LC谐振元件和谐振元件阵列的制作方法

本发明涉及一种lc谐振元件和一种包括多个lc谐振元件的谐振元件阵列，并且更具体地涉及一种包括薄膜电容器和薄膜电感器的lc谐振元件。

背景技术：

传统上，例如，作为包括薄膜电容器和薄膜电感器的lc谐振元件，已知在专利文献1中公开的技术。专利文献1公开了一种用于通过使用薄膜形成技术在同一介电基板上一体地形成电感(电感器)l和电容(电容器)c而减小lc谐振器的尺寸的技术。

相关技术文献

专利文献

专利文献1：日本未审专利申请公布特开平4-213208

技术实现要素：

发明要解决的问题

然而，利用上述传统技术，在介电基板上的完全不同的区域中形成电感器和电容器。另外，不在介电基板上的任何区域中形成外部电极。因此，存在进一步减小lc谐振元件的尺寸的余地。

利用上述传统技术，在介电基板中形成通孔以便形成电感器和电容器的并联电路(见专利文献1的图7)。由于该原因，存在结构变复杂的缺点。

发明的公开内容

因此，在本说明书中，提供能够进一步减小尺寸且具有简单结构的lc谐振元件和谐振元件阵列。

解决问题的手段

在本说明书中公开的lc谐振元件包括：薄膜电容器和薄膜电感器的并联电路；介电膜，所述介电膜具有上表面和与所述上表面相反的下表面；在所述下表面上由薄膜导体形成的公共电极；第一电容器和第二电容器，所述第一电容器和所述第二电容器经由所述公共电极串联连接且构成所述薄膜电容器；第一外部连接端子和第二外部连接端子，所述第一外部连接端子和所述第二外部连接端子被形成在所述上表面上；薄膜导线，在位于所述上表面上且在平面视图中在所述公共电极的外侧的区域中形成所述薄膜导线，所述薄膜导线构成所述薄膜电感器，并且所述薄膜导线连接所述第一外部连接端子和所述第二外部连接端子；被连接到所述第一外部连接端子的第一上部电极，在所述上表面的在平面视图中在所述公共电极上的区域中形成所述第一上部电极，所述第一上部电极与所述公共电极及所述介电膜一起形成所述第一电容器；和被连接到所述第二外部连接端子的第二上部电极，在所述上表面的在平面视图中在所述公共电极上的区域中形成所述第二上部电极，所述第二上部电极与所述公共电极及所述介电膜一起形成所述第二电容器。

根据这种构造，薄膜电容器包括经由公共电极串联连接的第一电容器和第二电容器。利用薄膜电容器的这种构造，薄膜电感器由在位于上表面上且在平面视图中在公共电极的外侧的区域中形成的薄膜导线形成。第一外部连接端子和第二外部连接端子被形成在介电膜的上表面上。因此，利用这种构造，lc谐振元件的尺寸被进一步减小，并且其结构被简化。

如果在平面视图中薄膜电感器与公共电极重叠，则在薄膜电感器和公共电极之间形成静电电容，并且lc并联谐振电路中的q值减小。然而，薄膜电感器位于公共电极的外侧，从而使得能够避免q值的减小。

在lc谐振元件中，薄膜导线可以被形成为环形。

根据这种构造，薄膜导线被形成为环形，并且因此如与将薄膜导线形成为直线形状的情形相比较，能够容易获得期望的电感。

进而，在lc谐振元件中，薄膜导线可以被沿着公共电极的外周形成为环形。

根据这种构造，薄膜导线被沿着公共电极的外周形成，并且因此在平面视图中公共电极位于薄膜电感器环内。作为结果，lc谐振元件的平面面积能够被减小。

在lc谐振元件中，可以在位于上表面上且在平面视图中在公共电极的外侧的区域中形成第一外部连接端子和第二外部连接端子。

根据这种构造，能够提高与外部连接端子相关联的lc谐振元件的可靠性。即，在与外部电路连接时或之后，热和应力被施加到外部连接端子。因此，如果公共电极经由介电膜直接在外部连接端子的下方，则可能存在例如与公共电极短路以及由于将外部连接端子从介电膜剥离而引起的电容值的改变的风险。然而，根据这种构造，因为公共电极不被直接设置在外部连接端子的下方，所以能够避免这种风险。另外，因为第一外部连接端子和第二外部连接端子这两者均被形成在介电膜的上表面上，所以能够容易将第一外部连接端子和第二外部连接端子连接到外部。

