JPH11330884A - Band-pass filter and manufacture of the same - Google Patents

Band-pass filter and manufacture of the same

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JPH11330884A
JPH11330884A JP13865598A JP13865598A JPH11330884A JP H11330884 A JPH11330884 A JP H11330884A JP 13865598 A JP13865598 A JP 13865598A JP 13865598 A JP13865598 A JP 13865598A JP H11330884 A JPH11330884 A JP H11330884A
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JP
Japan
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thin
film
array
thin film
inductor
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JP13865598A
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Japanese (ja)
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Hidekuni Sugawara
英州 菅原
Takeshi Yano
健 矢野
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Tokin Corp
Original Assignee
Tokin Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a band-pass filter in a compact and light thin film structure for surface mounting, whose occupancy area is small with superior characteristics using a thin film inductor. SOLUTION: In this discrete thin film band-pass filter, solder balls 4 are used for the junction of one side part of electrodes, on which the magnetic cores of the both end parts of thin inductors in a thin-film inductor array 1 in which 6 thin inductors having magnetic cores are gathered, are exposed with one side part (left sides in the figures in both cases) of electrode patterns connected with thin film capacitors in a thin-capacitor array 2, in which 12 thin film capacitors are gathered. Moreover, a gold bump 5 is used for the junction of the remaining one side part of the electrodes with the remaining one side part (right sides in the figures in both cases) of the electrode patterns. Then, ultrasonic thermo compression bonding is performed so that the thin-film inductor array 1 and the thin-film capacitor array 2 can be pressurized and jointed.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、主として携帯電話
等の入出力信号のフィルタとして用いられると共に、薄
膜インダクタ及び薄膜キャパシタによる薄膜構造を有す
るLC磁気デバイスとしてのバンドパスフィルタ(BP
F)及びその製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention is mainly used as a filter for input / output signals of portable telephones and the like, and a band-pass filter (BP) as an LC magnetic device having a thin film structure including a thin film inductor and a thin film capacitor.
F) and a method for producing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、この種のバンドパスフィルタは、
Q値が数百と比較的高いSAW(表面弾性波)タイプの
ものと、Q値が数十〜数百の誘電体タイプのものとが主
流になっている。これらの2つのフィルタは、適用周波
数帯域が数百MHzから数GHzまでの周波数帯域で効
果的であり、高いQ値を示すために周波数のバンド幅が
狭くて立ち上がりの鋭い透過周波数帯域を得ることがで
きるが、その反面、低周波数帯域は不得手な領域であ
り、広い透過周波数帯域幅を得ることが困難になってい
る。
2. Description of the Related Art Conventionally, this type of bandpass filter has
The mainstream is a SAW (surface acoustic wave) type having a relatively high Q value of several hundreds and a dielectric type having a Q value of several tens to several hundreds. These two filters are effective in an applied frequency band of several hundred MHz to several GHz, and obtain a transmission frequency band having a narrow frequency band and a sharp rise to show a high Q value. On the other hand, the low frequency band is a weak area, and it is difficult to obtain a wide transmission frequency bandwidth.

【0003】これらのフィルタの形状は、使用される周
波数帯域にも依るが、SAWタイプのものでは例えば寸
法として、縦3.8mm×横3.8mm×厚み2mm〜
3mm程度の小型で薄厚の表面実装部品(SMD)パッ
ケージとすることが可能であるのに対し、誘電体タイプ
のものでは焼結によって作製するため、その本質的な特
性から厚みに関しては3〜4mm程度が必要となってい
る。
[0003] The shape of these filters depends on the frequency band to be used, but for a SAW type filter, for example, the dimensions are 3.8 mm long x 3.8 mm wide x 2 mm thick.
While it is possible to make a small and thin surface mount component (SMD) package of about 3 mm, the dielectric type is manufactured by sintering, and its thickness is 3 to 4 mm due to its essential characteristics. A degree is needed.

【0004】これらのフィルタを作製する場合、SAW
タイプのものでは誘電体セラミックス上に半導体素子を
形成する場合と同じ技術でアルミニウムの櫛状電極を配
置し、その表面状態の保護と表面振動波の伝搬とを阻害
しないように金属又はセラミックス製のカバーで覆うこ
とが必要であるが、誘電体タイプのものでは基板上にセ
ラミックス共振器とL,Cチップ素子とを配置する。
When manufacturing these filters, SAW
In the case of the type, an aluminum comb electrode is arranged by the same technology as when a semiconductor element is formed on a dielectric ceramic, and a metal or ceramic made of metal or ceramic is used so that the protection of the surface state and the propagation of surface vibration waves are not hindered. Although it is necessary to cover with a cover, in the case of a dielectric type, a ceramic resonator and L, C chip elements are arranged on a substrate.

