JP2022525314A - 広帯域性能を有するコンパクトな薄膜表面実装可能結合器 - Google Patents
広帯域性能を有するコンパクトな薄膜表面実装可能結合器 Download PDFInfo
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Abstract
Description
本出願は、2019年3月13日出願の米国仮特許出願第62/817,647号の優先権を主張し、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
コンパクトな表現実装可能パッケージにおいて、広い周波数範囲にわたって均等な結合を実現する薄膜結合器を提供する。結合器は、一般には、直接電気接続なしに2つの信号線の間の結合を実現する。
I.例示の実施形態
図1に、本開示の態様による結合器100の概略図を示す。結合器100は、入力ポート102と、出力ポート104と、結合ポート106と、接地ポート108とを含んでもよい。第1のインダクタ107を第2のインダクタ109に誘導結合してもよい。第2のインダクタ109は、入力ポート102と出力ポート104との間に接続してもよい。
図3を参照すると、ポート202、204、206、208がカバー層272(および第1の保護層がある場合は第1の保護層も)通って延びてもよく、第1のパターン形成導電層243および/または第2のパターン形成導電層249に電気的に接続してもよい。より詳細には、図2を参照すると、結合ポート206は、第2のキャパシタ212の第2の導電層252と、第1のキャパシタ210の第1の電極260と、第1の抵抗器214のそれぞれに電気的に接続してもよい。入力ポート202と出力ポート204のそれぞれは、第2のインダクタ209の導電層270に電気的に接続してもよい。接地ポート208は、第2の抵抗器216と第2のキャパシタ212の第1の電極256のそれぞれに電気的に接続してもよい。
II.シミュレーションデータ
図5は、2GHzから8GHzに及ぶ周波数範囲にわたる、本開示の態様による図2および図3の結合器200の理論的に計算されたSパラメータを表す。当技術分野で了解されているように、SパラメータはS(a,b)という形で添字を使用して表される。値aおよびbは、各Sパラメータが、ポートaで入力された信号の結果としてポートbで生じる信号を表すと理解することができるように、Sパラメータに関連するポート番号を示す。当技術分野で了解されているように、Sパラメータは一般に以下のように称される。
III.試験
結合係数、挿入損失、リターン損失およびその他のSパラメータ特性の試験を、信号源信号発生器(例えば1306ケースレー2400シリーズ電源測定ユニット(SMU)、例えばケースレー2410-C SMU)を使用して行ってもよい。例えば、信号源信号発生器を使用して、結合器の入力ポートに入力信号を印加し、結合器の結合ポートで結合信号を測定してもよい。
IV.用途
この結合器の入力および出力ポートを、信号源コンポーネントに動作可能に接続してもよい。この結合器の結合ポートおよび/または接地ポートを、(例えば、信号源コンポーネントのモニタリングまたは制御のために)別個のコンポーネントに結合信号を供給するために使用してもよい。例えば、結合線が、無線周波数送信機の増幅器に付随するフィードバック制御ループに結合信号を供給してもよい。
本出願は、2019年3月13日出願の米国仮特許出願第62/817,647号の優先権を主張し、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
コンパクトな表現実装可能パッケージにおいて、広い周波数範囲にわたって均等な結合を実現する薄膜結合器を提供する。結合器は、一般には、直接電気接続なしに2つの信号線の間の結合を実現する。
I.例示の実施形態
図1に、本開示の態様による結合器100の概略図を示す。結合器100は、入力ポート102と、出力ポート104と、結合ポート106と、接地ポート108とを含んでもよい。第1のインダクタ107を第2のインダクタ109に誘導結合してもよい。第2のインダクタ109は、入力ポート102と出力ポート104との間に接続してもよい。
図3を参照すると、ポート202、204、206、208がカバー層272(および第1の保護層がある場合は第1の保護層も)通って延びてもよく、第1のパターン形成導電層243および/または第2のパターン形成導電層249に電気的に接続してもよい。より詳細には、図2を参照すると、結合ポート206は、第2の薄膜キャパシタ212の第2の導電層252と、第1の薄膜キャパシタ210の第1の電極260と、第1の抵抗器214のそれぞれに電気的に接続してもよい。入力ポート202と出力ポート204のそれぞれは、第2の薄膜インダクタ209の導電層270に電気的に接続してもよい。接地ポート208は、第2の抵抗器216と第2の薄膜キャパシタ212の第1の電極256のそれぞれに電気的に接続してもよい。
