一种高性能宽带薄膜IPD滤波器芯片

allin2025-12-20  27


本发明属于射频及集成电路,涉及一种高性能宽带薄膜ipd滤波器芯片。


背景技术:

1、随着移动通信发展到5g时代,通信市场对射频前端器件的需求量显著增加,同时对微型化、集成化和性能的要求也越来越高。滤波器作为射频前端的关键器件,其尺寸及性能同时决定着系统综合性能的优劣。基于钛酸盐陶瓷的ipd(integrated passivedevices)工艺是一种新型的半导体加工技术,设计堆叠体积小、调试灵活、成本低、成品率高,同时在插入损耗、带外衰减、温度漂移等性能方面均有较好表现,适用于制作微波无源器件;但是作为一种使用高介质基板的薄膜电路加工工艺,其寄生电容仍然给滤波器芯片的设计和性能提高带来了不小的挑战。


技术实现思路

1、发明目的:针对现有技术存在的上述问题,本发明的目的是提出一种小尺寸、易实现、高性能的宽带薄膜ipd滤波器芯片设计,实现降低寄生电容的影响的目的。

2、技术方案:为实现上述发明目的,本发明采用如下技术方案:

3、一种高性能宽带薄膜ipd滤波器芯片,包括上层的金属微带线和mim(metal-insulator-metal)电容,中间层的微带介质板,贯穿微带介质板的金属柱和绝缘介质柱,以及下层的接地金属板;

4、所述金属微带线包括一对输入/输出馈线,螺旋线型结构的第一电感、第二电感、第三电感、第四电感,折线型结构的第五电感、第六电感,叉指型结构的第一电容、第二电容,以及用于连接电感、mim电容的金属桥;

5、所述mim电容采用金属下极板加介质绝缘层再加金属上极板结构实现,包括第三电容、第四电容、第五电容、第六电容、第七电容;

6、所述第三电容和第四电容下方设置绝缘介质柱,所述绝缘介质柱与第三电容/第四电容等大小,与微带介质基板等高;

7、所述第一电感/第二电感的一端与输入/输出馈线相连,另一端通过金属桥跨越金属微带线与第三电容/第四电容的下极板相连;

8、所述第三电容/第四电容的下极板还与第一电容/第二电容的一端相连;

9、所述第三电容/第四电容的上极板通过金属桥与第五电容/第六电容的上极板相连;

10、所述第一电容/第二电容的另一端与第五电容/第六电容的下极板相连;

11、所述第五电容/第六电容下极板通过金属柱还与接地金属板相连,其上极板通过金属桥跨越金属微带线与第三电感/第四电感的一端相连;

12、所述的第三电感/第四电感的另一端与第五电感相连;

13、所述第五电感通过金属桥与第七电容的上极板相连;

14、所述第七电容上下极板分别与第六电感的两端相连;

15、所述第七电容的下极板还与接地金属板通过金属柱相连;

16、所述第一电感、第三电容、第一电容、第五电容、第三电感构成的电路结构,与第二电感、第四电容、第二电容、第六电容、第四电感构成的电路结构镜像对称。

17、作为本发明的优选方案,所述微带介质板采用钛酸盐陶瓷基板。

18、作为本发明的优选方案,所述绝缘介质柱采用聚酰亚胺(pi)填入介质基板通孔形成。

19、作为本发明的优选方案,所述输入/输出馈线均为gsg(ground-signal-ground)探针,位于滤波器芯片的同一侧。

20、作为本发明的优选方案,所述第一电感、第二电感、第三电感和第四电感是采用金属微带线绕制成的矩形电感,其长度宽度比例不超过1.5,进而避免降低电感的品质因数。

21、作为本发明的优选方案,所述金属桥的宽度大于螺旋线型电感微带线宽度。

22、作为本发明的优选方案,所述金属桥的高度与mim电容的上极板的高度等高。

23、作为本发明的优选方案,所述绝缘介质柱加载在第三电容/第四电容下与接地金属板接触,进而降低寄生电容对滤波器芯片性能的影响。

24、作为本发明的优选方案,所述第一电容和第二电容所用叉指型微带线宽度和间距与电感绕线微带线宽度和间距一致。

25、作为本发明的优选方案,所述第一电容/第二电容接地采用共接地结构,第一电容/第二电容接地端并入第六电容/第七电容接地端,避免额外增加尺寸和减小耦合效应及寄生参数。

