专利名称：嵌入式电阻元件的制作方法
技术领域：
本发明是关于嵌入式电阻元件，且更明确地说是关于具有改良射频(RF) 效能的嵌入式电阻元件。
背景技术：
电阻器已广泛用于诸如限流电路、电压调节器及终止阻抗控制器的电路 中。可利用诸如表面黏着技术(SMT)的相对复杂的制造工艺而将一些电阻 器安装于电路板上，此种制造工艺可能大量占用电路板上的面积。为了减縮 电阻器的尺寸，已开发了嵌入式电阻元件，其可通过电阻涂布技术形成。图 1所示为一现有嵌入式电阻元件100的横截面图。如图1所示，嵌入式电阻 元件100可包括一涂布于一介电层104上的电阻材料102，介电层104可形 成于一接地面106上。电阻材料102可包括电连至接地面106的一端及电连 至一作为单端口嵌入式电阻元件100的一端子的导体的另一端。然而，因为 在一电路板的电路印刷期间可能出现误差且涂布材料中可能存在缺陷，所以 可能需要一校准过程以用于调整嵌入式电阻元件100的电阻。该校准过程可 通过一激光机执行且可能会增加制造成本。
此外，因为嵌入式电阻元件IOO可包括通过不同制造工艺制造的不同层 中的不同种类的材料，所以寄生效应可能会出现在诸如电阻材料102与接地 面106之间。所述的这些寄生效应可能会使嵌入式电阻元件100的电气特性 恶化。此外，寄生效应可随嵌入式电阻元件100的操作频率而增强。在射频 应用中，阻抗的需求可能在数百至数千欧姆。然而，寄生效应可将现有嵌入 式电阻元件100的实际阻抗减少至几至几十欧姆。图2所示为图1中嵌入式 电阻元件100在数种频率下的阻抗大小。如图2所示，阻抗可随操作频率的 增加而减少。在诸如射频(RF)电路的一些应用中，嵌入式电阻元件100可能因阻抗的急剧减少而可能无法被接受。
已提议许多嵌入式电阻元件结构以提供改良的频率效能。举例而言，
Z)m朋等人的发明名称为"Polymer Thick Film Resistor, Layout Cell, and Method,"的美国专利第7,038,571号及《a/fe"ecfer的发明名称为"Resistor Having Geometry for Enhancing Radio Frequency Performance"的美国专禾ll第 5,420,562号描述了一些嵌入式电阻元件结构。然而，现有元件在相对高的操 作频率下往往无法提供相对高的阻抗或不适于具有相对大的长度/宽度比的 设计。因此，亟需可提供改良的频率效能的嵌入式电阻元件。
发明内容
针对上述现有元件在相对高的操作频率下往往无法提供相对高的阻抗或 不适于具有相对大的长度/宽度比的设计。本发明提供提供一种改良的频率效 能的嵌入式电阻元件。
本发明的实例可包括一种嵌入式电阻元件，其包含 一电阻器； 一接地 面，其位于该电阻器的第一侧附近且电性连接至电阻器的一第一端，在该接 地面处提供有一孔； 一第一介电层，其存在于电阻器与接地面之间； 一电性 连接至电阻器的一不同于电阻器的该第一端的第二端且部分地环绕电阻器的 导线，该导线被用作一用于支持电阻器的电阻涂布制造工艺的辅助物且用以 提供嵌入式电阻元件在该导线处的一端子； 一导电区域，其位于接地面的一 不同于电阻器的第一侧的第二侧附近； 一第二介电层，其存在于接地面与该 导电区域之间；及一导电路径，其穿过该孔而将导线电性连接至导电区域。
本发明的一些实例亦可包括一种嵌入式电阻元件，其包含 一电阻器； 一接地面，其位于该电阻器的第一侧附近且电性连接至电阻器的一第一端， 在该接地面处提供有复数个孔； 一第一介电层，其存在于电阻器与接地面之 间； 一电性连接至电阻器的一不同于电阻器的该第一端的第二端且部分地环 绕电阻器的导线，该导线作为一用于支持电阻器的电阻涂布制造工艺的辅助 物且用以提供嵌入式电阻元件在该导线处的一端子； 一导电区域，其位于接地面的一不同于电阻器的第一侧的第二侧附近； 一第二介电层，其存在于接
地面与该导电区域之间；及复数个导电路径，其穿过该复数个孔而将导线电
性连接至导电区域。
本发明的实例可进一步包括一种嵌入式电阻元件，其包含 一电阻器；
一接地面，其位于该电阻器的第一侧附近且电性连接至电阻器的一第一端，