II.シミュレーションデータ
図5は、2GHzから8GHzに及ぶ周波数範囲にわたる、本開示の態様による図2および図3の結合器200の理論的に計算されたSパラメータを表す。当技術分野で了解されているように、SパラメータはS(a,b)という形で添字を使用して表される。値aおよびbは、各Sパラメータが、ポートaで入力された信号の結果としてポートbで生じる信号を表すと理解することができるように、Sパラメータに関連するポート番号を示す。当技術分野で了解されているように、Sパラメータは一般に以下のように称される。
III.試験
結合係数、挿入損失、リターン損失およびその他のSパラメータ特性の試験を、信号源信号発生器(例えば1306ケースレー2400シリーズ電源測定ユニット(SMU)、例えばケースレー2410-C SMU)を使用して行ってもよい。例えば、信号源信号発生器を使用して、結合器の入力ポートに入力信号を印加し、結合器の結合ポートで結合信号を測定してもよい。
IV.用途
この結合器の入力および出力ポートを、信号源コンポーネントに動作可能に接続してもよい。この結合器の結合ポートおよび/または接地ポートを、(例えば、信号源コンポーネントのモニタリングまたは制御のために)別個のコンポーネントに結合信号を供給するために使用してもよい。例えば、結合線が、無線周波数送信機の増幅器に付随するフィードバック制御ループに結合信号を供給してもよい。
Claims (40)
- 表面実装可能結合器であって、
第1の表面と、第2の表面と、X方向の長さと、前記X方向に対して垂直なY方向の幅とを有するモノリシックベース基板と、
前記モノリシックベース基板の前記第1の表面の上に形成された複数のポートであって、結合ポートと、入力ポートと、出力ポートとを含む前記複数のポートと、
第1の薄膜インダクタと、
前記第1の薄膜インダクタに誘導結合され、前記入力ポートと前記出力ポートとの間に電気的に接続された第2の薄膜インダクタと、
前記第1の薄膜インダクタを前記結合ポートに電気的に接続する薄膜回路であって、少なくとも1つの薄膜コンポーネントを含む前記薄膜回路とを含む、表面実装可能結合器。 - 前記薄膜回路の前記少なくとも1つの薄膜コンポーネントは、約50マイクロメートル未満の厚さを有する層を含む、請求項1に記載の結合器。
- 前記薄膜回路の前記少なくとも1つの薄膜コンポーネントは薄膜抵抗器を含む、請求項1に記載の結合器。
- 前記薄膜抵抗器は窒化タンタルを含む、請求項3に記載の結合器。
- 前記結合器は前記モノリシックベース基板の前記第1の表面に配置された誘電体層を含み、前記誘電体層は第1の表面と第2の表面とを有し、前記誘電体層の前記第2の表面は前記モノリシックベース基板の前記第1の表面に対向する、請求項1に記載の結合器。
- 前記薄膜回路の少なくとも1つの薄膜コンポーネントは、前記モノリシックベース基板の前記第1の表面の上に形成された第1の電極と、前記誘電体層の前記第1の表面の上に形成された第2の電極とを含む薄膜キャパシタを含む、請求項5に記載の結合器。
- 前記誘電体層の前記第1の表面の上に形成されたカバー層をさらに含む、請求項5に記載の結合器。
- 前記カバー層は酸窒化シリコンを含む、請求項7に記載の結合器。
- 前記薄膜回路の前記少なくとも1つの薄膜コンポーネントは、第3の薄膜インダクタを含む、請求項1に記載の結合器。
- 前記モノリシックベース基板の前記第1の表面の上に配置された誘電体層であって、第1の表面と第2の表面とを有し、前記誘電体層の前記第2の表面は前記モノリシックベース基板の前記第1の表面に対向する、前記誘電体層と、
前記モノリシックベース基板の前記第1の表面の上に形成された第1の導電層と、前記誘電体層の第1の表面の上に形成された第2の導電層と、前記第1の導電層を前記第2の導電層に接続するビアとを含む第3の薄膜インダクタとをさらに含む、請求項1に記載の結合器。 - 前記第1のインダクタは、第1の方向に長い第1の導電層を含み、前記第2のインダクタは、前記第1の導電層と平行であって、前記第1の導電層から前記第1の方向に対して垂直な第2の方向に、前記第1の導電層の少なくとも一部に沿ってほぼ均等な間隔で離隔した第2の導電層を含む、請求項1に記載の結合器。
- 前記薄膜回路の前記少なくとも1つの薄膜コンポーネントは、第3の薄膜インダクタと薄膜キャパシタとを含み、前記第3の薄膜インダクタと前記薄膜キャパシタとは互いに並列に電気的に接続され、それぞれ前記第1の薄膜インダクタと前記結合ポートとの間に直列に電気的に接続された、請求項1に記載の結合器。
- 前記結合器の幅は約1.2mm未満である、請求項1に記載の結合器。
