CN1292514C - 电子芯片部件 - Google Patents

Abstract

一种用作电子芯片部件的带通滤波器包括芯片，它包含上下表面、一对侧表面以及彼此面向的第一和第二端表面。谐振器电极设置于芯片内。带通滤波器还包括输入和输出电极，在芯片的垂直方向上延伸，它们耦合或连接到谐振器电极；以及管状第一接地电极围绕芯片以便装入谐振器电极。输入和输出电极置于管状部分的端部或内侧以便不与第一接地电极电连接。带通滤波器还包括两对第二接地电极，它们置于输入电极和/或输出电极的两侧上并电连接到第一接地电极。

Description

电子芯片部件

技术领域

本发明涉及用作芯片谐振元件和带通滤波器的电子芯片部件。更特别地，本发明涉及包括具有谐振器电极以及连接或耦合到谐振器电极的输入和输出电极的芯片的电子芯片元件。

背景技术

提出了高频范围内使用的各种带通滤波器，诸如双模带通滤波器和使用波长谐振器的带通滤波器。

例如，专利文献1，日本未审查的特许公开No.2001-237610，揭示了使用包括通孔的谐振器电极的双模带通滤波器。如图15A和15B的剖视图和示意性平面图所示，双模带通滤波器101包括介质基片102。谐振器电极103设置于介质基片102的高度方向上的中间。谐振器电极103包括通孔103a。谐振器电极103产生不退化(degrade)的多个谐振模式。通孔103a耦合谐振模式，从而获得双模带通滤波器。

面向谐振器电极103的接地电极104和105置于介质基片102的上表面和下表面上。同样，如图15B所示，输入/输出耦合电极106和107耦合到谐振器电极103。虽然图15A中未示出，但输入/输出耦合电极106和107从谐振器电极103附近向外延伸并电连接到输入/输出电极(未示出)。

在片形带通滤波器中，其中接地电极通过介质基片层置于谐振器电极之上和之下，诸如双模带通滤波器101，或在带通滤波器中，其中接地电极覆盖基片的四个表面，接地电极通常也设置在介质基片的侧表面上。因此，接地电极形成波导管。换句话说，谐振电极在波导管中。采用这种结构，所产生的谐振仅取决于波导管的形状。另一方面，上述由接地电极形成的波导管部分必然大于谐振器电极103。

采用这种结构，由接地电极引起的基本模式(basic-mode)谐振产生于低于谐振器电极103的谐振频率的频率一侧处，且其较高模式趋向相继产生于与谐振器电极103的谐振模式交迭的部分处。由接地电极引起的谐振产生双模带通滤波器101中不需要的寄生信号，从而难以获得良好的传输特性。

发明内容

为了克服上述问题，本发明较佳实施例提供了一种带通滤波器，它可基于接地电极引起的谐振抑制了不需要的寄生信号并具有良好的传输特性。

根据本发明较佳实施例的电子芯片部件包括芯片，它包含上下表面、一对侧表面以及彼此面向的第一和第二端表面；谐振器电极，设置于芯片内；输入和输出电极，在相对于上下表面的垂直方向上延伸，它们耦合或连接到谐振器电极；以及第一接地电极，置于芯片周围，所述第一接地电极具有管状以装入谐振器电极，其中谐振器电极不与所述第一接地电极电连接。输入和输出电极置于管状第一接地电极的端部或内侧处，从而输入和输出电极不与第一接地电极电连接。电子芯片部件还包括至少一对第二接地电极，它们置于输入电极和输出电极中至少一个的两侧上并电连接到第一接地电极。采用这种结构，可以有效抑制由于第一接地电极的形状引起的不需要的寄生信号并获得满意的谐振/传输特性。

芯片优选基本矩形，输入和输出电极优选分别置于彼此面对的第一和第二端表面上，而第一接地电极优选包括基本平行于芯片的上下表面和一对侧表面的表面以便具有管状形状。

基本平行于芯片的上下表面和一对侧表面的第一接地电极的至少一个表面优选可以嵌入芯片中。采用这种结构，在嵌入部分第一接地电极的一侧的芯片外表面处，阻止另一个电子部件引起的短路。

