一种厚膜高频20瓦负载片及其生产方法与流程

本发明涉及一种氮化铝陶瓷基板负载片，特别涉及一种厚膜高频20瓦负载片。

背景技术：

氮化铝陶瓷基板负载片主要用于在通信基站中吸收通信部件中反向输入的功率，如果不能承受要求的功率，负载就会烧坏，可能导致整个设备烧坏。目前大多数通讯基站都是应用大功率陶瓷负载片来吸收通信部件中反向输入功率，要求基本的尺寸越来越小,而需要吸收的功率越来越大，产品的特性也就是VSWR(驻波比)要越小越好。随着4G网络的基站布置已经过半，5G网络的开发已经提上日程。因为5G网络的使用频率高，都需要超过3GHz,所以只能应用于3GHz以内的负载片，已经不能满足5G网络的应用要求，随着频段的增高,产品的VSWR也就会越高.目前国内的负载片VSWR一般都是在3GHz以内达到要求.随着使用频率的越来越高，信号的辐射范围也就会越来越小，所以基站的布网密度也越来越大，也要求基站越来越小型化。所以尺寸越小，能达到的频段越高,是发展的方向.

目前高频段的负载片的生产都是采用的真空溅射的生产工艺，真空溅射的生产工艺设备本高，生产较难控制，而目前国内还没有厂家能够应用真空溅射工艺生产功率负载片，因此，提供高功率负载片满足4G和5G网络的需求，同时，提供一种切实可行的生产方法是生产企业迫切需要突破的瓶颈。

技术实现要素：

针对上述现有技术的不足，本发明要解决的第一个技术问题是提供一种能够承受20W的功率，驻波需要能满足目前4G以及将来5G网路需求的小尺寸氮化铝陶瓷基板厚膜工艺负载片。

为解决该技术问题，本发明采用如下技术方案：一种厚膜高频20瓦负载片，其特征在于：包括一5*2.5*0.635mm的氮化铝基板（1），所述氮化铝基板的背面印刷背导层，所述氮化铝基板的正面印刷有电阻（3）及导线（2），所述导线连接所述电阻形成负载电路，所述负载电路的接地端与背导层通过银浆电连接，所述电阻上印刷有玻璃保护膜（4），所述导线和玻璃保护膜的上表面还印刷有一层黑色保护膜（5），印刷基板正面电阻的浆料采用粘度为50000-55000cps的触变型浆料，通过400目的高精度钢丝网版印刷浆料。

所述的厚膜高频20瓦负载片，优选的，所述背导层及导线由导电银浆印刷而成，所述电阻由电阻浆料印刷而成。

本发明要解决的另一个技术问题是提供一种能够承受20W的功率，驻波需要能满足目前4G以及将来5G网路需求的小尺寸氮化铝陶瓷基板厚膜工艺负载片的高效、低成本以及高品质的生产方法，包括如下步骤：

（1）清洁基板步骤：

选取尺寸为5*2.5*0.635mm的氮化铝基板，采用95%以上的无水酒精清洗基板，溶剂挥发完毕后，于2小时内进行印刷导体步骤；

（2）印刷背导层：采用厚膜印刷工艺，选用张力为的25±1N的网版，控制温度保持在25±2℃，将浆料通过网版印刷到基板的正面，放置15min后，将基板放入烘箱预烘，预烘结束后进行高温烧结；

（3）印刷正导层步骤：采用与印刷背面导体相同的方式印刷正导层，正导层包括了焊盘和微带线；

（4）印刷正面电阻步骤：在正面导体上进一步印刷电阻，印刷基板正面电阻的浆料采用粘度为50000-55000cps的触变型浆料，采用400目的高精度钢丝网版印刷浆料，印刷完成后，放入烘箱预烘，预烘结束后进行高温烧结；

（5）印刷绿色玻璃保护膜步骤：电阻上印刷有玻璃保护膜，采用与印刷正面导体相同的方式印刷绿色玻璃保护膜，然后将基板放入烘箱预烘，预烘结束后，在低于电阻高温烧结的温度下进行烧结；

