TW201430998A - 單片式積體射頻系統及其製造方法 - Google Patents

單片式積體射頻系統及其製造方法 Download PDF

Info

Publication number
TW201430998A
TW201430998A TW102142865A TW102142865A TW201430998A TW 201430998 A TW201430998 A TW 201430998A TW 102142865 A TW102142865 A TW 102142865A TW 102142865 A TW102142865 A TW 102142865A TW 201430998 A TW201430998 A TW 201430998A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
sub
signal processing
substrate
assembly
layers
Prior art date
Application number
TW102142865A
Other languages
English (en)
Other versions
TWI601237B (zh
Inventor
John E Rogers
Original Assignee
Harris Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Harris Corp filed Critical Harris Corp
Publication of TW201430998A publication Critical patent/TW201430998A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI601237B publication Critical patent/TWI601237B/zh

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/46—Manufacturing multilayer circuits
    • H05K3/4644—Manufacturing multilayer circuits by building the multilayer layer by layer, i.e. build-up multilayer circuits
    • H05K3/467—Adding a circuit layer by thin film methods
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P11/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing waveguides or resonators, lines, or other devices of the waveguide type
    • H01P11/001—Manufacturing waveguides or transmission lines of the waveguide type
    • H01P11/003—Manufacturing lines with conductors on a substrate, e.g. strip lines, slot lines
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P5/00—Coupling devices of the waveguide type
    • H01P5/08—Coupling devices of the waveguide type for linking dissimilar lines or devices
    • H01P5/085—Coaxial-line/strip-line transitions
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00—Printed circuits
    • H05K1/16—Printed circuits incorporating printed electric components, e.g. printed resistor, capacitor, inductor
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K13/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or adjusting assemblages of electric components
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/02—Arrangements of circuit components or wiring on supporting structure
    • H05K7/06—Arrangements of circuit components or wiring on supporting structure on insulating boards, e.g. wiring harnesses
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00—Printed circuits
    • H05K1/02—Details
    • H05K1/0213—Electrical arrangements not otherwise provided for
    • H05K1/0216—Reduction of cross-talk, noise or electromagnetic interference
    • H05K1/0218—Reduction of cross-talk, noise or electromagnetic interference by printed shielding conductors, ground planes or power plane
    • H05K1/0219—Printed shielding conductors for shielding around or between signal conductors, e.g. coplanar or coaxial printed shielding conductors
    • H05K1/0221—Coaxially shielded signal lines comprising a continuous shielding layer partially or wholly surrounding the signal lines
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00—Printed circuits
    • H05K1/02—Details
    • H05K1/0213—Electrical arrangements not otherwise provided for
    • H05K1/0237—High frequency adaptations
    • H05K1/0239—Signal transmission by AC coupling
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2203/00—Indexing scheme relating to apparatus or processes for manufacturing printed circuits covered by H05K3/00
    • H05K2203/06—Lamination
    • H05K2203/061—Lamination of previously made multilayered subassemblies
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49002—Electrical device making
    • Y10T29/49117—Conductor or circuit manufacturing
    • Y10T29/49124—On flat or curved insulated base, e.g., printed circuit, etc.
    • Y10T29/49155—Manufacturing circuit on or in base

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Micromachines (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)

Abstract

本發明揭示一種包含一第一子總成(100)及一第二子總成(200)之射頻系統(250)，該等子總成各自由安置於一基板(102)上且配置成一堆疊之複數個導電材料層(504、508、516)形成。該等堆疊層形成信號處理組件(108、110)及環繞每一基板之一壁區域(118、218)之至少一個周邊壁(104、204)。該第二子總成定位於該第一子總成上，其中一第一基板之一第一壁區域與一第二基板之一第二壁區域對準。

