CN113228409B - 包括具有精确控制电容面积的电容器的多层电子装置 - Google Patents

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Abstract

一种多层电子装置可以包括在垂直于X‑Y平面的Z方向上堆叠的多个介电层。所述装置可以包括第一导电层，所述第一导电层覆盖在所述多个介电层中的一个上。所述多层电子装置可以包括第二导电层，所述第二导电层覆盖在所述多个介电层中的另一个上并且在所述Z方向上与所述第一导电层间隔开。所述第二导电层可以在所述X‑Y平面中在重叠区域处与所述第一导电层重叠以形成电容器。所述第一导电层可以具有在所述重叠区域的边界处的一对平行边缘和在所述重叠区域内的偏移边缘，所述偏移边缘平行于所述一对平行边缘。在所述偏移边缘与所述一对平行边缘中的至少一个之间的偏移距离可以小于约500微米。

Description

包括具有精确控制电容面积的电容器的多层电子装置
相关申请的交叉引用
本申请要求申请日为2018年12月20日的美国临时专利申请序列号62/782,496的申请权益，该美国临时专利申请的全部内容通过引用结合在本申请中。
技术领域
本发明涉及包括具有精确控制电容面积的电容器的多层电子装置。
背景技术
多层电子装置通常包括电容器。例如，多层滤波器通常包括一个或多个电容器，所述一个或多个电容器被设计为提供非常特定的电容值。然而，对这种电容器的电容的精确控制可能难以实现，因为它涉及精确控制电容器的电容面积。
对电容的精确控制在高频滤波器中尤其重要。对诸如高频无线电信号通信的高频信号进行滤波近来越来越流行。对提高无线连接的数据传输速度的需求推动了对高频部件的需求，所述高频部件包括被配置为在包括5G频谱频率的高频下运行的部件。高频应用通常需要表现出非常低电容值的电容器。为了获得这种电容器，必须精确控制非常小的电容面积，这会进一步增加形成这种精确电容器的难度。因此，包括具有精确控制电容面积的电容器的多层滤波器将在本领域受到欢迎。
发明内容
根据本公开的一个实施方式，一种多层电子装置可以包括在垂直于X-Y平面的Z方向上堆叠的多个介电层。多层电子装置可以包括覆盖在多个介电层中的一个上的第一导电层。多层电子装置可以包括第二导电层，所述第二导电层覆盖在多个介电层中的另一个上并且在Z方向上与第一导电层间隔开。第二导电层可以在X-Y平面中在重叠区域处与第一导电层重叠，以形成电容器。第一导电层可以在重叠区域的边界处具有一对平行边缘。第一导电层可以具有在重叠区域内的偏移边缘，所述偏移边缘与一对平行边缘平行。偏移边缘从一对平行边缘中的至少一个偏移小于约500微米的偏移距离。
根据本公开的另一实施方式，一种形成频率多层电子装置的方法可以包括：提供多个介电层，和形成覆盖在多个介电层中的一个上的第一导电层。第一导电层可以具有一对平行边缘和与一对平行边缘平行的偏移边缘。偏移边缘从一对平行边缘中的至少一个偏移小于约500微米的偏移距离。该方法可以包括形成覆盖在多个介电层中的另一个上的第二导电层。该方法可以包括在垂直于X-Y平面的Z方向上堆叠多个介电层，使得第一导电层在X-Y平面中在重叠区域处与第二导电层重叠。第一导电层的一对平行边缘可以与重叠区域的边界相交。第一导电层的偏移边缘可以定位在重叠区域内。
根据本公开的另一实施方式，一种设计多层电子装置的电容器的方法可以包括：计算目标重叠区域，以及基于目标重叠区域选择重叠区域的尺寸。该方法可以包括设置导电层的偏移边缘与一对平行边缘中的至少一个之间的偏移距离的大小，以调整重叠区域的大小并且减小重叠区域的大小与目标重叠区域的大小之间的差。导电层的一对平行边缘可以定位在重叠区域的边界处。偏移边缘可以定位在重叠区域内。
附图说明
在本说明书的其余部分中，更具体地阐述了针对本领域普通技术人员的本发明的完整且可行的公开，包括其最佳模式，并且参照附图，在附图中：
图1是根据本公开的方面的带通滤波器的简化示意图；
图2是根据本公开的方面的另一带通滤波器的简化示意图；
图3A和图3B是根据本公开的方面的示例性带通滤波器的立体图；
图3C是图3A和图3B的滤波器的侧视图；
图4A到图4E是图3A和图3B的滤波器的一系列顺序的俯视图，其中在每个顺序图中示出了附加层；
图5A到图5D分别是根据本公开的方面的图3A到图4E的多层滤波器的第一电容器到第四电容器的俯视图；
图5E是根据本公开的方面的电容器的另一实施方式的俯视图，所述电容器可以对应于图6A到图7D的多层滤波器的第二电容器；
图6A和图6B是根据本公开的方面的多层滤波器的另一实施方式的立体图；
图6C是图6A和图6B的滤波器的侧视图；
图7A到图7D是图6A和图6B的滤波器的一系列顺序俯视图，其中在每个顺序图中示出了附加层；
图8A是根据本公开的方面的多层滤波器的另一实施方式的立体图；
图8B是图8A的滤波器的侧视图；
图9A到图9D是图8A和图8B的滤波器的一系列顺序俯视图，其中在每个顺序图中示出了附加层；
图10A是根据本公开的方面的多层滤波器的另一实施方式的立体图；
图10B是图10A的滤波器的侧视图；
图11A至图11D是图10A和图10B的滤波器的一系列顺序俯视图，其中在每个顺序图中示出了附加层；
图12是包括用于根据本公开的方面构造的滤波器的测量的***损耗值和回波损耗值的测试数据图；
图13是包括用于根据本公开的方面构造的滤波器的测量的***损耗值和回波损耗值的测试数据图；
图14是包括用于根据本公开的方面构造的滤波器的测量的***损耗值和回波损耗值的测试数据图；
图15是包括来自根据本公开的方面的滤波器的计算机分析的***损耗值和回波损耗值的模拟数据图；
图16是包括来自根据本公开的方面的滤波器的计算机分析的***损耗值和回波损耗值的模拟数据图；
图17是包括来自根据本公开的方面的滤波器的计算机分析的***损耗值和回波损耗值的模拟数据图；以及
图18是包括根据本公开的方面的滤波器的测试组件的立体图。
在本说明书和附图中重复使用附图标记旨在表示本公开的相同或类似的特征或元件。
具体实施方式
本领域普通技术人员应当理解，本讨论仅是对示例性实施方式的描述，并不旨在限制本公开的更广泛的方面，所述更广泛的方面在示例性构造中实施。
一般而言，本公开涉及一种包括具有精确控制的电容面积的电容器的多层电子装置。多层电子装置可以包括在垂直于X-Y平面的Z方向上堆叠的多个介电层。多层电子装置可以包括覆盖在多个介电层中的一个上的第一导电层。第二导电层可以覆盖在多个介电层中的另一个上并且在Z方向上与第一导电层间隔开。第二导电层可以在X-Y平面中在重叠区域处与第一导电层重叠，以形成电容器。
第一导电层可以包括突出部或凹陷部，所述突出部或凹陷部定位在重叠区域内，且因此稍微调整重叠区域的大小。更具体地，第一导电层可以在重叠区域的边界处具有一对平行边缘。第一导电层可以具有偏移边缘，所述偏移边缘定位在重叠区域内并且与在重叠区域的边界处的一对平行边缘平行。偏移距离可以被限定在偏移边缘与一对平行边缘中的至少一个之间。偏移距离可以小于约500微米。
多层滤波器可以包括一种或多种介电材料。在一些实施方式中，一种或多种介电材料可以具有低介电常数。介电常数可以小于约100，在一些实施方式中小于约75，在一些实施方式中小于约50，在一些实施方式中小于约25，在一些实施方式中小于约15，以及在一些实施方式中小于约5。例如，在一些实施方式中，介电常数的范围可以从约1.5到100，在一些实施方式中从约1.5到约75，以及在一些实施方式中从约2到约8。介电常数可以根据IPCTM-650 2.5.5.3在25℃的工作温度和1MHz的频率下确定。介电损耗角正切的范围可以从约0.001到约0.04，在一些实施方式中从约0.0015到约0.0025。
