CN113087548A - 陶瓷真空镀膜工艺方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及镀膜工艺领域，尤其是涉及一种陶瓷真空镀膜工艺方法。陶瓷真空镀膜工艺方法包括如下步骤：S1：将陶瓷基材放入真空室内并抽真空；S2：向真空室充入惰性气体；S3：开启偏压电源调节偏压电源的参数；开启转架；S4：对陶瓷基材镀膜包括如下步骤：S4.1：对陶瓷基材加热放气；S4.2：开启第一预设金属靶对陶瓷基材刻蚀；S4.3：关闭第一预设金属靶；开启第二预设金属靶对陶瓷基材打底；S4.4：关闭第一预设金属靶和第二预设金属靶；开启第三预设金属靶对陶瓷基材镀膜；S5：降低真空室温度。本申请通过对陶瓷基材依次进行预热放气、刻蚀、打底及镀膜，提升了镀层的均匀性和镀层的附着度，进而提升了滤波器的质量。

Description

陶瓷真空镀膜工艺方法

技术领域

本申请涉及镀膜工艺领域，尤其是涉及一种陶瓷真空镀膜工艺方法。

背景技术

通信基站从功能上由天线、射频处理部分、信号转化部分及数字基带处理单元组成。滤波器为射频处理部分的重要零件。

滤波器包括陶瓷材质的基材和覆盖于基材表面的金属镀层，一般采用真空镀膜的工艺制造。但现有技术中，对镀膜过程的控制过程简略，不能保证镀层的均匀性和镀层的附着度，无法适应于5G通信基站的严格要求。