Description

單片式積體射頻系統及其製造方法
發明性配置係關於射頻(RF)電子系統且更特定而言係關於提供優異效能、製造容易性及一小佔用面積之用於微波及毫米波通信之RF系統。
諸多通信系統在高頻頻帶中操作。舉例而言，已知在高達300GHz之頻率下操作之通信系統。用於此等信號之RF信號處理需要諸如濾波器及切換裝置之各種組件。然而，已知高頻率(例如10GHz至300GHz)RF系統之現有配置遭受特定限制。舉例而言，針對此等頻率所設計之習用濾波器及切換系統通常係基於薄膜技術。此等設計往往具有相對低功率處置能力。此外，薄膜設計亦隨著頻率增加而遭受效能降級。
三維微觀結構可藉由利用順序建造程序形成。舉例而言，美國專利第7,012,489號及第7,898,356號闡述用於製作同軸波導微觀結構之方法。此等程序提供傳統薄膜技術之一替代方案，但亦呈現關於用於有利實施各種RF裝置之其有效利用之新設計挑戰。
本發明係關於一種用於建構一RF裝置之方法。該方法包含藉由以下操作形成一第一子總成：首先在一第一基板之一第一表面上沈積 包含各自為一導電材料及一犧牲材料之至少一個層之第一複數個層。該第一複數個層之一沈積經控制以在第一表面上形成環繞該第一基板之一第一壁區域之至少一第一周邊壁。該第一周邊壁遠離該第一表面延伸一預定距離以形成一第一圍緣。該複數個層之該沈積進一步經控制以形成在壁區域內之安置於該第一基板之該第一表面上之至少一第一信號處理組件。該方法藉由形成一第二子總成繼續。該第二子總成之該形成涉及在一第二基板之一第二表面上沈積第二複數個層。該第二複數個層包含各自為該導電材料及該犧牲材料之至少一個層。該第二複數個層之該沈積經控制以在該第二表面上形成在一第二壁區域內之一第二信號處理組件。然後將該第二子總成定位於該第一子總成上且將該兩個子總成接合在一起。
本發明亦係關於包含一第一及第二子總成之一射頻系統。該第一子總成包含安置於一第一基板之一第一表面上且配置成一第一堆疊之第一複數個導電材料層。該等堆疊層形成環繞該第一基板之一第一壁區域之至少一第一周邊壁。該第一周邊壁遠離該第一表面延伸一預定距離以形成一第一圍緣。該等堆疊層亦形成在該壁區域內之安置於該第一基板之該第一表面上之至少一第一信號處理組件。該第二子總成包含安置於一第二基板之一第二表面上之第二複數個導電材料層。該第二複數個層配置成一第二堆疊以形成安置於一第二壁區域內之至少一第二信號處理組件。將該第二子總成定位於該第一子總成上且將該兩個子總成接合在一起。
3-3‧‧‧線
4-4‧‧‧線
12A-12A‧‧‧線
12B-12B‧‧‧線
12C-12C‧‧‧線
100‧‧‧第一子總成/子總成
100a‧‧‧第一子總成
100b‧‧‧第一子總成
100c‧‧‧第一子總成
100c’‧‧‧第三子總成
102‧‧‧基板
102c‧‧‧基板
104‧‧‧周邊壁
106‧‧‧圍緣
108‧‧‧信號處理組件
110‧‧‧信號處理組件
112‧‧‧同軸傳輸線元件/傳輸線元件/同軸傳輸線/導電跡線或傳輸線區段
113‧‧‧接地共面波導區段/接地共面波導互連元件/接地共面波 導
114‧‧‧同軸傳輸線元件/同軸傳輸線/導電跡線或傳輸線區段
118‧‧‧壁區域
122‧‧‧面/同軸傳輸線元件
124‧‧‧導電導通體/同軸傳輸線元件/面/導通體
126‧‧‧接地共面波導區段/接地共面波導互連元件/接地共面波導
127‧‧‧接地共面波導區段/接地共面波導互連元件/接地共面波導
128‧‧‧同軸傳輸線元件/同軸傳輸線/導電跡線或傳輸線區段
130‧‧‧面
200‧‧‧第二子總成/總成/子總成
200a‧‧‧第二子總成
200b‧‧‧第二子總成
200c‧‧‧第二子總成
200c’‧‧‧第四子總成
202‧‧‧基板
204‧‧‧周邊壁/壁
206‧‧‧圍緣
208‧‧‧信號處理組件
210‧‧‧信號處理組件
212‧‧‧同軸傳輸線元件/同軸傳輸線
213‧‧‧接地共面波導
214‧‧‧同軸傳輸線元件/同軸傳輸線
218‧‧‧壁區域/第二壁區域
222‧‧‧面
224‧‧‧導電導通體/面/導通體
226‧‧‧接地共面波導
227‧‧‧接地共面波導
228‧‧‧同軸傳輸線元件/同軸傳輸線
230‧‧‧面
250‧‧‧射頻系統/單片式積體射頻電路
300‧‧‧第三子總成
300a‧‧‧模組
300b‧‧‧模組
302‧‧‧內導體
304‧‧‧屏蔽罩
306‧‧‧中心導體
308a‧‧‧共面接地平面部分/接地平面部分
308b‧‧‧共面接地平面部分/接地平面部分
310‧‧‧轉接器
410‧‧‧導電元件
412‧‧‧中心部分/中心導體
414‧‧‧組件壁
416‧‧‧導電繞組
418‧‧‧中心導體
450‧‧‧指狀件/導電指狀件
452‧‧‧組件壁
454‧‧‧接地平面部分
456‧‧‧指狀件
464‧‧‧梭形件
466‧‧‧桁架
468‧‧‧箭頭
502‧‧‧第一光阻劑層
504‧‧‧導電材料層/導電材料/導電層
506‧‧‧光阻劑材料
508‧‧‧導電材料層
514‧‧‧光阻劑層
516‧‧‧導電材料層/第六層
518‧‧‧光阻劑層
520‧‧‧導電層
522‧‧‧光阻劑
524‧‧‧導電材料
604‧‧‧第一層
612‧‧‧第一層
614‧‧‧第一層
616‧‧‧第一層
634‧‧‧額外部分
638‧‧‧額外部分
650‧‧‧第一層
a‧‧‧部分/剖面
b‧‧‧部分/剖面
b‧‧‧高度
c‧‧‧部分/剖面
