專利名稱：可變?yōu)V波器元件、可變?yōu)V波器模塊及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高頻帶可變?yōu)V波器元件、包含這種可變?yōu)V波器元件的模 塊及其制造方法，其中該可變?yōu)V波器元件具有通過微加工技術(shù)形成的微結(jié) 構(gòu)。
背景技術(shù)：
近來，正嘗試在各種技術(shù)領(lǐng)域中應(yīng)用具有通過微加工技術(shù)形成的微結(jié)構(gòu) 的元件。這種元件的一個例子是能夠改變通過頻率的可變?yōu)V波器元件。隨著 移動通信設(shè)備市場(例如便攜式電話)的擴(kuò)大，提供這種元件的服務(wù)變得多 樣化并顯示出先進(jìn)的功能；并且，沿著這種趨勢，設(shè)備所使用的頻率正逐漸 向千兆赫(GHz)級或更高頻率和多信道轉(zhuǎn)化，因此可變?yōu)V波器元件正向滿 足更高頻率和多信道的需求上發(fā)展。在下列文獻(xiàn)中公開了這種可變?yōu)V波器元 件，即日本專利申請?zhí)亻_No. 2003-332808、日本專利申請?zhí)亻_No. 2006-128912、以及A.A.Tamijani等發(fā)表在"IEEE Trans. Microwave Theory Tech."(2003年7月第51巻No.7)第1878-1885頁上的"Miniature and Tunable Filters Using MEMS Capacitors"。
圖23至圖26示出了可變?yōu)V波器元件X7，其為傳統(tǒng)可變?yōu)V波器元件的 一個實(shí)例。圖23是描述可變?yōu)V波器元件X7的平面圖。圖24和圖25是沿圖 23中XXIV-XXIV線和XXV-XXV線的放大橫截面圖。圖26是描述可變?yōu)V 波器元件X7的分布常數(shù)傳輸線(distribution constant transmission line)的等 效電路圖。
可變?yōu)V波器元件X7包括襯底71、信號線72、兩條地線73、四個并聯(lián)電 感74、可變電容器電極75、驅(qū)動電極76和電極焊盤77，且該可變?yōu)V波器元 件X7被構(gòu)建為諧振濾波器，用以允許預(yù)定高頻帶中電磁波和電信號的傳輸。
襯底71由石英或玻璃制成，以及信號線72、地線73、并聯(lián)電感74、可 移動電容器電極75、驅(qū)動電極76和電極焊盤77均形成在襯底71上。信號線72是兩端具有端子部72a (進(jìn)入端(including end))和端子部 72b (流出端(outgoing end))的導(dǎo)線(conductor pattern)，使得電信號在 端子部72a與端子部72b之間通過，并且在該元件(即高頻濾波器)中，信 號線72包括電感部件。該元件通過端子部72a和72b與圖中未示出的電路 或其它元件連接。例如，信號線72是阻抗為50Q的分布常數(shù)線，并由Au 制成。
每條地線73是沿信號線72延伸的導(dǎo)線并接地。地線73和信號線72 — 起構(gòu)成了電容固定的電容器。信號線72和每條地線73通過并聯(lián)電感74連 接。地線73和并聯(lián)電感74由Au形成。
如圖24所示，可移動電容器電極75橋接地線73并具有面對信號線72 的部分。可移動電容器電極75由Au薄膜形成。可移動電容器電極75和信 號線72構(gòu)成了電容可變電容器。
每個驅(qū)動電極76用于產(chǎn)生對可移動電容器電極75的靜電引力，從而使 可移動電容器電極75移動；以及每個驅(qū)動電極76被設(shè)置在信號線72與地 線73之間，并面對可移動電容器電極75的一部分。驅(qū)動電極76由SiCr薄 膜形成。
電極悍盤77是用于施加驅(qū)動電壓的端子，并通過間隙與地線73分開。 如圖24所示，電極焊盤77和驅(qū)動電極76通過互連78連接，互連78在襯 底71與地線73間經(jīng)過。互連78與地線73通過位于它們之間的絕緣膜79 電性隔離。
可通過圖26所示的等效電路圖來描述具有上述結(jié)構(gòu)的可變?yōu)V波器元件 X7，該等效電路圖包括Kd逆變器、Ki2逆變器和設(shè)置在它們之間的諧振電 路部分R。 KD1逆變器包括連接到端子部72a (進(jìn)入端)側(cè)的信號線72的一 對并聯(lián)電感74。 K。逆變器包括連接到端子部72b (流出端)側(cè)的信號線72 的一對并聯(lián)電感74。諧振電路部分R包括電感L (整個諧振電路部分R的 電感組件)和電容可變電容器C (整個諧振電路部分R的電容組件)，并主 要由襯底71、信號線72和地線73組成。電容器C包括上述電容固定電容 器和上述電容可變電容器，其中該電容固定電容器由形成在襯底71上的信 號線72和地線73構(gòu)成，該電容可變電容器由信號線72 (不可移動電容器電 極)和可移動電容器電極75構(gòu)成。圖23中所示的空間長度L7被設(shè)置為使得圖26中所示諧振電路部分R的傳輸線長度(即，兩個逆變器之間的傳輸 長度)成為x/2的倍數(shù)a:分布常數(shù)線中預(yù)定高頻的提取目標(biāo)的波長)。通 過這樣的配置，在可變?yōu)V波器元件X7中，濾波從端子部72a輸入的混合電 信號，從而提取預(yù)定高頻帶的電信號并將其從端子部72b輸出。
在可變?yōu)V波器元件X7中，可通過在驅(qū)動電極76與可移動電容器電極 75之間施加預(yù)定電壓(驅(qū)動電壓)改變圖26中所示電容器C的靜電電容。 經(jīng)由電極焊盤77和互連78實(shí)現(xiàn)對于驅(qū)動電極76施加電壓。如果在驅(qū)動電 極76與可移動電容器電極75之間施加電壓，則在這些電極之間產(chǎn)生預(yù)定的 靜電引力，且預(yù)定的可移動電容器電極75被拉向驅(qū)動電極76側(cè)預(yù)定量；結(jié) 果，信號線72與可移動電容器電極75之間的間隔(separation)以及圖24 和圖25所示的間隙(gap) G7減小。如果間隙G7減小，電容器C的靜電電 容增大，可變?yōu)V波器元件X7的整個傳輸線長度等效地或?qū)嵸|(zhì)性地增加，從 而允許通過的頻帶向低頻側(cè)遷移。在可變?yōu)V波器元件X7中，可通過利用驅(qū) 動電壓的開/關(guān)有目的地改變電容器C的電容，來改變高頻區(qū)中的通過頻帶 (例如在18GHz和22GHz之間改變)。
然而，在這種傳統(tǒng)可變?yōu)V波器元件X7的情況下，為了改變通過頻帶往 往需要相當(dāng)高的驅(qū)動電壓。通過與構(gòu)成襯底71的材料的介電常數(shù)之間的關(guān) 系，來確定圖23和圖24中所示信號線72與地線73之間的間隙G8的尺寸； 并且，在可變?yōu)V波器元件X7的情況下，間隙G8被限制為相對小的尺寸， 以及圖23和圖24所示的驅(qū)動電極76的長度L8被限制為較短。例如，如果 襯底材料為石英，信號線材料為Au，信號線寬度為160pm以及信號線為具 有77Q阻抗的CPW傳輸線，則間隙G8的尺寸約為80pm。將驅(qū)動電極76 的長度L8限制為較短，意味著在圖23箭頭標(biāo)記D所表示的方向限制每單位 長度驅(qū)動電極76的面積。換句話說，為了確保在可變?yōu)V波器元件X7中的驅(qū) 動電極76與可移動電容器電極75之間產(chǎn)生足夠的驅(qū)動力(靜電引力)，難 以僅依賴于確保驅(qū)動電極76的足夠尺寸面積的方法，因此需要確保在驅(qū)動 電極76與可移動電容器電極75之間施加足夠的驅(qū)動電壓。例如，為了在可 變?yōu)V波器元件X7中執(zhí)行上述18GHz與22GHz之間的改變，需要大約80V 的高驅(qū)動電壓。高驅(qū)動電壓是不理想的，尤其是在緊湊無線電通信設(shè)備應(yīng)用 領(lǐng)域，例如電源為電池的便攜式電話，強(qiáng)烈需要降低驅(qū)動電壓。

