【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、電子機器における信号通過回路または電源回路などに使用してノイズの伝搬を阻止する小型のノイズ・フィルタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
コンピュータなどのディジタル信号を扱う電子機器においては、信号通過回路または電源回路などにノイズ・フィルタが使用されている。
【０００３】
従来のノイズ・フィルタの一例として、図６に示すように、誘電体20を介して１対のスパイラル電極21、22を対向配置し、一方のスパイラル電極21の両端子23、24を伝送信号通過回路に直列に挿入し、他方のスパイラル電極22の任意の一端25を接地する。そして、図７の等価回路に示すように、１対のスパイラル電極21、22の間に分布容量を形成させるとともに、信号通過回路となるスパイラル電極21が有するインダクタンスによりシャープ・カットオフのローパス・フィルタを得ている。
【０００４】
このような従来のフィルタにおいては、誘電体20としてセラミック、プラスチック、ガラス、マイカなどの材料を使用し、印刷工程により誘電体20の両面に対向配置したスパイラル電極を形成している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
近年、携帯電話、携帯用パソコンなどのディジタル信号を扱う携帯用の電子機器が普及するにつれて、ノイズ・フィルタも小型化が要求されている。しかし、このような従来のフィルタにおいては、誘電体を薄くして分布容量を増すこと、印刷工程により長いスパイラル電極を形成することには限度があり、著しい小型化は困難であった。
【０００６】
そこで、この発明は、大量生産に適し、極めて小型で、優れたノイズ阻止特性を有するノイズ・フィルタを得るために考えられたものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明のノイズ・フィルタは、シリコン基板に、両端部に端子を有する第１のスパイラル状電極を形成し、該第１のスパイラル状電極上にシリコン酸化膜を形成し、該シリコン酸化膜上に、上記第１のスパイラル状電極の隣接する電極間に配置され、上記第１のスパイラル状電極の電極間の間隔よりも広い幅で、一端部に端子を有する第２のスパイラル状電極を形成し、上記第２のスパイラル状電極の長さを上記第１のスパイラル状電極の全長より短くして、擬似的な分布定数回路とインダクタンスとを直列に形成したものである。
【０００８】
さらに、シリコン基板として高純度のシリコン半導体基板を用いると、従来から使用されている集積回路の製造装置によって製造し、検査し、パッケージングすることが可能になる。
【０００９】
【作用】
２つのスパイラル状電極が有するインダクタンスおよび両スパイラル電極間に存在する静電容量とよりなる疑似的な分布定数回路と、この疑似的な分布定数回路と直列にインダクタンスを形成して広い周波数帯域にわたってノイズを抑制することができる。
【００１０】
【実施例】
（第１実施例）
図３の等価回路に示し、図２の組立図に示すノイズ・フィルタの第１実施例を製造工程順に説明すると、図１の断面図に示すように、
(1) まず、高純度のシリコン・ウエハなどの絶縁基板１を用意する。特に、絶縁基板１には、バルク抵抗が大きい高純度のシリコン・ウエハが適している。
【００１１】
(2) このシリコン・ウエハ１の上に、化学気相法(ＣＶＤ)により第１のシリコン酸化膜２を形成したのち、
(3) このシリコン・ウエハ１のシリコン酸化膜２上に、次の化学気相法の工程に耐え得る金属膜３を蒸着し、
(4) 写真蝕刻法により、金属膜３上に、スパイラル状のフォトレジスト４のパターンを形成し、
(5) このフォトレジスト４をマスクにして、第１のスパイラル状の金属電極3aを形成したのち、フォトレジスト４を洗い落とす。
【００１２】
(6) 第１のスパイラル状の金属電極3aおよび露出している第１のシリコン酸化膜２の上に化学気相法により第２のシリコン酸化膜５を形成したのち、
(7) この第２のシリコン酸化膜５上にアルミニューム膜６を蒸着する。
【００１３】
(8) アルミニューム膜６上において、隣接する第１のスパイラル状の金属電極3a間の中心線に沿って、電極間の間隔よりも広い幅のスパイラル状のフォトレジスト７のパターンを一部に形成し、
(9) このフォトレジスト７をマスクにして、端部に端子電極を有する第２のスパイラル状のアルミニューム電極6aを一部に形成した後、フォトレジスト７のパターンを洗い落とす。
【００１４】
(10) 第１のスパイラル状の金属電極3aの両端部表面の第１のシリコン酸化膜５をエッチングにより除去して露出させて、図３の等価回路に示すように、端子電極3b、3cを形成し、第２のスパイラル状電極6dの一端部にも端子電極6bを形成する。
【００１５】
そして、シリコン・ウエハ１を素子単位に分割して、２つの凹凸状に屈曲した金属電極3a、6dの端子電極3b、3c、6bにそれぞれボンディングしてパッケージに収める。
【００１６】
第１のスパイラル状電極3aが有するインダクタンスと、第２のスパイラル状電極6dとの間に形成される静電容量とを所望の値に設定して、図３の等価回路に示すように、疑似的な分布定数回路ＡおよびおインダクタンスＬよりなる集中定数回路の直列回路よりなるハイブリッド回路を形成する。
【００１７】
以上で説明した第１実施例においては、第２のスパイラル電極6a、6dを外周部に形成しているが、中央部に形成してもよいのである。
