JPH11330885A - Band-pass filter and manufacture of the same - Google Patents

Band-pass filter and manufacture of the same

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JPH11330885A
JPH11330885A JP13865798A JP13865798A JPH11330885A JP H11330885 A JPH11330885 A JP H11330885A JP 13865798 A JP13865798 A JP 13865798A JP 13865798 A JP13865798 A JP 13865798A JP H11330885 A JPH11330885 A JP H11330885A
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JP
Japan
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thin
thin film
film
array
band
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Withdrawn
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JP13865798A
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Japanese (ja)
Inventor
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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  • Coils Or Transformers For Communication (AREA)
  • Fixed Capacitors And Capacitor Manufacturing Machines (AREA)
  • Filters And Equalizers (AREA)
  • Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a compact, light, and low-height band-pass filter using a thin film inductor with a small occupancy area and superior characteristics. SOLUTION: In this discrete thin film band-pass filter, a monolithic thin film structure is obtained by arraying a thin film inductor array 1 formed by gathering 6 thin film inductors, having magnetic cores on a thin film capacitor array 2 formed by gathering 12 thin film capacitors on a ceramic substrate 3 which is a pedestal at which 4 through-holes 5 are provided at the end parts of opposite sides and a conductor pattern, including 4 electrodes 6 in the surrounding of the through-holes 5 and 12 conductive electrodes 4 in the periphery of the center. This filter is constituted independent of a jointing technique required for the existing device, and mounting equipment or mounting process is not required, and this filter can be made compact and light by sharply reducing the height, and manufactured at low cost with a small occupancy area and superior characteristics.

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
等における入出力信号用フィルタとして使用されると共
に、薄膜インダクタ及び薄膜キャパシタによるモノリシ
ック薄膜構造を有するLC磁気デバイスとしてのバンド
パスフィルタ(BPF)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 in a cellular phone or the like, and a band pass filter (BPF) as an LC magnetic device having a monolithic thin film structure including a thin film inductor and a thin film capacitor. It relates to the manufacturing method.

【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形成する場合、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
製造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 these filters are formed, SAW
In the case of the type, an aluminum comb-shaped electrode is arranged by the same technology as that for manufacturing a semiconductor element on a dielectric ceramic, and a metal or ceramic made of metal or ceramics so as not to hinder the protection of the surface state and the propagation of surface vibration waves. 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、薄膜インダクタを
用いた小型で軽量且つ低背な占有面積の小さい特性の優
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 small, lightweight, low-profile bandpass filter using a thin film inductor and having excellent characteristics with a small occupying area. 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、台座と
なる基板上に薄膜キャパシタを幾つか集合させて形成さ
れた薄膜キャパシタアレー上に磁芯を有する薄膜インダ
クタを幾つか集合させて形成された薄膜インダクタアレ
ーが配備されて成るモノシリック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, several thin film capacitors having a magnetic core are assembled on a thin film capacitor array formed by assembling several thin film capacitors on a substrate serving as a base. A bandpass filter having a monolithic thin film structure provided with the thin film inductor array provided is obtained.

【0013】このバンドパスフィルタにおいて、薄膜イ
ンダクタアレーは、薄膜キャパシタアレーの真上に配備
されて成ることや、更に動作周波数帯域が10MHz〜
500MHzの範囲にあることは好ましい。
In this band-pass filter, the thin-film inductor array is arranged directly above the thin-film capacitor array, and furthermore, the operating frequency band is 10 MHz to 10 MHz.
Preferably, it is in the range of 500 MHz.

【0014】一方、本発明によれば、台座となる基板上
に薄膜キャパシタを幾つか集合させて薄膜キャパシタア
レーを成膜形成する薄膜キャパシタアレー形成工程と、
薄膜キャパシタアレー上に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配備形成す
る薄膜インダクタアレー形成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 capacitor array forming step of forming a thin film capacitor array by assembling several thin film capacitors on a substrate serving as a pedestal;
A method of forming a thin-film inductor array in which several thin-film inductors each having a magnetic core are assembled on a thin-film capacitor array to form a thin-film inductor array.

【0015】このバンドパスフィルタの製造方法におい
て、薄膜インダクタアレー形成工程では、薄膜インダク
タアレーを薄膜キャパシタアレーの真上に配備すること
は好ましい。
In the method of manufacturing a bandpass filter, in the step of forming the thin-film inductor array, it is preferable that the thin-film inductor array is disposed directly above the thin-film capacitor array.

