[发明专利]电磁带隙结构、包括电磁带隙结构的元件、基板、模块、半导体装置及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种在特定频带内具有带隙的电磁带隙(以下称为EBG)结构、滤波元件、天线元件、具有内置元件的基板、多芯片模块、半导体装置及其制造方法。

背景技术

EBG结构是其中介电材料或导体以二维或三维方式规则布置并且限定称作带隙的频率范围的结构，所述带隙抑制或大大衰减特定频带内的电磁波的传播。近年来，已经提出了使用EBG结构的特征的天线、噪声滤波器等。

作为EBG结构的特定实例，专利文献1-4和非专利文献1公开了一种结构，其中每一个都由多边形板状导体片和导体柱构成的销状导体元件以一定间隔布置在导体平面上，并且导体元件每一个都连接到导体平面。该结构可以被认为是其中导体片之间的电容(C)和由导体元件和导体平面构成的电感(L)以二维方式布置的分布常数电路。公知的是这种EBG结构限定在附近的频率范围内的带隙。因此，可以通过适当地设计导体元件的形状或排列来实现抑制无线电波在要求的频率范围内传播的功能。

进一步地，专利文献1和2以及非专利文献1不仅公开了一种相邻导体片之间的间隙用作电容元件的结构，而且还公开了一种导体片被布置成两层且所述两层导体片用作电容元件的结构，以及一种高介电常数层填充在导体片的不同层之间的结构。通过在金属薄片上堆叠介电薄片和导体片来制造这些EBG结构。

为了将这种EBG结构的应用领域扩大到移动电话、数字家电、信息设备和类似设备，必须使EBG结构小型化以实现高密度安装。此外，理想的是可以在宽范围内控制带隙的频带。呈现EBG结构的带隙的频率由上述共振频率表示。因此，根据电容，当电容增加时，在较低的频率下呈现带频。

引用列表：

专利文献

[专利文献1]专利申请第2002-510886号的PCT国际公布文本的被公布的日文翻译

[专利文献2]专利申请第2005-538629号的PCT国际公布文本的被公布的日文翻译

[专利文献3]USP 6,262,495B1的说明书

[专利文献4]USP 6,483,481B1的说明书

非专利文献

[非专利文献1]D.Sievenpiper等人的″IEEE Trans.Microwave Theory and Techniques″，第47卷，1999年，第2059页。

发明内容

技术问题

然而，当使用基于薄片堆叠和这些堆叠材料的印刷线路板制造过程制造上述EBG结构时，需要使导体片每一个都具有毫米尺寸并且EBG结构具有几毫米的总尺寸。

为了通过增加电容元件的电容或通过增加每单位面积的电容来实现小型化，可以减小电极之间的间隔，或者可以将高介电常数材料用作电极之间的介电材料。然而，堆叠可以被单独加工的薄片的方法需要几十个μm或更大的薄片厚度。

此外，作为高介电常数材料的实例，具有几十或更大相对介电常数的金属氧化物材料是公知的。然而，为了堆叠可以被单独加工的薄片状材料，需要一种分散在具有小的相对介电常数的树脂中的化合物，并且有效相对介电常数至多为20-30。即使在平行板电极的情况下，例如，当使用这些材料时，电极之间生成的电容至多为每平方毫米几pF。

当这种高介电常数材料直接形成在印刷线路板上而没有混合有树脂时，可以采用其中同时执行沉积和反应/燃烧的薄膜形成过程。然而，因为印刷线路板中使用的导体和树脂具有低耐热性，因此过程温度被限制到低于200℃。因此，该材料包括多种缺陷：相对介电常数小；以及绝缘性能变差。

本发明已经考虑到上述情况，并且本发明的目的是提供一种在特定频率范围内具有带隙并且可以被小型化和变薄的EBG结构、使用该EBG结构的滤波元件、天线元件、具有内置元件的基板、半导体装置和多芯片模块及其制造方法。

技术方案

根据本发明的示例性方面的电磁带隙结构包括：绝缘基板；多个导体片，所述多个导体片规则地布置在绝缘基板上；介电层，所述介电层形成为填充导体片中的相邻导体片之间的空间；形成在介电层上的层间绝缘层；和导体平面，所述导体平面形成在层间绝缘层上并通过穿过层间绝缘层的导体连接到导体片中的每一个。

根据本发明的另一个示例性方面的电磁带隙结构的制造方法包括以下步骤：在绝缘基板上规则地形成多个导体片；形成介电层以填充导体片中的相邻导体片之间的空间；在介电层上形成层间绝缘层；以及在层间绝缘层上形成导体平面，导体平面连接到导体片中的每一个。

本发明的有益效果