CN113831154B - 一种介电陶瓷表面金属化的方法及采用该方法制备的介电陶瓷元件 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种介电陶瓷表面金属化的方法及采用该方法制备的介电陶瓷元件。该方法不受陶瓷构件的形状限制，能得到镀层均匀并且与基底结合力良好的陶瓷构件，并且陶瓷构件的插损低，满足高频通讯信号的技术要求，并且解决了现有技术中使用在陶瓷表面沉积厚银工艺所带来的成本问题。同时采用本方法制备获得的介电陶瓷元件的基底与金属层的结合力强，Q值高。

Description

一种介电陶瓷表面金属化的方法及采用该方法制备的介电陶 瓷元件

技术领域

本发明涉及一种陶瓷表面金属化的方法，具体涉及一种介电陶瓷表面金属化的方法及采用该方法制备的介电陶瓷元件，属于陶瓷电子元件制造技术领域。

背景技术

随着高频通信技术的发展，产业上对高频的陶瓷滤波器的需求将会有爆发式的增长。对于高频陶瓷滤波器来说，其表面的金属化是其关键技术，其表面金属化能防止滤波器中的高频微波信号外溢，减少信号的衰减，其中重要的技术指标为金属层与陶瓷基底表面的结合力以及其插损(或谐振体的品质因子Q值)，同时，在未来高频通讯设施中如此大量地使用滤波器，成本也是表面金属化工艺设计中一个重要的考量因素。

目前，为了确保满足此类高频陶瓷构件的核心指标，大多这类高频陶瓷构件的表面金属化方法采用的技术是导电银浆烧结法、真空溅射法或者是真空溅射法+电镀加厚的方法等等。导电银浆烧结法主要是将纳米级别的银粉在有机溶剂和分散剂的存在下与无机粘结剂混合制作成浆料，然后采用喷涂或网纱印刷的方法将银浆覆盖到陶瓷表面上，再进行高温煅烧完成金属化。真空溅射法是在真空环境下，将钛、铬、镍、铜或银等金属通过电分解后分别在构件表面上进行沉积，直接沉积到要求的厚度或先在陶瓷表层溅射一层导电底层，然后通过化学镀或电镀的方法加厚金属层从而达到获得相应厚度的要求。

然而导电银浆法存在原料利用率低，生产效率低，且能耗高的问题。因目前大多数的高频陶瓷构件一般都不是平面材料，而是具有腔体的小型构件，因此无法采用丝网印刷法进行金属化，而是要采用浆料喷涂法进行生产，而且还要进行多面喷涂，该工艺在喷涂过程中会损失一部分的银浆(银浆有部分喷到目标之外)，而且喷涂完毕后还需进行高温烘烤方可成型。因此该方法生产成本高且生产效率低，不利于实现工业化生产。真空溅射法则需要昂贵的生产设备，资金投入大，并且生产时需保持真空状态，以将靶材金属蒸发后再发射，因此该工艺方法能耗较高，也难以实现大工业化生产。此外，上述方法的目的都是在陶瓷表面沉积一定厚度的纯银层，因此即使生产出的产品满足技术指标要求，其物料成本也极高。

陶瓷表面的传统金属化方法还包括化学湿法，该方法一般是要对陶瓷表面进行清洁和粗化处理，然后通过敏化+活化的方式在陶瓷表面沉积一层催化种子层，然后采用化学镀沉积一层金属层，接着通过电镀对金属层进行加厚，最后在金属层的外层沉积保护层以防止氧化。

传统化学湿法很少有报道用于此类高频陶瓷构件进行金属化的，原因在于：一方面，为了保证结合力，一般需要对陶瓷表面进行粗化处理，但表面进行粗化处理后，底层金属也相应地会变得粗糙，对高频微波信号的影响非常大。然而，如果不进行较好的粗化处理，金属在陶瓷表面的附着力会非常小，结合力不能满足要求。

另一方面，若只通过化学镀+电镀加厚的方式在陶瓷表面完成金属化，化学镀层一般需要较大的厚度，以保证化学镀层的导电性，方便后续的电镀工序。因为化学镀金属层过薄时，其电导率一般较小，直接在其上进行电镀加厚时会导致电镀层均匀性不佳，尤其是在结构复杂的构件上进行电镀时，某些部位甚至会出现缺镀。而化学镀的金属层较厚时，虽然能满足后续电镀导电性的要求，但对于高频信号传输有较大不利影响，达不到高频滤波器的要求。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种介电陶瓷表面金属化的方法及采用该方法制备的介电陶瓷元件。该方法不受陶瓷构件的形状限制，能得到镀层均匀并且与基底结合力良好的陶瓷构件，并且陶瓷构件的插损低，满足高频通讯信号的技术要求，并且解决了现有技术中使用在陶瓷表面沉积厚银工艺所带来的成本问题。同时采用本方法制备获得的介电陶瓷元件的基底与金属层的结合力强，Q值高。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案具体如下：

根据本发明的第一种实施方案，提供一种介电陶瓷表面金属化的方法，该方法包括如下步骤：

1)选取介电陶瓷基体，然后在该介电陶瓷基体表面施加金属层A，获得含金属层的介电陶瓷基体I。

2)在步骤1)获得的含金属层的介电陶瓷基体I的表面施加金属层B，获得含金属层的介电陶瓷基体II。

3)在步骤2)获得的含金属层的介电陶瓷基体II的表面施加银层C，获得含金属层的介电陶瓷基体III。

4)在步骤3)获得的含金属层的介电陶瓷基体III的表面施加铜层D，获得含金属层的介电陶瓷基体IV。

5)在步骤4)获得的含金属层的介电陶瓷基体IV的表面施加金属层E，获得含金属层的介电陶瓷基体V，即目标金属化介电陶瓷。其中，所述金属层A选自镍层、镍合金层以及钛层中的一种。所述金属层B选自铜层或金层。所述金属层E选自金层、镍金层、镍钯金层、锡层以及银层中的一种。

作为优选，所述金属层A的厚度为0.01-1μm，优选为0.015-0.95μm，优选0.02-0.9μm，更优选0.025-0.85μm，更优选0.03-0.8μm。例如0.04μm、0.045μm、0.05μm、0.055μm、0.06μm、 0.065μm、0.07μm或0.075μm。

其中，所述镍层或镍合金层为采用化学镀法进行镀覆获得。所述钛层为采用物理气相沉积法进行镀覆获得。

作为优选，所述金属层B的厚度为0.01-5μm，优选为0.015-4.5μm，优选0.02-4μm，更优选0.025-3.5μm，更优选0.03-3μm，更优选0.035-2.5μm，更优选0.04-2μm，更优选0.045-1.5μm。例如0.05μm、0.06μm、0.07μm、0.08μm、0.09μm、0.1μm、0.2μm、0.3μm、0.4μm、0.5μm、0.6μm、0.7μm、0.8μm、0.9μm、1μm、1.1μm、1.2μm、1.3μm或1.4μm。

其中，所述铜层为采用电镀法和/或物理气相沉积法进行镀覆获得。所述金层为采用化学镀法和/或电镀法进行镀覆获得。

作为优选，所述银层C的厚度为0.1-20μm，优选为0.15-18μm，优选0.2-16μm，优选0.25-14μm，优选0.3-12μm，优选0.35-10μm，更优选0.4-9μm，更优选0.45-8μm，更优选0.5-7μm。例如0.6μm、0.7μm、0.8μm、0.9μm、1μm、2μm、3μm、4μm、5μm或6μm。

其中，所述银层为采用电镀法、物理气相沉积法以及化学镀法中的一种或多种方法进行镀覆获得。

作为优选，所述铜层D的厚度为≥1μm，优选为≥1.5μm，优选≥2μm，优选≥2.5μm，优选≥3μm，优选≥5μm，优选≥8μm，更优选≥10μm，更优选≥15μm，更优选≥20μm。例如22μm、24μm、26μm、28μm、30μm、25μm、40μm、45μm、50μm、60μm、70μm、80μm、 90μm或100μm。

其中，所述铜层为采用电镀法、物理气相沉积法以及化学镀法中的一种或多种方法进行镀覆获得。

作为优选，所述金属层E的厚度为0.01-5μm，优选为0.015-4.5μm，优选0.02-4μm，优选0.025-3.5μm，更优选0.03-3μm，更优选0.035-2.5μm，更优选0.04-2μm，更优选0.045-1.5μm。例如0.05μm、0.06μm、0.07μm、0.08μm、0.09μm、0.1μm、0.2μm、0.3μm、0.4μm、0.5μm、0.6μm、0.7μm、0.8μm、0.9μm、1μm、1.1μm、1.2μm、1.3μm或1.4μm。