在一些实施方式中，一种或多种介电材料可以包括有机介电材料。示例有机电介质包括：诸如来自Polyclad的LD621和来自Park/Nelco公司的N6000系列的聚苯醚(PPE)类材料、诸如来自Rogers公司或戈尔公司(W.L.Gore&Associates,Inc.)的液晶聚合物(LCP)的LCP、诸如来自Rogers公司的4000系列的碳氢化合物复合材料、以及诸如来自Park/Nelco公司的N4000系列的环氧树脂类层压件。例如，示例包括环氧树脂类N4000-13、层压到LCP的无溴材料、具有高K材料的有机层、未填充的高K有机层、Rogers 4350、Rogers 4003材料和其他热塑性材料，所述热塑性材料诸如是聚苯硫醚树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂、聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂、聚硫醚树脂、聚醚酮树脂、聚四氟乙烯树脂和接枝树脂，或类似的低介电常数、低损耗有机材料。
在一些实施方式中，介电材料可以是陶瓷填充的环氧树脂。例如，介电材料可以包括诸如聚合物(例如，环氧树脂)的有机化合物并且可以包含陶瓷介电材料的颗粒，所述陶瓷介电材料例如是钛酸钡、钛酸钙、氧化锌、具有低火玻璃的氧化铝、或其他合适的陶瓷或玻璃粘合材料。
然而，可以使用其他材料，所述其他材料包括N6000、环氧树脂类N4000-13、层压到LCP的无溴材料、具有高K材料的有机层、未填充的高K有机层、Rogers 4350、Rogers 4003材料(来自Rogers公司)以及其他热塑性材料，所述其他热塑性材料例如是碳氢化合物、特氟龙(Teflon)、FR4、环氧树脂、聚酰胺、聚酰亚胺和丙烯酸酯、聚苯硫醚树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂、聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂、聚硫醚树脂、聚醚酮树脂、聚四氟乙烯树脂、BT树脂复合材料(例如，Speedboard C)、热固性塑料(例如，Hitachi MCL-LX-67F)和接枝树脂，或类似的低介电常数、低损耗有机材料。
此外，在一些实施方式中，可以使用包括陶瓷、半导体或绝缘材料的非有机介电材料，诸如但不限于钛酸钡、钛酸钙、氧化锌、具有低火玻璃的氧化铝或其他合适的陶瓷或玻璃粘合材料。替代地，介电材料可以是有机化合物，所述有机化合物例如是常用作电路板材料的环氧树脂(具有或不具有混合的陶瓷，具有或不具有玻璃纤维)或其他常用作介电质的塑料。在这些情况下，导体通常是经过化学蚀刻以提供图案的铜箔。在更进一步的实施方式中，介电材料可以包括具有相对高介电常数(K)的材料，所述具有相对高介电常数(K)的材料例如是NPO(COG)、X7R、X5R、X7S、Z5U、Y5V和钛酸锶中的一种。在这种示例中，介电材料可以具有大于100的介电常数，例如在约100至约4000之间的范围内的介电常数，在一些实施方式中在约1000至约3000的范围内的介电常数。
一个或多个导电层可以直接形成在介电层上。替代地，涂层或中间层可以定位在导电层与相应的介电层之间。如本文所用的，“形成在……上”可以指直接形成在介电层上的导电层、或覆盖在介电层上的导电层，在介电层和导电层之间具有中间层或涂层。
导电层可以包括多种导电材料。例如，导电层可以包括铜、镍、金、银或其他金属或合金。
在一些实施方式中，多层电子装置可以包括具有输入和输出的信号路径。信号路径可以包括覆盖在介电层中的一层或多层上并与一个或多个过孔/通路(via)连接的一个或多个导电层。
过孔可以形成在一个或多个介电层中。例如，过孔可以将一个介电层上的导电层与另一介电层上的导电层电连接。过孔可以包括诸如铜、镍、金、银或其他金属或合金的多种导电材料。过孔可以通过钻(例如，机械钻孔、激光钻孔等)通孔，和用导电材料电镀通孔来形成、例如使用化学镀或籽晶铜(seeded copper)来形成。过孔可以填充有导电材料，使得形成导电材料的实心柱。替代地，通孔的内表面可以被电镀，使得过孔是中空的。
在一些实施方式中，多层电子装置可以包括电感器。电感器可以包括形成在多个介电层中的一个上的导电层。电感器可以在第一位置处与信号路径电连接并且在第二位置处与信号路径或接地中的至少一者电连接。例如，电感器可以形成信号路径的一部分或者可以连接在信号路径与接地之间。
在一些实施方式中，介电层中的至少一个具有的厚度可以小于约180微米，在一些实施方式中小于约120微米，在一些实施方式中小于约100微米，在一些实施方式中小于约80微米，在一些实施方式中小于60微米，在一些实施方式中小于约50微米，在一些实施方式中小于约40微米，在一些实施方式中小于约30微米，以及在一些实施方式中小于约20微米。
一个或多个过孔可以形成在介电层中。过孔可以电连接不同的导电层。过孔具有的长度可以小于约180微米，在一些实施方式中小于约100微米，以及在一些实施方式中小于约80微米。
过孔可以具有多种合适的宽度。例如，在一些实施方式中，过孔的宽度的范围可以从约20微米到约200微米，在一些实施方式中从约40微米到约180微米，在一些实施方式中从约60微米到约140微米，以及在一些实施方式中从约80微米到约120微米。
在一些实施方式中，多层电子装置可以被配置为滤波器。滤波器可以被配置为用于在高频下操作。多层滤波器可以具有大于6GHz的特征频率(例如，低通频率、高通频率、带通频率的上限、或带通频率的下限)。在一些实施方式中，滤波器具有的特征频率可以大于约6GHz，在一些实施方式中大于约10GHz，在一些实施方式中大于约15GHz，在一些实施方式中大于约20GHz，在一些实施方式中大于约25GHz，在一些实施方式中大于约30GHz，在一些实施方式中大于约35GHz，在一些实施方式中大于约40GHz，在一些实施方式中大于约45GHz，在一些实施方式中大于约50GHz，在一些实施方式中大于约60GHz，在一些实施方式中大于约70GHz，并且在一些实施方式中大于约80GHz。
滤波器可以表现出优异的性能特性，所述优异的性能特性例如是对于滤波器的通带频率范围内的频率的低***损耗。例如，通带频率范围内的频率的平均***损耗可以大于-15dB，在一些实施方式中大于-10dB，在一些实施方式中大于-5dB，在一些实施方式中大于-2.5dB或更多。
此外，滤波器可以表现出对通带频率范围之外的频率的极好抑制。在一些实施方式中，对于通带频率范围之外的频率的***损耗可以小于约-15dB，在一些实施方式中小于约-25dB，在一些实施方式中小于约-35dB，以及在一些实施方式中小于约-40dB。
此外，滤波器可以表现出从通带频率范围到通带之外的频率的陡峭滚降。例如，对于紧接在通带频率范围之外的频率，***损耗可以以约0.1dB/MHz的速率减小，在一些实施方式中以大于约0.2dB/MHz的速率减小，在一些实施方式中以大于约0.3dB/MHz的速率减小，以及在一些实施方式中以大于约0.4dB/MHz的速率减小。
滤波器还可以在很宽的温度范围内表现出一致的性能特征(例如，***损耗、回波损耗等)。在一些实施方式中，滤波器的***损耗可以在大的温度范围内变化小于5dB或更小。例如，滤波器可以在约25℃和第一频率下表现出第一***损耗。滤波器可以在第二温度和约第一频率下表现出第二***损耗。第一温度与第二温度之间的温差可以为约70℃或更高，在一些实施方式中为约60℃或更高，在一些实施方式中为约50℃或更高，在一些实施方式中为约30℃或更高，以及在一些实施方式中约20℃或更高。作为示例，第一温度可以是25℃，并且第二温度可以是85℃。作为另一示例，第一温度可以是25℃，第二温度可以是-55℃。第二***损耗与第一***损耗之间的差可以为约5dB或更小，在一些实施方式中为约2dB或更小，在一些实施方式中为约1dB或更小，在一些实施方式中为约0.75dB或更小，在一些实施方式中为约0.5dB或更小，以及在一些实施方式中为约0.2dB或更小。
然而，应当理解，在其他实施方式中，多层电子装置可以是包括电容器的任意合适类型的装置。例如，多层电子装置可以是多层电容器、多层电容器阵列、多层变压器(例如，巴伦(balun))等。
在一些实施方式中，装置可以具有从约0.5mm到约30mm的范围的总长度，在一些实施方式中从约1mm到约15mm的范围的总长度，以及在一些实施方式中从约2mm至约8mm的范围的总长度。
