一种微带贴片滤波器的制作方法

文档序号:17917789发布日期:2019-06-14 23:53
一种微带贴片滤波器的制作方法

本发明涉及一种滤波器,特别涉及一种微带贴片滤波器。



背景技术:

滤波器是一种将有用信号尽可能无衰减通过,对无用信号尽可能衰减的射频器件;一般设于通信设备的信号收发器件或电路部分,以实现通信设备信号的选择作用。通常,滤波器主要由滤波器腔体和盖板组成,滤波器腔体内设有多个谐振杆,调谐螺杆一端穿透盖板与所述谐振杆相对,通过调节工具调节调谐螺杆与谐振杆之间的距离以达到所需的射频指标。

微带滤波器是用来分离不同频率微波信号的一种器件。它的主要作用是抑制不需要的信号,使其不能通过滤波器,只让需要的信号通过。在微波电路系统中,滤波器的性能对电路的性能指标有很大的影响,因此一个具有高性能的滤波器,对于微波电路系统具有很重要的意义。微带电路具有体积小,重量轻、频带宽等诸多优点,近年来在微波电路系统应用广泛,其中用微带做滤波器是其主要应用之一。

由于对频率选择的精确要求以及滤波器本身存在温度漂移等原因,工作中常需要保证腔体滤波器内的温度不能过高,而且腔体滤波器本身具有一定的工作功率,因此,在一些射频工作单元中,如射频拉远单元(Radio Remote Unit,RRU),常使用带散热结构的腔体滤波器,带散热结构的腔体滤波器为了满足腔体滤波器本身散热的需要而将散热壳体与腔体滤波器做成一体化的设备。现有滤波器普遍采用的吸热材料为金属片,散热材料大部分为石墨散热层、陶瓷散热层或铜质散热层,这些材料虽然具有较高的导热系数,但是散热性能以及在传导热量时的膨胀系数较高,因此为了使基板、电路以及模块等容易高热化的半导体模块正常地工作,除了高耐热性以外,要求材料具有较好散热性或低热膨胀性的更高功能,因此人们把目光逐渐转向具有较小热膨胀性的热固性树脂基复合材料。

而对于需要在耐高温环境下使用的热固性树脂基复合材料而言,基体树脂的耐高温性能决定了聚合物基复合材料的耐高温性能。环氧树脂因其具有粘接强度好、收缩率低、电绝缘性好、低膨胀率等特点,而被应用于高温防护材料领域,然而环氧树脂却因热传导能力不佳、质脆和散热性较差等缺点并不能真正的应用于热传导材料领域。

因此,开发一种耐高温、热传导性好且膨胀性低的环氧树脂组合物用于滤波器更好地吸热和散热一直是本行业的研究热点。



技术实现要素:

为了解决现有技术的缺陷,本发明提供了一种微带贴片滤波器。

本发明提供的一种微带贴片滤波器,包括滤波器腔体、外壳体和内壳体,其中所述外壳体内设有通气管道,所述内壳体内设有散热层,所述散热层内表面设有吸热层,所述外壳体的两侧设有两个固定腔体,所述固定腔体上方固定有微带贴片,所述固定腔体下方设有两个通气阀门用于控制通气管道内的气体进出,所述固定腔体与所述滤波器腔体中间有凹槽,所述凹槽内设有连通滤波腔体与微带贴片的通线管,所述滤波器腔体底部还设有底座。

优选地,所述吸热层和散热层使用同种材料组成。

优选地,微带贴片的材质为金属材料。

进一步优选地,所述吸热层和散热层所用材料为氧化铝改性的环氧树脂材料。

进一步优选地,所述通气管内通入氮气或二氧化碳。

更进一步优选地,所述吸热层和散热层所用氧化铝改性的环氧树脂材料的具体制作方法为:

S1.前处理氧化铝:

