TWI807148B - 包括高精度電感器之多層電子裝置及形成所述多層電子裝置之方法 - Google Patents

包括高精度電感器之多層電子裝置及形成所述多層電子裝置之方法 Download PDF

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TWI807148B
TWI807148B TW108147120A TW108147120A TWI807148B TW I807148 B TWI807148 B TW I807148B TW 108147120 A TW108147120 A TW 108147120A TW 108147120 A TW108147120 A TW 108147120A TW I807148 B TWI807148 B TW I807148B
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權 崔
瑪麗安 貝羅里尼
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美商京瓷Ａｖｘ元件公司
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Abstract

一種多層電子裝置可包括複數個介電層以及具有一輸入及一輸出之一信號路徑。一電感器可包括形成於該複數個介電層中之一者上之一導電層且可在一第一位置處與該信號路徑電連接並在一第二位置處與該信號路徑或一接地中之至少一者電連接。該電感器可包括一外周界，該外周界包括在一第一方向上面向外之一第一筆直邊緣及平行於該第一筆直邊緣且在該第一方向上面向外之一第二筆直邊緣。該第二筆直邊緣可自該第一筆直邊緣偏移一偏移距離，該偏移距離小於約500微米且小於該電感器在該第一方向上於該第一筆直邊緣處之一第一寬度之約90%。

Description

包括高精度電感器之多層電子裝置及形成所述多層電子裝置之方法
本申請案係關於一種多層電子裝置，且更特定而言係關於一種包括一電感器之多層電子裝置。
多層電子裝置通常包括電感器。舉例而言，多層濾波器通常包括經設計以提供特定電感值之一或多個電感器。然而，對此等電感器之電感進行精度控制可難以達成，此乃因該精度控制涉及對電感器之尺寸進行精準控制。
高頻信號之濾波(諸如高頻無線電信號通信)最近變得越來越流行。對無線連接性之經增加資料傳輸速度之需求已推動對高頻組件(包括經組態以在高頻(包括5G譜頻率)下進行操作之高頻組件)之需求。高頻應用通常需要具有極低但精準電感值之電感器。達成較小電感值需要較小電感器，從而進一步增加與精準控制電感值相關聯之難度。如此，一種包括一高精度電感器之多層濾波器將在此項技術中係受歡迎的。
根據本發明之一項實施例，一種多層電子裝置可包括複數個介電層以及具有一輸入及一輸出之一信號路徑。多層電子裝置可包括一 電感器，該電感器包括上覆於複數個介電層中之一者上之一導電層。電感器可在一第一位置處與信號路徑電連接且在一第二位置處與信號路徑或一接地中之至少一者電連接。該電感器可具有一外周界，該外周界包括在一第一方向上面向外之一第一筆直邊緣及平行於該第一筆直邊緣且在該第一方向上面向外之一第二筆直邊緣。該第二筆直邊緣可自該第一筆直邊緣偏移一偏移距離，該偏移距離小於約500微米且小於該電感器在該第一方向上於該第一筆直邊緣處之一第一寬度之約90%。
根據本發明之另一實施例，一種形成一多層電子裝置之方法可包括：提供複數個介電層；及在複數個介電層中之至少某些介電層上形成複數個導電層以形成具有一輸入及一輸出之一信號路徑。該信號路徑可包括一電感器，該電感器在一第一位置處與該信號路徑電連接且在一第二位置處與該信號路徑或一接地中之至少一者電連接。該電感器可具有一外周界，該外周界包括在一第一方向上面向外之一第一筆直邊緣及平行於該第一筆直邊緣且在該第一方向上面向外之一第二筆直邊緣。該第二筆直邊緣可自該第一筆直邊緣偏移一偏移距離，該偏移距離小於約500微米且小於該電感器在該第一方向上於該第一筆直邊緣處之一第一寬度之約90%。
根據本發明之另一實施例，一種設計一多層電子裝置之一電感器之方法可包括：基於針對該電感器之一目標電感值而選擇該電感器之一有效長度及一寬度。該方法可包括：將與該電感器之一突出部相關聯之一偏移距離定大小。該偏移距離可在該電感器之一周界之一第一筆直邊緣與該電感器之該周界之一第二筆直邊緣之間。該偏移距離可小於500微米且小於該電感器在一第一方向上於該第一筆直邊緣處之一第一寬度之約 90%。該第一筆直邊緣可在一第一方向上面向外，且該第二筆直邊緣可與該第一筆直邊緣平行且可在該第一方向上面向外。
100:多層濾波器/濾波器/帶通濾波器
102:電感器
104:電感器
106:電感器
108:電容器
110:電容器
112:電容器
200:帶通濾波器/濾波器/電路圖
201:信號路徑
202:輸入
204:輸出
206:接地
208:第一電感器/電感器
210:第一電容器/電容器
212:第二電感器/電感器
214:第二電容器/電容器
216:第三電感器/電感器
218:第三電容器/電容器
220:第四電感器/電感器
222:第四電容器/電容器
300:帶通濾波器/濾波器/多層濾波器
302:安裝表面
303:導電層/第一導電層/經圖案化導電層
304:第一介電層/介電層/第一層
305:導電層/經圖案化導電層
306:第二介電層/介電層/第二層
307:導電層/經圖案化導電層
308:第三介電層/介電層/第三層
309:導電層/經圖案化導電層
310:端子
312:接地平面
316:信號路徑
318:輸入
320:輸出
322:通孔
324:中間導電層/中間層
326:通孔
328:導電層
330:導電層
334:通孔
336:部分
337:突片
338:連接器部分
340:連接
342:第一電感器
344:通孔
346:第二電感器/電感器
348:通孔
349:第一位置
351:第二位置
352:導電層
354:部分
356:第三電感器
357:第一位置
359:第二位置
360:通孔
361:部分
364:突出部
366:通孔
367:導電層
368:中間層
369:部分
370:第四電感器
371:第一位置
372:隅角
373:第二位置
374:通孔
376:中間層
380:導電層
382:通孔
501:最小線寬度
502:外周界
504:第一筆直邊緣
506:第二筆直邊緣
508:偏移距離
509:寬度間斷邊緣
510:第一寬度/最小線寬度
511:最小線寬度
512:第二寬度
514:縱向中心線
516:隅角
518:距離/有效長度
530:電感器
532:外周界
534:第一筆直邊緣
536:第二筆直邊緣
537:第一位置
538:第二位置
539:寬度間斷邊緣/間斷邊緣
540:第三筆直邊緣
541:偏移距離
542:第二間斷邊緣/間斷邊緣
544:突出部
546:長度
550:第一位置
552:第二位置
554:縱向中心線
556:長度/有效長度
558:額外突出部/突出部
560:筆直邊緣
561:寬度間斷邊緣
562:偏移距離
563:橫向中心線
564:第一寬度/寬度
566:第二寬度/寬度
570:第一長度/長度
571:縱向中心線
572:電感器
574:突出部
575:偏移距離
576:第一筆直邊緣/筆直邊緣/邊緣
577:第二筆直邊緣/筆直邊緣/邊緣
578:寬度間斷邊緣
579:有效長度
580:第一寬度/寬度
581:第一位置
582:第二寬度/寬度
583:第二位置
584:第一長度/長度
585:第二長度/長度
587:電感器
588:突出部
589:筆直邊緣
590:第一長度
591:第二長度
592:縱向中心線
593:第一位置
594:第二位置
595:隅角
596:長度/有效長度
597:偏移距離
599:間斷邊緣
600:多層濾波器/濾波器/帶通濾波器
602:輸入
604:輸出
606:信號路徑
608:接地平面
610:接地電極
612:第一電感器/電感器
614:第一電容器/電容器
616:第二電感器/電感器
618:第二電容器/電容器
620:第三電感器/電感器
622:第三電容器/電容器
624:第四電感器/電感器
626:第四電容器/電容器
627:通孔
628:安裝表面
630:導電層/第一導電層/經圖案化導電層
632:第一層/介電層/第一介電層
634:導電層/第二導電層/經圖案化導電層
636:第二層/介電層/第二介電層
638:導電層/第三導電層/經圖案化導電層
640:第三層/介電層/第三介電層
642:導電層/第四導電層/經圖案化導電層
800:多層濾波器/濾波器/帶通濾波器
802:輸入
804:輸出
806:信號路徑
808:接地平面
810:接地電極
812:第一電感器/電感器
814:第一電容器/電容器
816:第二電感器/電感器
818:第二電容器/電容器
820:第三電感器/電感器
822:第三電容器/電容器
824:第四電感器/電感器
826:第四電容器/電容器
827:通孔
828:安裝表面