【００１８】
（第２実施例）
既に集積回路を形成したシリコン・ウエハの表面上に、ノイズ・フィルタを立体的に形成する実施例について説明する。
【００１９】
図４の断面図に示すように、既に集積回路を形成したシリコン・ウエハ10の上に、化学気相法によりシリコン酸化膜２を形成し、このシリコン酸化膜２の上に、第１実施例および第２実施例で説明した工程を経て、ノイズ・フィルタを形成する。
【００２０】
このように、ノイズ・フィルタを立体的に形成すると、シリコン・ウエハの面積を有効利用することができる。
【００２１】
（第３実施例）
第１実施例の工程によって製造したノイズ・フィルタのパッケージングの方法として、図５に示すように、分割されたシリコン・ウエハのチップ12の全表面に、化学液相法によりシリコン酸化膜13を形成し、エッチングによって端子電極3b、3c、6b上のシリコン酸化膜13を除去して孔をあけ、その孔をハンダ14で表面に盛り上がる程度に封じると、突出したハンダ14を印刷配線基板のランドと直接接触させることができるので、表面実装に際して好都合である。なお、チップ12表面の保護膜に、合成樹脂などの他の絶縁材料を使用してもよく、保護膜の穿孔に、レーザー光線を利用してもよいのである。
【００２２】
スパイラル状の各金属電極は、膜厚および幅に応じた抵抗を有しており、その厚みおよび／または幅を変えて抵抗を調整することにより、疑似的な分布定数的な回路のＱを調整することができる。
【００２３】
Ｑが高い場合には、減衰特性において、特定の周波数で急峻な減衰または共振点をもつが、Ｑが低い場合には、広い周波数帯域にわたって一様な減衰特性を得ることができるので、絶縁基板となるシリコン・ウエハのバルク抵抗、スパイラル状の金属電極の長さ、厚み、幅および絶縁性酸化皮膜となるシリコン酸化膜の厚みなどを選択することにより、所望の減衰特性のノイズ・フィルタを得ることができる。
【００２４】
（その他の実施例）
以上で説明した各実施例においては、２つのスパイラル状の金属電極3a、6aまたは3a、6dは、それぞれ１層づつ形成されているが、シリコン酸化膜を介在させ、その層間で接続して複数層形成することにより、インダクタンスおよび／または静電容量を増加することができる。
【００２５】
スパイラル状の金属電極のインダクタンスを増加させたい場合には、絶縁基板としてフェライトのような磁性絶縁体を使用すればよいのである。
【００２６】
この発明のノイズ・フィルタは、単一の素子をケースに収めて１つの部品として使用することもできるが、印刷配線基板やＩＣカードなどの絶縁基板上に形成される他の回路の一部としてノイズ・フィルタを形成し、電源回路や伝送信号通過回路に接続して使用することができる。
【００２７】
また、絶縁基板に複数個のノイズ・フィルタを形成して、一体化することにより、単一部品として、複数ビットの伝送信号より発生するノイズの伝搬を阻止することができる。
【００２８】
２つのスパイラル状の金属電極間に介在する誘電体層の静電気による破壊を防止するためには、金属電極間に放電ギャップを設けたり、複数の直列接続されたダイオードを接続してその順方向の閾値電圧以下で動作させたり、ツェナー・ダイオードを接続すればよいのである。
【００２９】
２つのスパイラル状の金属電極間に存在する誘電体層として、シリコン酸化膜に代えて誘電率が比較的大きいシリコン窒化膜（Ｓi3Ｎ4膜)を使用してもよいのである。
【００３０】
高純度の半導体基板、例えば、高純度のシリコン・ウエハは、そのバルク抵抗が、スパイラル状の金属電極などの金属導電体に比して極めて高く、絶縁基板として充分使用することができる。
【００３１】
この発明のノイズ・フィルタは、シリコン・ウエハを絶縁基板として構成すると、従来から使用されている集積回路の製造装置によって製造し、検査し、パッケージングすることが可能になり、新たな設備を設ける必要はないのである。
【００３２】
【発明の効果】
以上の実施例に基づく説明から明らかなように、この発明のノイズ・フィルタによると、集積回路の製造技術と類似な技術によって製造することができるので、小型化が容易であり、新たな設備投資を要することなく、大量生産に適し、廉価に製造することが可能であり、また、種々の減衰特性を有する素子を得ることが容易である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明のノイズ・フィルタの第１実施例を製造工程順に示した断面図、
【図２】 図１の製造工程で製造するノイズ・フィルタの組立図、
【図３】 この発明のノイズ・フィルタの等価回路図、
【図４】 この発明のノイズ・フィルタの第２実施例の断面図、
【図５】 第１実施例の工程により製造したノイズ・フィルタをパッケージングした状態の一例を示す断面図、
【図６】 従来のノイズ・フィルタの一例を示す表面図(ａ)、側面図(ｂ)、裏面図(ｃ)、
【図７】 従来のノイズ・フィルタの等価回路図である。
【符号の説明】
１ シリコン・ウエア
２、５ シリコン酸化膜またはシリコン窒化膜
3a、6a スパイラル状の金属電極
3b、3c、6b 端子電極
４、７ フォトレジスト[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a small noise filter which is used for a signal passing circuit or a power supply circuit in an electronic device and prevents noise propagation.
[0002]
