專利名稱：一種陶瓷介質(zhì)諧振子的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及射頻元件，更具體地說，涉及一種陶瓷介質(zhì)諧振子。
背景技術(shù)：
現(xiàn)在常用的介質(zhì)諧振子通常都是一個均質(zhì)的陶瓷塊體，由它制得的濾波器比金屬腔串通濾波器在體積上具有小型化的優(yōu)勢。另一種使濾波器小型化的工藝是片式濾波器，具有高度集成和更為小型化的優(yōu)點。片式濾波器是基于低溫共燒工藝制成的，具有三維金屬電路網(wǎng)絡(luò)，該三維網(wǎng)絡(luò)是利用在有機基底的層與層之間打孔并填充導電漿料導通基底層上的電路來實現(xiàn)的。但這種三維電路網(wǎng)絡(luò)是利用電路來實現(xiàn)濾波的，屬于有源濾波器，相對于介質(zhì)濾波器等無源濾波器而言其工藝和設(shè)計都比較復雜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，針對現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提供一種用在無源濾波器上的陶瓷介質(zhì)諧振子。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是提供一種陶瓷介質(zhì)諧振子，包括燒結(jié)成一體的坯筒和坯體，所述坯筒為第一坯帶繞一中心軸卷繞多圈而成的筒狀結(jié)構(gòu)，所述坯體為多個片狀的第二坯帶依次層疊而成的柱狀結(jié)構(gòu)，所述坯體裝入所述坯筒內(nèi)并與所述坯筒燒結(jié)為一體，所述第一坯帶和第二坯帶均包括生瓷帶和印制在所述生瓷帶上的金屬微結(jié)構(gòu)。在本發(fā)明所述的陶瓷介質(zhì)諧振子中，所述坯筒的中心軸垂直于所述第二坯帶，使得所述第一坯帶上金屬微結(jié)構(gòu)所在的曲面垂直于所述第二坯帶上金屬微結(jié)構(gòu)所在的平面。在本發(fā)明所述的陶瓷介質(zhì)諧振子中，所述金屬微結(jié)構(gòu)為金屬線組成的具有幾何圖案的結(jié)構(gòu)。在本發(fā)明所述的陶瓷介質(zhì)諧振子中，所述金屬微結(jié)構(gòu)為十字形結(jié)構(gòu)、工字形結(jié)構(gòu)或開口諧振環(huán)。在本發(fā)明所述的陶瓷介質(zhì)諧振子中，所述坯體的第二坯帶為與所述坯筒內(nèi)徑相同的圓片，所述多個第二坯帶層疊成與所述坯筒等高的圓柱。本發(fā)明還提供另一種陶瓷介質(zhì)諧振子，包括燒結(jié)成一體的坯筒和坯體，所述坯筒為第一坯帶繞一中心軸卷繞多圈而成的筒狀結(jié)構(gòu)，所述坯體為多個環(huán)狀的第二坯帶依次層疊而成的套筒結(jié)構(gòu)，所述坯體套設(shè)在所述坯筒外并與所述坯筒燒結(jié)為一體，所述第一坯帶和第二坯帶均包括生瓷帶和印制在所述生瓷帶上的金屬微結(jié)構(gòu)。在本發(fā)明所述的陶瓷介質(zhì)諧振子中，所述坯筒的中心軸垂直于所述第二坯帶，使得所述第一坯帶上金屬微結(jié)構(gòu)所在的曲面垂直于所述第二坯帶上金屬微結(jié)構(gòu)所在的平面。在本發(fā)明所述的陶瓷介質(zhì)諧振子中，所述金屬微結(jié)構(gòu)為金屬線組成的具有幾何圖案的結(jié)構(gòu)。在本發(fā)明所述的陶瓷介質(zhì)諧振子中，所述金屬微結(jié)構(gòu)為十字形結(jié)構(gòu)、工字形結(jié)構(gòu)或開口諧振環(huán)。在本發(fā)明所述的陶瓷介質(zhì)諧振子中，所述坯體的第二坯帶為與所述坯筒外徑相同的圓環(huán)，所述多個第二坯帶層疊成與所述坯筒等高的套筒。采用本發(fā)明的陶瓷介質(zhì)諧振子，具有以下有益效果本發(fā)明的陶瓷介質(zhì)諧振子，由于存在坯筒和坯體兩部分，且兩部分上的金屬微結(jié)構(gòu)所在表面相互垂直，使得可以即對水平電場產(chǎn)生影響，也能影響豎直電場，所以本發(fā)明的諧振子既可以調(diào)制TM模式，也可以調(diào)制TE模式，具有廣泛的應用性。