在一些实施方式中，装置可以具有从约0.2mm至约20mm的范围的总宽度，在一些实施方式中从约0.5mm至约15mm的范围的总宽度，在一些实施方式中从约1mm至约10mm的范围的总宽度，以及在一些实施方式中从约2mm到约8mm的范围的总宽度。
装置通常可以是低轮廓的或薄的。例如，在一些实施方式中，装置可以具有从约100微米至约2mm的范围的总厚度，在一些实施方式中从约150微米至约1mm的范围的总厚度，以及在一些实施方式中从约200微米至约300微米的范围的总厚度。
不管采用的具体配置如何，本发明人已经发现，通过对电容器的导电层的形状的选择性控制，可以实现对电容器的电容的精确控制。更具体地，可以对形成在导电层之间的重叠区域的大小进行精确控制。第一导电层可以包括突出部或凹陷部，所述突出部或凹陷部定位在重叠区域内，且因此稍微调整重叠区域的大小。
第一导电层可以在重叠区域的边界处具有一对平行边缘。第一导电层可以具有偏移边缘，所述偏移边缘定位在重叠区域内并且与重叠区域的边界处的一对平行边缘平行。偏移距离可以被限定在偏移边缘与一对平行边缘中的至少一个之间。偏移距离可以小于约500微米，在一些实施方式中小于约400微米，在一些实施方式中小于约300微米，在一些实施方式中小于约200微米，在一些实施方式中小于约100微米，在一些实施方式中小于约75微米，以及在一些实施方式中小于约50微米。
导电层可以使用多种合适的技术形成。减材(subtractive)工艺、半增材(semi-additive)工艺或全增材(fully additive)工艺可以与导电材料的面板或图案电镀一起使用，随后是印刷和蚀刻步骤以限定图案化的导电层。可以使用光刻、电镀(例如，电解)、溅射、真空沉积、印刷或其他技术来形成导电层。例如，导电材料的薄层(例如，箔)可以粘附(例如，层压)到介电层的表面。可以使用掩模和光刻法选择性地蚀刻导电材料的薄层以在介电材料的表面上产生导电材料的期望图案。
无论采用何种特定工艺，都可实现有限的分辨率或特征尺寸。“最小线宽”可以被定义为所采用的一个或多个工艺的最小的、可精确生产的特征尺寸。在一些实施方式中，最小线宽可以是约100微米或更小，在一些实施方式中约75微米或更小，以及在一些实施方式中约50微米或更小。“最小面积单位”可以被定义为最小线宽的平方。最小面积单位可以是约0.01mm2或更小，在一些实施方式中约0.0052mm2或更小，以及在一些实施方式中约0.0026mm2或更小。
在一些实施方式中，电容器可能对介电层之间的小的、相对未对准不敏感，导电层被形成在所述介电层上。因此，电容器可以被描述为“自对准”。例如，第一导电层可以在尺寸上小于第二导电层。第一导电层可以在X-Y平面中定位在第二导电层的周边内。作为另一示例，第一导电层可以在第一方向上伸长并且与第二导电层重叠，使得第二电容器的边缘在第一方向上界定重叠区域。第一导电层的边缘可以在与第一方向垂直的第二方向上界定重叠区域。
如本文所述的突出部或凹陷部可以允许精确选择或调整形成在两个导电层之间的重叠区域的尺寸。更具体地，突出部或凹陷部可以允许重叠区域的尺寸增加或减少少至一个最小面积单位。与将导电层中的一个的宽度简单地增加最小线宽相比，这种精度可以允许对重叠区域进行更大的控制。
突出部或凹陷部可以至少部分地布置在重叠区域内，使得重叠区域对导电层之间的轻微相对未对准保持不敏感。例如，突出部或凹陷部可以与宽度不连续边缘相关联。宽度不连续边缘可以定位在距重叠区域的边缘至少一个最小线宽处，使得轻微的未对准不会导致突出部或凹陷部与重叠区域的边界相交。
突出部或凹陷部的尺寸可以很小。结果，突出部或凹陷部可以少量地增加或减少重叠区域。例如，突出部或凹陷部具有的面积可小于约0.2mm2，在一些实施方式中小于约0.15mm2，在一些实施方式中小于约0.1mm2，在一些实施方式中小于约0.05mm2，在一些实施方式中小于约0.01mm2，在一些实施方式中小于约0.005mm2，在一些实施方式中小于约0.0026mm2，以及在一些实施方式中小于约0.001mm2。突出部或凹陷部具有的面积的范围可以从1至20个最小面积单位，在一些实施方式中从1至10个最小面积单位，在一些实施方式中从1至5个最小面积单位，在一些实施方式中从1至3个最小面积单位。
突出部或凹陷部具有的长度或宽度可以小于约400微米，在一些实施方式中小于约300微米，在一些实施方式中小于约200微米，在一些实施方式中小于约100微米，在一些实施方式中小于约75微米，以及在一些实施方式中小于约50微米。突出部或凹陷部特征具有的长度或宽度可以小于约10个最小线宽，在一些实施方式中小于约8个最小线宽，在一些实施方式中小于约4个最小线宽，在一些实施方式中小于约3个最小线宽，以及在一些实施方式中约1个最小线宽。
电容器可以具有小的重叠区域(例如，电容面积)。例如，在一些实施方式中，电容器的电容面积可以小于约0.5平方毫米(mm2)，在一些实施方式中小于约0.3mm2，在一些实施方式中小于约0.2mm2，在一些实施方式中小于约0.1mm2，在一些实施方式中小于约0.05mm2，以及在一些实施方式中小于约0.02mm2。
滤波器可以包括在电容器的电极之间的第一介电材料的第一层。第一介电材料可以不同于滤波器的另一层的第二介电材料。例如，电极之间的第一介电材料可以包括陶瓷填充环氧树脂。第一介电材料可以具有范围从约5到约9的介电常数，在一些实施方式中从约6到约8的介电常数。例如，如上所述，第二介电材料可以包括有机介电材料。第二介电材料可以具有范围从约1到约5的介电常数，在一些实施方式中从约2到约4的介电常数。
突出部或凹陷部的面积可以占电容器的重叠区域的一小部分。例如，在一些实施方式中，重叠区域与特征区域之比可以定义为重叠区域的面积与重叠区域内的突出部或凹陷部的面积的比率。重叠区域与特征区域之比可以大于约1，在一些实施方式中大于约2，在一些实施方式中大于约5，在一些实施方式中大于约7，在一些实施方式中大于约10，在一些实施方式中大于约15，以及在一些实施方式中大于约30。
电容器的第一导电层可以与电容器的第二导电层间隔开小于约100微米，在一些实施方式中小于约80微米，在一些实施方式中小于约60微米，在一些实施方式中小于约40微米，以及在一些实施方式中约20微米，或更小。
I.多层滤波器
图1是根据本公开的方面的多层滤波器100的简化示意图。滤波器100可以包括一个或多个电感器102、104、106和一个或多个电容器108、110、112。输入电压(在图1中由Vi表示)可以输入到滤波器100，并且输出电压(在图1中由Vo表示)可以由滤波器100输出。带通滤波器100可以显著地降低低频和高频，同时允许通带频率范围内的频率通过滤波器100基本上不受影响地传输。应当理解，上述简化滤波器100仅仅是带通滤波器的简化示例，并且本公开的方面可以应用于更复杂的带通滤波器。此外，本公开的方面可以应用于包括诸如低通滤波器或高通滤波器的其他类型的滤波器。
图2是根据本公开的方面的带通滤波器200的示例性实施方式的示意图。信号路径201可以限定在滤波器200的输入202与输出204之间。输入电压(在图1中由Vi表示)可以在滤波器的输入202与接地206之间输入到滤波器200。输出电压(在图1中由Vo表示)可以由滤波器200在输出204与接地206之间输出。
滤波器200可以包括彼此并联电连接的第一电感器208和第一电容器210。第一电感器208和第一电容器210可以电连接在信号路径201与接地206之间。滤波器200可以包括彼此并联电连接的第二电感器212和第二电容器214。第二电感器212和第二电容器214可以与信号路径201串联连接(例如，可以形成信号路径201的一部分)。滤波器200可以包括彼此并联电连接的第三电感器216和第三电容器218。第三电感器210和第三电容器214可以电连接在信号路径201与接地206之间。第三电感器210和第三电容器214可以与信号路径201串联连接(例如，可以形成信号路径201的一部分)。滤波器200可以包括彼此并联电连接的第四电感器220和第四电容器222。第四电感器220和第四电容器222可以电连接在信号路径201与接地206之间。
