JP2023516817A - 広帯域誘導 - Google Patents

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Abstract

本発明は、コンデンサとともに用いて広帯域フィルタを形成することができる、低コストで、信頼できる新規な広帯域インダクタに関する方法を含む。

Description

関連出願の相互参照
本ＰＣＴ国際特許出願は、２０２０年４月１７日に出願された米国仮出願第６３／０１１，５０５号に対する優先権を主張するものであり、このそれぞれの内容を参照により本明細書に組み込む。
連邦政府による資金提供を受けた研究の記載
なし。
本発明は、広帯域インダクタ及びシャントコンデンサで構成される広帯域低損失挿入損失回路を作製することに関する。同じ回路を広帯域フィルタとして用いることもできる。
本発明の範囲を限定することなく、その背景を従来の広帯域インダクタに関連して説明する。
広帯域インダクタは、テスト機器からマイクロ波回路設計にわたる用途にとって最適である。広帯域インダクタは、１００ＧＨｚまでの通信プラットフォーム及びＲＦマイクロストリップで用いるための優れたバイアスティーになる。１つのこのようなテーパーコイルインダクタが図１に示され、これは先行技術である従来の広帯域インダクタを示す。
テーパーコイルの広帯域応答は、巻線の精度及び関連する絶縁剥離とともに選択的金めっき及び粉末鉄充填材料に直接、関係している。広帯域テーパーコニカルインダクタは、様々なサイズ、電流処理及び周波数範囲とともにＳＭＴ及びフライングリードバージョンで入手可能である。従来は、単一のコニカルインダクタの広い周波数範囲に対応するためには、複数の狭帯域インダクタを直列又は並列に組み合わせる必要があった。このタイプのコニカルインダクタは市販されており、例えば、Piconics社によって作製されている。
市販のコニカルインダクタは、±１５０μｍの精度公差を有する機械で製造される。市販のコニカルインダクタは、手巻きインダクタと比較して、性能がより良好で、損失が低く、信頼性が改善され、生産時間が短縮され、またプリント回路基板上でスペースを節約する。インダクタは無線周波数（ＲＦ）及びマイクロ波回路設計に不可欠なコンポーネントであり、通常インピーダンス整合素子又はバイアスチョークのいずれかとして用いられる。今日の多様な用途に合うように設計された多種多様なインダクタがある。所与の用途でインダクタを用いるには、その能力及び制限を理解することが要求される。インダクタの主な制約の１つはその自己共振周波数又は第１の並列共振周波数（ＰＲＦ，parallel-resonance frequency）であり、これは使用可能な帯域幅に影響する。
一実施形態において、本発明は広帯域インダクタを製造する方法を含み、これは、コニカルインダクタの基板の第１の側に第１のトレンチを形成し、当該トレンチを導電性材料で充填するステップと、第１のトレンチの各々の第１の端部及び第２の端部に各々、接続する第１及び第２のビアを、基板を通して形成し、第１及び第２のビアを導電性材料で充填するステップと、第１の側と反対の基板の第２の側に第２のトレンチを形成し、第２のトレンチを導電性材料で充填するステップと、を含み、第１及び第２のビアを接続する第２のトレンチのそれぞれは円錐形状であり、第１及び第２のトレンチは広帯域インダクタである。一態様において、基板は感光性ガラス基板であり、第１又は第２の側にトレンチを形成するステップは、基板上にトレンチパターンでフォトレジストを形成するステップと、感光性ガラス基板の少なくとも一部を活性化エネルギー源で露光するステップと、感光性ガラス基板をそのガラス転移温度より高い温度で少なくとも１０分間加熱するステップと、感光性ガラス基板を冷却して、露光したガラスの少なくとも一部を結晶材料に変換させ、ガラス結晶基板を形成するステップと、ガラス結晶基板のトレンチをエッチャントでエッチングするステップと、感光性ガラス基板のエッチングされたトレンチの外側の領域を活性化エネルギー源でフラッド露光するステップと、感光性ガラス基板をそのガラス転移温度より高い温度で少なくとも１０分間加熱するステップと、感光性ガラス／セラミック基板を冷却して、露光したガラスを結晶材料に変換させ、ガラス結晶基板を形成するステップと、トレンチを導電性材料のグランドプレーンで、また入力及び出力チャネルを１又は２以上の金属で選択的に充填するステップと、を含み、金属は回路に接続される。他の一態様において、基板は感光性ガラス基板であり、第１から第２の側へビアを形成するステップは、基板上にビアパターンでフォトレジストを形成するステップと、感光性ガラス基板の少なくとも一部を活性化エネルギー源で露光するステップと、感光性ガラス基板をそのガラス転移温度より高い温度で少なくとも１０分間加熱するステップと、感光性ガラス基板を冷却して、露光したガラスの少なくとも一部を結晶材料に変換させ、ガラス結晶基板を形成するステップと、ガラス結晶基板のビアをエッチャントでエッチングするステップと、感光性ガラス基板のエッチングされたビアの外側の領域を活性化エネルギー源でフラッド露光するステップと、感光性ガラス基板をそのガラス転移温度より高い温度で少なくとも１０分間加熱するステップと、感光性ガラス／セラミック基板を冷却して、露光したガラスを結晶材料に変換させ、ガラス結晶基板を形成するステップと、ビアを導電性材料で選択的に充填するステップと、を含む。他の一態様において、基板は感光性ガラスである。他の一態様において、ビアとトレンチの間隔は１０μｍ～２５０μｍ、好ましくは５０μｍである。他の一態様において、ビアの直径は５μｍ～２００μｍ、好ましくは２５μｍである。他の一態様において、ビア及びトレンチの高さは２５μｍ～１０００μｍ、好ましくは３００μｍである。他の一態様において、広帯域インダクタは高周波及び低周波セクションを含む。他の一態様において、広帯域インダクタは２つの半導体基板で構成される。他の一態様において、広帯域インダクタは１つの半導体基板からなる。他の一態様において、広帯域インダクタは矩形でない。他の一態様において、広帯域インダクタは、フェライト材料で充填されたキャビティを含む。他の一態様において、広帯域インダクタは、回路を形成する、抵抗器、コネクタ、又はコンデンサから選択される１又は２以上の電気部品をさらに含む。他の一態様において、広帯域インダクタは回路基板に結合される。
