多层薄膜电极、高频传输线路、高频共振器和高频滤波器制造技术

一种多层薄膜电极，它包括交替地叠加在介电衬底上的薄导电膜和薄介电膜，在介电衬底中产生电－磁场，在各薄介电膜中产生电－磁场，在预定的频率下，基本上具有相同的相位。根据本发明专利技术的多层薄膜电极，在介电衬底与其相邻的薄导电膜之间，以及各薄导电膜与其相邻的薄介电膜之间，分别提供与薄导电膜相比更易于形成金属氧化物的粘附导电膜；根据薄介电膜和介电衬底的介电常数以及至少一层粘附导电膜的厚度，通过校正各薄介电膜的厚度，消除由于形成粘附导电膜而引起的薄导电膜表面电抗的增加。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及微波、亚毫米波或毫米波这类高频波段使用的多层薄膜电极。近来，电子部件的尺寸一直在变小。通过采用高介电常数的材料，也减小了微波、亚毫米波或毫米波这类高频波段中使用的高频器件的尺寸。然而，在通过增大介电常数实现更小的尺寸时，会出现与体积的立方根成反比的能量损失的缺点。高频器件的能量损耗粗略地可以分为由于趋肤效应引起的导体损耗和由于介电材料引起的介电损耗。最近，具有高介电常数和低介电损耗的介电材料已经投入实用。因此，在确定电路的无负载Q值时，导体损耗比介电损耗更占主导地位。在以上情况下，在公开的NO.W095/06336号国际申请中，本专利技术的专利技术人提出了能够减小高频波段导体损耗的多层薄膜电极。图4是由该国际申请所表示的现有多层薄膜电极200组成的1/2λ线共振器的透视图。多层薄膜电极200是按如下方式制备的在介电衬底10的整个背面上形成接地导体11；在介电衬底10上形成纵向长度为λg/2(λg表示波导管中的波长)带状形薄导体膜3a；然后在薄导电膜3a上以一定的次序叠加薄介电膜30a-2、薄导电膜2a、薄介电膜30a-1、和薄导电膜1a，在介电衬底10上形成多层薄膜电极200。如上所述，用薄导电膜3a、接地导体11、和夹在薄导电膜3a和接地导体11之间的介电衬底10形成TEM模的微波带状线路LN10a(以下称为“主传输线路”)。同时，把薄介电膜30a-2夹在一对薄导电膜2a和3a之间，形成TEM模的一个次传输线路，把薄介电膜30a-1夹在一对薄导电膜1a和2a之间，形成TEM模的另一个次传输线路。根据WO95/06336所公开的方法，现有多层薄膜电极200是按如下方式设定的(a)将薄介电膜30a-1和薄介电膜30a-2的厚度和介电常数εs分别设定到预定值，使TEM波分别通过主传输线路LN10a和次传输线路传输，基本上具有相同的相速度；(b)将薄导电膜2a和薄导电膜3a的厚度分别设定到预定值，此值比工作频率下的趋肤深度要薄，以使主传输线路LN10a的电-磁场与相邻的次传输线路的电-磁场相耦合，相邻的次传输线路之间的电-磁场也相互耦合。因此，流入TEM主传输线路LN10a的高频能量部分地流入次传输线路中，使高频电流流过每一层薄导电膜1a至3a。所以，大大抑制了高频下的多层薄膜电极200的趋肤效应。图4所示的1/2λ线共振器，当通过作为输入端的导体12和作为输出端的导体13连接到外部电路时，能够作为一个带通滤波器工作，导体12和13是在介电衬底10上形成的。然而，这种现有多层薄膜电极的缺点是介电衬底与其相邻的薄导电膜之间、各个薄介电膜与其相邻的薄导电膜之间的粘附强度低，导致可靠性降低。此外，为了提高介电衬底与其相邻的薄导电膜之间、各个薄介电膜与其相邻的薄导电膜之间的粘附强度，当在各层之间提供粘附导电膜时，不能令人满意地抑制趋肤效应。于是，本专利技术的目的是提供一种能够足够地抑制趋肤效应，介电衬底与其相邻的薄导电膜之间、各个薄介电膜与其相邻的薄导电膜之间的粘附强度比现有多层薄膜电极的更高的高可靠性多层薄膜电极。本专利技术的多层薄膜电极包含薄介电膜和薄导电膜，在各个薄介电膜和薄导电膜之间用粘附导电膜交替地进行叠加。每一层的厚度是这样设定的，能够维持对趋肤效应的足够的抑制作用。换句话说，本专利技术的多层薄膜电极的特征在于在介电衬底与其相邻的薄导电膜之间、各个薄介电膜与其相邻的薄导电膜之间分别提供比薄导电膜更容易形成金属氧化物的粘附导电膜。根据薄介电膜和介电衬底的介电常数以及与薄介电膜相邻的粘附导电膜的厚度，通过校正各个薄介电膜的厚度，消除由于插入粘附导电膜而引起的薄导电膜表面电抗的增大。根据上述结构，在介电衬底中传输的电-磁场和在各层薄介电膜中传输的电-磁场在预定的频率上基本上具有相同的相位。