CN1126245C

CN1126245C - 带有聚合物层的表面安装滤波器

Info

Publication number: CN1126245C
Application number: CN98811558A
Authority: CN
Inventors: 海姆·戈德伯格; 艾萨克·雷费利; 埃胡德·埃尔罗恩
Original assignee: AVX Corp
Current assignee: Kyocera Avx Components Corp
Priority date: 1997-10-15
Filing date: 1998-10-12
Publication date: 2003-10-29
Anticipated expiration: 2018-10-12
Also published as: WO1999019982A1; EP1023770A4; KR20010031161A; AU1074999A; EP1023770A1; US6094112A; JP2001520470A; CN1280718A

Abstract

一种表面安装滤波器(10)具有其上带多个端子(20，22)的器件主体。所说器件主体构成为具有带第一导电图形的刚性绝缘衬底(44)，第一导电图形具有一个或多个电容器极板，它们与在介质层(54)上限定第二电容器极板的第二导电层相对。一层或多层绝缘聚合物(66，68)设置于介质层(54)上，并具有导电材料设于其中的导体沟道，构成电感线圈。例如玻璃或平坦聚合物片等密封盖(46)设置于各聚合物层上。芯片较好是利用薄膜技术形成，能够显著减小例如LPF、HPF、BPF、BRF或它们的组合及LC谐振器等各种LC滤波器的元件或电路尺寸。

Description

带有聚合物层的表面安装滤波器

技术领域

本发明一般涉及适于表面安装于较大电路板上的小电子元件。具体说，本发明涉及一种用于各种应用的表面安装滤波器件。

背景技术

表面安装元件经常是矩形的，并且非常小。例如，元件可以具有小于2.54mm的长度和宽度。一般说，元件主体包括与批量生产焊接技术兼容的侧端子。

所属领域的技术人员都知道，滤波器常常通过电子元件的各种组合来形成。所说元件可以是分立元件，或芯片上的组合。元件值和它们的配置决定了滤波器滤过的频率。例如，可以以此方式构成低通滤波器(LPF)、高通滤波器(HPF)、带通滤波器(BPF)和带阻滤波器。

需要与表面安装技术兼容的新颖滤波器件。

发明内容

本发明认识到现有技术结构和方法的各个缺点。因此，本发明的目的是提供新颖的表面安装元件。

本发明的更具体的目的是提供各种用于表面安装滤波器件的新颖结构。

本发明再一目的是提供特别适用于各种应用的小型滤波器件。

借助于包括器件主体的表面安装滤波器件，在该器件主体上设置有多个电端子，可以实现这些目的。所说器件主体包括具有上表面和下表面的绝缘衬底。第一导电图形，其形式为在衬底的上表面上限定至少一个第一电容器极板。介质层设于所述第一导电图形的上面。介质层上，设有第二导电图形，该图形至少限定一个与所说第一电容器极板套准的第二电容器极板。第二导电图形还至少限定电感线圈的一部分。设置于介质层上的第一绝缘聚合物层及与所说电感线圈的所说第一部分套准的第一层导体沟道，所说第一层导体沟道含有导电材料；及密封绝缘覆盖层。

在例示实施例中，在介质层之上，设置一层或多层绝缘聚合物，例如聚酰亚胺。该绝缘层较好是限定与第二导电图形的电感线圈的那部分套准的导体沟道。设于导体沟道中的一个导体完成该电感线圈，和/或将其厚度增大到希望的值。这些绝缘层上，较好是设置绝缘盖层，根据实施情况，该盖层可以是聚合片材料或刚性绝缘材料。