【0005】ところで、誘電体タイプのバンドパスフィ
ルタの場合、その電気回路の構成上、LC集中定数タイ
プで設計されており、ここで使われるインダクタは数m
mのフェライトに巻き線を施したバルクタイプ,フェラ
イトの中にコイルを埋め込んだチップ素子タイプ,磁性
体を使わない空心コイル等が主流である。これらのイン
ダクタは、数十MHz〜数百MHzの高周波帯域ではL
値が大きいと共振周波数が低いためにQ値が小さくな
り、これとは逆にL値が小さいと共振周波数は高くなる
が、L値が小さいためにQ値が小さくなる。又、チップ
インダクタ用部品であるキャパシタには主に表面実装部
品のチップキャパシタ素子が使われ、その厚みは160
8タイプでは0.8mm、1005タイプでは0.5m
mである。これらのチップキャパシタ素子は効率が数1
00と高く、キャパシタンス特性を全数選別により定め
て規格としている。
[0005] Incidentally, in the case of a dielectric type band-pass filter, an LC lumped constant type is designed due to the configuration of the electric circuit, and the inductor used here is several m.
The main types are a bulk type in which a ferrite of m is wound, a chip element type in which a coil is embedded in a ferrite, and an air-core coil that does not use a magnetic material. These inductors have L in the high frequency band of several tens MHz to several hundred MHz.
When the value is large, the Q value is small because the resonance frequency is low. Conversely, when the L value is small, the resonance frequency is high, but because the L value is small, the Q value is small. In addition, a chip capacitor element, which is a surface mount component, is mainly used for a capacitor which is a component for a chip inductor.
0.8mm for 8 type, 0.5m for 1005 type
m. These chip capacitor elements have an efficiency of several
00, which is a standard, with the capacitance characteristics being determined by 100% screening.

【0006】これに対し、薄膜LCフィルタを作製する
場合には、ガラス,セラミックス又はSi等による基板
上にスパッタリング法又はメッキ法で銅コイルを形成し
てから金属ターゲット及び絶縁体ターゲットからのスパ
ッタリング法によって磁性薄膜を形成し、更にフォトマ
スクを用いた露光によって厚さ数μmのレジストパター
ン形成した後、磁性層や導体を成膜した上でリフトオフ
法を用いて加工するという具合に半導体素子を形成する
場合の技術と同じ工程が適用されている。
On the other hand, when a thin film LC filter is manufactured, a copper coil is formed on a substrate made of glass, ceramics, Si or the like by a sputtering method or a plating method, and then a sputtering method using a metal target and an insulator target is performed. A semiconductor element is formed by forming a magnetic thin film, forming a resist pattern with a thickness of several μm by exposure using a photomask, forming a magnetic layer or conductor, and then processing using a lift-off method. The same process is applied as in the case where

【0007】因みに、薄膜軟磁性体による薄膜インダク
タはQ値が低いため、薄膜バンドパスフィルタには適用
されていない。
Incidentally, a thin-film inductor made of a thin-film soft magnetic material has a low Q value, and is not applied to a thin-film bandpass filter.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】上述した誘電体タイプ
のバンドパスフィルタの場合、駆動周波数が数十MHz
〜数百MHz帯では有効なQ値が得られず、挿入損失や
帯域幅等の特性がSAWフィルタよりも劣る上、高周波
化による小型化が進むにも拘らずインダクタの形状が大
きいために回路自体の厚みが薄くならないことにより、
デバイス形状の小型化に限度があるという問題があるば
かりでなく、L,Cチップ素子の点数が多くなると、面
積も広くなり、価格も低コストが期待できずに他素子と
の競争力が無い等の様々な問題があるため、最近の表面
実装部品にはL,C集中定数タイプを採用する機会が減
少する傾向にある。又、1608タイプや1005タイ
プのチップキャパシタ素子の場合、部品そのものは小さ
いが、チップ部品を実装する電極部分が必要であり、更
にチップ部品のハンドリングからチップ同士を極端には
接近できず、小型化や省面積化には不適当となってい
る。
In the case of the above-mentioned dielectric type bandpass filter, the driving frequency is several tens of MHz.
In the ~ 100 MHz band, effective Q value cannot be obtained, the characteristics such as insertion loss and bandwidth are inferior to SAW filters, and the size of inductor is large despite the miniaturization due to higher frequency. Because the thickness of itself does not become thin,
Not only is there a problem that there is a limit to miniaturization of the device shape, but if the number of L and C chip elements increases, the area also increases, the price cannot be expected to be low, and there is no competitiveness with other elements. Due to various problems such as the above, the chances of adopting L and C lumped constant types in recent surface mount components tend to decrease. In the case of 1608 type and 1005 type chip capacitor elements, although the components themselves are small, an electrode portion for mounting the chip components is required, and furthermore, the chips cannot be extremely close to each other from the handling of the chip components, so that the size is reduced. And it is not suitable for area saving.

【0009】一方、バンドパスフィルタには薄膜インダ
クタは使われていないが、その理由には薄膜軟磁性体の
Q値の低さが挙げられる。軟磁性体のQ値はμ′(透磁
率の実数部)/μ″(透磁率の虚数部)で表わされ、イ
ンダクタのQ値はωL/R(但し、ω=2πf:fを周
波数,Rを抵抗とする)で表わされ、バンドパスフィル
タとしてのQ値はω,L及びμ′に比例し、R及びμ″
に反比例することになる。軟磁性体の損失は、磁気スピ
ンの才差運動により決まり、本質的にスピンの動きが損
失になるため、Q値を向上させるためには抵抗Rを低減
させることが必要不可欠になる。
On the other hand, a thin-film inductor is not used in a bandpass filter. This is because the Q value of a thin-film soft magnetic material is low. The Q value of the soft magnetic material is represented by μ ′ (real part of magnetic permeability) / μ ″ (imaginary part of magnetic permeability), and the Q value of the inductor is ωL / R (where ω = 2πf: R is a resistance), and the Q value as a bandpass filter is proportional to ω, L and μ ′, and R and μ ″
Is inversely proportional to The loss of the soft magnetic material is determined by the precession motion of the magnetic spin, and the spin motion is essentially lost. Therefore, it is indispensable to reduce the resistance R in order to improve the Q value.

