DE112020001192T5

DE112020001192T5 - Doppelseitiges hochleistungs-dünnschichtfilter

Info

Publication number: DE112020001192T5
Application number: DE112020001192.5T
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: 2019-03-12
Filing date: 2020-03-04
Publication date: 2021-11-18
Also published as: KR20230169423A; US11108368B2; CN113557664A; CN113557664B; TWI810439B; US20220014163A1; WO2020185462A1; IL286158A; JP2022522035A; JP7382417B2; US20200295727A1; TW202110085A; KR20210127261A; JP2023012494A; IL286158B

Abstract

Es wird ein Hochleistungs-Dünnschichtfilter offenbart, das ein Substrat mit einer Substratdicke in einer Z-Richtung zwischen einer ersten Oberfläche und einer zweiten Oberfläche aufweist. Ein Dünnschichtkondensator kann über der ersten Oberfläche ausgebildet sein. Ein Dünnschichtinduktor kann von dem Dünnschichtkondensator zumindest durch die Dicke des Substrats beabstandet sein. Eine Durchkontaktierung kann in dem Substrat ausgebildet sein und den Dünnschichtkondensator elektrisch mit dem Dünnschichtinduktor verbinden. Die Durchkontaktierung kann eine polymere Zusammensetzung aufweisen.

Description

Verweis auf verwandte Anmeldungen
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der vorläufigen US-Patentanmeldung mit der laufenden Nummer 62/817,140, die als Anmeldedatum den 12. März 2019 hat, und der US-Patentanmeldung mit der laufenden Nummer 62/819,821, die als Anmeldedatum den 18. März 2019 hat, die durch Bezugnahme in Gänze hierin aufgenommen sind.
Gebiet der Erfindung
Der vorliegende Gegenstand betrifft allgemein Dünnschichtfilter. Genauer betrifft der vorliegende Gegenstand ein doppelseitiges Hochleistungs-Dünnschichtfilter.
Allgemeiner technischer Hintergrund
Eine Hochfrequenz-Funksignalkommunikation wird immer populärer. Eine Entwicklung hin zu einer Miniaturisierung hat auch die Beliebtheit von kleinen, passiven Komponenten gesteigert und allgemein die Leistungsverträglichkeit solcher Komponenten verringert. Die Miniaturisierung hat auch die Schwierigkeit bei der Montage kleiner, passiver Komponenten an Oberflächen erhöht. Somit wäre ein kleines, an einer Oberfläche montierbares Filter mit hoher Leistungsverträglichkeit in der Technik willkommen.
Abriss
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann ein Hochleistungs-Dünnschichtfilter ein Substrat mit einer ersten Oberfläche und einer zweiten Oberfläche, die der ersten Oberfläche in einer Z-Richtung entgegengesetzt ist, aufweisen. Ein Dünnschichtkondensator kann über der unteren Oberfläche ausgebildet sein. Ein Dünnschichtinduktor kann von dem Dünnschichtkondensator zumindest durch das Substrat in der Z-Richtung beabstandet sein. Eine Durchkontaktierung kann in dem Substrat ausgebildet sein und den Dünnschichtkondensator elektrisch mit dem Dünnschichtinduktor verbinden. Die Durchkontaktierung kann eine polymere Zusammensetzung aufweisen.
Gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann ein Hochleistungs-Dünnschichtfilter ein Substrat mit einer ersten Oberfläche und einer zweiten Oberfläche, die der ersten Oberfläche entgegengesetzt ist, aufweisen. Das Filter kann einen Dünnschichtkondensator aufweisen, der über der unteren Oberfläche ausgebildet ist. Das Filter kann einen Dünnschichtinduktor aufweisen, der von dem Dünnschichtkondensator in der Z-Richtung zumindest durch das Substrat beabstandet ist. Das Hochleistungs-Dünnschichtfilter kann eine Flächenleistungskapazität aufweisen, die größer ist als etwa 0,5 W/mm².
Gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann ein Verfahren zum Ausbilden eines Hochleistungs-Dünnschichtfilters die Bereitstellung eines Substrats mit einer ersten Oberfläche und einer zweiten Oberfläche, die der ersten Oberfläche entgegengesetzt ist, einschließen. Das Verfahren kann beinhalten: Abscheiden eines Dünnschichtkondensators über der unteren Oberfläche; Abscheiden eines Dünnschichtinduktors, der von dem Dünnschichtkondensator in der Z-Richtung zumindest durch das Substrat beabstandet ist; und Ausbilden einer Durchkontaktierung in dem Substrat und elektrisch Verbinden des Dünnschichtkondensators und des Dünnschichtinduktors. Die Durchkontaktierung kann eine polymere Zusammensetzung 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:

1A ein Schema eines Filters gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung darstellt;
1B eine Draufsicht auf eine Ausführungsform eines Hochleistungs-Dünnschichtfilters gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung darstellt;
1C einen seitlichen Aufriss des Filters von 1A darstellt;
1D einen seitlichen Aufriss eines Beispiels für eine Durchkontaktierung in dem Filter von 1B und 1C gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung darstellt;
2A eine schematische Ansicht eines Hochleistungs-Dünnschichtfilters gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung darstellt;
2B eine Draufsicht auf eine anderen Ausführungsform eines Hochleistungs-Dünnschichtfilters gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung darstellt;
2C einen seitlichen Aufriss des Filters von 2B darstellt;
3A einen Abschnitt eines Filters, das einen Induktor einschließt, gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung darstellt;
3B ein seitlicher Aufriss des Filters von 3A ist;
4 ein Ablaufschema eines Verfahrens zum Ausbilden eines Hochleistungs-Dünnschichtfilters gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung darstellt;
5 Daten über eine simulierte Einfügungsdämpfung (S_2,1) und über eine simulierte Rückflussdämpfung (S_1,1) für ein Filter gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung darstellt;
6 durch Versuche erhaltene Daten über eine Einfügungsdämpfung und eine Rückflussdämpfung für das Filter darstellt; und
7 Leistungskapazitätsdaten für ein Filter gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung darstellt.

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 Hochleistungs-Dünnschichtfilter offenbart, das eine ausgezeichnete Leistungsverträglichkeit aufweist. Das Dünnschichtfilter kann als kompakte Vorrichtung konfiguriert sein, die an einer Oberfläche montierbar ist, beispielsweise anhand einer Montage nach Art einer Gitteranordnung bzw. Grid-Array (z.B. einer Montage nach Art eines Land Grid Array (LGA), eines Ball Grid Array (BGA) usw.). Diese Kombination kann für eine einfache Montage und/oder für Anwendungen, in denen ein verfügbarer Montageraum auf einer gedruckten Schaltung begrenzt ist, erstrebenswert sein.