lc谐振元件还可以包括：连接第一上部电极和第一外部连接端子的第一连接部分；和连接第二上部电极和第二外部连接端子的第二连接部分。可以在上表面上由单个薄膜导体一体地形成第一和第二上部电极、第一和第二外部连接端子、第一和第二连接部分以及薄膜导线。

根据这种构造，通过形成单个薄膜，在介电膜的上表面上形成的各个部分能够容易地形成。

在本说明书中公开的谐振元件阵列包括多个任何上述lc谐振元件，并且lc谐振元件具有公共的介电膜。

根据这种构造，能够形成紧凑的谐振元件阵列。

在谐振元件阵列中，在每一个lc谐振元件中，第一上部电极的面积可以等于第二上部电极的面积，并且在lc谐振元件中，组合的第一上部电极和第二上部电极的面积可以是不同的。

根据这种构造，在lc谐振元件中，组合的第一上部电极和第二上部电极的面积可以是不同的，并且因此在lc谐振元件中，电容器的电容是不同的。作为结果，在lc谐振元件中，谐振频率是不同的。这使得能够在通信设备等中借助于电路切换来选择连续不同的谐振频率的多个滤波器。

发明的有益效果

根据在本说明书中公开的lc谐振元件和谐振元件阵列，能够提供能够进一步减小尺寸且具有简单结构的lc谐振元件和谐振元件阵列。

附图说明

图1是示出根据第一实施例的lc谐振元件的透视图。

图2是示出该lc谐振元件的等效电路的图。

图3是lc谐振元件的平面视图。

图4是沿着图3中的线a-a截取的剖视图。

图5是示出lc谐振元件的频率-阻抗特性的曲线图。

图6是示出制造lc谐振元件的步骤的剖视图。

图7是示出制造lc谐振元件的步骤的剖视图。

图8是示出根据第二实施例的谐振元件阵列的平面视图。

图9是示出该谐振元件阵列中的每一个lc谐振元件的特性的表格。

图10是示出每一个lc谐振元件的频率-阻抗特性的曲线图。

具体实施方式

将在下面参考图1到图10描述实施例。在附图中，相同的附图标记表示相同或对应的部分。

<第一实施例>

首先，将参考图1到图7描述根据第一实施例的lc谐振元件10。

1.lc谐振元件的构造

如在图1和图2中所示，lc谐振元件10包括薄膜电容器tc和薄膜电感器tl的并联电路pc。换言之，lc谐振元件10是lc并联谐振元件。lc谐振元件10主要是用于几ghz频带的高频电路的元件。

lc谐振元件10包括公共电极11、介电膜12、第一上部电极13a、第二上部电极13b、第一电容器c1、第二电容器c2、第一外部连接端子14a、第二外部连接端子14b和薄膜导线16。

介电膜12例如是钛酸锶(sto)膜，并且具有上表面12u和在该上表面12u的相反侧上的下表面12d。

公共电极11具有矩形形状，并且由在介电膜的下表面12d上的薄膜导体诸如铜薄膜形成。

第一电容器c1和第二电容器c2经由公共电极11串联连接，并且构成并联电路pc的薄膜电容器tc。换言之，薄膜电容器tc包括串联连接的两个薄膜电容器(c1、c2)。即，薄膜电容器tc的电容由c1·c2/(c1+c2)表示。在这里，c1表示第一电容器c1的电容，而c2表示第二电容器c2的电容。

