CN106654477B - 一种ltcc滤波器的制备方法及ltcc滤波器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种LTCC滤波器的制备方法及LTCC滤波器，将中间导体层的露出端头处厚度增加从而达到烧结后的设计标准，端印后LTCC滤波器导通率得到保证。改进后的LTCC滤波器的产品合格率得到大幅度提升，从原来的50%提高到改进之后的97%，从而大幅降低了成本；同时，LTCC滤波器端口电气连通率提高，滤波器的微波性能以及各项指标的一致性得到大幅改善。

Description

一种LTCC滤波器的制备方法及LTCC滤波器
技术领域
本发明属于对印刷电路或印刷电路之间提供电连接的印刷元件技术领域，具体涉及一种LTCC滤波器的制备方法及LTCC滤波器。
背景技术
低温共烧陶瓷(Low-temperature co-fired ceramic, LTCC)技术，就是将低温烧结陶瓷粉经过流延制成厚度精确而且致密的生瓷带，作为电路基板材料，在生瓷带上打孔、微孔填充、精密导体浆料印刷、叠片以及层压等工艺制出所需要的电路图形，并将多个无源元件埋入其中，然后叠压在一起，在高温下烧结，制成三维电路网络的无源集成组件，也可制成内置无源元件的三维电路基板，在其表面可以贴装IC和有源器件，制成无源/有源集成的功能模块。随着微电子信息技术的迅猛发展，电子整机在小型化、便携式、多功能、数字化及高可靠性、高性能方面的需求，对元器件的小型化、集成化以至模块化要求愈来愈迫切。
但是，在LTCC滤波器实际生产过程中，侧面端口的电气连接性能不佳是影响产品合格率的重要因素之一。较低的电气连通率，导致LTCC微波滤波器成品率较低，合格率最高仅能达到50%，大大提高了制造成本，严重制约了LTCC微波滤波器的批量化生产和大规模应用。而LTCC滤波器端口电气连通率偏低，是侧面端印部分导体与中间层导带端头连接状况不佳导致的，而中间层导体端口厚度偏薄是造成这两个部分电连接故障的根本原因。
传统LTCC滤波器生产方法是直接对生瓷进行切片，然后再烧结成型。这样会带来两个问题：
1、切割时刀口会在切割面带瓷，覆盖住中间层导带露出的部分端头；
2、生瓷时切片，再进行排胶烧结时，由于导体浆料的收缩率要比瓷体本身的收缩率大，烧结之后，导体浆料在XY方向向滤波器中心收缩量相对较大，从而导致边缘露出的导体厚度较薄。
这两个因素的共同作用下，利用生瓷方式切片后的LTCC滤波器端口露出宽度缩减约60%。
发明内容
为提高LTCC滤波器端口的导通率，本发明公开了一种LTCC滤波器的制备方法及LTCC滤波器。
为实现上述目的，本发明采用下述技术方案:
一种LTCC滤波器的制备方法，其是将生瓷带经过冲孔、填充、导带印制、叠压后进行烧结处理，所述导带印制具体包括以下步骤：
（1）中间导体层印刷时，带有露出端头的中间导体层采用的网版乳胶厚度相对无露出端头的中间导体层所采用网版乳胶提高50-70%；
（2）在步骤（1）之后，进行烘干处理，温度为50℃，时间为15min；
（3）在步骤（1）中带有露出端头的中间导体层的露出端头一侧印刷一层加印导体层，采用的网版乳胶厚度为14-16μm，加印导体层的宽度为400-600μm；
（4）进行叠压和烧结工序后，露出端的导体厚度为8-12μm。
进一步地，所述无露出端头的中间导体层的厚度为6~8μm。
进一步地，在烧结处理步骤之前，还包括生瓷切片步骤。
进一步地，所述步骤（1）中带有露出端头的中间导体层采用的网版乳胶厚度为15μm，无露出端头的中间导体层所采用网版乳胶厚度为25μm。
进一步地，所述步骤（3）中加印导体层印刷时采用的网版乳胶厚度为15μm。
