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CN111211395B - 一种高分子复合材料腔体滤波器的制备方法 - Google Patents

一种高分子复合材料腔体滤波器的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种高分子复合材料腔体滤波器的制备方法，采用含有增强材料的高分子基复合材料制备成高分子滤波器腔体；采用含有增强材料的高分子基复合材料制作高分子复合材料盖板；采用含有增强材料的高分子基复合材料为原料经过注塑成型为高分子复合材料谐振柱；将高分子复合材料腔体、高分子复合材料盖板和高分子复合材料谐振柱通过化学镀或电镀工艺进行表面金属化，使其具有表面导电层；将高分子复合材料谐振柱紧固于高分子复合材料腔体上，在高分子复合材料盖板上安装调谐螺杆，得到高分子复合材料腔体滤波器。本发明所述的轻量化高分子复合材料腔体滤波器具有重量轻，生产工艺简单，降低了生产制造成本，并且极大地提高了产品的性能。

Description

一种高分子复合材料腔体滤波器的制备方法
技术领域
本发明涉及一种射频结构件的制备工艺，尤其涉及一种高分子复合材料腔体滤波器的制备方法。
背景技术
近年来，随着通信技术的不断发展，产品高速、高密度、多功能的高性能化发展趋势要求移动通信设备朝着小型化和轻量化的方向发展。滤波器是移动通信基站中的核心部件，缩小滤波器的体积将非常有助于移动通信设备的小型化和轻量化。
目前，5G基站滤波器可有小型金属腔体滤波器、塑料滤波器和陶瓷介质滤波器3个方案，三种方案各有优缺点。
小型金属腔体滤波器是通过提升金属加工工艺使得滤波器在性能保持基本稳定的前提下缩减滤波器的体积和重量，满足5G基站系统的要求。相比于其他滤波器，小型金属腔体滤波器性能稳定，工艺成熟，能快速商用。在5G低频段，小型金属腔体滤波器仍具竞争力，但金属腔滤波器仍然存在着加工过程复杂和质量较重的问题，由于5G通信段的高要求，金属腔滤波器腔体首先要经过压铸成型后再进一步精加工提高产品的性能，这一过程决定了金属腔体的成本较高。
发明内容
本发明是为了解决上述现有技术中存在的问题，目的在于提供一种高分子复合材料腔体滤波器的制备方法。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种高分子复合材料腔体滤波器的制备方法，包括以下步骤：
(1)采用含有增强材料的高分子基复合材料为原料经过注塑成型制备成高分子滤波器腔体；其中，含有增强材料的高分子基复合材料的热膨胀系数为15～40×10-6/℃；
(2)采用含有增强材料的高分子基复合材料制作高分子复合材料盖板；
(3)采用含有增强材料的高分子基复合材料为原料经过注塑成型为高分子复合材料谐振柱3；含有增强材料的高分子基复合材料的热膨胀系数范围为10～30×10-6/℃；
(4)将高分子复合材料腔体、高分子复合材料盖板和高分子复合材料谐振柱通过化学镀或电镀工艺进行表面金属化，使其具有表面导电层；
(5)将高分子复合材料谐振柱紧固于高分子复合材料腔体上，在高分子复合材料盖板上安装调谐螺杆，得到高分子复合材料腔体滤波器。
本发明进一步的改进在于，步骤(1)、步骤(2)与步骤(3)中，含有增强材料的高分子基复合材料按质量百分数计，包括30-95％的高分子基体材料和5-70％的增强材料。
本发明进一步的改进在于，高分子基体材料为不饱和聚酯树脂、酚醛树脂、环氧树脂、聚苯硫醚树脂、聚酰亚胺树脂、聚醚酰亚胺树脂与聚醚醚酮树脂中的一种或者几种。
本发明进一步的改进在于，增强材料为碳纤维、玻璃纤维、陶瓷纤维、高分子材料纤维、无机晶须、晶体与粉末中的一种或者多种。
本发明进一步的改进在于，步骤(1)中，含有增强材料的高分子基复合材料，按质量百分比计，包括高分子基体材料40-95％，增强材料5-60％。
本发明进一步的改进在于，步骤(2)中，含有增强材料的高分子基复合材料，按质量百分比计，包括高分子基体材料30-95％，增强材料5-70％。
本发明进一步的改进在于，步骤(3)中，含有增强材料的高分子基复合材料，按质量百分比计，包括高分子基体材料30-70％，增强材料30-70％。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1.采用高分子复合材料作为基体材料制备腔体滤波器，有效降低滤波器的重量，实现滤波器的轻量化。
