TWI748340B

TWI748340B - 應用高熵合金之通訊元件及其製備方法

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Publication number: TWI748340B
Application number: TW109104426A
Authority: TW
Inventors: 施權峰; 許文東; 許正興; 曾靜芳; 洪廣騰; 葉政賢; 黃凱昇; 宏俊廖; 蔡啟祥; 周伯俞; 林立翔; 謝明岳; 王璽鈞
Original assignee: 國立成功大學
Priority date: 2020-02-12
Filing date: 2020-02-12
Publication date: 2021-12-01
Also published as: TW202130830A

Abstract

本發明提供一種應用高熵合金之通訊元件及其製備方法，其特徵在於將高熵合金形成於基板上以製作高頻通訊元件。上述之高熵合金係至少由四種元素組成。本發明提出的高熵合金具有(1)低電阻、(2)抗擴散、(3)與陶瓷基板熱膨脹係數接近的優勢，可用以解決傳統微波陶瓷通訊元件的金屬電極的擴散與共振頻率頻率飄移等問題。

Description

應用高熵合金之通訊元件及其製備方法

本發明係一種合金及其應用，且特別是一種應用高熵合金之通訊元件及其製備方法。

陶瓷通訊元件如天線與濾波器用的金屬電路一般是使用金、銀、銅等貴金屬。然而，此類通訊元件的金屬具有許多問題，例如銀有氧化問題，銅在微波積體元件中具有擴散的問題，以及金具有偏軟且與矽基材及陶瓷基板接合上的問題。

有鑒於此，本發明的目的係提供高熵合金於通訊元件之應用、應用高熵合金之通訊元件及其製備方法，藉以解決傳統通訊元件的金屬電路的問題。

為了達成上述目的，本發明提供一種高熵合金於通訊元件之應用。

其中，通訊元件為天線或濾波器，高熵合金作為通訊元件之導體。

其中，通訊元件之基板為氧化物陶瓷基板、複合陶瓷基板或PCB聚合物基板。

其中，氧化物陶瓷基板為氧化鋁系統陶瓷基板、鈦酸鎂鈣系統陶瓷基板、鈦酸鋇系統陶瓷基板或鈦酸鋯錫系統陶瓷基板。

其中，高熵合金為四種元素的成分組合有NbMoTaW、TiNbTaMo、TiNbWMo、TiMoWTa、VNbTaMo、VMoWTa、TiZrMoNb、TiNbWTa、VNbWMo、VCrCoFe、VZrWNb、TiZrTaNb、VNbWTa、TiZrHfNb、VCrTaNb、VCrWNb、CrMnReFe、VZrHfNb、VZrTaNb、TiZrHfAg、CrMnRhFe、CuRhPtIr、CuPdAuPt、MnFeRhCo、MnFeRhNi、MnFeReCo、MnFeOsRh、MnFeIrCo、MnFeIrNi、MnFeIrRh、MnFeIrOs、MnCoRhNi、MnCoReZn、MnCoReRh、MnCoOsRh、MnCoIrNi、MnCoIrRh、MnCoIrOs、MnNiOsRh、MnNiIrCu、MnNiIrRh、MnNiIrOs、MnCuIrRh、MnRuIrRh、MnRhIrOs、NiCuPtRh、NiCuPtPd、NiCuPtIr、CoNiPtRh、CoNiPtPd、FeCoRhNi、FeCoIrNi、FeNiIrRh、CoNiIrRh、CoNiPtIr、FeCoPdNi、FeCoIrRh、CoRhPtIr、NiRhPtIr、PdAgAuPt、CrFeRhNi、CrCoRhNi、CrCoPdNi、MnFeNiCo、CoRhPtOs、NiCuIrRh、CrFeNiCo、CrFeRhCo、CrFePdNi、FeCoOsRh、FeCoIrOs、FeRhIrOs、CoOsPtIr、NiRhIrOs、CrMnNiCo、CrFePdCo、MnFeZnCo、MnFeOsCo、RuRhPtIr以及RhOsPtIr共80種。五種元素的成分組合有TiVZrMoNb、TiVZrHfNb、TiVZrTaN、TiVZrTaMo、TiVZrWNb、TiVNbTaMo、TiVNbWMo、TiVMoWTa、TiZrNbTaMo、TiZrNbWMo、TiZrNbWTa、TiNbMoWTa、VCrNbWTa、VNbMoWTa、CrMnFeOsRe，CrMnFeNiCo、CrMnFeRhCo、CrMnFeRhNi、CrMnCoRhNi、CrMnCoReNi、CrFeCoRhNi、CrFeCoPdNi、CrFeCoReRh、CrFeNiPdRh、CrCoNiPdRh、 CrCoNiReRh、MnFeCoRhNi、MnFeCoReNi、MnFeCoReZn、MnFeCoReRh、MnFeCoOsNi、MnFeCoOsZn、MnFeCoOsRh、MnFeCoOsRe、MnFeCoIrNi、MnFeCoIrRh、MnFeCoIrOs、MnFeNiReRh、MnFeNiOsRh、MnFeNiOsRe、MnFeNiIrRh、MnFeNiIrOs、MnFeRhOsRe、MnFeRhIrOs、MnCoNiReRh、MnCoNiOsRh、MnCoNiOsRe、MnCoNiIrRh、MnCoNiIrOs、MnCoRhOsRe、MnCoRhIrOs、MnNiCuIrRh、MnNiRhOsRe、MnNiRhIrOs、MnRuRhIrOs、FeCoNiPdRh、FeCoNiReRh、FeCoNiOsRh、FeCoNiIrRh、FeCoNiIrOs、FeCoRhOsRe、FeCoRhIrOs、FeNiRhOsRe、FeNiRhIrOs、CoNiRhIrOs、CoNiRhPtPd、CoNiRhPtOs、CoNiRhPtIr、CoRhOsPtIr、NiCuRhPtPd、NiCuRhPtIr、NiRhOsPtIr以及RuRhOsPtIr共73種。六種元素的成分組合有TiVZrNbMoTa、TiVZrNbMoW、TiVNbMoTaW，CrFeCoNiRhPd、CrFeCoNiRhIr、MnFeCoNiRhRe、MnFeCoNiRhOs、MnFeCoNiRhIr、MnFeCoNiOsIr、MnFeCoZnOsIr、MnFeCoRhOsIr、MnFeCoReOsIr、MnFeNiRhOsIr、MnFeRhReOsIr、MnCoNiRhOsIr、MnCoRhReOsIr、FeCoNiRhPdPt、FeCoNiRhOsIr、FeCoNiRhOsPt、FeCoNiRhIrPt、FeCoRhOsIrPt、FeNiRhOsIrPt，CrMnFeReOsIr、CrMnRuRhReOs、CrMnRuRhOsIr、CrMnRuReOsIr、CrMnRhReOsIr、CrFeCoRhReOs、CrFeCoReOsIr、CrFeRhReOsIr、CrCoNiRhReOs、CrCoNiReOsIr、CrCoRhReOsIr、CrNiRhReOsIr、CrRuRhReOsIr以及MnZnRuReOsIr共36種。本發明採用之高熵合金為上述之元素組合之任一種或多種。