一种LTCC滤波器，包括陶瓷体层，所述陶瓷体层之间印刷有中间导体层，中间导体层包括带有露出端头的中间导体层和无露出端头的中间导体层，带有露出端头的中间导体层采用的网版乳胶厚度相对无露出端头的中间导体层所采用网版乳胶提高50-70%，带有露出端头的中间导体层的露出端头的一侧还印刷一层加印导体层，加印导体层采用的网版乳胶厚度为14-16μm，宽度为400-600μm，叠压和烧结后的露出端导体层厚度为8~12μm。
进一步地，所述无露出端头的中间导体层的厚度为8μm。
进一步地，所述中间导体层和加印导体层均采用银制备而成。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
本发明中通过将带有露出端头的中间导体层加厚，同时在端头侧加印一层加印导体层来进一步加厚露出端头的厚度，此时，露出端头的厚度比中间厚，叠压和烧结后，经过收缩，露出端头的厚度相对中间层的厚度基本一致，从而解决了导体浆料在XY方向向滤波器中心收缩量相对较大，从而导致边缘露出的导体厚度较薄的技术问题，
本发明将中间导体层的露出端头处厚度增加从而达到烧结后的设计标准，端印后LTCC滤波器导通率得到保证。改进后的LTCC滤波器与采用原技术生产出来的LTCC滤波器相比，产品合格率得到大幅度提升，从原来的50%提高到改进之后的97%，从而大幅降低了成本；同时， LTCC滤波器端口电气连通率提高，滤波器的微波性能以及各项指标的一致性得到大幅改善。
附图说明
图1为现有技术中LTCC滤波器（未侧印）的结构示意图；
图2为本发明中LTCC滤波器（侧印后）的结构示意图。
具体实施方式
下述实施例是对于本发明内容的进一步说明以作为对本发明技术内容的阐释，但本发明的实质内容并不仅限于下述实施例所述，本领域的普通技术人员可以且应当知晓任何基于本发明实质精神的简单变化或替换均应属于本发明所要求的保护范围。
LTCC滤波器中，中间导体层烧结厚度设计为8μm左右，经过测量发现，烧结之后成品滤波器中间层导带端头露出厚度非常薄，并且露出的导带轮廓很模糊，有一部分被瓷体材料覆盖。
正是由于此原因，导致露出端头与侧面印制导体接触不良。我们采用砂轮划的方式将LTCC滤波器从中间划开，在金相显微镜下进行观察和测量，中间导体层厚度与设计值较为接近。可以看出，LTCC滤波器实际上内层导体的厚度并不像其边缘处一样薄，而是比较接近于设计值的。而只要中间导体层的露出端头处厚度达到设计的标准，端印后LTCC滤波器导通率是可以得到保证的。
为了提高LTCC滤波器端口的导通率，首先需要提高中间导体层的露出端头厚度。
常用的LTCC滤波器一共有12层结构，LTCC滤波器（未侧印）截面示意图如图1所示，表面Top层1和背面Bot层2作为接地层，采用Pd-Ag进行大面积金属化。中间第3、5、7、9、11层使用Ag来印刷导体图形，其中，第3、7、11层导体有引出端通向滤波器的侧壁，引出端为露出端头，通过侧面印刷导体5来与表面Top层1和背面Bot层2大面积地相连接。
LTCC滤波器的制备方法，其是将生瓷带经过冲孔、填充、导带印制、叠压、生瓷划片后进行烧结处理，所述导带印制具体包括以下步骤：
（1）中间导体层印刷时，带有露出端头的中间导体层采用的网版乳胶厚度相对无露出端头的中间导体层所采用网版乳胶提高50-70%；
（2）在步骤（1）之后，进行烘干处理，温度为50℃，时间为15min；
（3）在步骤（1）中带有露出端头的中间导体层的露出端头一侧印刷一层加印导体层，采用的网版乳胶厚度为14-16μm，加印导体层的宽度为400-600μm；
（4）进行叠压和烧结工序后，露出端的导体厚度为8-12μm。