2.采用高分子复合材料通过注塑或者模压工艺成型，可以快速地将制备滤波器，能够有效保证产品的成型精度，降低生产成本。
3.采用具有不同热膨胀系数的高分子复合材料制备滤波器腔体和谐振器，能有效增大滤波器的设计空间，降低设计难度。
4.相比于金属腔体滤波器，本发明制备的塑料腔体具有较轻的重量，较强的刚性，而且，通过调整高分子复合材料的组成可以控制材料的热膨胀系数，使得滤波器腔体不易受到外界温度的影响。此外，高分子复合材料滤波器可以通过注塑或者模压等快速加工工艺成型，成型成本低。
附图说明
图1为本发明制备的腔体的结构示意图。
图中，1为高分子滤波器腔体，2为高分子复合材料盖板，3为高分子谐振柱，5为调谐螺杆。
具体实施方式
以下对本发明技术方案进行详细描述，以使其更易于理解和掌握。
本发明制造一种高分子复合材料腔体滤波器的腔体所采用的高分子复合材料与制造高分子谐振柱所采用的原材料不同，制造高分子谐振柱所用的高分子材料具有较小的热膨胀系数。
具体的，制造高分子滤波器腔体所采用的高分子复合材料与制造高分子谐振柱所采用的原材料不同，制造高分子谐振柱所用的高分子材料具有较小的热膨胀系数。高分子滤波器腔体材料的热膨胀系数范围为15～40×10-6/℃，制造高分子谐振柱的材料的热膨胀系数范围为10～30×10-6/℃。
本发明中高分子滤波器腔体1和高分子复合材料盖板可以是同一种材料，也可以由不同的材料分别制成。
参见图1，本发明制备的高分子复合材料腔体滤波器，包括高分子滤波器腔体1、高分子谐振柱3、高分子复合材料盖板2、调谐螺杆5和高分子锁紧螺钉4，高分子滤波器腔体1顶部设置有高分子盖板2，高分子谐振柱3通过高分子锁紧螺钉4固定于高分子滤波器腔体1内，调谐螺杆5安装于高分子复合材料盖板2上并深入到腔体内部与谐振器配合以进行频率的调谐和选择。
其中，高分子滤波器腔体1、高分子谐振柱3和高分子盖板2均以高分子材料为主体材料，高分子滤波器腔体1、高分子谐振柱3和高分子复盖板2表面均覆盖导电层。
本发明中，，增强材料为碳纤维、玻璃纤维、陶瓷纤维、高分子材料纤维、无机晶须、晶体与粉末(粉末为碳酸钙、二氧化硅、滑石粉或二氧化钛)中的一种或者多种。
下面为具体实施例。
实施例1
一种高分子复合材料腔体滤波器的制备方法，包括以下步骤：
(1)采用短切玻璃纤维增强的聚苯硫醚复合材料为原料经过注塑成型制备成高分子滤波器腔体1，其中，短切玻璃纤维增强的聚苯硫醚复合材料，按质量百分比计，包括聚苯硫醚基体树脂60％，增强纤维20％，增强颗粒20％，短切玻璃纤维增强的聚苯硫醚复合材料的热膨胀系数为30×10-6/℃。
(2)采用玻璃纤维布增强的环氧树脂复合材料制作高分子复合材料盖板2，其中，玻璃纤维布增强的环氧树脂复合材料按质量百分比计，包括环氧树脂45％，玻璃纤维布55％。
(3)采用短切玻璃纤维增强的聚苯硫醚复合材料为原料经过注塑成型为高分子复合材料谐振柱3，其中，短切玻璃纤维增强的聚苯硫醚复合材料，按质量百分比计，包括聚苯硫醚基体树脂50％，增强纤维(玻璃纤维)35％，增强颗粒(碳酸钙)15％，短切玻璃纤维增强的聚苯硫醚复合材料的热膨胀系数为24×10-6/℃。
(4)将高分子复合材料腔体1、高分子复合材料盖板2和高分子复合材料谐振柱3通过化学镀和电镀工艺进行表面金属化，使其具有良好的表面导电层。
(5)采用高分子锁紧螺钉4将高分子复合材料谐振器紧固于高分子复合材料腔体1上，然后与高分子复合材料组合后得到高分子腔体滤波器，通过组装与盖板上的调谐螺钉对滤波器进行调谐，使其具有良好的滤波性能。
所得到的滤波器具有良好的滤波性能和高低温性能，其中在-40-80℃范围内的温飘为±0.2MHz。
实施例2
一种高分子复合材料腔体滤波器的制备方法，包括以下步骤：
(1)采用含有增强材料的高分子基复合材料为原料经过注塑成型制备成高分子滤波器腔体1；其中，含有增强材料的高分子基复合材料的热膨胀系数为15×10-6/℃。含有增强材料的高分子基复合材料按质量百分数计，包括30％的高分子基体材料和70％的增强材料。
高分子基体材料为不饱和聚酯树脂。
增强材料为碳纤维。
