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多層異質(zhì)陶瓷高溫共燒LC濾波器的制備方法與流程

文檔序號:11625557閱讀:780來源:國知局
多層異質(zhì)陶瓷高溫共燒LC濾波器的制備方法與流程

本發(fā)明涉及濾波器制造領(lǐng)域,具體而言,涉及多層異質(zhì)陶瓷高溫共燒lc濾波器的制備方法。



背景技術(shù):

隨著科技的進(jìn)步,航天航空等領(lǐng)域?qū)o線通訊技術(shù)要求逐漸提高,進(jìn)而對于微波電子元器件的集成度、電性能、體積、重量、可靠性,和幅相一致性等也提出了更高的要求。多層共燒陶瓷(包括低溫和高溫多層共燒陶瓷)以優(yōu)異的電學(xué)、機(jī)械、熱力特性成為多芯片組件(mcm,multi-chipmodule)的首選材料,mcm能夠以3d(三維)多層電路結(jié)構(gòu)的形式實現(xiàn)各種小功率射頻與微波功能模塊乃至系統(tǒng)的高度集成,具有優(yōu)異的高頻特性,廣泛用于航空航天、無線通信等領(lǐng)域。

目前,國內(nèi)已有很多條低溫共燒陶瓷(ltcc,lowtemperatureco-firedceramic)生產(chǎn)工藝線,采用的材料主要來源于美國dupont公司的951系列(陶瓷材料介電常數(shù)7.8)和ferro公司的a6系列(陶瓷材料介電常數(shù)5.9),該系列材料包括生瓷帶、系列電阻漿料、系列金漿、系列銀漿、包封漿料等,共燒溫度為850℃,生瓷帶為同質(zhì)的低介微波陶瓷。高溫共燒陶瓷(htcc,hightemperatureco-firedceramic)由于不受燒結(jié)溫度限制,陶瓷基板可采用純的微波陶瓷相而不添加玻璃相,介電常數(shù)比ltcc用玻璃陶瓷大,損耗角正切小、散熱性能好、機(jī)械強(qiáng)度高等優(yōu)點,相比ltcc,htcc微波產(chǎn)品的電性能更優(yōu)、體積更小,但目前htcc所采用的陶瓷基板材料仍然為單一型,主要有氧化鋁、氮化鋁、氮化硅等。

現(xiàn)階段國內(nèi)外所研制的lc濾波器還集中在ltcc濾波器,所用材料為同種微波介質(zhì)材料或微波鐵氧體材料與金銀漿通過共燒制得,其缺點在于磁導(dǎo)率較低(介質(zhì)材料磁導(dǎo)率為1)或介電常數(shù)較低(一般在10以下),很難進(jìn)一步對集成元件小型化。而通過把較高介電常數(shù)的微波介質(zhì)陶瓷和高磁導(dǎo)率的微波鐵氧體與銀鈀漿進(jìn)行高溫共燒,就既可以利用微波介電陶瓷良好的高頻特性,又可以利用鐵氧體材料陡峭的吸收特性來增強(qiáng)器件的帶外抑制,不僅能夠提高微波元器件的電性能,同時還可以使得電子元器件小型化。但是,由于兩種異質(zhì)功能層和銀鈀漿的燒成溫度、收縮率等燒結(jié)特性不同,因而將其疊層后共燒,會產(chǎn)生層與層之間材料的共燒失配問題,并引起共燒瓷體出現(xiàn)宏觀程度的翹曲、開裂或微觀顯微裂紋、孔洞等缺陷,嚴(yán)重影響器件的性能和可靠性。

有鑒于此,特提出本發(fā)明。



技術(shù)實現(xiàn)要素:

本發(fā)明的第一目的在于提供一種多層異質(zhì)陶瓷高溫共燒lc濾波器的制備方法,所述方法中,通過對原料和制備工藝的調(diào)整,能夠解決多層異質(zhì)陶瓷共燒結(jié)匹配問題,并使得濾波器進(jìn)一步實現(xiàn)小型化。

本發(fā)明的第二目的在于提供一種多層異質(zhì)陶瓷高溫共燒lc濾波器,其由本發(fā)明方法制備得到,本發(fā)明濾波器介電常數(shù)和磁導(dǎo)率高,同時體積較小,能夠有效提高產(chǎn)品的集成度。

