本發(fā)明涉及一種鉭酸鋰晶片的制造方法，尤其涉及一種大厚度黑色鉭酸鋰晶片的制造方法。

背景技術：

現(xiàn)有技術中通常是利用直拉法生產(chǎn)鉭酸鋰（LT）晶體，即：使得LT晶體在空氣中或在缺氧狀態(tài)下生長，晶體通常成無色或者淡黃色，其電阻率通常在1×10¹⁴Ω·cm~1×10¹⁵Ω·cm，由于在制作濾波器的過程中需要對鉭酸鋰晶片進行加熱，因鉭酸鋰晶片較強的熱電性，從而引起電荷在晶片表面的聚集而產(chǎn)生火花，引起表面圖形的變化，更進一步會引起表面的微裂紋，導致成品率的降低。另外，由于這種LT晶體高的光透過率，在光刻過程中，由于光在基片背部的反射，產(chǎn)生引起圖形分辨率降低的問題。

針對濾波器制作中出現(xiàn)的這些問題，器件對LT晶體提出了新的要求，降低熱釋電效應，降低光透過率。對于這樣的問題，一般采用還原劑，諸如鋁、鎂、碳等還原劑對LT晶體進行還原，使LiTaO₃中失去部分氧，Ta⁺⁵部分變?yōu)門a⁺⁴或Ta⁺³，LT晶體電阻率從1×10¹⁴Ω·cm~10¹⁵Ω·cm變?yōu)?×10⁹Ω·cm~10¹²Ω·cm，1mm晶片波長532nm綠光透過率從60%~80%下降到10%~20%，基本克服了制作濾波器時LT的熱電和光透過率比較強的缺點。

LT晶片的還原過程為還原劑與其接觸，加熱到一定溫度開始進行還原反應，反應從表面開始，晶片內(nèi)部的反應是通過熱擴散來完成的，這樣從晶片表面到內(nèi)部逐漸會形成一個氧組分上的梯度分布，從而形成一個內(nèi)部應力分布，現(xiàn)有的還原專利技術一般采用強還原劑進行還原，還原過程較快，成分梯度比較大，應力比較明顯，這種應力在晶體片較薄時不至于損壞晶片，當晶片厚度較大，例如超過0.7mm時，這種強還原劑還原過程中使晶片產(chǎn)生的應力大到足以破壞晶片的程度，造成厚晶片還原后內(nèi)部結構存在裂紋或隱性裂紋。

技術實現(xiàn)要素：

有鑒于此，有必要提供一種還原過程較為緩慢，能夠避免晶片在還原時產(chǎn)生過大的內(nèi)應力的大厚度黑色鉭酸鋰晶片的制造方法。

一種大厚度黑色鉭酸鋰晶片的制造方法，包括以下步驟：

鉭酸鋰晶片的制備：先將鉭酸鋰晶體按預定的尺寸切割好，得到若干鉭酸鋰晶片；

清洗：徹底清除所有所述鉭酸鋰晶片的表面的污物，并干燥所有所述鉭酸鋰晶片，然后將所有所述鉭酸鋰晶片放置在無塵的環(huán)境中待用；

還原劑的制備：將純度為90%~99.99%的鑭粉放入真空烘箱中，在120℃的溫度條件下烘干12至30小時；將純度為90%~99.99%的氧化鑭粉放入真空烘箱中，在120℃的溫度條件下烘干12至30小時；向烘干后的所述氧化鑭粉中摻入所述鑭粉并混勻，即得到還原劑，其中，所述鑭粉的摻入量為：所述鑭粉的總質量占所述氧化鑭粉的總質量的百分比為：5%~15%；利用氧化鑭粉較高的熔點和高溫下較好的流動性，以保持鑭粉與鉭酸鋰晶片充分接觸；

