CN112332064A - 高可靠性高性能薄膜微波衰减片的制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高可靠性高性能薄膜微波衰减片的制作方法,包括以下步骤:对陶瓷基板背面采用厚膜印刷工艺印刷高温银浆,在陶瓷基板的正面焊盘处采用厚膜印刷工艺印刷高温银浆,然后放入烧结炉进行烧结,在陶瓷基板正面涂布光刻胶、曝光、显影后分别溅射Ti/W金属层和Ni/Cr金属层,在去胶液中去除光刻胶,最后涂布光刻胶、曝光、显影后真空溅射电镀层,采用高温对TaN电阻层进行氧化,使其表面形成氧化层,对电阻进行微调,氧化层对电阻起到保护的作用。本发明减少了工艺步骤,极大提高了衰减电路的精度,保证产品的质量。
Description
技术领域
本发明属于衰减片技术领域,特别是涉及一种高可靠性高性能薄膜微波衰减片的制作方法。
背景技术
微波功率衰减片因其重量轻、体积小、易于集成等优点被广泛运用于微波通信系统与微波电路中。其可以在微波电路中接在滤波器、天线、环行器、功放等组件的终端,当这些组件出现失配时,匹配吸收多余的反射功率,对各组件提供保护作用,也可以运用在微波电路中降低输入信号而不使信号发生畸变的组件,是微波通信系统和微波电路中不可或缺的元器件。
目前的微波功率衰减片主要还是采用厚膜印刷的工艺,其由于电路膜厚较厚,容易产生趋肤效应,并且印刷电阻阻值精度较差,采用激光镭射方式进行修正,在高频时其寄生容抗和感抗产生影响,影响高频特性。
有少部分采用蚀刻工艺对衰减片进行加工,该工序较为复杂,根据金属层的不同往往需要重复2-4次,并且蚀刻工艺较难把控,产品的良率差,特别是多次蚀刻时,往往会对前一次已经蚀刻好的图形成侧蚀现象,影响图形的精度,进而影响产品的特性。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种高可靠性高性能薄膜微波衰减片的制作方法,减少了工艺步骤,极大提高了衰减电路的精度,保证产品的质量。
为解决上述技术问题,本发明采用的一个技术方案是:提供一种高可靠性高性能薄膜微波衰减片的制作方法,包括以下步骤:
S1、对陶瓷基板背面采用厚膜印刷工艺印刷高温银浆,印刷好导体后进行烘干,烘干温度为140-160℃,烘干时间为12-18min,在陶瓷基板的正面焊盘处采用厚膜印刷工艺印刷高温银浆,印刷好焊盘后进行烘干,烘干温度为140-160℃,烘干时间为12-18min;
S2、把印刷好背面导体和正面焊盘的陶瓷基板放入烧结炉进行烧结,烧结温度为800-850℃,烧结时间为15~20分钟;
S3、在烧结过的陶瓷基板正面涂布光刻胶,光刻胶的厚度为1-3um,然后对光刻胶进行烘干,把带有烘干的光刻胶的陶瓷基板放入光刻机进行紫外曝光,然后用显影液把需要溅射导线的部分蚀刻掉,同时露出印刷厚膜银浆的焊盘,蚀刻时光刻胶蚀刻干净露出陶瓷基板;
S4、把已经完成显影的陶瓷基板装载到磁控溅射炉中,采用磁控溅射炉溅射Ti/W金属层,导线区域和焊盘区域导通;
溅射完Ti/W金属层后,继续溅射Ni/Cr金属层,导线区域和焊盘区域导通;
S5、溅射好Ni/Cr金属层后,在去胶液中去除光刻胶,光刻胶去除后则留下需要的导线;
S6、在已经溅射好金属导线的陶瓷基板正面再次涂布光刻胶,光刻胶厚度为1-3um,然后对光刻胶进行烘干,把带有烘干的光刻胶的陶瓷基板,放入光刻机进行紫外曝光,然后用显影液把需要溅射电阻部分光刻胶蚀刻掉,蚀刻时光刻胶蚀刻干净露出陶瓷基板且电阻两端需要留出0.1-0.2mm的导线,溅射后的电阻需要覆盖露出的导线部分,以保证电路导通;