其中，所述金层、镍金层、镍钯金层、锡层或银层为采用电镀法、物理气相沉积法以及化学镀法中的一种或多种方法进行镀覆获得。

作为优选，所述构成介电陶瓷基体的材料为任选的介电陶瓷材料或介电陶瓷材料和非介电陶瓷材料的混合材料。优选所述构成介电陶瓷基体的材料选自钛酸镁、钛酸镁-钛酸钙、 BaMg_1/3Ti_2/3O₃、BaZn_1/3Ti_2/3O₃、Ba(Co,Zn)_1/3Nb_2/3O₃、SrTiO₃-LaAlO₃、氧化镁、氧化铝、碳化硅、氮化铝以及氧化铍中的一种或多种。

作为优选，所述镍合金选自镍磷合金、镍铜磷合金、镍铬磷合金、镍钴磷合金以及镍铁磷合金中的一种或多种。

作为优选，所述介电陶瓷基体表面施加金属层时所采用的施加方法选自电镀法、物理气相沉积法以及化学镀法中的一种或多种。其中所述物理气相沉积法包括真空蒸镀、溅射镀膜、电弧等离子体镀、离子镀膜以及分子束外延。

作为优选，当采用上述所述施加方法对同一层金属镀层或不同层的金属镀层进行镀覆时，其中任意一种施加方法连续或不连续的使用一次或多次。

作为优选，在施加同一层的金属层或施加不同层的金属层时，同一种施加方法或不同种施加方法进行多次金属层的镀覆时，在前一次金属镀覆操作完成后均需对前一次金属镀覆层进行清洗后再进行下一次金属镀覆操作。所述清洗通常采用水进行清洗，也可根据需要使用无机酸等进行清洗。

根据本发明的第二种实施方案，提供一种介电陶瓷元件，该介电陶瓷元件是采用第一种实施方案所述的方法制备获得的。

作为优选，所述介电陶瓷元件为高频介电陶瓷滤波器。

在本发明中，步骤1)中所述金属层A为镍层或镍合金层时，所述镍层或镍合金层为采用任选的化学镀镍液或化学镀镍合金液进行化学镀镀覆获得。例如所述化学镀镍液为广东东硕科技有限公司提供的5183化学镀镍液，操作温度为40-60℃(例如50℃)，镀覆时间视乎所需镍层厚度而确定。所述化学镀镍合金液中：镍磷合金化学镀液为广东比格莱科技有限公司”Ni-809系列镀液，操作温度为70-90℃(例如80℃)，镀覆时间视乎所需镍磷合金层厚度而确定。

进一步地，镍铜磷合金化学镀液为含有硫酸镍20-50g/L(例如30g/L)，硫酸铜1-4g/L(例如2.5g/L)，次磷酸钠20-50g/L(例如30g/L)，柠檬酸钠30-80g/L(例如50g/L)和氨基酸1-5g/L (例如2g/L)的镍铜磷合金化学镀液，操作温度为50-70℃(例如60℃)，镀覆时间视乎所需镍铜磷合金层厚度而确定。

进一步地，镍铬磷合金化学镀液为含有氯化镍10-30g/L(例如15g/L)，三氯化铬5-20g/L (例如10g/L)，次磷酸钠20-50g/L(例如30g/L)，柠檬酸钠10-40g/L(例如20g/L)和醋酸钠1-15g/L(例如7g/L)的镍铬磷合金化学镀液，操作温度为50-70℃(例如60℃)，镀覆时间视乎所需镍铬磷合金层厚度而确定。

进一步地，镍钴磷合金化学镀液为含有氯化镍5-25g/L(例如13g/L)，氯化钴12-35g/L (例如18g/L)，次亚磷酸钠10-40g/L(例如20g/L)，酒石酸钾钠50-90g/L(例如70g/L)，柠檬酸钠10-40g/L(例如20g/L)，氯化铵浓度10-40g/L(例如20g/L)，使用氨水调节pH为中性(例如pH为7)的镍钴磷合金化学镀液，操作温度为70-90℃(例如80℃)，镀覆时间视乎所需镍钴磷合金层厚度而确定。

进一步地，镍铁磷合金化学镀液为含有氯化镍10-40g/L(例如20g/L)，氯化亚铁1-12g/L (例如5g/L)，次亚磷酸钠10-40g/L(例如20g/L)，柠檬酸钠10-30g/L(例如15g/L)，醋酸钠10-30g/L(例如15g/L)，使用盐酸调节pH到酸性(例如pH为4.5)的镍铁磷合金化学镀液，操作温度为70-90℃(例如85℃)，镀覆时间视乎所需镍铁磷合金层厚度而确定。

在本发明中，步骤1)中所述金属层A为钛层时，所述钛层为采用任选的物理气相沉积法进行镀覆获得。例如使用目前已知的PVD(Physical Vapor Deposition)技术进行镀覆，优选使用的是真空磁控溅射法，具体工艺如下：将陶瓷构件置于真空磁控溅射镀膜机内，以纯度为99.99％纯钛为阴极靶材，待处理陶瓷构件为阳极，控制磁控溅射的真空度为0.1-0.5Pa (例如0.3Pa)，惰性气氛保护(例如采用氩气为保护气)，电源的功率为5-15KW(例如10 KW，)电压为80-120V(例如100V)的直流电压，溅射时间视乎所需钛层厚度确定。进一步地，在步骤2)中所述金属层为铜层，且所述铜层采用物理气相沉积法进行镀覆获得时

在本发明中，步骤2)中所述金属层B为铜层时采用电镀法和/或物理气相沉积法进行镀覆获得。采用电镀法镀覆铜层时，所使用的电镀铜液为任选的电镀铜液，例如电镀铜液采用广东东硕科技有限公司提供的VCP20电镀铜液，工作液pH为2.5-3.5(例如pH为3)，操作温度20-30℃(例如25℃)，电流密度1-5ASD(例如3ASD)，电镀时间视乎所需铜层厚度确定。采用物理气相沉积法镀覆铜层时，铜层的镀覆工艺参考步骤1)中金属层A为钛层时采用物理气相沉积法镀覆钛层的工艺进行。

进一步地，所述金属层B为金层时采用化学镀法和/或电镀法进行镀覆获得。采用化学镀法镀覆金层时，所使用的化学镀金液为任选的化学镀金液，例如化学镀金液采用广东东硕科技有限公司提供的5185化学镀金液，操作温度为60-80℃(70℃)，镀覆时间视乎所需金层厚度而确定。而采用电镀法镀覆金层时，所述电镀金液为任选的电镀金液，例如电镀金液采用东莞市麦特凯姆贵金属有限公司生产的电镀金液，工作液pH为7-8(例如pH为7.8)，操作温度50-60℃(例如55℃)，电流密度0.5-2ASD(例如1ASD)，电镀时间视乎所需金层厚度确定。

在本发明中，步骤3)中所述银层为采用电镀法、物理气相沉积法以及化学镀法中的一种或多种方法进行镀覆获得。采用电镀法镀覆银层时，所述电镀银液为任选的电镀银液，例如电镀银液采用东莞市麦特凯姆贵金属有限公司生产的电镀银液，工作液pH为10-12(例如pH为11.5)，操作温度20-30℃(例如25℃)，电流密度0.5-2ASD(例如1ASD)，电镀时间视乎所需银层厚度确定。采用化学镀法镀覆银层时，所述化学镀银液为任选的化学镀银液，例如化学镀银液采用深圳市德瑞勤科技有限公司生产的化学镀银液，工作液pH为2-3(例如pH为2.3)，操作温度45-60℃(例如50℃)，镀覆时间视乎所需银层厚度确定。采用物理气相沉积法镀覆银层时，银层的镀覆工艺参考步骤1)中金属层A为钛层时采用物理气相沉积法镀覆钛层的工艺进行。

