DE112020001168T5

DE112020001168T5 - Kompakter, oberflächenmontierbarer dünnschichtkoppler mit breitbandleistung

Info

Publication number: DE112020001168T5
Application number: DE112020001168.2T
Authority: DE
Inventors: Michael Marek; Elinor O'Neill; Ronit Nissim
Original assignee: AVX Corp
Current assignee: Kyocera Avx Components Corp N D Ges Us
Priority date: 2019-03-13
Filing date: 2020-03-06
Publication date: 2021-12-02
Also published as: JP2022525314A; KR20210127802A; CN113574735B; US20200295432A1; CN113574735A; JP2024038418A; US11437695B2; JP7425084B2; IL286237B1; WO2020185560A1; TW202103443A; TWI848075B; IL286237A; US20230006326A1

Abstract

Ein oberflächenmontierbarer Koppler kann ein monolithisches Basissubstrat mit einer ersten Oberfläche, einer zweiten Oberfläche, einer Länge in einer X-Richtung und einer Breite in einer Y-Richtung, die senkrecht ist zu der X-Richtung, umfassen. Eine Mehrzahl von Anschlüssen, einschließlich eines Kopplungsanschlusses, eines Eingabeanschlusses und eines Ausgabeanschlusses, kann über der ersten Oberfläche des monolithischen Basissubstrats ausgebildet sein. Der Koppler kann einen ersten Dünnschichtinduktor und einen zweiten Dünnschichtinduktor, der induktiv mit dem ersten Dünnschichtinduktor gekoppelt ist und elektrisch zwischen den Eingabe- und den Ausgabeanschluss geschaltet ist, aufweisen. Ein Dünnschichtschaltkreis kann den ersten Dünnschichtinduktor elektrisch mit dem Kopplungsanschluss verbinden. Der Dünnschichtschaltkreis kann mindestens eine Dünnschichtkomponente aufweisen.

Description

Verweis auf verwandte Anmeldungen
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der am 13. März 2019 eingereichten provisorischen US-Patentanmeldung Nr. 62/817,647 , die hier in ihrer Gesamtheit durch Bezugnahme eingeschlossen ist.
Allgemeiner technischer Hintergrund
Dünnschichtkoppler koppeln im Allgemeinen eine Quellleitung mit einer gekoppelten Leitung ohne direkten elektrischen Kontakt, um ein elektrisches Signal, das in der Signalleitung vorhanden ist, in der gekoppelten Leitung zu duplizieren. Ein Kopplungsfrequenzbereich ist im Allgemeinen als Frequenzbereich definiert, über dem der Dünnschichtkoppler eine relativ gleichmäßige Kopplungsleistung bereitstellt. Enge Kopplungsfrequenzbereiche können die Nützlichkeit solcher Dünnschichtkoppler begrenzen.
Ein Miniaturisierungstrend erhöht den Bedarf an kleinen, passiven Kopplern. Die Miniaturisierung hat jedoch die Schwierigkeit der Oberflächenmontage solcher kleinen Koppler erhöht. Somit wäre ein kompakter, oberflächenmontierbarer Dünnschichtkoppler mit einem breiten Kopplungsfrequenzbereich in der Technik willkommen.
Abriss
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann ein oberflächenmontierbarer Koppler ein monolithisches Basissubstrat mit einer ersten Oberfläche, einer zweiten Oberfläche, einer Länge in einer X-Richtung und einer Breite in einer Y-Richtung, die senkrecht ist zu der X-Richtung, aufweisen. Eine Mehrzahl von Anschlüssen kann über der ersten Oberfläche des monolithischen Basissubstrats ausgebildet sein, einen Kopplungsanschluss, einen Eingabeanschluss und einen Ausgabeanschluss aufweisen. Der Koppler kann einen ersten Dünnschichtinduktor und einen zweiten Dünnschichtinduktor, der induktiv mit dem ersten Dünnschichtinduktor gekoppelt ist und elektrisch zwischen den Eingabe- und den Ausgabeanschluss geschaltet ist, aufweisen. Ein Dünnschichtschaltkreis kann den ersten Dünnschichtinduktor elektrisch mit dem Kopplungsanschluss verbinden. Der Dünnschichtschaltkreis kann mindestens eine Dünnschichtkomponente aufweisen.
Gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein oberflächenmontierbarer Koppler offenbart. Der Koppler kann ein monolithisches Basissubstrat, mindestens einen Anschluss, der entlang der Außenseite des Kopplers für eine Oberflächenmontage des Kopplers freiliegt, und mindestens eine Dünnschichtkomponente aufweisen. Eine Grundfläche des Kopplers beträgt weniger als etwa 3 mm². Ein Kopplungsfaktor des Kopplers kann über einem Kopplungsfrequenzbereich mit einer Untergrenze, die im Bereich von etwa 250 MHz bis etwa 6 GHz liegt, und einer Obergrenze, die um mindestens 2 GHz größer ist als die Untergrenze, um weniger als etwa 4 dB variieren.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung kann ein Verfahren zum Ausbilden eines oberflächenmontierbaren Kopplers die Bereitstellung eines monolithischen Basissubstrats mit einer ersten Oberfläche, einer zweiten Oberfläche, die der unteren Oberfläche entgegengesetzt ist, einschließen. Das Verfahren kann das Ausbilden einer Mehrzahl von Anschlüssen über der ersten Oberfläche des monolithischen Basissubstrats einschließen. Das Verfahren kann das Ausbilden eines ersten Dünnschichtinduktors und das Ausbilden eines zweiten Dünnschichtinduktors, der induktiv mit dem ersten Dünnschichtinduktor gekoppelt ist und elektrisch zwischen den Eingabe- und den Ausgabeanschluss geschaltet ist, einschließen. Das Verfahren kann das Ausbilden eines Dünnschichtschaltkreises, der den ersten Dünnschichtinduktor elektrisch mit dem Kopplungsanschluss verbindet, einschließen. Der Dünnschichtschaltkreis kann mindestens eine Dünnschichtkomponente aufweisen.
Figurenliste
In der Beschreibung wird eine volle und verständliche Offenbarung der vorliegenden Erfindung dargelegt, die den besten Modus dafür einschließt und die sich an einen Durchschnittsfachmann wendet und in der auf die beigefügten Figuren Bezug genommen wird, in denen:

1 eine schematische Ansicht eines kompakten, oberflächenmontierbaren Dünnschichtkopplers gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung darstellt;
2 eine Ansicht auf eine Ausführungsform eines kompakten, oberflächenmontierbaren Dünnschichtkopplers gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung darstellt;
3 ein seitlicher Aufriss des Kopplers von 2 ist;
4 ein Ablaufschema eines Verfahrens zum Ausbilden eines oberflächenmontierbaren Kopplers gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung darstellt;
5 ein Graph von theoretisch berechneten S-Parametern für den Koppler von 2 und 3 über einem Frequenzbereich, der sich von 2 GHz bis 8 GHz erstreckt, ist.

