CN114142196A - 一种电阻式衰减器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了电阻式衰减器领域的一种电阻式衰减器，包括基底，基底上设有中间微带线以及关于中间微带线对称布置在基底两侧的第一微带线、第二微带线；第一微带线、第二微带线都分为间断的三段，其中第一段、第三段关于中间的第二段对称，且每一段的第一微带线、第二微带线之间均设有薄膜电阻块，分别为薄膜电阻块一、薄膜电阻块二与薄膜电阻块三，中间微带线被薄膜电阻块一、二、三间断为不连续的四段，薄膜电阻块一、薄膜电阻块二及薄膜电阻块三通过激光工艺调节阻值。本发明采用多节电阻结构，可对每节电阻单独调阻，该结构可以有效提高衰减器的平均耐受功率，并可以对每节电阻的阻值通过激光进行精确控制。

Description

一种电阻式衰减器

技术领域

本发明涉及电阻式衰减器领域，具体是一种电阻式衰减器。

背景技术

在微波发射与接收系统中，对信号电平都会有一个安全或正常的要求，过高的电平将引起过载，使放大部件出现不能容忍的非线性失真甚至烧毁，从而使整个系统不能工作。而衰减器能将信号电平调整到需要的水平，衰减器在调整微波发射与接收系统增益方面有不可替代的作用，被广泛应用于微波发射与接收系统中。

根据组成衰减器的元器件不同，衰减器可以分为有源衰减器和无源衰减器。电阻式衰减器作为无源衰减器的一种，按照制造工艺可以分为厚膜电阻式衰减器和薄膜电阻式衰减器，按照电阻结构可以分为单节电阻式衰减器和多节电阻式衰减器，目前使用频率在18GHz及以上的电阻式衰减器，制作工艺多采用薄膜工艺。对于单节电阻式衰减器来说，由于电阻集中在一个区域，衰减器整体功率偏小，不能很好分配功率。多节电阻式衰减器由于存在多个电阻区域，一定程度上可以提高衰减器的平均耐受功率，但是目前的多节电阻式衰减器，电阻区域两端部的微带线为连续的整条，导致单节的电阻区域不能实现单独的精细调节，无法进一步地提高衰减器的平均耐受功率。

针对上述问题，申请人提出解决方案。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电阻式衰减器，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种电阻式衰减器，包括基底，所述基底上设有中间微带线以及关于中间微带线对称布置在基底两侧的第一微带线、第二微带线；所述第一微带线、第二微带线都分为间断的三段，其中第一段、第三段关于中间的第二段对称，且每一段的第一微带线、第二微带线之间均设有薄膜电阻块，分别为薄膜电阻块一、薄膜电阻块二与薄膜电阻块三，所述中间微带线被薄膜电阻块一、二、三间断为不连续的四段，薄膜电阻块一、薄膜电阻块二及薄膜电阻块三通过激光工艺调节阻值。

在一些实施例中，所述第一微带线的三段依次分为段一、段二、段三，第二微带线的三段依次分为段八、段九、段十，中间微带线的四段依次分为段四、段五、段六、段七，所述薄膜电阻块二与段二、段九处于同一对称轴上，段五与段二、段九之间的阻值以及段六与段二、段九之间的阻值均相等。

在一些实施例中，所述薄膜电阻块一、薄膜电阻块三关于薄膜电阻块二对称布置，所述段四、段五之间的阻值与段六、段七之间的阻值相等，段四与段一、段八之间的电阻阻值、段五与段一、段八之间的电阻阻值、段六与段三、段十之间的电阻阻值以及段七与段三、段十之间的电阻阻值均相等。

在一些实施例中，所述电阻式衰减器通过以下方法制备：

步骤1：以陶瓷基片作为基底，采用电子清洗剂对陶瓷基片进行清洗；

步骤2：采用真空镀膜工艺在陶瓷基片上溅射金层；

步骤3：采用电镀金工艺对金层进行加厚；

步骤4：采用光刻工艺在金层上规划出第一微带线、第二微带线、中间微带线对应的微带图形区域以及薄膜电阻块一、二、三对应的电阻图形区域；

步骤5：采用腐蚀工艺在金层上按照规划的微带图形区域、电阻图形区域腐蚀出微带图形与电阻图形，形成第一微带线、第二微带线及中间微带线；然后采用剥离工艺去除步骤4中光刻工艺在金层上的残留；