即，当利用上述多层薄膜电极形成传输线路时，在介电衬底内和在薄介电膜内分别传输的行波，基本具有相同的相速；当利用上述多层薄膜电极形成共振器时，在介电衬底内和在薄介电膜内分别传输的电-磁场，以基本相同的相位振荡。根据本专利技术，为了提高各层间的粘附强度，粘附导电膜最好是从Zr、Hf、Ti、Ta、Nb、V、和Cr构成的一组金属中选择至少一种金属形成的，这些金属具有高的氧化物形成标准焓。在这种情况下，各个薄介电膜的厚度最好是根据以下的厚度校正值ΔXS进行校正。ΔXS＝{(εm/εs)-1}-1·ΔS式中，εm是介电衬底10的介电常数，εs是各个薄介电膜的介电常数，ΔS是与各个薄介电膜相邻的粘附导电膜的厚度。本专利技术的传输线路包含至少在介电衬底一侧以预定的形状形成的本专利技术的多层薄膜电极。本专利技术的共振器包含至少在介电衬底一侧以预定的形状形成的本专利技术的多层薄膜电极。本专利技术的高频滤波器包括多个本专利技术的高频共振器，每一对在位置上相邻的高频共振器相互电-磁耦合；一个把信号输入到高频共振器的输入端；和一个从高频共振器输出信号的输出端。附图说明图1是采用本专利技术多层薄膜电极的1/2λ线共振器的透视图。图2是本专利技术设定各个薄导电膜的厚度和各个薄介电膜的厚度的方法的流程图。图3a至3e是对本专利技术多层薄膜电极的改进。图4是采用现有多层薄膜电极的1/2λ线共振器的透视图。从以下结合附图对实施例的描述中，将能更好地理解本专利技术。图1是本专利技术一个实施例的1/2λ线共振器的透视图。1/2λ线共振器的特征在于本专利技术的多层薄膜电极100，在多层薄膜电极100中，在介电衬底10与其相邻的薄导电膜之间以及各个薄导电膜与其相邻的薄介电膜之间分别提供粘附导电膜，它取代了现有多层薄膜电极所用的多层薄膜电极200。根据本专利技术的1/2λ线共振器，在介电衬底10的整个背面上形成接地导体11，在介电衬底10上形成纵向长度为3λg/2的带状形薄导电膜，介电衬底与薄导电膜之间有粘附导电膜20-5。然后，以一定的次序，在薄导电膜3上叠加粘附导电膜20-4、薄介电膜30-2、粘附导电膜20-3、薄导电膜2、粘附导电膜20-2、薄介电膜30-1、粘附导电膜20-1、和薄导电膜1。因此，产生的多层薄膜电极100是以一定次序叠加在介电衬底10上的粘附导电膜20-5、薄导电膜3、粘附导电膜20-4、薄介电膜30-2、粘附导电膜20-3、薄导电膜2、粘附导电膜20-2、薄介电膜30-1、粘附导电膜20-1、和薄导电膜1组成的。采用易于与氧形成化合物的金属作为粘附导电膜的材料。金属越是易于与氧形成化合物，越是能够提高介电衬底与其相邻的薄导电膜之间、以及各层薄导体膜与其相邻的薄介电膜之间的粘附强度。换句话说，具有表1所示的高氧化物形成标准焓的金属是较佳的。表1金属 形成的标准焓(KJ/mol)Zr -370Hf -370Ti -320Ta -310金属 形成的标准焓(KJ/mol)Nb -290V -270Cr -220介电衬底10具有较高的介电常数和低的介电损耗，最好是由蓝宝石或陶瓷(例如(Zr，Sn)TiO4)这类单晶氧化铝形成的。薄介电膜30-1和30-2最好是由SiO2、Ta2O5或TaSiO制成的，每种材料具有低的介电损耗，易于形成薄膜。接地导体11和薄导电膜1至3最好是由Cu、Al、Au和Ag这些高导电性的金属制成的。在具有上述结构的1/2λ线共振器中，用在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多层薄膜电极，包括：交替地叠加在介电衬底上的薄导电膜和薄介电膜，电－磁场在所述介电衬底中传输，同样在所述各薄介电膜中传输，在预定的频率下，基本上具有相同的相位；其特征在于：在所述介电衬底与其相邻的所述薄导电膜之间，以及所述的各薄导电膜与其相邻的薄介电膜之间，分别提供与所述薄导电膜相比更易于形成金属氧化物的粘附导电膜；根据所述薄介电膜和所述介电衬底的介电常数以及所述粘附导电膜的厚度，通过校正所述各薄介电膜的厚度，消除由于形成所述粘附导电膜而引起的所述薄导电膜表面电抗的增加。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：石川容平，日高青路，松井则文，伊势智之，
申请(专利权)人：株式会社村田制作所，
类型：发明
国别省市：JP[日本]