【0010】しかしながら、インダクタの構造上、コイ
ルの中に磁性体を挿入してインダクタンスを得るもので
あるため、磁性体の損失(鉄損)とコイルの銅損(直流
損失及び交流損失)との双方を低減しなくてはならず、
これまで試作して得られたもののQ値は最大でも20前
後となっている。
However, since the inductance is obtained by inserting a magnetic material into the coil due to the structure of the inductor, the loss of the magnetic material (iron loss) and the copper loss of the coil (DC loss and AC loss) are reduced. We have to reduce both,
The Q value of the prototype obtained so far is around 20 at the maximum.

【0011】本発明は、このような問題点を解決すべく
なされたもので、その技術的課題は、小型で軽量な占有
面積の小さい表面実装用薄膜構造であって、しかも薄膜
インダクタを用いた特性の優れたバンドパスフィルタ及
びその製造方法を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and has as its technical object a thin, light-weight, surface-mounting thin-film structure having a small occupying area, and using a thin-film inductor. An object of the present invention is to provide a bandpass filter having excellent characteristics and a method for manufacturing the same.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明によれば、磁芯を
有する薄膜インダクタを幾つか集合させた薄膜インダク
タアレーと薄膜キャパシタを幾つか集合させた薄膜キャ
パシタアレーとが接合された薄膜構造を有するバンドパ
スフィルタが得られる。
According to the present invention, a thin film structure in which a thin film inductor array in which several thin film inductors each having a magnetic core are assembled and a thin film capacitor array in which several thin film capacitors are assembled are joined. Is obtained.

【0013】又、本発明によれば、上記バンドパスフィ
ルタにおいて、動作周波数帯域が10MHz〜500M
Hzの範囲であるバンドパスフィルタが得られる。
According to the present invention, in the band pass filter, the operating frequency band is 10 MHz to 500 M.
A bandpass filter in the range of Hz is obtained.

【0014】一方、本発明によれば、磁芯を有する薄膜
インダクタを幾つか集合させて薄膜インダクタアレーを
作製する薄膜インダクタアレー作製工程と、薄膜キャパ
シタを幾つか集合させて薄膜キャパシタアレーを作製す
る薄膜キャパシタアレー作製工程と、薄膜インダクタア
レー及び薄膜キャパシタアレーを半田ボール及び金バン
プの何れかを用いて圧着接合する圧着接合工程とを含む
バンドパスフィルタの製造方法が得られる。
On the other hand, according to the present invention, a thin-film inductor array manufacturing process for manufacturing a thin-film inductor array by assembling several thin-film inductors having a magnetic core, and manufacturing a thin-film capacitor array by assembling some thin-film capacitors. A method of manufacturing a bandpass filter including a thin film capacitor array manufacturing step and a pressure bonding step of pressure bonding the thin film inductor array and the thin film capacitor array using any of a solder ball and a gold bump is obtained.

【0015】又、本発明によれば、上記バンドパスフィ
ルタの製造方法において、圧着接合工程では、圧着接合
を熱圧着又は超音波熱圧着して行うバンドパスフィルタ
の製造方法が得られる。
Further, according to the present invention, in the above-described method for manufacturing a bandpass filter, in the pressure bonding step, a method for manufacturing a bandpass filter in which pressure bonding is performed by thermocompression bonding or ultrasonic thermocompression bonding is obtained.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】以下に実施例を挙げ、本発明のバ
ンドパスフィルタ及びその製造方法について、図面を参
照して詳細に説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.

【0017】図1は、本発明の一実施例に係るデスクリ
ート薄膜バンドパスフィルタの等価回路を示したもので
ある。この等価回路は、スパイラルタイプの6個の薄膜
インダクタL1〜L6と、オーバーレイタイプの12個
の薄膜キャパシタC1〜C12と、50Ωや210Ω等
の抵抗値を持つ2個の抵抗R1,R2とから成り、L−
C回路が6段構成となっている。この等価回路におい
て、インダクタチップ素子は図2に示されるような薄膜
インダクタアレー1から成り、キャパシタチップ素子は
図3に示されるような薄膜キャパシタアレー2から成
る。
FIG. 1 shows an equivalent circuit of a discrete thin-film bandpass filter according to one embodiment of the present invention. This equivalent circuit includes six spiral type thin film inductors L1 to L6, 12 overlay type thin film capacitors C1 to C12, and two resistors R1 and R2 having resistance values such as 50Ω and 210Ω. , L-
The C circuit has a six-stage configuration. In this equivalent circuit, the inductor chip element comprises a thin film inductor array 1 as shown in FIG. 2, and the capacitor chip element comprises a thin film capacitor array 2 as shown in FIG.

