专利名称：无线通讯的开关模块及单刀双掷模块的制作方法
技术领域：
本发明为一种无线通讯开关的结构，特别是提供一种利用增层多层板制作射频开关的无线通讯的开关模块及单刀双掷模块。
背景技术：
低成本与小型化成为无线通讯、数字计算机、可携式电子产品的重要目标之一。举例来说，射频前端模块(RF Front End Module)的射频开关控制选择天线、天线端与接收端之间的切换及天线端与发射端之间的切换，因此为无线通讯的关键元件之一。
射频开关由若干IC与被动元件所组成，目前的射频开关受限被动元件为表面粘着元件，因此即使改变电路布局，亦无法有效地缩小电路板的使用面积，对于产品的微型化助益有限。
发明内容
有鉴于上述背景中，有关高速化无线通讯产品小型化的趋势，于此本发明的目的是提供一种射频开关的无线通讯的开关结构，相较于一般表面粘着元件而言，将各种被动元件整合至多层基板中时能够有效地减少元件。
再者，为了设计低成本的射频开关，于此提供一种具有被动元件的增层多层结构，利用内外层导电层与接触的导电连接结构，可以制作表面与内置式的被动元件。
再者，为了提供无线通讯所需的射频切换开关，于此提供一种无线通讯的单刀双掷(Single-Pole Double-Throw，SPDT)模块，除了二极管功能的元件外，其它必要的被动元件可利用电路板增层方式制作，不需通过表面粘着技术结合被动元件，可减少无线通讯产品的体积或面积。
为达上述目的，本发明之一实施例，提供一种无线通讯的开关模块，由一增层多层板结构与若干被动元件所组成。增层多层板结构具有复数个导电层与复数个介电层相互叠合，其中任两导电层之间存在至少任一介电层。被动元件为至少任一导电层的一部分并电性连接位于增层多层板结构的至少一表面上的复数个导电垫。
为达上述目的，本发明还包括如下实施例一种无线通讯的单刀双掷模块，其特征是，包含一增层多层板结构，该增层多层板结构包含复数个导电层彼此平行，其中两该导电层位于该增层多层板结构的两个表面；复数个介电层，其中任一该介电层介于任两该导电层之间；及复数个导电结构，其中部分该复数个导电结构穿过部分该介电层以接触并连接至少任两该导电层；一电阻元件由位于任一该表面的该导电层之一部分形成；一电容元件至少由一上极板、一下极板、相异的两该导电结构与两个第一导电垫所组成，该上极板与该下极板由相异且相邻的两该导电层各自的一部分形成，相异的两该导电结构各自接触该上极板与该下极板，相异的两该导电结构各自接触任一该第一导电垫，任一该第一导电垫为任一该表面的该导电层之一部分；及一电感元件由至少一导电循环与两个第二导电垫所组成，该导电循环与该两第二导电垫为任一该表面的该导电层之一部分且该导电循环电性连接该两第二导电垫。
根据上述技术特征，本发明的有益效果为，利用多层板结构制作各种被动元件。例如利用高密度连接(High Density Interconnection，HDI)的增层多层板，将射频开关电路所需的电容、电感、电阻等被动元件整合于多层板中，可应用于无线通讯、携带式无线电子产品等的射频前端模块(RF Front End Module)中，同时达到降低成本与小型化的目的。
图1A所示为一正面透视示意图，说明本发明的第一实施例制作内置式电容。
图1B所示为一剖面示意图，说明本发明的第一实施例制作内置式电容。
图1C所示为一剖面示意图，说明本发明的第二实施例制作内置式电容。
图2A所示为一正面透视示意图，说明本发明的第一实施例制作内置式电阻。
图2B所示为一剖面示意图，说明本发明的第一实施例制作内置式电阻。
图3A所示为一正面示意图，说明本发明的第一实施例制作表面电感。
图3B所示为一正面示意图，说明本发明的第二实施例制作电感元件。
图3C所示为图3B的剖面示意图。
图4所示为一布局示意图，说明本发明之一实施例将各元件应用于一电子模块中。
图中符号说明10 增层多层板结构10a 表面12a、12b、12c、12d、12e 介电层14、24 外层导电层14a、14b、24a、24b 导电垫