在本发明中，步骤4)中所述铜层为采用电镀法、物理气相沉积法以及化学镀法中的一种或多种方法进行镀覆获得。采用电镀法镀覆铜层时，所述电镀铜液为任选的电镀铜液，例如电镀铜液采用广东东硕科技有限公司提供的VCP20电镀铜液，工作液pH为2-4(例如pH 为3)，操作温度20-30℃(例如25℃)，电流密度1-5ASD(例如3ASD)，电镀时间视乎所需铜层厚度确定。采用化学镀法镀覆铜层时，所述化学镀铜液为任选的化学镀铜液，例如化学镀铜液采用广东东硕科技有限公司提供的2638化学镀铜液，操作温度为25-40℃(例如32℃)，镀覆时间视乎所需铜层厚度而确定。采用物理气相沉积法镀覆铜层时，铜层的镀覆工艺参考步骤1)中金属层A为钛层时采用物理气相沉积法镀覆钛层的工艺进行。

在本发明中，步骤5)中所述金层、镍金层、镍钯金层、锡层或银层为采用电镀法、物理气相沉积法以及化学镀法中的一种或多种方法进行镀覆获得。采用电镀法镀覆金层、镍金层、镍钯金层、锡层或银层时，所述电镀金液为任选的电镀金液、所述电镀镍金液为任选的电镀镍金液、所述电镀镍钯金液为任选的电镀镍钯金液、所述电镀锡液为任选的电镀锡液、所述电镀银液为任选的电镀银液，例如电镀金液采用东莞市麦特凯姆贵金属有限公司生产的电镀金液，工作液pH为7-8(例如pH为7.8)，操作温度50-60℃(例如55℃)，电流密度0.5-2ASD (例如1ASD)，电镀时间视乎所需金层厚度确定。

电镀银液采用东莞市麦特凯姆贵金属有限公司生产的电镀银液，工作液pH为10-12(例如pH为11.5)，操作温度20-30℃(例如25℃)，电流密度0.5-2ASD(例如1ASD)，电镀时间视乎所需银层厚度确定。

进一步地，采用化学镀法镀覆金层、镍金层、镍钯金层、锡层或银层时，所述化学镀金液为任选的化学镀金液、所述化学镀镍金液为任选的化学镀镍金液、所述化学镀镍钯金液为任选的化学镀镍钯金液、所述化学镀锡液为任选的化学镀锡液、所述化学镀银液为任选的化学镀银液，例如化学镀金液采用广东东硕科技有限公司提供的5185化学镀金液，操作温度为 60-80℃(70℃)，镀覆时间视乎所需金层厚度而确定。

化学镀锡液采用深圳市德瑞勤科技有限公司生产的化学镀锡液，工作液pH为1-2(例如pH为1.5)，操作温度50-70℃(例如60℃)，镀覆时间视乎所需锡层厚度确定。化学镀银液采用深圳市德瑞勤科技有限公司生产的化学镀银液，工作液pH为2-3(例如pH为2.3)，操作温度45-60℃(例如50℃)，镀覆时间视乎所需银层厚度确定。

在本发明中，本发明所述的介电陶瓷基体材料可以是目前已知的任选的介电陶瓷材料，包括但不限于钛酸镁，钛酸镁-钛酸钙，BaMg_1/3Ti_2/3O₃，BaZn_1/3Ti_2/3O₃，Ba(Co,Zn)_{1/ 3}Nb_2/3O₃， SrTiO₃-LaAlO₃，氧化镁，氧化铝，碳化物、氧化铍和钛酸盐以及它们的混合物。也可以使用介电陶瓷和其他非介电陶瓷的混合物。

在本发明中，在介电陶瓷表面获得金属层(A或B或C或D或E)时，如果该金属层是通过化学镀法镀覆获得的，那么应首先把“催化剂”施加到介电陶瓷基体表面，所述“催化剂”是在化学镀金属过程中催化金属离子化学沉积的过渡金属，可以是任选的钯、银、铜或镍等催化剂，优选钯作为化学镀金属过程中的催化剂。催化剂可以使用目前已知的任选的方法施加到陶瓷基体表面上，例如通过含有催化剂金属离子的活化液处理陶瓷表面，溅射镀或蒸发镀等。

在本发明中，所述钯催化剂可通过使用离子钯活化液施加到介电陶瓷基体表面，具体的活化液配方如下：氯化钯0.1-0.3g/L(例如0.2g/L)，盐酸0.1-0.5ml/L(例如0.3ml/L)，3-甲基吡啶0.05-0.2g/L(例如0.1g/L)，处理温度为25-45℃(例如30℃)，处理时间可在3-15分钟。

进一步地，本发明所述的银催化剂可通过对介电陶瓷阶梯进行活化和还原处理施加到其表面，其中活化液含硝酸银0.5-2g/L(例如1g/L)，氨水0.1-1.2ml/L(例如0.5ml/L)的混合溶液，还原液为1-5％(例如2％)的硼氢化钠溶液，常温下处理，处理的时间均为3-12分钟。

进一步地，本发明所述的铜催化剂可通过胶体铜活化液施加到陶瓷表面，按照美国专利 US4681630公开的方法制备并施加到陶瓷表面。

进一步地，本发明所述的镍催化剂可通过磁控溅射法施加到陶瓷基体表面，工艺参数如下：溅射功率1.1-1.8KW(0例如1.8kW)，溅射气压0.3-1.0Pa(例如0.5Pa)，负偏压280-500V (例如400V)，沉积温度200-400℃(例如300℃)，沉积时间视膜厚度而定。

在本发明中，本发明所述的催化剂活化液以及化学镀和电镀工序中所使用的镀液可通过任何已公开的或市售的镀液获得，只要能使所获得的催化剂金属层和金属镀层能满足应用需求即可，例如金属层厚度均匀，无包心空洞等等。

在本发明中，在不超出本发明整体构思的前提下，任意一层的金属层均可以使用目前已知的金属镀覆方法获得，例如电镀、化学镀、物理气相沉积法包括真空溅射镀等等，只要保证金属层厚度均匀，无包心空洞等缺陷即可。每层的金属层可采用一种方法进行多次镀覆或同时采用多种方法镀覆获得，例如5μm厚的银层C可以先用溅射镀镀覆2μm，镀覆完成后接着再继续用溅射镀镀覆剩下的3μm银层或者先用溅射镀镀覆2μm，然后再用电镀镀覆剩下的 3μm银层。(可根据实际需求进行选择组合)

在本发明中，本发明所述介电陶瓷表面金属化设计为至少包含5层金属层的堆叠方式实现介电陶瓷表面金属化的设计方法，能够满足高频通讯滤波器的技术要求，在多层不同属性不同厚度的镀覆金属层的作用下，能够使得介电陶瓷基体与整个金属镀覆层的结合性强、而且使用该方法制备获得的介电陶瓷原件的信号反射性能、屏蔽效果和保护作用均较为优良，在各层相互协同作用下，客服了现有技术的不足，为介电陶瓷元件制备技术提供了新的启示。

在本发明中，通过设计金属层A作为种子层和连接层，主要起导电和保证整个金属层与基底结合力的作用，若缺少此层，则整个金属层和介电陶瓷基体无结合力。在本发明中，由于不能对介电陶瓷表面进行粗化处理，以避免对高频微波信号的产生较大影响，因此采用镍层、镍合金层以及钛层中的一种或多种作为金属层A。

在本发明中，通过设计金属层B作为隔离层，主要起隔离的作用，因按照本发明技术方案，银层C与金属层A是不能直接连接的因此需要在金属层A与银层C之间设计隔离层，而设计金属层B能够有效防止银层C与金属层A之间在后续工作环境下相互渗透，且结合力很差的问题。因此采用铜层和/或金层作为金属层B。

在本发明中，设计银层C主要起反射微波信号的作用，是本发明核心层，缺少此层，整个介电陶瓷构件滤波效果差，无法达到技术效果。

在本发明中，通过设计铜层D作为屏蔽稳定层以起到金属屏蔽和保证整个金属层稳定性的作用，缺失或过薄则会造成滤波信号损失严重，Q值低，同时结合力也变差。

在本发明中，通过设计金属层E作为保护层以起到表面保护作用，缺少的话陶瓷构件在后续工作环境下，铜层D会被快速腐蚀，同时也会对Q值产生影响。采用金层、镍金层、镍钯金层、锡层或银层作为保护层既能够不对介电陶瓷元件的Q值产生影响，还能够有效降低在使用过程中介电陶瓷元件的插损、腐蚀等，提高了介电陶瓷元件的使用寿命和保障了其有效工作的稳定性。

