CN109494435A - 一种基于圆柱型tsv的矩形波导滤波器 - Google Patents

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王凤娟
刘景亭
余宁梅
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Xian University of Technology
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Xian University of Technology
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P1/00—Auxiliary devices
    • H01P1/20—Frequency-selective devices, e.g. filters
    • H01P1/207—Hollow waveguide filters
    • H01P1/208—Cascaded cavities; Cascaded resonators inside a hollow waveguide structure

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Abstract

本发明公开了一种基于圆柱型TSV的矩形波导滤波器，包括采用重布线层RDL技术制作的顶面金属和底面金属，顶面金属和底面金属之间通过侧壁金属连接，侧壁金属内部纵向安装有模片，侧壁金属和膜片整体镶嵌在高电阻率的半导体衬底中，顶面金属、底面金属与衬底的交界处均设置有氧化硅填充块。本发明的矩形波导滤波器应用TSV技术进行深孔刻蚀和金属填充，制作侧壁金属和模片，应用重布线层RDL技术制作顶面金属和底面金属，使其与内部器件进行级联，有效解决了THz波器件的集成化微型化问题。

Description

一种基于圆柱型TSV的矩形波导滤波器
技术领域
本发明属于电子器件技术领域，具体涉及一种基于圆柱型TSV的矩形波导滤波器。
背景技术
现代通信技术的不断发展，使得滤波器成为整个通信系统中的一个重要部件，滤波器的主要作用是筛选有用信号最大程度无衰减的通过滤波器，使无用信号得到最大程度衰减，波导滤波器是比较常见的滤波器之一。
现代通信技术不断追求数据的高速传输，伴随着5G网络信号的快速发展，人们开始对亚毫米波和频率为300GHz-3000GHz波的研究。亚毫米波的频率已经达到太赫兹(THz)级别，THz波是介于微波和红外之间的电磁波，波长在0.03-3mm之间，频率为0.1-10THz，THz波拥有和光波相同的直进性，同时具有与电波相类似的穿透性和吸收性，在通信、医学、生物甚至包含反恐行动等领域展示出了强大的应用优势，具有广阔的发展前景。
进行THz波的研究，滤波器是至关重要的部件，而且对滤波器有很大的设计要求。传统滤波器的结构继承了金属波导的原有结构，不能与主流集成电路的平面工艺兼容，不利于滤波器的系统集成。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于圆柱型TSV的矩形波导滤波器，解决现有滤波器不能与主流集成电路的平面工艺兼容的问题。
本发明采用的技术方案是，一种基于圆柱型TSV的矩形波导滤波器，包括顶面金属和底面金属，顶面金属和底面金属之间通过侧壁金属连接，侧壁金属内部纵向安装有模片。
本发明的技术特征还在于，
所述侧壁金属包括相互平行设置的两排硅通孔。
所述模片可分成六组，每组包括相对应的两块膜片。
所述中间两组膜片中的每块膜片均由三个圆柱形硅通孔组成，其余膜片由两个圆柱形硅通孔组成。
所述每个侧壁金属包括三十七个圆柱形硅通孔。
所述组成侧壁金属与膜片的圆柱形硅通孔高度均为100μm，直径均为10μm。
所述膜片中每个相邻圆柱形硅通孔的间距大于等于10μm。
所述侧壁金属和膜片整体镶嵌在高电阻率的半导体衬底中。
所述顶面金属、底面金属与衬底的交界处均设置有氧化硅填充块。
所述顶面金属和底面金属均采用重布线层RDL工艺制作。
本发明的有益效果是：
(1)本发明应用TSV技术进行深孔刻蚀和金属填充，制作侧壁金属和模片，应用重布线层(RDL)技术制作顶面金属和底面金属，使其与内部器件进行级联，有效解决了THz波器件的集成化微型化问题。
(2)本发明通过设置六组膜片构成了内部的五组谐振器，可以使得电磁波在传输的过程中增加不断反射的频率和次数，从而得到更大的截至频率；极大的减少了传输的高频电磁波的损耗，使低频电磁波更快的衰减，从而起到高效的高频滤波效果。
附图说明
图1是本发明的矩形波导滤波器的结构示意图；
图2是本发明的矩形波导滤波器中侧壁金属和膜片相应位置关系示意图。
图中，1.氧化硅填充块，2.顶面金属，3.底面金属，4.侧壁金属，5.衬底，6.膜片。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，但本发明并不局限于该具体实施方式。
参照图1，本发明一种基于圆柱型TSV的矩形波导滤波器，包括采用重布线层RDL技术制作的顶面金属2和底面金属3，顶面金属2和底面金属3之间通过侧壁金属4连接，侧壁金属4内部纵向安装有模片6，侧壁金属4和膜片6整体镶嵌在高电阻率的半导体衬底5中，顶面金属2、底面金属3与衬底5的交界处均设置有氧化硅填充块1。
参照图2，该矩形波导滤波器中的侧壁金属4包括相互平行设置的两排硅通孔TSV，每排硅通孔TSV包括三十七个圆柱形硅通孔TSV。模片6可分成六组，每组包括左右对应的两块膜片，中间两组膜片中的每块膜片均由三个圆柱形硅通孔TSV组成，其余膜片由两个圆柱形硅通孔TSV组成，膜片中每个相邻圆柱形硅通孔的间距大于等于10μm，组成侧壁金属与膜片的圆柱形硅通孔TSV高度均为100μm，直径均为10μm。
每块膜片的长度按照从金属侧壁层内测到膜片最外侧的圆柱型硅通孔TSV外侧的长度来计量，经过测量，本实施例中，按从上到下的顺序排列，第一组的每块膜片的长度为40μm，第二组的每块膜片的长度为52.5μm，第三组的每块膜片的长度为60μm，第四组的每块膜片的长度为60μm，第五组的每块膜片的长度为52.5μm，第六组的每块膜片的长度为40μm。
从上到下，相邻的膜片中相对圆柱形硅通孔TSV的间距分别为L1，L2，L3，L4和L5，经测量，L1为121μm，L2为138μm，L3为146μm，L4为138μm，L5为121μm。
从上到下两侧膜片之间的间隔分别为a1，a2，a3，a4，a5和a6，经测量，a1为112μm，a2为82μm，a3为72μm，a4为72μm，a5为82μm，a6为112μm。
根据以上数据可计算出该矩形波导滤波器整个腔体的横截面积为0.724×0.192㎜2，滤波器的横截面的面积为0.724×0.212㎜2。

