MXPA97004058A - Electrodo de pelicula delgada, de multiples capas, linea de transmision de alta frecuencia, resonador de alta frecuencia y filtro de alta frecuencia - Google Patents
Electrodo de pelicula delgada, de multiples capas, linea de transmision de alta frecuencia, resonador de alta frecuencia y filtro de alta frecuenciaInfo
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Abstract
La presente invención se refiere a un electrodo de película delgada, de múltiples capas, comprende películas delgadas de conductor y películas delgadas dieléctricas, cada una laminada alternativamente sobre un substrato dieléctrico, en el cual un campo electromagnético, generado en el substrato dieléctrico y aquél generado en cada una de las películas delgadas dieléctricas, tienen substancialmente la misma fase a una frecuencia predeterminada. De acuerdo con el electrodo de película delgada, de múltiples capas, de la presente invención, las películas adhesivas de conductor, que forman más fácilmenteóxido metálico en comparación con las películas delgadas de conductor, son suministradas entre el substrato dieléctrico y las películas delgadas de conductor, ahíadyacentes, y entre cada una de las películas delgadas de conductor y la película delgada dieléctrica ahíadyacente, respectivamente, yel aumento en la reactancia superficial de las películas delgadas de conductor, causado por la formación de la película adhesiva de conductor, se elimina corrigiendo el espesor de cada una de las películas dieléctricas, con base en la constante dieléctrica de la película delgada dieléctrica y el substrato dieléctrico y el espesor de cuando menos una de las películas adhesivas de conductor.
Description
ELECTRODO DE PELÍCULA DELGADA, DE MÚLTIPLES CAPAS. LÍNEA
DE TRANSMISIÓN DE ALTA FRECUENCIA, RESONADOR DE ALTA FRECUENCIA Y FILTRO DE ALTA FRECUENCIA
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN 1. Campo de la Invención La presente invención se refiere a un electrodo de película delgada, de múltiples capas, usado en altas frecuencias, tal como en una banda de microondas, ondas submilimétricas u ondas milimétricas. 2. Descripción de la Técnica Relacionada Recientemente, las piezas electrónicas han llegado a ser de tamaño menor. El tamaño de los dispositivos de alta frecuencia usados en una banda de alta frecuencia, tal como de microondas, ondas sub-milimétricas u ondas milimétricas, también se ha reducido por el empleo de materiales que tienen una constante dieléctrica elevada. Sin embargo, cuando se logra un tamaño menor aumentando la constante dieléctrica, la pérdida de energía se eleva desventajosamente en proporción inversa a la raíz cúbica del volumen. La pérdida de energía de los dispositivos de alta frecuencia puede ser clasificada aproximadamente en una pérdida del conductor, debido al efecto de piel y una pérdida dieléctrica debido a los materiales dieléctricos. Recientemente, los materiales dieléctricos que tienen una constante dieléctrica elevada, con una baja pérdida dieléctrica, se han puesto en uso práctico. Por lo tato, la pérdida de conductor es más dominante que la pérdida dieléctrica en determinar el valor de Q descargado de un circuito. Bajo las circunstancias anteriores, en una solicitud internacional, abierta al público, NO. WO 95/06336, los inventores de la presente invención propusieron un electrodo de película delgada de múltiples capas, el cual puede reducir la pérdida de conductor en bandas de alta frecuencia. La Figura 4 es una vista en perspectiva de un resonador de línea de ?, compuesta de un electrodo convencional 200 de película delgada, de múltiples capas, indicado en la solicitud internacional. Este electrodo 200 de película delgada, de capas múltiples, se preparó como sigue: se forma un conductor 11 a tierra en toda la superficie posterior de un substrato dieléctrico 10; una película delgada 3a de conductor, en forma de banda, cuya longitud es de ?g/2 (?g indica la longitud de onda en la guía de onda) en la dirección longitudinal, se forma en el substrato dieléctrico 10; y una película dieléctrica delgada 30a-2, una película 2a delgada de conductor, una película 30a-l delgada dieléctrica, y una película la delgada de conductor, se laminan en la película 3a delgada de conductor en el orden dado, para completar el electrodo 200 de película delgada, de múltiples capas, sobre el substrato dieléctrico 10.
Como se mencionó antes, una línea de microfaja (denominada en lo sucesivo como "línea de transmisión principal") LN 10a para el modo TEM se forma por la película 3a delgada de conductor, el conductor 11 a tierra, y el substrato dieléctrico 10, emparedados entre la película 3a delgada de conductor y el conductor 11 a tierra. Entretanto, arriba de la línea LNlOa de transmisión principal, se forma una sub-línea de transmisión para el modo TEM, emparedando la película 30a-2 delgada dieléctrica entre una pareja de películas, 2a y 3a, delgadas de conductor y otra sub-línea de transmisión para el modo TEM se forma emparedando la película 30a-l dieléctrica delgada, entre una pareja de películas, la y 2a, delgadas de conductor. De acuerdo con un método revelado en la patente WO 95/06336, el electrodo convencional 200 de película delgada, de múltiples capas, se ajusta como sigue: (a) el espesor y las constantes dieléctricas es de la película dieléctrica delgada 30a-l y aquéllas de la película dieléctrica delgada 30a-2 se colocan en valores predeterminados, respectivamente, de modo que la onda TEM, transmitida a través de la línea de transmisión principal LNlOa y las sub-líneas de transmisión, respectivamente, tengan la misma velocidad de fase substancialmente; y (b) el espesor de la película 2a delgada de conductor y aquélla de la película 3a delgada de conductor se ajustan en valores predeterminados, respectivamente, estos valores son más delgados que la profundidad de la piel en una frecuencia de operación, de modo que el campo electromagnético de la línea de transmisión principal LN 10a y aquélla de la sub-línea de transmisión ahí adyacente, sea acoplen y los campos electromagnéticos de las sub-líneas de transmisión adyacentes entre sí sean acopladas. Así, la energía de alta frecuencia que fluye en la línea de transmisión principal LN 10a fluye parcialmente en las sub-líneas de transmisión, de modo que corriente de alta frecuencia fluya a través de cada película la a 3a delgada de conductor. El efecto de piel en el electrodo 200 de película delgada, de múltiples capas, es así suprimido grandemente a altas frecuencias. Un resonador de línea de ?, según se muestra en la Figura 4, puede operar como un filtro de paso de banda cuando se conecta a un circuito externo por medio de conductor 12 para una terminal de entrada y un conductor 13 para una terminal de salida, estos conductores 12 y 13 se forman en el substrato dieléctrico 10. Sin embargo tales electrodos convencionales de película delgada, de múltiples capas tienen desventajosamente una resistencia adhesiva baja entre el substrato dieléctrico y la película delgada de conductor ahí adyacente y entre cada película delgada dieléctrica y una película delgada de conductor, ahí adyacente, lo que resulta en una confiabilidad reducida. Además, cuando se suministran películas conductivas adhesivas entre capas, para mejorar la resistencia adhesiva entre el substrato delgado dieléctrico y una película de conductor ahí adyacente y entre cada película delgada dieléctrica y una película delgada de conductor ahí adyacente, el efecto de piel no puede ser suprimido satisfactoriamente.