可以选择电感器208、212、216、220的电感值和电容器210、214、218、222的电容值以产生带通滤波器200的期望带通频率范围。带通滤波器200可以显著降低通带频率范围之外的频率，同时允许通带频率范围内的频率基本上不受影响地通过滤波器200传输。
图3A和图3B是根据本公开的方面的示例带通滤波器300的立体图。图3C是图3A和图3B的滤波器300的侧视图。参照图3A至图3C，带通滤波器300可以包括多个介电层(为清楚起见是透明的)。参照图3C，可以堆叠第一介电层304、第二介电层306和第三介电层308以形成单片结构。滤波器300可以安装到诸如印刷电路板的安装表面302。导电层303、305、307、309可以形成在介电层304、306、308上。导电层303可以形成在第一介电层304的底表面上。导电层305、307可以分别形成在第二介电层306的顶表面和底表面上。接地可以包括沿着滤波器300的底表面(导电层303的底表面)暴露和/或终止的接地平面312。安装表面可以包括用于与接地平面312连接的一个或多个端子310。
图4A到图4E是滤波器300的一系列顺序俯视图，其中在每个附图中示出了附加层。更具体地，图4A示出了安装表面302和第一导电层303。图4B示出了形成在第一介电层304的底表面上的接地平面312。图4C另外示出了形成在第一介电层304的顶表面上的导电层305。图4D另外示出了形成在第二介电层306上的导电层307。图4E示出了形成在第三层308上的导电层309。介电层304、306、308是透明的，以示出各种图案化导电层303、305、307、309的相对重新定位。
带通滤波器300可以包括具有输入318和输出320的信号路径316。信号路径316可以电连接输入318和输出320。更具体地，信号路径316可以包括多个介电层和/或过孔，所述过孔形成在多个介电层304、306、308中和所述多个介电层上，并且电连接在输入318与输出320之间。信号路径316可以包括一个或多个过孔322，所述一个或多个过孔可以将输入318与设置在第一层304与第二层306之间的中间导电层324电连接。信号路径316可以包括一个或多个过孔326，所述一个或多个过孔将中间层324与形成在第二介电层306上的导电层328电连接。
第一电容器可以被形成在信号路径316的形成于第二层360的上表面上的部分336、与形成于介电材料的第二层306的下表面上的导电层330之间。第二层306可以具有与其他层304、308中的一个或多个的介电常数不同的介电常数。例如，第二层306根据IPC TM-650 2.5.5.3在25℃的工作温度和1MHz的频率下具有范围从约5到约8的介电常数。其他层304、308中的一个或多个可以根据IPC TM-650 2.5.5.3在25℃的工作温度和1MHz的频率下具有范围从约1到约4的介电常数。
导电层330可以与接地平面312电连接。滤波器300的第一电容器可以对应于图2的电路图200的第一电容器210。导电层330可以与信号路径316的部分336电容耦合。导电层330可以在Z方向上与信号路径316的部分336间隔开。导电层330可以通过一个或多个过孔334与接地平面312电连接。
第一电容器可以对第一电容器的电极的相对未对准不敏感，这可以被描述为“自对准”。如图4D中最佳所见，信号路径316的部分336通常可以在尺寸上比第一电容器的导电层330(例如，在X和Y方向上)更小。另外，信号路径316的部分336可以限定X-Y平面中与信号路径316的其他元件和其他部分的连接。这种连接的尺寸可以设置成使得在X方向或Y方向上的轻微未对准不会改变第一电容器的电容面积。更具体地，在导电层330与信号路径316的部分336之间的有效重叠区域(例如，在X-Y平面中)的尺寸可以对第二层304和第三层306在X方向或Y方向上的轻微未对准不敏感。
例如，信号路径316的部分336可以包括突片337(例如，在X方向上延伸)，所述突片具有与在部分336的相对侧上的连接器部分338的宽度(例如，在Y方向上)相等的宽度(例如，在Y方向上)。类似地，连接340可以从部分336的相对侧延伸(例如，在Y方向上)，所述相对侧可以具有相等的宽度。结果，在Y方向上的相对未对准可能不会改变导电层330与信号路径316的部分336之间的重叠区域。
滤波器300可以包括与信号路径316和接地平面312电连接的第一电感器342。滤波器300的第一电感器342可以对应于图2的电路图200的第一电感器208。第一电感器342可以通过连接器部分338与信号路径316的形成第一电容器的部分336连接。第一电感器342可以通过一个或多个过孔344与接地平面312电连接(最佳见于图3B)。
滤波器300的信号路径316可以包括第二电感器346，所述第二电感器可以对应于图2的电路图200的第二电感器212。第二电感器346可以形成在第三层308上(最佳见于图3C)。第二电感器346可以在第一位置349和第二位置351中的每一个处与信号路径316电连接。换句话说，第二电感器346可以形成信号路径316的在输入318与输出320之间的部分。
一个或多个过孔348可以在第一位置349处将第二电感器346与信号路径316的在第二层306上的部分354连接(最佳见于图3B、图4D和图4E)。一个或多个过孔348可以在第二位置351处将第一电感元件346与信号路径316的在第二层306的顶表面上的部分369中的每一个连接以及与第二层306(第二层与信号路径316的部分354形成第二电容器，如下所述)的底表面上的导电层352连接。最佳见于图3A和图4E，电感器346可以具有四个角部。因此，第一电感器346可以形成大于一半的“回路”。
第二电容器可以形成在导电层352与信号路径316的部分354之间。第二电容器可以对应于图2的电路图200的第二电容器214。第二电容器可以是自对准电容器。第二电容器可以包括诸如如上参照图5B所述的一个突出部552。
滤波器300的第三电感器356可以对应于图2的电路图200的第三电感器216。第三电感器356可以在第一位置357处通过一个或多个过孔360与信号路径316的部分369连接，所述部分与第二电感器346连接。第三电感器356可以通过一个或多个过孔360在第二位置359处与信号路径316的部分361连接，所述部分与输出320连接。信号路径316的部分361可以通过一个或多个过孔366和/或中间层368与输出320电连接。换句话说，第三电感器356可以形成信号路径316的在第二电感器346与输出320之间的部分。
第三电容器可以与第三电感器356并联形成。第三电容器可以对应于图2的电路图200的第三电容器214。滤波器300的第三电容器可以包括导电层367，所述导电层与信号路径316的部分369电容耦合。第三电容器可以包括诸如如上参照图5C所述的突出部572。
第四电感器370可以通过过孔374在第一位置371处与信号路径316电连接并且在第二位置373处与接地平面312电连接。过孔374可以通过中间层376连接。滤波器300的第四电感器370可以对应于图2的电路图200的第四电感器220。滤波器300的第四电感器370可以在信号路径316的与输出320电连接的部分361处与信号路径316连接。第四电感器370可以具有三个角部372并且形成约四分之一个回路。
第四电容器可以包括导电层380，所述导电层与信号路径316的与输出320连接的部分361电容耦合。第四电容器的导电层380可以通过过孔382与接地平面312电连接。第四电容器可以对应于图2的电路图200的第四电容器222。第四电容器可以自对准并且可以包括诸如如上参照图5D所述的突出部583。
II.示例电容器
