DE112019006351T5

DE112019006351T5 - Mehrschichtfilter, umfassend eine durchkontaktierung mit geringer induktivität

Info

Publication number: DE112019006351T5
Application number: DE112019006351.0T
Authority: DE
Inventors: Marianne Berolini; Kwang Choi
Original assignee: AVX Corp
Current assignee: Kyocera Avx Components Corp N D Ges Us
Priority date: 2018-12-20
Filing date: 2019-12-18
Publication date: 2021-08-26
Also published as: CN113228410B; JP7268161B2; US11114994B2; TW202032916A; WO2020132022A1; US20200204142A1; JP2022514081A; TWI799672B; CN113228410A

Abstract

Ein Mehrschichtfilter kann eine dielektrische Schicht mit einer oberen Fläche, einer unteren Fläche und einer Dicke in einer Z-Richtung zwischen der oberen Fläche und der unteren Fläche umfassen. Das Mehrschichtfilter kann eine leitfähige Schicht, ausgebildet auf der oberen Fläche der dielektrischen Schicht, umfassen. Das Mehrschichtfilter kann eine Durchkontaktierungsanordnung umfassen, ausgebildet in der dielektrischen Schicht und verbunden mit der leitfähigen Schicht auf der oberen Fläche der dielektrischen Schicht. Die Durchkontaktierungsanordnung kann sich zur unteren Fläche der dielektrischen Schicht erstrecken. Die Durchkontaktierungsanordnung kann eine Länge in der Z-Richtung und eine Gesamtquerschnittsfläche in einer X-Y-Ebene aufweisen, die senkrecht zur Z-Richtung ist. Die Durchkontaktierungsanordnung kann ein Verhältnis der Fläche zum Quadrat der Länge aufweisen, das größer als etwa 3,25 ist.

Description

Verweis auf eine zugehörige Anmeldung
Die vorliegende Anmeldung beansprucht den Vorteil der vorläufigen US-Patentanmeldung mit der Seriennr. 62/782,472 , eingereicht am 20. Dezember 2018, die durch Bezugnahme in vollem Umfang in dieses Dokument aufgenommen wird.
Hintergrund der Offenbarung
Elektrische Filter führen viele Funktionen aus und werden in einer Vielzahl von elektrischen Vorrichtungen eingesetzt. Beispielsweise hat das Filtern von Hochfrequenzsignalen, beispielsweise Hochfrequenzfunksignalkommunikation, zuletzt an Popularität zugenommen. Die Nachfrage nach einer erhöhten Datenübertragungsgeschwindigkeit für kabellose Konnektivität hat die Nachfrage nach Hochfrequenzkomponenten, einschließlich jener, die dazu ausgelegt sind, bei hohen Frequenzen zu arbeiten, darunter Frequenzen des 5G-Spektrums, vorangetrieben. Aktuell arbeiten Hochfrequenzfilter allgemein mit Wellenleiter- oder Hohlraumkonstruktionen. Die Leistungscharakteristika solcher Konstruktionen sind jedoch schwierig abzustimmen oder anzupassen.
Mehrschichtfilter umfassen generell vertikale Strukturen, beispielsweise Durchkontaktierungen, die parasitäre Induktivität einleiten und die Leistungseigenschaften der Filter, beispielsweise bei hohen Frequenzen, unerwünscht verändern können.
Abriss der Offenbarung
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann ein Mehrschichtfilter eine dielektrische Schicht mit einer oberen Fläche, einer unteren Fläche und einer Dicke in einer Z-Richtung zwischen der oberen Fläche und der unteren Fläche umfassen. Das Mehrschichtfilter kann eine leitfähige Schicht, ausgebildet auf der oberen Fläche der dielektrischen Schicht, umfassen. Das Mehrschichtfilter kann eine Durchkontaktierungsanordnung umfassen, ausgebildet in der dielektrischen Schicht und verbunden mit der leitfähigen Schicht auf der oberen Fläche der dielektrischen Schicht. Die Durchkontaktierungsanordnung kann sich zu der unteren Fläche der dielektrischen Schicht erstrecken. Die Durchkontaktierungsanordnung kann eine Länge in der Z-Richtung und eine Gesamtquerschnittsfläche in der X-Y-Ebene aufweisen, die senkrecht zur Z-Richtung ist. Die Durchkontaktierungsanordnung kann ein Verhältnis der Fläche zum Quadrat der Länge aufweisen, das größer als etwa 3,25 ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann ein Verfahren zum Ausbilden eines Mehrschichtfilters ein Bereitstellen einer dielektrischen Schicht mit einer oberen Fläche, einer unteren Fläche und einer Dicke in einer Z-Richtung zwischen der oberen Fläche und der unteren Fläche umfassen. Das Verfahren kann ein Ablagern einer leitfähigen Schicht auf der oberen Fläche der dielektrischen Schicht umfassen. Das Verfahren kann ein Ausbilden einer Durchkontaktierungsanordnung in der dielektrischen Schicht umfassen. Die Durchkontaktierungsanordnung kann mit der leitfähigen Schicht auf der oberen Fläche der dielektrischen Schicht verbunden sein. Die Durchkontaktierungsanordnung kann sich zur unteren Fläche der dielektrischen Schicht erstrecken. Die Durchkontaktierungsanordnung kann eine Länge in der Z-Richtung und eine Gesamtquerschnittsfläche in einer X-Y-Ebene aufweisen, die senkrecht zur Z-Richtung ist. Die Durchkontaktierungsanordnung kann ein Verhältnis der Fläche zum Quadrat der Länge aufweisen, das größer als etwa 3,25 ist.
Figurenliste
Eine vollständige und hilfreiche Offenlegung der vorliegenden Offenbarung, einschließlich ihrer besten Art und Weise, gerichtet an den Fachmann, ist konkreter im Rest der Beschreibung dargelegt, die auf die anhängenden Figuren Bezug nimmt, in denen:

1 eine vereinfachte schematische Darstellung eines Bandpassfilters gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung ist;
2 eine vereinfachte schematische Darstellung eines weiteren Bandpassfilters gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung ist;
die 3A und 3B perspektivische Ansichten eines beispielhaften Bandpassfilters gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung sind;
3C eine seitliche Rissansicht des Filters aus den 3A und 3B ist;
die 4A bis 4E eine Serie aufeinanderfolgender Draufsichten des Filters sind, in denen in jeder sequenziellen Figur eine zusätzliche Schicht gezeigt ist;
die 5A und 5B eine Draufsicht beziehungsweise eine seitliche Rissdarstellung einer Ausführungsform einer Durchkontaktierungsanordnung sind, in der Durchkontaktierungen in einem Gitter angeordnet sind und rechteckige Querschnittsformen entsprechend Aspekten der vorliegenden Offenbarung aufweisen;
die 5C und 5D eine Draufsicht beziehungsweise eine seitliche Rissdarstellung einer weiteren Ausführungsform einer Durchkontaktierungsanordnung sind, in der Durchkontaktierungen in einem Gitter angeordnet sind und runde Querschnittsformen entsprechend Aspekten der vorliegenden Offenbarung aufweisen;
die 5E und 5F eine Draufsicht beziehungsweise eine seitliche Rissdarstellung einer weiteren Ausführungsform einer Durchkontaktierungsanordnung sind, in der Durchkontaktierungen in einer sich wiederholenden Struktur angeordnet sind und runde Querschnittsformen entsprechend Aspekten der vorliegenden Offenbarung aufweisen;
die 5G und 5H eine Draufsicht beziehungsweise eine seitliche Rissdarstellung einer weiteren Ausführungsform einer Durchkontaktierungsanordnung sind, die eine einzelne Durchkontaktierung entsprechend Aspekten der vorliegenden Offenbarung umfasst;
die 6A und 6B perspektivische Ansichten einer weiteren Ausführungsform eines Mehrschichtfilters gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung sind;
6C eine seitliche Rissansicht des Filters aus den 6A und 6B ist;
die 7A bis 7D eine Serie aufeinanderfolgender Draufsichten des Filters aus den 8A und 8B sind, in denen in jeder sequenziellen Figur eine zusätzliche Schicht gezeigt ist;
8A eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform eines Mehrschichtfilters gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung ist;
8B eine seitliche Rissansicht des Filters aus 8A ist;
die 9A bis 9D eine Serie aufeinanderfolgender Draufsichten des Filters der 8A und 8B sind, wobei in jeder sequentiellen Figur eine zusätzliche Schicht gezeigt ist;
10A eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform eines Mehrschichtfilters gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung ist;
10B eine seitliche Rissansicht des Filters aus 10A ist;
die 11 A bis 11D eine Serie aufeinanderfolgender Draufsichten des Filters aus den 10A bis 10B sind, in denen in jeder sequenziellen Figur eine zusätzliche Schicht gezeigt ist;
12 eine graphische Darstellung von Prüfdaten ist, einschließlich gemessener Einlassdämpfungs- und Rückflussdämpfungswerte für ein Filter, das gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung konstruiert ist;
13 eine graphische Darstellung von Prüfdaten ist, einschließlich gemessener Einlassdämpfungs- und Rückflussdämpfungswerte für ein Filter, das gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung konstruiert ist;
14 eine graphische Darstellung von Prüfdaten ist, einschließlich gemessener Einlassdämpfungs- und Rückflussdämpfungswerte für ein Filter, das gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung konstruiert ist;
15 eine graphische Darstellung von Simulationsdaten ist, einschließlich Einlassdämpfungs- und Rückflussdämpfungswerten aus einer Computeranalyse eines Filters gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung;
16 eine graphische Darstellung von Simulationsdaten ist, einschließlich Einlassdämpfungs- und Rückflussdämpfungswerten aus einer Computeranalyse eines Filters gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung;
17 eine graphische Darstellung von Simulationsdaten ist, einschließlich Einlassdämpfungs- und Rückflussdämpfungswerten aus einer Computeranalyse eines Filters gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung; und
18 eine perspektivische Ansicht einer Prüfanordnung ist, umfassend ein Filter gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung.

