氧化铝陶瓷基片在电路中的应用优势

氧化铝陶瓷基片作为一种基板材料广泛应用于射频微波电子行业，其介电常数高可使电路小型化，其热稳定性好温漂小，基片强度及化学稳定性高，性能优于其他大部分氧化物材料，可应用于各类厚膜电路、薄膜电路、混合电路、微波组件模块等。

氧化铝陶瓷基片可基于薄膜光刻工艺进行电路加工，其精度可达到微米级别，许多无源器件可基于氧化铝陶瓷基片进行设计，由于其介电常数相对一般PCB基板较高，设计而成的器件尺寸小，这在各类组件模块小型化的发展趋势中有着十分显著的优势。氧化铝陶瓷基片在微波射频发展中扮演着重要的角色。

氧化铝陶瓷基片根据纯度可分为90瓷、96瓷、99瓷等不同的型号，主要区别在于基板掺杂量不同，掺杂量越少，基片纯度越高，不同纯度的氧化铝陶瓷基片的电性能、机械性能都有一定的区别，纯度越高的陶瓷片其介电常数越高，介质损耗越低，其基板的光洁度越好。

比如，在频率为1MHz的下，纯度为99.6%的氧化铝陶瓷片的介电常数为9.9，而纯度为96%的氧化铝陶瓷基片的介电常数为9.6，虽然二者介电常数只差零点几，但在微波射频设计中已经是一个相当大的误差，同样采用99瓷和96瓷加工而成的器件可能就因为零点几的介电常数而使器件的电性能有着质的区别，一般来说纯度越高的氧化铝陶瓷基板其价格也相对较高。

氧化铝陶瓷基片在电路中的应用

① 薄膜微带电路

采用氧化铝陶瓷基板设计薄膜微带电路，金层厚度可达3.5um，可使用金丝键合与外部电路连接，常见板材厚度为0.127mm、0.254mm、0.381mm、0.508mm，其传输频率可达40GHz以上，满足大部分微波射频组件模块的频段需求，并且薄膜工艺制作的薄膜电路线路精度±5um，微波射频领域常使用陶瓷基片进行微带传输线或者需求精度高的电路设计。

氧化铝透明陶瓷基片

② 薄膜滤波器

采用氧化铝陶瓷基板设计制作的薄膜滤波器频率可高达40GHz，常应用于各类微波组件模块和系统中作为频率选择的功能单位。薄膜滤波器采用薄膜工艺加工，通过溅射、光刻、湿法或干法刻蚀、清洗、划片得到薄膜滤波器基片，常见的交指型、发卡型、梳状型、平行耦合线型、C型等多种结构滤波器均可基于氧化铝陶瓷基片进行设计加工，可设计低通高通带通带阻等不同类型滤波器，由于氧化铝陶瓷片介电常数大于一般PCB基板的介电常数，其制成的薄膜滤波器体积相较于一般微带滤波器较小，制成的薄膜滤波器的电参数指标良好。通常使用导电胶或者金锡共晶固定。

③ 薄膜负载

采用氧化铝陶瓷基板设计薄膜负载，常应用于微波电路的模块组件的终端进行匹配，吸收多余的反射功率。对于负载来讲，阻值的加工精度是十分重要的，偏差越多则会越恶化最终的负载性能，由于薄膜工艺中氮化钽膜层的方阻可控，因此可生产出精度较高的薄膜负载，且薄膜负载体积极小，对于组件模块的小型化是一个不错的选择，通常使用导电胶或者金锡共晶固定在电路终端。

④ 薄膜均衡器

采用氧化铝陶瓷基板设计薄膜均衡器，常应用于微波电路的宽带功率平坦度调整，通过改变集成的氮化钽膜层方阻和图形设计不同电阻值用于调节器件输出波形，从而平衡前端的功率信号达到功率平坦度的调节效果。

⑤ 薄膜功分器

采用氧化铝陶瓷基板设计薄膜功分器，常应用于多路通信网络系统中，本身具有按一定比例进行功率分配的功能，一路输入，可多路输出。由于隔离电阻可以使用氮化钽膜层设计成合适的阻值集成在薄膜电路中，这可避免微带功分器的贴片电阻的焊接和贴片电阻的阻值不稳定性使电路性能恶化，且薄膜功分器较容易实现多阶超宽带的设计，设计成的实物体积小，易于集成，性能良好。

⑥ 薄膜衰减器

采用氧化铝陶瓷基板设计薄膜衰减器，常应用于微波射频组件模块中的大信号衰减，或者用于程控衰减电路中进行多档位调节衰减值，同样基于氮化钽膜层方阻的合理设计以及氧化铝陶瓷电路的薄膜工艺设计而成。薄膜衰减器能在超宽频带实现较高的衰减值平坦度，且性能稳定。

⑦ 薄膜耦合器

采用氧化铝陶瓷基板设计薄膜耦合器，常应用于微波组件系统中的功率检测或者信号分离，可以设计成任意弱耦合度的耦合器，并且可使用氮化钽设计集成隔离负载，端口处可设计成表贴封装形式，直接焊接于电路中进行工作，需要应用于较宽频带时可设计成多阶的形式。

⑧ 薄膜电桥

采用氧化铝陶瓷基板设计薄膜电桥，也叫3dB电桥，常应用于分离信号且使其具有90°或者180°相位差，lange电桥是其应用较多的一种形式，通过金丝键合来实现线路之间的信号连线。

⑨ 薄膜电阻

采用氧化铝陶瓷基板设计薄膜电阻，常应用于高精度低噪声和高稳定性的电路中，常集成于微带薄膜电路一体设计加工，也可单独设计加工成多种阻值类型的薄膜电阻使用，亦或是设计成电阻网络，通过金丝键合选择所需电阻值。

⑩ 薄膜电容

采用氧化铝陶瓷基板设计薄膜电容，常应用于高频滤波，可设计出任意容值的薄膜电容供电路使用，性能较一般贴片电容稳定，适用于高频电路。

氧化铝陶瓷基片的发展

我国氧化铝陶瓷基片的需求主要依赖于国外进口，国内也有部分厂家在研发国产化的氧化铝陶瓷基片进行替代。近十年以来，我国的国产氧化铝陶瓷基片的产量逐年增加，在2012到2022年产量就翻了2.5倍，但还是不满足国内日益增长的陶瓷基片需求。随着电子行业的发展日益迅猛，氧化铝陶瓷片在未来较长一段时间将保持高的市场占有率。

审核编辑：汤梓红