CN1158717C - 表面安装的耦合器件 - Google Patents

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Abstract

提供一种其上具有多个端子(A、B、C、D)的表面安装的耦合器件(10)。器件(10)在高频应用中非常有用，提供了要取样的主线和反馈控制回路之间的耦合，同时不需要直接的电接触。器件本体(26)有一个刚硬的绝缘基板(28)，一层或多层(30、66、68、220)绝缘聚合物施加其上。绝缘聚合物定义了初级和次级导体(32、34、42、44、50、52)位于其内的导体槽。初级和次级导体(32、34、42、44、50、52)电连接到位于器件本体(26)上的各端子对(A、B、C、D)。优选玻璃的密封盖(70)位于聚合的绝缘层(30、66、68、220)上。

Description

表面安装的耦合器件
发明的背景
本发明一般涉及适合于表面安装在较大电路板上的小型电子元件。本发明特别涉及在多种应用中使用的表面安装的耦合器件。
表面安装元件通常为矩形并且很小。例如，元件的长度和宽度尺寸小于1英寸的1/10。一般来说，元件本体包括与大规模生产的焊料技术相兼容的侧面端子。
在各种电子设备中，经常需要取样某些导线中的电活动。例如，可以对重要线中的电活动进行反馈控制。用于该目的的典型耦合器件能够不需要直接的电连接就可以进行取样。然而，需要一种能与表面安装技术兼容的新颖的耦合器件。
发明的技术方案
本发明考虑了现有技术的结构和方法的各种不足。因此，本发明的一个目的是提供新颖的表面安装元件。
本发明一个更具体的目的是为一种表面安装的耦合器件提供多种新颖结构。
本发明的另一目的是提供特别适合在RF应用中使用的小型耦合器件。
本发明的再一目的是提供一种制造取样器件的新颖方法。
通过包括具有其上有四个电端子的器件本体的表面安装的耦合器件可以达到这些目的。器件本体包括具有上表面和下表面的绝缘基板。其内定义了第一和第二导体槽的第一绝缘层设置在基板的上表面。第一和第二导体位于各第一和第二导体槽中。第一导体电连接到器件本体上的第一和第二端子。第二导体电连接到器件本体上至少一个第三端子上。绝缘覆盖层设置在第一绝缘层上。
在一些示例性实施例中，第二导体电连接到器件本体上的第三和第四端子上。器件本体上还具有至少六个端子，第一绝缘层还定义了第三导体槽。此时，位于第三导体槽中的导体电连接到器件本体上的第五和第六端子。
各导体优选包括相互平行设置的各第一和第二延伸部分，并以预定的间距隔开。例如，第一和第二延伸部分基本上是直的。此外，第一和第二延伸部分可以为V形。
四个端子可位于器件本体的各侧面上。例如，器件本体可定义相对的侧面和相对的端面。此时，四个端子中的两个位于每个相对侧面上。
耦合器件构形成设置在第一绝缘层上面具有第二绝缘层的多绝缘层结构。例如，第三导体直接位于第一绝缘层上。优选第三导体电连接到第一导体或第二导体中的一个上。通常第三导体可为器件本体上的第四端子。
此外，定义在第一绝缘层中的至少一个导体槽可以是不连续，以定义第三导体的至少一个跨接桥。此时，薄导电元件优选在跨接桥的下面延伸。
在多绝缘层的实施例中，第一导体可为U形。此外，第二导体和第三导体构可形成螺旋形。
通过包括其上有四个电端子的器件本体的表面安装的耦合器件可以获得本发明的其它目的。器件本体包括具有上表面和下表面的绝缘基板。其内定义了第一导体槽的第一绝缘层设置在基板的上表面。电连接到器件本体上第一和第二端子的第一导体位于第一导体槽中。
器件本体还包括设置在第一绝缘层上表面的第二绝缘层。第二绝缘层定义了其内有第二导体的第三导体槽。第二导体电连接到器件体上的至少一个第三端子。绝缘覆盖层设置在所述第三绝缘层上。
在示例性实施例中，绝缘层由绝缘的聚合材料构成。例如，绝缘的聚合材料为光可成像的聚酰亚胺。各导体例如通过电镀到初始层上可以形成多层平面导体。