COMPENDIO DE LA INVENCIÓN Por lo tanto, es un objeto de la presente invención suministrar un electrodo de película delgada, de múltiples capas, el cual exhiba una supresión suficiente del efecto de piel y mantenga una excelente contabilidad con una resistencia adhesiva mayor entre los substratos dieléctricos y una película delgada de conductor adyacente ahí y entre cada película dieléctrica delgada y una película delgada de conductor ahí adyacente, en comparación con los electrodos convencionales de película delgada, de capas múltiples. Un electrodo de película delgada, de capas múltiples, de la presente invención, tiene películas dieléctricas delgadas y películas delgadas de conductor, cada una de las cuales se lamina alternadamente con una película adhesiva de conductor entre ellas. El espesor de cada capa es ajustado de modo que se pueda mantener una supresión suficiente del efecto de piel. En otras palabras, un electrodo de película delgada, de múltiples capas, de la presente invención, se caracteriza porque las películas adhesivas de conductor, que se forman más fácilmente de óxido metálico, en comparación con las películas delgadas de conductor, son provistas entre el substrato dieléctrico y las películas delgadas de conductor, ahí adyacentes, y entre cada una de las películas delgadas de conductor y la película delgada dieléctrica ahí adyacente, respectivamente. Y un aumento en la reactancia superficial de las películas delgadas de conductor, causado por la inserción de las películas adhesivas de conductor, se elimina corrigiendo el espesor de cada una de las películas delgadas dieléctricas, con base en las constantes dieléctricas de la película delgada dieléctrica y el substrato dieléctrico y el espesor de la película adhesiva de conductor adyacente a la película delgada dieléctrica. De acuerdo con la estructura anterior, un campo electromagnético, transmitido en el substrato dieléctrico y aquél transmitido en cada película delgada dieléctrica, tienen substancialmente la misma fase en una frecuencia predeterminada. Es decir, cuando se forman líneas de transmisión que usan el electrodo anterior de película delgada, de múltiples capas, las ondas progresivas transmitidas a través del interior del substrato dieléctrico y el interior de las películas dieléctricas delgadas, respectivamente, tienen substancialmente la misma velocidad de fase; y cuando se forma un resonador que usa el electrodo anterior de película delgada, de múltiples capas, los campos electromagnéticos transmitidos en el substrato dieléctrico y las películas dieléctricas de conductor, respectivamente, oscilan substancialmente con la misma fase. De acuerdo con la presente invención, para mejorar la resistencia adhesiva entre capas, las películas adhesivas de conductor se componen preferiblemente de al menos un metal, seleccionado del grupo que consta del Zr, Hf, Ti, Ta, Nb, V y Cr, estos metales tienen una entalpia estándar elevada de la formación de óxido. En este caso, el espesor de cada película dieléctrica delgada es corregido preferiblemente con base en las ?xs de corrección de espesor mostradas abajo.
?xs = {(em/esJ-lJ-i-?s
en que e^ es ?a constante dieléctrica del substrato dieléctrico 10, es es la constante dieléctrica de cada película dieléctrica delgada, y ?s es el espesor de la película adhesiva de conductor, adyacente a cada película dieléctrica delgada. Una línea de transmisión de la presente invención tiene un electrodo de película delgada, de múltiples capas, de la presente invención, formada en una configuración predeterminada en al menos un costado de un substrato dieléctrico. Un resonador de alta frecuencia de la presente invención tiene un electrodo de película delgada, de capas múltiples, de la presente invención, formado en una configuración predeterminada en un costado de un substrato dieléctrico. Un filtro de alta frecuencia de la presente invención comprende una pluralidad de resonadores de alta frecuencia de la presente invención, cada pareja de resonadores de alta frecuencia colocados adyacentes entre sí estando acoplados electromagnéticamente, una terminal de entrada para hacer entrar las señales a los resonadores de alta frecuencia; y una terminal de salida para producir señales desde los resonadores de alta frecuencia.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La Figura 1 es un diagrama en perspectiva de un resonador de línea de %?, que usa electrodos de película delgada de múltiples capas de la presente invención;
la Figura 2 es un diagrama de flujo que muestra un método para ajustar el espesor de cada película delgada de conductor y aquél de cada película dieléctrica delgada de acuerdo con la presente invención; las Figuras 3a a 3e muestran modificaciones que usan los electrodos de película delgada, de múltiples capas, de la presente invención, y la Figura 4 es un diagrama en perspectiva de un resonador de línea de ?, que usa electrodos convencionales de película delgada de múltiples capas. DESCRIPCIÓN DE LA MODALIDAD PREFERIDA La presente invención se comprenderá mejor de la siguiente descripción de las modalidades preferidas tomadas en conjunto con los dibujos acompañantes. La Figura 1 es un diagrama en perspectiva de un resonador de línea de ? de una modalidad incorporada en la presente invención. El resonador de línea de ? se caracteriza porque el electrodo 100 de película delgada, de múltiples capas, de la presente invención, en donde las películas de adhesión de conductor son provistas entre un substrato dieléctrico 10 y una película delgada de conductor, ahí adyacente y entre cada película delgada de conductor y una película delgada dieléctrica ahí adyacente, respectivamente, se emplea en lugar del electrodo 200 de pelicula delgada, de múltiples capas, usado en los electrodos convencionales de película delgada, de múltiples capas. De acuerdo con el resonador de línea de ? de la presente invención, se forma un conductor 11 a tierra en toda la superficie