Page 57 - 電路板季刊第112期

電路板季刊 2026.7 專業技術 55

(Cu O)。在25 °C至300 °C區間，銅容 線(omnidirectional antenna)，設計天
2
易氧化成Cu O，其氧化反應主要受表 線在特定方向上的輻射強度比。該值
2
面化學反應所控制(chemical reaction- 越高表示天線越能夠在特定方向上集
controlled)，故使氧化層厚度隨時間呈 中更多的輻射能量，以提高訊號的強
線性成長。在較高溫度下(≥ 300 °C)， 度和接收靈敏度[19]。一般常藉由輻
Cu O將逐漸轉變為CuO，其氧化行為屬 射方向圖(radiation pattern)，描述天
2
於擴散控制(diffusion-controlled)機制。 線在空間中各個方向上的輻射功率分
故氧化層厚度係隨時間平方根增加， 佈(圖1b)。輻射方向圖通常以極坐標
此過程遵循拋物線速率定律(parabolic (2D)或三維坐標系統(3D)來呈現。
rate law) [13–15]。Cu O及CuO的電阻 (3) 波束寬度(beamwidth)：波束寬度指
2
8
率分別為10 Ω∙cm及1 Ω∙cm皆遠高於 在輻射方向圖中，其最大增益下降3
-6
純銅(1.68 × 10 Ω∙cm) [16]。因此， dB (天線功率減少50%)所形成的夾角
銅線路的老化將改變線路表面之電氣 (θ)範圍(圖1c)，因此波束寬度也稱作
特性，若加上集膚效應作用則可能對 HPBW (half-power beamwidth)。
天線輻射特性造成影響。本文改編自
“High-temperature oxidation-induced
performance degradation in mmWave
comb-line antennas and its mitigation
using an IGEPIG surface coating＂一
文[17]，探討天線在高溫熱時效後，其銅
線路老化情形及其對天線性能的影響。
藉此報導，希望能提供相關從業人員有
關天線可靠度的訊息，並作為日後材料
選用與性能評估之參考依據。
二、評估天線特性的重要參數

反射損耗(S )、增益(G )、及波束
11
寬度(beamwidth)是評估天線特性的重 圖1、 天線輻射特性評估之重要指標：(a)
要指標[18]： 反射損耗(S )；(b)增益(G )；(c)波
11
(1) 反射損耗(S )：訊號之反射損耗常以 束寬度(beamwidth)。
11
S 參數中的反射係數(S )來作為量化 三、天線熱時效測試與性能分析
11
評估指標。S 係指天線饋入端訊號 本研究採用一具微帶線結構之梳形
11
反射功率與入射功率的比例(圖1a)， 天線(microstrip comb-line antenna，
故S 值越低則訊號反射越少。當S 11 圖2 )，以評估天線老化後對其性能的
11
小於-10 dB時，即代表有超過90% 影響。在高溫、長時間熱時效(thermal
的訊號成功於天線內傳輸，亦即天線 annealing)後，首先分析裸銅線路之氧
輸入阻抗與饋入端特性阻抗匹配良好 化及天線介電材(Rogers RO3003)的老
(Z = 50 Ω)。 化情形，並探討其對天線性能(反射損
0
(2) 增益(G)：增益係指相對於理想全向天 耗S 、增益G 、及波束寬度θ )的影響。
11