專(zhuān)利名稱(chēng)：電感器和濾波器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用在例如微波段或毫米波段中的無(wú)線(xiàn)通信或電 磁波的接收發(fā)送中的電感器和濾波器。
背景技術(shù)：
有利用使電極部分從基板浮起的氣橋結(jié)構(gòu)的電感器的技術(shù)(例如，
參照專(zhuān)利文獻(xiàn)1和2)。
在專(zhuān)利文獻(xiàn)1中公開(kāi)的電感器采用使凸形剖面的導(dǎo)體圖案從基板 浮起而形成，使導(dǎo)體圖案的剖面面積增大的氣橋(airbridge)結(jié)構(gòu)。
在專(zhuān)利文獻(xiàn)2中公開(kāi)的電感器采用在基板上疊層第1層的導(dǎo)體圖 案和第2層的導(dǎo)體圖案，將第1層的導(dǎo)體圖案和第2層的導(dǎo)體圖案串聯(lián) 連接的氣橋結(jié)構(gòu)。
這些電感器理想上只應(yīng)具備電感成分，但在實(shí)際的電路中具有電阻 成分，會(huì)產(chǎn)生電阻損失。與純粹的電感器越接近，則作為電感器的特性 值的Q值越大，因此優(yōu)選Q值大的電感器。電感器的Q值，根據(jù)使用的 頻率(角頻率CD)、電感成分L和電阻成分r，用以下公式表示。
Q=coL / r
專(zhuān)利文獻(xiàn)1 :日本國(guó)特許第3 4 5 0 7 1 3號(hào)公報(bào) 專(zhuān)利文獻(xiàn)2 :日本國(guó)特開(kāi)2 0 0 7 — 6 7 2 3 6號(hào)公報(bào) 在微波/毫米波段等的高頻率波段中，顯著表現(xiàn)導(dǎo)體內(nèi)的電流分布 (表面效應(yīng))，由于電極的表面效應(yīng)的影響，電感器的電阻成分增大。
例如由于在2 GH z波段使用了金電極時(shí)的趨表深度為Ss = l .
m，比基于一般鍍的電極厚度(例如約6pm以上)小，因此在電極表
面厚度l. 7pm的部分，電流集中，電感器的電阻成分r增大。
雖然在專(zhuān)利文獻(xiàn)1中，使導(dǎo)體的剖面面積變大，但在高頻率波段中，
即使將導(dǎo)體的剖面面積變大，由于表面效應(yīng)，也不太能抑制電阻成分r ，不太能改善電感器Q值。
在專(zhuān)利文獻(xiàn)2中，通過(guò)串聯(lián)連接第1層的導(dǎo)體圖案和第2層的導(dǎo)體 圖案，能增大合成的電感L，改善電感器的Q值。但是，在該結(jié)構(gòu)中， 為了抑制寄生電容量，在線(xiàn)圈間需要大的空氣間隔，必須將上級(jí)的線(xiàn)圈 配置在與電極厚度相比極高的位置上，因此很難小型化(薄型化 (low-profile design))。再有，由于上級(jí)的線(xiàn)圈與下級(jí)的線(xiàn)圈只有一 處連接，因此不能確保結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的后的是提供一種具有高結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和高Q值的電感器，和提 供一種具備該電感器的濾波器。
本發(fā)明的電感器具備第1氣橋電極和第2氣橋電極。第l氣橋電
極，在基板上的多個(gè)支撐位置之間，以從基板浮起的狀態(tài)被架設(shè)。第2 氣橋電極，在第l氣橋電極上的多個(gè)支撐位置之間，以從第l氣橋電極 浮起的狀態(tài)被架設(shè)。
在該結(jié)構(gòu)中，通過(guò)并聯(lián)連接第1及第2氣橋電極，來(lái)増加第l及第 2氣橋電極的合計(jì)的表面面積。因此，即使產(chǎn)生表面效應(yīng)，也能緩和電 流集中，抑制電阻成分的增大，改善電感器的Q值。另外，由于由多個(gè) 支撐位置支撐第1及第2氣橋電極，因此結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高。
