CN112615124B - 介质陶瓷银层加工方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种介质波导滤波器及其介质陶瓷银层加工方法，所述方法包括：将介质波导滤波器的介质陶瓷表面喷银形成银层；烘干介质陶瓷上的所述银层；按照预设的清扫图层对烘干后的银层实施激光雕刻，完成所述银层的表面图形加工；烧结固化所述银层。本申请通过先对介质陶瓷烘干后的银层进行激光雕刻然后烧结的方式，对介质波导滤波器的介质陶瓷进行银层加工，避免加工过程中产生意外损伤，提升介质波导滤波器整体的可靠性。

Description

介质陶瓷银层加工方法

技术领域

本发明涉及介质波导滤波器的生产加工技术，具体而言，本发明涉及一种介质陶瓷银层加工方法。

背景技术

随着5G时代的快速发展，小型化、轻量化、低成本已成为介质波导滤波器未来的发展趋势。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已广泛应用于5G天线中，并在5G基站中批量应用。

介质陶瓷银面加工工艺中，需要在介质陶瓷表面金属化后镀银层表面局部去银，完成端口激励图形和耦合窗口图形的刻制，但随着介质波导滤波器的发展，相比传统的加工工艺，现如今的工艺更为复杂，精度要求更高。现有常用的介质陶瓷银面去银方法包括：烧结后银层激光雕刻加工工艺及定制特定丝网印刷加工工艺。

烧结后银层激光雕刻加工工艺中，采用大功率雕刻图层和小功率清扫图层相结合的方式轰击烧结后的介质波导滤波器的介质陶瓷表面，完成介质陶瓷表面局部刻制及去银，但采用激光轰击的刻制及去银的方式对烧结后的介质陶瓷表面的损伤较大，易导致表面产生裂痕，影响介质波导滤波器的可靠性，且刻制及去银后的介质陶瓷表面边缘留有碳化物残留，对高敏感耦合窗口有重大影响。

特定丝网印刷加工工艺虽然可以保证介质波导滤波器去银区域无损伤，但因现有以陶瓷为介质的介质波导滤波器为模具干压成型，介质陶瓷表面的边缘均有倒角，通常只能采用表面喷银工艺为介质陶瓷表面上银，而丝网印刷难以解决产品倒角处上银问题，且因去银图形对位置和尺寸要求精度较高，现有的丝网精度难以满足介质波导滤波器的去银要求，其工艺成本较高。

发明内容

鉴本发明的首要目的旨在提供一种介质陶瓷银层加工方法。

本发明的另一个目的旨在提供以该介质陶瓷银层加工方法制备而得的介质波导滤波器。

为实现以上目的，本发明提供以下技术方案：

适应于本发明的首要目的而提供的一种介质陶瓷银层加工方法，其包括如下步骤：

将介质波导滤波器的介质陶瓷表面喷银形成银层；

烘干介质陶瓷上的所述银层；

按照预设的清扫图层对烘干后的银层实施激光雕刻，完成所述银层的表面图形加工；

烧结固化所述银层。

进一步的实施例中，将介质波导滤波器的介质陶瓷表面喷银形成银层的步骤中，采用喷银机对介质陶瓷表面喷银，其喷银气压设定为：0.17±0.05Pa，银浆粘度控制为：1.1±0.10Pas。