h‧‧‧高度/繞組高度
l‧‧‧長度/重疊
w‧‧‧寬度/導電繞組寬度
x 0 ‧‧‧距離
y 0 ‧‧‧距離
將參考以下圖式圖闡述實施例，其中相似編號貫穿各圖表示相似物項，且其中：圖1係用於理解本發明之形成於一基板上之一第一子總成之一俯視圖。
圖2係用於理解本發明之形成於一基板上之一第二子總成之一俯視圖。
圖3係沿著圖1中之線3-3截取之第一子總成之一剖面圖。
圖4係沿著圖2中之線4-4截取之第二子總成之一剖面圖。
圖5係根據一總成步驟分別沿著線3-3及線4-4截取之第一及第二子總成之一剖面圖。
圖6展示根據一總成步驟在已將其接合在一起之後分別沿著線3-3及線4-4截取之第一及第二子總成之一剖面圖。
圖7係用於理解可用於第一或第二子總成中之一接地-共面波導(GCPW)-同軸轉接之一圖式。
圖8A至圖8C展示本發明之數項替代實施例。
圖9係可形成於第一或第二子總成之基板上之特定例示性的信號處理組件之一俯視圖。
圖10A及圖10B展示圖10中之例示性信號處理組件之透視圖。
圖11A及11B展示圖1至圖4中之信號處理組件可如何級聯於一系統中。
圖12至圖21係展示用於建構圖1至圖4中所展示之子總成之一程序之一系列圖式。
參考隨附圖闡述本發明。該等圖未按比例繪製且僅提供該等圖來圖解說明本發明。為圖解說明，下文參考實例性應用來闡述本發明之數項態樣。應理解，陳述眾多特定細節、關係及方法以提供對本發明之一完全理解。然而，熟習相關技術者將容易地認識到，可在不使用一或多個特定細節或使用其他方法之情況下來實踐本發明。在其他例項中，未詳細展示眾所周知之結構或操作以避免使本發明模糊。本發明並不受動作或事件之所圖解說明次序限制，此乃因某些動作可以 不同次序發生及/或與其他動作或事件同時發生。此外，未必需要所有所圖解說明動作或事件來實施根據本發明之一方法。
在圖1中展示形成於一基板102上之一第一子總成100之一部分之一俯視圖。在圖3中展示第一子總成之一剖面圖。藉由在基板102之一第一表面上沈積複數個層(圖1及圖3中未展示)形成第一子總成。該等層由一導電材料及一犧牲材料形成。在某些實施例中，該等層中之至少一者亦由如下文所闡述之一介電材料形成。該複數個層之一沈積經控制以在第一表面上形成至少一周邊壁104，該周邊壁至少部分地環繞一壁區域118。周邊壁完全地或部分地圍繞壁區域118而延伸。周邊壁可由介電材料層、一導電材料(諸如一金屬)層或由此等材料形成之層之一組合形成。
周邊壁104相對於基板之表面橫向地延伸。更特定而言，該壁在法向於基板之表面之一方向上延伸。基板遠離基板之表面延伸一預定距離以形成一圍緣106。該複數個層之沈積進一步經控制以形成在壁區域內之安置於基板102之表面上之一或多個信號處理組件108、110。在此程序期間，一或多個互連元件由該等層形成。舉例而言，此等互連元件包含接地共面波導(GCPW)區段113、126及127以及同軸傳輸線元件112、114、128。互連元件之部分在遠離(亦即，法向於)基板之表面之一方向上延伸。舉例而言，同軸傳輸線元件112、114及128展示為遠離基板之表面而延伸。有利地提供一或多個導電導通體124以載送電信號穿過基板102。
如圖2及圖4中所展示，一第二子總成200之一部分亦形成於一基板202上。藉由在基板202之一第二表面上沈積複數個層(圖2及圖4中未展示)形成第二子總成。該等層由一導電材料及一犧牲材料形成。在某些實施例中，該等層中之至少一者由如下文所闡述之一介電材料形成。該複數個層之一沈積經控制以在第二表面上形成至少一周邊壁 204，該周邊壁至少部分地環繞一壁區域218。周邊壁由介電材料層、一導電材料(諸如一金屬)層或由此等材料形成之層之一組合形成。如下文將進一步詳細地闡釋，周邊壁係關於第二子總成之一選用特徵且在某些實施例中可省略該周邊壁。若經提供，則第二子總成之周邊壁將完全地或部分地圍繞壁區域218而延伸。周邊壁204橫向地(例如，在法向於基板202之表面之一方向上)延伸。更特定而言，周邊壁遠離基板202之表面延伸一預定距離以形成一圍緣206。該複數個層之沈積進一步經控制以形成在壁區域內之安置於基板202之表面上之一或多個信號處理組件208、210。
第二子總成包含由材料層形成之一或多個互連元件。互連元件可與信號處理組件208、210及壁204同時地形成。此等互連元件包含GCPW 213、226、227及一或多個同軸傳輸線元件212、214、228。互連元件之部分可在遠離基板之表面之一方向上延伸。舉例而言，同軸傳輸線元件212、214、228可如所展示在法向於基板202之表面之一方向上延伸。提供一或多個導電導通體224以載送電信號穿過基板202。使用此項技術中眾所周知之習用方法形成基板內之導通體。