Das Filter kann eine Reihe verschiedener Merkmale aufweisen, durch die die Leistungsverträglichkeit des Filters verbessert wird. Zum Beispiel kann das Filter ein Substrat mit einer Substratdicke in einer Z-Richtung zwischen einer oberen Oberfläche und einer unteren Oberfläche aufweisen. Das Filter kann einen Dünnschichtkondensator und einen Dünnschichtinduktor aufweisen. Der Dünnschichtinduktor kann von dem Dünnschichtkondensator zumindest durch die Dicke des Substrats beabstandet sein. Durch den Abstand des Dünnschichtkondensators und des Induktors durch zumindest die Dicke des Substrats kann die Leistungsverträglichkeit des Filters durch Verbessern einer Wärmeableitung verbessert werden. Somit kann das doppelseitige Design des Filters die Leistungskapazität des Filters verbessern.
In manchen Ausführungsformen kann die Leistungskapazität des Filters größer als etwa 10 W, in manchen Ausführungsformen größer als etwa 12 W, in manchen Ausführungsformen größer als etwa 13 W, in manchen Ausführungsformen größer als etwa 15 W, in manchen Ausführungsformen größer als etwa 20 W und in manchen Ausführungsformen etwa 25 W oder größer sein.
Das Filter kann eine hohe Leistungskapazität in Bezug auf eine Fläche oder eine Grundfläche des Filters in einer X-Y-Ebene aufweisen. Zum Beispiel kann das Filter eine Flächenleistungskapazität aufweisen, die größer als 0,3 W/mm², in manchen Ausführungsformen größer als etwa 0,4 W/mm², in manchen Ausführungsformen größer als etwa 0,5 W/mm², in manchen Ausführungsformen größer als etwa 0,8 W/mm², in manchen Ausführungsformen größer als etwa 1,0 W/mm², in manchen Ausführungsformen größer als etwa 1,2 W/mm², in manchen Ausführungsformen größer als etwa 1,4 W/mm², in manchen Ausführungsformen größer als etwa 1,7 W/mm² ist.
Das Filter kann eine hohe Leistungskapazität in Bezug auf ein Volumen des Filters aufweisen. Zum Beispiel kann das Filter eine Volumenleistungskapazität aufweisen, die größer als 0,3 W/mm³, in manchen Ausführungsformen größer als etwa 0,4 W/mm³, in manchen Ausführungsformen größer als etwa 0,5 W/mm³, in manchen Ausführungsformen größer als etwa 0,8 W/mm³, in manchen Ausführungsformen größer als etwa 1,0 W/mm³, in manchen Ausführungsformen größer als etwa 1,2 W/mm³, in manchen Ausführungsformen größer als etwa 1,4 W/mm³, in manchen Ausführungsformen größer als etwa 1,7 W/mm³ ist.
Die Dicke des Substrats kann größer als etwa 100 Mikrometer, in manchen Ausführungsformen größer als etwa 200 Mikrometer, in manchen Ausführungsformen größer als etwa 400 Mikrometer, in manchen Ausführungsformen größer als etwa 600 Mikrometer, in manchen Ausführungsformen größer als etwa 800 Mikrometer, in manchen Ausführungsformen größer als etwa 1 mm, in manchen Ausführungsformen größer als etwa 2 mm, und in manchen Ausführungsformen größer als etwa 3 mm sein.
Das Filter kann zusätzliche Merkmale aufweisen, die höhere Leistungsverträglichkeiten ermöglichen. Zum Beispiel kann das Filter Durchkontaktierungen aufweisen, die in Bezug auf ihre Länge relativ breit sind. Die (mindestens eine) Durchkontaktierung kann eine jeweilige Durchkontaktierungsbreite in der X-Y-Ebene aufweisen. Ein Verhältnis der Substratdicke zu der (mindestens einen) Durchkontaktierungsbreite kann geringer sein als etwa 7, in manchen Ausführungsformen geringer sein als etwa 6, in manchen Ausführungsformen geringer sein als etwa 5, in manchen Ausführungsformen geringer sein als etwa 4, in manchen Ausführungsformen geringer sein als etwa 3. Zum Beispiel kann die (mindestens eine) Durchkontaktierungsbreite größer sein als etwa 100 Mikrometer, in manchen Ausführungsformen größer sein als etwa 200 Mikrometer, in manchen Ausführungsformen größer sein als etwa 300 Mikrometer und in manchen Ausführungsformen größer sein als etwa 350 Mikrometer.
Die Durchkontaktierungen weisen eine leitende Schicht angrenzend an eine innere Oberfläche des Substrats auf. Die leitende Schicht kann sich von der ersten Oberfläche zur zweiten Oberfläche durch das Substrat hindurch erstrecken, um dazwischen eine elektrische Verbindung bereitzustellen. Die Durchkontaktierung kann mit einem geeigneten polymeren Material gefüllt werden, beispielsweise um die Wärmeableitung zu verbessern und eine hohe Leistungskapazität zu ermöglichen.
Zum Beispiel kann die Durchkontaktierung durch Bohren (z.B. mechanisches Bohren, Laserbohren usw.) eines Durchgangslochs in das Substrat ausgebildet werden. Die leitende Schicht kann durch Sputtern, stromlose Abscheidung, Galvanisierung, eine Kombination davon oder irgendeine andere geeignete Technik über der inneren Oberfläche des Substrats (z.B. direkt darauf oder mit einer oder mehreren Zwischenschichten dazwischen) ausgebildet werden. Die leitende Schicht kann eine Reihe verschiedener geeigneter leitender Materialien aufweisen, wie etwa Kupfer, Silber, Aluminium oder irgendein anderes geeignetes leitendes metallisches oder nicht-metallisches Material. Das Loch kann dann mit einer polymeren Zusammensetzung gefüllt werden.
Zum Beispiel kann die polymere Zusammensetzung ein Epoxid und/oder ein Harz aufweisen. Beispiele schließen beispielsweise Epoxidharze, Polyimidharze, Melaminharze, Harnstoff-Formaldehyd-Harze, Polyurethanharze, phenolische Harze, Polyesterharze usw. ein. Epoxidharze sind besonders geeignet. Beispiele für geeignete Epoxidharze schließen beispielsweise ein: Epoxidharze vom Typ Bisphenol A, Epoxidharze vom Typ Bisphenol F, Epoxidharze vom Typ Phenol-Novolac, Epoxidharze vom Typ Orthocresol-Novolac, bromierte Epoxidharze und Epoxidharze vom Biphenyltyp, cyclische aliphatische Epoxidharze, Epoxidharze vom Typ Glycidylester, Epoxidharze vom Typ Glycidylamin, Epoxidharze vom Typ Cresol-Novolac, Epoxidharze vom Naphthalentyp, Epoxidharze vom Phenolaralkyltyp, Epoxidharze vom Clopentadientyp, heterocyclische Epoxidharze usw. Das Polymer kann ein duroplastisches Harz, ein thermoplastisches Harz oder irgendein anderes geeignetes Harz sein.