為了達成上述之目的，本發明提供一種通訊元件，其特徵在於高熵合金薄膜位於通訊元件之基板上。

為了達成上述之目的，本發明提供一種通訊元件的製備方法，其特徵在於將上述之高熵合金薄膜形成於基板上以製作高頻天線或濾波器。

其中，高熵合金薄膜係以DC磁控濺鍍法、RF磁控濺鍍法或高功率脈衝磁控濺鍍法形成於基板上。

上述之高熵合金為四種元素的成分組合有NbMoTaW、TiNbTaMo、TiNbWMo、TiMoWTa、VNbTaMo、VMoWTa、TiZrMoNb、TiNbWTa、VNbWMo、VCrCoFe、VZrWNb、TiZrTaNb、VNbWTa、TiZrHfNb、VCrTaNb、VCrWNb、CrMnReFe、VZrHfNb、VZrTaNb、TiZrHfAg、CrMnRhFe、CuRhPtIr、CuPdAuPt、MnFeRhCo、MnFeRhNi、MnFeReCo、MnFeOsRh、MnFeIrCo、MnFeIrNi、MnFeIrRh、MnFeIrOs、MnCoRhNi、MnCoReZn、MnCoReRh、MnCoOsRh、MnCoIrNi、MnCoIrRh、MnCoIrOs、MnNiOsRh、MnNiIrCu、MnNiIrRh、MnNiIrOs、MnCuIrRh、MnRuIrRh、MnRhIrCOs、NiCuPtRh、NiCuPtPd、NiCuPtIr、CoNiPtRh、CoNiPtPd、FeCoRhNi、FeCoIrNi、FeNiIrRh、CoNiIrRh、CoNiPtIr、FeCoPdNi、FeCoIrRh、CoRhPtIr、NiRhPtIr、PdAgAuPt、CrFeRhNi、CrCoRhNi、CrCoPdNi、MnFeNiCo、CoRhPtOs、NiCuIrRh、CrFeNiCo、CrFeRhCo、CrFePdNi、FeCoOsRh、FeCoIrOs、FeRhIrOs、CoOsPtIr、NiRhIrOs、CrMnNiCo、CrFePdCo、MnFeZnCo、MnFeOsCo、RuRhPtIr以及RhOsPtIr共80種。五種元素的成分組合有TiVZrMoNb、TiVZrHfNb、TiVZrTaN、TiVZrTaMo、TiVZrWNb、TiVNbTaMo、TiVNbWMo、TiVMoWTa、TiZrNbTaMo、TiZrNbWMo、TiZrNbWTa、TiNbMoWTa、VCrNbWTa、VNbMoWTa、CrMnFeOsRe，CrMnFeNiCo、CrMnFeRhCo、CrMnFeRhNi、CrMnCoRhNi、CrMnCoReNi、CrFeCoRhNi、CrFeCoPdNi、CrFeCoReRh、CrFeNiPdRh、CrCoNiPdRh、CrCoNiReRh、MnFeCoRhNi、MnFeCoReNi、MnFeCoReZn、MnFeCoReRh、MnFeCoOsNi、MnFeCoOsZn、MnFeCoOsRh、MnFeCoOsRe、MnFeCoIrNi、 MnFeCoIrRh、MnFeCoIrOs、MnFeNiReRh、MnFeNiOsRh、MnFeNiOsRe、MnFeNiIrRh、MnFeNiIrOs、MnFeRhOsRe、MnFeRhIrOs、MnCoNiReRh、MnCoNiOsRh、MnCoNiOsRe、MnCoNiIrRh、MnCoNiIrOs、MnCoRhOsRe、MnCoRhIrOs、MnNiCuIrRh、MnNiRhOsRe、MnNiRhIrOs、MnRuRhIrOs、FeCoNiPdRh、FeCoNiReRh、FeCoNiOsRh、FeCoNiIrRh、FeCoNiIrOs、FeCoRhOsRe、FeCoRhIrOs、FeNiRhOsRe、FeNiRhIrOs、CoNiRhIrOs、CoNiRhPtPd、CoNiRhPtOs、CoNiRhPtIr、CoRhOsPtIr、NiCuRhPtPd、NiCuRhPtIr、NiRhOsPtIr以及RuRhOsPtIr共73種。