CN1201427C

CN1201427C - 滤波器元件及其制造方法

Info

Publication number: CN1201427C
Application number: CN99118138.7A
Authority: CN
Inventors: 平林崇之; 奥洞明彦
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1998-08-24
Filing date: 1999-08-24
Publication date: 2005-05-11
Anticipated expiration: 2019-08-24
Also published as: CN1245983A; JP2000068702A; US6483403B2; US20020005769A1

Abstract

本发明的滤波器元件包括由具有大致均匀线宽的带线组成的元件，大致均匀的线宽可提高生产率和可靠性。在电介质基板表面上设置空腔，带状导电图形在空腔上部分地形成用作电感。

Description

滤波器元件及其制造方法

本发明涉及滤波器元件，而更详细地涉及分布常数式的滤波器。

在用微波波段或毫米波波段作例如蜂窝电话和无线电LAN的载波的高频应用技术的领域中，一般不根据使用芯片部分例如电感和电容的集总常数而是根据微带线的分布常数设计像低通滤波器(LPF)和带通滤波器(BPF)之类的滤波器元件。

图8是说明通常滤波器元件的结构的平面图，同时这是以在电介质基板例如陶瓷基板上构成图形的方式形成电感交替变化的微带线的例子。在图8中，1表示像印刷基板或陶瓷基板之类的电介质基板，2表示带状导体图形和3表示O/I电极线。

另外在图8中，具有约0.1毫米宽度和约0.3毫米长度的(a)部分起电感的作用，并且具有约5毫米宽度和约3毫米长度的(b)部分起电容器的作用。通过使上述的图形最佳化，可以使在高于有用频率的频带上的信号衰减。

图9表示与以上所述的电路等效的等效电路。可以在用印刷或光刻方法在安装基板上形成布线图形的工艺过程中同时形成具有这种类型的扁平结构的滤波器。

如本文以上所述的分布常数式的滤波器元件牵涉到如本文以下所述的问题。

由于在微波和毫米波的频率范围内，特别是在超过5吉赫的频率范围内在基板和图形之间的电介质的寄生电容效应造成图9所示的等效电路的电感效应降低。

为了防止上述的降低和为了获得所需要的滤波器性能，要求通过把图8中的(a)部分减薄来增大电感。进一步，为了减少通频带损失，要求尽可能短地缩短薄(a)部分的长度。当满足上述的要求时，总的电路图形进一步牵涉到如本文以下所述的问题。

1)(a)部分可能要求微米级精确度，所以难以达到很高的生产率。

2)长度缩短的(a)部分引起在(b)部分相互之间不必要的强电磁耦合，就难以获得所需要的滤波器性能。

3)(a)部分和(b)部分之间在线宽上的差异太大，并且在某些情况中，(b)部分的线宽是(a)部分的线宽的10倍。在温度循环变化期间大的差异引起在(a)部分和(b)部分之间接触处的大的应力，而大的应力可能引起断路。断路终于造成低劣的可靠性。

4)如果把像功率放大器之类的在工作时产生热量的器件安装在已形成滤波器的基板上，那末热量可能烧坏(a)部分中的薄的图形而造成断路。

如本文以上所述，采用通常的微带线的滤波器元件是有生产率低下的不利方面，因为在尺寸上特别是在起电感作用的元件的其中一部分和起电容作用的元件的其中另外部分的这些部分中的线宽上的差异在温度循环变化期间引起局部应力，而常常造成断路。

实现了本发明就解决了上述的问题，而本发明的目的是通过应用比较简单的方法获得包括由具有对提高生产率和可靠性有作用的大致均匀的线宽的带线组成的元件的滤波器元件，并且本发明的另一个目的是提供易于高生产率地制作上述的元件的制造方法。

为了达到上述的目的，本发明提供通过在电介质基板上形成带状导电电路图形制作的滤波器元件，其中滤波器元件装有分别在电介质基板表面上有小孔的空腔区，并且在空腔区上部分地形成带状导电电路图形。