【0018】ここでの薄膜インダクタアレー1は、幅5
00μm,長さ3700μmの薄膜磁芯にその両端から
400μmの部分が露呈されて残るように導体をスパイ
ラル状に巻いた薄膜インダクタL1〜L6をその長さ方
向が縦4000μm×横3350μmの基板の縦方向に
揃うように基板上に並設して成っている。即ち、ここで
の薄膜インダクタアレー1は、磁芯を有する薄膜インダ
クタL1〜L6を集合させて作製されるもので、この集
合作製により狭い面積で大きく広いインダクタを作製す
ることを可能にしているので、高インダクタンスで高効
率が得られるばかりでなく、薄膜インダクタL1〜L6
を1個1個別々に作製するよりも実装の手間や切断時間
等が簡略化されてコスト面で有利なものになっている。
The thin-film inductor array 1 has a width of 5
The thin film inductors L1 to L6 are formed by winding conductors in a spiral shape so that portions of 400 μm are exposed from both ends of a thin film magnetic core having a length of 00 μm and a length of 3700 μm. They are juxtaposed on the substrate so as to be aligned in the direction. That is, the thin-film inductor array 1 here is manufactured by assembling the thin-film inductors L1 to L6 each having a magnetic core, and this assembly makes it possible to manufacture a large and wide inductor with a small area. , Not only high efficiency and high efficiency are obtained, but also thin film inductors L1 to L6
Is more simplified in terms of mounting time and cutting time than in the case of individually manufacturing the same, which is advantageous in terms of cost.

【0019】因みに、このような薄膜インダクタアレー
1によりバンドパスフィルタを構成した場合と既存のチ
ップインダクタ素子を用いてバンドパスフィルタを構成
した場合とで使用する占有面積を比較したところ、イン
ダクタ部分の寸法を500μm幅で長さが1600μm
の薄膜インダクタアレー1を用いた場合では、50μm
間隔で10個並設した構成とした際に全面積SがS=
8.8mm2 であり、1.6mm×5.5mmの面積中
に10個のインダクタ素子を入れることが可能となった
のに対し、チップインダクタ素子を用いた場合には素子
寸法が縦1600μm×横800μmであり、SMT技
術で半田付けするために半田ランドの幅で100μmず
つ増えると共に、長さで200μmずつ増えるのに加
え、実装時の素子の傾きに対応してハンドリングを容易
にするために半田ランド間を最低でも200μm以上空
ける必要があるため、その全面積SがS=23.8mm
2 であり、2mm×12mmの実装面積を占有し、結果
として、チップインダクタ素子を使って構成した方が
2.7倍程広い面積が必要であることが判った。それ
故、ここでの薄膜インダクタアレー1のようなアレー素
子を用いればフィルタ構成上小型化に効果的である。
By the way, when the occupied area used in the case where a bandpass filter is formed by using such a thin-film inductor array 1 and in the case where a bandpass filter is formed using an existing chip inductor element are compared, Dimensions are 500 μm wide and 1600 μm long
When using the thin film inductor array 1 of
When the configuration is such that 10 pieces are arranged side by side, the total area S becomes S =
It is 8.8 mm 2 , and ten inductor elements can be put in an area of 1.6 mm × 5.5 mm. On the other hand, when a chip inductor element is used, the element size is 1600 μm × It is 800 μm in width. In addition to increasing the width of the solder land by 100 μm and increasing the length by 200 μm in order to solder by SMT technology, in addition to increasing the length of the solder land, it is necessary to make it easy to handle according to the inclination of the element at the time of mounting. Since it is necessary to leave at least 200 μm between the solder lands, the total area S is S = 23.8 mm
2 , which occupies a mounting area of 2 mm × 12 mm. As a result, it has been found that the area that is configured using the chip inductor element is about 2.7 times as large. Therefore, if an array element such as the thin-film inductor array 1 is used, it is effective to reduce the size of the filter.

【0020】一方、薄膜キャパシタアレー2は、中央周
辺の12個の導体電極,一隅部の接地(GND)箇所,
及び対向する一辺の端部の信号パターン(Signal
−1,−2)を含む導体パターンが設けられた縦500
0μm×横5000μmの基板上の導体部分に帯状導体
パターンを施すことで帯状導体パターン間に薄膜キャパ
シタC1〜C12が集合形成されて作製される。ここで
の薄膜キャパシタアレー2は、実装時の半田接合基板台
である他、薄膜キャパシタC1〜C12並びに薄膜イン
ダクタL1〜L6を載せる台としての3役を担ってい
る。この薄膜キャパシタアレー2の場合も薄膜インダク
タアレー1の場合と同様に集合作製により実装の手間や
切断時間等が簡略化されるため、コスト面で有利なもの
になる。
On the other hand, the thin film capacitor array 2 has 12 conductor electrodes around the center, a ground (GND) location at one corner,
And a signal pattern (Signal) at one end of the opposite side.
Vertical 500 provided with a conductor pattern including -1, -2)
By applying a band-shaped conductor pattern to a conductor portion on a substrate of 0 μm × 5000 μm in width, the thin film capacitors C1 to C12 are collectively formed between the band-shaped conductor patterns, thereby producing the capacitor. The thin-film capacitor array 2 serves as a stand for mounting the thin-film capacitors C1 to C12 and the thin-film inductors L1 to L6, in addition to being a solder-bonded board stage at the time of mounting. In the case of the thin-film capacitor array 2, as in the case of the thin-film inductor array 1, the assembly work simplifies the mounting labor and cutting time, and is therefore advantageous in terms of cost.

