低温可共烧的介电材料制造技术

本申请公开了低温可共烧的介电材料的实施例，其可以与高介电材料一起用于形成复合结构，具体地用于射频部件的隔离器和循环器。低温可共烧的介电材料的实施例可以是石榴石或白钨矿结构，例如钨酸钡。对于隔离器和循环器的形成，粘合剂/或胶合剂不是必需的。

Low Temperature Co-firing Dielectric Material

The present application discloses an embodiment of a low temperature co-firing dielectric material that can be used together with a high dielectric material to form a composite structure, specifically for isolators and circulators of radio frequency components. Embodiments of low-temperature co-firing dielectric materials may be garnet or scheelite structures, such as barium tungstate. Adhesives/or adhesives are not necessary for the formation of isolators and circulators.

【技术实现步骤摘要】
低温可共烧的介电材料相关申请的交叉引用本申请要求享有于2017年9月8日提交的、标题为“LOWTEMPERATURECO-FIREABLEDIELECTRICMATERIALS”的第62/555,811号美国临时申请的权益，通过引用将其全部内容并入本文。
本申请的实施例涉及能够在不使用粘合剂的情况下形成的可共烧(co-fireable)的介电材料。
技术介绍
循环器(circulator)和隔离器(isolator)是在高频(例如，微波)射频系统中使用以允许信号在一个方向上通过、同时提供对反方向上的反射能量的高隔离的无源电子器件。循环器和隔离器通常包括盘形组件，盘形组件包括同心地布置在环形介电元件内的盘形铁氧体或其他铁磁性陶瓷元件。图1的流程图例示用于制造上述复合盘组件的传统工艺。在步骤12，由介电陶瓷材料形成圆筒(cylinder)。然后在步骤14，在窑中烧制(fire)(未烧制的或“生坯”)圆筒(通常简称为“烧制”)。因此，陶瓷材料是“可烧制的”。然后在步骤16，对圆筒的外表面进行机械加工以确保其外径(OD)具有所选择的尺寸。因为尺寸影响微波波导特性，所以在装配元件中实现精确尺寸是重要的。在步骤18，类似地，对圆筒的内表面进行机械加工以确保其内径(ID)具有所选择的尺寸。另外，在步骤20，由磁性陶瓷材料形成杆(rod)。然后在步骤22烧制杆，并且在步骤24，其表面被机械加工为所选择的OD。如下文所述，杆OD略小于圆筒ID，使得杆能够牢固地装配在圆筒内。实现促进杆与圆筒之间的良好粘合的紧密装配是杆的外表面和圆筒的内表面两者被机械加工至精确容差的原因。重要地，在步骤26，将环氧树脂粘合剂涂敷于杆和圆筒中的一者或两者。在步骤28，将杆插入到圆筒内以形成杆和圆筒组件(rod-and-cylinderassembly)，并且如步骤30所示，使环氧树脂固化(硬化)。在步骤32，杆和圆筒组件的外表面被再次机械加工为精确的OD。最后，在步骤34，将杆和圆筒组件切分成多个盘组件。因此，每个盘组件包括同心地布置在介电陶瓷环内的磁性陶瓷盘。每个盘组件的厚度通常为若干毫米。在对圆筒内表面进行机械加工以促进粘合、将环氧树脂涂敷于部件、仔细地处理和装配布满环氧树脂的部件以及使环氧树脂固化中所涉及的时间导致该工艺的低效率。期望提供一种用于制造复合磁性介电盘组件的更高效的方法。
技术实现思路
在本文中公开了用作射频部件的复合材料的实施例，该复合材料包括：低温可烧制的外部材料，该低温可烧制的外部材料具有石榴石(garnet)或白钨矿(scheelite)结构；以及位于外部材料内的高介电内部材料，该高介电内部材料具有高于30的介电常数，其中，低温可烧制的外部材料和高介电内部材料被配置为不使用粘合剂或胶合剂，在650-900℃的温度下共烧在一起。在一些实施例中，低温可烧制的外部材料可以成形为环。在一些实施例中，高介电内部材料可以成形为盘。在一些实施例中，低温可烧制的外部材料可以是Na0.2Bi0.8Mo0.4V0.6O4或Na0.35Bi0.65Mo0.7V0.3O4。在一些实施例中，低温可烧制的外部材料可以具有组分Bi1-2xA2xV1-xMxO4，A为Li、Na、K或其组合，M为Mo、W或其组合，并且x在0与0.45之间。在一些实施例中，低温可烧制的外部材料可以具有在20与80之间的介电常数。在一些实施例中，低温可烧制的外部材料可以具有组分C2BiD2V3O12，C为Li、Na、K或其组合，并且D为Mg、Zn、Co、Ni、Cu或其组合。在一些实施例中，低温可烧制的外部材料可以是具有化学式BaWO4的钨酸钡。在一些实施例中，钨酸钡可以用MgAl2O4或CoAl2O4改性。在一些实施例中，低温可烧制的外部材料可以是Na2BiMg2V3O12。在一些实施例中，高介电内部材料可以具有高于35的介电常数。在本文中还公开了形成用作射频装置中的隔离器或循环器的复合材料的方法的实施例，该方法包括：提供低温可烧制的外部材料，低温可烧制的外部材料具有石榴石或白钨矿结构；在低温可烧制的外部材料中的孔内加入高介电内部材料，高介电内部材料具有高于30的介电常数；以及不使用粘合剂或胶合剂，在650-900℃之间的温度下将低温可烧制的外部材料和高介电内部材料共烧在一起，以使低温可烧制的外部材料围绕高介电内部材料的外表面收缩。在一些实施例中，低温可烧制的外部材料可以具有组分Bi1-2xA2xV1-xMxO4，A为Li、Na、K或其组合，M为Mo、W或其组合，并且x在0与0.45之间。在一些实施例中，低温可烧制的外部材料可以具有组分C2BiD2V3O12，C为Li、Na、K或其组合，并且D为Mg、Zn、Co、Ni、Cu或其组合。在一些实施例中，低温可烧制的外部材料可以是具有化学式BaWO4的钨酸钡。在一些实施例中，低温可烧制的外部材料可以是Na2BiMg2V3O12。在一些实施例中，该方法还可以包括：在共烧之后切分低温可烧制的外部材料和高介电内部材料。在本文中还公开了射频隔离器或循环器的实施例，射频隔离器或循环器包括：低温可烧制的外部材料，该低温可烧制的外部材料具有石榴石或白钨矿结构；以及位于外部材料内的高介电内部材料，该高介电内部材料具有高于30的介电常数，其中，低温可烧制的外部材料和高介电内部材料被配置为不使用粘合剂或胶合剂，在650-900℃的温度下共烧在一起。在一些实施例中，低温可烧制的外部材料可以具有组分Bi1-2xA2xV1-xMxO4，A为Li、Na、K或其组合，M为Mo、W或其组合，并且x在0与0.45之间。在一些实施例中，低温可烧制的外部材料可以具有组分C2BiD2V3O12，C为Li、Na、K或其组合，并且D为Mg、Zn、Co、Ni、Cu或其组合。在一些实施例中，低温可烧制的外部材料可以是具有化学式BaWO4的钨酸钡。附图说明图1例示根据现有技术的用于制造复合磁性介电盘组件的方法的流程图。图2示意性地示出如何能够设计、制造和使用具有在本文中所描述的一个或多个特征的材料。图3例示磁场与损耗图。图4A至图4B例示在矩形棱柱或圆筒形衬底内具有铁氧体圆柱的复合结构的实施例。图5A至图5B例示具有方形或圆形形状的复合瓦(tile)的实施例。图6例示没有磁体的集成微带循环器。图7例示具有磁体的集成微带循环器。图8是通信网络的一个示例的示意图。图9是使用载波聚合的通信链路的一个示例的示意图。图10A是使用多输入多输出(MIMO)通信的下行链路信道的一个示例的示意图。图10B是使用MIMO通信的上行链路信道的一个示例的示意图。图11例示天线系统的示意图。图12例示具有集成微带循环器的实施例的天线系统的示意图。图13例示结合本申请的实施例的MIMO系统。图14是移动装置的一个示例的示意图。图15是根据一个实施例的功率放大器系统的示意图。图16例示形成复合集成微带循环器的方法。图17例示用于测试的集成微带循环器的实施例。图18例示结合本申请的实施例的蜂窝天线基站的立体图。图19例示结合所公开的材料的实施例的基站的壳体部件。图20例示结合在本文中公开的材料的实施例的基站中使用的空腔滤波器。图21例示包括在本文中公开的材料的实施例的电路板的实施例。具体实施方本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用作射频部件的复合材料，包括：低温可烧制的外部材料，所述低温可烧制的外部材料具有石榴石或白钨矿结构；以及位于外部材料内的高介电内部材料，所述高介电内部材料具有高于30的介电常数，所述低温可烧制的外部材料和所述高介电内部材料被配置为不使用粘合剂或胶合剂，在650‑900℃的温度下共烧在一起。