第一接地电极优选围绕芯片的上下表面和一对侧表面。在这种情况中，可以通过在芯片外表面上设置导电膜方便地构成第一接地电极。

输入和输出电极可以分别在第一和第二端表面上沿垂直方向延伸。在这种情况中，可以通过将导电膜设置到端表面上方便地构成输入和输出电极。

输入和输出电极优选包括通孔电极，它在芯片内沿垂直方向延伸并通向芯片的上表面或下表面以便不与第一接地电极电连接。在这种情况中，除通向输入和输出电极的区域外的整个芯片外表面由第一接地电极覆盖，从而提高了电磁屏蔽特性。同样，节省了电子芯片部件内的封装空间。

第二接地电极优选在芯片的端表面处沿垂直方向延伸。在这种情况中，通过在端表面上设置导电膜方便地构成芯片的端表面上的部分第二接地电极。

第二接地电极优选在芯片内沿垂直方向延伸并电连接到芯片的上表面和/或下表面处的第一接地电极。在这种情况中，通过使用通孔电极形成第二接地电极。因此，精确地调整第二接地电极的位置以便更有效地抑制不需要的寄生信号。

较佳地配置谐振器电极以产生不退化的多个谐振模式且谐振器电极较佳地包括用于耦合多个谐振模式的通孔，由此获得带通滤波器。采用这种结构，根据本发明较佳实施例获得具有满意的传输特性的带通滤波器。

电子芯片部件优选还包括第三接地电极，它在通孔内延伸以便不与谐振器电极接触并电连接到第一接地电极。采用这种结构，第三接地电极进一步抑制了不需要的寄生信号。

谐振器电极可以是环形谐振器。通过使用环形谐振器，根据本发明较佳实施例提供了产生较少不需要的寄生信号的双模带通滤波器。

通过以下参考附图的较佳实施例的详细描述将使本发明的其它特点、元件、特性、步骤和优点将变得更加显而易见。

附图说明

图1A和1B是透视图和示意性平面图，示出根据本发明第一较佳实施例的双模带通滤波器；

图2是沿本发明第一较佳实施例的双模带通滤波器的垂直面获得的剖视图；

图3是沿水平面获得的示意性剖视图，用于示出置于本发明第一较佳实施例的双模带通滤波器的高度方向上中间处的谐振器电极；

图4示出根据比较实例的芯片部件和根据本发明第一较佳实施例的芯片部件的频率特性；

图5是示出图4所示频率特性的关键部分的放大示图；

图6A和6B是示意性平面图和示意性侧视图，示出本发明第一较佳实施例的双模带通滤波器的操作和效果；

图7示出根据本发明第一较佳实施例的双模带通滤波器的频率特性；

图8A到8D是示意性的剖视图，示出根据本发明第一较佳实施例的双模带通滤波器中第一接地电极的排列和其修改；

图9是示意性剖视图，示出谐振器电极和通孔电极，用作根据本发明第二较佳实施例的双模带通滤波器中的第三接地电极；

图10示出根据比较实例的芯片部件和根据本发明第一和第二较佳实施例的芯片部件的频率特性；

图11是放大示图，示出图10所示频率特性的关键部分；

图12是根据本发明第三较佳实施例的双模带通滤波器的局部透视图；

图13示出根据本发明第三较佳实施例的芯片部件和根据比较实例的芯片部件的频率特性；

图14是示意性平面图，示出包括谐振器电极环的双模带通滤波器，它是应用本发明的电子芯片部件的另一个实例；

图15A和15B是剖视图和示意性平面图，示出已知双模带通滤波器的实例；和

图16是局部透视图，示出已知封装基片中的电极结构。

具体实施方式

将描述本发明的特殊较佳实施例。图1A和1B是透视图和平面图，示出根据本发明第一较佳实施例的用作电子芯片部件的带通滤波器1。

带通滤波器1包括基本矩形的芯片2。芯片2包括介质基片，它包括合适的介质材料，诸如氟塑料或陶瓷。

如沿垂直面获得的图2中的剖视图所示，谐振器电极3置于芯片2的高度方向上的约中间处。此外，如沿水平面获得的图3中的示意性剖视图所示，谐振器电极3包括具有通孔3a的金属膜。谐振器电极3产生两个不退化的谐振模式。这两个谐振模式由通孔3a耦合，从而获得带通滤波器。这里，通过调整通孔3a的尺寸自由且显著地调整两个谐振模式的耦合程度(coupling degree)。在上述专利文献1中揭示了这种带通滤波器。