14c 导电循环15b、15a、17a、17b 导电连接结构16、18、20、22 内层导电层16c 导电迹线16b、20a 上极板18a、22b 下极板16a、20c 电阻主体100 单刀双掷模块102、104、109、110、111、112、115、116 电容107、108 二极管IC117、118 电阻121 输入端122、123 输出端具体实施方式
本发明的实施例用示意图详细描述如下，在详述本发明的实施例时，表示增层多层板的部份会放大显示并说明，然不应以此作为有限定的认知。此外，在实际的增层多层板中，可以包含此结构中其它必要的部分。
其次，当本发明的实施例附图中的各元件或结构以单一元件或结构描述说明时，不应以此作为有限定的认知，即如下的说明未特别强调数目上的限制时，本发明的精神与应用范围可推及多数个元件或结构并存的结构与方法上。
图1A所示为一正面透视示意图，说明本发明的第一实施例制作内置式电容(built-in capacitor，embedded capacitor)。于一增层多层板结构10内彼此平行的任两相邻内层导电层(间隔一介电层)中分别形成重叠的上下极板16b与18a，上极板16b接触并通过穿过增层多层板结构10的导电连接结构(图上未示)连接至外层导电层上的导电垫14b。下极板18a接触并通过穿过增层多层板结构10的导电连接结构15a、15b连接至外层导电层上的导电垫14a。通过位于外层导电层的导电垫14b与14a可与外界连接以控制此内置式电容。
图1B所示为一剖面示意图，说明本发明的第一实施例制作内置式电容。增层多层板结构10由复数个导电层与一介电层介于任两相邻导电层所组成。于一实施例中，增层多层板结构10具有彼此平行的内层导电层16、18、20与22及外层导电层14与24，其间分别以介电层12a、12b、12c、12d与12e相隔。于一较佳实施例中，考量到讯号传输的因素，于对称的增层方法中，介电层12a与12e可以为材料相同的介电层，例如低介电常数的RCC/pre-preg，可以减少于高频/高速传输时的损耗与传播延迟；介电层12b与12d亦可以为材料相同的介电层，例如高介电常数的RCC，可用来设计内置式电容；介电层12c则可以为一core基板材料，以提供整体结构的机械强度，但本发明不限于上述。
再者，内层导电层16、18、20与22以薄铜箔板为材料，经过一般线路布局与棕/黑化后再与外层导电层14与24、介电层12a、12b、12c、12d与12e以增层的方式叠板压合。于本实施例中，内层导电层16、18、20与22的布局包含电容元件的上下极板16b、18a与20a、22b，其中成对且仅间隔一介电层12b的上下极板16b与18a具有某种特定且相近大小的几何形状，例如一矩形，以符合电容元件的要求，其次，位置上大致上是完全重叠，电性上则未与所在内层导电层的其它线路导通。同理成对的上下极板20a与22b亦是。再者，成对的上下极板16b与18a(或是上下极板20a与22b)必须分别接触导电连接结构15b与15a(或是导电连接结构17a与17b)，并且通过导电连接结构15b与15a(或是导电连接结构17a与17b)连接并接触至外层导电层14(或是24)上的导电垫14b与14a(或是导电垫24a与24b)。于此实施例中，导电连接结构15b、15a、17a与17b包含穿过至少一介电层的导电盲孔、导电埋孔，并可通过内层导电层上的部分导电迹线或连接垫将贯穿不同介电层的导电盲孔或导电埋孔连接起来。
根据上述，本发明的精神利用增层多层板结构10的上下对称进行双面布线的设计，可以减少模块尺寸与成本。其次，本实施例中增层多层板结构10以较高制程良率的2+2+2的增层法制作，亦可减少成本。要说明的是，本发明的精神必不限于六层增层多层板，亦可推及四、八或十层增层多层板结构10。
图1C所示为一剖面示意图，说明本发明的第二实施例制作内置式电容。与第一实施例相同地，增层多层板结构10具有内层导电层16、18、20与22及外层导电层14与24，其间分别以介电层12a、12b、12c、12d与12e相隔。与第一实施例不同的处在于本实施例仅于单面布局一或多个内置式电容，此时上下极板可分别位于任两相邻(仅间隔一层介电层)的内层导电层上，如图上所示，上下极板20b与22a分别位于内层导电层20与22上。可以理解的，此时导电连接结构15a与15b分别由穿过多层介电层的导电盲孔、导电埋孔、连接贯穿不同介电层的导电盲孔或导电埋孔的部分导电迹线或连接垫所组成。