Die polymere Zusammensetzung kann dispergierte Teilchen (z.B. als Polymermatrix) aufweisen. In manchen Ausführungsformen können die Teilchen eine relativ hohe Wärmeleitfähigkeit aufweisen. Zum Beispiel können die Teilchen eine Wärmeleitfähigkeit aufweisen, die größer als etwa 10 W/(m · K), in manchen Ausführungsformen größer als etwa 20 W/(m · K), in manchen Ausführungsformen größer als etwa 50 W/(m · K), in manchen Ausführungsformen größer als etwa 100 W/(m · K), in manchen Ausführungsformen größer als etwa 200 W/(m · K) und in manchen Ausführungsformen größer als etwa 200 W/(m · K) ist. Zum Beispiel können die Teilchen in manchen Ausführungsformen ein leitendes keramisches Material sein oder enthalten, wie etwa Oxide von Aluminium (z.B. Aluminiumoxid) und/oder Nitride von Aluminium. Zusätzliche Beispiele schließen Oxide oder Nitride von anderen Metallen, beispielsweise Titan, ein.
In manchen Ausführungsformen können die Teilchen leitende Materialien, wie etwa Silber, Kupfer, Gold, Nickel Zinn oder andere leitende Metalle oder Keramik einschließen. In solchen Ausführungsformen kann die Durchkontaktierung frei sein von der leitenden Schicht, die an die innere Oberfläche des Substrats angrenzt. Jedoch kann die Durchkontaktierung in manchen Ausführungsformen sowohl die leitende Schicht als auch leitende Teilchen aufweisen. Außerdem kann die polymere Zusammensetzung in manchen Ausführungsformen sowohl Teilchen aus einem elektrisch leitfähigen Material (z.B. Silber) als auch Teilchen aus einem wärmeleitenden Material (z.B. Aluminiumoxid, Aluminiumnitrid) aufweisen.
In manchen Ausführungsformen können die Teilchen eine Schicht aus leitendem Material über einem Basismaterial aufweisen. Zum Beispiel können die Teilchen eine Schicht aus Metall (z.B. Silber, Gold, Kupfer usw.) über einem Basismaterial (z.B. Aluminiumoxid, einem Metall usw.) aufweisen.
Die Teilchen in der polymeren Zusammensetzung können eine durchschnittliche Teilchengröße (d50) aufweisen, die im Bereich von etwa 5 Mikrometern bis etwa 150 Mikrometern, in manchen Ausführungsformen von etwa 10 Mikrometern bis etwa 100 Mikrometern und in manchen Ausführungsformen von etwa 20 Mikrometern bis etwa 80 Mikrometern liegt.
Jedoch können in anderen Ausführungsformen Durchkontaktierungen aus einem einzigen leitenden Material verwendet werden, wie etwa aus einem leitenden Metall oder einem anderen geeigneten Material. Beispiele für Materialien schließen Kupfer, Nickel, Zinn, Silber, Gold oder jedes andere geeignete leitende Material ein.
Die (mindestens eine) Durchkontaktierung zeigt einen niedrigen elektrischen Widerstand, der durch eine Metallisierung der Seitenwände der Durchkontaktierung (z.B. der inneren Oberflächen des Substrats) erreicht werden kann. Zum Beispiel kann die (mindestens eine) Durchkontaktierung einen Durchgangswiderstand aufweisen, der, getestet gemäß ASTM B193-16, geringer als etwa 0,01 Ohm-cm, in manchen Ausführungsformen geringer als etwa 0,001 Ohm-cm und in manchen Ausführungsformen geringer als etwa 0,0001 Ohm-cm oder weniger ist.
Außerdem kann das Substrat des Filters ein Material mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit aufweisen. Zum Beispiel kann die Wärmeleitfähigkeit des Substrats bei 300 K größer als etwa 10 W/(m · K), in manchen Ausführungsformen größer als etwa 15 W/(m · K), in manchen Ausführungsformen größer als etwa 20 W/(m · K), in manchen Ausführungsformen größer als etwa 25 W/(m · K) und in manchen Ausführungsformen größer als etwa 50 W/ (m · K) sein.
Das (mindestens eine) Substrat und/oder die (mindestens eine) dielektrische Schicht kann ein Material mit einer dielektrischen Konstante, die, bestimmt gemäß ASTM D2520-13 bei einer Betriebstemperatur von 25 °C und einer Frequenz von 500 MHz, geringer ist als etwa 30, 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, bestimmt gemäß ASTM D2520-13 bei einer Betriebstemperatur von 25 °C und einer Frequenz von 500 MHz, im Bereich von etwa 30 bis etwa 120 oder mehr, in manchen Ausführungsformen von etwa 50 bis etwa 100 und in manchen Ausführungsformen von etwa 70 bis etwa 90 liegen.
Zum Beispiel kann/können das (mindestens eine) Substrat und/oder die dielektrischen Schichten ein oder mehrere geeignete keramische Materialien aufweisen. Geeignete Materialien sind im Allgemeinen wärmeisolierend und wärmeleitend. Zum Beispiel kann das Substrat in manchen Ausführungsformen Saphir, Rubin, Aluminiumoxid (Al₂O₃) , Aluminiumnitrid (AlN), Berylliumoxid (BeO), Aluminiumoxid (Al₂O₃), Bornitrid (BN), Silicium (Si), Siliciumcarbid (SiC), Siliciumdioxid (SiO₂), Siliciumnitrid (Si₃N₄), Galliumarsenid (GaAs), Galliumnitrid (GaN), Zirconiumdioxid (ZrO₂), Mischungen davon, Oxide und/oder Nitride solcher Materialien oder irgendein anderes geeignetes keramisches Material aufweisen. Zusätzliche Beispiele für keramische Materialien schließen Bariumtitanat (BaTiO₃), Calciumtitanat (CaTiO₃), Zinkoxid (ZnO), Keramik, die niedriggebranntes Glas enthält, oder andere glasgebundene Materialien ein.
Der Dünnschichtinduktor kann eine leitende Schicht aufweisen, die eine Spule bildet. Die Spule kann einen Einzelschleifendurchmesser aufweisen, der größer als etwa 200 Mikrometer, in manchen Ausführungsformen größer als etwa 400 Mikrometer, in manchen Ausführungsformen größer als etwa 500 Mikrometer und in manchen Ausführungsformen größer als etwa 600 Mikrometer ist.
Der Dünnschichtinduktor kann eine leitende Schicht mit einer Breite in der X-Y-Ebene aufweisen, die größer als etwa 40 Mikrometer, in manchen Ausführungsformen größer als etwa 50 Mikrometer, in manchen Ausführungsformen größer als etwa 70 Mikrometer und in manchen Ausführungsformen größer als etwa 90 Mikrometer ist.
In manchen Ausführungsformen kann der Dünnschichtinduktor mehrere leitende Schichten aufweisen, die durch eine dielektrische Schicht voneinander beabstandet sind. Die dielektrische Schicht kann ein oder mehrere geeignete dielektrische Materialien aufweisen, einschließlich von denen, die oben mit Bezug auf das Substrat beschrieben wurden. Die dielektrische Schicht kann über der oberen Oberfläche des Substrats angeordnet sein. Die dielektrische Schicht kann eine obere Oberfläche und eine untere Oberfläche aufweisen. Die untere Oberfläche der dielektrischen Schicht kann der oberen Oberfläche des Substrats zugewandt sein. Der Dünnschichtinduktor kann eine erste leitende Schicht, die über der oberen Oberfläche des Substrats 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, aufweisen.
