專利名稱：帶有聚合物層的表面安裝濾波器的制作方法
發(fā)明的背景本發(fā)明一般涉及適于表面安裝于較大電路板上的小電子元件。具體說，本發(fā)明涉及一種用于各種應(yīng)用的表面安裝濾波器件。
表面安裝元件經(jīng)常是矩形的，并且非常小。例如，元件可以具有小于1／10英寸的長度和寬度。一般說，元件主體包括與批量生產(chǎn)焊接技術(shù)兼容的側(cè)端子。
所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員都知道，濾波器常常通過電子元件的各種組合來形成。所說元件可以是分立元件，或芯片上的組合。元件值和它們的配置決定了濾波器濾過的頻率。例如，可以以此方式構(gòu)成低通濾波器(LPF)、高通濾波器(HPF)、帶通濾波器(BPF)和帶阻濾波器。
需要與表面安裝技術(shù)兼容的新穎濾波器件。
發(fā)明的概述本發(fā)明認(rèn)識到現(xiàn)有技術(shù)結(jié)構(gòu)和方法的各個缺點。因此，本發(fā)明的目的是提供新穎的表面安裝元件。
本發(fā)明的更具體的目的是提供各種用于表面安裝濾波器件的新穎結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明再一目的是提供特別適用于各種應(yīng)用的小型濾波器件。
本發(fā)明還一目的是提供制造濾波器件的新穎方法。
借助于包括其上具有多個電端子的器件主體的表面安裝濾波器件，可以實現(xiàn)這些目的。所說器件主體包括具有上表面和下表面的絕緣襯底。襯底的上表面上，至少限定一個以第一電容器極板形式的第一導(dǎo)電圖形。介質(zhì)層設(shè)于導(dǎo)電圖形的上面。介質(zhì)層上，設(shè)有第二導(dǎo)電圖形，該圖形至少限定一個與所說第一電容器極板套準(zhǔn)的第二電容器極板。第二導(dǎo)電圖形還至少限定電感線圈的一部分。
在例示實施例中，在介質(zhì)層之上，設(shè)置一層或多層絕緣聚合物，例如聚酰亞胺。該絕緣層較好是限定與第二導(dǎo)電圖形的電感線圈的那部分套準(zhǔn)的導(dǎo)體溝道。設(shè)于導(dǎo)體溝道中的一個導(dǎo)體完成該電感線圈，和／或?qū)⑵浜穸仍龃蟮较Ｍ闹?。這些絕緣層上，較好是設(shè)置絕緣蓋層，根據(jù)實施情況，該蓋層可以是聚合片材料或剛性絕緣材料。
利用以下將詳細(xì)介紹的所公開的元件的不同組合和再組合，以及實現(xiàn)它們的方法，可以提供本發(fā)明的其它目的、特點及各個方面。
附圖簡介對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，包括其最佳實施模式的本發(fā)明的充分且可能的公開，更具體記載于說明書的其余部分，包括各附圖，各附圖中

圖1是本發(fā)明的濾波器件的示意圖，該濾波器安裝于電路板上，使用時能顯露出來；圖2是本發(fā)明的濾波器件中優(yōu)選的電路配置的示意圖；圖3是圖1所示濾波器件的放大透視圖；圖4是沿圖3的線4-4取的剖面圖；圖5是沿圖4的線5-5取的平面圖，展示了本發(fā)明的濾波器件中一種優(yōu)選的導(dǎo)體布局；圖6A至6F是展示用于形成圖5所示導(dǎo)體布局的依次形成的各層的平面圖；圖7是類似于圖5取的平面圖，展示了本發(fā)明濾波器件中另一種導(dǎo)體布局；圖7A到7F是展示用于形成圖7所示導(dǎo)體布局的依次形成的各層的平面圖；圖8是展示制造圖3所示的表面安裝濾波器的優(yōu)選方法的流程圖；圖9是類似于圖8的流程圖，展示了制造倒裝芯片元件的優(yōu)選方法；圖10是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)成的諧振器件的透視圖；圖11是圖10所示諧振器件的一種優(yōu)選電路配置的示意圖；圖12是展示可用于制造圖10所示諧振器的一種導(dǎo)體圖形的平面圖；圖13是展示可用于制造圖10所示諧振器的另一種導(dǎo)體圖形的平面圖；圖14A到14F是展示用于制造圖13的導(dǎo)體布局的依次形成的各層的平面圖；及圖15是展示制造如圖13所示的表面安裝諧振器的優(yōu)選方法的流程圖。