830:導電層/第一導電層/經圖案化導電層
832:第一層/介電層/第一介電層
834:導電層/第二導電層/經圖案化導電層
836:第二層/介電層/第二介電層
838:導電層/第三導電層/經圖案化導電層
840:第三層/介電層/第三介電層
842:導電層/第四導電層/經圖案化導電層
1000:多層濾波器/濾波器/帶通濾波器
1002:輸入
1004:輸出
1006:信號路徑
1008:接地平面
1010:接地電極
1012:第一電感器/電感器
1014:第一電容器/電容器
1016:第二電感器/電感器
1018:第二電容器/電容器
1020:第三電感器/電感器
1022:第三電容器/電容器
1024:第四電感器/電感器
1026:第四電容器/電容器
1027:通孔
1028:安裝表面
1030:導電層/第一導電層/第一層/經圖案化導電層
1032:第一層/介電層/第一介電層
1034:導電層/第二導電層/經圖案化導電層
1036:第二層/介電層/第二介電層
1038:導電層/第三導電層/經圖案化導電層
1040:第三層/介電層/第三介電層
1042:導電層/第四導電層/經圖案化導電層
1800:測試總成
1802:多層濾波器/濾波器
1804:測試板
1806:輸入線
1808:輸出線
1810:微帶線
Vi:輸入電壓
Vo:輸出電壓
本發明之一全面且授權揭示內容(包括針對於熟習此項技術者之其最佳模式)更特定地闡述於參考附圖之說明書之其餘部分中，在附圖中：圖1係根據本發明之態樣之一帶通濾波器之一簡化示意圖；圖2係根據本發明之態樣之另一帶通濾波器之一簡化示意圖；圖3A及圖3B係根據本發明之態樣之一實例性帶通濾波器之透視圖；圖3C係圖3A及圖3B之濾波器之一側視立面圖；圖4A至圖4E係圖3A及圖3B之濾波器之一系列連續俯視圖，其中在每一連續圖中展示一額外層；圖5A係上文參考圖3A至圖4E所闡述之濾波器之第三電感器之一俯視圖；圖5B係根據本發明之態樣之包括一對突出部之一電感器之一實施例的一俯視圖；圖5C係根據本發明之態樣之包括一突出部之一電感器之一實施例的一俯視圖；圖5D係根據本發明之態樣之包括一對突出部之一電感器之另一實施例的一俯視圖；圖6A及圖6B係根據本發明之態樣之一多層濾波器之另一實施例之透視圖；圖6C係圖6A及圖6B之濾波器之一側視立面圖； 圖7A至圖7D係圖6A及圖6B之濾波器之一系列連續俯視圖，其中在每一連續圖中展示一額外層；圖8A係根據本發明之態樣之一多層濾波器之另一實施例之一透視圖；圖8B係圖8A之濾波器之一側視立面圖；圖9A至圖9D係圖8A及圖8B之濾波器之一系列連續俯視圖，其中在每一連續圖中展示一額外層；圖10A係根據本發明之態樣之一多層濾波器之另一實施例之一透視圖；圖10B係圖10A之濾波器之一側視立面圖；圖11A至圖11D係圖10A及圖10B之濾波器之一系列連續俯視圖，其中在每一連續圖中展示一額外層；圖12包括針對根據本發明之態樣而構造之一濾波器之經量測插入損耗值及回波損耗值之測試資料的一曲線圖；圖13包括針對根據本發明之態樣而構造之一濾波器之經量測插入損耗值及回波損耗值之測試資料的一曲線圖；圖14包括針對根據本發明之態樣而構造之一濾波器之經量測插入損耗值及回波損耗值之測試資料的一曲線圖；圖15係根據本發明之態樣之包括來自一濾波器之一電腦分析之插入損耗值及回波損耗值之模擬資料的一曲線圖；圖16係根據本發明之態樣之包括來自一濾波器之一電腦分析之插入損耗值及回波損耗值之模擬資料的一曲線圖；圖17係根據本發明之態樣之包括來自一濾波器之一電腦分析之插入 損耗值及回波損耗值之模擬資料的一曲線圖；且圖18係根據本發明之態樣之包括一濾波器之一測試總成的一透視圖。
在本說明書及圖式中重複使用之參考符號意欲表示本發明之相同或類似特徵或元件。
相關申請案
本申請案主張2018年12月20日提出申請之美國臨時申請案第62/782,501號及2019年5月20日提出申請之美國臨時申請案第62/850,106號之優先權，該等美國臨時申請案以其全文引用之方式併入本文中。
熟習此項技術者應理解，本發明論述僅係例示性實施例之一說明，而非意欲限制本發明之較寬廣態樣，該等較寬廣態樣體現於例示性構造中。
一般而言，本發明係針對於一種多層電子裝置，該多層電子裝置包括複數個介電層以及具有一輸入及一輸出之一信號路徑。多層電子裝置包括一電感器，該電感器包括形成於複數個介電層中之一者上之一導電層。電感器可在一第一位置處與信號路徑電連接且在一第二位置處與信號路徑或一接地中之至少一者電連接。
電感器可具有一外周界，該外周界包括在一第一方向上面向外之一第一筆直邊緣及平行於第一筆直邊緣且在第一方向上面向外之一第二筆直邊緣。第二筆直邊緣可自第一筆直邊緣偏移一偏移距離，該偏移距離小於約500微米且小於電感器在第一方向上於第一筆直邊緣處之一第 一寬度之約90%。
一突出部可與偏移距離相關聯。突出部可稍微增加電感器之平均寬度且降低電感器之電感。電感通常與一電感器之長度成正比，但與電感器之一寬度成反比。換言之，電感可與電感元件之一長度/平均寬度比率成正比。如此，對電感元件之寬度及長度之小的調整可用於精細調諧電感。因此，此等突出部可對電感器之電感提供比調整電感器之整個寬度更精準之一調整。
多層濾波器可包括一或多種介電材料。在某些實施例中，一或多種介電材料可具有一低介電常數。介電常數可為小於約100、在某些實施例中小於約75、在某些實施例中小於約50、在某些實施例中小於約25、在某些實施例中小於約15且在某些實施例中小於約5。舉例而言，在某些實施例中，介電常數可介於自約1.5至100之範圍內、在某些實施例中介於自約1.5至約75之範圍內且在某些實施例中介於自約2至約8之範圍內。可在25℃之一操作溫度及1MHz之頻率下根據IPC TM-650 2.5.5.3而判定介電常數。介電損耗正切可介於自約0.001至約0.04之範圍內，在某些實施例中介於自約0.0015至約0.0025之範圍內。
在某些實施例中，一或多種介電材料可包括有機介電材料。實例性有機介電質包括：基於聚苯醚(PPE)之材料，諸如來自Polyclad之LD621及來自Park/Nelco公司之N6000系列；液晶聚合物(LCP)，諸如來自Rogers公司或W.L.Gore & Associates公司之LCP；碳氫複合物，諸如來自Rogers公司之4000系列；及基於環氧樹脂之層壓物，諸如來自Park/Nelco公司之N4000系列。舉例而言，實例包括基於環氧樹脂之N4000-13、層壓至LCP之無溴材料、具有高K材料之有機層、未經填 充高K有機層、Rogers 4350、Rogers 4003材料及其他熱塑性材料，諸如聚苯硫樹脂、聚對苯二甲酸乙二酯樹脂、聚對苯二甲酸丁二酯樹脂、聚乙烯硫醚樹脂、聚醚酮樹脂、聚四氟乙烯樹脂及接枝樹脂或者類似低介電常數低損耗有機材料。
在某些實施例中，介電材料可為一陶瓷填充之環氧樹脂。舉例而言，介電材料可包括一有機化合物，諸如一聚合物(例如，一環氧樹脂)且可含有一陶瓷介電材料(諸如鈦酸鋇、鈦酸鈣、氧化鋅、低火玻璃氧化鋁或者其他適合陶瓷或玻璃接合材料)之粒子。
然而，可利用其他材料，包括N6000、基於環氧樹脂之N4000-13、層壓至LCP之無溴材料、具有高K材料之有機層、未經填充高K有機層、Rogers 4350、Rogers 4003材料(來自Rogers公司)及其他熱塑性材料，諸如碳氫化合物、特氟隆、FR4、環氧樹脂、聚醯胺、聚醯亞胺及丙烯酸酯、聚苯硫樹脂、聚對苯二甲酸乙二酯樹脂、聚對苯二甲酸丁二酯樹脂、聚乙烯硫醚樹脂、聚醚酮樹脂、聚四氟乙烯樹脂、BT樹脂複合物(例如，Speedboard C)、熱固物(例如，Hitachi MCL-LX-67F)及接枝樹脂或類似低介電常數低損耗有機材料。
另外，在某些實施例中，可使用非有機介電材料，包括一陶瓷、半導電或絕緣材料，諸如但不限於鈦酸鋇、鈦酸鈣、氧化鋅、低火玻璃氧化鋁或者其他適合陶瓷或玻璃接合材料。另一選擇係，介電材料可為一有機化合物，諸如一環氧樹脂(其中混合有或無陶瓷、具有或不具有纖維玻璃)(流行作為電路板材料)或通常作為介電質之其他塑膠。在此等情形中，導體通常係以化學方式經蝕刻以提供圖案之一銅箔。在仍其他實施例中，介電材料可包含具有一相對高介電常數(K)之一材料，諸如NPO (COG)、X7R、X5R、X7S、Z5U、Y5V及鈦酸鍶中之一者。在此等實例中，介電材料可具有大於100(舉例而言，在自約100至約4000之間的一範圍內、在某些實施例中自約1000至約3000之一範圍內)之一介電常數。
一或多個導電層可直接形成於介電層上。另一選擇係，一塗層或中間層可位於導電層與各別介電層之間。如本文中所使用，「形成於...上」可指一導電層直接形成於一介電層上或一導電層上覆於介電層上，其間具有一中間層或塗層。
導電層可包括多種導電材料。舉例而言，導電層可包括銅、鎳、金、銀或其他金屬或者合金。
在某些實施例中，多層電子裝置可包括具有一輸入及一輸出之一信號路徑。信號路徑可包括上覆於介電層中之一或多者上且與一或多個通孔連接之一或多個導電層。
