一種柔性射頻應(yīng)變可調(diào)無源高通濾波器及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種可調(diào)無源高通濾波器。特別是涉及一種柔性射頻應(yīng)變可調(diào)無源高通濾波器及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著柔性電子的不斷發(fā)展，柔性器件和電路的工作頻率也越來越高，達(dá)到射頻級另O。各種低頻的干擾信號越來越多，這需要高通濾波器來分離有用信號和干擾信號，對特定頻率的信號進(jìn)行選擇并濾除。
[0003]目前，在射頻器件與集成電路領(lǐng)域的主要是通過可變電容組成可調(diào)諧無源高通濾波器。這種可調(diào)無源濾波器具有結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，寄生效應(yīng)大等缺點。而MEMS可調(diào)濾波器由于品質(zhì)系數(shù)高，易于集成等特點在現(xiàn)階段得到了極大的發(fā)展，但還是沒有擺脫結(jié)構(gòu)復(fù)雜和寄生效應(yīng)多等缺點。因此已有的主要的可調(diào)高通無源濾波器有比較差的抗干擾能力和靈敏度。而在柔性射頻集成電路領(lǐng)域還沒有可應(yīng)用的可調(diào)濾波器，專利CN203811124U中提出了一種通過晶體管在不同應(yīng)變下的S參數(shù)的變化設(shè)計的柔性射頻應(yīng)變傳感器。此傳感器說明柔性器件在不同的應(yīng)變條件下會導(dǎo)致S參數(shù)的變化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種可應(yīng)用在柔性射頻領(lǐng)域，能夠通過柔性器件的應(yīng)變調(diào)節(jié)濾波頻率的大小，并且有很少的寄生效應(yīng)的柔性射頻應(yīng)變可調(diào)無源高通濾波器及其制造方法。
[0005]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:一種柔性射頻應(yīng)變可調(diào)無源高通濾波器，包括襯底，所述的襯底為柔性襯底，所述襯底上設(shè)置有低介電常數(shù)絕緣層，所述的低介電常數(shù)絕緣層內(nèi)設(shè)置有金屬-絕緣層-金屬結(jié)構(gòu)的電容和電感的輸入電極，所述低介電常數(shù)絕緣層的上端分別設(shè)置有濾波器輸入端、電容輸入端、電容輸出端、電感輸入端、濾波器輸出端、電感以及地線，其中，所述的濾波器輸入端通過一金屬互連線連接電容輸入端，所述電容輸出端通過一金屬互連線連接電感輸入端，所述電感輸入端通過一金屬互連線連接濾波器輸出端，所述電容輸入端還通過一金屬互連線連接電容的一端，所述電容輸出端還通過一金屬互連線連接電容的另一端，所述電感輸入端和電感的一端分別各通過一金屬互連線連接設(shè)置在所述低介電常數(shù)絕緣層內(nèi)的電感的輸入電極，所述電感的另一端構(gòu)成輸出端通過一金屬互連線連接地線。
[0006]所述的電容包括有由下至上依次設(shè)置在所述低介電常數(shù)絕緣層內(nèi)的電容底層金屬、電容高介電常數(shù)介質(zhì)層和電容的上層金屬，其中，所述電容的底層金屬構(gòu)成電容的一端通過一金屬互連線連接電容輸入端，所述電容的上層金屬構(gòu)成電容的另一端通過一金屬互連線連接電容輸出端。
[0007]所述的電感為八角螺旋結(jié)構(gòu)的電感或為方形螺旋結(jié)構(gòu)的電感，其中，八角螺旋結(jié)構(gòu)的電感或方形螺旋結(jié)構(gòu)的電感設(shè)置在所述低介電常數(shù)絕緣層內(nèi)的輸入電極連接所述的電感輸入端，八角螺旋結(jié)構(gòu)的電感或方形螺旋結(jié)構(gòu)的電感的另一端構(gòu)成輸出端連接地線。
[0008]在所述的低介電常數(shù)絕緣層中:對應(yīng)所述電容輸入端和電容的底層金屬之間、對應(yīng)所述電容輸出端和電容的上層金屬之間、對應(yīng)所述電感輸入端與電感的輸入電極之間以及電感與電感的輸入電極之間分別各形成有能夠貫穿金屬互連線的通孔。
[0009]所述的襯底采用PET塑料襯底或ITO PET塑料襯底或為PVC塑料襯底。
[0010]所述的低介電常數(shù)絕緣層采用SU-8材料。
[0011]本發(fā)明的一種柔性射頻應(yīng)變可調(diào)無源高通濾波器的制造方法，包括如下步驟:
[0012]I)襯底準(zhǔn)備:選用PET塑料或ITO PET塑料或為PVC塑料作為襯底，用氫氟酸和等離子水清洗；
[0013]2)用金屬層的掩模板進(jìn)行光刻，并采用真空電子束蒸發(fā)淀積30nm/400nm厚度的Ti/Au形成金屬層，作為電容底層金屬電極和電感的輸入電極，然后用丙酮溶液和超聲發(fā)生器剝離該金屬層；
[0014]3)在電容底層金屬電極上淀積S1層:光刻并采用真空電子束蒸發(fā)淀積形成200nm厚度的S1介質(zhì)層，作為電容的介質(zhì)層；
[0015]4)光刻并采用真空電子束蒸發(fā)淀積30nm/400nm厚度的Ti/Au形成金屬層，作為電容上層金屬電極，然后用丙酮溶液和超聲發(fā)生器將S1介質(zhì)層和電容上層金屬一起進(jìn)行剝離；