六種元素的成分組合有TiVZrNbMoTa、TiVZrNbMoW、TiVNbMoTaW，CrFeCoNiRhPd、CrFeCoNiRhIr、MnFeCoNiRhRe、MnFeCoNiRhOs、MnFeCoNiRhIr、MnFeCoNiOsIr、MnFeCoZnOsIr、MnFeCoRhOsIr、MnFeCoReOsIr、MnFeNiRhOsIr、MnFeRhReOsIr、MnCoNiRhOsIr、MnCoRhReOsIr、FeCoNiRhPdPt、FeCoNiRhOsIr、FeCoNiRhOsPt、FeCoNiRhIrPt、FeCoRhOsIrPt、FeNiRhOsIrPt，CrMnFeReOsIr、CrMnRuRhReOs、CrMnRuRhOsIr、CrMnRuReOsIr、CrMnRhReOsIr、CrFeCoRhReOs、CrFeCoReOsIr、CrFeRhReOsIr、CrCoNiRhReOs、CrCoNiReOsIr、CrCoRhReOsIr、CrNiRhReOsIr、CrRuRhReOsIr以及MnZnRuReOsIr共36種。本發明採用之高熵合金為上述之元素組合之任一種或多種。

綜合上述，本發明具有以下一或多種優點：

1、本發明可提供具有低電阻率、高韌性及高強度高熵合金之通訊元件。

2、本發明研發兼具高導電性與價格便宜的高熵合金材料，取代無線通訊用之射頻元件其金屬電極銀、銅、金等材料，克服銀的氧化，銅在微波積體元件中擴散的問題，以及金偏軟且與矽基材及陶瓷基板接合上的問題。

本發明提出的高熵合金具有(1)低電阻、(2)抗擴散、(3)與陶瓷基板熱膨脹係數接近的優勢，可用以解決傳統微波陶瓷通訊元件的金屬電極的擴散與共振頻率頻率飄移等問題。

10:通訊元件

20:基板

30:高熵合金薄膜

圖1為本發明之高熵合金薄膜之x光繞射圖，其中(a)為NbMoTaW薄膜之x光繞射圖，(b)為NbMoTaWRe薄膜之x光繞射圖。

圖2係繪示本發明之四種高熵合金(NbMoTaW、NbMoTaWRe、CrMnReFe及CrCoFeV)之薄膜厚度與電阻率的關係圖。

圖3係繪示本發明之四種高熵合金(NbMoTaW、NbMoTaWRe、CrMnReFe及CrCoFeV)之壓痕深度與硬度之關係圖。

圖4為以本發明之高熵合金薄膜製作高頻陶瓷天線的模擬結果圖。

圖5係本發明之天線輻射場型圖。

圖6及圖7係分別為以本發明之高熵合金薄膜作為濾波電路之電極之頻率響應模擬圖。

圖8為以本發明之高熵合金薄膜模擬及實作製作高頻陶瓷天線的之頻率響應圖。

圖9為本發明之高頻陶瓷天線之實作結構照片。

圖10為本發明之高頻陶瓷天線之實作結構照片。

為利瞭解本發明之技術特徵、內容與優點及其所能達成之功效，茲將本發明配合圖式，並以實施例之表達形式詳細說明如下，而其中所使用之圖式，其主旨僅為示意及輔助說明書之用，未必為本發明實施後之真實比例與精準配置，故不應就所附之圖式的比例與配置關係解讀、侷限本發明於實際實施上的權利範圍。此外，為使便於理解，下述實施例中的相同元件係以相同的符號標示來說明。而且圖式所示的組件的尺寸比例僅為便於解釋各元件及其結構，並非用以限定。