inversa de un substrato dieléctrico 10 y una película delgada de conductor, en forma de cinta, de 3 ? g/2 de largo en la dirección longitudinal se forma sobre el substrato dieléctrico 10 con una película adhesivo de conductor 20.5 entre el mismo. Una película adhesiva 20-4 de conductor, una película delgada dieléctrica 30-2, una película adhesiva 20-3 de conductor, una película delgada 2 de conductor, una película adhesiva 20-2 de conductor, una película delgada 30-1 dieléctrica, una película adhesiva 20-1 de conductor y una película delgada 1 de conductor, son luego laminadas sobre la película delgada 3 de conductor, en el orden dado. Un electrodo 100 de película delgada, de capas múltiples, se produce así, el cual se compone de una película adhesiva 20-5 de conductor, una pelicula delgada 3 de conductor, una película adhesiva 20-4 de conductor, una película delgada 30-2 dieléctrica, una película adhesiva 20-3 de conductor, una película delgada 2 de conductor, una película adhesiva 20-2 de conductor, una película delgada 30-1 dieléctrica, una película adhesiva 20-1 de conductor y una película delgada 1 de conductor, laminadas en ese orden sobre el substrato dieléctrico 10.
Se usan metales que forman fácilmente un compuesto con el oxígeno como los materiales para una película adhesiva de conductor. Cuanto más fácilmente un metal forme un compuesto con el oxígeno, más resistencia adhesiva entre el substrato dieléctrico y una película delgada de conductor, ahí adyacente y entre cada película delgada de conductor y una película delgada dieléctrica ahí adyacente es mejorada. En otras palabras, los metales que tienen una entalpia estándar elevada de la formación del oxígeno, como se muestran en la tabla 1, son preferibles.
Tabla 1
Metal Entalpia estándar de formación ( J/mol)
Zr -370 Hf -370 Ti -320 Ta -310 Nb -290 V -270 Cr -220 El substrato dieléctrico 10 tiene una constante dieléctrica relativamente alta y una pérdida dieléctrica pequeña y se forma preferiblemente de alúmina cristalizada sencilla, tal como el zafiro o cerámicas (por ejemplo el (Zr,Sn)Ti?4) . Las películas delgadas dieléctricas 30-1 y 30-2 se hacen preferiblemente de SÍO2, a2?5 o TaSiO, cada una de las cuales tiene una pérdida dieléctrica pequeña y se forma fácilmente en películas delgadas. El conductor 11 a tierra y las películas delgadas 1 a 3 de conductor se hacen preferiblemente de metales altamente conductivos, tal como el Cu, Al, Au y Ag. En el resonador de línea de ?, que tiene la estructura antes mencionada, una línea de transmisión principal LN 10, de acuerdo con el modo TEM, se forma por una película delgada 3 de conductor, el conductor 11 a tierra y el substrato dieléctrico 10 emparedado entre la película delgada 3 de conductor y el conductor 11 a tierra, con una película adhesiva 20 de conductor provista entre la película delgada 3 de conductor y el substrato dieléctrico 10. Entretanto, arriba de la línea de transmisión principal LNlOa, una sub-línea de transmisión, de acuerdo con el modo TEM, se forma emparedando la película dieléctrica delgada 30-2 entre una pareja de películas delgadas 2 y 3 de conductor, de modo que la película adhesiva 20-3 de conductor sea provista entre la película delgada 2 de conductor y la película delgada 30-2 dieléctrica, y la película adhesiva 20-4 de conductor es provista entre la película delgada 30-2 dieléctrica y la película delgada 3 de conductor, y otra sub-línea de transmisión, de acuerdo con un modo TEM, se forma emparedando la película delgada 30-1 dieléctrica entre una pareja de películas delgadas 1 y 2 de conductor, de modo que la película adhesiva 20-1 de conductor sea provista entre la película delgada 1 de conductor y la película delgada 30-1 dieléctrica y la película adhesiva 20-2 de conductor es provista entre la película delgada 30-1 dieléctrica y la película delgada 2 de conductor. En particular, el electrodo 100 de película delgada, de múltiples capas, se ajusta como sigue: (a) usando un método, como se mencionó al último, el espesor de la película delgada 30-1 dieléctrica y aquél de la película delgada 30-2 dieléctrica se ajustan a los valores obtenidos por la corrección del espesor de la película delgada dieléctrica 30a-l y aquél de la película delgada 30a-2 dieléctrica en el electrodo 200 convencional de película delgada de múltiples capas, y así las ondas de TEM transmitidas a través de la línea principal de transmisión LN10 y las sub-líneas de transmisión, respectivamente, tienen substancialmente la misma velocidad de fase; y (b) el espesor de la película delgada 2 de conductor y aquél de la película delgada 3 de conductor se ajustan en valores predeterminados, respectivamente, que son más delgados que la profundidad de piel en una frecuencia de operación, de modo que el campo electromagnético de la línea principal de transmisión LN 10 y aquél de la sub-línea de transmisión, adyacente ahí, son acoplados, y el campo electromagnético de las sub-líneas de transmisión adyacentes entre sí, también son acoplados. El efecto de piel a altas frecuencias es así suprimido grandemente en el electrodo 100 de película delgada de capas múltiples, que tiene las películas adhesivas 20-1 a 20-5 de conductor. Asimismo, en esta modalidad, las películas delgadas 1, 2 y 3 de conductor, las películas delgadas 30-1 y 30-2 dieléctricas y las películas adhesivas 20-1 a 20-5 de conductor, se preparan de modo que en la capa superior extrema una película, la más gruesa, se forme usando el método descrito en la Solicitud de Patente Japonesa No. 6-310900, para así suprimir más eficazmente el efecto de piel en comparación con el electrodo convencional 200 de película delgada, de múltiples capas. Un método para corregir el espesor de cada película delgada dieléctrica será explicado abajo. Cuando las películas adhesivas de conductor son provistas entre un substrato dieléctrico y una película delgada de conductor, ahí adyacente, y entre cada película delgada de conductor y una