CN111393171A - 一种滤波器的成型方法及滤波器 - Google Patents

一种滤波器的成型方法及滤波器 Download PDF

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Abstract

本发明涉及滤波器的成型技术领域，公开一种滤波器的成型方法及滤波器。其中滤波器的成型方法包括配料、流延、切片、打孔、叠层、真空层压、排胶烧结、切割、表面金属化及调试。本发明公开的滤波器的成型方法将滤波器的三维立体结构简化成单层平面图案，由于流延工艺成熟，使得料片的密度较为均匀，然后再进行堆叠，真空层压工艺可实现均匀加压，使巴块的各部位密度基本一致，最终使得排胶烧结形成的巴块的各部位收缩率基本一致，内部密度较为均匀，成品率提高，产品的性能得到优化。

Description

一种滤波器的成型方法及滤波器
技术领域
本发明涉及滤波器的成型技术领域，尤其涉及一种滤波器的成型方法及滤波器。
背景技术
滤波器作为射频单元的核心器件之一，其作用是消除干扰杂波，让有用信号尽可能无衰减的通过，对无用信号尽可能的衰减。5G大规模天线技术使得天线的数量倍数增长，通道数可能达到64个甚至128个，而每个天线都需要配备相应的双工器，并由相应的滤波器进行信号频率的选择和处理，因此对于滤波器的需求量将大量增加。同时，5G通信把远端射频单元(RRU)和天线集成为主动天线单元(AAU)，基站的高度集成化和小型化发展对于滤波器的尺寸和发热性能有更高的要求。
陶瓷介质滤波器具备高介电常数、低损耗、体积小、质量轻、成本低、抗温漂性能好等特点。相比于小型金属腔体滤波器，陶瓷介质滤波器的性能较低，这是由材质的性质决定。目前很多滤波器厂商已纷纷布局5G基站用陶瓷介质滤波器，但由于陶瓷工艺技术尚未完全成熟，能够量产的企业并不是很多。
现有技术大多采用干压成型工艺，由于采用模具一体成型，很难保证成型胚体密度一致性，容易导致烧结过程应力拉扯引起开裂，同时腔体两端密度差异过大也会导致传输频率不一致从而引起零点偏移，影响产品性能，滤波器的成品率较低。
发明内容
基于以上所述，本发明的目的在于提供一种滤波器的成型方法，能够将立体三维结构的滤波器转化成二维平面，通过层层堆叠成指定厚度，然后再经过真空层压和排胶烧结使其均匀致密，避免了滤波器通过一体成型工艺而造成的密度不均的问题。
本发明的另一个目的在于提供一种滤波器，其内部密度较为均匀，成品率提高，产品的性能得到优化。
为达上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种滤波器的成型方法，包括以下步骤：
配料：将陶瓷粉、增塑剂、粘合剂、分散剂及有机溶剂按照预设比例混合成浆料；
流延：将浆料均匀涂布于流延机上并烘干形成料带；
切片：将料带切割成若干个第一预设长度和第一预设宽度的料片；
打孔：将料片放置在打孔机上，在全部料片的第一预设位置上分别打出第一孔，在部分料片上的第二预设位置分别打出第二孔，在部分料片上的第三预设位置分别打出第三孔；
叠层：将打孔后的料片依次叠设并压合形成巴块，巴块上形成第一孔组成的贯通孔、第二孔组成的谐振盲孔及第三孔组成的输入输出盲孔；其中，谐振盲孔和输入输出盲孔分别位于巴块的相对两个侧面上；
真空层压：将巴块放入真空层压机中进行再次压合；
排胶烧结：将压合后的巴块进行排胶并烧结；
切割：将烧结后的巴块进行切割形成第二预设长度、第二预设宽度及预设厚度的产品；
表面金属化：在产品的表面进行金属化处理形成滤波器；
调试，对滤波器进行调试。
作为一种滤波器的成型方法的优选方案，在切割工艺之前，在位于最外侧的料片上或者在巴块的表面用印刷油墨进行划线。
作为一种滤波器的成型方法的优选方案，在切割工艺中，首先将烧结后的巴块沿划线处进行粗切割，然后将粗切割后的巴块进行再次切割形成第二预设长度、第二预设宽度及预设厚度的产品，并将谐振盲孔的深度加工为第一预设值、输入输出盲孔的深度加工为第二预设值。
作为一种滤波器的成型方法的优选方案，料带的厚度位于10μm-200μm之间。