步骤6：采用光刻工艺在电阻图形之外的区域上制作出光刻胶膜层；

步骤7：采用真空镀膜工艺在陶瓷基片上溅射一层氮化钽，形成氮化钽电阻层；

步骤8：采用剥离工艺去除陶瓷基片上电阻图形之外的区域中的氮化钽电阻层及光刻胶膜层，保留形成薄膜电阻块一、薄膜电阻块二、薄膜电阻块三；

步骤9：采用激光工艺对薄膜电阻块一、二、三分别进行阻值调整。

在一些实施例中，所述步骤3中，金层厚度为5～7μm。

有益效果：本发明采用多节电阻结构，可对每节电阻单独调阻，该结构可以有效提高衰减器的平均耐受功率，并可以对每节电阻的阻值通过激光进行精确控制；此外，衰减器采用薄膜工艺(真空镀膜工艺、光刻工艺、激光调阻工艺)制造，微带图形的尺寸和电阻的阻值更精确，高频响应更好，可靠性更高。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图中：①-段一；②-段二；③-段三；④-段四；⑤-段五；⑥-段六；⑦-段七；⑧-段八；⑨-段九；⑩-段十；Ⅰ-薄膜电阻块一；Ⅱ-薄膜电阻块二；Ⅲ-薄膜电阻块三；10-微带层；20-电阻层；30-基底。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1，一种电阻式衰减器，包括基底30，基底30上设有微带层10与电阻层20，微带层包括中间微带线以及第一微带线、第二微带线，第一微带线分为间断的三段，分别为段一①、段二②、段三③，第二微带线与第一微带线关于中间微带线对称布置在基底两侧，同样分为间隔的三段，分别为段八⑧、段九⑨、段十⑩。段一①与段三③等长，关于段二②对称。段八⑧与段十⑩等长，关于段九⑨对称。

电阻层20包括薄膜电阻块一Ⅰ、薄膜电阻块二Ⅱ、薄膜电阻块三Ⅲ。其中，薄膜电阻块一Ⅰ设在段一①与段八⑧之间，薄膜电阻块二Ⅱ设在段二②与段九⑨之间，薄膜电阻块三Ⅲ设在段三③与段十⑩之间。中间微带线被薄膜电阻块一、二、三间断为不连续的段四④、段五⑤、段六⑥与段七⑦。

电阻式衰减器采用上述这种具有多个薄膜电阻块的结构，可以提高电阻式衰减器的平均承受功率。并且，由于第一微带线、第二微带线均不连续，因此各薄膜电阻块之间相互独立，可以采用激光调阻的方式分别调节每个薄膜电阻块的阻值，实现了精细化调阻，在现有技术的基础上能更有效地实现电阻式衰减器功率的分配，对于衰减量的控制也更精细化，易于改变衰减量的大小。而且微带图形的尺寸和电阻的阻值更精确，高频响应更好，可靠性更高。

在其他实施例中，出于制造工艺上的方便以及使用时的方便，薄膜电阻块二Ⅱ与段二②、段九⑨处于同一对称轴上，段五⑤与段二②、段九⑨之间的阻值以及段六⑥与段二②、段九⑨之间的阻值均相等。

在其他实施例中，为了使用时不用区分输入输出端口，薄膜电阻块一Ⅰ、薄膜电阻块三Ⅲ关于薄膜电阻块二Ⅱ对称布置，段四④、段五⑤之间的阻值与段六⑥、段七⑦之间的阻值相等，段四④与段一①、段八⑧之间的电阻阻值、段五⑤与段一①、段八⑧之间的电阻阻值、段六⑥与段三③、段十⑩之间的电阻阻值以及段七⑦与段三③、段十⑩之间的电阻阻值均相等。本实施例使得段四④、段七⑦为对称结构，均可以作为输入、输出端口使用，不需要区分使用，属于有效地防呆设计。

