基于TGV的微带滤波器的制作方法

基于tgv的微带滤波器
技术领域
1.本实用新型涉及滤波器领域，尤其是一种基于tgv的微带滤波器。


背景技术：

2.物联网已经成为21世纪的主导和新兴技术。由于近来物联网技术的快速发展，现有的低千兆赫兹频段变得过于拥挤，行业和研究标准正在寻找适用于下一代通信(5g)的高频机制的设备。高频(如毫米波)器件的主要优点是体积小和带宽大。但是，随着工作频率的增加，随着电介质和导体损耗的增加，表面粗糙度损耗也起着至关重要的作用。
3.毫米波波段的电子元件，如天线、传输线、滤波器等，都要求在毫米波波段内具有低损耗、高效率。除了对于高性能的需求，在高功率使用和恶劣环境下的耐用性和稳定性对于基站等基础设施也是必不可少的。从趋肤深度来看，当趋肤深度大于表面粗糙度时，表面粗糙度对器件损耗的影响可以忽略不计。随着频率的增加，趋肤深度变得与表面粗糙度相当，而由于表面粗糙度造成的损失不再可以忽略，使得损耗增加。与其他基材相比，玻璃是一种易加工成表面光滑的材料，具有低损耗的电性能，具有优越的高频性能。在材料成本上，相对于硅晶圆来说，玻璃晶圆更具有优势。另外，玻璃基器件的工艺基础兼容硅半导体工艺，在加工过程中无需增加额外的工艺成本。玻璃基集成微波器件已经成为5g以及未来6g极大发展前景的技术之一，是高频下硅基器件的重要补充。
4.滤波器是微波和无线通信系统射频前端必不可少的组成部分之一。滤波器有很多种，如微带滤波器、端部耦合滤波器、并联耦合微带滤波器、梳状线滤波器、e面金属插入波导滤波器等。微带交指带通滤波器由于具有结构平面、设计简单、实现方便、带宽范围宽等优点，在近几十年得到了广泛的应用，但传统的微带滤波器采用杆、横杆、横膜片等传统电感元件，结构复杂，成本高、难以批量生产，且几乎都是工作在低频率。


技术实现要素：

5.本实用新型所要解决的技术问题是提供一种尺寸小、性能优的基于tgv的微带滤波器。
6.本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：基于tgv的微带滤波器，包括玻璃基板，所述玻璃基板的正面设置有输入端口和输出端口，所述输入端口和输出端口之间设置有多根微带线，所述玻璃基板的背面设置有接地金属层，每根微带线的一端通过贯穿玻璃基板的金属化通孔与接地金属层相连。
7.进一步地，所述微带线包括相互平行的第一微带、第二微带和第三微带，所述第一微带为两根，且分别与输入端口和输出端口相连，所述第二微带和第三微带的长度小于第一微带的长度，第二微带和第三微带位于两第一微带之间，且第二微带和第三微带间隔设置。
8.进一步地，相邻两微带线的金属化通孔位于微带线的两端。
9.进一步地，所述玻璃基板为介电常数3-6的石英晶圆、高硼硅晶圆或铝硼硅晶圆，
厚度为100-1000μm。
10.进一步地，金属化通孔的孔径大小为10-80μm。
11.进一步地，金属化通孔中的金属材质为金、银、铜和钛中的一种。
12.进一步地，所述接地金属层为金层、银层、铜层、铝层、镍层、钛层和铂层中的一种。
13.进一步地，所述接地金属层厚度大于或等于0.1μm。
14.进一步地，所述微带线为溅射、蒸镀或电镀形成的金层、银层、铜层、铝层、镍层、钛层和铂层中的一种。
15.进一步地，所述微带线的厚度大于或等于0.1μm。
16.本实用新型的有益效果是：本实用新型采用玻璃基板代替传统的硅半导体基板，表面光滑度较高，具有低损耗的电性能，具有优越的高频性能，微波性能更优，且本实用新型的微带滤波器最终尺寸可小于60mm2，表现出高集成度优势。
附图说明
17.图1是本实用新型的正面示意图；
18.图2是本实用新型的剖视示意图。
19.附图标记：1-玻璃基板；2-第一微带；3-第二微带；4-第三微带；5-金属化通孔；6-输入端口；7-输出端口；8-接地金属层。
具体实施方式
20.下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
21.如图1、图2所示，本实用新型的基于tgv的微带滤波器，包括玻璃基板1，所述玻璃基板1的正面设置有输入端口6和输出端口7，所述输入端口6和输出端口7之间设置有多根微带线，所述玻璃基板1的背面设置有接地金属层8，每根微带线的一端通过贯穿玻璃基板1的金属化通孔5与接地金属层8相连。
22.tgv即玻璃通孔(through glass via)，利用玻璃作为转接板的集成电路，具有优良的高频电学性能，容易获取大尺寸超薄的玻璃衬底，且成本低、制作流程简单、机械稳定性强。本实用新型的玻璃基板1具体采用石英晶圆、高硼硅晶圆或铝硼硅晶圆，介电常数为3-6，厚度为100-1000μm。玻璃基板1的表面粗糙度很低，具有低损耗的电性能，具有优越的高频性能，微波性能更优。
23.所述微带线包括相互平行的第一微带2、第二微带3和第三微带4，所述第一微带2为两根，且分别与输入端口6和输出端口7相连，所述第二微带3和第三微带4的长度小于第一微带2的长度，第二微带3和第三微带4位于两第一微带2之间，且第二微带3和第三微带 4间隔设置。相邻两微带线的金属化通孔5位于微带线的两端，即相邻两微带线的金属化通孔5位于不同的端头。微带线为金层、银层、铜层、铝层、镍层、钛层和铂层中的一种，可通过溅射、蒸镀或电镀等工艺成形，微带线的厚度大于或等于0.1μm。
24.金属化通孔5用于连接微带线和接地金属层8，金属化通孔5的孔径大小为10-80μm，金属化通孔5中的金属材质为金、银、铜和钛中的一种。为了保证连接的可靠性，每个微带线的一端设置了多个金属化通孔5。
25.所述接地金属层8为金层、银层、铜层、铝层、镍层、钛层和铂层中的一种，其厚度大
于或等于0.1μm。
26.本实用新型的微带滤波器的制造过程为：切割得到一定尺寸的玻璃基板1，先对玻璃基板1进行激光诱导处理形成2-5μm的微孔结构，再采用湿法腐蚀形成10-80μm的通孔结构，接着对通孔进行金属化，即可得到金属化通孔5。然后通过溅射、蒸镀和电镀中的一种或几种工艺，在玻璃基板1的表面形成金属层，金属层可以是金层、银层、铜层、铝层、镍层、钛层和铂层中的一种或多种组成的多层结构，金属层厚度大于或等于0.1μm，将玻璃基板1 的一面作为背面，另一面为正面，最后，对玻璃基板1背面的金属层图形化得到接地金属层 8。对玻璃基板1正面进行图形化得到第一微带2、第二微带3和第三微带4、输入端口6和输出端口7，图形化工艺可以是电镀、溅射、蒸镀、光刻、显影和刻蚀等现有工艺。
27.本实用新型的微带滤波器从建模和仿真的理论基础上，证明了该设计的可行性。随后进行参数调节，在结合加工工艺基础，确定好最佳性能参数。采用的加工工艺兼容传统硅半导体工艺，基片的稳定可靠性易于控制，具备优越的经济效益，具有大批量生产的市场前景。制得的微带滤波器最终尺寸小于60mm2，表现出高集成度优势。另外，与硅基器件相比，其微波性能更优。
28.以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。