CN111864333B - 一种用于滤波器与谐振器的金属化方法 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种用于滤波器与谐振器的金属化方法，其在陶瓷表面镀一层0.3～3μm厚度的银层，再在银层镀6～50μm厚度的铜层，共同构成导电层，极大的减少了银的使用，降低了金属化成本，金属化方法步骤简单，工序较少，使得生产效率提高；同时，通过旋转置物盘带动陶瓷运动，从而让陶瓷接触导电银浆更加充分且均匀，提高银层的均匀性，另外，本实施例通过限定银层与铜层的厚度，使得得到的导电层的电导率大于4.0*107S/m，其结合力大于20N/mm2，其使得金属化后的陶瓷具有优良的介电性能。

Description

一种用于滤波器与谐振器的金属化方法
技术领域
本申请涉及通信元件金属化工艺技术领域，尤其涉及一种用于滤波器与谐振器的金属化方法。
背景技术
谐振器与滤波器均作为重要的通信元件，特别是陶瓷作为介电材料的谐振器与滤波器凭借着优异的特性已经成为主流产品。在制备陶瓷材料的谐振器与滤波器均需要在陶瓷表面进行金属化，而目前的金属化方法一般采用导电银浆涂覆后高温烧结，从而在陶瓷表面形成导电银层，但目前这种方法导致导电银层均匀性较差，同时，银作为贵重金属，使得这种金属化方法成本非常高，而且，工艺步骤比较繁琐，使得金属化工艺的生产效率较低。另外，随着通信行业的不断发展，其对谐振器与滤波器的性能要求也不断提高，而金属化过程则对金属化后的谐振器与滤波器的性能有着较密切的影响。因此，亟需一种能够提高谐振器与滤波器性能且成本较低、银层均匀性较好及生产效率较高的金属化方法。
发明内容
本申请提供了一种用于滤波器与谐振器的金属化方法，用于现有的金属化方法金属化成本高、银层均匀性较差、生产效率低且金属化后的滤波器与谐振器的性能较差的技术问题。
有鉴于此，本申请提供了一种用于滤波器与谐振器的金属化方法，所述滤波器与所述谐振器的介电材料均采用陶瓷，对所述陶瓷进行金属化包括以下步骤：
步骤一：将预置于可旋转的置物盘内的所述陶瓷浸没在容器内预先装入的导电银浆中，然后，将装有所述陶瓷的所述容器放于真空环境下，旋转所述置物盘，待旋转持续预定时间后，取出所述陶瓷，在温度为135℃～165℃的环境下进行烘干，烘干后进行烧结，得到镀有银层的陶瓷，所述银层的厚度为0.3～3μm；
步骤二：在所述银层表面采用厚膜工艺镀铜并形成厚度均匀的铜层，所述铜层的厚度为6～50μm，将镀好所述铜层后的陶瓷放于温度为135℃～165℃的还原气氛中进行烘干；
步骤三：通过所述步骤二烘干后的陶瓷放于烧结炉中进行烧结，烧结完成后将所述陶瓷进行降温至室温。
优选地，所述置物盘为网状置物盘。
优选地，所述容器外部设有电机，所述电机的输出轴与所述置物盘的底部固定连接，用于驱动所述置物盘进行旋转。
优选地，所述步骤一中将装有所述陶瓷的所述容器放于真空环境下具体包括：将装有所述陶瓷的所述容器放于真空室内，所述真空室的气压为0.3atm。
优选地，所述导电银浆的粘度小于0.1Pa·S。
优选地，所述步骤一中旋转所述置物盘持续预定时间为2～3分钟，旋转所述置物盘的转速为5～10圈/分钟。
优选地，所述步骤一中烧结的最高温度为850～910℃，相应的烧结持续时间为10～15分钟。
优选地，所述步骤二中的厚膜工艺具体采用喷涂、丝印或浸涂中的一种或多种。
优选地，所述步骤三中进行烧结的具体步骤包括：通过所述步骤二烘干后的陶瓷放于烧结炉中进行烧结，当烧结的温度为450℃以下时，向所述烧结炉通入氧化气氛气体；当烧结的温度为650℃以上时，向所述烧结炉通入还原气氛气体；烧结的最高温度为920～960℃，当烧结的温度达到920～960℃时，相应的烧结时间为10～30分钟。