图5A至图5D分别是多层滤波器300的第一电容器至第四电容器的俯视图。参照图5A，第一电容器可以包括在Z方向上间隔开的第一导电层502(例如，信号路径316的部分336)和第二导电层504(例如，导电层330)。第一导电层502和第二导电层504可以在X-Y平面中在重叠区域处重叠。重叠区域可以对第一导电层502与第二导电层504之间的相对未对准不敏感。因此，第一电容器可以被描述为“自对准”。更具体地，第一导电层502可以包括突片337和连接器部分338，所述突片和连接器部分各自在X方向上从部分336延伸并且在重叠区域的边界501处具有相等的宽度500。类似地，第一导电层502可以包括在Y方向上延伸并且具有相等宽度503的连接340。结果，在X和Y方向上的相对未对准可能不会改变重叠的尺寸。
第一导电层502可以在重叠区域的边界510处具有一对平行边缘506、508。平行边缘506、508可以彼此平行并且在X方向上间隔开连接340的宽度503。
第一导电层502可以具有偏移边缘512，所述偏移边缘在重叠区域内并且与一对平行边缘506、508平行。偏移边缘512可以在Y方向上延伸。偏移距离514可以被限定在偏移边缘512与一对平行边缘506、508的第一边缘506之间。偏移距离514可以被限定在平行边缘506、508的、最靠近偏移边缘512的边缘506之间。偏移距离514可以小于约500微米。
第一导电层502可以包括附加的偏移边缘516。附加的偏移边缘516可以具有相对于一对平行边缘506、508中的较近者限定的相应附加偏移距离518。附加偏移距离516中的一个或多个可以小于约500微米。
第一导电层502可以在垂直于平行边缘506、508的方向(例如，X方向)上具有在一对平行边缘506、508之间的第一宽度520。第一导电层502可以在垂直于偏移边缘的方向(例如，X方向)上在偏移边缘512处具有第二宽度522。第二宽度522可以大于第一宽度520。第二宽度522可以等于第一宽度520加上偏移距离514。
宽度不连续边缘524可以在偏移边缘512与一对平行边缘506、508的第一边缘506(例如，较近的边缘)之间延伸。宽度不连续边缘524可以垂直于平行边缘506、508和/或偏移边缘512。附加宽度不连续边缘526可以与附加偏移边缘516相关联。
一个或多个突出部528(由图5A中的交叉影线表示)可以由偏移边缘512、516形成。突出部528可以被限定为第一导电层502的部分，所述部分位于平行边缘506、508与连接器部分338的边缘相交的外部，所述连接器部分的边缘在重叠区域的边界501处由连接器部分的宽度500限定。突出部528可以增加重叠区域的尺寸，并因此增加第一电容器的最终电容。可以选择各种突出部528的尺寸以精细调节重叠区域的尺寸并因此精细调节第一电容器的精确电容。
更具体地，为了保持第一电容器的自对准特性，在导电层330的边界501附近的突片337和连接器部分338的宽度500应该保持相等。类似地，连接340的宽度503应该保持相等。然而，用于图案化和形成导电层的技术具有有限的分辨率。最小线宽(由导电层内的网格点和箭头508表示)可以被定义为可以精确图案化的最小特征尺寸。“最小面积单位”可以被定义为最小线宽508的平方(例如，约0.0026mm2)并在图5A中表示为网格中的一个正方形单元。包括一个或多个偏移边缘512、516以在重叠区域内限定突出部528可以用于对重叠区域的大小进行非常小的调整。
参照图5B，多层滤波器300的第二电容器可以限定在导电层352与信号路径316的部分354之间的重叠区域。第一导电层530(信号路径316的部分354)可以在Y方向上伸长并在X-Y平面中在重叠区域处与第二导电层532(导电层352)重叠。重叠区域可能对导电层530、532之间小的未对准不敏感。
第一导电层530可以在重叠区域的边界538处具有一对平行边缘534、536。平行边缘534、536可以彼此平行并且在X方向上间隔开第一导电层530的第一宽度540。
第一导电层530可以具有偏移边缘542，所述偏移边缘在重叠区域内并且平行于一对平行边缘534、536。偏移边缘542可以在Y方向上延伸。偏移距离543可以被限定在偏移边缘542与一对平行边缘506、508的第一边缘534之间。偏移距离514可以被限定在平行边缘534、536的、最靠近偏移边缘542的边缘534之间。偏移距离542可以小于约500微米。
第一导电层530可以包括附加偏移边缘544，所述附加偏移边缘从平行边缘534偏移附加偏移距离546。附加偏移距离546可以小于约500微米。
第一导电层530可以在垂直于平行边缘534、536的方向(例如，X方向)上在一对平行边缘534、536之间具有第一宽度540。第一导电层530可以在垂直于偏移边缘542的方向(例如，X方向)上在偏移边缘542处具有第二宽度548。第二宽度548可以大于第一宽度540。第二宽度548可以等于第一宽度540加上偏移距离543。
宽度不连续边缘548可以在偏移边缘542与一对平行边缘534、536的第一边缘534(例如，较近的边缘)之间延伸。宽度不连续边缘548可以垂直于平行边缘534、536和/或偏移边缘542。附加宽度不连续边缘550可以与附加偏移边缘544相关联。
突出部552(在图5B中由交叉影线表示)可以由偏移边缘542、544形成。突出部552可以被限定为第一导电层的、被定位在第一导电层530的平行边缘543、536外部的部分。突出部552可以增加重叠区域的尺寸，并因此增加第二电容器的最终电容。可以选择各种突出部552的尺寸以精细调节重叠区域的尺寸并因此精细调节第二电容器的精确电容。
参照图5C，多层滤波器300的第三电容器可以包括形成在第一导电层556(导电层367)与第二导电层558(信号路径316的部分359)之间的重叠区域。第三电容器可以是“自对准的”，使得重叠区域对第一导电层556与第二导电层558之间的相对未对准不敏感。
第一导电层556可以包括偏移边缘560，所述偏移边缘定位在重叠区域内并且平行于以与上文参照图5A和图5B描述的类似方式限定在重叠区域的边界566处的一对平行边缘562、564。偏移距离568可以以与上文参照5A和图5B描述的类似方式被限定在偏移边缘560与一对平行边缘562、564中的至少一个之间。此外，宽度不连续边缘570可以定位为平行于平行边缘562、564。偏移边缘560可以在平行于偏移边缘560的方向(例如，Y方向)上具有长度571。
第一导电层556可以包括位于一对平行边缘562、564外部并且在重叠区域内的突出部572(在图5C中由交叉影线表示)。在该示例中，突出部572可以具有等于单个最小面积单位的面积，所述单个最小面积单位可以被定义为最小线宽508的平方(例如，约0.0026mm2)。
参照图5D，多层滤波器300的第三电容器可以包括形成在第一导电层574(信号路径316的部分361)与第二导电层575(导电层380)之间的重叠区域。第三电容器可以是“自对准的”，使得重叠区域对第一导电层574与第二导电层575之间的相对未对准不敏感。
第一导电层574可以包括偏移边缘576，所述偏移边缘定位在重叠区域内并且平行于以与上文参照图5A和图5B所述的类似方式限定在重叠区域的边界579处的一对平行边缘577、578。偏移距离580可以以与上文参照图5A和图5B描述的类似方式被限定在偏移边缘576与一对平行边缘577、578中的至少一个之间。此外，宽度不连续边缘582可以定位为平行于平行边缘577、578。偏移边缘576可以在平行于偏移边缘576的方向(例如，Y方向)上具有长度581。
第一导电层574可以包括突出部583(在图5D中由交叉影线表示)，所述突出部定位在一对平行边缘577、578外部并且在重叠区域内。
参考图5E，示出了可以对应于另一多层滤波器600的第二电容器618另一电容器584，所述另一多层滤波器将在下文参照图6A到图7D进行描述。电容器584可以包括形成在第一导电层585与第二导电层586之间的重叠区域。电容器584可以是“自对准的”，使得重叠区域对第一导电层585与第二导电层586之间的相对未对准不敏感。