發(fā)明內(nèi)容
考慮到上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種適用于降低驅(qū)動電壓的可變 濾波器元件和可變?yōu)V波器模塊及其制造方法。
根據(jù)本發(fā)明第一方案，提供了一種可變?yōu)V波器元件。該可變?yōu)V波器元件 包括襯底；所述襯底上的兩條地線和位于所述襯底上兩條地線之間的信號 線，其中所述信號線和所述地線被設(shè)置為在所述襯底上平行延伸；可移動電 容器電極，其橋接在所述襯底上的兩條地線之間，并具有面對所述信號線的 部分；驅(qū)動電極，其位于所述襯底上的所述信號線和所述地線之間，并對所 述可移動電容器電極產(chǎn)生靜電引力；以及所述襯底中的地線，其被設(shè)置在所 述襯底中，具有面對所述信號線的部分，并電連接所述襯底上的兩條地線。 所述襯底上的地線、所述可移動電容器電極和所述襯底中的地線構(gòu)成地互連 部(ground interconnection portion)。所述信號線和所述地互連部構(gòu)成分布 常數(shù)傳輸線。在該元件中，可假定所述信號線和所述地互連部構(gòu)成單個電容 可變電容器，所述信號線和所述襯底上地線構(gòu)成電容固定電容器(第一電容 器)，所述信號線和所述可移動電容器電極構(gòu)成電容可變電容器(第二電容 器)，以及所述信號線和所述襯底中的地線構(gòu)成電容固定電容器(第三電容 器)。換句話說，假定該元件的分布常數(shù)傳輸線具有單個電容可變電容器， 則由所述信號線和所述襯底上地線構(gòu)成的所述第一電容器成為該電容可變 電容器的一部分，由所述信號線和所述可移動電容器電極構(gòu)成的所述第二電 容器成為該電容可變電容器的一部分，以及由所述信號線和所述襯底中地線 構(gòu)成的所述第三電容器也成為該電容可變電容器的一部分。所述第三電容器 具有補(bǔ)償所述第一電容器和所述第二電容器對該電容可變電容器的靜電電 容的貢獻(xiàn)的功能。
在該可變?yōu)V波器元件中，可通過在所述驅(qū)動電極和所述可移動電容器電 極之間施加預(yù)定電壓(驅(qū)動電壓)來改變該電容可變電容器(包括第一至第 三電容器)的靜電電容。如果在所述驅(qū)動電極和所述可移動電容器電極之間 施加有驅(qū)動電壓，在這些電極之間產(chǎn)生預(yù)定的靜電引力，以及將所述可移動 電容器電極拉向所述驅(qū)動電極側(cè)預(yù)定量，則結(jié)果所述信號線和所述可移動電 容器電極之間的間隔或間隙減小。如果該間隙減小，則該電容可變電容器的靜電電容增大，該元件的整個傳輸線長度等效地或?qū)嵸|(zhì)性地增大，以及允許 通過的頻帶向較低頻率側(cè)遷移。通過調(diào)整待施加的驅(qū)動電壓，可控制通過頻 帶。
如上所述，根據(jù)該可變?yōu)V波器元件，所述第三電容器(由所述信號線和 所述襯底中地線構(gòu)成)具有這樣的功能，即補(bǔ)償所述第一電容器和所述第二 電容器對由該元件形成的分布常數(shù)傳輸線的電容可變電容器的靜電電容的
貢獻(xiàn)。因此，與上述傳統(tǒng)的可變?yōu)V波器元件X7 (其中信號線72與地線73 之間間隙G8的尺寸被限制為相對小值)不同，在本元件中，可將所述信號 線與所述襯底上地線之間的間隙尺寸設(shè)置為相對大值。(隨著該間隙尺寸的 增大，所述第一電容器對所述靜電電容的貢獻(xiàn)降低，但這個降低能夠由所述 第三電容器補(bǔ)償。)在本元件中，所述信號線與所述襯底上地線之間的間隙 尺寸可被設(shè)置為相對大值，所以能夠容易地確保所述驅(qū)動電極具有足夠的面 積以允許所述可移動電容器電極的移動。因此，該可變?yōu)V波器元件能夠容易 地降低待施加在所述信號線與所述可移動電容器電極之間的驅(qū)動電壓。對于 緊湊無線電通信設(shè)備應(yīng)用領(lǐng)域，例如電源為電池的便攜式電話，降低驅(qū)動電 壓是理想的。
根據(jù)本發(fā)明第二方案，提供了一種可變?yōu)V波器元件。該可變?yōu)V波器元件 包括襯底；多條信號線，其被設(shè)置為在所述襯底上平行延伸；可移動電容 器電極，其在所述襯底上突出，并具有面對所述信號線的部分；驅(qū)動電極， 其形成在所述襯底上，并對所述可移動電容器電極產(chǎn)生靜電引力；以及在所 述襯底中的地線，其被設(shè)置在襯底中，具有面對所述信號線的部分，并電連 接所述可移動電容器電極。所述可移動電容器電極和所述襯底中地線構(gòu)成地 互連部。所述信號線和所述地互連部構(gòu)成分布常數(shù)傳輸線。在該元件中，可 假定所述信號線和所述地線互連部構(gòu)成單個電容可變電容器，所述信號線和 所述可移動電容器電極構(gòu)成電容可變電容器(第一電容器)，以及所述信號 線和所述襯底中地線構(gòu)成電容固定電容器(第二電容器)。換句話說，如果 假定該元件的分布常數(shù)傳輸線具有單個電容可變電容器，則由所述信號線和 所述可移動電容器電極構(gòu)成的所述第一電容器成為該電容可變電容器的一 部分，以及由所述信號線和所述襯底中地線構(gòu)成的第二電容器也成為該電容 可變電容器的一部分。正如根據(jù)第一方案的可變?yōu)V波器元件一樣，可通過在所述驅(qū)動電極和所 述可移動電容器電極之間施加驅(qū)動電壓來驅(qū)動根據(jù)第二方案的可變?yōu)V波器 元件。
本元件不具有這樣的結(jié)構(gòu)，即在平行設(shè)置于所述襯底上的兩條地線之間
設(shè)置信號線。因此，與上述傳統(tǒng)的可變?yōu)V波器元件X7 (其中信號線72與地 線73之間間隙G8的尺寸被限制為相對小值，因此驅(qū)動電極76的面積受到 相應(yīng)限制)不同，在本元件的情況下，能夠容易地在所述襯底上為所述驅(qū)動 電極提供寬的面積。因此，在該可變?yōu)V波器元件中，能夠容易地降低待施加 在所述信號線與所述可移動電容器電極之間的驅(qū)動電壓。降低驅(qū)動電壓對于 降低例如能耗是理想的。
根據(jù)本發(fā)明第二方案的可變?yōu)V波器元件還包括在所述襯底上的地線，其 在所述襯底上與所述信號線平行設(shè)置，并電連接所述襯底中的地線。
優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明第一和第二方案的可變?yōu)V波器元件，在所述信號線 上還包括電介質(zhì)部分。該電介質(zhì)部分用于防止所述信號線和所述可移動電容 器電極的短路，以及用于增大由所述信號線和所述可移動電容器電極構(gòu)成的 電容器的靜電電容。增大靜電電容對于確保該元件的寬頻變化范圍是理想 的。
優(yōu)選地，所述襯底是具有分層結(jié)構(gòu)的多層互連襯底，該分層結(jié)構(gòu)包括多 個絕緣層和位于各絕緣層之間的互連圖案。優(yōu)選地，所述襯底中的地線被包 括在最接近所述信號線的互連圖案中，其中所述信號線位于所述多層互連襯 底上。優(yōu)選地，所述絕緣層由陶瓷制成。根據(jù)本發(fā)明的所述襯底中地線優(yōu)選 地被設(shè)置在所述多層互連襯底中。