在该接地面处提供有复数个孔； 一第一介电层，其存在于电阻器与接地面之 间； 一电性连接至电阻器的一不同于电阻器的该第一端的第二端且部分地环 绕电阻器的导线，该导线作为一用于支持电阻器的电阻涂布制造工艺的辅助 物且用以提供嵌入式电阻元件在该导线处的一端子；复数个导电区域，其位 于接地面的一不同于电阻器的第一侧的第二侧附近； 一第二介电层，其存在 于接地面与该复数个导电区域之间；及复数个导电路径，其穿过该复数个孔 而将导线电性连接至该复数个导电区域。
本发明的实例可进一步包括一种嵌入式电阻元件，其包含 一电阻器； 一接地面，其位于该电阻器的第一侧附近，在该接地面处提供有一孔； 一第 一介电层，其存在于电阻器与接地面之间；嵌入式电阻元件的第一端子，其 电性连接至电阻器的第一端； 一电性连接至电阻器的一不同于电阻器的该第 一端的第二端且部分地环绕电阻器的导线，该导线作为一用于支持电阻器的 电阻涂布制造工艺的辅助物且用以提供嵌入式电阻元件的一第二端子； 一导 电区域，其位于接地面的一不同于电阻器的第一侧的第二侧附近； 一第二介 电层，其存在于接地面与该导电区域之间；及一导电路径，其穿过该孔而将 导线电性连接至导电区域。
本发明提供的电阻元件可具有更好的效能且相较现有电阻元件而言可防 止射频应用中的功率消耗。
本发明的其它特征及优点将部分地在以下描述中提出，且部分地将自该 描述显而易见或可通过实施本发明而习得。本发明的特征及优点将借助于在 权利要求范围中特别指出的元件及组合而实现并获得。
7应了解的是，前述一般描述与以下详细描述仅为例示性及说明性的，且 并不限制本发明说明书所主张的发明。
图1为一现有嵌入式电阻元件的横截面图2为说明图1中所示的现有嵌入式电阻元件在数种操作频率下的阻抗
图3A为根据本发明的一实例的嵌入式电阻元件的俯视平面图3B为沿图3A所示的虚线A3的嵌入式电阻元件的横截面图3C为具有基于图3B所示结构的多层结构的嵌入式电阻元件的横截面
图4A为根据本发明的另一实例的嵌入式电阻元件的俯视平面图； 图4B为沿图4A所示的虚线A4的嵌入式电阻元件的横截面图； 图4C为具有基于图4B所示的结构的多层结构的嵌入式电阻元件的横截 面图5A为根据本发明的又一实例的嵌入式电阻元件的俯视平面图5B为沿图5A所示的虚线A5的嵌入式电阻元件的横截面图5C为具有基于图5B所示结构的多层结构的嵌入式电阻元件的横截面
图6A为根据本发明的另一实例的嵌入式电阻元件的俯视平面图； 图6B为沿图6A所示的虚线A6的嵌入式电阻元件的横截面图； 图6C为具有基于图6B所示结构的多层结构的嵌入式电阻元件的横截面 图；及
图7为说明图3A及图3B所示的嵌入式电阻元件在数种频率下的阻抗图。
附图标号
100嵌入式电阻元件102电阻材料 104介电层 106接地面
300-1嵌入式电阻元件
300嵌入式电阻元件
302电阻器
304接地面
306导电路径
307导电路径
308导线
310导电区域
312端子
316第一介电层
318第二介电层
320第一端
322第二端
324孔
326介电层
328介电层
338导体
348导体
400-1嵌入式电阻元件 400嵌入式电阻元件 410导电区域 426导电路径 428孔500-1嵌入式电阻元件
500嵌入式电阻元件
510导电区域
530导电区域
600-1嵌入式电阻元件
600嵌入式电阻元件
626端子
628导体
A3虚线
A4虚线
A5虚线
A6虚线
具体实施例方式
在结合附图阅读上文的发明内容以及以下对本发明的详细描述时，其内 容将更易理解。为了说明本发明，图式中展示了当前较佳的实例。但是，应 了解本发明不限于所示的确切配置及功用。
现将详细参考附图中所说明的本发明的当前实例。在任何可能之处，相 同参考数字将贯穿所述的这些图式用以指示相同或类似部分。
