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关于氧化铝陶瓷基平面螺旋电感的高温性能测试实验

发布日期:2015年7月28日

无源器件占射频/微波无线系统中总器件的绝大部分,而通常采用的表贴无源器件会引入寄生参量而影响系统的性能,且它的面积大、可靠性和一致性都不理想。为了减小系统的体积、降低封装的复杂性以及增强系统的性能,可以采用无源器件集成技术。目前,平面螺旋电感是一种常用的集成电感,也是无源器件中不可缺少的元件之一,而且它是影响调谐电路、阻抗匹配网络、低噪声放大器和压控振荡器等性能的关键元件,电感元件的质量将直接影响整个电路或器件的性能。但是,过高的工作环境温度将会导致电感元件失效。目前,无源器件制作工艺的研究热点之一是所谓的陶瓷共烧技术,特别是低温共烧陶瓷(LowTemperatureCo-firedCeramic,LTCC)技术和高温共烧陶瓷(HighTemperatureCo-firedCeramic,HTCC)技术。氧化铝陶瓷作为一种HTCC材料,具有机械强度高、绝缘电阻大、硬度高、耐磨、耐腐蚀、耐高温(熔点约2050℃)、热膨胀系数低以及热传导性好等优良特性,用作电感元件的基底材料则可以保证电路或器件的热稳定性。同时,匹配印刷高电导率的金、银、钯一银合金等金属作为导体材料,不仅可满足大电流及耐高温特性的要求,而且也可以减小介电损耗,保证优良的选频特性和高频下器件较低的插入损耗,提高电路或器件的品质因数。

本文选用氧化铝生瓷带,通过高温烧结技术获得了氧化铝陶瓷基板,并选用高电导率的银/钯/铂导体浆料在该基板上形成了平面螺旋电感图形,最终制备了一种基于氧化铝陶瓷的耐高温平面螺旋电感,并对其进行了室温至800℃范围内的温度性能测试。通过测试不同温度下电感特性参数的变化情况,以研究该电感的高温性能。实验结果表明,在室温(24℃)至800℃的测试温度范围内,当测试频率小于电感的自谐振频率时,随着温度的升高,同一频率下的电感值变化并不大,等效串联电阻明显增大,电感p值及自谐振频率均逐渐减小,且自谐振频率对温度的平均变化率为-1.97kHz/℃;电感的Q值在室温下最高,约为10.5,且在相同温度下,Q值随频率的增大则先增加后减小,最佳工作频段为16~27MHz。

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