優(yōu)選地，根據(jù)第一和第二方案的可變?yōu)V波器元件還包括用于外部連接的 電極焊盤，其位于與所述襯底上信號線相對的表面上。優(yōu)選地，該可變?yōu)V波 器元件還包括貫穿所述襯底的導(dǎo)電連接部。
根據(jù)本發(fā)明的第三方案，提供了一種可變?yōu)V波器元件。該可變?yōu)V波器元 件包括多個根據(jù)第一或第二方案的可變?yōu)V波器元件，其中所述多個可變?yōu)V波 器元件串聯(lián)或并聯(lián)設(shè)置。
根據(jù)本發(fā)明的第四方案，提供了一種可變?yōu)V波器模塊。該可變?yōu)V波器模 塊包括根據(jù)本發(fā)明第一、第二或第三方案的可變?yōu)V波器元件，以及包括設(shè)置在所述襯底上的多個無源元件。每個無源元件是電感、電容器或電阻器。
根據(jù)本發(fā)明的第五方案，提供了一種制造根據(jù)第一、第二或第三方案的 可變?yōu)V波器元件的方法。該制造方法包括晶片制造步驟、元件形成步驟和分 割步驟。在所述晶片制造步驟中，制造具有多個可變?yōu)V波器模塊形成塊的互 連襯底晶片，其中每個所述可變?yōu)V波器模塊形成塊包括所述襯底中的地線。 在所述元件形成步驟中，在所述多個可變?yōu)V波器模塊形成塊的每一個形成塊 中，于所述互連襯底晶片上形成至少一條信號線、驅(qū)動電極和可變電容器電 極。在所述分割步驟中，分割所述互連襯底晶片。通過該方法，使用具有所 述可變?yōu)V波器模塊形成塊的所述互連襯底晶片，能夠適當(dāng)?shù)卮罅可a(chǎn)根據(jù)本 發(fā)明第一、第二或第三方案的可變?yōu)V波器元件。
根據(jù)本發(fā)明的第六方案，提供了一種制造根據(jù)第四方案的可變?yōu)V波器模 塊的方法。該制造方法包括晶片制造步驟、元件形成步驟和分割步驟。在所 述晶片制造步驟中，制造具有多個可變?yōu)V波器模塊形成塊的互連襯底晶片， 其中每個所述可變?yōu)V波器模塊形成塊包括所述襯底中的地線。在所述元件形 成步驟中，在所述多個可變?yōu)V波器模塊形成塊的每一個形成塊中，于所述互 連襯底晶片上形成至少一條信號線、驅(qū)動電極、可變電容器電極和多個無源 元件組。在所述分割步驟中，分割所述互連襯底晶片。通過該方法，使用具 有所述可變?yōu)V波器模塊形成塊的所述互連襯底晶片，能夠適當(dāng)?shù)卮罅可a(chǎn)根 據(jù)本發(fā)明第四方案的可變?yōu)V波器模塊。
優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明第五和第六方案的制造方法還包括以下步驟在所 述分割步驟之前，為每個所述形成塊安裝密封蓋。通過這種方式，可進(jìn)行晶 片級封裝。


圖1是描述根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的可變?yōu)V波器元件的部分省略的平面
圖2是沿圖1中II-II線的放大橫截面圖； 圖3是沿圖1中Ill-Ill線的放大橫截面圖4是描述由圖1中所示可變?yōu)V波器元件形成的分布常數(shù)傳輸線的等效 電路圖；圖5示出圖1中可變?yōu)V波器元件的制造方法的一部分步驟；
圖6示出接續(xù)圖5的步驟；
圖7示出接續(xù)圖6的步驟；
圖8示出接續(xù)圖7的步驟；
圖9示出平滑處理步驟；
圖10是描述根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的可變?yōu)V波器元件的部分省略的平 面圖11是沿圖10中XI-XI線的放大橫截面圖12是描述由圖10 (部分省略)所示可變?yōu)V波器元件形成的分布常數(shù) 傳輸線的等效電路圖13是描述根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的可變?yōu)V波器元件的部分省略的平 面圖14是沿圖13中XIV-XIV線的放大部分橫截面圖15是描述由圖13 (部分省略)所示可變?yōu)V波器元件形成的分布常數(shù) 傳輸線的等效電路圖16是描述根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的可變?yōu)V波器元件的部分省略的平 面圖17是沿圖16中XVII-XVII線的放大橫截面圖； 圖18是沿圖16中XVIII-XVm線的放大橫截面圖； 圖19是描述根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施例的可變?yōu)V波器元件的部分省略的平 面圖20是沿圖19中XX-XX線的放大橫截面圖21是描述根據(jù)本發(fā)明第六實(shí)施例的可變?yōu)V波器元件的部分省略的平 面圖22是沿圖21中XXII-XXII線的放大的部分橫截面圖； 圖23是描述傳統(tǒng)可變?yōu)V波器元件的平面圖； 圖24是沿圖23中XXIV-XXIV線的放大橫截面圖； 圖25是沿圖23中XXV-XXV線的放大橫截面圖；以及 圖26是描述由圖23所示可變?yōu)V波器元件形成的分布常數(shù)傳輸線的等效 電路圖。
具體實(shí)施例方式
圖1至圖4示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的可變?yōu)V波器元件XI。圖1為 可變?yōu)V波器元件XI的部分省略的平面圖。圖2和圖3是沿圖1中II-II線和
in-m線的放大橫截面圖。圖4是描述由可變?yōu)V波器元件xi形成的分布常數(shù) 傳輸線的等效電路圖。
可變?yōu)V波器元件XI包括互連襯底10、信號線21、兩條地線22、四個 并聯(lián)電感23、可移動電容器電極24、驅(qū)動電極25、電介質(zhì)點(diǎn)(dielectric dot) 26和封裝元件27 (圖1中未示出)，并且可變?yōu)V波器元件X1被構(gòu)建為允許 預(yù)定高頻帶中的電磁波或電信號通過的諧振濾波器。
互連襯底10是多層陶瓷互連襯底，并如圖2和圖3所示具有第一面10a 和第二面10b，以及具有絕緣層ll、互連圖案(interconnectionpattern) 12、 通孔13和用于外部連接的電極焊盤14。每個絕緣層11例如是Al203陶瓷層。 每個互連圖案12由諸如Cu、 Ag、 W和Mo的低電阻金屬形成，并被埋置在 絕緣層11中?；ミB圖案12中位于最靠近第一面10a的部分成為接地的地線 12a。地線12a對應(yīng)于本發(fā)明的"襯底中的地線"。每個通孔13由諸如Cu、 Ag、 W和Mo的低電阻金屬形成。每個電極焊盤14以陣列的形式位于第二面10b 上，并由例如Cu形成。通孔13連接在兩個互連圖案12之間、互連圖案12 與電極焊盤14之間、互連圖案12與信號線21之間、以及互連圖案12與地 線22之間。
信號線21在每端具有端子部21a (進(jìn)入端)和端子部21b (流出端)的 導(dǎo)線，其中電信號在端子部21a和21b之間通過；并且，信號線21包括高 頻濾波器該元件的電感組件。端子部21a和21b通過互連襯底10中的預(yù)定 通孔13和互連圖案12電連接至預(yù)定電極焊盤14。信號線21由諸如Cu、Ag、 W和Mo的低電阻金屬形成。