本发明提供通过在电介质基板上形成带状导电电路图形制作的滤波器元件，其中使带状导电电路图形的宽度保持恒定和使电介质基板的相对介电常数部分地有差异。

本发明提供用于制造通过在电介质基板上形成带状导电电路图形制作的滤波器元件的方法，其中制造滤波器元件的方法包括用于形成在电介质基板的表面上具有孔的空腔区的开孔步骤、用于把填料填满空腔区以致平化表面的填充步骤、用于在包括填充了填料的空腔区表面在内的电介质基板上形成带状导电电路图形的图形形成步骤和用于从空腔区去除填料的清除步骤。

附图的简略描述

图1是用于说明按照本发明一个实施例的滤波器元件的结构的平面图。

图2是按照图1所示的实施例的滤波器元件的截面图。

图3是图1所示的实施例和一般例子中的电感部分的阻抗的模拟图。

图4是用于说明按照本发明另一个实施例的滤波器元件的结构的平面图。

图5是用于说明按照本发明又一个实施例的滤波器元件的结构的平面图。

图6A到图6E是用于描述本发明的滤波器元件的制作工艺流程的示意图。

图7是用于说明按照本发明另一个实施例的电路结构的平面图。

图8是用于说明一般滤波器元件的平面图。

图9是图8所示的滤波器元件的等效电路。

最佳实施例的详细描述

下文将参阅附图详细描述按照本发明的滤波器元件的实施例。

首先本文在下面描述本发明的基本概念。图1是用于说明按照本发明一个实施例的滤波器元件的结构的平面图，而图2是滤波器元件的截面图。

在如图1和图2所示的本发明中，在基板中的空腔上形成图8所示的(a)部分而从另一方面来说，在基板上形成图8所示的(b)部分，因此如图8所示的情况中的那样，这些组成部分形成连续的图形。在图1和图2中，1表示像印刷基板或陶瓷基板之类的电介质基板、2表示由镀Ni/Au的Cu印刷图形组成的带状导电图形、3表示I/O电极线、4表示空腔、(a)是用于起电感作用的部分，和(b)是用于起电容作用的部分。

因为如本文在上面所述的那样，(a)部分没有在电介质基板上形成而是在空间区上形成，所以虽然不过分薄地形成(a)部分但是当电感应时(a)部分是有作用的并且虽然不过分短地形成图形但是在没有增大损失的情况下获得所需要的滤波器。

比较在按照本发明在空间上形成(a)部分的情况中和在按照通常方法在基板上形成(a)部分的情况中获得相同电感应效果所要求的图形尺寸。

图3是通过模拟在图1所示的(a)部分中和图8所示的(a)部分中的50欧姆终端上的输入阻抗(S11)而获得的示意图。在本文中，空间的相对介电常数为1.0，电介质的相对介电常数为5.7，而电介层的厚度为900微米。

就给出图1所示的(a)部分和图2所示的(a)部二者的大致相同的电感应性能来说，用于图1所示的(a)部分的图形尺寸表示为[1]，即1.0毫米的宽度和0.7毫米的长度，用于图8所示的(a)部分的图形尺寸表示为[2]，即0.1毫米的宽度和0.3毫米的长度。[1]比[2]在宽度上大9倍而在长度上大1倍，因此大大地缓解以上所述的问题。

使用作构成图1和图2所示的形成(b)部分的基板部分用的具有相对介电常数例如为50的材料，可以使(b)部分变窄。所以通过组合上述的方法，即(a)部分在空间上形成和使用相对介电常数高的材料的方法，获得具有如图4所示那样的图形宽度完全相同的(a)部分和(b)部分的所需要的滤波器是可以实现的。(a)部分的图形宽度与(b)部分的图形宽度没有差异。

