CN111446528B - 基于立体电感的双层硅基滤波器 - Google Patents

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Abstract

本发明适用于滤波器制作技术领域，提供了一种基于立体电感的双层硅基滤波器，包括：通过具有多个孔的上硅片和具有多个孔的下硅片；所述上硅片的上表面设置多个不同的第一电感结构，所述上硅片的下表面对应设置多个不同的第二电感结构，且各个所述第一电感结构与对应的第二电感结构通过孔连接构成立体电感结构；所述下硅片的上表面设置多个不同的第三电感结构，且所述第三电感结构与所述第二电感结构相同，所述第三电感结构与所述第二电感结构键合绑定，从而可以制备出体型小的具有立体电感的滤波器。

Description

基于立体电感的双层硅基滤波器
技术领域
本发明属于滤波器制作技术领域，尤其涉及一种基于立体电感的双层硅基滤波器。
背景技术
滤波器作为毫米波通信系统中的重要组件，小型化已经成为其重要的研究方向，尽可能地减小微波滤波器的尺寸，尽可能方便灵活地与其它模块进行对接和集成，促进微波系统整体的微型化和便携性。然而，现有的滤波器尺寸均为厘米量级，集成密度不高，导致尺寸稍大。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了一种基于立体电感的双层硅基滤波器，以解决现有技术中滤波器集成密度不高，导致尺寸稍大的问题。
本发明实施例的第一方面提供了一种基于立体电感的双层硅基滤波器，包括：
具有多个孔的上硅片和具有多个孔的下硅片；
所述上硅片的上表面设置多个不同的第一电感结构，所述上硅片的下表面对应设置多个不同的第二电感结构，且各个所述第一电感结构与对应的第二电感结构通过孔连接构成立体电感结构；
所述下硅片的上表面设置多个不同的第三电感结构，且所述第三电感结构与所述第二电感结构相同，所述第三电感结构与所述第二电感结构键合绑定；
其中，所述下硅片的上表面设置的第三电感结构分别与所述上硅片的下表面设置的第二电感结构对应，且图形完全相同。
在一实施例中，所述上硅片和所述下硅片上设置的孔为通孔或者为盲孔；
所述孔的形状为圆形、长方形或正方形中任一种形状；
所述孔的孔壁垂直于水平面或与水平面的夹角为预设夹角；
在所述下硅片的孔中设置金属柱，所述金属柱的金属为金或铜。
在一实施例中，每个立体电感结构均为螺旋立体电感结构，由所述第一电感结构中的每个金属条与对应的所述第二电感结构中的每个金属条通过孔依次首尾连接构成。
在一实施例中，所述上硅片的下表面上的除连接所述第二电感结构的孔之外的孔上设置第一预设形状第一金属层，且与所述第一金属层构成屏蔽结构；
所述第一金属层与所述第二电感结构位于同一平面上。
在一实施例中，所述下硅片的上表面上的除连接所述第三电感结构的孔之外的孔上设置预设第二形状的第二金属层，且与所述第二金属层构成屏蔽结构；
所述第二金属层与所述第三电感结构位于同一平面上，且所述第二金属层上的屏蔽结构与对应的所述第一金属层上的部分屏蔽结构相同。
在一实施例中，所述上硅片的下表面上与所述下硅片的上表面上相同部分的屏蔽结构键合绑定。
在一实施例中，所述第一金属层和所述第二金属层采用的金属为金或者铜。
在一实施例中，所述下硅片的上表面的所述第二金属层上在预设位置还设置多个电容结构。
在一实施例中，所述电容结构中电容介质为SiN或SiO2。
在一实施例中，还包括输入端口和输出端口；
所述输入端口和所述输出端口设置在所述下硅片的上表面，并通过所述上硅片的下表面上设置的开口引出。
本发明实施例与现有技术相比存在的有益效果是：通过具有多个孔的上硅片和具有多个孔的下硅片；所述上硅片的上表面设置多个不同的第一电感结构，所述上硅片的下表面对应设置多个不同的第二电感结构，且各个所述第一电感结构与对应的第二电感结构通过孔连接构成立体电感结构；所述下硅片的上表面设置多个不同的第三电感结构，且所述第三电感结构与所述第二电感结构相同，所述第三电感结构与所述第二电感结构键合绑定，从而可以制备出体型小的具有立体电感的滤波器。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的基于立体电感的双层硅基滤波器的示意图；