另外，在全篇說明書與申請專利範圍所使用的用詞，除有特別註明外，通常具有每個用詞使用在此領域中、在此揭露的內容中與特殊內容中的平常意義。某些用以描述本發明的用詞將於下或在此說明書的別處討論，以提供本領域技術人員在有關本發明的描述上額外的引導。

其次，在本文中如使用用詞“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等，其均為開放性的用語，即意指包含但不限於。

高熵合金，亦稱為多主元素合金，為含四種元素以上之一種簡單相的合金，其中本發明之高熵合金中所含每種元素組成範圍不超過40%也不低於3%。本發明利用焓限篩選固溶相之高熵合金，因其具有低電阻、高韌性與高硬度特性，且兼具高導電性與價格便宜，因此可取代無線通訊用之射頻元件之金屬電極銀、銅、金等材料，藉以克服銀的氧化、銅在微波積體元件中擴散的問題以及金偏軟且與矽基材及陶瓷基板接合上的問題。

本發明之一特色在於將高熵合金應用於通訊元件上，其中通訊元件例如為天線或濾波器。若通訊元件為天線，則高熵合金薄膜作為輻射導體，若通訊元件為濾波器，則高熵合金薄膜作為濾波電路之導電導體(電極)。

詳言之，如圖6、7、9及10所示，本發明提供一種通訊元件，其特徵在於高熵合金薄膜30位於通訊元件10之基板20上。本發明另提供一種通訊元件的製作方法，其特徵在於將高熵合金薄膜形成在通訊元件之基板上，以製作高頻陶瓷天線或作為濾波電路之電極。本發明在通訊元件之基板上形成高熵合金薄膜的方式可例如採用DC磁控濺鍍法(DC magnetron sputtering method)、RF磁控濺鍍法(RF magnetron sputtering method)或高功率脈衝磁控濺鍍(HiPIMS，High Power Pulsed Magnetron Sputtering)法。高熵合金天線例如為全向性天線或指向性天線。其中，通訊元件之基板例如為，但不限於，氧化物陶瓷基板、複合陶瓷基板或PCB聚合物基板。其中，氧化物陶瓷基板例如為，但不限於，氧化鋁系統陶瓷基板、鈦酸鎂鈣系統陶瓷基板、鈦酸鋇系統陶瓷基板或鈦酸鋯錫系統陶瓷基板。

本發明之高熵合金薄膜之材料可為80種四元高熵合金之元素組合、73種五元高熵合金之元素組合以及36種六元高熵合金之元素組合中的任一種或者複數種。

其中，80種四元高熵合金之元素組合為NbMoTaW、TiNbTaMo、TiNbWMo、TiMoWTa、VNbTaMo、VMoWTa、TiZrMoNb、TiNbWTa、VNbWMo、VCrCoFe、VZrWNb、TiZrTaNb、VNbWTa、TiZrHfNb、VCrTaNb、VCrWNb、CrMnReFe、VZrHfNb、VZrTaNb、TiZrHfAg、CrMnRhFe、CuRhPtIr、CuPdAuPt、MnFeRhCo、MnFeRhNi、MnFeReCo、MnFeOsRh、MnFeIrCo、MnFeIrNi、MnFeIrRh、MnFeIrOs、MnCoRhNi、MnCoReZn、MnCoReRh、MnCoOsRh、 MnCoIrNi、MnCoIrRh、MnCoIrOs、MnNiOsRh、MnNiIrCu、MnNiIrRh、MnNiIrOs、MnCuIrRh、MnRuIrRh、MnRhIrOs、NiCuPtRh、NiCuPtPd、NiCuPtIr、CoNiPtRh、CoNiPtPd、FeCoRhNi、FeCoIrNi、FeNiIrRh、CoNiIrRh、CoNiPtIr、FeCoPdNi、FeCoIrRh、CoRhPtIr、NiRhPtIr、PdAgAuPt、CrFeRhNi、CrCoRhNi、CrCoPdNi、MnFeNiCo、CoRhPtOs、NiCuIrRh、CrFeNiCo、CrFeRhCo、CrFePdNi、FeCoOsRh、FeCoIrOs、FeRhIrOs、CoOsPtIr、NiRhIrOs、CrMnNiCo、CrFePdCo、MnFeZnCo、MnFeOsCo、RuRhPtIr以及RhOsPtIr。

