[00922899]陶瓷金属化的先进磁控溅射技术产业化研究

电子陶瓷具有压电、铁电、介电、半导、磁性及热释电等优良功能特性，从而在电子信息、集成电路、通信及自动控制等高新技术领域得到广泛而成熟的应用，如一台29寸大屏幕彩电就使用了210只电子陶瓷元器件。据南韩产业研究院统计，2000年整个电子陶瓷元器件的需求在数万亿只，并以年增长12%不断发展，而我国电子领域的出口额，电子陶瓷元器件占了近三分之一以上。据国内信息产业部统计，2000年我国电子陶瓷元器件的需求量为700亿只，而国内供给只有400亿只。所以说：电子陶瓷元器件产业是一个市场需求巨大、经济效益显著的产业。电子陶瓷元器件的生产涉及精细陶瓷工艺、电子元器件设计、表面改性、真空等多个高技术领域，是一个复杂的制造过程，其中，陶瓷表面金属化工艺就是一项技术含量很高的技术。在制造电子陶瓷元器件时，不能用钎料将陶瓷与金属电极引线直接钎焊，必须先在陶瓷表面形成金属过渡层的工艺，称陶瓷表面金属化。金属化的好坏直接关系到电子陶瓷元器件使用寿命、稳定性和良好性能，如：金属层与陶瓷表面的结合力低，易造成虚焊或电极早期脱落；钎料对金属层浸蚀过大，导致金属层与陶瓷的脱附；钎料对陶瓷材料的烧渗浸蚀，影响陶瓷器件的性能下降等。所以说：金属化是电陶元器件生产的关键工艺技术之一，它极大程度上决定了元器件的品质和档次。多年来人们采用了很多方法，但一直没有得到很好的解决。国外先后经历了烧渗法、化学镀、等离子烧结、真空法(包括CVD、蒸发、溅射等)的过程，进入九十年代后期，由于磁控溅射技术的成熟和不断完善，及其优秀的成膜工艺特性，正逐步成为二十一世纪主流金属化技术。目前国内金属化主要采用烧渗法和真空蒸发，烧渗法的金属层材料银浆，价格太贵，而且生产用料还需进口，导致成本提高，另外浆料容易氧化，金属层烧渗时对电子陶瓷的性能影响也很大；而真空蒸发工艺，金属膜与陶瓷结合力差，容易造成虚焊或电极早期脱落，而且金属膜厚度不易控制、均匀度差、蒸发电极成本高等。这些问题也一直困扰着嘉兴嘉康公司，并且成为本厂产品档次较低、质量不高的主要原因。相比磁控溅射具有利于规模生产、金属膜与陶瓷结合力优良、成膜速度快、膜层质量高、膜厚易控制、均匀度和一致性好等优点。本项目在浙江大学已有的技术成果基础上开发大面积高效磁控溅射技术开发的陶瓷金属化镀膜机，中试结果表明：蒸发的金属膜结合力为100g左右，而溅射结合力为600g以上，且均匀度、一致性好，极大提高了元器件的成品率。 技术特点：适合陶瓷金属化生产、成本低廉、成膜速率高、膜厚均匀性好的大面积溅射磁控溅射源，包括适合不同真空室和镀膜要求的平面磁控溅射靶和柱面磁控溅射靶，并同时开发出相应自动控制真空设备；不同金属材料(包括Cu、Ni、Ti、Ag、Cr等)膜层与陶瓷及钎料的结合力、润湿、浸蚀行为，针对元器件的不同工作频率(中频、高频、微波段等)和用途(电容、谐振器、滤波器等)，寻找最佳的金属化多层膜结构，提高金属化质量，从而显著提高元器件的品质；根据溅射工艺对金属化膜层质量和器件性能的影响，通过正交试验法提出优化的生产工艺。 技术指标:附着力:≥550N/cm2;膜厚：4000A--7000A;膜厚均匀度:±8%;溅射速率：>550A/min(Al);极限压强：1×10-2Pa;工作压强：1×10-1Pa。经济指标：吞吐量：1.5万片/每台每天。工作基础：长期从事薄膜技术、薄膜材料与器件的研究。先后完成涡轮分子泵、S-枪等多种磁控溅射源及其在微电子的应用研究、磁控溅射陶瓷金属化、中频声表面波滤波器工艺研究、国内第一条ITO玻璃自动生产线、PDP专用镀膜生产线等重大项目，均通过鉴定并获得多项国家级奖励及薄膜技术类的发明与实用专利24项，在陶瓷表面金属化工艺的研究方面已经积累了较丰富的理论基础与实践经验，具备设计大规模生产技术的能力。