CN109509941A - 介质波导滤波器及其基材的制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种介质波导滤波器及其基材的制作方法，基材制作方法包括以下步骤：将介质材料制备成生坯；将所述生坯置于加热炉中进行高温处理后得到具备可机加工性的第一基体；采用机加工工艺在所述第一基体的预设位置上进行孔位加工得到第二基体；对所述第二基体进行烧结处理后，得到基材。基材的制作方法能够提高第一基体的可机加工性，废品率低，如此，采用上述制作方法生产得到的基材制造出来的介质波导滤波器，良品率高。
Description
技术领域
本发明涉及通信设备技术领域，具体涉及一种介质波导滤波器及其基材的制作方法。
背景技术
随着5G技术的快速发展，对微波射频器件提出了新的要求，小型化、轻量化、低成本的产品成为了未来发展的趋势。滤波器作为用于对通信设备的射频信号进行选择的器件,在移动通信领域中扮演着至关重要的角色，随着小微基站的普及与应用，滤波器也朝着小型化不断发展。近年来，以微波介质材料为基础的小型化介质滤波器引起了业界的广泛关注，其中，介质波导滤波器因具有低成本、高性能、可集成等使用特点，得到了广泛的应用。
介质波导滤波器属于介质陶瓷类基材，由于陶瓷在烧结前生坯密度低，强度差，难以加工；而烧结后陶瓷具有高硬度，易崩碎的机械物理特性，传统的加工方法难以实现多孔加工，废品率高。
发明内容
基于此，有必要提供一种介质波导滤波器及其基材的制作方法，基材的制作方法能够提高第一基体的可机加工性，废品率低，如此，采用上述制作方法生产得到的基材制造出来的介质波导滤波器，良品率高。
其技术方案如下：
一方面，本申请提供了一种介质波导滤波器的基材制作方法，包括以下步骤：将介质材料制备成生坯；将所述生坯置于加热炉中进行高温处理得到具备可机加工性的第一基体；采用机加工工艺在所述第一基体的预设位置上进行孔位加工得到第二基体；对所述第二基体进行烧结处理后，得到基材。
上述介质波导滤波器的基材制作方法，至少具有以下效果：相比传统的直接对基材进行高温烧结成型后进行孔位加工工艺，在孔位加工前按照预设温度对生坯进行高温处理，使得由生坯高温处理后的第一基体的硬度满足机加工要求，第一基体的强度、韧性和致密性良好的基础上，可机加工性强，制得基材的废品率低。
下面进一步对技术方案进行说明：
在其中一个实施例中，所述高温处理环节的最高加热温度比所述烧结处理环节的最高加热温度小300℃～400℃。如此，使得第一基体具备可机加工性，使得基材的强度满足使用需求。
在其中一个实施例中，在所述得到具备可机加工性的第一基体的步骤中，包括：将所述生坯置于所述加热炉中，并在6h～8h内或者以2℃/min～3℃/min的升温速度升温至900℃～1100℃后，保温1h～2h；在所述加热炉中自然冷却，得到所述第一基体。
在其中一个实施例中，所述第一基体的巴氏硬度为80HBa～90HBa。如此，第一基体的硬度适中，不仅具有良好的强度和韧性，而且便于机加工。
在其中一个实施例中，所述生坯的密度为2.8g/cm3～3.2g/cm3。如此，生坯的性能满足使用需求。
在其中一个实施例中，在所述将介质材料制备成生坯的步骤中，包括：以300KN～400KN的压力将介质材料压制成粗坯，并保压8s～12s后，得到所述生坯。
在其中一个实施例中，所述对所述第二基体进行烧结处理后，得到基材的步骤包括：将所述第二基体置于烧结炉中，并在8h～15h内或者以2℃/min～2.5℃/min的升温速度升温至1300℃～1580℃后，保温3h～5h；在所述烧结炉中自然冷却，得到所述基材。
在其中一个实施例中，所述机加工工艺为采用CNC数控机床进行加工。如此，加工精度高，加工效率高。
在其中一个实施例中，所述对所述第二基体进行烧结处理的步骤具体是：将所述第二基体置于烧结炉中，根据介质材料的烧结曲线对所述第二基体进行烧结处理。
