CN113896568B - 复合介质陶瓷及其制备方法和微波滤波器 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种复合介质陶瓷及其制备方法和微波滤波器。本申请复合介质陶瓷包括介质陶瓷本体，在介质陶瓷本体的表面结合有Ag层，且由介质陶瓷本体至Ag层外表面的方向，Ag层的密度呈梯度增加。本申请微波滤波器为本申请复合介质陶瓷。本申请复合介质陶瓷和微波滤波器所含Ag层与介质陶瓷本体之间应力小，结合强度高，具有低损耗特性，且成本低。本申请复合介质陶瓷的制备方法能有效保证了制备的复合介质陶瓷结构和低损耗以及电磁等性能稳定。

Description

复合介质陶瓷及其制备方法和微波滤波器
技术领域
本申请属于电子材料技术领域，具体涉及一种复合介质陶瓷及其制备方法和微波滤波器。
背景技术
随着5G技术的迅速发展，对于电子器件的小型化、轻量化以及多功能化的要求越来越高。在物联网、卫星通信、可穿戴设备、电子医疗设备等领域，对于微波器件的性能和可靠性提出了更高的要求。微波滤波器是目前通信基站中收发信号时处理信号的关键器件，其性能改善决定了通信质量的提升和通信技术的发展方向。
目前，随着通信频率的提高，滤波器的小型化是基站发展的关键技术之一，高性能的微波介质陶瓷是实现滤波器小型化的关键材料。在陶瓷介质滤波器的制备过程中需要对介质陶瓷进行金属化，金属层的性能会直接影响介质滤波器的Q值、可靠性等关键性能。
目前对介质陶瓷表面进行金属化的方法主要有喷银法、丝网印刷法、电镀法、真空蒸镀法、磁控溅射法等，通常使用的金属电极材料包括Ni、Cu、Ag等，而银的导电能力强，热稳定性能好，与焊锡的润湿性较好，因此目前普遍采用金属银作为介质陶瓷表面的金属化层。但是现有的在介质陶瓷表面进行金属化的方法存在不足。
如当陶瓷介质表面金属化采用喷银或丝网印刷法时，由于银浆配方、丝网印刷参数和烧结工艺存在一定差异性，容易导致陶瓷介质表面银层不够光滑，银浆中的有机载体导致膜层导电率降低，银层易出现起皮、起泡、针孔等现象，喷银工艺对于银浆的浪费现象严重，银浆回收成本高。真空蒸镀法、电镀法制备的银层与陶瓷介质结合力较差，且电镀液的污染严重。磁控溅射法往往需要沉积多层Cr、WC、Mo、Cu等过渡层或者连接层，制备工艺复杂，并且需要采用多个溅射靶材联动，成本较高。
因此，研究新型环保、成本可控且高质量的金属化工艺对于陶瓷介质的发展具有非常重要的意义。
发明内容
本申请的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种复合介质陶瓷及其制备方法，以解决现有在介质陶瓷表面金属化工艺导致金属层与介质陶瓷之间的结合力低、成本高等技术问题。
本申请的另一目的在于提供一种微波滤波器，以解决现有微波滤波器所含金属层由于与介质陶瓷结合力差导致的微波滤波器相关性能不稳定的技术问题。
为了实现上述申请目的，本申请的一方面，提供了一种复合介质陶瓷。本申请复合介质陶瓷包括介质陶瓷本体，在介质陶瓷本体的表面结合有Ag层，且由介质陶瓷本体至Ag层外表面的方向，Ag层的密度呈梯度增加。
进一步地，Ag层的密度范围为7.5～10.1g/cm3。
进一步地，Ag层的厚度为3～6μm。
进一步地，介质陶瓷本体为微波介质陶瓷体。