Mit der wiederholten Nutzung von Bezugszeichen in der vorliegenden Beschreibung und in den Zeichnungen wird beabsichtigt, gleiche oder analoge Merkmale oder Elemente der Offenbarung darzustellen.
Ausführliche Beschreibung repräsentativer Ausführungsformen
Es versteht sich für den Fachmann, dass die vorliegende Diskussion lediglich eine Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen ist, mit der nicht beabsichtigt wird, die breiteren Aspekte der vorliegenden Offenbarung zu begrenzen, wobei die breiteren Aspekte in der beispielhaften Konstruktion verkörpert sind.
Allgemein zielt die vorliegende Offenbarung auf ein Mehrschichtfilter, umfassend eine Durchkontaktierungsanordnung, ab. Die Durchkontaktierungsanordnung umfasst eine oder mehrere Durchkontaktierungen. Die Durchkontaktierungsanordnung kann dazu ausgelegt sein, eine geringe Induktivität aufzuweisen, sodass die Durchkontaktierungsanordnung die Leistungseigenschaften des Mehrschichtfilters nicht unerwünscht beeinflusst. Beispielsweise kann das Mehrschichtfilter einen oder mehrere Induktoren umfassen, die dazu ausgelegt sein können, präzise Induktivitätswerte zu zeigen, die ausgewählt sind, um das Filter mit bestimmten Leistungseigenschaften (z. B. Einlassdämpfungs- und/oder Rückflussdämpfungseigenschaften) zu versehen. Folglich kann die Durchkontaktierungsanordnung dazu ausgelegt sein, minimale Niveaus unerwünschter oder parasitärer Induktivität aufzuweisen.
In einigen Ausführungsformen kann das Mehrschichtfilter für einen Betrieb bei hohen Frequenzen ausgelegt sein. In einigen Ausführungsformen kann das Filter eine Kennfrequenz aufweisen, die größer als etwa 6 GHz ist, in einigen Ausführungsformen größer als etwa 10 GHz, in einigen Ausführungsformen größer als etwa 15 GHz, in einigen Ausführungsformen größer als etwa 20 GHz, in einigen Ausführungsformen größer als etwa 25 GHz, in einigen Ausführungsformen größer als etwa 30 GHz, in einigen Ausführungsformen größer als etwa 35 GHz, in einigen Ausführungsformen größer als etwa 40 GHz, in einigen Ausführungsformen größer als etwa 45 GHz, in einigen Ausführungsformen größer als etwa 50 GHz, in einigen Ausführungsformen größer als etwa 60 GHz, in einigen Ausführungsformen größer als etwa 70 GHz und in einigen Ausführungsformen größer als etwa 80 GHz. Beispiele für Kennfrequenzen umfassen eine Tiefpassfrequenz, eine Hochpassfrequenz und eine obere Grenze einer Bandpassfrequenz oder eine untere Grenze der Bandpassfrequenz.
Wie vorstehend angegeben, kann das Mehrschichtfilter einen oder mehrere Induktoren umfassen. Der/die Induktor(en) kann/können eine leitfähige Schicht umfassen, die auf einer von der Vielzahl von dielektrischen Schichten ausgebildet ist. In einigen Ausführungsformen kann/können der/die Induktor(en) an einer ersten Position mit dem Signalpfad elektrisch verbunden sein und an einer zweiten Position mit mindestens einem/r von dem Signalpfad oder einer Masse elektrisch verbunden sein. Beispielsweise kann der Induktor einen Abschnitt des Signalpfads ausbilden oder zwischen den Signalpfad und Masse geschaltet sein.
In einigen Ausführungsformen kann der Induktor mindestens eine Ecke umfassen. Die Ecke kann einen Winkel aufweisen, der größer als etwa 20 Grad ist (z. B. 90 Grad). Der Induktor kann in einigen Ausführungsformen eine bis neun Ecken oder mehr aufweisen, wobei der Induktor weniger als sechs Ecken, in einigen Ausführungsformen weniger als vier Ecken, in einigen Ausführungsformen weniger als drei Ecken und in einigen Ausführungsformen weniger als zwei Ecken aufweisen kann. In einigen Ausführungsformen kann der Induktor frei von jeglichen Ecken sein. In einigen Ausführungsformen kann der Induktor eine vollständige „Schleife“ oder weniger definieren. Beispielsweise kann der Induktor weniger als eine Hälfte einer „Schleife“ definieren.
Der Induktor kann eine effektive Länge zwischen der ersten Position und der zweiten Position aufweisen. Die effektive Länge kann als die Länge entlang der leitfähigen Schicht zwischen der ersten Position und der zweiten Position definiert sein. Zum Beispiel kann die effektive Länge gleich einer Summe von Längen verschiedener gerader Abschnitte des Induktors (z. B. in der X-Y-Ebene) sein, die zwischen der ersten Position und der zweiten Position verbunden sind. Die effektive Länge des Induktors kann weniger als etwa 5 mm, in einigen Ausführungsformen weniger als etwa 3 mm, in einigen Ausführungsformen weniger als etwa 2 mm, in einigen Ausführungsformen weniger als etwa 1 mm, in einigen Ausführungsformen weniger als etwa 800 Mikrometer, in einigen Ausführungsformen weniger als etwa 500 Mikrometer, in einigen Ausführungsformen weniger als etwa 300 Mikrometer, in einigen Ausführungsformen weniger als etwa 200 Mikrometer und in einigen Ausführungsformen weniger als etwa 100 Mikrometer betragen.
Die leitfähige Schicht des Induktors kann eine Breite aufweisen, die geringer als etwa 1000 Mikrometer, in einigen Ausführungsformen geringer als etwa 500 Mikrometer, in einigen Ausführungsformen geringer als etwa 300 Mikrometer, in einigen Ausführungsformen geringer als etwa 200 Mikrometer und in einigen Ausführungsformen geringer als etwa 100 Mikrometer ist.
In einigen Ausführungsformen kann ein Verhältnis der Länge zur Breite der leitfähigen Schicht des Induktors von etwa 0,5 bis etwa 60, in einigen Ausführungsformen von etwa 0,8 bis etwa 50 und in einigen Ausführungsformen von etwa 1 bis etwa 30 reichen.
Das Mehrschichtfilter kann ein oder mehrere dielektrische Materialien umfassen. In einigen Ausführungsformen können das eine oder die mehreren dielektrischen Materialien eine niedrige Dielektrizitätskonstante aufweisen. Die Dielektrizitätskonstante kann niedriger als etwa 100, in einigen Ausführungsformen niedriger als etwa 75, in einigen Ausführungsformen niedriger als etwa 50, in einigen Ausführungsformen niedriger als etwa 25, in einigen Ausführungsformen niedriger als etwa 15 und in einigen Ausführungsformen niedriger als etwa 5 sein. Beispielsweise kann die Dielektrizitätskonstante in einigen Ausführungsformen von etwa 1,5 bis 100, in einigen Ausführungsformen von etwa 1,5 bis etwa 75 und in einigen Ausführungsformen von etwa 2 bis etwa 8 reichen. Die Dielektrizitätskonstante kann entsprechend IPC TM-650 2.5.5.3 bei einer Betriebstemperatur von 25 °C und einer Frequenz von 1 MHz bestimmt werden. Die dielektrische Verlusttangente kann von etwa 0,001 bis etwa 0,04, in einigen Ausführungsformen von etwa 0,0015 bis etwa 0,0025, reichen.
In einigen Ausführungsformen können das eine oder die mehreren dielektrischen Materialien organische dielektrische Materialien umfassen. Beispielhafte organische Dielektrika umfassen Materialien auf Basis von Polyphenylether (PPE), beispielsweise LD621 von Polyclad und die N6000 Serie von Park/Nelco Corporation, ein Flüssigkristallpolymer (Liquid Crystalline Polymer, LCP), beispielsweise LCP von Rogers Corporation oder W. L. Gore & Associates, Inc., Kohlenwasserstoffverbindungen, beispielsweise die 4000 Serie von Rogers Corporation, und Schichtstoffe auf Epoxydbasis, beispielsweise die N4000 Serie von Park/Nelco Corp. Beispiele umfassen das epoxydbasierte N4000-13, bromfreies Material, laminiert zu LCP, organische Schichten mit High-K-Material, ungefüllte organische High-K-Schichten, Rogers 4350, Rogers 4003 Material und sonstige thermoplastische Materialien, beispielsweise Polyphenylensulfidharze, Polyethylenterphthalatharze, Polybutylenterphthalatharze, Polyethylensulfidharze, Polyetherketonharze, Polytetraflourethylenharze und Pfropfharze oder ähnliche organische Materialien mit niedriger Dielektrizitätskonstante und geringem Verlust.
In einigen Ausführungsformen kann das dielektrische Material ein keramikgefülltes Epoxyd sein. Beispielsweise kann das dielektrische Material eine organische Verbindung umfassen, beispielsweise ein Polymer (z. B. ein Epoxyd), und kann Partikel eines keramischen dielektrischen Materials umfassen, beispielsweise Bariumtitanat, Kalziumtitanat, Zinkoxid, Aluminiumoxid mit niedriggebranntem Glas oder sonstige geeignete keramische oder glasgebundene Materialien.
Andere Materialien können jedoch genutzt werden, darunter N6000, epoxydbasiertes N4000-13, bromfreies Material, laminiert zu LCP, organische Schichten mit High-K-Material, ungefüllte organische High-K-Schichten, Rogers 4350, Rogers 4003 Material (von Rogers Corporation) und sonstige thermoplastische Materialien wie Kohlenwasserstoff, Teflon, FR4, Epoxyd, Polyamid, Polyimid und Acrylat, Polyphenylensulfidharze, Polyethylenterphthalatharze, Polybutylenterphthalatharze, Polyethylensulfidharze, Polyetherketonharze, Polytetraflourethylenharze, BT-Harzverbindungen (z. B. Speedboard C), Duroplaste (z. B. Hitachi MCL-LX-67F) und Pfropfharze oder ähnliche organische Materialien mit niedriger Dielektrizitätskonstante und geringem Verlust.
Darüber hinaus können anorganische dielektrische Materialien verwendet werden, umfassend keramische, halbleitende oder isolierende Materialien, beispielsweise, aber nicht beschränkt auf Bariumtitanat, Kalziumtitanat, Zinkoxid, Aluminiumoxid mit niedriggebranntem Glas oder sonstige geeignete keramische oder glasgebundene Materialien. Alternativ kann das dielektrische Material eine organische Verbindung sein, beispielsweise ein Epoxyd (mit oder ohne beigemischte Keramik, mit oder ohne Fiberglas), populär als Leiterplattenmaterialien, oder sonstige Kunststoffe, die als Dielektrika üblich sind. In diesen Fällen kann der Leiter eine Kupferfolie sein, die chemisch geätzt wird, um die Strukturen bereitzustellen. In noch weiteren Ausführungsformen kann das dielektrische Material ein Material mit einer relativ hohen Dielektrizitätskonstante (K) aufweisen, beispielsweise eines von NPO (COG), X7R, X5R X7S, Z5U, Y5V und Strontiumtitanat. In solchen Beispielen kann das dielektrische Material eine Dielektrizitätskonstante aufweisen, die größer als 100 ist, beispielsweise innerhalb eines Bereichs von etwa 100 bis etwa 4000, in einigen Ausführungsformen von etwa 1000 bis etwa 3000.
Das Mehrschichtfilter kann einen Signalpfad mit einem Eingang und einem Ausgang umfassen. Der Signalpfad kann eine oder mehrere leitfähige Schichten umfassen, die auf einer oder mehreren der dielektrischen Schichten ausgebildet sind. Die leitfähigen Schichten können eine Vielzahl leitfähiger Materialien umfassen. Beispielsweise können die leitfähigen Schichten Kupfer, Nickel, Gold, Silber oder andere Metalle oder Legierungen umfassen.
Die leitfähigen Schichten können unter Verwendung einer Vielzahl geeigneter Techniken ausgebildet sein. Subtraktive, semiadditive oder volladditive Verfahren können mit Panel- oder Strukturelektroplattierung des leitfähigen Materials, gefolgt von Druck- und Ätzschritten,
um die strukturierten leitfähigen Schichten zu definieren, eingesetzt werden. Photolithographie, Plattieren (z. B. elektrolytisch), Sputtering, Vakuumablagerung, Drucken oder andere Techniken können verwendet werden, um die leitfähigen Schichten auszubilden. Beispielsweise kann eine dünne Schicht (z. B. eine Folie) eines leitfähigen Materials an einer Oberfläche einer dielektrischen Schicht in Anhaftung gebracht (z. B. laminiert) werden. Die dünne Schicht von leitfähigem Material kann wahlweise unter Verwendung einer Maske und von Photolithographie geätzt werden, um auf der Oberfläche des dielektrischen Materials eine gewünschte Struktur zu produzieren.
Das Mehrschichtfilter kann eine oder mehrere Durchkontaktierungen umfassen, die in einer oder mehreren der dielektrischen Schichten ausgebildet sind. Beispielsweise kann eine Durchkontaktierung eine leitfähige Schicht auf einer dielektrischen Schicht (z. B. einen Kondensator oder Induktor ausbildend) mit einer leitfähigen Schicht auf einer anderen dielektrischen Schicht (z. B. dem Signalpfad oder der Masseebene) verbinden. Die Durchkontaktierung kann eine Vielzahl leitfähiger Materialien umfassen, beispielsweise Kupfer, Nickel, Gold, Silber oder andere Metalle oder Legierungen. Die Durchkontaktierungen können durch Bohren (z. B. mechanisches Bohren, Laserbohren usw.) von Durchgangslöchern und Plattieren der Durchgangslöcher mit einem leitfähigen Material ausgebildet werden, beispielsweise unter Verwendung von stromloser Plattierung oder geimpftem Kupfer.
Das Filter kann einen oder mehrere Kondensatoren umfassen, der/die eine kleine kapazitive Fläche (z. B. eine Überlappungsfläche zwischen Elektroden) aufweisen. Beispielsweise kann die kapazitive Fläche des Kondensators in einigen Ausführungsformen weniger als etwa 0,05 Quadratmillimeter (mm²), in einigen Ausführungsformen weniger als etwa 0,04 mm², in einigen Ausführungsformen weniger als etwa 0,03 mm², in einigen Ausführungsformen weniger als etwa 0,02 mm² und in einigen Ausführungsformen weniger als etwa 0,015 mm² betragen.
Das Filter kann hervorragende Leistungseigenschaften aufweisen, beispielsweise geringe Einlassdämpfung für Frequenzen innerhalb eines Durchlassbandfrequenzbereichs des Filters. Beispielsweise kann die durchschnittliche Einlassdämpfung für Frequenzen innerhalb des Durchlassbandfrequenzbereichs größer als -15 dB, in einigen Ausführungsformen größer als -10 dB, in einigen Ausführungsformen größer als -5 dB, in einigen Ausführungsformen größer als -2,5 dB oder mehr sein.
Darüber hinaus kann das Filter eine hervorragende Zurückweisung von Frequenzen außerhalb des Durchlassbandfrequenzbereichs aufweisen. In einigen Ausführungsformen kann die Einlassdämpfung für Frequenzen außerhalb des Durchlassbandfrequenzbereichs weniger als etwa -15 dB, in einigen Ausführungsformen weniger als etwa -25 dB, in einigen Ausführungsformen weniger als etwa -35 dB und in einigen Ausführungsformen weniger als etwa - 40 dB betragen.
Zusätzlich kann das Filter eine steile Dämpfung vom Durchlassbandfrequenzbereich zu Frequenzen außerhalb des Durchlassbandes aufweisen. Beispielsweise kann die Einlassdämpfung bei Frequenzen unmittelbar außerhalb des Durchlassbandfrequenzbereichs mit einer Rate von etwa 0,1 dB / MHz, in einigen Ausführungsformen größer als etwa 0,2 dB / MHz, in einigen Ausführungsformen größer als etwa 0,3 dB / MHz und in einigen Ausführungsformen größer als etwa 0,4 dB / MHz abnehmen.
Das Filter kann auch konsistente Leistungsmerkmale (z. B. Einlassdämpfung, Rückflussdämpfung usw.) über einen breiten Temperaturbereich aufweisen. In einigen Ausführungsformen kann die Einlassdämpfung des Filters über große Temperaturbereiche um weniger als 5 dB oder weniger variieren. Beispielsweise kann das Filter eine erste Einlassdämpfung bei etwa 25 °C und bei einer ersten Frequenz aufweisen. Das Filter kann bei einer zweiten Temperatur und bei etwa der ersten Frequenz eine zweite Einlassdämpfung aufweisen. Eine Temperaturdifferenz zwischen der ersten Temperatur und der zweiten Temperatur kann etwa 70 °C oder mehr, in einigen Ausführungsformen etwa 60 °C oder mehr, in einigen Ausführungsformen etwa 50 °C oder mehr, in einigen Ausführungsformen etwa 30 °C oder mehr und in einigen Ausführungsformen etwa 20 °C oder mehr betragen. Als Beispiel kann die erste Temperatur 25 °C und die zweite Temperatur 85 °C betragen. Als weiteres Beispiel kann die erste Temperatur 25 °C und die zweite Temperatur -55 °C betragen. Die Differenz zwischen der zweiten Einlassdämpfung und der ersten Einlassdämpfung kann etwa 5 dB oder weniger, in einigen Ausführungsformen etwa 2 dB oder weniger, in einigen Ausführungsformen etwa 1 dB oder weniger, in einigen Ausführungsformen etwa 0,75 dB oder weniger, in einigen Ausführungsformen etwa 0,5 dB oder weniger und in einigen Ausführungsformen etwa 0,2 dB oder weniger betragen.
Das Filter kann eine Gesamtlänge aufweisen, die von etwa 0,5 mm bis etwa 30 m, in einigen Ausführungsformen, von etwa 1 mm bis etwa 15 mm und in einigen Ausführungsformen von etwa 2 mm bis etwa 8 mm reicht.
Das Filter kann eine Gesamtbreite aufweisen, die von etwa 0,2 mm bis etwa 20 mm, in einigen Ausführungsformen von etwa 0,5 mm bis etwa 15 mm, in einigen Ausführungsformen von etwa 1 mm bis etwa 10 mm und in einigen Ausführungsformen von etwa 2 mm bis etwa 8 mm reicht.
Das Filter kann im Allgemeinen flach oder dünn sein. Beispielsweise kann das Filter in einigen Ausführungsformen eine Gesamtdicke aufweisen, die von etwa 100 Mikrometer bis etwa 2 mm, in einigen Ausführungsformen von etwa 150 Mikrometer bis etwa 1 mm und in einigen Ausführungsformen von etwa 200 Mikrometer bis etwa 300 Mikrometer reicht.
Ungeachtet der konkret eingesetzten Konfiguration haben die Erfinder erkannt, dass durch selektive Steuerung der Abmessungen und Anordnung einer oder mehrerer Durchkontaktierungen in einem Mehrschichtfilter eine Durchkontaktierungsanordnung erreicht werden kann, die eine geringe Induktivität bereitstellt. Die Durchkontaktierungsanordnung kann dem Mehrschichtfilter gestatten, stärker wünschenswerte Leistungseigenschaften (z. B. eine höhere Frequenzleistung) zu erreichen und/oder eine größere Anpassung oder Kontrolle über die Leistungseigenschaften des Mehrschichtfilters zu gestatten.
Die Durchkontaktierungsanordnung(en) kann/können mindestens eine Durchkontaktierung umfassen und können vertikale elektrische Verbindungen zwischen leitfähigen Schichten (z. B. Induktoren, Kondensatoren und/oder einem Abschnitt des Signalpfads), ausgebildet im Mehrschichtfilter, bereitstellen, ohne hohe Niveaus unerwünschter Induktivität (z. B. parasitärer Induktivität), die anderenfalls die Leistungseigenschaften des Filters unerwünscht beeinflussen würde, aufzuweisen. Beispielsweise kann das Mehrschichtfilter eine dielektrische Schicht umfassen, die eine obere Fläche und eine untere Fläche aufweist. Die dieektrische Schicht kann eine Dicke in Z-Richtung zwischen der oberen Fläche und der unteren Fläche und eine leitfähige Schicht, ausgebildet auf der oberen Fläche, aufweisen. Die Durchkontaktierungsanordnung kann in der dielektrischen Schicht ausgebildet und mit der leitfähigen Schicht auf der oberen Fläche der dielektrischen Schicht verbunden sein. Die Durchkontaktierungsanordnung kann sich zur unteren Fläche der dielektrischen Schicht erstrecken. Die Durchkontaktierungsanordnung kann an der unteren Fläche der dielektrischen Schicht mit einer anderen leitfähigen Schicht (z. B. einer Masseebene, einem Induktor, einem Kondensator und/oder einem Abschnitt des Signalpfades) verbunden sein.
Die Durchkontaktierungsanordnung kann eine Länge in der Z-Richtung und eine Gesamtquerschnittsfläche in einer X-Y-Ebene aufweisen, die senkrecht zur Z-Richtung ist. Das Verhältnis der Fläche zum Quadrat der Länge kann als ein Verhältnis der Gesamtquerschnittsfläche der Durchkontaktierungsanordnung zum Quadrat der Länge der Durchkontaktierungsanordnung definiert sein.