(1)称取5g氧化铝纳米粉盛放于坩埚中,放入马弗炉煅烧,在1h内缓慢升温至600℃,之后再保持该温度1h,取出后自然冷却,先用去离子水冲洗3次,再用无水乙醇冲洗3次,过滤后放入90℃烘箱中烘干,密封保存;

(2)称取1g硝酸铈(III)六水合物和0.8g聚乙烯吡咯烷酮加入到100mL去离子水中,放置于磁力搅拌器上,室温下磁力搅拌直至完全溶解,之后加入0.5g的步骤(1)处理过的氧化铝,继续搅拌30min,然后倒入聚四氟乙烯反应釜中封闭后,将反应釜放到烘箱中,设置烘箱温度为150℃反应12h,反应结束后取出,降至室温后过滤,收集固体物;

(3)将步骤(2)收集的固体物先用去离子水冲洗3次,再用无水乙醇冲洗3次,过滤,放入90℃烘箱中烘干,即得氧化铝前处理物,将产物密封保存;

S2.合成气凝胶球

a.在烧杯中加入2g步骤S1制得的氧化铝前处理物、10~100mL水、0.01~0.03mol氮化铝纳米粉末、螯合剂,放于磁力搅拌器上室温搅拌,得到混合液;

b.制作干冰-丙酮浴:先往杜瓦瓶中加入少量干冰,等瓶体冷却至温度为零下后,缓慢加入丙酮至瓶体1/2处,继续加入干冰,直至温度降为-30℃以下,且此时瓶内液体未形成胶冻状、能够自由流动即可;

c.将步骤a中制得的混合液以10秒每滴的速度通过直径为100~5000微米的针头,滴入步骤b制得的干冰-丙酮浴中,液滴在接触到干冰-丙酮浴后会逐渐结冰并得到冰凝胶球沉入瓶底;

d.将步骤c制得的冰凝胶球收集,放入真空干燥箱在50KPa、40℃的条件下进行真空干燥解冻,得到气凝胶球前体;

e.将步骤d处理后得到的气凝胶球前体投入无水乙醇中浸泡12~24h,且每隔6h更换一次无水乙醇,之后放入干燥箱中90℃干燥即得气凝胶球;

S3.取13.6g环氧树脂,并加入1.5g异丙醇,以及11.4g步骤S2制备的气凝胶球,先超声分散30min,再在搅拌机上搅拌30min后得到均匀的液体,加入1.5g固化剂,注模后放入真空干燥箱中10min,之后保持60℃固化30min,脱模,放在干燥箱中90℃条件下干燥,即得产物。

所述螯合剂为乙酰乙酸乙酯或乙酰丙酮;

所述氧化铝纳米粉的颗粒直径为20~100nm;所述氮化铝纳米粉末的颗粒直径为20~100nm。

本发明的有益效果为:

本发明提供的滤波器结构简单,利用吸热层、散热层以及通气管多种方法组合散热,能够大大增强滤波器的散热性能。

本发明采用氧化铝对环氧树脂进行改性的方法,以改善环氧树脂的耐高温、热传导性,使其更加适用于作为滤波器的吸热和散热材料。本发明的滤波器吸热层和散热层使用的是同种材料氧化铝改性的环氧树脂制备,使用同种材料具有更好的粘结融合性,使系统结合更加紧密,该材料具有耐高温、传热快、散热快的优点。

由于滤波器的吸热和散热装置由于工作时不可避免的会吸收一些微波,时间久了后会大大影响吸热和散热材料的性能,致使材料各方面能力下降,因此在前处理氧化铝时加入了硝酸铈(III)六水合物,使生成的纳米氧化铈能够均匀的包裹在氧化铝颗粒表面,增强了材料的抗辐射能力,且因生成的氧化铈与氧化铝结合紧密,使整体材料的耐用性也大大增强。