其中，73種五元高熵合金之元素組合為TiVZrMoNb、TiVZrHfNb、TiVZrTaN、TiVZrTaMo、TiVZrWNb、TiVNbTaMo、TiVNbWMo、TiVMoWTa、TiZrNbTaMo、TiZrNbWMo、TiZrNbWTa、TiNbMoWTa、VCrNbWTa、VNbMoWTa、CrMnFeOsRe，CrMnFeNiCo、CrMnFeRhCo、CrMnFeRhNi、CrMnCoRhNi、CrMnCoReNi、CrFeCoRhNi、CrFeCoPdNi、CrFeCoReRh、CrFeNiPdRh、CrCoNiPdRh、CrCoNiReRh、MnFeCoRhNi、MnFeCoReNi、MnFeCoReZn、MnFeCoReRh、MnFeCoOsNi、MnFeCoOsZn、MnFeCoOsRh、MnFeCoOsRe、MnFeCoIrNi、MnFeCoIrRh、MnFeCoIrOs、MnFeNiReRh、MnFeNiOsRh、MnFeNiOsRe、MnFeNiIrRh、MnFeNiIrOs、MnFeRhOsRe、MnFeRhIrOs、MnCoNiReRh、MnCoNiOsRh、MnCoNiOsRe、MnCoNiIrRh、MnCoNiIrOs、MnCoRhOsRe、MnCoRhIrOs、MnNiCuIrRh、MnNiRhOsRe、MnNiRhIrOs、MnRuRhIrOs、FeCoNiPdRh、FeCoNiReRh、FeCoNiOsRh、FeCoNiIrRh、FeCoNiIrOs、FeCoRhOsRe、FeCoRhIrOs、FeNiRhOsRe、FeNiRhIrOs、CoNiRhIrOs、CoNiRhPtPd、CoNiRhPtOs、CoNiRhPtIr、CoRhOsPtIr、NiCuRhPtPd、NiCuRhPtIr、NiRhOsPtIr以及RuRhOsPtIr。

其中，36種六元高熵合金之元素組合為TiVZrNbMoTa、TiVZrNbMoW、TiVNbMoTaW，CrFeCoNiRhPd、CrFeCoNiRhIr、MnFeCoNiRhRe、MnFeCoNiRhOs、MnFeCoNiRhIr、MnFeCoNiOsIr、MnFeCoZnOsIr、MnFeCoRhOsIr、MnFeCoReOsIr、MnFeNiRhOsIr、MnFeRhReOsIr、MnCoNiRhOsIr、MnCoRhReOsIr、FeCoNiRhPdPt、FeCoNiRhOsIr、FeCoNiRhOsPt、FeCoNiRhIrPt、FeCoRhOsIrPt、FeNiRhOsIrPt，CrMnFeReOsIr、CrMnRuRhReOs、CrMnRuRhOsIr、CrMnRuReOsIr、CrMnRhReOsIr、CrFeCoRhReOs、CrFeCoReOsIr、CrFeRhReOsIr、CrCoNiRhReOs、CrCoNiReOsIr、CrCoRhReOsIr、CrNiRhReOsIr、CrRuRhReOsIr以及MnZnRuReOsIr。

為了驗證與說明，以上述材料系統中的四元合金NbMoTaW與五元合金NbMoTaWRe為例。請參閱圖1，其中圖1之(a)為NbMoTaW的x光繞射圖，經對照NbMoTaW薄膜各元素之XRD資料庫，可得知在2θ=39.5°附近Nb的β相(2θ=38.51°)、Mo的β相(2θ=40.51°)、Ta的α相(2θ=38.47°)及W的α相(2θ=40.26°)皆為(110)的BCC結構。另外，Ta的β相(2θ=40.15°,(411))為原始長方晶系(Primitive Tetragonal)結構，W的β相(2θ=39.88°，(210))為原始立方晶系(Primitive Cubic)結構，顯示NbMoTaW薄膜為BCC固溶體。圖1之(b)為NbMoTaWRe的x光繞射圖，亦為BCC固溶體。

請參閱圖2，圖2係繪示高熵合金之電阻率與膜厚的關係圖。本發明以NbMoTaW、NbMoTaWRe、CrMnReFe、CrCoFeV四種高熵合金薄膜作為示例。由圖2可以看到這些薄膜的直流電阻率在50-230μΩ-cm之間，已接近成分金屬的導電性，其顯示本發明之篩選方式所篩選出之高熵合金之元素組合在導電的應用價值。

本發明還將這個材料系統中的高熵合金形成薄膜於通訊元件上。其中，薄膜製程以直流磁控濺鍍法(DC magnetron sputtering method)與射頻磁控濺鍍法(RF magnetron sputteringmethod)為示例，濺鍍功率在50-150瓦特間，基板溫度從室溫到400℃，膜厚在50奈米到1250奈米間。實驗結果發現，高熵合金電阻率主要是隨著厚度增加而降低，而與製程條件較無關連。以DC磁控濺鍍法沉積NbMoTaW薄膜的較佳參數條件(鍍膜功率、晶粒尺寸、厚度、各元素成份比例以及電阻率)分別為鍍膜功率150W、晶粒尺寸17nm、厚度603nm、成份比例26.8：25.0：22.4：25.8以及電阻率53μΩ-cm。以RF磁控濺鍍法沉積NbMoTaW薄膜的較佳參數條件(鍍膜功率、晶粒尺寸、厚度、成份比例以及電阻率)為鍍膜功率150W、晶粒尺寸12~17nm、厚度70~570nm、各元素成份比例9.0：7.9：49.7：33.4至29.1：25.4：21.5：24.0以及電阻率58~87μΩ-cm。

