基于IPD技術的集總元件低通濾波器設計方案（上）

隨著集成技術的不斷發展，Sip（系統級封裝）成為實現電子產品小型化和多功能的重要技術之一。

SIP技術是以薄膜層壓或其他的方式將電阻和電容等構成的濾波器、 耦合器和天線等射頻無源器件集成在基板內形成具有系統功能的封裝組件。

這里是我對IPD的學習筆記，并且嘗試設計了一款準切比雪夫低通濾波器，分享給大家。如有錯誤，懇請不吝賜教。

內容主要分為兩大塊：

1．IPD電感、電容值計算

2．基于IPD的集總元件低通濾波器設計

1.集總元件電感、電容值的計算

電感

a.平面螺旋電感等效電路和計算公式

其中 Rs 和 Ls 分別表示電感金屬螺旋導線部分的串聯電阻和電感。Cs 為金屬螺旋導線各匝之間的電容。

Cox 表示金屬螺旋導線與氧化硅稱底層之間的電容，Csi 和 Rsi 分別表示襯底硅的耦合電容和漏電電阻。

S.S.Mohan給出了多邊形平面螺旋電感簡潔又兼具精確的計算公式

1）串聯電感

其中 KK1、 2是由電感金屬導帶形狀來確定的常數，可以由下表得到， u0是真空磁導率，n 表示金屬導帶的圈數，davg表示的是金屬導帶內徑和外徑的平均值。ρ 代表了線圈填充率，公式為

2）串聯電阻

3）寄生電容

Eox表示的為金屬導帶間的相對介電常數， tox表示的是金屬導帶交叉的地方

4）襯底的寄生參數

電感導帶與介質襯底之間的寄生電容

電感導帶與介質之間的寄生電容、寄生電阻

Csub與 Gsub分別為襯底的單位電容的電導

b.仿真計算

也可以通過電磁場仿真軟件計算，得到平面集總元件的有效感值和容值。

在HFSS仿真軟件中建模，通過公式計算有效電感值

公式：

電容

a.MIM電容等效電路和計算公式

介質層的厚度為 d；S 為上下兩極板面積；介質的介電常數為Er，空氣的介電常數為E0

b.仿真計算

同樣可以通過電磁場仿真軟件建模計算，得到有效電容值和物理尺寸的關系曲線。公式如下