CN111653854A - 一种微带环行器及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种微带环行器及其制备方法，其中，该环行器包括：具有预埋铁氧体的复合基板；所述复合基板上与所述铁氧体对应的位置依次设置有介质片和永磁体；所述复合基板的外表面，位于所述铁氧体周边设有工作电路。本申请所述技术方案通过利用含有铁氧体的具有高介电常数的软复合基板代替薄膜电路或厚膜电路工艺，使得环行器的加工难度和产品的成本大幅度降低；同时能够进一步缩小环行器的结构尺寸。

Description

一种微带环行器及其制备方法

技术领域

本发明涉及信号传输领域。更具体地，涉及一种小型化印制电路微带环行器及其制备方法。

背景技术

环行器，是一种具有微波信号环流传输功能的器件，通常有三个端口，微波信号在其中有固定的传输顺序。微带环行器是具有微带端口的环行器，在平面微波电路中有广泛的应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种小型化印制电路微带环行器及其制备方法。

为达到上述目的，本方案采用下述技术方案：

第一方面，本发明提供一种微带环行器，包括：具有预埋铁氧体的复合基板；

所述复合基板上与所述铁氧体对应的位置依次设置有介质片和永磁体；

所述复合基板的外表面，位于所述铁氧体周边设有工作电路。

在一种优选地实施例中，所述复合基板包括：介质基板和铁氧体；所述介质基板上开设有与预埋铁氧体的形状相匹配的通孔：

所述铁氧体匹配镶嵌在所述基板的通孔内。

在一种优选地实施例中，所述复合基板的外表面覆设有铜箔；

所述工作电路制作在覆设有铜箔的复合基板外表面。

在一种优选地实施例中，所述基板采用聚四氟乙烯填充陶瓷粉材料制成。

在一种优选地实施例中，所述基板的介电常数ε的值大于30。

第二方面，本方案提供一种微带环行器制备方法，该方法的步骤包括：

将铜箔覆在具有预埋铁氧体的复合基板的外表面，形成覆铜复合基板；

在覆铜复合基板的表面，位于铁氧体周边，加工环行器工作电路；

在所述复合基板的与预埋铁氧体对应的位置上，依次固定介质片和永磁体，形成微带环行器。

在一种优选地实施例中，所述将铜箔覆在具有预埋铁氧体的复合基板的外表面，形成覆铜复合基板的前一步包括：

在预设介质基板上开设有多个通孔，将多个铁氧体分别镶嵌于所述通孔内，形成复合基板。

在一种优选地实施例中，所述在覆铜复合基板的表面加工环行器工作电路步骤的后一步包括：

以每个铁氧体及其周边的工作电路为结构单体，将加工有环行器工作电路的覆铜复合基板，切割成与铁氧体数量相等的结构单体；

在每个结构单体上的所述复合基板的与铁氧体对应的位置上，依次固定介质片和永磁体2，形成微带环行器。

在一种优选地实施例中，所述铁氧体在预定温度和振动条件下，嵌入所述预设基板的通孔内，形成稳固的复合基板。

在一种优选地实施例中，所述预设基板的介电常数ε的值大于30。

本发明的有益效果如下：

本申请所述技术方案通过利用含有预埋铁氧体的具有高介电常数的软复合基板代替薄膜电路或厚膜电路工艺，使得环行器的加工难度和产品的成本大幅度降低；

本申请所述技术方案能够进一步缩小环行器的结构尺寸。可缩小到常规微带环行器尺寸的50％以下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出本方案所述有预埋铁氧体片覆铜复合基板的示意图。

图2示出本方案所述微带环行器单体结构的示意图。

图3示出本方案所述微带环行器制备方法的示意图。

附图标号

1、介质片，2、永磁体，3、工作电路，4、铁氧体，5、介质基板，6、铜箔。

具体实施方式

为使本发明的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

经过对现有技术的分析和研究，现有的微带环行器包括：合金焊片、铁氧体基片、铁氧体基片上的薄膜或厚膜电路图形、介质片、永磁体。由于铁氧体基片介电常数较低，环行器尺寸难以缩小；又由于在铁氧体基片上做薄膜或厚膜电路的成本较高，且铁氧体基片属于硬脆陶瓷，划切成本也较高，总的加工成本难以下降。因此，本方案意在提供一种微带环行器及其制备方法，以解决现有环行器尺寸偏大，生产成本高等问题。

以下，对本方案提出的一种小型化印制电路微带环行器及其制备方法进行详细说明。如图1所示，该微带环行器主要包括：具有铁氧体4的复合基板；所述复合基板上与所述铁氧体4对应的位置依次设置有介质片1和永磁体2；所述复合基板的外表面，位于所述铁氧体4周边设有工作电路3。