优选地，所述步骤三中烧结的具体步骤还包括：当烧结的温度为450℃以下时，升温速率小于30度/分钟；当烧结的温度超过450℃时，升温速度小于 40度/分钟。
从以上技术方案可以看出，本申请实施例具有以下优点：
本申请实施例提供了一种用于滤波器与谐振器的金属化方法，其在陶瓷表面镀一层0.3～3μm厚度的银层，再在银层镀6～50μm厚度的铜层，共同构成导电层，极大的减少了银的使用，降低了金属化成本，金属化方法步骤简单，工序较少，使得生产效率提高；同时，通过旋转置物盘带动陶瓷运动，从而让陶瓷接触导电银浆更加充分且均匀，提高银层的均匀性，另外，本实施例通过限定银层与铜层的厚度，使得得到的导电层的电导率大于 4.0*107S/m，其结合力大于20N/mm2，其使得金属化后的陶瓷具有优良的介电性能。
附图说明
图1为本申请实施例提供的一种用于滤波器与谐振器的金属化方法的流程图；
图2为本申请实施例提供的一种用于滤波器与谐振器的金属化方法中容器的结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
为了便于理解，请参阅图1，本实施例提供的一种用于滤波器与谐振器的金属化方法，滤波器与谐振器的介电材料均采用陶瓷，对陶瓷进行金属化包括以下步骤：
步骤S101：参阅图2，将预置于可旋转的置物盘4内的陶瓷2浸没在容器1内预先装入的导电银浆中，然后，将装有陶瓷2的容器1放于真空环境下，旋转置物盘4，待旋转持续预定时间后，取出陶瓷2，在温度为135℃～165℃的环境下进行烘干，烘干后进行烧结，得到镀有银层的陶瓷，银层的厚度为0.3～3μm；
需要说明的是，预置于可旋转的置物盘4内的陶瓷2可为多个，通过旋转置物盘4带动陶瓷2运动，从而让陶瓷2接触导电银浆更加充分且均匀，置物盘4应广义理解，包括篮子、盆等器皿，而陶瓷2放于置物盘4内，其置物盘4设置有限制陶瓷2掉落至盘外的限制结构，同时，为了让导电银浆更加充分浸涂陶瓷2，其置物盘4与容器1底部留有空间。
步骤S102：在银层表面采用厚膜工艺镀铜并形成厚度均匀的铜层，铜层的厚度为6～50μm，将镀好铜层后的陶瓷放于温度为135℃～165℃的还原气氛中进行烘干；
步骤S103：通过步骤S102烘干后的陶瓷放于烧结炉中进行烧结，烧结完成后将陶瓷进行降温至室温。
需要说明的是，步骤S103中的降温的降温速率小于15度/分钟，可以避免镀层在急剧温差下被热应力撕裂。
本实施例中，先在陶瓷表面镀一层0.3～3μm厚度的银层，再在银层镀6～50 μm厚度的铜层，共同构成导电层，极大的减少了银的使用，降低了金属化成本，金属化方法步骤简单，工序较少，使得生产效率提高；同时，通过旋转置物盘带动陶瓷运动，从而让陶瓷接触导电银浆更加充分且均匀，提高银层的均匀性，另外，本实施例通过限定银层与铜层的厚度，使得得到的导电层的电导率大于4.0*107S/m，其结合力大于20N/mm2，其使得金属化后的陶瓷具有优良的介电性能。具体请见表1中的部分实施示例，表1表示为在本实施例内所限定的银层厚度与铜层厚度对应所测定的电导率与结合力。
Figure BDA0002637888600000041
表1
由表1可以看出，在示例1中，当银层厚度为0.5μm，铜层厚度为10μm 时，其电导率就可以达到4.01*107S/m，结合力达到20N/mm2，使得即使在使用少量的银层与铜层仍可以实现较好的介电性能与结合能力，而由示例1～4 可以看出，在铜层厚度同为10μm的情况下，随着银层厚度的增加，其电导率与结合力也随之增加，而由示例5～8可以看出，在银层厚度同为2μm的情况下，随着铜层厚度的增加，其电导率也随之增加，而当银层厚度为2μm，铜层厚度为30μm时，其结合力为最高。由此可以得出，银层厚度对结合力的影响较大，而铜层厚度对电导率影响较大，当铜层厚度达到一定厚度时，结合力测试会拉断铜层，导致附着力略微下降，而在本实施例中的铜层的厚度为 6～50μm的情况下，其电导率可在4.01*107S/m以上，具有较好的介电性能。
