CN110233604A - 谐振单元制作方法和谐振单元 - Google Patents

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CN110233604A
CN110233604A CN201910620555.9A CN201910620555A CN110233604A CN 110233604 A CN110233604 A CN 110233604A CN 201910620555 A CN201910620555 A CN 201910620555A CN 110233604 A CN110233604 A CN 110233604A
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CN
China
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conductive layer
resonant element
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conductive
layer
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王晓东
左成杰
何军
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Anhui Annuqi Technology Co Ltd
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Anhui Annuqi Technology Co Ltd
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Abstract

本申请提供的谐振单元制作方法和谐振单元，涉及电子技术领域。谐振单元制作方法包括：提供衬底；在所述衬底上设置第一导电层；基于所述第一导电层远离所述衬底的一侧间隔设置第二导电层，使所述第一导电层和所述第二导电层在所述衬底上的投影至少部分重合，以在所述第一导电层和所述第二导电层之间形成具有预定电容值的寄生电容；通过导电结构使所述第一导电层与所述第二导电层电连接，形成具有传输零点的谐振单元。其中，所述预定电容值基于所述第一导电层、所述第二导电层和所述导电结构具有的电感与所述传输零点预先确定。通过上述方法，可以改善现有技术中因需要单独设置电容而存在电连接复杂和电感品质因素较低的问题。

Description

谐振单元制作方法和谐振单元
技术领域
本申请涉及电子技术领域，具体而言，涉及一种谐振单元制作方法和谐振单元。
背景技术
滤波器一般设置有多个谐振单元，用于对特定频率(传输零点)的信号进行隔离。如图1所示，是一种常见的谐振单元，该谐振单元由电感元件和与该电感元件并联的电容元件构成。
经发明人研究发现，上述的谐振单元由于需要将电感元件和电容元件并联连接，会导致电连接较为复杂，不利于谐振单元的小型化。并且，由于电容元件存在，还会导致电感的品质因数降低。
发明内容
有鉴于此，本申请的目的在于提供一种谐振单元制作方法和谐振单元，以改善现有技术中因需要单独设置电容而存在电连接复杂和电感品质因素较低的问题。
为实现上述目的，本申请实施例采用如下技术方案：
一种谐振单元制作方法，包括：
提供衬底；
在所述衬底上设置第一导电层；
基于所述第一导电层远离所述衬底的一侧间隔设置第二导电层，使所述第一导电层和所述第二导电层在所述衬底上的投影至少部分重合，以在所述第一导电层和所述第二导电层之间形成具有预定电容值的寄生电容；
通过导电结构使所述第一导电层与所述第二导电层电连接，形成具有传输零点的谐振单元；
其中，所述预定电容值基于所述第一导电层、所述第二导电层和所述导电结构具有的电感与所述传输零点预先确定。
在本申请实施例较佳的选择中，在上述谐振单元制作方法中，所述基于所述第一导电层远离所述衬底的一侧间隔设置第二导电层的步骤，包括：
根据所述预定电容值按照电容计算公式计算所述第一导电层和所述第二导电层之间的间隔距离和在所述衬底上的投影的重合面积；
根据所述间隔距离和所述重合面积将所述第二导电层设置在所述第一导电层远离衬底的一侧。
在本申请实施例较佳的选择中，在上述谐振单元制作方法中，还包括：
在所述第一导电层和所述第二导电层之间设置绝缘层，作为所述寄生电容的电介质。
在本申请实施例较佳的选择中，在上述谐振单元制作方法中，还包括：