在本方案所述环行器中，所述复合基板可以包括：介质基板5和铁氧体4；所述介质基板5上开设有与铁氧体4的形状相匹配的通孔：所述铁氧体4匹配镶嵌在所述基板的通孔内。其中，所述介质基板5为高介电常数微波软基板，其相对介电常数的值ε的值能够在30以上。通过利用用高介电常数软基板预埋铁氧体圆片的方式代替铁氧体4基片，有利于微带环行器的小型化设计。

一个可能的实现方式是，所述高介电常数微波软基板可以为高介电常数陶瓷粉填充的聚四氟乙烯(PTFE)软基板；软基板加工完成后，在其上加工圆孔，随后将铁氧体圆片压入圆孔，圆片与基板厚度相同，组成一种预埋铁氧体片结构的平面复合基板。

在本方案所述环行器中，所述复合基板的双面外表面覆上铜箔6，形成双面覆有铜箔6的覆铜复合基板，在此基础上，将环行器的工作电路3制作在覆设有铜箔6的复合基板外表面，位于铁氧体4周边的位置。通过用双面覆铜板印制电路工艺代替薄膜电路或厚膜电路工艺，可以大幅降低产品生产成本。

一个可能的实现方式是，将铜箔6覆在复合基板的两面，形成双面覆铜复合基板；这样，预埋铁氧体圆片的双面覆铜复合基板从外观上与一般双面覆铜电路板基本相同，随后，再利用电路制作工艺，例如通用的电路板工艺制造两面的环行器电路图形。

如图2所示，在本方案所述环行器中，所述介质片1和永磁体2是依次粘接在所述复合基板上与所述铁氧体4对应的位置上。其中，介质片1可以采用例如陶瓷片、玻璃钢等不导电材料制成；永磁体2可以采用钐钴等永磁材料制成。

如图3所示，本方案所述小型化印制电路微带环行器的制备方法，包括如下三个步骤：

将铜箔6覆在具有铁氧体4的复合基板的外表面，形成覆铜复合基板；

在覆铜复合基板的表面，位于铁氧体4周边，加工环行器工作电路3；

在所述复合基板的与铁氧体4对应的位置上，依次固定介质片1和永磁体2，形成微带环行器。

在第一个实施步骤中，所述复合基板的制备方式为：在介质基板5上开设有多个通孔，将多个铁氧体4分别嵌于所述通孔内，形成复合基板。

一个可能的实现方式是，采用在PTFE材料中填充高介电常数陶瓷粉的方法，将介质基板5的相对介电常数提高到30以上，使得在复合基板内传播的微波信号波长大幅降低，用以降低环行器尺寸，实现小型化目标；PTFE材料形成的介质基板5是柔性的，延展性好，加工孔后，利用其可延展特性，可以容易的将硬质的铁氧体圆片压入孔中，使二者紧密结合，在温度变化及震动条件下，二者都具有较好的尺寸配合特性，不会因应力而涨裂，从而形成一种稳定的预埋铁氧体4的复合基板。

在第二个实施步骤中，可以利用现有技术中通用的电路板工艺在覆铜复合基板的两面制造环行器电路图形。

在本方案中，若是进行批量的制备，则所述在覆铜复合基板的表面加工环行器工作电路3步骤的后一步还包括：以每个铁氧体4及其周边的工作电路3为结构单体，将加工有环行器工作电路3的覆铜复合基板，切割成与铁氧体4数量相等的结构单体。

在第三个实施步骤中，在每个结构单体上的所述复合基板的与铁氧体4对应的位置上，依次固定介质片1和永磁体2，形成微带环行器。

本方案通过采用高介电常数软基板预埋铁氧体片的方式代替铁氧体基片，有利于微带环行器的小型化设计；同时，用双面覆铜板印制电路工艺代替薄膜电路或厚膜电路工艺，用复合介质基板划切工艺代替硬脆材料划切工艺，可以大幅降低产品生产成本。

实施例

实施例1

本实施例提供了一种小型化印制电路微带环行器包括：介质片1、永磁体2、高介电常数微波软质的介质基板5、铁氧体圆片和铜箔6。

本实施例中，高介电常数微波软基板为高介电常数陶瓷粉填充的聚四氟乙烯(PTFE)软基板；如图1所示，软基板经过初加工完成后，在其上加工圆孔；在圆孔内压入铁氧体圆片，圆片与基板厚度相同，组成一种预埋结构的平面复合基板；在这个预埋结构的平面复合基板两面覆铜箔6，形成一个双面覆铜复合基板；随后，利用普通印制电路板工艺在双面覆铜复合基板上制造环行电路图形；最后，每个结构单体上的所述复合基板的与铁氧体4对应的位置上，依次固定介质片1和永磁体2，形成微带环行器。

