一种多层的电子元器件结构的制作方法

1.本实用新型实施例涉及电子元器件技术领域，尤其涉及一种多层的电子元器件结构。


背景技术：

2.半导体产业是经由持续缩小特征尺寸(feature size)，允许更多元件整合在一所给予的区域中，以持续改善不同电子元件(例如晶体管、二极管、电阻器、电容器等)的集成密度。
3.独立封装的元器件，例如dac，一般使用芯片封装，虽然具备体积较小的优点，但是反应速度较慢，不能满足高速反应的需求，影响了元器件的工作性能；如果将多级电阻布线在同一pcb板上，则会面临结构所占面积较大，在小型化应用中不具有实用性。


技术实现要素：

4.本实用新型实施例提供了一种多层的电子元器件结构，以减小器件所占面积的同时，保证器件的工作性能。
5.本实用新型实施例提供了一种多层的电子元器件结构，包括：
6.至少两层的电路承载基板；
7.电子元件单元，所述电子元件单元包括多个电阻；多个所述电阻分布在至少两个所述电路承载基板上；其中，同层分布的所述电阻通过设置在所述电路承载基板上的导线连接；位于不同层的所述电阻通过电路承载基板中的金属孔连接；其中，所述金属孔中填充有金属导电材料。
8.可选的，所述电子元器件结构包括dac结构、adc结构或恒温晶振的温控结构。
9.可选的，所述电子元器件结构为dac结构时，所述的多层的电子元器件结构还包括运放单元，所述运放单元的信号输入端与所述电子元件单元的信号输出端连接，所述运放单元用于放大所述电子元件单元的信号输出端输出的电信号。
10.可选的，所述dac结构为倒t型dac结构；所述电子元件单元包括多个第一电阻和多个第二电阻；
11.多个所述第一电阻首尾依次连接，第一个第一电阻通过一个第二电阻与接地端连接，最后一个第一电阻与所述运放单元连接；每个所述第一电阻的两端还各连接一个用于接收参考电压信号的第二电阻，相邻的两个第一电阻连接同一个用于输入参考电压信号的第二电阻，
12.其中，所述电子元件单元的信号接收端包括多个，每一用于输入参考电压信号的第二电阻的第一端作为一个信号接收端，第二端与所述第一电阻连接；所述参考电压信号包括第一电压信号和第二电压信号。
13.可选的，所述dac结构为t型dac结构；所述电子元件单元包括多个第一电阻和多个第二电阻；
14.多个所述第一电阻首尾依次连接，第一个第一电阻还与接地端连接，最后一个第一电阻通过一个第二电阻与所述运放单元连接；每个所述第一电阻的两端还各连接一个用于输入参考电压信号的第二电阻，相邻的两个第一电阻连接同一个用于输入参考电压信号的第二电阻；
15.其中，所述电子元件单元的信号接收端包括多个，每一用于输入数字信号的第二电阻的第一端作为一个信号接收端，第二端与所述第一电阻连接；所述参考电压信号包括第一电压信号和第二电压信号。
16.可选的，每一信号接收端输入的电压信号可在所述第一电压信号和所述第二电压信号之间切换。
17.可选的，首尾依次连接的第一电阻中，相连接的两个所述第一电阻位于同层，或者位于相邻层。
18.可选的，所述电路承载基板包括pcb板、陶瓷基板或氧化铝陶瓷基板。
19.可选的，所述电阻包括基于陶瓷印制电阻工艺制备的陶瓷电阻器，或者基于pcb印制电阻工艺制备的电阻器。
20.本实用新型实施例提供了一种多层的电子元器件结构，包括：至少两层的电路承载基板；电子元件单元，所述电子元件单元至少包括多个电阻；多个所述电阻分布在至少两个所述电路承载基板上；其中，同层分布的所述电阻通过设置在所述电路承载基板上的导线连接；位于不同层的所述电阻通过电路承载基板中的金属孔连接。本实用新型实施例提供的技术方案，通过至少两层的电路承载基板承载电子元件，形成多层的电子元器件结构，在保证电子元件的个数的同时，可以减少器件结构所占的面积，从而减小器件所占面积的同时，保证器件的工作性能。对于dac结构，将多级电阻布线在至少两个所述电路承载基板上，可以实现更高精度的dac，同时具有小体积、高速反应的特点。
21.应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本实用新型的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本实用新型的范围。本实用新型的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
附图说明