基板102、202由諸如矽(Si)之一介電材料形成。在替代實施例中，基板102、202視情況由諸如玻璃、矽-鍺(SiGe)或砷化鎵(GaAs)之其他材料形成。形成壁之導電層、信號處理組件、互連元件及任何接地平面層由諸如銅(Cu)之一高導電材料形成。當然，其他導電材料可用於此目的。子總成之介電層由一電絕緣材料形成。針對此目的可接受之介電材料包含聚乙烯、聚酯、聚碳酸酯、醋酸纖維素、聚丙烯、聚氯乙烯、聚二氯亞乙烯、聚苯乙烯、聚醯胺、聚醯亞胺及苯并環丁烯。針對形成每一子總成之介電部分之用途，各種各樣之其他介電材料可係可接受的，只要此等材料與如下文中所闡述之製造程序相容。導電材料之每一層具有介於10μm與50μm之間的一厚度。其他不同層 厚度範圍亦係可能的。舉例而言，在某些實施例中，導電材料層可在厚度上介於50μm與150μm之間或介於50μm與200μm之間。本文中所闡述之介電層將通常具有介於1μm與20μm之間但亦可介於20μm與100μm之間的一厚度。導電材料層及介電材料層之厚度及數目係應用相依的，且可隨諸如設計之複雜度、其他裝置與信號處理組件之混合式或單片式整合、信號處理組件之整體高度(「z」尺寸)等等之因素而變化。用以製作本文中所闡述之各種結構之方法有利地利用類似於美國專利第7,013,489號及第7,898,356號中所闡述之彼等處理技術之處理技術，該等美國專利之揭示內容以引用方式併入本文中。
現參考圖7，現將更詳細地闡述互連元件。在圖7中可觀察到，呈接地共面波導(例如GCPW 113)形式之一互連元件安置於一基板(例如，基板102)上。GCPW類型傳輸線在一轉接器310處轉接至一同軸傳輸線元件(例如，傳輸線元件112)。GCPW使用類似於本文中關於周邊壁及信號處理組件所闡述之彼等處理技術之處理技術沈積於基板上。形成基板上之GCPW之導電材料之厚度可約為約1μm至10μm，但其他厚度亦係可能的。同軸傳輸線112由複數個經堆疊導電材料層及一犧牲材料層形成。使用如下文中所闡述之技術沈積此等材料層。形成同軸傳輸線之每一導電層之厚度可係約50μm。本文中所闡述之GCPW、同軸傳輸線及其他互連有利地與信號處理組件及環繞其之周邊壁同時地形成。
同軸傳輸線112包含一內導體302及一屏蔽罩304。沿著屏蔽罩之一中心軸將內導體維持為與屏蔽罩壁之內部表面間隔開。GCPW 113包含一中心導體306及共面接地平面部分308a、308b。同軸傳輸線如所展示安置於GCPW上，其中屏蔽罩304與接地平面部分308a、308b接觸且內導體302與中心導體306接觸。傳輸線如所展示橫向地延伸至基板之表面以形成自GCPW至同軸傳輸線之轉接。在同軸傳輸線之與 基板之表面相對之一端處提供一面122。同軸傳輸線114、128、212、214、228中之每一者可具有包含GCPW之一轉接之一總體結構，該結構類似於如本文中所闡述之同軸傳輸線112之結構。
一旦已如本文中所闡述形成第一及第二子總成，第一及第二子總成便如圖5中所展示經定位以使得第一壁區域118與第二壁區域218對準。舉例而言，第一基板之第一表面經定位以使得其朝向第二基板之第二表面面向，其中第一壁區域如所展示與第二壁區域對準。同軸傳輸線元件112、114、128有利地配置於基板102上以使得在兩個子總成如圖5中所展示經定位時該等同軸傳輸線元件與同軸傳輸線元件212、214、228軸向對準。如圖6中所展示藉由定位第二子總成200使得其懸置於第一子總成100之圍緣106上而將兩個總成接合在一起，其中第一表面與第二表面間隔開。若第二子總成包含一周邊壁204，則圍緣206定位於圍緣106上。類似地，每一同軸傳輸線元件212、214、228之一面222、224、230分別與每一同軸傳輸線元件122、124、128之一面122、124、130對準且定位於該等面上。當以此方式經配置時，該等面在每一面處形成一同軸電連接。更特定而言，電觸點分別形成於每一同軸傳輸線元件之內導體與外導體之間。將該等子總成接合在一起以形成一完成之單片式積體RF電路250。任何適合接合技術可用於接合兩個子總成(包含舉例而言Cu-Cu接合)之目的。
隨著如圖6中所展示將第一及第二子總成接合在一起，周邊壁104、204及基板102、202形成部分地或完全地封圍安置於其中之各種組件之一殼體。值得注意地，在相同製造程序期間，殼體與其中所含有之信號處理組件及互連元件同時地形成。一接地平面(未展示)可安置於不以其他方式由信號處理組件及/或互連元件佔據之基板102、202之某一或所有部分上。接地平面部分可電連接至周邊壁104、204以使得殼體用作一屏蔽外殼。一屏蔽外殼可用於其中期望實質上限制 輻射RF信號相對於外殼之內部之出或進之特定情景中。此外，在某些實施例中，外殼經氣密性地密封以使得外殼之內部內之大氣與一外部大氣隔離。此保護內部組件免受灰塵及濕氣，且准許內部填充有一介電氣以用於增強之電效能。適合絕緣介電材料層可依需要經沈積以隔離接地平面與外殼內之任何組件或互連引線。藉由任何適合方式將電連接自殼體之外部載送至殼體之內部。舉例而言，導通體124、224可用於此目的。
關於圖1至圖6中所展示之製造程序之數種變化及/或改進係可能的。在於剖面中展示第一及第二總成之變化之圖8A至圖8C中圖解說明此等改進中之某些改進。如圖8A中所展示，一第二子總成200a不包含一周邊壁。在此等實施例中，不包含一周邊壁之一壁區域218與一第一子總成100a之一壁區域118對準。然後如先前所闡述將兩個子總成接合在一起。
另一選擇係，如圖8B中所展示，一第二子總成200b定位於一第一子總成100b之圍緣106上。在此實施例中，第二子總成經定位以使得信號處理組件208、210形成於其上之基板表面遠離信號處理組件108、110形成於其上之第一子總成之基板表面而面向。至少部分地藉由使用延伸穿過基板202之導電導通體(圖8b中未展示)提供第一子總成100b與第二子總成200b之間的互連。此等導通體如本文中所闡述形成與導電跡線或傳輸線區段112、114、128之電連接。在圖5B中亦展示安置於第二子總成上之一第三子總成300。第三子總成300展示為具有類似於第二子總成200a(其不包含一周邊壁)之一結構，但可視情況具有類似於總成200(其包含一周邊壁)之一結構。