本实施例中，所述小型化印制电路微带环行器的制备方式包括如下：采用在PTFE材料中填充高介电常数陶瓷粉的方法，将预设介质基板5的相对介电常数提高到30以上，使得在复合基板内传播的微波信号波长大幅降低，用以降低环行器尺寸，实现小型化目标。PTFE材料形成的基板是柔性的，延展性好，加工孔后，利用其可延展特性，可以容易的将硬质的铁氧体圆片压入孔中，使二者紧密结合，不会因温度变化产生的应力涨裂，从而形成一种稳定的预埋铁氧体4的复合基板；在批量制备时，可以将铁氧体圆片按行列矩阵的形式嵌入基板上开设的圆孔内；随后，将铜箔6覆在铁氧体4的复合基板的两面，形成双面覆铜复合基板。此时，预埋铁氧体圆片的双面覆铜复合基板从外观上与一般双面覆铜电路板基本相同，后续再利用电路制作工艺，例如通用的电路板工艺制造两面的环行器电路图形。在批量制备时，需要将制作完环行器工作电路3后的覆铜复合基板，以每个铁氧体4及其周边的工作电路3为结构单体，将加工有环行器工作电路3的覆铜复合基板，切割成与铁氧体4数量相等的结构单体。最后，每个结构单体上的所述复合基板的与铁氧体4对应的位置上，依次固定介质片1和永磁体2，形成微带环行器。

以这种方式制作的微带环行器，在2.6GH在下，性能指标与现有技术制作的环行器指标相同，但平面尺寸可以缩小至8mm×8mm以内，是现有全基片环行器尺寸的50％以下。

本方案通过采用高介电常数软基板预埋铁氧体圆片的方式代替铁氧体基片，有利于微带环行器的小型化设计；同时，用双面覆铜板印制电路工艺代替薄膜电路或厚膜电路工艺，可以大幅降低产品生产成本。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (10)

1.一种微带环行器，其特征在于，包括：具有预埋铁氧体(4)的复合基板；

所述复合基板上与所述铁氧体(4)对应的位置依次设置有介质片(1)和永磁体(2)；

所述复合基板的外表面，位于所述铁氧体(4)周边设有工作电路(3)。

2.根据权利要求1所述的微带环行器，其特征在于，所述复合基板包括：介质基板(5)和铁氧体(4)；所述介质基板(5)上开设有与铁氧体(4)的形状相匹配的通孔：

所述铁氧体(4)匹配预埋在所述介质基板(5)的通孔内。

3.根据权利要求1或2所述的微带环行器，其特征在于，所述复合基板的外表面覆设有铜箔(6)；

所述工作电路(3)制作在覆设有铜箔(6)的复合基板外表面。

4.根据权利要求2所述的微带环行器，其特征在于，所述基板采用聚四氟乙烯材料混合陶瓷粉制成。

5.根据权利要求2或4所述的微带环行器，其特征在于，所述基板的介电常数ε的值大于30。

6.一种微带环行器制备方法，其特征在于，该方法的步骤包括：

将铜箔(6)覆在具有铁氧体(4)的复合基板的外表面，形成预埋铁氧体覆铜复合基板；

在预埋铁氧体覆铜复合基板的表面，位于铁氧体(4)周边，加工环行器工作电路(3)；

在所述复合基板的与铁氧体(4)对应的位置上，依次固定介质片(1)和永磁体(2)，形成微带环行器。

7.根据权利要求6所述微带环行器制备方法，其特征在于，所述将铜箔(6)覆在具有铁氧体(4)的复合基板的外表面，形成预埋铁氧体覆铜复合基板的前一步包括：

在预设介质基板(5)上开设有多个通孔，将多个铁氧体(4)分别镶嵌于所述通孔内，形成复合基板。

8.根据权利要求6或7所述微带环行器制备方法，其特征在于，所述在覆铜复合基板的表面加工环行器工作电路(3)步骤的后一步包括：

以每个铁氧体4及其周边的工作电路(3)为结构单体，将加工有环行器工作电路(3)的覆铜复合基板，切割成与铁氧体(4)数量相等的结构单体；

在每个结构单体上的所述复合基板的与铁氧体(4)对应的位置上，依次固定介质片(1)和永磁体(2)，形成微带环行器。

9.根据权利要求7所述微带环行器制备方法，其特征在于，所述铁氧体(4)在预定温度和振动条件下，嵌内所述预设基板的通孔内，形成稳固的复合基板。

10.根据权利要求7所述微带环行器制备方法，其特征在于，所述预设基板的介电常数ε的值大于30。

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