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 Dünnschichtkondensator kann Elektroden aufweisen, die zumindest durch die Dicke der dielektrischen Schicht voneinander beabstandet sind. Der Dünnschichtkondensator kann eine erste Elektrode, die über der unteren Oberfläche des Substrats ausgebildet ist, und eine zweite Elektrode, die über einer unteren Oberfläche der dielektrischen Schicht ausgebildet ist, aufweisen.
Die leitenden Schichten der Dünnschichtkomponenten (z.B. des Dünnschichtkondensators, des Dünnschichtinduktors) und/oder eine Widerstandsschicht eines Dünnschichtwiderstands (falls vorhanden) kann/können Dicken in der Z-Richtung aufweisen, die im 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, in manchen Ausführungsformen von etwa 1 Mikrometer bis etwa 5 Mikrometern liegen.
Das Filter kann als Reihe verschiedener geeigneter Filtertypen konfiguriert sein, einschließlich von beispielweise einem Tiefpassfilter, einem Hochpassfilter oder einem Bandpassfilter. Das Filter kann eine charakteristische Frequenz (z.B. eine Tiefpassfrequenz, eine Hochpassfrequenz, eine Obergrenze einer Bandpassfrequenz oder eine Untergrenze einer Bandpassfrequenz) aufweisen, die im Bereich von etwa 100 MHz bis etwa 5 GHz oder höher, in manchen Ausführungsformen von etwa 150 MHz bis etwa 4 GHz, in manchen Ausführungsformen von etwa 200 MHz bis etwa 3 GHz liegt.
Das Filter kann ausgezeichnete Filtereigenschaften aufweisen. Zum Beispiel kann die Einfügungsdämpfung (S_2,1) für Frequenzen von etwa 565 MHz bis etwa 3 GHz geringer sein als etwa -20 dB. Zum Beispiel kann die Einfügungsdämpfung (S_2,1) für eine Frequenz von etwa 565 MHz bis etwa 2,4 GHz geringer sein als etwa -30 dB. Zum Beispiel kann die Einfügungsdämpfung (S_2,1) für eine Frequenz von etwa 565 MHz bis etwa 2,4 GHz geringer sein als etwa -35 dB.
Die Einfügungsdämpfung kann für Frequenzen im Bereich von 0 MHz bis etwa 400 MHz größer sein als etwa -1 dB, in manchen Ausführungsformen größer sein als etwa -0,75 dB, in machen Ausführungsformen größer sein als etwa -0,6 dB.
Wie oben angegeben, kann das Filter für eine Oberflächenmontage konfiguriert sein. Zum Beispiel kann das Filter ein oder mehrere Kontaktflecken aufweisen, die entlang einer unteren Oberfläche des Filters für eine Oberflächenmontage der Komponente an einer Montagefläche, wie etwa einer gedruckten Schaltung (PCB), freiliegen können. Zum Beispiel kann das Filter 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 die Kontaktflecken nicht entlang von Oberflächen des Substrats erstrecken, wie beispielsweise bei einer Oberflächenmontagevorrichtung (SMD). Somit können in manchen Ausführungsformen Seitenflächen des Substrats frei sein von leitendem Material.
Jedoch kann die Vorrichtung in anderen Ausführungsformen als SMD-Vorrichtung konfiguriert sein. Ein oder mehrere externe Abschlüsse können an Seitenflächen des Substrats für eine Oberflächenmontage des Filters ausgebildet sein. Zum Beispiel kann das Filter als monolithische Vorrichtung konfiguriert sein, die beschichtete externe Abschlüsse an den Seitenflächen aufweist. Als weiteres Beispiel können beschichtete Zinnen an einer oder mehreren Seitenflächen des Substrats für eine Oberflächenmontage des Filters ausgebildet sein.
Wie oben angegeben kann das Filter im Allgemeinen kompakt sein. Zum Beispiel kann das Filter eine Länge aufweisen, die geringer als etwa 14 mm, in manchen Ausführungsformen geringer als etwa 12 mm, in manchen Ausführungsformen geringer als etwa 10 mm und in manchen Ausführungsformen geringer als etwa 8 mm ist und die in manchen Ausführungsformen geringer ist als etwa 4mm. Das Filter kann eine Breite, die geringer als etwa 8 mm, in manchen Ausführungsformen geringer als etwa 6 mm und in manchen Ausführungsformen geringer als etwa 4 mm ist, aufweisen. Zum Beispiel kann das Filter eine EIA-Gehäusegröße von 5550, 3640, 2816, 2520, 2220, 1206, 1005, 0805 oder kleiner aufweisen. In einem Ausführungsbeispiel weist das Filter eine EIA-Gehäusegröße von 2816 auf.
In manchen Ausführungsformen kann das Filter eine erste Schutzschicht, die entlang der oberen Oberfläche oder einer unteren Oberfläche des Filters freiliegt, aufweisen. Zum Beispiel kann die erste Schutzschicht über der oberen Oberfläche des Substrats und/oder über einer oder mehreren Dünnschichtkomponenten, die über der oberen Oberfläche des Substrats ausgebildet sind, ausgebildet sein. Zum Beispiel kann ein Abdeckungssubstrat über der oberen Oberfläche des Substrats ausgebildet sein. Das Abdeckungssubstrat kann ein geeignetes keramisches dielektrisches Material, wie nachstehend beschrieben, aufweisen. Das Abdeckungssubstrat 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.
In anderen Ausführungsformen kann die erste Schutzschicht eine Schicht aus polymerem Material, wie etwa Polyimid, SiNO, Al₂O₃, SiO₂, Si₃N₄, Benzocyclobuten oder Glas, aufweisen. In solchen Ausführungsformen kann die erste Schutzschicht eine Dicke aufweisen, die im Bereich von etwa 1 Mikrometern 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.
In manchen Ausführungsformen kann eine zweite Schutzschicht entlang einer unteren Oberfläche des Filters freiliegen (z.B. über der unteren Oberfläche der dielektrischen Schicht ausgebildet sein). Die zweite Schutzschicht kann ein polymeres Material und/oder ein dielektrisches Material (z.B. organisch oder anorganisch) aufweisen. Beispiele schließen Polyimid, SiNO, Al₂O₃, SiO₂, Si₃N₄, Benzocyclobuten oder Glas ein. Der (mindestens eine) Kontaktfleck kann durch die zweite Schutzschicht hindurch vorstehen, so dass der (mindestens eine) Kontaktfleck entlang der unteren Oberfläche des Filters für eine Oberflächenmontage des Filters freiliegt.
In manchen Ausführungsformen kann das Filter mindestens eine Haftschicht, die mit den Dünnschichtkomponenten (z.B. (mindestens einem) Induktor, Kondensator, Widerstand usw.) in Kontakt steht, aufweisen. Die Haftschicht kann aus einer Reihe verschiedener Materialien, die sich zur Verbesserung der Haftung zwischen den Dünnschichtkomponenten und angrenzenden Schichten, wie etwa dem Substrat, und/oder der (mindestens einen Schutzschicht) (z.B. der (mindestens einen) dielektrischen Schicht, einer polymeren Schicht) 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 ein Nitrid davon) und kann zwischen den Dünnschichtkomponenten und dem Substrat 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.
