一种基于金丝键合技术的耦合强度可调谐薄膜滤波器的制作方法

1.本发明涉及薄膜滤波器技术领域，具体涉及一种基于金丝键合技术的耦合强度可调谐薄膜滤波器。


背景技术：

2.薄膜滤波器是薄膜电路的一种，薄膜电路指的是在介质基板上通过溅射、光刻、电镀等半导体工艺，将电阻、电感、金属导带等集成为一体，形成特定功能的电路。薄膜电路具有集成度高、体积小、线条精度高、温度稳定性高等特点。
3.公开号为cn106848503a提供了一种薄膜滤波器及薄膜滤波器制造方法，薄膜滤波器包括：陶瓷基板、传输线和谐振器，谐振器包括：第一谐振器和第二谐振器；传输线和谐振器均印制在陶瓷基板的第一表面，传输线耦合薄膜滤波器的输入端和输出端，第一谐振器和第二谐振器分居传输线的两侧。通过信号在传输线传输时，第一谐振器和第二谐振器的平行耦合，在缩小薄膜滤波器的体积的同时，还能够有效提高薄膜滤波器的阻带带宽和提高对信号的抑制深度。该技术方案公开的为一种带阻滤波器，其谐振器用来产生传输阻带，谐振器与输入输出端之间通过平行耦合结构传输信号，各个谐振器之间没有信号传输，该滤波器加工完成后无法调整滤波器性能。
4.现有的薄膜滤波器中，谐振器之间以及谐振器与输入输出端口之间的耦合结构与薄膜滤波器整体一同加工成形，无法单独调整，导致薄膜滤波器的良品率受加工误差和材料参数偏差的影响较大。
5.现有技术中，尚未存在出现一种薄膜滤波器，实现通带传输，且加工完成后能够对滤波器性能进行调整。


