專利名稱：一種疊層片式陶瓷延遲線的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于電子元器件技術領域，涉及一種延遲線，特別涉及小型化、寬頻帶、長延時和具有多組抽頭集成的疊層延遲線。
背景技術：
延遲線廣泛應用于較精密的示波器、彩色電視、電子計算機、航空、雷達等領域，是微波系統(tǒng)中最常用的器件之一。傳統(tǒng)的延遲線體積較大，一般只有單層設計，如在電路基板上采用平面折疊走線實現(xiàn)延時功能，而延遲線的性能指標主要取決于延遲線的長度和相位精度，為了達到一定的延遲時間，只有增加器件的體積以實現(xiàn)較長延遲線長度，造成器件成本提高，可靠性降低，不符合通信產(chǎn)品向短、小、輕、薄方向發(fā)展的趨勢。另一方面，系統(tǒng)中需要在多組信號通路實現(xiàn)不同的延遲功能，就需要使用多組的延遲單元，如采用單層設計的延遲線，因其只有單個輸出端口，則需要在每一路通道中放置一個延遲線，大大占用了電路的面積，不利于系統(tǒng)的小型化；具有多輸出端的延遲線，一般為平面二維結構，器件中如采用分立器件形式的電容和電感組成延時單元，不但體積大而且可靠性低，如采用平面折疊走線實現(xiàn)每一路延時單元，為了避免折疊導線之間的電磁耦合干擾，相鄰兩路之間需要預留一定的距離，同樣會占用較大的電路面積。
發(fā)明內容
本發(fā)明提供一種疊層片式陶瓷延遲線，該延遲線具有疊層三維結構，在相同的體積和重量的標準下，可以實現(xiàn)比傳統(tǒng)延遲線更長的延時時間，同時集成多路輸出端(中間抽頭)，具有小型化、高可靠性、長延時能力的優(yōu)勢。在制備本發(fā)明提供的疊層片式陶瓷延遲線時，無需對現(xiàn)有設備進行改造，其制備工藝與常規(guī)片式元器件工藝相兼容。本發(fā)明技術方案如下一種疊層片式陶瓷延遲線，如圖1、2所示，是一種具有三維疊層結構的器件，包括多個金屬線延遲單元疊層體和多個金屬地電極疊層體，多個金屬線延遲單元疊層體和多個金屬地電極疊層體之間交錯層疊在一起、即相鄰兩層金屬線延遲單元疊層體之間夾一層金屬地電極疊層體或相鄰兩層金屬地電極疊層體之間夾一層金屬線延遲單元疊層體；所述金屬線延遲單元疊層體為印刷于陶瓷介質疊層體表面的折疊式金屬導線，所述金屬地電極疊層體為印刷于陶瓷介質疊層體表面的網(wǎng)格狀金屬層；器件表面具有一個信號輸入端、多個信號輸出端、一個地電極端口和一個端口標記；設金屬線延遲單元疊層體的個數(shù)為N，則信號輸入端與第一金屬線延遲單元的輸入端相連，第一信號輸出端與第一金屬線延遲單元的輸出端和第二金屬線延遲單元的輸入端相連，第二信號輸出端與第二金屬線延遲單元的輸出端和第三金屬線延遲單元的輸入端相連，第(N-I)信號輸出端與第(N-I)金屬線延遲單元的輸出端和第N金屬線延遲單元的輸入端相連，第N信號輸出端與第N金屬線延遲單元的輸出端相連；地電極端口與各個金屬地電極疊層體相連；跨層之間的電氣連接均通過金屬化通孔實現(xiàn)；端口標記為用于區(qū)別器件端口的標志。