本申请复合介质陶瓷表面所含Ag层的密度由内至外表面呈梯度分布，因此，靠近介质陶瓷本体的Ag层具有相对疏松结构，从而能够有效释放并降低Ag层与介质陶瓷本体界面之间的应力，且能够缓解本申请复合介质陶瓷在使用过程中产生的热应力或机械应力，显著提高Ag层与介质陶瓷本体之间的结合强度，且避免额外增设过渡层。而且由内至外表面密度梯度增加的Ag层具有高表面质量，并赋予复合介质陶瓷低损耗特性，且成本低。
本申请的另一方面，提供了一种复合介质陶瓷的制备方法。本申请复合介质陶瓷的制备方法包括如下步骤：
提供介质陶瓷本体；
在介质陶瓷本体的表面形成Ag层，由介质陶瓷本体至Ag层外表面的方向，使得Ag层的密度呈梯度增加。
进一步地，在介质陶瓷本体的表面形成Ag层的方法包括如下步骤：
将金属靶材采用磁控溅射的方法沉积在介质陶瓷本体的表面，形成Ag层；其中，磁控溅射压强是随着磁控溅射的进行逐渐降低。
更进一步地，磁控溅射压强为4.0Pa～0.2Pa，溅射时间为20～30min。
更进一步地，磁控溅射的直流电压为2000～3000V，电流为0.5～2.0A。
更进一步地，磁控溅射中，介质陶瓷本体的温度为80～160℃。
更进一步地，磁控溅射中的背底真空度为5×10-4Pa～1×10-3Pa。
更进一步地，磁控溅射中的氩气流量为20sccm～50sccm。
进一步地，在介质陶瓷本体的表面形成Ag层的步骤之前，还包括对介质陶瓷本体进行包括如下方法步骤的前处理：
先对介质陶瓷本体进行研磨处理和清洗处理，再进行干燥处理。
本申请复合介质陶瓷的制备方法直接在介质陶瓷本体表面形成由内到至外表面密度呈梯度递增的Ag层，从而能够使得形成的Ag层能够与介质陶瓷本体界面之间的应力小，两者结合强度高，使得复合介质陶瓷结构稳定，且具有在使用过程中产生的热应力或机械应力低的特性。而且本申请复合介质陶瓷的制备方法条件可控，有效保证了制备的复合介质陶瓷的结构和低损耗以及电磁等性能稳定。另外，Ag层与介质陶瓷本体之间不增设形成过渡层的步骤，有效降低了制备复合介质陶瓷的经济成本。
本申请的再一方面，提供了一种微波滤波器。本申请微波滤波器为本申请复合介质陶瓷，且复合介质陶瓷所含的介质陶瓷本体为微波介质陶瓷体。
更进一步地，Ag层与微波介质陶瓷体之间的结合力达到38.2N/mm2。
更进一步地，微波滤波器的插入损耗<1dB。
本申请微波滤波器由于为本申请复合介质陶瓷，因此，本申请微波滤波器在使用过程中产生的热应力或机械应力，微波介质陶瓷体与Ag层之间的结合强度，结构稳定，Ag层表面质量高，具有低损耗特性和低成本。
附图说明
为了更清楚地说明本申请具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例复合介质陶瓷的制备方法流程示意图。
具体实施方式
为了使本申请要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
本申请中，术语“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B的情况。其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
本申请中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，“a,b,或c中的至少一项(个)”，或，“a,b,和c中的至少一项(个)”，均可以表示：a,b,c,a-b(即a和b),a-c,b-c,或a-b-c，其中a,b,c分别可以是单个，也可以是多个。