Das Verhältnis der Fläche zum Quadrat der Länge der Durchkontaktierungsanordnung kann größer als etwa 3,25, in einigen Ausführungsformen größer als etwa 3,5, in einigen Ausführungsformen größer als etwa 4, in einigen Ausführungsformen größer als etwa 5, in einigen Ausführungsformen größer als etwa 7, in einigen Ausführungsformen größer als etwa 10, in einigen Ausführungsformen größer als etwa 15, in einigen Ausführungsformen größer als etwa 20, in einigen Ausführungsformen größer als etwa 40, in einigen Ausführungsformen größer als etwa 60 in einigen Ausführungsformen größer als etwa 100 sein.
Die Durchkontaktierungsanordnung kann genutzt werden, um einen Induktor oder eine Kondensatorelektrode mit einer Masseebene oder einem anderen Abschnitt eines Signalpfades, ausgebildet zwischen einem Eingang und einem Ausgang des Filters, zu verbinden. Beispielsweise kann das Mehrschichtfilter in einigen Ausführungsformen eine Masseebene umfassen, und die Durchkontaktierungsanordnung kann an der unteren Fläche der dielektrischen Schicht mit der Masseebene verbunden sein. Die leitfähige Schicht kann einen Induktor oder eine Elektrode eines Kondensators ausbilden oder umfassen.
Die Durchkontaktierungsanordnung kann eine Vielzahl Durchkontaktierungen umfassen. Die Gesamtquerschnittsfläche kann die Summe der jeweiligen Querschnittsflächen der Vielzahl von Durchkontaktierungen in der X-Y-Ebene umfassen oder als ihr gleich definiert sein. Beispielsweise kann die Vielzahl von Durchkontaktierungen in einigen Ausführungsformen in einem sich wiederholenden Muster, beispielsweise einem Gitter, angeordnet sein. In einigen Ausführungsformen kann das Gitter ein m × n-Gitter sein oder ein solches umfassen. Die ganzen Zahlen m und n können jeweils gleich zwei oder größer sein. Beispielsweise kann die Durchkontaktierungsanordnung in einigen Ausführungsformen in einem 1 × 3-Gitter, 2 × 3-Gitter, einem 3 × 3-Gitter, einem 2 × 4-Gitter, einem 4 × 4-Gitter oder größer angeordnet sein. In einigen Ausführungsformen können m und/oder n von 1 bis etwa 100 oder mehr, in einigen Ausführungsformen von 1 bis etwa 50, in einigen Ausführungsformen von 1 bis etwa 25, in einigen Ausführungsformen von 1 bis etwa 20, in einigen Ausführungsformen von 1 bis etwa 15, in einigen Ausführungsformen von 1 bis etwa 10, in einigen Ausführungsformen von 1 bis etwa 5 und in einigen Ausführungsformen von 1 bis etwa 3 reichen.
In einigen Ausführungsformen kann die Vielzahl der Durchkontaktierungen in mindestens einer von einer X-Richtung oder einer Y-Richtung (oder in jeder von der X-Richtung und der Y-Richtung) gleichmäßig beabstandet sein. Die X-Richtung und Y-Richtung können in der X-Y-Ebene liegen, und die X-Richtung kann senkrecht zur Y-Richtung sein.
Die Vielzahl von Durchkontaktierungen können jeweils annähernd gleich große Querschnittsflächen aufweisen. In anderen Ausführungsformen kann jedoch mindestens eine der Vielzahl von Durchkontaktierungen eine Querschnittsfläche aufweisen, die größer ist als mindestens eine andere von der Vielzahl von Durchkontaktierungen ist.
Die Vielzahl von Durchkontaktierungen können um eine Beabstandungsdistanz voneinander beabstandet sein, die kleiner ist als etwa 200 Mikrometer, in einigen Ausführungsformen kleiner als etwa 150 Mikrometer, in einigen Ausführungsformen kleiner als etwa 120 Mikrometer, in einigen Ausführungsformen kleiner als etwa 100 Mikrometer, in einigen Ausführungsformen kleiner als etwa 80 Mikrometer, und in einigen Ausführungsformen kleiner als etwa 60 Mikrometer, z. B. etwa 50 Mikrometer oder weniger.
Ein Breite-Abstand-Verhältnis kann als ein Verhältnis einer Breite in der X-Y-Ebene von mindestens einer der Durchkontaktierungen zur Beabstandungsdistanz zwischen mindestens zwei der Durchkontaktierungen (z. B. einer kürzesten Beabstandungsdistanz) definiert sein. Alternativ kann das Breite-Abstand-Verhältnis als ein Verhältnis eines Durchschnitts der jeweiligen Breiten der Durchkontaktierungen in der X-Y-Ebene zu einer durchschnittlichen Beabstandungsdistanz zwischen den Durchkontaktierungen in der X-Y-Ebene definiert sein. Das Breite-Abstand-Verhältnis kann größer als etwa 1, in einigen Ausführungsformen größer als etwa 1,25, in einigen Ausführungsformen größer als etwa 1,5, in einigen Ausführungsformen größer als etwa 1,75, in einigen Ausführungsformen größer als etwa 2, in einigen Ausführungsformen größer als etwa 2,5, in einigen Ausführungsformen größer als etwa 3, in einigen Ausführungsformen größer als etwa 4 und in einigen Ausführungsformen größer als etwa 5 sein.
In einigen Ausführungsformen kann die Durchkontaktierungsanordnung mindestens eine gefüllte Durchkontaktierung umfassen. Solche gefüllten Durchkontaktierungen können eine massive vertikale Säule aus leitfähigem Material umfassen. In einigen Ausführungsformen kann die Durchkontaktierung mindestens eine ungefüllte Durchkontaktierung umfassen. Solche ungefüllten Durchkontaktierungen können eine Schicht aus leitfähigem Material umfassen, die auf einer Innenfläche eines Lochs ausgebildet ist, das in der dielektrischen Schicht ausgebildet ist. Ein Hohlraum oder eine Kavität kann in mindestens einem Abschnitt der ungefüllten Durchkontaktierung derart definiert sein, dass die ungefüllte Durchkontaktierung nicht vollständig mit leitfähigem Material gefüllt ist. In einigen Ausführungsformen kann die Durchkontaktierungsanordnung nur gefüllte Durchkontaktierungen, nur ungefüllte Durchkontaktierungen oder eine Mischung aus gefüllten Durchkontaktierungen und ungefüllten Durchkontaktierungen umfassen.
In einigen Ausführungsformen kann die Durchkontaktierungsanordnung eine einzelne Durchkontaktierung umfassen oder aus einer solchen bestehen. Die Gesamtquerschnittsfläche der Durchkontaktierungsanordnung kann gleich der Querschnittsfläche der einzelnen Durchkontaktierung sein. Ohne durch Theorie gebunden zu sein, kann eine einzelne Durchkontaktierung eine größere Gesamtquerschnittsfläche in einer kleineren Grundfläche bereitstellen. Dadurch kann die einzelne Durchkontaktierung eine größere Strom- und/oder Leistungsverarbeitungskapazität bereitstellen. Mehrere Durchkontaktierungen können jedoch eine größere Oberfläche als eine einzelne Durchkontaktierung bereitstellen. Bei Wechselstrom wandert ein großer Teil des elektrischen Stroms entsprechend dem „Skineffekt“ nahe der Oberfläche von Leitern (z. B. Durchkontaktierungen). Dadurch kann mit zunehmender Oberfläche die Leitfähigkeit von Leitern zunehmen. Somit können mehrere Durchkontaktierungen eine höhere Leitfähigkeit (z. B. einen niedrigeren Widerstand) über die Anordnung bereitstellen als ein einzelnes Durchgangsloch.
In einigen Ausführungsformen kann die Durchkontaktierungsanordnung eine große Oberfläche bereitstellen, während sie auch eine relativ kurze Länge aufweist. Diese Kombination kann eine verringerte Induktivität und eine erhöhte Leitfähigkeit bereitstellen. Beispielsweise kann die Durchkontaktierungsanordnung in einigen Ausführungsformen ein Verhältnis der Fläche zum Quadrat der Länge aufweisen, das als ein Verhältnis der Gesamtfläche der Durchkontaktierungsanordnung zum Quadrat der Länge der Durchkontaktierungsanordnung in Z-Richtung definiert ist. Das Verhältnis der Fläche zum Quadrat der Länge kann größer als etwa 6,5, in einigen Ausführungsformen größer als etwa 7, in einigen Ausführungsformen größer als etwa 8, in einigen Ausführungsformen größer als etwa 9, in einigen Ausführungsformen größer als etwa 10, in einigen Ausführungsformen größer als etwa 15, in einigen Ausführungsformen größer als etwa 20, in einigen Ausführungsformen größer als etwa 30, in einigen Ausführungsformen größer als etwa 40, in einigen Ausführungsformen größer als etwa 50 in einigen Ausführungsformen größer als etwa 60 sein.
Die Durchkontaktierungsanordnung kann Durchkontaktierungen mit einer Vielzahl geeigneter Querschnittsformen umfassen. Beispielsweise kann die Durchkontaktierungsanordnung in einigen Ausführungsformen mindestens eine Durchkontaktierung mit einer kreisförmigen Querschnittsform umfassen. In einigen Ausführungsformen kann die Durchkontaktierungsanordnung mindestens eine Durchkontaktierung mit einer rechteckigen Querschnittsform umfassen. Die Durchkontaktierungsanordnung kann nur Durchkontaktierungen mit runden Querschnittsformen, nur Durchkontaktierungen mit rechteckigen Querschnittsformen oder eine Mischung davon umfassen. Weitere Beispielformen umfassen Ovale, Dreiecke und jede geeignete polygonale Form.
Mindestens einige der dielektrischen Schichten können Dicken aufweisen, die geringer als etwa 180 Mikrometer, in einigen Ausführungsformen geringer als etwa 120 Mikrometer, in einigen Ausführungsformen geringer als etwa 100 Mikrometer, in einigen Ausführungsformen geringer als etwa 80 Mikrometer, in einigen Ausführungsformen geringer als etwa 60 Mikrometer, in einigen Ausführungsformen geringer als etwa 50 Mikrometer, in einigen Ausführungsformen geringer als etwa 40 Mikrometer, in einigen Ausführungsformen geringer als etwa 30 Mikrometer und in einigen Ausführungsformen weniger als etwa 20 Mikrometer sind.
Das Mehrschichtfilter kann eine zusätzliche dielektrische Schicht mit einer oberen Fläche und einer unteren Fläche und eine leitfähige Zwischenschicht, ausgebildet auf der oberen Fläche, umfassen. Die dielektrische Schicht kann auf der oberen Fläche der zusätzlichen dielektrischen Schicht angeordnet sein. Die Durchkontaktierungsanordnung kann mindestens eine Durchkontaktierung, ausgebildet in der zusätzlichen dielektrischen Schicht und verbunden mit der leitfähigen Zwischenschicht, umfassen. In einigen Ausführungsformen kann die Länge der Durchkontaktierungsanordnung in der Z-Richtung eine Länge der Durchkontaktierung(en), die in der zusätzlichen dielektrischen Schicht ausgebildet sind, umfassen.
Die Durchkontaktierungsanordnung kann eine Länge aufweisen, die geringer als etwa 500 Mikrometer, in einigen Ausführungsformen geringer als etwa 300 Mikrometer, in einigen Ausführungsformen geringer als etwa 200 Mikrometer, in einigen Ausführungsformen geringer als etwa 150 Mikrometer, in einigen Ausführungsformen geringer als etwa 120 Mikrometer, in einigen Ausführungsformen geringer als etwa 100 Mikrometer, in einigen Ausführungsformen geringer als etwa 80 Mikrometer, in einigen Ausführungsformen geringer als etwa 60 Mikrometer und in einigen Ausführungsformen weniger als 40 Mikrometer, z. B. etwa 20 Mikrometer ist.
Die Durchkontaktierung(en) kann/können eine Vielzahl geeigneter Breiten aufweisen. Beispielsweise kann die Breite der Durchkontaktierung in einigen Ausführungsformen von etwa 20 Mikrometern bis etwa 200 Mikrometern, in einigen Ausführungsformen von etwa 40 Mikrometern bis etwa 180 Mikrometern, in einigen Ausführungsformen von etwa 60 Mikrometern bis etwa 140 Mikrometern und in einigen Ausführungsformen von etwa 80 Mikrometern bis etwa 120 Mikrometern reichen.
Mehrschichtfilter
1 ist eine vereinfachte schematische Darstellung eines Mehrschichtfilters 100 gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung. Das Filter 100 kann einen oder mehrere Induktoren 102, 104, 106 und einen oder mehrere Kondensatoren 108, 110, 112 umfassen. Eine Eingangsspannung (in 1 durch V_i dargestellt) kann in das Filter 100 eingegeben werden, und eine Ausgangsspannung (in 1 durch V_o dargestellt) kann durch das Filter 100 ausgegeben werden. Das Bandpassfilter 100 kann niedrige und hohe Frequenzen signifikant reduzieren, während Frequenzen innerhalb eines Durchlassbandfrequenzbereichs ermöglicht wird, im Wesentlichen unbeeinflusst durch das Filter 100 übertragen zu werden. Es versteht sich, dass das vorstehend beschriebene vereinfachte Filter 100 lediglich ein vereinfachtes Beispiel eines Bandpassfilters ist und dass Aspekte der vorliegenden Offenbarung auf komplexere Bandpassfilter angewendet werden können. Zusätzlich können Aspekte der vorliegenden Offenbarung auf andere Arten von Filtern angewendet werden, einschließlich beispielsweise eines Tiefpassfilters oder eines Hochpassfilters.
2 ist eine schematische Darstellung einer beispielhaften Ausführungsform eines Bandpassfilters 200 gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung. Ein Signalpfad 201 kann zwischen einem Eingang 202 und einem Ausgang 204 des Filters 200 definiert sein. Eine Eingangsspannung (in 1 durch V_i dargestellt) kann in das Filter 200 zwischen dem Eingang 202 und einer Masse 206 des Filters 200 eingegeben werden. Eine Ausgangsspannung (in 1 durch V_o dargestellt) kann durch das Filter 200 zwischen dem Ausgang 204 und der Masse 206 ausgegeben werden.
Das Filter 200 kann einen ersten Induktor 208 und einen ersten Kondensator 210 umfassen, die elektrisch parallel miteinander verbunden sind. Der erste Induktor 208 und der erste Kondensator 210 können zwischen dem Signalpfad 201 und der Masse 206 elektrisch verbunden sein. Das Filter 200 kann einen zweiten Induktor 212 und einen zweiten Kondensator 214 umfassen, die elektrisch parallel miteinander verbunden sind. Der zweite Induktor 212 und der zweite Kondensator 214 können mit dem Signalpfad 201 in Reihe geschaltet sein (können beispielsweise einen Abschnitt des Signalpfades 201 ausbilden). Das Filter 200 kann einen dritten Induktor 210 und einen dritten Kondensator 214 umfassen, die elektrisch parallel miteinander verbunden sind. Der dritte Induktor 210 und der dritte Kondensator 214 können zwischen dem Signalpfad 201 und der Masse 206 elektrisch verbunden sein. Der dritte Induktor 210 und der dritte Kondensator 214 können mit dem Signalpfad 201 in Reihe geschaltet sein (können beispielsweise einen Abschnitt des Signalpfades 201 ausbilden). Das Filter 200 kann einen vierten Induktor 220 und einen vierten Kondensator 222 umfassen, die elektrisch parallel miteinander verbunden sind. Der vierte Induktor 220 und der vierte Kondensator 222 können zwischen dem Signalpfad 201 und der Masse 206 elektrisch verbunden sein.
Die Induktivitätswerte der Induktoren 208, 212, 216, 220 und die Kapazitätswerte der Kondensatoren 210, 214, 218, 222 können ausgewählt werden, um den gewünschten Durchlassbandfrequenzbereich des Bandpassfilters 200 zu erzeugen. Das Bandpassfilter 200 kann Frequenzen außerhalb des Durchlassbandfrequenzbereichs signifikant reduzieren, während Frequenzen innerhalb eines Durchlassbandfrequenzbereichs ermöglicht wird, im Wesentlichen unbeeinflusst durch das Filter 200 übertragen zu werden.
Die 3A und 3B sind perspektivische Ansichten eines beispielhaften Bandpassfilters 300 gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung. 3C ist eine seitliche Rissansicht des Filters 300 aus den 3A und 3B. Bezug nehmend auf die 3A bis 3C kann das Bandpassfilter 300 eine Vielzahl von dielektrischen Schichten (aus Gründen der Übersichtlichkeit transparent) umfassen. Bezug nehmend auf 3C können eine erste dielektrische Schicht 304, eine zweite dielektrische Schicht 306 und eine dritte dielektrische Schicht 308 gestapelt sein, um eine monolithische Struktur auszubilden. Das Filter 300 kann an einer Montagefläche 302, beispielsweise einer gedruckten Leiterplatte, montiert sein. Leitfähige Schichten 303, 305, 307, 309 können auf den dielektrischen Schichten 304, 306, 308 ausgebildet sein. Die leitfähige Schicht 303 kann auf einer unteren Fläche der ersten dielektrischen Schicht 304 ausgebildet sein. Leitfähige Schichten 305, 307 können auf einer oberen Fläche beziehungsweise einer unteren Fläche der zweiten dielektrischen Schicht 306 ausgebildet sein. Eine Masse kann eine Masseebene 312 umfassen, die entlang einer unteren Fläche des Filters 300 (der unteren Fläche der leitfähigen Schicht 303) freiliegt und/oder endet. Die Montagefläche kann einen oder mehrere Anschlüsse 310 zur Verbindung mit der Masseebene 312 umfassen.
Die 4A bis 4E sind eine Serie aufeinanderfolgender Draufsichten des Filters 300, in denen in jeder Figur eine zusätzliche Schicht gezeigt wird. Insbesondere veranschaulicht 4A die erste dielektrische Schicht 302, die Masseelektrode 310 und die erste leitfähige Schicht 303. 4B veranschaulicht die Masseebene 312, die auf der ersten dielektrischen Schicht 302 ausgebildet ist.
4C veranschaulicht zusätzlich die leitfähige Schicht 305, die auf der zweiten dielektrischen Schicht 304 ausgebildet ist. 4D veranschaulicht zusätzlich die leitfähige Schicht 307, die auf der dritten dielektrischen Schicht 306 ausgebildet ist. 4E veranschaulicht die leitfähige Schicht 309, die auf der vierten Schicht 308 ausgebildet ist. Die dielektrischen Schichten 302, 304, 306, 308 sind transparent, um die relativen Verschiebungen der verschiedenen strukturierten leitfähigen Schichten 303, 305, 307, 309 zu zeigen.
Das Bandpassfilter 300 kann einen Signalpfad 316 mit einem Eingang 318 und einem Ausgang 320 umfassen. Der Signalpfad 316 kann den Eingang 318 und den Ausgang 320 elektrisch verbinden. Insbesondere kann der Signalpfad 316 eine Vielzahl von dielektrischen Schichten und/oder Durchkontaktierungen umfassen, die in und auf der Vielzahl von dielektrischen Schichten 304, 306, 308 ausgebildet und zwischen dem Eingang 318 und dem Ausgang 320 elektrisch angeschlossen sind. Der Signalpfad 316 kann eine oder mehrere Durchkontaktierungen 322 umfassen, die den Eingang 318 mit einer leitfähigen Zwischenschicht 324 elektrisch verbinden können, die zwischen der ersten Schicht 304 und der zweiten Schicht 306 angeordnet ist. Der Signalpfad 316 kann eine oder mehrere Durchkontaktierungen 326 umfassen, die die Zwischenschicht 324 mit einer leitfähigen Schicht 328 elektrisch verbinden, die auf der zweiten dielektrischen Schicht 306 ausgebildet ist.
Ein erster Kondensator kann zwischen einem Abschnitt 336 des Signalpfads 316, der auf einer oberen Fläche der zweiten Schicht 360 ausgebildet ist, und einer leitfähigen Schicht 330, die auf einer unteren Fläche der zweiten Schicht 306 aus dielektrischem Material ausgebildet ist, ausgebildet sein. Der erste Kondensator des Filters 300 kann dem ersten Kondensator 210 des Schaltbilds 200 aus 2 entsprechen. Die leitfähige Schicht 330 (z. B. Kondensatorelektrode) kann kapazitiv mit einem Abschnitt 336 des Signalpfads 316 gekoppelt sein. Die leitfähige Schicht 330 kann von dem Abschnitt 336 des Signalpfads 316 in einer Z-Richtung beabstandet sein. Die leitfähige Schicht 330 kann mit der Masseebene 312 durch eine zweite Durchkontaktierungsanordnung 332, die eine oder mehrere Durchkontaktierungen 334 umfassen kann, elektrisch verbunden sein. Die Durchkontaktierungen 334 der zweiten Durchkontaktierungsanordnung 332 können in einem 3 × 3-Gitter angeordnet sein.
