两步溅射法制备纯铜型陶瓷覆铜板的研究

本文提出在氧化铝陶瓷基板上,采用两步溅射铜膜的方法来制备纯铜型陶瓷覆铜板,即先在低氩气压下高能溅射形成Cu氧化物过渡层,再利用高气压下低能量的铜粒子沉积形成均匀的铜层。使用FESEM对其进行微观表征并进行拉脱强度测试,最后利用传统刻蚀方式在覆铜板上进行电路制作并用显微镜观察线路边缘形貌。研究结果表明,采用该工艺制作的陶瓷覆铜板,铜层结构致密、均匀,金属与陶瓷的拉脱强度达到6.2MPa以上,覆铜板能够用常规腐蚀工艺进行光刻腐蚀,工艺兼容性好。具有生产成本低廉,操作简单,制备过程绿色无污染等优点。

微波介质陶瓷谐振器磁控溅射金属化

微波介质陶瓷谐振器在无线通信基站中有广泛的应用,其品质因数（Q值）主要由材料的介质损耗和金属膜的电导损耗所决定的,传统丝印烧结的金属化膜损耗较大,已成为限制谐振器Q值的主要因素。本文采用直流磁控溅射对相对介电常数为45的微波介质陶瓷进行金属化处理,研究了不同的清洗工艺和复合膜系对介质谐振器性能的影响。实验结果表明,1表面精细打磨和等离子清洗工艺有利于提高膜层结合力,其中Cr/Cu/Ag复合膜系性能最佳,溅射金属化膜层结合力可达6.4MPa,优于丝印工艺的1.8MPa;250～100nm厚度的过渡层金属Cr对Q值几乎无影响,因此可用Cr层提高结合力,且不会牺牲器件Q值;3溅射后器件的Q值最大可达到2673,明显优于丝印烧结工艺的2268。

PZT压电蜂鸣片溅射金属化的研究

采用直流磁控溅射工艺实现了PZT压电蜂鸣片的金属化,分别研究了Cr/Cu/Ag、Ti/Cu/Ag、Cu/Ag 3种复合膜系电极薄膜的微观结构和电学性能差异,并与"丝网印刷银浆再高温烧结"(简称"丝印烧结")金属化工艺进行了比较。研究结果表明,用溅射金属化工艺制备的压电蜂鸣片,其电极膜层致密、均匀,一致性好,电学性能普遍优于丝印烧结工艺,其中又以Ti/Cu/Ag膜系为最佳,最大抗拉强度达到13.5 MPa、平均谐振电阻小于25Ω、机电耦合系数大于0.7,而金属化膜厚仅为丝印烧结工艺的1/4,另外电容量和谐振频率等指标均符合蜂鸣器的标准,各项性能全面优于丝印烧结金属化工艺,具有全过程无污染、生产成本低、可控性强,适合于产业化生产等优点,可以取代丝印烧结工艺。

溅射膜电极与氧化锌压敏陶瓷的界面机制研究

利用溅射法制备半导体陶瓷表面的电极有着广阔的产业化前景,但关于溅射膜电极与陶瓷表面的界面机制研究尚鲜有报道。本文采用磁控溅射法在ZnO压敏陶瓷表面制备了Cr+Cu电极,通过X射线光电子能谱等技术研究分析了Cr/ZnO的界面反应及界面成分。研究结果表明:常温下Cr膜在氧化锌表面的沉积模式为混态生长模式,在Cr的初始沉积阶段,Cr价层电子与氧化锌表面存在电子转移作用,有氧化态的Cr生成;随着覆盖度的增加,电子转移逐渐减弱,最后Cr完全呈现为金属态的中性吸附。该界面反应生成的化合物对溅射膜电极的欧姆接触,附着力等性能有重要作用,而且能有效阻止电极元素Cu或Ag的纵向扩散。

ZnO压敏陶瓷溅射金属化的研究

采用直流磁控溅射工艺实现氧化锌压敏陶瓷的金属化,提出以三层电极膜系(镍铬/铜/银)的结构来获得更优的机械性能和电性能。与传统丝印烧结银浆金属化工艺相比,磁控溅射工艺绿色环保,溅射电极的厚度可控,与基底的附着力更强,且具有更优的电性能。研究结果表明,采用磁控溅射工艺,膜层附着力可以从9.7 MPa提高到13.9 MPa;器件的非线性系数和压敏电压分别增加了45.5%和5.6%,漏电流降低了55%;经过125℃、100h的高温负荷寿命试验后,压敏电压变化率从1.32%降低到了0.61%。对于氧化锌压敏电阻,磁控溅射法制备的三层膜电极的电气性能、机械性能和可靠性均远优于烧银电极,具有良好的应用前景。

敏感陶瓷表面溅射金属化研究

以负温度系数(NTC)热敏陶瓷为例,采用直流磁控溅射技术在陶瓷表面制备了过渡层+阻挡层+焊接层的复合溅射膜电极,其中Ni-V薄膜作为过渡层兼阻挡层,Ag作为焊接层。并对NTC热敏陶瓷的各项电性能,电极的结合力等进行了测试,采用扫描电镜、能量色散X射线谱等技术研究了溅射膜电极的作用机理和微观形貌。实验结果表明:Ni能与NTC热敏陶瓷产生良好的欧姆接触,并提高了电极层与陶瓷表面的附着力,而且Ni膜能够有效阻挡Ag扩散进入陶瓷体内,避免了烧银电极中Ag向瓷体内扩散的缺点,同时Ni还能很好地耐受高温无铅焊锡的溶蚀,保证焊接质量。

微秒脉冲激光诱导硅表面微结构的研究

分别在空气和SF6环境下,使用波长为1064 nm的半导体微秒脉冲激光器扫描辐照单晶Si制备出微米量级的硅表面微结构,并利用扫描电子显微镜和可见—近红外分光光度计观测激光辐照后的硅表面形貌和光学特性。结果表明,当硅表面每激光光斑面积累积辐照的微秒脉冲数达到1600个,即可在硅表面形成平均高度为30μm、数密度约为3.0×105spike/cm2的锥形微结构;硅表面在SF6气氛中形成的微结构表面光滑,纵横比为2,而空气中的微结构表面粗糙,纵横比为1,表明SF6气氛更有利于锥形微结构形成;微秒激光辐射后的硅在0.2~2.5μm波段内反射率大幅下降,空气中制备的微结构硅平均反射率10%,SF6中制备的低至2.8%;还探讨了硅表面形貌的演化过程,认为激光辅助化学刻蚀和再沉积机制对于微秒激光诱导硅表面微结构的生长起着重要作用。