图2A所示为一正面透视示意图，说明本发明的第一实施例制作内置式电阻(built-in capacitor，embedded resistor)。电阻主体16a位于任一内层导电层中，且其接触并通过穿过增层多层板结构10的若干导电连接结构15a连接至外层导电层上的导电垫14a。通过位于外层导电层的导电垫14a可与外界连接以控制此内置式电阻。
图2B所示为一剖面示意图，说明本发明的第一实施例制作内置式电阻。与制作内置式电容时相同的，增层多层板结构10具有内层导电层16、18、20与22及外层导电层14与24，其间分别以介电层12a、12b、12c、12d与12e相隔。若干电阻主体16a与20c分别位于任一内层导电层16与20上，电阻主体16a或20c具有一定大小的几何形状，电性上则未与所在内层导电层的其它线路导通。其次，电阻主体16a或20c于几何形状的边缘或端点处与导电连接结构15a或17a，例如导电盲孔接触，并通过导电连接结构15a或17a连接并接触至外层导电层14(或是24)上的导电垫14a(或是导电垫24a)。
图3A所示为一正面示意图，说明本发明的第一实施例制作表面电感。于增层多层板结构10的一表面10a上具有一或若干(于此仅以一个示的)表面电感与其它导电布线(图上未示)。每一表面电感由彼此平行排列的导电循环14c与两个导电垫14a接触并位于导电循环14c的端点所组成。导电循环14c的圈数、宽度与长度因设计所需而不同，导电垫14a的几何形状与大小亦随设计而变，不限于图上所表示者。
图3B所示为一正面示意图，说明本发明的第二实施例制作电感元件。与第一实施例不同的处在于表面电感的至少一导电循环14c以同心圆的方式套接分布。再者，导电循环14c的一端与任一导电垫14a虽位于同一表面10a上，但两者通过导电连接结构15a、导电迹线16c接触与连接。于本实施例中，导电连接结构15a由分别与导电循环14c一端及任一导电垫14a接触的导电盲孔与连接接触两导电盲孔的导电迹线16c所组成，其中导电迹线16c位于任一内层导电层中。
图3C所示为图3B的剖面示意图。增层多层板结构10具有内层导电层16、18、20与22及外层导电层14与24，其间分别以介电层12a、12b、12c、12d与12e相隔。电感元件的两个导电垫14a与导电循环14c位于外层导电层14，导电连接结构15a则包含位于内层导电层16的导电迹线16c及与导电迹线16c两端接触连接的导电盲孔。可以理解的，本发明的导电迹线及与导电迹线两端接触连接的导电盲孔不限于图式中所揭露者，多层的导电盲孔与导电盲孔之间多层的导电迹线皆不脱本发明范围。
图4所示为一布局示意图，说明本发明之一实施例将各元件应用于一电子模块中。参照图4，一单刀双掷(Single-Pole Double-Throw，SPDT)模块100具有一输入端121、二个输出端122与123、二个电阻117与118、八个电容102、104、109、110、111、112、115与116、二个电感105与106及二个二极管IC(或晶体管IC)107与108。其动作原理利用控制信号控制二极管IC 107与108的导通或关闭，对应至输出端122或123，使输入端121的输入信号能选择二个输出端122与123之一作为信号输出，达到开关的作用。
相较于一般使用表面粘着元件(SMD)的单刀双掷模块而言，本实施例的单刀双掷模块100采用上述所有附图中的表面或内置式元件，能够有效减少所使用的电路板的面积。举例来说，传统使用表面粘着元件的单刀双掷模块所需电路板面积为1000米尔(mil)*400米尔，本实施例的具有相同功能的单刀双掷模块所需电路板面积为440米尔(mil)*300米尔，比传统缩小了70％的面积。