下面將結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步說明，附圖中圖I是本發(fā)明第一實施例的陶瓷介質(zhì)諧振子的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明第二實施例的陶瓷介質(zhì)諧振子的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是第一坯帶未卷繞時的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是圖3所示第一坯帶卷繞在轉(zhuǎn)軸上的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是圖4所示第一坯帶取下轉(zhuǎn)軸后形成坯筒的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是第二坯帶的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7是多個第二坯帶層疊形成坯體的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式本發(fā)明涉及一種陶瓷介質(zhì)諧振子，用在介質(zhì)濾波器中具有高介電常數(shù)的效果，能有效促進濾波器的小型化，同時與普通陶瓷諧振子一樣屬于無源器件，不需要復雜的三維電路設(shè)計和印刷，即可實現(xiàn)對濾波器中電磁場的調(diào)制。下面將結(jié)合實施例進行詳細描述。如圖I所示，在本發(fā)明的第一實施例中，陶瓷介質(zhì)諧振子4成圓柱形，包括內(nèi)外兩部分，位于外部的為圓筒形的坯筒2，內(nèi)部為圓柱形的坯體3。其中，坯筒2是由第一坯帶繞一中心軸卷繞多圈形成的，該中心軸即為陶瓷介質(zhì)諧振子4的中心軸。第一坯帶包括生瓷帶和印制在生瓷帶表面上周期性排布的金屬微結(jié)構(gòu)。坯體3由多個相同的第二坯帶依次疊加而成，所有第二坯帶的中心線都共線，且與坯筒2的中心軸重合。如圖I所示，第二坯帶為圓片形，圓片的直徑與坯筒2的內(nèi)徑相同，且堆疊而成的坯體3的高度與坯筒2的高度相同，從而使得坯體3可剛好完全裝入坯筒2內(nèi)部，將二者構(gòu)成的整體進行溫等靜壓壓實，再進行燒結(jié)，即可得到主體成分為陶瓷的陶瓷介質(zhì)諧振子4。第一坯帶和第二坯帶均包括生瓷帶和印制在生瓷帶上的金屬微結(jié)構(gòu)。其中生瓷帶是利用流延法制得的，其成分、配方、工藝燈在低溫共燒工藝(LTCC)中非常常見，或者本發(fā)明中直接采用LTCC中的生瓷帶即可。金屬微結(jié)構(gòu)是金屬線組成的具有幾何圖案的平面結(jié)構(gòu)，當然其在生瓷帶被卷曲時隨同被卷為曲面，但在制造之初是為平面結(jié)構(gòu)的。金屬微結(jié)構(gòu)的幾何圖案有各種可能，例如十字形結(jié)構(gòu)、工字形結(jié)構(gòu)或者開口諧振環(huán)(SRR)結(jié)構(gòu)等等，只要能夠?qū)﹄妶霎a(chǎn)生響應、從而影響電磁場即可。第二實施例的陶瓷介質(zhì)諧振子，除了第二坯帶為環(huán)形、且環(huán)的內(nèi)徑與坯筒的外徑相同從而使得第二坯帶堆成的坯體直接套設(shè)在坯筒外部，其他條件、結(jié)構(gòu)均與第一實施例相同。
采用本發(fā)明的陶瓷介質(zhì)諧振子，由于金屬微結(jié)構(gòu)的存在使得該諧振子能對濾波器腔體內(nèi)的電場進行響應，而同時坯筒2和坯體3上的金屬微結(jié)構(gòu)所處平面(曲面)之間是相互垂直的，即可以影響水平環(huán)繞的電場，對豎直方向的電場也能產(chǎn)生影響，因此本發(fā)明的諧振子既可以用在電場水平的TE模式濾波器中，也可用在電場豎直的TM模式濾波器中，具有廣泛的適用性。進一步地，對該諧振子的制備方法進行描述，以說明本發(fā)明的陶瓷介質(zhì)諧振子的各結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系。下文以第一實施例的制備 方法為例。