图2是本发明实施例提供的上硅片结构的示意图；
图3是本发明实施例提供的下硅片的结构的示意图；
图4是本发明实施例提供的立体电感结构的示例图。
具体实施方式
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。
为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
图1为本发明实施例提供的基于立体电感的双层硅基滤波器的示意图，详述如下。
所述基于立体电感的双层硅基滤波器包括：具有多个孔3的上硅片1和具有多个孔3的下硅片2；
所述上硅片1的上表面设置多个不同的第一电感结构4，所述上硅片1的下表面对应设置多个不同的第二电感结构5，且各个所述第一电感结构4与对应的第二电感结构5通过孔3连接构成立体电感结构；
所述下硅片2的上表面设置多个不同的第三电感结构6，且所述第三电感结构6与所述第二电感结构5相同，所述第三电感结构6与所述第二电感结构5键合绑定。
如图2所示上硅片1的结构示意图中，上硅片1的上表面设置了四个不同的第一电感结构4，其中四个不同的第一电感结构4通过孔连接下表面对应的第二电感结构5。
如图3所示下硅片2的结构示意图中，下硅片2的上表面设置四个不同的第三电感结构6，分别与上硅片1的下表面设置的四个第二电感结构5对应，且图形完全相同。
可选的，所述上硅片1和所述下硅片2上设置的孔为通孔或者为盲孔。所述孔的形状为圆形、长方形或正方形中任一种形状，在本实施例中不限定孔的形状，本实施例中以孔为圆形进行示例。所述孔的孔壁垂直于水平面或与水平面的夹角为预设夹角，可选的，预设夹角的角度在本实施例中不进行限定，以实际需求为标准进行设置即可。
可选的，在所述下硅片的孔中设置金属柱，所述金属柱具有接地和互联作用，所述金属柱为空心或者实心；所述金属柱的金属为金或铜。
可选的，每个立体电感结构均为螺旋立体电感结构，由所述第一电感结构4中的每个金属条与对应的所述第二电感结构5中的每个金属条通过孔依次首尾连接构成。可选的，如图4所示的立体电感结构，包括孔、第一电感结构4和第二电感结构5，第一电感结构4由多个平行四边形金属条构成，第二电感结构5由多个长方形金属条构成，孔1的上端通过一个平行四边形金属条连接孔2的上端，孔2的下端通过一个长方形金属条连接孔3的下端，孔3的上端通过一个平行四边形金属条连接孔4的上端……这样依次连接构成螺旋立体电感结构。
可选的，如图2所示，所述上硅片1的下表面上的除连接所述第二电感结构5的孔之外的孔上设置第一预设形状第一金属层，且与所述第一金属层构成屏蔽结构；所述第一金属层与所述第二电感结构5位于同一平面上。即图2中每个电感部分周围的屏蔽结构。
可选的，如图3所示，所述下硅片2的上表面上的除连接所述第三电感结构6的孔之外的孔上设置预设第二形状的第二金属层，且与所述第二金属层构成屏蔽结构；即图3中每个电感部分周围的屏蔽结构。
所述第二金属层与所述第三电感结构6位于同一平面上，且所述第二金属层上的屏蔽结构与对应的所述第一金属层上的部分屏蔽结构相同。所述上硅片1的下表面上与所述下硅片2的上表面上相同部分的屏蔽结构键合绑定。可选的，键合方式可以为金属热压键合、共晶键合、阳极键合或熔融键合中任一种。
可选的，上硅片1的上表面和下硅片2的下表面的电感结构周围也均设置金属层。可选的，所述第一金属层、所述第二金属层以及上硅片的上表面和下硅片的下表面的电感结构周围设置的金属层均采用的金属为金或者铜等高导电率的金属。第一金属层和第二金属层以及上硅片的上表面和下硅片的下表面的电感结构周围设置的金属层在厚度越厚滤波器的性能越好，因此所有金属层在预设厚度范围内设置最厚。
