專利名稱：Lc振蕩器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在半導(dǎo)體基板等各種基板上形成的LC振蕩器。
背景技術(shù)：
眾所周知，利用薄膜成形技術(shù)在半導(dǎo)體基板上形成螺旋形狀的圖形，作為電感元件利用該圖形的半導(dǎo)體電路。由于在這樣的半導(dǎo)體基板上形成的電感元件流過電流時，在螺旋形狀的圖形的垂直方向上產(chǎn)生磁通，該磁通在半導(dǎo)體基板表面產(chǎn)生渦流而消除有效磁通，所以存在不能作為電感元件有效工作的問題。特別是，在電感元件上流過的信號頻率越高，該傾向就越明顯，因此，難以在半導(dǎo)體基板上形成作為共振元件含有電感元件的LC振蕩器。
發(fā)明的公開本發(fā)明是鑒于上述問題而提出的，其目的在于提供一種在基板上形成的情況下也可振動的LC振蕩器。
本發(fā)明的LC振蕩器構(gòu)成為包括夾有絕緣層重疊形成2個導(dǎo)體，連接各導(dǎo)體的端之間，同時作為電感導(dǎo)體使用上層導(dǎo)體的電感元件。通過實驗確認，在基板上形成具有這樣結(jié)構(gòu)的電感元件，也不會被渦流等消除電感成分，具有規(guī)定電感，通過作為LC振蕩器的一部件使用該電感元件，在基板上形成LC振蕩器的情況下也可以振蕩。
作為上述基板最好使用半導(dǎo)體基板。特別是，若可以在半導(dǎo)體基板上形成有效工作的電感元件，則由于可以在半導(dǎo)體基板上形成含有電感元件的LC振蕩器的各結(jié)構(gòu)部件，所以不用使用外置部件，可以在半導(dǎo)體基板上一體形成整個LC振蕩器。
最好上述2個導(dǎo)體形成為幾乎同一形狀的長件形狀。利用同一形狀，上層導(dǎo)體與基板表面不直接對置，所以可以降低直接對置時在基板上產(chǎn)生的渦流。另外，通過使2個導(dǎo)體形狀為長件形狀，可使上層導(dǎo)體具有規(guī)定電感。特別是，在導(dǎo)體形成為大于1周的螺旋形狀或S形狀時，可以具有大電感，所以適用于較低頻振蕩頻率的LC振蕩器。另外，在導(dǎo)體形成為小于1周的環(huán)繞形狀或幾乎直線形狀時，由于電感比形成為螺旋形狀等降低，所以適用于高振蕩頻率的LC振蕩器。
另外，將2個導(dǎo)體形成為螺旋形狀的情況下，最好連接一導(dǎo)體的內(nèi)周端和另一導(dǎo)體的外周端。通過實驗確認，通過進行這樣的連接，在基板上形成電感導(dǎo)體的狀態(tài)下，可以確保更大電感，因此，可以實現(xiàn)在基板上有效工作的電感元件。
另外，上述電感元件適用于具有電感成分和電容成分的復(fù)合元件。該電感元件具有相互重疊的2個導(dǎo)體，其特性還包含電容成分，所以通過作為組合電感和電容器使用的LC振蕩器的一部件，可以有效利用該電感元件的特性。
附圖簡述

圖1是表示一實施例的LC振蕩器的結(jié)構(gòu)的電路圖。
圖2是表示圖1所示的LC振蕩器所含的電感元件的平面結(jié)構(gòu)的圖。
圖3是表示圖2所示的2個導(dǎo)體的連接狀態(tài)的圖。
圖4是圖2的IV-IV線放大截面圖。
圖5是表示LC振蕩器的輸出特性的測定結(jié)果的圖。
圖6是表示LC振蕩器的輸出特性的測定結(jié)果的圖。
圖7是表示LC振蕩器的輸出特性的測定結(jié)果的圖。
圖8是表示LC振蕩器的輸出特性的測定結(jié)果的圖。
圖9是表示LC振蕩器的輸出特性的測定結(jié)果的圖。
圖10是表示LC振蕩器的輸出特性的測定結(jié)果的圖。
圖11是表示電感元件所含的導(dǎo)體的變形例的圖。
實施發(fā)明的最佳例以下，參考附圖具體說明適用本發(fā)明的一實施例的LC振蕩器。
圖1是表示一實施例的LC振蕩器的結(jié)構(gòu)的電路圖。圖1所示的LC振蕩器10構(gòu)成為包括晶體管20、在該晶體管20的基極和發(fā)射極之間連接的電容器22、在發(fā)射極和集電極之間連接的電容器24、在基極和集電極之間串聯(lián)的電容器26和、電感元件30。