在本发明中，通过多个金属层之间通过相互配合，无需对介电陶瓷基体进行现有的粗化技术处理，也能实现整个金属层与基底之间良好的结合力，还降低了高频陶瓷构件插损，并且对于高频通讯信号的处理效果明显，甚至超过使用传统方法处理所得陶瓷高频构件(如导电银浆烧结法、真空溅射法等)的处理效果。再次，由于本方法中最低只使用传统方法银量的12％左右，其他大部分是铜，考虑到铜价仅为银价的2％，因此，本方法能极大降低高频通讯陶瓷滤波器的生产成本，即解决了现有技术中使用在陶瓷表面沉积厚银工艺所带来的成本问题。最后，本方法还克服了传统方法所具有的工艺受构件形状限制，以及能耗高，效率低，不利于工业化生产等缺点。

在本发明中，需要说明的是，在不脱离本发明构思的前提下，可以在各步骤之间加入水洗步骤或者镀覆其他金属层，例如可以在银层C和铜层D之间插入金层等，也可以在前处理和/或后处理中加入各种目前已知的常规步骤，这些步骤并不是必须的，但有些步骤可以达到优化技术效果的目的。这些方案均应落入本发明保护的范围。

与现有技术相比较，本发明的有益技术效果如下：

1：本发明提供了一种多层金属的堆叠方式以实现介电陶瓷表面金属化的方法，既能够满足高频通讯滤波器(介电陶瓷元件)的技术要求，还能够对介电陶瓷元件起到了粘合、信号反射、屏蔽和保护的作用。

2：本发明所述的多层金属堆叠镀覆制备获得的介电陶瓷元件，通过各金属层之间相互配合，无需对介电陶瓷基体进行现有的粗化技术处理，也能实现整个金属层与介电陶瓷基体之间良好的结合力，降低了高频陶瓷构件的插损，并且对于高频通讯信号的处理效果优良，甚至超过使用传统方法处理所得陶瓷高频构件(如导电银浆烧结法、真空溅射法等)的处理效果。

3：本发明所述介电陶瓷金属化的方法中，最低只使用了传统方法银量的12％左右，克服了现有技术中在陶瓷表面沉积厚银工艺所带来的成本大的问题，本方法能极大降低高频通讯陶瓷滤波器的生产成本。

4：本方法还克服了传统方法中由于艺受构件形状限制而导致的镀层不均匀、甚至漏镀的问题(化学镀可以无视形状不规则的难点)以及能耗高，效率低，不利于工业化生产等缺点。

附图说明

图1为本发明介电陶瓷表面金属化的方法的工艺流程图。

图2为本发明介电陶瓷表面金属化多层镀覆层剖视结构图。

附图标记：1：介电陶瓷基体；2：金属镀覆层；201：金属层A；202：金属层B；203：银层C；204：铜层D；201：金属层E。

具体实施方式

下面对本发明的技术方案进行举例说明，本发明请求保护的范围包括但不限于以下实施例。

一种介电陶瓷表面金属化的方法，该方法包括如下步骤：

1)选取介电陶瓷基体，然后在该介电陶瓷基体表面施加金属层A，获得含金属层的介电陶瓷基体I。

2)在步骤1)获得的含金属层的介电陶瓷基体I的表面施加金属层B，获得含金属层的介电陶瓷基体II。

3)在步骤2)获得的含金属层的介电陶瓷基体II的表面施加银层C，获得含金属层的介电陶瓷基体III。

4)在步骤3)获得的含金属层的介电陶瓷基体III的表面施加铜层D，获得含金属层的介电陶瓷基体IV。

5)在步骤4)获得的含金属层的介电陶瓷基体IV的表面施加金属层E，获得含金属层的介电陶瓷基体V，即目标金属化介电陶瓷。其中，所述金属层A选自镍层、镍合金层以及钛层中的一种。所述金属层B选自铜层或金层。所述金属层E选自金层、镍金层、镍钯金层、锡层以及银层中的一种。

作为优选，所述金属层A的厚度为0.01-1μm，优选为0.015-0.95μm，优选0.02-0.9μm，更优选0.025-0.85μm，更优选0.03-0.8μm。例如0.04μm、0.045μm、0.05μm、0.055μm、0.06μm、 0.065μm、0.07μm或0.075μm。

其中，所述镍层或镍合金层为采用化学镀法进行镀覆获得。所述钛层为采用物理气相沉积法进行镀覆获得。

作为优选，所述金属层B的厚度为0.01-5μm，优选为0.015-4.5μm，优选0.02-4μm，更优选0.025-3.5μm，更优选0.03-3μm，更优选0.035-2.5μm，更优选0.04-2μm，更优选0.045-1.5μm。例如0.05μm、0.06μm、0.07μm、0.08μm、0.09μm、0.1μm、0.2μm、0.3μm、0.4μm、0.5μm、0.6μm、0.7μm、0.8μm、0.9μm、1μm、1.1μm、1.2μm、1.3μm或1.4μm。

其中，所述铜层为采用电镀法和/或物理气相沉积法进行镀覆获得。所述金层为采用化学镀法和/或电镀法进行镀覆获得。

作为优选，所述银层C的厚度为0.1-20μm，优选为0.15-18μm，优选0.2-16μm，优选0.25-14μm，优选0.3-12μm，优选0.35-10μm，更优选0.4-9μm，更优选0.45-8μm，更优选0.5-7μm。例如0.6μm、0.7μm、0.8μm、0.9μm、1μm、2μm、3μm、4μm、5μm或6μm。

其中，所述银层为采用电镀法、物理气相沉积法以及化学镀法中的一种或多种方法进行镀覆获得。

作为优选，所述铜层D的厚度为≥1μm，优选为≥1.5μm，优选≥2μm，优选≥2.5μm，优选≥3μm，优选≥5μm，优选≥8μm，更优选≥10μm，更优选≥15μm，更优选≥20μm。例如22μm、24μm、26μm、28μm、30μm、25μm、40μm、45μm、50μm、60μm、70μm、80μm、 90μm或100μm。

其中，所述铜层为采用电镀法、物理气相沉积法以及化学镀法中的一种或多种方法进行镀覆获得。

作为优选，所述金属层E的厚度为0.01-5μm，优选为0.015-4.5μm，优选0.02-4μm，优选0.025-3.5μm，更优选0.03-3μm，更优选0.035-2.5μm，更优选0.04-2μm，更优选0.045-1.5μm。例如0.05μm、0.06μm、0.07μm、0.08μm、0.09μm、0.1μm、0.2μm、0.3μm、0.4μm、0.5μm、0.6μm、0.7μm、0.8μm、0.9μm、1μm、1.1μm、1.2μm、1.3μm或1.4μm。

其中，所述金层、镍金层、镍钯金层、锡层或银层为采用电镀法、物理气相沉积法以及化学镀法中的一种或多种方法进行镀覆获得。

作为优选，所述构成介电陶瓷基体的材料为任选的介电陶瓷材料或介电陶瓷材料和非介电陶瓷材料的混合材料。优选所述构成介电陶瓷基体的材料选自钛酸镁、钛酸镁-钛酸钙、 BaMg_1/3Ti_2/3O₃、BaZn_1/3Ti_2/3O₃、Ba(Co,Zn)_1/3Nb_2/3O₃、SrTiO₃-LaAlO₃、氧化镁、氧化铝、碳化硅、氮化铝以及氧化铍中的一种或多种。

作为优选，所述镍合金选自镍磷合金、镍铜磷合金、镍铬磷合金、镍钴磷合金以及镍铁磷合金中的一种或多种。

作为优选，所述介电陶瓷基体表面施加金属层时所采用的施加方法选自电镀法、物理气相沉积法以及化学镀法中的一种或多种。其中所述物理气相沉积法包括真空蒸镀、溅射镀膜、电弧等离子体镀、离子镀膜以及分子束外延。

作为优选，当采用上述所述施加方法对同一层金属镀层或不同层的金属镀层进行镀覆时，其中任意一种施加方法连续或不连续的使用一次或多次。

作为优选，在施加同一层的金属层或施加不同层的金属层时，同一种施加方法或不同种施加方法进行多次金属层的镀覆时，在前一次金属镀覆操作完成后均需对前一次金属镀覆层进行清洗后再进行下一次金属镀覆操作。所述清洗为采用水进行清洗。

