CN104269597A - 一种薄膜衰减片的制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种薄膜衰减片的制作方法，包括以下步骤：采用真空溅射的方法实现介质基材表面金属化；采用光刻工艺形成衰减片图形；电镀高纯软金，加厚导体电路；通过加热的办法对整片衰减片电路进行热氧化调阻；使用光刻胶在衰减片的抗击打部位定义出电镀图形区域；在定义图形区域电镀金钴合金；使用砂轮划切的方法分割成独立的衰减片图形。本发明薄膜衰减片的制作方法，将电镀软金与电镀硬金相结合，大幅度提高了其抗击打能力；这种方法可靠性好，加工效率高，利于批量生产，值得在生产中推广。

Description

一种薄膜衰减片的制作方法

技术领域

本发明涉及微波领域，特别涉及一种薄膜衰减片的制作方法。

背景技术

如图1所示，程控步进衰减器是由多级衰减片组成的衰减网络，根据工作需要，由程序控制的顶针来驱动簧片连接直通片或衰减片，各级衰减片形成不同的组合，以此输出不同的衰减值。

图2是放大的其中一级衰减片工作示意图，当顶针驱动的左右两个簧片连接直通片时，衰减量为0，连接衰减片的两端导体时，衰减片则处于工作状态。

衰减片主要采用两种传输线结构形式：一种采用悬带线结构形式，主要用于程控步进衰减器、同轴固定衰减器等微波部件内；另一种采用微带线结构，主要应用于微波有源部件中，用来实现部件内部电路间的匹配、改善端口驻波比、提高部件承受功率、调节放大器增益等功能。

第一类应用于程控步进衰减器中的薄膜衰减片，簧片需要在直通线与衰减片之间频繁切换，会与衰减片导体层持续接触击打，对衰减片导体层的耐磨性和抗击打性有非常高的要求，这对以高纯软金(含金量千分数不小于999.9)为主要组成材料的薄膜电路而言是个很大的挑战。

苏州市新诚氏电子有限公司在2012申请公开的一系列衰减片专利中，以国家专利公开号102723549A和102332628A为例，采用的是厚膜印制工艺；与薄膜工艺相比，厚膜工艺较为粗糙，高频(＞18GHz)性能差，不适用于在程控步进衰减器中使用。

在国内外大量关于衰减片的宣传资料中，以深圳市研通高频技术有限公司宣传的衰减片为例，有采用厚膜印制工艺和薄膜光刻工艺制作的两类衰减片；资料中提及的薄膜衰减片中的导体层是一次电镀成型的，难以应对程控步进衰减器中苛刻的抗击打要求。

现有的衰减片普遍采用厚膜印制工艺和薄膜光刻工艺进行制作。厚膜衰减片由于其印制工艺的限制，制作不够精细，导致高频(＞18GHz)特性差，无法满足程控步进衰减器中的技术需求。

薄膜衰减器能够实现精细的电路图形，满足了高频应用的场合，其电路导体是通过电镀金手段沉积而成。目前整个电子行业中所有的以满足电气性能为目标的电镀金都是硬度较低的纯金，这是因为纯金硬度低，利于对电路通过引线键合进行电气互连。

程控步进衰减器使用的薄膜衰减片，簧片需要在直通线与衰减片之间频繁切换，根据需要形成衰减器不同的衰减量。这个过程中簧片会与衰减片导体层持续接触击打，对衰减片导体层的耐磨性和抗击打性有非常高的要求，这对以高纯软金为主要组成材料的薄膜电路而言是个很大的挑战。

将薄膜导体电镀高纯软金更改为电镀硬金(金钴合金)，可以很好地提高薄膜衰减片的抗击打特性，但由于衰减片为了满足其高频特性，选用了在高抛光度(≤1μ-in)的陶瓷或蓝宝石基材上制作电路，导致了电路膜层附着力的下降。电镀硬金层由于其内应力大，会出现膜层脱落现象，无法良好地附着在高抛光度陶瓷或蓝宝石基材上，最终也不能形成所需的衰减片图形。

发明内容

本发明的目的是提供一种薄膜衰减片的制作方法，解决了目前在程控步进衰减器中所使用的衰减片抗击打能力弱的问题。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种薄膜衰减片的制作方法，包括以下步骤：

