用于集成无源器件的工艺技术
??? 当今便携式无线产品里使用的大多数器件是无源元件。如果把这些无源元件集成到一个衬底或一个独立的器件上将能明显地提高产品性能、降低成本和减小尺寸。制造集成无源元件的材料和工艺有许多种,在这里对它们进行了比较。
??? 最新的便携式移动电话、计算机和Internet应用要求产品有更强的功能、更好的性能和更低的价钱,同时要求体积小、重量轻。到目前为止,硅和 GaAs 集成电路技术发展迅速,加上采用更小的封装形式、更小的分立无源元件和高密度互连印制电路技术,已经能满足上述要求。这些产品的基带部分可用硅单片集成电路实现,而射频部分仍需要有源器件与高性能的无源元件多种方式的结合。因为对于射频功能来说,完全单片集成的方法会导致产品性能大幅降低。
??? 随着有源器件集成度不断提高,越来越多的功能被集成到单片上,这对集成无源元件形成很大的压力,无线产品的射频部分尤其是这样。一个典型的移动电话产品可以包含400 个元器件,而有源器件数不到 20个,其余 380 个无源元件占电话电路板80%左右的面积和70%的产品组装成本。因此,无论是减小整个产品的尺寸与重量,还是在现有的产品体积内增加功能,集成无源元件技术都能发挥很大的作用。
??? 使用集成无源元件技术能得到的其它好处,是增加生产能力、减少库存、提高产品可靠性和降低功能块乃至系统级成本。集成无源元件技术能提供紧凑的集成无源器件(IPD)网络产品,或作为一个功能密集的平台,以集成射频功能所需的最佳有源器件组合。
集成无源技术
??? 目前可用的集成无源元件技术有3大类,分别是薄膜技术、低温烧制陶瓷( LTCC)技术、基于高密度互连 ( HDI ) 的延伸技术和其它印制电路板(PCB)技术。HDI 和PCB技术通常用于数字系统。 在这种系统里,分布装焊的电容与中等精度的上拉电阻成本低,成品率高。在适于射频集成的多种技术中,薄膜集成无源技术通常能提供最优良的元件精度和功能密度,以及最高集成度、最小体积和最轻重量。
??? 一个有代表性的薄膜集成无源工艺的剖面示意图如图1所示。这个工艺能制作各种电阻、电容和电感元件,以及低电感接地板和连接无源元件的传输线走线。薄膜结构在合适的载体衬底材料上制造。很重要的一点是工艺要既能满足所要求的元件性能和精度指标,工艺还不复杂,需要掩模数最少 (一般为 6～10张 )。每个无源元件通常占据不到 1mm2的面积 以便能在面积和成本方面与表面贴装技术的分立元件竞争。在图2中示出了一个加工好的薄膜集成无源衬底的一个部分,来说明3种主要的集成无源元件。
电阻器
??? 绝大多数移动电话要求薄膜电阻的阻值范围在10～100KΩ之间。采用100Ω/单位的单层薄膜电阻材料,用简单几何图形可以制作10～1kΩ的高性能射频电阻。而蛇形图案可以用来制作更高阻值的
