專利名稱：一種超材料諧振子及其制備方法
一種超材料諧振子及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及濾波器領(lǐng)域，尤其涉及一種超材料諧振子及其制備方法。
背景技術(shù)：
超材料是近十年來(lái)發(fā)展起來(lái)的對(duì)電磁波起調(diào)制作用的材料。超材料一般是由一定數(shù)量的金屬微結(jié)構(gòu)附在具有一定力學(xué)、電磁學(xué)的基板上，這些具有特定圖案和材質(zhì)的微結(jié)構(gòu)會(huì)對(duì)經(jīng)過(guò)其身的特定頻段的電磁波產(chǎn)生調(diào)制作用。超材料諧振子是指含金屬微結(jié)構(gòu)的微波陶瓷諧振子，用于制作小體積高性能的濾波器。目前常用在陶瓷板上加工金屬微結(jié)構(gòu)有如下幾種方法I、在陶瓷板的單面或雙面覆上銅箔后經(jīng)高溫1065°C 1085°C加熱，使銅金屬通過(guò)高溫熔煉、擴(kuò)散過(guò)程與Al2O3或AlN產(chǎn)生共晶熔體，使銅金屬被緊密而堅(jiān)固的貼在陶瓷板上，形成復(fù)合板，然后以蝕刻方式制備金屬微結(jié)構(gòu)，但該法不適合高介電微波介質(zhì)陶瓷的覆銅，并且工藝過(guò)程復(fù)雜、成本高。2、先將陶瓷板表面涂一層導(dǎo)電有機(jī)膠，之后電鍍銅，形成覆銅陶瓷板，再蝕刻出金屬微結(jié)構(gòu)，但該方法銅的粘結(jié)性能差，并且陶瓷板本身不導(dǎo)電，需要先圖導(dǎo)電有機(jī)膠使之導(dǎo)電，工藝復(fù)雜且成本高。3、采用低溫共燒工藝，但LTCC工藝較難掌握，存在不少技術(shù)難題。例如無(wú)壓空氣中燒結(jié)導(dǎo)致分層和翹曲現(xiàn)象；為了保護(hù)較低的燒結(jié)溫度(〈Ag-Pd合金的熔點(diǎn))，必須加入一些低熔點(diǎn)的助燒劑，而助燒劑又導(dǎo)致了高損耗。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種超材料諧振子，采用熱固性樹(shù)脂膠作為粘結(jié)劑，不僅損耗低，而且耐高溫，制備的諧振子在使用過(guò)程中不會(huì)因?yàn)闇囟冗^(guò)高使膠熔化而變形，使該諧振子可以用在大功率器件里。本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是一種超材料諧振子的制備方法，所述的制備方法包括以下步驟在微波介質(zhì)陶瓷片表面涂覆一層熱固性樹(shù)脂膠液，經(jīng)半固化處理后形成半固化微波介質(zhì)陶瓷片；將金屬箔覆在所述半固化微波介質(zhì)陶瓷片表面形成預(yù)壓整體；將預(yù)壓整體置于真空環(huán)境下熱壓，半固化后的熱固性樹(shù)脂膠液在熱壓過(guò)程中固化，形成覆金屬箔的微波介質(zhì)陶瓷片；在覆有金屬箔的微波介質(zhì)陶瓷片上加工出多個(gè)金屬微結(jié)構(gòu)，制得含有金屬微結(jié)構(gòu)的微波介質(zhì)陶瓷片；將多個(gè)含有金屬微結(jié)構(gòu)的微波介質(zhì)陶瓷片疊合、封裝，獲得所需的超材料諧振子。將所述預(yù)壓整體置于真空環(huán)境下熱壓、固化的具體過(guò)程為在真空環(huán)境下，并且壓力不大于2. 9MPa、溫度不大于200°C的條件下熱壓40飛0分鐘，半固化后的熱固性樹(shù)脂膠液在這一過(guò)程中固化。所述將多個(gè)含有金屬微結(jié)構(gòu)的微波介質(zhì)陶瓷片疊合、封裝的具體過(guò)程為將熱固性樹(shù)脂膠液涂覆到所述的每一個(gè)含有金屬微結(jié)構(gòu)的微波介質(zhì)陶瓷片表面并半固化，然后對(duì)齊疊合、熱壓，半固化后的熱固性樹(shù)脂膠液在熱壓過(guò)程中固化完成封裝。