現參考圖8C，展示發明性配置之一第三變化形式。在此實施例中，以類似於本文中關於圖1至圖6所闡述之方式之一方式組裝一第一子總成100c及第二子總成200c。亦以類似於本文中關於圖1至圖6所闡 述之方式之一方式組裝一第三子總成100c’及第四子總成200c’。第三子總成100c’之一壁區域與第二子總成200c之壁區域對準，其中信號處理組件形成於其上之基板表面彼此遠離而面向。至少部分地藉由使用延伸穿過基板202及102c之導電導通體提供第二子總成200c與第三子總成100c’之間的互連。圖1至圖6及圖8A至圖8C中所展示之實施例意欲係例示性的且其他實施例亦係可能的。
信號處理組件108、110、208、210可包含可使用本文中所闡述之技術形成於一基板上之任何信號處理組件。如此，信號處理組件可包含諸如電感器或電容器之電抗元件。在不加以限制之情況下信號處理組件亦可包含RF耦合器及切換元件。信號處理組件中之一或多者可包括一MEMS裝置。舉例而言，一切換器可包含可用於打開及閉合一切換觸點之一致動器(諸如，一靜電致動器)。一其他實例將係其中變容器之一電容值可藉助於一致動器改變之一可變電容器或變容器。另外，本發明並不限於此等信號處理組件且諸多其他此等組件亦係可能的。
現參考圖9及圖10，進一步詳細地展示例示性的信號處理組件108、110。在此實例中，信號處理組件108係一變容器且信號處理組件110係一電感器。圖9中之信號處理組件展示為以類似於先前關於圖1至圖4呈現之拓撲之一拓撲連接至GCPW 113、126、127。在所展示之實施例中，一組件壁414、452至少部分地圍繞信號處理組件中之每一者延伸。組件壁連接至GCPW互連元件113、126、127之接地平面部分454。
圖9中所展示之例示性的信號處理組件110由配置成一矩形螺旋組態之一導電繞組416形成。然而，在不加以限制之情況下亦可使用任何其他組態(例如，圓形螺旋或蜿蜒)。GCPW互連元件127之一中心導體418形成與導電繞組416之一電連接。一導電元件410形成為導電繞 組上方之一橋以形成與導電繞組之一中心部分412之一電連接。一間隙或空隙空間提供導電繞組416與導電元件410之間的隔離。組件壁414、導電元件410及導電繞組416各自由一導體諸如銅(Cu)形成。
導電繞組416具有一相對高縱橫比。縱橫比係在基板表面延伸之導電繞組之高度h與其寬度w之比率。舉例而言，導電繞組有利地具有高達20：1之一縱橫比。導電繞組之實際寬度及其高度將隨著材料選擇及處理能力而變化。然而，一例示性的電感器可具有10μm之一導電繞組寬度w及200μm之一繞組高度h。組件壁414亦具有一相對高縱橫比，但將通常具有與導電繞組之寬度相比相對較寬之一寬度。舉例而言，組件壁414之寬度可係100μm且組件壁之高度可係200μm。以對比方式，環繞一子總成之周邊壁(例如，周邊壁104)可具有100μm之一寬度及300μm之一高度。周邊壁之高度超出安置於基板上之信號處理元件之高度係有利的以便提供信號處理元件與安置於周邊壁之頂部圍緣上之任何子總成結構之間的一空隙空間。子總成之間的耦合亦依據高度差且因此在判定壁之高度時應考量該高度差。
圖9中所展示之例示性的信號處理組件108係一變容器。將關於圖9及圖10B更詳細地闡述變容器之操作。信號處理元件108包含電連接至GCPW 113之接地平面部分454之一組件壁452。變容器包含包括各自由(諸如銅(Cu)之一導電材料形成之梭形件464及桁架466之梳形部分。每一梳形部分包含由一導電材料形成且具有一高度b之一或多個指狀件450、456。指狀件有利地係指狀交叉的以使得長度l之指狀件之一部分如所展示重疊且分離達一距離x 0 、y 0 。在一例示性的實施例中，距離x 0 係10μm，距離y 0 係25μm，每一指狀件可具有400μm之一整體長度及300μm之一重疊l，每一齒之一寬度係10μm且每一齒具有200μm之一高度。當然，本發明在此方面並不受限。
在如本文中所展示及闡述之配置之情況下，一電容建立於指狀 交叉梳形部分之導電指狀件之間。梳形部分有利地與組件壁452、周邊壁104及其他信號處理元件同時地形成，如本文中所闡述。如本文中所闡述之梳形元件中之一或多者較佳地係可移動的。舉例而言，桁架466可在由圖10B中之箭頭468指示之方向上移動。若梳形元件中之一或多者係如所展示可移動的，則其移動係由亦利用類似於本文中所闡述之彼等處理技術之處理技術形成於基板上之一或多個致動器實現。舉例而言，一靜電致動器可用於此目的。如本文中所預期之一變容器可具有類似於美國專利公開案2011/0188168 A1中所闡述之結構及操作之一結構及操作，該美國專利公開案之揭示內容以引用方式併入本文中。然而，此裝置之製作較佳地符合於本文中所闡述之處理技術以使得變容器與包含於子總成中之周邊壁及任何其他信號處理組件同時地形成。
在圖1至圖4、圖9及10中，在每一子總成中僅展示兩個信號處理組件。舉例而言，子總成100展示為包含信號處理組件108、110。類似地，子總成200展示為包含信號處理組件208、210。然而，本發明並非意欲在此方面受限且更多或更少之信號處理組件可包含於每一子總成中。舉例而言，在本發明之某些實施例中，級聯複數個信號處理組件以形成具較大複雜度之裝置可係有利的。在圖11A及圖11B中圖解說明此概念。在某些實施例中，複數個組件可形成一模組(例如，模組300a、300b)且可如所展示級聯相同模組(或具有一類似拓撲之模組)。針對特定RF濾波器應用此一配置可係有利的。因此，如本文中所闡述，在某些實施例中，子總成100、200可具有類似於圖11A及圖11B中所展示之配置之一配置。