发明内容

本申请的目的在于提供一种陶瓷真空镀膜工艺方法，以对陶瓷基材的表面镀膜，该方法提升了镀层的均匀性和镀层的附着度。

本申请提供了一种陶瓷真空镀膜工艺方法，包括如下步骤：

步骤S1：将陶瓷基材放入镀膜机的真空室内，并对所述真空室内抽真空；

步骤S2：向所述真空室内充入惰性气体；

步骤S3：开启偏压电源，调节所述偏压电源的参数；开启挂有所述陶瓷基材的转架；

步骤S4：对所述陶瓷基材镀膜，包括如下步骤：

步骤S4.1：对所述陶瓷基材加热放气；

步骤S4.2：开启第一预设金属靶，以对所述陶瓷基材刻蚀；

步骤S4.3：关闭所述第一预设金属靶；开启第二预设金属靶，以对所述陶瓷基材打底；

步骤S4.4：关闭所述第一预设金属靶和所述第二预设金属靶；开启第三预设金属靶，以对所述陶瓷基材镀膜；

步骤S5：降低所述真空室内的温度，产品出炉。

在上述技术方案中，进一步地，步骤S4.1包括：

对所述真空室加热，以使所述真空室内的温度为260-300℃之间；

对所述真空室抽真空，以使所述真空室内的气压达到3×10^-3-6×10^-3pa。

在上述技术方案中，进一步地，在步骤S4.2中，在开启第一预设金属靶之前，还包括：

对所述真空室内充入惰性气体，以使所述真空室内的气压在0.2-0.3pa之间。

在上述技术方案中，进一步地，步骤S4.2还包括：

调节所述偏压电源的电压为400-600V之间，所述偏压电源的占空比为50％-70％之间；

所述第一预设金属靶的靶电流设置在60-90A之间。

在上述技术方案中，进一步地，步骤S4.3还包括：

调节所述偏压电源的电压为50-100V之间，所述偏压电源的占空比为40％-80％之间；

所述第二预设金属靶的靶电流设置在60-90A之间，且通入所述第二预设金属靶的靶电流时间持续1-3分钟。

在上述技术方案中，进一步地，在步骤S4.4中，在开启第三预设金属靶之前，还包括：

对所述真空室内充入惰性气体，以使所述真空室内的气压达到0.5-3pa。

在上述技术方案中，进一步地，步骤S4.4还包括：

调节所述偏压电源的电压为50-150V之间，所述偏压电源的占空比为40％-80％之间；

所述第三预设金属靶的靶电流设置在70-120A之间，且通入所述第三预设金属靶的靶电流时间持续100-200分钟。

在上述技术方案中，进一步地，步骤S1包括：

对所述真空室第一次抽真空，以使所述真空室内的气压达到500pa；

对所述真空室第二次抽真空，以使所述真空室内的气压达到5pa；

对所述真空室第三次抽真空，以使所述真空室内的气压达到4×10^-3pa。

在上述技术方案中，进一步地，在步骤S2中，向所述真空室内充入惰性气体以使所述真空室内的气压为0.2-0.3pa之间。

在上述技术方案中，进一步地，在步骤S3中，所述偏压电源的参数包括：所述偏压电源的电压为40-100V之间，所述偏压电源的占空比30％-70％之间；

所述转架的转动频率为10-20Hz。

与现有技术相比，本申请的有益效果为：

本申请提供的陶瓷真空镀膜工艺方法，通过细化陶瓷基材镀膜过程，对陶瓷基材依次进行预热放气、刻蚀、打底及镀膜的操作，提升了镀层的均匀性和镀层的附着度，进而提升了滤波器的质量，以使滤波器能够适应5G通信基站的严格要求。

附图说明

为了更清楚地说明本申请具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本申请的一些实施方式，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为本申请提供的陶瓷真空镀膜工艺方法的流程图；

图2为本申请提供的步骤S4中对陶瓷基材镀膜的流程图。

具体实施方式

下面将结合附图对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

实施例一

参见图1和图2所示，本申请提供的陶瓷真空镀膜工艺方法包括如下步骤：

步骤S1：将清洗烘干后的陶瓷基材放入镀膜机的真空室内。此时可打开镀膜机的维持泵、维持阀，10秒后打开分子泵，分子泵的频率从0-400HZ，达到满载荷后，分子泵进入正常工作状态。

然后对真空室内抽真空，抽真空的操作包括如下三个步骤：

首先，打开设备的机械泵和初抽阀，以对真空室第一次抽真空，以使真空室内的气压达到500pa；

其次，打开罗茨泵，以对真空室第二次抽真空，以使真空室内的气压达到5pa，此时关闭初抽阀；

最后，打开前置阀和高阀，利用分子泵对真空室第三次抽真空，以使真空室内的气压达到4×10^-3pa。

经过三次抽真空的操作逐步对真空室抽真空，以使最终真空室内的真空度达到要求。

步骤S2：向真空室内充入惰性气体，以使真空室内的气压为0.2-0.3pa之间。

在该实施例中，采用多弧离子镀技术对陶瓷基材的表面镀膜。一般来说，惰性气体为氩气。充入氩气后的真空室内的气压为0.2-0.3pa之间，以使真空室内的氩气能够达到足够浓度，以提升镀膜效果。

多弧离子镀技术的工作原理是：真空室中，利用气体放电或被蒸发物质(靶材上直接蒸发金属)部分离化，在气体离子或被蒸发物质粒子轰击作用的同时，将蒸发物或反应物沉积在基片(陶瓷基材)上。离子镀把弧光放电现象、等离子体技术和真空蒸发三者有机结合起来，不仅能明显地改进膜质量，而且还扩大了薄膜的应用范围。其优点是薄膜附着力强，绕射性好，膜材广泛等。

步骤S3：开启偏压电源，调节偏压电源的参数。具体地，偏压电源的参数包括：偏压电源的电压值为40-100V之间，偏压电源的占空比30％-70％之间。

开启挂有所述陶瓷基材的转架，转架的转动频率为10-20Hz。

经过上述步骤，陶瓷基材镀膜前的准备工作已经完成。

步骤S4：对陶瓷基材镀膜，包括如下步骤：

步骤S4.1：对陶瓷基材加热放气：

具体地，对真空室加热，以使真空室内的温度为260-300℃之间；在温度到达上述值时，对真空室抽真空，以使真空室内的气压达到3×10^-3-6×10^-3pa。

在该实施例中，该步骤为对陶瓷基材的预热过程，由于陶瓷基材为多孔结构，加热能够使陶瓷基材放气，在保温过程中对真空室抽真空，以抽走排放的气体。经过对陶瓷基材的加热放气过程，以便于后续镀膜过程中镀层附着效果更好。真空室内的温度设置在260-300℃之间，该温度范围为优选范围值。当真空室内的温度低于260℃时，陶瓷基材的脱气不充分，当真空室内的温度高于300℃时，容易造成陶瓷基材受热开裂。