【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、台座となる基板上に形成されて
モノリシック薄膜構造を成すスパイラルタイプの6個の
薄膜インダクタL1〜L6並びにオーバーレイタイプの
12個の薄膜キャパシタC1〜C12を含む他、50Ω
や210Ω等の抵抗値を持つ2個の抵抗R1,R2を含
み、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 formed on a substrate serving as a pedestal to form a monolithic thin film structure and twelve overlay type thin film capacitors C1 to C12.
And two resistors R1 and R2 each having a resistance value of, for example, or 210Ω, and the LC 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を集合配備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形
成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
時間等が簡略になってコスト面で有利なものとなってい
る。又、ここでの薄膜インダクタL1〜L6は低温で配
備作製されるため、後述する既に基板上に成膜される薄
膜キャパシタアレー2の構造を熱等で破壊することなく
形成できるため、モノリシック薄膜構造のバンドパスフ
ィルタを構成するために適している。
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 collectively disposing the thin-film inductors L1 to L6 each having a magnetic core, and this assembly makes it possible to form a large inductor with a small area. Therefore, not only high efficiency can be obtained with high inductance, but also the thin film inductors L1 to L1
As compared with the case where L6s are manufactured individually, the labor and time required for mounting and cutting time are simplified, which is advantageous in terms of cost. Further, since the thin film inductors L1 to L6 here are arranged and manufactured at a low temperature, the structure of the thin film capacitor array 2 already formed on the substrate, which will be described later, can be formed without destruction by heat or the like. Is suitable for configuring a band-pass filter of FIG.

【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1600μm×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=23.8mm2
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 =
8.8 mm 2 , which makes it possible to put ten inductor elements in an area of 1.6 mm × 5.5 mm, whereas when a chip inductor element is used, the element dimensions are 1600 μm × 800 μm, and the width of the solder land increases by 100 μm for soldering by SMT technology, and the length increases by 200 μm in addition to
Since the solder lands must be separated by at least 200 μm or more in order to facilitate handling according to the inclination of the element at the time of mounting, the total area S is 23.8 mm 2 , and the mounting area is 2 mm × 12 mm. It occupies an area, and as a result, it is 2.7 parts to be configured using a chip inductor element.
It turned out that a twice as large area was necessary. 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の基板上の導電部分に帯状導体
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を載せる台座としての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
切断時間等を簡略化できるため、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 strip-shaped conductor pattern to a conductive portion on a substrate of 0 μm × 5000 μm in width, thin film capacitors C1 to C12 are collectively formed between the strip-shaped conductor patterns, thereby producing a thin film capacitor. The thin-film capacitor array 2 serves as a pedestal on which the thin-film capacitors C1 to C12 and the thin-film inductors L1 to L6 are mounted, 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, assembly labor and cutting time can be simplified by collective production, which is 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を基板上に形成したモノリシック薄
膜構造のデスクリート薄膜バンドパスフィルタでは、各
アレー素子の厚みと基板の厚みとを合わせても250μ
m〜300μmと薄く、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。
In a discrete thin film band-pass filter having a monolithic thin film structure in which the thin film inductor array 1 and the thin film capacitor array 2 are formed on a substrate, the total thickness of each array element and the substrate is 250 μm.
It is as thin as m to 300 μm, and can be arranged above, below, and around semiconductor elements and power supply elements.

【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、図4に示されるように、対向する
一辺の端部に4個のスルーホール5が設けられると共
に、スルーホール5周辺の4箇所の電極6及び中央周辺
部の12個の導体電極4を含む導体パターンが設けられ
たセラミックス基板3上に薄膜キャパシタC1〜C12
を集合させて形成された薄膜キャパシタアレー2上に磁
芯を有する薄膜インダクタL1〜L6を集合させて形成
された薄膜インダクタアレー1を配備してモノシリック
薄膜構造を成すようにすれば良く、その等価回路は図1
に示した場合と同様になる。
Therefore, when a discrete thin film bandpass filter is constructed, as shown in FIG. 4, four through-holes 5 are provided at one end of one side facing each other, and four through-holes around the through-hole 5 are provided. The thin film capacitors C1 to C12 are formed on a ceramic substrate 3 on which a conductor pattern including the electrode 6 and the twelve conductor electrodes 4 at the central periphery is provided.
It is sufficient to arrange a thin-film inductor array 1 formed by assembling thin-film inductors L1 to L6 each having a magnetic core on a thin-film capacitor array 2 formed by assembling to form a monolithic thin-film structure. Figure 1
Is the same as the case shown in FIG.