应理解，在本申请的各种实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，部分或全部步骤可以并行执行或先后执行，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。
在本申请实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。
本申请实施例说明书中所提到的相关成分的重量不仅仅可以指代各组分的具体含量，也可以表示各组分间重量的比例关系，因此，只要是按照本申请实施例说明书相关组分的含量按比例放大或缩小均在本申请实施例说明书公开的范围之内。具体地，本申请实施例说明书中所述的质量可以是μg、mg、g、kg等化工领域公知的质量单位。
一方面，本申请实施例提供了一种复合介质陶瓷。本申请实施例复合介质陶瓷包括介质陶瓷本体，在介质陶瓷本体的表面结合有Ag层，且由介质陶瓷本体至Ag层外表面的方向，Ag层的密度呈梯度增加。这样，本申请实施例复合介质陶瓷所含的Ag层的密度由内至外表面呈梯度分布，具体是由内至外表面呈梯度增加，从而赋予靠近介质陶瓷本体的Ag层具有相对疏松结构，从而能够有效释放并降低Ag层与介质陶瓷本体界面之间的应力，同时能够缓解本申请实施例复合介质陶瓷在使用过程中产生的热应力或机械应力，显著提高Ag层与介质陶瓷本体之间的结合强度，提高本申请实施例复合介质陶瓷的结构稳定性。与此同时，避免了在介质陶瓷本体与Ag层之间额外增设过渡层，降低了本申请实施例复合介质陶瓷。而且由内至外表面密度梯度增加的Ag层具有高表面质量，并赋予复合介质陶瓷低损耗特性，且成本低。另外，Ag层导电能力更强，热稳定性好，使得复合介质陶瓷在使用过程中产生的热应力或机械应力强，结构稳定，低损耗特性优异，与焊锡的润湿性较好。
其中，本申请实施例复合介质陶瓷包括介质陶瓷本体可以是任何陶瓷本体，具体可以根据本申请实施例复合介质陶瓷的应用需要进行选择和调整，其形貌也可以是根据应用的领域或需要进行调整和选择。在本申请实施例中，该介质陶瓷本体选用微波滤波器的微波介质陶瓷体。其形貌可以根据微波滤波器常用的形貌或改进后的形貌。
实施例中，本申请实施例复合介质陶瓷所含的Ag层的密度范围为7.5～10.1g/cm3。由介质陶瓷本体表面至Ag层的外表面方向，该Ag层的密度在该密度范围逐渐增加也即是呈现梯度增加，从而使得Ag层越是靠近介质陶瓷本体表面的结构为疏松结构，有效提高Ag层与介质陶瓷本体界面之间应力释放的效果，进一步缓解本申请实施例复合介质陶瓷在使用过程中产生的热应力或机械应力，显著提高Ag层与介质陶瓷本体之间的结合强度。而且Ag层外表面致密，质量高，能够显著提高复合介质陶瓷低损耗特性。
实施例中，Ag层的厚度为3～6.5μm，进一步为3.4～6.5μm、更进一步为3.4～6μm，具体可以是3μm、3.5μm、4μm、4.5μm、5μm、5.5μm、6μm等典型但非限制性的厚度。该厚度范围能够提高Ag层的上述作用，提高本申请实施例复合介质陶瓷在使用过程中产生的热应力或机械应力以及结构稳定性，而且低损耗特性更优异。
相应地，本申请实施例还提供了上文本申请实施例复合介质陶瓷的制备方法。该复合介质陶瓷的制备方法工艺流程如图1所示，包括以下步骤：
步骤S01：提供介质陶瓷本体；