另一方面，本申请还提供了一种介质波导滤波器，包括基材，所述基材采用上述的基材制作方法制得。
上述介质波导滤波器，基材在制作过程中，通过对生坯进行高温处理，使得由生坯高温处理后的第一基体的硬度满足机加工要求，第一基体的强度、韧性和致密性良好的基础上，可机加工性强，制得基材的良品率高。
附图说明
图1为一个实施例的介质波导滤波器的基材制作方法的流程图；
图2为另一个实施例的介质波导滤波器的基材制作方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施方式，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用以解释本发明，并不限定本发明的保护范围。
需要说明的是，当元件被称为“设置于”、“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当元件被称为“固设于”另一个元件，或与另一个元件“固定连接”，它们之间可以是可拆卸固定方式也可以是不可拆卸的固定方式。当一个元件被认为是“连接”、“转动连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”、“上”、“下”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于约束本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
本发明中所述“第一”、“第二”、“第三”等类似用语不代表具体的数量及顺序，仅仅是用于名称的区分。
如图1所示，在一个实施例中，公开了一种介质波导滤波器的基材制作方法，包括以下步骤：
将介质材料制备成生坯。
可选地，在第一预设压力下对介质材料按预设形状进行压制，得到粗坯；对粗坯进行保压处理，使粗坯的密度达到第一预设密度，从而得到生坯。如此，对介质材料进行预处理后得到生坯，为后续工艺的进行做好准备。
如图2所示，在一个实施例中，采用全自动压机以300KN～400KN的压力将介质材料压制成粗坯，粗坯的形状可以根据实际情况进行调整，例如，可以为块状；在300KN～400KN的压力下保压8s～12s，从而得到生坯。其中，生坯的密度为2.8g/cm3～3.2g/cm3，使得生坯的物理性能满足使用需求，为后续的高温处理做好准备。当然，在其他实施例中，还可以通过其他设备对介质材料进行处理，只需能够得到粗坯即可。上述第一预设压力可以为300KN、350KN或400KN；上述粗坯的保压时间可以为8s、10s或12s；上述生坯的密度可以为2.8g/cm3、3g/cm3或3.2g/cm3，且上述第一预设压力、粗坯的保压时间及生坯的密度可以根据实际需求进行随机组合。
在一个实施例中，采用全自动压机在300KN下将介质材料压制成预设的块状，从而得到粗坯；在300KN的压力下持续对粗坯保压10s，从而使得制得的生坯的密度达到2.9g/cm3，进而制得符合要求的生坯。
在一个实施例中，采用全自动压机在400KN下将介质材料压制成预设的块状，从而得到粗坯；在400KN的压力下持续对粗坯保压12s，从而使得制得的生坯的密度达到3.2g/cm3，进而制得符合要求的生坯。
在一个实施例中，介质材料为陶瓷粉料。如此，能够制得陶瓷波导滤波器，其成本低、体积小、使用性能好。
将生坯置于加热炉中进行高温处理得到具备可机加工性的第一基体。
可选地，在第一预设时间内，将生坯在加热炉内升温至第一预设温度后，对生坯进行保温；将生坯冷却，得到第一基体。如此，对生坯进行高温处理从而得到第一基体，能够对生坯进行排胶，第一基体不仅具有一定的结构强度，致密性强，韧性好，第一基体的硬度满足可机加工要求，使得第一基体不至于在后续的孔位加工过程中出现裂纹；而且也使得第一基体不至于过硬，从而避免后续的孔位加工过程中出现崩碎的问题，便于孔位加工，废品率低。