現將關於圖12至圖21闡述用於建構一子總成100之一程序。各圖提供子總成之三個不同部分之一同時增堆物之一分開視圖。在圖12至圖21中，部分a、b及c各自表示一同時建造程序中之子總成之一不同 剖面。剖面「a」係周邊壁(例如，周邊壁104)之一增堆物之沿著線12a-12a截取之一剖面。剖面b係展示圖9及圖10a中之例示性的信號處理組件110之一部分之一同時增堆物之沿著線12b-12b截取之一剖面。剖面c係展示如圖9及圖10b中所展示之例示性的信號處理組件108之一部分之一同時增堆物之沿著線12c-12c截取之一剖面。
如圖12中所展示，將一第一光阻劑層502施加至基板102之上部表面以使得上部表面之經曝露部分對應於將提供導電材料處之位置。第一光阻劑層(舉例而言)藉由在基板102之上部表面上沈積及圖案化光可界定或光阻劑材料而形成。導電材料504之第一層隨後沈積於基板102之經曝露部分上達一預定厚度。在部分a處導電材料層504形成周邊壁104之第一層604。導電材料層504亦分別形成中心導體412之第一層612、導電繞組416之第一層616及組件壁414之第一層614。導電層504亦形成包括導電指狀件450之第一層650。導電材料之沈積使用諸如化學氣相沈積(CVD)之一適合技術來完成。可在替代方案中使用諸如物理氣相沈積(PVD)、濺鍍或電鍍之其他適合技術。可使用諸如化學-機械平坦化(CMP)之一適合技術來平坦化新形成之第一層之上部表面。
如圖14中所展示沈積及圖案化光阻劑材料506之一第二層。此後，如圖15中所展示沈積導電材料之一第二層以形成周邊壁104、中心導體412、導電繞組416、組件壁414及導電指狀件450之一第二層。以迭代方式重複施加光阻劑層及導電材料層之前述程序直至獲得圖16處之結構為止，圖16處之結構包含周邊壁104、中心導體412、導電繞組416、組件壁414及導電指狀件450之第三、第四及第五層。在程序之此時，存在形成導電繞組416及導電指狀件450之充足數目個層。因此，如圖17中所展示，將一光阻劑層514施加於如630及632處所展示之基板之彼等部分上方。光阻劑層經圖案化以保留626、628處所曝露 之基板之部分以繼續製作形成周邊壁104及中心導體412之部分之額外導電層。此後，如圖18中所展示，導電材料之一第六層516隨後沈積於部分地經建構裝置之經曝露部分上以形成周邊壁104及中心導體412之額外部分634、638。然後如圖19中所展示使用光阻劑層518及導電層520重複沈積光阻及導電材料之前述程序。額外導電層形成周邊壁104及導電元件410之額外部分。
在程序之此時，信號處理組件108、110之建構完成，但需要導電材料524之至少一個額外層來繼續製作周邊壁104。因此，如圖20中所展示，藉由以周邊壁104之所期望形狀圖案化額外光阻劑材料而將光阻劑522之另一層施加至部分地建構之子總成。重複此步驟直至達成一所期望周邊壁高度為止。在如本文中所闡述最後層已經沈積以形成之周邊壁104之後，如圖21中所繪示使用諸如曝露於溶解光阻劑材料之一適當溶劑之一適合技術釋放或以其他方式移除自遮蔽步驟中之每一者剩餘之光阻劑材料。
自前述內容將理解，子總成100、200可包含由導電材料層形成之眾多信號處理組件，且如本文中所闡述與周邊壁及互連同時地形成此等信號處理組件。此外，將理解，信號處理組件可包含諸如電感器、電容器及變容器之電抗組件(包含可變電抗組件)及用以控制變容器之致動器元件。信號處理組件亦可包含MEMS切換裝置。信號處理組件可包含可使用本文中所闡述之技術製作之現在已知或未來會知曉之此等及任何其他類型之裝置。此等信號處理組件用以形成來自各種RF子系統之電路。舉例而言，在某些實施例中，此等信號處理組件形成包含可調諧RF濾波器單片式積體RF濾波器。當與一或多個切換器組合時，提供複數個經切換單片式積體可調諧RF濾波器組。如本文中所闡述堆疊複數個子總成以提供安置於面積中之僅一相對小區域上之一高度整合RF系統。每一子總成可係可與其他子總成組合以形 成更複雜系統之一獨立系統。
儘管上文已闡述本發明之各種實施例，但應理解，該等實施例僅以實例方式而非限制方式呈現。可在不背離本發明之精神或範疇之情況下根據本文中之揭示內容對所揭示之實施例做出眾多改變。因此，本發明之廣度及範疇不應受上文所闡述實施例中之任一者限制。而是，本發明之範疇應根據以下申請專利範圍及其等效內容來定義。
3-3‧‧‧線
12A-12A‧‧‧線
100‧‧‧第一子總成/子總成
102‧‧‧基板
104‧‧‧周邊壁
106‧‧‧圍緣
108‧‧‧信號處理組件
110‧‧‧信號處理組件
112‧‧‧同軸傳輸線元件/傳輸線元件/同軸傳輸線/導電跡線或傳輸線區段
113‧‧‧接地共面波導區段/接地共面波導互連元件/接地共面波導
114‧‧‧同軸傳輸線元件/同軸傳輸線/導電跡線或傳輸線區段
118‧‧‧壁區域
126‧‧‧接地共面波導區段/接地共面波導互連元件/接地共面波導
127‧‧‧接地共面波導區段/接地共面波導互連元件/接地共面波導
128‧‧‧同軸傳輸線元件/同軸傳輸線/導電跡線或傳輸線區段