[0016]5)均勻地旋涂一層1.0?1.5 μ m厚度的SU-8光刻膠，對于螺旋電感作為一層低介電常數(shù)的中間絕緣層，并進(jìn)行光刻形成通孔，然后對SU-8層進(jìn)行堅膜；
[0017]6)光刻并采用真空電子束蒸發(fā)淀積30nm/l.5μηι厚度的Ti/Au形成金屬層，構(gòu)成濾波器輸入端、電容輸入端、電容輸出端、電感輸入端、電感、地線、濾波器輸出端和互連線，然后用丙酮和超聲發(fā)生器進(jìn)行對形成的螺旋電感和互連線進(jìn)行剝離，進(jìn)而形成柔性射頻無源濾波器。
[0018]步驟I)中，要同時要確保PET塑料或ITO PET塑料或為PVC塑料的光刻機(jī)的對準(zhǔn)標(biāo)記清晰。
[0019]所述的電感為八角螺旋結(jié)構(gòu)的電感或為方形螺旋結(jié)構(gòu)的電感。
[0020]本發(fā)明的一種柔性射頻應(yīng)變可調(diào)無源高通濾波器及其制造方法，通過柔性器件的應(yīng)變調(diào)節(jié)濾波頻率的大小，易于實現(xiàn)可彎曲、應(yīng)變可調(diào)，高通濾波的特性。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，靈敏度高，并且有很少的寄生效應(yīng)。電容通高頻阻低頻，電感通低頻阻高頻，電容和電感連接一起可以實現(xiàn)高通濾波的功能。對于需要截止的低頻，利用電容高阻、電感低阻的方法不使它通過，對于需要的高頻，利用電容低阻、電感高阻的特點使它通過。采用掃頻輸入方法，并對柔性無源高通濾波器加以不同的應(yīng)力得到不同的彎曲半徑，進(jìn)而測量出不同的彎曲半徑下的高通濾波器的散射參數(shù)和截止頻率的變化，建立機(jī)械應(yīng)變與柔性高通濾波器截止頻率之間的對應(yīng)關(guān)系，從而實現(xiàn)柔性高通濾波器的機(jī)械應(yīng)變的可調(diào)諧。
【附圖說明】
[0021]圖1是本發(fā)明柔性射頻應(yīng)變可調(diào)無源高通濾波器整體結(jié)構(gòu)的側(cè)示圖；
[0022]圖2是本發(fā)明柔性射頻應(yīng)變可調(diào)無源高通濾波器整體結(jié)構(gòu)的俯示圖；
[0023]圖3是本發(fā)明柔性射頻應(yīng)變可調(diào)無源高通濾波器使用狀態(tài)示意圖。
[0024]圖中
[0025]1:襯底2:低介電常數(shù)絕緣層
[0026]3a:電容底層金屬3b:輸入電極
[0027]4:電容高介電常數(shù)介質(zhì)層5:電容上層金屬
[0028]6:通孔7:電容輸入端
[0029]8:電容輸出端9:電感輸入端
[0030]10:電感11:濾波器輸入端
[0031]12:濾波器輸出端13:金屬互連線
[0032]14:地線15:柔性射頻應(yīng)變可調(diào)無源高通濾波器
[0033]16:網(wǎng)絡(luò)分析儀17:射頻電纜
[0034]18:外部載荷
【具體實施方式】
[0035]下面結(jié)合實施例和附圖對本發(fā)明的一種柔性射頻應(yīng)變可調(diào)無源高通濾波器做出詳細(xì)說明。
[0036]如圖1、圖2所示，本發(fā)明的一種柔性射頻應(yīng)變可調(diào)無源高通濾波器，包括襯底1，襯底用來支撐柔性射頻應(yīng)變可調(diào)無源高通濾波器的主體部分。所述的襯底I為柔性襯底，采用PET塑料襯底或ITO PET塑料襯底或為PVC塑料襯底。所述襯底I上設(shè)置有低介電常數(shù)絕緣層2，所述的低介電常數(shù)絕緣層2采用SU-8材料。所述的低介電常數(shù)絕緣層2內(nèi)設(shè)置有金屬-絕緣層-金屬結(jié)構(gòu)的電容和電感10的輸入電極，所述低介電常數(shù)絕緣層2的上端分別設(shè)置有濾波器輸入端11、電容輸入端7、電容輸出端8、電感輸入端9、濾波器輸出端
12、電感10以及地線14，其中，所述的濾波器輸入端11通過一金屬互連線13連接電容輸入端7，所述電容輸出端8通過一金屬互連線13連接電感輸入端9，所述電感輸入端9通過一金屬互連線13連接濾波器輸出端12，所述電容輸入端7還通過一金屬互連線連接電容的一端，所述電容輸出端8還通過一金屬互連線連接電容的另一端，所述電感輸入端9和電感10的一端分別各通過一金屬互連線連接設(shè)置在所述低介電常數(shù)絕緣層2內(nèi)的電感10的輸入電極，所述電感10的另一端構(gòu)成輸出端通過一金屬互連線連接地線14。
[0037]所述的電容包括有由下至上依次設(shè)置在所述低介電常數(shù)絕緣層2內(nèi)的電容底層金屬3a、電容高介電常數(shù)介質(zhì)層4和電容的上層金屬5，其中，所述電容的底層金屬3a構(gòu)成電容的一端通過一金屬互連線連接電容輸入端7，所述電容的上層金屬5構(gòu)成電容的另一端通過一金屬互連線連接電容輸出端8。
[0038]所述的電感為八角螺旋結(jié)構(gòu)的電感或為方形螺旋結(jié)構(gòu)的電感，其中，八角螺旋結(jié)構(gòu)的電感或方形螺旋結(jié)構(gòu)的電感設(shè)置在所述低介電常數(shù)絕緣層2內(nèi)的輸入電極3b連接所述的電感輸入端9，八角螺旋結(jié)構(gòu)的電感或方形螺旋