步骤S4.2：继续对真空室内充入惰性气体，以使真空室内的气压在0.2-0.3pa之间，再次使真空室内的氩气达到足够浓度；调节偏压电源的电压为400-600V之间，偏压电源的占空比为50％-70％之间。

在该实施例中，偏压电源的电压设置在400-600V之间，在该范围内电场能量较强，刻蚀效果好。当偏压电源的电压高于600V时，容易损坏陶瓷基材；当偏压电源的电压低于400V时，能量不足无法保证刻蚀效果。开启第一预设金属靶，将第一预设金属靶的靶电流设置在60-90A之间，具体可对陶瓷基材表面镀铜以实现对陶瓷基材的刻蚀。当第一预设金属靶的靶电流低于60A时，第一预设金属靶镀膜工作不稳定，当第一预设金属靶的靶电流高于90A时，陶瓷基材表面镀膜颗粒粗大，影响镀膜表面质量。

以下以包括九个金属靶的镀膜机为例说明。在该实施例中，该步骤为对陶瓷基材的刻蚀过程，在刻蚀过程中，第一预设金属靶为1号金属靶和2号金属靶，1号金属靶和2号金属靶的镀料气化，金属原子进入等离子区，与惰性气体离子及电子发生碰撞，少部分产生离化。离化后的离子及气体离子以较高能量轰击镀层表面，致使膜层质量得到改善。偏压电源的电压较高，以使入射粒子能量较高，以沁入陶瓷基材内一定深度，以使金属镀层与陶瓷基材的结合效果更加。

步骤S4.3：关闭第一预设金属靶；调节偏压电源的电压值为50-100V之间，偏压电源的占空比为40％-80％之间；

开启第二预设金属靶，第二预设金属靶的靶电流设置在60-90A之间，且通入第二预设金属靶的靶电流时间持续1-3分钟，以对陶瓷基材打底。

在该实施例中，该步骤为对陶瓷基材的打底过程，以使陶瓷基材的表面形成打底镀膜层。具体地，第二预设金属靶为3号金属靶和4号金属靶，打底过程的原理与刻蚀过程的原理类似，在此不再赘述。通入3号金属靶和4号金属靶的靶电流时长，决定了打底镀膜层的厚度，陶瓷基材的表面形成的打底镀膜层，使得后续镀膜的附着力更好。

现有的滤波器陶瓷金属化的方法无法实现陶瓷和金属之间的无缝衔接，本申请的真空镀膜的方法，包括等离子刻蚀和打底的环节，大大的增加了陶瓷基材和金属层之间的结合力。利用拉拔力测试可检验陶瓷层和金属层之间的结合力，采用本申请的镀膜方法制造的滤波器的陶瓷层基材和金属层之间的拉拔力可以达到60N以上。

步骤S4.4：关闭第一预设金属靶和第二预设金属靶；对真空室内充入惰性气体，以使真空室内的气压达到0.5-3pa；调节偏压电源的电压值为50-150V之间，偏压电源的占空比为40％-80％之间；

开启第三预设金属靶，第三预设金属靶的靶电流设置在70-120A之间，且通入第三预设金属靶的靶电流时间持续100-200分钟，以对陶瓷基材镀膜。

在该实施例中，该步骤为对陶瓷基材的镀膜过程，形成主体镀膜层，该步骤决定了镀膜层的总体厚度。对真空室内充入氩气，以补充刻蚀过程和打底过程对氩气的消耗，然后开启第三预设金属靶，以对陶瓷基材的表面镀膜。

具体地，第三预设金属靶为间隔设置的5号金属靶、6号金属靶、7号金属靶、8号金属靶及9号金属靶，开启的金属靶的数量相对较多，以提升镀膜效率；间隔设置的第三预设金属靶也能够提升镀膜的均匀性。镀膜过程的原理与打底过程的原理类似，在此不再赘述。通过5号金属靶、6号金属靶、7号金属靶、8号金属靶及9号金属靶的共同作用，从而在陶瓷基材表面快速形成主体镀膜层。

