[发明专利]LTCC小型化微波无源器件

说明书

技术领域

本发明属于微波控制电路技术领域，尤其涉及一种基于低温共烧陶瓷(Low Temperature Co-fired Ceramic，LTCC)的小型化微波无源器件。

背景技术

低温共烧陶瓷(Low Temperature Co-fired Ceramic，LTCC)技术是1982年开始发展起来的令人瞩目的整合组件技术，已经成为无源集成的主流技术，成为无源元件领域的发展方向和新的元件产业的经济增长点。这种技术可以成功地制造出各种高技术LTCC产品。多个不同类型、不同性能的无源元件集成在一个封装内有多种方法，主要有低温共烧陶瓷(LTCC)技术、薄膜技术、硅片半导体技术、多层电路板技术等。LTCC技术是无源集成的主流技术。与其它集成技术相比，LTCC有着众多优点：第一，陶瓷材料具有优良的高频、高速传输以及宽通带的特性；第二，可以适应大电流及耐高温特性要求，并具备比普通PCB电路基板更优良的热传导性，极大地优化了电子设备的散热设计，可靠性高，可应用于恶劣环境，延长了其使用寿命；第三，可以制作层数很高的电路基板，并可将多个无源元件埋入其中，免除了封装组件的成本，在层数很高的三维电路基板上，实现无源和有源的集成，有利于提高电路的组装密度，进一步减小体积和重量；第四，与其他多层布线技术具有良好的兼容性，例如将LTCC与薄膜布线技术结合可实现更高组装密度和更好性能的混合多层基板和混合型多芯片组件；第五，非连续式的生产工艺，便于成品制成前对每一层布线和互连通孔进行质量检查，有利于提高多层基板的成品率和质量，缩短生产周期，降低成本；第六，节能、节材、绿色、环保已经成为元件行业发展势不可挡的潮流，LTCC也正是迎合了这一发展需求，最大程度上降低了原料，废料和生产过程中带来的环境污染。它的应用优势在于：(1)易于实现更多布线层数，提高组装密度；(2)易于内埋置元器件，提高组装密度，实现多功能；(3)便于基板烧成前对每一层布线和互连通孔进行质量检查，有利于提高多层基板的成品率和质量，缩短生产周期，降低成本；(4)具有良好的高频特性和高速传输特性；(5)易于形成多种结构的空腔，从而可实现性能优良的多功能微波MCM；(6)与薄膜多层布线技术具有良好的兼容性，二者结合可实现更高组装密度和更好性能的混合多层基板和混合型多芯片组件(MCM-C/D)；(7)易于实现多层布线与封装一体化结构，进一步减小体积和重量，提高可靠性。LTCC技术由于自身具有的独特优点，用于制作新一代移动通信中的表面组装型元器件，将显现出巨大的优越性。射频模块的集成性和功耗与它结构的物理限制息息相关，射频模块的小型化无疑成为整个无线终端设备小型化的重要条件，另外为了延长工作时间及提升便携性，更小尺寸和更低功耗也成为研制设备的不懈追求。微波无源器件是现代射频模块的重要组成部分，从射频技术的发展进程来看，无源器件己经成为限制射频模块成本和体积的主要因素。微波无源器件包括耦合器、功分器、滤波器、双工器、天线、巴伦等。目前常用的小型化技术主要有集总参数元件加载，枝节加载，和复合左右手传输线等。集总参数原件加载的方法会引入较多寄生参量，且限于元件的自谐振频率，特别是在频率较高情况下对电路性能影响较大；复合左右手传输线结构则较为复杂，要求加工精度高，相对难以实现；缺陷地结构是通过在接地板上刻烛缺陷的图形构造的，在接地板上刻蚀缺陷的图形会扰乱接地板上传导电流的分布，从而对无源器件性能造成不利影响。而在传输线的两端或者中间加载开路短截线，可以改变传输线的等效传输常数，从而缩短传输线长度，电路结构简单，成本较低，且性能良好，但是平面结构中传输线相互重叠的问题难以解决，使其应用和性能受到很大限制。低温共烧陶瓷技术(LTCC)由于其低成本、低介质损耗、多层布局、良好的导电导热率和高频高Q等特性被广泛应用于各种小型化、轻量化、高性能和高集成度的微波毫米波电路与系统。将传输线加载开路枝节和LTCC技术相结合，将开路枝节布局到主传输线不同层，可有效解决传输线相互重叠的问题，进一步发挥小型化优势。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种基于低温共烧陶瓷(Low Temperature Co-fired Ceramic，LTCC)的小型化微波无源器件。