通孔可形成於介電層中之一或多者中。舉例而言，一通孔可電連接一個介電層上之一導電層與另一介電層上之一導電層。通孔可包括多種導電材料，諸如銅、鎳、金、銀或其他金屬或者合金。可藉由對貫通孔進行鑽孔(例如，機械鑽孔、雷射鑽孔等)且用一導電材料來鍍覆貫通孔(舉例而言，使用無電式鍍覆或晶種銅)而形成通孔。可用導電材料來填充通孔，使得形成導電材料之一實心柱。另一選擇係，貫通孔之內部表面可經鍍覆使得通孔係中空的。
多層電子裝置可包括一電感器。電感器可包括形成於複數個介電層中之一者上之一導電層。電感器可在一第一位置處與信號路徑電連接且在一第二位置處與信號路徑或一接地中之至少一者電連接。舉例而言，電感器可形成信號路徑之一部分或可連接於信號路徑與接地之間。
在某些實施例中，電感器可包括至少一個隅角。隅角可具有大於約20度(例如，90度)之一角度。電感器可具有一個到九個隅角或更多，在某些實施例中，電感器可具有少於六個隅角，在某些實施例中少於四個隅角、在某些實施例中少於三個隅角且在某些實施例中少於兩個隅角。在某些實施例中，電感器可不具有任何隅角。在某些實施例中，電感器可界定一全「迴路」或更少。舉例而言，電感器可界定少於一「迴路」之一半。
在某些實施例中，介電層中之至少某些介電層可具有如下厚度：小於約180微米、在某些實施例中小於約120微米、在某些實施例中小於約100微米、在某些實施例中小於約80微米、在某些實施例中小於60微米、在某些實施例中小於約50微米、在某些實施例中小於約40微米、在某些實施例中小於約30微米且在某些實施例中小於約20微米。舉例而言，電感器之導電層可形成於一介電層上，該介電層具有小於約180微米、在某些實施例中小於約100微米且在某些實施例中小於約80微米之一厚度。
一或多個通孔可形成於介電層中。通孔可電連接不同導電層。舉例而言，一通孔可形成於其上形成電感器之導電層之介電層中。此通孔可連接電感器與濾波器之另一部分，諸如信號路徑之一部分或者接地(例如，一接地平面)。在某些實施例中，此通孔在一Z方向上之長度可等於其中形成此通孔之介電層之厚度。舉例而言，此通孔可具有小於約180微米、在某些實施例中小於約100微米且在某些實施例中小於約80微米之一長度。
在某些實施例中，一系列通孔及中間層可經垂直配置以連 接電感器與另一導電層，諸如接地平面或者信號路徑之一部分。該系列通孔及中間層在Z方向上之一總垂直長度可介於自約10微米至約500微米、在某些實施例中自約30微米至約300微米、在某些實施例中自約40微米至約200微米且在某些實施例中自約60微米至約150微米之範圍內。
通孔可具有多種適合寬度。舉例而言，在某些實施例中，通孔之寬度可介於自約20微米至約200微米、在某些實施例中自約40微米至約180微米、在某些實施例中自約60微米至約140微米且在某些實施例中自約80微米至約120微米之範圍內。
在某些實施例中，多層電子裝置可被組態為一多層濾波器。多層濾波器可經組態以在高頻下進行操作。多層濾波器可具有大於6GHz之一特性頻率(例如，一低通頻率、一高通頻率、一帶通頻率之一上限或帶通頻率之一下限)。在某些實施例中，濾波器可具有如下一特性頻率：大於約6GHz、在某些實施例中大於約10GHz、在某些實施例中大於約15GHz、在某些實施例中大於約20GHz、在某些實施例中大於約25GHz、在某些實施例中大於約30GHz、在某些實施例中大於約35GHz、在某些實施例中大於約40GHz、在某些實施例中大於約45GHz、在某些實施例中大於約50GHz、在某些實施例中大於約60GHz、在某些實施例中大於約70GHz且在某些實施例中大於約80GHz。
多層濾波器可展現極佳效能特性，諸如針對在多層濾波器之一通帶頻率範圍內之頻率之低插入損耗。舉例而言，針對在該通帶頻率範圍內之頻率之平均插入損耗可為大於-15dB、在某些實施例中大於-10dB、在某些實施例中大於-5dB、在某些實施例中大於-2.5dB或更大。
另外，多層濾波器可展現對在通帶頻率範圍以外的頻率之 極佳拒斥。在某些實施例中，針對在通帶頻率範圍以外的頻率之插入損耗可為小於約-15dB、在某些實施例中小於約-25dB、在某些實施例中小於約-35dB且在某些實施例中小於約-40dB。
另外，多層濾波器可展現自通帶頻率範圍至通帶以外的頻率之陡峭滾降。舉例而言，針對緊接在通帶頻率範圍以外的頻率，插入損耗可以約0.1dB/MHz、在某些實施例中大於約0.2dB/MHz、在某些實施例中大於約0.3dB/MHz且在某些實施例中大於約0.4dB/MHz之一速率降低。
多層濾波器亦可跨越一寬廣範圍之溫度而展現一致效能特性(例如，插入損耗、回波損耗等)。在某些實施例中，多層濾波器之插入損耗可跨越大的溫度範圍而變化小於5dB或更小。舉例而言，多層濾波器可在約25℃及一第一頻率下展現一第一插入損耗。多層濾波器可在一第二溫度及約第一頻率下展現一第二插入損耗。第一溫度與第二溫度之間的一溫度差可為約70℃或更大、在某些實施例中約60℃或更大、在某些實施例中約50℃或更大、在某些實施例中約30℃或更大且在某些實施例中約20℃或更大。作為一實例，第一溫度可為25℃，且第二溫度可為85℃。作為另一實例，第一溫度可為25℃，且第二溫度可為-55℃。第二插入損耗與第一插入損耗之間的差可為約5dB或更小、在某些實施例中約2dB或更小、在某些實施例中約1dB或更小、在某些實施例中約0.75dB或更小、在某些實施例中約0.5dB或更小且在某些實施例中約0.2dB或更小。
然而，應理解，在其他實施例中，多層電子裝置可為包括一電感器之任何適合類型之裝置。舉例而言，多層電子裝置可為一多層電容器、多層電容器陣列、多層變壓器(例如，一換衡器(balun))等。
在某些實施例中，裝置可具有介於自約0.5mm至約30mm、在某些實施例中自約1mm至約15mm且在某些實施例中自約2mm至約8mm之範圍內之一整體長度。
在某些實施例中，裝置可具有介於自約0.2mm至約20mm、在某些實施例中自約0.5mm至約15mm、在某些實施例中自約1mm至約10mm且在某些實施例中自約2mm至約8mm之範圍內之一整體寬度。
裝置可通常係低輪廓或薄的。舉例而言，在某些實施例中，裝置可具有介於自約100微米至約2mm、在某些實施例中自約150微米至約1mm且在某些實施例中自約200微米至約300微米之範圍內之一整體厚度。
不管所採用之特定組態如何，本發明人已發現，透過對一多層電子裝置之一電感器之導電層之形狀進行選擇性控制，可達成對電感器之電感之精準控制。更具體而言，可使用一或多個突出部對電感器之一平均寬度進行精準調整。突出部可提供對電感器之一長度/平均寬度比率之極佳控制，此允許對電感器之電感值進行精準控制。
多層電子裝置可包括導電層。導電層可使用多種適合技術來形成。可在導電材料之板或圖案電鍍中採用減法、半加法或全加法製程後續接著印刷及蝕刻步驟以界定經圖案化導電層。可使用光微影、鍍覆(例如，電解的)、濺鍍、真空沈積、印刷或其他技術來形成導電層。舉例而言，一導電材料之一薄層(例如，一箔)可黏合(例如，層壓)至一介電層之一表面。可使用一遮罩及光微影來選擇性地蝕刻導電材料薄層以在介電材料之表面上產生導電材料之一所要圖案。
可針對任何此類製程而達成一有限解析度。一「最小線寬度」可被界定為所採用之製程之最小可準確生產之特徵大小。在某些實施例中，最小線寬度可為約100微米或更小、在某些實施例中約75微米或更小、在某些實施例中約50微米或更小、在某些實施例中約20微米或更小、在某些實施例中約10微米或更小且在某些實施例中約5微米或更小。一「最小面積單位」可被界定為最小線寬度的平方。最小面積單位可為約0.01mm2或更小、在某些實施例中約0.005mm2或更小、在某些實施例中約0.0025mm2或更小且在某些實施例中約0.0001mm2或更小。
在某些實施例中，可採用短及/或寬之電感器來達成極低電感值。此等低電感值可對於高頻應用係合意的。一長度/平均寬度比率可被界定為電感器之長度除以電感器之一平均寬度。在某些實施例中，長度/平均寬度比率可為小於約60、在某些實施例中小於約20、在某些實施例中小於約10、在某些實施例中小於約8、在某些實施例中小於約6、在某些實施例中小於約4、在某些實施例中小於約2、在某些實施例中小於約1且在某些實施例中小於約0.5。
電感器可具有如下一平均寬度：小於約1000微米、在某些實施例中小於約500微米、在某些實施例中小於約300微米、在某些實施例中小於約200微米且在某些實施例中小於約100微米。
在某些實施例中，電感器可在第一位置與第二位置之間具有一有效長度。有效長度可被界定為沿著第一位置與第二位置之間的導電層之長度。舉例而言，有效長度可等於電感器(例如，在X-Y平面中)之連接於第一位置與第二位置之間的各種筆直部分之一長度總和。電感器之有效長度可為小於約5mm、在某些實施例中小於約3mm、在某些實施例中 小於約2mm、在某些實施例中小於約1mm、在某些實施例中小於約800微米、在某些實施例中小於約500微米、在某些實施例中小於約300微米、在某些實施例中小於約200微米且在某些實施例中小於約100微米。
