[发明专利]一种运用螺线管式硅通孔电感的新型无源谐振器

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

随着现代通信技术的迅速发展，通讯设备使用要求的特殊性使得人们对通信设备的重量和尺寸要求越来越高，特别是移动通信系统中谐振器的小型化、轻便化、低功耗方面的要求越来越加强。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螺线管式硅通孔电感器构成的超紧凑无源谐振器。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，环形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、位于基底中间的环形硅通孔阵列与同轴硅通孔、位于基底底部的重新构建层；

环形硅通孔阵列由两列平行设置的硅通孔阵列构成，每列阵列包括三个等间距设置的硅通孔；第一列硅通孔阵列从上至下定义为第一至第三硅通孔，第二列硅通孔阵列从上至下定义为第四至第六硅通孔；

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四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，第六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四硅通孔的重新构建层端通过金属线连接，第二硅通孔的重新布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六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接相邻单元的信号输出输入端口。

位于基底顶部的重新布局层、位于基底中间的环形硅通孔阵列、位于基底底部的重新构建层构成螺线管式硅通孔电感器。硅通孔间的间距、硅通孔的高度与半径决定螺线管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。

同轴硅通孔有金属内芯、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器的电容值。螺线管式硅通孔电感器由垂直硅通孔阵列、基底顶部重新布局层和基底底部重新构建层组成，通过改变硅通孔之间的间距、硅通孔的高度等结构参数可以获得不同的电感值。同轴硅通孔构成的电容器和螺线管式硅通孔电感器组成的谐振器与传统的谐振器相比，大大减少了谐振器的物理面积，而且提高了谐振器的各项性能。

信号由输入端口输入，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；电流另一部分依次流入第一硅通孔、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，然后流入返回路径；最后信号经输出端口输出。

本发明的有益效果是：

本发明利用同轴硅通孔电容器和螺线管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。此外螺线管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为硅通孔阵列的结构图；

图5为基底底部重新构建层的结构图；

图6为螺线管式硅通孔电感器的结构图；

图7为同轴硅通孔电容器的结构图；

图8为第一连接基板组件的结构图；

图9为第二连接基板组件的结构图；

图10为本发明无源谐振器元件单元的结构图；