Chất nền IC - Tấm cơ sở áp điện cách điện cho bộ lọc mặt trước RF 4G/5G

Việc phát triển các mạng lưới cao 4G và CommentG trong băng tần Languageố ngầm 6GHz đòi hỏi những người điều khiển và nhà sản xuất điện thoại di động có những chức năng mới và mới Công nghệ PCB.

Để lợi dụng độ rộng hơn của băng dữ liệu mà mạng mới sẽ cung cấp, kết nối tần số radio giữa trạm cơ bản và thiết bị người dùng phải dựa trên thiết lập tần số phức tạp hơn. Do đó, sự phức tạp của mô- đun mặt trước RF đã tăng đột ngột, và hơn một trăm bộ lọc cần phải được hoà nhập để hỗ trợ tất cả các chế độ thông tin.

Có rất nhiều công nghệ sẵn sàng để đối phó với nhu cầu chợ bộ lọc đang tăng dần, nhưng hầu hết chúng không thể đáp ứng yêu cầu chặt chẽ hơn của hệ thống 5G. Tuy nhiên, sử dụng một loại mới được tạo ra từ phương diện bảo vệ quang điện (POI) có thể tạo ra các thành phần bộ lọc sóng âm mặt (SAW) cấp cao có khả năng đáp ứng nhu cầu của kênh 5G. Các bộ lọc này có thể áp dụng vào mô- đun mặt trước điện thoại thông minh cùng với bộ khuếch đại năng lượng, công tắc và bộ tuner ăng-ten được tạo ra bằng phương tiện RF-ROI.

5G challenges of front-end modules
5G's wider radio frequency spectrum can achieve data rates that are 20 times faster than 4G. Cùng một lúc, số thiết bị trực tuyến sẽ tăng lên theo cấp số nhân, kết quả là mật độ kết nối cao gấp ngàn lần bây giờ. Sự ra đời của chuẩn mới này sẽ ảnh hưởng đến mọi thiết bị dùng mạng di động.

Để cung cấp tỉ lệ dữ liệu vượt qua 20Gb/s, Các bộ lọc sóng âm cần giải quyết các thử thách phức tạp của các mạng 5G: nhiều dải băng hơn, Độ rộng lớn, tần số cao hơn, and many support for different carrier aggregation (CA) modes and Thiết kế MIME. Kết hợp nhóm.

Để đạt được những yêu cầu mới, sự lựa chọn tín hiệu cần phải rõ ràng hơn. Vì vậy, điều quan trọng là phải làm cho máy cộng hưởng có một nhân tố về hệ số nhiệt độ thấp (TCF) thường ít hơn 10ppm/K; Mặc dù có một yếu tố Q cao, cửa hàng Bode Q thường cao hơn 2000. Ngoài ra, để hỗ trợ sự tập hợp người vận tải khác nhau và chức năng MIMO, việc triệt hạ vượt băng cần phải được cân nhắc cẩn thận hơn.

Hệ thống tối tân của mô- đun mặt trước vẫn là vấn đề then chốt. Tính mất phần cấy ghép phải được giới hạn để tín hiệu có thể di chuyển càng xa càng tốt dưới cùng một cấp năng lượng, trong khi thiết bị phải sử dụng năng lượng một cách hiệu quả.

Các thành phần nội bộ của mô- đun mặt trước điện thoại thông minh đã tăng đột ngột, giới hạn tối đa khoảng trống. Hơn một chục bộ lọc đã được cài vào điện thoại di động cao cấp hiện tại, và có thể dự đoán sẽ có nhiều bộ lọc 100 trong thế hệ tiếp theo. Mỗi bộ lọc được nhắm vào một dây tần số đặc biệt và yêu cầu thiết kế và trình độ đặc biệt. Nhận một số thành phần rất lớn khác nhau trong một không gian rất hẹp thách thức với các đội ngũ thiết kế và sản xuất. Do đó, nhân tố dạng, độ phân tán nhiệt và khả năng cải thiện đã trở thành các đặc tính chính của bộ lọc nội bộ của mô-đun phía trước.

Market demand
So far, Đã chọn tín hiệu của điện thoại thông minh. Piezoelectric materials generate sound waves that can travel freely on the surface of the material (SAW: surface acoustic wave) or between active layers (BAW: bulk acoustic wave).

Bộ lọc SAW hiện tại rất thích hợp với băng tần số 4G thấp và trung bình, nhưng rất khó để đáp ứng yêu cầu cao của 5G (cao TCF, thấp Q, mức nối thấp) và tần suất. Do sự mở rộng nhiệt độ cao của phương diện này (thường là chuyện Nguyên Giáp hoặc lithium niobate), các phản ứng tần số của bộ lọc SAW nhạy cảm với các thay đổi nhiệt độ. Trong phần cuối của quá trình sản xuất thiết bị, việc thêm một lớp nặng vào phần trên của lớp kim loại có thể bù đắp cho vấn đề độ nhạy của nhiệt độ một phần nào đó, nhưng đồng thời lớp mới sẽ ảnh hưởng tới hiệu quả kết nối và hiệu suất cuối của bộ lọc.

