微波技術 - 射頻/微波電路板中的薄膜無源器件

大多數薄膜無源器件 射頻/微波電路板 也基於多層陶瓷燒制科技, 其中多層高導電金屬合金電極層和低損耗陶瓷絕緣層交錯排列，以獲得所需的電容值. 然後在高溫下燒制所得到的疊片，以形成整體結構. 該工藝仍能很好地滿足大容量電容器和大功率電容器的需要.

然而, 多層陶瓷工藝可能會導致批次之間以及同一批次中的產品之間在某些參數上存在差异，這些參數對RF非常重要 設計呃, 例如Q值, ESR公司, 絕緣電阻的變化, 以及在規定公差範圍內電容值的變化. 儘管在許多應用中，這些參數變化不會產生負面影響, 現時薄膜元件生產領域的科技突破正在提供 設計替代生產的ers 高頻微波 板 元素.

用於生產電晶體的相同薄膜科技也可用於生產具有嚴格電力和物理特性的薄膜無源元件。 導線寬度和絕緣層厚度分別可達1mm和10nm。 嚴格的線寬尺寸會導致嚴格的參數公差（電感值和電容值），並且可以進一步優化其他幾個電力效能優勢。 由於採用高真空電極沉積工藝，產品批次之間以及同一批次中不同產品之間的ESR值非常穩定。 通過化學氣相沉積（CVD）工藝獲得的超純低K絕緣層使Q值和ESR值非常穩定。 阻抗值在較寬的頻率範圍內穩定且可預測。 平面網格陣列（LGA）封裝過程使其能够减少寄生參數。

薄膜元件的這些效能優勢對設計有影響。 通常，實現特定電路功能所需的元件數量可以减少。 通過减少使用的部件數量，不僅可以减小設計尺寸，還可以節省組裝時間和成本，提高產品的可靠性。 此外，由於其更穩定的電力效能和更低的損耗，使用該組件的產品的整體電力效能將得到改善。

在典型應用中，窄帶陷波濾波器用於衰减複雜、寬範圍、多頻帶無線電接收機產生的偶然差分頻率和諧波。 由於薄膜近乎完美的性質，可以用一個高品質的薄膜電容器代替雙T設計中使用的六個組件。

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 設計. 圖2顯示了該薄膜電容器的部分S21正向傳輸損耗特性曲線.

圖1薄膜電容器結構

圖2 S21正向傳輸損耗特性曲線

通過選擇薄膜電容器元件, PCB製造商 可獲得單層電容器優越的電力效能，享受MLCC型元件的優點. 圖3顯示了薄膜電容器效能穩定性對電極和氧化層厚度的影響, 以及其質量對絕緣層K值的影響.

圖3薄膜電容器的頻率回應具有極好的重複性

我們必須認識到，將薄膜電容器用作帶阻濾波器有其局限性. 因為薄膜電容器通常只提供較小的電容值, 它們僅限於相對高頻的帶阻濾波器 設計s. 如果低頻 設計涉及, 必須使用替代過濾方法, usually using high Q multilayer 射頻/微波電路板 電容器.

薄膜電感。

與空心電感器相比，薄膜電感器具有許多實際優勢（儘管它們的Q值不同）。 在表面貼裝過程中，薄膜電感器比空心電感器更容易抓取和放置。 此外，還可以方便地使用組裝中常用的紅外、氣相法和波譜法。 此外，薄膜電感器可以在這些過程中以及在搬運和强振動環境中保持其電感值。 雖然它們不能像空心電感器那樣在電路中調諧，但一旦確定了實現某些電路功能所需的準確電感值，就可以使用薄膜電感器代替空心電感器（假設Q值足够）。

與薄膜電容器一樣，由於線寬控制和絕緣層沉積的質量/精度，薄膜電感器的ESR和損耗顯著降低。 這允許將成品尺寸减小到0402封裝，並且可以實現幾乎任何所需的電感值，同時允許精度接近0.05nH。 此外，穩定的金屬化工藝使薄膜電感器具有高載流量：載流量因產品而异，最高可達1000mA。

薄膜電感可用於寬帶放大器的頻率補償。 之前，使用了電阻/電感器組合。 與薄膜電容器一樣，使用薄膜電感器可以减少電路中使用的元件數量，從而减小成品尺寸，減輕重量，簡化組裝，降低成本，提高可靠性。 與薄膜電容器一樣，薄膜電感器只能提供較小的電感值，囙此其應用受到限制。

也就是說, 薄膜電感器可以提供 設計在極高頻率下具有良好解決方案的ers. 一個常見的應用示例是頻率高達幾千兆赫的振盪器. 在高頻下, 使用線繞電感器是不切實際的，因為生產具有如此小電感值的線繞電感器的科技不可用. 在這種類型的應用中, 設計ers只有兩種選擇：使用蛇紋 PCB電路cuit板設計 獲得低電感值, 或者選擇微型表面封裝薄膜電感器.