【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于金刚石芯片电阻制备领域，具体涉及一种片式高功率金刚石芯片电阻的制备工艺。
技术介绍
1、随着5g通信、物联网等技术的发展与应用的逐步落地，射频作为其中的关键技术也得到了快速发展，对射频微波元器件的需求也在逐渐增大，金刚石芯片电阻器主要应用于高功率滤波器、高功率放大器、隔离器、相控阵雷达tr组件模块等，集中在卫星通讯、微波通讯及5g通信基站等方面，拥有比较广泛的应用，当下要求设备在质量和外形尺寸做到小型化，大功率，金刚石芯片电阻器的小型化和大功率设计是必然趋势与要求。
2、常规的金刚石芯片电阻器往往尺寸较小，线条简单，频段较宽，能满足高频的电性能要求，但相对功率往往要小很多，相同的图形结构放到更大的金刚石基板上提升的功率不高；如何在相对较高的功率要求下，扩宽产品的频段，保证产品的电性能指标非常关键。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是克服现有技术的缺点，提供一种片式高功率金刚石芯片电阻的制备工艺。
2、本专利技术采用如下技术方案：
3、一种片式高功率金刚石芯片电阻器的制备工艺，采用磁控溅射法分别在金刚石基板表面及背面上溅射氮化钽电阻层、钛金属层、铂金属层和金层形成电极层与背电极，然后对电极层依次完成曝光显影、刻蚀工序以在金刚石基板表面形成膜状电阻、第一电极及第二电极；
4、膜状电阻，设置在金刚石基板的中部，其面积占金刚石基板表面面积的49.01％；
5、第一电极，设置在膜状电阻的一侧，一端与膜状电阻连接，另一
6、第二电极，设置在膜状电阻另一侧，与第一电极相对，一端与膜状电阻连接，另一端沿其侧面向下延伸与背电极连接。
7、进一步的，所述第一电极包括与膜状电阻连接的第一连接段、与第一连接段连接向外延伸的第一折弯段、与第一折弯段连接向内延伸靠近第一连接段的第二折弯段、与第二折弯段连接向外延伸的第三折弯段和与第三折弯段连接向外延伸的延伸段。
8、进一步的，所述第一电极蜿蜒延伸的长度为金刚石基板长度的27.34％。
9、进一步的，所述第一折弯段向外延伸的长度为金刚石基板长度的15.62％，第二折弯段向内延伸的长度为金刚石基板长度的9.37％，所述第三折弯段向外延伸的长度为金刚石基板长度的15.62％，所述延伸段向外延伸的长度为金刚石基板长度的5.47％。
10、进一步的，所述第一电极的面积占金刚石基板表面面积的9.15％。
11、进一步的，所述第一连接段的面积占金刚石基板表面2.62％，所述第一折弯段的面积占金刚石基板面积的2.31％，所述第二折弯段的面积占金刚石基板面积的1.79％，所述第三折弯段的面积占金刚石基板面积的1.77％，所述延伸段的面积占金刚石基板面积的0.66％。
12、进一步的，所述电极层中氮化钽电阻测的厚度为40-100nm，钛金属层的厚度为5-10nm，铂金属层的厚度为0.5-2um，金层的厚度为3-6um，磁控溅射时，在铂金属层上溅射0.5-1um的金层后，再转用电镀方式继续在金层上电镀金使得金层的厚度加厚至3-6um。
13、进一步的，磁控溅射时，真空度8.0×10-4-3.0×10-4pa后，氩气流量设定为50-100scm，氮气流量设定为5-50scm，温度为280℃。
14、进一步的，所述金刚石基板磁控溅射电极层与背电极之前，需采用激光设备在金刚石基板背面形成裂片线与定位孔并进行清洗以完成金刚石基板的预处理，裂片线的宽度为0.02-0.06mm，裂片线的深度为金刚石基板厚度的30-40％。