第一导电层585可以包括偏移边缘587，所述偏移边缘定位在重叠区域内并且平行于以与上文参照图5A和图5B所述的类似方式限定在重叠区域的边界590处的一对平行边缘588、589。偏移距离591可以以与上文参照图5A和图5B描述的类似方式限定在偏移边缘587与一对平行边缘588、589中的至少一个之间。此外，宽度不连续边缘593可以定位为平行于平行边缘588、589。偏移边缘587可以在平行于偏移边缘589的方向(例如，Y方向)上具有长度592。
第一导电层585可以限定凹陷部594。凹陷部594可以至少部分地定位在平行边缘588、589之间。偏移边缘587可以定位在平行边缘588、589之间。换句话说，偏移距离591可以是负的(与之前的实施方式相比)。凹陷部594可以减小重叠区域的尺寸，从而减小电容器的电容。由于第一导电层585的宽度595在重叠区域的每个边界590处相同，因此电容器584可以仍然是“自对准的”。
III.附加的示例实施方式
图6A示出了根据本公开的方面的多层滤波器600的另一实施方式的立体图。图6B示出了图6A的多层滤波器600的另一立体图。滤波器600通常可以以类似于上面参照图3到图5D描述的滤波器300的方式进行配置。滤波器600可以包括输入602、输出604、以及连接输入602和输出604的信号路径606。滤波器600还可以包括与一个或多个接地电极610电连接的接地平面608。
滤波器600可以包括与接地平面608电连接的第一电感器612。第一电感器612可以对应于上面参照图2描述的电路图200的第一电感器208。滤波器600可以包括与接地平面608电耦合的第一电容器614。第一电容器614可以对应于上面参照图2描述的电路图200的第一电容器210。
滤波器600可以包括彼此并联连接的第二电感器616和第二电容器618。第二电感器616和第二电容器618可以分别对应于上面参照图2描述的电路图200的第二电感器212和第二电容器214。第二电感器616和第二电容器618可以形成信号路径606的在输入602与输出604之间的部分。滤波器600可以包括第三电感器620和第三电容器622，所述第三电感器和第三电容器彼此并联连接并且可以形成信号路径606的在输入602与输出604之间的部分。第三电感器620和第三电容器622可以分别对应于上面参照图2描述的电路图200的第三电感器216和第三电容器218。最后，滤波器600可以包括第四电感器624和第四电容器626，所述第四电感器和第四电容器彼此并联连接并且连接在信号路径606与接地平面608之间。第四电感器624和第四电容器626可以分别对应于上面参照图2描述的电路图200的第四电感器220和第四电容器222。
电感器612、616、620、624和电容器614、618、622、626可以以类似于上面参照图3到图5D描述的方式通过过孔627被连接。电感器612、616、620、624中的每一个可以在相应的第一位置处与信号路径606连接并且在相应的第二位置处与信号路径606或接地平面608连接。电感器612、616、620、624中的每一个可以在第一位置与第二位置之间(例如，在X-Y平面中)具有各自的有效长度。此外，电感器612、616、620、624中的每一个可以沿着其各自的有效长度具有各自的宽度。
图6C是图6A和图6B的滤波器600的侧视图。带通滤波器600可以包括多个介电层(为清楚起见，在图6A和图6B中是透明的)。参照图6C，第一层632、第二层636和第三层640可以被堆叠以形成单片结构。导电层630、634、638、642可以形成在介电层632、636、640上。导电层630可以形成在第一介电层632的底表面上。导电层634、638可以分别形成在第二介电层636的顶表面和底表面上。导电层642可以形成在第三介电层640的顶表面上。
图7A到图7D是图6A到图6C的滤波器600的一系列顺序俯视图，其中在每个图中示出了附加介电层。更具体地，图7A示出了诸如印刷电路板的安装表面628。第一导电层630可以包括接地平面608，所述接地平面可以形成在第一层632的底表面和顶表面上。图7B另外示出了形成在第一介电层632上的第二导电层634。第二导电层634可以包括第一电容器614、第二电容器618、第三电容器622和第四电容器626。图7C另外示出了形成在第二介电层636上的第三导电层638。第三导电层638可以包括信号路径606和第一电感器612的部分。图7D示出了形成在第四介电层640上的第四导电层642。第四导电层642可以包括第二电感器616、第三电感器622和第四电感器624。介电层632、636、640是透明的，以示出各种图案化导电层630、634、638、642的相对重新定位。
图8A示出了根据本公开的方面的多层滤波器800的另一实施方式的立体图。滤波器800通常可以以类似于上面参照图3到图5D描述的滤波器300的方式进行配置。滤波器800可以包括输入802、输出804、以及连接输入802和输出804的信号路径806。滤波器800还可以包括与一个或多个接地电极810电连接的接地平面808。
滤波器800可以包括与接地平面808电连接的第一电感器812。第一电感器812可以对应于上面参照图2描述的电路图200的第一电感器208。滤波器800可以包括与接地平面808电耦合的第一电容器814。第一电容器814可以对应于上面参照图2描述的电路图200的第一电容器210。滤波器800可以包括彼此并联连接的第二电感器816和第二电容器818。第二电感器816和第二电容器818可以分别对应于上面参照图2描述的电路图200的第二电感器212和第二电容器214。第二电感器816和第二电容器818可以形成信号路径806的在输入802与输出804之间的部分。滤波器800可以包括第三电感器820和第三电容器822，所述第三电感器和第三电容器彼此并联连接并且可以形成信号路径806的在输入802与输出804之间的部分。第三电感器820和第三电容器822可以分别对应于上面参照图2描述的电路图200的第三电感器216和第三电容器218。最后，滤波器800可以包括第四电感器824和第四电容器826，所述第四电感器和第四电容器彼此并联连接并且连接在信号路径806与接地平面808之间。第四电感器824和第四电容器826可以分别对应于上面参照图2描述的电路图200的第四电感器220和第四电容器222。
电感器812、816、820、824和电容器814、818、822、826可以以类似于上面参照图3到图5D描述的方式通过过孔827被连接。电感器812、818、820、824中的每一个可以在相应的第一位置处与信号路径806连接并且在相应的第二位置处与信号路径806或接地平面808连接。电感器812、818、820、824中的每一个可以在第一位置与第二位置之间(例如，在X-Y平面中)具有各自的有效长度。此外，电感器812、818、820、824中的每一个可以沿着其各自的有效长度具有各自的宽度。
图8B是图8A的滤波器800的侧视图。带通滤波器800可以包括多个介电层(为清楚起见，在图8A中是透明的)。参照图8B，第一层832、第二层836和第三层840可以被堆叠以形成单片结构。导电层830、834、838、842可以形成在介电层832、836、840上。导电层830可以形成在第一介电层832的底表面上。导电层834、838可以分别形成在第二介电层836的顶表面和底表面上。导电层842可以形成在第三介电层840的顶表面上。
图9A到图9D是图8A和图8B的滤波器600的一系列顺序俯视图，其中在每个图中示出了附加介电层。更具体地，图9A示出了诸如印刷电路板的安装表面828。第一导电层830可以包括接地平面808，所述接地平面可以形成在第一层832的底表面和顶表面上。图9B另外示出了形成在第一介电层832上的第二导电层834。第二导电层834可以包括第一电容器814、第二电容器818、第三电容器822和第四电容器826。图9C另外示出了形成在第二介电层836上的第三导电层838。第三导电层838可以包括信号路径806和第一电感器812的部分。图9D图示了形成在第四介电层840上的第四导电层842。第四导电层842可以包括第二电感器816、第三电感器822和第四电感器824。介电层832、836、840是透明的，以示出各种图案化导电层830、834、838、842的相对重新定位。