图3A为符合本发明的一实例的嵌入式电阻元件300的俯视平面图。参 看图3A，嵌入式电阻元件300可包括一具有一第一端320及一第二端322 的电阻器302、 一导电路径306 (向纸内方向延伸)、 一导线308、 一导电区 域310、 一端子312及一第一介电层316。在一实例中，电阻器302可用电阻 涂布制造工艺通过将电阻材料涂布至第一介电层316的一区域上而形成。在 一些实例中，该电阻材料可包括碳、银或镍中的至少一者及/或可能具有大约 29.4西门(Simens) /公尺(m)的电导率及大约8的相对介电系数的电阻材料。 由于制造工艺变异会造成电阻器302在电阻材料涂布时产生不均匀性。为了改良电阻材料涂的均匀性，可在涂布电阻材料之前形成导线308。导线308 可充当稍后涂布的电阻材料的支撑，其可有助于形成具更均匀一厚度的电阻 器302以提供更准确的直流(DC)电阻值。导线308可包括一可环绕电阻器 302的巻绕路径。在另一实例中，导线308可包括一可部分地环绕或临近电 阻器302的直线路径。在一些实例中，具有在电阻器的两侧附近延伸的巻绕 导线的电阻元件相较于具有在电阻器的一侧附近延伸的线性导线的电阻器而 言可产生更为准确的电阻值。熟习此项技术者将理解导线308的形状或长度 可以许多不同方式变化而影响嵌入式电阻元件300的等效阻抗。在一实例中， 导线308可通过铜、金、银或铝中的至少一者形成。端子312可提供于导线 308的一端处或提供于其延伸路径上的一点处。导电路径306可将导线308 电性连接至导电区域310 (以虚线方块说明)。
图3B为图3A中所示嵌入式电阻元件300的沿虚线A3的横截面图。参 考图3B，电阻器302可进一步包括一第一端320及一第二端322。第一端320 可经由另一导电路径307电性连接至接地面304，而接地面304又可电性连 接至一电路的接地电压端。第二端322可电性连接至导线308的另一端且接 着经由穿过接地面304中的孔324的导电路径306而电性连接至导电区域 310。
当嵌入式电阻元件300在相对高的频率下操作时可能发生寄生效应。寄 生效应可由第二端322与接地面304之间的寄生电容引起，其中第二端322 及接地面304由第一介电层316隔开。寄生效应亦可由导电区域310与接地 面304之间的寄生电容引起，其中导电区域310及接地面304由一第二介电 层318互相隔开。第一介电层316及第二介电层318可包括一绝缘层、 一陶 瓷层及一有机层中的一者。在一实例中，第一介电层316及第二介电层318 可包括一选自(但不限于)FR370、 FR4、 FR5、 ARLON 25、 Mitsubishi BT 及Duroid的材料。熟习此项技术者将理解介电层的材料可变且可决定由寄生 效应引起的寄生电容值。导电区域310可充当嵌入式电阻元件300的末端开放式传输线。 一传输 线可指形成自一处至另一处的用于导引能量传输(诸如电磁波或声波)以及 电功率传输的路径的全部或部分的媒体或结构。此末端开放式传输线可等效
于将一极添加至嵌入式电阻元件300在高频下的频率响应中。导电区域310 可通过蚀刻、沉积或电路印刷制造工艺而形成。此外，导电区域310可包括 (但不限于)矩形、螺旋形或径向条形形状。图7所示为嵌入式电阻元件300 在数种频率下的阻抗图。参考图7，在大约2.5 GHz的频率处添加一极，以 使得嵌入式电阻元件300在该频率下的阻抗可能被改良。借助于AnsoftHFSS 模拟软件的模拟揭示了电阻元件300在该射频下的阻抗大约为2500欧姆，其 相较于图1中所示的电阻元件100的阻抗得到了显著改良。因此，电阻元件 300可具有更好的效能且相较现有电阻元件100而言可防止射频应用中的功 率消耗。此外，导电区域310可包括(但不限于)铜、银、金及铝。熟习此 项技术者将理解导电区域310的形状、大小及材料可影响末端开放式传输线 的效能，且末端开放式传输线的效能接着又影响嵌入式电阻元件300的频率 响应。通过选择导电区域310的参数及材料，可获得用于高频应用的嵌入式 电阻元件300的数种等效阻抗。
图3C为具有基于图3B中所示结构的多层结构的嵌入式电阻元件300-1 的横截面图。嵌入式电阻元件300-1可类似于根据图3B所示并说明的嵌入式 电阻元件300，不同之处在于添加了额外介电层326及328。此外，额外连接 器、导线或导体338及348可形成于介电层326及328上。
