一種ipd低通濾波器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種IPD低通濾波器，屬于電子技術(shù)領(lǐng)域。本實(shí)用新型包括兩層基板和一層集成LC低通濾波器；所述的兩層基板是半導(dǎo)體硅基板；集成LC低通濾波器通過光刻、金屬沉積、干法刻蝕、高溫氧化刻蝕在第一層硅基板上，其中集成LC低通濾波器的電感和電容之間通過引線孔光刻方式實(shí)現(xiàn)連接；利用通孔和PCB載板接合封裝，封裝方式為芯片連接端通過TSV硅通孔方式形成通路。本實(shí)用新型具有高性價(jià)比、小尺寸、低插入損耗、選頻性能好、溫度穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】
一種丨PD低通濾波器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及一種iro低通濾波器，具體的涉及一種基于iro工藝適用于3GHZ的低通濾波器，屬于電子技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]低通濾波器是射頻前端部分的一個重要的無源器件。一個好的低通濾波器不僅應(yīng)該具有帶內(nèi)低損耗和帶外高抑制的傳輸特性，而且應(yīng)該具有陡峭的頻率截止特性和盡可能小的體積，特別是在電子整機(jī)系統(tǒng)向小型化、輕型化方向發(fā)展的今天。
[0003]傳統(tǒng)的低通濾波器只能采用平面結(jié)構(gòu)，占用的芯片面積太大，不能滿足射頻前端對器件小型化的需求，為了滿足通訊設(shè)備器件小型化的需要，最初的努力只是尋找高介電常數(shù)ε、高品質(zhì)因數(shù)Q和較低的頻率溫度系數(shù)τ的微波介質(zhì)材料，來減少介質(zhì)諧振器的尺寸，從而獲得較小的單個微波器件;但僅僅依靠傳統(tǒng)的工藝技術(shù)仍然沒有找到一種有效減小器件尺寸面積的設(shè)計(jì)方法。
[0004]現(xiàn)在半導(dǎo)體的高Q(High_QTM)硅-銅集成無源器件(IB))工藝提供基于高電阻硅平臺的銅工藝，非常適合生產(chǎn)無線及射頻應(yīng)用中所用的無源器件；IPD工藝支持銅電感、精密電容及精密電阻的制造。此低通濾波器就是由iro工藝設(shè)計(jì)而成的新型低通濾波器，擁有高性價(jià)比、小尺寸和低插入損耗的集成低通濾波器。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是:本實(shí)用新型提供一種IPD低通濾波器，以用于解決傳統(tǒng)的低通濾波器只能采用平面結(jié)構(gòu)，占用的芯片面積太大，不能滿足射頻前端對器件小型化的需求的問題，以及性價(jià)比高、插入損耗高的問題;本濾波器采用七階橢圓濾波器原型，并通過IPD高電阻硅平臺的工藝實(shí)現(xiàn)等效集總電路模型。集總電感采用平面螺旋電感；其中，集總電容采用MM電容結(jié)構(gòu)，這種實(shí)現(xiàn)方式能夠顯著減小濾波器尺寸，并且很好的達(dá)到要求的性能參數(shù)。
[0006]本實(shí)用新型技術(shù)方案是:一種iro低通濾波器，包括兩層基板和一層集成LC低通濾波器;所述的兩層基板是半導(dǎo)體硅基板;集成LC低通濾波器通過光刻、金屬沉積、干法刻蝕、高溫氧化刻蝕在第一層硅基板上，其中集成LC低通濾波器的電感和電容之間通過引線孔光刻方式實(shí)現(xiàn)連接;利用通孔和PCB載板接合封裝，封裝方式為芯片連接端通過TSV硅通孔方式形成通路，無需引線鍵合，形成最短電路，降低電阻，實(shí)現(xiàn)更大的空間效率和更高的互連
FtFt也/又。
[0007]所述iro低通濾波器還包括有硅基氧化層;兩層基板為第一層硅基板、第二層硅基板，其中第一層硅基板是襯底，在第一層硅基板下表面處設(shè)有一層金屬導(dǎo)體層，該金屬導(dǎo)體層為金屬地面;LC低通濾波器為濾波結(jié)構(gòu)層，通過光刻、金屬沉積、干法刻蝕、高溫氧化刻蝕在第一層硅基板上；濾波結(jié)構(gòu)層與第二層硅基板之間設(shè)有硅基氧化層，采用雙層基板堆疊將第二層硅基板覆蓋在刻蝕好的LC低通濾波器電路上方，防止電路氧化。
