一种基于TSV的三维堆叠型交叉耦合腔体滤波器制造技术

本发明专利技术公开了一种基于TSV的三维堆叠型交叉耦合腔体滤波器，包括从上至下依次平行设置的顶层RDL、中间层RDL及底层RDL，顶层RDL与中间层RDL之间设有硅衬底I，中间层RDL与底层RDL之间设有硅衬底II，硅衬底I与硅衬底II内分别分布有两个由TSV构成的谐振腔；顶层RDL的相对两侧分别设有输入RDL端口和输出RDL端口。本发明专利技术中的馈线采用微带线和共面波导相结合的方式，利用谐振腔之间的交叉耦合，产生带外传输零点，加快了滤波器带外传输系数降低的速度，从而提高了滤波器的选择性。从而提高了滤波器的选择性。从而提高了滤波器的选择性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于TSV的三维堆叠型交叉耦合腔体滤波器


[0001]本专利技术属于三维集成电路
，涉及一种基于TSV的三维堆叠型交叉耦合腔体滤波器。

技术介绍

[0002]SIW滤波器因为其高Q值、低损耗、尺寸小、容易集成等优点近年来被广泛用于各种实际工程中。同时,伴随着无线通信系统的发展,W波段因为其超宽的频带资源而被广泛关注，W波段带通滤波器在W波段射频系统中起着重要作用，其结构与性能直接影响整个射频系统的性能。在W波段更为精巧的射频应用中，滤波器的尺寸与性能被提出了更高的要求。因此，基于现有的技术手段实现尺寸更小、性能更高、更易集成的W波段带通滤波器具有重要意义。在W波段，带通滤波器主要的实现手段是金属矩形波导。传统的波导滤波器具有品质因数高、插入损耗小、工艺成熟的优点。但是，尺寸大、重量大以及集成难度高的缺点，在更高的射频应用中不适用。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供一种基于TSV的三维堆叠型交叉耦合腔体滤波器，该滤波器中的馈线采用微带线和共面波导相结合的方式，利用谐振腔之间的交叉耦合，产生带外传输零点，加快了滤波器带外传输系数降低的速度，从而提高了滤波器的选择性。
[0004]本专利技术所采用的技术方案是，一种基于TSV的三维堆叠型交叉耦合腔体滤波器，包括从上至下依次平行设置的顶层RDL、中间层RDL及底层RDL，顶层RDL与中间层RDL之间设有硅衬底I，中间层RDL与底层RDL之间设有硅衬底II，硅衬底I与硅衬底II内分别分布有两个由TSV构成的谐振腔；顶层RDL的相对两侧分别设有输入RDL端口和输出RDL端口。
[0005]本专利技术的特点还在于：
[0006]硅衬底I内分布的两个谐振腔分别为第一谐振腔和第二谐振腔，所述硅衬底II内分布有两个谐振腔分别为第三谐振腔和第四谐振腔；第一谐振腔和第二谐振腔之间、第三谐振腔和第四谐振腔之间采用电感正耦合结构；
[0007]第一谐振腔与第三谐振腔之间、第二谐振腔与第四谐振腔之间采用电容负耦合结构。
[0008]输入RDL端口与第一谐振腔之间的耦合结构与输出RDL端口与第二谐振腔的耦合结构相同，均采用了微带线和共面波导结合的方式馈电。
[0009]输入RDL端口的相对两侧、输出RDL端口的相对两侧分别设有共面波导槽。
[0010]第一谐振腔与第二谐振腔在硅衬底I内对称设置；所述第三谐振腔与第四谐振腔在硅衬底II内对称设置。
[0011]本专利技术的有益效果是：本专利技术一种基于TSV的三维堆叠型交叉耦合腔体滤波器，采用了堆叠形式，相比于平面结构腔体滤波器，节省了芯片面积。馈线采用微带线和共面波导相结合的方式，并且利用交叉耦合结构，产生为了带外传输零点，带外抑制能力强。而且带
宽比较窄，选择性较好。且对比于平面型腔体滤波器，插入损耗和回波损耗都减小了。结合TSV技术与基片集成波导技术，实现了尺寸更小、性能更高、更易集成的W波段带通滤波器。这种滤波器性能出色、结构紧凑、尺寸小、更易于与射频系统其它器件集成。
附图说明
[0012]图1是本专利技术一种基于TSV的三维堆叠型交叉耦合腔体滤波器的立体图；
[0013]图2是本专利技术一种基于TSV的三维堆叠型交叉耦合腔体滤波器的从上层朝下层看的俯视图；
[0014]图3是本专利技术一种基于TSV的三维堆叠型交叉耦合滤波器的从下往上看的俯视图；
[0015]图4是本专利技术一种基于TSV的三维堆叠型交叉耦合腔体滤波器的主视图；
[0016]图5是本专利技术一种基于TSV的三维堆叠型交叉耦合腔体滤波器在HFSS(High Frequency Structure Simulator，高频结构仿真)中的S参数最终仿真曲线。