可选的，如图3所示，所述下硅片2的上表面的所述第二金属层上在预设位置还设置多个电容结构，例如图3所示，设置四个电容结构。所述电容结构中电容介质为SiN或SiO2，还可以为Si3N4、MgO、AlN、Ta2O5、HfO2等。
可选的，所述下硅片2的上表面上还设置连接线，如图3所示的下硅片2的上表面上中间部分还设置连接线，连接线的两端可以作为基于立体电感的双层硅基滤波器额输入端口和输出端口。
可选的，基于立体电感的双层硅基滤波器还包括输入端口和输出端口，所述输入端口和所述输出端口设置在所述下硅片2的上表面，并通过所述上硅片1的下表面上设置的开口引出。
上述基于立体电感的双层硅基滤波器，通过具有多个孔的上硅片和具有多个孔的下硅片；所述上硅片的上表面设置多个不同的第一电感结构，所述上硅片的下表面对应设置多个不同的第二电感结构，且各个所述第一电感结构与对应的第二电感结构通过孔连接构成立体电感结构；所述下硅片的上表面设置多个不同的第三电感结构，且所述第三电感结构与所述第二电感结构相同，所述第三电感结构与所述第二电感结构键合绑定，从而可以制备出体型小的具有立体电感的滤波器，并且可以批量生产，提高生产效果，节省人工。
以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于立体电感的双层硅基滤波器，其特征在于，包括：具有多个孔的上硅片和具有多个孔的下硅片；
所述上硅片的上表面设置多个不同的第一电感结构，所述上硅片的下表面对应设置多个不同的第二电感结构，且各个所述第一电感结构与对应的第二电感结构通过孔连接构成立体电感结构；
所述下硅片的上表面设置多个不同的第三电感结构，且所述第三电感结构与所述第二电感结构相同，所述第三电感结构与所述第二电感结构键合绑定；
其中，所述下硅片的上表面设置的第三电感结构分别与所述上硅片的下表面设置的第二电感结构对应，且图形完全相同。
2.如权利要求1所述的基于立体电感的双层硅基滤波器，其特征在于，所述上硅片和所述下硅片上设置的孔为通孔或者为盲孔；
所述孔的形状为圆形、长方形或正方形中任一种形状；
所述孔的孔壁垂直于水平面或与水平面的夹角为预设夹角；
在所述下硅片的孔中设置金属柱，所述金属柱的金属为金或铜。
3.如权利要求1所述的基于立体电感的双层硅基滤波器，其特征在于，每个立体电感结构均为螺旋立体电感结构，由所述第一电感结构中的每个金属条与对应的所述第二电感结构中的每个金属条通过孔依次首尾连接构成。
4.如权利要求1所述的基于立体电感的双层硅基滤波器，其特征在于，所述上硅片的下表面上的除连接所述第二电感结构的孔之外的孔上设置第一预设形状第一金属层，且与所述第一金属层构成屏蔽结构；
所述第一金属层与所述第二电感结构位于同一平面上。
5.如权利要求4所述的基于立体电感的双层硅基滤波器，其特征在于，所述下硅片的上表面上的除连接所述第三电感结构的孔之外的孔上设置预设第二形状的第二金属层，且与所述第二金属层构成屏蔽结构；
所述第二金属层与所述第三电感结构位于同一平面上，且所述第二金属层上的屏蔽结构与对应的所述第一金属层上的部分屏蔽结构相同。
6.如权利要求5所述的基于立体电感的双层硅基滤波器，其特征在于，所述上硅片的下表面上与所述下硅片的上表面上相同部分的屏蔽结构键合绑定。
7.如权利要求6所述的基于立体电感的双层硅基滤波器，其特征在于，所述第一金属层和所述第二金属层采用的金属为金或者铜。
8.如权利要求5所述的基于立体电感的双层硅基滤波器，其特征在于，所述下硅片的上表面的所述第二金属层上在预设位置还设置多个电容结构。
9.如权利要求8所述的基于立体电感的双层硅基滤波器，其特征在于，所述电容结构中电容介质为SiN或SiO2。
10.如权利要求1所述的基于立体电感的双层硅基滤波器，其特征在于，还包括输入端口和输出端口；
所述输入端口和所述输出端口设置在所述下硅片的上表面，并通过所述上硅片的下表面上设置的开口引出。
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