專利名稱：多層芯片定向耦合器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及定向耦合器，特別涉及多層芯片耦合器，其中在一個(gè)介質(zhì)層上形成了主信號(hào)線層，使得主信號(hào)線層比形成在兩個(gè)介質(zhì)層上的耦合信號(hào)線層短，于是降低了導(dǎo)電圖案的電阻并且減小了插入損耗。
用于移動(dòng)通訊設(shè)備的定向耦合器可用來以恒定的速度劃分傳輸信號(hào)。具體地說，在定向耦合器中，來自發(fā)射級(jí)放大器的一定量的輸出信號(hào)被取樣并傳輸?shù)阶詣?dòng)輸出控制器，這樣使具有恒定輸出電平的輸出信號(hào)通過天線發(fā)射。


圖1是顯示傳統(tǒng)的微帶線路耦合器的圖。參考圖1，在微帶線路耦合器中，在具有預(yù)定介電常數(shù)的介質(zhì)基片1上形成導(dǎo)電金屬層，以便形成主信號(hào)線3和耦合信號(hào)線5，它們彼此隔開。當(dāng)信號(hào)輸入到耦合器的輸入端時(shí)，大部分輸入信號(hào)通過輸出端輸出。然而，一部分輸入信號(hào)被耦合到耦合信號(hào)線5，使得通過耦合信號(hào)線5產(chǎn)生耦合信號(hào)，耦合信號(hào)通過耦合端和隔離端輸出。
通常，在具有上述結(jié)構(gòu)的微帶線路耦合器中，根據(jù)主信號(hào)線3和耦合信號(hào)線5之間的距離以及它們的圖案形狀來決定耦合特性。具體地說，主信號(hào)線3和耦合信號(hào)線5之間的距離是在耦合器的制造工藝中要調(diào)整的主要指標(biāo)。然而，在實(shí)際的微帶線路耦合器中，精確地保持主信號(hào)線3和耦合信號(hào)線5之間的距離是很困難的。
因此，傳統(tǒng)的微帶線路耦合器的問題在于在制造耦合器時(shí)由于主信號(hào)線和耦合信號(hào)線之間的距離的變化，難以制造具有高耦合結(jié)構(gòu)的耦合器。
為了解決上述問題，提出了圖2所示的多層芯片定向耦合器。參考圖2，通過在多個(gè)介質(zhì)層上形成電極圖案并將介質(zhì)層粘結(jié)在一起來完全制造多層芯片定向耦合器。如圖2所示，在最下面的和最上面的介質(zhì)層10a和10f上分別形成接地圖案17a和17b，在最下面的介質(zhì)層10a上面，將其上分別形成了信號(hào)線13a和13b的兩個(gè)介質(zhì)層10b和10c彼此平行設(shè)置。在介質(zhì)層10c上形成了通孔20a，使得信號(hào)線13a和13b通過通孔20a彼此連接。
此外，在介質(zhì)層10c上面，將其上分別形成了耦合信號(hào)線15a和15b的兩個(gè)介質(zhì)層10d和10e彼此平行設(shè)置。耦合信號(hào)線15a和15b通過形成在介質(zhì)層10e上的通孔20b彼此連接。在這種情況下，如圖2所示，分別形成在兩個(gè)不同的介質(zhì)層上的主信號(hào)線13a和13b以及耦合信號(hào)線15a和15b被對(duì)稱設(shè)置。其上形成了接地圖案17b的介質(zhì)層10f設(shè)置在介質(zhì)層10e上面，將由絕緣材料制成的殼體10g設(shè)置在介質(zhì)層10f上面。據(jù)此，將層10a-10g彼此粘結(jié)在一起，因此完成了多層芯片定向耦合器的制造。
在圖2的傳統(tǒng)的多層定向耦合器中，通過在具有預(yù)定厚度的介質(zhì)層10d周圍設(shè)定主信號(hào)線和耦合信號(hào)線之間的距離，可以得到所需要的耦合特性。此外，圖2的傳統(tǒng)的多層定向耦合器的優(yōu)點(diǎn)在于它可以通過對(duì)稱地制造主信號(hào)線和耦合信號(hào)線以便形成相同的主信號(hào)線和耦合信號(hào)線圖案，而容易地設(shè)定耦合特性，并且可以通過在每個(gè)介質(zhì)層上對(duì)稱地形成導(dǎo)電圖案而簡化耦合器地制造工藝。
然而，該傳統(tǒng)的多層芯片定向耦合器的問題在于，它具有大的插入損耗。該插入損耗是除了耦合器中取樣信號(hào)和通過主信號(hào)線輸出的輸出信號(hào)的量之外，在耦合器中產(chǎn)生的損耗量，對(duì)于限定定向耦合器的特性來說，插入損耗是一個(gè)重要的指標(biāo)。然而，在具有對(duì)稱結(jié)構(gòu)的傳統(tǒng)的多層芯片定向耦合器中，由于將主信號(hào)線13a和13b制成與耦合信號(hào)線15a和15b具有相同的長度，根據(jù)主信號(hào)線13a和13b增加了電阻，從而增加了插入損耗。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種多層芯片定向耦合器，包括第一接地圖案，形成在第一介質(zhì)層的上表面上；耦合信號(hào)線，在第二介質(zhì)層的上表面上由導(dǎo)電圖案形成，上述第二介質(zhì)層形成在第一介質(zhì)層的上面；主信號(hào)線，在第三介質(zhì)層的上表面上由導(dǎo)電圖案形成，上述第三介質(zhì)層形成在第二介質(zhì)層的上面，主信號(hào)線比耦合信號(hào)線短；第二接地圖案，形成第四介質(zhì)層的上表面上，上述第四介質(zhì)層形成在第三介質(zhì)層的上面；以及形成在第一至第四介質(zhì)層的側(cè)表面上的多個(gè)端口，并且與主信號(hào)線、耦合信號(hào)線以及第一和第二接地圖案相連。