图4A及图4B分别为根据本发明的另一实例的嵌入式电阻元件400的俯 视平面图及横截面图。参看图4A，嵌入式电阻元件400可类似于根据图3A 所示的嵌入式电阻器300，不同之处在于添加了 (例如) 一导电路径426。参 考图4B，导电路径426可穿过接地面304中的另一孔428将导线308电性连 接至导电区域410。在其它实例中，可提供三或三条以上导电路径以将导线 308电性连接至导电区域410。图4C为具有基于图4B中所示的结构的多层结构的嵌入式电阻元件 400-1的横截面图。嵌入式电阻元件400-1可类似于根据图4B所示并说明的 嵌入式电阻元件400，不同之处在于可添加了 (例如)额外介电层(未编号) 及额外导线(未编号)。
图5A及图5B分别为根据本发明的又一实例的嵌入式电阻元件500的俯 视平面图及横截面图。参看图5A，嵌入式电阻元件500可类似于图4A所示 的嵌入式电阻元件400，不同之处在于(例如)导电区域510及530。参考图 5B，导电区域510及530可互相隔开且分别与导电路径306及426电性连接。 在其它实例中，可提供三或三条以上导电路径以将导线308电性连接至三或 三个以上相应的导电区域。
图5C为具有基于图5B所示的结构的多层结构的嵌入式电阻元件500-1 的横截面图。嵌入式电阻元件500-1可类似于根据图5B所示并说明的嵌入式 电阻元件500，不同之处在于可添加了 (例如)额外介电层(未编号)及额 外导线(未编号)。
图6A及图6B分别为根据本发明的另一实例的嵌入式电阻元件600的俯 视平面图及横截面图。嵌入式电阻元件600包括不同于图3A至图5B所示的 单端口结构的双端口结构。参考图6A，嵌入式电阻元件600可类似于图3A 所示的嵌入式电阻元件300，不同之处在于添加了 (例如)导体628。同样参 看图6B，导体628可将电阻器302的第一端320电性连接至端子626。端子 312及626形成嵌入式电阻元件600的两个端口 。
图6C为具有基于图6B中所示结构的多层结构的嵌入式电阻元件600-1 的横截面图。嵌入式电阻元件600-1可类似于根据图6B所示并说明的嵌入式 电阻元件600，不同之处在于可添加(例如)额外介电层(未编号)及额外 导线(未编号)。
在描述本发明的代表性实例中，说明书可已将本发明的方法及/或制造工 艺以一特定序列的步骤加以呈现。然而，就方法或制造工艺不依赖于本文所陈述的步骤的特定次序来说，方法或制造工艺应不限于所述步骤的特定序列。 如一般熟习此项技术者将了解，其它步骤序列是可能的。因此，说明书中所 陈述的步骤的特定次序不应被解释为对权利要求范围的限制。另外，针对本 发明的方法及/或制造工艺的权利要求范围不应限于其处于所写次序的步骤 的效能，且熟习此项技术者能够易于了解所述的这些序列可变且仍保持在本 发明的精神及范畴内。
熟习此项技术者将了解可在不偏离以上所述的实例的广泛发明性概念的 情况下对所述的这些实例作出改变。因此，应理解本发明不限于所述特定实 例，而是意欲涵盖在本发明的如由权利要求范围界定的精神及范畴内的修改。
权利要求
1. 一种嵌入式电阻元件，其特征在于，所述的嵌入式电阻元件包含 一包括一第一端及一第二端的电阻性区域；一接地面；一处于所述的电阻性区域与所述的接地面之间的第一介电层； 一包括一第一端及一第二端的导线，所述的导线的所述的第一端电性连 接至所述的电阻性区域的第一端； 一导电区域；一处于所述的接地面与所述的导电区域之间的第二介电层；及 一将所述的导线电性连接至所述的导电区域的导电路径。
2. 如权利要求1所述的嵌入式电阻元件，其特征在于，所述的导电区域 形成一末端开放式传输线。
3. 如权利要求1所述的嵌入式电阻元件，其特征在于，所述的电阻性区 域的所述的第二端经由一导电路径电性连接至所述的接地面。
4. 如权利要求1所述的嵌入式电阻元件，其特征在于，所述的电阻性区 域包括一对纵向侧，且所述的导线沿所述的电阻性区域的一第一纵向侧延伸。
5. 如权利要求1所述的嵌入式电阻元件，其特征在于，所述的电阻性区 域包括一对纵向侧，且所述的导线沿所述的这对纵向侧自所述的第一端延伸 至所述的第二端。