作为一种滤波器的成型方法的优选方案，在真空层压工艺中，压合巴块的压力位于10MPa-100MPa之间、时长位于1min-20min之间、温度位于80℃-250℃之间。
作为一种滤波器的成型方法的优选方案，在真空压层工艺中，在巴块的表面包覆弹性隔层，同时在谐振盲孔内及输入输出盲孔内分别填充，以使巴块各个部位的受力均等。
作为一种滤波器的成型方法的优选方案，在排胶烧结工艺中，首先将压合后的巴块放置在温度位于350℃-450℃之间、时长为8h-12h进行排胶，接着将排胶后的巴块放置在烧结温度位于1100℃-1400℃之间、时长为1h-3h进行烧结。
作为一种滤波器的成型方法的优选方案，在配料工艺中，陶瓷粉与浆料总质量的比值位于0.4-0.6之间，增塑剂与浆料总质量的比值位于0.03-0.1之间，粘合剂与浆料总质量的比值位于0.03-0.1之间，分散剂与浆料总质量的比值小于0.01，有机溶剂与浆料总质量的比值位于0.2-0.35之间。
作为一种滤波器的成型方法的优选方案，在打孔工艺中，在每个料片上分别打出至少两个第四孔，在叠层工艺中分别使每个料片的第四孔对齐形成定位通孔。
一种滤波器，采用以上任一方案所述的滤波器的成型方法，包括滤波器本体，所述滤波器本体上设有第一贯通孔，所述滤波器本体的相对设置的两个侧面上分别设有谐振盲孔和输入输出盲孔。
本发明的有益效果为：本发明公开的滤波器的成型方法将滤波器的三维立体结构简化成单层平面图案，由于流延工艺成熟，使得料片的密度较为均匀，然后再进行堆叠，真空层压工艺可实现均匀加压，使巴块的各部位密度基本一致，最终使得排胶烧结形成的巴块的各部位收缩率基本一致，内部密度较为均匀，成品率提高，产品的性能得到优化。
本发明公开的滤波器由于采用前文所述的成型方法，使得滤波器本体的密度较为均匀，成品率提高，产品的性能得到优化。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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的前提下，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。
图1是本发明具体实施例提供的料片的第一种加工模式图；
图2是本发明具体实施例提供的料片的第二种加工模式图；
图3是本发明具体实施例提供的料片的第三种加工模式图；
图4是本发明具体实施例提供的滤波器的示意图；
图5是图4在A处的局部放大图；
图6是图5在A-A处的剖视图；
图7是图5在B-B处的剖视图；
图8是图5在C-C处的剖视图。
图中：
11、料片；101、第一孔；102、第二孔；103、第三孔；104、第四孔；21、滤波器本体；201、贯通孔；202、谐振盲孔；203、输入输出盲孔；204、定位通孔。
具体实施方式
为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅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，本领域技术人员在没有作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。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本实施例提供一种滤波器的成型方法，包括以下步骤：
S1、配料：将陶瓷粉、增塑剂、粘合剂、分散剂及有机溶剂按照预设比例混合成浆料；
S2、流延：将浆料均匀涂布于流延机上并烘干形成料带；
S3、切片：将料带切割成若干个第一预设长度和第一预设宽度的料片11；
S4、打孔：将料片11放置在打孔机上，在全部料片11的第一预设位置上分别打出第一孔101，在部分料片11上的第二预设位置分别打出第二孔102，在部分料片11上的第三预设位置分别打出第三孔103；