步骤S02：在介质陶瓷本体的表面形成Ag层，由介质陶瓷本体至Ag层外表面的方向，使得Ag层的密度呈梯度增加。
其中，步骤S01中的介质陶瓷本体如上文所述的介质陶瓷本体。实施例中，该介质陶瓷本体选用微波滤波器的微波介质陶瓷体。其形貌可以根据微波滤波器常用的形貌或改进后的形貌。
在该介质陶瓷本体的表面形成Ag层之前，还包括对介质陶瓷本体进行包括如下方法步骤的前处理：
先对介质陶瓷本体进行研磨处理和清洗处理，再进行干燥处理。
其中，对介质陶瓷本体进行研磨处理，能够有效控制介质陶瓷本体的粒径和提高其如光滑度等表面质量。实施例中，研磨处理可以但不仅仅为振动研磨处理，如可以但不仅仅采用振动研磨颗粒为直径4mm～8mm的氧化铝球进行振动研磨处理。
对介质陶瓷本体进行清洗处理以除去介质陶瓷本体表面杂质等，或除去待研磨处理后表面残留的陶瓷粉体等。实施例中，清洗处理为超声清洗，具体实施例中，超声清洗的溶剂为丙酮和无水乙醇。
对清洗处理后的介质陶瓷本体干燥处理，以有效除去清洗处理过程中残留的溶剂，避免对后续Ag层形成的质量造成不利影响。实施例中，干燥处理采用加热烘干处理，如在120～150℃的充分烘干处理，其中，该温度范围的烘干时间可以但不仅仅为40min。
步骤S02中在介质陶瓷本体的表面形成Ag层为上文复合介质陶瓷所含的Ag层，因此，形成的Ag层结构和材料均如上文复合介质陶瓷所含Ag层中所述，为了解决篇幅，在此不再对步骤S02中形成的Ag层结构、厚度、密度等特征做赘述。
实施例中，在介质陶瓷本体的表面形成Ag层的方法包括如下步骤：
将金属靶材采用磁控溅射的方法沉积在介质陶瓷本体的表面，形成Ag层；其中，磁控溅射压强是随着磁控溅射的进行逐渐降低。
通过磁控溅射的方法在介质陶瓷本体的表面沉积Ag层，先在高溅射压强下制备疏松结构Ag层，释放界面处的应力，随后连续降低溅射压强，逐步提高Ag层致密度，形成由内到Ag层外表面为密度梯度增加的Ag层结构。而且采用逐渐降低磁控溅射压强形成Ag层，一方面可以缓解磁控溅射过程中介质陶瓷本体由于粒子轰击作用温度上升，磁控溅射完成后降温冷却引起的温度差造成热应力；另一方面进一步缓解制备的复合介质陶瓷在使用过程中产生的热应力或机械应力，提高Ag层与介质陶瓷本体的良好结合，在提高Ag层质量的基础上大幅提高Ag层与介质陶瓷本体之间的结合力和低损耗特性。
实施例中，磁控溅射压强为8.0Pa～0.2Pa，进一步为4.0Pa～0.5Pa、5.0Pa～0.8Pa、6.0Pa～1.0Pa、6.0Pa～0.2Pa、8.0Pa～1.0Pa、8.0Pa～0.5Pa等磁控溅射压强；溅射时间为20～30min。在磁控溅射中，磁控溅射压强在8.0Pa～0.2Pa范围内随着磁控溅射的进行，磁控溅射压强逐渐降低，从而使得Ag层密度逐渐升高，有效缓解和释放高Ag层与介质陶瓷本体之间的应力，提高两者之间的结合力。同时提高Ag层的低损耗特性。
实施例中，磁控溅射的直流电压为2000～3000V；电流为0.5～2.0A，进一步为0.5～1.0A。另一实施例中，磁控溅射中，介质陶瓷本体的温度为80～160℃。另一实施例中，磁控溅射中的背底真空度为5×10-4Pa～1×10-3Pa，进一步为5×10-4Pa～8×10-4Pa。另一实施例中，磁控溅射中的氩气流量为20sccm～50sccm，进一步为30sccm～50sccm Pa。通过对该些磁控溅射条件的控制和优化，结合上述磁控溅射压强条件，进一步优化Ag层的密度梯度递增特性，进一步缓解和释放高Ag层与介质陶瓷本体之间的应力，提高两者之间的结合力，同时提高Ag层的低损耗特性。
