微波介質(zhì)陶瓷濾波器的低溫陶瓷金屬化工藝

微波介質(zhì)陶瓷廣泛應(yīng)用于移動(dòng)通信、無(wú)線局域網(wǎng)、衛(wèi)星定位與通信等諸多領(lǐng)域，具有高介電常數(shù)和低損耗角正切的微波介電陶瓷適用于濾波器、振蕩器和天線等器件。

隨著微波介電陶瓷市場(chǎng)和數(shù)量的不斷增長(zhǎng)，全球范圍內(nèi)都在研發(fā)消耗更少功率和時(shí)間的工藝。例如，已經(jīng)提出了用于微波介電陶瓷金屬化的新型低溫工藝，以前制造的金屬化工藝的運(yùn)行溫度低于50℃，這才避免了升高和降低溫度的要求，從而分別節(jié)省了能源和時(shí)間。而這種低溫工藝的另一個(gè)好處是它可以使金屬具有均勻和光滑的厚度和其他尺寸，這提供了優(yōu)于傳統(tǒng)低溫共燒陶瓷（LTCC）的橫截面，后者經(jīng)常被不完全附著的金屬堵塞。

在制造中具有四個(gè)通孔的微波介質(zhì)陶瓷濾波器如圖1所示，一個(gè)使用激光鉆通孔。圖1b、c顯示橫截面（沿圖中所示的虛線圖1a）分別用傳統(tǒng)的LTCC工藝和低溫金屬化工藝制備的過(guò)濾器。圖1b、c表明低溫陶瓷金屬化工藝提供的金屬厚度和尺寸比傳統(tǒng)的LTCC工藝提供的更均勻和光滑，這將避免與傳統(tǒng)工藝相關(guān)的金屬堵塞問(wèn)題。此外，微波介質(zhì)濾波器的批次無(wú)需單獨(dú)檢查，節(jié)省了能源、勞動(dòng)力、成本和時(shí)間。

首先，獲得具有所需尺寸的空白微波介電陶瓷。微波介質(zhì)陶瓷金屬化技術(shù)是對(duì)微波介質(zhì)陶瓷表面進(jìn)行處理，并采用化學(xué)鍍銅技術(shù)在其上沉積金屬銅。為了在陶瓷及其孔的表面形成微孔，CaTiO3使用氧化蝕刻溶液將組分從陶瓷中溶解并去除（例如磷酸和HCI）。在蝕刻溶液中五分鐘后，溶液顏色較黃這表明Ca/Ti顆粒溶解在溶液中，蝕刻溶液使陶瓷表面變粗糙，這有助于金屬附著在其上。然后將陶瓷放在活化劑中十分鐘，活化劑含有附著在陶瓷表面的Sn和Pd離子。

陶瓷在清潔劑中保持三分鐘，作為最后的處理，以去除任何游離的Sn顆粒，只在表面留下Sn離子。最后，將陶瓷放入銅溶液中用水浴加熱一小時(shí)，其中溫度保持在40到50℃之間，以沉積速率控制在大約5-7μm/h。如果溫度低于40℃，則過(guò)程可能太慢；如果溫度高于50℃，工藝可能會(huì)太快，導(dǎo)致銅厚不均勻，銅附著力差。

由于是低溫技術(shù)，工藝快速，這種金屬化方法具有很高的節(jié)能效益，然后通過(guò)激光雕刻形成所需的金屬圖案。為此，精確控制了電路的寬度和位置，最小線寬小于50μm，位置精度控制在±50μm以內(nèi)。

經(jīng)過(guò)低溫陶瓷金屬化工藝后，微波介質(zhì)陶瓷濾波器的頻率響應(yīng)頻帶低于目標(biāo)規(guī)格。因此，需要引入了激光微調(diào)工藝來(lái)修改陶瓷結(jié)構(gòu)，以將頻率響應(yīng)轉(zhuǎn)移到所需的頻帶。整個(gè)微波介電陶瓷金屬化工藝采用的溫度低于50℃。因此，與其他方法如LTCC和DBC金屬化相比，該技術(shù)不僅可以有效降低能源，而且可以大大減少加熱和冷卻的時(shí)間及成本。此外，所提出的方法通過(guò)應(yīng)用傳統(tǒng)的銀漿燒結(jié)工藝解決了孔中的堵塞或不完全粘附的問(wèn)題。對(duì)于激光雕刻/修整，每條線的寬度和相對(duì)位置的誤差在±50μm以內(nèi)。

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審核編輯 黃昊宇