Der erste Kondensator kann unempfindlich gegen eine relative Fehlausrichtung der Elektroden des ersten Kondensators sein, was als „selbstausrichtend“ beschrieben werden kann. Wie am besten in 4D zu sehen ist, kann der Abschnitt 336 des Signalpfads 316 im Allgemeinen in den Abmessungen (z. B. in der X- und Y-Richtung) kleiner als die leitfähige Schicht 330 des ersten Kondensators sein. Zusätzlich kann der Abschnitt 336 des Signalpfads 316 Verbindungen in der X-Y-Ebene mit anderen Elementen und anderen Teilen des Signalpfads 316 definieren. Solche Verbindungen können so bemessen sein, dass eine leichte Fehlausrichtung in X- oder Y-Richtung eine kapazitive Fläche des ersten Kondensators nicht verändert. Insbesondere kann eine Größe eines effektiven Überlappungsbereichs (z. B. in der X-Y-Ebene) zwischen der leitfähigen Schicht 330 und dem Abschnitt 336 des Signalpfads 316 unempfindlich gegen leichte Fehlausrichtung in der X-Richtung oder Y-Richtung der zweiten und dritten Schicht 304, 306 sein.
Beispielsweise kann der Abschnitt 336 des Signalpfads 316 einen Ansatz 337 (der sich z. B. in der X-Richtung erstreckt) umfassen, der eine Breite (z. B. in der Y-Richtung) aufweist, die gleich einer Breite (z. B. in der Y-Richtung) des Verbinderabschnitts 338 auf einer gegenüberliegenden Seite des Abschnitts 336 ist. Gleichermaßen können sich Verbindungen 340 von gegenüberliegenden Seiten des Abschnitts 336 (z. B. in der Y-Richtung) erstrecken, die gleiche Breiten aufweisen können. Infolgedessen kann eine relative Fehlausrichtung in Y-Richtung den Überlappungsbereich zwischen der leitfähigen Schicht 330 und dem Abschnitt 336 des Signalpfads 316 nicht ändern.
Das Filter 300 kann einen ersten Induktor 342 umfassen, der elektrisch mit dem Signalpfad 316 und der Masseebene 312 verbunden ist. Der erste Induktor 342 des Filters 300 kann dem ersten Kondensator 208 des Schaltbilds 200 aus 2 entsprechen. Der erste Induktor 342 kann durch den Verbinderabschnitt 338 mit dem Abschnitt 336 des Signalpfads 316 verbunden sein, der den ersten Kondensator ausbildet. Die erste Induktor 342 kann mit der Masseebene 312 [durch] eine dritte Durchkontaktierungsanordnung 343, die eine oder mehrere Durchkontaktierungen 344 umfassen kann, elektrisch verbunden sein (am besten in 3B zu sehen). Die Durchkontaktierungen 344 der dritten Durchkontaktierungsanordnung 343 können in einem 2 × 1-Gitter angeordnet sein.
Der Signalpfad 316 des Filters 300 kann einen zweiten Induktor 346 umfassen, der dem zweiten Induktor 212 des Schaltbilds 200 aus 2 entsprechen kann. Der zweite Induktor 346 kann auf der vierten Schicht 308 (am besten in 3C zu sehen) ausgebildet sein. Der zweite Induktor 346 kann an jeder von einer ersten Position 349 und einer zweiten Position 351 mit dem Signalpfad 316 elektrisch verbunden sein. Mit anderen Worten, der zweite Induktor 346 kann einen Abschnitt des Signalpfads 316 zwischen dem Eingang 318 und dem Ausgang 320 ausbilden.
Eine oder mehrere Durchkontaktierungen 348 können den zweiten Induktor 346 an der ersten Position 349 mit einem Abschnitt 354 des Signalpfads 316 auf der zweiten Schicht 306 verbinden (am besten in 3B, 4D und 4E zu sehen). Eine oder mehrere Durchkontaktierungen 348 können das erste induktive Element 346 an der zweiten Position 351 mit jedem von einem Abschnitt 369 des Signalpfads 316 auf der oberen Fläche der zweiten Schicht 306 und mit einer leitfähigen Schicht 352 auf der unteren Fläche der zweiten Schicht 306 (die einen zweiten Kondensator mit dem Abschnitt 354 des Signalpfads 316 ausbildet, nachstehend beschrieben) verbinden. Wie am besten in 3A und 4E zu sehen, kann der Induktor 346 vier Ecken aufweisen. Der erste Induktor 346 kann mehr als die Hälfte einer „Schleife“ ausbilden.
Der zweite Kondensator kann zwischen der leitfähigen Schicht 352 (z. B. Kondensatorelektrode) und dem Abschnitt 354 des Signalpfads 316 ausgebildet sein. Der zweite Kondensator kann dem zweiten Kondensator 214 aus dem Schaltbild 200 von 2 entsprechen. Der zweite Kondensator kann ein selbstausrichtender Kondensator sein. Wie am besten in 4D zu sehen, kann der Abschnitt 354 des Signalpfads 316 so geformt sein, dass eine Größe einer kapazitiven Fläche (z. B. Überlappungsbereich in der X-Y-Ebene) zwischen der leitfähigen Schicht 352 und dem Abschnitt des Signalpfads 316 unempfindlich gegen eine kleine Fehlausrichtung zwischen der zweiten Schicht 304 und der dritten Schicht 306 ist.
Der dritte Induktor 356 des Filters 300 kann dem dritten Induktor 216 des Schaltbilds 200 aus 2 entsprechen. Der dritte Induktor 356 kann durch eine oder mehrere Durchkontaktierungen 360 an einer ersten Position 357 mit dem Abschnitt 369 des Signalpfads 316 verbunden sein, der mit dem zweiten Induktor 346 verbunden ist. Der dritte Induktor 356 kann durch eine oder mehrere Durchkontaktierungen 360 an einer zweiten Position 359 mit dem Abschnitt 361 des Signalpfads 316 verbunden sein, der mit dem Ausgang 320 verbunden ist. Der Abschnitt 361 des Signalpfads 316 kann durch eine vierte Durchkontaktierungsanordnung 365, die eine oder mehrere mit einer oder mehreren Zwischenschichten 368 verbundene Durchkontaktierungen 366 umfassen kann, mit dem Ausgang 320 verbunden sein. Mit anderen Worten, der dritte Induktor 356 kann einen Abschnitt des Signalpfads 316 zwischen dem zweiten Induktor 346 und dem Ausgang 320 ausbilden. Die Durchkontaktierungen 366 der dritten Durchkontaktierungsanordnung 365 können in einem 2 × 1-Gitter angeordnet sein.
Der dritte Induktor 356 kann eine Leitungsbreitenerweiterung 364 umfassen. Die Leitungsbreitenerweiterung 364 kann einen Abschnitt des leitfähigen Materials umfassen, der den dritten Induktor 356 ausbildet. Die Leitungsbreitenerweiterung 364 kann sich über mindestens einen Abschnitt des dritten Induktors erstrecken, sodass der dritte Induktor 356 an der Leitungsbreitenerweiterung 364 eine größere Breite als andere Teile des dritten Induktors 356 aufweist.
Ein dritter Kondensator kann parallel zum dritten Induktor 356 ausgebildet sein. Der dritte Kondensator kann dem dritten Kondensator 214 des Schaltbilds 200 aus 2 entsprechen. Der dritte Kondensator des Filters 300 kann eine leitfähige Schicht 367 (z. B. Kondensatorelektrode) umfassen, die kapazitiv mit dem Abschnitt 369 (am besten in 4D zu sehen) des Signalpfads 316 gekoppelt ist. Der dritte Kondensator kann ein selbstausrichtender Kondensator sein, sodass die Größe der kapazitiven Fläche unempfindlich gegen eine relative Fehlausrichtung zwischen der zweiten und dritten dielektrischen Schicht 304, 306 ist.
Ein vierter Induktor 370 kann an einer ersten Position 371 elektrisch mit dem Signalpfad 316 und an einer zweiten Position 373 durch Durchkontaktierungen 374 mit der Masseebene 312 verbunden sein. Die Durchkontaktierungen 374 können durch Zwischenschichten 376 verbunden sein. Der vierte Induktor 370 des Filters 300 kann dem vierten Kondensator 220 des Schaltbilds 200 aus 2 entsprechen. Der vierte Induktor 370 des Filters 300 kann an dem Abschnitt 361 des Signalpfads 316, der mit dem Ausgang 320 elektrisch verbunden ist, mit dem Signalpfad 316 verbunden sein. Der vierte Induktor 370 kann drei Ecken 372 aufweisen und ungefähr ein Viertel einer Schleife ausbilden.
Ein vierter Kondensator kann eine leitfähige Schicht 380 (z. B. Kondensatorelektrode) umfassen, die kapazitiv mit dem Abschnitt 361 des Signalpfads 316 gekoppelt ist, der mit dem Ausgang 320 verbunden ist. Die leitfähige Schicht 380 des vierten Kondensators kann mit der Masseebene 312 durch eine sechste Durchkontaktierungsanordnung 381, die eine oder mehrere Durchkontaktierungen 382 umfassen kann, elektrisch verbunden sein. Die Durchkontaktierungen 382 der sechsten Durchkontaktierungsanordnung 381 können in einem 3 × 2-Gitter angeordnet sein. Der vierte Kondensator kann dem vierten Kondensator 222 des Schaltbilds 200 aus 2 entsprechen. Der vierte Kondensator kann selbstausrichtend sein, beispielsweise wie vorstehend unter Bezugnahme auf den ersten Kondensator beschrieben.
II. Durchkontaktierungsanordnung
5A ist eine Draufsicht einer weiteren Ausführungsform einer Durchkontaktierungsanordnung 500 gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung. Die Durchkontaktierungsanordnung 500 kann der zweiten Durchkontaktierungsanordnung 332 entsprechen, die vorstehend unter Bezugnahme auf die 3 bis 4E beschrieben wurde. Die Durchkontaktierungsanordnung 500 kann eine Vielzahl von Durchkontaktierungen 502 umfassen. 5B ist eine seitliche Rissansicht der Durchkontaktierungsanordnung 500 aus 5A. Die Durchkontaktierungen 502 können zwischen einer leitfähigen Schicht 503, die eine Kondensatorelektrode ausbildet, und einer Masseebene 501 angeschlossen sein. Die leitfähige Schicht 503 kann der leitfähigen Schicht 330 entsprechen, die vorstehend unter Bezugnahme auf die 3A bis 4E beschrieben wurde.
Die Durchkontaktierungen 502 können entsprechende Querschnittsflächen in der X-Y-Ebene (in 5A durch Schraffur dargestellt) aufweisen. Die Durchkontaktierungsanordnung 500 kann eine Gesamtquerschnittsfläche in der X-Y-Ebene aufweisen, welche die Summe der jeweiligen Querschnittsflächen der Vielzahl von Durchkontaktierungen 502 umfassen (z. B. als dieser Summe gleich definiert sein) kann.
Bezug nehmend auf 5B kann die Durchkontaktierungsanordnung 500 eine Länge 504 in der Z-Richtung aufweisen. Ein Verhältnis der Fläche zum Quadrat der Länge kann wie folgt definiert sein: $\frac{A}{L^{2}}$
wobei L die Länge 504 der Durchkontaktierungsanordnung in der Z-Richtung darstellt, und A stellt die Gesamtquerschnittsfläche der Durchkontaktierungsanordnung 504 in der X-Y-Ebene (in 5A durch Schraffur dargestellt) dar. Das Verhältnis der Fläche zum Quadrat der Länge kann größer als etwa 3,25 sein.
In einigen Ausführungsformen können die Durchkontaktierungen 502 in einem Gitter angeordnet sein, das ein sich wiederholendes Muster umfasst. Beispielsweise können die Durchkontaktierungen 502 in einem m × n-Gitter angeordnet sein. In diesem Beispiel sind m und n gleich 3. Die Durchkontaktierungen 502 können in der Querschnittsform rechteckig (z. B. quadratisch) sein. Die Durchkontaktierungen 502 können ungefähr gleiche Breiten 505 in der X-Richtung und/oder gleiche Breiten 506 in der Y-Richtung aufweisen. In einigen Ausführungsformen können sich die Breiten 505 in der X-Richtung jedoch von den Breiten 506 in der Y-Richtung unterscheiden. Darüber hinaus können die Durchkontaktierungen 502 in einigen Ausführungsformen eine Vielzahl von Breiten 505, 506 in der X-Richtung und Y-Richtung aufweisen.
In einigen Ausführungsformen können die Durchkontaktierungen 502 in der X-Richtung und/oder der Y-Richtung annähernd gleichmäßig beabstandet sein. Beispielsweise kann eine X-Beabstandungsdistanz 508 in der X-Richtung definiert sein. Eine Y-Beabstandungsdistanz 510 kann in der Y-Richtung zwischen jedem Paar von Durchkontaktierungen 502 definiert sein. In einigen Ausführungsformen können die X-Beabstandungsdistanzen 508 einander gleich sein. In einigen Ausführungsformen können die Y-Beabstandungsdistanzen 508 einander gleich sein. In einigen Ausführungsformen können die X-Beabstandungsdistanzen 508 gleich jeder der Y-Abstandsdistanzen 510 sein.
Ein Breite-Abstand-Verhältnis kann zwischen der Breite 505 in der X-Richtung und der X-Beabstandungsdistanz 508 und/oder zwischen der Breite 506 in der Y-Richtung und dem Y-Abstand 510 definiert sein. Wie vorstehend angegeben, können in einigen Ausführungsformen die Breiten 505, 506 einander ungefähr gleichen, und die Beabstandungsdistanzen 508, 510 können einander ungefähr gleichen. Alternativ kann das Breite-Abstand-Verhältnis als ein Verhältnis eines Durchschnitts der jeweiligen Breiten der Durchkontaktierungen 502 in der X-Y-Ebene zu einer durchschnittlichen Beabstandungsdistanz zwischen den Durchkontaktierungen 502 in der X-Y-Ebene definiert sein. Das Breite-Abstand-Verhältnis kann größer als etwa 1 sein.
5C ist eine Draufsicht einer weiteren Ausführungsform der Durchkontaktierungsanordnung 512 gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung. 5D ist eine seitliche Rissansicht der Durchkontaktierungsanordnung 512 aus 5C. Die Durchkontaktierungsanordnung 512 kann eine Vielzahl von Durchkontaktierungen 514 umfassen. Wie in 5C gezeigt, können die Durchkontaktierungen 514 eine zylindrische Querschnittsfläche aufweisen. X- und Y-Beabstandungsdistanzen 516, 518 können an den schmälsten Spalten zwischen den Durchkontaktierungen 514 in der X-Richtung bzw. Y-Richtung definiert sein.
5E ist eine Draufsicht einer weiteren Ausführungsform einer Durchkontaktierungsanordnung 520 gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung. 5D ist eine seitliche Rissansicht der Durchkontaktierungsanordnung 520 aus 5E. Die Durchkontaktierungsanordnung 520 kann eine Vielzahl von Durchkontaktierungen 522 umfassen. Wie in 5E gezeigt, können die Durchkontaktierungen 522 eine zylindrische Querschnittsfläche aufweisen. Die X- und Y-Beabstandungsdistanzen 528, 530 können an den schmälsten Spalten zwischen den Durchkontaktierungen 522 in der X-Richtung bzw. Y-Richtung definiert sein.
Wie in 5E veranschaulicht, können die Durchkontaktierungen 522 in einem sich wiederholenden Muster angeordnet sein. Die Durchkontaktierungen 522 können in Bezug auf die X- und Y-Richtung jedoch nicht in Reihen und Spalten ausgerichtet sein. Stattdessen können die Durchkontaktierungen 522 in jeglichem geeigneten sich wiederholenden Muster angeordnet sein, einschließlich gleichmäßiger Konfektionierungsmuster. Zu den Beispielen geeigneter Muster gehören Dreieck, langgestrecktes Dreieck, Sechseck, Quadrat, angeschrägtes Quadrat usw.
Zusätzlich kann in solchen Ausführungsformen eine Beabstandungsdistanz 532 als die kürzeste Distanz zwischen den Durchkontaktierungen 522 (z. B. an einem beliebigen Punkt in dem sich wiederholenden Muster) in einer beliebigen Richtung in der X-Y-Ebene definiert sein, der nicht notwendigerweise ausschließlich in der X- oder Y-Richtung liegt.
5G ist eine Draufsicht einer weiteren Ausführungsform einer Durchkontaktierungsanordnung 540 gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung. 5H ist eine seitliche Rissansicht der Durchkontaktierungsanordnung 540 aus 5G. Die Durchkontaktierungsanordnung 540 kann eine einzelne Durchkontaktierung 542 umfassen oder aus ihr bestehen. Die einzelne Durchkontaktierung 542 kann eine leitfähige Schicht 542 mit einer Masseebene 541 verbinden. Die Gesamtquerschnittsfläche der Durchkontaktierungsanordnung 540 kann als die Querschnittsfläche der einzelnen Durchkontaktierung 542 in der X-Y-Ebene definiert sein (in 5A durch Schraffur dargestellt). Die Durchkontaktierungsanordnung 540 kann eine Breite 545 in der X-Richtung und eine Breite 546 in der Y-Richtung aufweisen. Die Durchkontaktierungsanordnung kann eine Länge 547 in der Z-Richtung aufweisen. Es versteht sich, dass die einzelne Durchkontaktierung eine beliebige geeignete Querschnittsform, einschließlich rund, aufweisen kann.
Ohne durch Theorie gebunden zu sein, kann die Durchkontaktierungsanordnung 540, die die Durchkontaktierung 542 umfasst, in einer kleineren Grundfläche eine größere Gesamtquerschnittsfläche als die Durchkontaktierungsanordnungen 500, 520, die vorstehend unter Bezugnahme auf die 5A bis 5F beschrieben wurden, bereitstellen. Dadurch kann die einzelne Durchkontaktierungsanordnung 540 eine größere Spitzenstrom- und/oder Leistungsverarbeitungskapazität bereitstellen. Die Durchkontaktierungsanordnungen 500, 520, die mehrere Durchkontaktierungen 502, 522 umfassen, können jedoch größere Oberflächenbereiche bereitstellen als die einzelne Durchkontaktierungsanordnung 540. Wenn ein Leiter (z. B. eine Durchkontaktierung) Wechselstrom ausgesetzt ist, wandert ein großer Teil des Wechselstroms entsprechend dem „Skineffekt“ nahe der Oberfläche des Leiters. Dadurch kann mit zunehmender Oberfläche die Leitfähigkeit solcher Leiter zunehmen. Die Durchkontaktierungsanordnungen 500, 520, die mehrere Durchkontaktierungen 502, 522 umfassen, können eine größere Oberfläche als die einzelne Durchkontaktierungsanordnung 540 bereitstellen. Somit kann die Durchkontaktierungsanordnung 500, 520, die mehrere Durchkontaktierungen 502, 522 umfasst, eine höhere Leitfähigkeit (z. B. einen geringeren Widerstand) als die einzelne Durchkontaktierungsanordnung 540 bereitstellen, während sie noch immer eine niedrige Induktivität bereitstellt.
Ein Verhältnis der Fläche zum Quadrat der Länge kann definiert sein als die Gesamtoberfläche der Durchkontaktierungsanordnung 500, 520, 540, dividiert durch das Quadrat der Länge 504, 524, 544 in der Z-Richtung der Durchkontaktierungsanordnung 500, 520, 540. In einigen Ausführungsformen kann die Durchkontaktierungsanordnung 500, 520, 540 ein Verhältnis der Fläche zum Quadrat der Länge aufweisen, das größer als etwa 6,5 ist.
Wie vorstehend angegeben, kann die Durchkontaktierungsanordnung mindestens eine Durchkontaktierung, ausgebildet in einer zusätzlichen dielektrischen Schicht und verbunden mit einer leitfähigen Zwischenschicht, umfassen. Beispielsweise kann unter erneuter Bezugnahme auf die 3B und 3C die erste Durchkontaktierungsanordnung 329 ein Paar von Durchkontaktierungen 326, ausgebildet in der dritten dielektrischen Schicht 306, und ein Paar von Durchkontaktierungen 322, ausgebildet zweiten dielektrischen Schicht 304, umfassen. Die Durchkontaktierungsanordnung 329 kann eine Länge 548 in der Z-Richtung aufweisen, die jeweilige Längen der beiden Paare von Durchkontaktierungen 322, 326 umfasst.
III. Weitere beispielhafte Ausführungsformen
6A veranschaulicht eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform eines Mehrschichtfilters 600 gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung. 6B veranschaulicht eine weitere perspektivische Ansicht des Mehrschichtfilters 600 von 6A. Das Filter 600 kann im Allgemeinen auf eine ähnliche Weise wie das Filter 300 konfiguriert sein, das vorstehend unter Bezugnahme auf 3 bis 5H beschrieben wurde. Das Filter 600 kann einen Eingang 602, einen Ausgang 604 und einen Signalpfad 606 umfassen, der den Eingang 602 und den Ausgang 604 verbindet. Das Filter 600 kann auch eine Masseebene 608 umfassen, die mit einer oder mehreren Masseelektroden 610 elektrisch verbunden ist.
