一种连体式同轴介质滤波器的成型方法
【专利摘要】本发明公开了一种连体式同轴介质滤波器坯体的成型方法，包括：轧膜法制备陶瓷膜片，将陶瓷膜片叠层并加热加压处理使膜片紧密结合成为密实生坯块，对生坯块按所设计的滤波器结构进行切割打孔等机械操作，最后对陶瓷生坯进行排胶及烧结。本发明与干压成型相比，不需要复杂结构的钢制模具，避免了模具加工难、成本高、成型后脱模困难、坯体易碎的缺点。本发明制作的介质滤波器生坯由于聚乙烯醇含量较高，使得生坯韧性高，不易破碎，而且烧结前容易进行机械加工，可以灵活制作复杂结构的陶瓷器件生坯，能够有效的提高生产率、成品率。与凝胶注模成型相比，本发明使用的聚乙烯醇、甘油等有机物，廉价安全，对人体和环境均无害，满足绿色化生产的要求。
【专利说明】一种连体式同轴介质滤波器的成型方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于微波陶瓷与器件领域，更具体地，涉及一种连体式同轴介质滤波器坯 体的成型方法。
【背景技术】
[0002] 滤波器广泛应用于微波/射频电路中，其性能的好坏直接影响到系统的性能。当 今无线通讯技术迅猛发展，对滤波器小型化、兼容性的要求越来越高。连体式介质滤波器 和双工器是一个长方体介质块上表面到下表面带有一系列平行的通孔作为谐振器，介质块 表面镀有金属电极图案作为输入输出稱合和谐振器间电感电容稱合，与传统的同轴滤波器 相比不需要额外的耦合结构，满足小型化的要求，而且Q值高、插入损耗低，受到了广泛的 重视。介质块上通孔个数即谐振器个数越多，滤波器带外衰减越好，频率特性曲线越接近矩 形，但通孔的增多会导致器件成型困难。目前，常规的同轴介质滤波器成型方法是干压粉末 成型和凝胶注模成型。
[0003] 干压粉末成型是将经过造粒、流动性好的粉体装入模具，沿单轴方向加压将粉料 压制成一定形状的坯体。坯体具有密度高，烧结收缩小，形状规则不易变型等优点，但需要 按照器件结构制作钢制模具，由于器件尺寸小、结构复杂，模具加工难、成本高，实际操作中 脱模困难、坯体易破碎，效率低，成品率低。
[0004] 凝胶注模成型是在低粘度高固相含量的浆料悬浮液中加入少量的有机单体，然后 利用催发剂和引发剂，使悬浮体中的有机单体聚合交联形成三维网状结构，从而使液态浆 料原位固化成型。凝胶注模成型对模具要求不高，可成型复杂结构的陶瓷，湿坯强度较高， 易脱模，生坯塑性较好，可进行机械加工。凝胶注模成型中使用的有机单体丙烯酰胺、交联 剂Ν，Ν'-亚甲基双丙烯酰胺、催化剂Ν，Ν，Ν'，Ν'-四甲基乙二胺等有机溶剂均为有毒 物质，大规模生产时容易危害人体和环境。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是为了提供一种连体式同轴介质滤波器坯体的成型方法，旨在解决 现有连体式同轴介质滤波器若采用干压粉末成型导致操作困难、效率低、成品率低；若采用 凝胶注模成型则导致使用有机物对人体环境有害的技术问题。
[0006] 本发明提供的连体式同轴介质滤波器坯体的成型方法，包括下述步骤：
[0007] (1)将聚乙烯醇加入到去离子水中缓慢加热，待聚乙烯醇完全溶解后加入甘油搅 拌均匀，并保温直至溶液澄清后形成轧膜用塑化剂溶液；
[0008] (2)在陶瓷粉料中加入所述轧膜用塑化剂溶液搅拌均匀后形成混合泥料，并将所 述混合泥料倒在轧膜机轧辊上混练，混合泥料中水分逐渐蒸发，直到混合料能够从轧辊上 整块取下，形成均匀混合料块；
[0009] (3)将所述均匀混合料块放置在所述轧膜机轧辊上轧制出第一膜片，将所述第一 膜片折叠并作90°倒向后再次放置在所述轧膜机轧辊上轧制；重复上述步骤直至轧制出 的膜片均匀、表面无花纹且排出气泡后切割成一定大小的第二膜片；
[0010] (4)减小轧膜机的两个轧辊之间的间距，并将所述第二膜片放置在轧膜机轧辊上 反复轧制，获得厚度均匀、柔韧性好的第三膜片；
[0011] (5)将所述第三膜片晾干后叠层至所需厚度L，并在热压机上加热加压，使叠层后 的膜片紧密结合形成坯体块；所需厚度1=：^=，f为滤波器的中心频率，ε为材料介电 λτι V ε 常数；
[0012] (6)将所述坯体块按预先设定的尺寸进行切割、打孔后获得滤波器陶瓷生坯；
[0013] (7)将所述滤波器陶瓷生坯进行排胶和烧结处理后获得连体式同轴介质滤波器坯 体。
[0014] 其中，在步骤（1)中，所述聚乙烯醇、所述去离子水和所述甘油的质量百分比分别 为（15%?25% )、（60%?75% )和（10%?15% )。
[0015] 其中，步骤⑵中，陶瓷粉料为（Mg^CaaJyZrvJiC^陶瓷粉料或 Ba (C〇a 8Zna 2) 1/3Nb2/303陶瓷粉料；所述陶瓷粉料与所述轧膜用塑化剂溶液的质量比为 (100 : 40)?（100 : 25)。
[0016] 其中，步骤（7)中排胶和烧结处理分为4个阶段进行，第一阶段：从室温按1? 2°C /min升温至250°C?350°C，保温120min ;第二阶段：按2°C /min升温至550°C，保温 60min ;第三阶段：按5°C /min升温至陶瓷粉体烧结温度，保温180min ;第四阶段：降温至室 温。
