摘 要：本文概述了薄膜无源器件在射频（微波）中应用的当前状况；介绍了薄膜电容元件和薄膜电感元件的现实应用，应用于无线电接收器；叙述其应用的主要优势，能减少元件的使用数量，减小元件尺寸，具有装配简化、稳定运行和可靠性高的优势；总结了当前薄膜无源器件的发展不足及未来发展方向。
关键词：射频/微波电路；薄膜电容元件；薄膜电感元件
DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.24.101
1 前言
多层烧制技术在相同或不同批次成品的某些参数发生细微变化[1]，对设计工作者来说准确的参数极为重要，比如R值，它只能在一定容差内进行变化，不然可能会给设计师带来一些不必要的差错，所以设计人员开发了一种高频微波元件。此外，半导体薄膜技术生产应用于薄膜无源元件，元件的厚度和宽度可低于10nm和1um[1]。
标准的尺寸规范使得容差参数更加严格，元件的整体性能也得到大幅度提高。通过电极沉积的高真空技术和气相沉积的化学技术，使得无论相同还是不同批次的ESR值都相当标准。它的可靠性跟预测性都能适用于较宽的频率区间。
薄膜无源器件的上述优点，很大程度可以减小器件尺寸，还能减少器件的使用数，节约大量的安装花费。
2 薄膜无源器件
陷波滤波器是其应用的示范。该器件通过截获一定谱段的信号而允许其它谱段信号无阻的通过，常应用于天线功率的放大器。由于器件的单片设计使它只有1个谐振点响应[1]。多段无线接收装置有时产生一些谐波与差频，我们的滤波器能用于其衰减。这近乎完美的参数特性，让我们可以用它替代传统的双T元件。图1，显示了薄膜电容元件向前传输的能量损耗特性曲线
工厂在选取元件时，通过元件的重复性测定得到如图2所示，显示元件具有良好的稳定运行性，其严格的质量影响元件绝缘层K值大小。
3 薄膜无源器件的应用
3.1 薄膜电容元件
容差的降低方式是通过单片上形成一个高精度且具有相似电气特性的薄膜电阻。元件的输出电压与串联电路中R1比R2的值成正相关，和薄膜器件的容差无相关性。根据容差±0.1%的薄膜元件，可以知道元件的输出误差不超过±0.1%，而不管每个单独电阻的容差是多少——效果改善为分立解决方案的两倍。单片元件能降低容差和温度效应，减小的输出的误差，均衡容差，如果是高精度的芯片元件，其温度系数则为±25×10-6/℃。
传统电阻元件的TCR为±5×10-6/℃。在单片上，薄膜元件用相同的方式沉积，与温度的相应基本相同。两个元件的电阻比值决定电压的输出，从而元件的温度系数与精度无相关性。通过合适的薄膜无源元件，在100℃条件下，温度效应所致的输出的电压差从±0.5%低至±0.05%，提升近十倍。
表1总结了两种电阻元件的参数特性，使用分立电阻元件和薄膜电阻元件，总输出的最大误差分别为0.7%和0.15%，从而可知使用薄膜元件，其整体性能得到极大完善。通过深入研究，预测分压器中TCR和电阻比值影响元件的输出电压。在单片衬底上的相似性保证了其整体的运行性能更稳定。
3.2 薄膜电感元件
因为生产过程的线宽控制，薄膜电感明显降低了元件的ESR和损耗，任何电感值都可很容易实现。不同产品存在较大的载流差异，而金属稳定化技术极大程度强化薄膜电感的载流能力，它常用于补偿互联网的接收频率的损失。其优点与薄膜电容元件一样，能减少元件的使用数量，减小元件尺寸，具有装配简化和可靠性高的优势。
由于薄膜电感器只提供电感值较小，所以存在应用范围的限制。薄膜电感元件能为设计者提供一个在极高频率处运行稳定的方案。比如应用于高达GHz数量级的在高频率振荡器。目前，因技术缺乏，使用线绕电感是无法实现高频，只有选择PCB蛇形走线或微型薄膜电感器来实现低电感值。
人们从薄膜电容和电感器的制造中，吸取经验，现在已开发出如波段耦合器等诸多元件。
4 结语
为符合低成本高速生产的目的，生产商需要根据薄膜的材料进行设计，设计师应开发内联式的薄膜元件。成本降低的关键一步就是根据元件用途和TCR的不同，而采用不同精度的生产要求，即线宽控制。
厚膜电阻器很难满足解调器降低噪声的硬性要求，此外，薄膜和厚膜技术在激光修整上也存在较大差异。一旦烧制成功，在薄膜层的修整会产生大量微裂现象，导致电流路径与电容的错误，使其整体性能在高通量的信息面前功能不足。工厂生产过程会添加特殊不导电含微量铅的玻璃来降低这种修复失误。虽然这在ROHS的豁免标准项目中，但鉴于其豁免属性是否一直持续，所以业内应努力开发不含铅的绿色薄膜元件的生产技术，毕竟环保是一件产品能否持久存在的关键要素。
參考文献：
[1]Ron Demcko.射频/微波电路中的薄膜无源器件[J].今日电子，
2009（11）：28+30+32.
作者简介：潘时辉（1986-），男，江苏盐城人，本科，助理工程师，从事微波射频电路方面的研究。