涂覆到所述微波介質(zhì)陶瓷片表面所采用的熱固性樹(shù)脂膠液與封裝過(guò)程中所采用的熱固性樹(shù)脂膠液相同或不相同。所述金屬箔為電鍍金屬箔。所述電鍍金屬箔的粗糙面貼覆于所述半固化微波介質(zhì)陶瓷片表面。所述熱固性樹(shù)脂膠液為酚醛樹(shù)脂膠液、環(huán)氧樹(shù)脂膠液、不飽和聚酯樹(shù)脂膠液或硅醚樹(shù)脂膠液。 加工所述金屬微結(jié)構(gòu)所用的金屬為金、銀、銅、鋁或銀鈀合金。一種超材料諧振子，由上述方法制備的超材料諧振子。本發(fā)明的有益效果為采用熱固性樹(shù)脂膠作為粘結(jié)劑，不僅損耗低，而且耐高溫，金屬箔也不易剝離微波介質(zhì)陶瓷片(即結(jié)合強(qiáng)度高)；并且制備的諧振子在使用過(guò)程中不會(huì)因?yàn)闇囟冗^(guò)高使膠熔化而變形，使該諧振子可以用在大功率器件里；該工藝簡(jiǎn)單，降低了成本。

圖I為本發(fā)明制備方法的流程圖。
具體實(shí)施方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合實(shí)施例及附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。一種超材料諧振子的制備方法，包括以下步驟如圖I所示a、將高溫?zé)Y(jié)后的、厚度為Imm 2mm的微波介質(zhì)陶瓷片表面磨平并清洗；b、在微波介質(zhì)陶瓷片表面涂覆一層熱固性樹(shù)脂膠液，經(jīng)半固化處理后形成半固化微波介質(zhì)陶瓷片；C、將電鍍金屬箔(如電鍍銅箔、電鍍銀箔等)粗糙面貼覆于半固化微波介質(zhì)陶瓷片表面形成預(yù)壓整體；粗糙面是為了加強(qiáng)銅箔與微波介質(zhì)陶瓷片的粘結(jié)性；d、將預(yù)壓整體置于真空環(huán)境下，并且壓力不大于2. 9MPa、溫度不大于200°C的條件下熱壓40飛0分鐘，形成覆電鍍金屬箔的微波介質(zhì)陶瓷片；半固化后的熱固性樹(shù)脂膠液在這一過(guò)程中固化形成熱固性樹(shù)脂膠，粘結(jié)電鍍金屬箔和微波介質(zhì)陶瓷片；e、在覆有電鍍金屬箔的微波介質(zhì)陶瓷片上加工出多個(gè)金屬微結(jié)構(gòu),制得含有金屬微結(jié)構(gòu)的微波介質(zhì)陶瓷片；f、將熱固性樹(shù)脂膠液涂覆到每一個(gè)含有金屬微結(jié)構(gòu)的微波介質(zhì)陶瓷片表面并半固化，然后對(duì)齊疊合、熱壓，半固化后的熱固性樹(shù)脂膠液在熱壓過(guò)程中固化完成封裝；其中該步驟中所采用的熱固性樹(shù)脂膠液與步驟b中所采用的熱固性樹(shù)脂膠液可以相同也可以不相同。
其中，步驟e中金屬微結(jié)構(gòu)是由金屬絲構(gòu)成的具有一定幾何形狀的平面或者立體結(jié)構(gòu)，如工字形、雪花形等，可以采用絲網(wǎng)印刷技術(shù)制備出金屬微結(jié)構(gòu)，也可以采用其他蝕亥IJ、光刻、離子刻等技術(shù)，加工金屬微結(jié)構(gòu)所采用的金屬為金、銀、銅、鋁或銀鈀合金。采用的熱固性樹(shù)脂膠液為酚醛樹(shù)脂膠液、環(huán)氧樹(shù)脂膠液、不飽和聚酯樹(shù)脂膠液或硅醚樹(shù)脂膠液等，其介電損耗低(小于0. 006GHz)且固化后的熱固性樹(shù)脂膠耐高溫，粘結(jié)性比普通的膠強(qiáng)，金屬箔不易剝離微波介質(zhì)陶瓷片。由上述方法制備的諧振子在使用過(guò)程中不會(huì)因?yàn)闇囟冗^(guò)高使熱固性樹(shù)脂膠熔化而變形，使該諧振子可以用在大功率器件里。實(shí)施例一a、將高溫?zé)Y(jié)后的、厚度為Imm的微波介質(zhì)陶瓷片表面磨平并清洗；b、在微波介質(zhì)陶瓷片表面(單面)涂覆一層環(huán)氧樹(shù)脂膠液，經(jīng)半固化處理后形成半固化微波介質(zhì)陶瓷片；