[Prior art]
In electronic devices that handle digital signals such as computers, noise filters are used in signal passing circuits or power supply circuits.
[0003]
As an example of a conventional noise filter, as shown in FIG. 6, a pair of spiral electrodes 21 and 22 are arranged opposite to each other via a dielectric 20, and transmission signals pass through both terminals 23 and 24 of one spiral electrode 21. It is inserted in series in the circuit, and an arbitrary end 25 of the other spiral electrode 22 is grounded. Then, as shown in the equivalent circuit of FIG. 7, a distributed capacitance is formed between the pair of spiral electrodes 21 and 22, and a low-pass filter having a sharp cutoff due to the inductance of the spiral electrode 21 serving as a signal passing circuit. Have gained.
[0004]
In such a conventional filter, a material such as ceramic, plastic, glass, mica or the like is used as the dielectric 20, and spiral electrodes are formed so as to be opposed to both surfaces of the dielectric 20 by a printing process.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In recent years, as portable electronic devices that handle digital signals, such as mobile phones and portable personal computers, have become popular, noise filters are also required to be downsized. However, in such a conventional filter, there is a limit to thinning the dielectric to increase the distributed capacity and forming a long spiral electrode by the printing process, and it has been difficult to reduce the size significantly.
[0006]
The present invention has been conceived in order to obtain a noise filter that is suitable for mass production, is extremely small, and has excellent noise suppression characteristics.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
Noise filter of the present invention, a silicon substrate, forming a first spiral electrode having terminals at both ends, the silicon oxide film is formed on the first spiral electrode, on the silicon oxide film A second spiral electrode disposed between adjacent electrodes of the first spiral electrode and having a width wider than an interval between the electrodes of the first spiral electrode and having a terminal at one end. , the length of the upper Symbol second spiral electrode is shorter than the total length of said first spiral electrode, in which a pseudo distributed constant circuit and the inductance are formed in series.