該LC振蕩器中，2個電容器22、24的電容設(shè)定為晶體管20的端子間電容的幾十倍，經(jīng)電容器26連接電感元件30。
具有上述結(jié)構(gòu)的本實施例的LC振蕩器10是改善了科耳皮茲電路的克拉撥電路。LC振蕩器10中，由于確定振蕩頻率的共振電路的電容器與串聯(lián)連接電容器22、24、26等價，所以與沒有相當(dāng)于電容器26的電容器的科耳皮茲電路相比，可以增大電容器22和24的電容。從而，在電容器20的端子間電容變化的情況下，也不會給共振電路的共振頻率帶來大影響，可以提高振蕩頻率的穩(wěn)定性。
圖2是表示本實施例的LC振蕩器10所包含的電感元件30的平面結(jié)構(gòu)的圖。電感元件30具有在半導(dǎo)體基板3的表面形成的2個螺旋形導(dǎo)體1、2。
這些2個導(dǎo)體1、2的形狀幾乎相同，如圖2所示，從半導(dǎo)體基板3的表面?zhèn)瓤磿r，成為上層的一導(dǎo)體1和成為下層的另一導(dǎo)體2形成為幾乎重疊。各導(dǎo)體1、2由鋁和金等金屬薄膜、或有機硅聚合物等半導(dǎo)體材料形成。
圖3是表示上述2個導(dǎo)體1、2的連接狀態(tài)的圖。如圖3所示，上層導(dǎo)體1的外周端(外圍端)和內(nèi)周端(中心端)分別連接有引線6a、6b，上層導(dǎo)體1的內(nèi)周端和下層導(dǎo)體2的外周端由連接線6c連接。
上層導(dǎo)體1起電感導(dǎo)體作用，經(jīng)在其兩端連接的引線6a、6b，與在半導(dǎo)體基板3上形成的LC振蕩器10的其它結(jié)構(gòu)部件連接。
圖4是圖2的I-I線放大截面圖。如圖4所示，在半導(dǎo)體基板3的表面形成絕緣層4，在其上面的一部分形成螺旋形導(dǎo)體2。另外，在絕緣層4和導(dǎo)體2的上面形成絕緣層5，在其上面形成導(dǎo)體1。
本實施例的LC振蕩器10所含的電感元件30具有上述結(jié)構(gòu)，由于在分別與上層導(dǎo)體1的兩端連接的2個引線6a、6b之間出現(xiàn)規(guī)定電感，所以可以作為電感導(dǎo)體使用該上層導(dǎo)體1。另外，通過在該上層導(dǎo)體1的下側(cè)形成與該導(dǎo)體1的形狀幾乎相同的導(dǎo)體2，用連接線6c連接各導(dǎo)體的端之間，在作為電感導(dǎo)體使用上層導(dǎo)體1時，可以抑制在半導(dǎo)體基板3的表面產(chǎn)生渦流，可使上層導(dǎo)體1作為電感導(dǎo)體有效工作。從而，可以在半導(dǎo)體基板3上一體形成并集成化含有電感元件30的整個LC振蕩器10。
接著，說明為了類推上述本實施例的電感元件30的特性而進行比較實驗的結(jié)果。
圖5是表示使用具有與電感元件30所含的導(dǎo)體1相同形狀的1層電極的電感元件而構(gòu)成LC振蕩器時的輸出特性的測定結(jié)果的圖。用于該輸出特性的測定的電感元件為在厚度0.13mm、介電常數(shù)3.17的絕緣部件的表面形成圖形厚度1mm、環(huán)繞的圖形的鄰接間隔為0.2mm、匝數(shù)為5匝的電極。另外，圖5(后述的圖6和圖10也同樣)的縱軸表示以對數(shù)表示的輸出振幅，橫軸表示以對數(shù)表示的輸出信號的頻率。如圖5所示，通過將由這樣的1層電極構(gòu)成的電感元件從其它導(dǎo)體基板或半導(dǎo)體基板充分分開的狀態(tài)下使LC振蕩器工作，觀察到119MHz的振蕩頻率。
圖6是使用測定圖5所示的輸出特性所用的電感元件，將作為導(dǎo)體基板的銅板漸漸接近該電感時的LC振蕩器的輸出特性的圖。如圖6所示，使用由1層電極構(gòu)成的電感元件而振蕩的狀態(tài)下，若將銅板漸漸接近該電感元件，則振蕩頻率從118MHz變高為139MHz、168MHz、198MHz，若夾上厚度3.17mm的絕緣材料而貼緊電極和銅板，則觀察到振蕩停止。
像這樣，使用只形成1層螺旋形電極的電感元件，在該銅板上形成時，LC振蕩器停止振蕩。這是因為具有由1層電極構(gòu)成的電感元件的電感接近銅板而變小。作為在接近銅板時電感變小的原因，認為在電極輸入信號時產(chǎn)生的磁通使銅板表面產(chǎn)生渦流而消除該磁通。