第1及第2氣橋電極的電極厚度比電感器使用頻率中的趨表深度 大。假設(shè)只用1級(jí)氣橋電極構(gòu)成電感器時(shí)，即使使其電極厚度比電感器 的使用頻率中的趨表深度大，由于表面效應(yīng)，也會(huì)減低電感器的Q值的 提高効果?？墒牵诒窘Y(jié)構(gòu)中，由于緩和表面面積大的電流集中，能得 到Q值高的電感器。
第2氣橋電極支撐位置與第1氣橋的支撐位置一致。由此，能更提
高電感器的強(qiáng)度。
第2氣橋電極的支撐位置也能從第1氣橋的支撐位置錯(cuò)位。由此， 能平坦化第2氣橋電極的支撐位置上表面的形狀。假設(shè)，第2氣橋電極
的支撐位置上表面的形狀為向基板側(cè)較大地沉入的形狀，則其周邊的電 極表面彼此接近，放射電磁場(chǎng)集中，放射損失變大，若平坦則能抑制該損失。
基板優(yōu)選為G a A s基板。G a A s基板的t a n5小，能抑制由 基板引起的損失。
本發(fā)明的濾波器優(yōu)選具備所述電感器。由此，能抑制電感器的電阻 成分，構(gòu)成插入損失小的濾波器。
根據(jù)本發(fā)明，由于并聯(lián)連接第1氣橋和第2氣橋，因此能緩和高頻 率波段中的電流集中，構(gòu)成高強(qiáng)度、高Q值的電感器。


圖1是表示實(shí)施方式1的電感器的結(jié)構(gòu)的圖。' 圖2是表示同一電感器的電感器部的結(jié)構(gòu)的圖。 圖3是說(shuō)明仿真的圖。
圖4是表示實(shí)施方式2的電感器的結(jié)構(gòu)的圖。
圖5是說(shuō)明實(shí)施方式3的濾波器的圖。
圖中
1 一基板，
6 A、 6 B—端子電極， 7—電感器部，
8 —樹(shù)脂層，
1 0 、 2 0 —電感器，
1 1 、 2 1 —支撐位置，
12、 13、 2 3—?dú)鈽虿浚?br> 1 2 A、 13 A—接種(seed)層，
1 2 B、 13 B—鍍層。
具體實(shí)施例方式
以下，參照各

本發(fā)明的實(shí)施方式。
圖1是表示實(shí)施方式1的電感器的結(jié)構(gòu)的圖，(A)是上表面圖， (B)是B —B剖面圖，(C)是基板表面的平面圖。
該電感器l 0為在2 GH z波段利用的電感器，具備基板l，樹(shù)脂層8，電感器部7和端子電極6 A、 6B。這里，作為基板l，使用 相對(duì)介電常數(shù)sf12. 9、介電損耗因數(shù)tan5二2. 4 x 1 0'4、基板 厚度l 0 Opm的GaA s半導(dǎo)體基板。電感器部7由以上表面形狀為 內(nèi)徑約3 0 0 nm、繞數(shù)1 . 5 、電極寬度約3 0 pm的螺旋狀構(gòu)成的導(dǎo) 體圖案形成。樹(shù)脂層8為聚酰亞胺(P I )或苯并環(huán)丁烯(B C B )等 的絕緣性樹(shù)脂材料，在包含基板1的表面的電感器部7的形成區(qū)域的范 圍中，以厚度約2 5pm而形成。端子電極6A、 6B連接電感器部7 的兩端而形成。
圖2是表示電感器10的電感器部7的結(jié)構(gòu)的圖，(A)是電感器 部7的擴(kuò)大平面圖，(B)是電感器部7的B — B剖面圖，(C)是電 感器部7的C一C剖面圖，(D)是電感器部7的D — D剖面圖。
電感器部7具備在相對(duì)于對(duì)基板l垂直方向上疊層的氣橋部l 2，和氣橋部l 3。氣橋部l 2、 1 3的各自的電極厚度約6pm、空 氣間隔平均約4pm，分別具備接種層l 2A、 1 3A和鍍層1 2B、 1 3 B。接種層1 2 A、 13 A和鍍層1 2 B、 13 B利用光刻法等的 薄膜細(xì)微加工處理而構(gòu)成，接種層1 2 A、 1 3 A由鈦等組成，鍍層1 2B、 13B由(j-4. 1 x l 07S / m的金組成。