通入第三预设金属靶的靶电流时间持续100-200分钟，相较于打底过程，通入电流的时间更长，形成的镀层更厚。具体可根据实际需求改变时长，以获取所需的镀层厚度。

进一步地，可根据工艺需要周期变化偏压电源的电压和占空比值等参数，从而降低膜层的内应力，提高膜层质量。

具体地，第一预设金属靶、第二预设金属靶及第三预设金属靶的材质可为金、银、铜、铂、铑及上述材料的合金。

步骤S5：降低真空室内的温度，以使温度降至100度以下，镀膜完毕，产品出炉。

本申请提供的陶瓷真空镀膜工艺方法，通过细化陶瓷基材镀膜过程，对陶瓷基材依次进行预热放气、刻蚀、打底及镀膜的操作，提升了镀层的均匀性和镀层的附着度，进而提升了滤波器的质量，以使滤波器能够适应5G通信基站的严格要求。

实施例二

本申请实施例二提供了一种滤波器，应用上述实施例所述的陶瓷真空镀膜工艺方法得到，该滤波器的镀层的均匀性更好，镀层的附着度更高。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本申请的范围之内并且形成不同的实施例。

Claims (10)

1.一种陶瓷真空镀膜工艺方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S1：将陶瓷基材放入镀膜机的真空室内，并对所述真空室内抽真空；

步骤S2：向所述真空室内充入惰性气体；

步骤S3：开启偏压电源，调节所述偏压电源的参数；开启挂有所述陶瓷基材的转架；

步骤S4：对所述陶瓷基材镀膜，包括如下步骤：

步骤S4.1：对所述陶瓷基材加热放气；

步骤S4.2：开启第一预设金属靶，以对所述陶瓷基材刻蚀；

步骤S4.3：关闭所述第一预设金属靶；开启第二预设金属靶，以对所述陶瓷基材打底；

步骤S4.4：关闭所述第一预设金属靶和所述第二预设金属靶；开启第三预设金属靶，以对所述陶瓷基材镀膜；

步骤S5：降低所述真空室内的温度，产品出炉。

2.根据权利要求1所述的陶瓷真空镀膜工艺方法，其特征在于，步骤S4.1包括：

对所述真空室加热，以使所述真空室内的温度为260-300℃之间；

对所述真空室抽真空，以使所述真空室内的气压达到3×10^-3-6×10^-3pa。

3.根据权利要求2所述的陶瓷真空镀膜工艺方法，其特征在于，在步骤S4.2中，在开启第一预设金属靶之前，还包括：

对所述真空室内充入惰性气体，以使所述真空室内的气压在0.2-0.3pa之间。

4.根据权利要求3所述的陶瓷真空镀膜工艺方法，其特征在于，步骤S4.2还包括：

调节所述偏压电源的电压为400-600V之间，所述偏压电源的占空比为50％-70％之间；

所述第一预设金属靶的靶电流设置在60-90A之间。

5.根据权利要求1所述的陶瓷真空镀膜工艺方法，其特征在于，步骤S4.3还包括：

调节所述偏压电源的电压为50-100V之间，所述偏压电源的占空比为40％-80％之间；

所述第二预设金属靶的靶电流设置在60-90A之间，且通入所述第二预设金属靶的靶电流时间持续1-3分钟。

6.根据权利要求1所述的陶瓷真空镀膜工艺方法，其特征在于，在步骤S4.4中，在开启第三预设金属靶之前，还包括：

对所述真空室内充入惰性气体，以使所述真空室内的气压达到0.5-3pa。

7.根据权利要求6所述的陶瓷真空镀膜工艺方法，其特征在于，步骤S4.4还包括：

调节所述偏压电源的电压为50-150V之间，所述偏压电源的占空比为40％-80％之间；

所述第三预设金属靶的靶电流设置在70-120A之间，且通入所述第三预设金属靶的靶电流时间持续100-200分钟。

8.根据权利要求1所述的陶瓷真空镀膜工艺方法，其特征在于，步骤S1包括：

对所述真空室第一次抽真空，以使所述真空室内的气压达到500pa；

对所述真空室第二次抽真空，以使所述真空室内的气压达到5pa；

对所述真空室第三次抽真空，以使所述真空室内的气压达到4×10^-3pa。

9.根据权利要求1所述的陶瓷真空镀膜工艺方法，其特征在于，在步骤S2中，向所述真空室内充入惰性气体以使所述真空室内的气压为0.2-0.3pa之间。

10.根据权利要求1所述的陶瓷真空镀膜工艺方法，其特征在于，在步骤S3中，所述偏压电源的参数包括：所述偏压电源的电压为40-100V之间，所述偏压电源的占空比30％-70％之间；

所述转架的转动频率为10-20Hz。

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