CN106356598A - 一种高精度150瓦衰减片及其生产方法 - Google Patents
一种高精度150瓦衰减片及其生产方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种高精度150瓦衰减片，其包括一6.35*9.55*1mm的氮化铝基板，基板背面印刷有背导层，正面印刷有导线及电阻，所述导线连接所述电阻形成衰减电路，所述衰减电路的包含5个电阻R1、R2、R3、R4和R5，电阻R1、R2、R3和R4的电阻值大小相同，其中电阻R5竖直设置在基板中央，在输入端电阻R1、R2并联，输出端电阻R3、R4并联，电阻R5再分别与输入端和输出端的电路串并联，并且设置在输入端和输出端的2个电阻完全对称分布且竖直排列于基板上焊盘中央电阻的左右两侧，该衰减电路采用了完整的对称电路设计，该衰减片的衰减精度可达30dB±0.2‑30dB±0.5，能够满足目前4G网络及未来5G网络部分频段的应用要求且能够承受150瓦的功率的技术要求。
Description
技术领域
本发明涉一种大功率氮化铝陶瓷衰减片，特别涉及一种高精度150瓦30dB衰减片及其生产方法。
背景技术
目前大多数通讯基站都是应用大功率陶瓷负载片来吸收通信部件中反向输入功率，大功率陶瓷负载片只能单纯地消耗吸收多余的功率，而无法对基站的工作状况做实时的监控，当基站工作发生故障时无法及时地作出判断，对设备没有有保护作用。而衰减片不但能在通信基站中可吸收通信部件中反向输入的功率，而且能够抽取通信部件中部分信号，对基站进行实时监控,从而对设备形成有效保护。
衰减片作为一个功率消耗元件，不能对两端电路有影响，也就是说其应与两端电路都是匹配的。目前国内的150瓦30dB陶瓷衰减片，其衰减精度大多只能做到1GHz频率以内，少数能做到2GHz，且衰减精度以及和设备配备的驻波较难控制，比较难达到实际的使用要求，导致输出端得到的信号不符合实际要求。特别是在衰减片使用频段高于2G Hz时,其衰减精度往往达不到要求，回波损耗变大，满足不了2G以上的频段应用要求。现有技术中CN201110279050所涉及的150瓦30dB的衰减片，虽然能够满足3G网络的需求，但是由于其电阻结构设计不合理，其衰减精度只能达到30dB±1，根本无法满足现有的4G网络和5G网络的需求，因此，目前国内4G网络和5G网络中所用到的衰减精度达到150瓦30dB±0.5以上的衰减片主要还是依靠进口的产品，同时现有技术中缺乏对于精度更高的150瓦30dB的衰减片有效的生产方法，导致整体生产产品的次品率和使用寿命存在明显的缺陷。
发明内容
针对上述现有技术的不足，本发明要解决的技术问题是提供一种阻抗满足50±1.5Ω，在4GHz频段以内衰减精度为30±1dB，驻波要求在4GHz频段输入端为1.2以内，输出端为1.25以内，能够满足目前4G网络及未来5G网络的部分频段的应用要求且能够承受150瓦的功率衰减片。
为了解决现有技术的缺陷，本发明的第一目的在于提供一种高精度150瓦衰减片，其特征在于：包括一6.35*9.55*1mm的氮化铝基板，所述氮化铝基板的背面印刷有背导层，所述氮化铝基板的正面印刷有导线及电阻，所述导线连接所述电阻形成衰减电路，所述衰减电路的包含5个电阻R1、R2、R3、R4和R5，电阻R1、R2、R3和R4的电阻值大小相同，其中电阻R5竖直设置在基板中央，在输入端电阻R1、R2并联，输出端电阻R3、R4并联，电阻R5再分别与输入端和输出端的电路串联，并且设置在输入端和输出端的2个电阻完全对称分布且竖直排列于基板上焊盘中央电阻的左右两侧，所述电阻上印刷有绿色玻璃保护膜，所述玻璃保护膜及导线上印刷有黑色保护膜，所述衰减片的衰减精度可达到30dB±0.5。