以衰减量为25dB为例，可以采用激光调阻的方式分配薄膜电阻块一、二、三处的衰减量。本实施例中，具体分配电阻阻值为：R45(即段四④和段五⑤之间的电阻阻值，以下类推)＝28Ω，R14＝R15＝R84＝R85＝178.4Ω，R56＝69.8Ω，R25＝R26＝R95＝R96＝71.7Ω，R67＝28Ω，R36＝R37＝R106＝R107＝178.4Ω。以上阻值保证该衰减器的输入/输出阻抗达到50Ω，并且薄膜电阻块一、二、三的衰减量分别是5dB、15dB、5dB，衰减器的衰减量是25dB。

在其他实施例中，也可以根据衰减量要求调整各个电阻阻值，同时使输入/输出阻抗满足电路的匹配要求。以薄膜电阻块一为例，一些典型的衰减量和阻值的对应如下表所示：

上述电阻式衰减器采用以下方法制备：

步骤1：以陶瓷基片作为基底，采用电子清洗剂对陶瓷基片进行清洗。电子清洗剂根据陶瓷基片的材质而定，例如，本实施例中采用99.6％氧化铝陶瓷基片，电子清洗剂可采用山东长城电子清洗剂公司生产的型号为DZ-1和DZ-2的电子清洗剂。在其他实施例中，还可以采用氮化铝陶瓷基片，根据氮化铝陶瓷基片的性质也可采用其他适宜的清洗剂。陶瓷基片的尺寸主要根据衰减器的规格而定，本实施例中陶瓷基片的尺寸为50.8×50.8×0.5mm，在其他实施例中，也可以采用其他规格，例如76.2×76.2×0.5mm。

步骤2：采用真空镀膜工艺，具体地，采用磁控溅射工艺在陶瓷基片上溅射一层金(Au)，金层主要作为微带层的打底层，起到传输微波信号的作用。在其他实施例中，也可以采用比如离子束蒸发、化学气相沉积工艺等真空镀膜技术制作金层。为了节约成本，本实施例中金(Au)的厚度为0.1μm。

步骤3：采用电镀金工艺对溅射的金层进行加厚，在本实施例中采用氰化物镀金的电镀体系，在其他实施例中，也可以采用其他的电镀金体系，但由于微波信号的趋肤效应，为了减少微波信号的传输损耗，金层厚度须达到5～7μm。

步骤4：采用光刻工艺在金层上规划出第一微带线、第二微带线、中间微带线对应的微带图形区域以及薄膜电阻块一、二、三对应的电阻图形区域。在本实施例中，采用苏州瑞红电子材料厂生产的型号为RZJ280的正性光刻胶进行光刻，在其他实施例中，也可采用具有相同功能的其他类型的光刻胶。

步骤5：采用腐蚀工艺在金层上按照规划的微带图形区域、电阻图形区域腐蚀出微带图形与电阻图形，腐蚀出的微带图形即形成第一微带线、第二微带线及中间微带线。在本实施例中，采用碘化钾的腐蚀体系在金层上腐蚀出微带图形，在其他实施例中，也可采用其他类型、相同功能的腐蚀体系进行腐蚀。在腐蚀出微带图形及电阻图形之后，采用剥离工艺去除步骤4中金层上残留的RZJ280正性光刻胶。

步骤6：采用光刻工艺在陶瓷基片上的电阻图形之外的区域制作出光刻胶膜层。在本实施例中，采用苏州瑞红电子材料厂生产的型号为RFJ-210的负性光刻胶，在其他实施例中，也可以采用其他类型、相同功能的光刻胶进行光刻。

步骤7：采用磁控溅射工艺在陶瓷基片上溅射一层氮化钽(TaN)，形成氮化钽电阻层，氮化钽(TaN)的方阻控制在40～60Ω/。氮化钽电阻层完全覆盖在光刻胶的表面以及陶瓷基片腐蚀出的电阻图形区域。在其他实施例中，也可采用其他的真空镀膜工艺，选择其他方阻的其他电阻材料，比如镍铬合金(NiCr)，但是需要在其表面制作一层保护层，防止空气中水汽对它的腐蚀，而氮化钽(TaN)具有自钝化效应，其表面不需要制作保护层，因此作为优选。

