Mikrowellen-Technik - Dünnschicht passive Geräte in HF/Mikrowellen-Leiterplatte

Die meisten passiven Dünnschicht-Geräte in HF/Mikrowellen-Leiterplatte basieren auch auf der mehrschichtigen keramischen Brenntechnik, In dem mehrere Schichten hochleitfähiger Metalllegierungselektrodenschichten und verlustarmer keramischer Isolationsschichten versetzt werden, um die erforderlichen Kapazitätswerte zu erhalten. Die resultierende Laminierung wird dann bei hohen Temperaturen gebrannt, um eine monolithische Struktur zu bilden. Dieses Verfahren erfüllt noch immer die Anforderungen der großen Kapazität von Kondensatoren und Hochleistungskondensatoren sehr gut.

Allerdings, Der mehrschichtige keramische Prozess kann zu Unterschieden zwischen Chargen und Produkten derselben Charge bei bestimmten Parametern führen, die für die HF wichtig sind Designer, wie Q-Werte, ESR, Veränderungen des Isolationswiderstands, und Änderungen der Kapazitätswerte über einen vorgegebenen Toleranzbereich. Obwohl es viele Anwendungen gibt, in denen diese Parametervariationen keine negativen Auswirkungen haben, Aktuelle technologische Durchbrüche auf dem Gebiet der Dünnschichtelementproduktion bieten Designmit einer Alternative zur Produktion Hochfrequenz-Mikrowelle Brett Elemente.

Dieselbe Dünnschicht-Technologie, die zur Herstellung von Halbleitern verwendet wird, kann auch zur Herstellung von Dünnschicht-passiven Komponenten mit strengen elektrischen und physikalischen Eigenschaften verwendet werden. Die Drahtbreite und Isolierschichtdicke können bis zu 1μm bzw. 10nm betragen. Strenge Linienbreiten führen zu strengen Parametertoleranzen (Induktivitätswerte und Kapazitätswerte), und mehrere weitere elektrische Leistungsvorteile können weiter optimiert werden. Durch den Hochvakuum-Elektroden-Abscheideprozess sind die ESR-Werte zwischen Produktchargen und zwischen verschiedenen Produkten in derselben Charge extrem stabil. Die hochreine und niedrige K-Isolierschicht, die durch das chemische Dampfabscheidungsverfahren (CVD) erhalten wird, macht die Q- und ESR-Werte sehr stabil. Impedanzwerte sind über einen weiten Frequenzbereich stabil und vorhersagbar. Das Packaging-Verfahren Flat Grid Array (LGA) ermöglicht es, parasitäre Parameter zu reduzieren.

Diese Leistungsvorteile von Dünnschichtelementen wirken sich auf das Design aus. Oft kann die Anzahl der Komponenten reduziert werden, die zur Erreichung einer bestimmten Schaltungsfunktion erforderlich sind. Durch die Verringerung der Anzahl der verwendeten Komponenten wird nicht nur die Designgröße reduziert, sondern auch die Montagezeit und -kosten werden eingespart und die Zuverlässigkeit des Produkts wird verbessert. Darüber hinaus wird die elektrische Gesamtleistung von Produkten, die diese Komponente verwenden, aufgrund ihrer stabileren elektrischen Leistung und geringeren Verluste verbessert.

In einer typischen Anwendung werden Schmalband-Notch-Filter verwendet, um die zufälligen Differenzfrequenzen und Oberschwingungen zu dämpfen, die von komplexen, weitreichenden Mehrband-Funkempfängern erzeugt werden. Aufgrund der nahezu perfekten Beschaffenheit der Folie ist es möglich, die sechs im Doppel-T-Design verwendeten Komponenten durch einen einzigen hochwertigen Folienkondensator zu ersetzen.

A thin-film capacitor (shown in Figure 1) also has an unmentioned performance advantage: it responds to only one resonant point because the device is packaged as a multilayer ceramic capacitor (MLCC) using a single insulating layer Design. Abbildung 2 zeigt eine partielle S21 Vorwärtsübertragungsverlustkurve für diesen Filmkondensator.