22.为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
23.图1是本实用新型实施例提供的一种多层的电子元器件结构的结构示意图；
24.图2是本实用新型实施例提供的一种dac的电路图；
25.图3是本实用新型实施例提供的另一种dac的电路图；
26.图4是本实用新型实施例提供的一种多层dac结构的局部结构示意图。
具体实施方式
27.为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的
实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。
28.需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
29.本实用新型实施例提供了一种多层的电子元器件结构，图1是本实用新型实施例提供的一种多层的电子元器件结构的结构示意图，参考图1，多层的电子元器件结构包括：
30.至少两层的电路承载基板10；
31.电子元件单元，电子元件单元至少包括多个电阻20；多个电阻20分布在至少两个电路承载基板10上；其中，同层分布的电阻20通过设置在电路承载基板10上的导线连接；位于不同层的电阻20通过电路承载基板10中的金属孔连接。
32.可以理解为，多层的电子元器件结构包括至少两层的电路承载基板10。电路承载基板10的层数可根据实际需求进行设置。电路承载基板10可以为pcb板或陶瓷基板。电子元件单元包括的电子元件类型可包括电阻器、电容器、晶体管和二极管等。电子元件单元至少包括多个电阻20；多个电阻20分布在至少两个电路承载基板10上。电阻20可以为基于陶瓷印制电阻工艺制备的陶瓷电阻器，或者为基于pcb印制电阻工艺制备的电阻器。
33.其中，同层分布的电阻20通过设置在电路承载基板10上的金属走线连接；位于不同层的电阻20通过电路承载基板10中的金属孔连接。金属孔中填充有导电材料13。设置至少两层的电路承载基板10，通过至少两层的电路承载基板10承载电子元件，形成多层的电子元器件结构，保证电子元件的个数，并减少器件结构整体所占的面积。从而实现了器件小型化的同时，保证了器件的工作性能。
34.在制备工艺上，多层的电子元器件结构可以基于低温共烧陶瓷(ltcc)技术、多层pcb板技术、厚膜工艺或薄膜工艺等形成。多层的电子元器件结构中的金属走线形成电阻网络结构。用电阻网络和电阻之间形成电连接的结构可以实现器件的小型化，并且可以将电阻网络这种类型电路集封装成一体的元器件。其中电阻可以是薄膜电阻，可以实现高速、可靠的优点。多层的电子元器件结构可以包括dac结构、adc结构、恒温晶振的温控结构等，也可以为其它的多电阻结构。
35.参考图2和图3，电子元器件结构包括dac结构。dac结构是可以将数字二进制值转换为模拟电压输出的电子元器件。dac结构具有多种用途，包括音频生成，波形生成等。其中，电子元件单元包括多个第一电阻r1和多个第二电阻r2；第二电阻r2的阻值可以是第一电阻r1的二倍。
36.参考图2和图3，电子元器件结构还包括运放单元，运放单元的信号输入端与电子元件单元的信号输出端连接，运放单元用于放大电子元件单元的信号输出端输出的电信号。对于传统的dac结构，输出电流能力较弱，需要利用运算放大器作缓冲，增加输出电流能
力(电压不变)，相当于一个电压跟随器。根据接法，可以分成单缓冲、双缓冲两种模式。
37.在本实用新型的一个实施例中，参考图2，dac结构为倒t型dac结构。
38.多个第一电阻r1首尾依次连接，第一个第一电阻r1通过一个第二电阻r2与接地端连接，最后一个第一电阻r1与运放单元连接；每个第一电阻r1的两端还各连接一个用于接收参考电压信号的第二电阻r2，相邻的两个第一电阻r1连接同一个用于输入参考电压信号的第二电阻r2，
39.其中，电子元件单元的信号接收端包括多个，每一用于输入参考电压信号的第二电阻r2的第一端作为一个信号接收端，第二端与第一电阻r1连接；参考电压信号包括第一电压信号和第二电压信号。在寄存器输入的数字信号(d0、d1、d2...dn-1)的控制下，第二电阻r2的第一端输入的逻辑电平在第一电压信号和第二电压信号之间切换。
40.可选的，首尾依次连接的第一电阻r1中，相连接的两个第一电阻r1位于同层，或者位于相邻层，可以降低金属孔的深度，从而降低金属孔制备的难度。