通过公开元件的各种组合和变形及下面将详细介绍的制造方法可以得到本发明的其它目的、特点和方案。
附图的简要介绍
对于本领域的普通技术人员来说包括最佳方式的本发明的完全而详尽的公开具体地介绍在参照附图的说明书的其余部分中，其中：
图1示出了利用本发明的耦合器件的典型应用的示意性表示；
图2为安装在电路板上根据本发明构成的耦合器件的透视图；
图3为从电路板上移开的耦合器件的沿图2的透视位置的放大图；
图4为沿图3的线4-4截取的剖面图；
图5为沿图4的线5-5截取的剖面图；
图6A和6B为类似于图5示出了另一导体图形；
图7为类似于图5的图，其中一个导体图形包括串联的电阻；
图8为在多层上有导体图形的另一结构沿与图4类似的平面的剖面图；
图9为沿绝缘基板的上表面截取的图8耦合器的剖面图，示出了其上形成的薄导电图形；
图10为沿图8的线10-10截取的剖面图；
图11为沿图8的线11-11截取的剖面图；
图12为沿图8的线12-12截取的剖面图，以虚线示出了下层导体；
图13为图8的耦合器件的各层中导体之间互连的放大剖面图；
图14-17为在多层上有导体图形的又一结构类似于图9-12的剖面图；
图18-21为在多层上有导体图形的再一结构类似于图9-12的剖面图；以及
图22为另一双模式耦合器件类似于图5的图。
在本说明书和附图中重复使用标号目的在于表示本发明的相同或类似的结构或元件。
优选实施例的详细说明
本发明的技术人员应该理解这里讨论的仅是示例性实施例的说明，而不是本发明较宽方案的限制，较宽方案体现在示例性的结构中。
图1示意性地示出了在典型应用中使用的本发明的耦合器10。此时，耦合器10安装在如移动电话等的RF装置的输出部分中。该输出部分包括用于将在它的输入部分接收到的RF信号放大到适当的电平以通过天线14发送的电源放大器12。
可以看出，器件10有四个端子，分别用A、B、C和D表示。端子A和B串联地连接到放大器12和天线14之间的主线内，如图所示。端子C和D类似地连接到包括预定补偿器16的反馈回路中。通常，电阻18连接在端子D和地之间。在许多应用中，电阻18的阻值约50欧姆。
由于电磁感应的原理，耦合器10提供了放大器12的输出和反馈回路之间的耦合。以此方式能监测放大器12的输出，并根据需要调节。例如，需要确保放大器12发送出不变电平的输出电源。此外，输出电源可以选择性地改变，例如与接收的信号成正比。
现在参照图2，示出了表面安装到印制电路板20的耦合器10。如图所示，端子A、B、C和D在如焊盘22的各安装焊盘处固定到板上。如条24的导电条定义在从每个安装焊盘延伸出的电路20的上表面上。由此导电条提供了各端子和耦合器10连接的电路的其余部分之间的电通信。
在示出的例子中，电路板20包括定义在它下表面上的导电接地层。电路板20可由低温的有机材料制成，焊料通常为通过波、回流、汽相或手工焊接技术施加的低温共熔焊料。
现在参照图3-5，介绍耦合器10的优选结构。此时，耦合器10有一个矩形器件本体26，定义了长边的长度尺寸和短边的宽度尺寸。优选将器件本体26的尺寸选择为与如多层陶瓷电容器等的其它小型表面安装元件的标准尺寸一致。根据工业上的惯例，所述元件的尺寸通常表示为数字“XXYY”，XX和YY分别为以英寸的百分之一为单位的长度和宽度。所述惯例下的典型尺寸为0805。
器件本体26包括氧化铝或类似的刚性绝缘材料的基板28。例如，基板28可由上釉的氧化铝制成。设置在基板28上的第一绝缘层30定义了其内的一对导体槽。主线或初级导体32填充了其中一个导体槽，并在端子A和B之间延伸。类似地，第二导体34填充了另一导体槽，并在端子C和D之间延伸。可以由玻璃、玻璃陶瓷、氧化铝或类似的刚性绝缘材料形成的密封盖36位于绝缘层30之上。