[0017] 本发明与干压成型相比，不需要复杂结构的钢制模具，避免了模具加工难、成本 高、成型后脱模困难、坯体易碎的缺点。发明使用的轧膜机操作简单，不需要额外的人工培 训，避免了高昂的设备费和人工培训费，有效地降低了生产成本。本发明制作的介质滤波器 生坯由于聚乙烯醇含量较高，使得生坯韧性高，不易破碎，而且烧结前容易进行机械加工， 可以灵活制作复杂结构的陶瓷器件生坯，能够有效的提高生产率、成品率。与凝胶注模成型 相比，本发明使用的聚乙烯醇、甘油等有机物，廉价安全，对人体和环境均无害，满足绿色化 生产的要求。
【专利附图】
【附图说明】
[0018] 图1为本发明方法的工艺流程图；
[0019] 图2为连体式同轴介质滤波器结构示意图，1为长方体介质块，2为圆柱形通孔，L 为厚度。
【具体实施方式】
[0020] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对 本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并 不用于限定本发明。
[0021] 本发明提供了一种连体式同轴介质滤波器坯体的成型方法，该方法包括下述步 骤：
[0022] 第1步，将聚乙烯醇加入去离子水中缓慢加热，待聚乙烯醇完全溶解后加入甘油 搅拌均匀，保温直至溶液澄清后形成轧膜用塑化剂。
[0023] 第2步，在陶瓷粉料中加入上述塑化剂溶液搅拌均匀后形成混合泥料，并将所述 混合泥料倒在轧膜机轧辊上混练，混合泥料中水分逐渐蒸发，直到混合料能够从轧辊上整 块取下，形成均匀混合料块。
[0024] 第3步，将所述均匀混合料块放置在所述轧膜机轧辊上轧制出较厚的膜片后取 下，将所述较厚的膜片折叠并作90°倒向后再次放置在所述轧膜机轧辊上轧制；重复上述 步骤直至轧制出的膜片均匀、表面无花纹且排出气泡，最后切割成一定大小的较厚膜片。
[0025] 第4步，减小轧膜机的两个轧辊之间的间距，并将所述一定大小的较厚膜片放置 在轧膜机轧辊上反复轧制，获得厚度均匀、柔韧性好的膜片。
[0026] 第5步，将所述厚度均匀、柔韧性好的膜片晾干后叠层至所需厚度L，并在热压机 上加热加压，使叠层后的膜片紧密结合形成坯体块。其中，所需厚度是根据
【权利要求】
1. 一种连体式同轴介质滤波器坯体的成型方法，其特征在于，包括下述步骤： (1) 将聚乙烯醇加入到去离子水中缓慢加热，待聚乙烯醇完全溶解后加入甘油搅拌均 匀，并保温直至溶液澄清后形成轧膜用塑化剂溶液； (2) 在陶瓷粉料中加入所述轧膜用塑化剂溶液搅拌均匀后形成混合泥料，并将所述混 合泥料倒在轧膜机轧辊上混练，混合泥料中水分逐渐蒸发，直到混合料能够从轧辊上整块 取下，形成均匀混合料块； (3) 将所述均匀混合料块放置在所述轧膜机轧辊上轧制出第一膜片，将所述第一膜片 折叠并作90°倒向后再次放置在所述轧膜机轧辊上轧制；重复上述步骤直至轧制出的膜 片均匀、表面无花纹且排出气泡后切割成一定大小的第二膜片； (4) 减小轧膜机的两个轧辊之间的间距，并将所述第二膜片放置在轧膜机轧辊上反复 轧制，获得厚度均匀、柔韧性好的第三膜片； (5) 将所述第三膜片晾干后叠层至所需厚度L，并在热压机上加热加压，使叠层后的膜 片紧密结合形成坯体块；所需厚度L =
'为滤波器的中心频率，ε为材料介电常数； (6) 将所述坯体块按预先设定的尺寸进行切割、打孔后获得滤波器陶瓷生坯； (7) 将所述滤波器陶瓷生坯进行排胶和烧结处理后获得连体式同轴介质滤波器坯体。
2. 如权利要求1所述的成型方法，其特征在于，在步骤（1)中，所述聚乙烯醇、所述去离 子水和所述甘油的质量百分比分别为（15%?25% )、（60%?75% )和（10%?15% )。
3. 如权利要求2所述的成型方法，其特征在于，步骤⑵中，陶瓷粉料为 (Mg^Ca^UrvJiC^陶瓷粉料或Ba(C〇(l. 8Zna2)1/3Nb2/303陶瓷粉料；所述陶瓷粉料与所述 轧膜用塑化剂溶液的质量比为（100 : 40)?（100 : 25)。
4. 如权利要求1-3任一项所述的成型方法，其特征在于，步骤（7)中排胶和烧结处理 分为4个阶段进行，第一阶段：从室温按1?2°C /min升温至250°C?350°C，保温120min ; 第二阶段：按2°C /min升温至550°C，保温60min ;第三阶段：按5°C /min升温至陶瓷粉体 烧结温度，保温180min ;第四阶段：降温至室温。
【文档编号】B28B3/00GK104098337SQ201410320880
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2014年7月8日 优先权日:2014年7月8日
【发明者】吕文中, 张文杰, 王晓川, 范桂芬, 梁飞, 汪小红, 付明 申请人:华中科技大学