película delgada dieléctrica ahí adyacente, respectivamente, para mejorar la resistencia adhesiva, mientras se ajustan las películas delgadas dieléctricas para tener el mismo espesor como las películas delgadas dieléctricas usadas en el electrodo convencional 200 de película delgada, de múltiples capas, la supresión (es decir, el efecto de elevación Q) del efecto de piel se deteriora. De la investigación por los inventores de la presente invención, se reveló que el fenómeno anterior se debe a un aumento en la reactancia superficial de una película delgada de conductor en contacto con una película adhesiva de conductor. Por lo tanto, se han investigado métodos prácticos para eliminar el aumento ?x en la reactancia superficial de une película delgada de conductor, este aumento se debe a la formación de una película adhesiva conductiva. Como resultado se encontró que el aumento ?x en la reactancia superficial puede ser eliminado cuando una película delgada dieléctrica está en contacto con la película adhesiva de conductor, cuyo costado opuesto estaba en contacto con la película delgada de conductor se espesó a un espesor predeterminado. En otras palabras, cuando la película adhesiva de conductor, que tiene un espesor ?s de película se forma, el aumento ?x en la reactancia superficial de una película delgada de conductor en contacto con la película adhesiva de conductor se muestra por la siguiente ecuación a:
?x = ?s/d0 Ecuación 1
donde d0 es la profundidad de piel de una película delgada de conductor en contacto con la película adhesiva de conductor. Se ha encontrado que las ?xs de corrección de espesor para una película dieléctrica delgada para eliminar el aumento ?x de la ecuación 1, puede ser mostrado aproximadamente por la siguiente ecuación 2 :
?xs = [ (em/es) ~ l]_1'?s Ecuación 2
donde em es ?a constante dieléctrica del substrato dieléctrico 10 y es es una constante dieléctrica de la película delgada dieléctrica. Cuando se forman las películas delgadas de conducto de metales altamente conductivos, tal como el Cu (conductividad scu « 53 x 106) , Ag (conductividad sAg * 61 x 106) , Au (conductividad s^u« 45 x 106) y Al (conductividad a^ « 37 x 10*6) , la ecuación aproximada 2 se mantiene verdadera en el intervalo aproximado de 103< ss < 2 a 5 x 106 S/m (es decir, la conductividad ss no es menor de 103 Y no mayor de un décimo de la conductividad de la película delgada de conductor) . Como se mostró en lo anterior, ajustando el espesor de las ?xs mayores de una película delgada dieléctrica, estas ?xs satisfacen la ecuación 1, el electrodo 100 de película delgada, de capas múltiples, que tiene películas adhesivas de conductor, puede operar similar al electrodo convencional 200 de película delgada, de múltiples capas, que resulta en la supresión del efecto de piel similar al electrodo convencional 200 de película delgada, de capas múltiples. Las ?xs de corrección de espesor, obtenidas de la ecuación 2 se aplican a los casos de formar una película adhesiva de conductor en el costado superior o inferior de una película delgada dieléctrica. Cuando se suministran películas adhesivas de conductor en ambos costados de una película delgada dieléctrica , respectivamente, la cantidad de corrección de la película delgada dieléctrica es de 2 x ?xs. La Figura 2 es un diagrama de flujo que muestra un método para ajustar los espesores de pelicula de acuerdo con la presente invención, que incluye el método de corrección antes mencionado. Como se mostró en el diagrama de flujo, en la Etapa SI, el espesor y la constante dieléctrica es de cada película delgada dieléctrica y el espesor de cada película delgada de conductor se ajustan por un método convencional, que se emplea para ajustar el espesor de cada película delgada de conductor y aquél de cada película delgada dieléctrica en el caso de formar una película no adhesiva de conductor. En la etapa S2, la corrección del espesor para cada película delgada dieléctrica se calcula usando la ecuación 1 basada en la constante dieléctrica es de la película delgada dieléctrica, la constante dieléctrica ^ de un substrato dieléctrico y el espesor de un de una película adhesiva de conductor en contacto con la película delgada dieléctrica. El espesor de cada película delgada dieléctrica ajustada en la Etapa SI se corrige agregando la corrección resultante del espesor. El espesor de cada película delgada de conductor ajustado en la Etapa SI se usa como el valor establecido sin corrección y aquél de cada película delgada dieléctrica obtenida por la corrección de la Etapa S2 se usa como el valor establecido. Por lo tanto, el espesor de cada película delgada de conductor y aquél de la película delgada dieléctrica se puede ajustar de acuerdo con etapas relativamente sencillas. Como resultado, un resonador de línea de %?, que tiene un valor Q alto sin carga, puede ser logrado formando el resonador usando el electrodo 100 de película delgada de múltiples capas, el conductor 11 a tierra y el substrato dieléctrico 10 provisto entre el electrodo 100 de película delgada, de capas múltiples, y el conductor 11 a tierra. Asimismo, un filtro de paso de banda que usa el resonador de línea de ?, puede ser obtenido como sigue: un conductor 12 para una terminal de entrada, se forma de modo que este conductor 12 y un extremo longitudinal del electrodo 100 de película delgada de capas múltiples se coloquen con una distancia predeterminada entre ellos y acoplados electromagnéticamente entre sí, y un conductor 13 para una terminal de salida se forma de modo que este conductor 13 y el otro extremo longitudinal del electrodo 100 de película delgada, de múltiples capas, se coloque con una distancia predeterminada entre ellos y se acoplen electromagnéticamente entre sí. En esta modalidad, el conductor 12 para una terminal de entrada y un extremo de la película delgada 3 de conductor se acoplan capacitivamente, al igual que el conductor 13 para una terminal de salida y el otro extremo