DE19750324C2

DE19750324C2 - Schichtweise ausgebildetes elektronisches Bauelement

Info

Publication number: DE19750324C2
Application number: DE19750324A
Authority: DE
Inventors: Kazuhiro Nakano
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 1996-11-20
Filing date: 1997-11-13
Publication date: 1999-11-25
Anticipated expiration: 2017-11-14
Also published as: FR2756107B1; CN1104749C; KR100293420B1; CN1197306A; GB2319659A; JPH10150308A; KR19980042565A; GB2319659B; DE19750324A1; US5952901A; GB9722588D0; FR2756107A1

Abstract

Ein schichtweise ausgebildetes elektronisches Bauelement besitzt eine Mikrostreifenleitung (MSL) (4) in einer ersten dielektrischen Schicht und eine erste Erdungsschicht sowie eine Einstellmusterschicht (5) auf der Oberseite der ersten dielektrischen Schicht bzw. auf deren Unterseite. Zwischen der Einstellmusterschicht (5) und einer zweiten Erdungsschicht befindet sich eine zweite dielektrische Schicht. Kammförmige, parallele Elektroden (5a) mit einer Fläche größer als die Fläche der Mikrostreifenleitung (4) sind gegenüber der Mikrostreifenleitung in der Einstellmusterschicht (5) ausgebildet. Ein der Mikrostreifenleitung (4) nicht gegenüberliegender Schlitz (2a) in der zweiten Erdungsschicht liegt den Verbindungspunkten (5c) der parallelen Elektroden (5a) gegenüber. Mit einem Laserstrahl wird von der Seite der zweiten Erdungsschicht durch den Schlitz (2a) und die zweite dielektrische Schicht hindurch geschnitten, um die Verbindungspunkte (5c) der parallelen Elektroden (5a) selektiv aufzutrennen und dadurch die Kapazität zwischen der Mikrostreifenleitung und der Erdungsschicht schrittweise einzustellen und so die Resonanzfrequenz der Mikrostreifenleitung zu erhöhen.

Description

Die Erfindung betrifft schichtweise ausgebildete elektronische Bauelemente, in denen eine Resonanzleitung innerhalb eines mehrschichtigen Schaltungssubstrats angeordnet ist, um beispielsweise einen spannungsgesteuerten Oszillator (VCO = voltage controllled oscillator) zu bilden. Speziell geht es um ein schichtweise ausgebildetes oder laminiertes elektronisches Bauelement, bei dem die Resonanzfrequenz durch Trimmen eingestellt werden kann.

Ein als VCO-Modul fungierendes mehrschichtiges Schaltungssubstrat ist derart ausgebildet, daß eine leitende Verbindungsschicht für elektronische Bauteile auf der Oberfläche des Substrats vorgesehen ist, während sich im Inneren des Substrats eine eine Mikrostreifenleitung (MSL) als Resonanzleitung aufweisende leitende Resonanzschicht befindet, wobei unterhalb der leitenden Resonanzschicht oder auf der Unterseite eine geerdete leitende Schicht für die MSL vorgesehen ist. Die Einstellung der Schwingungsfrequenz dieses so aufgebauten VCO- Moduls auf eine vorbestimmte Frequenz erfordert das Trimmen der MSL im Zuge des Fertigungsprozesses.

Die japanische ungeprüfte Patentanmeldungsveröffentlichung 4-329705 zeigt ein Verfahren zum Einstellen der Schwingungsfrequenz, bei dem ein Teil der Mikrostreifenleitung (MSL) innerhalb eines mehrschichtigen Schaltungssubstrats als Einstellelektrode auf die Oberseite des mehrschichtigen Substrats herausgeführt ist und mit geeigneten Mitteln getrimmt wird, beispielsweise abgeschnitten wird. Weiterhin gibt es ein Verfahren zum Trimmen von Teilen einer geerdeten Leiterschicht sowie einer dielektrischen Schicht und einer innenliegenden MSL von der Seite der Grundfläche eines mehrschichtigen Schaltungssubstrats aus mit Hilfe eines Laserstrahls.