電感器可包括一特徵(例如，一突出部)，該特徵稍微增加電感器之寬度，此可稍微降低電感器之電感。更具體而言，電感器可具有一外周界，該外周界包括在一第一方向上面向外之一第一筆直邊緣及平行於第一筆直邊緣且在第一方向上面向外之一第二筆直邊緣。第二筆直邊緣可自第一筆直邊緣偏移一偏移距離。可藉由第二筆直邊緣自第一筆直邊緣偏移而形成突出部。
偏移距離可為小於約500微米、在某些實施例中小於約400微米、在某些實施例中小於約300微米、在某些實施例中小於約200微米、在某些實施例中小於約100微米、在某些實施例中小於約75微米且在某些實施例中小於約50微米。偏移距離可為約8個最小線寬度或更小、在某些實施例中約4個最小線寬度或更小、在某些實施例中約2個最小線寬度或更小且在某些實施例中近似1個最小線寬度。
偏移距離可為電感器在第一方向上於第一筆直邊緣處之一第一寬度之約90%或更小、在某些實施例中80%或更小、在某些實施例中70%或更小、在某些實施例中60%或更小、在某些實施例中50%或更小、在某些實施例中40%或更小、在某些實施例中30%或更小、在某些實施例中20%或更小、在某些實施例中10%或更小、在某些實施例中5%或更小且在某些實施例中2%或更小。突出部可使電感器之長度/平均寬度比率降低30%或更小、在某些實施例中20%或更小、在某些實施例中10%或更小、在某些實施例中5%或更小且在某些實施例中2%或更小。
因此，電感器在第二筆直邊緣處之第二寬度與電感器在第一筆直邊緣處之第一寬度之一比率可為小於約1.9、在某些實施例中小於約1.8、在某些實施例中小於約1.7、在某些實施例中小於約1.6、在某些實施例中小於約1.5、在某些實施例中小於約1.4、在某些實施例中小於約1.3、某些實施例中小於約1.2、在某些實施例中小於約1.1、在某些實施例中小於約1.05且在某些實施例中小於約1.02。在某些實施例中，電感器在第二筆直邊緣處之第二寬度與電感器在第一筆直邊緣處之第一寬度之比率可為大於約1.02、在某些實施例中大於約1.05、在某些實施例中大於約1.1、在某些實施例中大於約1.2。此等尺寸可允許突出部精細調諧電感器在突出部處之寬度且藉此精細調諧電感器之電感。
在某些實施例中，突出部或突片可具有如下一有效長度：約70微米或更大、在某些實施例中大於約100微米、在某些實施例中大於約120微米、在某些實施例中大於約150微米、在某些實施例中大於約200微米且在某些實施例中大於約220微米。
在某些實施例中，電感器可包括多個突出部。舉例而言，電感器可包括一對突出部。該對突出部可關於電感器之一中心線而對稱，該中心線沿著電感器自第一位置延伸至第二位置。在某些實施例中，該對突出部可關於一橫向中心線而對稱。
一寬度間斷邊緣可延伸於第一筆直邊緣與第二筆直邊緣之間。寬度間斷邊緣可垂直於第一筆直邊緣及第二筆直邊緣。寬度間斷邊緣可與電感器之一縱向中心線之一隅角間隔開至少約30微米、在某些實施例中至少50微米、在某些實施例中至少80微米、在某些實施例中至少100微米、在某些實施例中至少200微米、在某些實施例中至少300微米、在某 些實施例中至少500微米。
I.多層濾波器
圖1係根據本發明之態樣之一多層濾波器100之一簡化示意圖。濾波器100可包括一或多個電感器102、104、106及一或多個電容器108、110、112。一輸入電壓(由圖1中之V i 表示)可輸入至濾波器100，且一輸出電壓(由圖1中之V o 表示)可由濾波器100輸出。帶通濾波器100可顯著減少低頻及高頻，同時允許使在一通帶頻率範圍內之頻率傳輸穿過濾波器100而實質上不受影響。應理解，上文所闡述之簡化濾波器100僅係一帶通濾波器之一簡化實例且本發明之態樣可應用於更複雜帶通濾波器。另外，本發明之態樣可應用於其他類型之濾波器，包括(舉例而言)一低通濾波器或一高通濾波器。
圖2係根據本發明之態樣之一帶通濾波器200之一實例性實施例的一示意圖。一信號路徑201可界定於濾波器200之一輸入202與一輸出204之間。一輸入電壓(由圖1中之V i 表示)可在濾波器200之輸入202與一接地206之間輸入至濾波器200。一輸出電壓(由圖1中之V o 表示)可在輸出204與接地206之間由濾波器200輸出。
濾波器200可包括彼此並聯電連接之一第一電感器208及一第一電容器210。第一電感器208及第一電容器210可電連接於信號路徑201與接地206之間。濾波器200可包括彼此並聯電連接之一第二電感器212及第二電容器214。第二電感器212及第二電容器214可與信號路徑201串聯連接(例如，可形成信號路徑201之一部分)。濾波器200可包括彼此並聯電連接之一第三電感器216及第三電容器218。第三電感器216及第三電 容器218可與信號路徑201串聯連接(例如，可形成信號路徑201之一部分)。濾波器200可包括彼此並聯電連接之一第四電感器220及第四電容器222。第四電感器220及第四電容器222可電連接於信號路徑201與接地206之間。
電感器208、212、216、220之電感值及電容器210、214、218、222之電容值可經選擇以產生帶通濾波器200之所要帶通頻率範圍。帶通濾波器200可顯著減少在通帶頻率範圍以外的頻率，同時允許使在一通帶頻率範圍內之頻率傳輸穿過濾波器200而實質上不受影響。
圖3A及圖3B係根據本發明之態樣之一實例性帶通濾波器300之透視圖。圖3C係圖3A及圖3B之濾波器300之一側視立面圖。參考圖3A至圖3C，帶通濾波器300可包括複數個介電層(為清晰起見而係透明的)。參考圖3C，一第一介電層304、第二介電層306及第三介電層308可經堆疊以形成一整體式結構。濾波器300可安裝至一安裝表面302，諸如一印刷電路板。導電層303、305、307、309可形成於介電層304、306、308上。導電層303可形成於第一介電層304之一底部表面上。導電層305、307可分別形成於第二介電層306之一頂部表面及一底部表面上。一接地可包括沿著濾波器300之一底部表面(導電層303之底部表面)曝露及/或終止之一接地平面312。安裝表面可包括用於與接地平面312連接之一或多個端子310。
圖4A至圖4E係濾波器300之一系列連續俯視圖，其中在每一圖中展示一額外層。更具體而言，圖4A圖解說明安裝表面302及第一導電層303。圖4B圖解說明形成於第一介電層304之底部表面上之接地平面312。圖4C另外圖解說明形成於第一介電層304之頂部表面上之導電層 305。圖4D另外圖解說明形成於第二介電層306上之導電層307。圖4E圖解說明形成於第三層308上之導電層309。介電層304、306、308係透明的以展示各種經圖案化導電層303、305、307、309之相對重新定位。
帶通濾波器300可包括具有一輸入318及一輸出320之一信號路徑316。信號路徑316可電連接輸入318與輸出320。更具體而言，信號路徑316可包括形成於複數個介電層304、306、308中及其上且電連接於輸入318與輸出320之間的複數個介電層及/或通孔。信號路徑316可包括一或多個通孔322，該一或多個通孔可電連接輸入318與安置於第一層304與第二層306之間的一中間導電層324。信號路徑316可包括一或多個通孔326，該一或多個通孔電連接中間層324與形成於第二介電層306上之一導電層328。
一第一電容器可形成於信號路徑316之一部分336與一導電層330之間，該部分形成於第二層306之一上部表面上，該導電層形成於介電材料之第二層306之一下部表面上。導電層330可與接地平面312電連接。濾波器300之第一電容器可與圖2之電路圖200之第一電容器210對應。導電層330可與信號路徑316之一部分336電容性耦合。導電層330可在一Z方向上與信號路徑316之部分336間隔開。導電層330可藉由一或多個通孔334而與接地平面312電連接。
第一電容器可對第一電容器之電極之相對不對準係不敏感的，此可闡述為「自對準」。如圖4D中最佳所見，信號路徑316之部分336可通常在尺寸上(例如，在X及Y方向上)比第一電容器之導電層330小。另外，信號路徑316之部分336可界定在X-Y平面中與其他元件及信號路徑316之其他部分之連接。此等連接可經定大小使得在X方向或Y方向上 之一輕微不對準不改變第一電容器之一電容面積。更具體而言，導電層330與信號路徑316之部分336之間的一有效重疊面積(例如，在X-Y平面中)之一大小可對在第二層306及第三層308之X方向或Y方向上之輕微不對準係不敏感的。
舉例而言，信號路徑316之部分336可包括一突片337(例如，在X方向上延伸)，該突片具有等於位於部分336之一相對側上之連接器部分338之一寬度(例如，在Y方向上)之一寬度(例如，在Y方向上)。類似地，連接340可自部分336之相對側(例如，在Y方向上)延伸，該等相對側可具有相等寬度。因此，在Y方向上之相對不對準可不更改導電層330與信號路徑316之部分336之間的重疊面積。
濾波器300可包括與信號路徑316及接地平面312電連接之一第一電感器342。濾波器300之第一電感器342可與圖2之電路圖200之第一電感器208對應。第一電感器342可藉由一連接器部分338而與信號路徑316之形成第一電容器之部分336連接。第一電感器342可藉由一或多個通孔344而與接地平面312電連接(圖3B中最佳所見)。
