CN104112896A - 谐振子的制造方法、谐振子以及滤波器件 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种谐振子的制造方法、谐振子以及滤波器件。上述谐振子的制造方法包括：S1、分别制得导电振子和介质振子；S2、在介质振子表面的待焊接位置上附着导电层；S3、导电振子和导电层通过焊膏焊接成一体，得到谐振子。根据本发明提供的技术方案，可以在不引人其他损耗的情况下，制造出结构牢固并可靠的谐振子，以满足用户对滤波器件的应用需求。

Description

谐振子的制造方法、谐振子以及滤波器件

技术领域

本发明涉及通信领域，具体而言，涉及一种谐振子的制造方法、谐振子以及滤波器件。

背景技术

现代无线通讯领域，都需要使用到滤波器件对无线信号进行滤波处理。滤波器件分为无源和有源两种，基站等通讯设备中常用到得有例如腔体滤波器、双工器等。

滤波器件的体积应该小巧、重量轻；其次，滤波器件必须便于安装，耐运输，应当结构牢固、可靠、紧凑，应能承受一定的冲击和振动。目前的滤波器件大多是分布参数决定其工作频率等指标要求的，如滤波器件的结构不牢固和不可靠，则有可能导致无线电话机的整机指标恶化，甚至烧坏接收机，这一点尤为重要。

再者，滤波器件应该能在相应的工作温度范围以内能保证通讯质量。一般来讲，滤波器件都有明确的工作温度范围，并有温度变化的稳定性指标，以满足整机的使用要求。

因此，如何在不引入介质损耗而影响性能的情况下，制造结构牢固并可靠的谐振子，以构成上述滤波器件，是目前亟待解决的问题。

发明内容

本发明提供了一种谐振子的制造方法、谐振子以及滤波器件，以至少解决相关技术中无法在不引入介质损耗而影响性能的情况下，制造结构牢固并可靠的谐振子，以构成滤波器件的问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种谐振子的制造方法，包括：S1、分别制得导电振子和介质振子；S2、在上述介质振子表面的待焊接位置上附着导电层；以及S3、所述导电振子和所述导电层通过焊膏焊接成一体，得到谐振子。

优选地，步骤S3包括：S31、在上述导电振子表面待焊接位置上和/或上述导电层上附着上述焊膏；S32、将上述介质振子嵌入上述导电振子中；S33、对嵌有介质振子的导电振子加热，所述焊膏熔化后凝固，将所述导电振子和导电层焊接一体。

优选地，步骤S1中，所述介质振子包括筒状振子本体和位于所述振子本体顶部的环形凸缘；步骤S2中，所述导电层附着在所述凸缘的下表面。

优选地，步骤S31中，所述焊膏设置在所述导电层上和/或所述导电振子的凸缘顶面上；步骤S32中，所述介质振子嵌入筒状导电振子内，且所述介质振子的凸缘抵在所述导电振子凸缘顶面上，使得焊膏位于所述导电振子的凸缘顶面与所述介质振子的凸缘下表面之间。

优选地，步骤S33中，在使所述焊膏熔化之前，对所述介质振子的凸缘施加压力使其与所述焊膏紧密结合。

优选地，步骤S31包括：将所述导电振子固定到托盘夹具上，将携带所述导电振子的所述托盘夹具放置到表面贴装印刷机的工作台上；将印刷用钢网安装到所述表面贴装技术印刷机上并定位；将所述焊膏涂覆到所述钢网上，驱动所述表面贴装技术印刷机印刷，使所述导电振子表面待焊接位置上印刷上所述焊膏。

优选地，在步骤S3之后，还包括：在温箱中对所述谐振子进行老化处理。

优选地，步骤S33在表面贴装技术回焊炉中进行。

根据本发明的另一方面，提供了一种谐振子，包括：介质振子，上述介质振子表面附着有导电层；以及导电振子；其中，上述介质振子内嵌在上述导电振子中或者上述导电振子内嵌在上述介质振子中，上述导电振子和上述导电层通过焊膏焊接成一体。