他の一実施形態において、本発明は広帯域インダクタを製造する方法を含み、これは、コニカルインダクタの感光性ガラス基板の第１の側に第１のトレンチを形成し、これらのトレンチを導電性材料で充填するステップを含み、これは、第１のトレンチの各々の第１の端部及び第２の端部に各々、接続する第１及び第２のビアを、感光性ガラス基板を通して形成し、第１及び第２のビアを導電性材料で充填するステップと、第１の側と反対の感光性ガラス基板の第２の側に第２のトレンチを形成し、第２のトレンチを導電性材料で充填するステップと、によって行われ、第１及び第２のビアを接続する第２のトレンチのそれぞれは円錐形状であり、第１及び第２のトレンチは広帯域インダクタである。一態様において、第１又は第２の側にトレンチを形成するステップは、基板上にトレンチパターンでフォトレジストを形成するステップと、感光性ガラス基板の少なくとも一部を活性化エネルギー源で露光するステップと、感光性ガラス基板をそのガラス転移温度より高い温度で少なくとも１０分間加熱するステップと、感光性ガラス基板を冷却して、露光したガラスの少なくとも一部を結晶材料に変換させ、ガラス結晶基板を形成するステップと、ガラス結晶基板のトレンチをエッチャントでエッチングするステップと、感光性ガラス基板のエッチングされたトレンチの外側の領域を活性化エネルギー源でフラッド露光するステップと、感光性ガラス基板をそのガラス転移温度より高い温度で少なくとも１０分間加熱するステップと、感光性ガラス／セラミック基板を冷却して、露光したガラスを結晶材料に変換させ、ガラス結晶基板を形成するステップと、トレンチを導電性材料のグランドプレーンで、また入力及び出力チャネルを１又は２以上の金属で選択的に充填するステップと、を含み、金属は回路に接続される。他の一態様において、第１から第２の側へビアを形成するステップは、基板上にビアパターンでフォトレジストを形成するステップと、感光性ガラス基板の少なくとも一部を活性化エネルギー源で露光するステップと、感光性ガラス基板をそのガラス転移温度より高い温度で少なくとも１０分間加熱するステップと、感光性ガラス基板を冷却して、露光したガラスの少なくとも一部を結晶材料に変換させ、ガラス結晶基板を形成するステップと、ガラス結晶基板のビアをエッチャントでエッチングするステップと、感光性ガラス基板のエッチングされたビアの外側の領域を活性化エネルギー源でフラッド露光するステップと、感光性ガラス基板をそのガラス転移温度より高い温度で少なくとも１０分間加熱するステップと、感光性ガラス／セラミック基板を冷却して、露光したガラスを結晶材料に変換させ、ガラス結晶基板を形成するステップと、ビアを導電性材料で選択的に充填するステップと、を含む。他の一態様において、ビアとトレンチの間隔は１０μｍ～２５０μｍ、好ましくは５０μｍである。他の一態様において、ビアの直径は５μｍ～２００μｍ、好ましくは２５μｍである。他の一態様において、ビア、トレンチ、又は両方は、２５μｍ～１０００μｍ、好ましくは３００μｍの高さを有する。他の一態様において、広帯域インダクタは高周波及び低周波セクションを含む。他の一態様において、広帯域インダクタは２つの半導体基板で構成される。他の一態様において、広帯域インダクタは１つの半導体基板からなる。他の一態様において、広帯域インダクタは矩形でない。他の一態様において、広帯域インダクタは、フェライト材料で充填されたキャビティを含む。他の一態様において、広帯域インダクタは、回路を形成する、抵抗器、コネクタ、又はコンデンサから選択される１又は２以上の電気部品をさらに含む。他の一態様において、広帯域インダクタは回路基板に結合される。
他の一実施形態において、本発明は、コニカルインダクタの基板の第１の側の第１のトレンチであって、導電性材料で充填されている、第１のトレンチと、第１のトレンチの各々の第１の端部及び第２の端部に各々、接続する、基板を通る第１及び第２のビアであって、導電性材料で充填されている、第１及び第２のビアと、第１の側と反対の基板の第２の側の第２のトレンチであって、導電性材料で充填されている、第２のトレンチと、を含む広帯域インダクタを含み、第１及び第２のビアを接続する第２のトレンチのそれぞれは円錐形状であり、第１及び第２のトレンチは広帯域インダクタである。一態様において、基板は感光性ガラス基板である。他の一態様において、ビアとトレンチの間隔は１０μｍ～２５０μｍ、好ましくは５０μｍである。他の一態様において、ビアの直径は５μｍ～２００μｍ、好ましくは２５μｍである。他の一態様において、ビア、トレンチ、又は両方は、２５μｍ～１０００μｍ、好ましくは３００μｍの高さを有する。他の一態様において、広帯域インダクタは高周波及び低周波セクションを含む。他の一態様において、広帯域インダクタは２つの半導体基板で構成される。他の一態様において、広帯域インダクタは１つの半導体基板からなる。他の一態様において、広帯域インダクタは矩形でない。他の一態様において、広帯域インダクタは、フェライト材料で充填されたキャビティを含む。他の一態様において、広帯域インダクタは、回路を形成する、抵抗器、コネクタ、又はコンデンサから選択される１又は２以上の電気部品をさらに含む。
本発明の特徴及び利点のより完全な理解のため、ここで本発明の詳細な説明を添付の図とともに参照する。
先行技術の従来の広帯域インダクタを示す図である。 広帯域インダクタの３Ｄレンダリングを示す図である。 本発明の広帯域フィルタの概略図を示す図である。 新規な広帯域インダクタを用いる広帯域フィルタ用の電気回路を示す図である。 新規な広帯域インダクタを用いる広帯域フィルタ用の電気回路のシミュレーションを示す図である。 Coilcraft社製の広帯域インダクタのバイアスＴ回路における挿入損失を示す図である。 ＢＢＩのシングルウエハの実装を示す図である。
本発明の実施形態を添付の図面を参照して十分に説明してきたが、様々な変更及び修正が当業者に明らかになるということに留意されるべきである。このような変更及び修正は、添付の請求項によって定義されるような本発明の実施形態の範囲内に含まれるものとして理解されるべきである。
本発明の様々な実施形態の作製及び使用を以下で議論するが、本発明は、多種多様な具体的な文脈において具現化することができる多くの適用可能な発明の概念を提供するということが理解されるべきである。本明細書で議論する具体的な実施形態は、本発明を作製及び使用する具体的な方法の単なる例示であり、本発明の範囲を限定するものではない。