15、进一步的，所述激光设备采用红外皮秒激光切割设备，切割速率严格控制在0.1mm/h以下，聚焦光斑控制在20μm左右，单脉冲能量控制在370-500uj以内，设备额定功率为200w，峰值功率控制在80％-100％之间，占空比保持在50％，脉冲频率500hz，焦点设置根据实际的切割效果进行调整，固定气压控制在1bar，停光吹气设置为200ms。
16、由上述对本专利技术的描述可知，与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
17、本专利技术制备的金刚石芯片电阻器在1-15ghz频段下，电压驻波比同样≤1.6，且在通500w射频功率状态下，安装好产品及散热器，产品表面的壳温≤100℃，远远低于设计的150℃，且制备的氮化坦电阻层耐温300℃，在通入500w射频功率的状态下，1.5h直流电阻阻值变化≤5％，外观无明显变化；
18、通过从结构优化，对一些制作工艺的调整改善保证了产品的可靠性，完成了一款高功率500w的金刚石芯片电阻器的制作及测试，优化了金刚石芯片电阻器在整个频段下的电性能指标，提高了产品可应用的频段，同时500w的高功率可以满足多种场景下的使用，满足了需要的设计要求；解决了金刚石芯片电阻器需要兼顾的小型化、高功率、宽频段问题；其中，具体限定了电极的结构，通过蜿蜒的结构及线宽调整达到一定的阻抗匹配作用，同时特定线条之间的相互耦合作用能够消除高频段下寄生电抗参数的影响，从而使产品在整个频段的电性能得到改善与保障；
19、电极磁控溅射时，先通过溅射的工艺在铂金属层上形成金层，再改用电镀工艺将金层厚度加厚至3-6um，以提高金刚石芯片电阻器与金丝的键合强度；在整个过程中检测不同电极层溅射膜厚，保证侧面溅射时的电极层膜厚，确保电极层的附着速率及相对的侧面金属化膜层厚度，提高了侧面的金层附着力，提高了产品的可靠性；
20、通过限定激光设备的切割裂片线的具体参数，把固定气压降低有助于减少金刚石基板切割时的裂纹情况，如果气压设置不合理，金刚石基板固定好也会造成相对应的压力，在激光切割过程中金刚石基板也在不断损耗，裂片线是在金刚石基片上有一定深度的线，不切透基片，只是起到裂片时成为单独产品的辅助作用，所以在切割过程中，金刚石基板在裂片线的位置上不断消减，基板断裂的风险也大大提高，因此，把固定气压降低以减少金刚石基板切割时的裂纹情况，保证制备的金刚石芯片电阻器的完整性。
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1.一种片式高功率金刚石芯片电阻器的制备工艺，其特征在于：采用磁控溅射法分别在金刚石基板表面及背面上溅射氮化钽电阻层、钛金属层、铂金属层和金层形成电极层与背电极，然后对电极层依次完成曝光显影、刻蚀工序以在金刚石基板表面形成膜状电阻、第一电极及第二电极；
2.根据权利要求1所述的一种片式高功率金刚石芯片电阻器的制备工艺，其特征在于：所述第一电极包括与膜状电阻连接的第一连接段、与第一连接段连接向外延伸的第一折弯段、与第一折弯段连接向内延伸靠近第一连接段的第二折弯段、与第二折弯段连接向外延伸的第三折弯段和与第三折弯段连接向外延伸的延伸段。
3.根据权利要求2所述的一种片式高功率金刚石芯片电阻器的制备工艺，其特征在于：所述第一电极蜿蜒延伸的长度为金刚石基板长度的27.34％。
4.根据权利要求3所述的一种片式高功率金刚石芯片电阻器的制备工艺，其特征在于：所述第一折弯段向外延伸的长度为金刚石基板长度的15.62％，第二折弯段向内延伸的长度为金刚石基板长度的9.37％，所述第三折弯段向外延伸的长度为金刚石基板长度的15.62％，所述延伸段向外延伸的长度为金
5.根据权利要求2所述的一种片式高功率金刚石芯片电阻器的制备工艺，其特征在于：所述第一电极的面积占金刚石基板表面面积的9.15％。