圖7是表示使用具有與圖2所示的電感元件30所含的2個導(dǎo)體1、2相同形狀和配置的2層電極的電感元件構(gòu)成LC振蕩器時的輸出特性的測定結(jié)果的圖。另外，圖8是表示使用具有與電感元件30所含的2個導(dǎo)體1、2相同形狀和配置的2層電極的電感元件，將該電感元件貼緊在銅板時的LC振蕩器的輸出特性的圖。
用于這些測定的電感元件的結(jié)構(gòu)為對在圖5和圖6示出測定結(jié)果的電感元件追加了與圖2所示的導(dǎo)體2對應(yīng)的電極。另外，在該電感元件貼緊銅板的情況下，經(jīng)充分薄的絕緣部件，配置了下層的電極和銅板。
使用了對置配置具有螺旋形狀的2層電極的電感元件的LC振蕩器在將該電感元件從其它導(dǎo)電性部件充分分離的狀態(tài)下，如從圖7所示的測定結(jié)果可知，具有70MHz左右的振蕩頻率。該振蕩頻率比使用了由圖5所示的1層電極構(gòu)成的電感元件時的振蕩頻率(119MHz)還低是因為由2層電極構(gòu)成的電感元件作為具有電感成分和電容成分的復(fù)合元件工作，所以該電容成分降低含有電感元件的共振電路的共振頻率。
另外，在將具有上述2層電極的電感元件貼緊在銅板的狀態(tài)下，如圖8所示，振蕩頻率(127MHz)偏離，但確認了振蕩現(xiàn)象相同。這表示通過使用具有上述電極的2重結(jié)構(gòu)的電感元件，即使貼緊銅板，其電感成分也不消失，維持作為電感導(dǎo)體的功能。
像這樣，將形成螺旋形狀的2層電極的電感元件在其1側(cè)(與作為電感導(dǎo)體使用的電極相反側(cè))貼緊銅板，該電感成分不消失而作為電感導(dǎo)體工作，使用該電感元件的LC振蕩器維持振蕩。從而，通過使用基本上相同結(jié)構(gòu)的本實施例的電感元件30，在半導(dǎo)體基板3上形成了以該電感導(dǎo)體30為首的LC振蕩器10的各結(jié)構(gòu)部件的情況下，也可使LC振蕩器10進行振蕩。
另外，本發(fā)明不限于上述實施例。在本發(fā)明的要旨內(nèi)可以進行各種變形。例如，圖2和圖3所示的電感元件10經(jīng)連接線6c相互連接上層導(dǎo)體1的內(nèi)周端和下層導(dǎo)體2的外周端，但也可以相反，相互連接上層導(dǎo)體1的外周端和下層導(dǎo)體2的內(nèi)周端。另外，在允許電感元件的電感小到一定程度時，也可以連接導(dǎo)體1、2的各外周端之間，或各內(nèi)周端之間。
圖9是表示在與圖2所示的電感元件30所含的2個導(dǎo)體1、2相同形狀和配置具有2層電極，使用連接這些各電極的外周端之間的電感元件構(gòu)成LC振蕩器時的輸出特性的測定結(jié)果的圖。另外，圖10是表示在用于測定圖9所示的特性的電感元件貼緊銅板時的LC振蕩器的輸出特性的測定結(jié)果的圖。如這些圖所示，使用了相互連接2個電極的外周端之間的電感元件的LC振蕩器中，通過貼緊銅板，其振蕩頻率從117MHz變化到171MHz，但不停止而維持振動。
另外，上述實施例中，由于在電感元件30所含的2個導(dǎo)體1、2形成為螺旋形狀，所以可以實現(xiàn)具有大電感的電感元件30，但也可以將2個導(dǎo)體1、2形成為S形(圖11(A))。另外，在作為高頻振蕩器的一部件使用該電感元件30時，由于小電感就足夠，所以減少導(dǎo)體1、2的匝數(shù)而形成為小于1匝(圖11(B))，或形成為幾乎直線形狀(圖11(C))。
另外，上述實施例中，2個導(dǎo)體1、2的形狀設(shè)定為幾乎相同，但也可以設(shè)定為不同形狀。例如，也可以將下層導(dǎo)體2的匝數(shù)設(shè)定為比上層導(dǎo)體1的匝數(shù)還多。像這樣，在上層導(dǎo)體1的下側(cè)配置整個或一部分下層導(dǎo)體2時，由于上層的導(dǎo)體1與半導(dǎo)體基板3不直接對置，所以可以有效防止上層導(dǎo)體1產(chǎn)生渦流。