如图2所示，在一个实施例中，将生坯放于烧结炉内，将生坯由室温在6h～8h内升温至900℃～1100℃；在900℃～1100℃温度下对生坯保温1h～2h，保温结束后让生坯自然冷却，进而得到第一基体。上述第一预设时间可以是6h、7h或8h；上述第一预设温度可以是900℃、1000℃或1100℃；上述对生坯保温的时间可以是1h、1.5h或2h；且上述第一预设时间、第一预设温度及对生坯保温的时间可以根据实际需求进行随机组合。
在一个实施例中，将生坯放于烧结炉内，在6h内将生坯的温度升温至900℃；在900℃下对生坯保温1.5h，保温结束后让生坯随烧结炉冷却，进而得到第一基体。
在另一个实施例中，将生坯放于烧结炉内，在8h内将生坯的温度升温至960℃；在960℃下对生坯保温1h，保温结束后让生坯随烧结炉冷却，进而得到第一基体。
可选地，按照第一预设升温速度将生坯的温度升温至第一预设温度后，对生坯进行保温；将生坯冷却，得到第一基体。如此，对生坯进行高温处理从而得到第一基体，使得第一基体不仅具有一定的结构强度，致密性强，韧性好，第一基体的硬度满足可机加工要求，使得第一基体不至于在后续的孔位加工过程中出现裂纹，而且也使得第一基体不至于过硬，从而避免后续的孔位加工过程中出现崩碎的问题，便于孔位加工，废品率低。
如图2所示，在一个实施例中，将生坯放于烧结炉内，按照2℃/min～3℃/min的升温速度将生坯的温度由室温升温至900℃～1100℃；在900℃～1100℃温度下对生坯保温1h～2h，保温结束后让生坯自然冷却，进而得到第一基体。上述生坯的升温速度可以是2℃/min、2.5℃/min或3℃/min；上述第一预设温度可以是900℃、1000℃或1100℃；上述对生坯保温的时间可以是1h、1.5h或2h；且上述生坯的升温速度、第一预设温度及对生坯保温的时间可以根据实际需求进行随机组合。
在一个实施例中，将生坯放于烧结炉内，按照2.5℃/min的升温速度将生坯的温度升温至900℃；在900℃下对生坯保温1.5h，保温结束后让生坯随烧结炉冷却，进而得到第一基体。
在另一个实施例中，将生坯放于烧结炉内，按照2℃/min的升温速度将生坯的温度升温至960℃；在960℃下对生坯保温1h，保温结束后让生坯随烧结炉冷却，进而得到第一基体。
当然，在其他实施例中，生坯还能放置于其他加热炉内，只需满足能够使得生坯在预设条件下进行高温处理即可。
可选地，第一基体的巴氏硬度为80HBa～90HBa。如此，经过高温处理后得到的第一基体的硬度略高于铝板的硬度，具有一定的结构强度，致密性强，韧性好，而且也不至于过硬，便于孔位加工，可机加工性强。上述第一基体的巴氏硬度根高温处理的温度可以为80HBa、85HBa或90HBa。
在一个实施例中，当高温处理的温度为900℃时，高温处理后的第一基体的巴氏硬度为83HBa～85HBa。
在一个实施例中，当高温处理的温度为950℃时，高温处理后的第一基体的巴氏硬度为84HBa～86HBa。
在一个实施例中，当高温处理的温度为1000℃时，高温处理后的第一基体的巴氏硬度为86HBa～87HBa。
采用机加工工艺在第一基体的预设位置上进行孔位加工得到第二基体。
如图2所示，在一个实施例中，采用CNC(Computer numerical control machinetools，数控机床)数控机床进行加工，结合第一基体高温处理收缩率，在第一基体的预设位置上进行孔位加工，精确的开设出盲孔、通孔或其他符合预设要求的孔位，从而完成孔位加工，得到第二基体，为后续工艺的进行做好准备。CNC数控机床加工的精度高、效率高，良品率高。
