基于LTCC技术微波LTE滤波器的开发研究

摘要

近年来，随着无线通信系统和毫米波系统的持续增长和发展，将表面贴装集成电路、内埋置无源元器件以及子系统集成在一起成系统引起了人们极大的兴趣，同时，射频微波领域对设备提出了高效性、成本低、多功能、高可靠性的高要求。当前低温共烧陶瓷（LTCC）技术是被认为是可以满足无线通信系统多功能化、微型化、低成本的发展要求，并已逐渐被工业界广泛认同和使用的电子元器件封装技术。
　　LTCC技术是一种在温度≤900℃下实现低温烧结微波陶瓷粉料而制成内部含有电子元器件电极且致密性良好的电子元件封装技术，用此技术不仅可以将无源器件电路结构埋置于陶瓷基板内部，同时还可以在陶瓷基板上下表面表贴上有源芯片，真正实现了组件模块三维结构，因此LTCC技术已成为RF&MW领域发展的关键核心技术之一。
　　本课题将材料特征、建模设计、工艺三者紧密结合在一起，从 LTCC材料到器件一体化设计与制作工艺技术研究。首先对适合 LTCC技术的新型材料研究开发了两类材料，分别是作为生产功率电感主要材料配方(Ni0.2Cu0.2Zn0.6)1.02(Fe2O3)0.98-1wt％BiVO4铁氧体及研制滤波器的0.9Ca(Zn1/3Nb2/3)O3-0.1Ba(Zn1/3Nb2/3)O3-10%B2O3-5wt%LiF陶瓷。其次，研发了以0.9Ca(Zn1/3Nb2/3)O3-0.1Ba(Zn1/3Nb2/3)O3-10%B2O3-5wt%LiF陶瓷材料作为非磁性层及以(Ni0.2Cu0.2Zn0.6)1.02(Fe2O3)0.98-1wt%BiVO4作为主体材料的大电流功率叠层电感。研究了引入非磁性层对电感器直流特性的影响，发现可以通过改变加入非磁性气隙层的厚度、层数、气隙层排列可以获得不同直流特性和电感值。对含有非磁性层的功率电感进行了工艺生产，并对其进行了性能评估。最后，将0.9Ca(Zn1/3Nb2/3) O3-0.1Ba(Zn1/3Nb2/3)O3-10%B2O3-5% LiF陶瓷材料作为LTE带通滤波器的基体材料，设计制作了 LTCC滤波器。本课题设计的滤波器采用了带传输零点π型带通滤波器电路结构。最终根据 LTCC技术及工艺路线研究和制作得到了中心频率2.6GHz，带宽为250MHz，带内S11约为25dB，S21为0.8dB，在带外频率点2.33GHz和2.86GHz出分别产生了衰减为35.4dB与38dB的两个传输零点，使其带外具有很好的抑制性能，LTE滤波器最终尺寸为2.0mm*1.2mm*0.8mm。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第一章 绪 论

1.1引言

1.2 LTCC技术概念及国内外发展现状

1.3 论文主要研究内容

第二章 新型LTCC材料开发研究

2.1 引言

2.2低温共烧NiCuZn-BiVO4系列材料的研究

2.3低温共烧Ba(Zn1/3Nb2/3)O3-Ca(Zn1/3Nb2/3)O3-B2O3/LiF陶瓷研究

2.4 本章小结

第三章 基于LTCC技术的大电流叠层功率电感的研制

3.1 引言

3.2叠成电感基体材料匹配的研究

3.3基于LTCC叠层片式电感设计

3.4 本章小结

第四章 基于LTCC工艺技术LTE滤波器设计研究

4.1 引言

4.2滤波器基本概念与原理

4.3 基于LTCC技术LTE滤波器设计

4.4 LTE带通滤波器LTCC工艺制作与测试

4.5本章总结

第五章 结 论

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间取得的成果