Durch eine wiederholte Verwendung von Bezugszeichen in der gesamten Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen sollen gleiche oder analoge Merkmale oder Elemente der Erfindung wiedergegeben werden.
Ausführliche Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen
Es wird ein Dünnschichtkoppler bereitgestellt, der eine gleichmäßige Kopplung über einem breiten Frequenzbereich in einem kompakten, oberflächenmontierbaren Package bereitstellt. Koppler stellen im Allgemeinen eine Kopplung zwischen zwei Signalleitungen ohne direkten elektrischen Kontakt bereit.
Der Koppler kann im Allgemeinen ein monolithisches Basissubstrat aufweisen. Für eine Oberflächenmontage des Kopplers, beispielsweise anhand einer Montage von der Art einer Gitteranordnung bzw. eines Grid Array (z.B. einer Montage nach Art eines Land Grid Array (LGA), nach der Art eines Ball Grid Array (BGA) usw.) kann mindestens ein Anschluss (z.B. ein Eingabeanschluss, ein Ausgabeanschluss, ein Kopplungsanschluss und/oder ein Masseanschluss) entlang einer Außenseite des Kopplers freiliegen. Der Koppler kann mindestens eine Dünnschichtkomponente aufweisen, die dafür ausgelegt ist, als Reaktion auf ein Eingangssignal, das in dem Eingangsanschluss empfangen wird, ein gekoppeltes Signal in dem Kopplungsanschluss (z.B. in Bezug auf den Masseanschluss) zu produzieren. Zum Beispiel kann der Koppler in manchen Ausführungsformen einen ersten Dünnschichtinduktor und einen zweiten Dünnschichtinduktor, der mit dem ersten Dünnschichtinduktor induktiv gekoppelt ist, aufweisen. Der zweite Dünnschichtinduktor kann induktiv mit dem ersten Dünnschichtinduktor gekoppelt sein und elektrisch zwischen den Eingabe- und den Ausgabeanschluss geschaltet sein. Ein Dünnschichtschaltkreis kann den ersten Dünnschichtinduktor elektrisch mit dem Kopplungsanschluss und/oder Masseanschluss verbinden.
In manchen Ausführungsformen kann der Dünnschichtkoppler kompakt sein. Zum Beispiel kann der Koppler eine kleine Grundfläche aufweisen und somit nur wenig Raum für eine Montage auf einer gedrückten Schaltung benötigen. Der Koppler kann eine Grundfläche von weniger als etwa 3 mm², in manchen Ausführungsformen von weniger als etwa 2,5 mm², in manchen Ausführungsformen von weniger als etwa 2,0 mm², in manchen Ausführungsformen von weniger als etwa 1,5 mm², in manchen Ausführungsformen von weniger als etwa 1,0 mm², in manchen Ausführungsformen von weniger als etwa 0,8 mm² und in manchen Ausführungsformen von weniger als etwa 0,6 mm² aufweisen.
Der Koppler kann eine Länge aufweisen, die geringer als etwa 2,0 mm, in manchen Ausführungsformen geringer als etwa 1,8 mm, in manchen Ausführungsformen geringer als etwa 1,5 mm und in manchen Ausführungsformen geringer als etwa 1,1 mm ist. Eine Breite des Kopplers kann geringer als etwa 1,2 mm, in manchen Ausführungsformen geringer als etwa 1 mm, in manchen Ausführungsformen geringer als etwa 0,8 mm, in manchen Ausführungsformen geringer als etwa 0,7 mm und in manchen Ausführungsformen geringer als etwa 0,6 mm sein. In manchen Ausführungsformen kann der Dünnschichtkoppler eine EIA-Gehäusegröße von 1206, 805, 0504, 0402, 0303, 0202 oder kleiner aufweisen.
Der Dünnschichtkoppler kann einen gleichmäßigen Kopplungsfaktor über einem Kopplungsfrequenzbereich zeigen. Zum Beispiel kann der Kopplungsfaktor über dem Kopplungsfrequenzbereich um weniger als etwa 4 dB, in manchen Ausführungsformen um weniger als etwa 3,8 dB, in manchen Ausführungsformen um weniger als etwa 3,6 dB, in manchen Ausführungsformen um weniger als etwa 3,4 dB, in manchen Ausführungsformen um weniger als etwa 3,2 dB und in manchen Ausführungsformen um weniger als etwa 3,1 dB variieren.
Der Kopplungsfrequenzbereich kann eine Untergrenze (z.B. etwa 2 GHz) und eine Obergrenze, die um mindestens 2 GHz, in manchen Ausführungsformen um mindestens etwa 4,5 GHz, in manchen Ausführungsformen um weniger als etwa 5 GHz, in manchen Ausführungsformen um weniger als etwa 5,5 GHz, in manchen Ausführungsformen um weniger als etwa 6 GHz, in manchen Ausführungsformen um weniger als etwa 8 GHz, in manchen Ausführungsformen um weniger als etwa 10 GHz und in manchen Ausführungsformen um weniger als etwa 12 GHz größer ist als die Untergrenze, aufweisen. Die Untergrenze kann in manchen Ausführungsformen in einem Bereich von etwa 250 MHz bis etwa 6 GHz, in manchen Ausführungsformen von etwa 500 MHz bis etwa 5 GHz, in manchen Ausführungsformen von etwa 750 MHz bis etwa 2 GHz und in manchen Ausführungsformen von etwa 1 GHz bis etwa 3 GHz liegen.
Wie oben angegeben, kann ein Dünnschichtschaltkreis den ersten Dünnschichtinduktor elektrisch mit dem Kopplungsanschluss verbinden. Der Dünnschichtschaltkreis kann einen oder mehrere Dünnschichtwiderstände, einen oder mehrere Dünnschichtinduktoren und/oder einen oder mehrere Dünnschichtkondensatoren aufweisen. Zum Beispiel kann der Dünnschichtschaltkreis einen dritten Dünnschichtinduktor und einen Dünnschichtkondensator, die elektrisch parallel zueinander geschaltet sind, aufweisen. Der dritte Dünnschichtinduktor und der Dünnschichtkondensator können elektrisch in Reihe zwischen den ersten Dünnschichtinduktor und den Kopplungsanschluss geschaltet sein.
In manchen Ausführungsformen kann zumindest ein Teil von einem oder mehreren von den Dünnschichtelementen über einer dielektrischen Schicht ausgebildet sein, die über einer Oberfläche des monolithischen Basissubstrats ausgebildet sein kann. Die dielektrische Schicht kann eine erste Oberfläche und eine zweite Oberfläche aufweisen. Die zweite Oberfläche der dielektrischen Schicht kann der ersten Oberfläche des monolithischen Basissubstrats zugewandt sein. Es sei jedoch klargestellt, dass eine oder Zwischenschichten zwischen der dielektrischen Schicht und dem monolithischen Basissubstrat sein können.
Wie hierin verwendet, kann „ausgebildet über“ eine Schicht bezeichnen, die direkt mit einer anderen Schicht in Kontakt steht. Jedoch können auch Zwischenschichten dazwischen ausgebildet sein. Außerdem kann „ausgebildet über“, wenn es in Bezug auf eine untere Oberfläche verwendet wird, in Relation mit einer äußeren Oberfläche der Komponente verwendet werden. Somit kann eine Schicht, die „über“ einer unteren Oberfläche „ausgebildet“ ist, näher an der Außenseite der Komponente liegen als die Schicht, über der sie ausgebildet ist.
Der Dünnschichtinduktor kann eine erste leitende Schicht, die über der ersten Oberfläche des monolithischen Basissubstrats ausgebildet ist, aufweisen. Eine zweite leitende Schicht des Dünnschichtinduktors kann über der ersten Oberfläche der dielektrischen Schicht ausgebildet sein. Eine Durchkontaktierung kann die erste leitende Schicht mit der zweiten leitenden Schicht verbinden.