当然，在其他实施例中，还能利用其他开孔设备，只需满足在第一基体的预设位置上进行孔位加工即可。
对第二基体进行烧结处理后，得到基材。
可选地，在第二预设时间内，将第二基体在烧结炉内升温至第二预设温度后，对第二基体进行保温；将第二基体冷却，得到基材。如此，对第二基体进一步进行烧结处理，从而得到基材，进一步提高基材的结构强度，满足后续的使用需求。
如图2所示，在一个实施例中，将第二基体放于烧结炉内，将第二基体由室温在8h～15h内升温至1300℃～1580℃；在1300℃～1580℃温度下对生坯保温3h～5h，保温结束后让第二基体自然冷却，进而得到基材。上述第二预设时间可以是8h、12h或15h；上述第二预设温度可以是1300℃、1400℃或1580℃；上述对第二基体保温的时间可以是3h、4h或5h；且上述第二预设时间、第二预设温度及对第二基体保温的时间可以根据实际需求进行随机组合。
在一个实施例中，将第二基体放置于烧结炉内，在9h内将第二基体的温度升温至1350℃；在1350℃下对第二基体保温4h，保温结束后让第二基体随烧结炉冷却，进而得到基材。
在一个实施例中，将第二基体放置于烧结炉内，在14h内将第二基体的温度升温至1500℃；在1500℃下对第二基体保温3h，保温结束后让第二基体随烧结炉冷却，进而得到基材。
可选地，按照第二预设升温速度将第二基体的温度升温至第二预设温度后，对第二基体进行保温；将第二基体冷却，得到基材。如此，对第二基体进一步进行烧结处理，从而得到基材，进一步提高基材的结构强度，满足后续的使用需求。
如图2所示，在一个实施例中，将第二基体放于烧结炉内，按照2℃/min～2.5℃/min的升温速度将第二基体的温度由室温升温至1300℃～1580℃；在1300℃～1580℃温度下对第二基体保温3h～5h，保温结束后让第二基体自然冷却，进而得到基材。上述第二基体的升温速度可以是2℃/min、2.25℃/min或2.5℃/min；上述第一预设温度可以是900℃、1000℃或1100℃；上述对第二基体保温的时间可以是1h、1.5h或2h；且上述第二基体的升温速度、第一预设温度及对第二基体保温的时间可以根据实际需求进行随机组合。
在一个实施例中，将第二基体放于烧结炉内，按照2.5℃/min的升温速度将第二基体的温度升温至1350℃；在1350℃下对第二基体保温4h，保温结束后让第二基体随烧结炉冷却，进而得到基材。
在另一个实施例中，将第二基体放于烧结炉内，按照2℃/min的升温速度将第二基体的温度升温至1500℃；在1500℃下对第二基体保温3h，保温结束后让第二基体随烧结炉冷却，进而得到基材。
当然，在其他实施例中，第二基体还能放置于其他加热炉内，只需满足能够使得第二基体在预设条件下进行烧结处理即可。
可选地，高温处理环节的最高加热温度比烧结处理环节的最高加热温度小300℃～400℃。如此，能够使得高温处理后得到的第一基体具备可机加工性，第一基体的硬度达到可机加工要求又不至于太硬，也使得烧结处理后得到的基材具有足够的强度，满足使用需求。
可选地，对第二基体进行烧结处理的步骤具体是：将第二基体置于烧结炉中，根据介质材料的烧结曲线对第二基体进行烧结处理。根据介质材料的烧结曲线进行烧结处理，得到的基材的气孔小、收缩大，致密性好，使用性能优良，进一步提升了产品的质量。
上述实施例的介质波导滤波器的基材制作方法，至少具有以下效果：相比传统的直接对基材进行高温烧结成型后进行孔位加工工艺，在孔位加工前按照预设温度对生坯进行高温处理，使得由生坯高温处理后的第一基体的硬度满足机加工要求，第一基体的强度、韧性和致密性良好的基础上，可机加工性强，制得基材的废品率低。
在另一个实施例中，还公开了一种介质波导滤波器，包括基材，基材采用上述任一实施例的基材制作方法制得。