如在图1和图3中所示，第一外部连接端子14a和第二外部连接端子14b被形成在介电膜的上表面12u上的区域r2中。在平面视图中，区域r2位于公共电极的外侧。通过这种构造，能够提高与外部连接端子(14a、14b)相关联的lc谐振元件10的可靠性。即，在与外部电路连接时或之后，热和应力被施加到外部连接端子(14a、14b)。因此，如果公共电极11经由介电膜12直接在外部连接端子的下方，则可能存在例如与公共电极11短路以及由将外部连接端子从介电膜12剥离而引起的电容值的改变的风险。然而，根据本实施例，因为公共电极11不被直接设置在外部连接端子(14a、14b)的下方，所以能够避免这种风险。

另外，因为第一外部连接端子14a和第二外部连接端子14b这两者均被形成在介电膜的同一上表面12u上，所以能够容易将第一外部连接端子14a和第二外部连接端子14b连接到外部。

如在图1和图3中所示，在位于介电膜的上表面12u上且在平面视图中在公共电极的外侧的区域r2中，薄膜导线16被形成为沿着公共电极11的外周的环形。薄膜导线16形成并联电路pc的薄膜电感器tl。如果薄膜电感器hl在平面视图中与公共电极11重叠，则通常在薄膜电感器hl和公共电极11之间形成静电电容，并且lc并联谐振电路lcp中的q值减小。然而，在本实施例中，薄膜电感器hl位于公共电极11的外侧，从而使得能够避免q值的这种减小。另外，因为薄膜导线16在介电膜的上表面12u上被沿着公共电极11的外周形成，所以能够减小lc谐振元件的平面面积。

进而，薄膜导线16连接第一外部连接端子14a和第二外部连接端子14b。即，薄膜导线16的一端被连接到第一外部连接端子14a，并且薄膜导线16的另一端被连接到第二外部连接端子14b。

第一上部电极13a被连接到第一外部连接端子14a，并且在介电膜的上表面12u上在平面视图中在公共电极11上的区域r1中形成第一上部电极13a。第一上部电极13a与公共电极11(更具体地，公共电极11的与第一上部电极13a重叠的部分)及介电膜12一起形成第一电容器c1。

第二上部电极13b被连接到第二外部连接端子14b，并且在介电膜的上表面12u上在平面视图中在公共电极11上的区域r1中形成第二上部电极13b。第二上部电极13b与公共电极11(更具体地，公共电极11的与第二上部电极13b重叠的部分)及介电膜12一起形成第二电容器。在本实施例中，第一上部电极13a的面积等于第二上部电极13b的面积。因此，第一电容器c1的电容等于第二电容器c2的电容。注意本发明不限于该实例，并且第一上部电极13a和第二上部电极13b的面积可以是不同的。

lc谐振元件10还包括第一连接部分15a和第二连接部分15b。该第一连接部分15a连接第一上部电极13a和第一外部连接端子14a。该第二连接部分15b连接第二上部电极13b和第二外部连接端子14b。第一和第二上部电极(13a、13b)、第一和第二外部连接端子(14a、14b)、第一和第二连接部分(15a、15b)以及薄膜导线16由在介电膜的上表面12u上的同一薄膜导体形成。因此，在介电膜的上表面12u上形成的各个部分能够通过形成单个薄膜而形成。这减小了制造lc谐振元件10的步骤的数目。

注意本发明不限于该实例，并且在介电膜的上表面12u上形成的各个部分不必由在介电膜的上表面12u上的同一薄膜导体一体地形成。例如，薄膜导线16可以由与形成其它部分的薄膜导体不同的薄膜导体形成。

在图1等中示出被连接到公共电极11的用于元件检查的检查端子11t。在完成检查之后，检查端子11t被移除。即，检查端子11t不被包括在lc谐振元件10的成品中。

图5示出具有这种构造的lc谐振元件10的频率-阻抗特性。基于通过使用有限元方法的电磁场模拟提取的lc数据的数值，由spice模拟器计算出在图5的曲线图中绘制的结果。