濾波器300之信號路徑316可包括一第二電感器346，該第二電感器可與圖2之電路圖200之第二電感器212對應。第二電感器346可形成於第三層308上(圖3C中最佳所見)。第二電感器346可在一第一位置349及一第二位置351中之每一者處與信號路徑316電連接。換言之，第二電感器346可在輸入318與輸出320之間形成信號路徑316之一部分。
一或多個通孔348可連接第一位置349處之第二電感器346與信號路徑316之位於第二層306上之一部分354(圖3B、圖4D及圖4E中最佳所見)。一或多個通孔348可連接第二位置351處之第二電感元件346與 信號路徑316之位於第二層306之頂部表面上之一部分369以及位於第二層306之底部表面上之一導電層352(其與信號路徑316之部分354形成一第二電容器，下文所闡述)中之每一者。如圖3A及圖4E中最佳所見，電感器346可具有四個隅角。如此，第二電感器346可形成大於一「迴路」之一半。
第二電容器可形成於導電層352與信號路徑316之部分354之間。第二電容器可與圖2之電路圖200之第二電容器214對應。第二電容器可為一自對準電容器。
濾波器300之第三電感器356可與圖2之電路圖200之第三電感器216對應。第三電感器356可在一第一位置357處藉由一或多個通孔360而與信號路徑316之部分369連接，該部分與第二電感器346連接。第三電感器356可在一第二位置359處藉由一或多個通孔360而與信號路徑316之部分361連接，該部分與輸出320連接。信號路徑316之部分361可藉由一或多個通孔366及/或中間層368而與輸出320電連接。換言之，第三電感器356可在第二電感器346與輸出320之間形成信號路徑316之一部分。第三電感器356可在一突出部364處具有比沿著第三電感器356之其他部分大的一寬度。
一第三電容器可與第三電感器356並聯形成。第三電容器可與圖2之電路圖200之第三電容器218對應。濾波器300之第三電容器可包括一導電層367，該導電層與信號路徑316之部分369電容性耦合。
一第四電感器370可藉由通孔374而在一第一位置371處與信號路徑316電連接且在一第二位置373處與接地平面312。通孔374可藉由中間層376而連接。濾波器300之第四電感器370可與圖2之電路圖200之 第四電感器220對應。濾波器300之第四電感器370可在信號路徑316之部分361處與信號路徑316連接，該部分與輸出320電連接。第四電感器370可具有三個隅角372且形成一迴路之近似四分之一。
一第四電容器可包括與信號路徑316之部分361電容性耦合之一導電層380，該部分與輸出320連接。第四電容器之導電層380可藉由通孔382而與接地平面312電連接。第四電容器可與圖2之電路圖200之第四電容器222對應。
II.實例性電感器
電感通常與一電感元件之長度成正比，但與電感元件之一寬度成反比。換言之，電感可與電感元件之一長度/平均寬度比率成正比。如此，對一電感元件之寬度及長度之小的調整可用於精細調諧電感。此可對於經設計以展現極低電感之電感器(舉例而言，對於高頻應用)係尤其有用的。
圖5A係上文參考圖3A至圖4E所闡述之濾波器300之第三電感器356之一俯視圖。如上文所指示，電感器356可在第一位置357及第二位置359處與通孔360連接。
電感器356可具有一外周界502。外周界502可界定形成電感器356之導電層之邊界。外周界502可包括在一第一方向(例如，正Y方向)上面向外之一第一筆直邊緣504。外周界502可包括平行於第一筆直邊緣504且在第一方向(例如，正Y方向)上面向外之一第二筆直邊緣506。第二筆直邊緣506可自第一筆直邊緣504偏移一偏移距離508。偏移距離508可為小於約500微米。在某些實施例中，偏移距離508可小於電感器在第一筆直邊緣504處之一第一寬度510之約90%。在某些實施例中，偏移距 離508可近似等於一單個最小線寬度511(例如，約50微米)。最小線寬度511(由圖5A中之網格點表示)可被界定為可準確圖案化之最小特徵大小。
外周界502可包括延伸於第一筆直邊緣504與第二筆直邊緣506之間的一寬度間斷邊緣509。寬度間斷邊緣509可垂直於第一筆直邊緣504及第二筆直邊緣506。
電感器356可在第一筆直邊緣504處(例如，接近寬度間斷邊緣509)具有第一寬度510。可在垂直於第一筆直邊緣504之一局部寬度方向(例如，Y方向)上界定第一寬度510。電感器356可在第二筆直邊緣506處(例如，接近寬度間斷邊緣509)具有一第二寬度512。可在局部寬度方向(例如，Y方向)上界定第二寬度512。第二寬度512可大於第一寬度510。偏移距離508可等於第二寬度512減去第一寬度510。
如上文參考圖3A至圖4E所闡述，電感器356可在第一位置537及第二位置538處與通孔連接。一縱向中心線514可在第一位置537與第二位置538之間沿著電感器356延伸。縱向中心線514可具有一長度，該長度等於電感器356之一有效長度。縱向中心線514可包括一或多個隅角516。寬度間斷邊緣509可與電感器356之縱向中心線514之一隅角516間隔開一距離518。距離518可為至少30微米。在此實例中，距離518與用於增加電感器356之寬度之一突片或突出部364之一有效長度對應。
電感器356可具有在垂直於電感器356之縱向中心線514之各別局部寬度方向上被界定之多種寬度。電感器356可具有係電感器356之寬度之一平均值之一平均寬度，該等寬度分別由沿著縱向中心線514之與每一寬度相關聯之長度加權。電感器356之一長度/平均寬度比率可被界定為電感器356之有效長度除以電感器356之平均寬度。
調整突出部364中之一或多者之尺寸(例如，偏移距離508、有效長度518)可用於精細地調諧電感器356之平均寬度及長度/平均寬度比率，且藉此精細地調諧電感器356之電感。在「實例」章節中提供實例性平均寬度及長度/平均寬度比率。
參考圖5B，一電感器530可類似於下文參考圖8A至圖9E所闡述之一濾波器800之一第三電感器820，惟圖5B中所圖解說明之電感器530包括根據本發明之態樣之偏移邊緣除外。
電感器530可具有一外周界532。外周界532可界定形成電感器530之導電層之邊界。外周界532可包括在一第一方向(例如，正Y方向)上面向外之一第一筆直邊緣534。外周界532可包括平行於第一筆直邊緣534且在第一方向(例如，正Y方向)上面向外之一第二筆直邊緣536。第二筆直邊緣536可自第一筆直邊緣534偏移一偏移距離541。偏移距離541可為小於約500微米。在某些實施例中，偏移距離541可近似等於一單個最小線寬度511(例如，約50微米)。
外周界532可包括延伸於第一筆直邊緣534與第二筆直邊緣536之間(例如，在Y方向上)之一寬度間斷邊緣539。寬度間斷邊緣539可垂直於第一筆直邊緣534及第二筆直邊緣536。
電感器530可具有一第三筆直邊緣540及延伸於第二筆直邊緣536與第三筆直邊緣540之間的一第二間斷邊緣542。第三筆直邊緣540可與第一筆直邊緣534平行並對準，使得形成一突片或突出部544。突出部544可在與第二筆直邊緣536平行之一方向上具有一長度546。
電感器530可在一第一位置550及一第二位置552處與通孔連接。一縱向中心線554可在第一位置550與第二位置552之間；沿著電感器 530延伸。縱向中心線554可具有等於電感器530之一有效長度之一長度556。
電感器530可包括一額外突出部558。可以與突出部544相同之方式相對於電感器530之外周界532之筆直邊緣560及寬度間斷邊緣561而界定額外突出部558。可以與突出部544相同之方式在筆直邊緣560之間界定與額外突出部558相關聯之一偏移距離562。
額外突出部558(包括相關聯寬度間斷邊緣561)可與突出部544(包括相關聯間斷邊緣539、542)關於縱向中心線554及/或一橫向中心線563對稱。整個電感器530可關於縱向中心線554及/或橫向中心線563對稱。
電感器530可在第一筆直邊緣534處具有一第一寬度564。可在垂直於第一筆直邊緣534之一局部寬度方向(例如，Y方向)上界定第一寬度564。電感器530可在第二筆直邊緣536處(例如，接近寬度間斷邊緣539)具有一第二寬度566。可在局部寬度方向(例如，Y方向)上界定第二寬度566。第二寬度566可大於第一寬度564。在此實例中，第二寬度566與第一寬度564之間的一差可等於偏移距離541、562之總和。
電感器530可具有與第一寬度564相關聯之沿著縱向中心線554之第一長度570。電感器530可具有沿著第二寬度566之一長度，該長度等於突出部544、558之546之長度。電感器530可具有係電感器530之寬度564、566之一經加權平均值之一平均寬度，該經加權平均值係根據與寬度564、566相關聯之長度546、570。電感器530之一長度/平均寬度比率可被界定為電感器530之有效長度556除以電感器530之平均寬度。
