一种小型化微机械滤波器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种小型化微机械滤波器。该滤波器基于微机械工艺制作，由上、下两层介质材料叠加而成；上介质层下表面有交指型金属电极层；下介质层上表面有接地键合焊环，焊环之间有采用刻蚀工艺制备的空腔；上、下介质层上均设有通孔，通孔内壁有金属层；上、下介质层表面有表面电极层，其中，上介质层表面设有输入、输出引出线。该滤波器可以满足微波滤波器工作频率高、带宽大、损耗小等指标要求，具有体积小、全密封、可靠性高的特点。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

一种小型化微机械滤波器
本技术涉及一种微机械滤波器，特别涉及一种基于微机械制作工艺的小型化微机械滤波器。
技术介绍
随着通信信息量的膨胀和整机系统的复杂化，整机系统对微波滤波器的小体积要求越来越迫切。传统的腔体滤波器、介质滤波器等滤波器体积过大，不能满足系统的体积要求。低温共烧陶瓷(LTCC)滤波器由于采用陶瓷烧结工艺，工艺一致性难以保证。微机械滤波器是近年来诞生的一种新型滤波器，它采用硅基片或石英基片作为基材，成功将微机械工艺和微波滤波器设计技术结合起来，除了具有微机械器件工艺精度高、 一致性好、体积小等优点外，还具有带宽大、损耗小、幅相一致性好等电性能优点。文献“Low-Loss Micromachined Filters for Millimeter-ffave Communication Systems，，，IEEE transactions on microwave theory and techniques, 1998,46 (12): 2283-2288，介绍了一种微机械滤波器结构，体积相对腔体滤波器大幅度减小。但该滤波器使用微米量级的介质膜作为支撑层，这降低了基材的介电常数，使得器件的体积较大。
技术实现思路
本技术所要解决的问题是提供一种具有高可靠性的小型化微机械滤波器。该滤波器为全密封结构，将进一步扩大微机械滤波器的小型化优势，具有带宽大、体积小、幅相一致性好、可批量生产等众多优点。本技术所提出的技术问题是这样解决的本技术提供的小型化微机械滤波器，包括叠加的上介质层和下介质层，所述上介质层和下介质层之间设置有带抽头信号线的交指电极的上介质层下表面金属电极层以及带接地电极环的下介质层上表面金属电极层；所述与下介质层上表面金属电极层相接触的下介质层上表面设置有与接地电极环相匹配的空腔；所述上介质层表面上方设置有上介质层上表面金属层，所述下介质层表面下方设置有下介质层下表面金属层，所述上介质层上还设置有与上介质层下表面金属电极层相配合的通孔，所述下介质层上还设置有与下介质层上表面金属电极层相配合的通孔，所述上介质层上表面金属层的电极通过上介质层通孔与上介质层下表面金属电极层的电极连接；所述下介质层下表面金属层的电极通过下介质层通孔与下介质层上表面金属电极层的电极连接；所述下介质层上表面金属电极层的接地电极环与上介质层下表面金属电极层的接地电极环连接；所述上、下介质层中的任一个介质层表面设有输入、输出信号线。进一步，所述上介质层下表面金属电极层、上介质层上表面金属层、下介质层上表面金属和下介质层下表面金属层采用微机械工艺制作。进一步，所述上、下介质层通孔内壁制备有金属层；所述空腔采用干法或湿法刻蚀工艺制备。进一步，所述上介质层下表面金属电极层为高电导率材料制作的交指型滤波器结构，交指电极的根数可以根据滤波器指标要求进行调整，所述下介质层上表面金属电极层为接地电极环。进一步，所述空腔位于下介质层上表面的接地电极环中间，且腔体深度小于介质层厚度，腔体侧壁倾斜或垂直于介质层表面。进一步，所述输入、输出信号线设置于上、下介质层厚度较薄的一个介质层表面上，所述输入、输出信号线为微带线或共面波导线。进一步，所述输入输出信号线与上介质层下表面金属电极层设置的输入输出抽头线通过上介质层的通孔连接；所述上介质层上表面的接地电极和上介质层下表面金属电极层接地电极通过上介质层的通孔连接；下介质层下表面的接地电极和下介质层上表面接地电极通过下介质层的通孔连接。进一步，所述上、下介质层为高阻硅介质材料或石英介质材料，所述上介质层的厚度小于下介质层厚度。本技术具有以下优点I、本技术的微机械滤波器将微机械工艺技术同微波滤波器设计技术结合起来，实现了微波滤波器的小型化，具有工艺精度高、一致性好、无需调试、可批量生产等特2、滤波器基于交指型带状线滤波器结构，它的第二通带中心在三倍中心频率以上，高端带外抑制好。3、滤波器下介质层的接地电极环中间制备有空腔，可以减弱交指指条之间的耦合，有利于减小滤波器体积。4、采用TSV通孔技术，将上介质层下表面交指电极抽头信号线与介质层表面信号输入、输出线连接起来，实现了滤波器的全密封结构。5、上、下介质层外表面为接地金属层，可以有效屏蔽外部电磁环境对滤波器内部电路的干扰。6、上介质层厚度减薄后，可以减弱交指指条之间的耦合，将进一步减小滤波器体积。7、采用晶圆键合技术和通孔技术，实现了滤波器的晶圆级封装，减小了封装体积， 提闻了封装效率。本技术的其它优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本技术的实践中得到教导。