优选地，本发明涉及的150瓦30dB衰减片，所述衰减电路中的5个电阻，将输入端和输出端电阻设置为电阻最大值，所述衰减片的衰减精度可达到30dB±0.2或30dB±0.3。
优选地，本发明涉及的150瓦30dB衰减片，所述衰减电路采用了完整的对称电路设计。
优选地，本发明涉及的150瓦30dB衰减片，所述衰减电路中输入端和输出端电阻的边缘与电阻中间导线边缘保持一致。
为解决现有技术的缺陷，本发明的另一个目的在于提供一种高质量的生产高精度150瓦30dB衰减片的方法，其特征在于：（1）清洁基板步骤：选取尺寸为6.35*9.55*1mm的氮化铝基板，采用95%以上的无水酒精清洗基板，溶剂挥发完毕后，于2小时内进行印刷导体步骤；（2）印刷背导层：采用厚膜印刷工艺，选用张力为的25±1N的网版，控制温度保持在25±2℃，将浆料通过网版印刷到基板的正面，放置15min后，将基板放入烘箱预烘，预烘结束后进行高温烧结；（3）印刷正导层步骤：采用与印刷背面导体相同的方式印刷正导层；所述正导层包括焊盘和微带线；（4）印刷正面电阻步骤：在正面导体上进一步印刷电阻，采用与印刷背面导体相同的方式一次性印刷电阻R1、R2、R3和R4，进一步印刷电阻R5，放入烘箱预烘，预烘结束后进行高温烧结；（5）印刷绿色玻璃保护膜步骤：采用与印刷正面导体相同的方式印刷绿色玻璃保护膜，将基板放入烘箱预烘，预烘结束后，在低于电阻高温烧结的温度下进行烧结；（6）调阻程序：采用双调电阻的方法，将电阻R1和R2以及R3和R4之间的导体同时切割，并联设置电阻R1、R2、R3、R4和R5，电阻R1、R2、R3和R4的电阻值大小相同，其中电阻R5竖直设置在基板中央，在输入端和输出端分别设置2个电阻R1、R2和R3、R4，并且单独设置在输入端和输出端的2个电阻完全对称分布且竖直排列于基板上焊盘中央电阻的左右两侧，所述衰减电路中输入端和输出端电阻的边缘与电阻中间导线边缘保持一致；（7）黑色保护膜印刷步骤：采用与印刷正面导体相同的方式印刷，黑色保护膜印刷操作结束后，放置留平，同时进行预烘干，预烘后，对产品进行高温烘烤，黑色保护膜彻底固化；（8）产品端接地银浆印刷步骤：将正导层和背导层通过端接地银浆导通，形成完整电路；（9）电镀处理步骤。
所述的高精度150瓦衰减片的生产方法，优选地，所述步骤（2）和步骤（3）中预烘过程的预烘温度为165℃，预烘时间为15min，高温烧结的温度为850-900℃，步骤（2）中烧结时间为15-20min，步骤（3）中高温烧结的时间为15-20min，进一步优选，预烘过程的预烘温度为165℃，预烘时间为15min，高温烧结的温度为850℃，步骤（2）中烧结时间为15min，步骤（3）中高温烧结的时间为20min。
所述的高精度150瓦衰减片的生产方法，优选地，所述步骤（4）中预烘过程的预烘温度为170℃，预烘时间为15-20min，高温烧结的温度为800-850℃，烧结时间为15-20min，进一步优选，预烘过程的预烘温度为170℃，预烘时间为20min，高温烧结的温度为800℃，烧结时间为15min。
所述的高精度150瓦衰减片的生产方法，优选地，所述步骤（5）和步骤（7）中预烘过程的预烘温度为180℃，预烘时间为20-25min，高温烧结的温度为600-650℃，烧结时间为20-25min，进一步优选，预烘过程的预烘温度为180℃，预烘时间为20min，高温烧结的温度为600℃，烧结时间为20min。