[0008]所述LC低通濾波器為帶有四個傳輸零點(diǎn)的低通濾波器，LC低通濾波器包括第一對LC并聯(lián)諧振、第二對LC并聯(lián)諧振、第三對LC并聯(lián)諧振;其中LC低通濾波器輸入端和第一對LC并聯(lián)諧振的輸入端連接，第一對LC并聯(lián)諧振的輸出端與第二對LC并聯(lián)諧振的輸入端連接，第二對LC并聯(lián)諧振的輸出端與第三對LC并聯(lián)諧振的輸入端連接，第三對LC并聯(lián)諧振的輸出端與低通濾波器的輸出端連接;其中，LC低通濾波器輸入端和第一對LC并聯(lián)諧振之間連接接地電容C4，第一對LC并聯(lián)諧振和第二對LC并聯(lián)諧振之間連接接地電容C5，第二對LC并聯(lián)諧振與第三對LC并聯(lián)諧振之間連接地電容C6，第三對LC并聯(lián)諧振與LC低通濾波器輸出端連接接地電容C7。
[0009]所述第一對LC并聯(lián)諧振中的電容Cl、第二對LC并聯(lián)諧振中的電容C2、第三對LC并聯(lián)諧振中的中的電容C3、電容C4、電容C5、電容C6、電容C7采取的是平行板電容，通過在平行板之間填充高介電材料提高電容量;第一對LC并聯(lián)諧振中的電容L1、第二對LC并聯(lián)諧振中的電容L2、第三對LC并聯(lián)諧振中的中的電容L3采取的是平面螺旋電感，利用硅平面刻蝕方式實(shí)現(xiàn)。
[0010]本實(shí)用新型的濾波器采用七階橢圓濾波器原型，并通過IPD高電阻硅平臺的工藝實(shí)現(xiàn)等效集總電路模型。集成LC低通濾波器通過光刻、金屬沉積、干法刻蝕、高溫氧化等技術(shù)刻蝕在第一層硅基板上，其中集成LC低通濾波器電感和電容之間通過引線孔光刻技術(shù)實(shí)現(xiàn)連接;利用通孔和PCB載板接合封裝，封裝方式為芯片連接端通過TSV硅通孔技術(shù)形成通路，無需引線鍵合，形成最短電路，降低電阻，實(shí)現(xiàn)更大的空間效率和更高的互連密度。
[0011 ]本實(shí)用新型的有益效果是:
[0012]本實(shí)用新型是通過IPD高電阻硅平臺的工藝實(shí)現(xiàn)的低通濾波器，在實(shí)現(xiàn)同等技術(shù)指標(biāo)前提下能夠顯著的減小器件的尺寸，同時(shí)，該低通濾波器能有效的減小帶內(nèi)的插入損耗和增大帶外的抑制，并且截止頻率處的陡峭度很高，頻率選擇性很好，能夠滿足軍用指標(biāo)要求。
[0013]本實(shí)用新型提供的低通濾波器具有高性價(jià)比、小尺寸、低插入損耗、選頻性能好、溫度穩(wěn)定性好等特點(diǎn)，并且可加工成貼片形式，便于與其他微波組件集成，另外，本實(shí)用新型是基于iro工藝，性能高，適合批量生產(chǎn)。
【附圖說明】
[0014]圖1是本實(shí)用新型的等效電路圖；
[0015]圖2是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0016]圖3是本實(shí)用新型的整體示意圖；
[0017]圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例的仿真結(jié)果。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例，對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。
[0019]實(shí)施例1:如圖1-4所示，一種IPD低通濾波器，包括兩層基板和一層集成LC低通濾波器;所述的兩層基板是半導(dǎo)體硅基板;集成LC低通濾波器通過光刻、金屬沉積、干法刻蝕、高溫氧化刻蝕在第一層硅基板上，其中集成LC低通濾波器的電感和電容之間通過引線孔光刻方式實(shí)現(xiàn)連接;利用通孔和PCB載板接合封裝，封裝方式為芯片連接端通過TSV硅通孔方式形成通路，無需引線鍵合，形成最短電路，降低電阻，實(shí)現(xiàn)更大的空間效率和更高的互連
FtFt也/又。
[0020]所述iro低通濾波器還包括有硅基氧化層;兩層基板為第一層硅基板、第二層硅基板，其中第一層硅基板是襯底，在第一層硅基板下表面處設(shè)有一層金屬導(dǎo)體層，該金屬導(dǎo)體層為金屬地面;LC低通濾波器為濾波結(jié)構(gòu)層，通過光刻、金屬沉積、干法刻蝕、高溫氧化刻蝕在第一層硅基板上；濾波結(jié)構(gòu)層與第二層硅基板之間設(shè)有硅基氧化層，采用雙層基板堆疊將第二層硅基板覆蓋在刻蝕好的LC低通濾波器電路上方，防止電路氧化。
