本发明涉及的是一种应用于高温共烧陶瓷的高导电率金属化层的制备方法,属于电子封装技术领域。
背景技术:
超大功率固态微波器件封装的传输端引线电阻会带来插入损耗和管芯工作电压下降的问题,进而影响器件输出功率,特别是在超大功率固态微波器件中,这样的问题尤其明显。按照现有技术发展,未来3-5年内应用在x波段的射频功率管输出功率将能够达到5000w。通过计算发现,主流ik封装40mω的传输端口能够满足几十到上百瓦器件输出要求,但是超大功率固态微波器件中所引入的压降功率损耗达到0.6db,严重影响器件的输出功率。
高温共烧陶瓷(htcc)技术是烧结温度大于1000℃的共烧技术。因烧成温度高,htcc不能采用金、银、铜等低熔点金属材料,必须采用钨、钼、锰等难溶金属材料,这些材料不耐氧化、电导率低、可焊性差,难以满足大功率固态微波器件封装中由于引线电阻过大引入的损耗和管芯压降等问题。目前关于通过调整印刷金属化层成分以实现高温共烧陶瓷的高导电率金属化层制备的方法鲜有报道。因此,实现高温共烧陶瓷的高导电率金属化层制备以满足大功率及超大功率微波器件封装的传输引线电阻要求是本领域亟待解决的技术难题。
技术实现要素:
本发明提出的是一种应用于高温共烧陶瓷的高导电率金属化层的制备方法,其目的在于解决大功率及超大功率微波器件封装的传输引线电阻过大引入的损耗和管芯压降等问题。
本发明的技术解决方案:应用于高温共烧陶瓷的高导电率金属化层的制备方法,包括如下步骤:
(1)通过流延工艺获得氧化铝生瓷带;
(2)配制满足丝网印刷的wcu金属化浆料和w金属化浆料;
(3)将wcu金属化浆料印制在氧化铝生瓷带表面;
(4)采用相同的印刷图形,在wcu金属化图形表面印刷w金属化浆料;
(5)采用层压叠片工艺实现多层氧化铝生瓷带结合得到金属化层;
(6)通过生切和烧结获得单个熟瓷瓷件。
本发明的优点:
1)瓷件物理性能稳定,能够满足大功率及超大功率微波器件封装的传输引线电阻要求;
2)表面金属化的方块电阻低至约5mω,显著降低微波功率管封装中由于引线电阻过大引入的损耗和管芯压降;
3)工艺过程简单、材料成本低、抗弯强度优良、可镀性较好。
附图说明
附图1是应用于高温共烧陶瓷的高导电率金属化层的制备方法的流程图。
具体实施方式
如图1所示,应用于高温共烧陶瓷的高导电率金属化层的制备方法,包括如下步骤:
(1)通过流延工艺获得氧化铝生瓷带;
(2)配制满足丝网印刷的wcu金属化浆料和w金属化浆料;
(3)将wcu金属化浆料印制在氧化铝生瓷带表面;
(4)采用相同的印刷图形,在wcu金属化图形表面印刷w金属化浆料;
(5)采用层压叠片工艺实现多层氧化铝生瓷带结合得到金属化层;
(6)通过生切和烧结获得单个熟瓷瓷件。
所述的步骤(1)中的流延工艺为利用无水pvb体系的氧化铝流延工艺。
所述的步骤(2)选择1μm以下的超细铜粉、0.7~2μm的金属钨粉作为导电相,以乙基纤维素、松油醇、dbp、cs12等有机介质作为载体,以金属氧化物、非金属氧化物、镁硅酸盐、金属氧化物前驱体中的一种或者几种无机材料作为粘结相,通过搅拌的方式将导电金属和粘结相分散在有机载体中分别配制wcu金属化浆料和w金属化浆料。
所述的步骤(3)采用丝网印刷工艺将wcu金属化浆料印刷氧化铝生瓷带上,并置于45℃的烘箱中烘干2min,在生瓷带表面形成均匀的wcu金属化膜层;
所述的步骤(4)利用丝网印刷工艺在步骤(3)中得到wcu金属化图像表面再印刷一层w金属化浆料层,并置于45℃的烘箱中烘干2min;
所述的步骤(5)包括将生瓷带在0.1~1.0kpsi压力下叠片层压,并将制备的氧化铝多层陶瓷在35~75℃下热切成单个单元;
所述的步骤(6)包括将步骤(5)中获得的单个单元放置于mo板上,在1000~1600℃还原性气氛下烧结,获得单个熟瓷瓷件。
所述的氧化铝生瓷带为白瓷生瓷带或者黑瓷生瓷带。
所述的金属化层的厚度为10~30μm。
实施例
下面根据实施例进一步说明本发明的技术方案。
应用于高温共烧陶瓷的高导电率金属化层的制备,包括如下步骤:
步骤一:利用无水pvb体系的氧化铝流延工艺制备氧化铝生瓷带,本实施例中采用白瓷al2o3生瓷带,具体实施中可以根据需要采用黑瓷al2o3生瓷带;
步骤二:选择0.3~1.0μm的超细铜粉、0.7~2μm的金属钨粉作为导电相,以乙基纤维素、松油醇、dbp、cs12等有机介质作为载体,以金属氧化物、非金属氧化物作为粘结相,通过搅拌的方式将导电金属和粘结相分散在有机载体中,按照一定cu、w比例分别配制wcu和w浆料;
步骤三:选择一定图形的丝网,采用丝网印刷将wcu金属化浆料印刷在氧化铝生瓷带上,并置于45℃的烘箱中烘干2min,该wcu干膜厚度为8~20μm;
步骤四:选择同样图形的套印丝网,将w金属化浆料印刷在wcu图形干膜上,并置于45℃的烘箱中烘干2min,该w干膜厚度为5~16μm;
步骤五:将上述生瓷带在0.1kpsi压力下叠片层压,并将制备的氧化铝多层陶瓷在35~75℃下热切成单个单元;
步骤六:将步骤五中获得的单个单元放置于mo板上,在1430℃,还原气氛下烧结,获得单个熟瓷;
步骤七:测试熟瓷表面的金属化层电阻。
以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。