CN113802104A - 一种陶瓷介质滤波器的金属层制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种陶瓷介质滤波器的金属层制备方法，具体涉及陶瓷介质滤波器技术领域，包括以下步骤：S1：在陶瓷介质滤波器表面通过阳极层气体离子源对材料表面进行抛光、清洗处理；S2：在真空腔室内，对陶瓷表面进行离子注入处理，形成陶瓷‑金属混合层；S3：通过磁控溅射技术，在陶瓷表面沉积一层致密铜层；S4：在致密铜层表面采用通过电子束蒸发技术进行铜层的增厚处理，即制备第二铜层；S5：最后通过电子束蒸发技术沉积一层Ag金属层。本发明通过物理气相沉积的方式在陶瓷介质滤波器表面直接进行金属化，结合高，插入损耗值低，无环境污染。
Description
技术领域
本发明涉及陶瓷介质滤波器技术领域，更具体地说，本发明涉及一种陶瓷介质滤波器的金属层制备方法。
背景技术
陶瓷介质滤波器是由锆钛酸铅陶瓷材料制成的，把这种陶瓷材料制成片状，两面涂银作为电极，经过直流高压极化后就具有压电效应。陶瓷介质滤波器利用介质陶瓷材料的低损耗、高介电常数、小频率温度系数和热膨胀系数，在通信系统中的作用是对信号频率进行选择和控制，选择特定频率信号通过，抑制不需要的频率信号。陶瓷介质滤波器主要应用在航天、微波、移动通信等领域。
现有的陶瓷介质滤波器采用化学电镀、喷涂、溅射、丝网印刷等工艺，在陶瓷介质基体上覆银层，经过烘银炉烧银，可使用激光设备调节镀银层。现有工艺工序复杂，并且不环保。而银浆等原材料依靠进口。
在所述背景技术部分公开的上述信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的实施例提供一种陶瓷介质滤波器的金属层制备方法。
一种陶瓷介质滤波器的金属层制备方法，包括以下步骤：
S1：在陶瓷介质滤波器表面通过阳极层气体离子源对材料表面进行抛光、清洗处理；
S2：在真空腔室内，对陶瓷表面进行离子注入处理，形成陶瓷-金属混合层；
S3：通过磁控溅射技术，在陶瓷表面沉积一层致密铜层；
S4：在致密Cu层表面采用通过电子束蒸发技术进行铜层的增厚处理，即制备第二铜层；
S5：最后通过电子束蒸发技术沉积一层Ag金属层。
所述步骤S1中，利用阳极层气体离子源技术对陶瓷表面进行抛光处理，氩气50-120sccm，电压100-450V，功率1-8kW，时间30-90min；粗糙度降低至0.5μm。
所述步骤S2中，利用离子注入技术在陶瓷层表面进行离子注入处理，金属靶材为Ti、Cu、或其合金，注入电压4-12kV，注入剂量1*1014-1*1018(ion/cm2)/(ion/cm3)。
所述步骤S3中，利用磁控溅射技术在陶瓷金属混合层表面沉积一层致密铜层，靶材为铜靶(纯度99.99％)氩气为80-150sccm，功率1-10kW，沉积厚度1-3微米。
所述步骤S4中，利用电子束蒸发技术在致密铜层表面制备第二铜层，铜粒纯度99.99％，本底真空度为1.0*10-3Pa-1*10-4Pa，铜层厚度为2-5微米。
所述步骤S5中，利用电子束蒸发技术制备银层，银粒的纯度为99.99％，本底真空度为1.0*10-3Pa-1*10-4Pa，银层厚度为2微米。
整体膜层的厚度在5-10μm，整体膜层结合强度大于40N/mm2，整体插入损耗值不高于0.8dB。
本发明的技术效果和优点：
本发明通过物理气相沉积的方式在陶瓷介质滤波器表面直接进行金属化，结合高，插入损耗值低，无环境污染。
附图说明
图1为本发明的产品结构图。
图2为本发明的工艺流程图。
图3为实施例1-5生产的产品的金属层的强结合分析图。
图4为实施例1-5生产的产品的插入损耗值分析图。
附图标记为：
101、陶瓷基体；102、陶瓷-金属混合层；103、致密铜层；104、第二铜层；105-银层。
具体实施方式