裝爐：在坩堝的底部均勻地鋪撒一層所述還原劑，然后將一片清洗干燥后的所述鉭酸鋰晶片從無塵的環(huán)境中取出，并立即放置在坩堝的底部鋪撒的還原劑的上方，以避免所述鉭酸鋰晶片的表面吸附灰塵而影響還原效果，然后在放置在坩堝底部的所述鉭酸鋰晶片的上方再均勻地鋪撒一層所述還原劑，再在該鋪灑了還原劑的鉭酸鋰晶片的上方放置另一片鉭酸鋰晶片，以此類推，完成在所述坩堝中放置所述鉭酸鋰晶片、并在鉭酸鋰晶片之間鋪撒所述還原劑，之后將裝有所述還原劑和若干所述鉭酸鋰晶片的坩堝放入真空還原爐；

還原：對所述真空還原爐的爐膛進行抽真空，將爐內(nèi)的氣壓控制在20Pa以下，以1℃/h~50℃/h的速率提升爐內(nèi)的溫度，升溫至550℃~600℃，保溫20h~40h，以使所述鉭酸鋰晶片在高溫的條件下與所述還原劑發(fā)生反應，使所述鉭酸鋰晶片被均勻地還原，然后以1℃/h~50℃/h的速率降低爐內(nèi)的溫度，當溫度低于100℃時，停止抽真空，待爐內(nèi)的氣壓與外界相等后從所述真空還原爐中取出所述坩堝，從坩堝中取出還原后的鉭酸鋰晶片。

優(yōu)選的，所述鉭酸鋰晶片的厚度至少為0.7mm。

優(yōu)選的，在所述還原劑的制備的步驟中，所述還原劑的粒徑峰值不超過150μm，并且所述還原劑中粒徑小于50μm的顆粒的數(shù)量大于所述還原劑的全部顆粒的數(shù)量50%，所述還原劑的流動性不小于50g/40s。

優(yōu)選的，所述坩堝為圓柱形坩堝，所述坩堝的直徑大于所述鉭酸鋰晶片的直徑20mm。

優(yōu)選的，所述坩堝的材質為碳化硅、氮化硼、氮化鋁、氧化鋁中的任意一種。

優(yōu)選的，在所述裝爐的步驟中，所述坩堝的最下層鋪撒的還原劑的厚度為5mm，所述鉭酸鋰晶片之間鋪撒的還原劑的厚度為1mm，所述坩堝的最上層鋪撒的還原劑的厚度大于15mm。

優(yōu)選的，所述真空還原爐為管式真空還原爐，所述真空還原爐的爐溫均勻性為±5℃。

本發(fā)明，利用氧化鑭粉較高的熔點和高溫下較好的流動性，保持制備成的還原劑的流動性，避免鑭粉因在高溫條件下結塊而使不能與鉭酸鋰晶片充分接觸，采用弱還原性的鑭粉和氧化鑭粉作為還原劑，避免了大厚度的鉭酸鋰晶片在還原時產(chǎn)生過大內(nèi)應力，提高了生產(chǎn)大厚度鉭酸鋰晶片的成品率。

附圖說明

圖1是一較佳實施方式的大厚度鉭酸鋰晶片的制造方法流程圖。

圖2是所述還原劑、清洗后的所述鉭酸鋰晶片裝入所述坩堝的方式的示意圖。

圖中：大厚度鉭酸鋰晶片的制造方法步驟S100~S104、坩堝20、鉭酸鋰晶片21、還原劑22。

具體實施方式

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單的介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