所述的高精度150瓦衰减片的生产方法，优选地，所述步骤（9）的电镀处理操作中，采用先电镀镍，再电镀银的电镀顺序。
上述技术方案具有如下有益效果：本发明涉及的衰减片以6.35*9.55*1mm的氮化铝基板作为基板，把传统的3电阻或5电阻串联设计，通过混联原理设计成5电阻，并设计成完整的对称电路，这样通过电路的改善大大提高了产品衰减精度和驻波特特性，以及使用大频率带宽，使得该衰减片在上述氮化铝基板的尺寸规格下可到达阻抗50±1.5Ω，在4GHz频段以内衰减精度可达到30±0.5dB以内，进一步可达到30±0.2或30±0.3，驻波要求在4GHz频段输入端为1.2以内，输出端为1.25以内，能够满足目前4G网络的应用要求以及未来5G网络的部分频段，且能够承受150瓦的功率的技术要求。
本发明涉及的衰减片，衰减精度达到30±0.5dB以内，将输入端和输出端的两个电阻采用并联的设计，再R5分别与其串并联，从而使得整个电路变成由五个电阻组成，并且创造性将输入端和输出端的电阻的表面电阻率设计成一样，采用了完全对称的电路设计，实现了衰减片衰减精度提升100倍以上，不仅获得了更精准的衰减精度，同时，采用了把输入端和输出端电阻采用竖直排布，分布在焊盘的作用两侧，不仅最大限度地利用了有限的基板空间，从而可以实现输入端和输出端的电阻面积达到最大化，有效地满足了功率容量及余量要求，结合电路采用完全的对称设计，为进一步直接通过电路本身获得高精度的衰减值提供了保障。
本发明涉及的衰减片的生产方法，将输入端和输出端的两个电阻采用并联的设计，从而使得整个电路变成由五个电阻组成，并且创造性将输入端和输出端的电阻的表面电阻率设计成一样，从而实现了输入输出端的四个电阻R1、R2、R3、R4可以一次性印刷完成，相比传统的生产工艺大大节约生产时间，同时还进一步提高了产品的性能。
在印刷正背导层的步骤中，通过对印刷背导和正导层顺序的固定，进一步保证了产品后续步骤中的焊接效果。同时，在印刷操作中通过放置流平，通过预烘和烧结温度的精确控制，使得预烘过程浆料不会产生表干现象，保证了溶剂的完全挥发，在后续的高温烧结工序中，不会出现由未挥发溶剂形成的小气泡，把印刷的银层顶破，形成小凹坑，造成银浆表面不平滑，从而增大信号通过的噪声，对高频产生影响，降低高频的特性。
在印刷正面电阻、绿色玻璃保护膜步骤和印刷黑色保护膜步骤中，同样采用预烘和烧结步骤，有效地避免了一次性烧结造成产品次品率升高，同时，在上述步骤中采用逐级降低烧结温度的方式，并结合烧结时间的精确控制，有效地避免了后续的烧结步骤对于前序步骤中已烧结电阻和保护膜的破坏，充分保证了产品的合格率、产品的性能以及产品持续使用的寿命。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。
附图说明
图1为本发明实施例的结构示意图；
附图标记说明：氮化铝基板1，导线2，玻璃保护膜3，黑色保护膜4。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的优选实施例进行详细介绍。
实施例1：