因此，上述复合介质陶瓷的制备方法直接在介质陶瓷本体表面形成特别是采用磁控溅射并磁控溅射条件控制在介质陶瓷本体表面形成由内到至外表面密度呈梯度递增的Ag层，从而能够使得形成的Ag层能够与介质陶瓷本体界面之间的应力小，两者结合强度高，使得复合介质陶瓷结构稳定，且具有在使用过程中产生的热应力或机械应力低的特性。而且本申请实施例复合介质陶瓷的制备方法条件可控，有效保证了制备的复合介质陶瓷的结构和低损耗以及电磁等性能稳定。另外，Ag层与介质陶瓷本体之间不增设形成过渡层的步骤，有效降低了制备复合介质陶瓷的经济成本。
另一方面，本申请实施例提供了一种微波滤波器。本申请微波滤波器为本申请复合介质陶瓷，且复合介质陶瓷所含的介质陶瓷本体为微波介质陶瓷体。这样，本申请实施例微波滤波器在使用过程中产生的热应力或机械应力，微波介质陶瓷体与Ag层之间的结合强度，结构稳定，Ag层表面质量高，具有低损耗特性和低成本。经过检测，微波滤波器也即是复合介质陶瓷所含的Ag层与微波介质陶瓷体之间的结合力达到38.2N/mm2，且微波滤波器的插入损耗<1dB。
以下通过多个具体实施例来举例说明本申请实施例复合介质陶瓷及其制备方法等。
实施例1
本实施例提供微波滤波器及其制备方法。微波滤波器包括微波介质陶瓷体和沉积在微波介质陶瓷体表面的Ag层。
微波滤波器的制备方法包括如下步骤：
S1：提供介质陶瓷体：
S11：对介质陶瓷进行振动研磨和超声清洗，振动研磨颗粒为直径4mm的氧化铝球；超声清洗溶剂为丙酮和无水乙醇，清洗时间为30min；
S12：将超声清洗后的介质陶瓷进行水分烘干，烘干温度为120℃，烘干时间为40min；
S2：将介质陶瓷放入磁控溅射腔体，在达到5×10-4Pa本底真空度后通入氩气并打开基底加热，在高电压下产生氩等离子体，采用银靶材在一定氩气压强下进行磁控溅射镀膜；氩气流量为30sccm；基底温度为120℃；直流电压为2000V，电流为2.0A，磁控溅射压强由4.0Pa至0.2Pa随着溅射时间逐渐降低，溅射时间为25min。
实施例2
本实施例提供微波滤波器及其制备方法。微波滤波器包括微波介质陶瓷体和沉积在微波介质陶瓷体表面的Ag层。
微波滤波器的制备方法包括如下步骤：
S1：提供介质陶瓷体：
S11：对介质陶瓷进行振动研磨和超声清洗，振动研磨颗粒为直径4mm的氧化铝球；超声清洗溶剂为丙酮和无水乙醇，清洗时间为30min；
S12：将超声清洗后的介质陶瓷进行水分烘干，烘干温度为150℃，烘干时间为40min；
S2：将介质陶瓷放入磁控溅射腔体，在达到6×10-4Pa本底真空度后通入氩气并打开基底加热，在高电压下产生氩等离子体，采用银靶材在一定氩气压强下进行磁控溅射镀膜；氩气流量为35sccm；基底温度为100℃；直流电压为2500V，电流为1.5A，磁控溅射压强由5.0Pa至0.8Pa随着溅射时间逐渐降低，溅射时间为25min。
实施例3
本实施例提供微波滤波器及其制备方法。微波滤波器包括微波介质陶瓷体和沉积在微波介质陶瓷体表面的Ag层。
微波滤波器的制备方法包括如下步骤：
S1：提供介质陶瓷体：
S11：对介质陶瓷进行振动研磨和超声清洗，振动研磨颗粒为直径5mm的氧化铝球；超声清洗溶剂为丙酮和无水乙醇，清洗时间为30min；