技术实现要素：

6.发明目的：本发明目的在于针对现有技术的不足，提供一种基于金丝键合技术的耦合强度可调谐薄膜滤波器，采用耦合金丝或耦合金丝与金属耦合线组合形成多个耦合路径，调整耦合金丝的键合位置或外形能够调整谐振器之间以及谐振器与输入输出端口之间的耦合强度，从而实现薄膜滤波器性能的调谐。
7.技术方案：本发明所述基于金丝键合技术的耦合强度可调谐薄膜滤波器，包括：介质基板；设于介质基板顶部的第一金属层，所述第一金属层用以形成谐振器、输入输出端口；设于介质基板底部的第二金属层；贯通所述介质基板的若干个金属化孔，用于电气连接所述谐振器与所述第二金属层；至少一根耦合金丝，用于形成可调性耦合路径，或者耦合金丝与金属耦合线的组合，用于形成可调性耦合路径与非可调性耦合路径的组合，所述金属耦合线由所述第一金属层形成，所述可调性耦合路径或可调性耦合路径与非可调性耦合路径的组合用于所述谐振器之间以及所述输入输出端口与谐振器之间发生耦合，以实现信号传输。
8.进一步地，所述介质基板采用的材料为氧化铝、氧化铍、氮化铝、铁氧体、石英玻
璃、钛酸盐陶瓷活蓝宝石中任一种。
9.进一步地，所述第一金属层、第二金属层、金属化孔采用的材料为金、铜、镍、钛、铬、钛钨合金中的一种或几种；所述第二金属层为大面积金属薄膜，用于与外围电路的参考地形成电气连接。
10.进一步地，所述第一金属层、第二金属层、金属化孔采用的材料均为钛钨合金、铜、金由下至上依次层叠形成的复合金属材料。
11.进一步地，所述谐振器的数量至少为2个，所述输入输出端口的数量至少为2个，所述输入输出端口的一端与外围电路电相连，所述输入输出端口的另一端通过所述耦合路径与其中一个谐振器电相连；两个所述谐振器之间通过所述耦合路径电连接。
12.进一步地，所述金属化孔数量不少于所述谐振器数量。
13.进一步地，所述谐振器与对应的金属化孔构成1/4波长谐振器，其谐振频率位于薄膜滤波器通带频率范围内；所述谐振器的短路端通过所述金属化孔穿过介质基板与第二金属层相连，两个所述谐振器之间通过所述耦合路径电连接，且采用耦合金丝形成的具有可调性的耦合路径，使得对应的耦合强度减弱或者增强。
14.进一步地，所述采用耦合金丝形成的具有可调性的耦合路径通过如下方式实现：调整所述耦合金丝的键合位置或者使所述耦合金丝发生形变，调整键合位置或发生形变后距离所述谐振器的开路端越近，耦合强度越强。
15.进一步地，所述可调性耦合路径由耦合金丝形成，所述输入输出端口与所述谐振器之间以及相邻或不相邻两个所述谐振器之间采用所述耦合金丝形成的可调性耦合路径连接。
16.进一步地，所述耦合路径由耦合金丝与金属耦合线的组合形成，所述耦合金丝用于形成可调性耦合路径，所述金属耦合线用于形成非可调性耦合路径，且所述可调性耦合路径配置于耦合量需要调节的两个所述谐振器之间，所述非可调性耦合路径配置于耦合量无调节需求的两个所述谐振器或所述输入输出端口与谐振器之间。
17.有益效果：与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明采用耦合金丝或耦合金丝与金属耦合线组合形成多个耦合路径，调整耦合金丝的键合位置或外形能够调整谐振器之间以及谐振器与输入输出端口之间的耦合强度，从而实现薄膜滤波器性能的调谐。金丝键合技术利用热压和超声等能源，实现微电子器件中金属触点之间电气连接，通过改变耦合金丝键合的位置，或者调整耦合金丝的外形来调整谐振器之间以及谐振器与输入输出端口之间的耦合强度，从而实现薄膜滤波器性能的调谐，能够在一定范围内修正加工误差和材料参数偏差造成的影响，提高薄膜滤波器的良品率。采用耦合金丝还是金属耦合线的依据是对应的耦合量是否需要调节，即若某一耦合路径的耦合量需要调节，则必须采用耦合金丝实现；反之，部分谐振器之间或谐振器与输入输出端口之间的耦合量受加工误差和材料参数偏差的影响较小，不需要单独调节则可以采用金属耦合线。
附图说明
18.图1是本发明实施例1所公开薄膜滤波器的侧视图；