[0021]所述LC低通濾波器為帶有四個傳輸零點(diǎn)的低通濾波器，LC低通濾波器包括第一對LC并聯(lián)諧振、第二對LC并聯(lián)諧振、第三對LC并聯(lián)諧振;其中LC低通濾波器輸入端和第一對LC并聯(lián)諧振的輸入端連接，第一對LC并聯(lián)諧振的輸出端與第二對LC并聯(lián)諧振的輸入端連接，第二對LC并聯(lián)諧振的輸出端與第三對LC并聯(lián)諧振的輸入端連接，第三對LC并聯(lián)諧振的輸出端與低通濾波器的輸出端連接;其中，LC低通濾波器輸入端和第一對LC并聯(lián)諧振之間連接接地電容C4，第一對LC并聯(lián)諧振和第二對LC并聯(lián)諧振之間連接接地電容C5，第二對LC并聯(lián)諧振與第三對LC并聯(lián)諧振之間連接地電容C6，第三對LC并聯(lián)諧振與LC低通濾波器輸出端連接接地電容C7。
[0022]所述第一對LC并聯(lián)諧振中的電容Cl、第二對LC并聯(lián)諧振中的電容C2、第三對LC并聯(lián)諧振中的中的電容C3、電容C4、電容C5、電容C6、電容C7采取的是平行板電容，通過在平行板之間填充高介電材料提高電容量;第一對LC并聯(lián)諧振中的電容L1、第二對LC并聯(lián)諧振中的電容L2、第三對LC并聯(lián)諧振中的中的電容L3采取的是平面螺旋電感，利用硅平面刻蝕方式實(shí)現(xiàn)。
[0023]實(shí)施例2:—種IPD低通濾波器，如圖1所示，本實(shí)施例是帶有四個傳輸零點(diǎn)的橢圓低通濾波器，七階橢圓低通濾波器的等效電路，輸入端和第一對LC并聯(lián)諧振(電感L1、電容Cl)的輸入端連接，第一對LC并聯(lián)諧振的輸出端與第二對LC并聯(lián)諧振(電感L2、電容C2)的輸入端連接，第二對LC并聯(lián)諧振的輸出端與第三對LC并聯(lián)諧振(電感L3、電容C3)的輸入端連接，第三對LC并聯(lián)諧振的輸出端與低通濾波器的輸出端連接;其中，輸入端和第一對LC并聯(lián)諧振之間連接接地電容C4，第一對LC并聯(lián)諧振和第二對LC并聯(lián)諧振之間連接接地電容C5，第二對LC并聯(lián)諧振與第三對LC并聯(lián)諧振之間連接地電容C6，第三對LC并聯(lián)諧振與輸出端連接接地電容C7。
[0024]如圖2所示，從左至右依次為電感L1、電感L2、電感L3;此電感都是由微帶線繞成一個八邊形螺旋結(jié)構(gòu)；其中，左邊的螺旋電感為LI，中間的螺旋電感為L2，右邊的螺旋電感為L3，電感L1、電感L2、電感L3三個電感的始端和末端都依次相互連接，連接方式都是在連接端通過打孔以金屬導(dǎo)體相連接;其中電感LI的始端與輸入端口連接，并且電感LI的終端與電感L2的始端通過金屬導(dǎo)體連在一起，電感L2的終端與電感L3的始端也是通過金屬導(dǎo)體連接在一起，電感L3的終端與輸出端口連接。
[0025]電容Cl、電容C2、電容C3都為平行板電容結(jié)構(gòu)。其中電容Cl和電感LI并聯(lián)、電容C2和電感L2并聯(lián)、電容C3和電感L3并聯(lián)；即電感LI的始端連接電容Cl的一個極板，電感LI的末端端連接電容Cl的另一個極板，使電容CI和電感LI形成第一對LC并聯(lián)諧振；電感L2的始端連接電容C2的一個極板，電感L2的末端端連接電容C2的另一個極板，使電容C2和電感L2形成第二對LC并聯(lián)諧振；電感L3的始端連接電容C3的一個極板，電感L3的末端端連接電容C3的另一個極板，使電容C3和電感L3形成第三對LC并聯(lián)諧振。
[0026]電容C4、電容C5、電容C6、電容C7都為平行板電容結(jié)構(gòu)。其中電容C4連接在輸入端和第一對LC并聯(lián)諧振之間，電容C4的一個極板通過圓柱導(dǎo)體與金屬地面相連接形成端口地。電容C5連接在第一對LC并聯(lián)諧振和第二對LC并聯(lián)諧振之間；電容C5的一個極板通過圓柱導(dǎo)體與金屬地面相連接形成端口地。電容C6連接在第二對LC并聯(lián)諧振和第三對LC并聯(lián)諧振之間；電容C6的一個極板通過圓柱導(dǎo)體與金屬地面相連接形成端口地。電容C7連接在第三對LC并聯(lián)諧振和輸出端口之間，電容C7的一個極板通過圓柱導(dǎo)體與金屬地面相連接形成端口地。