本發(fā)明的第三目的在于提供一種多層異質(zhì)陶瓷高溫共燒lc濾波器的裝置或器件。

多層異質(zhì)陶瓷高溫共燒lc濾波器的制備方法,所述制備方法包括如下步驟:

(a)制備燒結(jié)溫度和水平收縮率相當(dāng)?shù)奈⒉ń橘|(zhì)陶瓷生瓷帶以及微波鐵氧體生瓷帶;

(b)在生瓷帶上打孔,然后填孔;

(c)在生瓷帶上印刷電容或電感;

(d)將生瓷帶經(jīng)疊層、熱等靜壓和熱切割得到多層異質(zhì)陶瓷高溫共燒lc濾波器生坯料;

(e)將多層異質(zhì)陶瓷高溫共燒lc濾波器生坯料經(jīng)燒結(jié)和后處理,得到成品;

優(yōu)選的,所述后處理包括倒角、端涂、燒銀、電鍍及檢測。

可選的,本發(fā)明中,步驟(a)中,微波介質(zhì)陶瓷為m2sio2系,鈦酸鎂鈣體系,鈮酸鋅系,atio3-lnalo3系或鋇鈦體系陶瓷;

其中,m為zn和/或mg,a為ca、sr或ba;ln為稀土元素;

優(yōu)選的,微波介質(zhì)陶瓷的介電常數(shù)為5~130;

和/或,微波鐵氧體材料為mn-zn、ni-zn或cu-zn的一種或幾種復(fù)合體系鐵氧體材料。

可選的,本發(fā)明中,步驟(a)中通過調(diào)整原料配方、添加助劑及調(diào)節(jié)原料粒徑,使得所得的微波介質(zhì)陶瓷生瓷帶以及微波鐵氧體材料生瓷帶的燒結(jié)溫度相匹配;

優(yōu)選的,所述助劑為鋅硼硅玻璃粉、二氧化硅、三氧化二硼、三氧化二鉍、五氧化二鈮、氧化鋅,或者氧化鈣中的一種或幾種的混合物。

可選的,本發(fā)明中,步驟(a)中,以流延法制備微波介質(zhì)陶瓷生瓷帶以及微波鐵氧體生瓷帶,并通過控制流延的工藝參數(shù),使得微波介質(zhì)陶瓷生瓷帶以及微波鐵氧體生瓷帶的水平收縮率相匹配;

優(yōu)選的,微波介質(zhì)陶瓷生瓷帶和微波鐵氧體生瓷帶的尺寸為4~8英寸。

可選的,本發(fā)明中,步驟(b)中填孔所用漿料為銀鈀金屬漿料;優(yōu)選的,漿料中銀和鈀的質(zhì)量比為30:70~80:20;優(yōu)選的,漿料的固含量為88±5%。

可選的,本發(fā)明中,步驟(c)中,在微波介質(zhì)陶瓷生瓷帶上印刷電容,微波鐵氧體材料上印刷電感;優(yōu)選的,印刷所用金屬漿料為銀鈀漿料;更優(yōu)選的,漿料固含量50%~60%;進(jìn)一步優(yōu)選的,銀鈀漿料中銀鈀質(zhì)量比范圍30:70~80:20。

可選的,本發(fā)明中,步驟(d)中所述燒結(jié)包括如下步驟,首先由室溫升溫至600℃,升溫速度≤0.5℃/min;然后,由600℃升溫至1100~1400℃,升溫速度為0.5~3℃/min,并在該溫度下保溫1~5h。

同時,本發(fā)明還提供了由本發(fā)明所述方法制得的多層異質(zhì)陶瓷高溫共燒lc濾波器。

可選的,本發(fā)明中,所述多層異質(zhì)陶瓷高溫共燒lc濾波器的電感層為微波鐵氧體陶瓷,電容層為微波介質(zhì)陶瓷;

優(yōu)選的,所述多層異質(zhì)陶瓷高溫共燒lc濾波器的結(jié)構(gòu)為上下兩層為微波介質(zhì)陶瓷層,中間為微波鐵氧體層的三明治結(jié)構(gòu)。

同樣的,本發(fā)明也提供了包含本發(fā)明多層異質(zhì)陶瓷高溫共燒lc濾波器的裝置或器件。

與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明的有益效果為:

(1)本發(fā)明解決了多層微波介質(zhì)陶瓷、微波鐵氧體材料與銀鈀漿的高溫共燒匹配問題,由于這三種材料在燒結(jié)溫度、收縮率以及熱膨脹系數(shù)等性能參數(shù)上一般難以匹配,因而通常致使異質(zhì)陶瓷在共燒過程中出現(xiàn)各種缺陷。本發(fā)明很好地解決了宏觀翹曲分層,微觀裂紋和缺陷等問題,實現(xiàn)了多層異質(zhì)材料的高溫共燒,為多層結(jié)構(gòu)的微波元器件及組件提供了新的材料基礎(chǔ)。

(2)本發(fā)明與現(xiàn)有的同質(zhì)ltcc或htcc陶瓷相比,使用了高電導(dǎo)率、耐高溫?zé)Y(jié)的銀鈀金屬作為導(dǎo)體材料,兼有l(wèi)tcc和htcc的優(yōu)勢。

(3)與多層同質(zhì)陶瓷共燒的lc濾波器相比,本發(fā)明多層異質(zhì)陶瓷lc濾波器的微波介質(zhì)陶瓷有較高的介電常數(shù),鐵氧體材料的磁導(dǎo)率也很高,產(chǎn)品體積可以大幅度減小,為現(xiàn)有的多層共燒陶瓷產(chǎn)品集成度的進(jìn)一步提高奠定基礎(chǔ)。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案,以下將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹。

圖1為本發(fā)明的工藝流程圖;

圖2為采用k25同質(zhì)微波介質(zhì)陶瓷制備lc濾波器仿真結(jié)構(gòu)圖;

圖3為采用k25與鐵氧體異質(zhì)材料制備lc濾波器仿真結(jié)構(gòu)圖;

圖4為本發(fā)明k25與鐵氧體多層異質(zhì)生瓷帶疊層及熱等靜壓后的實物圖;

圖5為本發(fā)明k25與鐵氧體高溫共燒lc濾波器測試性能圖;

圖6為本發(fā)明k38與鐵氧體高溫共燒lc濾波器測試性能圖。

具體實施方式

下面將結(jié)合實施例對本發(fā)明的實施方案進(jìn)行詳細(xì)描述,但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將會理解,下列實施例僅用于說明本發(fā)明,而不應(yīng)視為限制本發(fā)明的范圍。實施例中未注明具體條件者,按照常規(guī)條件或制造商建議的條件進(jìn)行。所用試劑或儀器未注明生產(chǎn)廠商者,均為可以通過市售購買獲得的常規(guī)產(chǎn)品。

本發(fā)明中,通過采用添加低溫?zé)Y(jié)助劑、調(diào)整原材料粒徑、設(shè)計流延料配方及流延參數(shù)、改進(jìn)燒結(jié)工藝制度等措施,解決了多層異質(zhì)陶瓷共燒結(jié)匹配問題;同時,通過在微波介質(zhì)層內(nèi)埋電容,在微波鐵氧體材料中內(nèi)埋電感等方式,使得濾波器尺寸進(jìn)一步小型化。

具體的,本發(fā)明濾波器的制備方法可以參考如下:

(a)多層異質(zhì)陶瓷lc濾波器的仿真設(shè)計:根據(jù)lc濾波器指標(biāo)仿真設(shè)計多層異質(zhì)陶瓷高溫共燒濾波器,同時,為了縮小體積和獲得大的電感量,電感層部分采用鐵氧體磁性材料,電容部分采用高介電常數(shù)的介質(zhì)材料;

優(yōu)選的,濾波器的結(jié)構(gòu)為上下兩層為微波介質(zhì)陶瓷層,中間為微波鐵氧體層的三明治結(jié)構(gòu)(夾心結(jié)構(gòu))。

(b)微波介質(zhì)陶瓷生瓷帶制備:采用傳統(tǒng)固相法制備微波介質(zhì)陶瓷材料,其中,微波介質(zhì)陶瓷包含有m2sio2系(m為zn,mg),鈦酸鎂鈣體系,鈮酸鋅系,atio3-lnalo3系(a為ca,sr或ba;ln為la,nd,sm等稀土)或鋇鈦體系等;

然后,將所制得的微波介質(zhì)陶瓷材料與助劑混合后研磨,得到混合粉體,并通過控制研磨速度和研磨時間以調(diào)控混合粉體的平均粒徑;而通過調(diào)整微波介質(zhì)陶瓷的原材料配方、添加液相助燒劑,以及采用研磨改變原材料平均粒徑等方法,可以對微波介質(zhì)陶瓷在燒結(jié)溫度、收縮率和膨脹系數(shù)等燒結(jié)特性上進(jìn)行調(diào)控;