- 前記結合器の長さは約2mm未満である、請求項1に記載の結合器。
- 前記結合器の占有面積は約3mm2未満である、請求項1に記載の結合器。
- 前記モノリシックベース基板はセラミック材料を含む、請求項1に記載の結合器。
- 前記結合器の結合係数は、約250MHzから約6GHzまでの範囲の下限と、前記下限より少なくとも2GHz大きい上限とを有する結合周波数範囲にわたって約4dB未満変動する、請求項1に記載の結合器。
- 前記周波数範囲の前記下限は約2GHzである、請求項17に記載の結合器。
- 表面実装可能結合器であって、
モノリシックベース基板と、
前記結合器を表面実装するために前記結合器の外側に沿って露出した少なくとも1つのポートと、
少なくとも1つの薄膜コンポーネントとを含み、
前記結合器の占有面積は約3mm2未満であり、
前記結合器の結合係数は、約250MHzから約6GHzまでの範囲の下限と、前記下限より少なくとも2GHz大きい上限とを有する結合周波数範囲にわたって約4dB未満変動する、表面実装可能結合器。 - 前記少なくとも1つの薄膜コンポーネントは薄膜抵抗器を含む、請求項19に記載の結合器。
- 前記薄膜抵抗器は窒化タンタルを含む、請求項20に記載の結合器。
- 前記モノリシックベース基板の第1の表面上に配置された誘電体層をさらに含み、前記誘電体層は第1の表面と第2の表面とを有し、前記誘電体層の前記第2の表面は前記モノリシックベース基板の前記第1の表面に対向する、請求項19に記載の結合器。
- 前記モノリシックベース基板の前記第1の表面の上に形成された第1の電極と前記誘電体層の前記第1の表面の上に形成された第2の電極とを含む薄膜キャパシタをさらに含む、請求項22に記載の結合器。
- 前記少なくとも1つの薄膜コンポーネントは、前記モノリシックベース基板の前記第1の表面の上に形成された第1の導電層と、前記誘電体層の前記第1の表面の上に形成された第2の導電層と、前記第1の導電層を前記第2の導電層に接続するビアとを含む薄膜インダクタを含む、請求項22に記載の結合器。
- 前記少なくとも1つの薄膜コンポーネントは薄膜キャパシタを含む、請求項19に記載の結合器。
- 前記少なくとも1つの薄膜コンポーネントは薄膜インダクタを含む、請求項19に記載の結合器。
- 前記少なくとも1つのポートは、結合ポートと、入力ポートと、出力ポートとを含み、
前記少なくとも1つの薄膜コンポーネントは、
第1の薄膜インダクタと、
前記第1の薄膜インダクタに誘導結合され、前記入力ポートと前記出力ポートとの間に電気的に接続された第2の薄膜インダクタとを含む、請求項19に記載の結合器。 - 前記第1の薄膜インダクタを前記結合ポートに電気的に接続する薄膜回路をさらに含む、請求項27に記載の結合器。
- 前記薄膜回路は薄膜抵抗器を含む、請求項27に記載の結合器。
- 前記薄膜回路は薄膜キャパシタを含む、請求項27に記載の結合器。
- 前記薄膜回路は第3の薄膜インダクタを含む、請求項27に記載の結合器。
- 前記第1の薄膜インダクタは、第1の方向に長い第1の導電層を含み、前記第2の薄膜インダクタは前記第1の導電層と平行であり、前記第1の導電層の少なくとも一部に沿って前記第1の方向に対して垂直な第2の方向にほぼ均等な間隔で前記第1の導電層から離隔された第2の導電層を含む、請求項27に記載の結合器。
- 前記モノリシックベース基板の前記第2の表面の上に形成されたカバー層をさらに含む、請求項19に記載の結合器。
- 前記カバー層は酸窒化シリコンを含む、請求項33に記載の結合器。
- 前記結合器の長さは約2mm未満である、請求項19に記載の結合器。
- 前記結合器の幅は約1mm未満である、請求項19に記載の結合器。
- 前記モノリシックベース基板はセラミック材料を含む、請求項19に記載の結合器。
- 前記周波数範囲の前記下限は約2GHzである、請求項19に記載の結合器。
- 前記少なくとも1つの薄膜コンポーネントは、約50マイクロメートル未満の厚さを有する層を含む、請求項19に記載の結合器。
- 表面実装可能結合器を形成する方法であって、
第1の表面と、前記底面とは反対側の第2の表面とを有するモノリシックベース基板を設けるステップと、
前記モノリシックベース基板の前記第1の表面の上に複数のポートを形成するステップと、
第1の薄膜インダクタを形成するステップと、
前記第1の薄膜インダクタに誘導結合され、前記入力ポートと前記出力ポートとの間に電気的に接続された第2の薄膜インダクタを形成するステップと、
少なくとも1つの薄膜コンポーネントを含み、前記第1の薄膜インダクタを前記結合ポートに電気的に接続する薄膜回路であって、少なくとも1つの薄膜コンポーネントを含む前記薄膜回路を形成するステップとを含む、方法。
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