射頻和無線產(chǎn)品領(lǐng)域可以使用非常廣泛的封裝載體技術(shù)，它們包括引線框架、層壓基板、低溫共燒陶瓷（LTCC）和硅底板載體（Si Backplane）。由于不斷增加的功能對集成度有了更高要求，市場對系統(tǒng)級封裝方法（SiP）也提出了更多需求。

引線框架基板封裝技術(shù)在過去的幾年中得到了巨大的發(fā)展，包括刻蝕電感、引腳上無源器件、芯片堆疊技術(shù)等等?？蚣芑迨浅杀咀畹偷倪x擇，但是更高的功能性要求更多的布線和更多的垂直空間利用，因而，框架封裝很少用在RF集成解決方案中。

LTCC因其具有多層結(jié)構(gòu)、高介電常數(shù)和高品質(zhì)因子電感，已經(jīng)被證明是一種能提供高集成度的高性能基板材料。LTCC方案中實現(xiàn)了無源器件的嵌入，如獨立RCL或包含RCL的功能塊，使SMT器件所需平面空間最小，同時提高電性能。集成度是LTCC的優(yōu)點，然而翹曲、裂紋、基板的二級可靠性、以及整個供應(yīng)鏈結(jié)構(gòu)（基板在封裝過程中的傳送）等等對LTCC的局限，使之無法成為流行的載體基板選擇。

硅底板載體，如STATS ChipPAC的芯片級模塊封裝（CSMP：Chip Scale Module Package），已經(jīng)廣泛地使用于需要高集成度、卓越電性能和小外形系數(shù)的無線解決方案中。CSMP是一種全集成解決方案的理想封裝形式，可以包括RFIC和基帶IC。然而，這樣的集成度并不是成本最低的，而且也不是所有的射頻和無線設(shè)備都需要的。

這些原因?qū)⑽覀円驅(qū)訅夯?，一種在射頻模塊封裝中應(yīng)用最廣泛的載體。該方法結(jié)合了傳統(tǒng)的層壓基板技術(shù)與無源器件集成技術(shù)（IPD：Integrated Passive Device），成為一種在成本、尺寸、性能與靈活性諸方面能達到最佳平衡的雙贏解決方案。本文對帶IPD器件的層壓基板的應(yīng)用進行討論，同時通過兩個例子來進一步闡述研究。

IPD與SMD 和LTCC分立器件電路的對比

射頻模塊需要用到獨立的RCL或組合的RCL，來實現(xiàn)諸如濾波器、天線分離濾波器（diplexer）、不平衡變壓器（balun）等的功能塊，這些RCL通常為SMD（Surface Mount Devices表面貼裝器件）形式或IPD形式。

傳統(tǒng)的層壓基板不能很好地適用于嵌入式無源器件，而高介電材料層壓又受到很大成本限制。螺旋電感可以設(shè)計在層壓基板的內(nèi)部，但是電感值卻有限。因此，在使用層壓基板時，更傾向于結(jié)合SMT器件和IPD，這樣具有成本、外形尺寸和性能等等方面的優(yōu)勢。

對于何時使用表面貼裝器件、何時將特定的無源器件設(shè)計成IPD更合理，需要進行權(quán)衡。例如，當需要大于100.0pF的電容器設(shè)計時，使用SMT器件就具有尺寸與成本的優(yōu)勢。

另外，當設(shè)計中需要比較少量的解耦電容器或獨立電感和電阻時，通常推薦使用SMT無源器件方式。表面貼裝器件可以充分利用所占空間的Z方向，而IPD則主要利用XY方向，后者對Z高度方向的空間利用很有限，因此，當IPD器件表面面積超出可利用的空間，使用表面貼裝元件就比較明智。為了找到在IPD和SMT器件之間最佳平衡，我們研究出可以描述器件值與IPD需要的面積關(guān)系的曲線（圖1）供設(shè)計參考。

圖1 在硅基板上制作的IPD的電感和電容

使用硅基IPD技術(shù)，一個0201 SMD器件的面積（0.15mm2）內(nèi)可以產(chǎn)生25.0nH的電感，或者50.0pF的電容。換言之，對于容量小于25.0nH的電感或小于50.0pF的電容，IPD器件/電路方案的外形尺寸比0201器件更小。

當涉及到射頻功能塊時，IPD方案常常會勝出，其中有多種原因。首先，盡管硅基IPD制成的電感也必須使用螺旋形式，但它可以使用更小的線寬和隔離空間。另外，高電阻的硅基片上允許制成具有更高品質(zhì)因子的電感。因而，一個IPD電感的質(zhì)量和外形系數(shù)可以與SMD器件媲美；第二，電容尤其是小容量電容（RF應(yīng)用中）更容易建在IPD中；最后，與PCB上連接SMD器件，或者LTCC內(nèi)部連接相比較，硅基板上的互連路徑更短。

這里有一個例子，對于一個超寬頻（UWB）應(yīng)用濾波器，現(xiàn)有的LTCC濾波器尺寸是3.2mm×2.5mm×0.8mm，如果在IPD中使用相同的布局來實現(xiàn)，尺寸將會是1.6mm×1.0mm×0.5mm（圖2）。IPD濾波器除了具有更薄的外形以外，尺寸縮小了5倍。

圖2 LTCC濾波器(a)和IPD濾波器(b)尺寸比較

我們也對其它情況進行了比較，總而言之，對于濾波器（比如LPF 或 BPF）， IPD可以獲得小五倍的外形，對于不平衡變壓器，使用IPD的外形可小兩倍。