本発明は、広帯域ＵＨＦからミリ波チョーキング又はバイアスフィード用途に用いられる高性能インダクタ、及びこれを作製する方法を含む。コニカルインダクタは、低損失ＲＦチョーキング及びバイアスフィーディングに用いることができるマイクロヘンリー範囲内の非常に広帯域で、共振のないインダクタンスが可能である。低容量取り付けパッドへの慎重な組み立てを円錐形状と組み合わせることにより、これらのインダクタの１０ＭＨｚから４０ＧＨｚまでの使用可能な帯域幅が可能になる。コニカルインダクタは、その円錐設計及び慎重な組み立てにより、標準ＳＭＴインダクタに見られる限定された帯域幅を克服する。
本発明の広帯域インダクタの新規な設計及び製造の方法は、ＲＦ設計者に比類のない利点を提供する。ＲＦ回路における多数の部分で広帯域フィルタが用いられる。図２は、本発明の完成した、高精度テーパーコニカル広帯域インダクタ１０の３Ｄレンダリングを示す。
図３は、本発明の高精度テーパーコニカル広帯域インダクタ１０及びコンデンサ回路１２の断面を示す。図３は、本発明の高精度テーパーコニカル広帯域インダクタ１０の第１の基板１４及び第２の基板１６を備えた２つのウエハの実装を示す。インダクタの第１の部分は、デバイスの右で始まり、またここに示されており、インダクタ１０の低周波数用高値インダクタンス１８である。インダクタの第２の部分は、デバイスの左側で始まり、またここに示されており、インダクタ１０の高周波数用小値インダクタンス２０である。高周波インダクタは１枚のウエハ上にあり、小さい方（高周波インダクタ）から広い方（低周波インダクタ）へと先細りしている。この広帯域インダクタの独自の構造は、本明細書で教示される感光性ガラス処理方法を用いて作製される。図３は、以下で、表１においてさらに説明する。図４は本発明の広帯域インダクタの電気回路図を示す。
本発明は、集積回路精度及び±０．５μｍの公差で感光性ガラスに作製され、機械巻きコニカルインダクタと比較して、大幅に性能が向上し、挿入損失がより低く、信頼性が改善され、大量に生産され、信頼性が最高で、スペースを節約する広帯域インダクタを作製することを含む。これは３０，０００％を超える精度の向上である。この機械的精度により、図６（これは、図１に示すもののような、先行技術のコニカルインダクタの性能を示す）と並べて比較して、図５のグラフに示す予想外の結果が可能になる。
感光性処理基板はここで概して、感光性ガラス基板の少なくとも一部を活性化エネルギー源で露光すること、感光性ガラス基板をそのガラス転移温度より高い温度で少なくとも１０分間加熱すること、感光性ガラス基板を冷却して、露光したガラスの少なくとも一部を結晶材料に変換させ、ガラス結晶基板を形成すること、ガラス結晶基板（トレンチ及びビア）をエッチャントでエッチングすること、感光性ガラス基板のエッチングされたトレンチ及びビアの外側の領域を活性化エネルギー源でフラッド露光すること、感光性ガラス基板をそのガラス転移温度より高い温度で少なくとも１０分間加熱すること、感光性ガラス／セラミック基板を冷却して、露光したガラスを結晶材料に変換させ、ガラス結晶基板を形成すること、（トレンチ及びビアを）導電性材料のグランドプレーンで、また入力及び出力チャネルを、回路に接続されている１又は２以上の金属で選択的に充填すること、また感光性ガラスのセラミック化された周囲をエッチングして、充填されたトレンチを露出させること、によって作製される。
一態様において、感光性ガラス基板は、６０～７６重量％のシリカ、少なくとも３重量％のＫ２Ｏと６重量％～１６重量％のＫ２ＯとＮａ２Ｏの組み合わせ、Ａｇ２Ｏ及びＡｕ２Ｏからなる群から選択される少なくとも１つの酸化物の０．００３～１重量％、０．００３～２重量％のＣｕ２Ｏ、０．７５重量％～７重量％のＢ２Ｏ３、及び６～７重量％のＡｌ２Ｏ３、及びＢ２Ｏ３の組み合わせ、及び１３重量％を超えないＡｌ２Ｏ３、８～１５重量％のＬｉ２Ｏ、及び０．００１～０．１重量％のＣｅＯ２、の組成を含むガラス基板である。他の一態様において、感光性ガラス基板は、３５～７６重量％のシリカ、３～１６重量％のＫ２Ｏ、０．００３～１重量％のＡｇ２Ｏ、８～１５重量％のＬｉ２Ｏ、及び０．００１～０．１重量％のＣｅＯ２、の組成を含むガラス基板である。他の一態様において、感光性ガラス基板は、少なくとも０．１重量％のＳｂ２Ｏ３又はＡｓ２Ｏ３を含む感光性ガラス基板、０．００３～１重量％のＡｕ２Ｏを含む感光性ガラス基板、ＣａＯ、ＺｎＯ、ＰｂＯ、ＭｇＯ、ＳｒＯ及びＢａＯからなる群から選択される酸化物の１～１８重量％を含み、１０～２０：１、２１～２９：１、３０～４５：１、２０～４０：１、４１～４５：１、及び３０～５０：１の少なくとも１つである露光部分の上記非露光部分に対する異方性エッチング比を有してもよい感光性ガラス基板、の少なくとも１つである。他の一態様において、感光性ガラス基板は、シリカ、酸化リチウム、酸化アルミニウム、又は酸化セリウムの少なくとも１つを含む感光性ガラスセラミック複合基板である。他の一態様において、電子回路である。他の一態様において、この方法は、機械的及び熱的に安定化された伝送線構造を少なくとも１又は２以上の受動及び能動部品のフィーチャへと形成して、バンドパス、ローパス、ハイパス、シャント又はノッチフィルタ及び他の回路を形成することをさらに含む。
従来の半導体処理装置を用いてこれらのガラスで微細構造が比較的安価に製造されてきた。一般に、ガラスは高温安定性、良好な機械的及び電気的特性を有し、プラスチック及び多くの金属より良好な耐化学性を有する。光エッチング可能ガラスは、微量の銀イオンを含むリチウムアルミニウムケイ酸塩ガラスで構成されている。酸化セリウムの吸収帯内のＵＶ光で露光されると、酸化セリウムは増感剤として作用し、光子を吸収し、隣接する酸化銀を還元する電子を失って銀原子を形成する。例えば、
Ｃｅ３＋＋Ａｇ＋＝Ｃｅ４＋＋Ａｇ０
銀原子は、ベーキングプロセス中に銀ナノクラスタに合体し、周囲のガラスの結晶化のための核形成部位を誘導する。マスクを通してＵＶ光で露光されれば、ガラスの露光領域のみが後続の熱処理中に結晶化することになる。