如图1所示，该高精度150瓦衰减片包括一6.35*9.55*1mm的氮化铝基板，所述氮化铝基板的背面印刷有背导层，所述氮化铝基板的正面印刷有导线及电阻，所述导线连接所述电阻形成衰减电路，所述衰减电路的包含5个电阻R1、R2、R3、R4和R5，电阻R1、R2、R3和R4的电阻值大小相同，其中电阻R5竖直设置在基板中央，在输入端电阻R1、R2并联，输出端电阻R3、R4并联，电阻R5再分别与输入端和输出端的电路串并联，并且设置在输入端和输出端的2个电阻完全对称分布且竖直排列于基板上焊盘中央电阻的左右两侧，具体步骤为：（1）清洁基板步骤：将氮化铝基板，采用95%以上的无水酒精清洗基板，溶剂挥发完毕后，于2小时内进行印刷导体步骤；（2）印刷背导层：采用厚膜印刷工艺，选用张力为的25±1N的网版，控制温度保持在25±2℃，将浆料通过网版印刷到基板的正面，放置15min后，将基板放入烘箱预烘，预烘结束后进行高温烧结，预烘温度为165℃，预烘时间为15min，高温烧结的温度为850℃，烧结时间为15min；（3）印刷正导层步骤：采用与印刷背面导体相同的方式印刷正导层；所述正导层包括焊盘和微带线，预烘温度为165℃，预烘时间为15min，高温烧结的温度为850℃，烧结时间为20min；（4）印刷正面电阻步骤：在正面导体上进一步印刷电阻，采用与印刷背面导体相同的方式一次性将电阻R1、R2、R3和R4，进一步印刷电阻R5，放入烘箱预烘，预烘结束后进行高温烧结；预烘过程的预烘温度为170℃，预烘时间为20min，高温烧结的温度为800℃，烧结时间为15min（5）印刷绿色玻璃保护膜步骤：采用与印刷正面导体相同的方式印刷绿色玻璃保护膜，将基板放入烘箱预烘，预烘结束后，在低于电阻高温烧结的温度下进行烧结；（6）调阻程序：采用双调电阻的方法，将电阻R1和R2以及R3和R4之间的导体同时切割，将电阻R1和R2以及R3和R4之间的导体同时切割，设置电阻R1、R2、R3、R4和R5，电阻R1、R2、R3和R4的电阻值大小相同，其中电阻R5竖直设置在基板中央，在输入端和输出端分别设置2个电阻R1、R2和R3、R4，并且单独设置在输入端和输出端的2个电阻完全对称分布且竖直排列于焊盘中央电阻的左右两侧，在输入端电阻R1、R2并联，输出端电阻R3、R4并联，电阻R5再分别与输入端和输出端的电路串并联，输入端和输出端的电阻面积设置为最大值，所述衰减电路中输入端和输出端电阻的边缘与电阻中间导线边缘保持一致；（7）黑色保护膜印刷步骤：黑色保护膜印刷操作结束后，放置留平，同时进行预烘干，预烘后，对产品进行高温烘烤，黑色保护膜彻底固化；所述步骤（5）和（7）中预烘过程的预烘温度为180℃，预烘时间为20min，高温烧结的温度为600℃，烧结时间为20min；（8）产品端接地银浆印刷步骤：将正导层和背导层通过端接地银浆导通，形成完整电路；（9）电镀处理操作中，采用先电镀镍，再电镀银的电镀顺序。
该衰减片输入端和接地的阻抗为50±1.5Ω，输出端和接地端的阻抗为50±1.5Ω。信号从输入端进入衰减片，从输出端经过R1、R2、R5和输出端R3、R4对功率的逐步吸收，从输出端输出实际所需要的信号。设计成完整的对称电路，这样通过电路的改善大大提高了产品衰减精度和驻波特特性，以及使用大频率带宽，使得该衰减片在上述氮化铝基板的尺寸规格下可到达阻抗50±1.5Ω，在4GHz频段以内衰减精度为30±0.2dB，驻波要求在4GHz频段输入端为1.2以内，输出端为1.25以内，能够满足目前4G网络的应用要求以及未来5G网络的部分频段，且能够承受150瓦的功率的技术要求。
实施例2