【0021】これらの薄膜インダクタアレー1及び薄膜
キャパシタアレー2は、互いに接合されて薄膜構造を有
する動作周波数帯域が10MHz〜500MHzの範囲
にあるデスクリート薄膜バンドパスフィルタとして構成
されるが、各アレー素子の厚みが200μm〜600μ
mと薄いため、半導体素子や電源素子等の上下やその周
辺に配置することが可能になる。
Each of the thin film inductor array 1 and the thin film capacitor array 2 is configured as a discrete thin film band pass filter having an operating frequency band in the range of 10 MHz to 500 MHz having a thin film structure and joined to each other. Thickness of 200μm ~ 600μ
Since it is as thin as m, it can be arranged above, below, and around a semiconductor element, a power supply element, and the like.

【0022】そこで、デスクリート薄膜バンドパスフィ
ルタを構成する場合、磁芯を有する薄膜インダクタL1
〜L6を集合させた薄膜インダクタアレー1と薄膜キャ
パシタC1〜C12を集合させた薄膜キャパシタアレー
2とを接合して表面実装用薄膜構造を成すようにする。
ここでの接合方法は、その接合部分を既存の技術である
金製ボンディングワイヤを用いて半田接続する以外、新
しい技術である(銅核入り)半田ボールを用いて熱圧着
するか、或いは開発中の技術である金バンプを用いて超
音波熱圧着して圧着接合を行うようにすれば良い。
Therefore, when a discrete thin-film bandpass filter is constructed, a thin-film inductor L1 having a magnetic core is used.
To L6 and the thin film capacitor array 2 in which the thin film capacitors C1 to C12 are assembled to form a thin film structure for surface mounting.
In this connection method, the bonding portion is connected by soldering using a gold bonding wire, which is an existing technology, and is thermocompression-bonded using a solder ball (containing a copper core), which is a new technology, or is under development. It is sufficient to perform ultrasonic thermocompression bonding using gold bumps, which is a technique of the above, to perform pressure bonding.

【0023】図4は、薄膜インダクタアレー1及び薄膜
キャパシタアレー2を線径50μmの金製ボンディング
ワイヤ3を用いて半田接合して作製したデスクリート薄
膜バンドパスフィルタの外観構成を示した斜視図であ
る。このデスクリート薄膜バンドパスフィルタは、互い
に接続に供される薄膜インダクタアレー1における薄膜
インダクタL1〜L6の両端部分の磁芯が露呈した電極
と薄膜キャパシタアレー2における薄膜キャパシタC1
〜C12に接続された電極パターンとを総計12本の金
製ボンディングワイヤ3で半田接続して成るもので、そ
の等価回路は図1に示した場合と同様になる。
FIG. 4 is a perspective view showing the external structure of a discrete thin-film bandpass filter manufactured by soldering a thin-film inductor array 1 and a thin-film capacitor array 2 using a gold bonding wire 3 having a wire diameter of 50 μm. is there. This discrete thin-film bandpass filter is composed of an electrode in which the magnetic cores at both ends of the thin-film inductors L1 to L6 in the thin-film inductor array 1 provided for connection are exposed, and a thin-film capacitor C1 in the thin-film capacitor array 2.
1 to 12 are connected by soldering with a total of 12 gold bonding wires 3. The equivalent circuit is the same as that shown in FIG.

【0024】図5は、薄膜インダクタアレー1及び薄膜
キャパシタアレー2を芯入り半田ボール4と金バンプ5
とを用いて圧着接合して作製したデスクリート薄膜バン
ドパスフィルタの外観構成を示した斜視図である。この
デスクリート薄膜バンドパスフィルタは、互いに接続に
供される薄膜インダクタアレー1における薄膜インダク
タL1〜L6の両端部分の磁芯が露呈した電極の片側部
分と薄膜キャパシタアレー2における薄膜キャパシタC
1〜C12に接続された電極パターンの片側部分(図示
するものでは何れも左側部分)との接合に半田ボール4
を用いると共に、電極の残りの片側部分と電極パターン
の残りの片側部分(図示するものでは何れも右側部分)
との接合に金バンプ5を用いて超音波熱圧着し、薄膜イ
ンダクタアレー1及び薄膜キャパシタアレー2を圧着接
合して成るもので、その等価回路は図1に示した場合と
同様になる。
FIG. 5 shows a thin-film inductor array 1 and a thin-film capacitor array 2 with cored solder balls 4 and gold bumps 5.
FIG. 4 is a perspective view showing an external configuration of a discrete thin-film bandpass filter manufactured by press-bonding using. The discrete thin-film bandpass filter includes a thin-film inductor array 1 connected to each other, a thin-film inductor L1 to L6 at one end of an electrode in which the magnetic cores are exposed, and a thin-film capacitor C in a thin-film capacitor array 2.
Solder balls 4 are used for bonding to one side of the electrode pattern connected to C1 to C12 (the left side in the drawing).
And the remaining one side of the electrode and the remaining one side of the electrode pattern (all shown on the right side)
The bonding is performed by ultrasonic thermocompression bonding using gold bumps 5 and bonding the thin film inductor array 1 and the thin film capacitor array 2 by compression bonding, and the equivalent circuit is the same as that shown in FIG.