6. 如权利要求1所述的嵌入式电阻元件，其特征在于，所述的导电区域 包括一矩形、 一螺旋形及一径向条形形状中的一者。
7. 如权利要求1所述的嵌入式电阻元件，其特征在于，所述的嵌入式电 阻元件进一步包含一导体，所述的导体将所述的电阻性区域的所述的第二端 电性连接至一电极。
8. —种嵌入式电阻元件，其特征在于，所述的嵌入式电阻元件包含一包括一第一端及一第二端的电阻性区域；一接地面；一处于所述的电阻性区域与所述的接地面之间的第一介电层； 一包括一第一端及一第二端的导线，所述的导线的所述的第一端电连至 所述的电阻性区域的所述的第一端； 一导电区域；一处于所述的接地面与所述的导电区域之间的第二介电层；及 将所述的导线电性连接至所述的导电区域的复数个导电路径。
9. 如权利要求8所述的嵌入式电阻元件，其特征在于，所述的导电区域 形成一末端开放式传输线。
10. 如权利要求8所述的嵌入式电阻元件，其特征在于，所述的电阻性区 域的第二端经由一导电路径电性连接至所述的接地面。
11. 如权利要求8所述的嵌入式电阻元件，其特征在于，所述的电阻性区 域包括一对纵向侧，且所述的导线沿所述的电阻性区域的一第一纵向侧延伸。
12. 如权利要求8所述的嵌入式电阻元件，其特征在于，所述的电阻性区 域包括一对纵向侧，且所述的导线沿所述的这对纵向侧自所述的第一端延伸 至所述的第二端。
13.如权利要求8所述的嵌入式电阻元件，其特征在于，所述的导电区域 包括一矩形、 一螺旋形及一径向条形形状中的一者。
14. 如权利要求8所述的嵌入式电阻元件，其特征在于，所述的嵌入式电 阻元件进一步包含一导体，所述的导体将所述的电阻性区域的所述的第二端 电性连接至一电极。
15. —种嵌入式电阻元件，其特征在于，所述的嵌入式电阻元件包含 一包括一第一端及一第二端的电阻性区域；一接地面；一处于所述的电阻性区域与所述的接地面之间的第一介电层；一包括一第一端及一第二端的导线，所述的导线的所述的第一端电性连 接至所述的电阻性区域的第一端；互相隔开的复数个导电区域；一处于所述的接地面与所述的复数个导电区域之间的第二介电层；及 复数个导电路径，所述的复数个导电路径的每一者将所述的导线电性连 接至所述的复数个导电区域中的一者。
16. 如权利要求15所述的嵌入式电阻元件，其特征在于，所述的复数个 导电区域形成复数个末端开放式传输线。
17. 如权利要求15所述的嵌入式电阻元件，其特征在于，所述的电阻性 区域的所述的第二端经由一导电路径电性连接至所述的接地面。
18. 如权利要求15所述的嵌入式电阻元件，其特征在于，所述的电阻性 区域包括一对纵向侧，且所述的导线沿所述的电阻性区域的一第一纵向侧延 伸。
19. 如权利要求15所述的嵌入式电阻元件，其特征在于，所述的电阻性 区域包括一对纵向侧，且所述的导线沿所述的这对纵向侧自所述的第一端延 伸至所述的第二端。
20. 如权利要求15所述的嵌入式电阻元件，其特征在于，所述的复数个 导电区域的每一者包括一矩形、 一螺旋形及一径向条形形状中的一者。
全文摘要
本发明是关于一种嵌入式电阻元件包括一电阻器；一接地面，其位于电阻器的一第一侧附近且电性连接至电阻器的一第一端，接地面处提供有一孔；一第一介电层，其存在于电阻器与接地面之间；一导线，其电性连接至电阻器的一不同于电阻器的第一端的第二端且部分地环绕该电阻器，且被用作一用于支持电阻器的电阻涂布制造工艺的辅助物且用以提供嵌入式电阻元件在导线处的一端子；一导电区域，其位于接地面的一不同于电阻器的第一侧的一第二侧附近；一第二介电层，其存在于接地面与导电区域之间；及一导电路径，其穿过孔而将导线电性连接至导电区域。本发明提供的电阻元件可具有更好的效能且相较现有电阻元件而言可防止射频应用中的功率消耗。
文档编号H05K3/10GK101312614SQ20071018653
公开日2008年11月26日 申请日期2007年12月7日 优先权日2007年5月24日
发明者迅 余, 徐钦山, 蔡承桦, 陈昌升, 魏昌琳 申请人:财团法人工业技术研究院