利用以下将详细介绍的所公开的元件的不同组合和再组合，以及实现它们的方法，可以提供本发明的其它目的、特点及各个方面。

附图说明

对于所属领域的普通技术人员来说，包括其最佳实施模式的本发明的充分且可能的公开，更具体记载于说明书的其余部分，包括各附图，各附图中：

图1是本发明的滤波器件的示意图，该滤波器安装于电路板上，使用时能显露出来；

图2是本发明的滤波器件中优选的电路配置的示意图；

图3是图1所示滤波器件的放大透视图；

图4是沿图3的线4-4取的剖面图；

图5是沿图4的线5-5取的平面图，展示了本发明的滤波器件中一种优选的导体布局；

图6A至6F是展示用于形成图5所示导体布局的依次形成的各层的平面图；

图7是类似于图5取的平面图，展示了本发明滤波器件中另一种导体布局；

图7A到7F是展示用于形成图7所示导体布局的依次形成的各层的平面图；

图8是展示制造图3所示的表面安装滤波器的优选方法的流程图；

图9是类似于图8的流程图，展示了制造倒装芯片元件的优选方法；

图10是根据本发明构成的谐振器件的透视图；

图11是图10所示谐振器件的一种优选电路配置的示意图；

图12是展示可用于制造图10所示谐振器的一种导体图形的平面图；

图13是展示可用于制造图10所示谐振器的另一种导体图形的平面图；

图14A到14F是展示用于制造图13的导体布局的依次形成的各层的平面图；及

图15是展示制造如图13所示的表面安装谐振器的优选方法的流程图。

本说明书和附图中重复使用的参考标记意在表示本发明的相同或类似结构或部件。

具体实施方式

所属领域的技术人员应理解，这里的讨论只是对例示实施例的介绍，并不想限制本发明的更宽的方面，这些方面可以按例示结构实施。

本发明提供了具有多层结构的各种表面安装器件，以获得希望的滤波器配置。例如，电容器和电感器设置于同一芯片上，形成各种LC滤波器，例如LPF、HPF、BPF和BRF或它们的组合及LC谐振器结构。所说芯片较好是利用薄膜技术形成，可以极大地减小元件或电路尺寸。

根据本发明的一个重要方面，所说多层可以包括电容层、电感层和它们的组合层。本发明的滤波器可用于各种蜂窝电话、呼机系统、无绳LANs、和其它无绳通信系统的高频应用(例如，100HMz以上)。

下面参见图1，该图示出了滤波器10，它表面安装于印刷电路板12上时可以露出。一般情况下，电路板12可由低温有机材料构成，其上带有一般为利用波峰、回流、汽相或人工焊接技术等施加的低温共晶焊料的焊料。

如图所示，滤波器10包括其上具有多个端子16、18、20和22的器件主体14。端子16和18在各安装焊盘例如焊盘24处附着于板12上。可以利用已知的微型条技术，在电路板12的上表面上限定例如条26等导电条。如图所示，导电条从各安装焊盘伸出，提供与其它电路的电通信。这种情况下，端子16是器件输入，器件输出是端子18。端子20和22附着于单个安装焊盘28上，安装焊盘28通过通路32和34与地层30电连接。

图2展示了一种滤波器配置，例如LPF，包括一个电感线圈36和表示为38、40和42的多个电容器。这种情况下，电感线圈36和电容器40并联于输入端子16和输出端子18之间。电容器38和42接在地及各端子16和18之间。

现参见图3，器件主体14常为矩形，限定了一个较长的长度尺寸，较短的宽度尺寸。器件主体14的尺寸较好是形成为适应其它小表面安装元件的标准尺寸，例如多层陶瓷电容器。根据工业实际情况，这种元件的尺寸一般表示为数字“XXYY”，XX和YY分别是长度和宽度，一般为百分之几25.4mm。该情况下，典型尺寸为0805。

参见图4，器件主体14包括较好是由氧化铝等刚性材料构成的绝缘衬底44。例如，釉面氧化铝衬底可用于此目的。如果需要，代之以提供多层构图的导体，以实现希望的滤波功能。较好由玻璃、玻璃-陶瓷、氧化铝或类似的刚性绝缘材料构成的密封盖46设置于替代的各层上。可以用合适的聚合物材料例如聚酰亚胺作某些实施例中的密封盖。这是器件的倒装片方式特别希望的。

图5展示了在其构成为本发明的滤波器时可以显露出的图2的电路配置。可以看出，电容器38、40和42形成于设置大部分电感线圈36的层之下。所属领域的技术人员可以看出，每个电容器38、40和42实际上形成为通过共同下电极板串联的两个电容器。可以看出，电感线圈36的上层部分的各端部与底下的各导体套准，以提供与端子16和18的电通信。

下面结合图6A至6F介绍滤波器件的各导体形成的方式。如图6A所示，这里限定多个电容器极板48、50和52的第一导电图形形成于衬底44的上表面上。一般情况下，电容器极板48、50和52非常薄，可利用已知的光刻技术限定。在优选实施例中，电容器极板48、50和52由厚约2微米的铝构成。该层称作“Pad I”。

参见图6B，接着淀积例如SiNO、或SiO₂等介质层54，与衬底44的上表面共同延伸。结果，介质层54将覆盖衬底44上的第一导电图形。在优选实施例中，以此方式施加厚约1.65微米的介质。

如图6C所示，然后，较好是利用光刻技术，在上述介质层54上，形成第二导电图形。可以看出，第二导电图形限定叠于各电容器极板48、50和52上的电容器极板结构56a-56b、58a-58b、60a-60b。第二导电图形还限定了由62和64表示的电感线圈互连。优选实施例中可以具有厚约2微米的导体的该层可称作“Pad II”。

至少可由聚酰亚胺或类似的聚合物构成的两个绝缘层设置于第二导电图形上。图4的实施例包括分别表示为66和68的两个聚合物层。分别示于图6D和6F中的这些层可称为“Poly I”和“Poly II”。