步骤8：采用剥离工艺去除陶瓷基片上电阻图形之外的区域中的氮化钽电阻层及光刻胶膜层，由于电阻图形内没有光刻胶膜层，因此氮化钽在电阻图形内与陶瓷基片直接接触，电阻图形之外的区域的氮化钽附着在光刻胶膜层表面，在本实施例中，采用苏州瑞红电子材料厂生产的型号为RBL-2203的剥离液对光刻胶膜层(RFJ-210负性光刻胶)进行剥离，并将光刻胶膜层上附着的氮化钽一并剥离。在其他实施例中，还可以采用其他类型、具有相同功能的剥离液进行剥离。剥离之后，电阻图形保留形成了薄膜电阻块一Ⅰ、薄膜电阻块二Ⅱ、薄膜电阻块三Ⅲ。

步骤9：采用激光工艺对薄膜电阻块一、二、三分别进行阻值调整，满足输入/输出阻抗和衰减量要求。

步骤10：采用砂轮划片机将陶瓷基片上的每个单元划开，形成最终的衰减器产品。

虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

故以上所述仅为本申请的较佳实施例，并非用来限定本申请的实施范围；即凡依本申请的权利要求范围所做的各种等同变换，均为本申请权利要求的保护范围。

Claims (5)

1.一种电阻式衰减器，包括基底，所述基底上设有中间微带线以及关于中间微带线对称布置在基底两侧的第一微带线、第二微带线；其特征在于，所述第一微带线、第二微带线都分为间断的三段，其中第一段、第三段关于中间的第二段对称，且每一段的第一微带线、第二微带线之间均设有薄膜电阻块，分别为薄膜电阻块一、薄膜电阻块二与薄膜电阻块三，所述中间微带线被薄膜电阻块一、二、三间断为不连续的四段，薄膜电阻块一、薄膜电阻块二及薄膜电阻块三通过激光工艺调节阻值。

2.根据权利要求1所述的电阻式衰减器，其特征在于，所述第一微带线的三段依次分为段一、段二、段三，第二微带线的三段依次分为段八、段九、段十，中间微带线的四段依次分为段四、段五、段六、段七，所述薄膜电阻块二与段二、段九处于同一对称轴上，段五与段二、段九之间的阻值以及段六与段二、段九之间的阻值均相等。

3.根据权利要求2所述的电阻式衰减器，其特征在于，所述薄膜电阻块一、薄膜电阻块三关于薄膜电阻块二对称布置，所述段四、段五之间的阻值与段六、段七之间的阻值相等，段四与段一、段八之间的电阻阻值、段五与段一、段八之间的电阻阻值、段六与段三、段十之间的电阻阻值以及段七与段三、段十之间的电阻阻值均相等。

4.根据权利要求1或2或3所述的电阻式衰减器，其特征在于，所述电阻式衰减器通过以下方法步骤制备：

步骤1：以陶瓷基片作为基底，采用电子清洗剂对陶瓷基片进行清洗；

步骤2：采用真空镀膜工艺在陶瓷基片上溅射金层；

步骤3：采用电镀金工艺对金层进行加厚；

步骤4：采用光刻工艺在金层上规划出第一微带线、第二微带线、中间微带线对应的微带图形区域以及薄膜电阻块一、二、三对应的电阻图形区域；

步骤5：采用腐蚀工艺在金层上按照规划的微带图形区域、电阻图形区域腐蚀出微带图形与电阻图形，形成第一微带线、第二微带线及中间微带线；然后采用剥离工艺去除步骤4中光刻工艺在金层上的残留；

步骤6：采用光刻工艺在电阻图形之外的区域上制作出光刻胶膜层；

步骤7：采用真空镀膜工艺在陶瓷基片上溅射一层氮化钽，形成氮化钽电阻层；

步骤8：采用剥离工艺去除陶瓷基片上电阻图形之外的区域中的氮化钽电阻层及光刻胶膜层，保留形成薄膜电阻块一、薄膜电阻块二、薄膜电阻块三；

步骤9：采用激光工艺对薄膜电阻块一、二、三分别进行阻值调整。

5.根据权利要求4所述的电阻式衰减器，其特征在于，所述步骤3中，金层厚度为5～7μm。

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