氣橋部l3在支撐位置1l與氣橋部l2導(dǎo)通，在其它的位置上為 從氣橋部l 2浮起的電極結(jié)構(gòu)。氣橋部1 2在支撐位置1 l上連接到基 板上，在其它的位置上為從基板l浮起的電極結(jié)構(gòu)。這里，在支撐位置 1 1構(gòu)成為大致圓柱形狀地設(shè)置的筒狀，其直徑為3 Opm。
在該電感器l 0中，氣橋部l 2、 1 3的電極厚度為約6j^m,但 由于在2 G H z波段的金的趨表深度為5 s = 1 . 7 pm ，因此通過(guò)表面 效應(yīng)，分別在氣橋部l 2、 1 3的各自的表面附近集中流過(guò)電流。
可是，電感器的Q值依存于電感器的表面面積，由于并聯(lián)連接氣橋 部l 2、 13，則氣橋部l 2、 1 3的合計(jì)的表面面積大，因此電流分 別分散流過(guò)氣橋部1 2 、 1 3 ，能抑制基于表面效應(yīng)的電流集中。因此， 能抑制基于表面效應(yīng)的端子電極6A、 6B間的電阻的增大，而將電感 器的Q值維持在高值。
另外，由于用多個(gè)支撐位置l l分別支撐氣橋部l 2、 1 3，因此
6在平面內(nèi)的同一點(diǎn)為相同電位，不產(chǎn)生寄生電容量。因此，即使氣橋部
1 2、 1 3的空氣間隔與電極寬度、電極厚度、支撐位置的直徑相比小， 氣橋部l 2、 1 3間的寄生電容量也不增大。另外，由于用多個(gè)支撐位 置1 1分別支撐氣橋部12、 13，因此能確保氣橋部12、 1 3的強(qiáng) 度。
另外，在本結(jié)構(gòu)中，由于能實(shí)現(xiàn)電感器的高Q化，因此即使不將螺 旋電感器的內(nèi)徑或電極寬度變大，也能實(shí)現(xiàn)所希望的高Q值。因此，與 通過(guò)將螺旋電感器的內(nèi)徑或電極寬度變大來(lái)實(shí)現(xiàn)高Q化的結(jié)構(gòu)相比，能 抑制電感器的占有面積，實(shí)現(xiàn)電感器的小型化。
另外，在本實(shí)施方式中，表示了將電感器部7的上表面形狀作為螺 旋狀的例子，但也能根據(jù)必要的電感值、尺寸制約等變更其繞數(shù)或內(nèi)徑、 電極寬度、電極厚度、空氣間隔。另外，電感器的上表面形狀也能是多 角形線(xiàn)狀或直線(xiàn)狀。另外，氣橋部的級(jí)數(shù)在2級(jí)以外，也能是3級(jí)或4 級(jí)。
另外，基板1除了使用G a A s基板之外，也能使用以下基板S i基板、在S i基板上實(shí)施高電阻處理的高電阻S i基板、S i 02基 板、玻璃基板、A 1 2 0 3 (氧化鋁，藍(lán)寶石)基板等，只要是能使用薄 膜處理的基板即可。另外，也能不必設(shè)置樹(shù)脂層8。
下面，說(shuō)明為了將基于本發(fā)明的結(jié)構(gòu)的Q值與比較例相比進(jìn)行的仿真。
圖3是表示與電感器的Q值相關(guān)的仿真結(jié)果的圖，(A)是在仿 真中使用的電感器的上表面的圖，(B)是表示同一電感器的Q值的頻 率特性的圖。
在仿真中，將電感器的繞數(shù)設(shè)為O. 5，繞數(shù)之外的設(shè)定與實(shí)施方 式1相同，測(cè)定出以下的5個(gè)例子的Q值。
比較例l: l層的固態(tài)(non-floating)電極(電極厚度6pm) 比較例2: l層的氣橋電極(電極厚度6pm) 比較例3: l層的氣橋電極(電極厚度12nm) 本構(gòu)成例l: 2層的氣橋電極(電極厚度6pm) 本構(gòu)成例2: 3層的氣橋電極(電極厚度6pm)仿真的結(jié)果，在2GHz上的Q值如下。
比較例1 : Q = 2 7
比較例2 : Q = 2 8
比較例3 : Q = 3 0
本構(gòu)成例1 : Q = 3 5
本構(gòu)成例2 : Q = 3 4
在本構(gòu)成例1及2中，電感器的Q值與比較例相比，能改善2 5% 以上。另夕卜，本構(gòu)成例2相對(duì)于氣橋電極的剖面面積相同的比較例3也 能將電感器的Q值改善約1 7%。根據(jù)以上的仿真結(jié)果，通過(guò)本發(fā)明的 効果，也可確認(rèn)能夠改善電感器的Q值。