請參看圖1，其為一較佳實施方式的大厚度鉭酸鋰晶片的制造方法，包括以下步驟：

步驟S100，鉭酸鋰晶片的制備：先將鉭酸鋰晶體按預定的尺寸切割好，得到若干鉭酸鋰晶片21，其中，鉭酸鋰晶片21的厚度至少為0.7mm；

步驟S101，清洗：徹底清除所有鉭酸鋰晶片21的表面的污物，并干燥所有鉭酸鋰晶片21，然后將所有鉭酸鋰晶片21放置在無塵的環(huán)境中待用；

步驟S102，還原劑的制備：將純度為90%~99.99%的鑭粉放入真空烘箱中，在120℃的溫度條件下烘干12至30小時，將純度為90%~99.99%的氧化鑭粉放入真空烘箱中，在120℃的溫度條件下烘干12至30小時，以去除水分，防止所述鑭粉或所述氧化鑭粉中的水分參與還原反應而影響還原的效果；向烘干后的所述氧化鑭粉中摻入所述鑭粉并混勻，即得到還原劑22，其中，所述鑭粉的摻入量為：所述鑭粉的總質量占所述氧化鑭粉的總質量的百分比為：5%~15%；即得到還原劑22；

在一種實施例中，可以將鑭粉和氧化鑭粉同時放入同一個真空烘箱中烘干，也可以單獨、分別烘干。

在該步驟中，通過向鑭粉中摻入氧化鑭粉，以利用氧化鑭粉較高的熔點和高溫下較好的流動性，保持制備成的還原劑22的流動性，避免了鑭粉在高溫條件下結塊而使鑭粉不能與鉭酸鋰晶片21充分接觸。

步驟S103，裝爐：在坩堝20的底部均勻地鋪撒一層所述還原劑22，然后將一片清洗干燥后的鉭酸鋰晶片21從無塵的環(huán)境中取出，并立即放置在坩堝20的底部鋪撒的還原劑22的上方，以避免所述鉭酸鋰晶片21的表面吸附灰塵而影響還原效果，然后在放置在坩堝20的底部的所述鉭酸鋰晶片21的上方再均勻地鋪撒一層所述還原劑22，再在該鋪灑了還原劑22的鉭酸鋰晶片21的上方放置另一片鉭酸鋰晶片21，以此類推，完成在坩堝20中放置鉭酸鋰晶片21、并在鉭酸鋰晶片21之間鋪撒所述還原劑22，之后將裝有還原劑22和若干鉭酸鋰晶片21的坩堝20放入真空還原爐；

步驟S104，還原：對所述真空還原爐的爐膛進行抽真空，將爐內(nèi)的氣壓控制在20Pa以下，以避免空氣中的氧氣干擾還原反應的進行，以1℃/h~50℃/h的速率提升爐內(nèi)的溫度，升溫至550℃~600℃，保溫20h~40h，以使所述鉭酸鋰晶片在高溫的條件下與所述還原劑發(fā)生反應，使所述鉭酸鋰晶片被均勻地還原，然后以1℃/h~50℃/h的速率降低爐內(nèi)的溫度，當溫度低于100℃時，停止抽真空，待爐內(nèi)的氣壓與外界相等后從所述真空還原爐中取出坩堝20，從坩堝20中取出還原后的鉭酸鋰晶片21。

進一步，在所述還原劑的制備的步驟中，還原劑22的粒徑峰值不超過150μm，并且還原劑22中粒徑小于50μm的顆粒的數(shù)量大于還原劑22中的全部顆粒的數(shù)量的50%，還原劑22的流動性不小于50g/40s，以使還原劑22能夠在還原過程中與鉭酸鋰晶片21充分接觸；

在本實施方式中，坩堝20為圓柱形坩堝，坩堝20的直徑大于鉭酸鋰晶片21的直徑20mm，以使坩堝20中的還原劑22能夠完全掩埋鉭酸鋰晶片21，坩堝20的材質為碳化硅、氮化硼、氮化鋁、氧化鋁中的任意一種，以避免制成坩堝20的材料與還原劑22或鉭酸鋰晶體發(fā)生反應，還使坩堝20能夠耐受高溫。