所述助劑包括鋅硼硅玻璃粉、二氧化硅、三氧化二硼、三氧化二鉍、五氧化二鈮、氧化鋅,或者氧化鈣等;

接著,將混合粉體再按常規(guī)的流延成型工藝,調(diào)配陶瓷流延料的樹脂配方、固含量、粘度、流變特性等參數(shù),制備流延漿料,然后流延成型得到生瓷帶,通過控制流延工藝中的速度、溫區(qū)、刀口高度等參數(shù),能夠控制流延成型的生瓷帶在燒結(jié)過程中x、y方向的收縮率以及z方向生瓷帶厚度;

生瓷帶的尺寸可以為4英寸、6英寸或8英寸。

(c)微波鐵氧體生瓷帶制備:采用傳統(tǒng)固相法制備微波鐵氧體材料,優(yōu)選的,微波鐵氧體材料包括mn-zn、ni-zn或cu-zn的一種或幾種復(fù)合體系鐵氧體材料等;

然后,將微波鐵氧體材料與助劑混合后研磨,得到混合粉體;同時,通過調(diào)整鐵氧體材料的原材料配方、添加液相助燒劑、改變原材料平均粒徑等方法,可以使得微波鐵氧體的燒結(jié)溫度(即由微波鐵氧體生瓷帶燒結(jié)成微波鐵氧體陶瓷的燒結(jié)溫度)與微波介質(zhì)陶瓷的燒結(jié)溫度(即由微波介質(zhì)陶瓷生瓷帶燒結(jié)成微波介質(zhì)陶瓷的燒結(jié)溫度)相匹配(溫度相同或相當(dāng)),收縮率與膨脹系數(shù)與微波介質(zhì)陶瓷相匹配(達(dá)到一致或相當(dāng));

所述助劑包括鋅硼硅玻璃粉、二氧化硅、三氧化二硼、三氧化二鉍或者氧化鈣等;

接著,按照常規(guī)流延操作步驟,調(diào)配陶瓷流延料的樹脂配方、固含量、粘度、流變特性等參數(shù),制備微波鐵氧體材料的流延漿料;同時,控制流延工藝中的速度、溫區(qū)、刀口高度等參數(shù),使其流延成型的生瓷帶x、y方向收縮率與微波介質(zhì)陶瓷相匹配(達(dá)到一致或相當(dāng)),同時控制z方向厚度;

生瓷帶的尺寸可以為4英寸、6英寸或8英寸。

(d)打孔及填孔:通過激光或機(jī)械方式在生瓷的預(yù)設(shè)位置帶上打孔,并通過絲網(wǎng)或鋼板網(wǎng)將銀鈀金屬漿料灌入孔中,確定內(nèi)導(dǎo)線連通及良好的散熱性能;

其中,所用銀鈀漿料的固含量為88±5%,漿料中銀和鈀的質(zhì)量比為30:70~80:20。

(e)絲網(wǎng)印刷:調(diào)控絲網(wǎng)印數(shù)工藝,將預(yù)設(shè)好的金屬導(dǎo)體走線分別絲印到兩種生瓷帶上,并在微波介質(zhì)陶瓷生瓷帶上印刷內(nèi)置電容,微波鐵氧體材料上印刷內(nèi)置電感;

其中,所用銀鈀漿料的固含量為50%~60%。

(f)疊層及熱等靜壓:將絲印好的生瓷帶按照預(yù)先設(shè)計好的次序和層數(shù)進(jìn)行精準(zhǔn)對位疊片,對位的精度要求小于±10μm;

然后,應(yīng)用熱等靜壓技術(shù)在100~200mpa和40~80℃的條件下,保壓0.3~2h進(jìn)行熱等靜壓成型,使其密實化,保證lc濾波器生坯密實和燒結(jié)時收縮率一致,形成多層lc濾波器生坯體。

(g)熱切割:切割多層lc濾波器生坯體,使單個lc濾波器生坯體相分離。

(h)lc濾波器高溫共燒:在高溫箱式燒結(jié)爐中,并對切割好的lc濾波器生坯體進(jìn)行排膠和燒結(jié);