优选地，所述介质振子包括：第一凸缘；所述导电振子包括：第二凸缘；其中，所述第一凸缘通过所述焊膏与所述第二凸缘焊接。

优选地，所述导电层为金属层。

根据本发明的又一方面，提供了一种滤波器件，包括：谐振子，该谐振子为上述任一项谐振子。

优选地，上述滤波器件为腔体滤波器或双工器。

通过本发明，在制得的介质振子表面的待焊接位置上附着导电层；将制得的导电振子套设于上述介质振子外或内嵌于上述介质振子中，上述导电振子和上述导电层之间通过焊膏将二者焊接成一体，得到谐振子。相对于采用粘胶粘接的方式，引入的Q值损耗要少得多，因而不会影响到谐振子的性能；同时，该谐振子耐高温，在滤波器件的工作温度下仍能保持很好的连接强度；而粘胶在高温下容易老化或熔化，从而影响粘接强度，进而导致谐振子无法工作。

由于采用了表面贴装工艺即SMT工艺，有利于实现批量化生产。同时，现有的表面贴装工艺主要是用于组装树脂为基材的电路板，而本发明基于表面贴装工艺的设备完成了具有介质和导电层的谐振子的组装，扩展了表面贴装工艺技术。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明实施例的谐振子的制造方法的流程图；

图2是根据本发明优选实施例的谐振子的制造方法的流程图；

图3为根据本发明实施例的谐振子的结构示意图；以及

图4为根据本发明实施例的滤波器件的结构示意图。

具体实施方式

下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

根据本发明实施例，提供了一种谐振子的制造方法。

图1是根据本发明实施例的谐振子的制造方法的流程图。如图1所示，该谐振子的制造方法包括以下处理：

步骤S1：分别制得导电振子和介质振子；

步骤S2：在上述介质振子表面的待焊接位置上附着导电层；

步骤S3：将上述导电振子套设于上述介质振子外或内嵌于上述介质振子中，上述导电振子和上述导电层通过焊膏焊接成一体，得到谐振子。

上述方法中，在制得的介质振子表面的待焊接位置上附着导电层；将制得的导电振子套设于上述介质振子外或内嵌于上述介质振子中，上述导电振子和上述导电层之间通过焊膏将二者焊接成一体，可以将上述介质振子与上述导电振子紧密粘贴在一起。焊膏可以是含铅锡膏，也可以是无铅锡膏，无铅锡膏有锡锌系、锡铜系、锡银系、锡锑系、锡铋系、锡银铜系等。优选无铅锡膏。

通过该方法，制造的振子结构牢固并可靠，并且经过测试，引入的焊膏对振子的性能影响比较小。由上述谐振子构成的滤波器件，可以承受一定的冲击和振动，满足用户的应用需求。

上述介质振子表面上待焊接位置上附着的导电层可以金属或非金属的导电材料层，例如银层，铜层等。优选地，可以采用银层。因为银可以和介质振子紧密结合，并且可以使用焊膏与导电振子紧密牢固地粘贴在一起。在优选实施过程中，如果在振子的介质振子外壁待焊接位置上烧结银层，银层的厚度一般在15μm至25μm之间，例如，16μm，20μm。

上述介质振子可以是陶瓷材料制成，例如钛酸钡、钛酸锶钡等微波介质陶瓷，又如氧化铝等。当然，介质振子也可以是其他介质材料，例如：聚四氟乙烯、环氧树脂等。导电振子通常是指用作金属谐振杆（腔体滤波器的谐振腔内导电）的谐振子，例如铜制的金属筒，或者铜制或铝制的金属筒表面全部镀银而得到的表面金属化筒，也可以是氧化铝等非金属筒表面镀银或镀铜而得到的表面金属化筒。

需要说明的是，由步骤S3可知，上述谐振子的导电振子和介质振子的里外结构可以互换，即可以将上述导电振子套设于上述介质振子外或也可以将导电振子内嵌于上述介质振子中。下面主要以导电振子套设于上述介质振子外为例进行详细描述。

优选地，上述步骤S3可以进一步包括：

S31、在上述导电振子表面待焊接位置上和/或上述导电层上附着上述焊膏；

S32、将上述介质振子嵌入上述导电振子中；

S33、对嵌有介质振子的导电振子加热，焊膏熔化后凝固，将导电振子和导电层焊接一体。

即，为了将振子的介质振子与振子的导电振子焊接在一起，可以使用下述工艺流程：

流程1：在振子的介质振子表面待焊接位置上烧结导电层；在导电振子表面待焊接位置上印刷焊膏；之后将上述介质振子嵌入上述导电振子中，使焊膏熔化后凝固，将上述介质振子与上述导电振子焊接。

流程2：在振子的介质振子表面待焊接位置上烧结导电层；在上述导电层上印刷焊膏；之后将上述介质振子嵌入上述导电振子中，使焊膏熔化后凝固，将上述介质振子与上述导电振子焊接。