沿信號線21設(shè)置每條地線22，以及每條地線22通過互連襯底10中的 預(yù)定通孔13和互連圖案12電連接至預(yù)定電極焊盤14并接地。地線22對應(yīng) 于本發(fā)明的"襯底上的地線"，并且地線22與信號線21 —起構(gòu)成電容固定電 容器。信號線21和每條地線22通過并聯(lián)電感23連接。地線22和并聯(lián)電感 23由諸如Au、 Cu和Al的低電阻金屬形成。如圖2所示，每個可移動電容器電極24橋接在地線22 (接地)之間， 并具有面對信號線21的厚部24a。可移動電容器電極24由諸如Au、 Cu和 Al的低電阻金屬形成?？梢苿与娙萜麟姌O24與信號線21 —起構(gòu)成電容可變 電容器?？梢苿与娙萜麟姌O24和地線12a及22構(gòu)成本發(fā)明的"地互連部"。
每個驅(qū)動電極25對可移動電容器電極24產(chǎn)生靜電引力，從而使可移動 電容器電極24移動；以及每個驅(qū)動電極25設(shè)置在信號線21與地線22之間， 并面對可移動電容器電極24—部分。驅(qū)動電極25由預(yù)定金屬薄膜(SiCr薄 膜，其電阻相對較高，并在防止高頻信號泄漏方面是理想的)形成。
如圖2和圖3所示，電介質(zhì)點(diǎn)26形成在信號線21上，并由諸如八1203、 Si02、 SixNy和SiOC的電介質(zhì)材料形成。電介質(zhì)點(diǎn)26用于防止信號線21 和可移動電容器電極24的短路，并且還用于增大由信號線21和可移動電容 器電極24構(gòu)成的電容器的靜電電容。為了確保該元件的寬頻率變化區(qū)，增 大靜電電容是理想的。
封裝元件27用于密封互連襯底10的第一面10a上的各種結(jié)構(gòu)，并接合 至第一面10a。例如，封裝元件27由金屬Si或樹脂密封物質(zhì)形成。
如圖4所示，具有這種結(jié)構(gòu)的可變?yōu)V波器元件X1可由Koi逆變器、K12 逆變器和設(shè)置于它們之間的諧振電路部分R組成的等效電路圖表示。K^逆 變器由一對并聯(lián)電感23組成，并聯(lián)電感23對在端子部21a (進(jìn)入端)側(cè)連 接至信號線21。 K,2逆變器由一對并聯(lián)電感23組成，并聯(lián)電感23對在端子 部21b (流出端)側(cè)連接至信號線21。諧振電路部分R包括電感L (整個諧 振電路部分R的電感組件)和電容可變電容器C (整個諧振電路部分R的電 容組件)，并主要由互連襯底IO或絕緣層11、信號線21和地互連部(地線 12a、 22和可移動電容器電極24)組成。電容器C由信號線21和地互連部 組成；更具體地，電容器C包括由信號線21和地線22 (襯底上的地線) 構(gòu)成的電容固定電容器(第一電容器)、由信號線21和可移動電容器電極 24構(gòu)成的電容可變電容器(第二電容器)、以及由信號線21和地線12a (襯 底中的地線)構(gòu)成的電容固定電容器(第三電容器)。換句話說，如果假定 由可變?yōu)V波器元件XI形成的分布常數(shù)傳輸線具有單個電容可變電容器C， 由信號線21和地線22構(gòu)成的第一電容器成為電容器C的一部分，由信號線 21和可移動電容器24構(gòu)成的第二電容器成為電容器C的一部分，另外由信號線21和地線12a構(gòu)成的第三電容器也成為電容器C的一部分。第三電容 器具有補(bǔ)償?shù)谝浑娙萜骱偷诙娙萜鲗﹄娙萜鰿的靜電電容的貢獻(xiàn)的功能。
在可變?yōu)V波器元件X1中，圖1所示的空間長度L1被設(shè)置為，使得圖4 所示諧振電路部分R的傳輸線長度(即，兩個逆變器之間的傳輸線長度)成 為x/2的倍數(shù)a:分布常數(shù)線上預(yù)定高頻的提取目標(biāo)的波長)。換句話說， 在可變?yōu)V波器元件X1中，濾波例如經(jīng)由預(yù)定電極焊盤14、通孔13和互連 圖案12從端子部21a輸入的混合電信號，并從端子部12b或連接至端子部 12b的預(yù)定電極焊盤14輸出預(yù)定高頻帶中的電信號。
在圖4的等效電路圖中，諧振電路部分R設(shè)置在K(u逆變器與K。逆變 器之間；并且，根據(jù)這種配置，不需要反射就能夠使電磁波或高頻電信號從 進(jìn)入端(K(H逆變器側(cè)端子)進(jìn)入到諧振電路部分R中，以及不需要反射就 能夠使傳播至流出端(K,2逆變器側(cè)端子)的電磁波從該流出端發(fā)射出去。 K(H逆變器具有特征阻抗Kd， K^逆變器具有特征阻抗Ki2，并且二者分別起 到在預(yù)定頻帶中具有的分布常數(shù)線的作用。
在可變?yōu)V波器元件XI中，可通過在驅(qū)動電極25和可移動電容器電極 24之間施加預(yù)定電壓(驅(qū)動電壓)來改變圖4所示電容器C (第一至第三電 容器)的電容。可通過由預(yù)定電極焊盤14、通孔13和互連圖案12構(gòu)成的導(dǎo) 電路徑來實(shí)現(xiàn)向驅(qū)動電極25施加電壓。如果在驅(qū)動電極25與可移動電容器 電極24之間施加驅(qū)動電壓，則在這些電極之間產(chǎn)生預(yù)定的靜電引力，可移 動電容器電極24被拉向驅(qū)動電極25側(cè)預(yù)定量，結(jié)果信號線21與可移動電 容器電極24之間的間隔或圖2和圖3所示的間隙Gl減小。如果間隙Gl減 小，則電容器C的靜電電容增大，可變?yōu)V波器元件XI的整個傳輸線長度等 效地或?qū)嵸|(zhì)性地增加，以及允許通過的頻帶向較低頻率側(cè)遷移。在可變?yōu)V波 器元件X1中，可通過調(diào)整待施加的驅(qū)動電壓控制通過頻帶。例如，通過利 用驅(qū)動電壓的開/關(guān)能夠有目的地改變圖4所示電容器C的電容，從而適當(dāng) 地改變高頻區(qū)中的通過頻帶(例如在18GHz和22GHz之間改變)。通過模 擬控制(analog-controlling)驅(qū)動電壓也能夠連續(xù)地改變通過頻帶。
如上所述，根據(jù)可變?yōu)V波器元件X1，第三電容器(由信號線21和地線 12a構(gòu)成)具有這樣的功能，即補(bǔ)償?shù)谝浑娙萜骱偷诙娙萜鲗τ稍撛?成的分布常數(shù)傳輸線的電容可變電容器C的靜電電容的貢獻(xiàn)。因此，與上述傳統(tǒng)的可變?yōu)V波器元件X7 (其中信號線72與地線73之間的間隙G8被限制 為相對小值)不同，在本元件中(隨著間隙尺寸的增大，第一電容器對總靜 電電容的貢獻(xiàn)降低，但這種降低可由第三電容器的靜電電容補(bǔ)償)，圖l和 圖2所示的信號線21與地線22 (襯底上的地線)之間的間隙G2的尺寸可 被設(shè)置為相對大值。在信號線21與地線22之間間隙G2的尺寸可設(shè)置為相 對大值的本元件中，能夠容易地確保驅(qū)動電極25的足夠面積，以允許可移 動電容器電極24移動。因此可變?yōu)V波器元件X1能夠容易地降低待施加在信 號線21與可移動電容器電極24之間的驅(qū)動電壓。對于緊湊無線電通信設(shè)備 應(yīng)用領(lǐng)域，例如電源為電池的便攜式電話，降低驅(qū)動電壓是理想的。
圖5至圖8示出可變?yōu)V波器元件XI的制造方法的實(shí)例。在圖5至圖8 中，通過橫截面變化示出了可變?yōu)V波器元件X1的制造步驟。這些橫截面包 括待處理的晶片的單個可變?yōu)V波器元件形成塊(對應(yīng)于圖2所示的橫截面) 的橫截面。
在可變?yōu)V波器元件X1的制造中，首先制造圖5中(a)所示的互連襯底 晶片10'?；ミB襯底晶片10'是具有第一面10a和第二面10b的晶片，該晶片 具有包括絕緣層11、互連圖案12 (包括地線12a)和通孔13的多層互連結(jié) 構(gòu)，并且該晶片包括多個可變?yōu)V波器元件形成塊?；ミB襯底晶片10'的第一 面10a的表面粗糙度Rz為0.2pm或更小。