如图3所示，输入/输出耦合电极4和5置于不同于谐振器电极3的高度处，从而与谐振器电极3具有层间电容(lamination capacitance)。输入/输出耦合电极4和5分别引向芯片2的彼此相对的一对端表面2a和2b。芯片2包括端表面2a和2b、上表面2c、下表面2d和侧表面2e和2f。

在本较佳实施例的所需特性中，通过层压多个介质层形成芯片2。每个谐振器电极3、输入/输出耦合电极4和5以及第一接地电极10设置于一个介质层的上或下表面上。

或者，输入/输出耦合电极4和5可以置于高度方向上与谐振器电极3相同的位置处，从而输入/输出耦合电极4和5与谐振器电极3分开。

输入电极6和输出电极7分别置于端表面2a和2b上。输入和输出电极6和7分别电连接到输入/输出耦合电极4和5。

输入和输出电极6和7在端表面2a和2b上沿垂直方向延伸。

另一方面，第一接地电极10设置在芯片2的外表面周围。第一接地电极10覆盖基片2的上和下表面2c和2b以及侧表面2e和2f。同样，第一接地电极10包括上表面2c处的凹口10a和10b从而防止第一接地电极10与输入和输出电极6和7之间形成的短路。类似地，凹口设置在芯片2的下表面2d处的第一接地电极10内。

第一接地电极10覆盖芯片2的上和下表面2c和2d与侧表面2e和2f，除了凹口10a和10b以及设置在下表面处的凹口。换句话说，第一接地电极10具有管状形状。

该较佳实施例的带通滤波器1包括一对第二接地电极11和12，它们被设置在输入电极6的两侧上；以及一对第二接地电极13和14，它们被设置在输出电极7的两侧上。在该较佳实施例中，每个第二接地电极11到14包括通孔电极，用于连接芯片2的上下表面2c和2d上的第一接地电极10的上下部分。即，芯片2周围的第一接地电极10的上下部分通过第二接地电极11到14电连接。

如上所述，芯片2中的通孔电极用作第二接地电极11到14，它们位于管状第一接地电极10的端部的内侧处但位于最靠近输入和输出电极6和7的位置处。

如上所述，当接地电极具有管状形状并形成波导管时，由接地电极引起的谐振，即基本谐振和其较高模式谐振常产生不需要的寄生信号。另一方面，在该较佳实施例的带通滤波器1中，通过提供第二接地电极11到14控制电场，它抑制不需要的寄生信号。这将根据特殊实例进行描述。

在第一实例中，制备与带通滤波器1相同的芯片部件，除了不设置谐振器电极3与输入/输出耦合电极4和5。

作为芯片2，使用基本矩形的介质基片，它包括主要包含诸如Ba、Al和Si的氧化物的陶瓷材料并具有例如约3.2×约4.5×约0.5(厚度)mm的尺寸。同样，具有约0.4mm宽度的输入和输出电极6和7分别在垂直方向上设置在芯片2的端表面2a和2b的约中间处。此外，上表面上的凹口10a和10b以及下表面上的凹口设置在芯片2的宽度和纵向方向上约0.5mm×约0.5mm的尺寸中。

第二接地电极11到14置于芯片2的端表面2a和2b内约0.35mm处。同样，每个第二接地电极11到14置于从芯片2的宽度方向的中间(即输入电极6或输出电极7的宽度方向上的中间)起的芯片2宽度方向上xmm的距离处。距离x在约0.4mm、约0.5mm、约0.55mm和约0.6mm的范围中变化，以便制备四种类型的芯片部件，并获得每个部件的频率特性。结果在图4和5中示出。