Als weiteres Beispiel kann ein Dünnschichtkondensator Elektroden aufweisen, die zumindest durch die Dicke der dielektrischen Schicht voneinander beabstandet sind. Der Dünnschichtkondensator kann eine erste Elektrode, die über der ersten Oberfläche des monolithischen Basissubstrats ausgebildet ist, und eine zweite Elektrode, die über einer ersten Oberfläche der dielektrischen Schicht ausgebildet ist, aufweisen.
Zumindest Teile des ersten und des zweiten Induktors können länglich und parallel zueinander sein, um die Induzierung von Signalen in dem zweiten Dünnschichtinduktor durch den ersten Dünnschichtinduktor zu ermöglichen. Genauer kann der erste Induktor eine erste leitende Schicht aufweisen, die in einer ersten Richtung in der X-Y-Ebene länglich ist. Der zweite Induktor kann eine zweite leitende Schicht aufweisen, die parallel ist zu der ersten leitenden Schicht und die von der ersten leitenden Schicht in einer zweiten Richtung in der X-Y-Ebene, die senkrecht ist zu der ersten Richtung, über einen ungefähr gleichmäßigen trennenden Abstand entlang zumindest eines Teils der ersten leitenden Schicht beabstandet ist. Der trennende Abstand kann im Bereich von etwa 1 Mikrometern bis etwa 100 Mikrometern, in manchen Ausführungsformen von etwa 5 Mikrometern bis etwa 80 Mikrometern und in manchen Ausführungsformen von etwa 10 Mikrometern bis etwa 30 Mikrometern liegen.
In manchen Ausführungsformen kann eine Abdeckungsschicht über der zweiten Oberfläche der dielektrischen Schicht ausgebildet sein. Zum Beispiel kann die Abdeckungsschicht direkt auf der zweiten Oberfläche der dielektrischen Schicht ausgebildet sein, oder eine oder mehrere Zwischenschichten können zwischen der Abdeckungsschicht und der dielektrischen Schicht liegen. Zum Beispiel kann eine metallische Zwischenschicht zwischen der Abdeckungsschicht und der dielektrischen Schicht liegen.
Die Abdeckungsschicht kann ein geeignetes keramisches dielektrisches Material, wie nachstehend beschrieben, aufweisen. Die Abdeckungsschicht kann eine Dicke aufweisen, die im Bereich von etwa 100 Mikrometern bis etwa 600 Mikrometern, in manchen Ausführungsformen von etwa 125 Mikrometern bis etwa 500 Mikrometern, in manchen Ausführungsformen von etwa 150 Mikrometern bis etwa 400 Mikrometern und in manchen Ausführungsformen von etwa 175 Mikrometern bis etwa 300 Mikrometern liegt.
Das Basissubstrat, die dielektrische Schicht und/oder die Abdeckungsschicht können ein oder mehrere geeignete keramische Materialien aufweisen. Geeignete Materialien sind im Allgemeinen wärmeisolierend und wärmeleitend. Beispiele für Materialien schließen Siliciumoxynitrid, Siliciumnitrid, Siliciumoxid, Bariumtitanat, Strontiumtitanat, Strontium-Bariumtitanat, Wismut-Strontiumtantalat, Tantal, Niob, Oxide oder Nitride solcher Materialien, NPO(COG)-, X7R-, X7S-, Z5U-, Y5V-Formulierungen, auf Blei basierende Materialien, wie dotierte oder nicht-dotierte PZT-Dielektrika und andere ein. Zusätzliche Beispiele schließen Aluminiumoxid, Aluminiumnitrid, Berylliumoxid, Aluminiumoxid, Bornitrid, Silicium, Siliciumcarbid, Silica, Galliumarsenid, Galliumnitrid, Zirconiumdioxid, Mischungen davon, Oxide und/oder Nitride solcher Materialien oder irgendein anderes geeignetes keramisches Material ein. Zusätzliche keramische Materialien schließen Calciumtitanat (CaTiO₃), Zinkoxid (ZnO), Keramik, die niedriggebranntes Glas enthält, und andere glasgebundene Materialien ein.
In manchen Ausführungsformen kann bzw. können eines oder mehrere von dem Basissubstrat, der dielektrischen Schicht und/oder der Abdeckungsschicht Saphir oder Rubin umfassen. Saphir und Rubin sind Arten von Korund, was eine kristalline Form von Aluminiumoxid (ein keramisches Material) ist, das zusätzliche Spurenmaterialien enthält. Ein Substrat, das Saphir umfasst, kann mehrere Vorteile bereitstellen, einschließlich einer hervorragenden elektrischen Isolierung, Wärmeableitung und einer hohen Temperaturstabilität. Da Saphir im Allgemeinen transparent ist, können interne Merkmale des Kopplers visuell überprüft werden, was die Zeit und die Schwierigkeiten, die mit der Qualitätsprüfung fertiggestellter Komponenten verbunden sind, verringert.
Das Basissubstrat und/oder die Abdeckschicht kann ein Material mit einer dielektrischen Konstante, die geringer ist als etwa 30, bestimmt gemäß ASTM D2149-13 bei einer Betriebstemperatur von 25 °C und einer Frequenz von 1 kHz, in manchen Ausführungsformen von weniger als etwa 25, in manchen Ausführungsformen von weniger als etwa 20 und in manchen Ausführungsformen von weniger als etwa 15 aufweisen. Jedoch kann in anderen Ausführungsformen ein Material mit einer dielektrischen Konstante, die höher ist als 30, verwendet werden, um höhere Frequenzen und/oder kleinere Komponenten zu erreichen. Zum Beispiel kann in solchen Ausführungsformen die dielektrische Konstante im Bereich von etwa 30 bis etwa 120 oder mehr, bestimmt gemäß ASTM D2149-13 bei einer Betriebstemperatur von 25 °C und einer Frequenz von 1 kHz, in manchen Ausführungsformen von etwa 50 bis etwa 100 und in manchen Ausführungsformen von etwa 70 bis etwa 90 liegen.
Die Dünnschichtkomponenten können von einer Reihe verschiedener geeigneter Materialien gebildet werden. Zum Beispiel kann der Dünnschichtwiderstand eine Widerstandsschicht aufweisen, die von einer Reihe verschiedener geeigneter Widerstandsmaterialien gebildet wird. Zum Beispiel kann die Widerstandsschicht Tantalnitrid (TaN), Nickelchrom (NiCr), Tantalaluminid, Chromsilicium, Titannitrid, Titanwolfram, Tantalwolfram, Oxide und/oder Nitride solcher Materialien und/oder sämtliche anderen geeigneten Dünnschichtwiderstandsmaterialien einschließen.
Die Dünnschichtinduktoren und/oder -kondensatoren können leitende Schichten aufweisen. Die leitenden Schichten können eine Reihe verschiedener geeigneter leitender Materialien einschließen. Beispiele für leitende Materialien schließen Kupfer, Nickel, Gold, Zinn, Blei, Palladium, Silber und Legierungen davon ein. Es kann jedoch jedes leitende metallische oder nicht-metallische Material verwendet werden, das für die Dünnschichtfertigung geeignet ist.
Die Schichten aus (mindestens einer) Dünnschichtkomponente können Dicken aufweisen, die etwa 50 Mikrometer oder weniger, in manchen Ausführungsformen 20 Mikrometer oder weniger, in manchen Ausführungsformen 10 Mikrometer oder weniger und in manchen Ausführungsformen 5 Mikrometer oder weniger betragen. Zum Beispiel kann in manchen Ausführungsformen die Dicke der Dünnschichtkomponenten in einem Bereich von etwa 0,05 Mikrometern bis etwa 50 Mikrometern, in manchen Ausführungsformen von etwa 0,1 Mikrometern bis etwa 20 Mikrometern, in manchen Ausführungsformen von etwa 0,3 Mikrometern bis etwa 10 Mikrometern und in manchen Ausführungsformen von etwa 1 Mikrometer bis etwa 5 Mikrometern betragen.