I. Ausführungsbeispiele
1A stellt ein Schema eines Filters 10 gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung dar. Das Filter 10 kann einen Kondensator 12 aufweisen, der zwischen Masse 14 und einen Ausgang 16 geschaltet ist. Ein Induktor 18 kann zwischen den Eingang 20 und den Ausgang 16 geschaltet sein.
1B stellt eine Draufsicht auf eine Ausführungsform eines Hochleistungs-Dünnschichtfilters 100 gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung dar. 1C stellt einen seitlichen Aufriss des Filters 100 von 1A dar. Das Filter 100 kann ein Substrat 102 mit einer Substratdicke 104 in einer Z-Richtung 106 zwischen einer unteren Oberfläche 108 und einer oberen Oberfläche 110 des Substrats 102 aufweisen. Die Z-Richtung 106 kann senkrecht sein zu sowohl einer X-Richtung 112 als auch einer Y-Richtung 114 (1B). Das Substrat 102 kann ein keramisches Material aufweisen.
Das Filter 100 kann eine Länge 113 in der X-Richtung 112 und eine Breite 115 in der Y-Richtung 114 aufweisen. Die Länge 113 kann größer sein als die Breite 155. Die Länge 113 kann kleiner sein als etwa 14 mm.
Ein Dünnschichtkondensator 116 kann über der unteren Oberfläche 108 ausgebildet sein. Zum Beispiel kann das Filter 100 eine dielektrische Schicht 118 aufweisen. Der Dünnschichtkondensator 116 kann eine erste Elektrode 120, die über der unteren Oberfläche 108 des Substrats 102 ausgebildet ist, und eine zweite Elektrode 122, die über einer unteren Oberfläche 124 der dielektrischen Schicht 118 ausgebildet ist, aufweisen. Die dielektrische Schicht 118 kann eine obere Oberfläche 125 gegenüber der unteren Oberfläche 124 aufweisen. Die obere Oberfläche 125 der dielektrischen Schicht 118 kann der unteren Oberfläche 108 des Substrats 102 zugewandt sein.
Ein Dünnschichtinduktor 126 kann von dem Dünnschichtkondensator 116 in der Z-Richtung 106 zumindest durch die Dicke 104 des Substrats 102 beabstandet sein. Zum Beispiel kann der Dünnschichtinduktor 126 eine leitende Schicht aufweisen, die über der oberen Oberfläche 110 des Substrats 102 ausgebildet ist. Die Dicke 104 des Substrats 102 kann größer sein als etwa 300 Mikrometer. Die leitende Schicht des Dünnschichtinduktors 126 kann eine Breite 127 in der X-Y-Ebene aufweisen. Die Breite 127 kann größer sein als etwa 40 Mikrometer. Der Dünnschichtinduktor 126 kann eine Dicke 131 (1C) in der Z-Richtung 106 aufweisen, die größer ist als etwa 10 Mikrometer. Der Dünnschichtinduktor 126 kann eine Spulenform aufweisen, von der ein Einzelschleifendurchmesser 133 größer ist als etwa 400 Mikrometer.
Eine Massekontaktplatte 128, ein Eingangskontaktfleck 130 und ein Ausgangskontaktfleck 132 können entlang einer unteren Oberfläche 134 des Filters 100 zum Montieren des Filters 100 an einer Montagefläche freiliegen.
Eine oder mehrere Durchkontaktierungen können in dem Substrat 102 ausgebildet sein. Eine erste Durchkontaktierung 136 kann ein erstes Ende des Dünnschichtinduktors 126 elektrisch mit dem Ausgangskontaktfleck 132 verbinden. Zum Beispiel kann die erste Durchkontaktierung 136 an der oberen Oberfläche 110 des Substrats 102 mit dem Dünnschichtinduktor 126 verbunden sein und mit einer leitenden Schicht 138 (1B), die über der unteren Oberfläche 124 der dielektrischen Schicht 118 ausgebildet ist, verbunden sein. Die leitende Schicht 138 kann zwischen die erste Durchkontaktierung 136 und den Ausgangskontaktfleck 132 geschaltet sein.
Eine zweite Durchkontaktierung 140 kann zwischen ein zweites Ende des Dünnschichtinduktors 126 und den Ausgangskontaktfleck 130 geschaltet sein. Die zweite Durchkontaktierung 140 kann an der oberen Oberfläche 110 des Substrats 102 mit dem Dünnschichtinduktor 126 verbunden sein an der unteren Oberfläche 124 der dielektrischen Schicht 118 mit dem Eingangskontaktfleck 130 verbunden sein. Eine dritte Durchkontaktierung 142 kann die erste Elektrode 120 des Dünnschichtkondensators 116 elektrisch mit dem Ausgangskontaktfleck 132 verbinden. Die zweite Elektrode 122 kann mit der Masseelektrode 128 verbunden sein, beispielsweise durch eine leitende Schicht 143, die über der unteren Oberfläche 124 der dielektrischen Schicht 118 ausgebildet ist.
Eine oder mehrere von den Durchkontaktierungen können relativ groß sein. Zum Beispiel können die Durchkontaktierungen 136, 140, 142 jeweilige Breiten 144, 146, 148 in der X-Y-Ebene aufweisen. Ein Verhältnis der Substratdicke 104 zu einer oder mehreren von den Breiten 144, 146, 148 kann kleiner sein als etwa 7. Zum Beispiel kann die Substratdicke 104 größer sein als etwa 300 Mikrometer. Die Breiten 144, 146, 148 können größer sein als etwa 100 Mikrometer. Die Durchkontaktierungen 136, 140, 142 können ein Epoxid und/oder Aluminiumoxidteilchen aufweisen.
Das Filter 100 kann dem Filter 10 von 1A entsprechen. Zum Beispiel kann der Dünnschichtkondensator 116 zwischen den Eingangskontaktfleck 130 und den Ausgangskontaktfleck 132 geschaltet sein und kann dem Kondensator 12 des Filters 10 von 1A entsprechen. Der Dünnschichtinduktor 126 kann elektrisch zwischen den Eingangskontaktfleck 130 und den Ausgangskontaktfleck 132 geschaltet sein und kann dem Induktor 18 von 1A entsprechen.
