濾波器主要是通過電容、電感、電阻等元件組合移除信號中不需要的頻率分量，保留所需要的頻率分量，傳輸特定的篩選后的信號，消除頻帶間相互干擾。射頻（RF）濾波器是射頻前端芯片市場份額最大的細分領域，RF 濾波器包括了 SAW（聲表面濾波器）、BAW（體聲波濾波器）、陶瓷濾波器（LTCC 濾波器）、IPD（Integrated Passive Devices）等。隨著全面屏及手機輕薄化，頻率資源擁擠化，使得高性能的濾波器愈發重要。SAW、BAW 濾波器是目前手機應用的主流濾波器，5G 時期濾波器用量成倍增加，對器件尺寸、重量、發熱性能、價格提出更高要求，陶瓷介質濾波器憑借其小型化、輕量化、低損耗、溫度穩定、性價比高等特點在 5G 應用中存在優勢。

圖 射頻濾波器的主流技術及應用頻率，來源：murata

（1）SAW 濾波器

SAW 濾波器又稱聲表面波濾波器，主要由壓電材料和兩個叉指換能器組成。其主要原理是在一塊具有壓電效應的材料基片上蒸發一層金屬膜，然后經過光刻在兩端形成一對叉指形電極。輸入端換能器將電信號轉換為振動（聲）信號，經過壓電材料，其振幅隨著深入基片深度的增加而快速減少，故基本只有在表面傳播的聲信號會傳遞到輸出端，再通過輸出端的換能器轉化為電信號，通過叉指換能器的間距，來控制可通過的中心頻率大小，從而實現濾波作用。

SAW 濾波器由于采取半導體工藝，相較于傳統的介質濾波器，體積大幅縮小，且一致性也優于介質濾波器。而相較于傳統的 LC 濾波器，SAW 濾波器綜合性能更加優異，因此 SAW 濾波器大量地應用在手機的射頻前端領域。

圖 SAW和TC-SAW，來源：Qorvo

然而 SAW 濾波器的頻率特性卻受限 IDT 的間距大小，根據 Qorvo 的表述，SAW 在 1GHz 以上的頻率時性能開始逐步降低，在 2.5GHz 上 SAW 的性能就會變得較為普通。同時 SAW 濾波器還具備溫度敏感特性，隨著溫度的變化，壓電材料上聲波的傳輸速度會改變，因此導致中心頻率會產生漂移。許多廠商針對溫飄的問題而提出了 TC-SAW（帶溫度補償的 SAW），其原理是在 IDT 的結構上另涂覆一層在溫度升高時剛度會加強的涂層，用以抵消壓電材料的溫度特性。由于溫度補償工藝需要加倍的掩模層，因此制造成本也會更高。

（2）BAW 濾波器

BAW 濾波器，又稱為體聲波濾波器，其聲波的傳輸方向為縱向，而不是停留在表面。BAW 濾波器采用石英晶體作為基板，聲波垂直傳播。基本結構是兩個金屬電極夾著壓電薄膜（Quartz substrate 在 2GHz 下厚度為 2um），聲波在壓電薄膜里震蕩形成駐波（standing wave）。板坯厚度和電極質量（mass）決定共振頻率。

圖 BAW濾波器

BAW 濾波器適用于高頻（1.5GHz 以上有優勢），且尺寸會隨頻率升高而縮小，對溫度變化不敏感，擁有極低損耗與陡峭的濾波器裙邊。其工藝與成本比 SAW/TC-SAW 復雜，價格也更高昂，其壓電層的厚度必須在幾微米量級，因此，要在載體基板上采用薄膜沉積和微機械加工技術實現諧振器結構。

（3）LTCC 濾波器

LTCC（低溫共燒陶瓷，Low Temperature Co-fired Ceramic）濾波器是通過高精度印刷疊層技術及低溫燒結技術等多種工藝過程而制成的多層陶瓷濾波器。基于這種工藝平臺，可以設計和制造從很低的頻率（10MHz 到 100GHz）到很高的頻率（100GHz 甚至太赫茲）的各種濾波器。

圖 LTCC濾波器，來源：Mini-Circuits

LTCC 濾波器產品具有優良的高頻、高速傳輸以及寬通帶的特性，此外 LTCC 濾波器尺寸小、性能優、可靠性高、成本低、抗電磁干擾好、不必另加封裝。陶瓷材料的介電常數可以從 4.8 到 70 可選，高介電常數對應低頻應用，低介電常數對應高頻應用。

LTCC 濾波器優勢：

（1）靈活性

陶瓷材料具有優良的高頻、高速傳輸以及寬通帶的特性。根據配料的不同， LTCC 材料的介電常數可以在很大范圍內變動，配合使用高電導率的金屬材料作為導體材料，有利于提高電路系統的品質因數，增加了電路設計的靈活性。

（2）使用壽命長

可以適應大電流及耐高溫特性要求，并具備比普通 PCB 電路基板更優良的熱傳導性，極大地優化了電子設備的散熱設計，可靠性高，可應用于惡劣環境，延長了其使用壽命。

（3）體積小

可以制作層數很高的電路基板，并可將多個無源元件埋入其中，免除了封裝組件的成本，在層數很高的三維電路基板上，實現無源和有源的集成，有利于提高電路的組裝密度，進一步減小體積和重量。

（4）兼容性

與其他多層布線技術具有良好的兼容性，例如將 LTCC 與薄膜布線技術結合可實現更高組裝密度和更好性能的混合多層基板和混合型多芯片組件。

（5）成本控制、環保

非連續式的生產工藝，便于成品制成前對每一層布線和互連通孔進行質量檢查，有利于提高多層基板的成品率和質量，縮短生產周期，降低成本節能、節材、綠色、環保已經成為元件行業發展勢不可擋的潮流，LTCC 也正是迎合了這一發展需求，最大程度上降低了原料，廢料和生產過程中帶來的環境污染.

低溫共燒陶瓷（LTCC）技術是實現射頻器件小型化、高頻化的重要技術，基于LTCC技術的多層片式射頻濾波器，在5G通信基站及終端、智能手機、物聯網等領域的射頻和無線交互系統中廣泛應用，產品具有優秀的電性能和良好的可靠性。

長按識別二維碼關注公眾號，點擊下方菜單欄左側“微信群”，申請加入交流群。