Bei dem zuerst erläuterten Aufbau der konventionellen Beispiele muß der Teil der Mikrostreifenleitung als Einstellelektrode auf die Oberseite des mehrschichtigen Schaltungssubstrats herausgeführt werden, wobei diese Oberseite die Fläche ist, auf der ein oder mehrere elektronische Komponenten angeordnet werden. Die Montagefläche muß also auf jeden Fall vergrößert werden, was die fast immer erwünschte Verkleinerung der Abmessungen des Schaltungssubstrats behindert.

Darüber hinaus besteht eine beim Trimmen geschrumpfte Metallschichtanordnung aus zwei Lagen, nämlich der Mikrostreifenleitung (MSL) und der leitenden Erdungsschicht. Die Dicke der dielektrischen Schicht von der Grundfläche aus bis hin zu der MSL läßt sich aufgrund dieser Besonderheiten nicht verringern. Es ergibt sich also das Problem, daß beim Einsatz einer Laserapparatur eine große Ausgangsleistung des Laserstrahls erforderlich ist. Dies ist mit erhöhten Kosten verbunden, und die nach dem Trimmen freiliegenden Bereiche der MSL neigen zum Oxidieren, zur Rißbildung und dergleichen.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein schichtweise ausgebildetes elektronisches Bauelement anzugeben, welches der Abmessungsverkleinerung zugänglich ist, bei dem das Trimmen ohne leistungsstarke Laservorrichtung möglich ist, und bei dem das Oxidieren und die Rißbildung der Mikrostreifenleitung unterbunden werden können.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die im Patentanspruch angegebene Erfindung.

Bei dem erfindungsgemäßen Bauelement wird eine Struktur verwendet, bei der eine Zwischen-Erdungsschicht, die elektrisch mit einer Erdungsschicht verbunden ist, sich zwischen einer Mikrostreifenleitung (MSL) und der der MSL gegenüberliegenden Erdungsschicht befindet, wobei ein Teil der Zwischenerdungsschicht mühelos geschnitten werden kann. Hierdurch besteht nicht mehr die Notwendigkeit der Verwendung einer Laservorrichtung großer Ausgangsleistung. Das Oxidieren der MSL sowie Rißbildungen in der MSL können unterbunden werden. Die Abmessungen des Schaltungssubstrats lassen sich reduzieren.

Wenn mehrere, über Verbindungsabschnitte untereinander verbundene parallele Elektroden in einer Resonanzfrequenz-Einstellschicht ausgebildet sind, läßt sich durch Verwendung eines Laserstrahls zum sukzessiven Durchschneiden der Verbindungspunkte der parallelen Elektroden über die Erdungsschicht und eine zweite dielektrische Schicht die Kapazität zwischen der MSL und Masse schrittweise reduzieren, wodurch eine Feineinstellung der MSL-Resonanzfrequenz möglich ist. Dadurch, daß gegenüberliegend den Parallelelektroden und den Verbindungsabschnitten in der Erdungsschicht ein Schlitz ausgebildet ist, lassen sich die Stellen der Verbindungspunkte der parallelen Elektroden durch den Schlitz deutlich erkennen, und man kann einen Abschnitt der zu schneidenden Erdungsschicht entfernen, um die Notwendigkeit zu umgehen, ein Schrumpfen mit dem Laserstrahl durchzuführen, so daß der Laserstrahl nur eine relativ geringe Leistung zu haben braucht.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Schnittansicht durch ein schichtweise ausgebildetes elektronisches Bauelement gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2 eine Draufsicht auf das schichtweise ausgebildete elektronische Bauelement nach Fig. 1;

Fig. 3 eine Draufsicht auf die Schichten des in Fig. 1 gezeigten schichtweise aufgebauten elektronischen Bauelements;

Fig. 4 eine schematische Darstellung einer Schaltung des in Fig. 1 gezeigten schichtweisen elektronischen Bauelements; und

Fig. 5 eine Draufsicht auf ein schichtweise ausgebildetes elektronisches Bauelement mit einer modifizierten Ausgestaltung einer Einstell-Musterschicht gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.