图10A示出了根据本公开的方面的多层滤波器1000的另一实施方式的立体图。图10B示出了图10A的多层滤波器1000的另一立体图。滤波器1000通常可以以类似于上面参照图3到图5D描述的滤波器300的方式进行配置。滤波器1000可以包括输入1002、输出1004、以及连接输入1002和输出1004的信号路径1006。滤波器1000还可以包括与一个或多个接地电极1010电连接的接地平面1008。
滤波器1000可以包括与接地平面1008电连接的第一电感器1012。第一电感器1012可以对应于上面参照图2描述的电路图200的第一电感器208。滤波器1000可以包括与接地平面1008电耦合的第一电容器1014。第一电容器1014可以对应于上面参照图2描述的电路图200的第一电容器210。滤波器1000可以包括彼此并联连接的第二电感器1016和第二电容器1018。第二电感器1016和第二电容器1018可以分别对应于上面参照图2描述的电路图200的第二电感器212和第二电容器214。第二电感器1016和第二电容器1018可以形成信号路径1006的在输入1002与输出1004之间的部分。滤波器1000可以包括第三电感器1020和第三电容器1022，所述第三电感器和第三电容器彼此并联连接并且可以形成信号路径1006的在输入1002与输出1004之间的部分。第三电感器1020和第三电容器1022可以分别对应于上面参照图2描述的电路图200的第三电感器216和第三电容器218。最后，滤波器1000可以包括第四电感器1024和第四电容器1026，所述第四电感器和第四电容器彼此并联连接并且连接在信号路径1006与接地平面1008之间。第四电感器1024和第四电容器1026可以分别对应于上面参照图2描述的电路图200的第四电感器220和第四电容器222。
电感器1012、1016、1020、1024和电容器1014、1018、1022、1026可以以类似于上面参照图3到图5D描述的方式通过过孔1027被连接。电感器1012、10110、1020、1024中的每一个可以在相应的第一位置处与信号路径1006连接并且在相应的第二位置处与信号路径1006或接地平面1008连接。电感器1012、10110、1020、1024中的每一个可以在第一位置与第二位置之间(例如，在X-Y平面中)具有各自的有效长度。此外，电感器1012、10110、1020、1024中的每一个可以沿着其各自的有效长度具有各自的宽度。
图10B是图10A和图10B的滤波器1000的侧视图。带通滤波器1000可以包括多个介电层(为清楚起见，在图10A中是透明的)。参照图10B，第一层1032、第二层1036、第三层1040可以被堆叠以形成单片结构。导电层1030、1034、1038、1042可以形成在介电层1032、1036、1040上。导电层1030可以形成在第一介电层1032的底表面上。导电层1034、1038可以分别形成在第二介电层1036的顶表面和底表面上。导电层1042可以形成在第三介电层1040的顶表面上。
图11A至图11D是图10A和图10B的滤波器600的一系列顺序俯视图，其中在每个图中示出了附加介电层。更具体地，图11A示出了诸如印刷电路板的安装表面1028。第一导电层1030可以包括接地平面1008，所述接地平面可以形成在第一层1030的底表面和顶表面上。图11B另外示出了形成在第一介电层1032上的第二导电层1034。第二导电层1034可以包括第一电容器1014、第二电容器1018、第三电容器1022和第四电容器1026。图11C另外示出了形成在第二介电层1036上的第三导电层1038。第三导电层1038可以包括信号路径1006和第一电感器1012的部分。图11D示出了形成在第四介电层1040上的第四导电层1042。第四导电层1042可以包括第二电感器1016、第三电感器1022和第四电感器1024。介电层1032、1036、1040是透明的，以示出各种图案化导电层1030、1034、1038、1042的相对重新定位。
IV.应用
本文描述的滤波器的各种实施方式可以在任意合适类型的电气部件中找到应用。滤波器可以在接收、发送或以其他方式使用高频无线电信号的装置中找到特定应用。示例性应用包括智能手机、信号中继器(例如，小型基站)、中继站和雷达。
示例
使用计算机建模来模拟根据本公开的方面的多层高频滤波器。此外，还构建并测试了滤波器。应当理解，以下尺寸仅作为示例给出，并不限制本公开的范围。
以上参照图3A到图4E描述的多层滤波器300的电容器的尺寸可以设置为具有以下面积和比率：
Figure GDA0003516652510000221
表1：用于多层滤波器300的示例面积和比率
以上参照图6A到图7D描述的多层滤波器600的电容器的尺寸可以设置为具有以下面积和比率：
Figure GDA0003516652510000222
表2：用于多层滤波器600的示例面积和比率
以上参照图8A到图9D描述的多层滤波器800的电容器的尺寸可以设置为具有以下面积和比率：
Figure GDA0003516652510000231
表3：用于多层滤波器600的示例面积和比率
以上参照图10A到图11D描述的多层滤波器1000的电容器的尺寸可以设置为具有以下面积和比率：
Figure GDA0003516652510000232
表4：用于多层滤波器1000的示例面积和比率
介电层的厚度通常可以小于约180微米(“microns”)。例如，在一些实施方式中，第一层304、632、832、1032可以是约60微米厚。第二层306、636、836、1036可以是约20微米厚。因此，在这些示例中，第一电容器到第四电容器的相应层在Z方向上彼此间隔开20微米。第三层308、640、840、1040可以是约60微米厚。
滤波器300、600、800、1000的总长度是4.3mm，并且总宽度是约4mm。总厚度230是230微米。
图12至图17展示了各种滤波器的测试结果和模拟数据。参照图12，构建并测试了根据本公开的方面的多层滤波器。测量的***损耗(S21)值和测量的回波损耗(S11)值绘制在0GHz至45GHz的范围内。模拟的***损耗(S21)值和模拟的回波损耗(S11)值绘制在0GHz至35GHz的范围内。测量的通带是从约13.2GHz到约15.8GHz。
参照图13，构建并测试了根据本公开的方面的多层滤波器。测量的***损耗(S21)值和测量的回波损耗(S11)值绘制在0GHz至45GHz的范围内。模拟的***损耗(S21)值和模拟的回波损耗(S11)值绘制在0GHz至35GHz的范围内。通带是从约16.1GHz到约18.2GHz。
参照图14，模拟、构建并物理测试了以上参照图3A到图4E描述的多层滤波器300。测量的***损耗(S21)值和测量的回波损耗(S11)值绘制在0GHz至45GHz的范围内。模拟的***损耗(S21)值和模拟的回波损耗(S11)值绘制在0GHz至35GHz的范围内。通带从约17.0GHz到约21.2GHz。
参照图15，模拟了上面参照图6A到图7D描述的多层滤波器600。模拟的***损耗(S21)值和模拟的回波损耗(S11)值绘制在0GHz至50GHz的范围内。通带是从约24.6GHz到约27.8GHz。
参照图16，模拟了上面参照图8A到图9D描述的多层滤波器800。模拟的***损耗(S21)值和模拟的回波损耗(S11)值绘制在0GHz至55GHz的范围内。通带是从约34.6GHz到约37.4GHz。
参照图17，模拟了以上参照图10A到图11D描述的多层滤波器1000。模拟的***损耗(S21)值和模拟的回波损耗(S11)值绘制在0GHz至70GHz的范围内。通带是从约42.9GHz到约46.6GHz。
测试方法