在互連襯底晶片10'的制造中，在多個陶瓷襯底(即印刷電路基板)中 均形成用于通孔的開口，然后將導(dǎo)電膠填充到用于通孔的開口中，以及還使 用導(dǎo)電膠將互連圖案印制在陶瓷襯底的表面上。通過這樣步驟制備的預(yù)定數(shù) 量的陶瓷襯底被分層，并且在加熱時沿厚度方向擠壓該被分層的產(chǎn)品。之后， 通過預(yù)定的熱處理將該被分層的產(chǎn)品烘干，從而獲得了預(yù)互連襯底晶片10"。 (通過烘干形成了互連圖案12和通孔13。)
在互連襯底晶片10'的下一個制造步驟中，預(yù)互連襯底晶片IO"的兩個面 均被拋光。對于拋光，例如可使用利用預(yù)定研磨劑(化學(xué)制品)的機(jī)械拋光。 通過該拋光處理，降低了預(yù)互連襯底晶片IO"的翹曲和彎曲(waviness)。在 該拋光處理中，優(yōu)選地將翹曲降至4(Him或更小，并充分降低彎曲。
在互連襯底晶片10'的下一個制造步驟中，平滑化預(yù)互連襯底晶片10" 的第一面10a，即其上形成有上述信號線21和地線22的面。由于在如上獲得的預(yù)互連襯底晶片IO"的表面上存在凸塊(其由于組成陶瓷粒子的尺寸、 在陶瓷粒子之間存在空隙以及研磨劑導(dǎo)致的拋光效應(yīng)而產(chǎn)生)，所以即使陶 瓷材料和拋光方法的選擇被最優(yōu)化，也不可避免在預(yù)互連襯底晶片io"的表 面上實(shí)際產(chǎn)生約5pm深度的凹部。在具有這種凸塊的表面上，不能適當(dāng)?shù)匦?成例如濾波器元件的小尺寸無源元件，所以在制造互連襯底晶片IO"時，在 上述拋光處理之后需要預(yù)定的平滑處理。
圖9示出平滑處理的步驟。圖9示出了執(zhí)行平滑處理的預(yù)互連襯底晶片 IO"的表面周圍的放大部分橫截面圖。在該平滑處理中，如圖9中(b)所示， 在圖9中(a)所示的起伏表面上形成薄絕緣膜16'，其中該起伏表面在預(yù)互 連襯底晶片IO"上或接受上述拋光處理之后的表面上的絕緣層11上。為了形 成絕緣膜16'，將絕緣涂覆溶液薄薄地涂覆到預(yù)互連襯底晶片IO"的表面上， 并烘干[預(yù)互連襯底晶片10"]。對于絕緣涂覆溶液，例如可使用SOG (旋涂 玻璃(Spin-On-Glass))。例如，待涂覆的絕緣涂覆溶液的厚度為lpm或更 薄。通過形成這樣的薄絕緣膜16'，能夠減少預(yù)互連襯底晶片IO"的表面上的 凹部(dent)。然后重復(fù)這種絕緣膜形成步驟預(yù)定次數(shù)，如圖9中(c)所示， 預(yù)互連襯底晶片IO"的陶瓷襯底表面上的突出部被埋置在通過分層堆積絕緣 膜16'形成的絕緣膜16的下方。(在除圖9之外的圖中沒有示出絕緣膜16。) 通過圖9所示的方法，能夠?qū)⒄麄€第一面10a的表面粗糙度Rz降至0.05pm 或更小。通過在上述拋光處理之后執(zhí)行該平滑處理，能夠獲得互連襯底晶片 10'。
在可變?yōu)V波器元件X1的下一個制造步驟中，如圖5中(b)所示，在如 上制造的互連襯底晶片10'的第二面10b上形成電極焊盤14。例如，可通過 濺射方法在互連襯底晶片10'的第二面10b上形成預(yù)定的金屬材料膜，并通 過預(yù)定的濕蝕刻或干蝕刻圖案化該金屬膜，來形成電極焊盤14。可使用化學(xué) 鍍方法或電鍍方法來形成電極焊盤14。
然后如圖5中(c)所示，在互連襯底晶片10'上形成上述驅(qū)動電極25。 例如，可通過濺射方法在互連襯底晶片10'上形成預(yù)定的金屬材料膜，然后 通過預(yù)定的濕蝕刻或干蝕刻圖案化該金屬膜，來形成驅(qū)動電極25。在該步驟 之后，如果需要的話，在預(yù)定區(qū)域上形成絕緣膜以覆蓋驅(qū)動電極25。
然后如圖6中(a)所示，在互連襯底晶片10'上形成上述信號線21。例如，可通過圖案化在互連襯底晶片10'上形成具有與信號線21相對應(yīng)的開口 的抗蝕劑圖案，然后通過涂覆方法(platingmethod)(化學(xué)鍍或電鍍)在該 開口上沉積預(yù)定的金屬材料(例如Au)，來形成信號線21。
然后如圖6中(b)所示，在信號線21上形成上述電介質(zhì)點(diǎn)26。例如， 可通過在互連襯底晶片10'的第一面10a側(cè)上形成預(yù)定的介電膜，然后圖案化 該介電膜，來形成電介質(zhì)點(diǎn)26。
然后如圖6中(c)所示，在互連襯底晶片10'上形成上述地線22。例如， 可通過圖案化在互連襯底晶片10'上形成具有與地線22相對應(yīng)的開口的抗蝕 劑圖案，然后通過涂覆方法(化學(xué)鍍或電鍍)在這些開口上沉積預(yù)定的金屬 材料(例如Au)，來形成地線22。
然后如圖7中(a)所示，形成犧牲層17。犧牲層17由預(yù)定的抗蝕劑材 料形成。
然后如圖7中(b)所示，在犧牲層17上形成上述可移動電容器電極24 的部分24'。例如，可通過濺射方法在犧牲層17上形成預(yù)定的金屬材料膜， 然后通過預(yù)定的濕蝕刻或干蝕刻圖案化該金屬膜，來形成可移動電容器電極 24的部分24'。這種部分24'可通過電解電鍍或電鍍方法形成。
然后如圖7中(c)所示，形成可移動電容器電極24的厚部24a。例如， 可通過圖案化在可移動電容器電極24的部分24'和犧牲層17上形成具有與 厚部24a相對應(yīng)的開口的抗蝕劑圖案，然后通過涂覆方法(化學(xué)鍍或電鍍) 在該開口中沉積預(yù)定的金屬材料(例如Au)，來形成厚部24a。然后如圖8 中(a)所示，移除犧牲層17。
然后如圖8中(b)所示，將封裝晶片27'接合在互連襯底晶片10'的第一 面10a側(cè)上。接合方法(bonding method)的實(shí)例為陽極接合方法、直接接 合方法、冷接合方法(cold bonding method)以及共熔接合方法。通過處理 預(yù)定的硅晶片制造封裝晶片27'，并在與互連襯底晶片10'的每個可變?yōu)V波器 元件形成塊相對應(yīng)的區(qū)域中預(yù)先形成凹部27a。封裝晶片27'實(shí)質(zhì)上包括多個 上述封裝元件27。
然后如圖8中(c)所示，切割由互連襯底晶片10'和封裝晶片27'構(gòu)成的 分層產(chǎn)品。通過這種方式，能夠制造可變?yōu)V波器元件XI。根據(jù)該方法，通 過使用具有多個可變?yōu)V波器元件形成塊的互連襯底晶片10'，能夠適當(dāng)?shù)卮罅康厣a(chǎn)可變?yōu)V波器元件XI 。
通過使用具有足夠?qū)捗娣e的互連襯底10，以及根據(jù)互連襯底10的第一
面10a上的電路設(shè)計(jì)形成各種無源元件(例如，電感、電容器、電阻器)， 可將可變?yōu)V波器元件XI構(gòu)建為可變?yōu)V波器模塊。除了在互連襯底晶片10' 上制造各種無源元件之外，可通過與上述參照圖5中(b)至圖7中(c)描 述的可變?yōu)V波器元件X1的步驟相同的方式制造該可變?yōu)V波器模塊。對于下 面第二至第六實(shí)施例，同樣能夠?qū)⒖勺優(yōu)V波器元件構(gòu)建為可變?yōu)V波器模塊或 制造為可變?yōu)V波器模塊。
圖10至圖12示出根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的可變?yōu)V波器元件X2。圖10 是可變?yōu)V波器元件X2的部分省略的平面圖。圖11是沿圖10中XI-XI線的 放大橫截面圖。圖12是描述通過可變?yōu)V波器元件X2形成的分布常數(shù)傳輸線 的等效電路圖(部分省略)。