Fig. 1 zeigt den Querschnitt eines laminierten oder schichtweise ausgebildeten elektronischen Bauelements, betrachtet in Richtung der Schnittlinie I-I in Fig. 2. Fig. 2 ist eine Draufsicht auf das Bauteil nach Fig. 1, Fig. 3 ist eine Draufsicht auf die Schichten des schichtweise aufgebauten elektronischen Bauteils nach Fig. 1, und Fig. 4 ist eine anschauliche Darstellung einer Schaltung, die durch das elektronische Bauteil nach Fig. 1 gebildet wird.

Wie in den Fig. 1 bis 3 zu sehen ist, ist in einer ersten dielektrischen Schicht 3a eine Mikrostreifenleitung (MSL) 4 ausgebildet, und auf der Oberseite sowie der Unterseite der ersten dielektrischen Schicht 3a sind eine erste Erdungsschicht 1 bzw. eine Einstellmusterschicht 5 ausgebildet. Darüberhinaus ist zwischen der Einstellmusterschicht 5 und der zweiten Erdungsschicht 2 eine zweite dielektrische Schicht 3b ausgebildet. Die erste Erdungsschicht 1 bildet eine leitende Verbindungsschicht auf einem (nicht gezeigten) Schaltungssubstrat.

Die MSL 4 ist bei Betrachtung von oben rechteckig ausgebildet, wobei im Grundriß ihre Fläche klein ist im Vergleich zu den anderen Schichten 1, 2, 3a, 3b und 5. An der Einstellmusterschicht 5 sind mehrere parallele Elektroden 5a ausgebildet, ferner ein Verbindungsabschnitt 5b, an welchen die parallelen Elektroden 5a an Verbindungspunkten 5c angeschlossen sind. Die parallelen Elektroden 5a haben insgesamt die Form von Zähnen eines Kamms. Die parallelen Elektroden 5a sind gegenüber der MSL 4 ausgebildet, wie aus Fig. 1 hervorgeht, wobei die Verbindungspunkte 5c und der Verbindungsabschnitt 5b so liegen, daß sie der MSL 4 nicht gegenüberliegen. In der zweiten Erdungsschicht 2 ist ein Längsschlitz 2a ausgebildet. Der Schlitz 2a ist so gelegen, daß er den Verbindungspunkten 5c gegenüberliegt. Wie in Fig. 2 und 3 zu sehen ist, ist an den Enden der ersten und der zweiten Erdungsschicht 1 und 2 sowie der ersten und der zweiten dielektrischen Schicht 3a und 3b und der Einstellmusterschicht 5 ein Durchgangsloch 6 ausgebildet. Die Schichten sind elektrisch über das Durchgangsloch 6 miteinander verbunden.

Wenn der oben beschriebene Aufbau Anwendung findet bei einer Resonanzschaltung eines Oszillators, so wird eine Schaltungsausgestaltung gebildet, wie sie in Fig. 4 gezeigt ist, in der ein Ende der MSL 4 mit einer herausgeführten Elektrode 4a verbunden ist. Ein anderes Ende der MSL 4 ist mit der ersten und der zweiten Erdungsschicht 1 bzw. 2 über das Durchkontaktierungsloch 6 verbunden. Ein Ende der Einstellschicht 5 ist offen, das andere Ende ist mit der ersten und der zweiten Erdungsschicht 1 und 2 verbunden.