从图5中可以清楚看出，导体32和34包括基本上相互平行延伸的各延伸部分38和40。延伸部分38和40的相互靠近提供了需要的电磁耦合。例如，在优选实施例中延伸部分38和40相隔约1.7密耳。
应该理解有许多因素会影响耦合度，包括延伸部分38和40的间距和长度，以及在耦合器10的制造中使用的具体材料。此时，由于导体32需要容纳较大的电流，因此导体32的宽度大于导体34的宽度。例如，在优选实施例中，导体32的宽度约5密耳，导体34的宽度约3密耳。
在耦合器10的制造中，适当地清洗基板28。然后将如CrCu的金属薄层淀积在基板28的整个上表面上。接下来通过照相平版印刷技术腐蚀和剥离薄金属层形成导体32和34。之后将光可成像的聚酰亚胺涂敷在基板上，厚度优选超过15微米，最好厚度约25微米。
掩蔽聚酰亚胺层，并曝光到UV光，漂洗以定义出与金属导体图形对准的导体槽。然后电镀曝光的金属，整个导体高度优选约25微米。可以此方式电镀各种金属，包括铜、银、金等。接下来密封盖36施加在聚酰亚胺层的表面上。
通常耦合器10为以较大薄板方式制造中的一种。切割较大薄板之后，根据已知的技术施加端子A-D。应该理解，在许多情况中，根据 Breen的U.S.专利No.5,363,080中介绍的技术制造耦合器，在这里作为参考引入。
图6A和6B示出了以上介绍的耦合器件的另一导体图形。在图6A的实施例中，第一导体42和第二导体44定义了各V形延伸部分46和48。在图6B中，初级导体50和次级导体52定义了较短的延伸部分54和56。在图6A的实施例中获得的较长的平行长度通常提供了增强耦合因素。
再一实施例显示在图7中。此时，电阻元件58与次级导体60串联。电阻元件58有利地消除了提供单独的电阻18(图1)与端子D电通信的需要。由此端子D直接连接到地。应该理解这里介绍的各种耦合构成可以配备有类似的内部电阻。
在以上讨论的实施例中，各导体位于刚性基板上部的同一层中。根据本发明的其它实施例，至少一个导体部分或整个地位于其它导体将连接的平面上。该实施例的优点为允许每个导体的平行部分更长，耦合因素由此增加。
现在参考图8-12，示出了一个这种耦合器62。与耦合器10类似，耦合器62包括氧化铝或类似的刚性绝缘材料的基板64。然而此时，在基板64上设置多个聚合绝缘层。具体地，耦合器62包括第一绝缘层66和第二绝缘层68。应该理解可以使用光可成像的聚酰亚胺通过为每个连续的层重复以上介绍的工艺步骤制成所述器件。密封盖70位于第二绝缘层70上。
如图9所示，形成在基板64上表面上的薄金属图形定义了初级导体的整个轮廓72和次级导体的一部分74。如图10所示，第一绝缘层66中的导体槽通常与薄金属图形对准。然而应该指出在导体槽中的几个位置形成不连续之处。除不连续处之外，在第一绝缘层66的导体槽内形成的导体将通过其下的薄导体图形的功效保持电通信。
绝缘层68的导体槽中的不连续为随后形成的导体提供了绝缘的跨接桥。如图11所示，第二绝缘板68的导体部分76越过第一绝缘层66的导体，没有短路。在图12中容易看出具体的交叉位置78a-c。
参照图13，通过绝缘层66中定义的开孔80获得绝缘层66和68的导体之间的电连接。具体地，第二绝缘层66在与其内形成的次级导体部分的端部对准的位置处定义了开孔80。由此，可以获得与导体部分76的电连接。由于图13与前面的图相比放大了，可以容易看出由以上介绍的电镀工艺形成的导体多层结构。
图14到17示出了与图9到12的实施例类似的另一多层实施例。由于该实施例的结构对本领域的技术人员来说很显然，因此不详细地介绍该实施例。与图9到12的实施例类似的元件具有增大100的标号。
图18到22示出了多圈次级导体主要位于与初级导体相同平面的耦合器件210。如图18所示，定义在绝缘基板212上的薄金属图形形成多个互连214a-d。接下来，如图19所示，聚合物绝缘体216a-c形成在互连上。开口218在与互连214b端部对准的位置处形成在绝缘体216a内。