其中,燒結(jié)的升溫曲線為室溫升溫至600℃,600℃以前屬于排膠過程,升溫速率需≤0.5℃/min;然后,由600℃升溫至1100~1400℃(峰值溫度tmax,可根據(jù)生瓷帶配方在如上范圍內(nèi)進(jìn)行溫度調(diào)整),升溫速度為0.5~3℃/min,并在峰值溫度下保溫1~5h;

通過高溫共燒接,能夠確保均勻釋放內(nèi)部應(yīng)力,減少或抑制陶瓷復(fù)合界面處微觀缺陷的產(chǎn)生,獲得匹配的共燒體。

端涂、電鍍——引出外電極,電鍍錫鉛保護(hù)層,增加可焊性;檢測——電性能測試以及尺寸外觀是否合格。本發(fā)明提供的多層異質(zhì)高溫共燒陶瓷lc濾波器制備具體步驟如下:

(i)倒角:除去燒結(jié)后表面毛刺、雜質(zhì)顆粒,使得產(chǎn)品表面光滑、內(nèi)電極充分裸露。

(j)端涂、電鍍:采用銀漿進(jìn)行端涂,引出外電極,燒結(jié)溫度在600~800℃;電鍍錫鉛作為保護(hù)層,增強(qiáng)可焊性。

(k)檢測:將制備好的多層異質(zhì)高溫共燒陶瓷lc濾波器進(jìn)行電性能測試和外觀尺寸的檢測和篩選。

由上述方法所制得的多層異質(zhì)高溫共燒陶瓷lc濾波器不僅具有較高的介電常數(shù)和磁導(dǎo)率,同時也能夠有效實現(xiàn)濾波器的小型化,降低濾波器的重量和體積,并提高集成度。

進(jìn)一步的,該濾波器還能夠進(jìn)一步應(yīng)用于微波電子元器件或者相應(yīng)的設(shè)備中,例如全球定位系統(tǒng)、汽車領(lǐng)域無線局域網(wǎng)、航空航天等無線通信領(lǐng)域的相關(guān)電子設(shè)備中。

實施例1:介電常數(shù)為25微波介質(zhì)陶瓷(k25)與ni-zn-fe鐵氧體的多層高溫共燒lc濾波器制備

按照圖1所示流程制備k25微波介質(zhì)陶瓷和ni-zn-fe鐵氧體多層高溫共燒lc濾波器,技術(shù)指標(biāo)要求如下:通帶頻率(ghz):(3.94-5.5);插損(db):≤4.5;帶內(nèi)波動(db):≤1.5;帶外抑制:≥45db@(f≤2.75ghz&f≥6.34ghz);輸入輸出駐波:≤1.5。最終制得濾波器尺寸為1608(公制,1.6×0.8mm),具體制備步驟如下:

(a)多層異質(zhì)陶瓷lc濾波器的仿真設(shè)計:采用上下兩層為微波介質(zhì)層,中間為微波鐵氧體層的三明治結(jié)構(gòu)。其中,電感層部分采用ni-zn-fe鐵氧體磁性材料,其磁導(dǎo)率為300,電容部分采用k25的微波介質(zhì)陶瓷材料,產(chǎn)品仿真結(jié)構(gòu)如圖2所示。

(b)微波介質(zhì)陶瓷生瓷帶制備:采用傳統(tǒng)固相法制備主配方為caxmgyla2z/3tio3的k25微波介質(zhì)陶瓷材料,其中,x+y+z=1,0.07≤x≤0.15,00.81≤x≤0.95,00.02≤x≤0.15;

在微波介質(zhì)陶瓷材料中加入添加0.1~0.5wt%液相助燒劑二氧化硅,然后混合粉料進(jìn)行砂磨(35hz,20min~40min)改變原材料平均粒徑,調(diào)整平均粒徑達(dá)到0.5~1μm,使其燒結(jié)溫度在1220~1250℃。

然后,調(diào)控流延料的粘度等流變特性及流延參數(shù),控制生瓷帶在x、y方向上的收縮率,所得流延生瓷帶厚度為72μm。

(c)微波鐵氧體生瓷帶制備:采用傳統(tǒng)固相法制備fe-zn-ni微波鐵氧體材料,通過ni/zn/fe按摩爾比例(0.04~0.39):(0.09~0.27):(0.47~0.65)進(jìn)行原始配方調(diào)配;