可變?yōu)V波器元件X2包括互連襯底10、信號線21、兩條地線22、并聯(lián) 電感23、可移動電容器電極24、驅(qū)動電極25和電介質(zhì)點(diǎn)26、以及封裝元件 27 (圖10中未示出)，并被構(gòu)建為允許預(yù)定高頻帶的電磁波或電信號通過 的諧振濾波器。實(shí)質(zhì)上，如圖12所示，可變?yōu)V波器元件X2包括串聯(lián)設(shè)置的 n個可變?yōu)V波器元件XI，并包括通過所謂的"K逆變器"以串聯(lián)方式設(shè)置的n 級諧振電路部分R。每個可變?yōu)V波器元件X1的具體結(jié)構(gòu)以及構(gòu)成每個諧振 電路部分R(包括絕緣層11和地線12a的互連襯底10、信號線21、地線22、 可移動電容器電極24、驅(qū)動電極25和電介質(zhì)點(diǎn)26)的單元的具體結(jié)構(gòu)大致 與上述第一實(shí)施例相同。在本實(shí)施例中，例如將圖10所示的空間長度L2設(shè) 置為，使得傳輸線長度成為X/2的倍數(shù)(h分布常數(shù)線上預(yù)定高頻的提取目 標(biāo)的波長)。
另外，在具有這種配置的可變?yōu)V波器元件X2中，正如上述可變?yōu)V波器 元件XI —樣，能夠容易地降低待施加至信號線21與可移動電容器電極24 之間的驅(qū)動電壓。
圖13至圖15示出根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的可變?yōu)V波器元件X3。圖13 是可變?yōu)V波器元件X3的部分省略的平面圖，圖14是沿圖13中XIV-XIV線 的放大的部分橫截面圖。圖15是描述通過可變?yōu)V波器元件X3形成的分布常 數(shù)傳輸線的等效電路圖(部分省略)。可變?yōu)V波器元件X3包括互連襯底10、信號線21、地線22、可移動電 容器電極24、驅(qū)動電極25、電介質(zhì)點(diǎn)26和封裝元件27 (圖13中未示出)， 并被構(gòu)建為允許預(yù)定高頻帶的電磁波或電信號通過的諧振濾波器。實(shí)質(zhì)上， 如圖15所示，可變?yōu)V波器元件X3是并聯(lián)設(shè)置的n個可變?yōu)V波器元件XI (其 中沒有形成并聯(lián)電感23)，并包括通過所謂的"J逆變器"以并聯(lián)方式設(shè)置的 n級諧振電路部分R。構(gòu)成每個諧振電路部分R (包括絕緣層11和地線12a 的互連襯底10、信號線21、地線22、可移動電容器電極24、驅(qū)動電極25 和電介質(zhì)點(diǎn)26)的單元具體結(jié)構(gòu)大致與上述第一實(shí)施例相同。J逆變器是在 相鄰諧振電路部分R (電容耦合)中包括的信號線21的邊緣21c之間產(chǎn)生的 電容器。在本實(shí)施例中，將圖13所示的空間長度L3設(shè)置為，使得傳輸線長 度成為X/4的偶數(shù)倍(X:分布常數(shù)線上預(yù)定高頻的提取目標(biāo)的波長)。
另外，在具有這種結(jié)構(gòu)的可變?yōu)V波器元件X3中，正如上述可變?yōu)V波器 元件XI —樣，能夠容易地降低待施加至信號線21與可移動電容器電極24 之間的驅(qū)動電壓。
圖16至圖18示出根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的可變?yōu)V波器元件X4。圖16 是可變?yōu)V波器元件X4的部分省略的平面圖。圖17和圖18是沿圖16中 XVII-XVII線和XVIII-XVIII線的放大的橫截面圖。通過可變?yōu)V波器元件X4 形成的分布常數(shù)傳輸線由圖4中的等效電路圖表示。
可變?yōu)V波器元件X4包括互連襯底10、信號線21、四個并聯(lián)電感23、 可移動電容器電極28、驅(qū)動電極25、電介質(zhì)點(diǎn)26和封裝元件27 (圖16中 未示出)，并被構(gòu)建為允許預(yù)定高頻帶電磁波或電信號通過的諧振濾波器。 可變?yōu)V波器元件X4與可變?yōu)V波器元件XI之間的主要區(qū)別在于可變?yōu)V波 器元件X4沒有地線22，以及取代可變電容器電極24具有可變電容器電極 28。
如關(guān)于第一實(shí)施例所描述的，互連襯底IO具有第一面10a和第二面10b， 并具有絕緣層11、互連圖案12、通孔13和用于外部連接的電極焊盤14?；?連圖案12中位于最靠近第一面10a的部分成為接地的地線。通孔13連接在 互連圖案12之間、互連圖案12與電極焊盤14之間、以及互連圖案12與信 號線21之間。
如第一實(shí)施例中所述，信號線21是每端具有端子部21a (進(jìn)入端)和端子部21b (流出端)的導(dǎo)電圖案，其中電信號在端子部21a和端子部21b之 間通過；并且，該信號線21包括這種元件(高頻濾波器)的電感組件。端 子部21a和21b通過互連襯底10中的預(yù)定通孔13和互連圖案12電連接至 預(yù)定電極焊盤14。
如圖18所示，并聯(lián)電感23的一端通過互連襯底10中的預(yù)定通孔13、 互連圖案12和電極焊盤14接地。
如圖17所示，每個可變電容器電極28設(shè)置在互連襯底10上并具有面 對信號線21的厚部28a，以及每個可變電容器電極28通過互連襯底10中的 通孔13和互連圖案12接地?？梢苿与娙萜麟姌O28由諸如Au、 Cu和Al的 低電阻金屬形成?？梢苿与娙萜麟姌O28和信號線21構(gòu)成電容可變電容器。 可移動電容器電極28和地線12a構(gòu)成本發(fā)明的"地互連部"。
每個驅(qū)動電極25對可移動電容器電極28產(chǎn)生靜電引力，從而使可移動 電容器電極28移動，以及每個驅(qū)動電極25被設(shè)置為與信號線21相鄰并面 對可移動電容器電極28的一部分。驅(qū)動電極25由諸如SiCr的高電阻金屬薄 膜形成。
如圖17所示，在信號線21上形成電介質(zhì)點(diǎn)26，電介質(zhì)點(diǎn)26由諸如八1203、 Si02、 SixNy和SiOC的介電材料形成。電介質(zhì)點(diǎn)26用于防止信號線21和可 移動電容器電極28的短路，并且也用于增大由信號線21和可移動電容器電 極28構(gòu)成的電容器的靜電電容。為了確保該元件的寬頻變化區(qū)，增大靜電 電容是理想的。
如第一實(shí)施例所述，封裝元件27用于密封互連襯底10的第一面10a上 的各種結(jié)構(gòu)，并接合至第一面10a。
具有這種結(jié)構(gòu)的可變?yōu)V波器元件X4可由如圖4所示的等效電路圖表示，
其中該等效電路圖由K^H逆變器、K^逆變器和設(shè)置在它們之間的諧振電路部
分R組成。K(n逆變器由在端子部21a (進(jìn)入端)側(cè)連接至信號線21的一對 并聯(lián)電感23組成。K^逆變器由在端子部21b (流出端)側(cè)連接至信號線21 的一對并聯(lián)電感23組成。諧振電路部分R包括電感L (整個諧振電路部分R 的電感組件)和電容可變電容器C (整個諧振電路部分R的電容組件)，并 主要由互連襯底IO或絕緣層11、信號線21和地互連部分(地線12a和可移 動電容器電極28)組成。電容器C由信號線21和地互連部分組成；更具體地，電容器C包括由信號線21和可移動電容器電極28構(gòu)成的電容可變電容 器(第一電容器)以及由信號線21和地線12a (襯底中的地線)構(gòu)成的電容 固定電容器(第二電容器)。換句話說，如果假定由可變?yōu)V波器元件X4形 成的分布常數(shù)傳輸線具有單個電容可變電容器C,則由信號線21和可移動 電容器電極28構(gòu)成的第一電容器成為該電容器C的一部分，另外由信號線 21和地線12a構(gòu)成的第二電容器也成為該電容器C的一部分。第二電容器具 有補(bǔ)償?shù)谝浑娙萜鲗﹄娙萜鰿的靜電電容的貢獻(xiàn)的功能。