（6）调阻程序：调阻采用U型切割方式，对电阻进行精确切割，切割完成后，采用激光调阻，阻值精度达到1%；

（7）黑色保护膜印刷步骤：采用与印刷正面导体相同的方式印刷，黑色保护膜印刷操作结束后，放置留平，同时进行预烘干，预烘后，对产品进行高温烘烤，黑色保护膜彻底固化；

（8）产品端接地银浆印刷步骤：将正导层和背导层通过端接地银浆导通，形成完整电路；

（9）电镀处理步骤。

所述的厚膜高频20瓦负载片的生产方法，优选的，所述步骤（2）和步骤（3）中预烘过程的预烘温度为165℃，预烘时间为15-20min，高温烧结的温度为850-900℃，步骤（2）中烧结时间为15-20min，步骤（3）中高温烧结的时间为15-20min。

所述的高精度150瓦30dB衰减片的生产方法，优选的，所述步骤（4）中预烘过程的预烘温度为170℃，预烘时间为15-20min，高温烧结的温度为800-850℃，烧结时间为15-20min。

所述的高精度150瓦30dB衰减片的生产方法，优选的，所述步骤（5）中预烘过程的预烘温度为180℃，预烘时间为20-25min，高温烧结的温度为600-650℃，烧结时间为20-25min。

所述的高精度150瓦30dB衰减片的生产方法，优选的，所述步骤（7）中黑色保护膜印刷完成后，放置20min进行流平，同时在100℃下预烘25min，达到表干，预烘后，然后在210℃下高温烘烤60min。

所述的高精度150瓦30dB衰减片的生产方法，优选的，所述步骤（9）的电镀处理操作中，采用先电镀镍，再电镀银的电镀顺序。

本发明中涉及的触变性电阻浆料，现有技术中的电阻浆料其相应地粘度在50000-55000cps的范围内，均能满足衰减片的工艺需求。

进一步，本发明的电阻浆料包括银粉、玻璃粉、有机载体和稀释剂和固体触变剂，以质量百分计的含量分别为：银粉为55-62重量份、玻璃粉为3~5重量份、有机载体为25-33重量份和稀释剂为0.1~2重量份、固体触变剂0.5~1重量份；有机载体可以由乙基纤维素、松香和二乙二醇丁醚中之一或二者以及三者的混合物组成，优选以质量百分计的含量分别为：乙基纤维素为20~30重量份、松香为3~20重量份和二乙二醇丁醚为55~80重量份，稀释剂为松油醇或丁基卡必醇，浆料的颗粒度为5-10μm。

所述的电阻浆料采用现有技术中常用的加工工艺即可获得，进一步的可以先将有机载体混合，再将有机载体与其他成分混合，最后通过三辊机研磨获得电阻浆料。

上述技术方案具有如下有益效果：本发明涉及的厚膜高频20瓦负载片，采用了高精度400目钢丝网版，结合粘度为50000-55000cps的触变型电阻浆料，保证了电阻印刷的平滑性，减少电阻印刷产生的毛刺，该结构的负载片具有良好的VSWR性能以及超高的使用频率，其使用频率可以达到20GHz，驻波比可达1.6:1max，最佳可达1.35:1max，不但满足了目前4G网络的应用要求，还为5G网络的负载片国有化提供了保障，目前已经应用于5G网络的开发中。

本发明涉及的厚膜高频20瓦负载片，在5*2.5*0.635mm的氮化铝陶瓷基板上的功率达到20W，同时使其特性达到了20GHz，满足了市场尺寸小，特性好的要求，使该尺寸的氮化铝陶瓷基板使用范围更广，也更加能够与设备进行良好的匹配。

