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射頻微波基板及基底材料簡介

作者:由 PASTERNACK 發表于 攝影時間:2021-03-04

術語“基板”可能會在某種程度上混淆射頻/微波裝置、元件和應用的上下文。基板通常可以是用於顯影半導體或薄膜(厚膜或薄膜電路或元件)的絕緣材料,也可以是印刷電路板(PCBs)的結構材料。這些電絕緣材料是幾乎所有射頻/微波電子裝置的基礎,因此在裝置、元件、積體電路、印刷電路板、元件和大多數射頻/微波系統的構建中至關重要。

然而,一般來說,當提到射頻/微波基板時,有硬基板或軟基板。硬基板也稱為基底材料,是用於開發半導體、器件、元件或薄膜的某種陶瓷或絕緣體,但也可用於製造更大的器件,如放大器托盤。軟基板,或簡稱微波基板,通常是用於開發射頻/微波印刷電路板的材料。

關鍵引數

不管名稱如何,射頻/微波基板均具有幾個關鍵的電氣和機械特性,這些特性決定了它們在特定應用中的適用性。這包括介電效能、耗散(損耗角正切)、表面的物理粗糙度、熱導率以及絕緣材料承受高電壓的能力(介電強度)。重要的是要注意,某些材料,如氮化鎵、藍寶石和二氧化鈦是電各向異性的,這意味著材料的介電常數取決於電場相對於材料3D矩陣的晶體軸的確切方向。這可以是平行的(∥)或者垂直的(⟂)。

介電常數

介電常數或者相對介電常數,是相對於室溫下空氣的介電效能的量度。介電常數決定了穿過材料的電場行為,並且是頻率的函式。對於高頻應用,低電介質是比較理想的,因為這樣可以最大限度地減少走線和導電結構之間產生的寄生電容。這個因素也決定了平面結構的幾何形狀,如微帶線、帶狀線傳輸線和天線。因此,可以在具有較低介電常數值的材料上形成更緊湊的結構。

損耗角正切

介電損耗角正切,或稱耗散因子,是材料內部吸收並作為熱量耗散的電磁能量的量度。可以理解,具有低損耗正切的材料對於高效能和高功率應用是理想的,因為這將使傳輸線內或沿結構的損耗量最小化。材料的損耗角正切也是頻率的函式。

表面粗糙度

材料的表面粗糙度是衡量表面光滑程度的標準。對於某些應用,需要精確的表面粗糙度,如果表面太光滑或太粗糙,都會導致材料效能下降。這通常與沉積在材料上的層的粘附特性和解析度有關。

導熱性

導熱率是衡量一種材料透過其體積傳導熱量的能力。對於大功率應用,這是一個極其重要的特性,因為基板通常用於分離功率器件和散熱器的導電基底。在這些情況下,導熱性差的基板可能會大大降低疊層的整體導熱性,並限制器件的效能。

介電強度

該引數是開始從電介質材料剝離電子器件所需的電場強度的標準。對於高電壓和高功率應用,這是一個重要引數,因為這可能是器件工作的限制因素。

常見的射頻和微波基板和基底材料(硬基片和軟基片)的介電和材料特性

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