[0017]图中，1.输入RDL端口，2.输出RDL端口，3.中心开孔I，4.中心开孔II，5.第一谐振腔，6.第二谐振腔，7.共面波导槽，8.顶层RDL，9.硅衬底I，10.底层RDL，11.TSV，12.中间层RDL，13.硅衬底II，14第三谐振腔，15.第四谐振腔。
具体实施方式
[0018]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明。
[0019]本专利技术一种基于TSV的三维堆叠型交叉耦合腔体滤波器，如图1～4所示，包括相互平行设置的顶层RDL(RDL为重新布线层)8、底层RDL10和中间层RDL12，顶层RDL8、底层RDL10和中间层RDL12的材料为铜，顶层RDL8和底层RDL10在滤波器电路中，分别对应高电平和低电平区域。顶层RDL8和中间层RDL12、底层RDL10与中间层RDL12之间采用了TSV(硅通孔)技术，顶层RDL8的相对两侧分别设有输入RDL端口1和输出RDL端口2；该滤波器是四阶结构，具有四个谐振腔，分别为第一谐振腔5、第二谐振腔6、第三谐振腔14及第四谐振腔15；顶层RDL8和中间层RDL12之间设有硅衬底I9。硅衬底I9内分布有2个由TSV组成的谐振腔；中间层RDL12和底层RDL10之间设有硅衬底II13，硅衬底II13内设有另外两个谐振腔。位于相同硅衬底中的两个谐振腔之间依次采用电感正耦合结构，位于不同硅衬底谐振腔之间采用电容负耦合。输入RDL端口1和第一谐振腔5之间的耦合结构与输出RDL端口2和第二谐振腔6的耦合结构相同，都采用了微带线和共面波导结合的方式馈电。输入RDL端口1的相对两侧、输出RDL端口2的相对两侧分别设有共面波导槽7。位于不同硅衬底中的谐振腔采用中间层RDL12开孔方式产生负耦合，从而在带外产生传输零点。中间层RDL12上分别设有中心开孔I3和中心开孔II4；四阶滤波器在结构上对称，输入RDL端口1和输出RDL端口2一一对应，第一谐振腔5与第二谐振腔6对称、第三谐振腔14与第四谐振腔15对称。
[0020]本专利技术一种基于TSV的三维堆叠型交叉耦合腔体滤波器，采用上下两铜层RDL结构分别作为滤波器电路的高低电平区域，对中间层打孔产生负耦合；上层RDL8和中间层RDL12中间采用TSV排布，与中间层RDL12和下层RDL10之间的TSV排布结构一起实现了谐振腔之间的耦合。
[0021]图2中，区域I中，从左至右共15个TSV11依次组成了第一谐振腔5、第二谐振腔6的上侧臂；区域II中，从上至下共7个TSV11组成了第二谐振腔6的右侧臂，区域III中，从左至
右共15个TSV11组成了第一谐振腔5、第二谐振腔的下侧臂6；区域IV中，从上至下共7个TSV11依次组成了第一谐振腔5的左侧臂；区域V中，从上至下共6个TSV11组成了第一个谐振腔5和第二个谐振腔6的公共边；
[0022]图3中，区域VI中，从左至右共13个TSV11组成了第三谐振腔14和第四个谐振腔15的上侧臂；区域
Ⅶ
中，从上至下共七个TSV11组成了第三谐振腔14左侧臂；区域
Ⅷ
中，从左至右共13个TSV11组成了第三谐振腔14(下侧臂)和第四谐振腔15(上侧臂)下侧臂；区域IX中，从上至下共7个TSV11组成了第四谐振腔本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于TSV的三维堆叠型交叉耦合腔体滤波器，其特征在于：包括从上至下依次平行设置的顶层RDL、中间层RDL及底层RDL，顶层RDL与中间层RDL之间设有硅衬底I，中间层RDL与底层RDL之间设有硅衬底II，硅衬底I与硅衬底II内分别分布有两个由TSV构成的谐振腔；顶层RDL的相对两侧分别设有输入RDL端口和输出RDL端口。2.根据权利要求1所述的一种基于TSV的三维堆叠型交叉耦合腔体滤波器，其特征在于：所述硅衬底I内分布的两个谐振腔分别为第一谐振腔和第二谐振腔，所述硅衬底II内分布有两个谐振腔分别为第三谐振腔和第四谐振腔；第一谐振腔和第二谐振腔之间、第三谐振腔和第四谐振腔之间采用电感正耦合结构；所述第一谐振腔...

【专利技术属性】
技术研发人员：王凤娟，彭权，余宁梅，杨媛，朱樟明，尹湘坤，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：