本文關(guān)鍵詞：微波介質(zhì)陶瓷諧振器磁控濺射金屬化的研究

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【摘要】：因介電常數(shù)高、品質(zhì)因數(shù)高、溫度穩(wěn)定性好,微波介質(zhì)陶瓷被廣泛應用于無線通信、航空航天以及軍用雷達等領(lǐng)域,以制作各種無源微波元件,如介質(zhì)電容器、微波濾波器及介質(zhì)天線等。在目前的高新技術(shù)中,電子元器件向更高可靠性和更小尺寸的方向發(fā)展,對高性能的微波介質(zhì)陶瓷的需求日漸緊迫,因此微波介質(zhì)陶瓷成為功能材料領(lǐng)域的研究熱點。微波介質(zhì)加載的腔體濾波器在無線通信基站中有著重要的應用前景,是實現(xiàn)基站濾波器小型化的最佳方案,但是目前因品質(zhì)因數(shù)(Q值)較小而制約了它的實際應用。介質(zhì)加載腔體濾波器的Q值主要由材料的介質(zhì)損耗和金屬膜的電導損耗所決定的,介質(zhì)損耗經(jīng)由材料性質(zhì)的改善已大幅降低,而關(guān)于電導損耗的研究較少,金屬化工藝基本仍沿用傳統(tǒng)的絲印燒銀技術(shù)。絲印燒銀金屬化膜的電導損耗較大,已成為限制濾波器Q值的主要因素。本文旨在研究新型的微波介質(zhì)陶瓷金屬化工藝,以期降低電導損耗,從而提高器件的Q值。具體的講,本文采用直流磁控濺射工藝對相對介電常數(shù)為45的微波介質(zhì)陶瓷諧振器進行金屬化研究,探究不同的清洗工藝和復合膜系對介質(zhì)諧振器性能的影響,并與傳統(tǒng)的絲印燒銀工藝進行性能比較。磁控濺射是一種綠色環(huán)保的金屬化工藝,將其應用在微波介質(zhì)濾波器領(lǐng)域,對無線基站濾波器的綠色制造及產(chǎn)品性能提高具有積極意義。論文的主要工作和成果有：1.詳細分析了微波介質(zhì)濾波器的應用需求,對微波介質(zhì)陶瓷表面金屬化工藝作了較為全面的分析綜述。針對傳統(tǒng)的絲印燒銀工藝存在的不足,提出了綠色環(huán)保且性能較佳的多層膜系磁控濺射金屬化工藝。2.理論分析了在微波介質(zhì)諧振器表面鍍覆不同膜系、不同厚度的金屬化膜層對于器件性能(如諧振頻率、Q值)的影響,利用HFSS有限元電磁仿真軟件對相對介電常數(shù)為45的微波介質(zhì)陶瓷諧振器進行了仿真分析,結(jié)果表明,Cr/Cu/Ag復合膜系理論性能最佳,工作頻率在960MHz附近,理論Q值可達到2720。3.提出了一種射頻等離子清洗和低氣壓濺射過渡層金屬相結(jié)合的方法,以提高基底與膜層之間的附著力和器件的Q值、對不同膜系、不同厚度的金屬化膜層進行了一系列的實驗制備與性能驗證,測試比較了膜層的附著力和Q值。實驗表明,經(jīng)表面精細打磨和射頻等離子清洗后的介質(zhì)諧振器,采用磁控濺射Cr/Cu/Ag復合膜系的膜層附著力為6.4 MPa, Q值最大可達到2673,遠優(yōu)于傳統(tǒng)的絲印燒銀工藝的1.8 MPa附著力和2268的Q值。
【關(guān)鍵詞】：微波介質(zhì)諧振器 磁控濺射 金屬化復合膜系 膜層附著力 品質(zhì)因數(shù)
【學位授予單位】：浙江大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TQ174.1
【目錄】：

• 致謝4-6
• 摘要6-8
• Abstract8-15
• 第1章 緒論15-29
• 1.1 課題研究背景及意義15-17
• 1.2 基于無線移動通信基站的微波介質(zhì)陶瓷17-23
• 1.2.1 微波介質(zhì)陶瓷的發(fā)展及研究現(xiàn)狀18-20
• 1.2.2 介質(zhì)諧振腔體濾波器20-22
• 1.2.3 微波介質(zhì)陶瓷表面金屬化的必要性22-23
• 1.3 微波介質(zhì)陶瓷金屬化工藝研究23-27
• 1.3.1 主要的金屬化方法23-26
• 1.3.2 現(xiàn)有金屬化工藝的不足26-27
• 1.4 本課題的主要研究內(nèi)容和章節(jié)安排27-29
• 第2章 微波介質(zhì)諧振器的理論分析和測量方法29-39
• 2.1 微波電路基本理論29-30
• 2.2 微波介質(zhì)諧振器30-37
• 2.2.1 背景和發(fā)展歷史30-32
• 2.2.2 基本類型和工作模式32-36
• 2.2.3 主要技術(shù)指標36-37
• 2.3 介質(zhì)諧振器的測量方法37-38
• 2.4 本章小結(jié)38-39
• 第3章 微波介質(zhì)諧振器表面金屬化工藝研究和仿真39-57
• 3.1 金屬化的意義39-41
• 3.2 設(shè)計指標41
• 3.3 表面狀態(tài)預處理的研究41-47
• 3.3.1 表面研磨工藝41-42
• 3.3.2 介質(zhì)清洗方法42-47
• 3.4 介質(zhì)諧振器表面金屬化設(shè)計及性能仿真47-55
• 3.4.1 多層金屬膜的理論分析47-50
• 3.4.2 建立仿真模型50-53
• 3.4.3 仿真結(jié)果分析53-55
• 3.5 本章小結(jié)55-57
• 第4章 金屬化膜層的制備與實現(xiàn)57-67
• 4.1 金屬化制備所需的實驗設(shè)備57-60
• 4.1.1 等離子清洗裝置57-58
• 4.1.2 磁控濺射儀58-60
• 4.2 金屬化膜層的制備60-66
• 4.2.1 磁控濺射參數(shù)60-61
• 4.2.2 制備流程61-63
• 4.2.3 兩步氣壓法濺射過渡層金屬63-64
• 4.2.4 饋電孔周圍處理方法64-66
• 4.3 本章小結(jié)66-67
• 第5章 測試結(jié)果與分析67-75
• 5.1 膜層附著力67-70
• 5.1.1 介質(zhì)表面狀態(tài)67-69
• 5.1.2 不同的金屬膜系69-70
• 5.2 質(zhì)因數(shù)Q70-74
• 5.3 本章小結(jié)74-75
• 第6章 總結(jié)與展望75-79
• 6.1 主要的工作內(nèi)容和成果75-76
• 6.2 主要存在的問題及后續(xù)可能的改進方向76-79
• 參考文獻79-83
• 作者簡介及在校期間取得的科研成果83

【參考文獻】

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本文編號：965419