在所述绝缘层上开设贯穿该绝缘层的通孔，以使所述导电结构穿过该通孔与所述第一导电层和所述第二导电层分别电连接。
本申请实施例还提供了一种谐振单元，包括：
衬底；
设置于所述衬底上的第一导电层；
设置于所述第一导电层远离所述衬底一侧的第二导电层，该第二导电层与所述第一导电层通过导电结构电连接；
其中，所述所述第一导电层和所述第二导电层间隔设置且在所述衬底上的投影至少部分重合，以在所述第一导电层和所述第二导电层之间形成具有预定电容值的寄生电容，且该预定电容值基于所述第一导电层、所述第二导电层和所述导电结构具有的电感与所述谐振单元的传输零点确定。
在本申请实施例较佳的选择中，在上述谐振单元中，所述第一导电层和所述第二导电层为平面螺旋状结构。
在本申请实施例较佳的选择中，在上述谐振单元中，所述第一导电层包括多个依次连接的第一条状结构以形成所述平面螺旋状结构，所述第二导电层包括多个依次连接的第二条状结构以形成所述平面螺旋状结构；
其中，所述第一导电层和所述第二导电层在所述衬底上的投影重合的部分对应的第一条状结构和第二条状结构的宽度相同。
在本申请实施例较佳的选择中，在上述谐振单元中，所述第一导电层和所述第二导电层平行设置，且所述导电结构垂直于所述第一导电层和所述第二导电层。
在本申请实施例较佳的选择中，在上述谐振单元中，还包括：
位于所述第一导电层和所述第二导电层之间的绝缘层，该绝缘层作为所述寄生电容的电介质。
在本申请实施例较佳的选择中，在上述谐振单元中，所述绝缘层上设置有贯穿该绝缘层的通孔，所述导电结构穿过该通孔与所述第一导电层和所述第二导电层分别电连接。
本申请提供的谐振单元制作方法和谐振单元，通过第一导电层和第二导电层的配合设置，使得形成的寄生电容可以替代现有技术中单独设置的电容元件。如此，第一方面，使得可以不用将电感元件和电容元件电连接，从而降低器件的复杂度，便于进行小型化处理。第二方面，可以避免单独设置电容元件，因元件之间的耦合而导致电感元件的品质因素降低的问题。第三方面，还可以因不用单独设置电容元件，而降低谐振单元的制作成本。因而，本申请实施例提高的谐振单元具有较高的实用价值。
为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
图1为现有技术中的一种常见谐振单元的电路原理图。
图2为本申请实施例提供的谐振单元的结构示意图。
图3为本申请实施例提供的谐振单元的另一结构示意图。
图4为本申请实施例提供的第二导电层和导电结构的位置关系图。
图5为本申请实施例提供的第一导电层和第二导电层的位置关系图。
图6为本申请实施例提供的仿真波形图。
图7为本申请实施例提供的谐振单元的另一结构示意图。
图8为本申请实施例提供的绝缘层的结构示意图。
图9为本申请实施例提供的谐振单元制作方法的流程示意图。
图标：100-谐振单元；110-衬底；120-第一导电层；130-第二导电层；140-导电结构；150-绝缘层；151-通孔。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例只是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
如图2所示，本申请实施例提供了一种谐振单元100，可以包括衬底110、第一导电层120、第二导电层130和导电结构140。
详细地，所述第一导电层120可以设置于所述衬底110上。所述第二导电层130可以设置于所述第一导电层120远离所述衬底110的一侧，且与所述第一导电层120间隔设置，并通过所述导电结构140与所述第一导电层120电连接，以形成包括所述第一导电层120、所述导电结构140和所述第二导电层130的电感元件。
其中，所述第一导电层120和所述第二导电层130在所述衬底110上的投影至少部分重合，以在所述第一导电层120和所述第二导电层130之间形成具有预定电容值的寄生电容。也就是说，所述第一导电层120和所述第二导电层130可以分别作为电容的第一极板和第二极板，以形成所述寄生电容。
需要说明的是，所述谐振单元100具有传输零点(即该谐振单元100的谐振频率)，并且，该传输零点可以基于所述谐振单元100应用的滤波器进行确定。所述预定电容值基于所述第一导电层120、所述第二导电层130和所述导电结构140具有的电感与所述传输零点预先确定。也就是说，所述寄生电容和所述电感元件可以形成一谐振电路，从而产生所述传输零点。
例如，若所述谐振单元100的传输零点需要设置为f0，所述电感元件的电感值为L0，此时，可以按照如下计算公式计算所述预定电容值C0：