如圖3至圖7所示，第一實施例的陶瓷介質(zhì)諧振子的制備方法有如下步驟首先制造坯帶，具體流程如下利用流延法制得生瓷帶，厚度為100 500 μ m。如圖3所示，以生瓷帶10作為印刷基底，在其上利用絲網(wǎng)印刷工藝印制金屬微結(jié)構(gòu)11，得到坯帶。截取一定長度的坯帶，用做第一坯帶I。在另一坯帶上，裁取如圖6所示的多個圓片，用作第二坯帶30。上述金屬微結(jié)構(gòu)11的成分為銀或銀鈀合金，本實施例中每個金屬微結(jié)構(gòu)11包括兩條相互垂直的銀線構(gòu)成的十字形結(jié)構(gòu)和連接在十字形結(jié)構(gòu)的四個端點上的一字形結(jié)構(gòu)。金屬微結(jié)構(gòu)11在生瓷帶10上成矩形陣列排布，排列的行間距(同一列相鄰兩行金屬微結(jié)構(gòu)的中心點之間的距離)和列間距(同一行相鄰兩列金屬微結(jié)構(gòu)的中心點之間的距離)均不大于所要制備的陶瓷介質(zhì)諧振子的諧振頻率所對應的波長的四分之一，這里的金屬微結(jié)構(gòu)11的尺寸是指其長、寬及四倍的當量直徑(外輪廓圍成的面積除以周長)。然后制造坯筒，具體流程如下得到第一坯帶I后，如圖4所示，在一圓柱形卷軸20表面涂上蠟，形成蠟層，將第一坯帶I卷繞在轉(zhuǎn)軸20上，直至卷到一定的圈數(shù)形成對應的厚度。然后對卷有第一坯帶I的轉(zhuǎn)軸20整體進行紅外加熱，加熱溫度約80攝氏度，蠟層融化，從而與最內(nèi)一圈的第一坯帶I之間形成間隙，可以輕松地將轉(zhuǎn)軸20取出，得到卷成圓筒形的坯筒2，如圖5所示。隨后，制造坯體，具體流程如下將上述步驟中所得的多個如圖6所示的第二坯帶30，采用如圖7所示的方式依次堆疊起來，并利用溫等靜壓工藝壓合成一個整體，得到坯體3，且坯體3的高度與坯筒2的高度相問。其中，如圖6所示，每個第二坯帶30為圓片，第二坯帶30的生瓷帶10上附有一個金屬微結(jié)構(gòu)11。當然，根據(jù)不同的尺寸需求，可以附著的金屬微結(jié)構(gòu)的數(shù)量并不完全相同。該第二坯帶30的外徑與轉(zhuǎn)軸20的外徑相同，也即與坯筒2的內(nèi)徑相同。最后，進行組裝燒結(jié)，具體流程如下將坯體3放入中空的坯筒2內(nèi)部，由于坯筒2內(nèi)徑與坯體3外徑相同，使得坯體3可剛好與坯筒2配合緊密，且二者共中心軸。將二者組裝后的整體放入低溫共燒設(shè)備中進行燒結(jié)，燒結(jié)溫度約為900 950攝氏度(即接近但不超過Ag漿的熔點)，時間I 4小時，即得到本發(fā)明所要的諧振子4。第二實施例的陶瓷介質(zhì)諧振子，也可采用與上述方法基本相同的步驟和參數(shù)進行，本文不再贅述。另外，本發(fā)明的諧振子不一定為圓筒形，可以為方筒形或其他形狀，則坯體的形狀也可對應調(diào)整為方柱形或其他形狀；坯筒的中空部分可以很小甚至沒有，人造微結(jié)構(gòu)可以為現(xiàn)有的超材料技術(shù)中任意可以對電場產(chǎn)生響應的結(jié)構(gòu)。
采用本 發(fā)明的方法制得的諧振子，由于存在坯筒2和坯體3兩部分，使得兩部分上的金屬微結(jié)構(gòu)所在表面相互垂直，使得可以即對水平電場產(chǎn)生影響，也能影響豎直電場，所以本發(fā)明的諧振子既可以調(diào)制TM模式，也可以調(diào)制TE模式，具有廣泛的應用性。上面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例進行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的具體實施方式
，上述的具體實施方式
僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨和權(quán)利要求所保護的范圍情況下，還可做出很多形式，這些均屬于本發(fā)明的保護之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種陶瓷介質(zhì)諧振子,其特征在于,包括燒結(jié)成一體的還筒和還體，所述還筒為第一坯帶繞一中心軸卷繞多圈而成的筒狀結(jié)構(gòu)，所述坯體為多個片狀的第二坯帶依次層疊而成的柱狀結(jié)構(gòu)，所述坯體裝入所述坯筒內(nèi)并與所述坯筒燒結(jié)為一體，所述第一坯帶和第二坯帶均包括生瓷帶和印制在所述生瓷帶上的金屬微結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的陶瓷介質(zhì)諧振子，其特征在于，所述坯筒的中心軸垂直于所述第二坯帶，使得所述第一坯帶上金屬微結(jié)構(gòu)所在的曲面垂直于所述第二坯帶上金屬微結(jié)構(gòu)所在的平面。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的陶瓷介質(zhì)諧振子，其特征在于，所述金屬微結(jié)構(gòu)為金屬線組成的具有幾何圖案的結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的陶瓷介質(zhì)諧振子，其特征在于，所述金屬微結(jié)構(gòu)為十字形結(jié)構(gòu)、工字形結(jié)構(gòu)或開口諧振環(huán)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的陶瓷介質(zhì)諧振子，其特征在于，所述坯體的第二坯帶為與所述坯筒內(nèi)徑相同的圓片，所述多個第二坯帶層疊成與所述坯筒等高的圓柱。
6.一種陶瓷介質(zhì)諧振子，其特征在于，包括燒結(jié)成一體的坯筒和坯體，所述坯筒為第一坯帶繞一中心軸卷繞多圈而成的筒狀結(jié)構(gòu)，所述坯體為多個環(huán)狀的第二坯帶依次層疊而成的套筒結(jié)構(gòu)，所述坯體套設(shè)在所述坯筒外并與所述坯筒燒結(jié)為一體，所述第一坯帶和第二坯帶均包括生瓷帶和印制在所述生瓷帶上的金屬微結(jié)構(gòu)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的陶瓷介質(zhì)諧振子，其特征在于，所述坯筒的中心軸垂直于所述第二坯帶，使得所述第一坯帶上金屬微結(jié)構(gòu)所在的曲面垂直于所述第二坯帶上金屬微結(jié)構(gòu)所在的平面。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的陶瓷介質(zhì)諧振子，其特征在于，所述金屬微結(jié)構(gòu)為金屬線組成的具有幾何圖案的結(jié)構(gòu)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的陶瓷介質(zhì)諧振子，其特征在于，所述金屬微結(jié)構(gòu)為十字形結(jié)構(gòu)、工字形結(jié)構(gòu)或開口諧振環(huán)。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的陶瓷介質(zhì)諧振子，其特征在于，所述坯體的第二坯帶為與所述坯筒外徑相同的圓環(huán)，所述多個第二坯帶層疊成與所述坯筒等高的套筒。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種陶瓷介質(zhì)諧振子，包括燒結(jié)成一體的坯筒和坯體，所述坯筒為第一坯帶繞一中心軸卷繞多圈而成的筒狀結(jié)構(gòu)，所述坯體為多個片狀的第二坯帶依次層疊而成的柱狀結(jié)構(gòu)，所述坯體裝入所述坯筒內(nèi)并與所述坯筒燒結(jié)為一體，所述第一坯帶和第二坯帶均包括生瓷帶和印制在所述生瓷帶上的金屬微結(jié)構(gòu)。采用本發(fā)明的方法制得的諧振子，由于存在坯筒和坯體兩部分，使得兩部分上的金屬微結(jié)構(gòu)所在表面相互垂直，使得可以即對水平電場產(chǎn)生影響，也能影響豎直電場，所以本發(fā)明的諧振子既可以調(diào)制TM模式，也可以調(diào)制TE模式，具有廣泛的應用性。
文檔編號H01P11/00GK102723570SQ201210174038
公開日2012年10月10日 申請日期2012年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月30日
發(fā)明者劉京京, 劉若鵬, 徐冠雄, 繆錫根 申請人:深圳光啟創(chuàng)新技術(shù)有限公司