(2)采用含有增强材料的高分子基复合材料制作高分子复合材料盖板2；其中，含有增强材料的高分子基复合材料按质量百分数计，包括60％的高分子基体材料和40％的增强材料。高分子基体材料为不饱和聚酯树脂。增强材料为碳纤维。
(3)采用含有增强材料的高分子基复合材料为原料经过注塑成型为高分子复合材料谐振柱3；含有增强材料的高分子基复合材料的热膨胀系数范围为10×10-6/℃。含有增强材料的高分子基复合材料按质量百分数计，包括30％的高分子基体材料和70％的增强材料。高分子基体材料为不饱和聚酯树脂。增强材料为碳纤维。
(4)将高分子复合材料腔体1、高分子复合材料盖板2和高分子复合材料谐振柱3通过化学镀或电镀工艺进行表面金属化，使其具有表面导电层；
(5)将高分子复合材料谐振柱3紧固于高分子复合材料腔体1上，在高分子复合材料盖板2上安装调谐螺杆5，得到高分子复合材料腔体滤波器。
实施例3
一种高分子复合材料腔体滤波器的制备方法，包括以下步骤：
(1)采用含有增强材料的高分子基复合材料为原料经过注塑成型制备成高分子滤波器腔体1；其中，含有增强材料的高分子基复合材料的热膨胀系数为40×10-6/℃。含有增强材料的高分子基复合材料按质量百分数计，包括95％的高分子基体材料和5％的增强材料。
高分子基体材料为酚醛树脂与环氧树脂的混合物。
增强材料为玻璃纤维与陶瓷纤维的混合物。
(2)采用含有增强材料的高分子基复合材料制作高分子复合材料盖板2；其中，含有增强材料的高分子基复合材料按质量百分数计，包括95％的高分子基体材料和5％的增强材料。
(3)采用含有增强材料的高分子基复合材料为原料经过注塑成型为高分子复合材料谐振柱3；含有增强材料的高分子基复合材料的热膨胀系数范围为30×10-6/℃。含有增强材料的高分子基复合材料按质量百分数计，包括70％的高分子基体材料和30％的增强材料。
(4)将高分子复合材料腔体1、高分子复合材料盖板2和高分子复合材料谐振柱3通过化学镀或电镀工艺进行表面金属化，使其具有表面导电层；
(5)将高分子复合材料谐振柱3紧固于高分子复合材料腔体1上，在高分子复合材料盖板2上安装调谐螺杆5，得到高分子复合材料腔体滤波器。
实施例4
一种高分子复合材料腔体滤波器的制备方法，包括以下步骤：
(1)采用含有增强材料的高分子基复合材料为原料经过注塑成型制备成高分子滤波器腔体1；其中，含有增强材料的高分子基复合材料的热膨胀系数为22×10-6/℃。含有增强材料的高分子基复合材料按质量百分数计，包括45％的高分子基体材料和55％的增强材料。
高分子基体材料为聚苯硫醚树脂、聚酰亚胺树脂、聚醚酰亚胺树脂与聚醚醚酮树脂额混合物。
增强材料为碳酸钙。
(2)采用含有增强材料的高分子基复合材料制作高分子复合材料盖板2；其中，含有增强材料的高分子基复合材料按质量百分数计，包括50％的高分子基体材料和50％的增强材料。
(3)采用含有增强材料的高分子基复合材料为原料经过注塑成型为高分子复合材料谐振柱3；含有增强材料的高分子基复合材料的热膨胀系数范围为20×10-6/℃。含有增强材料的高分子基复合材料按质量百分数计，包括50％的高分子基体材料和50％的增强材料。
(4)将高分子复合材料腔体1、高分子复合材料盖板2和高分子复合材料谐振柱3通过化学镀或电镀工艺进行表面金属化，使其具有表面导电层；
(5)将高分子复合材料谐振柱3紧固于高分子复合材料腔体1上，在高分子复合材料盖板2上安装调谐螺杆5，得到高分子复合材料腔体滤波器。
实施例5
一种高分子复合材料腔体滤波器的制备方法，包括以下步骤：
(1)采用含有增强材料的高分子基复合材料为原料经过注塑成型制备成高分子滤波器腔体1；其中，含有增强材料的高分子基复合材料的热膨胀系数为32×10-6/℃。含有增强材料的高分子基体材料按质量百分数计，包括60％的高分子基体材料和40％的增强材料。
高分子基体材料为聚酰亚胺树脂、聚醚酰亚胺树脂与聚醚醚酮树脂的混合物。
增强材料为碳纤维、玻璃纤维、陶瓷纤维与二氧化硅的混合物。
(2)采用含有增强材料的高分子基复合材料制作高分子复合材料盖板2；其中，含有增强材料的高分子基复合材料按质量百分数计，包括75％的高分子基体材料和25％的增强材料。