在本发明实施例中，采用下述工艺条件：

1.催化剂：

具体实施方式所述的钯催化剂可通过使用离子钯活化液施加到陶瓷表面，具体的活化液配方如下：氯化钯0.2g/L，盐酸0.3ml/L，3-甲基吡啶0.1g/L，处理温度为30℃，处理时间可在3-15分钟。

具体实施方式所述的银催化剂可通过对陶瓷进行活化和还原处理施加到其表面，其中活化液为含硝酸银1g/L，氨水0.5ml/L的混合溶液，还原液为2％的硼氢化钠溶液，常温下处理，处理的时间均为8分钟。

具体实施方式所述的铜催化剂可通过胶体铜活化液施加到陶瓷表面，按照美国专利 US4681630公开的方法制备并施加到陶瓷表面。

具体实施方式所述的镍催化剂可通过磁控溅射法施加到陶瓷构件表面，工艺参数如下：溅射功率1.8kW，溅射气压0.5Pa，负偏压400V，沉积温度300℃，沉积时间视膜厚度而定。

2.化学镀液：

具体实施方式实施例所使用的化学镀镍液是由广东东硕科技有限公司提供的5183化学镀镍液，操作温度为50℃，镀覆时间视乎所需镍层厚度而确定。

具体实施方式所述的“镍磷合金”化学镀液购自“广东比格莱科技有限公司”Ni-809系列镀液，操作温度为80℃，镀覆时间视乎所需镍层厚度而确定。

具体实施方式所述的“镍铜磷合金”可使用下述镀液获得：含有硫酸镍30克/升，硫酸铜2.5克/升，次磷酸钠30克/升，柠檬酸钠50克/升和氨基酸2克/升的镍铜磷合金化学镀液，操作温度为60℃，镀覆时间视乎所需合金层厚度而确定。

具体实施方式所述的“镍铬磷合金”可使用下述镀液获得：含有氯化镍15克/升，三氯化铬10克/升，次磷酸钠30克/升，柠檬酸钠20克/升和醋酸钠7克/升的镍铬磷合金化学镀液，操作温度为60℃，镀覆时间视乎所需合金层厚度而确定。

具体实施方式所述的“镍钴磷合金”可使用下述镀液获得：氯化镍13g/L，氯化钴18g/L，次亚磷酸钠20g/L，酒石酸钾钠70g/L，柠檬酸钠20g/L，氯化铵浓度20g/L，使用氨水调节 pH为7，操作温度为80℃，镀覆时间视乎所需合金层厚度而确定。

具体实施方式所述的“镍铁磷合金”可使用下述镀液获得：氯化镍20g/L，氯化亚铁5g/L，次亚磷酸钠20g/L，柠檬酸钠15g/L，醋酸钠15g/L，使用盐酸调节pH到4.5，操作温度85℃，镀覆时间视乎所需合金层厚度而确定。

具体实施方式所述的“化学镀银液”是通过向“深圳市德瑞勤科技有限公司”购买获得，工作液pH为2.3，操作温度50℃，镀覆时间视乎所需银层厚度确定。

具体实施方式所述的“化学镀铜液”是由广东东硕科技有限公司提供的2638化学镀铜液，操作温度为32℃，镀覆时间视乎所需金层温度而确定。

具体实施方式所使用的“化学镀金液”是由广东东硕科技有限公司提供的5185化学镀金液，操作温度为70℃，镀覆时间视乎所需金层厚度而确定。

具体实施方式所使用的“化学镀锡液”是通过向“深圳市德瑞勤科技有限公司”购买获得，工作液pH为1.5，操作温度60℃，镀覆时间视乎所需锡层厚度确定。

3.电镀液：

具体实施方式所使用的电镀银液是通过向“东莞市麦特凯姆贵金属有限公司”购买获得，工作液pH为11.5，操作温度25℃，电流密度1ASD，电镀时间视乎所需银层厚度确定。

具体实施方式所使用的电镀铜液是由广东东硕科技有限公司提供的VCP20电镀铜液，工作液pH为3，操作温度25℃，电流密度3ASD，电镀时间视乎所需铜层厚度确定。

具体实施方式所使用的电镀金液是通过向“东莞市麦特凯姆贵金属有限公司”购买获得，工作液pH为7.8，操作温度55℃，电流密度1ASD，电镀时间视乎所需金层厚度确定。

4.物理气相沉积：

具体实施方式所使用的物理气相沉积镀钛可使用目前已知的PVD(PhysicalVapor Deposition)技术进行镀覆，具体实施方式实施例中镀钛使用的是真空磁控溅射法，具体工艺如下：将陶瓷构件置于真空磁控溅射镀膜机内，以纯度为99.99％纯钛为阴极靶材，待处理陶瓷构件为阳极，控制磁控溅射的真空度为0.3Pa，氩气为保护气，电源的功率为10KW，电压为100伏的直流电压，溅射时间视乎所需钛层厚度确定。

物理气相沉积镀铜、银或金等金属工艺参考上述工艺进行。

除非另有定义，本申请所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

以下具体实施方式中，如无特殊说明，均为常规方法；以下具体实施方式所用的原料、试剂材料等，如无特殊说明，均为市售购买产品，并按其产品说明书进行使用。

本发明公开的方法中，在不脱离本发明构思的前提下，可以在各步骤之间加入水洗步骤或者镀覆其他金属层，例如可以在银层C和铜层D之间插入金层等，也可以在前处理和/或后处理中加入各种目前已知的常规步骤，这些步骤并不是必须的，但有些步骤可以达到优化技术效果的目的。这些方案都属于本发明保护的范围。

本发明公开的方法中，每层的金属层均可以使用目前已知的金属镀覆方法获得，例如电镀、化学镀或真空溅射镀等等，只要保证金属层厚度均匀，无包心空洞等缺陷即可。每层的金属层不一定是只用一种方法获得，例如5μm厚的银层C可以先用溅射镀镀覆2μm，然后再用电镀镀覆剩下的3μm银层。

本发明所述的“介电陶瓷”可以是目前已知的各种陶瓷材料，包括但不限于钛酸镁，钛酸镁-钛酸钙，BaMg_1/3Ti_2/3O₃，BaZn_1/3Ti_2/3O₃，Ba(Co,Zn)_1/3Nb_2/3O₃，SrTiO3-LaAlO3，氧化镁，氧化铝，碳化物、氧化铍和钛酸盐等等，以及前述的混合物，也可以使用介电陶瓷和其他陶瓷混合物来实施本发明方法。为了方便说明本发明的技术方案，本发明实施例中的介电陶瓷材料为钛酸镁。

在介电陶瓷表面获得金属层A时，如果金属层A是通过化学镀获得的，那么应首先把“催化剂”施加到介电陶瓷表面，所述“催化剂”是在化学镀金属过程中催化金属离子化学沉积的过渡金属，可以是钯、银、铜或镍等，优选钯作为化学镀金属过程中催化剂，催化剂可以使用目前已知的方法施加到陶瓷表面上，例如通过含有催化剂金属离子的活化液处理陶瓷表面，溅射镀或蒸发镀等等。

本发明所述的催化剂活化液以及化学镀和电镀工序中所使用的镀液可通过任何已公开的或市售的镀液获得，只要能使所获得的催化剂金属层和金属镀层能满足应用需求即可，例如金属层厚度均匀，无包心空洞等等。

实施例1

取市售的钛酸镁陶瓷谐振体构件(即介电陶瓷元件基体，下同)进行如下处理：首先将陶瓷构件浸入离子钯活化液中，时间为5分钟，操作温度为30℃。经水洗后，使用5183化学镀镍液处理构件，操作温度为50℃，镀覆至镍层厚度为0.01μm，停止反应。经水洗后，使用VCP20电镀铜液处理构件，镀覆至铜层厚度为0.01μm，停止反应。经水洗后，使用磁控溅射法对构件进行镀银，镀覆至银层厚度为0.1μm时停止。经水洗后，使用VCP20电镀铜液处理构件，镀覆至铜层厚度为10μm，停止反应。经水洗后，使用化学镀银液对构件进行处理，镀覆至银层厚度为0.01μm时停止反应。经水洗晾干后进行金属层结合力测试、Q值测试。