この熱処理は、ガラス転移温度に近い温度（例えば、空気中で４６５℃より大きい）で実行しなければならない。結晶相は、非露光のガラス質のアモルファス領域より、フッ化水素酸（ＨＦ，hydrofluoric acid）のようなエッチャントに溶けやすい。結晶領域は、１０％のＨＦにおいてアモルファス領域より２０倍より速くエッチングされ、露光領域が除去されたときに壁の傾斜比が約２０：１の微細構造が可能になる。T. R. Dietrich et al., “Fabrication Technologies for Microsystems utilizing Photoetchable Glass”, Microelectronic Engineering 30, 497 (1996)参照、これの関連部分を参照により本明細書に組み込む。
露光部分は、ガラス転移温度に近い温度までガラス基板を加熱することによって結晶材料へ変換させることができる。フッ化水素（ＨＦ）酸のようなエッチャントでガラス基板をエッチングするとき、ガラスが広いスペクトルの中紫外線（約３０８～３１２ｎｍ）のフラッドランプで露光されて少なくとも３０：１のアスペクト比を有する成形ガラス構造を提供し、レンズ成形ガラス構造を提供すると、露光部分の非露光部分に対する異方性エッチング比は少なくとも３０：１になる。露光ガラスは次いで、通常２ステッププロセスでベークされる。４２０℃～５２０℃の間の温度範囲で１０分～２時間の間加熱して、銀イオンを銀ナノ粒子に合体させ、及び５２０℃～６２０℃の間の温度範囲で１０分と２時間との間加熱して、酸化リチウムを銀ナノ粒子の周りに形成させることが可能になる。ガラスプレートは次いでエッチングされる。ガラス基板は、ＨＦ溶液の、通常５体積％～１０体積％のエッチャントでエッチングされ、露光部分の非露光部分に対するエッチング比は少なくとも３０：１である。能動デバイスに結合された金属、誘電体、及び／又は抵抗素子で充填されることになるエッチングフィーチャを作製して回路を形成する。光エッチング可能ガラス構造に電気回路及び構造を作製する前の最終処理ステップは、残りのガラス基板をセラミック相に完全に変換することである。ガラスのセラミック化は、残りの感光性ガラス基板のすべてを約２０Ｊ／ｃｍ２の３１０ｎｍの光で露光することによって達成される。次いで基板を２時間まで４２０℃～５２０℃の間の温度に加熱して、銀イオンを銀ナノ粒子に合体させ、及び５２０℃～６２０℃の間の温度範囲で１０分と２時間との間加熱して、酸化リチウムを銀ナノ粒子の周りに形成させることが可能になる。基板を次いで冷却し、次いで金属化構造（相互接続、ビアなど）へ処理する。最後に、能動及び受動デバイスがセラミック化基板上へ配置される。
Figure 2023516817000002
Figure 2023516817000003
Figure 2023516817000004
Figure 2023516817000005
図７は、ＰＧＤ基板である基板３４上にコンデンサ３２を含むシングルウエハ広帯域インダクタ３０を示す。インダクタの第１の部分は、デバイスの右で始まり、またここに示されており、インダクタ３０の低周波数用高値インダクタンス３８である。インダクタの第２の部分は、デバイスの左で始まり、またここに示され、インダクタ１０の高周波数用小値インダクタンス４０である。鉄心４２がインダクタ３０の低周波数用高値インダクタンス３８内に配置され、換言すれば、アンテナは鉄心４２を取り囲み、これと接触しない。パッシベーション層４４が鉄心上に配置され、高周波数用小値インダクタンス４０のコイルを分離し、このパッシベーション層４４は、例えば、プラズマ強化化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ， plasma enhanced chemical vapor deposition）によって形成又は堆積することができるＳｉＯ２層とすることができる。
Figure 2023516817000006
Figure 2023516817000007
Figure 2023516817000008
Figure 2023516817000009
ＢＢＩの挿入損失は、５０ＭＨｚで０．０１ｄＢ以下、４０ＧＨｚで０．２５ｄＢまでである。市販のＢＢＩは４０ＭＨｚで０．２５ｄＢ、４０ＧＨｚで１．７５ｄＢまでの挿入損失を有する。サイズ縮小及び集積回路ベースの製造プロセスと組み合わせると、この性能向上は劇的な商業的利点を提供する。
この機械的精度により、図６（これは、図１に示すもののような、先行技術のコニカルインダクタの性能を示す）と並べて比較して、図５のグラフに示す予想外の結果が可能になる。図６は、Coilcraft社製の広帯域インダクタのバイアスＴ回路における挿入損失を示すグラフである。図７は本発明のＢＢＩのシングルウエハ実装を示す。
このように、本発明は広帯域インダクタを製造する方法を含み、これは、コニカルインダクタの基板の第１の側に第１のトレンチを形成し、これらのトレンチを導電性材料で充填するステップと、第１のトレンチの各々の第１の端部及び第２の端部に各々、接続する第１及び第２のビアを、基板を通して形成し、第１及び第２のビアを導電性材料で充填するステップと、第１の側と反対の基板の第２の側に第２のトレンチを形成し、第２のトレンチを導電性材料で充填するステップと、を含み、本質的にこれらからなり、又はこれらからなり、第１及び第２のビアを接続する第２のトレンチのそれぞれは円錐形状であり、第１及び第２のトレンチは広帯域インダクタである。一態様において、基板は感光性ガラス基板であり、第１又は第２の側にトレンチを形成するステップは、基板上にトレンチパターンでフォトレジストを形成するステップと、感光性ガラス基板の少なくとも一部を活性化エネルギー源で露光するステップと、感光性ガラス基板をそのガラス転移温度より高い温度で少なくとも１０分間加熱するステップと、感光性ガラス基板を冷却して、露光したガラスの少なくとも一部を結晶材料に変換させ、ガラス結晶基板を形成するステップと、ガラス結晶基板のトレンチをエッチャントでエッチングするステップと、感光性ガラス基板のエッチングされたトレンチの外側の領域を活性化エネルギー源でフラッド露光するステップと、感光性ガラス基板をそのガラス転移温度より高い温度で少なくとも１０分間加熱するステップと、感光性ガラス／セラミック基板を冷却して、露光したガラスを結晶材料に変換させ、ガラス結晶基板を形成するステップと、トレンチを導電性材料のグランドプレーンで、また入力及び出力チャネルを１又は２以上の金属で選択的に充填するステップと、を含み、金属は回路に接続される。