26、有益效果:本发明与现有技术比较,具有以下显著效果:

27、一、本发明所提出的一种基于钛酸盐陶瓷工艺的高性能宽带薄膜ipd滤波器芯片,具有尺寸小、易于加工和成本低等优点。

28、二、本发明所提出的一种基于钛酸盐陶瓷工艺的高性能宽带薄膜ipd滤波器芯片,通过对易产生寄生电容的元件加载绝缘介质柱(pi柱),能够显著地减小寄生电容,表现出良好的性能。



技术特征:

1.一种高性能宽带薄膜ipd滤波器芯片,其特征在于,包括上层的金属微带线和mim电容,中间层的微带介质板,贯穿微带介质板的金属柱和绝缘介质柱,以及下层的接地金属板;

2.根据权利要求1所述的高性能宽带薄膜ipd滤波器芯片,其特征在于,所述微带介质板采用钛酸盐陶瓷基板。

3.根据权利要求1所述的高性能宽带薄膜ipd滤波器芯片,其特征在于,所述绝缘介质柱采用聚酰亚胺填入介质基板通孔形成。

4.根据权利要求1所述的高性能宽带薄膜ipd滤波器芯片,其特征在于,所述输入/输出馈线均为gsg探针,位于滤波器芯片的同一侧。

5.根据权利要求1所述的高性能宽带薄膜ipd滤波器芯片,其特征在于,所述第一电感、第二电感、第三电感和第四电感是采用金属微带线绕制成的矩形电感,其长宽比例不超过1.5。

6.根据权利要求1所述的高性能宽带薄膜ipd滤波器芯片,其特征在于,所述金属桥的宽度大于螺旋线型电感微带线宽度。

7.根据权利要求1所述的高性能宽带薄膜ipd滤波器芯片,其特征在于,所述金属桥的高度与mim电容的上极板的高度等高。

8.根据权利要求1所述的高性能宽带薄膜ipd滤波器芯片,其特征在于,所述第一电容和第二电容所用叉指型微带线宽度和间距与电感绕线微带线宽度和间距一致。

9.根据权利要求1所述的高性能宽带薄膜ipd滤波器芯片,其特征在于,所述绝缘介质柱加载在第三电容/第四电容下与接地金属板接触。

10.根据权利要求1所述的高性能宽带薄膜ipd滤波器芯片,其特征在于,所述第一电容/第二电容接地采用共接地结构,第一电容/第二电容接地端并入第六电容/第七电容接地端。


技术总结
本发明公开了一种高性能宽带薄膜IPD滤波器芯片,包括上层的金属微带线和MIM电容,中间层的微带介质板,贯穿微带介质板的金属柱和绝缘介质柱,以及下层的接地金属板;其中金属微带线包括一对输入/输出馈线,螺旋线型结构的第一至第四电感,折线型结构的第五、第六电感,叉指型结构的第一、第二电容,以及用于连接电感、MIM电容的金属桥;MIM电容包括第三至第七电容;通过HFSS建模和ADS仿真电路模型,找到易受寄生电容影响的导致滤波器性能恶化的第三电容和第四电容,在其下方设置绝缘介质柱可以有效地降低寄生电容的影响,优化滤波器芯片性能。本发明不仅可以满足滤波器芯片小尺寸、低成本、低损耗的要求,还可以优化滤波器芯片的性能。

技术研发人员:吕云鹏,刘洋均,潘子扬,江昊儒,祝雷,程崇虎
受保护的技术使用者:南京邮电大学
技术研发日:
技术公布日:2024/10/31
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