S5、叠层：将打孔后的料片11依次叠设并压合形成巴块，巴块上形成第一孔101组成的贯通孔201、第二孔102组成的谐振盲孔202及第三孔103组成的输入输出盲孔203，其中，谐振盲孔202和输入输出盲孔203分别位于巴块的相对两个侧面上；
S6、真空层压：将巴块放入真空层压机中进行再次压合；
S7、排胶烧结：将压合后的巴块进行排胶并烧结；
S8、切割：将烧结后的巴块进行切割形成第二预设长度、第二预设宽度及预设厚度的产品；
S9、表面金属化：在产品的表面进行金属化处理形成滤波器；
S10、调试，对滤波器进行调试。
本实施例提供的滤波器的成型方法将滤波器的三维立体结构简化成单层平面结构叠加结构，由于流延工艺成熟，使得料片11的密度较为均匀，然后再进行堆叠，真空层压工艺可实现均匀加压，使巴块的各部位密度基本一致，最终使得排胶烧结形成的巴块的各部位收缩率基本一致，内部密度较为均匀，成品率提高，产品的性能得到优化。
在配料工艺中，本实施例的粘合剂为PVB(聚乙烯醇缩丁醛，polyvinyl butyral，简称PVB)或PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯，polymethyl methacrylate，简称PMMA)，增塑剂为DOP(邻苯二甲酸二辛酯，Dioctyl Phthalate，简称DOP)，有机溶剂为酯类或者醇类。陶瓷粉与浆料总质量的比值位于0.4-0.6之间，增塑剂与浆料总质量的比值位于0.03-0.1之间，粘合剂与浆料总质量的比值位于0.03-0.1之间，分散剂与浆料总质量的比值小于0.01，有机溶剂与浆料总质量的比值位于0.2-0.35之间。当然，在本发明的其他实施例中，粘合剂并不限于本实施例的PVB、PMMA，增塑剂并不限于本实施例的DOP，有机溶剂并不限于本实施例的酯类或者醇类，还可为其他粘合剂、增塑剂及有机溶剂，具体根据用户的实际需要进行选定。
在流延工艺中，需要将PET膜(耐高温聚酯薄膜，简称PET膜)铺设在流延机上，然后才能将混合后的浆料均匀涂在PET膜上以形成料带。
在生产之前，需要计算出生产一个滤波器所需要加工的料片的个数，本实施例所要生产的滤波器的厚度为2mm，假设产品从叠层后的巴块加工至排胶烧结后的巴块收缩了20％，则需要加工的层叠后的巴块的厚度为2.5mm。一般来讲，巴块需要加工更厚一些。因此，加工层叠后的巴块的厚度为2.6mm。若是选定每个料片11的厚度为70μm，则大约需要加工37个料片11。根据实际需要知，需要加工层叠后的谐振盲孔202的深度为1.19mm，输入输出盲孔203的深度为1.05mm，由此可知，需要在17个料片11上加工第二孔102以使其叠设形成谐振盲孔202，需要在15个料片11上加工第三孔103以使其叠设形成输入输出盲孔203。
具体地，15个料片11按照如图1所示的开孔模式进行切孔，5个料片11按照如图2所示的开孔模式进行切孔，17个料片11按照如图3所示的开孔模式进行切孔。即37个料片11上均加工有第一孔101，每个料片11上的第一孔101的个数为54个，17个料片11上设有第二孔102，每个料片11上设有36个第二孔102，15个料片11上设有第三孔103，每个料片11上设有180个第三孔103。如图6至图8所示，36个第二孔102组成的谐振盲孔202的深度均相同，如图8所示，180个第三孔103组成的输入输出盲孔203的深度均相同。需要说明的是，第一孔101的形状包括一种或者多种，具体根据实际需要设置，第一孔101的个数及排布方式可根据所要加工的滤波器进行设置，只要保证所有料片11在对应位置上第一孔101的形状及大小都相同即可。
当然，在本发明的其他实施例中，料片11上孔的加工模式并不限于本实施例的这种加工模式，还可以包括多种加工模式，具体与谐振盲孔202的深度及输入输出盲孔203的深度相关，不同的谐振盲孔202的深度可以相同也可以不同，输入输出盲孔203的深度可以相同也可以不同，具体根据实际需要设置。