Das Filter 600 kann eine erste Durchkontaktierungsanordnung 609 umfassen, die einen Abschnitt des Signalpfads 606 auf der dritten dielektrischen Schicht 636 mit dem Eingang 602 verbindet. Das Filter 600 kann einen ersten Induktor 612 umfassen, der mit der Masseebene 608 über eine dritte Durchkontaktierungsanordnung 611 elektrisch verbunden ist. Der erste Induktor 612 kann dem ersten Induktor 208 des Schaltbilds 200 entsprechen, das vorstehend unter Bezugnahme auf 2 beschrieben wurde. Das Filter 600 kann einen ersten Kondensator 614 umfassen, der über eine zweite Durchkontaktierungsanordnung 615 elektrisch mit der Masseebene 608 gekoppelt ist. Der erste Kondensator 614 kann dem ersten Kondensator 210 des Schaltbilds 200 entsprechen, das vorstehend unter Bezugnahme auf 2 beschrieben wurde. Das Filter 600 kann einen zweiten Induktor 616 und einen zweiten Kondensator 618 umfassen, die parallel miteinander verbunden sind. Der zweite Induktor 616 und der zweite Kondensator 618 können dem zweiten Induktor 212 beziehungsweise dem zweiten Kondensator 214 des Schaltbilds 200 entsprechen, das vorstehend unter Bezugnahme auf 2 beschrieben wurde. Der zweite Induktor 616 und der zweite Kondensator 618 können einen Abschnitt des Signalpfads 606 zwischen dem Eingang 602 und dem Ausgang 604 ausbilden. Das Filter 600 kann einen dritten Induktor 620 und einen dritten Kondensator 622 umfassen, die parallel miteinander verbunden sind und einen Abschnitt des Signalpfads 606 zwischen dem Eingang 602 und dem Ausgang 604 ausbilden können. Der dritte Induktor 620 und der dritte Kondensator 622 können dem dritten Induktor 216 beziehungsweise dem dritten Kondensator 218 des Schaltbilds 200 entsprechen, das vorstehend unter Bezugnahme auf 2 beschrieben wurde. Ein Abschnitt des Signalpfads 606 auf der dritten dielektrischen Schicht 636 kann durch eine vierte Durchkontaktierungsanordnung 623 mit dem Ausgang 604 verbunden sein. Schließlich kann das Filter 600 einen vierten Induktor 624 und einen vierten Kondensator 626 umfassen, die parallel miteinander verbunden und zwischen dem Signalpfad 606 und der Masseebene 608 verbunden sind. Der vierte Induktor 624 kann mit der Masseebene 608 durch eine fünfte Durchkontaktierungsanordnung 625 verbunden sein. Der vierte Kondensator 626 kann mit der Masseebene 608 durch eine sechste Durchkontaktierungsanordnung 627 verbunden sein. Der vierte Induktor 624 und der vierte Kondensator 626 können dem vierten Induktor 220 beziehungsweise dem vierten Kondensator 222 des Schaltbilds 200 entsprechen, das vorstehend unter Bezugnahme auf 2 beschrieben wurde.
Die Induktoren 612, 616, 620, 624 und Kondensatoren 614, 618, 622, 626 können über Durchkontaktierungen und/oder Anordnungen auf ähnliche Weise verbunden sein, wie vorstehend unter Bezugnahme auf die 3 bis 5H beschrieben. Jeder der Induktoren 612, 616, 620, 624 kann an einer jeweiligen ersten Position mit dem Signalpfad 606 verbunden sein und an einer jeweiligen zweiten Position mit dem Signalpfad 606 oder der Masseebene 608 verbunden sein. Jeder der Induktoren 612, 616, 620, 624 kann eine jeweilige effektive Länge (z. B. in der X-Y-Ebene) zwischen der ersten Position und der zweiten Position aufweisen. Zusätzlich kann jeder der Induktoren 612, 616, 620, 624 eine jeweilige Breite entlang seiner jeweiligen effektiven Länge aufweisen.
6C ist eine seitliche Rissansicht des Filters 600 aus den 6A und 6B. Das Bandpassfilter 600 kann eine Vielzahl von dielektrischen Schichten (aus Gründen der Übersichtlichkeit in 6A und 6B transparent) umfassen. Bezug nehmend auf 6C können eine erste Schicht 632, eine zweite Schicht 636 und eine dritte Schicht 640 gestapelt sein, um eine monolithische Struktur auszubilden. Leitfähige Schichten 630, 634, 638, 642 können auf den dielektrischen Schichten 632, 636, 640 ausgebildet sein. Die leitfähige Schicht 630 kann auf einer unteren Fläche der ersten dielektrischen Schicht 632 ausgebildet sein. Leitfähige Schichten 634, 638 können auf einer oberen Fläche beziehungsweise einer unteren Fläche der zweiten dielektrischen Schicht 636 ausgebildet sein. Die leitfähige Schicht 642 kann auf einer oberen Fläche der dritten dielektrischen Schicht 640 ausgebildet sein.
Die 7A bis 7D sind eine Serie aufeinanderfolgender Draufsichten des Filters 600 der 6A bis 6C, wobei in jeder Figur eine zusätzliche dielektrische Schicht gezeigt ist. Insbesondere veranschaulicht 7A die erste dielektrische Schicht 628 und darauf ausgebildete leitfähige Schichten 630. Die ersten leitfähigen Schichten 630 können die Masseebene 608 umfassen. Wie veranschaulicht, kann die Masseebene 608 aus mehreren leitfähigen Schichten ausgebildet sein. 7B veranschaulicht zusätzlich die zweite leitfähige Schicht 634, die auf der zweiten dielektrischen Schicht 632 ausgebildet ist. Die zweite leitfähige Schicht 634 kann den ersten Kondensator 614, den zweiten Kondensator 618, den dritten Kondensator 622 und den vierten Kondensator 626 umfassen. 7C veranschaulicht zusätzlich die dritte leitfähige Schicht 638, die auf der dritten dielektrischen Schicht 636 ausgebildet ist. Die dritte leitfähige Schicht 638 kann Abschnitte des Signalpfads 606 und des ersten Induktors 612 umfassen. 7D veranschaulicht die vierte leitfähige Schicht 642, die auf der vierten dielektrischen Schicht 640 ausgebildet ist. Die vierte leitfähige Schicht 642 kann den zweiten Induktor 616, den dritten Induktor 622 und den vierten Induktor 624 umfassen. Die dielektrischen Schichten 628, 632, 636, 640 sind transparent, um die relativen Verschiebungen der verschiedenen strukturierten leitfähigen Schichten 630, 634, 638, 642 zu zeigen.
8A veranschaulicht eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform eines Mehrschichtfilters 800 gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung. Das Filter 800 kann im Allgemeinen auf eine ähnliche Weise wie das Filter 300 konfiguriert sein, das vorstehend unter Bezugnahme auf 3 bis 5H beschrieben wurde. Das Filter 800 kann einen Eingang 802, einen Ausgang 804 und einen Signalpfad 806 umfassen, der den Eingang 802 und den Ausgang 804 verbindet. Das Filter 800 kann auch eine Masseebene 808 umfassen, die mit einer oder mehreren Masseelektroden 810 elektrisch verbunden ist.
Das Filter 800 kann eine erste Durchkontaktierungsanordnung 809 umfassen, die einen Abschnitt des Signalpfads 806 auf der dritten dielektrischen Schicht 836 mit dem Eingang 802 verbindet. Das Filter 800 kann einen ersten Induktor 812 umfassen, der mit der Masseebene 808 über eine dritte Durchkontaktierungsanordnung 811 elektrisch verbunden ist. Der erste Induktor 812 kann dem ersten Induktor 208 des Schaltbilds 200 entsprechen, das vorstehend unter Bezugnahme auf 2 beschrieben wurde. Das Filter 800 kann einen ersten Kondensator 814 umfassen, der über eine zweite Durchkontaktierungsanordnung 815 elektrisch mit der Masseebene 808 gekoppelt ist. Der erste Kondensator 814 kann dem ersten Induktor/Kondensator 210 des Schaltbilds 200 entsprechen, das vorstehend unter Bezugnahme auf 2 beschrieben wurde. Das Filter 800 kann einen zweiten Induktor 816 und einen zweiten Kondensator 818 umfassen, die parallel miteinander verbunden sind. Der zweite Induktor 816 und der zweite Kondensator 818 können dem zweiten Induktor 212 beziehungsweise dem zweiten Kondensator 214 des Schaltbilds 200 entsprechen, das vorstehend unter Bezugnahme auf 2 beschrieben wurde. Der zweite Induktor 816 und der zweite Kondensator 818 können einen Abschnitt des Signalpfads 806 zwischen dem Eingang 802 und dem Ausgang 804 ausbilden. Das Filter 800 kann einen dritten Induktor 820 und einen dritten Kondensator 822 umfassen, die parallel miteinander verbunden sind und einen Abschnitt des Signalpfads 806 zwischen dem Eingang 802 und dem Ausgang 804 ausbilden können. Der dritte Induktor 820 und der dritte Kondensator 822 können dem dritten Induktor 216 beziehungsweise dem dritten Kondensator 218 des Schaltbilds 200 entsprechen, das vorstehend unter Bezugnahme auf 2 beschrieben wurde. Ein Abschnitt des Signalpfads 806 auf der dritten dielektrischen Schicht 836 kann durch eine vierte Durchkontaktierungsanordnung 823 mit dem Ausgang 804 verbunden sein. Schließlich kann das Filter 800 einen vierten Induktor 824 und einen vierten Kondensator 826 umfassen, die parallel miteinander verbunden und zwischen dem Signalpfad 806 und der Masseebene 808 angeschlossen sind. Der vierte Induktor 824 kann mit der Masseebene 808 durch eine fünfte Durchkontaktierungsanordnung 825 verbunden sein. Der vierte Kondensator 826 kann mit der Masseebene 808 durch eine sechste Durchkontaktierungsanordnung 827 verbunden sein. Der vierte Induktor 824 und der vierte Kondensator 826 können dem vierten Induktor 220 beziehungsweise dem vierten Kondensator 222 des Schaltbilds 200 entsprechen, das vorstehend unter Bezugnahme auf 2 beschrieben wurde.
Die Induktoren 812, 816, 820, 824 und Kondensatoren 814, 818, 822, 826 können über Durchkontaktierungen und/oder Anordnungen auf ähnliche Weise verbunden sein, wie vorstehend unter Bezugnahme auf die 3 bis 5H beschrieben. Jeder der Induktoren 812, 818, 820, 824 kann an einer jeweiligen ersten Position mit dem Signalpfad 806 verbunden sein und an einer jeweiligen zweiten Position mit dem Signalpfad 806 oder der Masseebene 808 verbunden sein. Jeder der Induktoren 812, 818, 820, 824 kann eine jeweilige effektive Länge (z. B. in der X-Y-Ebene) zwischen der ersten Position und der zweiten Position aufweisen. Zusätzlich kann jeder der Induktoren 812, 818, 820, 824 eine jeweilige Breite entlang seiner jeweiligen effektiven Länge aufweisen.
8B ist eine seitliche Rissansicht des Filters 800 aus 8A. Das Bandpassfilter 800 kann eine Vielzahl von dielektrischen Schichten (aus Gründen der Übersichtlichkeit in 8A transparent) umfassen. Bezug nehmend auf 8B können eine erste Schicht 832, eine zweite Schicht 836 und eine dritte Schicht 840 gestapelt sein, um eine monolithische Struktur auszubilden. Leitfähige Schichten 830, 834, 838, 842 können auf den dielektrischen Schichten 832, 836, 840 ausgebildet sein. Die leitfähige Schicht 830 kann auf einer unteren Fläche der ersten dielektrischen Schicht 832 ausgebildet sein. Leitfähige Schichten 834, 838 können auf einer oberen Fläche beziehungsweise einer unteren Fläche der zweiten dielektrischen Schicht 836 ausgebildet sein. Die leitfähige Schicht 842 kann auf einer oberen Fläche der dritten dielektrischen Schicht 840 ausgebildet sein.
Die 9A bis 9D sind eine Serie aufeinanderfolgender Draufsichten des Filters 600 der 8A und 8B, in denen in jeder Figur eine zusätzliche dielektrische Schicht gezeigt wird. Insbesondere veranschaulicht 9A die erste dielektrische Schicht 828 und darauf ausgebildete leitfähige Schichten 830. Die ersten leitfähigen Schichten 830 können die Masseebene 808 umfassen. Wie veranschaulicht, kann die Masseebene 808 aus mehreren leitfähigen Schichten ausgebildet sein. 9B veranschaulicht zusätzlich die zweite leitfähige Schicht 834, die auf der zweiten dielektrischen Schicht 832 ausgebildet ist. Die zweite leitfähige Schicht 834 kann den ersten Kondensator 814, den zweiten Kondensator 818, den dritten Kondensator 822 und den vierten Kondensator 826 umfassen. 9C veranschaulicht zusätzlich die dritte leitfähige Schicht 838, die auf der dritten dielektrischen Schicht 836 ausgebildet ist. Die dritte leitfähige Schicht 838 kann Abschnitte des Signalpfads 806 und des ersten Induktors 812 umfassen. 9D veranschaulicht die vierte leitfähige Schicht 842, die auf der vierten dielektrischen Schicht 840 ausgebildet ist. Die vierte leitfähige Schicht 842 kann den zweiten Induktor 816, den dritten Induktor 822 und den vierten Induktor 824 umfassen. Die dielektrischen Schichten 828, 832, 836, 840 sind transparent, um die relativen Verschiebungen der verschiedenen strukturierten leitfähigen Schichten 830, 834, 838, 842 zu zeigen.
10A veranschaulicht eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform eines Mehrschichtfilters 1000 gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung. 10B veranschaulicht eine weitere perspektivische Ansicht des Mehrschichtfilters 1000 von 10A. Das Filter 1000 kann im Allgemeinen auf eine ähnliche Weise wie das Filter 300 konfiguriert sein, das vorstehend unter Bezugnahme auf 3 bis 5H beschrieben wurde. Das Filter 1000 kann einen Eingang 1002, einen Ausgang 1004 und einen Signalpfad 1006 umfassen, der den Eingang 1002 und den Ausgang 1004 verbindet. Das Filter 1000 kann auch eine Masseebene 1008 umfassen, die mit einer oder mehreren Masseelektroden 1010 elektrisch verbunden ist.
Das Filter 1000 kann eine erste Durchkontaktierungsanordnung 1009 umfassen, die einen Abschnitt des Signalpfads 1006 auf der dritten dielektrischen Schicht 1036 mit dem Eingang 1002 verbindet. Das Filter 1000 kann einen ersten Induktor 1012 umfassen, der mit der Masseebene 1008 elektrisch verbunden ist. Der erste Induktor 1012 kann dem ersten Induktor 208 des Schaltbilds 200 entsprechen, das vorstehend unter Bezugnahme auf 2 beschrieben wurde. Das Filter 1000 kann einen ersten Kondensator 1014 umfassen, der über eine zweite Durchkontaktierungsanordnung 1015 elektrisch mit der Masseebene 1008 gekoppelt ist. Der erste Kondensator 1014 kann dem ersten Induktor/Kondensator 210 des Schaltbilds 200 entsprechen, das vorstehend unter Bezugnahme auf 2 beschrieben wurde. Das Filter 1000 kann einen zweiten Induktor 1016 und einen zweiten Kondensator 1018 umfassen, die parallel miteinander verbunden sind. Der zweite Induktor 1016 und der zweite Kondensator 1018 können dem zweiten Induktor 212 beziehungsweise dem zweiten Kondensator 214 des Schaltbilds 200 entsprechen, das vorstehend unter Bezugnahme auf 2 beschrieben wurde. Der zweite Induktor 1016 und der zweite Kondensator 1018 können einen Abschnitt des Signalpfads 1006 zwischen dem Eingang 1002 und dem Ausgang 1004 ausbilden. Das Filter 1000 kann einen dritten Induktor 1020 und einen dritten Kondensator 1022 umfassen, die parallel miteinander verbunden sind und einen Abschnitt des Signalpfads 1006 zwischen dem Eingang 1002 und dem Ausgang 1004 ausbilden können. Der dritte Induktor 1020 und der dritte Kondensator 1022 können dem dritten Induktor 216 beziehungsweise dem dritten Kondensator 218 des Schaltbilds 200 entsprechen, das vorstehend unter Bezugnahme auf 2 beschrieben wurde. Ein Abschnitt des Signalpfads 1006 auf der dritten dielektrischen Schicht 1036 kann durch eine vierte Durchkontaktierungsanordnung 1023 mit dem Ausgang 1004 verbunden sein. Schließlich kann das Filter 1000 einen vierten Induktor 1024 und einen vierten Kondensator 1026 umfassen, die parallel miteinander verbunden und zwischen dem Signalpfad 1006 und der Masseebene 1008 verbunden sind. Der vierte Induktor 1024 kann mit der Masseebene 1008 durch eine fünfte Durchkontaktierungsanordnung 1025 verbunden sein. Der vierte Kondensator 1026 kann mit der Masseebene 1008 durch eine sechste Durchkontaktierungsanordnung 1027 verbunden sein. Der vierte Induktor 1024 und der vierte Kondensator 1026 können dem vierten Induktor 220 beziehungsweise dem vierten Kondensator 222 des Schaltbilds 200 entsprechen, das vorstehend unter Bezugnahme auf 2 beschrieben wurde.
Die Induktoren 1012, 1016, 1020, 1024 und Kondensatoren 1014, 1018, 1022, 1026 können über Durchkontaktierungen und/oder Anordnungen auf ähnliche Weise verbunden sein, wie vorstehend unter Bezugnahme auf die 3 bis 5H beschrieben. Jeder der Induktoren 1012, 10110, 1020, 1024 kann an einer jeweiligen ersten Position mit dem Signalpfad 1006 verbunden sein und an einer jeweiligen zweiten Position mit dem Signalpfad 1006 oder der Masseebene 1008 verbunden sein. Jeder der Induktoren 1012, 10110, 1020, 1024 kann eine jeweilige effektive Länge (z. B. in der X-Y-Ebene) zwischen der ersten Position und der zweiten Position aufweisen. Zusätzlich kann jeder der Induktoren 1012, 10110, 1020, 1024 eine jeweilige Breite entlang seiner jeweiligen effektiven Länge aufweisen.
10B ist eine seitliche Rissansicht des Filters 1000 der 10A und 10B. Das Bandpassfilter 1000 kann eine Vielzahl von dielektrischen Schichten (aus Gründen der Übersichtlichkeit in 10A transparent) umfassen. Bezug nehmend auf 10B können eine erste Schicht 1032, eine zweite Schicht 1036 und eine dritte Schicht 1040 gestapelt sein, um eine monolithische Struktur auszubilden. Leitfähige Schichten 1030, 1034, 1038, 1042 können auf den dielektrischen Schichten 1032, 1036, 1040 ausgebildet sein. Die leitfähige Schicht 1030 kann auf einer unteren Fläche der ersten dielektrischen Schicht 1032 ausgebildet sein. Leitfähige Schichten 1034, 1038 können auf einer oberen Fläche beziehungsweise einer unteren Fläche der zweiten dielektrischen Schicht 1036 ausgebildet sein. Die leitfähige Schicht 1042 kann auf einer oberen Fläche der dritten dielektrischen Schicht 1040 ausgebildet sein.
Die 11 A bis 11D sind eine Serie aufeinanderfolgender Draufsichten des Filters 600 der 10A und 10B, in denen in jeder Figur eine zusätzliche dielektrische Schicht gezeigt wird. Insbesondere veranschaulicht 11A die erste dielektrische Schicht 1028 und darauf ausgebildete leitfähige Schichten 1030. Die ersten leitfähigen Schichten 1030 können die Masseebene 1008 umfassen. Wie veranschaulicht, kann die Masseebene 1008 aus mehreren leitfähigen Schichten ausgebildet sein. 11B veranschaulicht zusätzlich die zweite leitfähige Schicht 1034, die auf der zweiten dielektrischen Schicht 1032 ausgebildet ist. Die zweite leitfähige Schicht 1034 kann den ersten Kondensator 1014, den zweiten Kondensator 1018, den dritten Kondensator 1022 und den vierten Kondensator 1026 umfassen. 11C veranschaulicht zusätzlich die dritte leitfähige Schicht 1038, die auf der dritten dielektrischen Schicht 1036 ausgebildet ist. Die dritte leitfähige Schicht 1038 kann Abschnitte des Signalpfads 1006 und des ersten Induktors 1012 umfassen. 11 D veranschaulicht die vierte leitfähige Schicht 1042, die auf der vierten dielektrischen Schicht 1040 ausgebildet ist. Die vierte leitfähige Schicht 1042 kann den zweiten Induktor 1016, den dritten Induktor 1022 und den vierten Induktor 1024 umfassen. Die dielektrischen Schichten 1028, 1032, 1036, 1040 sind transparent, um die relativen Verschiebungen der verschiedenen strukturierten leitfähigen Schichten 1030, 1034, 1038, 1042 zu zeigen.
IV. Anwendungen
Die verschiedenen Ausführungsformen des hier beschriebenen Filters können in jeder geeigneten Art von elektrischer Komponente Anwendung finden. Das Filter kann eine besondere Anwendung in Vorrichtungen finden, die Hochfrequenz-Funksignale empfangen, senden oder anderweitig verwenden. Zu Beispielanwendungen gehören Smartphones, Signalrepeater (z. B. kleine Zellen), Relaisstationen und Radar.
Beispiele
Computermodellierung wurde genutzt, um Mehrschichtfilter mit Durchkontaktierungen gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung zu simulieren. Zusätzlich wurden Filter gebaut und geprüft. Es versteht sich, dass die folgenden Abmessungen lediglich als Beispiele angegeben sind und den Umfang der vorliegenden Offenbarung nicht einschränken.
Die Dicken der dielektrischen Schichten können im Allgemeinen kleiner als etwa 180 Mikrometer sein. Beispielsweise können in einigen Ausführungsformen die zweiten Schichten 304, 632, 832, 1032 etwa 60 Mikrometer dick sein. Die dritten Schichten 304, 636, 836, 1036 können etwa 20 Mikrometer dick sein. Die vierten Schichten 308, 640, 840, 1040 können etwa 60 Mikrometer dick sein.