C、將電鍍銅箔的粗糙面貼覆于半固化微波介質(zhì)陶瓷片的涂覆有環(huán)氧樹(shù)脂膠液一面形成預(yù)壓整體；d、將預(yù)壓整體置于真空環(huán)境下，并且壓力為2.9MPa、溫度為200°C的條件下熱壓4(T60分鐘，形成覆電鍍銅箔的微波介質(zhì)陶瓷片，半固化后的環(huán)氧樹(shù)脂膠液在這一過(guò)程中固化形成環(huán)氧樹(shù)脂膠，粘結(jié)電鍍銅箔和微波介質(zhì)陶瓷片；e、在覆有電鍍銅箔的微波介質(zhì)陶瓷片上蝕刻出多個(gè)工字形金屬微結(jié)構(gòu)，制得含有金屬微結(jié)構(gòu)的微波介質(zhì)陶瓷片；f、將環(huán)氧樹(shù)脂膠液涂覆到每一個(gè)含有金屬微結(jié)構(gòu)的微波介質(zhì)陶瓷片表面并半固化，根據(jù)諧振子實(shí)際所需的厚度然后對(duì)齊疊合，在壓力為2. 5MPa、溫度為180°C的條件下熱壓4(T60分鐘，半固化后的環(huán)氧樹(shù)脂膠液在這一熱壓過(guò)程中固化完成封裝，獲得所需的超材料諧振子。實(shí)施例二a、將高溫?zé)Y(jié)后的、厚度為I. 2mm的微波介質(zhì)陶瓷片表面磨平并清洗；b、在微波介質(zhì)陶瓷片表面(雙面)涂覆一層環(huán)氧樹(shù)脂膠液，經(jīng)半固化處理后形成半固化微波介質(zhì)陶瓷片；C、將電鍍銅箔的粗糙面貼覆于半固化微波介質(zhì)陶瓷片的表面形成預(yù)壓整體；d、將預(yù)壓整體置于真空環(huán)境下，并且壓力為2. 5MPa、溫度為200°C的條件下熱壓4(T60分鐘，形成覆電鍍銅箔的微波介質(zhì)陶瓷片，半固化后的環(huán)氧樹(shù)脂膠液在這一過(guò)程中固化形成環(huán)氧樹(shù)脂膠，粘結(jié)電鍍銅箔和微波介質(zhì)陶瓷片；e、在覆有電鍍銅箔的微波介質(zhì)陶瓷片上蝕刻出多個(gè)工字形金屬微結(jié)構(gòu)，制得含有金屬微結(jié)構(gòu)的微波介質(zhì)陶瓷片；f、將酚醛樹(shù)脂膠液涂覆到每一個(gè)含有金屬微結(jié)構(gòu)的微波介質(zhì)陶瓷片表面并半固化，根據(jù)諧振子實(shí)際所需的厚度然后對(duì)齊疊合，在壓力為2. 3MPa、溫度為180°C的條件下熱壓4(T60分鐘，半固化后的酚醛樹(shù)脂膠液在這一熱壓過(guò)程中固化完成封裝，獲得所需的超材料諧振子。實(shí)施例三a、將高溫?zé)Y(jié)后的、厚度為I. 5mm的微波介質(zhì)陶瓷片表面磨平并清洗；b、在微波介質(zhì)陶瓷片表面(單面)涂覆一層酚醛樹(shù)脂膠液，經(jīng)半固化處理后形成半固化微波介質(zhì)陶瓷片；C、將電鍍銅箔的粗糙面貼覆于半固化微波介質(zhì)陶瓷片的涂覆有酚醛樹(shù)脂膠液一面形成預(yù)壓整體；d、將預(yù)壓整體置于真空環(huán)境下，并且壓力為2.9MPa、溫度為200°C的條件下熱壓4(T60分鐘，形成覆電鍍銅箔的微波介質(zhì)陶瓷片，半固化后的酚醛樹(shù)脂膠液在這一過(guò)程中固化形成酚醛樹(shù)脂膠，粘結(jié)電鍍銅箔和微波介質(zhì)陶瓷片；e、在覆有電鍍銅箔的微波介質(zhì)陶瓷片上蝕刻出多個(gè)工字形金屬微結(jié)構(gòu)，制得含有 金屬微結(jié)構(gòu)的微波介質(zhì)陶瓷片；f、將酚醛樹(shù)脂膠液涂覆到每一個(gè)含有金屬微結(jié)構(gòu)的微波介質(zhì)陶瓷片表面并半固化，根據(jù)諧振子實(shí)際所需的厚度然后對(duì)齊疊合，在壓力為2. 