進一步，在所述裝爐的步驟中，坩堝20的最下層鋪撒的還原劑22的厚度為5mm，鉭酸鋰晶片21之間鋪撒的還原劑22的厚度為1mm，坩堝20的最上層鋪撒的還原劑22的厚度大于15mm，通過鋪撒覆蓋較厚一層還原劑22，不僅能夠保證最上層的鉭酸鋰晶片21還原完全，而且，較厚層的還原劑22還可以保護最上層的鉭酸鋰晶片21，以避免最上層的鉭酸鋰晶片21的溫度上升過快而產(chǎn)生裂紋，所述真空還原爐為管式真空還原爐，所述真空還原爐的爐溫均勻性為±5℃。在該步驟中，通過提高還原爐內(nèi)的真空度，有效減少了空氣中的氧氣對還原反應的干擾。

本發(fā)明提供的大厚度黑色鉭酸鋰晶片的制造方法利用氧化鑭粉較高的熔點和高溫下較好的流動性，保持制備成的還原劑的流動性，避免鑭粉因在高溫條件下結塊而使不能與鉭酸鋰晶片充分接觸，采用弱還原性的鑭粉和氧化鑭粉作為還原劑，避免了大厚度的鉭酸鋰晶片在還原時產(chǎn)生過大內(nèi)應力，提高了生產(chǎn)大厚度鉭酸鋰晶片的成品率。

實施例一，鉭酸鋰晶片的直徑為100mm，厚度為0.8mm，所述還原劑中鑭粉與氧化鑭粉的質量比為5:95，坩堝的材質為碳化硅，坩堝的直徑為120mm，高度為140mm，真空還原爐內(nèi)的氣壓為18Pa，所述真空還原爐內(nèi)的調溫步驟為：由室溫升溫至550℃，升溫的速度為50℃/h，保溫20h，降溫至100℃，降溫的速度為50℃/h，在停止抽真空后使所述真空還原爐自然冷卻，溫度降至室溫后，出爐，鉭酸鋰晶片出爐時的狀態(tài)為：呈現(xiàn)棕色，顏色均勻，沒有裂紋的產(chǎn)生，電阻率為2.8×10¹²Ω·cm。

實施例二，鉭酸鋰晶片的直徑為100mm，厚度為0.8mm，所述還原劑中鑭粉與氧化鑭粉的質量比為10:90，坩堝的材質為碳化硅，坩堝的直徑為120mm，高度為140mm，真空還原爐內(nèi)的氣壓為15Pa，所述真空還原爐內(nèi)的調溫步驟為：由室溫升溫至580℃，升溫的速度為50℃/h，保溫40h，降溫至100℃，降溫的速度為50℃/h，在停止抽真空后使所述真空還原爐自然冷卻，溫度降至室溫后，出爐，鉭酸鋰晶片出爐時的狀態(tài)為：呈現(xiàn)棕黑色，顏色均勻，沒有裂紋的產(chǎn)生，電阻率為1.4×10¹¹Ω·cm。

實施例三，鉭酸鋰晶片的直徑為100mm，厚度為0.8mm，所述還原劑中鑭粉與氧化鑭粉的質量比為15:85，坩堝的材質為碳化硅，坩堝的直徑為120mm，高度為140mm，真空還原爐內(nèi)的氣壓為15Pa，所述真空還原爐內(nèi)的調溫步驟為：由室溫升溫至570℃，升溫的速度為50℃/h，保溫40h，降溫至100℃，降溫的速度為50℃/h，在停止抽真空后使所述真空還原爐自然冷卻，溫度降至室溫后，出爐，鉭酸鋰晶片出爐時的狀態(tài)為：呈現(xiàn)棕黑色，顏色均勻，沒有裂紋的產(chǎn)生，電阻率為3.9×10¹⁰Ω·cm。

在以上實施例中，通過調整鑭粉與氧化鑭粉的質量比，同時控制還原爐內(nèi)的溫度、真空度，以控制還原后的大厚度鉭酸鋰晶片的電阻率，而且，結果表明，采用本方法還原后的大厚度鉭酸鋰晶片的顏色均勻，沒有裂紋的產(chǎn)生，且電阻率和光透過率也顯著降低，本方法在保證還原質量的前提下有效避免了大厚度的鉭酸鋰晶片在還原時產(chǎn)生過的大內(nèi)應力而損壞。