【0023】ところで、既存の実装素子は、表面実装部
分技術や各種接合技術を用いてデバイスを構成してお
り、接合方法としては、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したり、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
ことが可能であるが、ここでのバンドパスフィルタはこ
うした接合技術とは関係無く構成されるため、実装設備
や実装工程が不要になり、小型で軽量且つ低背な占有面
積の小さい特性の優れたものとして低コストで作製でき
る。
By the way, the existing mounting element constitutes a device by using a surface mounting part technology and various bonding technologies, and the bonding method is a new technology other than soldering using a gold bonding wire. It is possible to perform thermocompression bonding using solder balls (containing copper nuclei) or ultrasonic thermocompression bonding using gold bumps, which is a technology under development, to perform pressure bonding. Since this is configured irrespective of such a joining technique, mounting equipment and a mounting process are not required, and it can be manufactured at a low cost as a small, lightweight, low-profile and excellent characteristic with a small occupying area.

【0024】因みに、ここでのモノシリック薄膜構造の
デスクリート薄膜バンドパスフィルタと既存のチップイ
ンダクタ素子及び1608タイプ又は1005タイプの
キャパシタ素子を用いて構成したバンドパスフィルタと
の実装高さ(背高)を比較したところ、モノシリック薄
膜構造のものではセラミック基板3の厚さが200μ
m,薄膜キャパシタアレー2の厚さが15μm,薄膜イ
ンダクタアレー1の厚さが15〜70μmであるため、
全体の厚みが230〜300μm以内となるのに対し、
既存の構成のものではPC基板を用いた場合にはその厚
さが500〜1000μmであり、実装基板の厚さが2
00μmであるとしても、電極の厚みが5μm,半田の
厚みが30〜50μm,チップインダクタ素子の厚みが
最大で800μmもあるため、全体の厚さが1mm以下
となることが無く、結果としてモノシリック薄膜構造の
ものでは既存の構成のものに比べて厚さが3分の1で十
分に低背なものとなる。
Incidentally, the mounting height (height) of the discrete thin film bandpass filter having the monolithic thin film structure and the bandpass filter formed by using the existing chip inductor element and the 1608 type or 1005 type capacitor element. When the monolithic thin film structure was used, the thickness of the ceramic substrate 3 was 200 μm.
m, the thickness of the thin film capacitor array 2 is 15 μm, and the thickness of the thin film inductor array 1 is 15 to 70 μm.
While the overall thickness is within 230-300 μm,
In the case of the existing configuration, when a PC board is used, the thickness is 500 to 1000 μm, and the thickness of the mounting board is 2 μm.
Even if the thickness is 00 μm, the thickness of the electrode is 5 μm, the thickness of the solder is 30 to 50 μm, and the thickness of the chip inductor element is 800 μm at the maximum, so that the overall thickness does not become 1 mm or less, and as a result, the monolithic thin film In the case of the structure, the thickness is one third that of the existing structure, and the height is sufficiently low.

【0025】このような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、台座となるセラミックス基
板3上に薄膜キャパシタC1〜C12を集合させて薄膜
キャパシタアレー2を成膜形成する薄膜キャパシタアレ
ー形成工程と、薄膜キャパシタアレー2上に磁芯を有す
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を配備形成する薄膜インダクタアレー形成工
程とを実行し、薄膜インダクタアレー形成工程では、薄
膜インダクタアレー1を薄膜キャパシタアレー2の真上
に配備するようにすれば良い。
When manufacturing such a discrete thin film bandpass filter, a thin film capacitor array forming step of forming a thin film capacitor array 2 by assembling thin film capacitors C1 to C12 on a ceramic substrate 3 serving as a base. And a thin-film inductor array forming step of assembling the thin-film inductors L1 to L6 each having a magnetic core on the thin-film capacitor array 2 to arrange and form the thin-film inductor array 1. In the thin-film inductor array forming step, the thin-film inductor array 1 is formed. May be arranged directly above the thin-film capacitor array 2.