流程3：在振子的介质振子表面待焊接位置上烧结导电层；在上述导电层和导电振子内壁待焊接位置上均印刷焊膏；之后将上述介质振子嵌入上述导电振子中，使焊膏熔化后凝固，将上述介质振子与上述导电振子焊接。

其中，流程1和流程3中介质振子外壁的待焊接位置与导电振子内壁的待焊接位置应该是相对应的。上述三个流程中，在烧结导电层和印刷焊膏之前，都应该确定待焊接位置。

优选地，步骤S1中，上述介质振子包括筒状振子本体和位于上述振子本体顶部的环形凸缘；步骤S2中，上述导电层附着在上述凸缘的下表面。

优选地，步骤S31中，上述焊膏设置在上述导电层上和/或上述导电振子的凸缘顶面上；步骤S32中，上述介质振子嵌入筒状上述导电振子内，且上述凸缘抵在上述导电振子顶面上，使得焊膏位于上述导电振子的凸缘顶面与上述介质振子的凸缘下表面之间。

优选地，步骤S33中，在使上述焊膏熔化之前，对上述凸缘施加压力使其与上述焊膏紧密结合。

上述压力的大小根据介质振子所能承受的力度确定。通过上述处理，可以减小焊接后介质振子与导电振子之间的缝隙。

在优选实施过程中，以介质振子表面上烧结银层为例，步骤S1可以进一步包括以下处理：

（1）丝网印刷：先制造与镀锡层形状一致的模版，在丝网上涂感光胶，然后把模版放在感光胶上，通过曝光机进行曝光，丝网上模板遮住部分以外曝光，感光胶凝固，而模版遮住部分不透光，模板遮住部分的感光胶由于不透光而没有凝固；用水冲洗，洗去未曝光部分，再采用银浆作为油墨，把丝网放置在介质振子上进行印刷，把银浆印在介质振子上,由于丝网上模板遮住部分是透空的，所以银浆就印在介质振子外壁的带粘贴位置上，而其余部分因为有胶封住，银浆就没有印上；

（2）陶瓷烧结：将印刷好的介质振子在陶瓷烧结炉中烧结（例如，烧结的温度可以为800度），使银浆与介质振子间形成良好的熔合，在烧结后形成银的烧结层面即银层。

在优选实施过程中，步骤S31中，在导电振子表面待焊接位置上附着焊膏可以进一步包括以下处理：

（1）将上述导电振子固定到托盘夹具上，将携带上述导电振子的上述托盘夹具放置到SMT（表面贴装技术，英文全称为Surface Mount Technology）印刷机的工作台上；

（2）将印刷用钢网（开孔形状、大小可调整）安装到上述SMT印刷机上并定位；

（3）将上述焊膏涂覆到上述钢网上，驱动印刷机印刷，使上述导电振子表面待焊接位置印刷上述焊膏。

需要说明的是，上述焊膏量可以根据实际情况进行调整，优选地，上述钢网厚度为0.12mm。

优选地，上述步骤S32中，可以通过手动操作或者机械手臂将介质振子嵌入导电振子中。

采用机械手臂将介质振子嵌入上述导电振子中，由于机械操作的准确性，保证介质振子不易碎。同时，采用机械操作可以提高振子制造的效率，保证产品的批量生产。

在优选实施过程中，步骤S33中，可以将上述振子放置到SMT回焊炉中使上述焊膏熔化后凝固。其中，SMT回焊炉温度优选在210～260摄氏度之间。通常的SMT工艺中回焊炉温度在210摄氏度左右，考虑到本谐振子含有的导电振子会吸收一定热量，因此优选回焊炉温度在240～255摄氏度之间。

通过上述处理（采用SMT印刷机印刷焊膏，采用SMT回焊炉使上述焊膏熔化后凝固）可知，可以将SMT生产线应用于振子的生产，一条SMT生产线每天可生产20k至30k的振子，进而可以满足振子的批量生产需求。

优选地，在步骤S103中将上述介质振子与上述导电振子粘贴之后，还可以包括以下处理：在温箱中对上述振子进行老化处理。老化处理中，老化的时间和温度可以根据实际情况进行调整。通常，老化温度恒温在80～120摄氏度，老化时间为10～15小时，优选地，老化温度为恒温100摄氏度，老化时长为12小时。