在可變?yōu)V波器元件X4中，將圖16所示的空間長度L4設(shè)置為，使得圖 4所示的諧振電路部分R的傳輸線長度(即，兩個逆變器之間的傳輸線長度) 成為A72的倍數(shù)a:分布常數(shù)線上預(yù)定高頻的提取目標(biāo)的波長)。換句話說， 在可變?yōu)V波器元件X4中，濾波經(jīng)由例如預(yù)定電極焊盤14、通孔13和互連 圖案12從端子部21a輸入的混合電信號，以及提取預(yù)定高頻帶中的電信號 并將其從端子部21b或連接至端子部21b的預(yù)定電極焊盤14輸出。
在圖4的等效電路圖中，諧振電路部分R設(shè)置在K(H逆變器與&2逆變 器之間，根據(jù)這種配置，不需要反射就能夠?qū)㈦姶挪ɑ蚋哳l電信號從進(jìn)入端 (K(H逆變器側(cè)端子)輸入至諧振電路部分R中，以及不需要反射就能夠使 傳播至流出端(Ku逆變器側(cè)端子)的電磁波從該流出端發(fā)射出去。
在可變?yōu)V波器元件X4中，可通過在驅(qū)動電極25與可移動電容器電極 28之間施加預(yù)定電壓(驅(qū)動電壓)來改變圖4所示的電容器C (第一和第二 電容器)的電容?？赏ㄟ^由預(yù)定電極焊盤14、通孔13和互連圖案12構(gòu)成的 導(dǎo)電路徑來實(shí)現(xiàn)向驅(qū)動電極25施加電壓。如果在驅(qū)動電極25與可移動電容 器電極28之間施加驅(qū)動電壓，則在這些電極之間產(chǎn)生預(yù)定的靜電引力，可 移動電容器電極28被拉向驅(qū)動電極25側(cè)預(yù)定量，結(jié)果信號線21與可移動 電容器電極28之間的間隔或間隙Gl減小。如果間隙Gl減小，則電容器C 的靜電電容增大，可變?yōu)V波器元件X4的整個傳輸長度等效地或?qū)嵸|(zhì)性地增 大，以及允許通過的頻帶向低頻側(cè)遷移。在可變?yōu)V波器元件X4中，可通過 調(diào)整待施加的驅(qū)動電壓來控制通過頻帶。例如，可通過驅(qū)動電壓的開/關(guān)有目 的地改變圖4所示的電容器C的電容，從而適當(dāng)?shù)馗淖兏哳l區(qū)中的通過頻帶 (例如，在18GHz和22GHz之間改變)。還可通過模擬控制驅(qū)動電壓來連 續(xù)地改變通過頻帶?？勺?yōu)V波器元件X4不具有設(shè)置在襯底上兩條平行地線之間的信號線結(jié)
構(gòu)。因此，與上述傳統(tǒng)的可變?yōu)V波器元件X7 (其中信號線72與地線73之 間間隙G8的尺寸被限制為相對小值，驅(qū)動電極76的面積被限制為相對小) 不同，能夠容易地增大互連襯底10上驅(qū)動電極25的面積。由此，可變?yōu)V波 器元件X4能夠容易地降低待施加在信號線21與可移動電容器電極28之間 的驅(qū)動電壓。對于緊湊無線電通信設(shè)備應(yīng)用領(lǐng)域，例如電源為電池的便攜式 電話，降低驅(qū)動電壓是理想的。
圖19和圖20示出根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施例的可變?yōu)V波器元件X5。圖19 是可變?yōu)V波器元件X5的部分省略的平面圖，圖20是沿圖19中XX-XX線 的放大的橫截面圖。圖12是描述由可變?yōu)V波器元件X5形成的分布常數(shù)傳輸 線的等效電路圖(部分省略)。
可變?yōu)V波器元件X5包括互連襯底10、信號線21、并聯(lián)電感23、可變 電容器電極28、驅(qū)動電極25、電介質(zhì)點(diǎn)26和封裝元件27(圖19中未示出)， 并被構(gòu)建為允許預(yù)定高頻帶的電磁波或電信號通過的諧振濾波器。實(shí)質(zhì)上， 如圖12所示，可變?yōu)V波器元件X5包括串聯(lián)設(shè)置的n個可變?yōu)V波器元件X4， 并包括通過所謂的"K逆變器"以串聯(lián)方式設(shè)置的n級諧振電路部分R。每個 可變?yōu)V波器元件X4的具體結(jié)構(gòu)以及構(gòu)成每個諧振電路部分R (包括絕緣層 11和地線12a的互連襯底10、信號線21、可移動電容器電極28、驅(qū)動電極 25和電介質(zhì)點(diǎn)26)的單元的具體結(jié)構(gòu)大致與上述第一或第四實(shí)施例的相同。 在本實(shí)施例中，例如將圖19所示的空間長度L5設(shè)置為，使得傳輸線長度成 為X/2的倍數(shù)(h分布常數(shù)線上預(yù)定高頻的提取目標(biāo)的波長)。
另外，在具有這種結(jié)構(gòu)的可變?yōu)V波器元件X5中，正如上述可變?yōu)V波器 元件X4 —樣，能夠容易地降低待施加在信號線21與可移動電容器電極28 之間的驅(qū)動電壓。
圖21和圖22示出根據(jù)本發(fā)明第六實(shí)施例的可變?yōu)V波器元件X6。圖21 是可變?yōu)V波器元件X6的部分省略的平面圖，圖22是沿圖21中XXII-XXII 線的放大的橫截面圖。在圖15所示的等效電路圖(部分省略)中示出由可 變?yōu)V波器元件X6形成的分布常數(shù)傳輸線。
可變?yōu)V波器元件X6包括互連襯底10、信號線21、可移動電容器電極 28、驅(qū)動電極25、電介質(zhì)點(diǎn)26和封裝元件27 (圖21中未示出)，并被構(gòu)建為允許預(yù)定高頻帶的電磁波或電信號通過的諧振濾波器。實(shí)質(zhì)上，如圖15
所示，可變?yōu)V波器元件X6是并聯(lián)設(shè)置的n個可變?yōu)V波器元件X4 (其中沒有 形成并聯(lián)電感23)，并包括通過所謂的"J逆變器"以并聯(lián)方式設(shè)置的n級諧 振電路部分R。構(gòu)成每個諧振電路部分R (包括絕緣層11的互連襯底10、 地線12a、信號線21、可移動電容器電極28、驅(qū)動電極25和電介質(zhì)點(diǎn)26) 的單元的具體結(jié)構(gòu)大致與上述第一或第四實(shí)施例相同。J逆變器是在相鄰諧
振電路部分R中包括的信號線21的邊緣21c之間產(chǎn)生的電容器(電容耦合)。 如圖21和圖22所示，在本實(shí)施例中，每個諧振電路部分R的信號線21的 邊緣21d經(jīng)由通孔13電連接至地線12a，由此接地。信號線21可被設(shè)計(jì)為 電開路的(electrically open)，而非像這樣接地。(具體地，不形成用于連 接信號線21和地線12a的通孔13。)在本實(shí)施例中，將圖21所示的空間長
度L6設(shè)置為，使得傳輸線長度成為x/4的偶數(shù)倍a:分布常數(shù)線上預(yù)定高
頻的提取目標(biāo)的波長)。
另外，在具有這種配置的可變?yōu)V波器元件X6中，正如上述可變?yōu)V波器 元件X4 —樣，能夠容易地降低待施加在信號線21與可移動電容器電極28 之間的驅(qū)動電壓。
為了進(jìn)行總結(jié)，將本發(fā)明的結(jié)構(gòu)及其變型作為附錄列在下面。 (附錄l)
一種可變?yōu)V波器元件，包括襯底；襯底上的兩條地線以及位于襯底上 兩條地線之間的信號線，其中地線和信號線在襯底上平行延伸；可移動電容 器電極，橋接在襯底上的兩條地線之間，并具有面對信號線的部分；驅(qū)動電 極，位于信號線和襯底上的地線之間，并對可移動電容器電極產(chǎn)生靜電引力； 以及襯底中的地線，其被設(shè)置在襯底中，具有面對信號線的部分，并電連接 襯底上的兩條地線。其中襯底上的地線、可移動電容器電極和襯底中的地線 構(gòu)成地互連部，而信號線和地互連部構(gòu)成分布常數(shù)傳輸線。 (附錄2)
