[发明专利]一种利用钽金属制作薄膜射频陶瓷功率器件的工艺

说明书

技术领域

本发明涉及了表面化学处理、真空磁控溅射成膜、金属膜热处理、丝网印刷、水电镀银、镍、锡，材料表面保护等技术。 

技术背景

目前，市场上传统的电阻，电容、电感等电子元器件均是接插件安装方式的，但传统的电阻、电容、电感体积大，安装不便，生产效率很低，而且电子器件的性能很差；贴片式电子元器件的出现，大大改变上述缺点。贴片式元器件，生产效率高，体积微小，安装方便，走一次回流焊，就可以同时焊接成千的元器件。由于采用了新材料，贴片式的元器件性能，非常优越。但市场上大部分的贴片式电子元器件，均属于厚膜范畴。厚膜的电子元器件，与薄膜贴片式元器件相比，因为厚膜的散热能力比薄膜差，同等功率下的体积大，同等体积下功率小30％左右，在3GHz以上高频领域，薄膜的驻波比可以做到1.2以内，但厚膜无法与薄膜相比。所以在大功率射频领域，迫切需要大功率、大容量，高频性能好，稳定性好的电子元器件。国外在这方面已经走在前面，成熟的产品已经广泛地应用，但国内还没有厂家，有成熟的工艺来生产。瓶颈不在理论上，而是在陶瓷上沉积纳米级的钽薄膜制备工艺，只要处理好工艺，就能顺利成膜，并且达到很高的合格率，打破国外产品的垄断。 

发明内容

本发明提供了一整套在陶瓷上沉积钽金属，纳米级薄膜的生产工艺，沉积后的膜，能够满足射频功率电子器件的应用；第二，本发明提供了一套在氮化铝上沉积银的工艺，先利用真空磁控溅射方式，在陶瓷基板上沉积铜膜，作为底层，在这个底层上镀银，这样就可以改善银在氮化铝上的极易迁移的问题。 

采用真空磁控溅射方式(副图二)：在陶瓷基板上成型，不同的陶瓷，所用的真空磁控溅射工艺略有不同，但基本数值都在一定范围内，轻微变动。本专利的案例，在氮化铝陶瓷上溅射纳米级钽金属薄膜。 

钽膜成型工艺，本专利采用的是真空磁控溅射方式，磁控溅射生成的薄膜厚膜比较容易控制，而且厚度非常薄，从10～1000nm都可以非常容易的控制，磁控溅射方式成膜主要过程：由机械泵和罗茨泵以及扩散泵，抽炉体内真空，达到3×10^-3Pa本底真空度，炉温升到280度左右，然后开始预溅射；负偏压为300V左右，加AR气，形成弧光放电，AR粒子轰击钽靶，钽靶上钽原子被轰击出来，溅射到陶瓷基板上，形成膜，加入氮气，成膜时间为10分钟左右，成膜时靶功率为10W/cm²，具体工艺顺序见附图一。陶瓷开捆清洗：开捆→检查→抽测→酸洗→碱洗→纯水洗→氮气吹干→保存； 

印刷保护油墨1：取陶瓷片→对好网版→印刷真空电镀保护油墨→烘干→保存； 

上夹具、入真空溅射炉：将印好的陶瓷片，夹上夹具→挂到炉体内，固定，关好炉门； 

粒子清洗：开机械泵→开罗茨泵→关维持泵→抽本体真空→维持本体真空30分钟→开氩气→达到溅射真空→开偏压至600V→清洗5分钟→关偏压→关氩气； 

溅射铜膜：开氩气→开偏压→开铜靶电流→保持10min左右→关偏压→关靶电流→关氩气→抽本底真空→关扩散泵、罗茨泵、机械泵，开维持泵。 

降温：维持本底真空，炉体加温停止。 

出炉下夹具：等炉体温度降低到50度→开放气阀→开炉门→从挂具上取下陶瓷板→关炉门。 

清洗油墨：等陶瓷片冷却后，使用有机溶剂清洗→超声波纯水清洗→氮气吹干； 

印刷保护油墨2：同1，网版不同； 

(名称相同操作相同) 

溅射钽膜：开氧气→开偏压→开钽靶电流→保持2min左右→开氮气2min左右→关氮气→关偏压2min→开偏压→保持2min→开氮气2min左右→关氮气→关偏压2min→开偏压→保持2min→开氮气2min左右→关偏压→关钽靶电流→关氮气、氩气→抽本底真空→关扩散泵、罗茨泵、机械泵，开维持泵； 

膜退火：入退火炉→中温退火→出炉； 

印刷水电镀保护油墨：取退火后陶瓷片→对好网版→印刷水电镀保护油墨→烘干→保存； 

分片：将整片陶瓷分离成长条状，便于电镀侧面→分片机作业→收集整理； 

电镀银电极：浸镀侧面银电极→清洗→烘干→再滚镀银； 

电镀镍、锡保护：清洗-→滚镀镍→滚镀锡→清洗→吹干； 

调阻：检查每个电阻阻值，不合适的作为废品，部分可以调阻后，作为合格品； 

上保护树脂：合格品印刷保护树脂→烘干 

打标签：将烘干的陶瓷电阻上丝印标签 

分片：将未分开的电阻彻底分开； 

包装：将单个电阻，装入专业塑料包装盒内，贴上标签。