经过特定条件的高温老化后，再对振子进行电气参数测量，筛选、剔除变质或失效的产品，尽最大可能把产品的早期失效消灭在正常使用之前。因此，老化处理可以提高振子的可靠性和延长振子使用寿命，对振子的稳定性进行必要的考核，使振子性能稳定。

以下结合图2的示例，对上述优选实施过程进行进一步描述。

图2是根据本发明优选实施例的谐振子的制造方法的流程图。如图2所示，该谐振子的制造方法包括以下处理：

步骤S301：在谐振子的陶瓷振子凸缘的下表面待焊接位置上烧结银层，银层厚度大于15μm且小于25μm。

步骤S303：在上述谐振子的导电振子凸缘顶面的待焊接位置上使用SMT印刷机印刷焊膏。

需要说明的是，陶瓷振子凸缘的下表面待焊接位置与导电振子凸缘顶面的待焊接位置是相互对应的。上述步骤S301和步骤S303的执行没有先后顺序，即可以先执行步骤S301，再执行步骤S303。也可以先执行步骤S303，再执行步骤S301。还可以同步执行步骤S301和步骤S303。

步骤S305：将介质振子嵌入筒状导电振子内，且介质振子的凸缘抵在导电振子凸缘顶面上，使得焊膏位于上述导电振子的凸缘顶面与上述介质振子的凸缘下表面之间。其中，嵌入陶瓷振子可以手动操作，也可以机械操作（例如，采用机械手臂）。

步骤S307：在上述陶瓷振子的凸缘施加轴向压力，减小陶瓷振子与导电振子之间的空隙。

步骤S309：通过SMT回焊炉使焊膏熔化和凝固，把金属和陶瓷焊接起来。

步骤S311：在高温箱中按照100度老化12小时，使谐振子性能稳定下来。

上述振子的制造方法，易于实现，生产成本低；引入的焊膏对谐振子的性能影响小；不会破坏陶瓷振子，保证陶瓷振子不易碎；使用SMT生产线可以大量生产谐振子，满足谐振子的批量生产需求。

根据本发明实施例，还提供了一种谐振子。

根据本发明实施例的振子包括：介质振子和导电振子，其中，上述介质振子表面附着有导电层；上述导电振子套设于上述介质振子外或内嵌于上述介质振子中，上述导电振子和上述导电层之间通过焊膏焊接成一体。

上述振子结构牢固并可靠，并且经过测试，起焊接作用的焊膏对谐振子的性能影响比较小。由上述谐振子构成的滤波器件，可以承受一定的冲击和振动，满足用户的应用需求。

优选地，上述介质振子和上述导电振子均呈圆筒状，具体结构牢固并可靠，并且经过测试，焊膏对振子的性能影响比较小。由上述谐振子构成的滤波器件，可以承受一定的冲击和振动，满足用户的应用需求。可以参见图3。在图3所示的谐振子中，一个中空陶瓷柱（即上述介质振子）42嵌在一个中空金属柱（即上述导电振子）44里面，该陶瓷柱的圆环形凸缘的下表面上烧结的导电层通过焊膏焊接在上述金属柱的凸缘顶面上。

优选地，如图4所示，上述介质振子可以包括：第一凸缘420；上述导电振子可以包括：第二凸缘440；其中，第一凸缘420通过焊膏46与第二凸缘440焊接。显然，导电层也可以位于介质振子的底面上，导电振子为一端开设盲孔、从而具有底面的筒状，介质振子的底面抵在导电振子的内底面，在二者的底部接触面上涂覆焊膏，并加热焊接，制得谐振子。

上述介质振子可以是陶瓷材料制成，例如钛酸钡、钛酸锶钡等微波介质陶瓷，又如氧化铝等。当然，介质振子也可以是其他介质材料，例如：聚四氟乙烯、环氧树脂等。导电振子通常是指用作金属谐振杆（腔体滤波器的谐振腔内导电）的谐振子，例如铜制的金属筒，或者铜制或铝制的金属筒表面全部镀银而得到的表面金属化筒，也可以是氧化铝等非金属筒表面镀银或镀铜而得到的表面金属化筒。

上述介质振子表面上待焊接位置上烧结的导电层可以是但不限于：银层，铜层等。优选地，可以采用银层。因为银可以和介质振子紧密结合，并且可以使用焊膏与导电振子紧密牢固地粘贴在一起。在优选实施过程中，如果在振子的介质振子表面待焊接位置上烧结银层，银层的厚度一般在15μm和25μm之间，例如，16μm，20μm。