S7、把已经完成显影的陶瓷基板装载到磁控溅射炉中,采用磁控溅射炉溅射TaN层以形成电阻,工艺条件为:Ar气流量为18-22sccm,N2气流量为7-9sccm,工作气压为0.5-0.7Pa,溅射功率为2500-2700W;
S8、溅射好TaN电阻层后,在去胶液中去除光刻胶,光刻胶去除后则留下需要的衰减电路的电阻,电阻通过四探针测阻仪进行检测;
S9、采用高温对TaN电阻层进行氧化,使其表面形成氧化层,对电阻进行微调,氧化层对电阻起到保护的作用;
S10、对产品印刷二次保护膜对电路进行保护,只露出需要焊接的焊盘部分和接地导线部分;
S11、用自动分条机沿着接地线方向对衰减片进行分条,并且把分好条的产品摆入治具中,然后用磁控溅射炉,再次溅射产品的侧导,以保证产品的正面电路和背面印刷的接地导线导通;
S12、溅射好侧导的产品,采用自动分粒机进行分粒,分粒好的产品进行电镀处理。
进一步地说,所述陶瓷基板为高导热陶瓷基板,所述高导热陶瓷基板为氧化铝陶瓷基板、氮化铝陶瓷基板或氧化铍陶瓷基板。
进一步地说,在步骤S1中的银浆包括以下重量份的原料:银粉60-70份、硅烷偶联剂1-2份、玻璃粉3-5份、气相二氧化硅触变剂0.5-2份、固化剂0.2-0.8份、有机溶剂3-5份和稀释剂1-2份。
进一步地说,所述玻璃粉包括二氧化钛、三氧化二硼、氧化锂和氧化钾中的至少一种;
所述硅烷偶联剂包括氨丙基三乙氧基硅烷、缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷和丙基三甲氧基硅烷中的至少一种;
所述固化剂为三甲基六亚甲基二胺;
所述有机溶剂为自二乙二醇丁醚醋酸酯;
所述稀释剂包括以下重量百分比的原料:乙醇30-60%和丁基卡必醇醋酸酯40-70%。
进一步地说,所述去胶液是浓度为5-6%的氢氧化钠溶液,经过去胶处理后,通过紫外灯光线观察光刻胶的残留量,如有残胶,反复用去胶液清洗,直至产品表面无光刻胶。
进一步地说,在步骤S4中溅射Ti/W金属层的溅射条件为:溅射功率为2500-2700W,溅射时间为14-16分钟,Ar气流量40-44sccm,工作气压为0.5-0.7Pa,Ti/W金属层的厚度为200-220nm;
Ni/Cr金属层的溅射条件为:溅射功率为2100-2300W,溅射时间为50-70分钟,Ar气流量为34-38sccm,工作气压为0.5-0.7Pa,Ni/Cr金属层厚度为300-320nm。
进一步地说,衰减片分条后的尺寸为2.5mm×60mm×0.635mm,衰减片分粒后的尺寸为2.5mm×4mm×0.635mm。
进一步地说,所述二次保护膜为环氧树脂保护膜。
进一步地说,在步骤S12中电镀时根据不同的使用要求电镀Ni/Sn、Ni/Ag或Ni/Au,电镀因内部电路受到保护,只电镀背面印刷的导体和正面的焊盘。
进一步地说,在步骤S1之前需要先对陶瓷基板用酸洗液清洗,然后再水洗后烘干,所述酸洗液为硫酸酸洗液。
本发明的有益效果是:
本发明先涂覆光刻胶,然后进行曝光、显影,最后进行溅射导线,无论导线是多少层,采用何种金属层,做导线时只需要一次光刻,并且不需要金属蚀刻,解决了侧蚀的问题,与传统蚀刻工艺相比,极大提高了衰减电路的精度,保证产品的质量和可靠性;
本发明的的整个工艺一共两次光刻工艺,导线一次,电阻一次。如果采用传统的先溅射再曝光蚀刻,根据金属层的不同可能会有2-4次的光刻,极大的减少了工艺步骤;
本发明的背面导体采用了厚膜银浆,正面焊盘处先采用厚膜印刷,再在焊盘上覆盖薄膜金属层导通,因这两处都需要焊接,厚膜工艺在不影响高频特性的前提下,极大的提高了焊接的可靠性;