調整突出部558中之一或多者之尺寸及/或位置可用於精細 地調諧電感器530之平均寬度及長度/平均寬度比率，且藉此精細地調諧電感器530之電感。在「實例」章節中提供實例性平均寬度及長度/平均寬度比率。
圖5C係根據本發明之態樣之一電感器572之一俯視圖。電感器572可類似於下文參考圖10A至圖11D所闡述之一濾波器1000之一第三電感器1020，惟電感器572可包括一第一筆直邊緣576及以上文參考圖5A及圖5B所闡述之方式自第一筆直邊緣576偏移一偏移距離575之一第二筆直邊緣577除外。第一筆直邊緣576可垂直於第二筆直邊緣577。一寬度間斷邊緣578可連接於筆直邊緣576、577之間。寬度間斷邊緣578可垂直於筆直邊緣576、577。可在垂直於筆直邊緣576、577之一方向上界定偏移距離575。電感器572可包括與寬度間斷邊緣578相關聯之一突出部574。
電感器572可在一第一位置581及一第二位置583處與通孔連接。一縱向中心線571可界定於第一位置581與第二位置583之間。可在第一位置581與第二位置583之間沿著縱向中心線571界定電感器572之一有效長度579。電感器572可具有可以與上文參考圖5A及圖5B所闡述相同之方式相對於邊緣576、577而界定之一第一寬度580及一第二寬度582。電感器572可具有分別與第一寬度580及第二寬度582相關聯之第一長度584及第二長度585。
電感器572可具有係電感器572之寬度580、582之一經加權平均值之一平均寬度，該經加權平均值係根據沿著縱向中心線571之各別相關聯長度584、585。電感器572之一長度/平均寬度比率可被界定為電感器572之有效長度579除以電感器572之平均寬度。調整突出部574之尺寸 及/或位置可用於精細地調諧電感器572之平均寬度及長度/平均寬度比率，且藉此精細地調諧電感器572之電感。在「實例」章節中提供實例性平均寬度及長度/平均寬度比率。
參考圖5D，一電感器587可包括以參考圖5A及圖5B所闡述之方式相對於各種各別筆直邊緣589、長度596、偏移距離597及間斷邊緣599而界定之兩個突出部588。電感器587可類似於下文參考圖10A至圖11D所闡述之濾波器1000之一第四電感器1024，惟電感器587包括兩個突出部588除外。
電感器587可具有一有效長度，該有效長度等於一第一位置593與一第二位置594之間的沿著一縱向中心線592之一第一長度590與一第二長度591之一總和。第一長度590及第二長度591可與縱向中心線592平行而界定。電感器587及縱向中心線592可包括一隅角595。
電感器587可具有垂直於筆直邊緣589而量測之各種寬度。各種寬度可沿著縱向中心線592而界定。電感器587可具有以與上文參考圖5A所闡述類似之一方式而計算之一平均寬度。調整突出部588中之一或多者之尺寸及/或位置可用於精細地調諧電感器587之平均寬度及長度/平均寬度比率，且藉此精細地調諧電感器587之電感。在「實例」章節中提供實例性平均寬度及長度/平均寬度比率。
III.額外實例性實施例
圖6A圖解說明根據本發明之態樣之一多層濾波器600之另一實施例的一透視圖。圖6B圖解說明圖6A之多層濾波器600之另一透視圖。濾波器600可通常以與上文參考圖3至圖5D所闡述之濾波器300類似之一方式組 態。濾波器600可包括一輸入602、一輸出604及連接輸入602與輸出604之一信號路徑606。濾波器600亦可包括與一或多個接地電極610電連接之一接地平面608。
濾波器600可包括與接地平面608電連接之一第一電感器612。第一電感器612可與上文參考圖2所闡述之電路圖200之第一電感器208對應。濾波器600可包括與接地平面608電耦合之一第一電容器614。第一電容器614可與上文參考圖2所闡述之電路圖200之第一電容器210對應。
濾波器600可包括彼此並聯連接之一第二電感器616及一第二電容器618。第二電感器616及第二電容器618可分別與上文參考圖2所闡述之電路圖200之第二電感器212及第二電容器214對應。第二電感器616及第二電容器618可在輸入602與輸出604之間形成信號路徑606之一部分。濾波器600可包括彼此並聯連接且可在輸入602與輸出604之間形成信號路徑606之一部分之一第三電感器620及第三電容器622。第三電感器620及第三電容器622可分別與上文參考圖2所闡述之電路圖200之第三電感器216及第三電容器218對應。最後，濾波器600可包括彼此並聯連接且連接於信號路徑606與接地平面608之間的一第四電感器624及第四電容器626。第四電感器624及第四電容器626可分別與上文參考圖2所闡述之電路圖200之第四電感器220及第四電容器222對應。
電感器612、616、620、624及電容器614、618、622、626可以與上文參考圖3至圖5D所闡述類似之一方式藉由通孔627而連接。電感器612、616、620、624中之每一者可在一各別第一位置處與信號路徑606連接且在一各別第二位置處與信號路徑606或接地平面608連接。電 感器612、616、620、624中之每一者可具有介於第一位置與第二位置之間的一各別有效長度(例如，在X-Y平面中)。另外，電感器612、616、620、624中之每一者可沿著其各別有效長度具有一各別寬度。
圖6C係圖6A及圖6B之濾波器600之一側視立面圖。帶通濾波器600可包括複數個介電層(在圖6A及圖6B中為清晰起見而係透明的)。參考圖6C，一第一層632、一第二層636及一第三層640可經堆疊以形成一整體式結構。導電層630、634、638、642可形成於介電層632、636、640上。導電層630可形成於第一介電層632之一底部表面上。導電層634、638可分別形成於第二介電層636之一頂部表面及一底部表面上。導電層642可形成於第三介電層640之一頂部表面上。
圖7A至圖7D係圖6A至圖6C之濾波器600之一系列連續俯視圖，其中在每一圖中展示一額外介電層。更具體而言，圖7A圖解說明一安裝表面628，諸如一印刷電路板。第一導電層630可包括接地平面608，該接地平面可形成於第一層632之一底部表面及一頂部表面上。圖7B另外圖解說明形成於第一介電層632上之第二導電層634。第二導電層634可包括第一電容器614、第二電容器618、第三電容器622及第四電容器626。圖7C另外圖解說明形成於第二介電層636上之第三導電層638。第三導電層638可包括信號路徑606之部分及第一電感器612。圖7D圖解說明形成於第三介電層640上之第四導電層642。第四導電層642可包括第二電感器616、第三電感器620及第四電感器624。介電層632、636、640係透明的以展示各種經圖案化導電層630、634、638、642之相對重新定位。
圖8A圖解說明根據本發明之態樣之一多層濾波器800之另一實施例的一透視圖。濾波器800可通常以與上文參考圖3至圖5D所闡述 之濾波器300類似之一方式組態。濾波器800可包括一輸入802、一輸出804及連接輸入802與輸出804之一信號路徑806。濾波器800亦可包括與一或多個接地電極810電連接之一接地平面808。
濾波器800可包括與接地平面808電連接之一第一電感器812。第一電感器812可與上文參考圖2所闡述之電路圖200之第一電感器208對應。濾波器800可包括與接地平面808電耦合之一第一電容器814。第一電容器814可與上文參考圖2所闡述之電路圖200之第一電容器210對應。濾波器800可包括彼此並聯連接之一第二電感器816及第二電容器818。第二電感器816及第二電容器818可分別與上文參考圖2所闡述之電路圖200之第二電感器212及第二電容器214對應。第二電感器816及第二電容器818可在輸入802與輸出804之間形成信號路徑806之一部分。濾波器800可包括彼此並聯連接且可在輸入802與輸出804之間形成信號路徑806之一部分之一第三電感器820及第三電容器822。第三電感器820及第三電容器822可分別與上文參考圖2所闡述之電路圖200之第三電感器216及第三電容器218對應。最後，濾波器800可包括彼此並聯連接且連接於信號路徑806與接地平面808之間的一第四電感器824及第四電容器826。第四電感器824及第四電容器826可分別與上文參考圖2所闡述之電路圖200之第四電感器220及第四電容器222對應。
電感器812、816、820、824及電容器814、818、822、826可以與上文參考圖3至圖5D所闡述類似之一方式藉由通孔827而連接。電感器812、816、820、824中之每一者可在一各別第一位置處與信號路徑806連接且在一各別第二位置處與信號路徑806或接地平面808連接。電感器812、816、820、824中之每一者可具有介於第一位置與第二位置之 間的一各別有效長度(例如，在X-Y平面中)。另外，電感器812、816、820、824中之每一者可沿著其各別有效長度具有一各別寬度。