在打孔工艺中，如图1至图3所示，在每个料片11上分别打出四个第四孔104，四个第四孔104分别位于料片11的四个角，如图4所示，在叠层工艺中分别使每个料片11的第四孔104对齐以形成定位通孔204，料片11整齐叠设形成巴块。当然，在本发明的其他实施例中，每个料片11上的第四孔104的个数并不限于本实施例的四个，还可为两个、三个或者其他个数，这些第四孔104用于叠设料片11时使料片11对齐的作用。
在叠层工艺中，首先将15个按照如图1所示的开孔模式进行切孔的料片11依次叠设后，接着将5个按照如图2所示的开孔模式进行切孔的料片11依次叠设，并最后将17个按照如图3所示的开孔模式进行切孔的料片11依次叠设。
具体地，在切割工艺之前，在S4与S5之间，在位于最外侧的料片11上用印刷油墨进行划线，使得料片11叠设形成巴块时所画的线位于巴快的最外侧，其中，印刷油墨能够承受的温度高于1300℃，以保证在巴块在S6和S7使不受损坏。当然，在本发明的其他实施例中，还可以将划线工艺设于S3与S4之间，或者设于S5与S8之间，只要保证在切割工艺之前对外层的料片11或者巴块的外表面进行划线即沿所画的线进行切割。
在切割工艺中，首先将烧结后的巴块沿划线处进行粗切割，然后将粗切割后的巴块进行再次切割形成第二预设长度、第二预设宽度及预设厚度的产品，并将谐振盲孔202的深度加工为第一预设值、输入输出盲孔203的深度加工为第二预设值。一般来讲，烧结后形成的巴块的厚度比预设厚度厚，谐振盲孔202的深度比第一预设值小，输入输出盲孔203的深度比第二预设值小，以保证在切割工艺中，能够进一步加工谐振盲孔202使其为深度为第一预设值，并进一步加工输入输出盲孔203使其深度为第二预设值。
本实施例的料带的厚度为70μm，切片时料片11的长度和宽度均为15.24cm。当然，在本发明的其他实施例中，料片11的厚度可位于10μm-200μm之间，具体与滤波器的厚度、输入输出盲孔203的深度及谐振盲孔202的深度相关，滤波器的厚度越厚、输入输出盲孔203的深度和谐振盲孔202的深度越深，料带的厚度可选择厚些，滤波器的厚度越薄、输入输出盲孔203的深度和谐振盲孔202的深度越浅，料带的厚度可选择薄些。
在真空层压工艺中，在巴块的表面包覆弹性隔层，同时在谐振盲孔202内及输入输出盲孔203内分别填充弹性隔层，以使巴块各个部位的受力均等。具体地，弹性隔层填充在谐振盲孔202和输入输出盲孔203内，使得谐振盲孔202内的弹性隔层、输入输出盲孔203内的弹性隔层及其附近的巴块的受力均等，防止由于谐振盲孔202和输入输出盲孔203附近的巴块由于所承受的压力较小而导致整个巴块出现密度不均匀的现象的发生，从而实现在真空层压的过程中整个巴块的各个部位的受力均等。压合巴块的压力为30MPa、时长为20min、温度为150℃，以保证真空层压工艺后形成的巴块密度更加均等。当然，在本发明的其他实施例中，压合巴块的压力还可位于10MPa-100MPa、时长位于1min-20min之间、温度位于80℃-250℃之间，具体地，巴块的厚度越厚压合巴块的压力越大，而温度则与粘合剂和有机溶剂软化的温度相关，软化时的温度越高，这一温度越大。
在排胶烧结工艺中，首先将压合后的巴块放置在温度为400℃、时长为10h进行排胶，接着将排胶后的巴块放置在烧结温度为1300℃、时长为1h进行烧结。当然，在本发明的其他实施例中，压合后的巴块还可首先放置在温度位于350℃-450℃之间、时长为8h-12h进行排胶，接着将排胶后的巴块放置在烧结温度位于1100℃-1400℃之间、时长为1h-3h进行烧结。
根据实验知，采用本实施例提供的滤波器的成型方法加工滤波器,经过三次实验，所加工出的滤波器在无输入输出盲孔203和谐振盲孔202处的密度分别为8.12g/m3、8.11g/m3及8.13g/m3，设有输入输出盲孔203或谐振盲孔202处的滤波器的密度分别为8.09g/m3、8.12g/m3及8.11g/m3。而采用现有技术的干压成型的方法加工出的滤波器在无输入输出盲孔203和谐振盲孔202处的密度为8.1g/m3，在设有输入输出盲孔203或谐振盲孔202处的滤波器的密度为7.6g/m3，即不同位置的滤波器的密度相差较大。由此可知，采用本实施例提供的滤波器的成型方法加工出的滤波器的密度较为均匀。