1D stellt einen seitlichen Aufriss eines Beispiels für eine Durchkontaktierung 150 gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung dar. Die Durchkontaktierung 150 kann einer oder mehreren von den Durchkontaktierungen 136, 140, 142 entsprechen, die oben unter Bezugnahme auf 1B und 1C beschrieben wurden. Die Durchkontaktierung 150 kann eine leitende Schicht 152 aufweisen, die über einer inneren Oberfläche 154 des Substrats 102 ausgebildet ist (z.B. um eine Seitenwand der Durchkontaktierung 150 zu bilden). Zum Beispiel kann die innere Oberfläche 154 des Substrats 202 durch Bohren (mechanisches Bohren oder Laserbohren) durch das Substrat hindurch ausgebildet werden. Die leitende Schicht 152 kann unter Verwendung einer Reihe verschiedener geeigneter Techniken ausgebildet werden, wie etwa durch Sputtern, Beschichten usw. Die leitende Schicht 152 kann sich von der ersten Oberfläche 108 zu der zweiten Oberfläche 110 des Substrats 102 durch das Substrat 102 hindurch erstrecken. Die leitende Schicht 152 kann eine Komponente (z.B. einen Kondensator, Induktor usw.) auf der ersten Oberfläche 108 elektrisch mit einer Komponente auf der zweiten Oberfläche 110 verbinden, beispielsweise wie oben unter Bezugnahme auf 1B und 1C beschrieben wurde. Die Durchkontaktierung 150 kann mit einer polymeren Zusammensetzung 156 gefüllt werden, das wärmeleitende und/oder elektrisch leitende Teilchen aufweist, beispielsweise wie oben beschrieben.
2A stellt eine schematische Ansicht eines Hochleistungs-Dünnschichtfilters 40 gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung dar. Das Filter 40 kann einen ersten Induktor 42 und einen zweiten Induktor 44 aufweisen. Der erste Induktor 42 und der zweite Induktor 44 können in Reihe zwischen einen Eingang 46 und einen Ausgang 48 geschaltet sein. Ein Kondensator 50 kann an einem Endpunkt zwischen den ersten Induktor 42 und den zweiten Induktor 44 geschaltet und an einem anderen Ende mit Masse 52 verbunden sein.
2B stellt eine Draufsicht auf eine andere Ausführungsform eines Hochleistungs-Dünnschichtfilters 200 gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung dar. 2C stellt einen seitlichen Aufriss des Filters 200 von 2B dar. Das Filter 200 kann ein Substrat 202 mit einer Substratdicke 204 in einer Z-Richtung 206 zwischen einer unteren Oberfläche 208 und einer oberen Oberfläche 210 aufweisen. Die Z-Richtung 206 kann senkrecht sein zu sowohl einer X-Richtung 212 als auch einer Y-Richtung 214 (2B).
Das Filter 200 kann eine Länge 205 in der X-Richtung 212 und eine Breite 207 in der Y-Richtung 214 aufweisen. Die Länge 205 kann größer sein als die Breite 207. Die Länge 205 kann kleiner sein als etwa 14 mm.
Ein Dünnschichtkondensator 216 kann über der unteren Oberfläche 208 ausgebildet sein. Zum Beispiel kann das Filter 200 eine dielektrische Schicht 218 aufweisen. Der Dünnschichtkondensator 216 kann eine erste Elektrode 220, die über der unteren Oberfläche 208 des Substrats 202 ausgebildet ist, und eine zweite Elektrode 222, die über einer unteren Oberfläche 224 der dielektrischen Schicht 218 ausgebildet ist, aufweisen. Die dielektrische Schicht 218 kann eine obere Oberfläche 225 gegenüber der unteren Oberfläche 224 aufweisen. Die obere Oberfläche 225 der dielektrischen Schicht 218 kann der unteren Oberfläche 208 des Substrats 202 zugewandt sein.
Ein erster Dünnschichtinduktor 226 und ein zweiter Dünnschichtinduktor 227 können von dem Dünnschichtkondensator 216 in der Z-Richtung 206 zumindest durch die Dicke 204 des Substrats 202 beabstandet sein. Zum Beispiel können der erste Dünnschichtinduktor 226 und der zweite Dünnschichtinduktor 227 über der oberen Oberfläche 210 des Substrats 202 ausgebildet sein. Zum Beispiel können der erste Dünnschichtinduktor 226 und der zweite Dünnschichtinduktor 227 direkt auf der oberen Oberfläche 210 oder auf einer oder mehreren Zwischenschichten, die zwischen der oberen Oberfläche 210 und dem ersten Dünnschichtinduktor 226 und dem zweiten Dünnschichtinduktor 227 liegen, ausgebildet sein. Die Dicke 204 des Substrats 202 kann größer sein als etwa 300 Mikrometer.
Eine Massekontaktplatte 228, ein Eingangskontaktfleck 230 und ein Ausgangskontaktfleck 232 können entlang einer unteren Oberfläche 234 des Filters 200 zum Montieren des Filters 200 an einer Montagefläche freiliegen.
Eine oder mehrere Durchkontaktierungen können in dem Substrat 202 ausgebildet sein. In manchen Ausführungsformen können die Durchkontaktierung eine leitende Schicht aufweisen, die über einer inneren Oberfläche des Substrats 202 ausgebildet ist, und können mit einer polymeren Zusammensetzung gefüllt werden, beispielsweise wie oben unter Bezugnahme auf die Durchkontaktierung 150 von 1C beschrieben wurde. Eine erste Durchkontaktierung 236 kann ein erstes Ende des Dünnschichtinduktors 226 elektrisch mit dem Eingangskontaktfleck 230 verbinden. Eine zweite Durchkontaktierung 238 kann den Dünnschichtinduktor 226 mit der ersten Elektrode 220 des Dünnschichtkondensators 216 verbinden. Eine dritte Durchkontaktierung 240 kann den zweiten Induktor 227 mit der ersten Elektrode 220 des Dünnschichtkondensators 216 verbinden. Eine vierte Durchkontaktierung 242 kann zwischen den zweiten Induktor 227 und den Ausgangskontaktfleck 232 geschaltet sein.
3A stellt eine Draufsicht auf einen Abschnitt eines Filters 300, das einen Induktor 302 aufweist, gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung dar. 3B ist ein seitlicher Aufriss des Filters von 3A. In manchen Ausführungsformen kann das oben unter Bezugnahme auf 1A bis 1C beschriebene Filter 100 den Induktor 302 anstelle des Induktors 126 oder zusätzlich zu dem Induktor 126 aufweisen. In manchen Ausführungsformen kann das oben unter Bezugnahme auf 2A bis 2C beschriebene Filter 200 den Induktor 302 anstelle von einem oder von beiden von den Induktoren 226, 227 aufweisen oder kann zusätzlich den Induktor 302 aufweisen.
Das Filter 300 kann eine dielektrische Schicht 304 aufweisen. Zum Beispiel kann die dielektrische Schicht 304 über einer oberen Oberfläche 306 eines Substrats 308, die einer unteren Oberfläche 307 des Substrats 308 entgegengesetzt ist, angeordnet sein. Die dielektrische Schicht 304 kann eine obere Oberfläche 310 und eine untere Oberfläche 312 gegenüber der oberen Oberfläche 310 aufweisen. Die untere Oberfläche 312 der dielektrischen Schicht 304 kann der oberen Oberfläche 306 des Substrats 308 zugewandt sein. Der Dünnschichtinduktor 302 kann eine erste leitende Schicht 314, die über der oberen Oberfläche 306 des Substrats 304 ausgebildet ist, eine zweite leitende Schicht 316, die über der oberen Oberfläche 310 der dielektrischen Schicht 304 ausgebildet ist, und eine Durchkontaktierung 318, die die erste leitende Schicht 314 mit der zweiten leitenden Schicht 316 verbindet, aufweisen.