然后，在计算得到所述预定电容值之后，可以对所述第一导电层120和所述第二导电层130的相对位置关系进行确定，使得基于该相对位置关系进行设置之后，通过所述第一导电层120和所述第二导电层130形成的寄生电容能够和所述电感元件构成所述谐振单元，从而使得所述谐振单元100具有所述传输零点。
如此设置，在克服了寄生电容需要被抑制的技术偏见的基础上，通过所述第一导电层120和所述第二导电层130巧妙的配合设置，使得形成的寄生电容可以替代现有技术中单独设置的电容元件。因此，第一方面，使得可以不用将电感元件和电容元件电连接，从而降低器件的复杂度，便于进行小型化处理。第二方面，可以避免单独设置电容元件，因元件之间的耦合而导致电感元件的品质因素降低的问题。第三方面，还可以因不用单独设置电容元件，而降低谐振单元100的制作成本。因而，本申请实施例提供的谐振单元100具有较高的实用价值。
可选地，所述衬底110的材料不受限制，可以根据实际应用需求进行选择。
在一种可以替代的示例中，若所述第一导电层120直接设置于所述衬底110时，所述衬底110可以由非导电材料制成。例如，所述衬底110可以由硅或玻璃材料制成。
可选地，所述第一导电层120和所述第二导电层130的材料，既可以是相同，也可以是不同，只要能导电形成电感元件和寄生电容即可。
例如，在一种可以替代的示例中，所述第一导电层120和所述第二导电层130的材料相同，可以都为金属材料。并且，所述导电结构140的材料也可以与所述第一导电层120和所述第二导电层130的材料相同。
需要说明的是，所述第一导电层120和所述第二导电层130，既可以是平行设置，也可以是非平行设置(如存在一定的倾斜度)。
在一种可以替代的示例中，所述第一导电层120和所述第二导电层130平行设置。并且，所述导电结构140可以垂直于所述第一导电层120和所述第二导电层130。
可选地，所述第一导电层120和所述第二导电层130的形状不受限制，可以根据实际应用需求进行选择，只要能够通过电连接形成电感元件且形成寄生电容即可。
例如，结合图3和图4，在一种可以替代的示例中，所述第一导电层120可以为平面螺旋状结构，所述第二导电层130也可以为平面螺旋状结构。通过将所述第一导电层120和所述第二导电层130设置为平面螺旋状，使得所述第一导电层120的各个部分属于同一平面内，所述第二导电层130的各个部分也属于同一平面内，从而有效地降低所述谐振单元100的体积，便于小型化设置。
详细地，在一种可以替代的示例中，所述第一导电层120可以包括多个依次连接的第一条状结构，以形成所述平面螺旋状结构。所述第二导电层130也可以包括多个依次连接的第二条状结构，以形成所述平面螺旋状结构。
其中，所述第一条状结构和所述第二条状结构的数量和大小，既可以相同，也可以不同。在本实施例中，所述第一条状结构和所述第二条状结构的数量不同，在所述衬底110上的投影重合的部分对应的第一条状结构和第二条状结构的宽度相同。
例如，结合图5，在一种可以替代的示例中，所述第一条状结构可以为5个(如图5所示的l11、l12、l13、l14和l15)，所述第二条状结构可以为6个(如图5所示的l21、l22、l23、l24、l25和l26)。
其中，可以有4个第一条状结构和4个第二条状结构在所述衬底110上的投影在对应条状结构的宽度方向上完全重合，以避免各第一条状结构和对应的第二条状结构在该宽度方向上形成交错，而导致谐振单元100整体的体积变大的问题。
例如，l12与l24在自己的宽度方向上完全重合，l13与l23在自己的宽度方向上完全重合，l14与l22在自己的宽度方向上完全重合，l15与l25在自己的宽度方向上完全重合。
其中，各所述第一条状结构和各所述第二条状结构的具体参数(如长度、宽度等)不受限制，可以根据实际应用需求进行选择。
例如，在一种可以替代的示例中，在所述谐振单元100需要的传输零点为7.9GHz，所述第一导电层120、所述第二导电层130和所述导电结构140的电感为5nH时，根据上述的计算公式，可以计算得到所述预定电容值为0.08pF。
如此，在所述第一导电层120和所述第二导电层130之间的电介质的介电常数为3.2时，所述第一导电层120与所述第二导电层130(在平行设置时)之间的间隔距离可以为24um，多个所述第二条状结构中，l22的长度可以为480um、宽度可以为70um，l23的长度可以为460um、宽度可以为80um，l24的长度可以为700um、宽度可以为70um，l25的长度可以为700um、宽度可以为60um。
其中，针对上述示例，对按照设计的谐振单元100理论模型和由真实物理器件构成的谐振单元100进行了仿真，得到如图6所示的仿真波形图。
