LTCC滤波器的设计通常是基于经典滤波器设计理论,从结构上讲,主要有两种结构,一种是采用传统的LC谐振单元结构,谐振单元由集总参数的电容电 感组成,另一种是采用多层耦合带状线结构。本文所设计的低通滤波器采用第一种集总参数形式 《小型化LTCC低通滤波器设计与制造工艺研究》 低温共烧陶瓷(LTCC)技术,自20世纪80年代中期发展以来,因其高密度多层陶瓷基板电路的优势,广泛应用于航空航天及大型计算机领域。随着通信技术的进步,小型化成为设备的关键需求。LTCC技术能有效实现三维空间的利用,将电容、电感等无源器件埋植于基板内,提高集成度,降低尺寸,同时保持优异的射频性能。在小型化滤波器领域,LTCC技术的应用尤为显著,如1812、1210、1206等规格的低通滤波器。 本研究设计的LTCC低通滤波器采用经典滤波器设计理论,选择集总参数的LC谐振单元结构。这种结构由电容和电感组成,其理想的低通滤波器电路可经过ADS仿真软件优化,以达到预期的性能指标,如截止频率900MHz,通带内插损小于1dB,通带内端口驻波小于1.5,以及带外抑制大于35dB@1.5GHz。 设计过程中,首先依据低通滤波器的理想电路原理图确定元件值,再通过HFSS软件进行物理结构设计和电磁仿真,获取S参数。滤波器的电容采用垂直交指型(VIC)电容,相较于金属-介质-金属(MIM)电容,其端电极面积更小,有助于减小器件尺寸。电感则采用多层螺旋结构,具有更高的自谐振频率和品质因子。 制作滤波器时,选用杜邦951生瓷片,其相对介电常数为7.8,介质损耗为0.006。总共14层生瓷片,其中3到8层为电感,9到12层为电容,13层为地层。烧结后的器件尺寸为3.2 mm×1.6 mm×1.4 mm。使用HFSS软件进行三维电磁场仿真,确保滤波器性能的准确性。 LTCC工艺的关键在于工艺参数的精确控制。烧结和层压的工艺对基板质量至关重要,需要通过多轮实际加工参数调整优化。通孔填充是另一重要环节,用于层间电路连接,且在高频电路设计中提供电磁屏蔽。通孔直径通常选择0.1 mm、0.15 mm、0.2 mm,过小或过大的通孔会影响层间互联,导致成品率和可靠性降低。本文设计的滤波器采用0.2 mm的通孔,以避免这些问题。 小型化LTCC低通滤波器的设计与制造涉及滤波器理论、元件选择、结构优化、工艺控制等多个方面,每个环节都需要精准把控,以确保最终产品的性能和可靠性。通过不断的技术研发和工艺改进,LTCC技术将在小型化电子设备中发挥更大的作用。
2025-11-25 15:08:39 302KB LTCC 低通滤波器 制造工艺
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