9MPa、溫度為180°C的條件下熱壓4(T60分鐘，半固化后的酚醛樹(shù)脂膠液在這一熱壓過(guò)程中固化完成封裝，獲得所需的超材料諧振子。實(shí)施例四a、將高溫?zé)Y(jié)后的、厚度為2mm的微波介質(zhì)陶瓷片表面磨平并清洗；b、在微波介質(zhì)陶瓷片表面(單面)涂覆一層不飽和聚酯樹(shù)脂膠液，經(jīng)半固化處理后形成半固化微波介質(zhì)陶瓷片；C、將電鍍銅箔的粗糙面貼覆于半固化微波介質(zhì)陶瓷片的涂覆有不飽和聚酯樹(shù)脂膠液一面形成預(yù)壓整體；d、將預(yù)壓整體置于真空環(huán)境下，并且壓力為2.9MPa、溫度為180°C的條件下熱壓4(T60分鐘，形成覆電鍍銅箔的微波介質(zhì)陶瓷片，半固化后的不飽和聚酯樹(shù)脂膠液在這一過(guò)程中固化形成不飽和聚酯樹(shù)脂膠，粘結(jié)電鍍銅箔和微波介質(zhì)陶瓷片；e、在覆有電鍍銅箔的微波介質(zhì)陶瓷片上蝕刻出多個(gè)工字形金屬微結(jié)構(gòu)，制得含有金屬微結(jié)構(gòu)的微波介質(zhì)陶瓷片；f、將環(huán)氧樹(shù)脂膠液涂覆到每一個(gè)含有金屬微結(jié)構(gòu)的微波介質(zhì)陶瓷片表面并半固化，根據(jù)諧振子實(shí)際所需的厚度然后對(duì)齊疊合，在壓力為2. 9MPa、溫度為180°C的條件下熱壓4(T60分鐘，半固化后的環(huán)氧樹(shù)脂膠液在這一熱壓過(guò)程中固化完成封裝，獲得所需的超材料諧振子。實(shí)施例五實(shí)施例五相對(duì)于上述四個(gè)實(shí)施例的不同點(diǎn)在于重復(fù)步驟a、b、c制備多片預(yù)壓整體，將多片預(yù)壓整體疊合，相鄰預(yù)壓整體之間用牛皮紙、鋼板隔開(kāi)，一起置于真空環(huán)境下、且壓力不大于2. 9MPa、溫度不大于200°C的條件下熱壓40飛0分鐘，形成多片覆電鍍銅箔的微波介質(zhì)陶瓷片，后續(xù)步驟與上述實(shí)施例相同，不再贅述；同時(shí)熱壓節(jié)約了工藝、擴(kuò)大了生產(chǎn)規(guī)模。在上述實(shí)施例中，僅對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了示范性描述，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員在閱讀本專利申請(qǐng)后可以在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種修改。
權(quán)利要求
1.ー種超材料諧振子的制備方法，其特征在于，所述的制備方法包括以下步驟 在微波介質(zhì)陶瓷片表面涂覆ー層熱固性樹(shù)脂膠液，經(jīng)半固化處理后形成半固化微波介質(zhì)陶瓷片； 將金屬箔覆在所述半固化微波介質(zhì)陶瓷片表面形成預(yù)壓整體； 將預(yù)壓整體置于真空環(huán)境下熱壓，半固化后的熱固性樹(shù)脂膠液在熱壓過(guò)程中固化，形成覆金屬箔的微波介質(zhì)陶瓷片； 在覆有金屬箔的微波介質(zhì)陶瓷片上加工出多個(gè)金屬微結(jié)構(gòu)，制得含有金屬微結(jié)構(gòu)的微波介質(zhì)陶瓷片； 將多個(gè)含有金屬微結(jié)構(gòu)的微波介質(zhì)陶瓷片疊合、封裝，獲得所需的超材料諧振子。