Die Dünnschichtkomponenten können unter Verwendung einer Reihe verschiedener geeigneter subtraktiver, semi-additiver oder vollständig additiver Prozesse präzise ausgebildet werden. Zum Beispiel kann/können eine physikalische Dampfabscheidung und/oder eine chemische Abscheidung angewendet werden. Zum Beispiel können die Dünnschichtkomponenten in manchen Ausführungsformen durch Zerstäuben, eine Art von physikalischer Dampfabscheidung, ausgebildet werden. Es kann jedoch eine Reihe verschiedener anderer geeigneter Prozesse verwendet werden, einschließlich von beispielsweise plasmaverstärkter chemischer Dampfabscheidung (PECVD), stromloser Beschichtung und galvanischer Beschichtung. Lithographische Masken und Ätzung können verwendet werden, um die gewünschte Form der Dünnschichtkomponenten zu produzieren. Eine Reihe verschiedener Ätztechniken kann verwendet werden, einschließlich von Trockenätzung unter Verwendung eines Plasmas eines reaktiven oder nicht-reaktiven Gases (z.B. Argon, Stickstoff, Sauerstoff, Chlor, Bortrichlorid) und/oder Nassätzung.
In manchen Ausführungsformen kann der Koppler mindestens eine Haftschicht aufweisen, die mit einer oder mehreren Dünnschichtkomponenten in Kontakt steht. Die Haftschicht kann von einer Reihe verschiedener Materialien, die sich zur Verbesserung der Haftung zwischen den Dünnschichtkomponenten und angrenzenden Schichten, wie etwa dem Basissubstrat, der dielektrischen Schicht und/oder der Abdeckungsschicht eignen, gebildet werden oder solche aufweisen. Zum Beispiel kann die Haftschicht mindestens eines von Ta, Cr, TaN, TiW, Ti oder TiN einschließen. Zum Beispiel kann die Haftschicht Tantal (Ta) sein oder einschließen (z.B. Tantal oder ein Oxid oder in Nitrid davon) und kann zwischen den Mikrostreifen und dem Basissubstrat ausgebildet sein, um die gegenseitige Haftung zu verbessern. Ohne sich an eine Theorie binden zu wollen, kann das Material der Haftschicht so ausgewählt werden, dass Phänomene wie eine Gitterfehlanpassung und Eigenspannungen überwunden werden können.
Die (mindestens eine) Haftschicht kann eine Reihe verschiedener geeigneter Dicken aufweisen. Zum Beispiel können die Dicken der (mindestens einen) Haftschicht im Bereich von etwa 100 Angström bis etwa 1000 Angström, in manchen Ausführungsformen von etwa 200 Angström bis etwa 800 Angström und in manchen Ausführungsformen von etwa 400 Angström bis etwa 600 Angström liegen.
Wie oben angegeben, kann der Koppler für eine Oberflächenmontage an einer Montagefläche, wie etwa einer gedruckten Schaltung (PCB), unter Verwendung des (mindestens einen) Anschlusses, der entlang der unteren Oberfläche des Kopplers für eine Oberflächenmontage der Komponente freiliegt, ausgelegt sein. Zum Beispiel kann der Koppler für eine Oberflächenmontage nach Art eines Grid Array, wie etwa eine Montage nach Art eines Land Grid Array (LGA), eine Montage nach Art eines Ball Grid Array (BGA) oder einer Oberflächenmontage irgendeiner anderen Art von Grid Array konfiguriert sein. Somit kann es sein, dass sich der (mindestens eine) Anschluss nicht entlang von Seitenflächen des Basissubstrats erstreckt, wie beispielsweise bei einer Oberflächenmontagevorrichtung (SMD). Somit können in manchen Ausführungsformen Seitenflächen des Basissubstrats und/oder des Kopplers frei sein von leitendem Material.
In manchen Ausführungsformen kann der Koppler eine erste Schutzschicht, die entlang einer unteren Oberfläche des Kopplers freiliegt, und/oder eine zweite Schutzschicht, die entlang einer oberen Oberfläche des Kopplers freiliegt, aufweisen. Zum Beispiel kann die erste Schutzschicht über der ersten Oberfläche der Abdeckungsschicht ausgebildet sein. In manchen Ausführungsformen kann die zweite Schutzschicht über der zweiten Oberfläche des monolithischen Basissubstrats ausgebildet sein. Die erste Schutzschicht und/oder die zweite Schutzschicht kann eine Schicht aus polymerem Material (z.B. Polyimid) , SiNO, Al₂O₃, SiO₂, Si₃N₄, Benzocyclobuten oder Glas aufweisen. Die erste Schutzschicht und/oder die zweite Schutzschicht kann/können eine Dicke aufweisen, die im Bereich von etwa 1 Mikrometer bis etwa 300 Mikrometern, in manchen Ausführungsformen von etwa 5 Mikrometern bis etwa 200 Mikrometern und in manchen Ausführungsformen von etwa 10 Mikrometern bis etwa 100 Mikrometern liegt.
I. Ausführungsbeispiele
1 stellt eine schematische Ansicht eines Kopplers 100 gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung dar. Der Koppler 100 kann eine Eingangsanschluss 102, einen Ausgangsanschluss 104, einen Kopplungsanschluss 106 und einen Masseanschluss 108 aufweisen. Ein erster Induktor 107 kann mit einem zweiten Induktor 109 induktiv gekoppelt sein. Der zweite Induktor 109 kann zwischen den Eingangsanschluss 102 und den Ausgangsanschluss 104 geschaltet sein.
Ein Dünnschichtschaltkreis 111 kann den ersten Dünnschichtinduktor 107 elektrisch mit dem Kopplungsanschluss 106 und/oder dem Masseanschluss 108 verbinden. Der Dünnschichtschaltkreis 111 kann mindestens eine Dünnschichtkomponente aufweisen. Zum Beispiel kann der Dünnschichtschaltkreis 111 einen ersten Kondensator 110 aufweisen, der elektrisch zwischen den Kopplungsanschluss 106 und den Masseanschluss 108 geschaltet ist. Der Dünnschichtschaltkreis 111 kann einen zweiten Kondensator 112 und einen ersten Widerstand 114 aufweisen, die in Reihe zwischen den Kopplungsanschluss 106 und den Masseanschluss 108 geschaltet sind. Ein zweiter Widerstand 116 kann zwischen den ersten Induktor 107 und den Masseanschluss 108 geschaltet sein. Ein dritter Widerstand 122 kann an einem Ende mit sowohl einem dritten Induktor 120 als auch dem ersten Induktor 107 und am anderen Ende mit sowohl dem ersten Widerstand 114 als auch dem zweiten Kondensator 112 verbunden sein. Der dritte Induktor 120 kann zwischen den ersten Induktor 107 und den Kopplungsanschluss 106 geschaltet sein.
2 stellt eine Draufsicht auf eine Ausführungsform eines Kopplers 200 gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung dar. 3 ist ein seitlicher Aufriss des Kopplers 200 von 2. Der Koppler 200 kann eine Mehrzahl von Anschlüssen aufweisen, beispielsweise einschließlich eines Eingangsanschlusses 202, eines Ausgangsanschlusses 204, eines Kopplungsanschlusses 206 und/oder eines Masseanschlusses 208.