【技术特征摘要】
2017.09.08 US 62/555,8111.一种用作射频部件的复合材料，包括：低温可烧制的外部材料，所述低温可烧制的外部材料具有石榴石或白钨矿结构；以及位于外部材料内的高介电内部材料，所述高介电内部材料具有高于30的介电常数，所述低温可烧制的外部材料和所述高介电内部材料被配置为不使用粘合剂或胶合剂，在650-900℃的温度下共烧在一起。2.根据权利要求1所述的复合材料，其中，所述低温可烧制的外部材料是Na0.2Bi0.8Mo0.4V0.6O4或Na0.35Bi0.65Mo0.7V0.3O4。3.根据权利要求1所述的复合材料，其中，所述高介电内部材料成形为盘，并且所述低温可烧制的外部材料成形为环。4.根据权利要求1所述的复合材料，其中，所述低温可烧制的外部材料具有组分Bi1-2xA2xV1-xMxO4，A为Li、Na、K或其组合，M为Mo、W或其组合，并且x在0与0.45之间。5.根据权利要求4所述的复合材料，其中，所述低温可烧制的外部材料具有在20与80之间的介电常数。6.根据权利要求1所述的复合材料，其中，所述低温可烧制的外部材料具有组分C2BiD2V3O12，C为Li、Na、K或其组合，并且D为Mg、Zn、Co、Ni、Cu或其组合。7.根据权利要求1所述的复合材料，其中，所述低温可烧制的外部材料是具有化学式BaWO4的钨酸钡。8.根据权利要求1所述的复合材料，其中，钨酸钡用MgAl2O4或CoAl2O4改性。9.根据权利要求1所述的复合材料，其中，所述低温可烧制的外部材料是Na2BiMg2V3O12。10.根据权利要求1所述的复合材料，其中，所述高介电内部材料具有高于35的介电常数。11.一种形成用作射频装置中的隔离器或循环器的复合材料的方法，所述方法包括：提供低温可烧制的外部材料，所述低温可烧制的外部材料具有石榴石或白钨矿结构；在所述低温可烧制的外部材料中的孔内加入高介电...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·D·希尔，姜建中，J·A·舜克温勒，N·B·科茨，D·M·菲罗，D·B·克鲁克尚克，
申请(专利权)人：天工方案公司，
类型：发明
国别省市：美国,US