【0025】ここでの半田ボール4は、半田が溶けると
ボールの形が変形して薄膜インダクタアレー1及び薄膜
キャパシタアレー2の間のスペースが無くなるため、銅
核やプラスチック核等の表面に半田合金をメッキした芯
入りのものを用いることが好ましい。又、金バンプ5
は、上述した金製ボンディングワイヤ3を電極や電極パ
ターンに圧着し、そのまま引き抜くことで高さ40μm
に形成することができ、相手側と突き合わせて超音波熱
圧着することにより接合を行うことができる。
When the solder is melted, the shape of the solder ball 4 is deformed and the space between the thin-film inductor array 1 and the thin-film capacitor array 2 is eliminated. It is preferable to use one with a plated core. Also, gold bump 5
Is obtained by pressing the above-mentioned gold bonding wire 3 to an electrode or an electrode pattern and pulling it out as it is to have a height of 40 μm.
Can be formed by ultrasonic thermocompression bonding with the mating side.

【0026】尚、薄膜インダクタアレー1及び薄膜キャ
パシタアレー2の間の圧着接合には半田ボール4のみを
用いて熱圧着したり、金バンプ5のみを用いて超音波熱
圧着しても良く、半田ボール4及び金バンプ5を組み合
わせる場合の配置も図5に示した構成は一例であって任
意にできるが、何れの場合にもコンパクトで小型のデス
クリート薄膜バンドパスフィルタが構成される。
The bonding between the thin-film inductor array 1 and the thin-film capacitor array 2 may be thermocompression bonding using only the solder balls 4 or ultrasonic thermocompression bonding using only the gold bumps 5. The arrangement shown in FIG. 5 when the balls 4 and the gold bumps 5 are combined is an example, and any arrangement is possible. In any case, a compact and small discrete thin-film bandpass filter is formed.

【0027】即ち、図5に示したデスクリート薄膜バン
ドパスフィルタを製造する場合には、磁芯を有する薄膜
インダクタL1〜L6を集合させて薄膜インダクタアレ
ー1を作製する薄膜インダクタアレー作製工程と、薄膜
キャパシタC1〜C12を集合させて薄膜キャパシタア
レー2を作製する薄膜キャパシタアレー作製工程と、薄
膜インダクタアレー1及び薄膜キャパシタアレー2を半
田ボール4及び金バンプ5を用いて圧着接合する圧着接
合工程とを実行し、圧着接合工程では圧着接合を超音波
熱圧着法を用いて行う。
That is, when manufacturing the discrete thin-film bandpass filter shown in FIG. 5, a thin-film inductor array manufacturing process for manufacturing a thin-film inductor array 1 by assembling thin-film inductors L1 to L6 each having a magnetic core, A thin-film capacitor array manufacturing process of manufacturing the thin-film capacitor array 2 by assembling the thin-film capacitors C1 to C12; and a crimp-bonding process of crimp-bonding the thin-film inductor array 1 and the thin-film capacitor array 2 using the solder balls 4 and the gold bumps 5. In the pressure bonding step, pressure bonding is performed using an ultrasonic thermocompression bonding method.

【0028】図6は、薄膜インダクタアレー1及び薄膜
キャパシタアレー2を銅核の芯入り半田ボール4を用い
て圧着接合して作製したデスクリート薄膜バンドパスフ
ィルタにおける周波数(MHz)に対する減衰(dB)
特性(フィルタ特性)を測定した結果をシミュレーショ
ン結果のものと対比させて示したものである。図6から
は、実線で示されるQ値18の薄膜インダクタL1〜L
6を有する薄膜インダクタアレー1を用いた薄膜バンド
パスフィルタにおける減衰特性の測定結果は、点線で示
されるQ値18のシミュレーション結果のものに良く一
致していることが判る。
FIG. 6 shows attenuation (dB) with respect to frequency (MHz) in a discrete thin film band-pass filter manufactured by press-bonding a thin film inductor array 1 and a thin film capacitor array 2 using a solder ball 4 having a copper core.
The results of measuring the characteristics (filter characteristics) are shown in comparison with those of the simulation results. From FIG. 6, the thin-film inductors L1 to L having a Q value of 18 indicated by solid lines are shown.
It can be seen that the measurement result of the attenuation characteristic of the thin film bandpass filter using the thin film inductor array 1 having the value 6 has a good agreement with the simulation result of the Q value 18 indicated by the dotted line.

【0029】図7は、図6のデスクリート薄膜バンドパ
スフィルタにおいて更に異なるQ値30の薄膜インダク
タL1〜L6を有する薄膜インダクタアレー1を含む構
成のフィルタにおける周波数(MHz)に対する減衰
(dB)特性(フィルタ特性)を測定した結果を図6の
場合及び既存のSAWタイプのものと対比させて示した
ものである。図7からは、点線で示されるQ値30の薄
膜インダクタL1〜L6を用いた場合の挿入損失は、実
線で示されるQ値18を用いた場合のものと比べて小さ
くなっており、破線で示されるSAWタイプのものと比
較しても同等な特性が得られ、しかも一層周波数帯域が
拡張されていることが判る。
FIG. 7 shows the attenuation (dB) characteristic with respect to frequency (MHz) in the filter including the thin film inductor array 1 having the thin film inductors L1 to L6 having different Q values 30 in the discrete thin film band pass filter of FIG. (Filter characteristics) are shown in comparison with those of FIG. 6 and those of the existing SAW type. From FIG. 7, the insertion loss when using the thin film inductors L1 to L6 having a Q value of 30 shown by the dotted line is smaller than that when using the Q value of 18 shown by the solid line, and is indicated by the broken line. It can be seen that the same characteristics can be obtained as compared with the SAW type shown, and that the frequency band is further extended.