2.用于制造lc谐振元件的方法

接着，将参考图6和图7描述用于制造lc谐振元件10的方法的概要。

在该制造方法中，首先，如在图6(a)中所示，例如通过气溶胶(as)cvd方法在干洗基板41的表面上形成sto膜21mb。sto膜11mb具有例如0.1μm到0.4μm的膜厚度。sto膜12mb将是薄膜电容器(c1、c2)的介电膜12。在本实施例中基板41由铝箔制成。作为基板的金属箔不限于铝箔，并且可以是诸如铜箔或镍箔的金属箔。另外，介电膜不限于sto膜11mb。

接着，如在图6(b)中所示，在sto膜12mb上形成将是薄膜电容器(c1、c2)的公共电极11的金属薄膜11ma。该金属薄膜11ma由例如铜(cu)薄膜制成。该cu薄膜例如通过气相沉积方法形成。金属薄膜13ma具有例如2μm或更小的膜厚度。

在这里，金属薄膜11ma通过诸如光刻的技术图案化以形成公共电极11。

接着，如在图6(c)中所示，作为保持材料的树脂膜42被附接到金属薄膜11ma上。接着，如在图6(d)中所示，例如通过蚀刻而移除铝基板41，以暴露sto膜12mb的与形成有金属薄膜11ma的表面相反的表面。通过竖直地反转图6(c)而获得图6(d)和随后的附图。

接着，如在图7(e)中所示，在sto膜12mb的暴露表面上形成金属薄膜13mc。该金属薄膜13mc将是薄膜电容器(c1、c2)的上部电极(13a、13b)、第一外部连接端子14a、第二外部连接端子14b、薄膜导线16等。和金属薄膜11ma同样，金属薄膜13mc由例如铜(cu)薄膜制成。该cu薄膜例如通过气相沉积方法形成。金属薄膜13mc具有例如2μm或更小的膜厚度。

接着，如在图7(f)中所示，金属薄膜13mc和sto膜12mb被图案化以形成上部电极(13a、13b)、第一外部连接端子14a、第二外部连接端子14b、薄膜导线16等，并且sto膜12mb被图案化以形成介电膜12。以此方式，形成薄膜电容器(c1、c2)。

接着，在介电膜12上形成阻焊剂(未示出)，并且阻焊剂的与第一外部连接端子14a和第二外部连接端子14b对应的部分被打开。接着，通过用切片机切割成要求的尺寸，树脂膜42被移除，由此形成如在图1和图4中所示的lc谐振元件10。树脂膜42在安装时被移除以便保护该元件。

3.第一实施例的效果

如上所述，薄膜电容器tc包括经由公共电极11串联连接的第一电容器c1和第二电容器c2。通过如上所述将所述两个电容器(c1、c2)串联连接的薄膜电容器tc的构造，薄膜电感器tl(16)能够由位于介电膜的上表面12u上的薄膜导线16形成。薄膜导线16在平面视图中在位于公共电极的外侧的区域r2中被沿着公共电极11的外周形成为环形。即，公共电极11在平面视图中能够位于薄膜电感器环内。

通过薄膜电容器tc的构造以及公共电极11和薄膜电感器环的布置，能够在介电膜的上表面12u上且在平面视图中在公共电极11上的区域r1中在薄膜电感器环内形成第一上部电极13a和第二上部电极13b。

第一外部连接端子14a和第二外部连接端子14b被形成在介电膜的上表面12u上。

因此，通过各个部分的以上布置，lc谐振元件10的尺寸能够被进一步减小，并且能够简化结构，而不要求在介电膜12中形成过孔等。

<第二实施例>

接着，将参考图8到图10描述根据第二实施例的谐振元件阵列20。

如在图8中所示，谐振元件阵列20包括多个(在本实施例中十个)在第一实施例中描述的lc谐振元件(10a到10j)，并且具有大致2mm×3mm的矩形形状。在谐振元件阵列20中，lc谐振元件(10a到10j)具有公共的介电膜12a。通过这种构造，能够形成紧凑的谐振元件阵列20。