【0026】具体的に言えば、最初に表面酸化処理を施
した200μm厚みのセラミックス基板3(アルミナ基
板やシリコン基板等でも良い)を準備し、このセラミッ
クス基板3上に、薄膜キャパシタアレー形成工程として
図3に示したようなオーバーレイタイプの薄膜キャパシ
タC1〜C12を集合させて薄膜キャパシタアレー2を
成膜形成した後、電極上に絶縁層を形成する。次に、絶
縁層上に薄膜インダクタアレー形成工程として図2に示
したようなヘリカルタイプの薄膜インダクタL1〜L6
を集合させて薄膜インダクタアレー1を配備形成する。
この状態で、上層の薄膜インダクタL1〜L6と下層の
薄膜キャパシタC1〜C12は電極を通して互いに導通
接続される。
More specifically, first, a 200 μm-thick ceramic substrate 3 (alumina substrate, silicon substrate or the like) which has been subjected to a surface oxidation treatment is prepared, and a thin film capacitor array forming step is performed on the ceramic substrate 3. After assembling the thin film capacitors C1 to C12 of the overlay type as shown in FIG. 3 to form a thin film capacitor array 2, an insulating layer is formed on the electrodes. Next, a helical type thin film inductor L1 to L6 as shown in FIG.
Are assembled to form a thin-film inductor array 1.
In this state, the upper thin-film inductors L1 to L6 and the lower thin-film capacitors C1 to C12 are electrically connected to each other through the electrodes.

【0027】但し、これらの工程中にセラミックス基板
3にはレーザー加工機で穴を開けてスルーホール5を形
成した後にその周囲に電極6を形成する。このとき、セ
ラミックス基板3の上下から銅等の導体を成膜し、スパ
ッタ成膜時のプラズマの回り込みを使ってシャドウ効果
によりスルーホール5の穴の側壁に導体を成膜して上下
を短絡させるようにする。セラミックス基板3の厚みを
200μmとしたのはシャドウ効果を有効に使うためで
あるが、その厚みが厚いと上下が短絡し難くなり、逆に
薄ければ強度が弱くなってしまうことを考慮したことに
よる。
However, during these steps, a hole is formed in the ceramics substrate 3 with a laser processing machine to form a through hole 5, and thereafter an electrode 6 is formed around the hole. At this time, a conductor such as copper is formed from above and below the ceramic substrate 3, and a conductor is formed on the side wall of the through-hole 5 by the shadow effect by using the wraparound of plasma at the time of sputter deposition to short-circuit the upper and lower sides. To do. The reason why the thickness of the ceramic substrate 3 is set to 200 μm is to effectively use the shadow effect. However, it has been considered that if the thickness is large, it is difficult to short-circuit the upper and lower portions, and if the thickness is small, the strength is reduced. by.

【0028】このようにして、コンパクトで小型で低背
の動作周波数帯域が10MHz〜500MHzの範囲に
あるディスクリート薄膜バンドパスフィルタを構成する
ことができる。
In this manner, a compact, small-sized, low-profile discrete film bandpass filter having an operating frequency band in the range of 10 MHz to 500 MHz can be constructed.

【0029】図5は、この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(d
B)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5
からは、実線で示されるQ値18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を含むデスクリ
ート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. 5 shows the attenuation (d) with respect to the frequency (MHz) in the discrete thin-film bandpass filter.
B) The results of measuring the characteristics (filter characteristics) are shown in comparison with those of the simulation results. FIG.
From the thin-film inductor L1 having a Q value of 18 indicated by a solid line.
It can be seen that the measurement results of the attenuation characteristics of the discrete thin-film bandpass filter including the thin-film inductor array 1 having L6 through L6 are in good agreement with the simulation results of the Q value 18 indicated by the dotted line.

【0030】図6は、図5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5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6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。又、モノリシック薄膜構造
のバンドパスフィルタの場合、SAWタイプのものの厚
み2mmに比較して厚みが300μmと15%と薄くな
っており、形状面で有利なものとなっている。
FIG. 6 shows an attenuation (dB) characteristic with respect to frequency (MHz) in a 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. 5 and those of the existing SAW type. From FIG. 6, 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 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. Further, in the case of a band pass filter having a monolithic thin film structure, the thickness is 300 μm, which is 15% smaller than that of the SAW type filter having a thickness of 2 mm, which is advantageous in terms of shape.

【0031】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 before, 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.

【0032】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 and the resistors R1 and R2 in the equivalent circuit in the discrete thin film bandpass filter according to the above-described embodiment. The number is not limited to this, and can be changed depending on the application and design.

