因为最近推出了一系列新的厚膜氮化铝陶瓷基板电阻器和端子，以弥补现有的公司产品。传统上，射频功率电阻元件选用氧化铍陶瓷资料作为陶瓷基板，但是，因为国际上要求从产品中去除氧化铍的压力，让氮化铝等代替资料在无线职业中备受重视。

  尽管氧化铍在陶瓷方式中是无害的，但假如吸入满意量的粉尘或粉末方式或许有害。OSHA将氧化铍粉尘列为对人类有害的物质和或许的致癌物，法定的空气传达答应露出限值（PEL）为0.002mg/m³，均匀每8小时轮班氮化铝资料已成为氧化铍的首要代替品。

  与氧化铍陶瓷比较，氮化铝陶瓷在许多方面都十分挨近，因为运用的高功率特性，首要重视的参数是热导率，表1列出了两种资料的特性。在电学上，氮化铝具有比氧化铍更高的介电常数，这导致电容部分略高，一定要选用细心的布局和薄膜规划来减轻这种差异。

  氮化铝电阻器和终端被规划为当今运用的现有氧化铍产品的直接代替品。然后，这些氮化铝器材界说了一类通用的非氧化铍射频电阻功率产品。运用包含射频功率放大器、隔离器、吸收滤波器和功率组合器。

  氮化铝陶瓷基板作为通用电绝缘散热器和薄膜基板已在射频职业运用多年，传统上氮化铝电阻器材是运用薄膜技能构建的。但因为薄膜工艺本钱昂扬，其运用受到限制。跟着无线职业的鼓起以及随后对具有本钱效益和安全的氧化铍代替品的需求，制造商已转向本钱更低的厚膜技能来满意需求。

  用于氧化铝和氧化铍的厚膜体系是多年前开发的，一直是射频功率电阻职业的主力军。氧化铝用于高达约5W的功率水平，而氧化铍用于高达800w的更高功率。但是，将厚膜技能转移到氮化铝陶瓷基板并不是一件简略的工作。为氧化铝和氧化铍开发的厚膜电阻器和导体体系不适用于氮化铝陶瓷，因为氧化铅玻璃键合体系产生在厚膜浆料和氧化铝之间或氧化铍陶瓷资料在烧制时可被氮化铝陶瓷基板复原。

  在氮化铝陶瓷上涂敷专为氧化铝或氧化铍规划的厚膜浆料会导致电阻器和金属薄膜与氮化铝陶瓷的粘合力不一致，这一般归因于氮化铝陶瓷资料的不一致性。厚膜与陶瓷的粘附是组件长时间可靠性的要害。因为无线职业最近对具有本钱效益和安全的氧化铍代替品的需求，厚膜浆料制造商最近开发了厚膜氮化铝浆料体系。将这些浆料体系与经过恰当处理的氮化铝陶瓷基板一同运用，能够在氮化铝陶瓷基板上供给厚膜电阻元件的新产品。

  厚膜附着力的另一个要害是恰当制备氮化铝陶瓷资料。在氮化铝烧结过程中，Al3O3+Y2O3 被驱赶到陶瓷外表，这会阻止厚膜的粘附，一定要经过研磨衬底来去除。

  作为比较的基准，咱们针对职业标准的厚膜氧化铍和薄膜氮化铝产品对厚膜氮化铝进行了测验。因为薄膜附着力是首要重视点，测验会集在指出这些类型毛病的试验上。为坚持一致性，一切三个体系的测验均在同一部件上进行——150W、法兰装置、50☊端接。照片中显现的部件是一个0.250 x 0.375陶瓷芯片，装置在镀镍铜法兰上，选用 SN96焊料。对每种体系类型的多个部件进行了引线拉力、剪切测验、热循环、薄膜温度和电阻器饱和度测验。

  5、引线厚的银带引线焊接到三种部件上相同尺度的导体焊盘上，然后将其拉至损坏，其均匀成果列于表2中。一切三个体系的水平拉力都很超卓，而薄膜氮化铝和厚膜氧化铍的笔直拉力测验好像更好。

  每种类型的零件都用SN96焊料焊接到镀镍法兰上，然后损坏性地从法兰上剪下，均匀成果列于表 3 中。朴实的测验标明，一切体系都具有十分超卓的初始粘合力，正如预期的那样，BeO 力更好, 厚膜AlN略好于薄膜AlN体系。

  尽管剪切测验是衡量浆料与陶瓷的初始粘合力的杰出办法，但部件的热循环供给了长时间可靠性的杰出衡量标准。氮化铝陶瓷基板和铜法兰之间的热膨胀系数 (TCE) 差异会在资料中产生应力，该应力有必要被焊料/厚膜膏界面吸收。零件的热循环可作为极好的加快寿数测验。简略地在挨近稳定的温度下耗散部件中的功率并不能标明部件的长时间可靠性，也不代表部件的最坏工作条件。粘合层有必要从热到冷重复施加应力，才干真实取得粘合层吸收应力而不失效的有用丈量。

  挑选铜法兰资料和SN96焊料以供给对厚膜对陶瓷基板的长时间粘附力的比较加快丈量。铜的TCE是氮化铝的TCE的3.6倍，SN96焊料的抗拉强度挨近6000 psi。一切三个版别的零件都用螺栓固定在一个微处理器操控的冷却板上，法兰下方有少数导热油脂。零件在100%的额定功率(DC)和最高法兰温度下循环运用。图1所示的循环曲线旨在供给一个十分加快和恶劣的环境以加快毛病。成果列于表4。

  在第 300次和第378次 热循环之间，一切三个部件均产生毛病。因为焊料和/或厚膜中构成微裂纹而呈现毛病，这些微裂纹跟着每个额定的热循环而传达，然后增加了陶瓷和法兰之间的热阻。当热阻增加到总体系的热梯度变得满意大的程度时，就会呈现热失控状况，而且部件会失效。从数据剖析来看，一切三种体系类型都在同一范围内失利。

  三个体系中的每一个的部件都装置在温度为100°C和耗散功率为150 W的受控散热器上。薄膜温度丈量能够很好地指示终端的热阻。运用红外热探头进行薄膜温度丈量。成果列于表 5。正如预期的那样，因为陶瓷的较低热阻，BeO部分表现出较低的膜温度。薄膜和厚膜AlN部分互相相差几度。

  厚膜氮化铝陶瓷基板电阻器材将弥补企业来供给的完好电阻器和端接器系列。因为氧化铍的安全问题，氮化铝线将是一个受欢迎的代替计划。厚膜氮化铝工艺的可靠性和可重复性取决于正确制备氮化铝陶瓷以及运用专门为氮化铝开发的浆料。所供给的测验标明，为氮化铝陶瓷规划的厚膜浆料的功能至少与薄膜氮化铝产品相同好，并挨近厚膜氧化铍产品。