射頻/微波電路中的薄膜無(wú)源器件

就在不久之前，大多數微波電容器還都基于多層陶瓷燒制技術(shù)。在生產(chǎn)過(guò)程中，多層高導電性的金屬合金電極層和低損耗的陶瓷絕緣層交錯排列，從而得到所需要的電容值。然后，將合成的疊層進(jìn)行高溫燒制，將其燒結成單片結構。這一工藝目前仍然很好地滿(mǎn)足大容量射頻電容器以及大功率電容器的需要。

不過(guò)，多層陶瓷工藝可能會(huì )導致不同批次產(chǎn)品以及同一批次不同產(chǎn)品之間的某些參數出現差異，而這些參數對射頻設計人員來(lái)說(shuō)是十分重要的，如Q值、ESR，絕緣電阻的變化以及電容值在整個(gè)指定的容差范圍內的變化。盡管在許多應用場(chǎng)合中，這些參數變化并不會(huì )產(chǎn)生負面影響，目前在薄膜元件生產(chǎn)領(lǐng)域的技術(shù)突破為，設計人員提供了生產(chǎn)高頻微波元件的一種替代方案。

生產(chǎn)半導體所使用的薄膜技術(shù)也可以同樣用于生產(chǎn)具有嚴格的電氣和物理特性的薄膜無(wú)源元件。線(xiàn)寬尺寸和絕緣層厚度可分別達到1μm和10nm以下。

嚴格的線(xiàn)寬尺寸帶來(lái)了嚴格的參數容差（電感值和電容值），此外，其他幾項電氣性能優(yōu)勢也可以得到進(jìn)一步優(yōu)化。由于采用了高真空電極沉積工藝，不同批次產(chǎn)品之間以及同一批次不同產(chǎn)品之間的ESR值極其穩定。而通過(guò)化學(xué)氣相沉積工藝（CVD）得到的超純凈、低K值的絕緣層使得Q值和ESR值都十分穩定。在很寬的頻率范圍內阻抗值具有穩定性和可預測性。平面柵格陣列（LGA）封裝工藝使其能夠降低寄生參數。

薄膜元件的這些性能優(yōu)勢會(huì )對設計產(chǎn)生影響。通常，對于實(shí)現某一特定電路功能，可以減少所需的元件數量。通過(guò)減少所用的元件數量，不但會(huì )減小設計尺寸，還會(huì )節省組裝時(shí)間和降低組裝費用，同時(shí)提高產(chǎn)品的可靠性。此外，由于元件的電氣性能更加穩定，損耗更低，應用此元件的產(chǎn)品的整體電氣性能也會(huì )得到提升。

實(shí)例：帶阻濾波器
帶阻濾波器就是薄膜元件的一個(gè)實(shí)際應用。帶阻濾波器的電路設計是阻止特定射頻頻譜的信號通過(guò)而允許其他信號無(wú)衰減通過(guò)。它也常被稱(chēng)為陷波濾波器、帶止濾波器或頻帶抑制濾波器。帶阻濾波器常用于功率放大器和天線(xiàn)前面的匹配電路之間。

以一個(gè)典型應用為例。復雜的、覆蓋范圍廣的多帶無(wú)線(xiàn)電接收器常會(huì )意外產(chǎn)生差頻和諧波，窄帶陷波濾波器就用于衰減這些差頻和諧波。由于薄膜近乎完美的特性，使用一個(gè)高品質(zhì)薄膜電容器就可以替換掉雙T形設計中所使用的6個(gè)元件。

薄膜電容器（如圖1所示）還具有一項前面沒(méi)有提及的性能優(yōu)勢：它的響應只有1個(gè)諧振點(diǎn)，因為這種器件使用單絕緣層設計封裝成多層陶瓷電容器（MLCC）。圖2顯示了這種薄膜電容器的部分S21前向傳輸損耗特性曲線(xiàn)。

圖1 薄膜電容器的結構