氧化鋁陶瓷基片在電路中的應用優(yōu)勢

氧化鋁陶瓷基片作為一種基板材料廣泛應用于射頻微波電子行業(yè)，其介電常數高可使電路小型化，其熱穩(wěn)定性好溫漂小，基片強度及化學穩(wěn)定性高，性能優(yōu)于其他大部分氧化物材料，可應用于各類厚膜電路、薄膜電路、混合電路、微波組件模塊等。

氧化鋁陶瓷基片可基于薄膜光刻工藝進行電路加工，其精度可達到微米級別，許多無源器件可基于氧化鋁陶瓷基片進行設計，由于其介電常數相對一般PCB基板較高，設計而成的器件尺寸小，這在各類組件模塊小型化的發(fā)展趨勢中有著十分顯著的優(yōu)勢。氧化鋁陶瓷基片在微波射頻發(fā)展中扮演著重要的角色。

氧化鋁陶瓷基片根據純度可分為90瓷、96瓷、99瓷等不同的型號，主要區(qū)別在于基板摻雜量不同，摻雜量越少，基片純度越高，不同純度的氧化鋁陶瓷基片的電性能、機械性能都有一定的區(qū)別，純度越高的陶瓷片其介電常數越高，介質損耗越低，其基板的光潔度越好。

比如，在頻率為1MHz的下，純度為99.6%的氧化鋁陶瓷片的介電常數為9.9，而純度為96%的氧化鋁陶瓷基片的介電常數為9.6，雖然二者介電常數只差零點幾，但在微波射頻設計中已經是一個相當大的誤差，同樣采用99瓷和96瓷加工而成的器件可能就因為零點幾的介電常數而使器件的電性能有著質的區(qū)別，一般來說純度越高的氧化鋁陶瓷基板其價格也相對較高。

氧化鋁陶瓷基片在電路中的應用

① 薄膜微帶電路

采用氧化鋁陶瓷基板設計薄膜微帶電路，金層厚度可達3.5um，可使用金絲鍵合與外部電路連接，常見板材厚度為0.127mm、0.254mm、0.381mm、0.508mm，其傳輸頻率可達40GHz以上，滿足大部分微波射頻組件模塊的頻段需求，并且薄膜工藝制作的薄膜電路線路精度±5um，微波射頻領域常使用陶瓷基片進行微帶傳輸線或者需求精度高的電路設計。

氧化鋁透明陶瓷基片

② 薄膜濾波器

采用氧化鋁陶瓷基板設計制作的薄膜濾波器頻率可高達40GHz，常應用于各類微波組件模塊和系統(tǒng)中作為頻率選擇的功能單位。薄膜濾波器采用薄膜工藝加工，通過濺射、光刻、濕法或干法刻蝕、清洗、劃片得到薄膜濾波器基片，常見的交指型、發(fā)卡型、梳狀型、平行耦合線型、C型等多種結構濾波器均可基于氧化鋁陶瓷基片進行設計加工，可設計低通高通帶通帶阻等不同類型濾波器，由于氧化鋁陶瓷片介電常數大于一般PCB基板的介電常數，其制成的薄膜濾波器體積相較于一般微帶濾波器較小，制成的薄膜濾波器的電參數指標良好。通常使用導電膠或者金錫共晶固定。

③ 薄膜負載

采用氧化鋁陶瓷基板設計薄膜負載，常應用于微波電路的模塊組件的終端進行匹配，吸收多余的反射功率。對于負載來講，阻值的加工精度是十分重要的，偏差越多則會越惡化最終的負載性能，由于薄膜工藝中氮化鉭膜層的方阻可控，因此可生產出精度較高的薄膜負載，且薄膜負載體積極小，對于組件模塊的小型化是一個不錯的選擇，通常使用導電膠或者金錫共晶固定在電路終端。

④ 薄膜均衡器

采用氧化鋁陶瓷基板設計薄膜均衡器，常應用于微波電路的寬帶功率平坦度調整，通過改變集成的氮化鉭膜層方阻和圖形設計不同電阻值用于調節(jié)器件輸出波形，從而平衡前端的功率信號達到功率平坦度的調節(jié)效果。

⑤ 薄膜功分器

采用氧化鋁陶瓷基板設計薄膜功分器，常應用于多路通信網絡系統(tǒng)中，本身具有按一定比例進行功率分配的功能，一路輸入，可多路輸出。由于隔離電阻可以使用氮化鉭膜層設計成合適的阻值集成在薄膜電路中，這可避免微帶功分器的貼片電阻的焊接和貼片電阻的阻值不穩(wěn)定性使電路性能惡化，且薄膜功分器較容易實現多階超寬帶的設計，設計成的實物體積小，易于集成，性能良好。

⑥ 薄膜衰減器

采用氧化鋁陶瓷基板設計薄膜衰減器，常應用于微波射頻組件模塊中的大信號衰減，或者用于程控衰減電路中進行多檔位調節(jié)衰減值，同樣基于氮化鉭膜層方阻的合理設計以及氧化鋁陶瓷電路的薄膜工藝設計而成。薄膜衰減器能在超寬頻帶實現較高的衰減值平坦度，且性能穩(wěn)定。

⑦ 薄膜耦合器

采用氧化鋁陶瓷基板設計薄膜耦合器，常應用于微波組件系統(tǒng)中的功率檢測或者信號分離，可以設計成任意弱耦合度的耦合器，并且可使用氮化鉭設計集成隔離負載，端口處可設計成表貼封裝形式，直接焊接于電路中進行工作，需要應用于較寬頻帶時可設計成多階的形式。

⑧ 薄膜電橋

采用氧化鋁陶瓷基板設計薄膜電橋，也叫3dB電橋，常應用于分離信號且使其具有90°或者180°相位差，lange電橋是其應用較多的一種形式，通過金絲鍵合來實現線路之間的信號連線。

⑨ 薄膜電阻

采用氧化鋁陶瓷基板設計薄膜電阻，常應用于高精度低噪聲和高穩(wěn)定性的電路中，常集成于微帶薄膜電路一體設計加工，也可單獨設計加工成多種阻值類型的薄膜電阻使用，亦或是設計成電阻網絡，通過金絲鍵合選擇所需電阻值。

⑩ 薄膜電容

采用氧化鋁陶瓷基板設計薄膜電容，常應用于高頻濾波，可設計出任意容值的薄膜電容供電路使用，性能較一般貼片電容穩(wěn)定，適用于高頻電路。

氧化鋁陶瓷基片的發(fā)展

我國氧化鋁陶瓷基片的需求主要依賴于國外進口，國內也有部分廠家在研發(fā)國產化的氧化鋁陶瓷基片進行替代。近十年以來，我國的國產氧化鋁陶瓷基片的產量逐年增加，在2012到2022年產量就翻了2.5倍，但還是不滿足國內日益增長的陶瓷基片需求。隨著電子行業(yè)的發(fā)展日益迅猛，氧化鋁陶瓷片在未來較長一段時間將保持高的市場占有率。

審核編輯：湯梓紅