在 LTCC 天线阵列的初始层压过程中，倾向于使用单轴加热实验室压力机而非等静压设备，主要驱动因素是为了保持结构几何形状。虽然两种方法都能结合陶瓷层，但单轴压制仅在一个垂直方向施加力，这大大降低了预制腔体在生坯带边缘变形的风险。
核心见解：在 LTCC 天线制造中，内部空腔（腔体和波导）的完整性对于性能至关重要。单轴压制提供的结合力不会像等静压设备那样产生全方位压力，后者容易使复杂的三维微结构坍塌或变形。
保持几何完整性
变形的力学原理
根本区别在于施加压力的方式。等静压从所有方向施加均匀压力（通常通过流体介质）。
对于实心物体，这很有益。然而，对于包含空腔和波导的LTCC 天线阵列，全方位压力会对这些腔体的侧壁施加力，导致它们弯曲或坍塌。
保护腔体边缘
单轴压力机仅从顶部和底部施加力。这种定向施加的方式不太可能导致内部结构垂直壁的变形。
通过采用单轴方法，您可以最大限度地减少对预制腔体边缘的变形。这确保了最终几何形状符合设计意图，这对于天线的电磁性能至关重要。
精确的工艺控制
参数优化
单轴加热实验室压力机在子模块制备阶段表现出色，因为它能够对特定的热压变量进行严格控制。
对于此特定应用，工艺需要精确的22 MPa压力。同时，温度保持在70 °C。
堆叠过程中的稳定性
实现高质量的结合需要足够的力来层压各层与温和处理以防止结构损坏之间的平衡。
单轴压力机允许操作员锁定这些参数，确保“生坯”（未烧结）的薄带牢固结合，同时保持复杂波导几何形状的精确尺寸。
理解权衡
等静压的风险
虽然等静压因能为实心陶瓷部件创建均匀密度而受到赞誉，但当存在空隙时，它会带来风险。
使其“等静压”的机制——来自各方的相等压力——在应用于空心微结构时会产生破坏性。它会将材料推入空隙，导致最终天线中的通道变形和信号传输受损。
单轴压制的局限性
需要注意的是，单轴压制可能导致轻微的密度梯度，即靠近压板的材料比中心密度更高。
然而，在层压薄天线阵列的背景下，这种权衡是可以接受的。首要任务是防止内部腔体发生灾难性变形，与几何保真度相比，密度梯度是次要考虑因素。
为您的目标做出正确选择
在为多层陶瓷选择层压方法时，请考虑您设备的内部结构。
- 如果您的主要关注点是保持内部腔体：选择单轴压制，以确保波导几何形状和腔体边缘保持清晰且不变形。
- 如果您的主要关注点是严格的参数控制：利用单轴压力机保持最佳子模块制备所需的精确 22 MPa 和 70 °C 条件。
制造 LTCC 天线阵列的成功不仅在于结合层，还在于保护定义设备功能的空白区域。
总结表：
| 特性 | 单轴加热实验室压力机 | 等静压设备 |
|---|---|---|
| 压力方向 | 单轴（垂直） | 全方位（各侧） |
| 腔体保持 | 高（边缘变形最小） | 低（有坍塌/弯曲风险） |
| 最佳应用 | 复杂的三维微结构 | 具有均匀密度的实心部件 |
| 典型 LTCC 设置 | 22 MPa，70 °C | 不建议用于空腔 |
| 几何保真度 | 高 - 保持设计意图 | 低 - 将材料推入空隙 |
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参考文献
- Andreas Heunisch, Atsutaka Manabe. LTCC Antenna Array with Integrated Liquid Crystal Phase Shifter for Satellite Communication. DOI: 10.4071/cicmt-2012-tp15
本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .
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