另外，上述實施例中，通過在半導(dǎo)體基板3上形成2個導(dǎo)體1、2而形成電感元件30，但還可以實現(xiàn)在金屬等導(dǎo)體基板上形成了2個導(dǎo)體1、2的電感元件30。從圖8等所示的實驗結(jié)果，可以確認在該情況下也可以作為電感元件30有效工作，使LC振蕩器振蕩。只要可以貼緊在導(dǎo)體基板上而形成電感元件30，還可以在金屬制等屏蔽殼等表面配置電感元件30，從而容易確保電感元件的設(shè)置空間。
另外，上述實施例中，適用作為LC振蕩器使用克拉撥電路的場合，但也可以使用利用電感和電容器的共振而振蕩的其它LC振蕩器，例如科耳皮茲電路等。在該情況下，通過作為在LC振蕩器所含的電感元件使用具有在圖2等所示的結(jié)構(gòu)的電感元件，可以實現(xiàn)在半導(dǎo)體基板上或?qū)w基板上振蕩的LC振蕩器。
產(chǎn)業(yè)上的可用性如上所述，根據(jù)本發(fā)明，在基板上重疊形成2個導(dǎo)體，通過連接各導(dǎo)體的端之間，可以作為具有規(guī)定電感的電感導(dǎo)體使用上層導(dǎo)體，從而作為LC振蕩器的一部件使用該電感元件，因此，在基板上形成了LC振蕩器的情況下也可以振蕩。特別是，根據(jù)本發(fā)明，由于可以在半導(dǎo)體基板上實現(xiàn)有效工作的電感元件，所以可以集成化以前不可以的含有電感的整個LC振蕩器。
權(quán)利要求
1.一種使用在基板上形成的電感元件的LC振蕩器，其特征在于上述電感元件具有相互絕緣的狀態(tài)下重疊在基板形成的2個導(dǎo)體，連接各導(dǎo)體的端之間，同時作為電感導(dǎo)體使用上層的上述導(dǎo)體。
2.如權(quán)利要求1所述的LC振蕩器，其特征在于上述基板為半導(dǎo)體基板，在形成有上述電感元件的上述基板上形成結(jié)構(gòu)部件。
3.如權(quán)利要求1所述的LC振蕩器，其特征在于上述2個導(dǎo)體具有幾乎同一形狀。
4.如權(quán)利要求1所述的LC振蕩器，其特征在于上述2個導(dǎo)體具有長件形狀，連接各導(dǎo)體的縱向方向的端之間。
5.如權(quán)利要求1所述的LC振蕩器，其特征在于上述2個導(dǎo)體具有匝數(shù)小于1的環(huán)繞形狀，連接各導(dǎo)體的端之間。
6.如權(quán)利要求1所述的LC振蕩器，其特征在于上述2個導(dǎo)體具有匝數(shù)大于1的螺旋形狀，連接各導(dǎo)體的端之間。
7.如權(quán)利要求1所述的LC振蕩器，其特征在于上述2個導(dǎo)體形成為幾乎直線形狀，連接各導(dǎo)體的端之間。
8.如權(quán)利要求1所述的LC振蕩器，其特征在于上述2個導(dǎo)體形成為S形，連接各導(dǎo)體的端之間。
9.如權(quán)利要求6所述的LC振蕩器，其特征在于連接一上述導(dǎo)體的內(nèi)周側(cè)端部和另一上述導(dǎo)體的外周側(cè)端部。
10.如權(quán)利要求1所述的LC振蕩器，其特征在于具有上層的上述導(dǎo)體的電感成分和、上述2個導(dǎo)體之間的電容成分。
全文摘要
提供一種在基板上形成的情況下也可以振動的LC振蕩器。LC振蕩器構(gòu)成為包括晶體管、電容器和電感元件30。電感元件30具有在半導(dǎo)體基板3的表面形成的形狀幾乎相同的2個螺旋形導(dǎo)體1、2。上層導(dǎo)體1的外周端(外圍端)和內(nèi)周端(中心端)分別連接有引線6a、6b,上層導(dǎo)體1的外周端和下層導(dǎo)體2的內(nèi)周端由連接線6c連接。上層導(dǎo)體1作為電感導(dǎo)體工作,經(jīng)在其兩端連接的引線6a、6b,連接到在半導(dǎo)體基板3上形成的LC振蕩器的其它結(jié)構(gòu)部件。
文檔編號H03B5/18GK1357168SQ99816651
公開日2002年7月3日 申請日期1999年5月18日 優(yōu)先權(quán)日1999年5月18日
發(fā)明者岡本明, 池田毅 申請人:新瀉精密株式會社