在上述的仿真波形图中，K1对应的波形为对谐振单元100理论模型进行仿真得到的结果，K2对应波形为对由真实物理器件构成的谐振单元100进行仿真得到的结果。通过对K1和K2进行分析可以知道，两个波形在尖峰位置趋于一致，如靠近于7.9GHz，因此，采用本申请实施例提供的谐振单元100，在不单独设计电容元件的基础上，也可以满足具有传输零点的需求。
进一步地，为了实现对所述第一导电层120和所述第二导电层130的电气隔离，在本实施例中，结合图7，所述谐振单元100还可以包括绝缘层150。
详细地，所述绝缘层150可以位于所述第一导电层120和所述第二导电层130之间。也就是说，所述绝缘层150可以填充于所述第一导电层120和所述第二导电层130之间的间隔空间内。
其中，所述绝缘层150还可以作为所述第一导电层120和所述第二导电层130形成的寄生电容的电介质。
也就是说，所述寄生电容的介电常数根据所述绝缘层150的材料确定。因此，还可以通过对所述绝缘层150的材料进行选择，以确定所述预定电容值。
例如，在需要为所述寄生电容提供数值为3.2的介电常数时，可以选择聚酰亚胺(polyimide)作为所述绝缘层150。
考虑到所述第一导电层120和所述第二导电层130还需要通过所述导电结构140电连接，以形成电感元件。因而，在本实施例中，结合图8，还可以在所述绝缘层150上开设贯穿该绝缘层150的通孔151。
也就是说，所述通孔151可以从所述绝缘层150靠近所述第一导电层120的一面贯穿至所述绝缘层150靠近所述第二导电层130的一面，以使所述导电结构140可以穿过该通孔151与所述第一导电层120和所述第二导电层130分别电连接。
其中，所述通孔151的具体形状不受限制，可以根据实际应用需求进行选择，例如，可以根据所述导电结构140的形状进行设置。
在一种可以替代的示例中，在所述导电结构140为方体结构时，所述通孔151可以为对应的方形孔。在另外一种可以替代的示例中，在所述导电结构140为圆柱结构时，所述通孔151可以为对应的圆形孔。
结合图9，本申请实施例还提供一种谐振单元制作方法，用于制作上述的谐振单元100。下面将结合图9对所述谐振单元制作方法包括的各步骤进行说明。
步骤S110，提供衬底110。
步骤S120，在所述衬底110上设置第一导电层120。
步骤S130，基于所述第一导电层120远离所述衬底110的一侧设置第二导电层130。
步骤S140，通过导电结构140使所述第一导电层120与所述第二导电层130电连接。
在本实施例中，可以先提供需要的衬底110，然后，将所述第一导电层120、所述第二导电层130和所述导电结构140设置于所述衬底110上，形成具有传输零点的谐振单元100。
其中，所述第一导电层120既可以是直接设置于所述衬底110，也可以是通过其它结构间隔设置在所述衬底110上，只要保证所述第一导电层120与所述衬底110不能导电即可。例如，在所述衬底110为非导电材料时，可以将所述第一导电层120直接设置于所述衬底110上。在一种可以替代的示例中，所述衬底110可以由硅或玻璃材料制成。
需要说明的是，在执行步骤S130时，需要将所述第一导电层120和所述第二导电层130间隔设置，且使所述第一导电层120和所述第二导电层130在所述衬底110上的投影至少部分重合，以在所述第一导电层120和所述第二导电层130之间形成具有预定电容值的寄生电容。
通过执行步骤S140，可以将所述第一导电层120和所述第二导电层130电连接，从而形成包括所述第一导电层120、所述第二导电层130和所述导电结构140的电感元件。然后，基于形成的寄生电容和电感元件，可以构成谐振单元。
其中，由于所述预定电容值基于所述第一导电层120、所述第二导电层130和所述导电结构140具有的电感与所述传输零点预先确定，因而，所述谐振单元可以产生所述传输零点。
其中，在确定所述预定电容值之后，可以对所述第一导电层120和所述第二导电层130之间的相对位置关系可以确定，并在执行步骤S130时，基于该相对位置关系对所述第二导电层130进行设置。
例如，在一种可以替代的示例中，步骤S130可以包括以下步骤：
首先，根据所述预定电容值按照电容计算公式计算所述第一导电层120和所述第二导电层130之间的间隔距离和在所述衬底110上的投影的重合面积。然后，根据所述间隔距离和所述重合面积将所述第二导电层130设置在所述第一导电层120远离衬底110的一侧。
进一步地，为了对所述第一导电层120和所述第二导电层130进行电气隔离，所述谐振单元制作方法还可以包括以下步骤：在所述第一导电层120和所述第二导电层130之间设置绝缘层150。