Claims (10)

  1. 一種用於建構一射頻(RF)裝置之方法，其包括：藉由以下操作形成一第一子總成首先在一第一基板之一第一表面上沈積包含各自為一導電材料及一犧牲材料之至少一個層之第一複數個層；及首先控制該第一複數個層之該沈積以在該第一表面上形成至少一第一周邊壁，其環繞該第一基板之一第一壁區域，該第一周邊壁遠離該第一表面延伸一預定距離以形成一第一圍緣，及至少一個第一信號處理組件，其安置於該第一基板之該第一表面上在該壁區域內；藉由以下操作形成一第二子總成其次在一第二基板之一第二表面上沈積包含各自為該導電材料及該犧牲材料之至少一個層之第二複數個層；及其次控制該第二複數個層之該沈積以在該第二表面上在一第二壁區域內形成至少一個第二信號處理組件；及將該第二子總成定位於該第一子總成上，其中該第一壁區域與該第二壁區域對準。
  2. 如請求項1之方法，其進一步包括將該第一複數個層及該第二複數個層中之至少一者選擇為包含一介電材料之至少一個層。
  3. 如請求項1之方法，其中該第一控制步驟進一步包括：在該第一基板上形成至少一個導電跡線，以在該第一信號處理組件與該第二信號處理組件之間形成一電連接之至少一部分。
  4. 如請求項1之方法，其中該定位步驟進一步包括：使該第二子總成懸置於該圍緣上，其中該第一表面與該第二表面間隔開。
  5. 如請求項1之方法，其中該第二控制步驟進一步包括：在該第二表面上形成環繞該第二壁區域之至少一第二周邊壁。
  6. 如請求項1之方法，其中該第一信號處理組件及該第二信號處理組件中之至少一者選自由一切換器及一電抗組件組成之群組。
  7. 如請求項6之方法，其中該第一控制步驟及該第二控制步驟中之至少一者進一步包括：形成一靜電致動器。
  8. 如請求項7之方法，其進一步包括在該第一信號處理組件與該第二信號處理組件之間形成至少一個電連接以形成一可調諧濾波器。
  9. 一種射頻系統，其包括：一第一子總成，其包含安置於一第一基板之一第一表面上且配置成一第一堆疊之第一複數個導電材料層以形成至少一第一周邊壁，其環繞該第一基板之一第一壁區域，該第一周邊壁遠離該第一表面延伸一預定距離以形成一第一圍緣，及至少一個第一信號處理組件，其安置於該第一基板之該第一表面上在該壁區域內；一第二子總成，其包含安置於一第二基板之一第二表面上且配置成一第二堆疊之第二複數個導電材料層以形成安置於一第二壁區域內之至少一個第二信號處理組件；且其中該第二子總成定位於該第一子總成上，其中該第一壁區域與該第二壁區域對準。
  10. 如請求項9之射頻系統，其中該第二子總成懸置於該圍緣上，其中該第一表面與該第二表面間隔開。
TW102142865A 2012-12-11 2013-11-25 單片式積體射頻系統及其製造方法 TWI601237B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US13/710,527 US9185820B2 (en) 2012-12-11 2012-12-11 Monolithically integrated RF system and method of making same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201430998A true TW201430998A (zh) 2014-08-01
TWI601237B TWI601237B (zh) 2017-10-01

