一種降低L波段銅膜聲表面波濾波器電裝失效率的方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種降低L波段銅膜聲表面波濾波器電裝失效率的方法，包括：采用梯形或縱向耦合設(shè)計結(jié)構(gòu)，并根據(jù)聲表面波濾波器的性能指標設(shè)計叉指換能器形貌，然后，在選定的壓電基片上利用光刻工藝形成相應(yīng)的叉指換能器圖形；在所述叉指換能器圖形上依次蒸鍍銅膜和一定厚度的鋁膜，并通過剝離工藝制備出完整的叉指換能器的電極形貌。該方法可以降低L波段銅膜聲表面波濾波器回流焊電裝前后的失效率。

A Method to Reduce the Electrical Installation Failure Rate of L-Band Copper Film Surface Acoustic Wave Filter

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
一種降低L波段銅膜聲表面波濾波器電裝失效率的方法
本專利技術(shù)涉及電子
，尤其涉及一種降低L波段銅膜聲表面波濾波器電裝失效率的方法。
技術(shù)介紹
隨著社會的高速發(fā)展，未來軍方將采用多軍種聯(lián)合作戰(zhàn)通信系統(tǒng)，實現(xiàn)聯(lián)合指揮、對抗、通信等功能。對通信接收信道、有源相控陣雷達T/R組件中用中頻濾波聲表面波濾波器，提出了寬帶、小型化、低損耗的要求。對聲表面波濾波器來說，基片材料和叉指換能器電極材料的種類決定了聲表面波濾波器的機電耦合系數(shù)，大的機電耦合系數(shù)可獲得更大的工作帶寬。為了獲得大的機電耦合系數(shù)，在L波段低損耗濾波器中，常采用梯形或縱向耦合結(jié)構(gòu)設(shè)計加銅膜電極工藝。采用此種設(shè)計結(jié)構(gòu)和工藝可獲得較優(yōu)的電性能指標和較大的工作帶寬。聲表面波濾波器常用電極材料為鋁膜，鋁膜的機電耦合系數(shù)小于銅膜，采用相同的設(shè)計方案時，利用銅膜工藝可降低膜厚降低工藝難度且增加帶寬。但是銅膜工藝也存在一定的缺點：(1)聲表面波濾波器組裝結(jié)構(gòu)中芯片與管座電氣連接的方法為鍵合硅鋁絲，硅鋁絲與鋁膜為同類金屬體系，由于銅-鋁鍵合界面會形成鋁銅化合物從而導(dǎo)致剪切強度下降，因此鋁-鋁引線鍵合界面的可靠性較銅-鋁鍵合界面的可靠性等級要高很多，僅次于微電子組裝常用金-金引線鍵合界面；(2)銅膜本身暴露在空氣中較鋁膜更容易氧化，由于聲表面波濾波器組裝工藝中用到的粘接劑需要高溫老化，尤其在高溫環(huán)境下銅膜易形成氧化層使產(chǎn)品電性能失效，如圖1所示；(3)在后期器件封裝完成后裝配過回流焊后，產(chǎn)品失效較多。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的是提供一種降低L波段銅膜聲表面波濾波器電裝失效率的方法，可以降低L波段銅膜聲表面波濾波器回流焊電裝前后的失效率。本專利技術(shù)的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：一種降低L波段銅膜聲表面波濾波器電裝失效率的方法，包括：采用梯形或縱向耦合設(shè)計結(jié)構(gòu)，并根據(jù)聲表面波濾波器的性能指標設(shè)計叉指換能器形貌，然后，在選定的壓電基片上利用光刻工藝形成相應(yīng)的叉指換能器圖形；在所述叉指換能器圖形上依次蒸鍍銅膜和一定厚度的鋁膜，并通過剝離工藝制備出完整的叉指換能器的電極形貌。由上述本專利技術(shù)提供的技術(shù)方案可以看出，通過在聲表面波濾波器常用大機電耦合系數(shù)基片材料(如鉭酸鋰、鈮酸鋰)上，采用縱向耦合或梯形設(shè)計結(jié)構(gòu)和銅膜工藝，以此來實現(xiàn)L波段寬帶低損耗聲表面波濾波器電性能；同時，在銅膜叉指換能器上蒸鍍一定厚度的鋁膜，從而降低L波段銅膜聲表面波濾波器電裝后的失效率。