微波介质陶瓷谐振器磁控溅射金属化的研究

发布时间：2017-10-03 13:16

  本文关键词：微波介质陶瓷谐振器磁控溅射金属化的研究

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【摘要】：因介电常数高、品质因数高、温度稳定性好,微波介质陶瓷被广泛应用于无线通信、航空航天以及军用雷达等领域,以制作各种无源微波元件,如介质电容器、微波滤波器及介质天线等。在目前的高新技术中,电子元器件向更高可靠性和更小尺寸的方向发展,对高性能的微波介质陶瓷的需求日渐紧迫,因此微波介质陶瓷成为功能材料领域的研究热点。微波介质加载的腔体滤波器在无线通信基站中有着重要的应用前景,是实现基站滤波器小型化的最佳方案,但是目前因品质因数(Q值)较小而制约了它的实际应用。介质加载腔体滤波器的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,介质损耗经由材料性质的改善已大幅降低,而关于电导损耗的研究较少,金属化工艺基本仍沿用传统的丝印烧银技术。丝印烧银金属化膜的电导损耗较大,已成为限制滤波器Q值的主要因素。本文旨在研究新型的微波介质陶瓷金属化工艺,以期降低电导损耗,从而提高器件的Q值。具体的讲,本文采用直流磁控溅射工艺对相对介电常数为45的微波介质陶瓷谐振器进行金属化研究,探究不同的清洗工艺和复合膜系对介质谐振器性能的影响,并与传统的丝印烧银工艺进行性能比较。磁控溅射是一种绿色环保的金属化工艺,将其应用在微波介质滤波器领域,对无线基站滤波器的绿色制造及产品性能提高具有积极意义。论文的主要工作和成果有：1.详细分析了微波介质滤波器的应用需求,对微波介质陶瓷表面金属化工艺作了较为全面的分析综述。针对传统的丝印烧银工艺存在的不足,提出了绿色环保且性能较佳的多层膜系磁控溅射金属化工艺。2.理论分析了在微波介质谐振器表面镀覆不同膜系、不同厚度的金属化膜层对于器件性能(如谐振频率、Q值)的影响,利用HFSS有限元电磁仿真软件对相对介电常数为45的微波介质陶瓷谐振器进行了仿真分析,结果表明,Cr/Cu/Ag复合膜系理论性能最佳,工作频率在960MHz附近,理论Q值可达到2720。3.提出了一种射频等离子清洗和低气压溅射过渡层金属相结合的方法,以提高基底与膜层之间的附着力和器件的Q值、对不同膜系、不同厚度的金属化膜层进行了一系列的实验制备与性能验证,测试比较了膜层的附着力和Q值。实验表明,经表面精细打磨和射频等离子清洗后的介质谐振器,采用磁控溅射Cr/Cu/Ag复合膜系的膜层附着力为6.4 MPa, Q值最大可达到2673,远优于传统的丝印烧银工艺的1.8 MPa附着力和2268的Q值。
【关键词】：微波介质谐振器 磁控溅射 金属化复合膜系 膜层附着力 品质因数
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ174.1
【目录】：

• 致谢4-6
• 摘要6-8
• Abstract8-15
• 第1章 绪论15-29
• 1.1 课题研究背景及意义15-17
• 1.2 基于无线移动通信基站的微波介质陶瓷17-23
• 1.2.1 微波介质陶瓷的发展及研究现状18-20
• 1.2.2 介质谐振腔体滤波器20-22
• 1.2.3 微波介质陶瓷表面金属化的必要性22-23
• 1.3 微波介质陶瓷金属化工艺研究23-27
• 1.3.1 主要的金属化方法23-26
• 1.3.2 现有金属化工艺的不足26-27
• 1.4 本课题的主要研究内容和章节安排27-29
• 第2章 微波介质谐振器的理论分析和测量方法29-39
• 2.1 微波电路基本理论29-30
• 2.2 微波介质谐振器30-37
• 2.2.1 背景和发展历史30-32
• 2.2.2 基本类型和工作模式32-36
• 2.2.3 主要技术指标36-37
• 2.3 介质谐振器的测量方法37-38
• 2.4 本章小结38-39
• 第3章 微波介质谐振器表面金属化工艺研究和仿真39-57
• 3.1 金属化的意义39-41
• 3.2 设计指标41
• 3.3 表面状态预处理的研究41-47
• 3.3.1 表面研磨工艺41-42
• 3.3.2 介质清洗方法42-47
• 3.4 介质谐振器表面金属化设计及性能仿真47-55
• 3.4.1 多层金属膜的理论分析47-50
• 3.4.2 建立仿真模型50-53
• 3.4.3 仿真结果分析53-55
• 3.5 本章小结55-57
• 第4章 金属化膜层的制备与实现57-67
• 4.1 金属化制备所需的实验设备57-60
• 4.1.1 等离子清洗装置57-58
• 4.1.2 磁控溅射仪58-60
• 4.2 金属化膜层的制备60-66
• 4.2.1 磁控溅射参数60-61
• 4.2.2 制备流程61-63
• 4.2.3 两步气压法溅射过渡层金属63-64
• 4.2.4 馈电孔周围处理方法64-66
• 4.3 本章小结66-67
• 第5章 测试结果与分析67-75
• 5.1 膜层附着力67-70
• 5.1.1 介质表面状态67-69
• 5.1.2 不同的金属膜系69-70
• 5.2 质因数Q70-74
• 5.3 本章小结74-75
• 第6章 总结与展望75-79
• 6.1 主要的工作内容和成果75-76
• 6.2 主要存在的问题及后续可能的改进方向76-79
• 参考文献79-83
• 作者简介及在校期间取得的科研成果83