现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些示例实施方式使得本公开的描述将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。附图仅为本公开的示意性图解，并非一定是按比例绘制。图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。
此外，所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多示例实施方式中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的示例实施方式的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而省略所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、步骤等。在其它情况下，不详细示出或描述公知结构、方法、实现或者操作以避免喧宾夺主而使得本公开的各方面变得模糊。
实施例1
1、利用离子注入技术在陶瓷层表面进行离子注入处理，金属靶材为TiCu(5:5)合金，注入电压8kV，注入剂量1*1016(ion/cm2)/(ion/cm3)；
2、利用磁控溅射技术在陶瓷金属混合层表面沉积一层致密铜层，靶材为铜靶(纯度99.99％)氩气为120sccm，功率5kW，沉积厚度1微米；
3、利用电子束蒸发技术在致密铜层表面制备第二铜层，铜粒纯度99.99％，本底真空度为5*10-4Pa，铜层厚度为5微米；
4、利用电子束蒸发技术制备银层，银粒的纯度为99.99％，本底真空度为1.0*10- 3Pa-1*10-4Pa，银层厚度为2微米。
实施例2
1、利用阳极层气体离子源技术对陶瓷表面进行抛光处理，氩气100sccm，电压300V，功率3kW，时间60min；粗糙度降低至0.3μm；
2、利用磁控溅射技术在陶瓷金属混合层表面沉积一层致密铜层，靶材为铜靶(纯度99.99％)氩气为120sccm，功率5kW，沉积厚度1微米；
3、利用电子束蒸发技术在致密铜层表面制备第二铜层，铜粒纯度99.99％，本底真空度为5*10-4Pa，铜层厚度为5微米；
4、利用电子束蒸发技术制备银层，银粒的纯度为99.99％，本底真空度为1.0*10- 3Pa-1*10-4Pa，银层厚度为2微米。
实施例3
1、利用阳极层气体离子源技术对陶瓷表面进行抛光处理，氩气100sccm，电压300V，功率3kW，时间60min；粗糙度降低至0.3μm；
2、利用离子注入技术在陶瓷层表面进行离子注入处理，金属离子为TiCu(5:5)合金，注入电压8kV，注入剂量1*1016(ion/cm2)/(ion/cm3)；
3、利用磁控溅射技术在陶瓷金属混合层表面沉积一层致密铜层，靶材为钛靶(纯度99.99％)氩气为120sccm，功率5kW，沉积厚度1微米；
4、利用电子束蒸发技术在致密铜层表面制备第二铜层，铜粒纯度99.99％，本底真空度为5*10-4Pa，铜层厚度为5微米；
5、利用电子束蒸发技术制备银层，银粒的纯度为99.99％，本底真空度为1.0*10- 3Pa-1*10-4Pa，银层厚度为2微米。
实施例4
1、利用阳极层气体离子源技术对陶瓷表面进行抛光处理，氩气100sccm，电压300V，功率3kW，时间60min；粗糙度降低至0.3μm；
2、利用离子注入技术在陶瓷层表面进行离子注入处理，金属离子为TiCu(5:5)合金，注入电压8kV，注入剂量1*1016(ion/cm2)/(ion/cm3)；
3、利用磁控溅射技术在陶瓷金属混合层表面沉积一层致密铜层，靶材为铜把(纯度99.99％)氩气为120sccm，功率5kW，沉积厚度1微米；
4、利用电子束蒸发技术在致密铜层表面制备第二铜层，铜粒纯度99.99％，本底真空度为5*10-4Pa，铜层厚度为5微米；
5、利用电子束蒸发技术制备银层，银粒的纯度为99.99％，本底真空度为1.0*10- 3Pa-1*10-4Pa，银层厚度为2微米。
实施例5
1、利用阳极层气体离子源技术对陶瓷表面进行抛光处理，氩气100sccm，电压300V，功率3kW，时间60min；粗糙度降低至0.3μm；