de la película delgada 3 de conductor. Puesto que los electrodos de película delgada, de capas múltiples, que tienen películas adhesivas de conductor pueden lograr la mayor resistencia adhesiva entre capas, se mejoran la fuerza y resistencia mecánicas a los cambios ambientales. El rango de procesos aplicables después de la formación de película del electrodo de película delgada, de múltiples capas, sobre el substrato de cerámica, aumenta de esta manera. El electrodo de película delgada de múltiples capas puede soportar los procesos mecánicos, por ejemplo el substrato puede ser cortado por una máquina cortadora junto con el electrodo de película delgada, de múltiples capas, y el substrato puede ser pulido junto con el electrodo de película delgada, de múltiples capas. Por lo tanto, el substrato puede ser sometido a varias etapas de proceso después de formar el electrodo de película delgada, de múltiples capas. Además, este electrodo de película delgada, de múltiples capas, puede soportar varias condiciones ambientales en donde la temperatura varía de ultra baja a alta, resultando en un intervalo de temperaturas más amplio para la operación del dispositivo. Por lo tanto, el electrodo de película delgada, de múltiples capas, de la presente invención se puede aplicar no sólo al resonador y filtro, antes mencionados, sino también a varios tipos de resonadores y filtros. Los resonadores y filtros que tienen excelente resistencia al ambiente pueden también ser provistos de acuerdo con el electrodo de película delgada, de múltiples capas, de la presente invención.
EJEMPLOS Se describen abajo ejemplos de la presente invención. En los siguientes ejemplos, el régimen de elevación
Q se comparó entre un caso de corregir el espesor de las películas dieléctricas delgadas y un caso de no corregir este espesor de la película dieléctrica delgada. Los parámetros usados en los siguientes ejemplos se establecen como sigue: (1) frecuencia de operación del electrodo de película delgada, de múltiples capas, 2.6 GHz; (2) constante dieléctrica relativa de los substratos dieléctricos ((Zr, Sn)Ti04) 38.0; (3) constante dieléctrica relativa de la película dieléctrica delgada (Si02) es 4.1; (4) conductividad de la película delgada de conductor (Cu) ot! 50 x 106S/m;
(5) conductividad de la película adhesiva de conductor (Ti) a2 1 x 106 S/m.
Además, cada uno de los siguientes ejemplos muestra un electrodo de pelicula delgada, de múltiples capas, en el cual los electrodos superiores son más gruesos que los otros electrodos delgados inferiores, dentro de la capa, y estos electrodos inferiores tienen el mismo espesor. Además, el espesor de las películas dieléctricas delegadas es el mismo. Idealmente, como se indica en nuestra solicitud de patente japonesa No. 6-310900, el espesor de las películas dieléctricas delgadas disminuye gradualmente desde la parte superior al fondo de la capa, de modo que el espesor de la pelicula dieléctrica delgada más baja sea la menor. Sin embargo, para establecer la resistencia mecánica práctica de la capa, las capas dieléctricas inferiores pueden ser más gruesas que su espesor ideal para realizar la supresión máxima del efecto de piel. Aún si el electrodo de película delgada, de múltiples capas, tiene la estructura indicada en cualquiera de los siguientes ejemplos, se puede lograr una supresión suficiente del efecto de piel. Rangos aceptables de espesores de la película delgada dieléctrica también se describen en la solicitud de patente japonesa. Ejemplo 1 Primero, los resultados obtenidos de la evaluación de un electrodo de película delgada, de múltiples capas, convencional, se muestra para comparación y, segundo, se describirán los del Ejemplo 1. La Tabla 2 muestra los resultados obtenidos de la evaluación de un electrodo de película delgada, de múltiples capas, convencional, el cual tiene cinco capas de películas delgadas de conductor (en lo siguiente, el número de capas significará el número de capas de películas delgadas de conductor) y que se preparan sin formar cualquier película conductiva adhesiva bajo las condiciones de parámetros antes mencionadas. Tabla 2 Establecimiento de espesores de película y régimen de elevación Q en un electrodo de película delgada, de múltiples capas, convencional (5 capas) espesor de la película delgada 1 de conductor 4.2 µm (capa superíor) espesor de la otras películas delgadas de conductor 0.756 µm espesor de las películas dieléctricas delgadas 0.0968 µm régimen de elevación Q 2.39 veces
En el electrodo de película delgada, de múltiples capas, convencional, como se muestra en la tabla 2, se aumentó el régimen de elevación Q 2.28 veces cuando se formaron películas adhesivas de conductor de 40 nm de espesor, entre el substrato dieléctrico 10 y la película delgada de conducto ahí adyacente y entre cada película delgada de conductor y una película delgada dieléctrica ahí adyacente, respectivamente, sin corrección del espesor de cada película dieléctrica delgada. En otras palabras, se confirmó que el régimen de elevación Q del electrodo de película delgada, de múltiples capas, disminuyó cuando las películas adhesivas de conductor se suministraron para este electrodo de película delgada, de múltiples capas, sin corrección del espesor de cada película dieléctrica delgada. Los resultados obtenidos del electrodo de película delgada, de múltiples capas, del Ejemplo 1 se muestran en la
Tabla 3, en la cual las películas de adhesivo de conductor de espesor de 40 nm de este electrodo de película delgada, de múltiples capas, se formaron entre el substrato dieléctrico 10 y la película delgada de conductor ahí adyacente y entre cada película delgada de conductor y una película dieléctrica delgada ahí adyacente, respectivamente, con corrección del espesor de cada película dieléctrica delgada. Tabla 3 Establecimiento de los espesores de película y el régimen de elevación Q en el electrodo de película delgada, de múltiples capas, (5 capas) del Ejemplo 1.