实施例2

取市售的钛酸镁陶瓷谐振体构件进行如下处理：首先将构件浸入上述离子钯活化液中，时间为5分钟，操作温度30℃。经水洗后，使用5183化学镀镍液处理构件，操作温度为50℃，镀覆至镍层厚度为1μm，停止反应。经水洗后，使用VCP20电镀铜液处理构件，镀覆至铜层厚度为1μm，停止反应。经水洗后，使用电镀银液对构件进行电镀，镀覆至银层厚度为5μm时停止反应。经水洗后，使用化学镀铜液处理构件，镀覆至铜层厚度为1μm，停止反应。经水洗后，使用电镀银液对构件进行处理，镀覆至银层厚度为0.1μm时停止反应。经水洗晾干后进行金属层结合力测试和Q值测试。

实施例3

取市售的钛酸镁陶瓷谐振体构件进行如下处理：首先将构件浸入上述离子钯活化液中，时间为5分钟，操作温度30℃。经水洗后，使用5183化学镀镍液处理构件，操作温度为50℃，镀覆至镍层厚度为0.009μm，停止反应。经水洗后，使用VCP20电镀铜液处理构件，镀覆至铜层厚度为0.01μm，停止反应。经水洗后，使用磁控溅射法对构件进行镀银，镀覆至银层厚度为0.1μm时停止。经水洗后，使用VCP20电镀铜液处理构件，镀覆至铜层厚度为10μm，停止反应。经水洗后，使用化学镀银液对构件进行处理，镀覆至银层厚度为0.01μm时停止反应。经水洗晾干后进行金属层结合力测试和Q值测试。

实施例4

取市售的钛酸镁陶瓷谐振体构件进行如下处理：首先将构件浸入上述离子钯活化液中，时间为5分钟，操作温度30℃。经水洗后，使用5183化学镀镍液处理构件，操作温度为50℃，镀覆至镍层厚度为1.1μm，停止反应。经水洗后，使用VCP20电镀铜液处理构件，镀覆至铜层厚度为1μm，停止反应。经水洗后，使用电镀银液对构件进行电镀，镀覆至银层厚度为5μm 时停止反应。经水洗后，使用化学镀铜液处理构件，镀覆至铜层厚度为1μm，停止反应。经水洗后，使用电镀银液对构件进行处理，镀覆至银层厚度为0.1μm时停止反应。经水洗晾干后进行金属层结合力测试和Q值测试。

实施例5

取市售的钛酸镁陶瓷谐振体构件进行如下处理：首先将构件浸入上述离子钯活化液中，时间为5分钟，操作温度30℃。经水洗后，使用5183化学镀镍液处理构件，操作温度为50℃，镀覆至镍层厚度为0.01μm，停止反应。经水洗后，使用VCP20电镀铜液处理构件，镀覆至铜层厚度为0.01μm，停止反应。经水洗后，使用磁控溅射法对构件进行镀银，镀覆至银层厚度为0.09μm时停止。经水洗后，使用VCP20电镀铜液处理构件，镀覆至铜层厚度为10μm，停止反应。经水洗后，使用化学镀银液对构件进行处理，镀覆至银层厚度为0.01μm时停止反应。经水洗晾干后进行金属层结合力测试和Q值测试。

实施例6

取市售的钛酸镁陶瓷谐振体构件进行如下处理：首先将构件浸入上述离子钯活化液中，时间为5分钟，操作温度30℃。经水洗后，使用5183化学镀镍液处理构件，操作温度为50℃，镀覆至镍层厚度为1μm，停止反应。经水洗后，使用VCP20电镀铜液处理构件，镀覆至铜层厚度为1μm，停止反应。经水洗后，使用电镀银液对构件进行电镀，镀覆至银层厚度为5μm时停止反应。经水洗后，使用化学镀铜液处理构件，镀覆至铜层厚度为0.9μm，停止反应。经水洗后，使用电镀银液对构件进行处理，镀覆至银层厚度为0.1μm时停止反应。经水洗晾干后进行金属层结合力测试和Q值测试。

实施例7

取市售的钛酸镁陶瓷谐振体构件进行如下处理：首先将构件浸入上述离子钯活化液中，时间为5分钟，操作温度30℃。经水洗后，使用Ni-809系列化学镀镍磷合金液处理构件，操作温度为80℃，镀覆至镀层厚度为1μm，停止反应。经水洗后，使用VCP20电镀铜液处理构件，镀覆至铜层厚度为5μm，停止反应。经水洗后，使用电镀银液对构件进行电镀，镀覆至银层厚度为20μm时停止反应。经水洗后，使用VCP20电镀铜液处理构件，镀覆至铜层厚度为15μm，停止反应。经水洗后，使用电镀银液对构件进行处理，镀覆至银层厚度为5μm 时停止反应。经水洗晾干后进行金属层结合力测试和Q值测试。

实施例8

取市售的钛酸镁陶瓷谐振体构件进行如下处理：首先按照上述活化和还原步骤施加催化银在构件表面，操作时间为8分钟。经水洗后，使用镍铜磷合金镀液处理构件，操作温度为60℃，镀覆至合金层厚度为0.1μm，停止反应。经水洗后，使用5185化学镀金液处理构件，操作温度70℃，镀覆至金层厚度为0.05μm，停止反应。经水洗后，使用化学镀银液处理构件，镀覆至银层厚度为2μm时停止反应。经水洗后，使用VCP20电镀铜液处理构件，镀覆至铜层厚度为12μm，停止反应。经水洗后，连续使用5183化学镀镍液和5185化学镀金液对构件进行沉镍金处理，镀覆镍层厚度为0.7μm，镀覆金层厚度为0.3μm时停止反应。经水洗晾干后进行金属层结合力测试和Q值测试。

实施例9

取市售的钛酸镁陶瓷谐振体构件进行如下处理：首先按照美国专利US4681630的方法，通过胶体铜活化液将铜催化剂施加到陶瓷表面。经水洗后，使用镍铬磷合金镀液处理构件，操作温度为60℃，镀覆至合金层厚度为0.75μm，停止反应。经水洗后，使用电镀金液处理构件，镀覆至金层厚度为1.5μm，停止反应。经水洗后，使用化学镀银液对构件进行电镀，镀覆至银层厚度为0.5μm时停止反应。经水洗后，使用VCP20电镀铜液处理构件，镀覆至铜层厚度为14μm，停止反应。经水洗后，使用化学镀锡液对构件进行处理，镀覆至锡层厚度为0.5μm时停止反应。经水洗晾干后进行金属层结合力测试和Q值测试。

实施例10

取市售的钛酸镁陶瓷谐振体构件进行如下处理：经水洗后，使用上述真空磁控溅射法在陶瓷构件上镀覆0.02μm的钛层，经水洗后，使用同样的方法在上述钛层上镀覆3μm的铜层。经水洗后，使用电镀银液对构件进行电镀，镀覆至银层厚度为10μm时停止反应。经水洗后，使用溅射法在上述银层上镀覆铜，镀覆至铜层厚度为10μm停止。经水洗后，使用溅射法在上述铜层上镀覆银，镀覆至银层厚度为0.2μm时停止。经水洗晾干后进行金属层结合力测试和Q值测试。

实施例11

取市售的钛酸镁陶瓷谐振体构件进行如下处理：首先将陶瓷构件浸入离子钯活化液中，时间为5分钟，操作温度为30℃。经水洗后，使用5183化学镀镍液处理构件，操作温度为 50℃，镀覆至镍层厚度为0.05μm，停止反应。经水洗后，使用VCP20电镀铜液处理构件，镀覆至铜层厚度为0.05μm，停止反应。经水洗后，使用电镀银液对构件进行电镀，镀覆至银层厚度为0.5μm时停止反应。经水洗后，使用化学镀铜液处理构件，镀覆至铜层厚度为8μm，停止反应。经水洗后，使用电镀金液对构件进行处理，镀覆至金层厚度为0.1μm时停止反应。经水洗晾干后进行金属层结合力测试、Q值测试。

实施例12

取市售的钛酸镁陶瓷谐振体构件进行如下处理：首先将陶瓷构件浸入离子钯活化液中，时间为5分钟，操作温度为30℃。经水洗后，使用5183化学镀镍液处理构件，操作温度为 50℃，镀覆至镍层厚度为0.1μm，停止反应。经水洗后，使用电镀金液处理构件，镀覆至金层厚度为0.05μm，停止反应。经水洗后，使用电镀银液对构件进行电镀，镀覆至银层厚度为0.8μm时停止反应。经水洗后，使用化学镀铜液处理构件，镀覆至铜层厚度为10μm，停止反应。经水洗后，使用化学镀锡液对构件进行处理，镀覆至锡层厚度为0.1μm时停止反应。经水洗晾干后进行金属层结合力测试、Q值测试。