請參閱圖3，圖3係顯示四種高熵合金(NbMoTaW、NbMoTaWRe、CrMnReFe及CrCoFeV)之壓痕深度與硬度之關係圖。本發明係使用奈米壓痕機(型號：Agilent，Nanoindenter G200)測試NbMoTaW、NbMoTaWRe、CrMnReFe及CrCoFeV四種高熵合金薄膜的硬度。如圖3所示，NbMoTaW及NbMoTaWRe的硬度在20-23GPa，CrMnReFe及CrCoFeV的硬度在10-15GPa。由於四元MoTaWNb薄膜的電阻率可達到小於50μΩ-cm，僅略高於單一成份元素Nb、Mo、Ta、W(約30-40μΩ-cm)的薄膜電阻率，但硬度(1800HV)卻遠高於單一成份金屬薄膜(W(~816HV)、Mo(~612HV)、Nb(~306HV)、Ta(~204HV))。由於，高熵合金鍍於探針針尖，可提高其耐磨耗特性兩倍，故可顯示BCC(體心立方)高熵合金具備發展高穩定性、高硬度與高導電特性應用潛力。高熵合金薄膜的厚度可依據實際需求而定，例如介於5nm至20nm之間。其中，高熵合金薄膜 (例如NbMoTaW薄膜)中各種元素的比例例如為10.7：9.8：48.1：35.5或26.8：25.0：22.4：25.8。

舉例而言，如圖4所示，本發明將NbMoTaW薄膜鍍在氧化鋁系統陶瓷基板上製作高頻陶瓷天線，驗證了5G NR的n77與n79兩個頻段應用，由天線模擬軟體可以得知設計的天線元件主要的共振頻段為3.38GHz(for n77)、4.54GHz(for n79)以及8.93GHz，分別具有頻寬314MHz、160MHz以及456MHz，反射損耗在-10dB，從模擬與試驗都證實具備取代傳統金或銀等金屬，證實在5G應用的潛力，並可擴展至所有無線通訊系統的應用。

圖5係顯示本發明之天線輻射場型。請參閱圖5，由天線輻射場型可知本發明之高頻陶瓷天線近似全向性天線的特徵，在5G系統下3.38GHz有最大增益約為1dBi以及8.93GHz約為2.5dBi。請參閱圖6及圖7，由這兩種濾波電路模擬顯示，高熵合金薄膜可以用運於濾波電路之電極，且有其濾波特性。請參閱圖8至圖10，經由元件實作結果顯示此高頻陶瓷天線在3.35、4.92及9.69GHz共振頻率下，頻寬分別有675、990及990MHz，可滿足5G NR的n77和n79頻段應用需求。加上其機械性質與對環境穩定性佳，故具優異的應用潛力。除此之外，透過環境變溫量測分析顯示，高熵合金薄膜當作輻射電極其對溫度穩定性優於常使用之Ag電極，高熵合金薄膜輻射電極的Temperature Coefficient of Resonant Frequency,τ_f(ppm/℃)為6.8，Ag電極則為-30。由於高熵合金薄膜輻射電極的溫度對工作頻率的變化量τ_f明顯小於Ag電極，τ_f~6.8ppm/℃，顯示高熵合金薄膜的熱膨脹係數適合應用於天線材料。

綜上所述，本發明具有以下一或多種優點：

3、本發明提出的高熵合金具有(1)低電阻、(2)抗擴散、(3)與陶瓷基板熱膨脹係數接近的優勢，可用以解決傳統微波陶瓷通訊元件的金屬電極的擴散與共振頻率頻率飄移等問題

以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本發明之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均應包含於後附之申請專利範圍中。