附圖說明為了更清楚地說明本專利技術(shù)實施例的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本專利技術(shù)的一些實施例，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他附圖。圖1為本專利技術(shù)實施例提供的采用常規(guī)工藝制作的聲表面波濾波器膜層氧化示意圖；圖2為本專利技術(shù)實施例提供的采用常規(guī)工藝制作的聲表面波濾波器回流焊前實測示意圖；圖3為本專利技術(shù)實施例提供的采用常規(guī)工藝制作的聲表面波濾波器回流焊后實測示意圖；圖4為本專利技術(shù)實施例提供的多層金屬膜層結(jié)構(gòu)的示意圖；圖5為本專利技術(shù)實施例提供的利用本專利技術(shù)制備的聲表面波濾波器叉指換能器SEM示意圖；圖6為本專利技術(shù)實施例提供的利用本專利技術(shù)制備的聲表濾波器金屬層實測EDS能譜圖；圖7為本專利技術(shù)實施例提供的蒸鍍鋁膜前的聲表濾波器實測頻響圖；圖8為本專利技術(shù)實施例提供的蒸鍍鋁膜后的聲表濾波器實測頻響圖；圖9為本專利技術(shù)實施例提供的回流焊曲線驗證結(jié)果示意圖；圖10為本專利技術(shù)實施例提供的本專利技術(shù)制備的聲表濾波器回流焊前實測頻響圖；圖11為本專利技術(shù)實施例提供的本專利技術(shù)制備的聲表濾波器回流焊后實測頻響圖。具體實施方式下面結(jié)合本專利技術(shù)實施例中的附圖，對本專利技術(shù)實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本專利技術(shù)一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦＠夹g(shù)的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本專利技術(shù)的保護范圍。本專利技術(shù)實施例提供一種降低L波段銅膜聲表面波濾波器電裝失效率的方法，旨在解決在聲表常用大機電耦合系數(shù)壓電基片材料上制備高頻大帶寬銅膜聲表面波濾波器時，濾波器的銅膜電極易失效，從而導(dǎo)致聲表面波濾波器回流焊電裝后易失效的問題。常規(guī)工藝制作的L波段銅膜聲表面波濾波器在電裝過程中，聲表面波濾波器通過230℃的回流焊時，其失效率達到了50％左右，反映在電性能上則有回流焊前后頻響圖差異大的現(xiàn)象發(fā)生，如圖2和圖3對比所示。本專利技術(shù)實施例中，主要通過在常用大機電耦合系數(shù)壓電基片材料上的銅電極上沉積一層鋁膜來提高銅膜電極的可靠性和抗銅膜電極氧化能力，以此來降低L波段銅膜聲表面波濾波器回流焊電裝前后的失效率，主要步驟如下：1)采用梯形或縱向耦合設(shè)計結(jié)構(gòu)，并根據(jù)聲表面波濾波器的性能指標設(shè)計叉指換能器形貌，然后，在選定的壓電基片上利用光刻工藝形成相應(yīng)的叉指換能器圖形。本專利技術(shù)實施例中，所述壓電基片為機電耦合系數(shù)滿足要求的壓電材料，例如，可以采用鉭酸鋰、鈮酸鋰等作為壓電基片。2)在所述叉指換能器圖形上依次蒸鍍銅膜和一定厚度的鋁膜，并通過剝離工藝制備出完整的叉指換能器的電極形貌。本專利技術(shù)實施例中，首先在制備的叉指換能器圖形上蒸鍍銅膜，通過叉指換能器激勵和接收聲表面波，聲表面波在此基片上沿特定方向傳播，同時，利用銅膜的高機電耦合系數(shù)制作叉指換能器，增加聲表面波濾波器的工作帶寬。