现在参考图20，然后如上所述形成绝缘聚合物层220，以定义多个导体槽。如图所示，初级导体222延伸在端子A和B之间。设置各种次级线圈段通过定义在基板212上的互连电连接。所得次级导体224清楚地显示在图21中，在初级导体222的内部和外部形成回路。
根据本发明，也可以假设器件在一个本体内引入一个以上的耦合器。例如，图22示出了双模式耦合器件250，用于例如在两个不同的频率取样信号。为此，耦合器件250包括六个端子(表示为A-F)。可以看出，次级导体252延伸在端子C和D之间。双初级导体254和256分别在端子对A-B和A’-B’之间延伸。
可以看出本发明提供了适于用做表面安装元件的各种新颖耦合器装置。虽然显示和介绍了本发明的优选实施例，但本领域的普通技术人员可以进行修改和变形。例如，初级和次级导体可以整个地位于不同的聚合物层中。虽然以上介绍的初级导体在多层实施例的下层中，但初级导体可以位于上层中。此外，各聚合物层可以由中间的聚合物层隔开，通过通孔互连。
因此，应该理解公开的实施例的这些和其它变形包括在权利要求书的范围内。此外，各实施例的方案可以整体或部分互换。此外，本领域的普通技术人员应该理解以上的说明仅为示例，而不是限定本发明，本发明的范围进一步介绍在所述的权利要求书中。

Claims (16)

1.一种表面安装的耦合器件，包括其上至少有四个电端子的器件本体，所述器件本体包括：
具有上表面和下表面的绝缘基板；
设置在所述基板的所述上表面上的第一绝缘层，由绝缘的聚合材料形成，所述第一绝缘层其内定义了第一和第二导体槽；
位于所述第一导体槽内并填充所述第一导体槽的第一导体，所述第一导体电连接到所述器件本体上的第一和第二端子；
位于所述第二导体槽内并填充所述第二导体槽的第二导体，所述第二导体至少电连接到所述器件本体上的第三端子；
设置在所述第一绝缘层上的绝缘覆盖层。
2.根据权利要求1的表面安装的耦合器件，其中所述第二导体电连接到所述器件本体上的第三和第四端子上。
3.根据权利要求2的表面安装的耦合器件，其中所述器件本体上具有至少六个端子，所述第一绝缘层还定义了第三导体槽，第三导体槽内的导体电连接到所述器件本体上的第五和第六端子。
4.根据权利要求2的表面安装的耦合器件，其中所述第一导体和所述第二导体包括各第一和第二延伸部分，所述第一和第二延伸部分相互平行地设置，并以预定的间距隔开。
5.根据权利要求4的表面安装的耦合器件，其中所述第一和第二延伸部分是直的。
6.根据权利要求4的表面安装的耦合器件，其中所述第一和第二延伸部分为V形。
7.根据权利要求1的表面安装的耦合器件，其中所述所述绝缘的聚合材料为光可成像的聚酰亚胺。
8.根据权利要求1的表面安装的耦合器件，其中所述至少四个端子位于所述器件本体的所述各侧面上。
9.根据权利要求8的表面安装的耦合器件，其中所述器件本体定义了相对的所述侧面和相对的端面。
10.根据权利要求9的表面安装的耦合器件，其中所述四个端子中的两个位于每个所述相对侧面上。
11.根据权利要求1的表面安装的耦合器件，还包括直接位于所述第一绝缘层上的第三导体，所述第三导体电连接到所述第一导体或所述第二导体中的一个上。
12.根据权利要求11的表面安装的耦合器件，其中所述第三导体电连接到所述器件本体上的第四端子。
13.根据权利要求11的表面安装的耦合器件，其中所述定义在所述第一绝缘层中的至少一个所述导体槽不连续，以定义所述第三导体的至少一个跨接桥。
14.根据权利要求13的表面安装的耦合器件，包括在所述跨接桥的下面延伸的薄导电元件。
15.根据权利要求12的表面安装的耦合器件，其中所述第一导体为U形。
16.根据权利要求15的表面安装的耦合器件，其中所述第二导体和所述第三导体形成螺旋形。
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