根据本发明实施例，还提供了一种滤波器件。

图4为根据本发明实施例的滤波器件的结构示意图。如图4所示，该滤波器件50为腔体滤波器，包括但不限于上述谐振子52。滤波器件还可以是双工器或者其他具有滤波功能的器件。

需要说明的是，谐振子52的优选结构参见上面谐振子的描述以及图3，此处不再赘述。

传统的陶瓷介质谐振子，是通过粘胶直接粘到腔体底部，或者粘到氧化铝支座上然后将氧化铝用螺钉固定到腔体上；而传统的金属谐振子，则是直接通过底部开孔，用螺钉将金属谐振子底部固定到腔体上。而本发明的谐振子，是一种新型谐振子，同时具有介质振子和导电振子，这种谐振子既具有介质谐振子的耐高功率的优点，也具有金属谐振子的谐振频率低、在实现同等谐振频率的条件下可大大减小谐振腔体积的优点，具有非常好的应用前景。但是对于介质振子和导电振子之间的连接，不可以直接采用粘接的方式，因为陶瓷直接与金属粘接会带来严重的Q值损耗，且高温下胶易老化影响滤波器的电气性能；也不可以采用螺钉连接，因为陶瓷易碎，不可开螺纹孔，同时也不可受螺钉挤压。

基于上述原因，本发明所提供的上述谐振子的制造方法，不仅易于实现，生产成本低，同时引入的焊膏对谐振子的Q值影响小；另外，避免直接挤压介质振子，从而不会破坏易碎的介质振子；并且使用SMT生产线可以大量生产谐振子，满足谐振子的批量生产需求。采用上述方法制造的谐振子，结构牢固并可靠。由上述谐振子构成的滤波器件体积小，耐高功率，可以承受一定的冲击和振动，进而有效满足了用户的应用需求。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种谐振子的制造方法，其特征在于，包括：

S1、分别制得导电振子和介质振子；

S2、在所述介质振子表面的待焊接位置上附着导电层；

S3、所述导电振子和所述导电层通过焊膏焊接成一体，得到谐振子。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S3包括：

S31、在所述导电振子表面待焊接位置上和/或所述导电层上附着所述焊膏；

S32、将所述介质振子嵌入所述导电振子中；

S33、对嵌有介质振子的导电振子加热，所述焊膏熔化后凝固，将所述导电振子和导电层焊接一体。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，

步骤S1中，所述介质振子包括筒状振子本体和位于所述振子本体顶部的环形凸缘；

步骤S2中，所述导电层附着在所述凸缘的下表面。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，

步骤S31中，所述焊膏设置在所述导电层上和/或所述导电振子的凸缘顶面上；步骤S32中，所述介质振子嵌入筒状的所述导电振子内，且所述介质振子的凸缘抵在所述导电振子凸缘顶面上，使得焊膏位于所述导电振子的凸缘顶面与所述介质振子的凸缘下表面之间。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤S33中，在使所述焊膏熔化之前，对所述介质振子的凸缘施加压力使其与所述焊膏紧密结合。

6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤S31包括：

将所述导电振子固定到托盘夹具上，将携带所述导电振子的所述托盘夹具放置到表面贴装印刷机的工作台上；

将印刷用钢网安装到所述表面贴装技术印刷机上并定位；

将所述焊膏涂覆到所述钢网上，驱动所述表面贴装技术印刷机，在所述导电振子表面的待焊接位置印刷上所述焊膏。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤S3之后，还包括：在温箱中对所述谐振子进行老化处理。

8.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤S33在表面贴装回焊炉中进行。

9.一种谐振子，其特征在于，包括：

介质振子，所述介质振子表面附着有导电层；

导电振子；

其中，所述导电振子套设于所述介质振子外或内嵌于所述介质振子中，所述导电振子和所述导电层通过焊膏焊接成一体。

10.根据权利要求9所述的谐振子，其特征在于，

所述介质振子包括：第一凸缘；

所述导电振子包括：第二凸缘；

其中，所述第一凸缘通过所述焊膏与所述第二凸缘焊接。

11.根据权利要求10所述的谐振子，其特征在于，所述导电层为金属层。

12.一种滤波器件，包括谐振子，其特征在于，所述谐振子为权利要求9至11中任一项所述的谐振子。

13.根据权利要求12所述的滤波器件，其特征在于，所述滤波器件为腔体滤波器或双工器。