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 杨睛;陈蕾;刘琪;汪宏艳;徐彩红;;第五代移动通信系统若干关键技术概述[J];移动通信;2015年15期

2 桂丽;夏骆辉;;TD-LTE基站射频一致性测试研究和应用[J];电信科学;2015年05期

3 舒培炼;李毅;蒋招金;;几种小型移动通信基站的应用对比分析[J];移动通信;2015年09期

4 刘晓琴;苏晓磊;刘新锋;屈银虎;;烧结工艺对铜电子浆料导电性能的影响[J];材料科学与工程学报;2015年01期

5 赵文超;甘国友;严继康;杜景红;张家敏;刘意春;易健宏;康昆勇;;ZnO掺杂对0.7CaTiO_3-0.3NdAlO_3微波介质陶瓷低温烧结及介电性能的影响[J];人工晶体学报;2015年02期

6 曹良足;彭华仓;严君美;吴坚强;;CaTiO_(3-)(La,Nd)AlO_3微波介质陶瓷的研究与应用[J];电子元件与材料;2013年08期

7 柳国光;苗俊芳;胡文平;师筱娜;;射频等离子清洗系统设计[J];电子工业专用设备;2012年07期

8 杨文伟;杜海文;王大伟;续艳鑫;;在线低压等离子清洗研究[J];电子工艺技术;2011年01期

9 付玉红;陈文文;闫瑞瑞;傅晶;;基于HFSS的1800MHz同轴谐振微波介质滤波器的设计及仿真[J];科技创新导报;2010年35期

10 陶婷婷;丁佳钰;张其土;;掺杂Bi_2Ti_2O_7对Y_2O_3-2TiO_2系微波介质陶瓷材料性能的影响[J];材料科学与工程学报;2009年03期

中国博士学位论文全文数据库 前5条

1 沈小虎;铁氧体耐高温磁控溅射金属化膜系及产业化关键问题的研究[D];浙江大学;2013年

2 廖擎玮;超低损耗AB(Nb,Ta)_2O_8型微波介质陶瓷结构与性能的研究[D];天津大学;2012年

3 邹栋;中介电常数BaO-TiO_2-Nb_2O_5体系低温共烧微波介质陶瓷[D];浙江大学;2009年

4 童建喜;中介电常数低温共烧微波介质陶瓷及其器件研究[D];浙江大学;2006年

5 张启龙;低温烧结微波介质陶瓷及多层片式带通滤波器研究[D];浙江大学;2004年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 孟令宝;Ba_5Nb_4O_(15)陶瓷的低温烧结工艺及应用研究[D];清华大学;2013年

2 孙盼;TM_(01)模介质腔体滤波器的设计[D];华中科技大学;2013年

3 任翔;中介ZnO-Nb_2O_5基微波介质陶瓷的研究[D];天津大学;2012年

4 侯林峰;微波滤波器技术的研究[D];西安科技大学;2012年

5 岑嘉宝;钛酸钡基PTC陶瓷溅射金属化的研究[D];浙江大学;2012年

6 张龙;同轴型微波介质滤波器研究[D];电子科技大学;2011年

7 罗春娅;新型低损耗微波介质材料及器件研究[D];湖北大学;2011年

8 黄亚蒙;BiNbO_4和ZnTiO_3微波介质陶瓷改性及其与铜电极共烧[D];浙江大学;2011年

9 王俊;3G移动通信基站用高Q值微波介质谐振器陶瓷研究[D];华中科技大学;2011年

10 梁昌举;多层金属镀膜导波结构传输特性的研究[D];西安电子科技大学;2010年

，

本文编号：965419