Die erste leitende Schicht 314 kann mit einer ersten Durchkontaktierung 320 oder einer anderen Komponente eines Dünnschichtfilters verbunden sein. Die zweite leitende Schicht 316 kann mit einer zweiten Durchkontaktierung 322 oder einer anderen Komponente des Dünnschichtfilters verbunden sein.
Verschiedene Oberflächen werden lediglich der Einfachheit halber als „obere“ und „untere“ bezeichnet. Man beachte, dass die Komponente so konfiguriert sein kann, dass ein oder mehrere Dünnschichtkondensatoren an der „Oberseite“ der Komponente (z.B. in Bezug auf die Montagefläche) statt an der „Unterseite“ der Komponente angeordnet sind. Ebenso sei klargestellt, dass die Komponente so konfiguriert sein kann, dass ein oder mehrere Dünnschichtinduktoren an der „Unterseite“ der Komponente (z.B. nahe der Montagefläche) statt an der „Oberseite“ der Komponente angeordnet sind.
Wie in 4 gezeigt ist, sind Aspekte der vorliegenden Offenbarung auf ein Verfahren 400 zum Ausbilden eines Hochleistungs-Dünnschichtfilters gerichtet. Generell wird das Verfahren 400 hierin unter Bezugnahme auf die oben unter Bezugnahme auf 1A bis 3B beschriebenen Dünnschichtfilter 100, 200 beschrieben. Man beachte jedoch, dass das offenbarte Verfahren 400 mit jedem geeigneten Dünnschichtfilter 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 Substrats mit einer Substratdicke in einer Z-Richtung zwischen einer oberen Oberfläche und einer unteren Oberfläche beinhalten, wobei die Z-Richtung senkrecht ist zu einer X-Y-Ebene, wie beispielsweise oben unter Bezugnahme auf die Filter 100, 200 von 1A bis 3B beschrieben wurde.
Das Verfahren 400 kann bei (404) das Abscheiden eines Dünnschichtkondensators über der unteren Oberfläche beinhalten, beispielsweise wie oben unter Bezugnahme auf die Filter 100, 200 von 1A bis 2C beschrieben wurde.
Das Verfahren 400 kann bei (406) das Abscheiden eines Dünnschichtinduktors, der von dem Dünnschichtkondensator zumindest durch die Dicke des Substrats beabstandet ist, beinhalten, beispielsweise wie oben unter Bezugnahme auf die Filter 100, 200 von 1A bis 2C beschrieben wurde.
Das Verfahren 400 kann bei (408) das Ausbilden einer oder mehrerer Durchkontaktierungen in dem Substrat und das elektrische Verbinden des Dünnschichtkondensators und des Dünnschichtinduktors beinhalten, beispielsweise wie oben unter Bezugnahme auf die Filter 100, 200 von 1A bis 2C beschrieben wurde. Die (mindestens eine) Durchkontaktierung kann eine polymere Zusammensetzung aufweisen, beispielsweise wie oben beschrieben.
II. Simulationsdaten
5 stellt Daten über eine simulierte Einfügungsdämpfung (S_2,1) und über eine simulierte Rückflussdämpfung (S_1,1) für ein Filter gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung dar. Die Simulationsdaten zeigen eine geringe Einfügungsdämpfung (S_2,1) oberhalb einer Tiefpassfrequenz von etwa 400 MHz. In manchen Ausführungsformen kann die Tiefpassfrequenz in einem Bereich von etwa 100 MHz bis etwa 5 GHz liegen. Genauer kann die Einfügungsdämpfung (S_2,1) für Frequenzen von etwa 565 MHz bis etwa 3 GHz geringer sein als etwa -20 dB. Zum Beispiel kann die Einfügungsdämpfung (S_2,1) für eine Frequenz von etwa 565 MHz bis etwa 2,4 GHz geringer sein als etwa -30 dB. Zum Beispiel kann die Einfügungsdämpfung (S_2,1) für eine Frequenz von etwa 565 MHz bis etwa 2,4 GHz geringer sein als etwa -35 dB.
Die Einfügungsdämpfung kann für Frequenzen, die niedriger sind als die Tiefpassfrequenz von etwa 400 MHz, nahe null sein. Zum Beispiel kann die Einfügungsdämpfung für Frequenzen im Bereich von etwa 0 MHz bis etwa 400 MHz größer sein als etwa -1 dB.
III. Tests
A. Reaktionskennwerte
Tests auf Einfügungsdämpfung, Rückflussdämpfung und andere Reaktionskennwerte 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 Filters angelegt werden, und ein Ausgangssignal kann an dem Ausgangsanschluss des Filters unter Verwendung des Quellensignalgenerators gemessen werden.
Ein Filter wurde gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung gefertigt. 6 stellt durch Versuche erhaltene Daten über eine Einfügungsdämpfung und eine Rückflussdämpfung für das Filter dar. Wie in 5 dargestellt ist, zeigen die Testdaten eine geringe Einfügungsdämpfung (S_2,1) oberhalb einer Tiefpassfrequenz von etwa 400 MHz. Genauer kann die Einfügungsdämpfung (S_2,1) für Frequenzen von etwa 510 MHz bis etwa 3 GHz geringer sein als etwa -20 dB. Zum Beispiel kann die Einfügungsdämpfung (S_2,1) für eine Frequenz von etwa 510 MHz bis etwa 2,4 GHz geringer sein als etwa -30 dB. Zum Beispiel kann die Einfügungsdämpfung (S_2,1) für eine Frequenz von etwa 510 MHz bis etwa 2,4 GHz geringer sein als etwa -35 dB.
Die Einfügungsdämpfung kann für Frequenzen, die niedriger sind als die Tiefpassfrequenz von etwa 400 MHz nahe null sein. Zum Beispiel kann die Einfügungsdämpfung für Frequenzen im Bereich von etwa 0 MHz bis etwa 400 MHz größer sein als etwa -1 dB.
B. Leistungskapazität
7 stellt Leistungskapazitätsdaten für ein Filter gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung dar. Das Filter wies eine EIA-Gehäusegröße von 2816 auf. Das Filter wurde einem Testsignal mit einer sinusförmigen Frequenz von 500 MHz mit einer DC-Vorspannung von 0 V unter Verwendung eines Quellensignalgenerators (z.B. einer Source Measure Unit (SMU) 1306 von Keithley der Reihe 2400, beispielsweise einer Keithley 2410-C SMU) unterworfen. Der Leistungspegel des Testsignals wurde in einer Umgebung, die etwa 23 °C aufwies, inkrementell erhöht, bis die Filterbaugruppe auf jedem Gleichgewichts-Leistungspegel eine Gleichgewichtstemperatur erreicht hatte. Der Prozess wurde wiederholt, bis ein Gleichgewichts-Leistungspegel von 40 W erreicht wurde. Jede Gleichgewichtstemperatur wurde unter Verwendung eines Infrarotthermometers gemessen.