S12：将超声清洗后的介质陶瓷进行水分烘干，烘干温度为130℃，烘干时间为40min；
S2：将介质陶瓷放入磁控溅射腔体，在5×10-4Pa本底真空度后通入氩气并打开基底加热，在高电压下产生氩等离子体，采用银靶材在一定氩气压强下进行磁控溅射镀膜；氩气流量为40sccm；基底温度为80℃；直流电压为2500V，电流为2.0A，磁控溅射压强由4.0Pa至0.5Pa随着溅射时间逐渐降低，溅射时间为25min。
实施例4
本实施例提供微波滤波器及其制备方法。微波滤波器包括微波介质陶瓷体和沉积在微波介质陶瓷体表面的Ag层。
微波滤波器的制备方法包括如下步骤：
S1：提供介质陶瓷体：
S11：对介质陶瓷进行振动研磨和超声清洗，振动研磨颗粒为直径5mm的氧化铝球；超声清洗溶剂为丙酮和无水乙醇，清洗时间为30min；
S12：将超声清洗后的介质陶瓷进行水分烘干，烘干温度为140℃，烘干时间为40min；
S2：将介质陶瓷放入磁控溅射腔体，在达到7×10-4Pa本底真空度后通入氩气并打开基底加热，在高电压下产生氩等离子体，采用银靶材在一定氩气压强下进行磁控溅射镀膜；氩气流量为25sccm；基底温度为100℃；直流电压为3000V，电流为0.5A，磁控溅射压强由5.0Pa至0.2Pa随着溅射时间逐渐降低，溅射时间为25min。
实施例5
本实施例提供微波滤波器及其制备方法。微波滤波器包括微波介质陶瓷体和沉积在微波介质陶瓷体表面的Ag层。
微波滤波器的制备方法包括如下步骤：
S1：提供介质陶瓷体：
S11：对介质陶瓷进行振动研磨和超声清洗，振动研磨颗粒为直径6的氧化铝球；超声清洗溶剂为丙酮和无水乙醇，清洗时间为30min；
S12：将超声清洗后的介质陶瓷进行水分烘干，烘干温度为120℃，烘干时间为40min；
S2：将介质陶瓷放入磁控溅射腔体，在达到8×10-4Pa本底真空度后通入氩气并打开基底加热，在高电压下产生氩等离子体，采用银靶材在一定氩气压强下进行磁控溅射镀膜；氩气流量为20sccm；基底温度为120℃；直流电压为3000V，电流为1.0A，磁控溅射压强由6.0Pa至0.2Pa随着溅射时间逐渐降低，溅射时间为25min。
实施例6
本实施例提供微波滤波器及其制备方法。微波滤波器包括微波介质陶瓷体和沉积在微波介质陶瓷体表面的Ag层。
微波滤波器的制备方法包括如下步骤：
S1：提供介质陶瓷体：
S11：对介质陶瓷进行振动研磨和超声清洗，振动研磨颗粒为直径6mm的氧化铝球；超声清洗溶剂为丙酮和无水乙醇，清洗时间为30min；
S12：将超声清洗后的介质陶瓷进行水分烘干，烘干温度为140℃，烘干时间为40min；
S2：将介质陶瓷放入磁控溅射腔体，在达到9×10-4Pa本底真空度后通入氩气并打开基底加热，在高电压下产生氩等离子体，采用银靶材在一定氩气压强下进行磁控溅射镀膜；氩气流量为25sccm；基底温度为130℃；直流电压为2500V，电流为1.0A，磁控溅射压强由6.0Pa至1.0Pa随着溅射时间逐渐降低，溅射时间为25min。
实施例7
本实施例提供微波滤波器及其制备方法。微波滤波器包括微波介质陶瓷体和沉积在微波介质陶瓷体表面的Ag层。
微波滤波器的制备方法包括如下步骤：
S1：提供介质陶瓷体：
S11：对介质陶瓷进行振动研磨和超声清洗，振动研磨颗粒为直径7mm的氧化铝球；超声清洗溶剂为丙酮和无水乙醇，清洗时间为30min；
S12：将超声清洗后的介质陶瓷进行水分烘干，烘干温度为150℃，烘干时间为40min；