41.例如，第一电压信号为0v，第二电压信号为3.3v，第一电阻r1的阻值为r，第二电阻r2的阻值为2r。通过电阻网络和运放实现数模转换，其基本原理如下：
[0042][0043][0044]
其中，在寄存器输入的数字信号(d0、d1、d2...d
n-1
)的控制下，第二电阻r2的第一端输入的逻辑电平在0或3.3v两个电平中有切换，于是dac输出的电压v
out
可以为0v～3.3v之间的任意电压。
[0045]
在本实用新型的另一个实施例中，参考图3，dac结构为t型dac结构。
[0046]
多个第一电阻r1首尾依次连接，第一个第一电阻r1还与接地端连接，最后一个第一电阻r1通过一个第二电阻r2与运放单元连接；每个第一电阻r1的两端还各连接一个用于输入参考电压信号的第二电阻r2，相邻的两个第一电阻r1连接同一个用于输入参考电压信号的第二电阻r2；
[0047]
其中，电子元件单元的信号接收端包括多个，每一用于输入数字信号的第二电阻r2的第一端作为一个信号接收端，第二端与第一电阻r1连接；参考电压信号包括第一电压信号和第二电压信号。
[0048]
如图3所示的倒t型dac结构的电路图，通过电阻网络和运放实现数模转换，其基本原理如下：
[0049]vout
/rf＝-(d
0v0
/2r+d
1v1
/2r+...d
n-1vn-1
/2r)；
[0050][0051]
iσ＝-v
out
/rf；
[0052]
其中，在寄存器输入的数字信号(d0、d1、d2...d
n-1
)的控制下，第二电阻r2的第一端输入的逻辑电平在0或3.3v两个电平中，于是dac可以输出0v～3.3v之间的任意电压。
[0053]
图4是本实用新型实施例提供的一种多层dac结构的局部结构示意图，参考图4，可以采用ltcc工艺，内部印刷方块电阻20，也可以采用厚膜或者pcb加工制造工艺，内部用类
似方块电阻20的结构。根据电连接方式布线，用金浆、银浆、铜浆(ltcc)充当金属走线12；或者用铜线(pcb)充当金属走线12。各叠层之间可以通过钻孔制作金属孔11实现互连。本实用新型实施例可以基于低温共烧陶瓷(ltcc)技术、厚膜工艺、多层电路板技术等，将dac设置为多层的dac结构。
[0054]
其中，ltcc工艺是将低温烧结陶瓷粉制成厚度精确而且致密的生瓷带，在生瓷带上利用激光打孔、微孔注浆、精密导体浆料印刷等工艺制出所需要的电路图形，并将多个被动组件(如低容值电容、电阻、滤波器、阻抗转换器、耦合器等)埋入多层陶瓷基板中，然后叠压在一起，内外电极可分别使用银、铜、金等金属，在例如900℃下烧结，制成三维空间互不干扰的高密度电路，可进一步将电路小型化与高密度化。
[0055]
厚膜工艺是把专用的集成电路芯片与相关的电容、电阻元件都集成在基板上，在其外部采用统一的封装形式，做成一个模块化的单元。这样做的好处是提高了这部分电路的绝缘性能、阻值精度，减少了外部温度、湿度对其的影响，所以厚膜电路比独立焊接的电路有更强的外部环境适应性能。厚膜工艺形成的厚膜电路与薄膜电路的区别包括：膜厚的区别，厚膜电路的膜厚大于10μm，薄膜的膜厚小于10μm；制造工艺的区别，厚膜电路可以采用丝网印刷工艺，材料基板使用陶瓷作为基板，也可以使用氧化铝陶瓷。薄膜电路采用的是真空蒸发、磁控溅射等工艺方法。
[0056]
多层电路板技术是将两层或更多的电路板彼此堆叠在一起制造而成的，它们之间具有可靠的预先设定好的相互连接。在所有的层被碾压在一起之前，己经完成了钻孔和电镀。最里面的两层由传统的双面板组成，而外层是由独立的单面板构成。在碾压之前，内基板将被钻孔、通孔电镀、图形转移、显影以及蚀刻。最后将各个层碾压在一起形成多基板。
[0057]
现有技术中，图2、图3中的电路图通过在单层的印刷电路板上布线，可以实现高精度、高速反应的dac结构。但是这种方式形成的dac结构所占的面积较大，在小型化方面不具有实用性。在本实用新型实施例中，将图2和图3中的电阻网络通过pcb印制电阻工艺，或者ltcc工艺以及厚膜电路、陶瓷工艺印制电阻的技术，形成多层的dac结构。可以使用n个电平，使精度更高，并且在更多层印刷电路板上实现dac结构的分布，还可以达到减小dac结构的所占面积的效果，从而实现小型化的应用。
[0058]
注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。