集成无源元件(IPC)简化了封装中的信号调节

由于无线设备的小型化以及提高射频电路中信号调节可靠性的需求，例如滤波、阻抗匹配、差分到单端转换和耦合，集成无源元件(IPC) 越来越受到关注。 

介绍

IPC 本质上是将多个分立无源元件组合成单个表面贴装设备的电子子系统。IPC 采用低温共烧陶瓷 (LTCC) 技术制造，可让无源元件“3 维”分层，提供与 10-40 个单独元件相同的功能，同时显着减少所需的电路板空间。 

通过这种方法，RF 芯片组和天线之间的整个前端可以在单个超薄型（总厚度 0.35-1.0 毫米）封装中制造，小于相同电路总尺寸的 20%分立元件。

“如果你从上面看电路，你只会看到三个芯片：射频无线芯片、IPC 和天线，”约翰森科技的曼努埃尔卡莫纳解释说，他是包括芯片天线、高频陶瓷元件在内的高频陶瓷元件的领导者。 Q电容和EMI贴片滤波器。“设计非常干净，而且非常小。您可以使用 IPC 使整体 PCB 尺寸更小，同时保持高无线性能。”

已经采用 IPC 技术的行业包括汽车、医疗、移动电子产品和“智能”可穿戴设备。对于不太关心电路板空间或整体尺寸的客户来说，IPC 提供了另一个重要的好处——更高的可靠性。与安装许多分立元件相比，通过在小型 LTCC 封装内创建文字电路，几乎可以消除可变性和潜在的故障点。匹配组件的单个集成包也几乎确保符合 FCC 或 ETSI 要求。

““单独”表面贴装组件的许多可变性是由于每个组件的个体差异造成的。当您将其乘以 10 到 20 个组件时，您只需要射频链中的一个薄弱环节就可以使整个前端发生故障，”Carmona 说。

Carmona 说，IPC 几乎可用于任何类型的无源电路，包括低通和高通滤波器、双工器、三工器、阻抗匹配巴伦、巴伦滤波器、带通滤波器、耦合器和其他定制信号调节电路（图 1）。

图 1：IPC 图

LTCC技术

制造 IPC 的过程类似于已经用于制造多层 SMD 组件部件（例如电容器和电感器）的技术。然而，低温共烧陶瓷 (LTCC) 制造允许将电路嵌入到 3D 封装中多达 40 个单独的层中，该封装仍然非常低调。  

使用这种制造工艺，Johanson Technology 开发了一系列用于射频系统的小型、高度可靠的 IPC，采用专有的 LTCC（低温共烧陶瓷）工艺制造。这些组件在 300 MHz 至 10 GHz 的多个频段上运行，涵盖蜂窝、DECT、WLAN、蓝牙、802.11（a、b 和 g）和 GPS 应用。每个集成封装都经过全面的 100% 射频测试，以确保所有组件正常工作并集成在一起。

“由于 LTCC 制造过程极其精确且可重复，我们可以保持在对齐、变化等的制造限制内，因此您可以获得真正一致、稳健的 RF 电路，”Carmona 说。因此，Johanson Technology 能够保证 IPC 是一个无源子系统，保证通过 FCC 和 ETSI 以及任何其他排放法规的 RF 性能要求。

匹配滤波器巴伦

Johanson Technology 的匹配滤波器巴伦系列是一项出色的 IPC 产品。巴伦是一种在平衡（差分）和非平衡（单端）信号之间转换的电气设备。该组件可以采用多种形式，并且可能包括也可以转换阻抗的设备。

由于许多 RF 无线芯片组具有连接到单端天线的差分（两个引脚）输出——RF 输入和输出，因此信号需要以特定的阻抗比从差分转换为单端，大多数情况下这些无线 RFIC 具有非标准的复阻抗，IPC 与该阻抗匹配以获得最佳功率效率。一些巴伦还与带通、低通或高通滤波器结合使用。

为了实现阻抗共轭匹配，Johanson Technology 与芯片组 OEM 合作，为每个芯片创建具有匹配部件号的特定匹配滤波器巴伦。合作从开发期间的参考设计开始，以简化和加速芯片组在市场上的采用。

“IPC 基本上是一种即插即用的解决方案，”Carmona 解释说。“通过与领先的芯片组制造商合作，我们已经完成了研发，以确保针对特定芯片进行优化。它不仅会起作用，而且会符合任何排放要求。”

市场

由于 IPC 需要更少的电路板空间，因此可以设计具有 RF 电路的更小型化设备并创建更小的外形尺寸产品。

“由于 PCB 空间处于黄金时期，无源元件的尺寸和放置至关重要，因为随着一切变得更小，在电路板上放置更多元件变得越来越困难，”Carmona 解释道。“因此，设计工程师正在寻求组件制造商提供几乎不占用实际电路板空间的小型化解决方案。”

除了尺寸之外，更小的 PCB 还会影响产品的美感，从而实现纤薄、低调。以 10:1 或更大的比例消除组件也减少了设备的整体重量，即使这种节省是以十分之一克来衡量的。这些因素对下一代智能可穿戴设备（戒指、手镯、鞋子、牛仔裤、衬衫和其他服装）、可植入医疗设备和便携式电子产品具有重大影响。

Carmona 表示，由于它与更高的可靠性有关，因此汽车行业已经将 IPC 用于车载蜂窝、Wi-Fi、蓝牙、卫星无线电和 GPS 系统以及钥匙扣。因此，IPC 的设计符合 AEC-Q200 标准。

审核编辑：刘清