S2：将介质陶瓷放入磁控溅射腔体，在达到1×10-3Pa本底真空度后通入氩气并打开基底加热，在高电压下产生氩等离子体，采用银靶材在一定氩气压强下进行磁控溅射镀膜；氩气流量为45sccm；基底温度为160℃；直流电压为3000V，电流为1.5A，磁控溅射压强由8.0Pa至0.5Pa随着溅射时间逐渐降低，溅射时间为25min。
实施例8
本实施例提供微波滤波器及其制备方法。微波滤波器包括微波介质陶瓷体和沉积在微波介质陶瓷体表面的Ag层。
微波滤波器的制备方法包括如下步骤：
S1：提供介质陶瓷体：
S11：对介质陶瓷进行振动研磨和超声清洗，振动研磨颗粒为直径8mm的氧化铝球；超声清洗溶剂为丙酮和无水乙醇，清洗时间为30min；
S12：将超声清洗后的介质陶瓷进行水分烘干，烘干温度为150℃，烘干时间为40min；
S2：将介质陶瓷放入磁控溅射腔体，在达到5×10-4Pa真空度后通入氩气并打开基底加热，在高电压下产生氩等离子体，采用银靶材在一定氩气压强下进行磁控溅射镀膜；氩气流量为50sccm；基底温度为150℃；直流电压为2000V，电流为2.0A，磁控溅射压强由8.0Pa至1.0Pa随着溅射时间逐渐降低，溅射时间为25min。
对比例1
本对比例提供微波滤波器及其制备方法。微波滤波器包括微波介质陶瓷体和沉积在微波介质陶瓷体表面的Ag层。
微波滤波器的制备方法包括如下步骤：
S1：提供介质陶瓷体：
S11：对介质陶瓷进行振动研磨和超声清洗，振动研磨颗粒为直径4mm的氧化铝球；超声清洗溶剂为丙酮和无水乙醇，清洗时间为30min；
S12：将超声清洗后的介质陶瓷进行水分烘干，烘干温度为120℃，烘干时间为40min；
S2：将介质陶瓷放入磁控溅射腔体，在达到5×10-4Pa本底真空度后通入氩气并打开基底加热，在高电压下产生氩等离子体，采用银靶材在一定氩气压强下进行磁控溅射镀膜；氩气流量为30sccm；基底温度为120℃；直流电压为2000V，电流为2.0A，磁控溅射压强固定为4.0Pa，溅射时间为25min。
对比例2
本对比例提供微波滤波器及其制备方法。微波滤波器包括微波介质陶瓷体和沉积在微波介质陶瓷体表面的Ag层。
微波滤波器的制备方法包括如下步骤：
S1：提供介质陶瓷体：
S11：对介质陶瓷进行振动研磨和超声清洗，振动研磨颗粒为直径4的氧化铝球；超声清洗溶剂为丙酮和无水乙醇，清洗时间为30min；
S12：将超声清洗后的介质陶瓷进行水分烘干，步骤S2中烘干温度为120℃，烘干时间为40min；
S2：将介质陶瓷放入磁控溅射腔体，在达到5×10-4Pa本底真空度后通入氩气并打开基底加热，在高电压下产生氩等离子体，采用银靶材在一定氩气压强下进行磁控溅射镀膜；氩气流量为30sccm；基底温度为120℃；直流电压为2000V，电流为2.0A，磁控溅射压强固定为0.2Pa，溅射时间为25min。
微波滤波器相关性能测试
将上述各实施例提供的微波滤波器分别进行Ag层厚度、Ag层在介质陶瓷体上的附着力以及微波滤波器的插入损耗进行测定，测得结果如下表1中所示。
表1
Figure BDA0003245823620000141