进一步的实施例中，烘干介质陶瓷上的所述银层的步骤中，将喷银后的介质陶瓷置入高温环境中烘干预定时长，烘干温度设置为120-180℃之间的任意值。

优选的实施例中，所述预定时长不小于10分钟。

进一步的实施例中，按照预设的清扫图层对烘干后的银层实施激光雕刻，完成介质陶瓷的表面图形加工的步骤中，包括：

以激光雕刻机接收过程控制参数；

以所述过程控制参数驱动激光雕刻机按照预设的清扫图层对烘干后的图层进行雕刻；

在激光雕刻机按照完成雕刻后，完成所述银层的表面图形加工。

优选的实施例中，所述过程控制参数中：激光脉冲宽度设置为0至40ns之间的任意数值。

优选的实施例中，所述过程控制参数中：标刻次数被设置为多次，以控制激光雕刻机按照所述清扫图层执行多次雕刻。

进一步的实施例中，烧结固化所述银层的步骤中，将介质陶瓷置于烧银炉中，适应银层所用银浆的烧结曲线，控制烧银炉变化不同温度以烧结固化所述银层。

优选的实施例中，其特征在于，所述烧银炉在时域或者空域上提供多个温区分别对所述银层施以不同温度的烧结加工。

优选的实施例中，所述介质陶瓷经过的多个温区的温度按照彼此相对的低温-高温-低温布置。

优选的实施例中，所述不同温度的变化区间为500-950℃。

进一步的实施例中，烘干介质陶瓷上的所述银层的步骤之后，优先执行如下步骤：

检测烘干后银层的厚度是否达到预设区间，在其达到预设值后才继续执行后续步骤。

优选的实施例中，所述预设区间为：10-15μm。

适应于本发明的另一目的而提供的一种介质波导滤波器，其包括所述的介质陶瓷银层加工方法所制备的介质陶瓷。

本发明提供的技术方案带来的有益效果是：

本发明先对介质波导滤波器的介质陶瓷表面的银层实施激光雕刻再对该银层实施烧结的方式，确保介质波导滤波器的介质陶瓷表面在激光雕刻的过程中，不出现因烧结后介质陶瓷表面的硬度较高而导致表面出现损伤的情况，保证了介质波导滤波器整体的可靠性。

其次，在完成了介质陶瓷表面银层的激光雕刻后，再对其进行烧结，可利用烧结炉的高温，高温清除银层因激光雕刻而在器件边缘产生的碳化物，防止碳化物影响了介质波导滤波器的高敏感耦合窗口。

另外，本发明是基于现有的介质陶瓷银面加工工艺而进行优化的新型工艺，即本发明所述的介质陶瓷银层加工方法具有可行性，并无增加工艺成本。

附图说明

本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本申请的介质陶瓷银层加工方法的典型实施例的流程示意图；

图2为本申请的介质陶瓷银层加工方法的另一个实施例的流程示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明的实施例。虽然附图中显示了本发明的某些实施例，然而应当理解的是，本发明可以通过各种形式来实现，而且不应该被解释为限于这里阐述的实施例，相反提供这些实施例是为了更加透彻和完整地理解本发明。应当理解的是，本发明的附图及实施例仅用于示例性作用，并非用于限制本发明的保护范围。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本申请所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。

应当理解，本发明的方法实施方式中记载的各个步骤可以按照不同的顺序执行，和/或并行执行。此外，方法实施方式可以包括附加的步骤和/或省略执行示出的步骤。本发明的范围在此方面不受限制。

本文使用的术语“包括”及其变形是开放性包括，即“包括但不限于”。术语“连接”可以是直接相接，也可是通过中间部件(元件)间接连接。术语“一个实施例”表示“至少一个实施例”；术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”；术语“一些实施例”表示“至少一些实施例”。其他术语的相关定义将在下文描述中给出。

需要注意，本发明中提及的“第一”、“第二”等概念仅用于对装置、模块或单元进行区分，并非用于限定这些装置、模块或单元一定为不同的装置、模块或单元，也并非用于限定这些装置、模块或单元所执行的功能的顺序或者相互依存关系。

请参阅图1，本发明的一种介质陶瓷银层加工方法，在其典型实施例中，其包括如下步骤：

步骤S11，将介质波导滤波器的介质陶瓷表面喷银形成银层：

通过使用喷银装置在介质波导滤波器的介质陶瓷表面上进行喷银，使该介质陶瓷的表面形成银层。

进一步的，所述喷银装置为喷银机，优选全自动喷银机，其喷银气压设定为0.17±0.05Pa，且该喷银机所使用的银浆的粘度为：1.1±0.10Pas；使用该喷银气压及该银浆粘度的喷银机，可确保该喷银机在介质陶瓷表面上喷银所形成的银层，银浆分布均匀，且不易与介质陶瓷表面发生脱落。

步骤S12，烘干介质陶瓷上的所述银层：

在对介质陶瓷的银层进行激光雕刻及烧结之前，需要对该介质陶瓷的银层进行预处理，即烘干该介质陶瓷上的银层，以便对该介质陶瓷的银层进行初步固定，防止该银层产生气泡及银浆流动变形。

进一步的，在预定时长内采用烘干温度范围在120-180℃之间的任意温度对所诉介质陶瓷的银层进行烘干，所述预定时长不小于10分钟，具体的烘干时间可由烘干温度所决定，但需遵循所述烘干温度范围及所述预定时间。优选的一种实施例中，在10分钟预定时长约束下，可将烘干温度控制在140℃至160℃之间的任意数值，例如取中值150℃，实测具有较佳的烘干效果。

优选的，在完成对所述介质陶瓷的银层的烘干后，可使用厚度测量装置，检测该介质陶瓷的银层在完成烘干后的银层厚度是否达到预设区间内，若银层的厚度达到预设区间内，则可进行后续的激光雕刻及烧结，若达不到，则将所述介质陶瓷作为残次品处理。