本發(fā)明提出的疊層片式陶瓷延遲線，實質上是利用LTCC工藝技術，將依次串聯(lián)的多個金屬延遲線單元通過疊層方式集成于一體，有效減小了延遲線的體積和重量；并可根據(jù)實際需要制作金屬線延遲單元中折疊式金屬導線的長度，以實現(xiàn)延時時間在一定范圍內可調。本發(fā)明由于使用介質陶瓷，具有絕緣性能好、品質因素大、自諧振頻率高等特點，有效的擴寬了延遲線的工作頻段；同時，本發(fā)明由于將金屬導體走線內埋于介質陶瓷體中，從而有效保護了折疊蛇形導體所用金屬材料的性能，提高了延遲線的可靠性，使得延遲線可適應各種不同的工作環(huán)境。本發(fā)明所述疊層片式陶瓷延遲線的制造方法由下列工藝步驟形成a)將一定介電常數(shù)的高頻陶瓷粉料制備成介質膜片；b)在介質膜片上打孔并填充金屬漿料，形成互連通孔；c)在介質膜片表面印刷折疊式金屬導線，形成表面印刷了折疊式金屬導線的介質膜片；在介質膜片表面印刷網(wǎng)格狀金屬導體，形成印刷了網(wǎng)格狀金屬導體的介質膜片；d)將印刷了折疊式金屬導線的介質膜片、印刷了網(wǎng)格狀金屬導體的介質膜片和互連通孔經(jīng)交錯堆疊、等靜壓。切割、排膠、燒結、倒角、封端工序而制成本發(fā)明所述的疊層片式陶瓷延遲線。本發(fā)明所述疊層片式陶瓷延遲線制備方法簡單，與常規(guī)疊層片式器件制備工藝和步驟完全兼容。與傳統(tǒng)延遲線及制備技術相比較，本發(fā)明的有益效果是1、本發(fā)明利用LTCC工藝技術，將依次串聯(lián)的多個金屬延遲線單元通過疊層方式集成于一體，且金屬延遲線采用折疊式圖形結構，有效減小了延遲線的體積和重量；并可根據(jù)實際需要制作金屬線延遲單元中折疊式金屬導線的長度，以實現(xiàn)延時時間在一定范圍內可調。2、本發(fā)明由于使用高頻介質陶瓷，具有絕緣性能好(大于1012Ω)、品質因素大(大于1000)、熱導率高(大于2W/mK)，自諧振頻率高(大于IOGHz)等特點，有效的擴寬了延遲線的工作頻段(最大工作頻率可到15GHz)和應用范圍；3、本發(fā)明將金屬延遲線單元內埋于介質陶瓷體中，從而有效保護了所用金屬材料的原有性能，提高了延遲線的可靠性，使得延遲線可適應各種不同的工作環(huán)境。4、相鄰兩個金屬延遲線單元之間間隔網(wǎng)格狀金屬地電極，實現(xiàn)不同金屬延遲線單元之間的電磁屏蔽，能夠抑制不同金屬延遲線單元之間由于寄生電感、寄生電容帶來的干擾，并降低損耗。5、本發(fā)明的制備方法簡單、操作性強，與常規(guī)疊層片式器件制備工藝和步驟完全兼容，適合于批量化生產(chǎn)。
圖1是本發(fā)明提供的疊層片式陶瓷延遲線的立體外形示意圖。圖2是本發(fā)明提供的疊層片式陶瓷延遲線的分解透視圖。圖3是本發(fā)明提供的疊層片式陶瓷延遲線的內部網(wǎng)格狀金屬地電極結構示意圖。圖4是本發(fā)明提供的疊層片式陶瓷延遲線5路輸出端的延時特性圖。
具體實施例方式下面結合實施例及附圖，對本發(fā)明作進一步詳細說明，但本發(fā)明的實施方式不限于此。如圖1、2、3所示，本疊層片式陶瓷延遲線，包括12層片狀陶瓷介質101、102、103、 104、105、106、107、108、109、110、111、112 ；所述折疊式金屬導線用導電金屬印刷于片狀陶瓷介質層102、104、106、108、110上面；所述網(wǎng)格狀金屬層用導電金屬印刷于片狀陶瓷介質層103、105、107、109、111上面；金屬化通孔hi連接器件信號輸入端IOla和第一金屬線延遲單元的輸入端，金屬化通孔h2連接第一信號輸出端101b、第一金屬線延遲單元的輸出端和第二金屬線延遲單元的輸入端，金屬化通孔h3連接第二信號輸出端101c、第二金屬線延遲單元的輸出端和第三金屬線延遲單元的輸入端，金屬化通孔h4連接第三信號輸出端 101d、第三金屬線延遲單元的輸出端和第四金屬線延遲單元的輸入端，金屬化通孔h5連接第四信號輸出端101e、第四金屬線延遲單元的輸出端和第五金屬線延遲單元的輸入端，金屬化通孔h6連接第五信號輸出端IOlf和第五金屬線延遲單元的輸出端；地電極端口 IOlg 與片狀陶瓷介質層103、105、107、109、111上面的網(wǎng)格狀金屬層相連；端口標記IOlx位于層疊體表面靠近輸入端位置上。