聚合物绝缘层限定与底层薄膜导体的某些部分套准的导体沟道。例如电镀填充这些导体沟道，以加厚电感线圈图形，并提供与器件侧上的各端子的连接。例如，可以利用至少15微米、较好约25微米的聚合物层提供类似厚度的导体。

从图6D可以看出，叠于互连62上的导体沟道是不连续的，留有短抽头部分70和通路导体72。结果，在上层线圈图形的各匝将交叉的位置，提供了绝缘桥。与线圈的电连接通过薄层互连62保持。

图6E示出了然后在层66上形成的薄层图形(“Pad III”)。如图所示，该图形是上层电感线圈的图形。最后的聚合物层68(图6F)限定了与该图形套准的导体沟道，该图形中，如上所述通过电镀或其它合适的方法提供加厚的导体。

所属领域的技术人员可以理解，根据本发明的教导，可以实现各种替代的层结构及各种电路配置。例如，图7示出了一种替代的滤波器10’，其中线圈图形36’设于上导体层之下。该实施例对于例如1900或2400MHz等较高频应用来说特别有益。相反，图5的实施例对例如900MHz的较低频应用来说特别有益。

可以在位于密封盖正下方的层上设置例如互连74等一个或多个互连。互连74用于电连接线圈图形36’的一端与电容器40’和42’间的节点。

结合7A到7F容易理解该实施例的各层。

如图7A所示，在衬底44’的上表面上，设置第一导电图形，这里限定多个电容器极板48’、50’和52’。然后，如图7B所示，与衬底44’的上表面共同延伸式淀积介质层54’。然后，在介质层54’上，形成第二导电图形(“Pad II”)，可以看出，该导电图形限定了叠于各电容器极板48’、50’和52’上的电容器极板结构56a’-56b’、58a’-58b’、60a’-60b’。第二导电图形还限定了大部分电感线圈36’。

参见图7D，接下来的层是由如上所述合适的聚合材料构成的绝缘层66’(“PoLy I”)。层66’中的导体沟道暴露例如可以通过电镀填充的第二导电图形的各部分，以加厚导体。如图7E所示，然后在层66’上施加另一绝缘层68’，加厚的导体位于其导体沟道中。

如图7F所示，在绝缘层68’的表面上，施加互连元件74作为第三导电层。可以在Poly II层中提供通路导体76和78，以允许与互连元件74的电通信。然后，可以用合适的密封盖，例如与先前实施例有关的那些，覆盖器件。

一般说，本发明的滤波器件将是以较大片制造的许多器件中的一个。将较大片切割成分立元件后，可以施加端子。图8示出了用玻璃等覆盖的元件的优选制造工艺。类似地，图9示出了例如用聚酰亚胺或另一种聚合物覆盖的倒装片元件的优选制造工艺。

参见图8，适当地清洗了衬底后开始玻璃覆盖的元件的制造。在衬底上淀积了金属后，限定第一导电图形的金属线。在第一导电图形上淀积介质层，然后，在该层上覆盖以另一层金属。然后，施加聚合物绝缘层，其中限定合适的导体沟道。在导体沟道中镀敷金属，以加厚导体。然后，在该绝缘层上设置另一金属层，其中限定了各金属线。施加再一聚合物绝缘层，然后，其中将限定导体沟道。在施加密封盖前，施加附加的金属镀层。

此时，在较大片上制造了多个器件。然后，在X和Y方向，切割较大片，得到分立元件。利用端子限定技术，给各分立元件加端子，从而形成表面安装器件，然后加焊料。

参见图9，可以看出，制造倒装片元件的许多步骤与覆盖元件的制造类似。然而，第二次“金属镀敷”步骤后，施加再一绝缘层。并在绝缘层的表面上限定端子焊盘。突点镀敷后，在X和Y方向切割该片，从而形成分立元件，最后，在各分立元件上施加焊料。

图10示出了根据本发明构成的谐振器件100。与以上所述的滤波器不同，谐振器100只有两个端子，由102和104表示。参见图11，谐振器100较好是包括电容器106和电感108。电容器106和电感108并联，以便以希望的频率谐振。

图12示出了根据本发明的一个谐振器实施例的导体布局。如图所示，“电感”由电路元件110形成。电容器106形成为由下电容器极板112和两个上层极板114a-b制造的两个电容器的串联组合。极板114a-b连接到各个端子102和104。

所属领域的技术人员可以认识到，可以根据上述方法制造图12的配置。应理解，这种技术还允许更精心地加工容易制造的这些配置，其中一个示于图13中。

具体说，图13展示了具有端子102’和104’的谐振器100’。电容器106’如上所述形成。然而，这种情况下，表示为108’的电感具有多匝，用于增大电感。具体说，下层螺线116(图14D)和上层螺线118(图14F)通过通路120连接在一起(图14E)。