In manchen Ausführungsformen kann der Koppler 200 im Allgemeinen so konfiguriert sein wie in 1 dargestellt. Ein erster Induktor 207 kann mit einem zweiten Induktor 209 induktiv gekoppelt sein. Der zweite Induktor 209 kann zwischen den Eingangsanschluss 202 und den Ausgangsanschluss 204 geschaltet sein.
Ein Dünnschichtschaltkreis 211 kann den ersten Dünnschichtinduktor 207 elektrisch mit dem Kopplungsanschluss 206 verbinden. Der Dünnschichtschaltkreis 211 kann mindestens eine Dünnschichtkomponente aufweisen. Zum Beispiel kann der Dünnschichtschaltkreis 211 einen ersten Kondensator 210 aufweisen, der elektrisch zwischen den Kopplungsanschluss 206 und den Masseanschluss 208 geschaltet ist. Der Dünnschichtschaltkreis 211 kann einen zweiten Kondensator 212 und einen ersten Widerstand 214 aufweisen, die in Reihe zwischen den Kopplungsanschluss 206 und den Masseanschluss 208 geschaltet sind. Der Dünnschichtschaltkreis 211 kann einen zweiten Widerstand 216 aufweisen, der zwischen den ersten Induktor 207 und den Masseanschluss 208 geschaltet ist. Der dritte Dünnschichtschaltkreis 211 kann einen dritten Widerstand 222 aufweisen, der an einem ersten Ende mit sowohl einem dritten Induktor 220 als auch dem ersten Induktor 207 und am anderen Ende mit sowohl dem ersten Widerstand 214 als auch dem zweiten Kondensator 212 verbunden ist. Der dritte Induktor 220 kann zwischen den ersten Induktor 207 und den Kopplungsanschluss 206 geschaltet sein.
Der Koppler 200 kann ein monolithisches Basissubstrat 226 aufweisen, das ein keramisches Material enthalten kann. Wie in 2 und 3 gezeigt ist, kann das monolithische Basissubstrat 226 eine erste Oberfläche 228 und eine zweite Oberfläche 230 aufweisen. Das monolithische Basissubstrat 226 kann eine Länge 232 in einer X-Richtung 234 aufweisen. Das monolithische Basissubstrat 226 kann eine Breite 236 (2) in einer Y-Richtung 238 und eine Dicke 240 (3) in einer Z-Richtung 242, die senkrecht zu der X-richtung 234 und der Y-Richtung 238 ist, aufweisen. Die Länge 232 des Kopplers 200 kann weniger als etwa 1,4 mm betragen. Die Breite 236 des Kopplers 200 kann weniger als etwa 1 mm betragen.
Eine Mehrzahl von Dünnschichtkomponenten kann über der ersten Oberfläche 228 des monolithischen Basissubstrats 226 ausgebildet sein. Zum Beispiel kann eine erste gemusterte leitende Schicht 243 (3) über der ersten Oberfläche 228 des monolithischen Basissubstrats 226 ausgebildet sein, die die Dünnschichtkomponenten aufweist und/oder verbindet. Zum Beispiel kann die erste gemusterte leitende Schicht den ersten Widerstand 214 und den zweiten Widerstand 216 aufweisen. Der erste Widerstand 214 und/oder der zweite Widerstand 216 kann/können durch selektives Ätzen der ersten gemusterten leitenden Schicht 243, die über einer Widerstandsschicht ausgebildet ist, ausgebildet werden, um die Widerstandsschicht freizulegen, so dass die erste gemusterte leitende Schicht 243 nicht mehr über den ersten Widerstand 214, den zweiten Widerstand 216 und/oder den dritten Widerstand 222 verbunden ist. Die Widerstandsschichten der Widerstände 214, 216, 222 können eine Reihe verschiedener Widerstandsmaterialien aufweisen, wie etwa Tantalnitrid.
Der Koppler 200 kann eine dielektrische Schicht 244 über der ersten Oberfläche 228 des monolithischen Basissubstrats 226 aufweisen. Die dielektrische Schicht 244 kann eine erste Oberfläche 246 und eine zweite Oberfläche 248 gegenüber der ersten Oberfläche 246 aufweisen. Die zweite Oberfläche 248 der dielektrischen Schicht 244 kann der ersten Oberfläche 228 des monolithischen Basissubstrats 226 zugewandt sein. Eine zweite gemusterte leitende Schicht 249 kann über der ersten Oberfläche 228 des monolithischen Basissubstrats 226 ausgebildet sein. In 2 wird die erste gemusterte leitende Schicht 243 durch eine dunklere Schattierung als die zweite gemusterte leitende Schicht 249 dargestellt. Die zweite gemusterte leitende Schicht 249 kann eine erste Elektrode 256 des zweiten Kondensators 212, eine zweite leitende Schicht 264 des ersten Induktors 207, eine leitende Schicht 270 des zweiten Induktors 209 und/oder eine zweite leitende Schicht 252 des dritten Induktors 220 aufweisen, beispielsweise wie unten beschrieben.
Der dritte Induktor 220 kann die erste leitende Schicht 250, die über der ersten Oberfläche 228 des monolithischen Basissubstrats 226 ausgebildet ist, eine zweite leitende Schicht 252, die über der ersten Oberfläche 246 der dielektrischen Schicht 244 ausgebildet ist, und eine Durchkontaktierung 254, die die erste leitende Schicht 250 mit der zweiten leitenden Schicht 252 verbindet, aufweisen. Die zweite leitende Schicht 252 kann mit dem Kopplungsanschluss 206 verbunden sein. Die erste leitende Schicht 250 kann mit dem dritten Widerstand 222 verbunden sein.
Der erste und der zweite Dünnschichtkondensator 210, 212 kann/können jeweilige Elektroden aufweisen, die durch die dielektrische Schicht 244 voneinander beabstandet werden. Zum Beispiel kann der zweite Dünnschichtkondensator 212 eine erste Elektrode 256, die über der ersten Oberfläche 228 des monolithischen Basissubstrats 226 ausgebildet ist, und eine zweite Elektrode 258, die über der ersten Oberfläche 246 der dielektrischen Schicht 244 ausgebildet sein kann, aufweisen. Die erste Elektrode 256 kann mit dem Masseanschluss 208 verbunden sein. Die zweite Elektrode 258 kann mit sowohl dem ersten Widerstand 214 als auch dem zweiten Widerstand 222 verbunden sein.
Der erste Dünnschichtkondensator 210 kann eine erste Elektrode 260, die über der ersten Oberfläche 228 des monolithischen Basissubstrats 226 ausgebildet ist, und eine zweite Elektrode 262, die über der ersten Oberfläche 246 der dielektrischen Schicht 244 ausgebildet ist, aufweisen. Die erste Elektrode 260 des ersten Dünnschichtkondensators 210 kann mit dem Kopplungsanschluss 206 verbunden sein. In manchen Ausführungsformen kann die zweite Elektrode 262 des ersten Dünnschichtkondensators 210 als Einheit mit dem zweiten Kondensator 258 des zweiten Dünnschichtkondensators 212 (z.B. als Teil derselben leitenden Schicht) ausgebildet sein.
Der erste Induktor 207 kann eine dielektrische Schicht 264 aufweisen, die über der ersten Oberfläche 246 des monolithischen Basissubstrats 226 ausgebildet ist. Die leitende Schicht 264 kann eine Schleife bilden. Der erste Induktor 207 kann eine erste Durchkontaktierung 266 und eine zweite Durchkontaktierung 268 aufweisen, die mit der leitenden Schicht 264 mit der gemusterten leitenden Schicht 243 verbunden sind. Zum Beispiel kann die erste Durchkontaktierung 266 die leitende Schicht 264 mit dem dritten Widerstand 222 und der ersten leitenden Schicht 250 des dritten Induktors 220 verbinden. Die zweite Durchkontaktierung 268 kann die leitende Schicht 264 mit dem zweiten Widerstand 216 verbinden.