在每一个lc谐振元件(10a到10j)中，第一上部电极13a的面积等于第二上部电极13b的面积。同时，在lc谐振元件(10a到10j)中，组合的第一上部电极13a和第二上部电极13b的面积是不同的。在本实施例中，如在图8中所示，组合的第一上部电极13a和第二上部电极13b的面积按照从lc谐振元件10a到lc谐振元件10j的次序增加。

在谐振元件阵列20中，如上所述在lc谐振元件(10a到10j)中，组合的第一上部电极13a和第二上部电极13b的面积是不同的。因此，在lc谐振元件(10a到10j)中，电容器(c1、c2)即薄膜电容器tc的电容是不同的。作为结果，在lc谐振元件(10a到10j)中，谐振频率是不同的。这使得能够在通信设备等中借助于电路切换来选择连续不同的谐振频率的多个滤波器。

在此情形中，图9的数值表格示出通过使用有限元方法的电磁场模拟提取的lc数据的结果。图9的数值表格示出在每一个lc谐振元件(10a到10j)中的谐振频率fo[hz]、薄膜电容器tc的电容[pf]和薄膜电感器tl的电感[h]。在图10的曲线图中示出基于该数值表格中的数值由spice模拟器计算出的结果。

<其它实施例>

本发明不限于以上描述和参考附图描述的实施例，并且还在本发明的技术范围中包括各种形态诸如以下形态。

(1)在第二实施例中，在lc谐振元件(10a到10j)中，组合的第一上部电极13a和第二上部电极13b的面积是不同的，但是本发明不限于该实例。例如，在lc谐振元件(10a到10j)中，组合的第一上部电极13a和第二上部电极13b的面积可以是相等的。替代地，在几个lc谐振元件中，组合的第一上部电极13a和第二上部电极13b的面积可以是不同的，在此情形中，在其余的几个lc谐振元件中，组合的第一上部电极13a和第二上部电极13b的面积可以是相等的。

(2)在以上实施例中，在任何一个lc谐振元件中，第一上部电极13a的面积等于第二上部电极13b的面积，但是本发明不限于该实例。在一个lc谐振元件中，第一上部电极13a的面积可以不同于第二上部电极13b的面积。

(3)在以上实施例中，薄膜导线16被沿着公共电极11的外周形成为环形，但是本发明不限于其中薄膜导线16沿着公共电极11的外周的实例。薄膜导线16只需要在位于上表面12u上且在平面视图中在公共电极11的外侧的区域r2中被形成环形。进而，薄膜导线16不一定必须被形成为环形。例如，在平面视图中在与公共电极侧相反的一侧上的区域r2中，薄膜导线16可以被形成为连接外部电极端子(14a、14b)的直线形状，或者可以以三角波的形状形成。

(4)在以上实施例中，在位于上表面上且在平面视图中在公共电极的外侧的区域r2中形成第一外部连接端子14a和第二外部连接端子14b，但是本发明不限于该实例。只需要在上表面12u上形成第一外部连接端子14a和第二外部连接端子14b。例如，第一外部连接端子14a和第二外部连接端子14b可以分别被形成在第一上部电极13a和第二上部电极13b上。

(5)在以上实施例中，通过ascvd方法形成sto膜12以形成薄膜电容器tc的介电膜，但是介电膜不限于以此方式形成的介电膜。介电材料的组成可以例如是zno、bto或bst，并且膜形成方法可以是溅射、旋涂或者气相沉积。

符号的说明

10、10a到10j：lc谐振元件

11：公共电极

12、12a：sto膜(介电膜)

12d：sto膜的下表面

12u：sto膜的上表面

13a：第一上部电极

13b：第二上部电极

14a：第一外部连接端子

14b：第二外部连接端子

15a：第一连接部分

15b：第二连接部分

16：薄膜导线

20：谐振元件阵列

c1：第一电容器(薄膜电容器)

c2：第二电容器(薄膜电容器)

lcp：并联电路

r1：sto膜的上表面上的在平面视图中在公共电极上的区域

r2：sto膜的上表面上的在平面视图中位于公共电极的外侧的区域

tc：薄膜电容器

tl：薄膜电感器