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作者：AVX公司 Ron Demcko 日期：2009-11-6 就在不久之前，大多數微波電容器還都基于多層陶瓷燒制技術。在生產過程中，多層高導電性的金屬合金電極層和低損耗的陶瓷絕緣層交錯排列，從而得到所需要的電容值。然后，將合成的疊層進行高溫燒制，將其燒結成單片結構。這一工藝目前仍然很好地滿足大容量射頻電容器以及大功率電容器的需要。 不過，多層陶瓷工藝可能會導致不同批次產品以及同一批次不同產品之間的某些參數出現差異，而這些參數對射頻設計人員來說是十分重要的，如Q 值、ESR，絕緣電阻的變化以及電容值在整個指定的容差范圍內的變化。盡管在許多應用場合中，這些參數變化并不會產生負面影響，目前在薄膜元件生產領域的技術突破為，設計人員提供了生產高頻微波元件的一種替代方案。 生產半導體所使用的薄膜技術也可以同樣用于生產具有嚴格的電氣和物理特性的薄膜無源元件。線寬尺寸和絕緣層厚度可分別達到1μm和10nm以下。 嚴格的線寬尺寸帶來了嚴格的參數容差（電感值和電容值），此外，其他幾項電氣性能優勢也可以得到進一步優化。由于采用了高真空電極沉積工藝，不同批次產品之間以及同一批次不同產品之間的ESR值極其穩定。而通過化學氣相沉積工藝（CVD）得到的超純凈、低K值的絕緣層使得Q值和ESR值都十分穩定。在很寬的頻率范圍內阻抗值具有穩定性和可預測性。平面柵格陣列（LGA）封裝工藝使其能夠降低寄生參數。 薄膜元件的這些性能優勢會對設計產生影響。通常，對于實現某一特定電路功能，可以減少所需的元件數量。通過減少所用的元件數量，不但會減小設計尺寸，還會節省組裝時間和降低組裝費用，同時提高產品的可靠性。此外，由于元件的電氣性能更加穩定，損耗更低，應用此元件的產品的整體電氣性能也會得到提升。 實例：帶阻濾波器 帶阻濾波器就是薄膜元件的一個實際應用。帶阻濾波器的電路設計是阻止特定射頻頻譜的信號通過而允許其他信號無衰減通過。它也常被稱為陷波濾波器、帶止濾波器或頻帶抑制濾波器。帶阻濾波器常用于功率放大器和天線前面的匹配電路之間。 以一個典型應用為例。復雜的、覆蓋范圍廣的多帶無線電接收器常會意外產生差頻和諧波，窄帶陷波濾波器就用于衰減這些差頻和諧波。由于薄膜近乎完美的特性，使用一個高品質薄膜電容器就可以替換掉雙T形設計中所使用的6個元件。 薄膜電容器（如圖1所示）還具有一項前面沒有提及的性能優勢：它的響應只有1個諧振點，因為這種器件使用單絕緣層設計封裝成多層陶瓷電容器（MLCC）。圖2顯示了這種薄膜電容器的部分S21前向傳輸損耗特性曲線。 
圖1 薄膜電容器的結構
圖2 S21前向傳輸損耗特性曲線 制造廠商選用薄膜電容器元件，不但可以獲得單層電容器優越的電氣性能，還可以盡享MLCC類型元件應用的便利之處。圖3顯示了薄膜電容器性能的穩定性對電極和氧化層厚度的影響，以及其質量對絕緣層K值的影響。
圖3 與MLCC相比，薄膜電容器的頻率響應具有優異的可重復性 我們必須認識到薄膜電容器用作帶阻濾波器是具有局限性的。因為薄膜電容器通常只能提供小電容值，所以它們局限于頻率相對較高的帶阻濾波器設計。如果涉及到低頻設計，必須采用其他的濾波器方法，通常是使用高Q值的多層射頻電容器。 薄膜電感 與空氣芯電感相比，薄膜電感具備許多實用的優點（盡管它們無法達到相同的Q值）。在表面貼裝過程中，薄膜電感要比空氣芯電感更便于抓取和放置。應用目前裝配中通用的IR、蒸汽相法和波工藝也很方便對其進行處理。此外，薄膜電感在這些處理過程中以及搬運和強震動環境中都能夠保持電感值不變。盡管它們不能像空氣芯電感那樣在電路中進行調諧，但是一旦確定了實現一定電路功能所需要的準確電感值，就可以使用薄膜電感來替代空氣芯電感（假定Q 值能夠滿足需要）。 與薄膜電容器的情況相仿，薄膜電感的ESR和損耗顯著降低，這得益于線寬控制以及絕緣層沉積的質量/精度。這使得成品尺寸可以減小到0402封裝，并可以實現幾乎任何所需的電感值，同時容差精度接近0.05nH。此外，穩定的金屬化工藝使得薄膜電感具備了較高的載流能力：不同產品之間載流能力存在差別，最高可達1000mA。 薄膜電感可用于寬帶放大器的頻率補償。以前使用的是電阻/電感組合。同薄膜電容器的情況一樣，使用薄膜電感器可以減少電路中使用的元件數量，從而減小成品尺寸、降低重量、簡化裝配、降低成本并提高可靠性。 如同薄膜電容器一樣，薄膜電感器只能提供較小的電感值，所以應用上是存在限制的。 也就是說，薄膜電感器可以為設計人員在極高頻率處提供一個很好的解決方案。一個常見的應用實例是頻率高達數吉赫的振蕩器。在高頻處，使用線繞電感是不現實的，因為目前生產電感值如此之小的線繞電感的技術尚不具備。 在這種應用場合，設計人員只有兩種選擇：使用PCB電路板蛇形走線的線路設計來獲得低電感值的電感，或者選擇微型的表面封裝薄膜電感器。 其他薄膜元件 應用從制造薄膜電容和薄膜電感中獲取的知識和工藝能力，人們已經開發出許多其他元件，其中包括耦合器和諧波低通濾波器。 |