In einigen Ausführungsformen können die vorstehend beschriebenen Mehrschichtfilter 300, 600, 800, 1000 dazu ausgelegt sein, die folgenden jeweiligen Durchkontaktierungsanordnungslängen in Z-Richtung aufzuweisen: Tabelle 1: Beispielhafte Längen von Durchkontaktierungsanordnungen

	Erste Durchkontaktierungsanordnung	Zweite Durchkontaktierungsanordnung	Dritte Durchkontaktierungsanordnung	Vierte Durchkontaktierungsanordnung	Fünfte Durchkontaktierungsanordnung	Sechste Durchkontaktierungsanordnung
L (mm)	0,080	0,060	0,080	0,080	0,160	0,060

In einigen Ausführungsformen können die vorstehend beschriebenen Mehrschichtfilter 300, 600, 800, 1000 dazu ausgelegt sein, die folgenden jeweiligen Gesamtquerschnittsflächen von Durchkontaktierungsanordnungen aufzuweisen: Tabelle 2: Beispielhafte Gesamtquerschnittsflächen von Durchkontaktierungsanordnungen

	Erste Durchkontaktierungsanordnung	Zweite Durchkontaktierungsanordnung	Dritte Durchkontaktierungsanordnung	Vierte Durchkontaktierungsanordnung	Fünfte Durchkontaktierungsanordnung	Sechste Durchkontaktierungsanordnung
Gesamtquerschnittsfläche	(mm²)	(mm²)	(mm²)	(mm²)	(mm²)	(mm²)
Filter 300	0,021	0,093	0,021	0,021	0,010	0,062
Filter 600	0,021	0,031	0,021	0,021	0,010	0,021
Filter 800	0,021	0,010	0,031	0,021	0,010	0,021
Filter 1000	0,021	0,010	0,031	0,021	0,010	0,021