他の一態様において、基板は感光性ガラス基板であり、第１から第２の側へビアを形成するステップは、基板上にビアパターンでフォトレジストを形成するステップと、感光性ガラス基板の少なくとも一部を活性化エネルギー源で露光するステップと、感光性ガラス基板をそのガラス転移温度より高い温度で少なくとも１０分間加熱するステップと、感光性ガラス基板を冷却して、露光したガラスの少なくとも一部を結晶材料に変換させ、ガラス結晶基板を形成するステップと、ガラス結晶基板のビアをエッチャントでエッチングするステップと、感光性ガラス基板のエッチングされたビアの外側の領域を活性化エネルギー源でフラッド露光するステップと、感光性ガラス基板をそのガラス転移温度より高い温度で少なくとも１０分間加熱するステップと、感光性ガラス／セラミック基板を冷却して、露光したガラスを結晶材料に変換させ、ガラス結晶基板を形成するステップと、ビアを導電性材料で選択的に充填するステップと、を含む。他の一態様において、基板は感光性可能ガラスである。他の一態様において、ビアとトレンチの間隔は１０μｍ～２５０μｍ、好ましくは２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、１００、１２５、１５０、１７５、２００、又は２２５μｍである。他の一態様において、ビアの直径は５μｍ～２００μｍ、好ましくは１０、１５、２０、２５、３０、４０、５０、７５、１００、１２５、１５０、又は１７５μｍである。他の一態様において、ビア及びトレンチの高さは２５μｍ～１０００μｍ、好ましくは１００、２００、２５０、３００、３５０、４００、５００、６００、７００、７５０、８００、又は９００μｍである。他の一態様において、広帯域インダクタは高周波及び低周波セクションを含む。他の一態様において、広帯域インダクタは２つの半導体基板で構成される。他の一態様において、広帯域インダクタは１つの半導体基板からなる。他の一態様において、広帯域インダクタは矩形でない。他の一態様において、広帯域インダクタは、フェライト材料で充填されたキャビティを含む。他の一態様において、広帯域インダクタは、回路を形成する、抵抗器、コネクタ、又はコンデンサから選択される１又は２以上の電気部品をさらに含む。他の一態様において、広帯域インダクタは回路基板に接続される。
本発明はまた広帯域インダクタを製造する方法を含み、これは、コニカルインダクタの感光性ガラス基板の第１の側に第１のトレンチを形成し、これらのトレンチを導電性材料で充填するステップを含み、本質的にこれらからなり、又はこれらからなり、これは、第１のトレンチの各々の第１の端部及び第２の端部に各々、接続する第１及び第２のビアを、感光性ガラス基板を通して形成し、第１及び第２のビアを導電性材料で充填するステップと、第１の側と反対の感光性ガラス基板の第２の側に第２のトレンチを形成し、第２のトレンチを導電性材料で充填するステップと、によって行われ、第１及び第２のビアを接続する第２のトレンチのそれぞれは円錐形状であり、第１及び第２のトレンチは広帯域インダクタである。一態様において、第１又は第２の側にトレンチを形成するステップは、基板上にトレンチパターンでフォトレジストを形成するステップと、感光性ガラス基板の少なくとも一部を活性化エネルギー源で露光するステップと、感光性ガラス基板をそのガラス転移温度より高い温度で少なくとも１０分間加熱するステップと、感光性ガラス基板を冷却して、露光したガラスの少なくとも一部を結晶材料に変換させ、ガラス結晶基板を形成するステップと、ガラス結晶基板のトレンチをエッチャントでエッチングするステップと、感光性ガラス基板のエッチングされたトレンチの外側の領域を活性化エネルギー源でフラッド露光するステップと、感光性ガラス基板をそのガラス転移温度より高い温度で少なくとも１０分間加熱するステップと、感光性ガラス／セラミック基板を冷却して、露光したガラスを結晶材料に変換させ、ガラス結晶基板を形成するステップと、トレンチを導電性材料のグランドプレーンで、また入力及び出力チャネルを１又は２以上の金属で選択的に充填するステップと、を含み、金属は回路に接続される。他の一態様において、第１から第２の側へビアを形成するステップは、基板上にビアパターンでフォトレジストを形成するステップと、感光性ガラス基板の少なくとも一部を活性化エネルギー源で露光するステップと、感光性ガラス基板をそのガラス転移温度より高い温度で少なくとも１０分間加熱するステップと、感光性ガラス基板を冷却して、露光したガラスの少なくとも一部を結晶材料に変換させ、ガラス結晶基板を形成するステップと、ガラス結晶基板のビアをエッチャントでエッチングするステップと、感光性ガラス基板のエッチングされたビアの外側の領域を活性化エネルギー源でフラッド露光するステップと、感光性ガラス基板をそのガラス転移温度より高い温度で少なくとも１０分間加熱するステップと、感光性ガラス／セラミック基板を冷却して、露光したガラスを結晶材料に変換させ、ガラス結晶基板を形成するステップと、ビアを導電性材料で選択的に充填するステップと、を含む。他の一態様において、ビアとトレンチの間隔は１０μｍ～２５０μｍ、好ましくは２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、１００、１２５、１５０、１７５、２００、又は２２５μｍである。他の一態様において、ビアの直径は５μｍ～２００μｍ、好ましくは１０、１５、２０、２５、３０、４０、５０、７５、１００、１２５、１５０、又は１７５μｍである。他の一態様において、ビア及びトレンチの高さは２５μｍ～１０００μｍ、好ましくは１００、２００、２５０、３００、３５０、４００、５００、６００、７００、７５０、８００、又は９００μｍである。他の一態様において、広帯域インダクタは高周波及び低周波セクションを含む。他の一態様において、広帯域インダクタは２つの半導体基板で構成される。他の一態様において、広帯域インダクタは１つの半導体基板からなる。他の一態様において、広帯域インダクタは矩形でない。他の一態様において、広帯域インダクタは、フェライト材料で充填されたキャビティを含む。他の一態様において、広帯域インダクタは、回路を形成する、抵抗器、コネクタ、又はコンデンサから選択される１又は２以上の電気部品をさらに含む。他の一態様において、広帯域インダクタは回路基板に結合される。