圖8B係圖8A之濾波器800之一側視立面圖。帶通濾波器800可包括複數個介電層(在圖8A中為清晰起見而係透明的)。參考圖8B，一第一層832、一第二層836及一第三層840可經堆疊以形成一整體式結構。導電層830、834、838、842可形成於介電層832、836、840上。導電層830可形成於第一介電層832之一底部表面上。導電層834、838可分別形成於第二介電層836之一頂部表面及一底部表面上。導電層842可形成於第三介電層840之一頂部表面上。
圖9A至圖9D係圖8A及圖8B之濾波器800之一系列連續俯視圖，其中在每一圖中展示一額外介電層。更具體而言，圖9A圖解說明一安裝表面828，諸如一印刷電路板。第一導電層830可包括接地平面808，該接地平面可形成於第一層832之一底部表面及一頂部表面上。圖9B另外圖解說明形成於第一介電層832上之第二導電層834。第二導電層834可包括第一電容器814、第二電容器818、第三電容器822及第四電容器826。圖9C另外圖解說明形成於第二介電層836上之第三導電層838。第三導電層838可包括信號路徑806之部分及第一電感器812。圖9D圖解說明形成於第三介電層840上之第四導電層842。第四導電層842可包括第二電感器816、第三電感器820及第四電感器824。介電層832、836、840係透明的以展示各種經圖案化導電層830、834、838、842之相對重新定位。
圖10A圖解說明根據本發明之態樣之一多層濾波器1000之另一實施例的一透視圖。圖10B圖解說明圖10A之多層濾波器1000之另一透視圖。濾波器1000可通常以與上文參考圖3至圖5D所闡述之濾波器300 類似之一方式組態。濾波器1000可包括一輸入1002、一輸出1004及連接輸入1002與輸出1004之一信號路徑1006。濾波器1000亦可包括與一或多個接地電極1010電連接之一接地平面1008。
濾波器1000可包括與接地平面1008電連接之一第一電感器1012。第一電感器1012可與上文參考圖2所闡述之電路圖200之第一電感器208對應。濾波器1000可包括與接地平面1008電耦合之一第一電容器1014。第一電容器1014可與上文參考圖2所闡述之電路圖200之第一電容器210對應。濾波器1000可包括彼此並聯連接之一第二電感器1016及第二電容器1018。第二電感器1016及第二電容器1018可分別與上文參考圖2所闡述之電路圖200之第二電感器212及第二電容器214對應。第二電感器1016及第二電容器1018可在輸入1002與輸出1004之間形成信號路徑1006之一部分。濾波器1000可包括彼此並聯連接且可在輸入1002與輸出1004之間形成信號路徑1006之一部分之一第三電感器1020及第三電容器1022。第三電感器1020及第三電容器1022可分別與上文參考圖2所闡述之電路圖200之第三電感器216及第三電容器218對應。最後，濾波器1000可包括彼此並聯連接且連接於信號路徑1006與接地平面1008之間的一第四電感器1024及第四電容器1026。第四電感器1024及第四電容器1026可分別與上文參考圖2所闡述之電路圖200之第四電感器220及第四電容器222對應。
電感器1012、1016、1020、1024及電容器1014、1018、1022、1026可以與上文參考圖3至圖5D所闡述類似之一方式藉由通孔1027而連接。電感器1012、1016、1020、1024中之每一者可在一各別第一位置處與信號路徑1006連接且在一各別第二位置處與信號路徑1006或 接地平面1008連接。電感器1012、1016、1020、1024中之每一者可具有介於第一位置與第二位置之間的一各別有效長度(例如，在X-Y平面中)。另外，電感器1012、1016、1020、1024中之每一者可沿著其各別有效長度具有一各別寬度。
圖10B係圖10A及圖10B之濾波器1000之一側視立面圖。帶通濾波器1000可包括複數個介電層(在圖10A中為清晰起見而係透明的)。參考圖10B，一第一層1032、一第二層1036、一第三層1040可經堆疊以形成一整體式結構。導電層1030、1034、1038、1042可形成於介電層1032、1036、1040上。導電層1030可形成於第一介電層1032之一底部表面上。導電層1034、1038可分別形成於第二介電層1036之一頂部表面及一底部表面上。導電層1042可形成於第三介電層1040之一頂部表面上。
圖11A至圖11D係圖10A及圖10B之濾波器1000之一系列連續俯視圖，其中在每一圖中展示一額外介電層。更具體而言，圖11A圖解說明一安裝表面1028，諸如一印刷電路板。第一導電層1030可包括接地平面1008，該接地平面可形成於第一層1030之一底部表面及一頂部表面上。圖11B另外圖解說明形成於第一介電層1032上之第二導電層1034。第二導電層1034可包括第一電容器1014、第二電容器1018、第三電容器1022及第四電容器1026。圖11C另外圖解說明形成於第二介電層1036上之第三導電層1038。第三導電層1038可包括信號路徑1006之部分及第一電感器1012。圖11D圖解說明形成於第三介電層1040上之第四導電層1042。第四導電層1042可包括第二電感器1016、第三電感器1020及第四電感器1024。介電層1032、1036、1040係透明的以展示各種經圖案化導 電層1030、1034、1038、1042之相對重新定位。
IV.應用
本文中所闡述之濾波器之各種實施例可在任何適合類型之電組件中找到應用。濾波器可在接收、傳輸或以其他方式採用高射頻信號之裝置中找到特定應用。實例性應用包括智慧型電話、信號中繼器(例如，小型單元)、中繼站及雷達。
V.測試及模擬資料
使用電腦模型化來模擬根據本發明之態樣之多層濾波器。另外，構建並測試濾波器。
介電層之厚度可通常小於約180微米(「microns」)。舉例而言，在某些實施例中，第一層304、632、832、1032可為約60微米厚。第二層306、636、836、1036可為約20微米厚。第三層308、640、840、1040可為約60微米厚。
在某些實施例中，濾波器之整體長度可為4.3mm。整體寬度可為約4mm。整體厚度可為約230微米。
圖12至圖17呈現各種濾波器之測試結果及模擬資料。參考圖12，構建並測試根據本發明之態樣之一多層濾波器。自0GHz至45GHz標繪所量測插入損耗(S21)值及所量測回波損耗(S11)值。自0GHz至35GHz標繪經模擬插入損耗(S21)值及經模擬回波損耗(S11)值。所量測通帶係自約13.2GHz至約15.8GHz。
參考圖13，構建並測試根據本發明之態樣之一多層濾波 器。自0GHz至45GHz標繪所量測插入損耗(S21)值及所量測回波損耗(S11)值。自0GHz至35GHz標繪經模擬插入損耗(S21)值及經模擬回波損耗(S11)值。通帶係自約16.1GHz至約18.2GHz。
參考圖14，既模擬又構建並實體測試上文參考圖3A至圖4E所闡述之多層濾波器300。自0GHz至45GHz標繪所量測插入損耗(S21)值及所量測回波損耗(S11)值。自0GHz至35GHz標繪經模擬插入損耗(S21)值及經模擬回波損耗(S11)值。通帶係自約17.0GHz至約21.2GHz。
參考圖15，模擬上文參考圖6A至圖7D所闡述之多層濾波器600。自0GHz至50GHz標繪經模擬插入損耗(S21)值及經模擬回波損耗(S11)值。通帶係自約24.6GHz至約27.8GHz。
參考圖16，模擬上文參考圖8A至圖9D所闡述之多層濾波器800。自0GHz至55GHz標繪經模擬插入損耗(S21)值及經模擬回波損耗(S11)值。通帶係自約34.6GHz至約37.4GHz。
參考圖17，模擬上文參考圖10A至圖11D所闡述之多層濾波器1000。自0GHz至70GHz標繪經模擬插入損耗(S21)值及經模擬回波損耗(S11)值。通帶係自約42.9GHz至約46.6GHz。
實例
應理解，以下尺寸及比率僅作為實例而給出且並不限制本發明之範疇。舉例而言，在某些實施例中，可採用在使導電層成形時可達成較大精度從而產生一較小最小線寬度之製程。
再次參考圖5A，電感器356可具有如所展示之尺寸，其中每一最小線寬度510(在X方向及Y方向上)係約51微米。換言之，出於此 實例章節之目的，圖5A可被視為按比例繪製。電感器356具有近似5.36個最小線寬度501(例如，約272微米)之一平均寬度。總有效長度係14個最小線寬度501(例如，約711微米)。因此，電感器356之長度/平均寬度比率係近似2.61。
相比而言，缺乏突出部364之一類似電感器將具有約5.14個最小線寬度501(例如，約261微米)之一平均寬度及約2.72之一長度/平均寬度比率。因此，突出部364使平均寬度增加約4%且使長度/平均寬度比率降低約4%。此外，使與突出部364相關聯之距離518(例如，長度)增加一單個最小線寬度501(例如，約51微米)將使電感器356之平均寬度僅增加約1.3%且使長度/平均寬度比率僅降低約1.3%。因此，調整突出部364之尺寸可用於精細地調諧長度/平均寬度比率，且藉此精細地調諧電感器356之電感。