然后添加0.2~0.7wt%的燒結(jié)助劑bi2o3,然后通過砂磨(40hz,30min~60min)改變原材料平均粒徑,并使得平均粒徑達(dá)到0.3~0.8μm,使鐵氧體材料最終燒結(jié)溫度與k25陶瓷燒結(jié)溫度基本一致。其中,fe-zn-ni微波鐵氧體材料磁導(dǎo)率為300。

調(diào)控流延料的粘度等流變特性及流延參數(shù),使微波鐵氧體生瓷帶x、y方向上收縮率與微波介質(zhì)陶瓷一致,流延生瓷帶厚度為45μm。

(d)打孔及填孔:通過激光在沖好的生瓷帶上打孔,并灌入銀鈀漿料,漿料固含量為88±5%,漿料中的銀與鈀的質(zhì)量比為60:40。

(e)絲網(wǎng)印刷:調(diào)控絲網(wǎng)印數(shù)工藝,將預(yù)設(shè)好的金屬導(dǎo)體走線絲網(wǎng)印刷到兩種生瓷帶上,其中金屬漿料為固含量50~60%的銀鈀漿,漿料在銀與鈀的質(zhì)量比為60:40。

(f)疊層及熱等靜壓:將絲印好的生瓷帶按照預(yù)先設(shè)計好的次序和層數(shù)進(jìn)行對位疊片,在壓力為100mpa~200mpa、溫度為40~80℃的條件下,保壓0.5h,進(jìn)行熱等靜壓成型,得到的多層異質(zhì)材料基板坯體如圖4所示,最上面的一層帶有分切線。

(g)切割:按分切線切割多層基板坯體,使單個lc濾波器生坯體相分離。

(h)lc濾波器高溫共燒:在高溫箱式燒結(jié)爐中,對切割好的lc濾波器生坯體進(jìn)行排膠和燒結(jié),其中,在600℃保溫5h進(jìn)行排膠,以0.5~3℃/min的速率升溫至1220~1250℃,保溫3h。

(i)倒角:除去燒結(jié)后表面毛刺、雜質(zhì)顆粒,是產(chǎn)品表面光滑、內(nèi)電極充分裸露。

(j)端涂、電鍍:采用銀漿進(jìn)行端涂,燒結(jié)溫度在600~800℃。電鍍錫鉛作為保護(hù)層,增強(qiáng)可焊性。

(k)檢測:將制備好的多層異質(zhì)高溫共燒陶瓷lc濾波器進(jìn)行電性能測試和外觀尺寸的檢測和篩選,電性能測試結(jié)果如圖5所示,達(dá)到技術(shù)指標(biāo)要求。

對比采用同質(zhì)的k25微波介質(zhì)陶瓷,其仿真結(jié)構(gòu)如圖3所示,產(chǎn)品大小為3216(公制,3.2×1.6mm)。

由此可見,如果以同質(zhì)k25微波陶瓷為原料制備技術(shù)指標(biāo)與實施例1中相同的lc濾波器,該濾波器的仿真結(jié)構(gòu)將會達(dá)到3.2×1.6mm,遠(yuǎn)大于按照本發(fā)明方法所制備的多層異質(zhì)高溫共燒陶瓷lc濾波器1.6×0.8mm的尺寸。

實施例2:介電常數(shù)為38微波介質(zhì)陶瓷(k38)與鐵氧體的多層高溫共燒lc濾波器制備

實施例2中濾波器指標(biāo)與實施例1中l(wèi)c濾波器指標(biāo)相同。但由于將k25換成了鋇鈦系的微波介質(zhì)陶瓷層(k38),介電常數(shù)增大且燒結(jié)溫度降低,為了使得異質(zhì)陶瓷高溫匹配共燒,將微波鐵氧體材料調(diào)整為ni-zn-fe-cu體系。最終制得濾波器尺寸可以進(jìn)一步降低至1005(1×0.5mm),具體制備步驟參考如下:

(a)多層異質(zhì)陶瓷lc濾波器的仿真設(shè)計:同樣采用兩面微波介質(zhì)陶瓷夾微波鐵氧體的三明治結(jié)構(gòu)。其中,電感層部分采用ni-zn-fe-cu鐵氧體磁性材料,其磁導(dǎo)率設(shè)置為300,電容部分采用k38的微波介質(zhì)陶瓷材料。

(b)微波介質(zhì)陶瓷生瓷帶制備:采用傳統(tǒng)固相法制備主配方為baxtiyo3的k38微波介質(zhì)陶瓷材料,其中,y/x=4~4.5;