Durch die erste dielektrische Schicht 3a zwischen der MSL 4 und der Einstellschicht 5 wird eine Kapazität C1 gebildet. Wenn also beim Aufbau nach Fig. 1 bis 3 ein Laserstrahl von der zweiten Erdungsschicht 2 aus durch den Schlitz 2a und die zweite dielektrische Schicht 3b hindurch geleitet wird, werden die parallelen Elektroden 5a an den Verbindungspunkten 5c von dem Verbindungsabschnitt 5b abgetrennt, wobei die abgetrennten parallelen Elektroden 5a in einen gegenüber Masse elektrisch schwimmenden Zustand gelangen und in dem Bereich der abgetrennten parallelen Elektroden 5a die MSL 4 anstelle der parallelen Elektroden 5a der zweiten Erdungsschicht 2 gegenüberliegt, wodurch sich die Kapazität zwischen der MSL 4 und Masse von C1 auf C2 ändert. Da die Kapazität C2 dadurch gebildet ist, daß die erste dielektrische Schicht 3a, die zu der Kapazität C1 gehört, und die zweite dielektrische Schicht 3b miteinander verbunden sind, ist sie kleiner als die Kapazität C1. Ein Abtrennen der parallelen Elektroden 5a verringert also die Kapazität zwischen der MSL 4 und Masse, ändert somit die charakteristische Impedanz der MSL, wodurch sich die Resonanzfrequenz erhöht. Durch Abtrennen einer wählbaren Anzahl der parallelen Elektroden 5a kann also die Resonanzfrequenz der MSL schrittweise eingestellt werden. Da das Abtrennen der parallelen Elektroden 5a die Resonanzfrequenz erhöht, muß die Resonanzfrequenz der MSL niedriger als ein vorbestimmter Wert angesetzt werden.

Bei der oben beschriebenen Struktur wird die MSL nicht geschrumpft, so daß die MSL nicht oxidieren kann, außerdem kommt es zu keinen Rissen in der MSL, so daß deren Eigenschaften für eine lange Zeitspanne unverändert bleiben. Darüberhinaus läßt sich die zweite dielektrische Schicht 3b ausreichend dünner machen, ohne daß die Kennwerte der MSL 4 berücksichtigt werden müssen. Damit läßt sich die Ausgangsleistung des zum Trimmen verwendeten Lasers verringern. Dadurch, daß vorab der Schlitz 2a in der zweiten Erdungsschicht 2 gebildet wird, läßt sich anhand dieses Schlitzes 2a deutlich die Stelle erkennen, an welcher die Einstellmusterschicht 5 geschnitten werden sollte, so daß ein Schrumpfen der zweiten Erdungsschicht 2 nicht mehr vonnöten ist. Hierdurch läßt sich zusätzlich der Ausgang des zum Trimmen verwendeten Lasers verringern.

Wenn bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel die nach Art eines Kamms angeordneten parallelen Elektroden 5a der Einstellmusterschicht 5 durch eine andere Struktur als die Kammstruktur ersetzt werden sollen, gibt es z. B. die in Fig. 5 dargestellte Möglichkeit, wonach ein Ende jeder parallelen Elektrode Sa abwechselnd mit einem Verbindungsabschnitt 5b auf der einen oder der anderen Seite verbunden ist, während eine Öffnung 7 in Form von Winkelstücken um die jeweiligen parallelen Elektroden 5a herumgeformt ist. In diesem Fall sind die linken und die rechten Verbindungsabschnitte 5b nicht gegenüber der MSL 4 ausgebildet, so daß die Verbindungspunkte 5c getrimmt werden können.

Claims

1. Schichtweise ausgebildetes elektronisches Bauelement, aufweisend:

1. eine erste dielektrische Schicht (3a), in der eine Mikrostreifenleitung (4) ausgebildet ist;
2. eine leitende, in die erste dielektrische Schicht eingebettete Resonanzfrequenz-Einstellschicht (5), die der Mikrostreifenleitung (4) über die dazwischenliegende erste dielektrische Schicht (3a) gegenüberliegt, und die mehrere parallele Elektroden (5a), die der Mikrostreifenleitung (4) gegenüberliegen, und der Mikrostreifenleitung (4) nicht gegenüberliegende Verbindungsabschnitte (5b) zum Verbinden der Enden der parallelen Elektroden (5a) aufweist, und
3. eine Erdungsschicht (2), die der leitenden Resonanzfrequenz- Einstellschicht (5) über eine dazwischenliegende zweite dielektrische Schicht (3b) gegenüberliegt, mit der die leitende Resonanzfrequenz-Einstellschicht (5) elektrisch verbunden ist, und in der ein Schlitz (2a) gegenüber den Stellen (5c) ausgebildet ist, an denen die parallelen Elektroden (5a) und die Verbindungsabschnitte (5b) verbunden sind.