根据上述，本发明之一实施例提供一种单刀双掷模块，包含一增层多层板结构、若干电阻元件、电感元件与电容元件。增层多层板结构包含复数个导电层彼此平行，其中两导电层位于增层多层板结构的两个表面。复数个介电层，其中任一介电层介于任两导电层之间。复数个导电结构，其中部分导电结构穿过部分介电层以接触并连接至少任两导电层。电阻元件由位于任一表面的导电层之一部分形成。电容元件至少由一上极板、一下极板、相异的两导电结构与两个第一导电垫所组成，上极板与下极板由相异且相邻的两导电层各自的一部分形成，其中相异的两导电结构各自接触上极板与下极板，相异的两导电结构各自接触任一第一导电垫，且任一第一导电垫为任一表面的导电层之一部分。一电感元件由至少一导电循环与两个第二导电垫所组成，导电循环与两第二导电垫为任一表面的导电层之一部分且导电循环电性连接两第二导电垫。
以上所述的实施例仅为说明本发明的技术思想及特点，其目的在使熟习此项技艺的人士能够了解本发明的内容并据以实施，当不能以的限定本发明的专利范围，即大凡依本发明所揭示的精神所作的均等变化或修饰，仍应涵盖在本发明的专利范围内。
权利要求
1.一种无线通讯的开关模块，其特征是，包含一增层多层板结构，该增层多层板结构具有复数个导电层与复数个介电层相互叠合，其中任两该导电层之间存在至少任一该介电层；及至少一被动元件为至少任一该导电层的一部分并电性连接复数个导电垫，其中该复数个导电垫位于该增层多层板结构的至少一表面上。
2.如权利要求1所述的无线通讯的开关模块，其特征是，该被动元件包含一电容元件。
3.如权利要求2所述的无线通讯的开关模块，其特征是，该电容元件包含一上极板与一下极板位于相异的两相邻该导电层，并分别以一导电盲孔接触连接任一该导电垫，且该上极板与该下极板成上下重叠的位置关系。
4.如权利要求1所述的无线通讯的开关模块，其特征是，该被动元件包含一电阻元件，该电阻元件具有一电阻主体接触该复数个导电垫并位于该表面上。
5.如权利要求1所述的无线通讯的开关模块，其特征是，该被动元件包含一电感元件，该电感元件具有至少一导电循环接触该复数个导电垫并位于该表面上、两个导电盲孔分别接触该导电循环与一该导电垫，以及至少一导电迹线位于增层多层板结构以接触该两导电盲孔。
6.一种无线通讯的单刀双掷模块，其特征是，包含一增层多层板结构，该增层多层板结构包含复数个导电层彼此平行，其中两该导电层位于该增层多层板结构的两个表面；复数个介电层，其中任一该介电层介于任两该导电层之间；及复数个导电结构，其中部分该复数个导电结构穿过部分该介电层以接触并连接至少任两该导电层；一电阻元件由位于任一该表面的该导电层之一部分形成；一电容元件至少由一上极板、一下极板、相异的两该导电结构与两个第一导电垫所组成，该上极板与该下极板由相异且相邻的两该导电层各自的一部分形成，相异的两该导电结构各自接触该上极板与该下极板，相异的两该导电结构各自接触任一该第一导电垫，任一该第一导电垫为任一该表面的该导电层之一部分；及一电感元件由至少一导电循环与两个第二导电垫所组成，该导电循环与该两第二导电垫为任一该表面的该导电层之一部分且该导电循环电性连接该两第二导电垫。
7.如权利要求6所述的无线通讯的单刀双掷模块，其特征是，任一该导电结构包含至少一导电盲孔穿过至少一该介电层。
8.如权利要求7所述的无线通讯的单刀双掷模块，其特征是，任一该导电结构更包含至少一导电迹线接触并连接该导电盲孔。
9.如权利要求6所述的无线通讯的单刀双掷模块，其特征是，该上极板与该下极板成一重叠位置关系。
10.如权利要求6所述的无线通讯的单刀双掷模块，其特征是，更包含一二极管元件固定于任一该表面的该导电层上。
全文摘要
本发明为一种无线通讯的开关模块及单刀双掷模块，该模块由一增层多层板结构与若干被动元件所组成。增层多层板结构具有复数个导电层与复数个介电层相互叠合，其中任两导电层之间存在至少任一介电层。被动元件为至少任一导电层的一部分并电性连接复数个位于增层多层板结构的至少一表面上的导电垫。本发明将射频开关电路所需的电容、电感、电阻等被动元件整合于多层板中，可应用于无线通讯电子产品的射频前端模块，同时达到降低成本与小型化的目的。
文档编号H04B1/40GK1874154SQ200510075438
公开日2006年12月6日 申请日期2005年6月1日 优先权日2005年6月1日
发明者魏昌琳, 翁卿亮, 卓威明, 赖颖俊, 余迅, 陈昌升 申请人:财团法人工业技术研究院