本說明書和附圖中重復(fù)使用的參考標(biāo)記意在表示本發(fā)明的相同或類似結(jié)構(gòu)或部件。
優(yōu)選實施例的具體介紹所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)理解，這里的討論只是對例示實施例的介紹，并不想限制本發(fā)明的更寬的方面，這些方面可以按例示結(jié)構(gòu)實施。
本發(fā)明提供了具有多層結(jié)構(gòu)的各種表面安裝器件，以獲得希望的濾波器配置。例如，電容器和電感器設(shè)置于同一芯片上，形成各種LC濾波器，例如LPF、HPF、BPF和BRF或它們的組合及LC諧振器結(jié)構(gòu)。所說芯片較好是利用薄膜技術(shù)形成，可以極大地減小元件或電路尺寸。
根據(jù)本發(fā)明的一個重要方面，所說多層可以包括電容層、電感層和它們的組合層。本發(fā)明的濾波器可用于各種蜂窩電話、呼機(jī)系統(tǒng)、無繩LANs、和其它無繩通信系統(tǒng)的高頻應(yīng)用(例如，100HMz以上)。
下面參見圖1，該圖示出了濾波器10，它表面安裝于印刷電路板12上時可以露出。一般情況下，電路板12可由低溫有機(jī)材料構(gòu)成，其上帶有一般為利用波峰、回流、汽相或人工焊接技術(shù)等施加的低溫共晶焊料的焊料。
如圖所示，濾波器10包括其上具有多個端子16、18、20和22的器件主體14。端子16和18在各安裝焊盤例如焊盤24處附著于板12上。可以利用已知的微型條技術(shù)，在電路板12的上表面上限定例如條26等導(dǎo)電條。如圖所示，導(dǎo)電條從各安裝焊盤伸出，提供與其它電路的電通信。這種情況下，端子16是器件輸入，器件輸出是端子18。端子20和22附著于單個安裝焊盤28上，安裝焊盤28通過通路32和34與地層30電連接。
圖2展示了一種濾波器配置，例如LPF，包括一個電感線圈36和表示為38、40和42的多個電容器。這種情況下，電感線圈36和電容器40并聯(lián)于輸入端子16和輸出端子18之間。電容器38和42接在地及各端子16和18之間。
現(xiàn)參見圖3，器件主體14常為矩形，限定了一個較長的長度尺寸，較短的寬度尺寸。器件主體14的尺寸較好是形成為適應(yīng)其它小表面安裝元件的標(biāo)準(zhǔn)尺寸，例如多層陶瓷電容器。根據(jù)工業(yè)實際情況，這種元件的尺寸一般表示為數(shù)字“XXYY”，XX和YY分別是長度和寬度，一般為百分之幾英寸。該情況下，典型尺寸為0805。
參見圖4，器件主體14包括較好是由氧化鋁等剛性材料構(gòu)成的絕緣襯底44。例如，釉面氧化鋁襯底可用于此目的。如果需要，代之以提供多層構(gòu)圖的導(dǎo)體，以實現(xiàn)希望的濾波功能。較好由玻璃、玻璃-陶瓷、氧化鋁或類似的剛性絕緣材料構(gòu)成的密封蓋46設(shè)置于替代的各層上?？梢杂煤线m的聚合物材料例如聚酰亞胺作某些實施例中的密封蓋。這是器件的倒裝片方式特別希望的。
圖5展示了在其構(gòu)成為本發(fā)明的濾波器時可以顯露出的圖2的電路配置。可以看出，電容器38、40和42形成于設(shè)置大部分電感線圈36的層之下。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可以看出，每個電容器38、40和42實際上形成為通過共同下電極板串聯(lián)的兩個電容器。可以看出，電感線圈36的上層部分的各端部與底下的各導(dǎo)體套準(zhǔn)，以提供與端子16和18的電通信。
下面結(jié)合圖6A至6F介紹濾波器件的各導(dǎo)體形成的方式。如圖6A所示，這里限定多個電容器極板48、50和52的第一導(dǎo)電圖形形成于襯底44的上表面上。一般情況下，電容器極板48、50和52非常薄，可利用已知的光刻技術(shù)限定。在優(yōu)選實施例中，電容器極板48、50和52由厚約2微米的鋁構(gòu)成。該層稱作“PadⅠ”。
參見圖6B，接著淀積例如SiNO、或SiO2等介質(zhì)層54，與襯底44的上表面共同延伸。結(jié)果，介質(zhì)層54將覆蓋襯底44上的第一導(dǎo)電圖形。在優(yōu)選實施例中，以此方式施加厚約1．65微米的介質(zhì)。