【0033】[0033]

【発明の効果】以上に述べた通り、本発明のバンドパス
フィルタによれば、台座となる基板上に薄膜キャパシタ
を幾つか集合させて形成された薄膜キャパシタアレー上
に磁芯を有する薄膜インダクタを幾つか集合させて形成
された薄膜インダクタアレーを配備した構成としている
ことにより、作製に際しては既存のデバイスのように接
合技術とは関係無く構成できて実装設備や実装工程が不
要になり、接合工程を極度に少なくした上で同じ工程で
素子を形成できるため、各素子の歩留まりが向上し、小
型で軽量且つ顕著に低背な占有面積の小さいモノリシッ
ク薄膜構造のバンドパスフィルタを簡単にして低コスト
で製造できるようになる。この結果、全体厚みが300
μm程度という極めて薄い低背化が具現されるため、既
製品では困難であったICカード等への挿入が可能にな
り、カード型デバイスに応用することができるようにな
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。
As described above, according to the bandpass filter of the present invention, a thin film inductor having a magnetic core is formed on a thin film capacitor array formed by assembling several thin film capacitors on a substrate serving as a base. By adopting a configuration in which a thin-film inductor array formed by assembling several devices is deployed, it can be configured regardless of the bonding technology as in the case of existing devices at the time of fabrication, and the mounting equipment and mounting process are not required. Since the elements can be formed in the same process after extremely reducing the number of elements, the yield of each element is improved, and the band-pass filter of a monolithic thin film structure having a small size, light weight, remarkably low profile and a small occupation area is simplified, and the cost is reduced. It can be manufactured with. As a result, the total thickness is 300
Since an extremely thin height of about μm is realized, it can be inserted into an IC card or the like, which is difficult with existing products, and can be applied to a card-type device. In addition, if a thin film inductor having a Q value exceeding 30 is used, the filter characteristics can be assured with an insertion loss equivalent to 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 as compared with that of the semiconductor device, the semiconductor device and the power supply device can be arranged above and below and around the semiconductor device, thereby contributing to thinning and miniaturization of the device. Become like

【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の構造を適用してモノリシック
薄膜構造と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 as a monolithic thin film structure by applying the structure of the thin film inductor array shown in FIG. 2 and the thin film capacitor array shown in FIG.

【図5】図4に示す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. 5 shows a result of measuring an attenuation characteristic (filter characteristic) with respect to frequency in the discrete thin film band-pass filter shown in FIG. 4, in comparison with a result of simulation.

【図6】図5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。
6 is a graph showing a result of measuring an attenuation characteristic (filter characteristic) with respect to frequency in a filter including a thin-film inductor array having thin-film inductors having different Q values in the discrete thin-film band-pass filter of FIG. 5;
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 セラミックス基板 4 導体電極 5 スルーホール 6 電極 C1〜C12 薄膜キャパシタ L1〜L6 薄膜インダクタ R1,R2 抵抗 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Thin-film inductor array 2 Thin-film capacitor array 3 Ceramic substrate 4 Conductor electrode 5 Through-hole 6 Electrode C1-C12 Thin-film capacitor L1-L6 Thin-film inductor R1, R2 Resistance

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 台座となる基板上に薄膜キャパシタを幾
つか集合させて形成された薄膜キャパシタアレー上に磁
芯を有する薄膜インダクタを幾つか集合させて形成され
た薄膜インダクタアレーが配備されて成るモノシリック
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 thin-film inductor array formed by assembling several thin-film inductors having a magnetic core on a thin-film capacitor array formed by assembling several thin-film capacitors on a substrate serving as a base. A band-pass filter having a monolithic thin film structure.
【請求項2】 請求項1記載のバンドパスフィルタにお
いて、前記薄膜インダクタアレーは、前記薄膜キャパシ
タアレーの真上に配備されて成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 said thin-film inductor array is disposed right above said thin-film capacitor array.
【請求項3】 請求項1又は2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〜500MH
zの範囲であることを特徴とするバンドパスフィルタ。
3. The band-pass filter according to claim 1, wherein an operating frequency band is 10 MHz to 500 MHz.
A band-pass filter having a range of z.
【請求項4】 台座となる基板上に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成膜形成する薄
膜キャパシタアレー形成工程と、前記薄膜キャパシタア
レー上に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配備形成する薄膜インダクタ
アレー形成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。
4. A thin film capacitor array forming step of forming a thin film capacitor array by forming several thin film capacitors on a substrate serving as a base, and collecting some thin film inductors having a magnetic core on the thin film capacitor array. Forming a thin-film inductor array to form a thin-film inductor array.
【請求項5】 請求項4記載のバンドパスフィルタの製
造方法において、前記薄膜インダクタアレー形成工程で
は、前記薄膜インダクタアレーを前記薄膜キャパシタア
レーの真上に配備することを特徴とするバンドパスフィ
ルタの製造方法。
5. The method of manufacturing a band-pass filter according to claim 4, wherein in the step of forming the thin-film inductor array, the thin-film inductor array is disposed right above the thin-film capacitor array. Production method.
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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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