本发明采用的吸热层和散热层在合成时使用导热材料制作成的气凝胶球比表面积能够达到267.3m2/g,因此能够与环氧树脂复合后接触更加紧密,使热量更易传导,而添加了少量纳米氮化铝是为了增强整体材料的导热能力,纳米氮化铝添加量是氧化铝前处理物质量的30%左右时,不仅大幅提升导热能力还不会影响材料反应体的流动性。在使用干冰-丙酮浴时,利用滴入的液滴与干冰-丙酮存在巨大的温差,液滴与液面接触时会被瞬间吸收热量进而逐渐变成冰球,因此在冰球逐渐下落至瓶底的过程中被吸收热量从而自动旋转,不仅能够促进了冰球的成型,而且冰球在旋转时内部也随之旋转其中的物质被均匀地冻结。由于干冰-丙酮浴的温度越低粘度越大,因此可以通过控制干冰-丙酮液体的温度,使液体的粘度改变,控制液滴形成的在冰球在液体中降落和旋转的速度,从而控制成球大小以及均匀程度以达到要求。

本发明采用的设置在提高材料的导热系数的同时,还增大了热传递的接触面积,进一步提高导热与散热效率。在合成散热以及吸热成品材料时,加入少量异丙醇不仅能够使树脂和气凝胶球的分散更加均匀,在最终烘干产品时异丙醇的挥发能够使产品生成细小的气孔,这样产品在使用时内部高温处通过气孔与外界气体接触能快速的进行散热,而本发明同时也设置了通气管道并通入气体,结合气孔能够使整个散热系统的流通性大大增加,使散热也更加的迅速,最终实现本发明的目的。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分,示出了符合本发明的实施例,并与说明书一起用于解释本发明的原理。

图1为本发明微带贴片滤波器的结构示意图。

其中:滤波器腔体1,通气管道2,散热层3,吸热层4,通气阀门5,贴片6,圆形压片7,微带输入线8,底座9,外壳10,内壳11,通线管12,凹槽101,固定腔体201。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明,其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时,除非另有表示,不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反,它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。

在本申请的描述中,需要说明的是,除非另有规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是机械连接或电连接,也可以是两个元件内部的连通,可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

图1示出了本申请的实施例涉及的一种微带贴片滤波器,如图1所示,

包括滤波器腔体、外壳体和内壳体,其中所述外壳体内设有通气管道,所述内壳体内设有散热层,所述散热层内表面设有吸热层,所述外壳体的两侧设有两个固定腔体,所述固定腔体上方固定有微带贴片,所述固定腔体下方设有两个通气阀门用于控制通气管道内的气体进出,所述固定腔体与所述滤波器腔体中间有凹槽,所述凹槽内设有连通滤波腔体与微带贴片的通线管,所述滤波器腔体底部还设有底座。

包括滤波器腔体1、外壳体10和内壳体11,其中外壳体10内设有通气管道2,内壳体11内设有散热层3;散热层3内部设有吸热层4,外壳体10的两侧设有两个固定腔体201,固定腔体201上方固定有微带贴片6,固定腔体201下方设有两个通气阀门5用于控制通气管道2内的气体进出,固定腔体201与滤波器腔体1中间有凹槽101,凹槽101内设有连通滤波腔体1与微带贴片6的通线管12,滤波器腔体1底部设有底座9。

进一步地,吸热层4和散热层3使用同种材料组成,具体为氧化铝改性的环氧树脂材料;微带贴片6的材质为金属材料;通气管道2内通入氮气或二氧化碳可大大提高散热效果。

进一步地,吸热层4设置为多个凸起结构,散热层3的厚度为5~10mm。

更进一步地,在本实施例中,吸热层4和散热层3所用氧化铝改性的环氧树脂材料的具体制作方法为:

S1.前处理氧化铝:

(1)称取5g氧化铝纳米粉盛放于坩埚中,放入马弗炉煅烧,在1h内缓慢升温至600℃,之后再保持该温度1h,取出后自然冷却,先用去离子水冲洗3次,再用无水乙醇冲洗3次,过滤后放入90℃烘箱中烘干,密封保存;

