基于圆片级封装工艺的射频集成无源器件研究

来源 :中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jimmyeccic
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基于圆片级封装重布线技术的薄膜工艺制作的无源器件由于其集成方式灵活,精度高,成本低,获得了越来越广泛的应用。本文主要研究了基于圆片级封装技术重布线工艺的射频集成无源器件,特别针对硅基射频电感进行了深入研究。硅基无源器件成本远低于砷化镓等材料,热性能与IC芯片匹配且工艺成熟,但普通硅基板低电阻率会导致较大的寄生电容及损耗,限制了其在射频微波频段的应用。本文结合圆片级封装重布线技术和MEMS的微刻蚀技术提出了一种新型硅基镂空的平面电感结构。并通过干湿混合法及两步湿法两种工艺实现了这种镂空结构。测试结果表明镂空结构电感最大Q值可达39,比普通电感Q值提高50%以上。  在镂空电感结构基础上,将电感线圈与周围结构作为整体进行分析,提出金属地全覆盖硅基表面的CPW-G电感。该结构电感可以有效屏蔽线圈附近硅基板的影响,同时降低电感中信号焊盘与地之间的寄生电容,并可通过接地共面波导或微带线等传输线实现与无源器件之间的互连,可用于设计具有更加复杂功能的无源器件。实验及测试结果显示该电感Q值可达50以上,高于传统硅基悬浮电感,且其等效电路更加简单,射频性能可与玻璃基板上制作的电感媲美。  同时,为了进一步制作功能更加复杂的无源器件,本论文进行了MIM电容、玻璃基板上集成电感、滤波器以及镂空变压器巴伦的工艺探索。制作了以氮化硅为介质、电容密度大于300pF/mm2的MIM电容,以及具有镂空结构的变压器巴伦。并且进行了以耐热玻璃为基板的无源器件的工艺流片,优化了流片过程中出现的翘曲问题,制作了玻璃基板上的电感及射频低通滤波器。
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