下面，說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式2。
圖4是表示實(shí)施方式2的電感器的結(jié)構(gòu)圖，(A)是上表面圖， (B)是B —B剖面圖，(C)是C —C剖面圖，(D)是D — D剖面 圖。這里，在與上述結(jié)構(gòu)相同的結(jié)構(gòu)上附加了相同的標(biāo)記，省略說(shuō)明。
本實(shí)施方式的電感器2 0的上級(jí)的氣橋部2 3與下級(jí)的氣橋部1 2間的連接位置與實(shí)施方式1的電感器1 0不同。
具體來(lái)說(shuō)，氣橋部2 3在支撐位置2 l與氣橋部l 2導(dǎo)通，在其它 的位置上為從氣橋部l 2浮起的電極結(jié)構(gòu)。氣橋部2 3的支撐位置2 1 從氣橋部1 2的支撐位置1 1上錯(cuò)位，在支撐位置2 1構(gòu)成為直徑3 0 Hm的大致圓柱形狀的筒狀。
該電感器2 o通^;包含鍍處理的以下的示意處理來(lái)制造。
處理l:首先，在基板l上形成抗蝕劑，通過(guò)曝光及去除抗蝕劑在
支撐位置ll設(shè)置開(kāi)口。
處理2 :接著，在抗蝕劑上及開(kāi)口內(nèi)形成構(gòu)成氣橋部1 2的鍍電極。 處理3:接著，在其上再形成抗蝕劑，通過(guò)曝光及去除抗蝕劑在支
撐位置2l設(shè)置開(kāi)口。
處理4 :接著，在抗蝕劑上及開(kāi)口內(nèi)形成構(gòu)成氣橋部2 3的鍍電極。 通過(guò)以上的示意處理，形成電感器2 0的氣橋部1 2及氣橋部23 。
這時(shí)，由處理2形成的氣橋部1 2的、支撐位置1 1的上表面與周
8圍相比更沉入基板側(cè)。另外，由處理4形成的氣橋部2 3的、支撐位置 2 1的上表面也比周?chē)寥牖鍌?cè)。假設(shè)，支撐位置1 1與支撐位置 2 l不錯(cuò)位，則氣橋部2 3的上表面將極大地沉入基板側(cè)，電極表面的 不連續(xù)性變大。這樣，在該位置，部分電極表面彼此接近，產(chǎn)生放射電 磁場(chǎng)的集中，放射損失變大。因此，在本實(shí)施方式中，通過(guò)使支撐位置 2 1與支撐位置1 1錯(cuò)位，從而平坦化氣橋部2 3的上表面，減低放射 損失，將電感器高Q化。
另外，處理3中的曝光時(shí)，在氣橋部l 2上表面的沉入基板側(cè)的位 置開(kāi)口抗蝕劑的情況下，通過(guò)氣橋部1 2上表面的沉入，焦點(diǎn)距離錯(cuò)位， 有曝光不足或過(guò)度曝光的擔(dān)心。這樣，有氣橋部l 2及氣橋部2 3的連 接不良或產(chǎn)生不必要的短路的情況，而通過(guò)本實(shí)施方式所示的將支撐位 置1 1與支撐位置2 1錯(cuò)位，由此在氣橋部1 2的平坦的上表面部分形 成支撐位置2 1，能減輕所述的不良產(chǎn)生。
下面，根據(jù)圖5說(shuō)明實(shí)施方式3的濾波器的結(jié)構(gòu)。
圖5 (A)是本實(shí)施方式的濾波器的電路圖，同一圖(B)是說(shuō)明 同一濾波器的頻率特性的圖。
該濾波器由電容C 1 C 6和電感L 1 L 3構(gòu)成。電容C 4和電 感L 1構(gòu)成輸入級(jí)的LC并聯(lián)共振電路。電容C 5和電感L 2構(gòu)成中間 級(jí)的LC并聯(lián)共振電路。電容C 6和電感L 3構(gòu)成輸出級(jí)的LC并聯(lián)共 振電路。另外，輸入級(jí)的LC并聯(lián)共振電路與中間級(jí)的LC并聯(lián)共振電 路用相互電容C 1耦合。中間級(jí)的L C并聯(lián)共振電路與輸出級(jí)的L C并 聯(lián)共振電路用相互電容C 2耦合。輸入級(jí)的L C并聯(lián)共振電路與輸出級(jí) 的LC并聯(lián)共振電路用跨越的耦合電容C 3耦合。