In einigen Ausführungsformen können die vorstehend beschriebenen Mehrschichtfilter 300, 600, 800, 1000 Durchkontaktierungsanordnungen mit den folgenden Verhältnissen von Fläche zum Quadrat der Länge umfassen: Tabelle 3: Beispielhafte Verhältnisse der Fläche zum Quadrat der Länge von Durchkontaktierungsanordnungen

	Erste Durchkontaktierungsanordnung	Zweite Durchkontaktierungsanordnung	Dritte Durchkontaktierungsanordnung	Vierte Durchkontaktierungsanordnung	Fünfte Durchkontaktierungsanordnung	Sechste Durchkontaktierungsanordnung
Filter 300	3,23	25,81	3,23	3,23	0,40	17,20
Filter 600	3,23	8,60	3,23	3,23	0,40	5,73
Filter 800	3,23	2,87	4,84	3,23	0,40	5,73
Filter 1000	3,23	2,87	4,84	3,23	0,40	5,73

Die Durchkontaktierungsanordnungen können Durchkontaktierungen mit annähernd gleichen Längen von etwa 100 Mikrometer umfassen. Die Beabstandungsdistanz zwischen den Durchkontaktierungen kann etwa 50 Mikrometer betragen. Das Breite-Abstand-Verhältnis der Durchkontaktierungsanordnungen kann etwa 2 sein.