步骤(101)，采用真空溅射的方法实现介质基材表面金属化；

步骤(102)，采用光刻工艺形成衰减片图形；

步骤(103)，电镀高纯软金，加厚导体电路；

步骤(104)，通过加热的办法对整片衰减片电路进行热氧化调阻；

步骤(105)，使用光刻胶在衰减片的抗击打部位定义出电镀图形区域；

步骤(106)，在定义图形区域电镀金钴合金；

步骤(107)，使用砂轮划切的方法分割成独立的衰减片图形。

可选地，所述衰减片制作时选用的基材是纯度99.6％以上的氧化铝陶瓷基片或蓝宝石基片，基片的厚度范围为：0.1mm～1mm。

可选地，步骤(101)中，介质基材上形成的金属化膜层结构为TaN-TiW-Au，其中钛∶钨质量比为1∶9。

可选地，步骤(102)中，光刻工艺的具体步骤包括：在基片上涂胶——前烘——曝光——显影——后烘——刻蚀——去胶。

可选地，步骤(103)中，电镀加厚软金层厚度为1～10μm。

可选地，所述电镀步骤使用氰化亚金钾直流电镀金，主盐为氰化亚金钾。

可选地，步骤(104)中，加热时使用的设备是电炉或电加热板，工作温度范围为400～700℃。

可选地，步骤(105)中，用光刻胶定义图形的具体步骤包括：在基片上涂胶——前烘——曝光——显影——后烘。

可选地，步骤(106)中，电镀加厚金钴合金厚度为1～10μm。

可选地，所述电镀步骤使用氰化亚金钾直流电镀金，主盐为氰化亚金钾。

本发明的有益效果是：

(1)引入局部电镀硬金(金钴合金)技术，将两者的优点合二为一，大幅度提高了其抗击打能力；

(2)这种方法可靠性好，加工效率高，利于批量生产，值得在生产中推广。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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为程控步进衰减器结构原理图；

图2为程控步进衰减器工作原理图；

图3为本发明提供的一种薄膜衰减片的制作方法的流程图；

图4-图7为本发明提供的一种薄膜衰减片的制作方法的工艺流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的在于提供一种薄膜衰减片的制作方法，如图3所示，包括以下步骤：

步骤101，采用真空溅射的方法实现介质基材表面金属化。在步骤101中，介质基片为纯度99.6％以上的氧化铝陶瓷基片或蓝宝石基片，基片的厚度范围为：0.1mm～1mm。介质基材上形成的金属化膜层结构为TaN-TiW-Au(氮化钽-钛钨-金)，其中钛∶钨质量比为1∶9。

步骤102，采用光刻工艺形成衰减片图形。在步骤102中，光刻工艺的具体步骤包括：在基片上涂胶——前烘——曝光——显影——后烘——刻蚀——去胶。

步骤103，电镀高纯软金，加厚导体电路。在步骤103中，电镀加厚软金层厚度为1～10μm。

步骤104，通过加热的办法对整片衰减片电路进行热氧化调阻。

步骤105，使用光刻胶在衰减片的抗击打部位定义出电镀图形区域。在步骤105中，用光刻胶定义图形的具体步骤包括：在基片上涂胶——前烘——曝光——显影——后烘。

步骤106，在定义图形区域电镀金钴合金(硬金)。在步骤106中，电镀加厚金钴合金(硬金)厚度为1～10μm。

步骤107，使用砂轮划切的方法分割成独立的衰减片图形。具体地，在步骤107中，使用砂轮划片机将整片的衰减片图形分割成单个图形。

在完成上述步骤之后，对单个衰减片进行测试、分检、入库，需要测试的衰减片参数为直流衰减量和输入阻抗。

基于上述图3所示的本发明的一种薄膜衰减片的制作方法，以下结合具体的实施例和图4-图7对本发明作进一步详细说明。图4-图7中：3为介质基片；4为TaN电阻膜层；5为软金导体层；6为金钴合金(硬金)导体层；H1、H2、H3分别为介质基片、软金导体层、金钴合金(硬金)导体层厚度。

本实施例中，先采用真空溅射的方法实现介质基材表面金属化；再采用光刻工艺形成衰减片图形；电镀高纯软金，加厚导体电路；通过加热的办法对整片衰减片电路进行热氧化调阻；使用光刻胶在衰减片的抗击打部位定义出电镀图形区域；在定义图形区域电镀金钴合金(硬金)；使用砂轮划切的方法分割成独立的衰减片图形；最后对单个衰减片进行测试、分检、入库。下面结合具体的工艺示意图4-图7进一步说明本发明的详细工艺方法和步骤。

