Page 56 - 電路板季刊第112期
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54  專業技術      毫米波天線之老化影響評估


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                                                               張芷翎、張羽薰、蔣瑛芷、何政恩*
                                                                  元智大學化學工程與材料科學系
                                                          *E-mail: ceho1975@saturn.yzu.edu.tw



            一、毫米波天線的老化                                   化情形及確保良好的訊號傳輸特性，一
                 毫米波 ( mmW ave ) 雷達因具備                   直是天線設計中相當重要的一環。常見
            優 異 的 穿 透 能 力 、 抗 干 擾 能 力 、 及                的表面處理包括：化鎳金(ENIG)、化學
            空 間 解 析 度 ， 可 實 現 精 確 的 距 離 量                浸錫(ImSn)、及化鎳鈀金(ENEPIG)等。
            測、速度偵測、與多目標偵測等應用                             先前的研究顯示[9]，高頻下集膚效應
            [1,2]。近年來，隨著低地球軌道衛星                          (skin effect) [10]會使電流集中在導體表
            (LEO satellite)、無線通訊(wireless                面，此時導體表面之材料特性(電導率及
            communication)、及先進駕駛輔助系統                     磁導率)將主導天線輻射特性。以ENIG表
            (advanced driver assistance systems,         面處理為例，其中所含的鎳(Ni)具有較低
            ADAS)的快速發展，mmWave技術已成                        的電導率與較高的相對磁導率，易使線
            為關鍵且持續演進之核心技術。以車載                            路表面電阻上升，而降低天線的輻射效
            ADAS為例，其工作頻段常設在76–81                         率與增益[9]。
            GHz區間，並以76–77 GHz作為長距離                            有機保焊膜(organic solderability
            偵測雷達，而77–81  GHz則多用於短距                       preservative,  OSP)因其價格低廉及製
            離偵測雷達[3]。在天線製作上，毫米                           程簡單也常被考量作為金屬表面處理
            波的短波長特性有助於天線尺寸縮小，                            的替代方案[11]。在高溫操作環境下，
            但也容易使其性能受到製程公差[4]、                           OSP容易發生熱降解而導致保護膜失
            表面粗糙度[5,6]、及選用材料[7]等因                        效，使其抗氧化能力大幅下降。一般而
            素的影響。再者，車載天線可能經歷高                            言，銅在室溫下即會自發生成極薄的氧
            溫、高濕等嚴苛的作業環境，故如何維                            化層。該氧化層可作為有效的擴散阻
            持天線性能亦是亟需被探討的課題。                             礙層，限制氧分子繼續向銅線路內部

                 微帶天線(microstrip antenna)因其              進行擴散，而有效抑制「室溫」下的
            幾何設計簡單、體積小、及製造成本低                            持續性氧化反應。然而，在高溫作業
            等優勢，被廣泛應用於毫米波雷達技術                            時，系統所提供的熱能便足以克服氧
            [8]。然而，暴露在外的銅線路表面卻極                          化層所造成的擴散阻礙，而使氧分子
            易產生氧化及磨損現象。因此，在天線                            得以繼續與銅發生氧化反應[12]。銅主
            表面額外鍍製表面處理膜層，以抑制氧                            要的氧化物為氧化銅(CuO)及氧化亞銅
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