本疊層片式陶瓷延遲線包括5路延遲單元；所述陶瓷基片的相對介電常數(shù)范圍為 10 5000。所述金屬導體包括金、銀或銅等低損耗的金屬導體材料。本發(fā)明通過片狀陶瓷介質層上設置折疊式金屬延遲線和網(wǎng)格狀金屬地電極，通過多層疊片共燒技術形成層疊體，并在片狀陶瓷介質層表面設置多個輸出電極，通過多層互連技術將器件中間抽頭有效連接至輸出電極，從而具備多路輸出功能。這種設計方式不僅很好地解決了因設計空間越來越狹小而帶領的設計難題，極大地增大了電磁延遲線的延遲時間，而且這種方式與采用平面技術形成的延遲線設計方式相比，設計更靈活，整個生產(chǎn)工藝大大簡化，降低了生產(chǎn)成本，提高了生產(chǎn)能力和產(chǎn)品合格率。
權利要求
1.一種疊層片式陶瓷延遲線，是一種具有三維疊層結構的器件，包括多個金屬線延遲單元疊層體和多個金屬地電極疊層體，多個金屬線延遲單元疊層體和多個金屬地電極疊層體之間交錯層疊在一起、即相鄰兩層金屬線延遲單元疊層體之間夾一層金屬地電極疊層體或相鄰兩層金屬地電極疊層體之間夾一層金屬線延遲單元疊層體；所述金屬線延遲單元疊層體為印刷于陶瓷介質疊層體表面的折疊式金屬導線，所述金屬地電極疊層體為印刷于陶瓷介質疊層體表面的網(wǎng)格狀金屬層；器件表面具有一個信號輸入端、多個信號輸出端、一個地電極端口和一個端口標記；設金屬線延遲單元疊層體的個數(shù)為N，則信號輸入端與第一金屬線延遲單元的輸入端相連，第一信號輸出端與第一金屬線延遲單元的輸出端和第二金屬線延遲單元的輸入端相連，第二信號輸出端與第二金屬線延遲單元的輸出端和第三金屬線延遲單元的輸入端相連，第(N-I)信號輸出端與第(N-I)金屬線延遲單元的輸出端和第 N金屬線延遲單元的輸入端相連，第N信號輸出端與第N金屬線延遲單元的輸出端相連；地電極端口與各個金屬地電極疊層體相連；跨層之間的電氣連接均通過金屬化通孔實現(xiàn)；端口標記為用于區(qū)別器件端口的標志。
2.根據(jù)權利要求1所述的疊層片式陶瓷延遲線，其特征在于，所述陶瓷介質的相對介電常數(shù)的范圍是10 5000。
3.根據(jù)權利要求1所述的疊層片式陶瓷延遲線，其特征在于，所述折疊式金屬導線和網(wǎng)格狀金屬層的金屬材料為金、銀或銅。
全文摘要
一種疊層片式陶瓷延遲線，屬于電子元器件技術領域。該延遲線包括多個金屬線延遲單元疊層體和多個金屬地電極疊層體，多個金屬線延遲單元疊層體和多個金屬地電極疊層體之間交錯層疊在一起，多個金屬線延遲單元依次串聯(lián)并通過金屬化通孔連接至器件表面，器件表面具有信號輸入端、多個信號輸出端、一個地電極端口和一個端口標記。本發(fā)明利用LTCC工藝技術，將依次串聯(lián)的多個金屬延遲線單元通過疊層方式集成于一體，有效減小了延遲線的體積和重量，具有絕緣性能好、品質因素大、自諧振頻率高、工作帶寬寬等特點；同時，本發(fā)明將金屬延遲單元內埋于介質陶瓷體中，能夠提高延遲線的可靠性，使得延遲線可適應各種不同的工作環(huán)境。
文檔編號H01P9/00GK102394335SQ20111019261
公開日2012年3月28日 申請日期2011年8月10日 優(yōu)先權日2011年8月10日
發(fā)明者唐偉, 夏紅, 尉旭波, 徐自強, 曾志毅, 李恬, 楊邦朝 申請人:成都成電電子信息技術工程有限公司