如圖6C所示，然后，較好是利用光刻技術(shù)，在上述介質(zhì)層54上，形成第二導(dǎo)電圖形?？梢钥闯?，第二導(dǎo)電圖形限定疊于各電容器極板48、50和52上的電容器極板結(jié)構(gòu)56a-56b、58a-58b、60a-60b。第二導(dǎo)電圖形還限定了由62和64表示的電感線圈互連。優(yōu)選實施例中可以具有厚約2微米的導(dǎo)體的該層可稱作“PadⅡ”。
至少可由聚酰亞胺或類似的聚合物構(gòu)成的兩個絕緣層設(shè)置于第二導(dǎo)電圖形上。圖4的實施例包括分別表示為66和68的兩個聚合物層。分別示于圖6D和6F中的這些層可稱為“PolyⅠ”和“PolyⅡ”。
聚合物絕緣層限定與底層薄膜導(dǎo)體的某些部分套準(zhǔn)的導(dǎo)體溝道。例如電鍍填充這些導(dǎo)體溝道，以加厚電感線圈圖形，并提供與器件側(cè)上的各端子的連接。例如，可以利用至少15微米、較好約25微米的聚合物層提供類似厚度的導(dǎo)體。
從圖6D可以看出，疊于互連62上的導(dǎo)體溝道是不連續(xù)的，留有短抽頭部分70和通路導(dǎo)體72。結(jié)果，在上層線圈圖形的各匝將交叉的位置，提供了絕緣橋。與線圈的電連接通過薄層互連62保持。
圖6E示出了然后在層66上形成的薄層圖形(“PadⅢ”)。如圖所示，該圖形是上層電感線圈的圖形。最后的聚合物層68(圖6F)限定了與該圖形套準(zhǔn)的導(dǎo)體溝道，該圖形中，如上所述通過電鍍或其它合適的方法提供加厚的導(dǎo)體。
所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)，可以實現(xiàn)各種替代的層結(jié)構(gòu)及各種電路配置。例如，圖7示出了一種替代的濾波器10’，其中線圈圖形36’設(shè)于上導(dǎo)體層之下。該實施例對于例如1900或2400MHz等較高頻應(yīng)用來說特別有益。相反，圖5的實施例對例如900MHz的較低頻應(yīng)用來說特別有益。
可以在位于密封蓋正下方的層上設(shè)置例如互連74等一個或多個互連?；ミB74用于電連接線圈圖形36’的一端與電容器40’和42’間的節(jié)點。
結(jié)合7A到7F容易理解該實施例的各層。
如圖7A所示，在襯底44’的上表面上，設(shè)置第一導(dǎo)電圖形，這里限定多個電容器極板48’、50’和52’。然后，如圖7B所示，與襯底44’的上表面共同延伸式淀積介質(zhì)層54’。然后，在介質(zhì)層54’上，形成第二導(dǎo)電圖形(“PadⅡ”)，可以看出，該導(dǎo)電圖形限定了疊于各電容器極板48’、50’和52’上的電容器極板結(jié)構(gòu)56a’-56b’、58a’-58b’、60a’-60b’。第二導(dǎo)電圖形還限定了大部分電感線圈36’。
參見圖7D，接下來的層是由如上所述合適的聚合材料構(gòu)成的絕緣層66’(“PoLyⅠ”)。層66’中的導(dǎo)體溝道暴露例如可以通過電鍍填充的第二導(dǎo)電圖形的各部分，以加厚導(dǎo)體。如圖7E所示，然后在層66’上施加另一絕緣層68’，加厚的導(dǎo)體位于其導(dǎo)體溝道中。
如圖7F所示，在絕緣層68’的表面上，施加互連元件74作為第三導(dǎo)電層?？梢栽赑olyⅡ?qū)又刑峁┩穼?dǎo)體76和78，以允許與互連元件74的電通信。然后，可以用合適的密封蓋，例如與先前實施例有關(guān)的那些，覆蓋器件。
一般說，本發(fā)明的濾波器件將是以較大片制造的許多器件中的一個。將較大片切割成分立元件后，可以施加端子。圖8示出了用玻璃等覆蓋的元件的優(yōu)選制造工藝。類似地，圖9示出了例如用聚酰亞胺或另一種聚合物覆蓋的倒裝片元件的優(yōu)選制造工藝。
參見圖8，適當(dāng)?shù)厍逑戳艘r底后開始玻璃覆蓋的元件的制造。在襯底上淀積了金屬后，限定第一導(dǎo)電圖形的金屬線。在第一導(dǎo)電圖形上淀積介質(zhì)層，然后，在該層上覆蓋以另一層金屬。然后，施加聚合物絕緣層，其中限定合適的導(dǎo)體溝道。在導(dǎo)體溝道中鍍敷金屬，以加厚導(dǎo)體。然后，在該絕緣層上設(shè)置另一金屬層，其中限定了各金屬線。施加再一聚合物絕緣層，然后，其中將限定導(dǎo)體溝道。在施加密封蓋前，施加附加的金屬鍍層。