进一步，通过使相对介电常数和图形尺寸最佳化，如图5所示那样使I/O电极导线3的宽度与滤波器部分的宽度完全相等是可以实现的。

使用例如如本文在下面所述的图6中的工艺流程来制作本文以上所述的滤波器元件的结构。在图6A到图6E中，1-1表示用环氧材料、含氟材料或陶瓷材料组成的电介质基板1，1-2表示用环氧材料、含氟材料或陶瓷材料组成的电介质基板2，2表示由镀有Ni/Au的Cu印刷箔组成的金属图形，4表示孔，以及5表示填满孔的像光致抗蚀剂之类的材料。

a)首先，电介质薄片1(环氧材料、含氟材料或陶瓷材料)被冲孔或钻孔以形成用作本发明中的空腔的孔4。

b)其次，把电介质1层叠在另一电介质2上。

c)用印刷方法把光致抗蚀剂5填入电介质1中的孔4以使孔洞部分的表面水平面与没有孔洞部分的表面水平面一致。填入的方法不限于印刷法，用其他的方法，例如可以采用使整个表面自旋甩胶而然后用干蚀刻法蚀刻到原处的方法。

d)在填满孔4以后，用印刷法或镀敷法形成由金属组成的滤波器图形2。

e)在形成图形2以后，用有机溶剂例如丙酮溶掉在孔4中填入的光致抗蚀剂5。另外，可以用氧等离子气灰化方法清除光致抗蚀剂5。因此，获得图1和图2所示的结构。

在以上所述的描述中，虽然形成电感的空腔是空间区但是用相对介电常数低的材料填满空腔达到同样的效果。

虽然如本文以上所述的滤波器是单一的结构，但是本发明能应用于如图7所示那样的安装像IC之类有源元件的具有滤波器的基板。在图7中，11表示滤波器、12表示有源元件、13表示截除高频的图形、以及14表示与阻抗相匹配的图形。

根据本文以前所描述的本发明，本发明有利的方面在于：

1)通过使线宽一致可以降低断路的危险率，

2)降低由于图形互相过分接近造成不必要的电磁耦合的发生率，

3)因为虽然按常规把线宽做成薄的但是可以应用稍厚的线宽，所以减少由于线宽的变动造成生产率的下降，

4)即使在同一基板上安装功率放大器或诸如此类的器件而且产生较大热量引起温度上升，也能降低滤波器图形被绕成断路的危险率。

5)通过使图形宽度和图形长度最佳化能够使滤波器输入端/输出端的线宽与布线图形的线宽(一般50欧姆宽)相等，和

6)通过对通常的制造工艺流程稍作调整就能形成结构。

如本文以前所述，本发明提供通过在电介质基板上形成带状导电电路图形制作的滤波器元件，其中滤波器装有分别在电介质基板的表面上有孔的空腔区，并且在空腔区上部分地形成带状导电电路图形。

因此，减少形成空腔区的部分中的相对介电常数，能够使形成电感部分的带线宽度与形成电容部分的带线宽度大致相等，从而提高滤波器元件的生产率和可靠性。

用相对介电常数与电介质的相对介电常数不同的材料填满空腔区。

因此，加固在空腔区上的带线，而提高滤波器元件的可靠性。

在本发明描述的发明提供通过在电介质基板上形成带状导电电路图形制作的滤波器元件，其中带状导电电路图形的宽度保持恒定和使电介质基板的相对介电常数在部分处有差异。

因此，容易形成带线，并且提高滤波器元件的生产率和可靠性。

在本发明描述的发明提供用于制造通过在电介质基板上形成带状导电电路图形制作的滤波器元件的方法，其中用于制造滤波器元件的方法包括用于形成在电介质基板表面上有孔的空腔区的开孔步骤、用于把填料填满空腔区以致平化表面的装填步骤、用于在包括装填在空腔区的填料上的表面在内的电介质基板上形成带状导电电路图形的构图步骤和用于从空腔区去除填料的清除步骤。

因此，能够使形成电感部分的带线宽度与形成电容部分的带线宽度大致相等，从而提高滤波器元件的生产率和可靠性。

根据本发明，填料是聚合物材料，并且通过使用在清除步骤中能溶解聚合物材料的有机溶剂溶出和清除填料。

因此，更容易形成空腔区，易于高生产率地制造具有均匀带线宽度的滤波器元件。

Claims

1.一种滤波器元件，包括

电介质基板，具有表面和带孔的空腔；

带状导电图形，具有第一段和第二段所述第一、二段在所述带状导电图形的端部之间串联设置，所述带状导电图形设在所述介电质基板上，使所述第一段在所述空腔的孔之上，所述第二段在所述介电质基板的表面上，