本技术的目标和其它优点可以通过下面的说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。附图说明图I是小型化微机械滤波器的分层立体示意图；图2是小型化微机械滤波器的装配立体示意图；图3是上介质层各加工工序的实施例截面图；图4是下介质层各加工工序的实施例截面图；图5是上介质层和下介质层键合后各加工工序的实施例截面图。具体实施方式下面，将参照附图，提供根据本技术的较佳实施例，对小型化微机械滤波器作进一步描述图I是小型化微机械滤波器的分层立体示意图，本技术所指的上下方向是根据上介质层、下介质层按附图所示的竖直方向重叠的方向为准，其中，fl为上介质层上表面金属层， 2为上介质层，f3为上介质层下表面金属电极层，f4为下介质层上表面金属电极层，f5为下介质层，f6为下介质层下表面金属层，1、8为输入、输出信号线，2、9为上介质层上表面金属层输入、输出信号线与上介质层下表面金属电极层抽头信号线的通孔连接电极，3为上介质层上表面金属层接地电极,4、5、6、7、10、11、12为上介质层上表面金属层接地电极与上介质层下表面金属电极层接地电极的通孔连接电极，13、14、15、16、17、18、19、 20,21为上介质层通孔，22为上介质层下表面金属电极层接地电极，它还起到金属共熔键合焊环的作用，23、31为上介质层下表面金属电极层交指电极抽头信号线，24、25、26、27、 28、29、30为上介质层下表面金属电极层交指电极，交指电极的根数可以根据滤波器指标要求进行调整，32为下介质层上表面金属电极层的接地电极环，它还起到金属共熔键合焊环的作用，33、34、35、36、38、39、40为下介质层通孔，37为下介质层空腔，41、42、43、44、45、 46、47为下介质层下表面金属层接地电极与下介质层上表面金属电极层的通孔连接电极。本技术提供的小型化微机械滤波器，具体结构如下所述上介质层和下介质层之间设置有带抽头信号线的交指电极的上介质层下表面金属电极层和带接地电极环的下介质层上表面金属电极层；所述与下介质层上表面金属电极层相接触的下介质层上表面设置有与接地电极环相匹配的空腔，腔体的侧壁倾斜或垂直于介质层表面。所述上介质层表面上方设置有上介质层上表面金属层，所述下介质层表面下方设置有下介质层下表面金属层，所述上介质层上还设置有与上介质层下表面金属电极层相配合的通孔，所述下介质层上还设置有与下介质层上表面金属电极层相配合的通孔，所述上介质层本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种小型化微机械滤波器，包括叠加的上介质层和下介质层，其特征在于：所述上介质层和下介质层之间设置有带抽头信号线的交指电极的上介质层下表面金属电极层以及带接地电极环的下介质层上表面金属电极层；所述与下介质层上表面金属电极层相接触的下介质层上表面设置有与接地电极环相匹配的空腔；所述上介质层表面上方设置有上介质层上表面金属层，所述下介质层表面下方设置有下介质层下表面金属层，所述上介质层上还设置有与上介质层下表面金属电极层相配合的通孔，所述下介质层上还设置有与下介质层上表面金属电极层相配合的通孔，所述上介质层上表面金属层的电极通过上介质层通孔与上介质层下表面金属电极层的电极连接；所述下介质层下表面金属层的电极通过下介质层通孔与下介质层上表面金属电极层的电极连接；所述下介质层上表面金属电极层的接地电极环与上介质层下表面金属电极层的接地电极环连接；所述上、下介质层中的任一个介质层表面设有输入、输出信号线。

【技术特征摘要】
1.一种小型化微机械滤波器，包括叠加的上介质层和下介质层，其特征在于所述上介质层和下介质层之间设置有带抽头信号线的交指电极的上介质层下表面金属电极层以及带接地电极环的下介质层上表面金属电极层；所述与下介质层上表面金属电极层相接触的下介质层上表面设置有与接地电极环相匹配的空腔；所述上介质层表面上方设置有上介质层上表面金属层，所述下介质层表面下方设置有下介质层下表面金属层，所述上介质层上还设置有与上介质层下表面金属电极层相配合的通孔，所述下介质层上还设置有与下介质层上表面金属电极层相配合的通孔，所述上介质层上表面金属层的电极通过上介质层通孔与上介质层下表面金属电极层的电极连接；所述下介质层下表面金属层的电极通过下介质层通孔与下介质层上表面金属电极层的电极连接；所述下介质层上表面金属电极层的接地电极环与上介质层下表面金属电极层的接地电极环连接；所述上、下介质层中的任一个介质层表面设有输入、输出信号线。2.根据权利要求I所述的小型化微机械滤波器，其特征在于所述上介质层下表面金属电极层、上介质层上表面金属层、下介质层上表面金属和下介质层下表面金属层采用微机械工艺制作。3.根据权利要求I所述的小型化微机械滤波器，其特征在于所述上、下...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜波，马晋毅，江洪敏，曹家强，杨靖，蒋欣，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第二十六研究所，
类型：实用新型
国别省市：