本発明は、コニカルインダクタの基板の第１の側の第１のトレンチであって、導電性材料で充填されている、第１のトレンチと、第１のトレンチの各々の第１の端部及び第２の端部に各々、接続する、基板を通る第１及び第２のビアであって、導電性材料で充填されている、第１及び第２のビアと、第１の側と反対の基板の第２の側の第２のトレンチであって、導電性材料で充填されている、第２のトレンチと、を含む、本質的にこれらからなる、又はこれらからなる広帯域インダクタを含み、第１及び第２のビアを接続する第２のトレンチのそれぞれは円錐形状であり、第１及び第２のトレンチは広帯域インダクタである。一態様において、基板は感光性ガラス基板である。他の一態様において、ビアとトレンチの間隔は１０μｍ～２５０μｍ、好ましくは２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、１００、１２５、１５０、１７５、２００、又は２２５μｍである。他の一態様において、ビアの直径は５μｍ～２００μｍ、好ましくは１０、１５、２０、２５、３０、４０、５０、７５、１００、１２５、１５０、又は１７５μｍである。他の一態様において、ビア及びトレンチの高さは２５μｍ～１０００μｍ、好ましくは１００、２００、２５０、３００、３５０、４００、５００、６００、７００、７５０、８００、又は９００μｍである。他の一態様において、広帯域インダクタは高周波及び低周波セクションを含む。他の一態様において、広帯域インダクタは２つの半導体基板で構成される。他の一態様において、広帯域インダクタは１つの半導体基板からなる。他の一態様において、広帯域インダクタは矩形でない。他の一態様において、広帯域インダクタは、フェライト材料で充填されたキャビティを含む。他の一態様において、広帯域インダクタは、回路を形成する、抵抗器、コネクタ、又はコンデンサから選択される１又は２以上の電気部品をさらに含む。
本明細書に記載の特定の実施形態は、本発明の限定としてではなく例示として示されているということが理解されよう。本発明の主な特徴は、本発明の範囲から逸脱することなく様々な実施形態において使用することができる。当業者は、ただの日常的な実験を用いて、本明細書に記載の具体的な手順に対する多数の同等物を認識する、又は確認することができるであろう。このような同等物は、本発明の範囲内にあると見なされ、請求項によってカバーされる。
本明細書に記載のすべての刊行物及び特許出願は、本発明が関係する当業者の技能のレベルを示している。すべての刊行物及び特許出願が、各個々の刊行物又は特許出願が参照により組み込まれると具体的かつ個々に示された場合と同程度に、参照により本明細書に組み込まれる。
請求項及び／又は明細書において「含む（comprising）」という用語と併せて用いられるときの「ａ」又は「ａｎ」という単語の使用は、「１」を意味することができるが、これは「１又は２以上」、「少なくとも１つ」、及び「１又は１より多い」の意味とも一致する。請求項における「又は」という用語の使用は、本開示が代替物及び「及び／又は」のみに言及する定義を支持しているが、代替物のみを指すように明示的に示され、又はこれらの代替物が相互に排他的でない限り、「及び／又は」を意味するように用いられる。本願を通して、「約」という用語は、ある値が、この方法がその値を決定するために使用され、デバイスについての固有の誤差の変動、又は研究対象間に存在する変動を含むということを示すために用いられる。
本明細書及び請求項において用いられるとき、「含む（comprising）」（及び「comprise」及び「comprises」のような、comprisingのあらゆる形態）、「有する（having）」（及び「have」及び「has」のような、havingのあらゆる形態）、「含む（including）」（及び「includes」及び「include」のような、includingのあらゆる形態）又は「含む（containing）」（及び「contains」及び「contain」のような、containingのあらゆる形態）という単語は、包括的すなわちオープンエンドであり、追加の、記載されていない要素又は方法ステップを除外しない。本明細書に提供される構成物及び方法のいずれかの実施形態において、「含む（comprising）」は、「本質的に～からなる（consisting essentially of）」又は「～からなる（consisting of）」に置き換えることができる。本明細書で用いられるとき、「本質的に～からなる（consisting essentially of）」という句には、指定された完全体（integer）又はステップ、並びに特許請求された発明の特徴又は機能に実質的に影響を及ぼさないものが要求される。本明細書で用いられるとき、「構成する（consisting）」という用語は、記載された完全体（integer）（例えば、特徴、要素、特色、特性、方法／プロセスステップ又は限定）又は完全体（integer）（例えば、特徴、要素、特色、特性、方法／プロセスステップ、又は限定）の群のみの存在を示すために用いられる。
本明細書で用いられるような「又はこれらの組み合わせ」という用語は、その用語に先行する列挙された項目のすべての順列及び組み合わせを指す。例えば、「Ａ、Ｂ、Ｃ、又はこれらの組み合わせ」は、Ａ、Ｂ、Ｃ、ＡＢ、ＡＣ、ＢＣ、又はＡＢＣの少なくとも１つを、また特定の文脈において順序が重要であれば、ＢＡ、ＣＡ、ＣＢ、ＣＢＡ、ＢＣＡ、ＡＣＢ、ＢＡＣ、又はＣＡＢも含むように意図されている。この例で続けると、ＢＢ、ＡＡＡ、ＡＢ、ＢＢＣ、ＡＡＡＢＣＣＣＣ、ＣＢＢＡＡＡ、ＣＡＢＡＢＢ、などのような、１又は２以上の項目又は用語の繰り返しを含む組み合わせが明示的に含まれる。当業者は、他が文脈から明らかでない限り、通常、任意の組み合わせにおける項目又は用語の数に制限がないということを理解するであろう。
本明細書で用いられるとき、限定はしないが、「約」、「実質的な」又は「実質的に」のような近似の言葉は、そのように修正されたとき、必ずしも絶対的又は完全ではないと理解される状態であるが、その状態を存在するものとして指定することを保証するのに十分に近いと当業者に見なされるであろう状態を指す。説明が変動し得る程度は、どれくらい大きく変化が起こり、それでも当業者に、修正された特徴を、修正されていない特徴の要求される特色及び能力を依然として有するものとして認識させることができるかに依存することになる。一般に、しかし先行する議論を条件として、「約」のような近似の語によって修正される本明細書の数値は、記載された値から少なくとも±１、２、３、４、５、６、７、１０、１２又は１５％だけ変動し得る。