【0030】因みに、薄膜インダクタL1〜L6のQ値
は以前では20程度であったが、最近になって30程度
まで増加することが可能になっている。100MHz程
度でQ値を30にする条件は、磁性体の損失を8/9低
減し、コイルに起因する直流及び交流銅損を3/4低減
することで可能になる。これらの低減対策は磁性体の場
合には多層膜の絶縁層を一部厚くする複合多層化を行え
ば良く、銅製コイル導体の場合には導体の厚みを増やす
ことで直流抵抗を低減でき、又導体厚みを絶縁層で多層
に分割することで交流の渦電流損失を低減できるもの
で、こうした結果として100MHzでの損失低減が可
能となり、Q値30以上が得られる。
Incidentally, the Q value of the thin film inductors L1 to L6 was about 20 in the past, but can be increased to about 30 recently. The condition for setting the Q value to 30 at about 100 MHz can be realized by reducing the loss of the magnetic material by 8/9 and reducing the DC and AC copper loss caused by the coil by 3/4. In order to reduce these, in the case of a magnetic material, it is only necessary to perform a composite multilayer in which the insulating layer of the multilayer film is partially thickened.In the case of a copper coil conductor, the DC resistance can be reduced by increasing the thickness of the conductor, and Dividing the conductor thickness into multiple layers by the insulating layer can reduce AC eddy current loss. As a result, loss at 100 MHz can be reduced, and a Q value of 30 or more can be obtained.

【0031】尚、上述した一実施例に係るディスクリー
ト薄膜バンドパスフィルタにおける薄膜インダクタアレ
ー1の薄膜インダクタL1〜L6や薄膜キャパシタアレ
ー2の薄膜キャパシタC1〜C12の数、並びに等価回
路における抵抗R1,2の数はこれに限定されず、用途
や設計により変更可能なものである。
The number of the thin film inductors L1 to L6 of the thin film inductor array 1 and the thin film capacitors C1 to C12 of the thin film capacitor array 2 in the discrete thin film bandpass filter according to the above-described embodiment, and the resistances R1 and R2 in the equivalent circuit. The number is not limited to this, and can be changed depending on the application and design.

【0032】[0032]

【発明の効果】以上に述べた通り、本発明によれば、薄
膜インダクタの集合体から成る薄膜インダクタアレーと
薄膜キャパシタの集合体から成る薄膜キャパシタアレー
とをそれぞれ別々に分けて作製した上、これらを接合し
て薄膜構造を有するバンドパスフィルタを作製している
ので、各アレー素子を歩留まり良く作製できると共に、
それらの各アレー素子のみを圧着接合して構成するだけ
で済むため、実装工程が少なくなり、小型で軽量な占有
面積の小さい表面実装用薄膜構造のバンドパスフィルタ
を簡単に製造できるようになる。又、薄膜インダクタに
Q値30超過のものを用いればフィルタ特性についても
既存のSAWタイプのものと同等な挿入損失を確保した
上で周波数帯域が拡張されて優れた特性が得られるた
め、SAWタイプのものに比較してコスト面や形状での
長所を活かして半導体素子や電源素子等の上下やその周
辺に配置することが可能となり、これによりデバイスの
薄型化や小型化に寄与することができるようになる。更
に、薄膜インダクタアレー及び薄膜キャパシタアレーの
接合に半田ボール及び金バンプの何れかを用いて熱圧着
又は超音波熱圧着により圧着接合するようにしているの
で、フィルタの低背化も具現されるようになる。
As described above, according to the present invention, a thin-film inductor array composed of an aggregate of thin-film inductors and a thin-film capacitor array composed of an aggregate of thin-film capacitors are separately manufactured. Are bonded to form a bandpass filter having a thin film structure, so that each array element can be manufactured with high yield,
Since only these array elements need only be formed by pressure bonding, the number of mounting steps is reduced, and a small-sized, light-weight, band-pass filter having a small surface-mounting thin film structure for surface mounting can be easily manufactured. In addition, if a thin film inductor having a Q value exceeding 30 is used, the filter characteristics can be assured with the same insertion loss as that of the existing SAW type, and the frequency band is extended to obtain excellent characteristics. Taking advantage of the advantages of cost and shape compared to the device, it is possible to arrange the device above and below or around the semiconductor element and power supply element, thereby contributing to thinning and miniaturization of the device. Become like Furthermore, since the thin-film inductor array and the thin-film capacitor array are joined by thermocompression bonding or ultrasonic thermocompression bonding using either solder balls or gold bumps, the height of the filter can be reduced. become.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施例に係るデスクリート薄膜バン
ドパスフィルタの等価回路を示したものである。
FIG. 1 shows an equivalent circuit of a discrete thin-film bandpass filter according to one embodiment of the present invention.

【図2】図1に示されるデスクリート薄膜バンドパスフ
ィルタに用いられる薄膜インダクタアレーの細部構成を
示した平面図である。
FIG. 2 is a plan view showing a detailed configuration of a thin film inductor array used in the discrete thin film band pass filter shown in FIG.