为了比较，准备了芯片部件，它和前述芯片部件相同，除了未设置第二接地电极11到14。

图4示出每个准备的芯片部件的频率特性而图5是示出图4所示特性的关键部分的放大示图。为了找到频率特性，在芯片2内将相对介电常数εr设为约6.27并将tanδ设为约0.001，且用Cu制成每个谐振器电极3、输入和输出电极6和7、第一接地电极10、以及第二接地电极11到14。

图4和5中的曲线Pa-1表示准备用于比较的芯片部件的频率特性。曲线Pa-2到Pa-5表示距离x为约0.4mm、约0.5mm、约0.55mm或约0.6mm的芯片部件的谐振的频率特性。

在比较实例的芯片部件中，其中没有设置第二接地电极11到14，在约20.4GHz和约24.4GHz产生约5dB或更小的衰减的寄生信号S1和S2。同样，如图所示，在约20GHz到约30GHz的范围中没有衰减水平为约15dB或更低的频带。

另一方面，如从曲线Pa-2到Pa-5中可以理解的，在包括第二接地电极11到14的芯片部件1中抑制了约20.4GHz和约24.4GHz处引起的寄生信号。同样，虽然寄生信号在约25GHz附近产生，但约20GHz到约30GHz频带的其它范围内的衰减降低到约20dB或更小。

此外，如从曲线Pa-2到Pa-5中显而易见的，当距离x减小时，即当一对第二接地电极11和12或13和14之间的间距降低时，寄生频率fs增加并更有效地抑制了寄生信号。

输入电极6或输出电极7和第二接地电极11到14可以不设置在同一平面上或在同一直线上。如图6A和6B中示意性示出的，输入/输出耦合电极4和5可以在一对第二接地电极11和12之间以及13和14之间延伸，所述第二接地电极连接第一接地电极10的上下部分。因此，可以提高设计的自由度。

如上所述，与不包括第二接地电极11到14的比较实例的芯片部件相比，包括第二接地电极11到14的芯片部件具有提高了的传输特性。接着，根据第一较佳实施例，通过在具有约1.1mm半径的圆形金属膜内构成具有约0.9mm×约0.8mm尺寸的通孔3a而制备的谐振器电极3和输入/输出耦合电极4和5进一步设置在包括第二接地电极11到14的芯片部件中以产生根据第一较佳实施例的带通滤波器1。

图7示出以上述方式形成的双模带通滤波器1的频率特性的实例。如图所示，图7中不出现寄生信号。在根据较佳实施例的双模带通滤波器中，抑制了由滤波器形状引起的寄生信号，即由波导管形状的接地电极引起的寄生信号，并获得带通滤波器。

图8A到8D是示意性剖视图，示出该较佳实施例的带通滤波器1的修改。在图1A和1B所示的带通滤波器1中，第一接地电极10覆盖芯片2的上下表面。即，如图8A所示，第一接地电极10置于芯片2的上下表面2c和2d上。或者，如图8B到8D所示，基本平行于芯片2的上下表面的部分第一接地电极10可以嵌入芯片2中。图8B中，基本平行于上下表面2c和2d的第一接地电极10的上下部分嵌入芯片2中。图8C中，基本平行于下表面2d的部分第一接地电极10嵌入芯片2中，而基本平行于上表面2c的部分置于上表面2c上。图8D中，基本平行于上表面2c的部分第一接地电极嵌入芯片2中，而基本平行于下表面2d的部分置于下表面2d上。

类似地，基本平行于侧表面2e和2f(图1A)的部分第一接地电极10可以嵌入芯片2中。

在根据本发明较佳实施例的电子芯片部件中，抑制了根据由第一接地电极的管状形状引起的谐振的寄生信号。因此，基本平行于芯片2的上下表面2c和2d以及侧表面2e和2f的部分第一接地电极10置于芯片2中或芯片2的表面上，只要第一接地电极10是管状形状的。同样，如图8A到8D所示，通过将第一接地电极设置在谐振器电极(未示出)之上或之下并使介质基片层置于其间由此形成三片结构，并通过设置根据本发明的第二接地电极，可以获得本发明的优点。即，不总是需要芯片2的侧表面上的部分第一接地电极10。