图14A至14F展示了制造谐振器100’的各层的形成过程。首先参见图14A，在衬底124上，形成下电容器极板122形式的第一构图导体。然后，如图14B所示，施加与衬底124上表面共同延伸的介质层126。然后，如图14C所示，施加第二构图的导电层。第二构图的导电层包括形成上电容器极板的部分128a和128b。如对其它实施例的上述介绍，电容器106’实际上是由一对串联的实际电容器构成的等效电容器。下线圈部分116与电容器各电极相邻设置，如图所示。

现参见图14D，然后在第二导电图形上设置第一层绝缘聚合物(“PolyI”)。在绝缘层130中形成沟道，以暴露第二导电图形，如图所示。用附加的导电材料填充各沟道，以加厚这些位置处的导体。然后，如图14E所示，以暴露通路120的方式施加另一绝缘层132。

参见图14F，然后，可以在绝缘层132上形成第三导电图形。然后提供附加的绝缘层134，该层具有与上层螺线118套准的导体沟道。用附加的导电材料填充导体沟道，以便如上所述加厚导体。图15的流程图也示出了制造所述谐振器的该方法。

在本发明的滤波器件中形成导体的某些技术与授予Breen的美国专利5363080中介绍的技术相同或类似。因此，这里引用该专利。

可以看出，本发明提供了适于用作表面安装元件的各种新颖滤波器。尽管以上展示和介绍了本发明的优选实施例，但在不背离本发明的精神和范围的情况下，所属领域的技术人员可以对此做改进和变化。此外，应理解，各实施例的各方面可以整体或局部互换。另外，所属领域的技术人员应理解，上述介绍只是例示性的，并不想限制本发明，本发明在权利要求书中有进一步的说明。

Claims

1.一种表面安装滤波器件，包括器件主体，在该器件主体上设置有多个电端子，所说器件主体包括：

具有上表面和下表面的绝缘衬底；

第一导电图形，其形式为在衬底的上表面上限定至少一个第一电容器极板；

设于所说第一导电图形上面的介质层；

设置在所说介质层上的第二导电图形，所说第二导电图形至少限定一个与所说第一电容器极板套准的第二电容器极板，以制造电容器件，所说第二导电图形还至少限定电感线圈的一部分；

设置于介质层上的第一绝缘聚合物层及与所说电感线圈的所说一部分套准的第一层导体沟道，所说第一层导体沟道含有导电材料；及

密封绝缘覆盖层。

2.根据权利要求1的表面安装滤波器件，其中所说第二电容器极板包括设置于所说各第一电容器极板上的一对第二电容器极板，以形成各等效的电容器元件。

3.根据权利要求2的表面安装滤波器件，其中所说第一导电图形至少限定三个所说第一电容器极板，每个被各对所说第二电容器电极重叠，以至少形成三个所说等效电容器元件。

4.根据权利要求3的表面安装滤波器件，至少包括设置于所说器件主体侧边上的四个所说电端子。

5.根据权利要求4的表面安装滤波器件，其中：

第一等效电容器元件电连接在第一电端子和第二电端子之间；

第二等效电容器元件电连接在所说第一电端子和第三电端子之间；

第三等效电容器元件电连接在所说第三电端子和第四电端子之间。

6.根据权利要求5的表面安装滤波器件，其中所说电感线圈电连接在所说第一电端子和所说第二电端子之间。

7.根据权利要求1的表面安装滤波器件，其中所说介质层包括薄层介质材料。

8.根据权利要求7的表面安装滤波器件，其中所说薄层介质材料选自SiNO和SiO₂构成的组。

9.根据权利要求1的表面安装滤波器件，其中所说至少一个第一电容器极板与任何一个所说电端子间接连接。

10.根据权利要求1的表面安装滤波器件，还包括设置于所说第一绝缘聚合物层上的第二绝缘聚合物层。

11.根据权利要求10的表面安装滤波器件，其中所说第二绝缘聚合层限定了含导电材料的第二层导体沟道，所说第二导电沟道限定一个电感线圈。

12.根据权利要求10的表面安装滤波器件，其中所说第二绝缘聚合层限定了含导电材料的第二层导体沟道，所说第二层导电沟道限定用于设置于所说第一绝缘聚合物层中的电感线圈的互连。

13.根据权利要求1的表面安装滤波器件，其中所说绝缘聚合物是光可成像聚酰亚胺。

14.根据权利要求1的表面安装滤波器件，其中所说密封绝缘覆盖层由刚性绝缘材料构成。

15.根据权利要求14的表面安装滤波器件，其中所说刚性绝缘材料是玻璃。

16.根据权利要求1的表面安装滤波器件，其中所说密封绝缘覆盖层由绝缘聚合物材料形成。