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    關于氧化鋁陶瓷基平面螺旋電感的高溫性能測試實驗

    發布日期:2015年7月28日

    無源器件占射頻/微波無線系統中總器件的絕大部分,而通常采用的表貼無源器件會引入寄生參量而影響系統的性能,且它的面積大、可靠性和一致性都不理想。為了減小系統的體積、降低封裝的復雜性以及增強系統的性能,可以采用無源器件集成技術。目前,平面螺旋電感是一種常用的集成電感,也是無源器件中不可缺少的元件之一,而且它是影響調諧電路、阻抗匹配網絡、低噪聲放大器和壓控振蕩器等性能的關鍵元件,電感元件的質量將直接影響整個電路或器件的性能。但是,過高的工作環境溫度將會導致電感元件失效。目前,無源器件制作工藝的研究熱點之一是所謂的陶瓷共燒技術,特別是低溫共燒陶瓷(LowTemperatureCo-firedCeramic,LTCC)技術和高溫共燒陶瓷(HighTemperatureCo-firedCeramic,HTCC)技術。氧化鋁陶瓷作為一種HTCC材料,具有機械強度高、絕緣電阻大、硬度高、耐磨、耐腐蝕、耐高溫(熔點約2050℃)、熱膨脹系數低以及熱傳導性好等優良特性,用作電感元件的基底材料則可以保證電路或器件的熱穩定性。同時,匹配印刷高電導率的金、銀、鈀一銀合金等金屬作為導體材料,不僅可滿足大電流及耐高溫特性的要求,而且也可以減小介電損耗,保證優良的選頻特性和高頻下器件較低的插入損耗,提高電路或器件的品質因數。

    本文選用氧化鋁生瓷帶,通過高溫燒結技術獲得了氧化鋁陶瓷基板,并選用高電導率的銀/鈀/鉑導體漿料在該基板上形成了平面螺旋電感圖形,最終制備了一種基于氧化鋁陶瓷的耐高溫平面螺旋電感,并對其進行了室溫至800℃范圍內的溫度性能測試。通過測試不同溫度下電感特性參數的變化情況,以研究該電感的高溫性能。實驗結果表明,在室溫(24℃)至800℃的測試溫度范圍內,當測試頻率小于電感的自諧振頻率時,隨著溫度的升高,同一頻率下的電感值變化并不大,等效串聯電阻明顯增大,電感p值及自諧振頻率均逐漸減小,且自諧振頻率對溫度的平均變化率為-1.97kHz/℃;電感的Q值在室溫下最高,約為10.5,且在相同溫度下,Q值隨頻率的增大則先增加后減小,最佳工作頻段為16~27MHz。

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