以上为本申请实施例提供的一种用于滤波器与谐振器的金属化方法的一个实施例，以下为本申请实施例提供的一种用于滤波器与谐振器的金属化方法的另一个实施例。
本实施例提供的一种用于滤波器与谐振器的金属化方法，滤波器与谐振器的介电材料均采用陶瓷，对陶瓷进行金属化包括以下步骤：
步骤S201：参考图2，将预置于可旋转的置物盘4内的陶瓷2浸没在容器内预先装入的导电银浆中，然后，将装有陶瓷2的容器放于真空环境下，旋转置物盘4，待旋转持续预定时间后，取出陶瓷2，在温度为135℃～165℃的环境下进行烘干，烘干后进行烧结，得到镀有银层的陶瓷，银层的厚度为 0.3～3μm；
需要说明的是，预置于可旋转的置物盘4内的陶瓷2可为多个，通过旋转置物盘4带动陶瓷2运动，从而让陶瓷2接触导电银浆更加充分且均匀，置物盘4应广义理解，包括篮子、盆等器皿，而陶瓷2放于置物盘4内，其置物盘4设置有限制陶瓷2掉落至盘外的限制结构，同时，为了让导电银浆更加充分浸涂陶瓷2，其置物盘4与容器底部留有空间。
步骤S202：在银层表面采用厚膜工艺镀铜并形成厚度均匀的铜层，铜层的厚度为6～50μm，将镀好铜层后的陶瓷放于温度为135℃～165℃的还原气氛中进行烘干；
步骤S203：通过步骤S202烘干后的陶瓷放于烧结炉中进行烧结，烧结完成后将陶瓷进行降温至室温。
需要说明的是，步骤S203中的降温的降温速率小于15度/分钟，可以避免镀层在急剧温差下被热应力撕裂。
进一步地，置物盘4为网状置物盘。
可以理解的是，网状置物盘在旋转过程中，可以减小导电银浆带来的阻力，从而使得导电银浆与陶瓷接触更加均匀充分，另外，网状置物盘优选不锈钢材料，以防止长时间浸泡出现腐蚀现象。
进一步地，参考图2，容器1外部设有电机3，电机3的输出轴30与置物盘4的底部固定连接，用于驱动置物盘4进行旋转。
需要说明的是，电机3转速可调，电机3驱动置物盘4旋转，从而带动陶瓷2进行运动。
进一步地，步骤S201中将装有陶瓷的容器放于真空环境下具体包括：将装有陶瓷的容器1放于真空室内，真空室的气压为0.3atm。
进一步地，导电银浆的粘度小于0.1Pa·S。
需要说明的是，导电银浆的粘度小于0.1Pa·S，从而能够很好地保证浸涂后的银层厚度的均匀性，而导电银浆的粘度可以预先进行调节。
进一步地，步骤S201中旋转置物盘持续预定时间为2～3分钟，旋转置物盘的转速为5～10圈/分钟。
需要说明的是，旋转置物盘持续预定时间为2～3分钟，可以保证导电银浆浸涂陶瓷更加充分；同时，旋转置物盘的转速为5～10圈/分钟，使得不会因为速度过快而导致陶瓷碰撞发生损坏，又可以保证浸涂银浆更加充分均匀。
进一步地，步骤S201中烧结的最高温度为850～910℃，相应的烧结持续时间为10～15分钟。
需要说明的是，其烧结的最高温度为850～910℃，相应的烧结持续时间为 10～15分钟，可以使得陶瓷上的镀层的结合力更大，而又不会因为烧结时间长而产生破裂。
进一步地，步骤S202中的厚膜工艺具体采用喷涂、丝印或浸涂中的一种或多种。
需要说明的是，厚膜工艺可以使用喷涂、丝印或浸涂，或上述三种厚膜方式结合使用。
进一步地，步骤S203中进行烧结的具体步骤包括：通过步骤S202烘干后的陶瓷放于烧结炉中进行烧结，当烧结的温度为450℃以下时，向烧结炉通入氧化气氛气体；当烧结的温度为650℃以上时，向烧结炉通入还原气氛气体；烧结的最高温度为920～960℃，当烧结的温度达到920～960℃时，相应的烧结时间为10～30分钟。