与实施例1的其他制备工艺相同，设置步骤（2）和步骤（3）中预烘过程的预烘温度为165℃，预烘时间为15min，高温烧结的温度为900℃，步骤（2）中烧结时间为20min，步骤（3）中高温烧结的时间为20min；设置步骤（4）中预烘过程的预烘温度为170℃，预烘时间为20min，高温烧结的温度为850℃，烧结时间为15min；设置步骤（5）和步骤（7）中预烘过程的预烘温度为180℃，预烘时间为25min，高温烧结的温度为650℃，烧结时间为20min，该衰减片输入端和接地的阻抗为50±1.5Ω，输出端和接地端的阻抗为50±1.5Ω。信号从输入端进入衰减片，从经过R1、R2、R5和输出端电阻R3、R4对功率的逐步吸收，从输出端输出实际所需要的信号。设计成完整的对称电路，这样通过电路的改善大大提高了产品衰减精度和驻波特特性，以及使用大频率带宽，使得该衰减片在上述氮化铝基板的尺寸规格下可到达阻抗50±1.5Ω，在4GHz频段以内衰减精度为30±0.3dB，驻波要求在4GHz频段输入端为1.2以内，输出端为1.25以内，能够满足目前4G网络的应用要求以及未来5G网络的部分频段，且能够承受150瓦的功率的技术要求。
对比例1
与实施例1的其他制备工艺相同，设置步骤（2）和步骤（3）均采用一次性烧结，高温烧结的温度为900℃，烧结时间为25min；设置步骤（4）采用一次性烧结，高温烧结的温度为850℃，烧结时间为25min；设置步骤（5）和步骤（7）采用一次性烧结，高温烧结的温度为600℃，烧结时间为30min，其中输入端和输出端电阻面积相同，将其设置为最大电阻面积的4/5，该衰减片输入端和接地的阻抗为50±1.5Ω，输出端和接地端的阻抗为50±1.5Ω。信号从输入端进入衰减片，端经过R1、R2、R5和输出端电阻R3、R4对功率的逐步吸收，从输出端输出实际所需要的信号。设计成对称电路，在3GHz频段以内衰减精度为30±1dB，无法应用于4GHz频段，不能够满足目前4G网络的应用要求以及未来5G网络的部分频段。
对比例2
采用与对比例1中相同的制备工艺，其中输入端和输出端电阻面积相同，且将其电阻面积设置为最大值，获得所述的衰减片，该衰减片在上述氮化铝基板的尺寸规格下可到达阻抗50±1.5Ω，在4GHz频段以内衰减精度为30±0.5dB，驻波要求在4GHz频段输入端为1.2以内，输出端为1.25以内，能够满足目前4G网络的应用要求以及未来5G网络的部分频段，且能够承受150瓦的功率的技术要求，但相比实施例1-2的衰减片，信号通过的噪声相对较大，对高频性能产生了一定的影响。
以上对本发明实施例所提供的一种高精度150瓦衰减片进行了详细介绍，衰减精度可达30±0.5dB，最佳可达30±0.2dB，实现了衰减片衰减精度提升100倍以上，并且本发明的生产工艺对保证产品的性能起到充分的保障作用。对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制，凡依本发明设计思想所做的任何改变都在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种高精度150瓦衰减片，其特征在于：包括一6.35*9.55*1mm的氮化铝基板，所述氮化铝基板的背面印刷有背导层，所述氮化铝基板的正面印刷有导线及电阻，所述导线连接所述电阻形成衰减电路，所述衰减电路的包含5个电阻R1、R2、R3、R4和R5，电阻R1、R2、R3和R4的电阻值大小相同，其中电阻R5竖直设置在基板中央，在输入端电阻R1、R2并联，输出端电阻R3、R4并联，电阻R5再分别与输入端和输出端的电路串并联，并且设置在输入端和输出端的2个电阻完全对称分布且竖直排列于基板上焊盘中央电阻的左右两侧，所述电阻上印刷有绿色玻璃保护膜，所述玻璃保护膜及导线上印刷有黑色保护膜，所述衰减片的衰减精度可达到30dB±0.5。