(2)称取1g硝酸铈(III)六水合物和0.8g聚乙烯吡咯烷酮加入到100mL去离子水中,放置于磁力搅拌器上,室温下磁力搅拌直至完全溶解,之后加入0.5g的步骤(1)处理过的氧化铝,继续搅拌30min,然后倒入聚四氟乙烯反应釜中封闭后,将反应釜放到烘箱中,设置烘箱温度为150℃反应12h,反应结束后取出,降至室温后过滤,收集固体物;

(3)将步骤(2)收集的固体物先用去离子水冲洗3次,再用无水乙醇冲洗3次,过滤,放入90℃烘箱中烘干,即得氧化铝前处理物,将产物密封保存;

S2.合成气凝胶球:

a.在烧杯中加入2g步骤S1制得的氧化铝前处理物、10~100mL水、0.01~0.03mol氮化铝纳米粉末、螯合剂,放于磁力搅拌器上室温搅拌,得到混合液;

b.制作干冰-丙酮浴:先往杜瓦瓶中加入少量干冰,等瓶体冷却至温度为零下后,缓慢加入丙酮至瓶体1/2处,继续加入干冰,直至温度降为-30℃以下,且此时瓶内液体未形成胶冻状、能够自由流动即可;

c.将步骤a中制得的混合液以10秒每滴的速度通过直径为100~5000微米的针头,滴入步骤b制得的干冰-丙酮浴中,液滴在接触到干冰-丙酮浴后会逐渐结冰并得到冰凝胶球沉入瓶底;

d.将步骤c制得的冰凝胶球收集,放入真空干燥箱在50KPa、40℃的条件下进行真空干燥解冻,得到气凝胶球前体;

e.将步骤d处理后得到的气凝胶球前体投入无水乙醇中浸泡12~24h,且每隔6h更换一次无水乙醇,之后放入干燥箱中90℃干燥即得气凝胶球;

S3.取13.6g环氧树脂,并加入1.5g异丙醇,以及11.4g步骤S2制备的气凝胶球,先超声分散30min,再在搅拌机上搅拌30min后得到均匀的液体,加入1.5g固化剂,注模后放入真空干燥箱中10min,之后保持60℃固化30min,脱模,放在干燥箱中90℃条件下干燥,即得产物。

其中,上述螯合剂为乙酰乙酸乙酯或乙酰丙酮;氧化铝纳米粉的颗粒直径为20~100nm;氮化铝纳米粉末的颗粒直径为20~100nm。

对该滤波器吸热层和散热层导热复合材料的耐高温性能、高导热性能以及机械性能进行试验测试,分别使用石墨材料、陶瓷材料、铜质材料做成吸热层和散热层与本发明进行对比,结果如表1所示。

表1四种材料的性能对比

从表1的结果值可以看出,本发明所用氧化铝改性的环氧树脂导热复合材料具有与其他三种材料都具有耐高温性能,但是热膨胀系数却比其他三种要低很多,说明相比较其他三种材料,本发明所用导热材料能够达到较好的高温下防止变形的效果。虽然石墨材料陶瓷材料和铜质材料具有较高的拉伸强度,但经过一定的辐射老化后,它们的拉伸保留率以及断裂伸长率保留率都比本发明所用材料要低,说明本发明所用材料有更好的耐辐射性以及耐老化性。

经检测,本发明所述滤波器使用的吸热层和散热层材料导热系数高达2.32W/m·K,比传统的氧化铝复合环氧树脂材料高出2倍,证明相对于现有材料,本发明所用导热材料具有更快的导热和散热效果,下列对其进行在一定温度范围内多次热循环,记录其导热系数的变化,结果如下表2所示:

表2本发明导热材料高温循环导热系数变化(单位:W/m·K)

由表2可知,无论是在温度变化为25~150℃还是25~200℃时,循环升降温度50次,其导热系数的变化均较小,不超过总导热系数的5%,说明本发明所用导热复合材料在25~200℃温度区间具有良好的热稳定性。

最后应当说明的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对本发明保护范围的限制,尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

再多了解一些
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