Die Leistungskapazität des Filters wird als der Leistungspegel definiert, bei dem das Filter eine Gleichgewichtstemperatur von etwa 75 °C aufweist. Die folgende Tabelle zeigt die Leistungskapazität, die Flächenleistungskapazität des getesteten Filters:

Länge (mm) Breite (mm) Dicke (mm9 Leistungskapazität (W) Flächenleistungskapazität (W / mm²) Volumenleistungskapazität (W / mm³)

7 4 1,2 25 0,9 0,7
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 und die Erfindung nicht beschränken soll, die in den beigefügten Ansprüchen näher beschrieben wird.

Claims

Hochleistungs-Dünnschichtfilter, umfassend: ein Substrat mit einer ersten Oberfläche und einer zweiten Oberfläche, die der ersten Oberfläche in der Z-Richtung entgegengesetzt ist; einen Dünnschichtkondensator, der über der ersten Oberfläche ausgebildet ist; einen Dünnschichtinduktor, der von dem Dünnschichtkondensator in der Z-Richtung zumindest durch das Substrat beabstandet ist; und eine Durchkontaktierung in dem Substrat, die den Dünnschichtkondensator elektrisch mit dem Dünnschichtinduktor verbindet, wobei die Durchkontaktierung eine polymere Zusammensetzung aufweist.
Filter nach Anspruch 1, wobei die Durchkontaktierung eine leitende Schicht aufweist, die über einer inneren Oberfläche des Substrats ausgebildet ist, wobei sich die leitende Schicht von der ersten Oberfläche zu der zweiten Oberfläche des Substrats erstreckt.
Filter nach Anspruch 1, wobei die Durchkontaktierung eine Durchkontaktierungsbreite in einer X-Y-Ebene aufweist, die senkrecht ist zu der Z-Richtung, und das Substrat eine Substratdicke in der Z-Richtung aufweist, und ein Verhältnis der Substratdicke zu der Substratbreite kleiner ist als etwa 7.
Filter nach Anspruch 1, wobei die Substratdicke des Substrats in der Z-Richtung größer ist als etwa 300 Mikrometer.
Filter nach Anspruch 1, wobei die Substratbreite größer ist als etwa 100 Mikrometer.
Filter nach Anspruch 1, wobei die polymere Zusammensetzung ein Epoxid umfasst.
Filter nach Anspruch 1, wobei die polymere Zusammensetzung Aluminiumoxidteilchen umfasst.
Filter nach Anspruch 1, wobei die polymere Zusammensetzung leitfähige Teilchen umfasst.
Filter nach Anspruch 1, wobei das Substrat Saphir umfasst.
Filter nach Anspruch 1, wobei der Dünnschichtinduktor eine leitende Schicht mit einer Breite in der X-Y-Ebene, die senkrecht ist zu der Z-Richtung, aufweist, wobei die Breite der leitenden Schicht größer ist als etwa 40 Mikrometer.
Filter nach Anspruch 1, wobei der Dünnschichtinduktor eine leitende Schicht mit einer Dicke in der Z-Richtung aufweist, die größer ist als etwa 10 Mikrometer.
Filter nach Anspruch 1, wobei der Dünnschichtinduktor eine leitende Schicht aufweist, die eine Spule bildet, die einen Einzelschleifendurchmesser aufweist, der größer ist als etwa 200 Mikrometer.
Filter nach Anspruch 1, ferner entlang einer unteren Oberfläche des Filters eine Mehrzahl von Kontaktflecken zum Montieren des Filters an einer Montagefläche umfassend.
Filter nach Anspruch 1, wobei das Filter eine Leistungskapazität aufweist, die größer ist als etwa 15 W.
Filter nach Anspruch 1, wobei das Filter eine Flächenleistungskapazität aufweist, die größer ist als etwa 0,6 W/mm².
Filter nach Anspruch 1, wobei das Filter eine Länge und eine Breite aufweist, und wobei die Länge größer ist als die Breite, und wobei die Länge geringer ist als etwa 14 mm.
Filter nach Anspruch 1, ferner eine dielektrische Schicht aufweisend, die über der ersten Oberfläche des Substrats 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 Substrats zugewandt ist, und wobei der Dünnschichtkondensator eine erste Elektrode, die über der ersten Oberfläche des Substrats ausgebildet ist, und eine zweite Elektrode, die über der ersten Oberfläche der dielektrischen Schicht ausgebildet ist, umfasst.
Filter nach Anspruch 17, ferner eine dielektrische Schicht aufweisend, die über der zweiten Oberfläche des Substrats angeordnet ist, wobei die dielektrische Schicht eine erste Oberfläche und eine zweite Oberfläche aufweist, wobei die zweite Oberfläche der dielektrischen Schicht der zweiten Oberfläche des Substrats zugewandt ist, und wobei der Dünnschichtinduktor eine erste leitende Schicht, die über der ersten Oberfläche des Substrats ausgebildet ist, eine zweite leitende Schicht, die über der zweiten Oberfläche der dielektrischen Schicht ausgebildet ist, und eine Durchkontaktierung, die die erste leitende Schicht mit der zweiten leitenden Schicht verbindet, umfasst.
Filter nach Anspruch 1, wobei der Dünnschichtkondensator über der zweiten Oberfläche des Substrats ausgebildet ist.
Hochleistungs-Dünnschichtfilter, umfassend: ein Substrat mit einer ersten Oberfläche und einer zweiten Oberfläche, die der ersten Oberfläche in der Z-Richtung entgegengesetzt ist; und einen Dünnschichtkondensator, der über der ersten Oberfläche ausgebildet ist; und einen Dünnschichtinduktor, der von dem Dünnschichtkondensator zumindest durch das Substrat beabstandet ist; wobei das Hochleistungs-Dünnschichtfilter eine Flächenleistungskapazität aufweist, die größer ist als etwa 0,5 W/mm².
Filter nach Anspruch 20, wobei das Filter eine Leistungskapazität aufweist, die größer ist als etwa 15 W.
Filter nach Anspruch 20, wobei das Filter eine Flächenleistungskapazität aufweist, die größer ist als etwa 0,5 W/mm².
Verfahren zum Ausbilden eines Hochleistungs-Dünnschichtfilters, wobei das Verfahren umfasst: Bereitstellen eines Substrats mit einer ersten Oberfläche und einer zweiten Oberfläche, die der ersten Oberfläche in der Z-Richtung entgegengesetzt ist; Abscheiden eines Dünnschichtkondensators über der ersten Oberfläche; Abscheiden eines Dünnschichtinduktors, der von dem Dünnschichtkondensator zumindest durch das Substrat beabstandet ist; und Ausbilden einer Durchkontaktierung in dem Substrat, die den Dünnschichtkondensator elektrisch mit dem Dünnschichtinduktor verbindet, wobei die Durchkontaktierung eine polymere Zusammensetzung umfasst.