此時，在較大片上制造了多個器件。然后，在X和Y方向，切割較大片，得到分立元件。利用端子限定技術(shù)，給各分立元件加端子，從而形成表面安裝器件，然后加焊料。
參見圖9，可以看出，制造倒裝片元件的許多步驟與覆蓋元件的制造類似。然而，第二次“金屬鍍敷”步驟后，施加再一絕緣層。并在絕緣層的表面上限定端子焊盤。突點鍍敷后，在X和Y方向切割該片，從而形成分立元件，最后，在各分立元件上施加焊料。
圖10示出了根據(jù)本發(fā)明構(gòu)成的諧振器件100。與以上所述的濾波器不同，諧振器100只有兩個端子，由102和104表示。參見圖11，諧振器100較好是包括電容器106和電感108。電容器106和電感108并聯(lián)，以便以希望的頻率諧振。
圖12示出了根據(jù)本發(fā)明的一個諧振器實施例的導(dǎo)體布局。如圖所示，“電感”由電路元件110形成。電容器106形成為由下電容器極板112和兩個上層極板114a-b制造的兩個電容器的串聯(lián)組合。極板114a-b連接到各個端子102和104。
所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可以認(rèn)識到，可以根據(jù)上述方法制造圖12的配置。應(yīng)理解，這種技術(shù)還允許更精心地加工容易制造的這些配置，其中一個示于圖13中。
具體說，圖13展示了具有端子102’和104’的諧振器100’。電容器106’如上所述形成。然而，這種情況下，表示為108’的電感具有多匝，用于增大電感。具體說，下層螺線116(圖14D)和上層螺線118(圖14F)通過通路120連接在一起(圖14E)。
圖14A至14F展示了制造諧振器100’的各層的形成過程。首先參見圖14A，在襯底124上，形成下電容器極板122形式的第一構(gòu)圖導(dǎo)體。然后，如圖14B所示，施加與襯底124上表面共同延伸的介質(zhì)層126。然后，如圖14C所示，施加第二構(gòu)圖的導(dǎo)電層。第二構(gòu)圖的導(dǎo)電層包括形成上電容器極板的部分128a和128b。如對其它實施例的上述介紹，電容器106’實際上是由一對串聯(lián)的實際電容器構(gòu)成的等效電容器。下線圈部分116與電容器各電極相鄰設(shè)置，如圖所示。
現(xiàn)參見圖14D，然后在第二導(dǎo)電圖形上設(shè)置第一層絕緣聚合物(“PolyⅠ”)。在絕緣層130中形成溝道，以暴露第二導(dǎo)電圖形，如圖所示。用附加的導(dǎo)電材料填充各溝道，以加厚這些位置處的導(dǎo)體。然后，如圖14E所示，以暴露通路120的方式施加另一絕緣層132。
參見圖14F，然后，可以在絕緣層132上形成第三導(dǎo)電圖形。然后提供附加的絕緣層134，該層具有與上層螺線118套準(zhǔn)的導(dǎo)體溝道。用附加的導(dǎo)電材料填充導(dǎo)體溝道，以便如上所述加厚導(dǎo)體。圖15的流程圖也示出了制造所述諧振器的該方法。
在本發(fā)明的濾波器件中形成導(dǎo)體的某些技術(shù)與授予Breen的美國專利5363080中介紹的技術(shù)相同或類似。因此，這里引用該專利。
可以看出，本發(fā)明提供了適于用作表面安裝元件的各種新穎濾波器。盡管以上展示和介紹了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，但在不背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對此做改進(jìn)和變化。此外，應(yīng)理解，各實施例的各方面可以整體或局部互換。另外，所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)理解，上述介紹只是例示性的，并不想限制本發(fā)明，本發(fā)明在權(quán)利要求書中有進(jìn)一步的說明。
權(quán)利要求
