专利名称：一种利用钽金属制作薄膜射频陶瓷功率器件的工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及了表面化学处理、真空磁控溅射成膜、金属膜热处理、丝网印刷、水电 镀银、镍、锡，材料表面保护等技术。
背景技术：
目前，市场上传统的电阻，电容、电感等电子元器件均是接插件安装方式的，但传 统的电阻、电容、电感体积大，安装不便，生产效率很低，而且电子器件的性能很差；贴片式 电子元器件的出现，大大改变上述缺点。贴片式元器件，生产效率高，体积微小，安装方便， 走一次回流焊，就可以同时焊接成千的元器件。由于采用了新材料，贴片式的元器件性能， 非常优越。但市场上大部分的贴片式电子元器件，均属于厚膜范畴。厚膜的电子元器件，与 薄膜贴片式元器件相比，因为厚膜的散热能力比薄膜差，同等功率下的体积大，同等体积下 功率小30%左右，在3GHz以上高频领域，薄膜的驻波比可以做到1. 2以内，但厚膜无法与薄 膜相比。所以在大功率射频领域，迫切需要大功率、大容量，高频性能好，稳定性好的电子元 器件。国外在这方面已经走在前面，成熟的产品已经广泛地应用，但国内还没有厂家，有成 熟的工艺来生产。瓶颈不在理论上，而是在陶瓷上沉积纳米级的钽薄膜制备工艺，只要处理 好工艺，就能顺利成膜，并且达到很高的合格率，打破国外产品的垄断。
发明内容
本发明提供了一整套在陶瓷上沉积钽金属，纳米级薄膜的生产工艺，沉积后的膜， 能够满足射频功率电子器件的应用；第二，本发明提供了一套在氮化铝上沉积银的工艺，先 利用真空磁控溅射方式，在陶瓷基板上沉积铜膜，作为底层，在这个底层上镀银，这样就可 以改善银在氮化铝上的极易迁移的问题。采用真空磁控溅射方式(副图二)在陶瓷基板上成型，不同的陶瓷，所用的真空 磁控溅射工艺略有不同，但基本数值都在一定范围内，轻微变动。本专利的案例，在氮化铝 陶瓷上溅射纳米级钽金属薄膜。钽膜成型工艺，本专利采用的是真空磁控溅射方式，磁控溅射生成的薄膜厚膜比 较容易控制，而且厚度非常薄，从10 IOOOnm都可以非常容易的控制，磁控溅射方式成膜 主要过程由机械泵和罗茨泵以及扩散泵，抽炉体内真空，达到3X10_3Pa本底真空度，炉温 升到280度左右，然后开始预溅射；负偏压为300V左右，加AR气，形成弧光放电，AR粒子 轰击钽靶，钽靶上钽原子被轰击出来，溅射到陶瓷基板上，形成膜，加入氮气，成膜时间为10 分钟左右，成膜时靶功率为lOW/cm2，具体工艺顺序见附图一。陶瓷开捆清洗开捆一检查一 抽测一酸洗一碱洗一纯水洗一氮气吹干一保存；印刷保护油墨1 取陶瓷片一对好网版一印刷真空电镀保护油墨一烘干一保存；上夹具、入真空溅射炉将印好的陶瓷片，夹上夹具一挂到炉体内，固定，关好炉 门；粒子清洗开机械泵一开罗茨泵一关维持泵一抽本体真空一维持本体真空30分钟一开氩气一达到溅射真空一开偏压至600V —清洗5分钟一关偏压一关氩气；溅射铜膜开氩气一开偏压一开铜靶电流一保持IOmin左右一关偏压一关靶电流 —关氩气一抽本底真空一关扩散泵、罗茨泵、机械泵，开维持泵。降温维持本底真空，炉体加温停止。出炉下夹具等炉体温度降低到50度一开放气阀一开炉门一从挂具上取下陶瓷 板一关炉门。清洗油墨等陶瓷片冷却后，使用有机溶剂清洗一超声波纯水清洗一氮气吹干；印刷保护油墨2 同1，网版不同；(名称相同操作相同)溅射钽膜开氧气一开偏压一开钽靶电流一保持2min左右一开氮气2min左右一 关氮气一关偏压2min —开偏压一保持2min —开氮气2min左右一关氮气一关偏压2min — 开偏压一保持2min —开氮气2min左右一关偏压一关钽靶电流一关氮气、氩气一抽本底真 空一关扩散泵、罗茨泵、机械泵，开维持泵；膜退火入退火炉一中温退火一出炉；印刷水电镀保护油墨取退火后陶瓷片一对好网版一印刷水电镀保护油墨一烘干 —保存；分片将整片陶瓷分离成长条状，便于电镀侧面一分片机作业一收集整理；电镀银电极浸镀侧面银电极一清洗一烘干一再滚镀银；电镀镍、锡保护清洗_ —滚镀镍一滚镀锡一清洗一吹干；调阻检查每个电阻阻值，不合适的作为废品，部分可以调阻后，作为合格品；上保护树脂合格品印刷保护树脂一烘干打标签将烘干的陶瓷电阻上丝印标签分片将未分开的电阻彻底分开；包装将单个电阻，装入专业塑料包装盒内，贴上标签。整个工艺流程结束。
附图1工序流程图。附图2真空磁控溅射原理图。
权利要求
1.利用真空磁控溅射方式，在陶瓷基体上沉积钽金属薄膜，薄膜厚度为纳米级的工艺 流程；
2.在陶瓷基体上的钽薄膜，是用来承载比厚膜电路更大功率和容量；
3.权利1中的提到的陶瓷，是指氮化铝，氧化铝，氧化镀。
4.利用本工艺，在陶瓷基体上制成钽薄膜集成电路和混合集成电路；
5.权利要求2中的陶瓷功率器件，是指功率在100W以上，2GHz以上的工作频率下，驻 波比在1.2以内的电阻、衰减器，大容量射频电容、电感。
全文摘要
本发明涉及了利用钽制成薄膜射频功率器件的工艺，钽膜的厚度在150nm左右，紧密附着在陶瓷上。由于处理过的钽膜在150度以内时，非常稳定，所以采用本工艺制成的陶瓷功率器件，具有功率大，体积小，常温下耐酸、耐碱、耐湿，高频回波低，电阻温度系数低等优势。相比较传统厚膜电子器件而言安装简单，体积小，寿命长，可靠性好。而厚膜是利用钌金属及其氧化物，再加上玻璃成分，混合制成浆料，由它制作成的电子器件，厚度和散热性能，比薄膜相差很多。利用本发明工艺可以生产功率电阻、衰减器类，大容量电容、电感类电子基础产品。目前只有国外有此工艺技术，但可惜国内还没有成熟的工艺。本发明工艺流程可以大大提高这类产品的国产化进程，提高产品的合格率；并且衍生出大量的实用电子产品，如薄膜/混合集成电路等，打破国外的垄断。
文档编号C04B35/10GK102108030SQ200910251460
公开日2011年6月29日 申请日期2009年12月23日 优先权日2009年12月23日
发明者周永胜, 方超 申请人:安徽信安通讯技术有限公司