【図3】図1に示されるデスクリート薄膜バンドパスフ
ィルタに用いられる薄膜キャパシタアレーの細部構成を
示した平面図である。
FIG. 3 is a plan view showing a detailed configuration of a thin film capacitor array used in the discrete thin film band pass filter shown in FIG.

【図4】図2に示す薄膜インダクタアレー及び図3に示
す薄膜キャパシタアレーを金線ボンディングワイヤを用
いて半田接合して作製したデスクリート薄膜バンドパス
フィルタの外観構成を示した斜視図である。
4 is a perspective view showing an external configuration of a discrete thin-film bandpass filter manufactured by soldering the thin-film inductor array shown in FIG. 2 and the thin-film capacitor array shown in FIG. 3 using a gold wire bonding wire.

【図5】図2に示す薄膜インダクタアレー及び図3に示
す薄膜キャパシタアレーを芯入り半田ボールと金バンプ
とを用いて圧着接合して作製したデスクリート薄膜バン
ドパスフィルタの外観構成を示した斜視図である。
FIG. 5 is a perspective view showing an external configuration of a discrete thin film bandpass filter produced by pressure bonding the thin film inductor array shown in FIG. 2 and the thin film capacitor array shown in FIG. 3 using a cored solder ball and gold bumps. FIG.

【図6】図2に示す薄膜インダクタアレー及び図3に示
す薄膜キャパシタアレーを銅核の芯入り半田ボールを用
いて圧着接合して作製したデスクリート薄膜バンドパス
フィルタにおける周波数に対する減衰特性(フィルタ特
性)を測定した結果をシミュレーション結果のものと対
比させて示したものである。
FIG. 6 is a diagram illustrating attenuating characteristics (filter characteristics) of a discrete thin-film bandpass filter manufactured by crimping the thin-film inductor array shown in FIG. 2 and the thin-film capacitor array shown in FIG. 3 using a solder ball having a copper core; ) Is shown in comparison with the result of the simulation.

【図7】図6のデスクリート薄膜バンドパスフィルタに
おいて更に異なるQ値の薄膜インダクタを有する薄膜イ
ンダクタアレーを含む構成のフィルタにおける周波数に
対する減衰特性(フィルタ特性)を測定した結果を図6
の場合及び既存のSAWタイプのものと対比させて示し
たものである。
FIG. 7 is a graph showing a result of measuring an attenuation characteristic (filter characteristic) with respect to frequency in a filter having a configuration including a thin film inductor array having thin film inductors having further different Q values in the discrete thin film band pass filter of FIG. 6;
And in comparison with the existing SAW type.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 薄膜インダクタアレー 2 薄膜キャパシタアレー 3 金製ボンディングワイヤ 4 芯入り半田ボール 5 金バンプ C1〜C12 薄膜キャパシタ L1〜L6 薄膜インダクタ R1,R2 抵抗 Reference Signs List 1 thin-film inductor array 2 thin-film capacitor array 3 gold bonding wire 4 cored solder ball 5 gold bump C1-C12 thin-film capacitor L1-L6 thin-film inductor R1, R2 resistance

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 磁芯を有する薄膜インダクタを幾つか集
合させた薄膜インダクタアレーと薄膜キャパシタを幾つ
か集合させた薄膜キャパシタアレーとが接合された薄膜
構造を有することを特徴とするバンドパスフィルタ。
1. A band-pass filter having a thin-film structure in which a thin-film inductor array in which several thin-film inductors having a magnetic core are assembled and a thin-film capacitor array in which several thin-film capacitors are assembled are joined.
【請求項2】 請求項1記載のバンドパスフィルタにお
いて、動作周波数帯域が10MHz〜500MHzの範
囲であることを特徴とするバンドパスフィルタ。
2. The band-pass filter according to claim 1, wherein an operating frequency band is in a range of 10 MHz to 500 MHz.
【請求項3】 磁芯を有する薄膜インダクタを幾つか集
合させて薄膜インダクタアレーを作製する薄膜インダク
タアレー作製工程と、薄膜キャパシタを幾つか集合させ
て薄膜キャパシタアレーを作製する薄膜キャパシタアレ
ー作製工程と、前記薄膜インダクタアレー及び前記薄膜
キャパシタアレーを半田ボール及び金バンプの何れかを
用いて圧着接合する圧着接合工程とを含むことを特徴と
するバンドパスフィルタの製造方法。
3. A thin-film inductor array manufacturing process for manufacturing a thin-film inductor array by assembling several thin-film inductors having a magnetic core, and a thin-film capacitor array manufacturing process for manufacturing a thin-film capacitor array by assembling several thin-film capacitors. And a pressure bonding step of pressure bonding the thin film inductor array and the thin film capacitor array using any of solder balls and gold bumps.
【請求項4】 請求項3記載のバンドパスフィルタの製
造方法において、前記圧着接合工程では、前記圧着接合
を熱圧着又は超音波熱圧着して行うことを特徴とするバ
ンドパスフィルタの製造方法。
4. The method for manufacturing a bandpass filter according to claim 3, wherein in the pressure bonding step, the pressure bonding is performed by thermocompression bonding or ultrasonic thermocompression bonding.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109243780A (en) * 2018-11-09 2019-01-18 电子科技大学 A kind of printed circuit thin film inductor element and preparation method thereof

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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