19.图2是本发明实施例1所公开薄膜滤波器的立体图；
20.图3是本发明实施例2所公开薄膜滤波器的立体图；
21.图4是本发明实施例3中改变耦合金丝键合位置的结构示意图；
22.图5是本发明实施例3中调整耦合金丝外形的结构示意图；
23.图6是本发明实施例3耦合强度调整前后的传输曲线图。
24.图中：1、介质基板，2、第一金属层，3、第二金属层，4、金属化孔，51、耦合金丝，52、金属耦合线，6、谐振器，7、输入输出端口。
具体实施方式
25.下面通过附图对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。
26.实施例1：如图1、图2所示的基于金丝键合技术的耦合强度可调谐薄膜滤波器，包括介质基板1、第一金属层2、第二金属层3、金属化孔4和耦合金丝51。
27.介质基板1为其他各部分的载体；第一金属层2位于介质基板1顶部，用以形成谐振器6和输入输出端口7；第二金属层3为大面积金属薄膜，位于介质基板1底部，与外围电路的参考地形成电气连接；金属化孔4位于介质基板1中，通过金属化孔4可以实现第一金属层2和第二金属层3的电气连接。谐振器6具有频率选择性，其短路端通过金属化孔4穿过介质基板1与第二金属层3相连，输入输出端口7的一端与外围电路相连，另一端与谐振器6相连，可以实现外围电路与薄膜滤波器之间的信号传输；耦合金丝51位于两个谐振器6之间以及输入输出端口7与谐振器6之间，通过耦合金丝51可以实现信号传输。
28.上述介质基板1、第一金属层2、第二金属层3、金属化孔4可通过现有的薄膜电路技术实现；耦合金丝51由金丝键合技术实现，金丝键合技术是指使用金丝利用热压和超声等能源，实现微电子器件中金属触点之间电气连接的技术。
29.实施例1中，介质基板1材料为氧化铝，厚度为381um，在其他实施例中介质基板1材料可以是氧化铝、氧化铍、氮化铝、铁氧体、石英玻璃、钛酸盐陶瓷活蓝宝石等；实施例1中，第一金属层2、第二金属层3、金属化孔4的材料均为钛钨合金、铜、金由下至上依次层叠形成的复合金属材料，在其他实施例中第一金属层2、第二金属层3、金属化孔4的材料都是金属，包括金、铜、镍、钛、铬、钛钨合金中的一种或几种。
30.实施例1中，输入输出端口7数量是2，在其他实施例中，输入输出端口7数量应≥2；实施例1中谐振器6数量是4，在其他实施例中，谐振器6数量应≥2；实施例1中金属化孔4与谐振器6的形成电气连接，其数量应≥谐振器6数量，谐振器6与对应的金属化孔4构成1/4波长谐振器6，其谐振频率位于薄膜滤波器通带频率范围内；实施例1中耦合金丝51数量是6，在其他实施例中，耦合金丝51数量应≥1。
31.本发明可以通过改变耦合金丝51键合的位置，或者调整耦合金丝51的外形来调整谐振器6之间以及谐振器6与输入输出端口7之间的耦合强度，从而实现薄膜滤波器性能的调谐，能够在一定范围内修正加工误差和材料参数偏差造成的影响，提高薄膜滤波器的良品率。
32.实施例2：考虑到在特定的薄膜滤波器中，部分谐振器6之间或谐振器6与输入输出端口7之间的耦合量受加工误差和材料参数偏差的影响较小，不需要单独调节，其对应的耦合金丝51可以由金属耦合线52替代，如此可以降低产品成本。如图3所示，实施例2在实施例1的基础上经过上述替代后，耦合金丝51的数量由6减少为1。
33.实施例3：根据1/4波长谐振器耦合理论，耦合路径距离谐振器开路端越近，耦合强度越强，距离谐振器短路端越近，耦合强度越弱。
34.参照图4所示薄膜滤波器的局部示意图，当耦合金丝位于图中a、b、c三处时，对应的耦合强度依次增强；参照图5所示薄膜滤波器的局部示意图，当位于图中b处的耦合金丝发生形变，弯向a或c时，对应的耦合强度减弱或增强。根据上述规律调谐谐振器之间以及谐振器与输入输出端口之间的耦合强度，从而在一定范围内调整薄膜滤波器的性能，效果如图6所示。
35.如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。