本明細書に開示及び特許請求された構成物及び／又は方法のすべては、本開示に照らして過度の実験なしに作製及び実行することができる。本発明の構成物及び方法を好ましい実施形態の観点において説明してきたが、本発明の概念、精神及び範囲から逸脱することなく、本明細書に記載の構成物及び／又は方法に、また方法のステップ又はステップのシーケンスにおいて変形を適用することができるということは当業者には明らかであろう。当業者に明らかなすべてのこのような同様の代替例及び修正例は、添付の請求項によって定義されたような本発明の精神、範囲及び概念の範囲内であると見なされる。
特許庁、及び本願に関して発行されるいかなる特許のいかなる読者も本明細書に添付の請求項を解釈するのを支援するため、出願人は、添付された請求項のいずれも、米国特許法第１１２条（ｆ）項段落６、又は均等物が本願の出願の日に存在しているため、「のための手段」又は「のためのステップ」という言葉が特定の請求項において明示的に用いられていない限り、これを適用することを意図していないということを特記したい。
請求項のそれぞれについて、各従属請求項は、前の請求項が請求項の用語又は要素のための適切な先行詞を提供する限り、独立請求項及びそれぞれすべての請求項のための前の従属請求項のそれぞれの両方から従属することができる。

Claims (38)

  1. 広帯域インダクタを製造する方法であって、
    コニカルインダクタの基板の第１の側に第１のトレンチを形成し、前記トレンチを導電性材料で充填するステップと、
    前記第１のトレンチの各々の第１の端部及び第２の端部に各々、接続する第１及び第２のビアを、前記基板を通して形成し、前記第１及び第２のビアを導電性材料で充填するステップと、
    前記第１の側と反対の前記基板の第２の側に第２のトレンチを形成し、前記第２のトレンチを導電性材料で充填するステップであって、第１及び第２のビアを接続する前記第２のトレンチのそれぞれが円錐形状であり、前記第１及び第２のトレンチが前記広帯域インダクタである、前記第２のトレンチを導電性材料で充填するステップと、
    を含む、前記方法。
  2. 前記基板が感光性ガラス基板であり、第１の側又は第２の側にトレンチを形成するステップが、
    前記基板上にトレンチパターンでフォトレジストを形成するステップと、
    前記感光性ガラス基板の少なくとも一部分を活性化エネルギー源で露光するステップと、
    前記感光性ガラス基板をそのガラス転移温度より高い温度で少なくとも１０分間加熱するステップと、
    前記感光性ガラス基板を冷却して、前記露光したガラスの少なくとも一部を結晶材料に変換させ、ガラス結晶基板を形成するステップと、
    前記ガラス結晶基板のトレンチをエッチャントでエッチングするステップと、
    前記感光性ガラス基板のエッチングされたトレンチの外側の領域を活性化エネルギー源でフラッド露光するステップと、
    前記感光性ガラス基板をそのガラス転移温度をより高い温度で少なくとも１０分間加熱するステップと、
    前記感光性ガラス／セラミック基板を冷却して、前記露光したガラスを結晶材料に変換させ、ガラス結晶基板を形成するステップと、
    前記トレンチを導電性材料のグランドプレーンで、また入力及び出力チャネルを１又は２以上の金属で選択的に充填するステップであって、前記金属が回路に接続される、前記１又は２以上の金属で選択的に充填するステップと、
    を含む、請求項１に記載の方法。
  3. 前記基板が感光性ガラス基板であり、第１の側から第２の側へビアを形成するステップが、
    前記基板上にビアパターンでフォトレジストを形成するステップと、
    前記感光性ガラス基板の少なくとも一部分を活性化エネルギー源で露光するステップと、
    前記感光性ガラス基板をそのガラス転移温度をより高い温度で少なくとも１０分間加熱するステップと、
    前記感光性ガラス基板を冷却して、前記露光したガラスの少なくとも一部を結晶材料に変換させ、ガラス結晶基板を形成するステップと、
    前記ガラス結晶基板のビアをエッチャントでエッチングするステップと、
    前記感光性ガラス基板のエッチングされたビアの外側の領域を活性化エネルギー源でフラッド露光するステップと、
    前記感光性ガラス基板をそのガラス転移温度より高い温度で少なくとも１０分間加熱するステップと、
    前記感光性ガラス／セラミック基板を冷却して、前記露光したガラスを結晶材料に変換させ、ガラス結晶基板を形成するステップと、
    前記ビアを導電性材料で選択的に充填するステップと、
    を含む、請求項１に記載の方法。
  4. 前記基板が感光性ガラスである、請求項１に記載の方法。
  5. 前記ビアと前記トレンチの間隔が１０μｍ～２５０μｍ、好ましくは５０μｍである、請求項１に記載の方法。
  6. 前記ビアの直径が５μｍ～２００μｍ、好ましくは２５μｍである、請求項１に記載の方法。
  7. 前記ビア及び前記トレンチの高さが２５μｍ～１０００μｍ、好ましくは３００μｍである、請求項１に記載の方法。
  8. 前記広帯域インダクタが高周波及び低周波セクションを備える、請求項１に記載の方法。
  9. 前記広帯域インダクタが２つの半導体基板で構成される、請求項１に記載の方法。
  10. 前記広帯域インダクタが１つの半導体基板で構成される、請求項１に記載の方法。
  11. 前記広帯域インダクタが矩形でない、請求項１に記載の方法。
  12. 前記広帯域インダクタが、フェライト材料で充填されたキャビティを備える、請求項１に記載の方法。
  13. 前記広帯域インダクタが、抵抗器、コネクタ、又はコンデンサから選択される、回路を形成する１又は２以上の電気素子をさらに含む、請求項１に記載の方法。
  14. 前記広帯域インダクタが回路基板に結合される、請求項１に記載の方法。
  15. 広帯域インダクタを製造する方法であって、