由表1可知，本申请实施例提供的介质陶瓷表面梯度结构Ag层材料，其梯度结构Ag层材料为致密度随深度变化的复合结构，当采用磁控溅射方法制备时，以介质陶瓷材料为基体，底层采用高磁控溅射压强下制备的疏松结构银层，通过控制溅射压强由高到低的逐渐变化，以释放陶瓷/Ag层之间的应力，随Ag层加厚和连续降低磁控溅射压强，Ag层的致密度逐步提高，形成由内之外的密度梯度变化的Ag层。这样的密度呈梯度递增的结构Ag层结构一方面可以缓解磁控溅射过程中基体由于粒子轰击作用温度上升，磁控溅射完成后降温冷却引起的温度差造成热应力，另一方面可以缓解微波滤波器在使用过程中产生的热应力或机械应力，保证Ag层与介质的良好结合。而且制备的Ag层与介质陶瓷体结合强度高，插损低，且无需在介质陶瓷体表面预溅射过渡层。此外，本申请提供的介质陶瓷体表面梯度结构Ag层的制备方法工艺简单，成本低廉，适合大规模工业生产。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种复合介质陶瓷，包括介质陶瓷本体，其特征在于：在所述介质陶瓷本体的表面结合有Ag层，且由所述介质陶瓷本体至所述Ag层外表面的方向，所述Ag层的密度呈梯度增加；
在所述介质陶瓷本体的表面形成Ag层的方法包括如下步骤：
将Ag靶材采用磁控溅射的方法沉积在所述介质陶瓷本体的表面，形成所述Ag层；其中，所述磁控溅射中的磁控溅射压强是随着所述磁控溅射的进行逐渐降低。
2.根据权利要求1所述的复合介质陶瓷，其特征在于：所述Ag层的密度范围为7.5~10.1g/cm3；和/或
所述Ag层的厚度为3~6 μm。
3.根据权利要求1或2所述的复合介质陶瓷，其特征在于：所述介质陶瓷本体为微波介质陶瓷体。
4.一种复合介质陶瓷的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
提供介质陶瓷本体；
在所述介质陶瓷本体的表面形成Ag层，由所述介质陶瓷本体至所述Ag层外表面的方向，使得所述Ag层的密度呈梯度增加；
在所述介质陶瓷本体的表面形成Ag层的方法包括如下步骤：
将Ag靶材采用磁控溅射的方法沉积在所述介质陶瓷本体的表面，形成所述Ag层；其中，所述磁控溅射中的磁控溅射压强是随着所述磁控溅射的进行逐渐降低。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述磁控溅射压强为8.0Pa~0.2Pa，所述溅射时间为20~30 min。
6.根据权利要求4或5所述的制备方法，其特征在于：所述磁控溅射的直流电压为2000~3000V，电流为0.5~2.0A；和/或
所述磁控溅射中，所述介质陶瓷本体的温度为80~160℃；和/或
所述磁控溅射中的背底真空度为5×10-4 Pa~1×10-3 Pa；和/或
所述磁控溅射中的氩气流量为20 sccm~50 sccm。
7.根据权利要求4-5任一项所述的制备方法，其特征在于：在所述介质陶瓷本体的表面形成Ag层的步骤之前，还包括对所述介质陶瓷本体进行包括如下方法步骤的前处理：
先对介质陶瓷本体进行研磨处理和清洗处理，再进行干燥处理。
8.一种微波滤波器，其特征在于：其为权利要求1-3任一项所述的复合介质陶瓷或由权利要求4-7任一项所述的制备方法制备的复合介质陶瓷，且所述复合介质陶瓷所含的介质陶瓷本体为微波介质陶瓷体。
9.根据权利要求8所述的微波滤波器，其特征在于：所述Ag层与所述微波介质陶瓷体之间的结合力达到38.2 N/mm2；和/或
所述微波滤波器的插入损耗<1dB。
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