本实施例还提供一种滤波器，如图4至图8所示，采用以上任一方案所述的滤波器的成型方法，包括滤波器本体21，所述滤波器本体21上设有第一贯通孔201，所述滤波器本体21的相对设置的两个侧面上分别设有谐振盲孔202和输入输出盲孔203。
本实施例提供的滤波器由于采用前文所述的成型方法，使得滤波器本体21的密度较为均匀，成品率提高，产品的性能得到优化。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种滤波器的成型方法，其特征在于，包括以下步骤：
配料：将陶瓷粉、增塑剂、粘合剂、分散剂及有机溶剂按照预设比例混合成浆料；
流延：将浆料均匀涂布于流延机上并烘干形成料带；
切片：将料带切割成若干个第一预设长度和第一预设宽度的料片(11)；
打孔：将料片(11)放置在打孔机上，在全部料片(11)的第一预设位置上分别打出第一孔(101)，在部分料片(11)上的第二预设位置分别打出第二孔(102)，在部分料片(11)上的第三预设位置分别打出第三孔(103)；
叠层：将打孔后的料片(11)依次叠设并压合形成巴块，巴块上形成第一孔(101)组成的贯通孔(201)、第二孔(102)组成的谐振盲孔(202)及第三孔(103)组成的输入输出盲孔(203)；其中，谐振盲孔(202)和输入输出盲孔(203)分别位于巴块的相对两个侧面上；
真空层压：将巴块放入真空层压机中进行再次压合；
排胶烧结：将压合后的巴块进行排胶并烧结；
切割：将烧结后的巴块进行切割形成第二预设长度、第二预设宽度及预设厚度的产品；
表面金属化：在产品的表面进行金属化处理形成滤波器；
调试，对滤波器进行调试。
2.根据权利要求1所述的滤波器的成型方法，其特征在于，在切割工艺之前，在位于最外侧的料片(11)上或者巴块的表面用印刷油墨进行划线。
3.根据权利要求2所述的滤波器的成型方法，其特征在于，在切割工艺中，首先将烧结后的巴块沿划线处进行粗切割，然后将粗切割后的巴块进行再次切割形成第二预设长度、第二预设宽度及预设厚度的产品，并将谐振盲孔(202)的深度加工为第一预设值、输入输出盲孔(203)的深度加工为第二预设值。
4.根据权利要求1所述的滤波器的成型方法，其特征在于，料带的厚度位于10μm-200μm之间。
5.根据权利要求1所述的滤波器的成型方法，其特征在于，在真空层压工艺中，压合巴块的压力位于10MPa-100MPa之间、时长位于1min-20min之间、温度位于80℃-250℃之间。
6.根据权利要求1所述的滤波器的成型方法，其特征在于，在真空压层工艺中，在巴块的表面包覆弹性隔层，同时在谐振盲孔(202)内及输入输出盲孔(203)内分别填充弹性隔层，以使巴块各个部位的受力均等。
7.根据权利要求1所述的滤波器的成型方法，其特征在于，在排胶烧结工艺中，首先将压合后的巴块放置在温度位于350℃-450℃之间、时长为8h-12h进行排胶，接着将排胶后的巴块放置在烧结温度位于1100℃-1400℃之间、时长为1h-3h进行烧结。
8.根据权利要求1所述的滤波器的成型方法，其特征在于，在配料工艺中，陶瓷粉与浆料总质量的比值位于0.4-0.6之间，增塑剂与浆料总质量的比值位于0.03-0.1之间，粘合剂与浆料总质量的比值位于0.03-0.1之间，分散剂与浆料总质量的比值小于0.01，有机溶剂与浆料总质量的比值位于0.2-0.35之间。
9.根据权利要求1所述的滤波器的成型方法，其特征在于，在打孔工艺中，在每个料片(11)上分别打出至少两个第四孔(104)，在叠层工艺中分别使每个料片(11)的第四孔(104)对齐形成定位通孔(204)。
10.一种滤波器，其特征在于，采用如权利要求1-9任一项所述的滤波器的成型方法，包括滤波器本体(21)，所述滤波器本体(21)上设有第一贯通孔(201)，所述滤波器本体(21)的相对设置的两个侧面上分别设有谐振盲孔(202)和输入输出盲孔(203)。
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