实施例13

取市售的钛酸镁陶瓷谐振体构件进行如下处理：首先将陶瓷构件置于真空磁控溅射镀膜机内，以纯度为99.99％纯钛为阴极靶材，待处理陶瓷构件为阳极，控制磁控溅射的真空度为 0.3Pa，氩气为保护气，电源的功率为10KW，电压为100伏的直流电压，镀覆至钛层厚度为0.1μm，停止反应。经水洗后，使用VCP20电镀铜液处理构件，镀覆至铜层厚度为0.05μm，停止反应。经水洗后，使用磁控溅射法对构件进行镀银，镀覆至银层厚度为0.8μm时停止。经水洗后，使用VCP20电镀铜液处理构件，镀覆至铜层厚度为10μm，停止反应。经水洗后，使用化学镀银液对构件进行处理，镀覆至银层厚度为0.2μm时停止反应。经水洗晾干后进行金属层结合力测试、Q值测试。

实施例14

取市售的钛酸镁陶瓷谐振体构件进行如下处理：首先将陶瓷构件置于真空磁控溅射镀膜机内，以纯度为99.99％纯钛为阴极靶材，待处理陶瓷构件为阳极，控制磁控溅射的真空度为 0.3Pa，氩气为保护气，电源的功率为10KW，电压为100伏的直流电压，镀覆至钛层厚度为0.3μm，停止反应。经水洗后，使用VCP20电镀铜液处理构件，镀覆至铜层厚度为0.06μm，停止反应。经水洗后，使用磁控溅射法对构件进行镀银，镀覆至银层厚度为0.8μm时停止。经水洗后，使用VCP20电镀铜液处理构件，镀覆至铜层厚度为10μm，停止反应。经水洗后，使用化学镀银液对构件进行处理，镀覆至银层厚度为0.2μm时停止反应。经水洗晾干后进行金属层结合力测试、Q值测试。

实施例15

取市售的钛酸镁陶瓷谐振体构件进行如下处理：首先将陶瓷构件置于真空磁控溅射镀膜机内，以纯度为99.99％纯钛为阴极靶材，待处理陶瓷构件为阳极，控制磁控溅射的真空度为 0.3Pa，氩气为保护气，电源的功率为10KW，电压为100伏的直流电压，镀覆至钛层厚度为0.5μm，停止反应。经水洗后，使用VCP20电镀铜液处理构件，镀覆至铜层厚度为0.08μm，停止反应。经水洗后，使用磁控溅射法对构件进行镀银，镀覆至银层厚度为0.8μm时停止。经水洗后，使用VCP20电镀铜液处理构件，镀覆至铜层厚度为10μm，停止反应。经水洗后，使用化学镀银液对构件进行处理，镀覆至银层厚度为0.2μm时停止反应。经水洗晾干后进行金属层结合力测试、Q值测试。

实施例16

取市售的钛酸镁陶瓷谐振体构件进行如下处理：首先将陶瓷构件浸入离子钯活化液中，时间为5分钟，操作温度为30℃。经水洗后，使用Ni-809系列化学镀镍磷合金液处理构件，操作温度为50℃，镀覆至镍磷合金层厚度为0.5μm，停止反应。经水洗后，使用VCP20电镀铜液处理构件，镀覆至铜层厚度为0.05μm，停止反应。经水洗后，使用磁控溅射法对构件进行镀银，镀覆至银层厚度为1μm时停止。经水洗后，使用VCP20电镀铜液处理构件，镀覆至铜层厚度为10μm，停止反应。经水洗后，使用化学镀锡液对构件进行处理，镀覆至锡层厚度为0.5μm时停止反应。经水洗晾干后进行金属层结合力测试、Q值测试。

实施例17

取市售的钛酸镁陶瓷谐振体构件进行如下处理：首先将陶瓷构件浸入离子钯活化液中，时间为5分钟，操作温度为30℃。经水洗后，使用含有氯化镍13g/L，氯化钴18g/L，次亚磷酸钠20g/L，酒石酸钾钠70g/L，柠檬酸钠20g/L，氯化铵浓度20g/L，使用氨水调节pH为7的化学镀镍钴磷合金液处理陶瓷构件，操作温度为80℃，镀覆至镍钴磷合金层厚度为0.5μm，停止反应。经水洗后，使用电镀金液处理构件，镀覆至金层厚度为0.05μm，停止反应。经水洗后，使用磁控溅射法对构件进行镀银，镀覆至银层厚度为1μm时停止。经水洗后，使用VCP20电镀铜液处理构件，镀覆至铜层厚度为10μm，停止反应。经水洗后，连续使用5183 化学镀镍液和5185化学镀金液对构件进行处理，镀覆至镍层厚度为0.4μm，金层厚度为0.4μm时停止反应。经水洗晾干后进行金属层结合力测试、Q值测试。

实施例18

取市售的钛酸镁陶瓷谐振体构件进行如下处理：首先将陶瓷构件置于真空磁控溅射镀膜机内，以纯度为99.99％纯钛为阴极靶材，待处理陶瓷构件为阳极，控制磁控溅射的真空度为0.3Pa，氩气为保护气，电源的功率为10KW，电压为100伏的直流电压，镀覆至钛层厚度为1.5μm，停止反应。经水洗后，使用VCP20电镀铜液处理构件，镀覆至铜层厚度为8μm，停止反应。经水洗后，使用磁控溅射法对构件进行镀银，镀覆至银层厚度为5μm时停止。经水洗后，使用VCP20电镀铜液处理构件，镀覆至铜层厚度为15μm，停止反应。经水洗后，使用化学镀银液对构件进行处理，镀覆至银层厚度为2μm时停止反应。经水洗晾干后进行金属层结合力测试、Q值测试。

实施例19

取市售的钛酸镁陶瓷谐振体构件进行如下处理：首先将陶瓷构件置于真空磁控溅射镀膜机内，以纯度为99.99％纯钛为阴极靶材，待处理陶瓷构件为阳极，控制磁控溅射的真空度为 0.3Pa，氩气为保护气，电源的功率为10KW，电压为100伏的直流电压，镀覆至钛层厚度为1.5μm，停止反应。经水洗后，使用电镀金液处理构件，镀覆至金层厚度为8μm，停止反应。经水洗后，使用磁控溅射法对构件进行镀银，镀覆至银层厚度为8μm时停止。经水洗后，使用VCP20电镀铜液处理构件，镀覆至铜层厚度为20μm，停止反应。经水洗后，使用化学镀银液对构件进行处理，镀覆至银层厚度为5μm时停止反应。经水洗晾干后进行金属层结合力测试、Q值测试。

对比例1

取市售的钛酸镁高频陶瓷谐振体构件，除了不进行电镀0.01μm铜层步骤外，其他的操作和实施例1相同，最后的陶瓷构件经水洗晾干后进行金属层结合力测试和Q值测试。

对比例2

取市售的钛酸镁高频陶瓷谐振体构件，除了不进行溅射镀覆0.1μm银层步骤外，其他的操作和实施例1相同，最后的陶瓷构件经水洗晾干后进行金属层结合力测试和Q值测试。

对比例3

取市售的钛酸镁高频陶瓷谐振体构件，除了不进行电镀10μm铜层和化学镀0.01μm银层步骤外，其他的操作和实施例1相同，最后的陶瓷构件经水洗晾干后进行金属层结合力测试和Q值测试。

对比例4

取市售的钛酸镁陶瓷谐振体构件进行如下处理：经水洗后，使用磁控溅射法对构件进行镀钯，至钯层厚度为0.5μm时停止。使用VCP20电镀铜液处理构件，至铜层厚度为5μm，停止反应。经水洗后，使用5185化学镀金液对构件进行处理，至金层厚度为0.5μm时停止反应。经水洗后，使用电镀银液对构件进行电镀，至银层厚度为5μm时停止反应。经水洗晾干后进行金属层结合力测试、Q值测试。

对比例5

取市售的钛酸镁陶瓷谐振体构件进行如下处理：使用从“惠州市腾辉科技有限公司”购得的导电银浆，并按照其说明书，在构件表面涂覆约20μm的银层，并采用其建议的升温曲线，在800℃下烧结固定金属银层。经水洗晾干后进行金属层结合力测试、Q值测试。