图4a为薄膜衰减片俯视图，图4b为正视图，如图4a、4b所示，选择材料为纯度99.6％以上的氧化铝陶瓷，平面尺寸为50.8mm×50.8mm，厚度H1为0.254mm，然后通过真空溅射的方法实现介质基材表面金属化。

图5a为薄膜衰减片俯视图，图5b为正视图，如图5a、5b所示，采用光刻工艺形成衰减器图形，具体步骤包括：在基片上涂胶——前烘——曝光——显影——后烘——刻蚀——去胶。其中，涂胶采用的是旋转涂覆法；所使用的光刻胶为苏州瑞红公司生产的RZJ-390PG型正性光刻胶。

仍如图5a、5b所示，电镀软金加厚导体电路、热氧化调阻等操作步骤未能使电路图形的表面形貌发生改变。使用氰化亚金钾直流电镀金技术，主盐为氰化亚金钾，外加安美特(上海)化学有限公司生产的电镀金添加剂。电流密度取2mA/cm2，电镀金加厚至4μm；再使用电炉对其进行热氧化调阻，工作温度为500℃，来完成调阻操作。

图6a为薄膜衰减片俯视图，图6b为正视图，如图6a、6b所示，使用光刻胶在衰减片的抗击打部位定义出电镀图形区域，并接着在定义图形区域电镀金钴合金(硬金)，使用氰化亚金钾直流电镀金技术，主盐为氰化亚金钾，外加安美特(上海)化学有限公司生产的电镀金添加剂和钴浓缩液。电流密度取2mA/cm2，电镀金加厚至4μm。

图7a为薄膜衰减片俯视图，图7b为立体图，如图7a、7b所示，使用砂轮划切的方法将整片陶瓷片分割成独立的衰减片图形。

最后对单个衰减片进行测试、分检、入库。

综上所述，本发明的一种薄膜衰减片的制作方法，针对目前在程控步进衰减器中所使用的衰减片抗击打能力弱的问题，将电镀软金与电镀硬金相结合，大幅度提高了其抗击打能力；这种方法可靠性好，加工效率高，利于批量生产，值得在生产中推广。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种薄膜衰减片的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤(101)，采用真空溅射的方法实现介质基材表面金属化；

步骤(102)，采用光刻工艺形成衰减片图形；

步骤(103)，电镀高纯软金，加厚导体电路；

步骤(104)，通过加热的办法对整片衰减片电路进行热氧化调阻；

步骤(105)，使用光刻胶在衰减片的抗击打部位定义出电镀图形区域；

步骤(106)，在定义图形区域电镀金钴合金；

步骤(107)，使用砂轮划切的方法分割成独立的衰减片图形。

2.如权利要求1所述的一种薄膜衰减片的制作方法，其特征在于，所述衰减片制作时选用的基材是纯度99.6％以上的氧化铝陶瓷基片或蓝宝石基片，基片的厚度范围为：0.1mm～1mm。

3.如权利要求1所述的一种薄膜衰减片的制作方法，其特征在于，步骤(101)中，介质基材上形成的金属化膜层结构为TaN-TiW-Au，其中钛：钨质量比为1：9。

4.如权利要求1所述的一种薄膜衰减片的制作方法，其特征在于，步骤(102)中，光刻工艺的具体步骤包括：在基片上涂胶——前烘——曝光——显影——后烘——刻蚀——去胶。

5.如权利要求1所述的一种薄膜衰减片的制作方法，其特征在于，步骤(103)中，电镀加厚软金层厚度为1～10μm。

6.如权利要求5所述的一种薄膜衰减片的制作方法，其特征在于，所述电镀步骤使用氰化亚金钾直流电镀金，主盐为氰化亚金钾。

7.如权利要求1所述的一种薄膜衰减片的制作方法，其特征在于，步骤(104)中，加热时使用的设备是电炉或电加热板，工作温度范围为400～700℃。

8.如权利要求1所述的一种薄膜衰减片的制作方法，其特征在于，步骤(105)中，用光刻胶定义图形的具体步骤包括：在基片上涂胶——前烘——曝光——显影——后烘。

9.如权利要求1所述的一种薄膜衰减片的制作方法，其特征在于，步骤(106)中，电镀加厚金钴合金厚度为1～10μm。

10.如权利要求9所述的一种薄膜衰减片的制作方法，其特征在于，所述电镀步骤使用氰化亚金钾直流电镀金，主盐为氰化亚金钾。