LTCC滤波器包括陶瓷体层3，所述陶瓷体层3之间印刷有中间导体层，中间导体层包括带有露出端头的中间导体层31和无露出端头的中间导体层32，带有露出端头的中间导体层31采用的网版乳胶厚度相对无露出端头的中间导体层所采用网版乳胶提高50-70%，带有露出端头的中间导体层31厚度为8-10μm，露出端头311的一侧还印刷一层加印导体层4，所述加印导体层的厚度为4-6μm，宽度为400-600μm，加印之后露出端导体层厚度可以达到8~12μm。所述无露出端头的中间导体层32的厚度为8μm。所述中间导体层和加印导体层4均采用银制备而成。
中间导体层包括带有露出端头的中间导体层31和无露出端头的中间导体层32，带有露出端头的中间导体层31采用的网版乳胶厚度相对无露出端头的中间导体层32所采用网版乳胶提高50-70%，带有露出端头的中间导体层的露出端头的一侧还印刷一层加印导体层4，加印导体层4采用的网版乳胶厚度为14-16μm，宽度为400-600μm，叠压和烧结后的露出端导体层厚度为8~12μm。
改进后的LTCC滤波器与采用原技术生产出来的LTCC滤波器相比，有两个方面的优势：一、产品合格率得到大幅度提升，从原来的50%提高到改进之后的97%，二、大幅降低了成本。
滤波器的微波性能以及各项指标的一致性得到大幅改善：该型号滤波器中心频率为f0=3GHz；改进前：插入损耗4dB，带宽50MHz，驻波比为3；改进后：插入损耗2dB，带宽200MHz，驻波比为1.5。

Claims (8)

1.一种LTCC滤波器的制备方法，其是将生瓷带经过冲孔、填充、导带印制、叠压后进行烧结处理，其特征在于，所述导带印制具体包括以下步骤：
（1）中间导体层印刷时，带有露出端头的中间导体层采用的网版乳胶厚度相对无露出端头的中间导体层所采用网版乳胶提高50-70%，所述带有露出端头的中间导体层采用的网版乳胶厚度为15μm，所述无露出端头的中间导体层所采用网版乳胶厚度为25μm；
（2）在步骤（1）之后，进行烘干处理，温度为50°C，时间为15min；
（3）在步骤（1）中带有露出端头的中间导体层的露出端头一侧印刷一层加印导体层，采用的网版乳胶厚度为14-16μm，加印导体层的宽度为400-600μm；
（4）进行叠压和烧结工序后，露出端的导体厚度为8-12μm，所述无露出端头的中间导体层的厚度为6-8μm。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在烧结处理步骤之前，还包括生瓷切片步骤。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）中加印导体层印刷时采用的网版乳胶厚度为15μm。
4.一种LTCC滤波器，包括陶瓷体层，所述陶瓷体层之间印刷有中间导体层，中间导体层包括带有露出端头的中间导体层和无露出端头的中间导体层，其特征在于，带有露出端头的中间导体层采用的网版乳胶厚度相对无露出端头的中间导体层所采用网版乳胶提高50-70%，带有露出端头的中间导体层的露出端头的一侧还印刷一层加印导体层，加印导体层采用的网版乳胶厚度为14-16μm，宽度为400-600μm，叠压和烧结后的露出端导体层厚度为8~12μm。
5.根据权利要求4所述的LTCC滤波器，其特征在于，所述无露出端头的中间导体层的厚度为8μm。
6.根据权利要求4所述的LTCC滤波器，其特征在于，所述中间导体层和加印导体层均采用银制备而成。
7.根据权利要求5所述的LTCC滤波器，其特征在于，带有露出端头的中间导体层采用的网版乳胶厚度为15μm，无露出端头的中间导体层所采用网版乳胶厚度为25μm。
8.根据权利要求5所述的LTCC滤波器，其特征在于，加印导体层印刷时采用的网版乳胶厚度为15μm。
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