在所制得的k38微波介質(zhì)陶瓷材料中加入添加液相助燒劑zno5~20wt%及nb2o51~6wt%,對混合粉料進(jìn)行砂磨(35hz,30min~60min)改變原材料平均粒徑,平均粒徑達(dá)到0.4~0.9μm,使其燒結(jié)溫度在1140~1180℃。調(diào)控流延料的粘度等流變特性及流延參數(shù),控制生瓷帶在x、y方向上的收縮率,流延生瓷帶厚度為53μm。

(c)微波鐵氧體生瓷帶制備:采用傳統(tǒng)固相法制備ni-zn-fe-cu鐵氧體材料,通過ni/zn/fe/cu按摩爾比例(0.04~0.31):(0.09~0.23):(0.41~0.63):(0.03~0.10)進(jìn)行原始配方調(diào)配,然后添加0.3~0.6wt%的燒結(jié)助劑cao,通過砂磨(40hz,40min~60min)改變原材料平均粒徑,平均粒徑達(dá)到0.3~0.7μm,使鐵氧體材料最終燒結(jié)溫度與k38陶瓷燒結(jié)溫度基本一致。其中,ni-zn-fe-cu鐵氧體材料的磁導(dǎo)率為300。調(diào)控流延料的粘度等流變特性及流延參數(shù),使微波鐵氧體生瓷帶x、y方向上收縮率與微波介質(zhì)陶瓷一致,流延生瓷帶厚度為35μm。

(d)打孔及填孔:通過激光在沖好的生瓷帶上打孔,并灌入銀鈀漿料,漿料固含量為88±5%,漿料中的銀與鈀的質(zhì)量比為70:30。

(e)絲網(wǎng)印刷:調(diào)控絲網(wǎng)印數(shù)工藝,將預(yù)設(shè)好的金屬導(dǎo)體走線絲網(wǎng)印刷到兩種生瓷帶上,其中金屬漿料為固含量50~60%的銀鈀漿,漿料在銀與鈀的質(zhì)量比為70:30。

(f)疊層及熱等靜壓:將絲印好的生瓷帶按照預(yù)先設(shè)計好的次序和層數(shù)進(jìn)行對位疊片,在壓力為100mpa~200mpa、溫度為40~80℃的條件下,保壓1h,進(jìn)行熱等靜壓成型。

(g)切割:切割多層基板坯體,使單個lc濾波器生坯體相分離。

(h)lc濾波器高溫共燒:在高溫箱式燒結(jié)爐中,對切割好的lc濾波器生坯體進(jìn)行排膠和燒結(jié)。其中,在600℃保溫5h進(jìn)行排膠,以0.5~3℃/min的速率升溫至1140~1180℃,保溫4h。

(i)倒角:除去燒結(jié)后表面毛刺、雜質(zhì)顆粒,是產(chǎn)品表面光滑、內(nèi)電極充分裸露。

(j)端涂:采用銀漿進(jìn)行端涂,燒結(jié)溫度在600~800℃。電鍍錫鉛作為保護(hù)層,增強(qiáng)可焊性。

(k)檢測:將制備好的多層異質(zhì)高溫共燒陶瓷lc濾波器進(jìn)行電性能測試和外觀尺寸的檢測和篩選,測試結(jié)果如圖6所示,達(dá)到技術(shù)指標(biāo)要求。

由實施例1和實施例2的實驗結(jié)果可以看出,相較于同質(zhì)材料的lc濾波器而言,本發(fā)明多層異質(zhì)材料高溫共燒lc濾波器的尺寸可以縮小至1/2~1/3,體積縮小至1/8至1/20,因此產(chǎn)品的重量及制造成本都得到大幅度降低。

進(jìn)一步比較兩個實施例可知,實施例2中微波介電陶瓷的介電常數(shù)變大,因此,在相同指標(biāo)下用k38微波介質(zhì)陶瓷與鐵氧體高溫共燒lc濾波器的尺寸可以進(jìn)一步減小,而產(chǎn)品電性能相差不大。

以上內(nèi)容是結(jié)合最佳實施方案對本發(fā)明說做的進(jìn)一步詳細(xì)說明,不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實施只限于這些說明。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解,在不脫離由所附權(quán)利要求書限定的情況下,可以在細(xì)節(jié)上進(jìn)行各種修改,都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

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