2、利用离子注入技术在陶瓷层表面进行离子注入处理，金属离子为TiCu(5:5)合金，注入电压8kV，注入剂量1*1016(ion/cm2)/(ion/cm3)；
3、利用电子束蒸发技术在致密铜层表面制备第二铜层，铜粒纯度99.99％，本底真空度为5*10-4Pa，铜层厚度为6微米；
4、利用电子束蒸发技术制备银层，银粒的纯度为99.99％，本底真空度为1.0*10- 3Pa-1*10-4Pa，银层厚度为2微米。
根据实施例，离子注入工艺对金属层与陶瓷基体的影响较大，金属-陶瓷混合层的存在有助于金属层的强结合。气体离子源不仅可以对陶瓷进行表面抛光，还可以去除陶瓷表面氧化层等杂质，有助于提高结合力，如图3所示为实施例1-5生产的产品的金属层的强结合分析图。
根据实施例，由于实施例1没有进行表面抛光处理，因此陶瓷与金属界面的粗糙度较大，因此插入损耗值较高为0.76dB；由于实施例2金属层与陶瓷层界面结合力低，因此界面电阻较高，因此插入损耗值高为0.85dB；由于实施例3界面金属层为金属钛，虽然钛与陶瓷有更好的结合力，但由于钛的导电性差于铜，因此插入损耗高；由于实施例5界面处铜层为电子束蒸发方式制备，其致密性差于磁控溅射方法制备的铜层，因此插入损耗稍差于实施例4，如图4为实施例1-5生产的产品的插入损耗值分析图。
最后：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，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 (7)
1.一种陶瓷介质滤波器的金属层制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：在陶瓷介质滤波器表面通过阳极层气体离子源对材料表面进行抛光、清洗处理；
S2：在真空腔室内，对陶瓷表面进行离子注入处理，形成陶瓷-金属混合层；
S3：通过磁控溅射技术，在陶瓷表面沉积一层致密铜层；
S4：在致密铜层表面采用通过电子束蒸发技术进行铜层的增厚处理，即制备第二铜层；
S5：最后通过电子束蒸发技术沉积一层Ag金属层。
2.根据权利要求1所述的一种陶瓷介质滤波器的金属层制备方法，其特征在于：所述步骤S1中，利用阳极层气体离子源技术对陶瓷表面进行抛光处理，氩气50-120sccm，电压100-450V，功率1-8kW，时间30-90min；粗糙度降低至0.5μm。
3.根据权利要求1所述的一种陶瓷介质滤波器的金属层制备方法，其特征在于：所述步骤S2中，利用离子注入技术在陶瓷层表面进行离子注入处理，金属靶材为Ti、Cu、或其合金，注入电压4-12kV，注入剂量1*1014-1*1018(ion/cm2)/(ion/cm3)。
4.根据权利要求1所述的一种陶瓷介质滤波器的金属层制备方法，其特征在于：所述步骤S3中，利用磁控溅射技术在陶瓷金属混合层表面沉积一层致密铜层，靶材为铜靶(纯度99.99％)，氩气为80-150sccm，功率1-10kW，沉积厚度1-3微米。
5.根据权利要求1所述的一种陶瓷介质滤波器的金属层制备方法，其特征在于：所述步骤S4中，利用电子束蒸发技术在致密铜层表面制备第二铜层，铜粒纯度99.99％，本底真空度为1.0*10-3Pa-1*10-4Pa，铜层厚度为2-5微米。
6.根据权利要求1所述的一种陶瓷介质滤波器的金属层制备方法，其特征在于：所述步骤S5中，利用电子束蒸发技术制备银层，银粒的纯度为99.99％，本底真空度为1.0*10-3Pa-1*10-4Pa，银层厚度为2微米。
7.根据权利要求1-6任一项所述的一种陶瓷介质滤波器的金属层制备方法，其特征在于：整体膜层的厚度在5-10μm，整体膜层结合强度大于40N/mm2，整体插入损耗值不高于0.8dB。
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2021
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