1．一種表面安裝濾波器件，包括具有多個設(shè)置于其上的電端子的器件主體，所說器件主體包括具有上表面和下表面的絕緣襯底；以在襯底的上表面上限定的至少一個第一電容器極板的形式的第一導(dǎo)電圖形；設(shè)于所說導(dǎo)電圖形上面的介質(zhì)層；設(shè)置在所說介質(zhì)層上的第二導(dǎo)電圖形，所說第二導(dǎo)電圖形至少限定一個與所說第一電容器極板套準(zhǔn)的第二電容器極板，以制造電容器件，所說第二導(dǎo)電圖形還至少限定電感線圈的一部分；設(shè)置于介質(zhì)層上的第一絕緣聚合物層及與所說電感線圈的所說部分套準(zhǔn)的第一層導(dǎo)體溝道，所說第一層導(dǎo)體溝道含有導(dǎo)電材料；及絕緣覆蓋層。
2．根據(jù)權(quán)利要求1的表面安裝濾波器件，其中所說第二電容器極板包括設(shè)置于所說各第一電容器極板上的一對第二電容器極板，以制造各等效的電容器元件。
3．根據(jù)權(quán)利要求2的表面安裝濾波器件，其中所說第一導(dǎo)電圖形至少限定三個所說第一電容器極板，每個被各對所說第二電容器電極重疊，以至少制造三個所說等效電容元件。
4．根據(jù)權(quán)利要求3的表面安裝濾波器件，至少包括設(shè)置于所說器件主體側(cè)邊上的四個所說端子。
5．根據(jù)權(quán)利要求4的表面安裝濾波器件，其中第一等效電容元件電連接在第一端子和第二端子之間；第二等效電容元件電連接在所說第一端子和第三端子之間；第三等效電容元件電連接在所說第三端子和第四端子之間。
6．根據(jù)權(quán)利要求5的表面安裝濾波器件，其中所說電感電連接在所說第一端子和所說第二端子之間。
7．根據(jù)權(quán)利要求1的表面安裝濾波器件，其中所說介質(zhì)層包括薄層介質(zhì)材料。
8．根據(jù)權(quán)利要求7的表面安裝濾波器件，其中所說薄層介質(zhì)材料選自SiNO和SiO2構(gòu)成的組。
9．根據(jù)權(quán)利要求1的表面安裝濾波器件，其中所說至少一個第一電容器極板與任何一個所說端子不直接連接。
10．根據(jù)權(quán)利要求1的表面安裝濾波器件，還包括設(shè)置于所說第一絕緣聚合物層上的第二絕緣聚合物層。
11．根據(jù)權(quán)利要求10的表面安裝濾波器件，其中所說第二絕緣聚合層限定了含導(dǎo)電材料的第二層導(dǎo)體溝道，所說第二導(dǎo)電溝道限定一個電感線圈。
12．根據(jù)權(quán)利要求10的表面安裝濾波器件，其中所說第二絕緣聚合層限定了含導(dǎo)電材料的第二層導(dǎo)體溝道，所說第二層導(dǎo)電溝道限定用于設(shè)置于所說第一絕緣聚合物層中的電感線圈的互連。
13．根據(jù)權(quán)利要求1的表面安裝濾波器件，其中所說絕緣聚合物是光可成像聚酰亞胺。
14．根據(jù)權(quán)利要求1的表面安裝濾波器件，其中所說密封蓋由剛性絕緣材料構(gòu)成。
15．根據(jù)權(quán)利要求14的表面安裝濾波器件，其中所說剛性絕緣材料是玻璃。
16．根據(jù)權(quán)利要求1的表面安裝濾波器件，其中所說密封蓋由絕緣聚合物材料的平坦片材形成。
全文摘要
一種表面安裝濾波器(10)具有其上帶多個端子(20,22)的器件主體。所說器件主體構(gòu)成為具有帶第一導(dǎo)電圖形的剛性絕緣襯底(44),第一導(dǎo)電圖形具有一個或多個電容器極板,它們與在介質(zhì)層(54)上限定第二電容器極板的第二導(dǎo)電層相對。一層或多層絕緣聚合物(66,68)設(shè)置于介質(zhì)層(54)上,并具有導(dǎo)電材料設(shè)于其中的導(dǎo)體溝道,構(gòu)成電感線圈。例如玻璃或平坦聚合物片等密封蓋(46)設(shè)置于各聚合物層上。芯片較好是利用薄膜技術(shù)形成,能夠顯著減小例如LPF、HPF、BPF、BRF或它們的組合及LC諧振器等各種LC濾波器的元件或電路尺寸。
文檔編號H03H7/075GK1280718SQ98811558
公開日2001年1月17日 申請日期1998年10月12日 優(yōu)先權(quán)日1997年10月15日
發(fā)明者海姆·戈德伯格, 艾薩克·雷費(fèi)利, 埃胡德·埃爾羅恩 申請人:阿維科斯公司