Teknologi Microwave - Peranti pasif filem halus dalam papan Circuit RF/microwave

Kebanyakan peranti pasif filem tipis dalam papan sirkuit RF/Microwave juga berdasarkan teknik pelbagai lapisan penembakan keramik, di mana lapisan pelbagai lapisan elektrod legasi logam yang sangat konduktif dan lapisan isolasi keramik yang kehilangan rendah ditetapkan untuk mendapatkan nilai kapasitasi yang diperlukan. Laminasi hasilnya ditembak pada suhu tinggi untuk membentuk struktur monolitik. Proses ini masih memenuhi keperluan kapasitas besar kondensator dan kondensator kuasa tinggi dengan baik.

Namun, proses keramik berbilang lapisan boleh menghasilkan perbezaan diantara batch dan diantara produk dalam batch yang sama dalam parameter tertentu yang penting bagi perancang RF, seperti nilai Q, ESR, perubahan dalam resistensi izolasi, dan perubahan nilai kapasitasi dalam julat toleransi tertentu. Walaupun ada banyak aplikasi di mana variasi parameter ini tidak mempunyai kesan negatif, penemuan teknologi semasa dalam medan produksi unsur filem tipis menyediakan desainer alternatif untuk menghasilkan unsur papan microwave frekuensi tinggi.

Teknologi filem halus yang sama digunakan untuk menghasilkan semikonduktor juga boleh digunakan untuk menghasilkan komponen pasif filem halus dengan sifat elektrik dan fizik yang ketat. Lebar wayar dan tebal lapisan isolasi boleh sehingga 1μm dan 10nm respectively. Saiz lebar garis ketat mengarah kepada toleransi parameter ketat (nilai induktansi dan nilai kapasitasi), dan beberapa keuntungan prestasi elektrik lain boleh diterima lebih lanjut. Kerana proses depositi elektrod vakum tinggi, nilai ESR sangat stabil diantara batch produk dan diantara produk yang berbeza dalam batch yang sama. Lapisan insulasi K yang sangat murni dan rendah yang diperoleh oleh proses deposisi vapor kimia (CVD) membuat nilai Q dan ESR sangat stabil. Nilai kemudahan stabil dan boleh dijangka dalam julat frekuensi luas. Proses pakej array grid rata (LGA) membenarkannya untuk mengurangkan parameter parasit.

Keuntungan prestasi elemen filem tipis ini mempunyai kesan pada desain. Biasanya, bilangan komponen yang diperlukan untuk mencapai fungsi sirkuit tertentu boleh dikurangkan. Dengan mengurangi bilangan komponen yang digunakan, tidak hanya saiz desain akan dikurangkan, tetapi juga masa dan kos pemasangan akan disimpan, dan kepercayaan produk akan diperbaiki. Selain itu, prestasi elektrik keseluruhan produk yang menggunakan komponen ini akan diperbaiki kerana prestasi elektrik yang lebih stabil dan kehilangan lebih rendah.

Dalam aplikasi biasa, penapis kelajuan band sempit digunakan untuk mengurangkan frekuensi perbezaan dan harmonik yang disebabkan oleh penerima radio kompleks, julat lebar, berbilang-band. Kerana sifat filem ini hampir sempurna, ia mungkin untuk menggantikan enam komponen yang digunakan dalam rekaan T ganda dengan kondensator filem berkualiti tinggi tunggal.

Kondensator-filem tipis (dipaparkan dalam Gambar 1) juga mempunyai keuntungan prestasi yang tidak disebut: ia merespon kepada satu titik resonan kerana peranti dipaket sebagai kondensator keramik berbilang lapisan (MLCC) menggunakan desain lapisan isolasi tunggal. Figure 2 menunjukkan lengkung karakteristik kerugian transmisi maju S21 sebahagian untuk kondensator filem ini.