其中，所述绝缘层150还可以作为所述寄生电容的电介质，提供所述寄生电容的介电常数。并且，还可以对所述第二导电层130进行支撑，以提高谐振单元100内部的稳定性。
考虑到所述第一导电层120和所述第二导电层130还需要通过所述导电结构140电连接，以形成电感元件。因而，在本实施例中，所述谐振单元制作方法还可以包括以下步骤：在所述绝缘层150上开设贯穿该绝缘层150的通孔151。
其中，在开设所述通孔151之后，在执行步骤S140时，将所述导电结构140穿过该通孔151与所述第一导电层120和所述第二导电层130分别电连接。
需要说明的是，所述谐振单元制作方法的各个步骤的先后关系不受限制，可以根据实际应用需求进行选择。
例如，在一种可以替代的示例中，可以先在衬底110上设置第一导电层120，然后设置导电结构140，最后设置第二导电层130。
又例如，在另一种可以替代的示例中，可以先将第一导电层120、第二导电层130和导电结构140按照预先确定的相对位置关系设置之后，再设置到衬底110上。
综上所述，本申请提供的谐振单元制作方法和谐振单元100，通过第一导电层120和第二导电层130的配合设置，使得形成的寄生电容可以替代现有技术中单独设置的电容元件。如此，第一方面，使得可以不用将电感元件和电容元件电连接，从而降低器件的复杂度，便于进行小型化处理。第二方面，可以避免单独设置电容元件，因元件之间的耦合而导致电感元件的品质因素降低的问题。第三方面，还可以因不用单独设置电容元件，而降低谐振单元100的制作成本。因而，本申请实施例提供的谐振单元100具有较高的实用价值。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种谐振单元制作方法，其特征在于，包括：
提供衬底；
在所述衬底上设置第一导电层；
基于所述第一导电层远离所述衬底的一侧间隔设置第二导电层，使所述第一导电层和所述第二导电层在所述衬底上的投影至少部分重合，以在所述第一导电层和所述第二导电层之间形成具有预定电容值的寄生电容；
通过导电结构使所述第一导电层与所述第二导电层电连接，形成具有传输零点的谐振单元；
其中，所述预定电容值基于所述第一导电层、所述第二导电层和所述导电结构具有的电感与所述传输零点预先确定。
2.根据权利要求1所述的谐振单元制作方法，其特征在于，所述基于所述第一导电层远离所述衬底的一侧间隔设置第二导电层的步骤，包括：
根据所述预定电容值按照电容计算公式计算所述第一导电层和所述第二导电层之间的间隔距离和在所述衬底上的投影的重合面积；
根据所述间隔距离和所述重合面积将所述第二导电层设置在所述第一导电层远离衬底的一侧。
3.根据权利要求1或2所述的谐振单元制作方法，其特征在于，还包括：
在所述第一导电层和所述第二导电层之间设置绝缘层，作为所述寄生电容的电介质。
4.根据权利要求3所述的谐振单元制作方法，其特征在于，还包括：
在所述绝缘层上开设贯穿该绝缘层的通孔，以使所述导电结构穿过该通孔与所述第一导电层和所述第二导电层分别电连接。
5.一种谐振单元，其特征在于，包括：
衬底；
设置于所述衬底上的第一导电层；
设置于所述第一导电层远离所述衬底一侧的第二导电层，该第二导电层与所述第一导电层通过导电结构电连接；
其中，所述所述第一导电层和所述第二导电层间隔设置且在所述衬底上的投影至少部分重合，以在所述第一导电层和所述第二导电层之间形成具有预定电容值的寄生电容，且该预定电容值基于所述第一导电层、所述第二导电层和所述导电结构具有的电感与所述谐振单元的传输零点确定。
6.根据权利要求5所述的谐振单元，其特征在于，所述第一导电层和所述第二导电层为平面螺旋状结构。
7.根据权利要求6所述的谐振单元，其特征在于，所述第一导电层包括多个依次连接的第一条状结构以形成所述平面螺旋状结构，所述第二导电层包括多个依次连接的第二条状结构以形成所述平面螺旋状结构；
其中，所述第一导电层和所述第二导电层在所述衬底上的投影重合的部分对应的第一条状结构和第二条状结构的宽度相同。
8.根据权利要求5所述的谐振单元，其特征在于，所述第一导电层和所述第二导电层平行设置，且所述导电结构垂直于所述第一导电层和所述第二导电层。
9.根据权利要求5-8任意一项所述的谐振单元，其特征在于，还包括：
位于所述第一导电层和所述第二导电层之间的绝缘层，该绝缘层作为所述寄生电容的电介质。
10.根据权利要求9所述的谐振单元，其特征在于，所述绝缘层上设置有贯穿该绝缘层的通孔，所述导电结构穿过该通孔与所述第一导电层和所述第二导电层分别电连接。
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