espesor de la película delgada 1 de conductor 7.0 µm (capa superior) espesor de la otras películas delgadas de conductor 0.756 µm espesor de las películas dieléctricas delgadas 0.107 µm régimen de elevación Q 2.39 veces
Como es evidente de las Tablas 2 y 3, se obtuvo un efecto de elevación Q similar a un electrodo de película delgada, de capas múltiples, convencional, formando el electrodo de película delgada, de capas múltiples del Ejemplo 1 con películas adhesivas de conductor, mientras se establece el espesor de cada película delgada de conductor y aquél de cada película delgada dieléctrica de acuerdo con el método de corrección anterior.
Ejemplo 2 En el Ejemplo 2, el régimen de elevación Q se evaluó en el electrodo de película delgada, de capas múltiples, el cual tiene diez capas y se preparó de acuerdo con los mismos parámetros como en el Ejemplo 1. La Tabla 4 muestra el establecimiento de los espesores de las películas y el régimen de elevación Q de un electrodo de película delgada, de cap'as múltiples convencional. La Tabla 5 muestra el establecimiento de los espesores de películas y el régimen de elevación Q del electrodo de película delgada, de capas múltiples del Ejemplo 2, el cual fue provisto con películas adhesivas de conductor y los espesores de cada película delgada dieléctrica se corrigieron a un espesor predeterminado.
Tabla 4 Establecimiento de los espesores de películas y régimen de elevación Q en un electrodo de película delgada, de capas múltiples convencional (10 capas)
espesor de la película delgada 1 de conductor 4.2 µm (capa superíor) espesor de la otras películas delgadas de conductor 0.556 µm espesor de las películas dieléctricas delgadas 0.0686 µm régimen de elevación Q 3.33 veces Tabla 6 Establecimiento de espesores de películas y régimen de elevación Q en el electrodo de película delgada, de capas múltiples (10 capas) del Ejemplo 2
espesor de la película delgada 1 de conductor 4.2 µm (capa superíor) espesor de la otras películas delgadas de conductor 0.556 µm espesor de las películas dieléctricas delgadas 0.0783 µm régimen de elevación Q 3.33 veces
En el electrodo de película delgada, de capas múltiples convencional, como se muestra en la tabla 4, el régimen de elevación Q fue de 2.55 veces cuando se formaron películas adhesivas de conductor de 40 nm de espesor, entre el substrato dieléctrico 10 y una película delgada de conductor ahí adyacente y entre cada película delgada de conductor y una pelicula delgada dieléctrica ahí adyacente, respectivamente, sin corrección de los espesores de cada película dieléctrica delgada. Como es evidente de las Tablas 4 y 5, aún cuando el electrodo de película delgada, de capas múltiples del Ejemplo 2 tiene diez capas, un efecto similar de la elevación Q a un electrodo de película delgada, de capas múltiples convencional, se obtuvo formando el electrodo de película delgada, de capas múltiples con películas adhesivas de conductor, mientras se establece el espesor de cada película delgada de conductor y aquél de la película dieléctrica delgada, de acuerdo con el método de corrección anterior. Modificación del electrodo de película delgada, de capas múltiples de la presente invención. Aunque el electrodo 100 de película delgada, de capas múltiples se usó para un resonador de línea de ? en los ejemplos anteriores, también es aplicable a otras líneas de transmisión y resonadores, como se muestra abajo. La Figura 3a es una vista en perspectiva de una línea de microfaja que emplea los electrodos de película delgada, de capas múltiples de la presente invención. Los electrodos de película delgada, de capas múltiples se usan para un conductor 51 de faja y un conductor 52 a tierra, o se pueden usar para cualquiera de conductor 51 de faja o el conductor 52 a tierra. La Figura 3b es una vista en perspectiva de una línea de faja de tipo de tres placas, que emplea los electrodos de película delgada, de capas múltiples. Estos electrodos de película delgada, de capas múltiples se usan para un conductor 61 de faja y conductores a tierra 62 y 63, o se pueden usar para sólo uno de conductor 61 de faja o al menos uno de los conductores a tierra 62 y 63.