[0027]如圖3所示，本實(shí)用新型IPD濾波器的封裝結(jié)構(gòu)為(2 mmX ImmX0.5mm)，該濾波器由金屬地面、兩層硅介質(zhì)層、硅氧化層、濾波結(jié)構(gòu)層、電容之間的填充介質(zhì)層構(gòu)成。
[0028]如圖4所示，該低通濾波器截止頻率為3GHz，通帶內(nèi)插入損耗小于1.2dB。阻帶內(nèi)，在3.65GHz到1GHz范圍內(nèi)抑制大于30dB。通帶內(nèi)駐波比(VSWR)小于1.8。通帶到阻帶的矩形系數(shù)為1.2左右。
[0029]上面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的具體實(shí)施例作了詳細(xì)說明，但是本實(shí)用新型并不限于上述實(shí)施例，在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識范圍內(nèi)，還可以在不脫離本實(shí)用新型宗旨的前提下作出各種變化。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種IPD低通濾波器，其特征在于:包括兩層基板和一層集成LC低通濾波器;所述的兩層基板是半導(dǎo)體硅基板;集成LC低通濾波器通過光刻、金屬沉積、干法刻蝕、高溫氧化刻蝕在第一層硅基板上，其中集成LC低通濾波器的電感和電容之間通過引線孔光刻方式實(shí)現(xiàn)連接;利用通孔和PCB載板接合封裝，封裝方式為芯片連接端通過TSV硅通孔方式形成通路。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的IPD低通濾波器，其特征在于:所述IPD低通濾波器還包括有硅基氧化層;兩層基板為第一層硅基板、第二層硅基板，其中第一層硅基板是襯底，在第一層硅基板下表面處設(shè)有一層金屬導(dǎo)體層，該金屬導(dǎo)體層為金屬地面;LC低通濾波器為濾波結(jié)構(gòu)層，通過光刻、金屬沉積、干法刻蝕、高溫氧化刻蝕在第一層硅基板上;濾波結(jié)構(gòu)層與第二層硅基板之間設(shè)有硅基氧化層，采用雙層基板堆疊將第二層硅基板覆蓋在刻蝕好的LC低通濾波器電路上方。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的IPD低通濾波器，其特征在于:所述LC低通濾波器為帶有四個傳輸零點(diǎn)的低通濾波器，LC低通濾波器包括第一對LC并聯(lián)諧振、第二對LC并聯(lián)諧振、第三對LC并聯(lián)諧振;其中LC低通濾波器輸入端和第一對LC并聯(lián)諧振的輸入端連接，第一對LC并聯(lián)諧振的輸出端與第二對LC并聯(lián)諧振的輸入端連接，第二對LC并聯(lián)諧振的輸出端與第三對LC并聯(lián)諧振的輸入端連接，第三對LC并聯(lián)諧振的輸出端與低通濾波器的輸出端連接;其中，LC低通濾波器輸入端和第一對LC并聯(lián)諧振之間連接接地電容C4，第一對LC并聯(lián)諧振和第二對LC并聯(lián)諧振之間連接接地電容C5，第二對LC并聯(lián)諧振與第三對LC并聯(lián)諧振之間連接地電容C6，第三對LC并聯(lián)諧振與LC低通濾波器輸出端連接接地電容C7。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的IPD低通濾波器，其特征在于:所述第一對LC并聯(lián)諧振中的電容Cl、第二對LC并聯(lián)諧振中的電容C2、第三對LC并聯(lián)諧振中的中的電容C3、電容C4、電容C5、電容C6、電容C7采取的是平行板電容，通過在平行板之間填充高介電材料提高電容量;第一對LC并聯(lián)諧振中的電容L1、第二對LC并聯(lián)諧振中的電容L2、第三對LC并聯(lián)諧振中的中的電容L3采取的是平面螺旋電感，利用硅平面刻蝕方式實(shí)現(xiàn)。
【文檔編號】H03H5/00GK205647456SQ201620364065
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年4月27日
【發(fā)明人】邢孟江, 代傳相, 朱友杰, 郭緒躍, 王維
【申請人】昆明理工大學(xué)