10:通訊元件

20:基板

30:高熵合金薄膜

Claims

一種高熵合金之通訊元件，包括：一高熵合金薄膜，其中該高熵合金薄膜之材料為NbMoTaW、TiNbTaMo、TiNbWMo、TiMoWTa、VNbTaMo、VMoWTa、TiZrMoNb、TiNbWTa、VNbWMo、VCrCoFe、VZrWNb、TiZrTaNb、VNbWTa、TiZrHfNb、VCrTaNb、VCrWNb、CrMnReFe、VZrHfNb、VZrTaNb、TiZrHfAg、CrMnRhFe、CuRhPtIr、CuPdAuPt、MnFeRhCo、MnFeRhNi、MnFeReCo、MnFeOsRh、MnFeIrCo、MnFeIrNi、MnFeIrRh、MnFeIrOs、MnCoRhNi、MnCoReZn、MnCoReRh、MnCoOsRh、MnCoIrNi、MnCoIrRh、MnCoIrOs、MnNiOsRh、MnNiIrCu、MnNiIrRh、MnNiIrOs、MnCuIrRh、MnRuIrRh、MnRhIrOs、NiCuPtRh、NiCuPtPd、NiCuPtIr、CoNiPtRh、CoNiPtPd、FeCoRhNi、FeCoIrNi、FeNiIrRh、CoNiIrRh、CoNiPtIr、FeCoPdNi、FeCoIrRh、CoRhPtIr、NiRhPtIr、PdAgAuPt、CrFeRhNi、CrCoRhNi、CrCoPdNi、MnFeNiCo、CoRhPtOs、NiCuIrRh、CrFeNiCo、CrFeRhCo、CrFePdNi、FeCoOsRh、FeCoIrOs、FeRhIrOs、CoOsPtIr、NiRhIrOs、CrMnNiCo、CrFePdCo、MnFeZnCo、MnFeOsCo、RuRhPtIr、RhOsPtIr、TiVZrMoNb、TiVZrHfNb、TiVZrTaN、TiVZrTaMo、TiVZrWNb、TiVNbTaMo、TiVNbWMo、TiVMoWTa、TiZrNbTaMo、TiZrNbWMo、TiZrNbWTa、TiNbMoWTa、VCrNbWTa、VNbMoWTa、CrMnFeOsRe，CrMnFeNiCo、CrMnFeRhCo、CrMnFeRhNi、CrMnCoRhNi、CrMnCoReNi、CrFeCoRhNi、CrFeCoPdNi、CrFeCoReRh、CrFeNiPdRh、CrCoNiPdRh、CrCoNiReRh、MnFeCoRhNi、MnFeCoReNi、MnFeCoReZn、MnFeCoReRh、MnFeCoOsNi、MnFeCoOsZn、MnFeCoOsRh、MnFeCoOsRe、MnFeCoIrNi、 MnFeCoIrRh、MnFeCoIrOs、MnFeNiReRh、MnFeNiOsRh、MnFeNiOsRe、MnFeNiIrRh、MnFeNiIrOs、MnFeRhOsRe、MnFeRhIrOs、MnCoNiReRh、MnCoNiOsRh、MnCoNiOsRe、MnCoNiIrRh、MnCoNiIrOs、MnCoRhOsRe、MnCoRhIrOs、MnNiCuIrRh、MnNiRhOsRe、MnNiRhIrOs、MnRuRhIrOs、FeCoNiPdRh、FeCoNiReRh、FeCoNiOsRh、FeCoNiIrRh、FeCoNiIrOs、FeCoRhOsRe、FeCoRhIrOs、FeNiRhOsRe、FeNiRhIrOs、CoNiRhIrOs、CoNiRhPtPd、CoNiRhFtOs、CoNiRhPtIr、CoRhOsPtIr、NiCuRhPtPd、NiCuRhPtIr、NiRhOsPtIr、RuRhOsPtIr、TiVZrNbMoTa、TiVZrNbMoW、TiVNbMoTaW，CrFeCoNiRhPd、CrFeCoNiRhIr、MnFeCoNiRhRe、MnFeCoNiRhOs、MnFeCoNiRhIr、MnFeCoNiOsIr、MnFeCoZnOsIr、MnFeCoRhOsIr、MnFeCoReOsIr、MnFeNiRhOsIr、MnFeRhReOsIr、MnCoNiRhOsIr、MnCoRhReOsIr、FeCoNiRhPdPt、FeCoNiRhOsIr、FeCoNiRhOsPt、FeCoNiRhIrPt、FeCoRhOsIrPt、FeNiRhOsIrPt，CrMnFeReOsIr、CrMnRuRhReOs、CrMnRuRhOsIr、CrMnRuReOsIr、CrMnRhReOsIr、CrFeCoRhReOs、CrFeCoReOsIr、CrFeRhReOsIr、CrCoNiRhReOs、CrCoNiReOsIr、CrCoRhReOsIr、CrNiRhReOsIr、CrRuRhReOsIr或MnZnRuReOsIr。
如申請專利範圍第1項所述之高熵合金之通訊元件，其中該通訊元件為天線或濾波器，該高熵合金作為該通訊元件之導體。
如申請專利範圍第1項所述之高熵合金之通訊元件，其中該通訊元件之基板為氧化物陶瓷基板、複合陶瓷基板或PCB聚合物基板。
如申請專利範圍第1項所述之高熵合金之通訊元件，其特徵在於該高熵合金薄膜位於該通訊元件之基板上。