根據(jù)一優(yōu)選實(shí)施例，第二或第三介質(zhì)層可以由多個(gè)介質(zhì)層構(gòu)成。在這種情況下，分別形成在第二或第三介質(zhì)層的上表面上的制成耦合信號(hào)線或主信號(hào)線的導(dǎo)電圖案通過在一條線上穿透多個(gè)介質(zhì)層的通孔彼此連接。
根據(jù)另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，最好將主信號(hào)線的長度設(shè)定為大約是耦合信號(hào)線的長度的一半，以減小插入損耗。
本發(fā)明多層芯片定向耦合器與傳統(tǒng)的多層芯片定向耦合器的區(qū)別在于主信號(hào)線和耦合信號(hào)線不對(duì)稱地形成，主信號(hào)線形成得比耦合信號(hào)線短。在優(yōu)選實(shí)施例中，為了縮短主信號(hào)線，在一個(gè)介質(zhì)層上形成主信號(hào)線，而在兩個(gè)介質(zhì)層上形成耦合信號(hào)線，下面將詳細(xì)描述這種結(jié)構(gòu)。
如圖3所示，在耦合器的下部中的介質(zhì)層101a上形成諸如銅(Cu)和銀(Ag)之類導(dǎo)電金屬層，以形成接地圖案117a。另外，在介質(zhì)層101a上面設(shè)置介質(zhì)層101b，在介質(zhì)層101b上通過形成與接地圖案117a類似的諸如銅(Cu)和銀(Ag)之類的導(dǎo)電金屬層，形成了耦合信號(hào)線105a。另外，在介質(zhì)層101b上面設(shè)置介質(zhì)層101c，在介質(zhì)層101c上形成通過通孔120與耦合信號(hào)線105a連接的耦合信號(hào)線105b。如上所述，耦合信號(hào)線105a和105b通過通孔120彼此連接，這樣形成了一個(gè)耦合信號(hào)線。
此外，在介質(zhì)層101c上面設(shè)置介質(zhì)層101d，在介質(zhì)層101d上通過形成典型的諸如銅(Cu)和銀(Ag)之類的導(dǎo)電金屬層，而形成主信號(hào)線103。在介質(zhì)層101d上面設(shè)置介質(zhì)層101e，在介質(zhì)層101e上形成接地圖案117b，以及在介質(zhì)層101e上設(shè)置由絕緣材料制成的殼體。
盡管圖中未顯示，在101a-101f層彼此粘結(jié)在一起之后，在粘結(jié)結(jié)構(gòu)的前部(即每個(gè)層的前側(cè))中形成輸入端、輸出端和接地端，在粘結(jié)結(jié)構(gòu)的后部(即每層的后側(cè))中形成耦合端、接地端和隔離端。因此，輸入和輸出端、接地端以及耦合和隔離端分別與形成在每個(gè)相應(yīng)層上的主信號(hào)線103、接地圖案117a、117b以及耦合信號(hào)線105a、105b相連接。
如上所述，在多層芯片定向耦合器中，耦合信號(hào)線105a、105b分別形成在兩個(gè)介電層101b、101c上，并通過通孔120彼此連接。此外，主信號(hào)線103被形成在設(shè)置在兩個(gè)介質(zhì)層101b、101c上面的介質(zhì)層101d上。因此，與其中對(duì)稱地形成主信號(hào)線和耦合信號(hào)線的傳統(tǒng)的耦合器相比較，該耦合器主信號(hào)線和耦合信號(hào)線不對(duì)稱地形成。換句話說，主信號(hào)線103甚至比耦合信號(hào)線105a、105b的總長度短。此外，主信號(hào)線103形成為單層。
這意味著可以簡化該耦合器的制造工藝，另外，與傳統(tǒng)的定向耦合器相比，降低了導(dǎo)電圖案的電阻，降低了插入損耗。表1顯示了關(guān)于具有本發(fā)明的不對(duì)稱結(jié)構(gòu)的多層芯片定向耦合器和具有對(duì)稱結(jié)構(gòu)的傳統(tǒng)的多層芯片定向耦合器的電阻、插入損耗、耦合系數(shù)和回波損耗。
表1