其中，对于经所述带状导电图形传输的信号，所述第一段具有预定的电感效应，所述第二段具有预定的电容效应，所述第一段小于所述第二段，所述第一段小于所述空腔的孔。

2.根据权利要求1所述的滤波器元件，其特征在于所述空腔包含具有相对介电常数不同于所述电介质基板的物质。

3.根据权利要求1所述的滤波器元件，其特征在于所述物质的相对介电常数小于所述电介质基板的相对介电常数。

4.根据权利要求1所述的滤波器元件，其特征在于所述第一段具有宽度，所述空腔的孔延伸过所述第一段的宽度。

5.根据权利要求1所述的滤波器元件，其特征在于所述第一段具有的图形尺寸大于如果所述第一段设置所述电介质基板表面上具有相同的规定电感效应时的图形尺寸。

6.根据权利要求1所述的滤波器元件，其特征在于所述第一段具有的宽度二倍大于如果所述第一段设置所述电介质基板表面上具有相同的规定电感效应时的宽度。

7.根据权利要求1所述的滤波器元件，其特征在于所述空腔具有相对介电常数低于所述电介质基板的相对介电常数。

8.根据权利要求7所述的滤波器元件，其特征在于所述第一段大于所述带状导电图形的第三段，所述第三段设在所述介电质基板的表面上，并具有与所述第一段规定电感效应相等的电感效应。

9.根据权利要求8所述的滤波器元件，其特征在于所述第一段的宽度二倍大于所述第三段的宽度。

10.根据权利要求8所述的滤波器元件，其特征在于所述第一段的宽度五倍大于所述第三段的宽度。

11.根据权利要求8所述的滤波器元件，其特征在于所述第一段的宽度十倍大于所述第三段的宽度。

12.根据权利要求8所述的滤波器元件，其特征在于所述第一段的长度1.5倍大于所述第三段的长度。

13.根据权利要求8所述的滤波器元件，其特征在于所述第一段的图形尺寸具有的长度2倍大于所述第三段的长度。

14.根据权利要求7所述的滤波器元件，其特征在于所述电介质基板的相对介电常数约为5.7或更大。

15.根据权利要求14所述的滤波器元件，其特征在于所述电介质基板的厚度约为900μm或更大。

16.根据权利要求1所述的滤波器元件，其特征在于所述空腔具有低于所述电介质基板的相对介电常，所述带状导电图形具有恒定的宽度。

17.根据权利要求16所述的滤波器元件，其特征在于还包括与所述带状导电图形连接的电极，具有与所述带状导电图形同样的宽度。

18.根据权利要求1所述的滤波器元件，所述第一段具有的宽度是如果所述第一段设置所述电介质基板表面上具有相同的规定电感效应时的宽度的二倍。

19.一种滤波器元件，包括

电介质基板，具有多个空腔，每个空腔带有孔；和

带状导电图形，具有多个电容器段和多个电感器段，每个电感器段与至少一个电容器段相连；

其中，每个电容器段设在所述介电质基板上，每个电感器段设在所述各空腔的孔之上，而且每个电容器段大于每个电感器段。

20.根据权利要求19所述的滤波器元件，其特征在于每个电感器段具有确定规定电感效应的图形尺寸，该图形尺寸大于如果电感器段设置所述电介质基板上时的图形尺寸。

21.根据权利要求19所述的滤波器元件，其特征在于所述带状导电图形具有恒定的宽度。

22.根据权利要求19所述的滤波器元件，其特征在于：

所述电介质基板具有多个高介电常数的部分，和多个的其余介电常数部分，每个高介电常数的部分具有大于每个其余介电常数部分的介电常数，

每个电感器段设在所述介电质基板的各高介电常数的部分上，所述带状导电图形具有恒定的宽度。

23.根据权利要求22所述的滤波器元件，其特征在于还包括与所述带状导电图形连接的电极，具有与所述带状导电图形同样的宽度。

24.根据权利要求19所述的滤波器元件，其特征在于所述第一段在尺寸上小于所述空腔的孔。

25.根据权利要求19所述的滤波器元件，其特征在于所述第一段具有小于所述空腔孔的宽度。