JP7288056B2 - 高精度インダクタを含む多層電子デバイス - Google Patents
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Description
本出願は、2018年12月20日に出願された米国仮特許出願第62/782,501号、および2019年5月20日に出願された同第62/850,106号の優先権を主張し、これらはその全体が参照により本明細書に援用される。
本考察は例示的な実施形態の説明にすぎず、本開示のより広い態様を限定することは意図されていないことが当業者には理解されるべきであり、このより広い態様は例示的な構造において具体化される。
いくつかの実施形態では、多層電子デバイスは、入力および出力を有する信号経路を含むことができる。信号経路は、誘電体層のうちの1つまたは複数の上に重なり、1つまたは複数のビアに接続された、1つまたは複数の導電層を含むことができる。
I.多層フィルタ
図1は、本開示の態様による多層フィルタ100の簡単な概略図である。フィルタ100は、1つまたは複数のインダクタ102、104、106と、1つまたは複数のコンデンサ108、110、112とを備えることができる。入力電圧(図1においてViによって表される)を、フィルタ100に入力することができ、出力電圧(図1においてVoによって表される)をフィルタ100によって出力することができる。バンドパスフィルタ100は、パスバンド周波数範囲内の周波数が実質的に影響を受けずにフィルタ100を透過することを可能にしながら、低周波数および高周波数を大幅に低減することができる。上記で説明した簡単なフィルタ100は、バンドパスフィルタの簡単な例にすぎず、本開示の態様を、より複雑なバンドパスフィルタに適用することができることを理解されたい。加えて、本開示の態様は、例えば、ローパスフィルタまたはハイパスフィルタを含む他のタイプのフィルタに適用されてもよい。
II.例示的なインダクタ
インダクタンスは、通常、誘導性素子の長さに比例するが、誘導性素子の幅に反比例する。換言すれば、インダクタンスは、誘導性素子の長さ対平均幅比に比例することができる。したがって、誘導性素子の幅および長さに対する僅かな調節を用いてインダクタンスを微調整することができる。これは、例えば、高周波数用途について非常に低いインダクタンスを呈するように設計されたインダクタの場合に特に有用とすることができる。
III.更なる例示的な実施形態
図6Aは、本開示の態様による多層フィルタ600の別の実施形態の斜視図を示す。図6Bは、図6Aの多層フィルタ600の別の斜視図を示す。フィルタ600は、通常、図3~図5Dを参照して上記で説明したフィルタ300と類似した方式で構成することができる。フィルタ600は、入力602と、出力604と、入力602および出力604を接続する信号経路606とを備えることができる。フィルタ600は、1つまたは複数のグラウンド電極610と電気的に接続されたグラウンドプレーン608も備えることができる。
本明細書において説明したフィルタの様々な実施形態は、任意の適切なタイプの電気コンポーネントにおいて用途を見出すことができる。フィルタは、高周波数無線信号を受信、送信、または他の形で用いるデバイスにおいて特定の用途を見出すことができる。例示的な用途は、スマートフォン、信号中継器(例えば、スモールセル)、中継局およびレーダを含む。
コンピュータモデルを用いて、本開示の態様による多層フィルタをシミュレートした。加えて、フィルタが構築され、試験された。
実施例
以下の寸法および比は例として与えられるにすぎず、本開示の範囲を限定するものではないことを理解されたい。例えば、いくつかの実施形態では、より精度の高い導電層の成形を達成し、結果としてより小さな最小線幅をもたらすことができるプロセスを用いることができる。
試験方法
図18を参照すると、本開示の態様に従って、試験アセンブリ1800を用いて、多層フィルタ1802の挿入損失およびリターン損失等の性能特性を試験することができる。フィルタ1802は、試験基板1804に実装することができる。入力線1806および出力線1808は、各々試験基板1804に接続された。試験基板1804は、入力線1806をフィルタ1802の入力と電気的に接続し、出力線1808をフィルタ1802の出力と電気的に接続するマイクロストリップ線1810を含むことができる。入力信号が、ソース信号発生器(例えば、1806 Keithley 2400シリーズのソース測定ユニット(SMU)、例えば、Keithley 2410-C SMU)を用いて入力線に適用され、フィルタ1802の結果としての出力が、(例えば、ソース信号発生器を用いて)出力線18108において測定された。これは、フィルタの様々な構成について繰り返された。
Claims (21)
- 多層電子デバイスであって、
複数の誘電体層と、
入力および出力を有する信号経路と、
前記複数の誘電体層のうちの1つの上に重なる導電層を備えるインダクタであって、前記インダクタは、第1のロケーションにおいて前記信号経路と電気的に接続され、第2のロケーションにおいて前記信号経路またはグラウンドのうちの少なくとも一方と電気的に接続される、インダクタと、
を備え、
前記インダクタは、第1の方向において外方を向いた第1の直線縁部と、前記第1の直線縁部と平行であり、前記第1の方向において外方を向いた第2の直線縁部とを含む外周を有し、
前記第2の直線縁部は、約500マイクロメートル(500ミクロン)未満、かつ前記第1の直線縁部における前記第1の方向における前記インダクタの第1の幅の約90%未満のオフセット距離だけ、前記第1の方向において前記第1の直線縁部からオフセットされ、
前記インダクタは前記第1のロケーションから前記第2のロケーションに延びる長手方向中心線を有し、
前記長手方向中心線は非直線状で、少なくとも1つの角部を含み、