Der zweite Induktor 209 kann eine leitende Schicht 270 aufweisen, die mit sowohl dem Eingangsanschluss 202 als auch dem Ausgangsanschluss 204 verbunden ist. Die leitende Schicht 270 kann mit dem ersten Induktor 207 induktiv gekoppelt sein. Der zweite Induktor 209 kann von dem ersten Induktor 207 in einer X-Y-Ebene, die parallel zu der ersten Oberfläche 228 des monolithischen Basissubstrats 226 ist, entlang zumindest eines Teils der leitenden Schicht 264 des ersten Induktors 207 gleichmäßig beabstandet sein. Zum Beispiel kann der zweite Induktor 209 vom ersten Induktor 207 durch einen ersten trennenden Abstand 271 in der Y-Richtung 238 und durch einen zweiten trennenden Abstand 273 in der X-Richtung 234 beabstandet sein. Der erste trennende Abstand 271 kann dem zweiten trennenden Abstand 273 ungefähr gleich sein. Der erste trennende Abstand 271 kann über Abschnitten der Induktoren 207, 209, die in der Y-Richtung 238 länglich sind, ungefähr gleichmäßig sein. Der zweite trennende Abstand 273 kann über Abschnitten der Induktoren 218, 224, die in der X-Richtung 234 länglich sind, ungefähr gleichmäßig sein.
Wie in 3 gezeigt ist, kann der Koppler 200 eine Abdeckungsschicht 272 aufweisen, die über der zweiten Oberfläche 246 der dielektrischen Schicht 244 ausgebildet ist. Die Abdeckungsschicht 272 kann eine erste Oberfläche 274 und eine zweite Oberfläche 276 aufweisen. Die zweite Oberfläche 276 der Abdeckungsschicht 272 kann der ersten Oberfläche 246 der dielektrischen Schicht 244 zugewandt sein. Die Abdeckungsschicht 272 kann eine Reihe verschiedener geeigneter Materialien, wie etwa Siliciumoxynitrid, aufweisen.
In manchen Ausführungsformen kann eine erste Schutzschicht über der ersten Oberfläche 274 der Abdeckungsschicht 272 ausgebildet sein. Die erste Schutzschicht kann eine Reihe verschiedener geeigneter Materialien, wie etwa Polyimid, aufweisen.
Wie in 3 gezeigt ist, können sich die Anschlüsse 202, 204, 206, 208 durch die Abdeckungsschicht 272 (und die erste Schutzschicht, falls vorhanden) hindurch erstrecken und können elektrisch mit der ersten gemusterten leitenden Schicht 243 und/oder der zweiten gemusterten leitenden Schicht 249 verbunden sein. Genauer kann der Kopplungsanschluss 206, wie in 2 gezeigt ist, elektrisch mit sowohl der zweiten leitenden Schicht 252 des zweiten Kondensators 212 als auch der ersten Elektrode 260 des ersten Kondensators 210 und dem ersten Widerstand 214 verbunden sein. Sowohl der Eingangsanschluss 202 als auch der Ausgangsanschluss 204 können elektrisch mit der leitenden Schicht 270 des zweiten Induktors 209 verbunden sein. Der Masseanschluss 208 kann elektrisch mit sowohl dem zweiten Widerstand 216 als auch der ersten Elektrode 256 und dem zweiten Kondensator 212 verbunden sein.
Die Anschlüsse 202, 204, 206, 208 können über die erste Oberfläche 274 der Abdeckungsschicht 272 vorstehen, so dass der Koppler 200 über die Anschlüsse 202, 204, 206, 208 montiert und elektrisch verbunden werden kann (z.B. mit einer gedruckten Schaltung). Die Anschlüsse 202, 204, 206, 208 können durch selektives Ätzen, gefolgt von einer Abscheidung eines ersten leitenden Materials (z.B. Kupfer), beispielsweise durch galvanisches Beschichten, ausgebildet werden. Die Anschlüsse 202, 204, 206, 208 können eine oder mehrere Schichten über dem ersten leitenden Material, wie etwa eine Beschichtung aus Zinn, Nickel oder einer Mischung davon, aufweisen.
Wie in 4 gezeigt ist, sind Aspekte der vorliegenden Offenbarung auf ein Verfahren 400 zum Ausbilden eines oberflächenmontierbaren Kopplers gerichtet. Generell wird das Verfahren 400 hierin unter Bezugnahme auf den oben unter Bezugnahme auf 1-3 beschriebenen Dünnschichtkoppler 200 beschrieben. Man beachte jedoch, dass das offenbarte Verfahren 400 mit jedem geeigneten Dünnschichtkoppler implementiert werden kann. Auch wenn in 4 um der Erläuterung und Erörterung willen Schritte abgebildet sind, die in einer bestimmten Reihenfolge durchgeführt werden, sind die hierin erörterten Verfahren nicht auf irgendeine bestimmte Reihenfolge oder Anordnung beschränkt. Anhand der hierin bereitgestellten Offenbarungen wird ein Fachmann erkennen, dass verschiedene Schritte der hierin offenbarten Verfahren auf verschiedene Weise weggelassen, umgestellt, kombiniert und/oder angepasst werden können, ohne vom Bereich der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.
Das Verfahren 400 kann bei (402) das Bereitstellen eines monolithischen Basissubstrats mit einer ersten Oberfläche beinhalten, beispielsweise wie oben unter Bezugnahme auf 2 und 3 beschrieben wurde. Das monolithische Basissubstrat kann eine zweite Oberfläche entgegengesetzt zur unteren Oberfläche, eine Länge in einer x-Richtung und eine Breite in einer y-Richtung, die senkrecht ist zu der x-Richtung, aufweisen, wobei die Breite geringer ist als die Länge, beispielsweise wie oben unter Bezugnahme auf 2 und 3 beschrieben wurde.
Das Verfahren 400 kann bei (404) das Ausbilden einer Mehrzahl von Anschlüssen über der ersten Oberfläche des monolithischen Basissubstrats einschließen. Die Anschlüsse können eine erste gemusterte leitende Schicht und/oder eine zweite gemusterte leitende Schicht elektrisch in Kontakt bringen, beispielsweise wie oben unter Bezugnahme auf 2 und 3 beschrieben wurde.
Das Verfahren 400 kann bei (406) das Ausbilden einer Mehrzahl von Dünnschichtkomponenten beinhalten. Zum Beispiel kann die Mehrzahl von Dünnschichtkomponenten den ersten Dünnschichtinduktor 207 und den zweiten Dünnschichtinduktor 209, der beispielsweise induktiv mit dem ersten Dünnschichtinduktor 207 gekoppelt ist und elektrisch zwischen den Eingangs- und den Ausgangsport 202, 204 geschaltet ist, aufweisen, wie oben unter Bezugnahme auf 2 und 3 beschrieben wurde. Die Mehrzahl von Dünnschichtkomponenten kann beispielsweise den Dünnschichtschaltkreis 211 einschließen, wie oben unter Bezugnahme auf 2 und 3 beschrieben wurde.
II. Simulationsdaten
5 stellt theoretisch berechnete S-Parametern für den Koppler 200 von 2 und 3 gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung über einem Frequenzbereich, der sich von 2 GHz bis 8 GHz erstreckt, dar. Wie in der Technik bekannt ist, werden die S-Parameter mit Subskripts in der folgenden Form ausgedrückt: S(a,b). Die Werte a und -b geben Anschlussnummern an, die dem S-Parameter zugeordnet sind, so dass jeder S-Parameter so betrachtet werden kann, dass er das Signal darstellt, das als Ergebnis eines Signals, das am Anschluss a eingegeben wird, am Anschluss b resultiert. Wie in der Technik bekannt ist, werden die S-Parameter üblicherweise wie folgt bezeichnet:

S-Parameter Name

S (1,1) Rückflussdämpfung

S (1,2) Einfügungsdämpfung

S (1,3) Kopplungsfaktor

S (1,4) Isolationsfaktor
Wie in 5 gezeigt ist, ist der Kopplungsfaktor S(3,1) bei 2 GHz gleich -21,968 dB, bei 4,854 GHz gleich -19,007 dB und bei 8 GHz gleich -20,736 dB. Somit zeigt der Koppler eine sehr gleichmäßige Kopplung über einem breiten Kopplungsfrequenzbereich. Genauer variiert der Kopplungsfaktor von 2 GHz bis 8 GHz um etwa 3 dB. somit umspannt in diesem Beispiel der Kopplungsfrequenzbereich 6 GHz, und zwar von 2 GHz bis 8 GHz. Jedoch kann der Kopplungsfrequenzbereich in anderen Ausführungsformen einen kleineren Frequenzbereich (z.B. 4 GHz, 3 GHz, 2 GHz oder weniger) oder einen größeren Frequenzbereich (z.B. 7 GHz, 8 GHz oder mehr) umspannen. Außerdem kann der Kopplungsfrequenzbereich eine Untergrenze aufweisen, die im Bereich von etwa 250 MHz bis etwa 6 GHz liegt.
Wie aus 5 ersichtlich ist, kann der Koppler ausgezeichnete Einfügungsdämpfungseigenschaften zeigen, S(1,2). Zum Beispiel kann die Einfügungsdämpfung S(1,2) von 2 GHz bis 8 GHz -0,564 dB oder mehr betragen. Wie aus 5 hervorgeht, kann S(3,2) von 2 GHz bis 8 GHz -40,238 dB oder weniger betragen.
III. Tests
Tests auf Kopplungsfaktor, Einfügungsdämpfung, Rückflussdämpfung und andere S-Parameter können unter Verwendung eines Quellensignalgenerators (z.B. einer Source Measure Unit (SMU) 1306 von Keithley der Reihe 2400, beispielsweise einer Keithley 2410-C SMU) durchgeführt werden. Zum Beispiel kann ein Eingangssignal an den Eingangsanschluss des Kopplers angelegt werden, und ein Ausgangssignal kann an dem Ausgangsanschluss des Kopplers unter Verwendung des Quellensignalgenerators gemessen werden.
IV. Anwendungen
Der Eingangs- und der Ausgangsanschluss des Kopplers können wirkmäßig mit einer Signalquellenkomponente verbunden sein Der Kopplungsanschluss und/oder der Masseanschluss des Kopplers kann/können verwendet werden, um ein gekoppeltes Signal an einer separaten Komponente (z.B. zum Überwachen oder Steuern der Signalquellenkomponente) bereitzustellen. Zum Beispiel kann die gekoppelte Leitung ein gekoppeltes Signal an einer Rückkopplungs-Regelungsschleife bereitstellen, die einem Verstärker eines Funkfrequenzsenders zugeordnet ist.
Der offenbarte Koppler kann in einer Reihe verschiedener Anwendungen verwendet werden. Beispielsanwendungen schließen Anwendungen für WiFi, Worldwide Interoperability for Microwave Access (WiMAX), Wireless Broadband (WIBRO), Long Term Evolution (LTE), Bluetooth und/oder Low Power Radio Gateway ein. Zusätzliche Beispiele schließen eine Leistungserfassung, eine Frequenzerfassung und eine Überwachung eines Spannungs-Stehwellenverhältnisses (VSWR) ein.
Diese und andere Modifikationen und Variationen der vorliegenden Erfindung können von einem Durchschnittsfachmann in die Praxis umgesetzt werden, ohne vom Gedanken und Bereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Außerdem sei klargestellt, dass Aspekte der verschiedenen Ausführungsformen sowohl als Ganzes als auch in Teilen untereinander ausgetauscht werden können. Ferner wird ein Durchschnittsfachmann erkennen, dass die obige Beschreibung nur Beispiele liefern soll und die Erfindung nicht beschränken soll, die in den beigefügten Ansprüchen näher beschrieben wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 62/817647 [0001]