6.根据权利要求5所述的一种片式高功率金刚石芯片电阻器的制备工艺，其特征在于：所述第一连接段的面积占金刚石基板表面2.62％，所述第一折弯段的面积占金刚石基板面积的2.31％，所述第二折弯段的面积占金刚石基板面积的1.79％，所述第三折弯段的面积占金刚石基板面积的1.77％，所述延伸段的面积占金刚石基板面积的0.66％。
7.根据权利要求1所述的一种片式高功率金刚石芯片电阻器的制备工艺，其特征在于：所述电极层中氮化钽电阻测的厚度为40-100nm，钛金属层的厚度为5-10nm，铂金属层的厚度为0.5-2um，金层的厚度为3-6um，磁控溅射时，在铂金属层上溅射0.5-1um的金层后，再转用电镀方式继续在金层上电镀金使得金层的厚度加厚至3-6um。
8.根据权利要求8所述的一种片式高功率金刚石芯片电阻器的制备工艺，其特征在于：磁控溅射时，真空度8.0×10-4-3.0×10-4Pa后，氩气流量设定为50-100scm，氮气流量设定为5-50scm，温度为280℃。
9.根据权利要求1所述的一种片式高功率金刚石芯片电阻器的制备工艺，其特征在于：所述金刚石基板磁控溅射电极层与背电极之前，需采用激光设备在金刚石基板背面形成裂片线与定位孔并进行清洗以完成金刚石基板的预处理，裂片线的宽度为0.02-0.06mm，裂片线的深度为金刚石基板厚度的30-40％。
10.根据权利要求9所述的一种片式高功率金刚石芯片电阻器的制备工艺，其特征在于：所述激光设备采用红外皮秒激光切割设备，切割速率严格控制在0.1mm/h以下，聚焦光斑控制在20μm左右，单脉冲能量控制在370-500uJ以内，设备额定功率为200W，峰值功率控制在80％-100％之间，占空比保持在50％，脉冲频率500HZ，焦点设置根据实际的切割效果进行调整，固定气压控制在1bar，停光吹气设置为200ms。
...【技术特征摘要】
1.一种片式高功率金刚石芯片电阻器的制备工艺，其特征在于：采用磁控溅射法分别在金刚石基板表面及背面上溅射氮化钽电阻层、钛金属层、铂金属层和金层形成电极层与背电极，然后对电极层依次完成曝光显影、刻蚀工序以在金刚石基板表面形成膜状电阻、第一电极及第二电极；
2.根据权利要求1所述的一种片式高功率金刚石芯片电阻器的制备工艺，其特征在于：所述第一电极包括与膜状电阻连接的第一连接段、与第一连接段连接向外延伸的第一折弯段、与第一折弯段连接向内延伸靠近第一连接段的第二折弯段、与第二折弯段连接向外延伸的第三折弯段和与第三折弯段连接向外延伸的延伸段。
3.根据权利要求2所述的一种片式高功率金刚石芯片电阻器的制备工艺，其特征在于：所述第一电极蜿蜒延伸的长度为金刚石基板长度的27.34％。
4.根据权利要求3所述的一种片式高功率金刚石芯片电阻器的制备工艺，其特征在于：所述第一折弯段向外延伸的长度为金刚石基板长度的15.62％，第二折弯段向内延伸的长度为金刚石基板长度的9.37％，所述第三折弯段向外延伸的长度为金刚石基板长度的15.62％，所述延伸段向外延伸的长度为金刚石基板长度的5.47％。
5.根据权利要求2所述的一种片式高功率金刚石芯片电阻器的制备工艺，其特征在于：所述第一电极的面积占金刚石基板表面面积的9.15％。
6.根据权利要求5所述的一种片式高功率金刚石芯片电阻器的制备工艺，其特征在于：所述第一连接段的面积占金刚石基板表面2.62％，所述第一折弯段的面积占金刚石基板面积的2.31％，所述第二折弯段的面积占金刚石基板面积的1.79...
【专利技术属性】
技术研发人员：潘甲东，刘昌鑫，唐加能，骆杰煌，黄星凡，庄梦琪，
申请(专利权)人：福建毫米电子有限公司，
类型：发明
国别省市：
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