La Figura 3c es una vista en perspectiva de una línea coaxial que emplea los electrodos de película delgada, de capas múltiples de la presente invención. Estos electrodos de película delgada, de capas múltiples se usan para un conductor central 71 y un conductor a tierra 72, o pueden ser usados para cualquiera de conductor central 71 o el conductor a tierra 72. La Figura 3d es una vista en sección longitudinal de la guía de onda circular de modo TMQI, que emplea los electrodos de película delgada, de capas múltiples 73 de la presente invención. Estos electrodos 73 de película delgada, de capas múltiples se usan como electrodos de la superficie externa de la guía de onda circular. La Figura 3e es una vista en perspectiva de un resonador del modo MQIO 1© emplea los electrodos de película delgada, de capas múltiples de la presente invención. Estos electrodos de película delgada, de capas múltiples se usan para un conductor 81 de tipo parche y un conductor 82 a tierra del resonador, o pueden ser usados para cualquiera de conductor 81 de parche o el conductor 82 a tierra. Además, aunque no se muestra en la figura, el electrodo de película delgada, de capas múltiples se puede usar para líneas suspendidas, líneas coplanares, línea de ranura, guías de onda rectangulares, guías de onda de reborde, guías de onda circulares, líneas dieléctricas, líneas G, líneas de imagen, lineas H, y similares. Asimismo, el electrodo de película delgada, de capas múltiples de la presente invención se puede emplear como un electrodo para inductores y capacitores en varios dispositivos de alta frecuencia que desempeñan una operación predeterminada de alta frecuencia, tal como aisladores, antenas y bobinas de chip. Para aplicar el electrodo de película delgada, de capas múltiples de la presente invención a una línea de transmisión, de acuerdo con un modo TM, excepto para el modo TEM, como se muestra en la Figura 3d, el espesor y la constante dieléctrica de cada película dieléctrica delgada y el espesor de cada película delgada de conductor y el de cada película adhesiva de conductor se establecen para permitir que la onda progresiva del modo TM, transmitida a través del substrato dieléctrico y aquélla transmitida a través de las películas dieléctricas delegadas de conductor, tengan substancialmente la misma velocidad de fase, cuando la línea de transmisión se usa a una frecuencia predeterminada. Para aplicar el electrodo de película delgada, de capas múltiples de la presente invención a un resonador, como se muestra en la Figura 3e, el espesor y la constante dieléctrica de cada película dieléctrica delgada y el espesor de cada película de conductor delgada y aquél de cada película adhesiva de conductor, se establecen para así permitir que un campo electromagnético de onda constante, generado en el substrato dieléctrico y los campos electromagnéticos de onda constante generados en las películas dieléctricas delgadas de conductor, tengan substancialmente la misma fase de oscilación, cuando el resonador resuena a una frecuencia predeterminada. Como antes, el electrodo de película delgada, de capas múltiples de la presente invención puede ser aplicado a varios tipos de líneas de transmisión de alta frecuencia, resonadores de alta frecuencia y filtros de alta frecuencia. Como es evidente de la descripción anterior, de acuerdo con el electrodo de película delgada, de capas múltiples de la presente invención, las películas adhesivas son provistas entre un substrato dieléctrico y una película delgada de conductor ahí adyacente y entre cada película delgada dieléctrica y una película delgada de conductor ahí adyacente, de esta manera se puede lograr una mayor resistencia adhesiva entre capas, lo que resulta en un electrodo de película delgada, de capas múltiples confiable. Asimismo, la pérdida de conductor se reduce de modo que un aumento en la reactancia superficial de cada película delgada de conductor, causada por la formación de la película adhesiva de conductor, se reduzca por la corrección del espesor de la película.
Además, la fuerza adhesiva, antes mencionada, puede aumentar además usando al menos un metal seleccionado del grupo que consta del Zr, Hf, Ti, Ta, Nb, V y Cr, para películas adhesivas de conductor. En este caso, la pérdida de conductor puede ser efectivamente reducida corrigiendo el espesor de cada película dieléctrica delgada, de acuerdo con la siguiente ecuación:
?xs = [(em/es) - l]_1-?s.
Una línea de transmisión de la presente invención puede disminuir la pérdida de transmisión debido a que emplea un electrodo de película delgada, de capas múltiples, de la presente invención, el cual puede reducir la pérdida de conductor en una frecuencia de operación. El resonador de la presente invención puede disminuir el valor Q en no carga, debido a que emplea el electrodo de película delgada, de capas múltiples, de la presente invención, el cual tiene una pérdida reducida de conductor en una frecuencia de oscilación. Un filtro de alta frecuencia de la presente invención puede disminuir la pérdida del paso de banda, debido a que emplea un resonador de la presente invención con alto valor de Q sin carga.
Claims (8)
- REIVINDICACIONES 1. Un electrodo de película delgada, de capas múltiples, el cual comprende: películas delgadas de conductor y películas delgadas dieléctricas, cada una siendo alternativamente laminada sobre un substrato dieléctrico, un campo electromagnético transmitido en el substrato dieléctrico y el mismo transmitido también en cada película delgada dieléctrica, que tiene substancialmente la misma fase, a una frecuencia predeterminada; en que las películas adhesivas de conductor, que forman más fácilmente óxido metálico en comparación con las películas delegadas de conductor, están provistas entre el substrato dieléctrico y las películas delgadas de conductor ahí adyacente, y entre cada película delgada de conductor y la película delgada dieléctrica ahí adyacente, respectivamente; y un aumento en la reactancia superficial de las películas delgadas de conductor, causado por la formación de las películas adhesivas de conductor, se elimina substancialmente, corrigiendo los espesores de cada una de las películas delegadas dieléctricas, con base en las constantes dieléctricas de la película delgada dieléctrica y el substrato dieléctrico y los espesores de las películas adhesivas de conductor.
- 2. Un electrodo de película delgada, de capas múltiples, según se define en la reivindicación 1, en que las películas adhesivas de conductor se componen de al menos un metal seleccionado del grupo que consta del Zr, Hf, Ti, Ta, Nb, V y Cr.
- 3. Un electrodo de película delgada, de capas múltiples, según se define en la reivindicación 2, en que el espesor de cada una de las películas delgadas dieléctricas se corrige con base en la siguiente ecuación: corrección del espesor: ?xs = [ (em/es) - l]-1-?s donde . es la constante dieléctrica del substrato dieléctrico, es es la constante dieléctrica de cada película delgada dieléctrica y ?s es el espesor de las películas adhesivas de conductor.
- 4. Una línea de transmisión de alta frecuencia, la cual comprende: un substrato dieléctrico; un primer electrodo, dispuesto substancialmente en toda la superficie principal del substrato dieléctrico; un segundo electrodo, dispuesto en la superficie opuesta del substrato; y donde uno del primero y segundo electrodos es un electrodo de película delgada, de capas múltiples, que tiene: películas delgadas de conductor y películas delegadas dieléctricas, cada una siendo laminada alternativamente en un substrato dieléctrico, un campo electromagnético transmitido en el substrato dieléctrico y el mismo transmitido en cada una de las películas delgadas dieléctricas, que tienen substancialmente la misma fase a una frecuencia predeterminada; en que las películas adhesivas de conductor, que forman más fácilmente óxido metálico, en comparación con las películas delgadas de conductor, son provistas entre el substrato dieléctrico y las películas delgadas de conductor, ahí adyacentes, y entre cada una de las películas delgadas de conductor y la película delgada dieléctrica ahí adyacente, respectivamente; y el aumento en la reactancia superficial de las películas delgadas de conductor, causado por la formación de las películas adhesivas de conductor, se elimina substancialmente corrigiendo el espesor de cada una de las películas delgadas dieléctricas sobre las constantes dieléctricas de la película delgada dieléctrica y el substrato dieléctrico y el espesor de las películas adhesivas de conductor.