上述实施例的介质波导滤波器，基材在制造时，首先，采用全自动压机在300KN～400KN的压力下将介质材料压制成预设的形状，从而得到粗坯；在300KN～400KN的压力下保压8s～12s，从而得到生坯，其中，生坯的密度为2.8g/cm3～3.2g/cm3；接着，将生坯放于加热炉内，将生坯由室温在6h～8h内将温度升温至900℃～1100℃，或按照2℃/min～3℃/min的升温速度将生坯的温度升温至900℃～1100℃；在900℃～1100℃温度下对生坯保温1h～2h，保温结束后让生坯自然冷却，进而得到具备可机加工性的第一基体；然后，采用机加工工艺，结合第一基体的高温处理收缩率，在第一基体的预设位置上进行孔位加工，精确的开设出盲孔、通孔或其他符合预设要求的孔位，从而完成孔位加工，得到第二基体；最后，将进行了孔位加工的第二基体放置于烧结炉内，将第二基体由室温在8h～15h内升温至1300℃～1580℃，或按照2℃/min～2.5℃/min的升温速度将第二基体的温度由室温升温至1300℃～1580℃；在1300℃～1580℃温度下对第二基体保温3h～5h，保温结束后让第二基体自然冷却，进而得到基材。如此，能够在介质波导滤波器的基材上完成孔位的加工，通过对生坯进行高温处理，使得由生坯高温处理后的第一基体的硬度满足机加工要求，第一基体的强度、韧性和致密性良好的基础上，可机加工性强，制得基材的良品率高。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的约束。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种介质波导滤波器的基材制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
将介质材料制备成生坯；
将所述生坯置于加热炉中进行高温处理得到具备可机加工性的第一基体；
采用机加工工艺在所述第一基体的预设位置上进行孔位加工得到第二基体；
对所述第二基体进行烧结处理后，得到基材。
2.根据权利要求1所述的基材制作方法，其特征在于，所述高温处理环节的最高加热温度比所述烧结处理环节的最高加热温度小300℃～400℃。
3.根据权利要求1所述的基材制作方法，其特征在于，在所述得到具备可机加工性的第一基体的步骤中，包括：
将所述生坯置于所述加热炉中，并在6h～8h内或者以2℃/min～3℃/min的升温速度升温至900℃～1100℃后，保温1h～2h；
在所述加热炉中自然冷却，得到所述第一基体。
4.根据权利要求1所述的基材制作方法，其特征在于，所述第一基体的巴氏硬度为80HBa～90HBa。
5.根据权利要求1所述的基材制作方法，其特征在于，所述生坯的密度为2.8g/cm3～3.2g/cm3。
6.根据权利要求1所述的基材制作方法，其特征在于，在所述将介质材料制备成生坯的步骤中，包括：
以300KN～400KN的压力将介质材料压制成粗坯，并保压8s～12s后，得到所述生坯。
7.根据权利要求1所述的基材制作方法，其特征在于，所述对所述第二基体进行烧结处理后，得到基材的步骤包括：
将所述第二基体置于烧结炉中，并在8h～15h内或者以2℃/min～2.5℃/min的升温速度升温至1300℃～1580℃后，保温3h～5h；
在所述烧结炉中自然冷却，得到所述基材。
8.根据权利要求1所述的基材制作方法，其特征在于，所述机加工工艺为采用CNC数控机床进行加工。
9.根据权利要求1所述的基材制作方法，其特征在于，所述对所述第二基体进行烧结处理的步骤具体是：将所述第二基体置于烧结炉中，根据介质材料的烧结曲线对所述第二基体进行烧结处理。
10.一种介质波导滤波器，其特征在于，包括基材，所述基材采用如权利要求1至9任一项所述的基材制作方法制得。
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