如表1所示，將四個(gè)多層芯片定向耦合器制作成使得它們的回波損耗幾乎相同。這四個(gè)多層芯片定向耦合器包括相同尺寸和相同材料的介質(zhì)基片。然而，將這四個(gè)定向耦合器制作成使每個(gè)主信號(hào)線的長度彼此不同。換句話說，在根據(jù)比較例的定向耦合器中，與具有對(duì)稱結(jié)構(gòu)的傳統(tǒng)的耦合器一樣，將主信號(hào)線和耦合信號(hào)線構(gòu)造成都具有相同的長度。另一方面，在根據(jù)第一至第三實(shí)施例的定向耦合器中，每個(gè)主信號(hào)線的長度分別設(shè)定為4.30mm、3.55mm和2.52mm，使得主信號(hào)線比耦合信號(hào)線短。然后，計(jì)算出在相同條件下的相對(duì)于比較例和第一至第三實(shí)施例的插入損耗和耦合系數(shù)。
接著，如表1所示，在第三實(shí)施例中可以看到驚人的插入損耗，其中在所有的實(shí)施例中，第三實(shí)施例的主信號(hào)線最短。換句話說，可以通過縮短主信號(hào)線來減小插入損耗。然而，表1顯示了在第三實(shí)施例中即使插入損耗可以大幅度降低，但耦合系數(shù)異常地增加。因此，由于耦合系數(shù)值，必須限制用于減小插入損耗的主信號(hào)線的縮短。為此，最好將適用本發(fā)明的主信號(hào)線的長度設(shè)定為大約是第二實(shí)施例所示的耦合信號(hào)線的長度的一半。
如上所述，本發(fā)明提供了一種多層芯片定向耦合器，其中不對(duì)稱地形成主信號(hào)線和耦合信號(hào)線，將主信號(hào)線設(shè)定得比耦合信號(hào)線短，以便減小主信號(hào)線的電阻，這樣顯著降低插入損耗。尤其是，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于當(dāng)將主信號(hào)線的長度設(shè)定為是耦合信號(hào)線的長度的一半時(shí)，在保持適當(dāng)?shù)鸟詈舷禂?shù)的同時(shí)，可以大幅度減小插入損耗。
盡管為了說明已經(jīng)公開了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在不離開在所附的權(quán)利要求中所公開的本發(fā)明的范圍和精神的情況下，各種修改、添加和替換都是可能的。
權(quán)利要求
1.一種多層芯片定向耦合器，包括第一接地圖案，形成在第一介質(zhì)層的上表面上；耦合信號(hào)線，在第二介質(zhì)層的上表面上由導(dǎo)電圖案形成，上述第二介質(zhì)層形成在第一介質(zhì)層的上面；主信號(hào)線，在第三介質(zhì)層的上表面上由導(dǎo)電圖案形成，上述第三介質(zhì)層形成在第二介質(zhì)層的上面，主信號(hào)線比耦合信號(hào)線短；第二接地圖案，形成第四介質(zhì)層的上表面上，上述第四介質(zhì)層形成在第三介質(zhì)層的上面；以及形成在第一至第四介質(zhì)層的側(cè)表面上的多個(gè)端口，并且與主信號(hào)線、耦合信號(hào)線以及第一和第二接地圖案相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的定向耦合器，其中，第二和第三介質(zhì)層由多個(gè)層疊的介質(zhì)層構(gòu)成，分別形成在第二和第三介質(zhì)層上、形成耦合信號(hào)線和主信號(hào)線的導(dǎo)電圖案通過穿透多個(gè)介質(zhì)層的通孔彼此相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的定向耦合器，其中，主信號(hào)線的長度大約為耦合信號(hào)線長度的50-80％。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的定向耦合器，其特征在于，主信號(hào)線設(shè)定為大約是耦合信號(hào)線長度的一半。
全文摘要
這里公開的是一種多層芯片定向耦合器。該多層芯片定向耦合器具有第一接地圖案、耦合信號(hào)線、主信號(hào)線、第二接地圖案和多個(gè)端口。第一接地圖案形成在第一介質(zhì)層的上表面上。耦合信號(hào)線由第二介質(zhì)層上表面上的導(dǎo)電圖案形成。主信號(hào)線由第三介質(zhì)層上表面上的導(dǎo)電圖案形成,第三介質(zhì)層形成在第二介質(zhì)層上面。第二接地圖案形成在第四介質(zhì)層上表面上,第四介質(zhì)層形成在第三介質(zhì)層上面。多個(gè)端口形成在第一至第四介質(zhì)層的側(cè)表面上。
文檔編號(hào)H01P5/16GK1373533SQ01140369
公開日2002年10月9日 申請(qǐng)日期2001年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2000年12月19日
發(fā)明者申知桓, 鄭勝教 申請(qǐng)人:三星電機(jī)株式會(huì)社