本发明的通过氧化层和环氧树脂保护膜对衰减片进行保护,保证衰减片的使用寿命。
本发明的稀释剂使得浆料可以在基材之间形成键合,从而使填充因子高,硅烷偶联剂提高组份之间的结合力,玻璃粉提高产品的强度,提高其刮伤能力,气相二氧化硅触变剂使银浆具有一定的触变性。
具体实施方式
下面对本发明的较佳实施例进行详细阐述,以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解,从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
实施例:一种高可靠性高性能薄膜微波衰减片的制作方法,包括以下步骤:
S1、对陶瓷基板背面采用厚膜印刷工艺印刷高温银浆,印刷好导体后进行烘干,烘干温度为140-160℃,烘干时间为12-18min,在陶瓷基板的正面焊盘处采用厚膜印刷工艺印刷高温银浆,印刷好焊盘后进行烘干,烘干温度为140-160℃,烘干时间为12-18min;
S2、把印刷好背面导体和正面焊盘的陶瓷基板放入烧结炉进行烧结,烧结温度为800-850℃,烧结时间为15~20分钟;
S3、在烧结过的陶瓷基板正面涂布光刻胶,光刻胶的厚度为1-3um,然后对光刻胶进行烘干,把带有烘干的光刻胶的陶瓷基板放入光刻机进行紫外曝光,然后用显影液把需要溅射导线的部分蚀刻掉,同时露出印刷厚膜银浆的焊盘,蚀刻时光刻胶蚀刻干净露出陶瓷基板;
S4、把已经完成显影的陶瓷基板装载到磁控溅射炉中,采用磁控溅射炉溅射Ti/W金属层,导线区域和焊盘区域导通;
溅射完Ti/W金属层后,继续溅射Ni/Cr金属层,导线区域和焊盘区域导通;
S5、溅射好Ni/Cr金属层后,在去胶液中去除光刻胶,光刻胶去除后则留下需要的导线;
S6、在已经溅射好金属导线的陶瓷基板正面再次涂布光刻胶,光刻胶厚度为1-3um,然后对光刻胶进行烘干,把带有烘干的光刻胶的陶瓷基板,放入光刻机进行紫外曝光,然后用显影液把需要溅射电阻部分光刻胶蚀刻掉,蚀刻时光刻胶蚀刻干净露出陶瓷基板且电阻两端需要留出0.1-0.2mm的导线,溅射后的电阻需要覆盖露出的导线部分,以保证电路导通;
S7、把已经完成显影的陶瓷基板装载到磁控溅射炉中,采用磁控溅射炉溅射TaN层以形成电阻,工艺条件为:Ar气流量为18-22sccm,N2气流量为7-9sccm,工作气压为0.5-0.7Pa,溅射功率为2500-2700W;
S8、溅射好TaN电阻层后,在去胶液中去除光刻胶,光刻胶去除后则留下需要的衰减电路的电阻,电阻通过四探针测阻仪进行检测;
S9、采用高温对TaN电阻层进行氧化,使其表面形成氧化层,对电阻进行微调,氧化层对电阻起到保护的作用;
S10、对产品印刷二次保护膜对电路进行保护,只露出需要焊接的焊盘部分和接地导线部分;
S11、用自动分条机沿着接地线方向对衰减片进行分条,并且把分好条的产品摆入治具中,然后用磁控溅射炉,再次溅射产品的侧导,以保证产品的正面电路和背面印刷的接地导线导通;
S12、溅射好侧导的产品,采用自动分粒机进行分粒,分粒好的产品进行电镀处理。
所述陶瓷基板为高导热陶瓷基板,所述高导热陶瓷基板为氧化铝陶瓷基板、氮化铝陶瓷基板或氧化铍陶瓷基板。
在步骤S1中的银浆包括以下重量份的原料:银粉60-70份、硅烷偶联剂1-2份、玻璃粉3-5份、气相二氧化硅触变剂0.5-2份、固化剂0.2-0.8份、有机溶剂3-5份和稀释剂1-2份。
所述玻璃粉包括二氧化钛、三氧化二硼、氧化锂和氧化钾中的至少一种;