参照图18，测试组件1800可以用于测试根据本公开的方面的多层滤波器1802的性能特性，所述性能特性例如是***损耗和回波损耗。滤波器1802可以安装到测试板1804。输入线1806和输出线1808均与测试板1804连接。测试板1804可以包括微带线1810，这些微带线将输入线1806与滤波器1802的输入电连接、并且将输出线1808与滤波器1802的输出电连接。使用源信号发生器(例如，诸如Keithley 2410-CSMU的1806Keithley 2400系列源测量单元(SMU))将输入信号施加到输入线，并且在输出线1808处(例如，使用源信号发生器)测量滤波器1802的结果输出。对滤波器的各种配置重复此操作。
在不脱离本公开的精神和范围的情况下，本领域的普通技术人员可以实践本公开的这些和其他修改和变化。此外，应当理解，各实施方式的方面可以全部和部分互换。此外，本领域普通技术人员将理解，前述描述仅作为示例，并不旨在限制在这种所附权利要求中进一步描述的公开内容。

Claims (28)

1.一种多层电子装置，所述多层电子装置包括：
多个介电层，所述多个介电层在垂直于X-Y平面的Z方向上被堆叠；
第一导电层，所述第一导电层覆盖在所述多个介电层中的一个上；
第二导电层，所述第二导电层覆盖在所述多个介电层中的另一个上并且在所述Z方向上与所述第一导电层间隔开，其中，所述第二导电层在所述X-Y平面中在重叠区域处与所述第一导电层重叠，以形成电容器，并且其中，所述第一导电层在所述重叠区域的边界处具有一对平行边缘，并且其中，所述第一导电层具有在所述重叠区域内的偏移边缘，所述偏移边缘平行于所述一对平行边缘，并且其中，所述偏移边缘从所述一对平行边缘中的至少一个偏移小于500微米的偏移距离，并且其中，宽度不连续边缘在所述偏移边缘与所述一对平行边缘中的至少一个之间延伸。
2.根据权利要求1所述的多层电子装置，其中，所述第一导电层具有在所述一对平行边缘之间的第一宽度、和在垂直于所述偏移边缘的方向上在所述偏移边缘处的第二宽度，并且其中，所述第二宽度大于所述第一宽度。
3.根据权利要求1所述的多层电子装置，其中，所述第一导电层具有在所述一对平行边缘之间的第一宽度、和在垂直于所述偏移边缘的方向上在所述偏移边缘处的第二宽度，并且其中，所述第二宽度小于所述第一宽度。
4.根据权利要求1所述的多层电子装置，其中，所述宽度不连续边缘定位为距所述重叠区域的边界至少30微米。
5.根据权利要求1所述的多层电子装置，其中，所述第一导电层包括突出部，所述突出部在所述一对平行边缘外部和所述重叠区域内部延伸。
6.根据权利要求5所述的多层电子装置，其中，所述突出部具有在所述X-Y平面中的小于0.2mm2的面积。
7.根据权利要求1所述的多层电子装置，其中，所述第一导电层包括在所述重叠区域内部的凹陷部。
8.根据权利要求7所述的多层电子装置，其中，所述凹陷部具有在所述X-Y平面中的小于0.2mm2的面积。
9.根据权利要求1所述的多层电子装置，其中，所述偏移边缘在与所述一对平行边缘平行的方向上具有小于500微米的长度。
10.根据权利要求1所述的多层电子装置，其中，所述电容器具有小于0.5mm2的重叠区域。
11.根据权利要求1所述的多层电子装置，其中，所述电容器具有大于2的重叠区域与特征区域之比。
12.根据权利要求1所述的多层电子装置，其中，所述第一导电层和所述第二导电层在所述Z方向上间隔开小于100微米。
13.根据权利要求1所述的多层电子装置，其中，所述电容器是自对准的。
14.根据权利要求1所述的多层电子装置，所述多层电子装置包括布置在所述第一导电层与所述第二导电层之间的介电材料，所述介电材料根据IPC TM-650 2.5.5.3在25℃的工作温度和1MHz的频率下具有范围从5至8的介电常数。
15.根据权利要求14所述的多层电子装置，所述多层电子装置还包括附加介电材料，所述附加介电材料根据IPC TM-650 2.5.5.3在25℃的工作温度和1MHz的频率下具有范围从1至4的介电常数。
16.根据权利要求1所述的多层电子装置，其中，所述多层电子装置被配置为滤波器。
17.根据权利要求16所述的多层电子装置，其中，所述滤波器具有大于6GHz的特征频率。
18.根据权利要求17所述的多层电子装置，其中，所述特征频率包括低通频率、高通频率、或带通频率的上限中的至少一者。
19.根据权利要求1所述的多层电子装置，所述多层电子装置还包括接地平面和过孔，所述过孔将所述第一导电层或所述第二导电层中的至少一者电连接到所述接地平面。
20.根据权利要求1所述的多层电子装置，所述多层电子装置还包括介电材料，所述介电材料具有根据IPC TM-650 2.5.5.3在25℃的工作温度和1MHz的频率下确定的小于100的介电常数。
21.根据权利要求1所述的多层电子装置，所述多层电子装置还包括介电材料，所述介电材料具有根据IPC TM-650 2.5.5.3在25℃的工作温度和1MHz的频率下确定的大于100的介电常数。
22.根据权利要求1所述的多层电子装置，所述多层电子装置还包括：包含环氧树脂的介电材料。
23.根据权利要求1所述的多层电子装置，所述多层电子装置还包括有机介电材料。
24.根据权利要求23所述的多层电子装置，其中，所述有机介电材料包括液晶聚合物或聚苯醚中的至少一种。
25.一种形成多层电子装置的方法，所述方法包括：
提供多个介电层；
形成第一导电层，所述第一导电层覆盖在所述多个介电层中的一个上，所述第一导电层具有一对平行边缘、和平行于所述一对平行边缘的偏移边缘，并且其中，所述偏移边缘从所述一对平行边缘中的至少一个偏移小于500微米的偏移距离，并且宽度不连续边缘在所述偏移边缘与所述一对平行边缘中的至少一个之间延伸；
形成第二导电层，所述第二导电层覆盖在所述多个介电层中的另一个上；
在垂直于X-Y平面的Z方向上堆叠所述多个介电层，使得所述第一导电层在所述X-Y平面中在重叠区域处与所述第二导电层重叠，并且使得所述第一导电层的所述一对平行边缘与所述重叠区域的边界相交，并且使得所述第一导电层的偏移边缘定位在所述重叠区域内。
26.一种设计多层电子装置的电容器的方法，所述方法包括：
计算目标重叠区域；
基于所述目标重叠区域，选择重叠区域的尺寸；
设置在偏移边缘与导电层的一对平行边缘中的至少一个之间的偏移距离的大小，以调整所述重叠区域的大小并且减小所述重叠区域的大小与所述目标重叠区域的大小之间的差，其中，所述导电层的所述一对平行边缘定位在所述重叠区域的边界处，并且其中，所述偏移边缘定位在所述重叠区域内；以及
设置所述导电层的突出部的大小，使得所述突出部在所述一对平行边缘外部和所述重叠区域内部延伸。
27.一种多层电子装置，所述多层电子装置包括：
多个介电层，所述多个介电层在垂直于X-Y平面的Z方向上被堆叠；
第一导电层，所述第一导电层覆盖在所述多个介电层中的一个上；
第二导电层，所述第二导电层覆盖在所述多个介电层中的另一个上并且在所述Z方向上与所述第一导电层间隔开，其中，所述第二导电层在所述X-Y平面中在重叠区域处与所述第一导电层重叠，以形成电容器，并且其中，所述第一导电层在所述重叠区域的边界处具有一对平行边缘，并且其中，所述第一导电层具有在所述重叠区域内的偏移边缘，所述偏移边缘平行于所述一对平行边缘，并且其中，所述偏移边缘从所述一对平行边缘中的至少一个偏移小于500微米的偏移距离，并且其中，所述第一导电层包括突出部，所述突出部在所述一对平行边缘外部和所述重叠区域内部延伸。
28.一种多层电子装置，所述多层电子装置包括：
多个介电层，所述多个介电层在垂直于X-Y平面的Z方向上被堆叠；
第一导电层，所述第一导电层覆盖在所述多个介电层中的一个上；
第二导电层，所述第二导电层覆盖在所述多个介电层中的另一个上并且在所述Z方向上与所述第一导电层间隔开，其中，所述第二导电层在所述X-Y平面中在重叠区域处与所述第一导电层重叠，以形成电容器，并且其中，所述第一导电层在所述重叠区域的边界处具有一对平行边缘，并且其中，所述第一导电层具有在所述重叠区域内的偏移边缘，所述偏移边缘平行于所述一对平行边缘，并且其中，所述偏移边缘从所述一对平行边缘中的至少一个偏移小于500微米的偏移距离，并且其中，所述第一导电层包括在所述重叠区域内部的凹陷部。
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