微波組件中的薄膜陶瓷電路板

薄膜陶瓷基板一般采用磁控濺射、真空蒸鍍等工藝直接在陶瓷基片表面沉積金屬層。通過光刻、顯影、刻蝕、電鍍等工藝，將金屬層圖形化制備成特定的線路及膜層厚度。通常，薄膜陶瓷基板表面金屬層厚度較小 (一般小于 4μm)。薄膜陶瓷基板可制備高精密圖形 (線寬/線距小于 10 μm、精度±1μm）。

薄膜陶瓷電路的優(yōu)勢在于高集成度、小體積、尺寸精度高，設(shè)計靈活，成本低，提供優(yōu)異的元器件性能，優(yōu)異的溫度穩(wěn)定特性以及頻率特性，多應(yīng)用于高頻和大功率的場合。

薄膜電路是利用真空鍍膜、紫外光刻、刻蝕以及電鍍工藝,在陶瓷基板上制作導(dǎo)體、無源器件和絕緣介質(zhì)膜相互交疊的多層互連電路結(jié)構(gòu)。通常薄膜電路制作的流程為激光打孔、清洗基板、基板金屬化、制作圖形(涂膠、曝光和顯影)、電鍍加厚、去光刻膠和濕法刻蝕。

氧化鋁陶瓷薄膜電路的應(yīng)用

1.薄膜微帶電路

采用氧化鋁陶瓷基板設(shè)計薄膜微帶電路，金層厚度可達(dá)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(dá)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(lǐng)域常使用陶瓷基片進(jìn)行微帶傳輸線或者需求精度高的電路設(shè)計。

2.薄膜濾波器

采用氧化鋁陶瓷基板設(shè)計制作的薄膜濾波器頻率可高達(dá)40GHz，常應(yīng)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(jié)構(gòu)濾波器均可基于氧化鋁陶瓷基片進(jìn)行設(shè)計加工，可設(shè)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(shù)大于一般PCB基板的介電常數(shù)，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(shù)指標(biāo)良好。通常使用導(dǎo)電膠或者金錫共晶固定。

3.薄膜負(fù)載

采用氧化鋁陶瓷基板設(shè)計薄膜負(fù)載，常應(yīng)用于微波電路的模塊組件的終端進(jìn)行匹配，吸收多余的反射功率。對于負(fù)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(fù)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(chǎn)出精度較高的薄膜負(fù)載，且薄膜負(fù)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(dǎo)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(shè)計薄膜均衡器，常應(yīng)用于微波電路的寬帶功率平坦度調(diào)整，通過改變集成的氮化鉭膜層方阻和圖形設(shè)計不同電阻值用于調(diào)節(jié)器件輸出波形，從而平衡前端的功率信號達(dá)到功率平坦度的調(diào)節(jié)效果。

5.薄膜功分器

采用氧化鋁陶瓷基板設(shè)計薄膜功分器，常應(yīng)用于多路通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，本身具有按一定比例進(jìn)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(shè)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(xiàn)多階超寬帶的設(shè)計，設(shè)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(shè)計薄膜衰減器，常應(yīng)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(jìn)行多檔位調(diào)節(jié)衰減值，同樣基于氮化鉭膜層方阻的合理設(shè)計以及氧化鋁陶瓷電路的薄膜工藝設(shè)計而成。薄膜衰減器能在超寬頻帶實現(xiàn)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(shè)計薄膜耦合器，常應(yīng)用于微波組件系統(tǒng)中的功率檢測或者信號分離，可以設(shè)計成任意弱耦合度的耦合器，并且可使用氮化鉭設(shè)計集成隔離負(fù)載，端口處可設(shè)計成表貼封裝形式，直接焊接于電路中進(jìn)行工作，需要應(yīng)用于較寬頻帶時可設(shè)計成多階的形式。

8.薄膜電橋

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

9.薄膜電阻

采用氧化鋁陶瓷基板設(shè)計薄膜電阻，常應(yīng)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(shè)計加工，也可單獨設(shè)計加工成多種阻值類型的薄膜電阻使用，亦或是設(shè)計成電阻網(wǎng)絡(luò)，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(shè)計薄膜電容，常應(yīng)用于高頻濾波，可設(shè)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。

審核編輯：湯梓紅