微波介質陶瓷廣泛應用于移動通信、無線局域網(wǎng)、衛(wèi)星定位與通信等諸多領域，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和數(shù)量的不斷增長，全球范圍內都在研發(fā)消耗更少功率和時間的工藝。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)省了能源和時間。而這種低溫工藝的另一個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。

在制造中具有四個通孔的微波介質陶瓷濾波器如圖1所示，一個使用激光鉆通孔。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)工藝相關的金屬堵塞問題。此外，微波介質濾波器的批次無需單獨檢查，節(jié)省了能源、勞動力、成本和時間。

首先，獲得具有所需尺寸的空白微波介電陶瓷。微波介質陶瓷金屬化技術是對微波介質陶瓷表面進行處理，并采用化學鍍銅技術在其上沉積金屬銅。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，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℃，則過程可能太慢；如果溫度高于50℃，工藝可能會太快，導致銅厚不均勻，銅附著力差。

由于是低溫技術，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。

經(jīng)過低溫陶瓷金屬化工藝后，微波介質陶瓷濾波器的頻率響應頻帶低于目標規(guī)格。因此，需要引入了激光微調工藝來修改陶瓷結構，以將頻率響應轉移到所需的頻帶。整個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間及成本。此外，所提出的方法通過應用傳統(tǒng)的銀漿燒結工藝解決了孔中的堵塞或不完全粘附的問題。對于激光雕刻/修整，每條線的寬度和相對位置的誤差在±50μm以內。

【文章來源：展至科技】

審核編輯 黃昊宇