前記第1の直線縁部と前記第2の直線縁部との間を延びる幅不連続部の縁部は前記インダクタの前記長手方向中心線の前記少なくとも1つの角部から、少なくとも約30マイクロメートル(30ミクロン)だけ離間される、
多層電子デバイス。 - 前記インダクタは、前記第1の方向において前記第2の直線縁部における第2の幅を有し、前記第2の幅と前記第1の幅との比は、約1.02~約1.9の範囲をとる、請求項1に記載の多層電子デバイス。
- 前記外周は、前記第1の直線縁部と前記第2の直線縁部との間を延びる、前記幅不連続部の縁部を含む、請求項1に記載の多層電子デバイス。
- 前記幅不連続部の縁部は、前記第1の直線縁部および前記第2の直線縁部に垂直である、請求項3に記載の多層電子デバイス。
- 前記オフセット距離は、最小線幅に概ね等しい、請求項1に記載の多層電子デバイス。
- 前記インダクタは、約10未満の長さ対平均幅比を有する、請求項1に記載の多層電子デバイス。
- 前記インダクタは、約1mm未満の平均幅を有する、請求項1に記載の多層電子デバイス。
- 前記インダクタは、約2mm未満の有効長を有する、請求項1に記載の多層電子デバイス。
- 前記インダクタは、更なる幅不連続部の縁部を備え、前記更なる幅不連続部の縁部および前記幅不連続部の縁部は、前記インダクタの長手方向中心線または横方向中心線のうちの少なくとも一方に対して対称である、請求項3に記載の多層電子デバイス。
- 前記多層電子デバイスは、フィルタとして構成される、請求項1に記載の多層電子デバイス。
- 前記フィルタは、約6GHzよりも大きい特性周波数を有する、請求項10に記載の多層電子デバイス。
- 前記特性周波数は、ローパス周波数、ハイパス周波数、またはバンドパス周波数の上限のうちの少なくとも1つを含む、請求項11に記載の多層電子デバイス。
- 第2の導電層および第1の導電層は、100マイクロメートル(100ミクロン)未満だけZ方向において離間される、請求項1に記載の多層電子デバイス。
- グラウンドプレーンと、第1の導電層または第2の導電層のうちの少なくとも一方を前記グラウンドプレーンに電気的に接続するビアとを更に備える、請求項1に記載の多層電子デバイス。
- IPC TM-650 2.5.5.3に従って25℃の動作温度および1MHzの周波数において決定される、約100未満の誘電率を有する誘電材料を更に備える、請求項1に記載の多層電子デバイス。
- IPC TM-650 2.5.5.3に従って25℃の動作温度および1MHzの周波数において決定される、約100よりも大きい誘電率を有する誘電材料を更に備える、請求項1に記載の多層電子デバイス。
- エポキシを備える誘電材料を更に備える、請求項1に記載の多層電子デバイス。
- 有機誘電材料を更に含む、請求項1に記載の多層電子デバイス。
- 前記有機誘電材料は、液晶ポリマーまたはポリフェニルエーテルのうちの少なくとも一方を含む、請求項18に記載の多層電子デバイス。
- 多層電子デバイスを形成する方法であって、
複数の誘電体層を設けるステップと、
前記複数の誘電体層のうちの少なくともいくつかの上に重なる複数の導電層を形成して、入力および出力を有する信号経路を形成するステップと、
を含み、
前記信号経路は、第1のロケーションにおいて前記信号経路と電気的に接続され、第2のロケーションにおいて前記信号経路またはグラウンドのうちの少なくとも一方と電気的に接続されたインダクタを備え、前記インダクタは、第1の方向において外方を向いた第1の直線縁部と、前記第1の直線縁部と平行であり、前記第1の方向において外方を向いた第2の直線縁部とを含む外周を有し、前記第2の直線縁部は、約500マイクロメートル(500ミクロン)未満、かつ前記第1の直線縁部における前記第1の方向における前記インダクタの第1の幅の約90%未満のオフセット距離だけ、前記第1の直線縁部からオフセットされ、
前記インダクタは前記第1のロケーションから前記第2のロケーションに延びる長手方向中心線を有し、前記長手方向中心線は非直線状で、少なくとも1つの角部を含み、前記第1の直線縁部と前記第2の直線縁部との間を延びる幅不連続部の縁部は、前記インダクタの長手方向中心線の前記少なくとも1つの角部から、少なくとも約30マイクロメートル(30ミクロン)だけ離間される、方法。 - 多層電子デバイスのためのインダクタを設計する方法であって、
前記インダクタのための目標インダクタンス値に基づいて前記インダクタのための有効長および幅を選択するステップと、
前記インダクタの突起部に関連付けられたオフセット距離をサイズ設定するステップであって、前記オフセット距離は、前記インダクタの周囲の第1の直線縁部と、前記インダクタの前記周囲の第2の直線縁部との間にあり、前記オフセット距離は、500マイクロメートル(500ミクロン)未満、かつ前記第1の直線縁部における第1の方向における前記インダクタの第1の幅の約90%未満であり、
前記第1の直線縁部は前記第1の方向において外方を向き、前記第2の直線縁部は、前記第1の直線縁部と平行であり、前記第1の方向において外方を向き、
前記有効長は、第1のロケーションから第2のロケーションを測定され、前記インダクタは前記第1のロケーションにおいて信号経路と電気的に接続し、前記第2のロケーションにおいて前記信号経路またはグラウンドの少なくとも1つと電気的に接続され、
前記インダクタは前記第1のロケーションから前記第2のロケーションに延びる長手方向中心線を有し、
前記長手方向中心線は非直線状で、少なくとも1つの角部を含み、
前記第1の直線縁部と前記第2の直線縁部との間を延びる幅不連続部の縁部は、前記インダクタの前記長手方向中心線の前記少なくとも1つの角部から、少なくとも約30マイクロメートル(30ミクロン)だけ離間される、方法。
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