[发明专利]一种运用垂直螺旋式硅通孔电感的新型超紧凑无源谐振器

说明书

技术领域

本发明属于无源电子器件技术领域，涉及一种微波谐振器元件，尤其涉及一种运用硅通孔的无源谐振器结构。

背景技术

随着社会的发展，人们对大容量高速度的通信的需求越来越大，较低频段的频谱已经非常拥挤，高频微波频段有着极为丰富的资源。随着通信技术的迅猛发展，人们对通讯设备的重量和尺寸要求也越来越高。随着集成器件的不断缩小，其中传统的谐振器在占用面积和封装成本上已无法满足需求。

近年来，随着三维集成电路的飞速发展，一种新兴的集成电路制作工艺硅通孔工艺受到广泛的关注。它能够在三维集成电路的不同堆栈层之间提供垂直互联。并且硅通孔技术可提供更大的设计自由度和更好的电学性能来设计不同的元器件。将硅通孔技术引入无源谐振器的设计之中，无源谐振器的尺寸可以得到进一步的缩小。

发明内容

本发明针对目前的技术不足，提供了一种由同轴硅通孔电容器和垂直螺旋式硅通孔电感器构成的超紧凑无源谐振器的设计方案。本发明具体为无源 RC并联谐振器，使用同轴硅通孔做电容器，垂直硅通孔做电感器来设计RC 并联谐振器。

本发明无源谐振器由多个元件单元构成，输入和输出端口位于基底顶部的重新布局层。

所述元件单元包括位于基底顶部的重新布局层、位于基底中间的硅通孔阵列与同轴硅通孔、位于基底底部的重新构建层；

硅通孔阵列包括位于同一直线且互不连接的六个硅通孔，从左至右定义为第一至第六硅通孔；

第一硅通孔的重新布局层端与同轴硅通孔的重新布局层端通过金属线连接，第二硅通孔的重新布局层端与第六硅通孔的重新布局层端通过金属线连接，第三硅通孔的重新布局层端与第五硅通孔的重新布局层端通过金属线连接，第四硅通孔的重新布局层端与同轴硅通孔的重新布局层端通过金属线连接，第一硅通孔的重新构建层端与第六硅通孔的重新构建层端通过金属线连接，第二硅通孔的重新构建层端与第五硅通孔的重新构建层端通过金属线连接，第三硅通孔的重新构建层端与第四硅通孔的重新构建层端通过金属线连接；将同轴硅通孔的重新布局层端同时作为整个谐振器的信号输入输出端口或与相邻单元的信号输入输出端口连接。

位于基底顶部的重新布局层、位于基底中间的硅通孔阵列、位于基底底部的重新构建层构成垂直螺旋式硅通孔电感器。硅通孔间的间距、硅通孔的高度与半径决定垂直螺旋式硅通孔电感器的电感值。

位于基底顶部的重新布局层、位于基底中间的同轴硅通孔构成同轴硅通孔电容器。同轴硅通孔的高度、内径和外径决定同轴硅通孔电容器电容值。

同轴硅通孔由金属内芯、内部绝缘层、金属外环和外部绝缘层构成，其中外部绝缘层用来隔离金属和硅衬底，金属内芯、内部绝缘层和金属外环组成的环形结构构成电容器。内部绝缘层通常选用高介电常数的材料来增大电容值。硅通孔电感器有由垂直硅通孔和水平的互联线组成，通过改变硅通孔之间的间距和硅通孔的高度可以获得不同的电感值。同轴硅通孔构成的电容器和垂直螺旋式硅通孔电感器组成的低通滤波器与传统的二维电路结构相比，大大减小了低通滤波器的物理尺寸，而且可以提高低通滤波器的各项性能。

信号由输出端口输入，电流一部分按硅通孔方向流入同轴硅通孔金属内芯，通过金属外环流入电流返回路径；电流另一部分按硅通孔方向流入第一硅通孔，经第四硅通孔、第二硅通孔、第五硅通孔、第三硅通孔、第六硅通孔，流入同轴硅通孔的金属内芯；信号由输出端口输出。

本发明的有益效果是：

本发明利用同轴硅通孔电容器和垂直螺旋式硅通孔电感器构成的无源RC 谐振器原件，减小元件物理尺寸。运用同轴硅通孔充当电容器，相较于传统二维的电容器拥有较短的互连长度，使得延迟时间、导体损耗减少。此外垂直螺旋式硅通孔电感器的使用更是大大减少了谐振器的物理尺寸，而且大大提高了谐振器的各项性能。

附图说明

图1为同轴硅通孔的结构；

图2为硅通孔的结构；

图3为基底顶部重新布局层的结构图；

图4为基底顶部上层基板组件的结构图；

图5为基底顶部中层基板组件的结构图；

图6为基底顶部下层基板组件的结构图；

图7为硅通孔阵列的结构图；

图8为基底底部重新构建层的结构图；

图9为基底底部上层基板组件的结构图；

图10为基底底部中层基板组件的结构图；

图11为基底底部下层基板组件的结构图；

图12为垂直螺旋式硅通孔电感器的结构图；

图13为同轴硅通孔电容器的结构图；