一種可變?yōu)V波器元件，包括襯底；多條信號線，其被設(shè)置為在襯底上 平行延伸；可移動電容器電極，其在襯底上突出，并具有面對信號線的部分； 驅(qū)動電極，其形成在襯底上，并對可移動電容器電極產(chǎn)生靜電引力；以及襯 底中的地線，其形成于襯底中，具有面對信號線的部分，并電連接可移動電容器電極。其中可移動電容器電極和襯底中的地線構(gòu)成地互連部，而信號線 和地互連部構(gòu)成分布常數(shù)傳輸線。
(附錄3)
根據(jù)附錄2的可變?yōu)V波器元件還包括襯底上的地線，其被設(shè)置為在襯底 上與信號線平行，并電連接襯底中的地線。 (附錄4)
根據(jù)附錄1至3中任一的可變?yōu)V波元件，在信號線上還包括電介質(zhì)部分。 (附錄5)
根據(jù)附錄1至4中任一的可變?yōu)V波器元件，其中襯底為具有分層結(jié)構(gòu)的 多層互連襯底，該分層結(jié)構(gòu)包括多個絕緣層和位于各絕緣層之間的互連圖 案。
(附錄6)
根據(jù)附錄5的可變?yōu)V波器元件，其中襯底中的地線被包括在最靠近多層 互連襯底上信號線的互連圖案中。 (附錄7)
根據(jù)附錄5或6的可變?yōu)V波器元件，其中絕緣層由陶瓷制成。 (附錄8)
根據(jù)附錄5至7中任一的可變?yōu)V波器元件，在與襯底上信號線相對的表 面上還包括電極焊盤。 (附錄9)
根據(jù)附錄5至8中任一的可變?yōu)V波器元件，還包括貫穿襯底的導(dǎo)電連接部。
(附錄IO)
一種可變?yōu)V波器元件，包括多個根據(jù)附錄1至9中任一的可變?yōu)V波器元 件，其中所述多個可變?yōu)V波器元件串聯(lián)或并聯(lián)設(shè)置。 (附錄ll)
一種可變?yōu)V波器模塊，包括根據(jù)附錄1至10中任一的可變?yōu)V波器元件， 并包括設(shè)置在襯底上的多個無源元件。 (附錄12)
根據(jù)附錄11的可變?yōu)V波器模塊，其中多個無源元件包括電感、電容器或電阻器。
(附錄13)
一種可變?yōu)V波器元件的制造方法，用于制造根據(jù)附錄1至10中任一的
可變?yōu)V波器元件，包括如下步驟制造具有多個可變?yōu)V波器元件形成塊的互 連襯底晶片，其中每個可變?yōu)V波器元件形成塊包括襯底中的地線；在多個可
變?yōu)V波器元件形成塊的每一個形成塊中，于互連襯底晶片上形成至少一條信
號線、驅(qū)動電極和可變電容器電極；以及分割互連襯底晶片。 (附錄14)
一種可變?yōu)V波器模塊的制造方法，用于制造根據(jù)附錄11或12的可變?yōu)V 波器模塊，包括如下步驟制造具有多個可變?yōu)V波器模塊形成塊的互連襯底 晶片，其中每個可變?yōu)V波器模塊形成塊包括襯底中的地線；在多個可變?yōu)V波 器模塊形成塊的每一個形成塊中，于互連襯底晶片上形成至少一條信號線、 驅(qū)動電極和可變電容器電極、和多個無源元件組；分割互連襯底晶片。 (附錄15)
根據(jù)附錄13或14的方法，在分割步驟之前還包括為每個形成塊安裝密 封蓋的步驟。
權(quán)利要求
1. 一種可變?yōu)V波器元件，包括襯底；所述襯底上的兩條地線和位于所述襯底上的兩條地線之間的信號線，其中所述襯底上的地線和所述信號線被設(shè)置為在所述襯底上平行延伸；可移動電容器電極，其橋接在所述襯底上的兩條地線之間，并具有面對所述信號線的部分；驅(qū)動電極，其位于所述信號線和所述襯底上的地線之間，并對所述可移動電容器電極產(chǎn)生靜電引力；以及所述襯底中的地線，其被設(shè)置在所述襯底中，具有面對所述信號線的部分，并電連接所述襯底上的兩條地線；其中所述襯底上的地線、所述可移動電容器電極和所述襯底中的地線構(gòu)成地互連部，其中所述信號線和所述地互連部構(gòu)成分布常數(shù)傳輸線。
2. —種可變?yōu)V波器元件，包括 襯底；多條信號線，其被設(shè)置為在所述襯底上平行延伸；可移動電容器電極，其在所述襯底上突出，并具有面對所述信號線的部分；驅(qū)動電極，其形成在所述襯底上，并對所述可移動電容器電極產(chǎn)生靜電 引力；以及襯底中的地線，其被設(shè)置在所述襯底中，具有面對所述信號線的部分， 并電連接所述可移動電容器電極；其中所述可移動電容器電極和所述襯底中的地線構(gòu)成地互連部， 其中所述信號線和所述地互連部構(gòu)成分布常數(shù)傳輸線。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的可變?yōu)V波器元件，其中，在所述信號線上還 包括電介質(zhì)部分。
4. 如權(quán)利要求1或2所述的可變?yōu)V波器元件，其中所述襯底為具有分層 結(jié)構(gòu)的多層互連襯底，該分層結(jié)構(gòu)包括多個絕緣層和位于各絕緣層之間的互 連圖案。
5. —種可變?yōu)V波器元件，包括多個如權(quán)利要求1或2所述的可變?yōu)V波器 元件，其中所述多個可變?yōu)V波器元件串聯(lián)或并聯(lián)設(shè)置。
6. —種可變?yōu)V波器模塊，包括如權(quán)利要求1或2所述的可變?yōu)V波器元件，以及設(shè)置在所述襯底上的多個無源元件。
7. —種可變?yōu)V波器元件的制造方法，用于制造如權(quán)利要求1或2所述的 可變?yōu)V波器元件；該方法包括如下步驟制造具有多個可變?yōu)V波器元件形成塊的互連襯底晶片，每個所述可變?yōu)V 波器元件形成塊包括所述襯底中的地線；在所述多個可變?yōu)V波器元件形成塊的每一個形成塊中，于所述互連襯底 晶片上形成至少一條信號線、驅(qū)動電極和可變電容器電極；以及分割所述互連襯底晶片。
8. —種可變?yōu)V波器模塊的制造方法，用于制造如權(quán)利要求6所述的可變 濾波器模塊；該方法包括如下步驟制造具有多個可變?yōu)V波器模塊形成塊的互連襯底晶片，每個所述濾波模 塊形成塊包括所述襯底中的地線；在所述多個可變?yōu)V波器模塊形成塊的每一個形成塊中，于所述互連襯底 晶片上形成至少一條信號線、驅(qū)動電極和可變電容器電極、和多個無源元件 組；以及分割所述互連襯底晶片。
全文摘要
本發(fā)明提供一種適用于降低驅(qū)動電壓的可變?yōu)V波器元件和可變?yōu)V波器模塊。該可變?yōu)V波器元件包括襯底、兩條地線和位于所述兩條地線之間的信號線，其中這些線被設(shè)置為在所述襯底上平行延伸。該濾波器元件還包括可移動電容器電極，其橋接在所述兩條地線之間，并具有面對所述信號線的部分；驅(qū)動電極，其位于所述信號線和地線之間，并對所述可移動電容器電極產(chǎn)生靜電引力；以及設(shè)置在所述襯底中的地線，其具有面對所述信號線的部分，并接地。所述可移動電容器電極和所述地線構(gòu)成地互連部，而所述信號線和所述地互連部構(gòu)成分布常數(shù)傳輸線。
文檔編號H01P1/203GK101295809SQ20081009484
公開日2008年10月29日 申請日期2008年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月27日
發(fā)明者上田知史, 今井雅彥, 佐藤良夫, 宓曉宇, 島內(nèi)岳明 申請人:富士通株式會社