图9是示意性剖视图，示出用作本发明第二较佳实施例的电子芯片部件的带通滤波器中谐振器电极的形状，且该图对应于示出第一较佳实施例的图3。如通过比较图3和9可以理解的，在第二较佳实施例的带通滤波器中形成第三接地电极的通孔电极3c设置在谐振器电极3的通孔3a内。除了设置通孔电极3c，第二较佳实施例的带通滤波器与第一较佳实施例的带通滤波器1相同。因此，省去了通孔电极3c之外部分的描述。

通孔电极3c的上下端分别连接到图1所示的芯片2的上下表面上的部分第一接地电极10。即，类似于第二接地电极11到14，通孔电极3c将芯片2的上下表面上的部分第一接地电极10短路。

在该较佳实施例中，通过设置通孔电极3c，可以更有效地抑制由第一接地电极10的形状引起的不需要的寄生信号。这将参考图10和11进行描述。

为了获得图10和11所示的特性曲线，如第一较佳实施例的第一实例中一样制备不包括谐振器电极和输入/输出耦合电极的芯片部件，检查在设置通孔电极3c时是否获得不同的频率特性。即，制备具有图4所示特性曲线Pa-1和Pa-3的芯片部件用于比较。另一方面，用于连接第一接地电极10的上下部分的通孔电极3c设置于具有特性Pa-3的芯片部件中以便获得另一种芯片部件。形成通孔电极3c以具有约0.2mm×约0.2mm的基本矩形的剖面。

图10示出曲线Pa-1和Pa-3，表示用于比较的芯片部件的特性和包括通孔电极3c的芯片部件的频率特性。

图11是示出图10所示特性曲线的关键部分的放大示图。

由图10和11清楚可见，在包括通孔电极3c的芯片部件中，如具有曲线Pa-3表示的特性的芯片部件中一样，有效抑制了由第一接地电极的形状引起的寄生信号。因此，通过在具有曲线Pa-6表示的特性的芯片部件中设置谐振器电极3以及输入/输出耦合电极4和5，根据本发明的第二较佳实施例获得了具有满意的传输特性的带通滤波器，其中寄生信号由第一接地电极的形状引起。

图12是局部透视图，示出形成本发明第三较佳实施例的电子芯片部件的带通滤波器31的关键部分。在第一较佳实施例中，用通孔电极设置第二接地电极11到14并置于芯片2中。换句话说，第二接地电极11到14置于管状第一接地电极10的端部内侧。另一方面，在第三较佳实施例的带通滤波器31中，输出电极7的两侧上的第二接地电极32和33延伸到端表面2b。换句话说，第二接地电极32和33延伸到管状第一接地电极10的端部。虽然图12中仅示出输出电极7两侧上的第二接地电极32和33，但第二接地电极也设置在输入电极6的两侧上。

根据第三较佳实施例，制备包括第二接地电极的芯片部件以便确定其频率特性。作为芯片部件，制备和第一较佳实施例中第一实例内使用的相同的芯片部件。但是，第二接地电极11到14设置在芯片2的端表面2a和2b处，如图12所示。图13中的曲线Pa-9示出这样制备的芯片部件的特性。图13中的曲线Pa-8与图10和11中所示的相同。

如图13所示，当如同第三较佳实施例中在也端表面2a和2b处设置第二接地电极时，根据本发明有效地降低了由第一接地电极的形状引起的寄生信号。

在本发明各较佳实施例的电子芯片部件中，在芯片内设置谐振电极。只要管状接地电极设置在芯片周围以装入谐振器电极，不限制谐振器电极和接地电极的形状。因此，谐振器电极不限于用于耦合两种谐振模式的谐振器电极，其中的两种谐振模式是不退化的以便获得带通滤波器。或者，可以使用图14所示的谐振器电极环41。谐振器电极环41优选具有环形。通过控制结点(junction)42和43的位置，获得带通滤波器。反馈回路44连接到结点42和43。