如申請專利範圍第3項所述之高熵合金之通訊元件，其中該氧化物陶瓷基板為氧化鋁系統陶瓷基板、鈦酸鎂鈣系統陶瓷基板、鈦酸鋇系統陶瓷基板或鈦酸鋯錫系統陶瓷基板。
一種通訊元件的製備方法，其特徵在於將高熵合金薄膜形成於基板上以製作高頻天線或濾波器，其中該高熵合金薄膜之材料為NbMoTaW、TiNbTaMo、TiNbWMo、TiMoWTa、VNbTaMo、VMoWTa、TiZrMoNb、TiNbWTa、VNbWMo、VCrCoFe、VZrWNb、TiZrTaNb、VNbWTa、TiZrHfNb、VCrTaNb、VCrWNb、CrMnReFe、VZrHfNb、VZrTaNb、TiZrHfAg、CrMnRhFe、CuRhPtIr、CuPdAuPt、MnFeRhCo、MnFeRhNi、MnFeReCo、MnFeOsRh、MnFeIrCo、MnFeIrNi、MnFeIrRh、MnFeIrOs、MnCoRhNi、MnCoReZn、MnCoReRh、MnCoOsRh、MnCoIrNi、MnCoIrRh、MnCoIrOs、MnNiOsRh、MnNiIrCu、MnNiIrRh、MnNiIrOs、MnCuIrRh、MnRuIrRh、MnRhIrOs、NiCuPtRh、NiCuPtPd、NiCuPtIr、CoNiPtRh、CoNiPtPd、FeCoRhNi、FeCoIrNi、FeNiIrRh、CoNiIrRh、CoNiPtIr、FeCoPdNi、FeCoIrRh、CoRhPtIr、NiRhPtIr、PdAgAuPt、CrFeRhNi、CrCoRhNi、CrCoPdNi、MnFeNiCo、CoRhPtOs、NiCuIrRh、CrFeNiCo、CrFeRhCo、CrFePdNi、FeCoOsRh、FeCoIrOs、FeRhIrOs、CoOsPtIr、NiRhIrOs、CrMnNiCo、CrFePdCo、MnFeZnCo、MnFeOsCo、RuRhPtIr、RhOsPtIr、TiVZrMoNb、TiVZrHfNb、TiVZrTaN、TiVZrTaMo、TiVZrWNb、TiVNbTaMo、TiVNbWMo、TiVMoWTa、TiZrNbTaMo、TiZrNbWMo、TiZrNbWTa、TiNbMoWTa、VCrNbWTa、VNbMoWTa、CrMnFeOsRe，CrMnFeNiCo、CrMnFeRhCo、CrMnFeRhNi、CrMnCoRhNi、CrMnCoReNi、CrFeCoRhNi、CrFeCoPdNi、CrFeCoReRh、CrFeNiPdRh、CrCoNiPdRh、 CrCoNiReRh、MnFeCoRhNi、MnFeCoReNi、MnFeCoReZn、MnFeCoReRh、MnFeCoOsNi、MnFeCoOsZn、MnFeCoOsRh、MnFeCoOsRe、MnFeCoIrNi、MnFeCoIrRh、MnFeCoIrOs、MnFeNiReRh、MnFeNiOsRh、MnFeNiOsRe、MnFeNiIrRh、MnFeNiIrOs、MnFeRhOsRe、MnFeRhIrOs、MnCoNiReRh、MnCoNiOsRh、MnCoNiOsRe、MnCoNiIrRh、MnCoNiIrOs、MnCoRhOsRe、MnCoRhIrOs、MnNiCuIrRh、MnNiRhOsRe、MnNiRhIrOs、MnRuRhIrOs、FeCoNiPdRh、FeCoNiReRh、FeCoNiOsRh、FeCoNiIrRh、FeCoNiIrOs、FeCoRhOsRe、FeCoRhIrOs、FeNiRhOsRe、FeNiRhIrOs、CoNiRhIrOs、CoNiRhPtPd、CoNiRhPtOs、CoNiRhPtIr、CoRhOsPtIr、NiCuRhPtPd、NiCuRhPtIr、NiRhOsPtIr、RuRhOsPtIr、TiVZrNbMoTa、TiVZrNbMoW、TiVNbMoTaW，CrFeCoNiRhPd、CrFeCoNiRhIr、MnFeCoNiRhRe、MnFeCoNiRhOs、MnFeCoNiRhIr、MnFeCoNiOsIr、MnFe2CoZnOsIr、MnFeCoRhOsIr、MnFeCoReOsIr、MnFeNiRhOsIr、MnFeRhReOsIr、MnCoNiRhOsIr、MnCoRhReOsIr、FeCoNiRhPdPt、FeCoNiRhOsIr、FeCoNiRhOsPt、FeCoNiRhIrPt、FeCoRhOsIrPt、FeNiRhOsIrPt，CrMnFeReOsIr、CrMnRuRhReOs、CrMnRuRhOsIr、CrMnRuReOsIr、CrMnRhReOsIr、CrFeCoRhReOs、CrFeCoReOsIr、CrFeRhReOsIr、CrCoNiRhReOs、CrCoNiReOsIr、CrCoRhReOsIr、CrNiRhReOsIr、CrRuRhReOsIr或MnZnRuReOsIr。
如申請專利範圍第6項所述之通訊元件的製備方法，其中該高熵合金薄膜係以DC磁控濺鍍法、RF磁控濺鍍法或高功率脈衝磁控濺鍍法形成於該基板上。