- 射頻封裝技術(shù)：層壓基板和無源器件集成

另外還有一種方法，通過使用嵌入式電感（層壓板內(nèi)部）和SMT電容來制作濾波器這類功能塊。這樣做的結(jié)果是，除了占用面積超過LTCC或IPD以外，在性能方面也有局限。此外，由于組裝一個整體的集成功能塊的過程被拆分成兩部分（PCB電感和SMT電容），封裝要獲得好的良率就必須對組裝工藝提出更嚴格的要求。

SMT器件具有大小不同的尺寸。在射頻模塊應(yīng)用中，當(dāng)前最常用的是0201。更小尺寸的01005器件剛剛出現(xiàn)，但是它們通常比較昂貴而且器件值也有限。這些SMT器件的貼放通常使用高速貼片機，然后通過回流焊接在層壓板上。

圖3 一個RF模塊中，IPD鍵合在層壓基板上(a)，或IPD倒裝在基板上

IPD可以是裸芯片形式或凸點器件，然后通過引線鍵合或倒裝焊接到基板上（圖3）。凸點IPD芯片可以和SMT器件一起使用高速貼片機進行貼放，貼裝完成后，其它芯片可以通過引線鍵合直接放到基板上。

示例研究＃1—— GSM匹配電路

在一個RF接收器中，需要使用一些匹配電路，來提高PA和LNA這些有源電路的性能。這些匹配電路包括RCL器件。由于考慮成本和性能，這些RCL器件可以從芯片中去除，并通過SMD或IPD形式實現(xiàn)。

我們對一個客戶的GSM傳送模塊使用片外匹配器，并進行了對比研究。在該模塊中，有73個用于匹配電路和DC解耦的無源器件，如果只使用SMD元件（假設(shè)所有器件可選用0201），封裝尺寸將是11mm×11mm。然而，如果某些器件用IPD形式實現(xiàn)，模塊的尺寸可以得到明顯的縮?。ū?）。

表1 SMD和IPD方案封裝尺寸的比較

對于這些GSM的低頻（860MHz）和高頻（1800MHz）匹配器，IPD方法非常適合。除了一些大容量的解耦電容，55個RCL可以制作在一個尺寸更小的IPD網(wǎng)絡(luò)中，封裝大小可以達到7mm×7mm。為了簡化，布線的復(fù)雜度在所有的示例中沒有考慮。

應(yīng)當(dāng)注意到，IPD網(wǎng)絡(luò)是被當(dāng)作一個集成芯片來對待的，因為它的外形系數(shù)和厚度都與一個集成電路相近。IPD網(wǎng)絡(luò)與傳送芯片堆疊，雖然增加了模塊的厚度，但由于IPD僅僅0.25mm厚，對厚度的增加沒有明顯的影響。因此，IPD封裝堆疊節(jié)省了空間，并可以通過引線鍵合或者倒裝焊的形式，堆疊在另外一個芯片的上方或下方。

示例研究#2 —— GSM不平衡變壓電路（Balun Circuits）

為了抑制噪聲和提高PA性能，常常對PA采用微分輸出設(shè)置，因而，需要一個變壓器，來將單步端轉(zhuǎn)換到微分端。然而，業(yè)界能提供的變壓器具有固定的阻抗變壓比，例如50.0～100.0Ω變壓器或50.0～200.0Ω變壓器。大多數(shù)的PA具有低的輸出阻抗，以傳送高功率。這就需要在變壓器和PA之間設(shè)置一個匹配電路，如圖5（b）所示。在該例中，功率放大器（PA）輸出匹配電路和變壓器功能塊，被用來展示使用IPD技術(shù)的功效。

圖4 兩種方案的封裝比較

應(yīng)用中有GSM低頻（860MHz）和GSM高頻（1800MHz）電路。對每個頻帶，有一個匹配電路和一個變壓器，將一個微分功放輸出轉(zhuǎn)換到單步端輸出（50.0Ω）。該產(chǎn)品現(xiàn)有形式中，客戶使用了標準芯片多層LTCC變壓器，尺寸分別為2.0mm×1.25mm×0.95mm和1.6mm×0.8mm×0.6mm。由于標準的變壓器有50.0～200.0Ω阻抗轉(zhuǎn)換，和特定的功放輸出阻抗不匹配，該模塊需要一個獨立的匹配電路（4 RCL器件）在功放和變壓器之間?，F(xiàn)有的LTCC+SMD的解決方案如表2所示。

表2 使用IPD和分離器件的面積比較

由于可以設(shè)計一個IPD變壓器來匹配任何的功放輸出阻抗，因此沒有必要使用獨立的匹配電路（每個頻帶4個RCL）。換言之，匹配功能可以嵌入到Balun變壓器中。IPD方案的整體尺寸為2.5mm2，大約比現(xiàn)有的LTCC+SMD方案的尺寸小四倍。除此之外，IPD匹配器和變壓器電路只有大約0.25mm高，這也比離散的LTCC器件薄。