這里，圖5 (B)表示濾波器的通過(guò)特性S 2 1的仿真結(jié)果。在同 一圖中，用實(shí)線(xiàn)表示作為電感L 1 L 3使用高Q (Q = 4 0 )的電感 器的情況，用波狀線(xiàn)表示作為電感L 1 L 3使用比較對(duì)象的低Q (Q =3 0)的電感器的情況。
使用高Q的電感器的濾波器，其通過(guò)波段內(nèi)的2. 5GHz的插入 損失為一l. 5 1dB， 2. 7 GH z的插入損失為一 1 . 3 1dB, 使用低Q的電感器的濾波器，其通過(guò)波段內(nèi)的2. 5GHz的插入損失為一2. 3 3dB， 2. 7 GH z的插入損失為一 1 . 8 3 d B 。因此， 能確認(rèn)在使用高Q的電感器的濾波器中插入損失小。另外，本構(gòu)成例與 比較例通過(guò)波段的下限幾乎相等，能確認(rèn)使用高Q的電感器的情況下濾 波器的Q值高。
另外，在同一濾波器中，通過(guò)輸入輸出級(jí)的共振電路間的跨越耦合， 在通過(guò)波段的低波段側(cè)產(chǎn)生衰減極，在該衰減極(約2 . 1 7 G H z ) 的衰減量，使用高Q的電感器的例子為一2 7. 2 7 dB，使用低Q的 電感器的例子為一 2 3. 9 7 d B，能確認(rèn)通過(guò)采用高Q的電感器，其
衰減量變深了。.
如上所述，通過(guò)由本發(fā)明的電感器構(gòu)成電感L 1 L 3 ，作為高 Q的電感器，能確認(rèn)減低了電感L 1 L 3中的導(dǎo)體損失，能抑制濾波 器的插入損失。
權(quán)利要求
1.一種電感器，具備第1氣橋電極，在基板上的多個(gè)支撐位置之間，以從所述基板浮起的狀態(tài)被架設(shè)；第2氣橋電極，在所述第1氣橋電極上的多個(gè)支撐位置之間，以從所述第1氣橋電極浮起的狀態(tài)被架設(shè)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電感器，其特征在于，所述第1及第2氣橋電極的電極厚度比電感器使用頻率下的趨表 深度大。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電感器，其特征在于，所述第2氣橋電極的支撐位置與所述第1氣橋的支撐位置一致。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電感器，其特征在于，所述第2氣橋電極的支撐位置與所述第1氣橋的支撐位置錯(cuò)位。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1 4中任一項(xiàng)所述的電感器，其特征在于， 所述基板為G a A s半導(dǎo)體基板。
6. —種濾波器，其特征在于， 具備權(quán)利要求1 5中任一項(xiàng)所述的電感器。
全文摘要
謀求提供一種具有高結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和高Q值的電感器。電感器(10)具備氣橋部(12)和氣橋部(13)。氣橋部(12)在基板(1)上的多個(gè)支撐位置(11)之間，以從基板(1)浮起的狀態(tài)來(lái)架設(shè)。氣橋部(13)在氣橋部(12)上的多個(gè)支撐位置(11)之間，以從第1氣橋部(12)浮起的狀態(tài)來(lái)架設(shè)。由此并聯(lián)連接氣橋部(12)與氣橋部(13)，分散電流，分別減低了氣橋部(12)及氣橋部(13)的各自之中的導(dǎo)體損失。
文檔編號(hào)H01F17/00GK101625920SQ20091014106
公開(kāi)日2010年1月13日 申請(qǐng)日期2009年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月11日
發(fā)明者向山和孝, 川合浩史, 濱田顯德, 矢谷直人, 稻井誠(chéng) 申請(qǐng)人:株式會(huì)社村田制作所