需要说明的是，由于烧结温度在450℃前，氧化气氛气体中镀层中的铜层会出现部分氧化成氧化铜或者氧化亚铜，同时，需要在还原气氛气体中将铜层产生的氧化铜和氧化亚铜还原成铜，因此，在还原气氛气体下，需要保证还原气氛气体的分压足够，同时，还原时间足够，且要保证在低于烧结温度时候完全还原，否则会导致铜层内仍然存在氧化铜氧化亚铜，而导致电导率偏低或可焊性差的问题。
进一步地，步骤S203中烧结的具体步骤还包括：当烧结的温度为450℃以下时，升温速率小于30度/分钟；当烧结的温度超过450℃时，升温速度小于40度/分钟。
需要说明的是，控制升温速率，可以保证烧结过程中的铜层不会因为升温速度过快而导致出现裂开等现象。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
以上所述，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种用于滤波器与谐振器的金属化方法，所述滤波器与所述谐振器的介电材料均采用陶瓷，其特征在于，对所述陶瓷进行金属化包括以下步骤：
步骤一：将预置于可旋转的置物盘内的所述陶瓷浸没在容器内预先装入的导电银浆中，然后，将装有所述陶瓷的所述容器放于真空环境下，旋转所述置物盘，待旋转持续预定时间后，取出所述陶瓷，在温度为135℃～165℃的环境下进行烘干，烘干后进行烧结，得到镀有银层的陶瓷，所述银层的厚度为0.3～3μm；
步骤二：在所述银层表面采用厚膜工艺镀铜并形成厚度均匀的铜层，所述铜层的厚度为6～50μm，将镀好所述铜层后的陶瓷放于温度为135℃～165℃的还原气氛中进行烘干；
步骤三：通过所述步骤二烘干后的陶瓷放于烧结炉中进行烧结，烧结完成后将所述陶瓷进行降温至室温；
所述步骤三中进行烧结的具体步骤包括：通过所述步骤二烘干后的陶瓷放于烧结炉中进行烧结，当烧结的温度为450℃以下时，向所述烧结炉通入氧化气氛气体；当烧结的温度为650℃以上时，向所述烧结炉通入还原气氛气体；烧结的最高温度为920～960℃，当烧结的温度达到920～960℃时，相应的烧结时间为10～30分钟。
2.根据权利要求1所述的用于滤波器与谐振器的金属化方法，其特征在于，所述置物盘为网状置物盘。
3.根据权利要求1或2所述的用于滤波器与谐振器的金属化方法，其特征在于，所述容器外部设有电机，所述电机的输出轴与所述置物盘的底部固定连接，用于驱动所述置物盘进行旋转。
4.根据权利要求1所述的用于滤波器与谐振器的金属化方法，其特征在于，所述步骤一中将装有所述陶瓷的所述容器放于真空环境下具体包括：将装有所述陶瓷的所述容器放于真空室内，所述真空室的气压为0.3atm。
5.根据权利要求1所述的用于滤波器与谐振器的金属化方法，其特征在于，所述导电银浆的粘度小于0.1Pa·S。
6.根据权利要求3所述的用于滤波器与谐振器的金属化方法，其特征在于，所述步骤一中旋转所述置物盘持续预定时间为2～3分钟，旋转所述置物盘的转速为5～10圈/分钟。
7.根据权利要求1所述的用于滤波器与谐振器的金属化方法，其特征在于，所述步骤一中烧结的最高温度为850～910℃，相应的烧结持续时间为10～15分钟。
8.根据权利要求1所述的用于滤波器与谐振器的金属化方法，其特征在于，所述步骤二中的厚膜工艺具体采用喷涂、丝印或浸涂中的一种或多种。
9.根据权利要求1所述的用于滤波器与谐振器的金属化方法，其特征在于，所述步骤三中烧结的具体步骤还包括：当烧结的温度为450℃以下时，升温速率小于30度/分钟；当烧结的温度超过450℃时，升温速度小于40度/分钟。
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