再次參考圖5B，電感器530可具有如所展示之尺寸，其中每一最小線寬度510(在X方向及Y方向上)係約51微米。換言之，出於此實例章節之目的，圖5B可被視為按比例繪製。電感器530可具有約5.29個最小線寬度501(例如，約269微米)之一平均寬度及約1.32之一長度/平均寬度比率。相比而言，缺乏突出部588之一類似電感器將具有4個最小線寬度501(例如，約203微米)之一平均寬度及約1.75之一長度/平均寬度比率。因此，突出部544、558使平均寬度增加約32%且使長度/平均寬度比率降低約24%。此外，使任一突出部558之長度546增加一單個最小線寬度510將使電感器530之平均寬度僅增加約8.1%且使長度/平均寬度比率僅降低約8.8%。因此，調整突出部544、558中之一或多者之尺寸可用於精細地調諧長度/平均寬度比率，且藉此精細地調諧電感器530之電感。
再次參考圖5C，電感器572可具有如所展示之尺寸，其中每一最小線寬度510(在X方向及Y方向上)係約51微米。換言之，出於此實例章節之目的，圖5C可被視為按比例繪製。電感器572可具有約6.8個最小線寬度501(例如，約345微米)之一平均寬度及約0.88之一長度/平均寬度比率。相比而言，缺乏突出部574之一類似電感器將具有6個最小線寬度501(例如，約305微米)之一平均寬度及約1之一長度/平均寬度比率。因此，突出部574使平均寬度增加約14%且使長度/平均寬度比率降低約12%。
此外，使突出部574之一有效長度(第二長度585)降低一單個最小線寬度510(例如，約51微米)將使電感器572之平均寬度僅增加約2.5%且使長度/平均寬度比率僅降低約2.44%。因此，調整突出部574之尺寸可用於精細地調諧長度/平均寬度比率，且藉此精細地調諧電感器572之電感。
再次參考圖5D，電感器587可具有約4.8個最小線寬度501(例如，約244微米)之一平均寬度及約2.08之一長度/平均寬度比率。相比而言，缺乏突出部588之一類似電感器將具有4.4個最小線寬度510(例如，約224微米)之一平均寬度及約2.27之一長度/平均寬度比率。因此，突出部588使平均寬度增加約9.1%且使長度/平均寬度比率降低約8.3%。
此外，使任一突出部588之有效長度596增加一單個最小線寬度510(例如，約51微米)將使電感器587之平均寬度僅增加約2.08%且使長度/平均寬度比率僅降低約2.04%。因此，調整突出部588中之一或多者之尺寸可用於精細地調諧長度/平均寬度比率，且藉此精細地調諧電感器587之電感。
測試方法
參考圖18，一測試總成1800可用於測試根據本發明之態樣之一多層濾波器1802之效能特性，諸如插入損耗及回波損耗。濾波器1802可安裝至一測試板1804。一輸入線1806及一輸出線1808各自與測試板1804連接。測試板1804可包括微帶線1810，該等微帶線電連接輸入線1806與濾波器1802之一輸入且電連接輸出線1808與濾波器1802之一輸出。使用一源信號產生器(例如，一1806吉時利(Keithley)2400系列源量測單元(SMU)，舉例而言，一吉時利2410-C SMU)將一輸入信號施加至輸入線且在輸出線1808處量測濾波器1802之所得輸出(例如，使用源信號產生器)。針對濾波器之各種組態而重複此。
熟習此項技術者可實踐本發明之此等及其他修改及變化形式，此並不背離本發明之精神及範疇。另外，應理解，各種實施例之態樣可整體或部分地互換。此外，熟習此項技術者將瞭解，前述說明僅藉由實例之方式，且並不意欲限制附隨申請專利範圍中所進一步闡述之本發明。
300:帶通濾波器/濾波器/多層濾波器
310:端子
312:接地平面
316:信號路徑
318:輸入
320:輸出
322:通孔
324:中間導電層/中間層
326:通孔
330:導電層
334:通孔
336:部分
337:突片
338:連接器部分
340:連接
342:第一電感器
346:第二電感器/電感器
348:通孔
349:第一位置
351:第二位置
352:導電層
354:部分
356:第三電感器/電感器
357:第一位置
359:第二位置
360:通孔
364:突出部
366:通孔
368:中間層
370:第四電感器
371:第一位置
373:第二位置
374:通孔
376:中間層
380:導電層

Claims (21)

  1. 一種多層電子裝置，其包含：複數個介電層；一信號路徑，其具有一輸入及一輸出；及一電感器，其包含上覆於該複數個介電層中之一者上之一導電層，且其中該電感器在一第一位置處與該信號路徑電連接且在一第二位置處與該信號路徑或一接地中之至少一者電連接，且其中：該電感器具有一外周界(perimeter)，該外周界包含在一第一方向上面向外之一第一筆直邊緣(straight edge)及平行於該第一筆直邊緣且在該第一方向上面向外之一第二筆直邊緣；該第二筆直邊緣在該第一方向上自該第一筆直邊緣偏移一偏移(offset)距離，該偏移距離小於約500微米且小於該電感器在該第一方向上於該第一筆直邊緣處之一第一寬度之約90%；該電感器在該第一方向上於該第二筆直邊緣處具有一第二寬度；且其中該第二寬度與該第一寬度之一比率介於自約1.02至約1.9之範圍內。
  2. 如請求項1之多層電子裝置，其中該外周界包含延伸於該第一筆直邊緣與該第二筆直邊緣之間的一寬度間斷(discontinuity)邊緣。
  3. 如請求項2之多層電子裝置，其中寬度間斷邊緣垂直於該第一筆直邊緣及第二筆直邊緣。
  4. 如請求項2之多層電子裝置，其中寬度間斷邊緣與該電感器之一縱向中心線之一隅角間隔開至少約30微米。
  5. 如請求項1之多層電子裝置，其中該偏移距離近似等於一最小線寬度。
  6. 如請求項1之多層電子裝置，其中該電感器具有小於約10之一長度/平均寬度比率。
  7. 如請求項1之多層電子裝置，其中該電感器具有小於約1mm之一平均寬度。
  8. 如請求項1之多層電子裝置，其中該電感器具有小於約2mm之一有效長度。
  9. 如請求項2之多層電子裝置，其中該電感器包含一額外寬度間斷邊緣，且其中該額外寬度間斷邊緣與寬度間斷邊緣關於該電感器之一縱向中心線或一橫向中心線中之至少一者對稱。
  10. 如請求項1之多層電子裝置，其中該多層電子裝置被組態為一濾波器。
  11. 如請求項10之多層電子裝置，其中該濾波器具有大於約6GHz之一特性頻率。
  12. 如請求項11之多層電子裝置，其中該特性頻率包含一低通頻率、一高通頻率或一帶通頻率之一上限中之至少一者。
  13. 如請求項1之多層電子裝置，其中一第二導電層與一第一導電層在Z方向上間隔開小於100微米。
  14. 如請求項1之多層電子裝置，其進一步包含一接地平面及一通孔，該通孔將一第一導電層或一第二導電層中之至少一者電連接至該接地平面。
  15. 如請求項1之多層電子裝置，其進一步包含一介電材料，該介電材料具有如在25℃之一操作溫度及1MHz之頻率下根據IPC TM-650 2.5.5.3而判定之小於約100之一介電常數。
  16. 如請求項1之多層電子裝置，其進一步包含一介電材料，該介電材料具有如在25℃之一操作溫度及1MHz之頻率下根據IPC TM-650 2.5.5.3而判定之大於約100之一介電常數。
  17. 如請求項1之多層電子裝置，其進一步包含一介電材料，該介電材料包括一環氧樹脂(epoxy)。
  18. 如請求項1之多層電子裝置，其進一步包含一有機介電材料。
  19. 如請求項18之多層電子裝置，其中有機介電材料包含液晶聚合物或聚苯醚(polyphenyl)中之至少一者。
  20. 一種形成一多層電子裝置之方法，該方法包含：提供複數個介電層；形成複數個導電層，該複數個導電層上覆於該複數個介電層中之至少某些介電層上以形成具有一輸入及一輸出之一信號路徑；其中該信號路徑包含一電感器，該電感器在一第一位置處與該信號路徑電連接且在一第二位置處與該信號路徑或一接地中之至少一者電連接，且其中該電感器具有一外周界，該外周界包含在一第一方向上面向外之一第一筆直邊緣及平行於該第一筆直邊緣且在該第一方向上面向外之一第二筆直邊緣，並且其中該第二筆直邊緣自該第一筆直邊緣偏移一偏移距離，該偏移距離小於約500微米且小於該電感器在該第一方向上於該第一筆直邊緣處之一第一寬度之約90%，且其中該電感器在該第一方向上於該第二筆直邊緣處具有一第二寬度，且其中該第二寬度與該第一寬度之一比率介於自約1.02至約1.9之範圍內。
  21. 一種設計一多層電子裝置之一電感器之方法，該方法包含：基於針對該電感器之一目標電感值而選擇該電感器之一有效長度及一寬度；將與該電感器之一突出部相關聯之一偏移距離定大小，該偏移距離 係在該電感器之一周界之一第一筆直邊緣與該電感器之該周界之一第二筆直邊緣之間，該偏移距離小於500微米且小於該電感器在一第一方向上於該第一筆直邊緣處之一第一寬度之約90%，且其中該第一筆直邊緣在該第一方向上面向外，並且其中該第二筆直邊緣與該第一筆直邊緣平行且在該第一方向上面向外，且其中該電感器在該第一方向上於該第二筆直邊緣處具有一第二寬度，且其中該第二寬度與該第一寬度之一比率介於自約1.02至約1.9之範圍內。
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