FIG. 1 Struktur kondensator filem

FIG. 2 Lengkung karakteristik kehilangan transmisi maju S21

Dengan memilih komponen kondensator filem, pembuat PCB boleh mendapatkan prestasi elektrik tertinggi kondensator lapisan tunggal dan menikmati keuntungan komponen jenis MLCC. Gambar 3 menunjukkan pengaruh kestabilan prestasi kondensator filem pada tebal elektrod dan lapisan oksid, dan pengaruh kualitinya pada nilai K lapisan yang mengisolasi.

FIG. 3 Balasan frekuensi kondensator filem mempunyai kemampuan ulang yang baik

Kita mesti sedar bahawa penggunaan kondensator filem sebagai penapis band-stop mempunyai keterangan. Kerana kondensator filem biasanya menyediakan nilai kondensasi kecil, ia terbatas kepada reka penapis frekuensi-frekuensi relatif tinggi. Jika rancangan frekuensi rendah terlibat, kaedah penapis alternatif mesti digunakan, biasanya menggunakan kapasitor papan sirkuit sirkuit RF/microwave Q berbilang lapisan tinggi.

Induktan filem.

Induktor filem mempunyai banyak keuntungan praktik daripada induktor inti udara (walaupun mereka tidak mencapai Q yang sama). Semasa lekapan permukaan, induktor filem lebih mudah untuk ditangkap dan ditempatkan daripada induktor air-core. Ia juga sesuai untuk menggunakan IR, kaedah fasa paru, dan proses gelombang yang biasanya digunakan dalam pemasangan. Selain itu, induktor filem boleh menyimpan nilai induksi mereka semasa proses ini, serta dalam pengendalian dan persekitaran getaran yang kuat. Walaupun mereka tidak boleh ditetapkan dalam sirkuit sebagai induktor-inti udara boleh, selepas nilai induktan yang tepat yang diperlukan untuk melaksanakan fungsi sirkuit tertentu ditetapkan, induktor-filem tipis boleh digunakan selain induktor-inti udara (menganggap nilai Q cukup).

Seperti dalam kes kondensator filem, ESR dan kehilangan induktor filem dikurangkan secara signifikan kerana kawalan lebar baris dan kualiti/ketepatan depositi lapisan pengasingan. Ini membenarkan saiz selesai untuk dikurangkan ke pakej 0402 dan membenarkan hampir mana-mana nilai induksi yang diperlukan untuk dicapai semasa menahan ketepatan yang dekat dengan 0.05nH. Selain itu, proses metalisasi stabil membenarkan induktor filem mempunyai kapasitas pembawa semasa tinggi: kapasitas pembawa semasa berbeza dari produk ke produk, sehingga 1000mA.

Induktor filem-halus boleh digunakan untuk pembayaran frekuensi penyembah jalur lebar. Sebelum ini, kombinasi penentang/induktor digunakan. Seperti dalam kes kondensator-filem tipis, penggunaan induktor-filem tipis boleh mengurangi bilangan komponen yang digunakan dalam sirkuit, dengan itu mengurangi saiz selesai, mengurangi berat badan, mempermudahkan kumpulan, mengurangi kos, dan meningkatkan kepercayaan. Seperti kondensator filem, induktor filem hanya boleh menyediakan nilai induksi kecil, jadi aplikasi mereka terhad.

Yang dikatakan, induktor filem tipis boleh menyediakan perancang dengan penyelesaian yang baik pada frekuensi yang sangat tinggi. Contoh aplikasi biasa ialah oscilator dengan frekuensi hingga beberapa gigahertz. Pada frekuensi tinggi, ia tidak praktik untuk menggunakan induktor luka wayar kerana teknologi untuk menghasilkan induktor luka wayar dengan nilai induktor kecil seperti ini tidak tersedia. Dalam jenis aplikasi ini, para desainer hanya mempunyai dua pilihan: gunakan papan sirkuit PCB garis ular untuk mendapatkan nilai induksi rendah, atau pilih induktor filem penutup permukaan miniatur.