2.根据权利要求1所述的高精度150瓦衰减片，其特征在于：所述衰减电路中的5个电阻，将输入端和输出端的电阻面积设置为最大值，所述衰减片的衰减精度可达到30dB±0.3。
3.根据权利要求2所述的高精度150瓦衰减片，其特征在于：所述衰减电路采用了完整的对称电路设计。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的高精度150瓦衰减片，其特征在于：所述衰减电路中输入端和输出端电阻的边缘与电阻中间导线边缘保持一致。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的高精度150瓦衰减片的生产方法，其特征在于，（1）清洁基板步骤：
选取尺寸为6.35*9.55*1mm的氮化铝基板，采用95%以上的无水酒精清洗基板，溶剂挥发完毕后，于2小时内进行印刷导体步骤；
（2）印刷背导层：采用厚膜印刷工艺，选用张力为的25±1N的网版，控制温度保持在25±2℃，将浆料通过网版印刷到基板的正面，放置15min后，将基板放入烘箱预烘，预烘结束后进行高温烧结；
（3）印刷正导层步骤：采用与印刷背面导体相同的方式印刷正导层；
（4）印刷正面电阻步骤：在正面导体上进一步印刷电阻，采用与印刷背面导体相同的方式一次性印刷电阻R1、R2、R3和R4，进一步印刷电阻R5，放入烘箱预烘，预烘结束后进行高温烧结；
（5）印刷绿色玻璃保护膜步骤：采用与印刷正面导体相同的方式印刷绿色玻璃保护膜，将基板放入烘箱预烘，预烘结束后，在低于电阻高温烧结的温度下进行烧结；
（6）调阻程序：采用双调电阻的方法，将电阻R1和R2以及R3和R4之间的导体同时切割，设置电阻R1、R2、R3、R4和R5，电阻R1、R2、R3和R4的电阻值大小相同，其中电阻R5竖直设置在基板中央，在输入端和输出端分别设置2个电阻R1、R2和R3、R4，并且单独设置在输入端和输出端的2个电阻完全对称分布且竖直排列于焊盘中央电阻的左右两侧，所述衰减电路中输入端和输出端电阻的边缘与电阻中间导线边缘保持一致；
（7）黑色保护膜印刷步骤： 采用与印刷正面导体相同的方式印刷，黑色保护膜印刷操作结束后，放置留平，同时进行预烘干，预烘后，对产品进行高温烘烤，黑色保护膜彻底固化；
（8）产品端接地银浆印刷步骤：将正导层和背导层通过端接地银浆导通，形成完整电路；
（9）电镀处理步骤。
6.如权利要求5所述的高精度150瓦衰减片的生产方法，其特征在于，所述步骤（2）和步骤（3）中预烘过程的预烘温度为165℃，预烘时间为15min，高温烧结的温度为850-900℃，步骤（2）中烧结时间为15-20min，步骤（3）中高温烧结的时间为15-20min。
7.如权利要求5所述的高精度150瓦30dB衰减片的生产方法，其特征在于，所述步骤（4）中预烘过程的预烘温度为170℃，预烘时间为15-20min，高温烧结的温度为800-850℃，烧结时间为15-20min。
8.如权利要求5所述的高精度150瓦30dB衰减片的生产方法，其特征在于，所述步骤（5）和步骤（7）中预烘过程的预烘温度为180℃，预烘时间为20-25min，高温烧结的温度为600-650℃，烧结时间为20-25min。
9.如权利要求5-8任一项所述的高精度150瓦30dB衰减片的生产方法，其特征在于，所述步骤（9）的电镀处理操作中，采用先电镀镍，再电镀银的电镀顺序。
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