上述实施例和对比例制备得到的陶瓷构件均经过回流焊设备处理，处理温度为260℃，处理时间为25秒，然后使用安捷伦的E5071C系列的网络矢量分析仪(9kHz-6.5GHz)，在常温下，对实施例1-19和对比实施例1-5中经过表面金属化的陶瓷谐振体构件进行Q值测试。最后，按照《GB/T 5270-2005金属基体上的金属覆盖层电沉积和化学沉积层附着强度试验方法》对实施例1-19和对比实施例1-5中经过表面金属化的陶瓷谐振体构件上的金属层与陶瓷基底之间的结合力进行测试，一般地，结合力须≥10N/mm²才符合要求，而Q值则越大越好。效果测试对比表如下所示：

上述结果可知，使用本发明方法所得到的表面金属化的陶瓷构件，其金属层和基底的结合力均大于10N/mm²，保证了金属层的稳定性和粘结力等物理性能，并且Q值也均大于1786，满足高频通讯的低信号损耗要求。

Claims (48)

1.一种介电陶瓷表面金属化的方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：

1)选取介电陶瓷基体，然后在该介电陶瓷基体表面施加金属层A，获得含金属层的介电陶瓷基体I；金属层A的厚度为0.01-1μm；

2)在步骤1)获得的含金属层的介电陶瓷基体I的表面施加金属层B，获得含金属层的介电陶瓷基体II；金属层B的厚度为0.01-5μm；

3)在步骤2)获得的含金属层的介电陶瓷基体II的表面施加银层C，获得含金属层的介电陶瓷基体III；银层C的厚度为0.1-20μm；

4)在步骤3)获得的含金属层的介电陶瓷基体III的表面施加铜层D，获得含金属层的介电陶瓷基体IV；铜层D的厚度为≥1μm；

5)在步骤4)获得的含金属层的介电陶瓷基体IV的表面施加金属层E，获得含金属层的介电陶瓷基体V，即目标金属化介电陶瓷；金属层E的厚度为0.01-5μm；

其中，所述金属层A选自镍层、镍合金层以及钛层中的一种；所述金属层B选自铜层或金层；所述金属层E选自金层、镍金层、镍钯金层、锡层以及银层中的一种。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述金属层A的厚度为0.015-0.95μm。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述金属层A的厚度为0.02-0.9μm。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述金属层A的厚度为0.025-0.85μm。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述金属层A的厚度为0.03-0.8μm。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述金属层A的厚度为0.04μm、0.045μm、0.05μm、0.055μm、0.06μm、0.065μm、0.07μm或0.075μm中的一种。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其特征在于：所述金属层B的厚度为0.015-4.5μm。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：所述金属层B的厚度为0.02-4μm。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：所述金属层B的厚度为0.025-3.5μm。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于：所述金属层B的厚度为0.03-3μm。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于：所述金属层B的厚度为0.035-2.5μm。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于：所述金属层B的厚度为0.04-2μm。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于：所述金属层B的厚度为0.045-1.5μm。

14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于：所述金属层B的厚度为0.05μm、0.06μm、0.07μm、0.08μm、0.09μm、0.1μm、0.2μm、0.3μm、0.4μm、0.5μm、0.6μm、0.7μm、0.8μm、0.9μm、1μm、1.1μm、1.2μm、1.3μm或1.4μm中的一种。

15.根据权利要求1-6、8-14中任一项所述的方法，其特征在于：所述银层C的厚度为0.15-18μm。

16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于：所述银层C的厚度为0.2-16μm。

17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于：所述银层C的厚度为0.25-14μm。

18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于：所述银层C的厚度为0.3-12μm。

19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于：所述银层C的厚度为0.35-10μm。

20.根据权利要求19所述的方法，其特征在于：所述银层C的厚度为0.4-9μm。

21.根据权利要求20所述的方法，其特征在于：所述银层C的厚度为0.45-8μm。

22.根据权利要求21所述的方法，其特征在于：所述银层C的厚度为0.5-7μm。

23.根据权利要求22所述的方法，其特征在于：所述银层C的厚度为0.6μm、0.7μm、0.8μm、0.9μm、1μm、2μm、3μm、4μm、5μm或6μm中的一种。

24.根据权利要求1-6、8-14、16-23中任一项所述的方法，其特征在于：所述铜层D的厚度为≥1.5μm。

25.根据权利要求24所述的方法，其特征在于：所述铜层D的厚度为≥2μm。

26.根据权利要求25所述的方法，其特征在于：所述铜层D的厚度为≥2.5μm。

27.根据权利要求26所述的方法，其特征在于：所述铜层D的厚度为≥3μm。

28.根据权利要求27所述的方法，其特征在于：所述铜层D的厚度为≥5μm。

29.根据权利要求28所述的方法，其特征在于：所述铜层D的厚度为≥8μm。

30.根据权利要求29所述的方法，其特征在于：所述铜层D的厚度为≥10μm。

31.根据权利要求30所述的方法，其特征在于：所述铜层D的厚度为≥15μm。

32.根据权利要求31所述的方法，其特征在于：所述铜层D的厚度为≥20μm。

33.根据权利要求32所述的方法，其特征在于：所述铜层D的厚度为22μm、24μm、26μm、28μm、30μm、25μm、40μm、45μm、50μm、60μm、70μm、80μm、90μm或100μm中的一种。

34.根据权利要求1-6、8-14、16-23中任一项所述的方法，其特征在于：所述金属层E的厚度为0.015-4.5μm。

35.根据权利要求34所述的方法，其特征在于：所述金属层E的厚度为0.02-4μm。

36.根据权利要求35所述的方法，其特征在于：所述金属层E的厚度为0.025-3.5μm。

37.根据权利要求36所述的方法，其特征在于：所述金属层E的厚度为0.03-3μm。

38.根据权利要求37所述的方法，其特征在于：所述金属层E的厚度为0.035-2.5μm。

39.根据权利要求38所述的方法，其特征在于：所述金属层E的厚度为0.04-2μm。

40.根据权利要求39所述的方法，其特征在于：所述金属层E的厚度为0.045-1.5μm。

41.根据权利要求40所述的方法，其特征在于：所述金属层E的厚度为0.05μm、0.06μm、0.07μm、0.08μm、0.09μm、0.1μm、0.2μm、0.3μm、0.4μm、0.5μm、0.6μm、0.7μm、0.8μm、0.9μm、1μm、1.1μm、1.2μm、1.3μm或1.4μm中的一种。

42.根据权利要求1-6、8-14、16-23、25-33、35-41中任一项所述的方法，其特征在于：构成介电陶瓷基体的材料为任选的介电陶瓷材料或介电陶瓷材料和非介电陶瓷材料的混合材料；和/或所述镍合金选自镍磷合金、镍铜磷合金、镍铬磷合金、镍钴磷合金以及 镍铁磷合金中的一种或多种。

43.根据权利要求42所述的方法，其特征在于：构成介电陶瓷基体的材料选自钛酸镁、钛酸镁-钛酸钙、BaMg_1/3Ti_2/3O₃、BaZn_1/3Ti_2/3O₃、Ba(Co,Zn)_1/3Nb_2/3O₃、SrTiO₃-LaAlO₃、氧化镁、氧化铝、碳化硅、氮化铝以及氧化铍中的一种或多种。

44.根据权利要求1-6、8-14、16-23、25-33、35-41、43中任一项所述的方法，其特征在于：所述介电陶瓷基体表面施加金属层时所采用的施加方法选自电镀法、物理气相沉积法以及化学镀法中的一种或多种；其中所述物理气相沉积法包括真空蒸镀、溅射镀膜、电弧等离子体镀、离子镀膜以及分子束外延。

45.根据权利要求44所述的方法，其特征在于：当采用上述所述施加方法对同一层金属镀层或不同层的金属镀层进行镀覆时，其中任意一种施加方法连续或不连续的使用一次或多次。

46.根据权利要求45所述的方法，其特征在于：在施加同一层的金属层或施加不同层的金属层时，同一种施加方法或不同种施加方法进行多次金属层的镀覆时，在前一次金属镀覆操作完成后均需对前一次金属镀覆层进行清洗后再进行下一次金属镀覆操作；所述清洗为采用水进行清洗。

47.一种介电陶瓷元件，其特征在于：该介电陶瓷元件是采用如权利要求1-46中任一项所述的方法制备获得的。

48.根据权利要求47所述的介电陶瓷元件，其特征在于：所述介电陶瓷元件为高频介电陶瓷滤波器。

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