Fig. 1 Struktur des Filmkondensators

Abb. 2 Kennlinie für die Verlustleistung der Vorwärtsübertragung von S21

Durch Auswahl von Folienkondensator-Komponenten, Leiterplattenhersteller Kann die überlegene elektrische Leistung von Einschicht-Kondensatoren erhalten und die Vorteile von MLCC-Komponenten genießen. Abbildung 3 zeigt den Einfluss der Stabilität der Leistung des Filmkondensators auf die Dicke der Elektrode und Oxidschicht, und der Einfluss ihrer Qualität auf den K-Wert der Dämmschicht.

Fig. 3 Der Frequenzgang des Filmkondensators hat eine ausgezeichnete Wiederholbarkeit

Wir müssen erkennen, dass die Verwendung von Filmkondensatoren als Bandstoppfilter Grenzen hat. Weil Filmkondensatoren typischerweise nur geringe Kapazitätswerte liefern, Sie beschränken sich auf relativ hochfrequente Band-Stop Filter Designs. Wenn niederfrequent Designs sind beteiligt, Es muss ein alternatives Filterverfahren verwendet werden, usually using high Q multilayer HF/Mikrowellen-Leiterplatte Kondensatoren.

Filminduktivität.

Folieninduktivitäten haben viele praktische Vorteile gegenüber Luftkern-Induktivitäten (obwohl sie nicht die gleiche Q erreichen). Während der Oberflächenmontage sind Filminduktivitäten einfacher zu greifen und zu platzieren als Luftkern-Induktivitäten. Es ist auch bequem, IR, Dampfphasenmethode und Wellenprozess zu verwenden, die üblicherweise in der Montage verwendet werden. Darüber hinaus können Folieninduktoren ihre Induktivitätswerte während dieser Prozesse sowie in Handling- und Vibrationsumgebungen beibehalten. Obwohl sie nicht wie Luftkern-Induktivitäten im Schaltkreis abgestimmt werden können, können Dünnschicht-Induktivitäten anstelle von Luftkern-Induktivitäten verwendet werden, sobald die genauen Induktivitätswerte ermittelt sind, die zur Realisierung bestimmter Schaltungsfunktionen erforderlich sind.

Wie bei Filmkondensatoren werden ESR und Verlust des Filminduktors durch die Linienbreitensteuerung und die Qualität/Genauigkeit der Isolationsschichtabscheidung deutlich reduziert. Dadurch kann die fertige Größe auf die 0402-Pakete reduziert werden und nahezu jeder gewünschte Induktivitätswert erreicht werden, während eine Präzision nahe 0,05nH toleriert wird. Darüber hinaus ermöglicht der stabile Metallisierungsprozess dem Folieninduktor eine hohe Stromtragfähigkeit: Die Stromtragfähigkeit variiert von Produkt zu Produkt, bis zu 1000mA.

Dünnschichtinduktivitäten können zur Frequenzkompensation von Breitbandverstärkern eingesetzt werden. Bisher wurde eine Widerstand-Induktor-Kombination verwendet. Wie im Fall von Dünnschichtkondensatoren kann die Verwendung von Dünnschichtinduktivitäten die Anzahl der Komponenten reduzieren, die in der Schaltung verwendet werden, wodurch die fertige Größe reduziert, das Gewicht reduziert, die Montage vereinfacht, Kosten gesenkt und die Zuverlässigkeit verbessert wird. Wie Filmkondensatoren können Filminduktivitäten nur geringe Induktivitätswerte liefern, so dass ihre Anwendungen begrenzt sind.

Das heißt:, Dünnschichtinduktivitäten können Designer mit einer guten Lösung bei sehr hohen Frequenzen. Ein gängiges Anwendungsbeispiel sind Oszillatoren mit Frequenzen bis zu mehreren Gigahertz. Bei hohen Frequenzen, Es ist unpraktisch, drahtgewickelte Induktoren zu verwenden, da die Technologie zur Herstellung drahtgewickelter Induktoren mit solchen geringen Induktivitätswerten nicht verfügbar ist. Bei dieser Art von Anwendung, DesignEs gibt nur zwei Möglichkeiten: Verwenden Sie ein Schlangenfutter PCB cirKüchenbrettDesign um einen niedrigen Induktivitätswert zu erhalten, oder wählen Sie eine Miniatur-Oberfläche gekapselte Film-Induktivität.