所述硅烷偶联剂包括氨丙基三乙氧基硅烷、缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷和丙基三甲氧基硅烷中的至少一种;
所述固化剂为三甲基六亚甲基二胺;
所述有机溶剂为自二乙二醇丁醚醋酸酯;
所述稀释剂包括以下重量百分比的原料:乙醇30-60%和丁基卡必醇醋酸酯40-70%。
所述去胶液是浓度为5-6%的氢氧化钠溶液,经过去胶处理后,通过紫外灯光线观察光刻胶的残留量,如有残胶,反复用去胶液清洗,直至产品表面无光刻胶。
在步骤S4中溅射Ti/W金属层的溅射条件为:溅射功率为2500-2700W,溅射时间为14-16分钟,Ar气流量40-44sccm,工作气压为0.5-0.7Pa,Ti/W金属层的厚度为200-220nm;
Ni/Cr金属层的溅射条件为:溅射功率为2100-2300W,溅射时间为50-70分钟,Ar气流量为34-38sccm,工作气压为0.5-0.7Pa,Ni/Cr金属层厚度为300-320nm。
衰减片分条后的尺寸为2.5mm×60mm×0.635mm,衰减片分粒后的尺寸为2.5mm×4mm×0.635mm。
所述二次保护膜为环氧树脂保护膜。
在步骤S12中电镀时根据不同的使用要求电镀Ni/Sn、Ni/Ag或Ni/Au,电镀因内部电路受到保护,只电镀背面印刷的导体和正面的焊盘。
在步骤S1之前需要先对陶瓷基板用酸洗液清洗,然后再水洗后烘干,所述酸洗液为硫酸酸洗液。
以上所述仅为本发明的实施例,并非因此限制本发明的专利范围,凡是利用本发明说明书所作的等效结构变换,或直接或间接运用在其他相关的技术领域,均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种高可靠性高性能薄膜微波衰减片的制作方法,其特征在于:包括以下步骤:
S1、对陶瓷基板背面采用厚膜印刷工艺印刷高温银浆,印刷好导体后进行烘干,烘干温度为140-160℃,烘干时间为12-18min,在陶瓷基板的正面焊盘处采用厚膜印刷工艺印刷高温银浆,印刷好焊盘后进行烘干,烘干温度为140-160℃,烘干时间为12-18min;
S2、把印刷好背面导体和正面焊盘的陶瓷基板放入烧结炉进行烧结,烧结温度为800-850℃,烧结时间为15~20分钟;
S3、在烧结过的陶瓷基板正面涂布光刻胶,光刻胶的厚度为1-3um,然后对光刻胶进行烘干,把带有烘干的光刻胶的陶瓷基板放入光刻机进行紫外曝光,然后用显影液把需要溅射导线的部分蚀刻掉,同时露出印刷厚膜银浆的焊盘,蚀刻时光刻胶蚀刻干净露出陶瓷基板;
S4、把已经完成显影的陶瓷基板装载到磁控溅射炉中,采用磁控溅射炉溅射Ti/W金属层,导线区域和焊盘区域导通;
溅射完Ti/W金属层后,继续溅射Ni/Cr金属层,导线区域和焊盘区域导通;
S5、溅射好Ni/Cr金属层后,在去胶液中去除光刻胶,光刻胶去除后则留下需要的导线;
S6、在已经溅射好金属导线的陶瓷基板正面再次涂布光刻胶,光刻胶厚度为1-3um,然后对光刻胶进行烘干,把带有烘干的光刻胶的陶瓷基板,放入光刻机进行紫外曝光,然后用显影液把需要溅射电阻部分光刻胶蚀刻掉,蚀刻时光刻胶蚀刻干净露出陶瓷基板且电阻两端需要留出0.1-0.2mm的导线,溅射后的电阻需要覆盖露出的导线部分,以保证电路导通;
S7、把已经完成显影的陶瓷基板装载到磁控溅射炉中,采用磁控溅射炉溅射TaN层以形成电阻,工艺条件为:Ar气流量为18-22sccm,N2气流量为7-9sccm,工作气压为0.5-0.7Pa,溅射功率为2500-2700W;