本專利技術(shù)實施例中，利用梯形或縱向耦合設(shè)計結(jié)構(gòu)設(shè)計L波段聲表面波濾波器，采用銅膜改進工藝，在銅膜電極上增鍍一層鋁膜以此來增強銅膜電極與硅鋁絲鍵合可靠性，改善銅膜電極易氧化的性能以及電裝后失效率高的現(xiàn)象。叉指換能器可以采用如下方式進行制備：在叉指換能器圖形上蒸鍍一層鉻金屬過渡層，之后在所述過渡層上鍍一層合金膜(也即，銅膜與鋁膜)作為電極層，并通過剝離工藝制備出完整的濾波器叉指換能器的電極形貌。同時，所述鋁膜的厚度小于設(shè)定值，由于鋁膜的厚度較薄，對產(chǎn)品的電性能的影響幾乎可忽略不計。通過上述步驟獲得的基本結(jié)構(gòu)如圖4所示。本專利技術(shù)實施例還可以通過優(yōu)化常規(guī)設(shè)計結(jié)構(gòu)參數(shù)，如優(yōu)化梯形或縱向耦合結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)，優(yōu)化設(shè)計結(jié)構(gòu)中的叉指換能器的根數(shù)、孔徑，反射柵的根數(shù)，輸入輸出電極塊的結(jié)構(gòu)布局等，使之與雙層金屬膜層相匹配，同時運用剝離工藝技術(shù)，實現(xiàn)較好的叉指換能器的電極形貌制備，從而獲得更好的電性能。通過上述技術(shù)方案的描述可以看出，本專利技術(shù)實施例為利用大機電耦合系數(shù)的銅膜材料制備叉指換能器，為了提高銅膜的可靠性及抗氧化能力，在銅電極表面再沉積一層厚度較小的鋁膜，如本專利技術(shù)中1200MHz中心頻率的聲表面波濾波器沉積20nm的鋁膜作為保護層，兩層膜一次成型(在光刻好的圖形上，在真空鍍膜機中依次鍍銅膜和鋁膜，一次成型)，形貌一致，對產(chǎn)品的電性能的影響幾乎可忽略不計。雙層膜電極在壓電基片材料上可以通過電子束蒸發(fā)鍍膜沉積上去的，在鉭酸鋰襯底上制備出雙層膜結(jié)構(gòu)，利用SEM(掃描電鏡)如圖5所示，對表面形貌進行表征分析，利用鍵合拉力測克計對雙層膜的膜層附著力進行測試。并以此優(yōu)化金屬膜層電極的沉積工藝，制備出滿足需求的雙層金屬膜。本專利技術(shù)實施例中，在聲表常規(guī)大機電耦合系數(shù)壓電基片上蒸鍍兩層不同的金屬膜層，用以提高本身銅膜電極的可靠性；兩層金屬膜層的形貌一致，用以激勵和接收聲表面波，所獲得的雙層膜膜層元素含量分析可采本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
1.一種降低L波段銅膜聲表面波濾波器電裝失效率的方法，其特征在于，包括：采用梯形或縱向耦合設(shè)計結(jié)構(gòu)，并根據(jù)聲表面波濾波器的性能指標設(shè)計叉指換能器形貌，然后，在選定的壓電基片上利用光刻工藝形成相應(yīng)的叉指換能器圖形；在所述叉指換能器圖形上依次蒸鍍銅膜和一定厚度的鋁膜，并通過剝離工藝制備出完整的叉指換能器的電極形貌。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種降低L波段銅膜聲表面波濾波器電裝失效率的方法，其特征在于，包括：采用梯形或縱向耦合設(shè)計結(jié)構(gòu)，并根據(jù)聲表面波濾波器的性能指標設(shè)計叉指換能器形貌，然后，在選定的壓電基片上利用光刻工藝形成相應(yīng)的叉指換能器圖形；在所述叉指換能器圖形上依次蒸鍍銅膜和一定厚度的鋁膜，并通過剝離工藝制備出完整的叉指換能器的電極形貌。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種降...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：劉璐，黃歆，蘭則超，閆坤坤，黃瑋，張雅，
申請(專利權(quán))人：北京中科飛鴻科技有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：北京,11