本发明不仅可以应用到双模带通滤波器还可以应用到包括各种类型的谐振器电极的电子芯片部件中。

在日本未审查的特许公开No.2000-208670中，揭示了具有类似于本发明的结构的接地电极。但是，这种结构不直接涉及谐振器和带通滤波器，且该特许公开简单地揭示了包括分布常数线的封装基片。即，在该特许公开中，如图16的透视图中所示的，第一和第二分布常数线202和203设置在封装基片201的上下表面上，且第一和第二分布常数线202和203由通孔电极204电连接。此外，连接设置在封装基片201的上下表面上的通孔电极207和208置于通孔电极204的两侧上。这里，通过设置通孔电极207和208用于连接通孔电极204两侧上的上下接地电极，可以消除端表面电极处产生的寄生电容，从而抑制信号线中的不匹配。

在上述结构中，用于连接接地电极的通孔电极207和208简单地设置在通孔电极204两侧上，从而用于连接上下分布常数线的通孔电极24不用作电感器。同样，通孔电极204用作具有预定特性阻抗的分布常数线。

本发明不限于上述较佳实施例，而是可以在所附权利要求书的范围内进行修改。此外，上述较佳实施例中所揭示的技术可以按需要结合使用。

Claims (11)

1.一种电子芯片部件，其特征在于，包括：

芯片，具有上表面、下表面、一对侧表面、以及彼此相对的第一和第二端表面；

谐振器电极，设置于芯片内；

输入和输出电极，它们在相对于所述上表面、下表面的垂直方向上延伸、耦合或连接到谐振器电极；以及

第一接地电极，置于芯片周围，所述第一接地电极呈管状以装入谐振器电极；其中所述谐振器电极不与所述第一电极电连接，

输入和输出电极置于管状第一接地电极的端部或内侧处，从而输入和输出电极不与第一接地电极电连接；以及

电子芯片部件还包括至少一对第二接地电极，它们置于输入电极和输出电极中至少一个的两侧并电连接到第一接地电极。

2.如权利要求1所述的电子芯片部件，其特征在于，所述芯片是矩形的，输入和输出电极分别置于彼此相对的第一和第二端表面上，而第一接地电极具有基本平行于芯片的上下表面和一对侧表面的表面以形成管状形状。

3.如权利要求2所述的电子芯片部件，其特征在于，平行于芯片的上下表面和一对侧表面的第一接地电极的至少一个表面被嵌于芯片中。

4.如权利要求2所述的电子芯片部件，其特征在于，第一接地电极围绕芯片的上下表面和一对侧表面。

5.如权利要求1所述的电子芯片部件，其特征在于，输入和输出电极分别在第一和第二端表面上沿垂直方向延伸。

6.如权利要求2所述的电子芯片部件，其特征在于，所述输入和输出电极包括通孔电极，该通孔电极在芯片中沿垂直方向延伸并通向芯片的上表面或下表面以便不与第一接地电极电连接。

7.如权利要求2所述的电子芯片部件，其特征在于，所述第二接地电极在芯片的端表面处沿垂直方向延伸。

8.如权利要求2所述的电子芯片部件，其特征在于，所述第二接地电极在芯片内沿垂直方向延伸，并在芯片的上表面和下表面之中的至少一个表面处电连接到第一接地电极。

9.如权利要求1所述的电子芯片部件，其特征在于，排列所述谐振器电极以产生不退化的多个谐振模式且所述谐振器电极包括用于耦合多个谐振器模式的通孔，由此提供带通滤波器。

10.如权利要求9所述的电子芯片部件，其特征在于，还包括第三接地电极，它在通孔内延伸从而不与谐振器电极接触并电连接到第一接地电极。

11.如权利要求1所述的电子芯片部件，其特征在于，所述谐振器电极包括环形谐振器。

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