S8、溅射好TaN电阻层后,在去胶液中去除光刻胶,光刻胶去除后则留下需要的衰减电路的电阻,电阻通过四探针测阻仪进行检测;
S9、采用高温对TaN电阻层进行氧化,使其表面形成氧化层,对电阻进行微调,氧化层对电阻起到保护的作用;
S10、对产品印刷二次保护膜对电路进行保护,只露出需要焊接的焊盘部分和接地导线部分;
S11、用自动分条机沿着接地线方向对衰减片进行分条,并且把分好条的产品摆入治具中,然后用磁控溅射炉,再次溅射产品的侧导,以保证产品的正面电路和背面印刷的接地导线导通;
S12、溅射好侧导的产品,采用自动分粒机进行分粒,分粒好的产品进行电镀处理。
2.根据权利要求1所述的高可靠性高性能薄膜微波衰减片的制作方法,其特征在于:所述陶瓷基板为高导热陶瓷基板,所述高导热陶瓷基板为氧化铝陶瓷基板、氮化铝陶瓷基板或氧化铍陶瓷基板。
3.根据权利要求1所述的高可靠性高性能薄膜微波衰减片的制作方法,其特征在于:在步骤S1中的银浆包括以下重量份的原料:银粉60-70份、硅烷偶联剂1-2份、玻璃粉3-5份、气相二氧化硅触变剂0.5-2份、固化剂0.2-0.8份、有机溶剂3-5份和稀释剂1-2份。
4.根据权利要求3所述的高可靠性高性能薄膜微波衰减片的制作方法,其特征在于:所述玻璃粉包括二氧化钛、三氧化二硼、氧化锂和氧化钾中的至少一种;
所述硅烷偶联剂包括氨丙基三乙氧基硅烷、缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷和丙基三甲氧基硅烷中的至少一种;
所述固化剂为三甲基六亚甲基二胺;
所述有机溶剂为自二乙二醇丁醚醋酸酯;
所述稀释剂包括以下重量百分比的原料:乙醇30-60%和丁基卡必醇醋酸酯40-70%。
5.根据权利要求1所述的高可靠性高性能薄膜微波衰减片的制作方法,其特征在于:所述去胶液是浓度为5-6%的氢氧化钠溶液,经过去胶处理后,通过紫外灯光线观察光刻胶的残留量,如有残胶,反复用去胶液清洗,直至产品表面无光刻胶。
6.根据权利要求1所述的高可靠性高性能薄膜微波衰减片的制作方法,其特征在于:在步骤S4中溅射Ti/W金属层的溅射条件为:溅射功率为2500-2700W,溅射时间为14-16分钟,Ar气流量40-44sccm,工作气压为0.5-0.7Pa,Ti/W金属层的厚度为200-220nm;
Ni/Cr金属层的溅射条件为:溅射功率为2100-2300W,溅射时间为50-70分钟,Ar气流量为34-38sccm,工作气压为0.5-0.7Pa,Ni/Cr金属层厚度为300-320nm。
7.根据权利要求1所述的高可靠性高性能薄膜微波衰减片的制作方法,其特征在于:衰减片分条后的尺寸为2.5mm×60mm×0.635mm,衰减片分粒后的尺寸为2.5mm×4mm×0.635mm。
8.根据权利要求1所述的高可靠性高性能薄膜微波衰减片的制作方法,其特征在于:所述二次保护膜为环氧树脂保护膜。
9.根据权利要求1所述的高可靠性高性能薄膜微波衰减片的制作方法,其特征在于:在步骤S12中电镀时根据不同的使用要求电镀Ni/Sn、Ni/Ag或Ni/Au,电镀因内部电路受到保护,只电镀背面印刷的导体和正面的焊盘。
10.根据权利要求1所述的高可靠性高性能薄膜微波衰减片的制作方法,其特征在于:在步骤S1之前需要先对陶瓷基板用酸洗液清洗,然后再水洗后烘干,所述酸洗液为硫酸酸洗液。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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