为了使负载片的使用频率可以达到20GHz，在导体浆料的印刷目前基本上采用了薄膜金属化工艺，而薄膜金属化的工艺成本很高，本发明通过使用400目的高精度钢丝网版，同时使用触变型的浆料，此浆料的特性在没有外力的作用下，浆料的流动性不好，在印刷时收到刮刀的压力浆料会变稀，浆料通过网版，印刷到基板后，失去了刮刀的压力，浆料又恢复原来的粘度，这样既保证了浆料的可印刷性又保证了不会因浆料的流动性太好而影响印刷图形的尺寸。

在印刷正导层的印刷步骤中，通过放置流平，通过预烘和烧结温度的精确控制，使得预烘过程浆料不会产生表干现象，保证了溶剂的完全挥发，在后续的高温烧结工序中，不会出现由未挥发溶剂形成的小气泡，把印刷的银层顶破，形成小凹坑，造成银浆表面不平滑，从而增大信号通过的噪声，对高频产生影响，降低高频的特性。

在印刷正面电阻、绿色玻璃保护膜步骤和印刷黑色保护膜步骤中，同样采用预烘和烧结步骤，有效地避免了一次性烧结造成产品次品率升高，同时，在上述步骤中采用逐级降低烧结温度的方式，并结合烧结时间的精确控制，有效地避免了后续的烧结步骤对于前序步骤中已烧结电阻和保护膜的破坏，充分保证了产品的合格率、产品的性能以及产品持续使用的寿命。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。

附图说明

图1为本发明实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的优选实施例进行详细介绍。

电阻浆料制备例1

乙基纤维素为30重量份、松香为15重量份和二乙二醇丁醚为55重量份，溶解混合均匀，制得有机载体，粘度为30960cps；银粉62g、玻璃粉5g、所得的有机载体25g、松油醇2g和固体触变剂1g，混合均匀，实测浆料粘度为50010cps；研磨：采用三辊机研磨，实测浆料细度10μm。

电阻浆料制备例2

乙基纤维素为30重量份、松香为10重量份和二乙二醇丁醚为60重量份，溶解混合均匀，制得有机载体，粘度为31160cps；银粉55g、玻璃粉4g、所得的有机载体33g、松油醇,0.5g和固体触变剂0.5g，混合均匀，实测浆料粘度为54930cps；研磨：采用三辊机研磨，实测浆料细度8μm。

实施例1

如图1所示，所述厚膜高频20瓦负载片，包括一5*2.5*0.635mm的氮化铝基板（1），所述氮化铝基板的背面印刷背导层，所述氮化铝基板的正面印刷有电阻（3）及导线（2），所述导线连接所述电阻形成负载电路，所述负载电路的接地端与背导层通过银浆电连接，所述电阻上印刷有玻璃保护膜（4），所述导线和玻璃保护膜的上表面还印刷有一层黑色保护膜（5），印刷基板正面电阻的浆料采用制备例1的触变型浆料，通过400目的高精度钢丝网版印刷浆料，背导层及导线由导电银浆印刷而成，所述电阻由电阻浆料印刷而成，具体生产过程包括如下步骤：（1）清洁基板步骤：选取尺寸为5*2.5*0.635mm的氮化铝基板，采用95%以上的无水酒精清洗基板，溶剂挥发完毕后，于2小时内进行印刷导体步骤；（2）印刷背导层：采用厚膜印刷工艺，选用张力为的25±1N的网版，控制温度保持在25±2℃，将浆料通过网版印刷到基板的正面，放置15min后，将基板放入烘箱预烘，预烘结束后进行高温烧结；（3）印刷正导层步骤：采用与印刷背面导体相同的方式印刷正导层，正导层包括了焊盘和微带线，步骤（2）和步骤（3）中预烘过程的预烘温度为165℃，预烘时间为20min，高温烧结的温度为850℃，步骤（2）中烧结时间为20min，步骤（3）中高温烧结的时间为20min；（4）印刷正面电阻步骤：在正面导体上进一步印刷电阻，印刷基板正面电阻的浆料采用粘度为50010cps的触变型浆料，采用400目的高精度钢丝网版印刷浆料，印刷完成后，放入烘箱预烘，预烘结束后进行高温烧结，预烘温度为170℃，预烘时间为20min，高温烧结的温度为800℃，烧结时间为20min；（5）印刷绿色玻璃保护膜步骤：电阻上印刷有玻璃保护膜，采用与印刷正面导体相同的方式印刷绿色玻璃保护膜，然后将基板放入烘箱预烘，预烘结束后，在低于电阻高温烧结的温度下进行烧结，预烘温度为180℃，预烘时间为25min，高温烧结的温度为600℃，烧结时间为25min；（6）调阻程序：调阻采用U型切割方式，对电阻进行精确切割，切割完成后，采用激光调阻，阻值精度达到1%；（7）黑色保护膜印刷步骤：采用与印刷正面导体相同的方式印刷，黑色保护膜印刷操作结束后，放置20min进行流平，同时在100℃下预烘25min，达到表干，预烘后，然后在210℃下高温烘烤60min，黑色保护膜彻底固化，黑色保护膜印刷完成后；（8）产品端接地银浆印刷步骤：将正导层和背导层通过端接地银浆导通，形成完整电路；（9）电镀处理操作中，采用先电镀镍，再电镀银的电镀顺序，产品生产完成，所得的负载片具有良好的驻波比性能，驻波比为1.35:1max，超高的使用频率，其使用频率可以达到20GHz，能够满足4G和5G网络的应用要求。