Claims (10)

1.一种基于圆柱型TSV的矩形波导滤波器，其特征在于，包括顶面金属(2)和底面金属(3)，顶面金属(2)和底面金属(3)之间通过侧壁金属(4)连接，侧壁金属(4)内部纵向安装有模片(6)。
2.根据权利要求1所述的一种基于圆柱型TSV的矩形波导滤波器，其特征在于，所述侧壁金属(4)包括相互平行设置的两排硅通孔。
3.根据权利要求2所述的一种基于圆柱型TSV的矩形波导滤波器，其特征在于，所述模片(6)可分成六组，每组包括相对应的两块膜片(6)。
4.根据权利要求3所述的一种基于圆柱型TSV的矩形波导滤波器，其特征在于，所述中间两组膜片(6)中的每块膜片均由三个圆柱形硅通孔组成，其余膜片(6)由两个圆柱形硅通孔组成。
5.根据权利要求4所述的一种基于圆柱型TSV的矩形波导滤波器，其特征在于，所述每个侧壁金属(4)包括三十七个圆柱形硅通孔。
6.根据权利要求5所述的一种基于圆柱型TSV的矩形波导滤波器，其特征在于，所述组成侧壁金属(4)与膜片(6)的圆柱形硅通孔高度均为100μm，直径均为10μm。
7.根据权利要求5所述的一种基于圆柱型TSV的矩形波导滤波器，其特征在于，所述膜片(6)中每个相邻圆柱形硅通孔的间距大于等于10μm。
8.根据权利要求1所述的一种基于圆柱型TSV的矩形波导滤波器，其特征在于，所述侧壁金属(4)和膜片(6)整体镶嵌在高电阻率的半导体衬底(5)中。
9.根据权利要求8所述的一种基于圆柱型TSV的矩形波导滤波器，其特征在于，所述顶面金属(2)、底面金属(3)与衬底(5)的交界处均设置有氧化硅填充块(1)。
10.根据权利要求1所述的一种基于圆柱型TSV的矩形波导滤波器，其特征在于，所述顶面金属(2)和底面金属(3)均采用重布线层RDL工艺制作。
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