    コニカルインダクタの感光性ガラス基板の第１の側に第１のトレンチを形成し、前記トレンチを導電性材料で充填するステップ
    を含み、
    前記トレンチを導電性材料で充填するステップが、
    前記第１のトレンチの各々の第１の端部及び第２の端部に各々、接続する第１及び第２のビアを、前記感光性ガラス基板を通して形成し、前記第１及び第２のビアを導電性材料で充填するステップと、
    前記第１の側と反対の前記感光性ガラス基板の第２の側に第２のトレンチを形成し、前記第２のトレンチを導電性材料で充填するステップであって、第１及び第２のビアを接続する前記第２のトレンチのそれぞれが円錐形状であり、前記第１及び第２のトレンチが前記広帯域インダクタである、前記第２のトレンチを導電性材料で充填するステップと、
    によって行われる、前記方法。
  16. 第１の側又は第２の側にトレンチを形成するステップが、
    基板上にトレンチパターンでフォトレジストを形成するステップと、
    前記感光性ガラス基板の少なくとも一部分を活性化エネルギー源で露光するステップと、
    前記感光性ガラス基板をそのガラス転移温度より高い温度で少なくとも１０分間加熱するステップと、
    前記感光性ガラス基板を冷却して、前記露光したガラスの少なくとも一部を結晶材料に変換させ、ガラス結晶基板を形成するステップと、
    前記ガラス結晶基板のトレンチをエッチャントでエッチングするステップと、
    前記感光性ガラス基板のエッチングされたトレンチの外側の領域を活性化エネルギー源でフラッド露光するステップと、
    前記感光性ガラス基板をそのガラス転移温度をより高い温度で少なくとも１０分間加熱するステップと、
    前記感光性ガラス／セラミック基板を冷却して、前記露光したガラスを結晶材料に変換させ、ガラス結晶基板を形成するステップと、
    前記トレンチを導電性材料のグランドプレーンで、また入力及び出力チャネルを１又は２以上の金属で選択的に充填するステップであって、前記金属が回路に接続される、前記１又は２以上の金属で選択的に充填するステップと、
    を含む、請求項１５に記載の方法。
  17. 第１の側から第２の側へビアを形成するステップが、
    基板上にビアパターンでフォトレジストを形成するステップと、
    前記感光性ガラス基板の少なくとも一部分を活性化エネルギー源で露光するステップと、
    前記感光性ガラス基板をそのガラス転移温度より高い温度で少なくとも１０分間加熱するステップと、
    前記感光性ガラス基板を冷却して、前記露光したガラスの少なくとも一部を結晶材料に変換させ、ガラス結晶基板を形成するステップと、
    前記ガラス結晶基板のビアをエッチャントでエッチングするステップと、
    前記感光性ガラス基板のエッチングされたビアの外側の領域を活性化エネルギー源でフラッド露光するステップと、
    前記感光性ガラス基板をそのガラス転移温度より高い温度で少なくとも１０分間加熱するステップと、
    前記感光性ガラス／セラミック基板を冷却して、前記露光したガラスを結晶材料に変換させ、ガラス結晶基板を形成するステップと、
    前記ビアを導電性材料で選択的に充填するステップと、
    を含む、請求項１５に記載の方法。
  18. 前記ビアと前記トレンチの間隔が１０μｍ～２５０μｍ、好ましくは５０μｍである、請求項１５に記載の方法。
  19. 前記ビアの直径が５μｍ～２００μｍ、好ましくは２５μｍである、請求項１５に記載の方法。
  20. 前記ビア、前記トレンチ、又は両方が、２５μｍ～１０００μｍ、好ましくは３００μｍの高さを有する、請求項１５に記載の方法。
  21. 前記広帯域インダクタが高周波及び低周波セクションを備える、請求項１５に記載の方法。
  22. 前記広帯域インダクタが２つの半導体基板で構成される、請求項１５に記載の方法。
  23. 前記広帯域インダクタが１つの半導体基板で構成される、請求項１５に記載の方法。
  24. 前記広帯域インダクタが矩形でない、請求項１５に記載の方法。
  25. 前記広帯域インダクタが、フェライト材料で充填されたキャビティを備える、請求項１５に記載の方法。
  26. 前記広帯域インダクタが、抵抗器、コネクタ、又はコンデンサから選択される、回路を形成する１又は２以上の電気素子をさらに含む、請求項１５に記載の方法。
  27. 前記広帯域インダクタが回路基板に結合される、請求項１５に記載の方法。
  28. コニカルインダクタの基板の第１の側の第１のトレンチであって、導電性材料で充填されている、前記第１のトレンチと、
    前記第１のトレンチの各々の第１の端部及び第２の端部に各々、接続する、前記基板を通る第１及び第２のビアであって、導電性材料で充填されている、前記第１及び第２のビアと、
    前記第１の側と反対の前記基板の第２の側の第２のトレンチであって、導電性材料で充填されている、第２のトレンチとを含み、第１及び第２のビアを接続する前記第２のトレンチのそれぞれが円錐形状であり、前記第１及び第２のトレンチが広帯域インダクタである、広帯域インダクタ。
  29. 前記基板が感光性ガラス基板である、請求項２８に記載の広帯域インダクタ。
  30. 前記ビアと前記トレンチの間隔が１０μｍ～２５０μｍ、好ましくは５０μｍである、請求項２８に記載の広帯域インダクタ。
  31. 前記ビアの直径が５μｍ～２００μｍ、好ましくは２５μｍである、請求項２８に記載の広帯域インダクタ。
  32. 前記ビア、前記トレンチ、又は両方が、２５μｍ～１０００μｍ、好ましくは３００μｍの高さを有する、請求項２８に記載の広帯域インダクタ。
  33. 高周波及び低周波セクションを含む、請求項２８に記載の広帯域インダクタ。
  34. ２つの半導体基板で構成される、請求項２８に記載の広帯域インダクタ。
  35. １つの半導体基板で構成される、請求項２８に記載の広帯域インダクタ。
  36. 矩形でない、請求項２８に記載の広帯域インダクタ。
  37. フェライト材料で充填されたキャビティを備える、請求項２８に記載の広帯域インダクタ。
  38. 抵抗器、コネクタ、又はコンデンサから選択される、回路を形成する１又は２以上の電気素子をさらに含む、請求項２８に記載の広帯域インダクタ。
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