所述的预设区间，通常需大于10μm，优选设置在10-15μm的范围内，或者直接按照10μm、11μm、12μm设置，该厚度范围可确保所述介质陶瓷的银层在完成烧结后得到厚度达到介质波导滤波器的应用精度要求。

步骤S13，按照预设的清扫图层对烘干后的银层实施激光雕刻，完成所述银层的表面图形加工：

所述介质陶瓷的银层在完成烘干后，将通过采用激光雕刻机按照预设的清扫图层对该介质陶瓷的银层实施激光雕刻，使该银层的表面形成所述清扫图层所制定的图形，完成所述介质波导滤波器的介质陶瓷的端口激励图形和耦合窗口图形的初步刻制。

所述的清扫图层用于描述激光雕刻机对所述介质陶瓷的银层进行雕刻的雕刻路径，以便控制激光雕刻机按雕刻路径在所述介质陶瓷的银层上雕刻所述介质波导滤波器所需的端口激励图形及耦合窗口图形。

关于所述介质陶瓷的银层的具体激光雕刻实施步骤，请参考图2，激光雕刻机对所述介质陶瓷的银层进行激光雕刻的具体实施步骤如下：

步骤S131，以激光雕刻机接收过程控制参数：

激光雕刻机接收所述过程控制参数，以便按照所述清扫图层及所述过程控制参数对所述介质陶瓷的银层进行激光雕刻。

所述的过程控制参数用于控制激光雕刻机按照预设的参数对所述介质陶瓷的银层进行激光雕刻，一种实施例中，所述过程控制参数主要包括：标刻次数、脉冲宽度，其中所述标刻次数大于1，以便激光雕刻机对所述介质陶瓷的银层进行多次激光雕刻，使所述介质陶瓷的银层所形成的图形的刻线处不存在银残留，且所述脉冲宽度的设置范围为0-40ns，以便控制激光雕刻机的激光功率维持所持续的时间适用于所述介质陶瓷的银层的激光雕刻，优选地，可将脉冲宽度设置为2至10ns之间的任意数值，例如本发明在3ns、5ns、7ns、9ns之间的实测均能取得较佳的雕刻效果，因此可以此为准进行设置；在遵循上述参数的设置的前提下，所述过程控制参数的参数由所述清扫图层的雕刻路径所决定。

诚然，适应不同的激光雕刻机，具体的参数项可能有所不同，例如有些激光雕刻机可能还需要设置其标刻速度、跳转速度、开光延时、关光延时、激光频率等，这些参数有时会部分或全部被激光雕刻机默认设定，有时则可由本领域技术人员遵循此处揭示的原理灵活确定。例如，一种实施例中，所述标刻速度可设置为1800mm/s，跳转速度设置为2000mm/s，开光延时设为10μs，关光延时设为30μs，激光频率选用设置为500KHz即可。这一实施例的参数设置能够使激光雕刻机以较高的效率实施雕刻，并且经本方法全程处理后，所得制品的整体效果也较佳。

步骤S132，以所述过程控制参数驱动激光雕刻机按照预设的清扫图层对烘干后的图层进行雕刻：

激光雕刻机根据所述过程控制参数所预设的参数，在所述介质陶瓷的银层上雕刻所述清扫图层所制定的雕刻路径。

步骤S133，在激光雕刻机按照完成雕刻后，完成所述银层的表面图形加工：

激光雕刻机根据所述过程控制参数，完成了在所述介质陶瓷的银层上雕刻所述清扫图层所指定的图形后，即代表该介质陶瓷的银层的图形雕刻加工完成，之后，便可实施该介质陶瓷的银层的烧结加工。

步骤S14，烧结固化所述银层：

在完成所述介质陶瓷的银层的图形雕刻加工后，将对该介质陶瓷的银层进行烧结。

利用不高于银熔点的高温对所述介质陶瓷的银层进行烧结，加固该介质陶瓷的银层，且使该陶瓷介质的表面与银层的结合更为紧密，提升介质波导滤波器的整体可靠性。

进一步的，将所述介质陶瓷放入烧银炉中，并根据适用于该介质陶瓷的银层的温度所设置的烧结曲线控制所述烧银炉以不同的温区对该介质陶瓷的银层进行烧结。

所述的烧结曲线，其平面直角坐标系中一般是以横坐标为时间，纵坐标为温度进行表示，也可以为不同温区所结合而形成的曲线，即所述烧结曲线指定了所述介质陶瓷在不同的时间中以相应的温度进行烧结。

所述烧结曲线的走势为低温-高温-低温，所述低温不低于500℃，所述高温不高于950℃，以控制烧结炉中的多个温区的温度按照彼此相对的低温-高温-低温进行布置，一种实施例中，具体温区设置可参阅下表：