Claims

Oberflächenmontierbarer Koppler, umfassend: ein monolithisches Basissubstrat mit einer ersten Oberfläche, einer zweiten Oberfläche, einer Länge in einer X-Richtung und einer Breite in einer Y-Richtung, die senkrecht ist zu der X-Richtung; eine Mehrzahl von Anschlüssen, die über der ersten Oberfläche des monolithischen Basissubstrats ausgebildet sind, wobei die Mehrzahl von Anschlüssen einen Kopplungsanschluss, einen Eingabeanschluss und einen Ausgabeanschluss umfasst; einen ersten Dünnschichtinduktor; einen zweiten Dünnschichtinduktor, der induktiv mit dem ersten Dünnschichtinduktor gekoppelt ist und elektrisch zwischen den Eingabe- und den Ausgabeanschluss geschaltet ist; einen Dünnschichtschaltkreis, der den ersten Dünnschichtinduktor mit dem Kopplungsanschluss verbindet, wobei der Dünnschichtschaltkreis mindestens eine Dünnschichtkomponente umfasst.
Koppler nach Anspruch 1, wobei die mindestens eine Dünnschichtkomponente des Dünnschichtschaltkreises eine Schicht mit einer Dicke umfasst, die geringer ist als etwa 50 Mikrometer.
Koppler nach Anspruch 1, wobei die mindestens eine Dünnschichtkomponente des Dünnschichtschaltkreises einen Dünnschichtwiderstand umfasst.
Koppler nach Anspruch 3, wobei der Dünnschichtwiderstand Tantalnitrid umfasst.
Koppler nach Anspruch 1, wobei der Koppler eine dielektrische Schicht umfasst, die über der ersten Oberfläche des monolithischen Basissubstrats angeordnet ist, wobei die dielektrische Schicht eine erste Oberfläche und eine zweite Oberfläche aufweist, wobei die zweite Oberfläche der dielektrischen Schicht der ersten Oberfläche des monolithischen Basissubstrats zugewandt ist.
Koppler nach Anspruch 5, wobei die mindestens eine Dünnschichtkomponente des Dünnschichtschaltkreises einen Dünnschichtkondensator umfasst, der eine erste Elektrode, die über der ersten Oberfläche des monolithischen Basissubstrats ausgebildet ist, und eine zweite Elektrode, die über der ersten Oberfläche des monolithischen Basissubstrats ausgebildet ist, umfasst.
Koppler nach Anspruch 5, ferner eine Abdeckungsschicht umfassend, die über der ersten Oberfläche der dielektrischen Schicht ausgebildet ist.
Koppler nach Anspruch 7, wobei die Abdeckungsschicht Siliciumoxynitrid umfasst.
Koppler nach Anspruch 1, wobei die mindestens eine Dünnschichtkomponente des Dünnschichtschaltkreises einen dritten Dünnschichtinduktor umfasst.
Koppler nach Anspruch 1, ferner umfassend: eine dielektrische Schicht, die über der ersten Oberfläche des monolithischen Basissubstrats angeordnet ist, wobei die dielektrische Schicht eine erste Oberfläche und eine zweite Oberfläche aufweist, wobei die zweite Oberfläche der dielektrischen Schicht der ersten Oberfläche des monolithischen Basissubstrats zugewandt ist; und einen dritten Dünnschichtinduktor, der eine erste leitende Schicht, die über der ersten Oberfläche des monolithischen Basissubstrats ausgebildet ist, eine zweite leitende Schicht, die über der oberen Oberfläche der dielektrischen Schicht ausgebildet ist, und eine Durchkontaktierung, die die erste leitende Schicht mit der zweiten leitenden Schicht verbindet, umfasst.
Koppler nach Anspruch 1, wobei der erste Induktor eine erste leitende Schicht umfasst, die in einer ersten Richtung länglich ist, und der zweite Induktor eine zweite leitende Schicht umfasst, die parallel zu der ersten leitenden Schicht und von der ersten leitenden Schicht in einer zweiten Richtung, die senkrecht ist zu der ersten Richtung, durch einen ungefähr gleichmäßigen trennenden Abstand entlang zumindest eines Abschnitts der ersten leitenden Schicht beabstandet ist.
Koppler nach Anspruch 1, wobei die mindestens eine Dünnschichtkomponente des Dünnschichtschaltkreises einen dritten Dünnschichtinduktor und einen Dünnschichtkondensator umfasst, und wobei der dritte Dünnschichtinduktor und der Dünnschichtkondensator elektrisch parallel miteinander verbunden sind und jeweils elektrisch in Reihe zwischen den ersten Dünnschichtinduktor und den Kopplungsanschluss geschaltet sind.
Koppler nach Anspruch 1, wobei eine Breite des Kopplers geringer ist als etwa 1,2 mm.
Koppler nach Anspruch 1, wobei eine Länge des Kopplers geringer ist als etwa 2 mm.
Koppler nach Anspruch 1, wobei eine Grundfläche des Kopplers geringer ist als etwa 3 mm².
Koppler nach Anspruch 1, wobei das monolithische Basissubstrat ein keramisches Material umfasst.
Koppler nach Anspruch 1, wobei ein Kopplungsfaktor des Kopplers über einem Kopplungsfrequenzbereich, der eine Untergrenze, die im Bereich von etwa 250 MHz bis etwa 6 GHz liegt, und eine Obergrenze, die um mindestens 2 GHz höher ist als die Untergrenze, aufweist, um weniger als etwa 4 dB variiert.
Koppler nach Anspruch 17, wobei die Untergrenze des Frequenzbereichs etwa 2 GHz beträgt.
Oberflächenmontierbarer Koppler, umfassend: ein monolithisches Basissubstrat; mindestens einen Anschluss, der entlang einer Außenseite des Kopplers freiliegt, um den Koppler an einer Oberfläche montieren zu können; und mindestens eine Dünnschichtkomponente; wobei: eine Grundfläche des Kopplers weniger als etwa 3 mm² beträgt; und ein Kopplungsfaktor des Kopplers über einem Kopplungsfrequenzbereich mit einer Untergrenze, die im Bereich von etwa 250 MHz bis etwa 6 GHz liegt, und einer Obergrenze, die um mindestens 2 GHz größer ist als die Untergrenze, um weniger als etwa 4 dB variiert.
Koppler nach Anspruch 19, wobei die mindestens eine Dünnschichtkomponente einen Dünnschichtwiderstand umfasst.
Koppler nach Anspruch 20, wobei der Dünnschichtwiderstand Tantalnitrid umfasst.
Koppler nach Anspruch 19, ferner eine dielektrische Schicht umfassend, die über der ersten Oberfläche des monolithischen Basissubstrats angeordnet ist, wobei die dielektrische Schicht eine erste Oberfläche und eine zweite Oberfläche aufweist, wobei die zweite Oberfläche der dielektrischen Schicht der ersten Oberfläche des monolithischen Basissubstrats zugewandt ist.
Koppler nach Anspruch 22, ferner einen Dünnschichtkondensator umfassend, der eine erste Elektrode, die über der ersten Oberfläche des monolithischen Basissubstrats ausgebildet ist, und eine zweite Elektrode, die über der ersten Oberfläche des monolithischen Basissubstrats ausgebildet ist, umfasst.
Koppler nach Anspruch 22, wobei die mindestens eine Dünnschichtkomponente einen Dünnschichtinduktor umfasst, der eine erste leitende Schicht, die über der ersten Oberfläche des monolithischen Basissubstrats ausgebildet ist, eine zweite leitende Schicht, die über der ersten Oberfläche der dielektrischen Schicht ausgebildet ist, und eine Durchkontaktierung, die die erste leitende Schicht mit der zweiten leitenden Schicht verbindet, umfasst.
Koppler nach Anspruch 19, wobei die mindestens eine Dünnschichtkomponente einen Dünnschichtkondensator umfasst.
Koppler nach Anspruch 19, wobei die mindestens eine Dünnschichtkomponente einen Dünnschichtinduktor umfasst.
Koppler nach Anspruch 19, wobei: der mindestens eine Anschuss einen Kopplungsanschluss, einen Eingangsanschluss und einen Ausgangsanschluss umfasst; und die mindestens eine Dünnschichtkomponente umfasst: einen ersten Dünnschichtinduktor; und einen zweiten Dünnschichtinduktor, der induktiv mit dem ersten Dünnschichtinduktor gekoppelt ist und elektrisch zwischen den Eingabe- und den Ausgabeanschluss geschaltet ist.
Koppler nach Anspruch 27, ferner einen Dünnschichtschaltkreis umfassend, der den ersten Dünnschichtinduktor elektrisch mit dem Kopplungsanschluss verbindet.
Koppler nach Anspruch 27, wobei der Dünnschichtschaltkreis einen Dünnschichtwiderstand umfasst.
Koppler nach Anspruch 27, wobei der Dünnschichtschaltkreis einen Dünnschichtkondensator umfasst.
Koppler nach Anspruch 27, wobei der Dünnschichtschaltkreis einen dritten Dünnschichtinduktor umfasst.
Koppler nach Anspruch 27, wobei der erste Dünnschichtinduktor eine erste leitende Schicht umfasst, die in einer ersten Richtung länglich ist, und der zweite Dünnschichtinduktor eine zweite leitende Schicht umfasst, die parallel zu der ersten leitenden Schicht und von der ersten leitenden Schicht in einer zweiten Richtung, die senkrecht ist zu der ersten Richtung, durch einen ungefähr gleichmäßigen trennenden Abstand entlang zumindest eines Abschnitts der ersten leitenden Schicht beabstandet ist.
Koppler nach Anspruch 19, ferner eine Abdeckungsschicht umfassend, die über der zweiten Oberfläche des monolithischen Basissubstrats ausgebildet ist.
Koppler nach Anspruch 33, wobei die Abdeckungsschicht Siliciumoxynitrid umfasst.
Koppler nach Anspruch 19, wobei eine Länge des Kopplers geringer ist als etwa 2 mm.
Koppler nach Anspruch 19, wobei eine Breite des Kopplers geringer ist als etwa 1 mm.
Koppler nach Anspruch 19, wobei das monolithische Basissubstrat ein keramisches Material umfasst.
Koppler nach Anspruch 19, wobei die Untergrenze des Frequenzbereichs etwa 2 GHz beträgt.
Koppler nach Anspruch 19, wobei die mindestens eine Dünnschichtkomponente eine Schicht mit einer Dicke umfasst, die geringer ist als etwa 50 Mikrometer.
Verfahren zum Bilden eines oberflächenmontierbaren Kopplers, wobei das Verfahren umfasst: Bereitstellen eines monolithisches Basissubstrats mit einer ersten Oberfläche, einer zweiten Oberfläche, die der ersten Oberfläche entgegengesetzt ist; Ausbilden einer Mehrzahl von Anschlüssen über der ersten Oberfläche des monolithischen Basissubstrats; Ausbilden einen ersten Dünnschichtinduktors; Ausbilden eines zweiten Dünnschichtinduktors, der induktiv mit dem ersten Dünnschichtinduktor gekoppelt ist und elektrisch zwischen den Eingabe- und den Ausgabeanschluss geschaltet ist; und Ausbilden eines Dünnschichtschaltkreises, der mindestens eine Dünnschichtkomponente aufweist und den ersten Dünnschichtinduktor elektrisch mit dem Kopplungsanschluss verbindet, wobei der Dünnschichtschaltkreis mindestens eine Dünnschichtkomponente umfasst.