一种衰减片及衰减片膜层结构的制作方法

本实用新型涉及微波领域，特别涉及一种衰减片膜层结构，还涉及具有该膜层结构的衰减片。

背景技术：

微波衰减器由于其具有体积小、工作频率高(可达几十个GHz)以及可靠性高等特点而成为无线通信系统的重要组成部分，特别在自动测试与控制方面，需要能够实现由计算机程序控制的可变衰减器，即程控衰减器。而衰减器中最为重要的核心部件，便是衰减片。由电阻材料和微带线构成的微波衰减片具有体积小、精度高、性能稳定等特点，且更容易集成于微波电路。

电气及机械寿命是指在程控步进衰减器发生失效前，每个衰减单元所能达到的最少动作次数。这里的失效的主要因素为程控衰减器的簧片反复击打衰减片的镀金电极，通常在击打20万次左右，就会因为电极的金层膜层不牢固，使得的金层被簧片击打掉，造成衰减片不通，从而失效。

现有的薄膜衰减片膜层结构为TaN/TiW/Au，如图1所示，自下而上依次包括基片404、TaN层4014、TiW层4012、Au层4011。TaN薄膜电阻材料因具有自钝化、温度电阻系数小、抗潮湿性好、稳定性高、工作频率高、承载功率大等优点，在微波衰减片电阻材料中得到大量的应用。

衰减片加工制作过程需要经过调阻步骤，调阻是通过热氧化、阳极氧化、激光调阻等方法使电阻阻值达到设计要求范围。现有工艺中衰减片通常采用热氧化法调阻，即将衰减片放在400℃以上的加热台上进行短时加热，使TaN电阻薄膜发生氧化，从而使电阻值达到目标要求范围。

现有的薄膜衰减片膜层结构在400℃高温下加热，导体层金表面会发生鼓泡、变色等现象，同时，各膜层之间的粘附力下降，使得膜层耐击打能力下降，导致衰减片输入和输出端电极经过簧片反复的击打后，Au层发生局部脱落，使得衰减片失效，从而降低了程控衰减器的使用寿命。

经分析，其失效主要原因为TiW层中Ti主要起粘附作用，但是Ti原子非常活泼，很容易与空气中氧气发生反应，尤其在高温加热的时候，会加速Ti原子扩散到金层表面，生成TiO2，使得TiW层中的Ti大量流失，从而导致与金层粘附力下降，使得金层在反复击打后发生脱落，导致衰减片失效。

因此，如何使衰减片在热氧化调阻过程中能够承受400℃以上的温度，金层不会发生失效和粘附力下降问题，从而提高程控衰减器的寿命，是目前亟待解决的问题。

技术实现要素：

为解决上述现有技术的不足，本实用新型提出了一种衰减片膜层结构，还提出了一种具有该膜层结构的衰减片。

本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种衰减片膜层结构，由上到下依次为Au层、TiW层、TiWN层、TiW层和TaN层，最底层为基片。

可选地，所述Au层厚度为3～10微米。

可选地，所述TiWN层厚度为50～70nm。

可选地，所述TiW层厚度为30～50nm。

可选地，所述基片为纯度99.6％-100％的氧化铝或纯度98％的氮化铝或蓝宝石或石英。

本实用新型还提出了一种衰减片，包括基片、输入端和输出端、接地端和电阻，其特征在于，所述输入端和输出端、接地端具有上述的膜层结构。

可选地，所述衰减片沿中心线对称，电阻位于基片的中心位置，输入端和输出端分别对称设置在电阻的上下两端，第一接地端和第二接地端连接电阻的左右两侧，衰减片的衰减电路完全对称。

可选地，所述电阻为对称结构。

本实用新型的有益效果是：

(1)TiWN层阻止TiW层中大量的Ti原子往金层表面扩散，避免了Ti原子的流失，使得薄膜电路可以承受高温长时间加热，从而极大地提高了衰减片的高温稳定性和可靠性。

(2)该衰减片性能稳定，阻值精度和衰减精度高，耐击打性能高。经试验，采用该衰减片的程控衰减器，其寿命可以达到500万次以上。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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为现有的薄膜衰减片膜层结构示意图；

图2为本实用新型的薄膜衰减片膜层结构示意图；

图3为包含本实用新型膜层结构的衰减片的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图2所示，本实用新型提出了一种衰减片膜层结构，由上到下依次为Au层4011、TiW层4012、TiWN层4013、TiW层4012和TaN层4014，最底层为基片404。

TiWN是稳定的扩散阻挡层材料，TiWN层4013阻止TiW层中大量的Ti原子往金层表面扩散，避免了Ti原子的流失，使得薄膜电路可以承受高温长时间加热，从而极大地提高了衰减片的高温稳定性和可靠性。

TiWN是现有的已知材料，本实用新型并不涉及新材料。

在一个优选实施例中，所述的衰减片膜层结构中Au层厚度为3～10微米。

在一个优选实施例中，所述的衰减片膜层结构中TiWN层厚度为50～70nm。

在一个优选实施例中，所述的衰减片膜层结构中TiW层厚度为30～50nm。

在一个优选实施例中，所述的衰减片膜层结构中基片为纯度99.6％-100％的氧化铝或纯度98％的氮化铝或蓝宝石或石英。

本实用新型还提出了一种衰减片，包括基片、输入端和输出端、接地端和电阻，其中输入端和输出端、接地端具有上述实施例中的膜层结构。

图3给出了本实用新型衰减片的一个具体实施例，该实施例中的衰减片包括基片404、输入端401和输出端405、第一接地端402和第二接地端406、分布式集中网络的电阻403，其中输入端401和输出端405、第一接地端402和第二接地端406具有上述实施例中的膜层结构。该衰减片沿中心线对称，电阻403位于基片404的中心位置，并且电阻403为对称结构，由于输入端401和输出端405分别对称设置在电阻403的上下两端，第一接地端402和第二接地端406连接电阻403的左右两侧，使得衰减片的衰减电路处于一个完全对称的状态，这样使得衰减片的衰减平坦度好，阻值精度和衰减精度高，重复性好。

该衰减片要求输入端和输出端401的阻抗为50±0.5Ω，信号从输入端进入衰减片，经过电阻403对功率的逐步吸收，从输出端输出实际所需要的信号。

该衰减片性能稳定，阻值精度和衰减精度高，耐击打性能高。经试验，采用该衰减片的程控衰减器，其寿命可以达到500万次以上。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。