技术特征：
1.一种基于金丝键合技术的耦合强度可调谐薄膜滤波器，其特征在于，包括：介质基板；设于介质基板顶部的第一金属层，所述第一金属层用以形成谐振器、输入输出端口；设于介质基板底部的第二金属层；贯通所述介质基板的若干个金属化孔，用于电气连接所述谐振器与所述第二金属层；至少一根耦合金丝，用于形成可调性耦合路径，或者耦合金丝与金属耦合线的组合，用于形成可调性耦合路径与非可调性耦合路径的组合，所述金属耦合线由所述第一金属层形成，所述可调性耦合路径或可调性耦合路径与非可调性耦合路径的组合用于所述谐振器之间以及所述输入输出端口与谐振器之间发生耦合，以实现信号传输。2.根据权利要求1所述的基于金丝键合技术的耦合强度可调谐薄膜滤波器，其特征在于：所述介质基板采用的材料为氧化铝、氧化铍、氮化铝、铁氧体、石英玻璃、钛酸盐陶瓷活蓝宝石中任一种。3.根据权利要求1所述的基于金丝键合技术的耦合强度可调谐薄膜滤波器，其特征在于：所述第一金属层、第二金属层、金属化孔采用的材料为金、铜、镍、钛、铬、钛钨合金中的一种或几种；所述第二金属层为大面积金属薄膜，用于与外围电路的参考地形成电气连接。4.根据权利要求3所述的基于金丝键合技术的耦合强度可调谐薄膜滤波器，其特征在于：所述第一金属层、第二金属层、金属化孔采用的材料均为钛钨合金、铜、金由下至上依次层叠形成的复合金属材料。5.根据权利要求1所述的基于金丝键合技术的耦合强度可调谐薄膜滤波器，其特征在于：所述谐振器的数量至少为2个，所述输入输出端口的数量至少为2个，所述输入输出端口的一端与外围电路电相连，所述输入输出端口的另一端通过所述耦合路径与其中一个谐振器电相连；两个所述谐振器之间通过所述耦合路径电连接。6.根据权利要求5所述的基于金丝键合技术的耦合强度可调谐薄膜滤波器，其特征在于：所述金属化孔数量不少于所述谐振器数量。7.根据权利要求1或6所述的基于金丝键合技术的耦合强度可调谐薄膜滤波器，其特征在于：所述谐振器与对应的金属化孔构成1/4波长谐振器，其谐振频率位于薄膜滤波器通带频率范围内；所述谐振器的短路端通过所述金属化孔穿过介质基板与第二金属层相连，两个所述谐振器之间通过所述耦合路径电连接，且采用耦合金丝形成的具有可调性的耦合路径，使得对应的耦合强度减弱或者增强。8.根据权利要求7所述的基于金丝键合技术的耦合强度可调谐薄膜滤波器，其特征在于：所述采用耦合金丝形成的具有可调性的耦合路径通过如下方式实现：调整所述耦合金丝的键合位置或者使所述耦合金丝发生形变，调整键合位置或发生形变后距离所述谐振器的开路端越近，耦合强度越强。9.根据权利要求1或8所述的基于金丝键合技术的耦合强度可调谐薄膜滤波器，其特征在于：所述可调性耦合路径由耦合金丝形成，所述输入输出端口与所述谐振器之间以及相邻或不相邻两个所述谐振器之间采用所述耦合金丝形成的可调性耦合路径连接。10.根据权利要求1或8所述的基于金丝键合技术的耦合强度可调谐薄膜滤波器，其特征在于：所述耦合路径由耦合金丝与金属耦合线的组合形成，所述耦合金丝用于形成可调性耦合路径，所述金属耦合线用于形成非可调性耦合路径，且所述可调性耦合路径配置于
耦合量需要调节的两个所述谐振器之间，所述非可调性耦合路径配置于耦合量无调节需求的两个所述谐振器或所述输入输出端口与谐振器之间。

技术总结
本发明公开的基于金丝键合技术的耦合强度可调谐薄膜滤波器，包括：介质基板；设于介质基板顶部的第一金属层，第一金属层用以形成谐振器、输入输出端口；设于介质基板底部的第二金属层；贯通介质基板的若干个金属化孔，用于电气连接谐振器与第二金属层；至少一根耦合金丝或者耦合金丝与金属耦合线的组合，用于形成可调性耦合路径与非可调性耦合路径的组合，耦合路径用于谐振器之间以及输入输出端口与谐振器之间发生耦合，以实现信号传输。本发明采用耦合金丝或耦合金丝与金属耦合线组合形成多个耦合路径，调整耦合金丝的键合位置或外形能够调整谐振器之间以及谐振器与输入输出端口之间的耦合强度，从而实现薄膜滤波器性能的调谐。调谐。调谐。


技术研发人员：高浩洋 王双福 魏启甫 贺文华
受保护的技术使用者：泓林微电子（昆山）有限公司
技术研发日：2023.07.19
技术公布日：2023/9/20