实施例2

与实施例1中的生产工艺基本相同，采用制备例2的触变型浆料，同时对步骤（2）-（5）的预烘温度和时间以及烧结温度和时间进行调节，步骤（2）和步骤（3）中预烘温度为165℃，预烘时间为15min，高温烧结的温度为900℃，步骤（2）中烧结时间为15min，步骤（3）中高温烧结的时间为15min；（4）印刷正面电阻步骤中预烘温度为170℃，预烘时间为15min，高温烧结的温度为850℃，烧结时间为15min；（5）印刷绿色玻璃保护膜步骤中预烘温度为180℃，预烘时间为20min，高温烧结的温度为650℃，烧结时间为20min。产品生产完成后，所得的负载片具有良好的驻波比性能，驻波比为1.5:1max以及超高的使用频率，其使用频率可以达到20GHz，能够满足4G和5G网络的应用要求。

实施例3

与实施例1中的生产工艺基本相同，但是步骤（2）-（5）和（7）中均采用一次性烧结完成，并未采用预烘处理，所述步骤（2）和步骤（3）中高温烧结的温度为850-900℃，烧结时间为25min；步骤（4）中高温烧结的温度为800-850℃，烧结时间为25min；步骤（5）中高温烧结的温度为600-650℃，烧结时间为30min，所述步骤（7）中黑色保护膜印刷完成后，放置20min进行流平，然后在210℃下高温烘烤70min，产品生产完成后，所得的负载片的驻波比为1.6:1max，使用频率可以达到20GHz，能够满足4G和5G网络的应用要求，信号通过的噪声相对较大，对高频性能产生了一定的影响。

实施例4

采用与实施例3相同的生产工艺，主要区别在于，采用现有技术中的常规导体浆料，采用现有技术常规的200-300目的钢丝网版印刷浆料，产品生产完成后，所得的负载片的驻波比为2.1:1 max，，使用频率可以达到15GHZ，不能够满足4G和5G网络的应用要求，信号通过的噪声较大，高频性能差。

可见，本发明涉及的厚膜高频20瓦负载片，采用了高精度400目钢丝网版，结合特有的电阻浆料，保证了电阻印刷的平滑性，减少电阻印刷产生的毛刺，使得该产品的使用频段可达到20GHz，且拥有很好的驻波比性能，驻波比可达1.6:1max，最佳可达1.35:1max，，可以取代国外同类型的产品，并且本发明的生产工艺对保证产品的性能起到充分的保障作用。

以上对本发明实施例所提供的一种厚膜高频20瓦负载片进行了详细介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制，凡依本发明设计思想所做的任何改变都在本发明的保护范围之内。