关于按照所述的烧结曲线控制烧银炉的具体实现方式如下：

一种方式中，根据所述烧结曲线，可通过控制烧银炉在不同的时间段中使用与时间段相对应的温区对所述介质陶瓷的银层进行烧结。

另一种方式中，所述烧银炉为网带式烧银炉，所述网带式烧银炉中设有多个不同的温区，通过网带将所述介质陶瓷传输到不同的温区中进行烧结，所述烧结曲线即可控制所述网带式烧银炉各个温区的温度及网带传输速度，以便所述介质陶瓷在网带式银结炉中按照所述烧结曲线相应的时间进行相应的温度的烧结处理。

所述介质陶瓷的银层在所述烧银炉中进行烧结时，可通过高温将该介质陶瓷边缘在激光雕刻中所产生的碳化物消除，清理该介质陶瓷边缘的碳化物，防止碳化物影响所述介质陶瓷的高敏感耦合窗口。

所述介质陶瓷银层加工方法所加工的介质波导滤波器包含所述介质陶瓷，通过所述介质陶瓷银层加工方法可对其介质陶瓷进行银层加工。

综上所述，本发明所提供的介质陶瓷银层加工方法先对介质陶瓷的银层进行激光雕刻后，再对所述介质陶瓷的银层进行烧结，防止烧结后银层的硬度较高，在激光雕刻过程中产生损伤，且通过高温烧结消除了介质陶瓷在激光雕刻中所产生的碳化物，提升了介质波导滤波器整体的可靠性。

以上描述仅为本发明的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本发明中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离上述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本发明中发明的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

尽管已经采用特定于结构特征和/或方法逻辑动作的语言描述了本主题，但是应当理解所附权利要求书中所限定的主题未必局限于上面描述的特定特征或动作。相反，上面所描述的特定特征和动作仅仅是实现权利要求书的示例形式。

以上所述仅是本申请的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (10)

1.一种介质陶瓷银层加工方法，其特征在于，包括如下步骤：

将介质波导滤波器的介质陶瓷表面喷银形成银层；

烘干介质陶瓷上的所述银层；

烘干介质陶瓷上的所述银层的步骤中，将喷银后的介质陶瓷置入高温环境中烘干预定时长，烘干温度设置为120-180℃之间的任意值；

按照预设的清扫图层对烘干后的银层实施激光雕刻，完成所述银层的表面图形加工；

烧结固化所述银层；

烧结固化所述银层的步骤中，将介质陶瓷置于烧银炉中，适应银层所用银浆的烧结曲线，控制烧银炉变化不同温度以烧结固化所述银层，所述不同温度的变化区间为500-950℃。

2.根据权利要求1所述的介质陶瓷银层加工方法，其特征在于，将介质波导滤波器的介质陶瓷表面喷银形成银层的步骤中，采用喷银机对介质陶瓷表面喷银，其喷银气压设定为：0.17±0.05Pa，银浆粘度控制为：1.1±0.10Pas。

3.根据权利要求1所述的介质陶瓷银层加工方法，其特征在于，所述预定时长不小于10分钟。

4.根据权利要求1所述的介质陶瓷银层加工方法，其特征在于，按照预设的清扫图层对烘干后的银层实施激光雕刻，完成介质陶瓷的表面图形加工的步骤中，包括：

以激光雕刻机接收过程控制参数；

以所述过程控制参数驱动激光雕刻机按照预设的清扫图层对烘干后的图层进行雕刻；

在激光雕刻机按照完成雕刻后，完成所述银层的表面图形加工。

5.根据权利要求4所述的介质陶瓷银层加工方法，其特征在于，所述过程控制参数中：激光脉冲宽度设置为0至40ns之间的任意数值。

6.根据权利要求4所述的介质陶瓷银层加工方法，其特征在于，所述过程控制参数中：标刻次数被设置为多次，以控制激光雕刻机按照所述清扫图层执行多次雕刻。

7.根据权利要求1所述的介质陶瓷银层加工方法，其特征在于，所述烧银炉在时域或者空域上提供多个温区分别对所述银层施以不同温度的烧结加工。

8.根据权利要求7所述的介质陶瓷银层加工方法，其特征在于，所述介质陶瓷经过的多个温区的温度按照彼此相对的低温-高温-低温布置。

9.根据权利要求1至8中任意一项所述的介质陶瓷银层加工方法，其特征在于，烘干介质陶瓷上的所述银层的步骤之后，优先执行如下步骤：

检测烘干后银层的厚度是否达到预设区间，在其达到预设值后才继续执行后续步骤。

10.根据权利要求9所述的介质陶瓷银层加工方法，其特征在于，所述预设区间为：10-15μm。

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