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5G陶瓷介质滤波器干压成型

瓷介质滤波器是在陶瓷胚体上印刷滤波电路来实现滤波器的电气性能,陶瓷胚体的成型是非常重要的一个工艺环节,而干压成型是目前5G陶瓷介质滤波器的主要成型方法。


陶瓷介质滤波器干压成型工艺简述


陶瓷介质滤波器干压成型的原理是:将经喷雾造粒后流动性好的微波介质陶瓷粉料填充到模腔内,通过压头在模腔内位移,传递压力,使模腔内粉体颗粒重排变形而被压实,形成具有一定强度和形状的陶瓷素坯,然后进行烧结。工艺流程主要包括分料制备、造粒、模压成型以及烧结成瓷四个部分。


图  干压成型工艺流程


影响微波介质陶瓷成型的因素有粉体造粒质量、成型模具以及压制过程中的工艺参数等。干压成型一般加压方式有两种单面加压和双面加压,压制成型过程中,颗粒间以及颗粒与模壁间存在的内、外摩擦引起压力损失使压坯各部位受力不均,造成坯体密度分布不均匀,密度的均匀性影响滤波器的工作性能,因此在5G陶瓷介质滤波器成型过程中还经过等静压再压一下,提高坯体的致密性。


图   干压成型加压方式


介质陶瓷不同于结构陶瓷,对介电性能和插损要求很高,干压成型坯体密度较高,瓷件内部气孔少,尺寸精确,烧成收缩小,无需干燥,形状规则且统一好,电性能好,效率高,成本低,适宜大批量连续化生产,如果坯料颗粒级配合适,结合剂使用正确,加压方式合理,干压法也可以得到比较理想的坯体密度,因此,目前5G陶瓷介质滤波器成型工艺优选干压成型。


5G陶瓷滤波器干压成型难点


陶瓷介质滤波器的胚体为长方体结构,介质块上具有通槽/通孔,同时还有数量不等、大小不一的盲孔,因此胚体在成型时极易出现裂纹,且盲孔/通孔的增多会导致坯体成型困难。



图  5G陶瓷介质滤波器陶瓷件


目前,在陶瓷介质滤波器生产中,在试产环节可以采用简单模具干压成型,烧结后再机加工的方法,量产时按照滤波器结构制作复杂模具,在其中加入粉料一次性成型的方法。


 

采用简单模具干压成型,烧结后再机加工的方法;但因烧结后的陶瓷坯体硬度大,韧性差,加工过程中坯体破碎率高,其加工精度也影响最终产品性能。


 

按照滤波器结构制作复杂模具,在其中加入粉料一次性成型的方法,减少后续机加工;但是对模具的结构设计和承受压力的要求很高,否则会出现成型过程中脱模困难、坯体易破碎,压结过程中无法均匀加压,陶瓷粉料难以致密,烧结后易形成难以检测的内部气孔等问题。目前很多模具厂商已经能够有效解决这方面问题。


图  5G陶瓷介质滤波器干压成型模具


大家更倾向于能够一次性成型,并能保证密度均匀性以及尺寸精度,减少后续加工,降低成本的成型方案。但由于陶瓷滤介质波器的形状较为复杂且尺寸小,成型坯体密度的一致性和均匀性以及尺寸精度控制是成型的难点所在,密度不均匀引起烧结变形,严重时还会导致内部裂纹甚至直接断裂,因此,就需要干压设备厂商和滤波器生产商深入合作,在现有的基础上对成型设备及模具进行改进,解决陶瓷坯体的成型难点,以保证坯体的密度均匀性,减少变形以及送粉过程中的粉腔充填的均匀性及稳定性,提高胚体成型良率和效率。


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