Bộ lọc BAW có thể duy trì hiệu suất tốt với tần số cao hơn, nhưng kích thước không thể mỏng như bộ lọc SAW, một thử thách lớn cho việc lắp mô-đun. Hơn nữa, quá trình sản xuất của nó phức tạp hơn, và các nhân tạo và đôi khờ có thể được tổng hợp trên cùng một con chip cũng rất hạn chế.

Film POI
Since it is impossible to compromise on certain performance indicators, Một vấn đề đã phát hiện một loại bệnh chỗ mới để giúp tặng nhân viên và thiết điện thoại dịch đương đầu với những vấn đề trả lợi. The POI substrate consists of a thin layer of single crystal piezoelectric material (currently single crystal lithium tantalate) covering a silicon dioxide layer and a high resistivity substrate, như hiển thị trong hình 1a. Độ dày của lớp thượng chất lithium tiền này thường nằm giữa 0.3 và 1\ 206; 188;chỉ. This thin-movie POI substrate is made using Soitec's Smart-Cutler-226; 132; 162; progress, Đảm bảo độ đồng phục cao cho lớp vỏ và sản xuất hàng loạt chất lượng cao. This structure can guide the sound wave on the surface of the substrate and concentrate its energy in the thin layer of lithium tantalate on the top with minimal loss (Figure 1b). Với loại nền mới này, filter designers can use substrate materials with better coupling coefficients (k2) and lower thermal expansion coefficients, thiết kế cộng hưởng với các yếu tố chất lượng cao với tần số cao, giảm nhiệt độ, và dải băng lớn hơn. Lọc. Cùng một lúc, nhiều bộ lọc có thể được tổng hợp trên cùng con chip.
Mặt cục POI bao gồm một lớp vật liệu gốc,, một lớp ôxy bị chôn và một lớp silicon. The piezoelectric thin-lớp với high equation giới hạn năng lượng của những bức sóng dẫn đường và đạt được các đặc điểm âm thanh cao suất. Lớp oxy chôn vùi chỉ hướng sóng siêu tốc theo một cách mục tiêu và ngăn chặn các vật liệu gốc,, giảm độ tăng nhiệt và do đó độ nhạy của nhiệt độ. Cấu trúc này có thể đạt mức độ kén chọn tín hiệu cao và tần suất ổn định khi nhiệt độ thay đổi.. Bởi vì các nhà sản xuất bộ lọc không còn cần phải thêm lớp dày lên trên để ép các nguyên liệu gốc,, so với TC-SAW, Nó cũng làm đơn giản quá trình sản xuất và tăng hiệu quả kết nối.
Bộ lọc SAW Đất màu POI có khả năng hạ thấp ống dẫn khí, thiết bị sản xuất để quản lý năng lượng. So với các giải pháp khác, Bộ lọc SAW dựa trên POI có lợi thế của nhân tố Q cao, kết nối cao với bộ lọc băng rộng lớn, Cực thấp TCF, và các bộ lọc được tổng hợp cao trên cùng chip.
Thêm nữa., cũng đáng chú ý rằng thiết kế bộ lọc dựa trên phương diện POI rất giống với công nghệ cần thiết cho thiết kế bộ lọc SAW dựa trên cái bánh gốc gốc piezoelectric; cùng lúc, the manufacturing process only requires a few simple steps (standard metal layer deposition is used for the main body) .
Design of SAW resonator and filter based on POI
We measured and characterized the actual performance of SAW resonators based on lithium tantalate wafers and thin-film POI, và kết quả cho thấy khả năng nâng cao của nền POI. Trong thử nghiệm này, dùng cộng hưởng bằng một cổng nhỏ., với tổng bộ trường 120 siêu số và 20 điện ở mỗi bên để đạt được ảnh gương. Độ mở âm thanh được đặt đến 40 206; 187;, Khoảng cách giữa điện tử và điện cực là 1.2 206; 188;là, và kim loại/Khoảng cách là 0.5. The POI substrate used in the experiment has the following characteristics: 600nm thick (YX)/42°LiTaO3 layer connected with 500nm thick silicon dioxide layer connected with high resistivity silicon layer (100).

Coupling coefficient k2
The coupling coefficient k2 of POI can reach 8.Đếm:, trong khi phần lớn chuỗi Liga* của thiết bị TC-SAW truyền thống chỉ là 5.98% (see Figure 3). Chưa tính toán ngày hôm nay/fa2 (where fr is the resonant frequency and fa is the anti-resonant frequency). The high k2 of the POI substrate enables the design of a large bandwidth filter to cover some of the new 5G frequency bands (up to 6% bandwidth of the center frequency).

Kết quả đo khối k2 cho số lượng lớn và Đất màu POI.
Một khác khác khác sự giải cao của hình diễn của bệnh POI được thấy trong số nhân Bode Q khi có âm thanh. Cùng một điều kiện, Hệ số Q của khối lượng lớn LiTaTrọng 3 là 935, và kết quả của trung gian POI là 2200, để bộ lọc SAW có thể cạnh tranh với bộ lọc BAW trong băng LY và C.