In einigen Ausführungsformen können die Durchkontaktierungsanordnungen mehrere Durchkontaktierungen umfassen, die eine größere Oberfläche als eine einzelne Durchkontaktierung bereitstellen. Wie vorstehend erläutert, kann die vergrößerte Oberfläche aufgrund des „Skineffekts“ die Leitfähigkeit der Durchkontaktierungsanordnung erhöhen. In einigen Ausführungsformen können die vorstehend beschriebenen Mehrschichtfilter 300, 600, 800, 1000 dazu ausgelegt sein, Anordnungen mit folgenden Oberflächen aufzuweisen: Tabelle 4: Beispielhafte Oberflächen von Durchkontaktierungsanordnungen

	Erste Durchkontaktierungsanordnung	Zweite Durchkontaktierungsanordnung	Dritte Durchkontaktierungsanordnung	Vierte Durchkontaktierungsanordnung	Fünfte Durchkontaktierungsanordnung	Sechste Durchkontaktierungsanordnung
Oberfläche	(mm²)	(mm²)	(mm²)	(mm²)	(mm²)	(mm²)
Filter 300	0,065	0,219	0,065	0,065	0,065	0,146
Filter 600	0,065	0,073	0,065	0,065	0,065	0,049
Filter 800	0,065	0,024	0,098	0,065	0,065	0,049
Filter 1000	0,065	0,024	0,098	0,065	0,065	0,049

In einigen Ausführungsformen können die vorstehend beschriebenen Mehrschichtfilter 300, 600, 800, 1000 dazu ausgelegt sein, Durchkontaktierungsanordnungen mit den folgenden Verhältnissen der Oberfläche zum Quadrat der Länge aufzuweisen: Tabelle 5: Beispielhafte Verhältnisse der Oberfläche zum Quadrat der Länge von Durchkontaktierungsanordnungen

	Erste Durchkontaktierungsanordnung	Zweite Durchkontaktierungsanordnung	Dritte Durchkontaktierungsanordnung	Vierte Durchkontaktierungsanordnung	Fünfte Durchkontaktierungsanordnung	Sechste Durchkontaktierungsanordnung
Filter 300	10,2	61,0	10,2	10,2	2,5	40,6
Filter 600	10,2	20,3	10,2	10,2	2,5	13,5
Filter 800	10,2	6,8	15,2	10,2	2,5	13,5
Filter 1000	10,2	6,8	15,2	10,2	2,5	13,5

Die 12-17 stellen Prüfergebnisse und Simulationsdaten für die verschiedenen Filter dar. Bezug nehmend auf 12 wurde ein Mehrschichtfilter gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung gebaut und geprüft. Gemessene Einlassdämpfungswerte (S₂₁) und gemessene Rückflussdämpfungswerte (S₁₁) sind von 0 GHz bis 45 GHz eingezeichnet. Simulierte Einlassdämpfungswerte (S₂₁) und simulierte Rückflussdämpfungswerte (S₁₁) sind zwischen 0 GHz bis 35 GHz eingezeichnet. Das gemessene Durchlassband liegt zwischen 13,2 GHz und etwa 15,8 GHz.
Bezug nehmend auf 13 wurde ein Mehrschichtfilter gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung gebaut und geprüft. Gemessene Einlassdämpfungswerte (S₂₁) und gemessene Rückflussdämpfungswerte (S₁₁) sind von 0 GHz bis 45 GHz eingezeichnet. Simulierte Einlassdämpfungswerte (S₂₁) und simulierte Rückflussdämpfungswerte (S₁₁) sind zwischen 0 GHz bis 35 GHz eingezeichnet. Das Durchlassband liegt zwischen 16,1 GHz und etwa 18,2 GHz.
Bezug nehmend auf 14 wurde das vorstehend unter Bezugnahme auf 3A bis 4E beschriebene Mehrschichtfilter 300 simuliert und gebaut und physisch geprüft. Gemessene Einlassdämpfungswerte (S₂₁) und gemessene Rückflussdämpfungswerte (S₁₁) sind von 0 GHz bis 45 GHz eingezeichnet. Simulierte Einlassdämpfungswerte (S₂₁) und simulierte Rückflussdämpfungswerte (S₁₁) sind zwischen 0 GHz bis 35 GHz eingezeichnet. Das Durchlassband liegt zwischen 17,0 GHz und etwa 21,2 GHz.
Bezug nehmend auf 15 wurde das vorstehend unter Bezugnahme auf 6A bis 7D beschriebene Mehrschichtfilter 600 simuliert. Simulierte Einlassdämpfungswerte (S₂₁) und simulierte Rückflussdämpfungswerte (S₁₁) sind zwischen 0 GHz bis 50 GHz eingezeichnet. Das Durchlassband liegt zwischen 24,6 GHz und etwa 27,8 GHz.
Bezug nehmend auf 16 wurde das vorstehend unter Bezugnahme auf 8A bis 9D beschriebene Mehrschichtfilter 800 simuliert. Simulierte Einlassdämpfungswerte (S₂₁) und simulierte Rückflussdämpfungswerte (S₁₁) sind zwischen 0 GHz bis 55 GHz eingezeichnet. Das Durchlassband liegt zwischen 34,6 GHz und etwa 37,4 GHz.
Bezug nehmend auf 17 wurde das vorstehend unter Bezugnahme auf 10A bis 11D beschriebene Mehrschichtfilter 1000 simuliert. Simulierte Einlassdämpfungswerte (S₂₁) und simulierte Rückflussdämpfungswerte (S₁₁) sind zwischen 0 GHz bis 70 GHz eingezeichnet. Das Durchlassband liegt zwischen 42,9 GHz und etwa 46,6 GHz.
Prüfverfahren
Bezug nehmend auf 18 kann eine Prüfanordnung 1800 verwendet werden, um Leistungsmerkmale, wie etwa Einlassdämpfung und Rückflussdämpfung, eines Mehrschichtfilters 1802 gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung zu prüfen. Das Filter 1802 kann an einer Prüfplatte 1804 montiert sein. Mit der Prüfplatte 1804 wurden jeweils eine Eingangsleitung 1806 und eine Ausgangsleitung 1808 verbunden. Die Prüfplatte 1804 kann Mikrostreifenleitungen 1810 umfassen, die die Eingangsleitung 1806 mit einem Eingang des Filters 1802 elektrisch verbinden und die Ausgangsleitung 1808 mit einem Ausgang des Filters 1802 elektrisch verbinden. Unter Verwendung eines Quellensignalgenerators 1806 (z. B. eine Quellenmesseinheit (Source Measure Unit, SMU) der Keithley 2400 Serie, beispielsweise eine Keithley 2410-C SMU) wurde an die Eingangsleitung ein Eingangssignal angelegt, und der resultierende Ausgang des Filters 1802 wurde an der Ausgangsleitung 1808 gemessen (z. B. unter Verwendung des Quellensignalgenerators). Dies wurde für verschiedene Konfigurationen des Filters wiederholt.
Diese und andere Modifikationen und Variationen der vorliegenden Offenbarung können vom Durchschnittsfachmann praktiziert werden, ohne vom Geist und Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Darüber hinaus versteht es sich, dass Aspekte der verschiedenen Ausführungsformen sowohl ganz als auch teilweise ausgetauscht werden können. Ferner versteht der Durchschnittsfachmann, dass die vorstehende Beschreibung nur beispielhaft ist und die Offenbarung, die in solchen beigefügten Ansprüchen so weiter beschrieben ist, nicht einschränken soll.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 62/782472 [0001]

Claims

Mehrschichtfilter, umfassend: eine dielektrische Schicht mit einer oberen Fläche, einer unteren Fläche und einer Dicke in einer Z-Richtung zwischen der oberen Fläche und der unteren Fläche; eine leitfähige Schicht, ausgebildet auf der oberen Fläche der dielektrischen Schicht; eine Durchkontaktierungsanordnung, ausgebildet in der dielektrischen Schicht und verbunden mit der leitfähigen Schicht auf der oberen Fläche der dielektrischen Schicht, wobei sich die Durchkontaktierungsanordnung zur unteren Fläche der dielektrischen Schicht erstreckt, wobei die Durchkontaktierungsanordnung eine Länge in der Z-Richtung und eine Gesamtquerschnittsfläche in einer X-Y-Ebene, die senkrecht zur Z-Richtung ist, aufweist, und wobei die Durchkontaktierungsanordnung ein Verhältnis der Fläche zum Quadrat der Länge aufweist, das größer als etwa 3,25 ist.
Mehrschichtfilter nach Anspruch 1, ferner umfassend eine Masseebene, und wobei die Durchkontaktierungsanordnung an der unteren Fläche der dielektrischen Schicht mit der Masseebene verbunden ist.
Mehrschichtfilter nach Anspruch 1, wobei die leitfähige Schicht einen Induktor umfasst.
Mehrschichtfilter nach Anspruch 1, wobei die leitfähige Schicht eine Kondensatorelektrode umfasst.
Mehrschichtfilter nach Anspruch 1, wobei die Durchkontaktierungsanordnung eine einzelne Durchkontaktierung umfasst.
Mehrschichtfilter nach Anspruch 1, wobei die Durchkontaktierungsanordnung eine Vielzahl von Durchkontaktierungen umfasst, und wobei die Gesamtquerschnittsfläche die Summe der entsprechenden Querschnittsflächen der Vielzahl von Durchkontaktierungen in der X-Y-Ebene umfasst.
Mehrschichtfilter nach Anspruch 1, wobei die Durchkontaktierungsanordnung eine Vielzahl von Durchkontaktierungen umfasst, die in einer sich wiederholenden Struktur angeordnet sind.
Mehrschichtfilter nach Anspruch 1, wobei die Durchkontaktierungsanordnung eine Vielzahl von Durchkontaktierungen umfasst, die in einem m × n-Gitter angeordnet sind, wobei m und n jeweils gleich zwei oder größer sind.
Mehrschichtfilter nach Anspruch 1, wobei die Durchkontaktierungsanordnung eine Vielzahl von Durchkontaktierungen umfasst, die in mindestens einer von einer X-Richtung oder einer Y-Richtung gleichmäßig voneinander beabstandet sind, wobei die X-Richtung und Y-Richtung in der X-Y-Ebene liegen, wobei die X-Richtung senkrecht zur Y-Richtung ist.
Mehrschichtfilter nach Anspruch 1, wobei die Durchkontaktierungsanordnung eine Vielzahl von Durchkontaktierungen umfasst, die voneinander um eine Beabstandungsdistanz beabstandet sind, die kleiner als etwa 200 Mikrometer ist.
Mehrschichtfilter nach Anspruch 1, wobei die Durchkontaktierungsanordnung eine Vielzahl von Durchkontaktierungen umfasst, die voneinander um entsprechende Beabstandungsdistanzen beabstandet sind und entsprechende Breiten in der X-Y-Ebene aufweisen, und wobei ein Breite-Abstand-Verhältnis größer als etwa 1 ist.
Mehrschichtfilter nach Anspruch 1, wobei die Durchkontaktierungsanordnung eine Vielzahl von Durchkontaktierungen umfasst, die annähernd gleiche jeweilige Querschnittsflächen aufweisen.
Mehrschichtfilter nach Anspruch 1, wobei die Durchkontaktierungsanordnung ein Verhältnis der Fläche zum Quadrat der Länge aufweist, das größer als etwa 6,5 ist.
Mehrschichtfilter nach Anspruch 1, wobei die Durchkontaktierungsanordnung mindestens eine gefüllte Durchkontaktierung umfasst.
Mehrschichtfilter nach Anspruch 1, wobei die Durchkontaktierungsanordnung mindestens eine ungefüllte Durchkontaktierung umfasst.
Mehrschichtfilter nach Anspruch 1, wobei die Durchkontaktierungsanordnung mindestens eine Durchkontaktierung mit einer runden Querschnittsform umfasst.
Mehrschichtfilter nach Anspruch 1, wobei die Durchkontaktierungsanordnung mindestens eine Durchkontaktierung mit einer rechteckigen Querschnittsform umfasst.
Mehrschichtfilter nach Anspruch 1, ferner umfassend eine zusätzliche dielektrische Schicht mit einer oberen Fläche und einer unteren Fläche und eine leitfähigen Zwischenschicht, ausgebildet auf der oberen Fläche der zusätzlichen dielektrischen Schicht, und wobei: die dielektrische Schicht auf der oberen Fläche der zusätzlichen dielektrischen Schicht angeordnet ist; und die Durchkontaktierungsanordnung mindestens eine Durchkontaktierung, ausgebildet in der zusätzlichen dielektrischen Schicht und verbunden mit der leitfähigen Zwischenschicht, umfasst.
Mehrschichtfilter nach Anspruch 18, wobei die Länge der Durchkontaktierungsanordnung in der Z-Richtung eine Länge der mindestens einen Durchkontaktierung, ausgebildet in der zusätzlichen dielektrischen Schicht, umfasst.
Mehrschichtfilter nach Anspruch 1, wobei die Dicke der dielektrischen Schicht kleiner als etwa 100 Mikrometer ist.
Mehrschichtfilter nach Anspruch 1, umfassend ein dielektrisches Material mit einer Dielektrizitätskonstante, die kleiner als etwa 100 ist, wie entsprechend ASTM D2149-13 bei einer Betriebstemperatur von 25 °C und einer Frequenz von 1 kHz bestimmt.
Mehrschichtfilter nach Anspruch 1, ferner umfassend ein dielektrisches Material mit einer Dielektrizitätskonstante, die größer als etwa 100 ist, wie entsprechend ASTM D2149-13 bei einer Betriebstemperatur von 25 °C und einer Frequenz von 1 kHz bestimmt.
Mehrschichtfilter nach Anspruch 1, ferner umfassend ein organisches dielektrisches Material.
Mehrschichtfilter nach Anspruch 23, wobei das organische dielektrische Material mindestens ein Flüssigkristallpolymer oder Polyphenyether umfasst.
Mehrschichtfilter nach Anspruch 1, ferner umfassend ein dielektrisches Material, das ein Epoxyd umfasst.
Mehrschichtfilter nach Anspruch 1, wobei das Mehrschichtfilter eine Kennfrequenz aufweist, die größer als etwa 6 GHz ist.
Mehrschichtfilter nach Anspruch 26, wobei die Kennfrequenz mindestens eine von einer Tiefpassfrequenz, einer Hochpassfrequenz oder einer oberen Grenze einer Bandpassfrequenz umfasst.
Verfahren zum Ausbilden eines Mehrschichtfilters, wobei das Verfahren umfasst: Bereitstellen einer dielektrischen Schicht mit einer oberen Fläche, einer unteren Fläche und einer Dicke in einer Z-Richtung zwischen der oberen Fläche und der unteren Fläche; Ablagern einer leitfähigen Schicht auf der oberen Fläche der dielektrischen Schicht; Ausbilden einer Durchkontaktierungsanordnung in der dielektrischen Schicht, wobei die Durchkontaktierungsanordnung mit der leitfähigen Schicht auf der oberen Fläche der dielektrischen Schicht verbunden ist, sich die Durchkontaktierungsanordnung zur unteren Fläche der dielektrischen Schicht erstreckt, die Durchkontaktierungsanordnung eine Länge in der Z-Richtung und eine Gesamtquerschnittsfläche in einer X-Y-Ebene, die senkrecht zur Z-Richtung ist, aufweist, und wobei die Durchkontaktierungsanordnung ein Verhältnis der Fläche zum Quadrat der Länge aufweist, das größer als etwa 3,25 ist.