- 5. Una línea de transmisión de alta frecuencia, la cual comprende: un substrato dieléctrico; un primer electrodo, dispuesto sobre substancialmente toda la superficie principal del substrato dieléctrico; un segundo electrodo, dispuesto sobre substancialmente toda la superficie opuesta del substrato dieléctrico; un tercer electrodo, incrustado dentro del substrato dieléctrico, y donde al menos uno del primero y segundo electrodos es un electrodo de película delgada, de capas múltiples, que tiene: películas delgadas de conductor y películas delgadas dieléctricas, cada una siendo laminada alternativamente en un substrato dieléctrico, un campo electromagnético transmitido en el substrato dieléctrico y el mismo transmitido en cada una de las películas delgadas dieléctricas, que tienen substancialmente la misma fase a una frecuencia predeterminada; donde las películas adhesivas de conductor, que forman más fácilmente óxidos metálicos, en comparación con las películas delgadas de conductor, están provistas entre el substrato dieléctrico y las películas delgadas de conductor ahí adyacentes y entre cada una de las películas delgadas de conductor y las películas delgadas dieléctricas ahí adyacentes, respectivamente; y el aumento en la reactancia superficial de las películas delgadas de conductor, causadas por la formación de las películas adhesivas de conductor, se elimina substancialmente corrigiendo el espesor de cada película delgada dieléctrica basado en las constante dieléctricas de la película delgada dieléctrica y el substrato dieléctrico y el espesor de las películas adhesivas de conductor.
- 6. Una línea de transmisión coaxial de alta frecuencia, la cual comprende: un substrato dieléctrico; un electrodo interno, incrustado dentro del substrato; un electrodo externo, dispuesto en la superficie externa del substrato dieléctrico para rodear al electrodo interno, en que al menos uno de los electrodos, interno y externo, tiene: películas delgadas de conductor y películas delgadas dieléctricas, cada una siendo laminada alternativamente en un substrato dieléctrico, un campo electromagnético, transmitido en el substrato dieléctrico y el mismo transmitido en cada una de las películas delgadas dieléctricas, que tienen substancialmente la misma fase en una frecuencia predeterminada; en que las películas adhesivas de conductor que forman más fácilmente óxidos metálicos en comparación con las películas delgadas de conductor, se suministran entre el substrato dieléctrico y las películas delgadas de conductor ahí adyacentes y entre cada película delgada de conductor y la película delgada dieléctrica ahí adyacente, respectivamente: y el aumento en la reactancia superficial de las películas delgadas de conductor, causado por la formación de las películas adhesivas de conductor, se elimina substancialmente corrigiendo el espesor de cada película delgada dieléctrica, con base en las constantes dieléctricas de la película delgada dieléctrica y el substrato dieléctrico y el espesor de las películas adhesivas de conductor.
- 7. Un resonador de alta frecuencia, el cual comprende: un substrato dieléctrico; un primer electrodo, dispuesto en una superficie del substrato; un segundo electrodo, dispuesto en la superficie opuesta del substrato, n que al menos uno del primero y segundo electrodos tienen: películas delgadas de conductor y películas delgadas dieléctricas, cada una siendo laminada alternativamente en un substrato dieléctrico, un campo electromagnético, transmitido en el substrato dieléctrico y el mismo transmitido en cada una de las películas delgadas dieléctricas, que tienen substancialmente la misma fase en una frecuencia predeterminada; en que las películas adhesivas de conductor que forman más fácilmente óxidos metálicos en comparación con las películas delgadas de conductor, se suministran entre el substrato dieléctrico y las películas delgadas de conductor ahí adyacentes y entre cada película delgada de conductor y la pelicula delgada dieléctrica ahí adyacente, respectivamente: y el aumento en la reactancia superficial de las películas delgadas de conductor, causado por la formación de las películas adhesivas de conductor, se elimina substancialmente corrigiendo el espesor de cada película delgada dieléctrica, con base en las constantes dieléctricas de la película delgada dieléctrica y el substrato dieléctrico y el espesor de las películas adhesivas de conductor.
- 8. Un filtro dieléctrico de alta frecuencia, el cual comprende: un substrato dieléctrico; un primer electrodo, dispuesto en una superficie del substrato; un segundo electrodo, dispuesto en la superficie opuesta del substrato, el primero y segundo electrodos, así como el substrato dieléctrico entre ellos, forman un resonador dieléctrico; un electrodo de entrada, dispuesto en la superficie del substrato, para acoplarse electromagnéticamente con el resonador; un electrodo de salida, dispuesto en la superficie del substrato, para acoplarse electromagnéticamente con el resonador; en que al menos uno de los electrodos tiene: películas delgadas de conductor y películas delgadas dieléctricas, cada una laminada alternativamente sobre un substrato dieléctrico, un campo electromagnético transmitido en el substrato dieléctrico y el mismo transmitido en cada una de las películas delgadas dieléctricas, que tienen substancialmente la misma fase a una frecuencia predeterminada; en que las películas adhesivas de conductor, que forman más fácilmente óxidos metálicos en comparación con las películas delgadas de conductor, son suministradas entre el substrato dieléctrico y las películas delgadas de conductor ahí adyacentes y entre cada una de las películas delgadas de conductor y la película delgada dieléctrica ahí adyacente, respectivamente; y el aumento en la reactancia superficial de las películas delgadas de conductor, causado por la formación de las películas adhesivas . e conductor, se elimina substancialmente, corrigiendo el espesor de cada una de las películas delgadas dieléctricas, con base en las constantes dieléctricas de la película delgada dieléctrica y el substrato dieléctrico, y el espesor de las películas adhesivas de conductor.
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