Family

ID=49877029

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW102142865A TWI601237B (zh) 2012-12-11 2013-11-25 單片式積體射頻系統及其製造方法

Country Status (5)

Country Link
US (2) US9185820B2 (zh)
KR (1) KR101680994B1 (zh)
CN (1) CN104838538B (zh)
TW (1) TWI601237B (zh)
WO (1) WO2014093133A1 (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11584643B2 (en) * 2019-11-13 2023-02-21 Massachusetts Institute Of Technology Micro-electromechanical (MEM) power relay

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6232847B1 (en) * 1997-04-28 2001-05-15 Rockwell Science Center, Llc Trimmable singleband and tunable multiband integrated oscillator using micro-electromechanical system (MEMS) technology
US6201698B1 (en) * 1998-03-09 2001-03-13 California Institute Of Technology Modular electronics packaging system
KR100368930B1 (ko) 2001-03-29 2003-01-24 한국과학기술원 반도체 기판 위에 높이 떠 있는 3차원 금속 소자, 그 회로모델, 및 그 제조방법
US7184272B1 (en) * 2002-04-05 2007-02-27 Itt Manufacturing Enterprises, Inc. Modular RF terminal having integrated bus structure
US7611616B2 (en) 2002-05-07 2009-11-03 Microfabrica Inc. Mesoscale and microscale device fabrication methods using split structures and alignment elements
US7013489B1 (en) 2002-06-13 2006-03-21 Mcgrath Diverse Products, L.L.C. Liner and garment ensemble for thermal wear and anti-exposure suits
US7371292B2 (en) * 2002-11-12 2008-05-13 Nissan Motor Co., Ltd. Nd-Fe-B type anisotropic exchange spring magnet and method of producing the same
TWI238513B (en) * 2003-03-04 2005-08-21 Rohm & Haas Elect Mat Coaxial waveguide microstructures and methods of formation thereof
US6894590B2 (en) * 2003-05-30 2005-05-17 Agilent Technologies, Inc. Apparatus and method to introduce signals into a shielded RF circuit
US7456698B2 (en) * 2004-01-22 2008-11-25 The Regents Of The University Of Michigan Mechanical self-reciprocating oscillator and mechanism and a method for establishing and maintaining regular back and forth movement of a micromachined device without the aid of any electronic components
US7589974B2 (en) * 2006-04-21 2009-09-15 Helwett-Packard Development Company, L.P. Modular server and method
US8279131B2 (en) 2006-09-21 2012-10-02 Raytheon Company Panel array
EP3104450A3 (en) 2007-03-20 2016-12-28 Nuvotronics, LLC Integrated electronic components and methods of formation thereof
US7898356B2 (en) 2007-03-20 2011-03-01 Nuvotronics, Llc Coaxial transmission line microstructures and methods of formation thereof
JP2011023381A (ja) 2009-07-13 2011-02-03 Nippon Zeon Co Ltd 積層モジュール
US8373522B2 (en) 2010-02-03 2013-02-12 Harris Corporation High accuracy MEMS-based varactors

Also Published As

Publication number Publication date
KR101680994B1 (ko) 2016-11-29
US20160057870A1 (en) 2016-02-25
US9185820B2 (en) 2015-11-10
US9756737B2 (en) 2017-09-05
CN104838538A (zh) 2015-08-12
KR20150094626A (ko) 2015-08-19
WO2014093133A1 (en) 2014-06-19
US20140160706A1 (en) 2014-06-12
CN104838538B (zh) 2017-06-09
TWI601237B (zh) 2017-10-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9024709B2 (en) Tunable evanescent-mode cavity filter
WO2004004061A1 (en) Miniature rf and microwave components and methods for fabricating such components
WO2003049514A2 (en) Miniature rf and microwave components and methods for fabricating such components
CN104737365A (zh) 具有可变频率响应的方向性耦合器
Park et al. Reconfigurable millimeter-wave filters using CPW-based periodic structures with novel multiple-contact MEMS switches
WO2014047383A1 (en) Mems switches and other miniaturized devices having encapsulating enclosures, and processes for fabricating same
US20140055215A1 (en) Distributed element filters for ultra-broadband communications
TWI601237B (zh) 單片式積體射頻系統及其製造方法
KR101648685B1 (ko) 마이크로전자기계 및 다른 시스템에 사용을 위한 스위치，및 이를 제작하기 위한 공정
US20140152400A1 (en) Novel phase shifters and tuning elements
US9090459B2 (en) Control circuitry routing configuration for MEMS devices
US9123493B2 (en) Microelectromechanical switches for steering of RF signals
US10249453B2 (en) Switches for use in microelectromechanical and other systems, and processes for making same
Boutejdar et al. Improvement of low pass and band pass filter characteristics using cross-DGS-resonators, logarithmic series and coupling matrix methods
Sigmarsson Widely tunable, high-Q, evanescent-mode cavity filters: Fabrication, control, and reconfigurability
TWI535104B (zh) 新穎相移器及調諧元件
JP4541718B2 (ja) 高周波集積回路とその製造方法
CN116996037A (zh) 一种异构融合衬底的制作方法及其3d异构带通滤波器
Vendik et al. 8 Miniature microwave filters using multi-layer technologies
Nishino et al. Micromachined RF Devices for Concurrent Integration on Dielectric-Air-Metal Structures
Wu et al. On-wafer level packaging of RF MEMS devices for Ka-band applications
Jiang et al. A universal MEMS fabrication process for high-performance on chip RF passive components and circuits
TW201521349A (zh) 用於微機電系統裝置之控制電路繞線組態
WO2014031920A1 (en) Switches for use in microelectromechanical and other systems, and processes for making same
TW201511060A (zh) 用於微機電及其它系統之開關及其製造製程