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的超材料諧振子的制備方法，其特征在于，將所述預(yù)壓整體置于真空環(huán)境下熱壓、固化的具體過(guò)程為在真空環(huán)境下，并且壓力不大于2. 9MPa、溫度不大于200°C的條件下熱壓4(Γ60分鐘，半固化后的熱固性樹(shù)脂膠液在這ー過(guò)程中固化。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的超材料諧振子的制備方法，其特征在于，所述將多個(gè)含有金屬微結(jié)構(gòu)的微波介質(zhì)陶瓷片疊合、封裝的具體過(guò)程為將熱固性樹(shù)脂膠液涂覆到所述的每ー個(gè)含有金屬微結(jié)構(gòu)的微波介質(zhì)陶瓷片表面并半固化，然后對(duì)齊疊合、熱壓，半固化后的熱固性樹(shù)脂膠液在熱壓過(guò)程中固化完成封裝。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的超材料諧振子的制備方法，其特征在于，涂覆到所述微波介質(zhì)陶瓷片表面所采用的熱固性樹(shù)脂膠液與封裝過(guò)程中所采用的熱固性樹(shù)脂膠液相同或不相同。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的超材料諧振子的制備方法，其特征在于，所述金屬箔為電鍍金屬箱。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的超材料諧振子的制備方法，其特征在于，所述電鍍金屬箔的粗糙面貼覆于所述半固化微波介質(zhì)陶瓷片表面。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的超材料諧振子的制備方法，其特征在于，所述熱固性樹(shù)脂膠液為酚醛樹(shù)脂膠液、環(huán)氧樹(shù)脂膠液、不飽和聚酯樹(shù)脂膠液或硅醚樹(shù)脂膠液。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的超材料諧振子的制備方法，其特征在于加工所述金屬微結(jié)構(gòu)所用的金屬為金、銀、銅、鋁或銀鈀合金。
9.ー種超材料諧振子，其特征在于，包括權(quán)利要求廣8任一項(xiàng)制備的超材料諧振子。
全文摘要
本發(fā)明提供一種超材料諧振子的制備方法及諧振子，其制備方法為在微波介質(zhì)陶瓷片表面涂覆一層熱固性樹(shù)脂膠液，經(jīng)半固化處理后形成半固化微波介質(zhì)陶瓷片；將金屬箔覆在半固化微波介質(zhì)陶瓷片表面形成預(yù)壓整體；將預(yù)壓整體置于真空環(huán)境下熱壓、固化形成覆金屬箔的微波介質(zhì)陶瓷片；然后加工金屬微結(jié)構(gòu)，將多個(gè)含有金屬微結(jié)構(gòu)的微波介質(zhì)陶瓷片疊合、封裝。采用熱固性樹(shù)脂膠作為粘結(jié)劑，不僅損耗低，而且耐高溫，金屬箔也不易剝離微波介質(zhì)陶瓷片(即結(jié)合強(qiáng)度高)，所以制備的諧振子在使用過(guò)程中不會(huì)因?yàn)闇囟冗^(guò)高使膠熔化而變形，使該諧振子可以用在大功率器件里。
文檔編號(hào)H01P7/10GK102731103SQ20121017402
公開(kāi)日2012年10月17日 申請(qǐng)日期2012年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月30日
發(fā)明者劉若鵬, 徐冠雄, 繆錫根 申請(qǐng)人:深圳光啟創(chuàng)新技術(shù)有限公司