料或六价钨钼酸盐基陶瓷材料。
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