(3)采用含有增强材料的高分子基复合材料为原料经过注塑成型为高分子复合材料谐振柱3；含有增强材料的高分子基复合材料的热膨胀系数范围为18×10-6/℃。含有增强材料的高分子基复合材料按质量百分数计，包括40％的高分子基体材料和60％的增强材料。
(4)将高分子复合材料腔体1、高分子复合材料盖板2和高分子复合材料谐振柱3通过化学镀或电镀工艺进行表面金属化，使其具有表面导电层；
(5)将高分子复合材料谐振柱3紧固于高分子复合材料腔体1上，在高分子复合材料盖板2上安装调谐螺杆5，得到高分子复合材料腔体滤波器。
实施例6
一种高分子复合材料腔体滤波器的制备方法，包括以下步骤：
(1)采用含有增强材料的高分子基复合材料为原料经过注塑成型制备成高分子滤波器腔体1；其中，含有增强材料的高分子基复合材料的热膨胀系数为35×10-6/℃。含有增强材料的高分子基复合材料按质量百分数计，包括85％的高分子基体材料和15％的增强材料。
高分子基体材料为不饱和聚酯树脂与酚醛树脂。
增强材料为碳纤维、玻璃纤维、二氧化钛与滑石粉的混合物。
(2)采用含有增强材料的高分子基复合材料制作高分子复合材料盖板2；其中，含有增强材料的高分子基复合材料按质量百分数计，包括30％的高分子基体材料和70％的增强材料。
(3)采用含有增强材料的高分子基复合材料为原料经过注塑成型为高分子复合材料谐振柱3；含有增强材料的高分子基复合材料的热膨胀系数范围为28×10-6/℃。含有增强材料的高分子基复合材料按质量百分数计，包括65％的高分子基体材料和35％的增强材料。
(4)将高分子复合材料腔体1、高分子复合材料盖板2和高分子复合材料谐振柱3通过化学镀或电镀工艺进行表面金属化，使其具有表面导电层；
(5)将高分子复合材料谐振柱3紧固于高分子复合材料腔体1上，在高分子复合材料盖板2上安装调谐螺杆5，得到高分子复合材料腔体滤波器。
实施例1-6中所得到的滤波器具有良好的性能，其中心频率和温度漂移范围(-40-85℃)如表1所示。
表1实施例1-6中所得到的滤波器性能
实施例 腔体CTE 谐振器CTE 中心频率 温度漂移范围
实施例1 30 24 800MHz ±0.5MHz
实施例2 15 10 2.6GHz ±5MHz
实施例3 40 30 3.5GHz ±13MHz
实施例4 22 20 1.3GHz ±5MHz
实施例5 32 18 900MHz ±0.2MHz
实施例6 35 28 3.5GHz ±10MHz
以上对本发明的技术方案进行了充分描述，需要说明的是，本发明的具体实施方式并不受上述描述的限制，本领域的普通技术人员依据本发明的精神实质在结构、方法或功能等方面采用等同变换或者等效变换而形成的所有技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种高分子复合材料腔体滤波器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)采用短切玻璃纤维增强的聚苯硫醚复合材料为原料经过注塑成型制备成高分子滤波器腔体(1)，其中，短切玻璃纤维增强的聚苯硫醚复合材料，按质量百分比计，包括聚苯硫醚基体树脂60％，增强纤维20％，增强颗粒20％，短切玻璃纤维增强的聚苯硫醚复合材料的热膨胀系数为30×10-6/℃；
2)采用玻璃纤维布增强的环氧树脂复合材料制作高分子复合材料盖板(2)，其中，玻璃纤维布增强的环氧树脂复合材料按质量百分比计，包括环氧树脂45％，玻璃纤维布55％；
3)采用短切玻璃纤维增强的聚苯硫醚复合材料为原料经过注塑成型为高分子复合材料谐振柱(3)，其中，短切玻璃纤维增强的聚苯硫醚复合材料，按质量百分比计，包括聚苯硫醚基体树脂50％，玻璃纤维35％，碳酸钙15％，短切玻璃纤维增强的聚苯硫醚复合材料的热膨胀系数为24×10-6/℃；
4)将高分子复合材料腔体(1)、高分子复合材料盖板(2)和高分子复合材料谐振柱(3)通过化学镀和电镀工艺进行表面金属化，使其具有表面导电层；
(5)采用高分子锁紧螺钉(4)将高分子复合材料谐振器紧固于高分子复合材料腔体(1)上，然后与高分子复合材料组合后得到高分子腔体滤波器，通过组装与盖板上的调谐螺钉对滤波器进行调谐，使其具有滤波性能；
所得到的滤波器在-40-80℃范围内的温飘为±0.2MHz。
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