[0008]
Furthermore, when a high-purity silicon semiconductor substrate is used as the silicon substrate, it can be manufactured, inspected, and packaged by a conventionally used integrated circuit manufacturing apparatus.
[0009]
[Action]
A pseudo distributed constant circuit consisting of the inductance of the two spiral electrodes and the capacitance existing between the two spiral electrodes, and an inductance formed in series with the pseudo distributed constant circuit to generate noise over a wide frequency band Can be suppressed.
[0010]
【Example】
(First embodiment)
The first embodiment of the noise filter shown in the equivalent circuit of FIG. 3 and shown in the assembly diagram of FIG. 2 will be described in the order of the manufacturing process. As shown in the sectional view of FIG.
(1) First, an insulating substrate 1 such as a high-purity silicon wafer is prepared. In particular, a high-purity silicon wafer having a large bulk resistance is suitable for the insulating substrate 1.
[0011]
(2) After the first silicon oxide film 2 is formed on the silicon wafer 1 by chemical vapor deposition (CVD),
(3) A metal film 3 that can withstand the following chemical vapor deposition process is deposited on the silicon oxide film 2 of the silicon wafer 1;
(4) A spiral photoresist 4 pattern is formed on the metal film 3 by photolithography.
(5) After forming the first spiral metal electrode 3a using the photoresist 4 as a mask, the photoresist 4 is washed away.
[0012]
(6) After forming the second silicon oxide film 5 on the first spiral metal electrode 3a and the exposed first silicon oxide film 2 by the chemical vapor deposition method,
(7) An aluminum film 6 is deposited on the second silicon oxide film 5.
[0013]
(8) On the aluminum film 6, along the center line between the adjacent first spiral metal electrodes 3a, a pattern of a spiral photoresist 7 having a width wider than the distance between the electrodes is partially included. Forming,
(9) Using this photoresist 7 as a mask, a second spiral aluminum electrode 6a having a terminal electrode at the end is formed in part, and then the pattern of photoresist 7 is washed away.
[0014]
(10) The first silicon oxide film 5 on the surface of both ends of the first spiral metal electrode 3a is removed by etching to expose the terminal electrodes 3b and 3c as shown in the equivalent circuit of FIG. Then, a terminal electrode 6b is also formed at one end of the second spiral electrode 6d.
[0015]
Then, the silicon wafer 1 is divided into element units, and bonded to the terminal electrodes 3b, 3c, 6b of the metal electrodes 3a, 6d bent into two concavo-convex shapes and housed in a package.
[0016]
The inductance formed between the first spiral electrode 3a and the capacitance formed between the second spiral electrode 6d is set to a desired value, as shown in the equivalent circuit of FIG. A hybrid circuit composed of a series circuit of a lumped constant circuit composed of a distributed constant circuit A and an inductance L is formed.
[0017]
In the first embodiment described above, the second spiral electrodes 6a and 6d are formed in the outer peripheral portion, but may be formed in the central portion.
[0018]
(Second embodiment)
An embodiment in which a noise filter is three-dimensionally formed on the surface of a silicon wafer on which an integrated circuit has already been formed will be described.
[0019]
As shown in the cross-sectional view of FIG. 4, a silicon oxide film 2 is formed on a silicon wafer 10 on which an integrated circuit has already been formed by chemical vapor deposition, and the first embodiment is formed on the silicon oxide film 2. The noise filter is formed through the steps described in the second embodiment.
[0020]
Thus, when the noise filter is formed in three dimensions, the area of the silicon wafer can be effectively used.
[0021]
(Third embodiment)
As a method of packaging the noise filter manufactured by the process of the first embodiment, as shown in FIG. 5, a silicon oxide film 13 is formed on the entire surface of the divided silicon wafer chip 12 by a chemical liquid phase method. After forming and etching, the silicon oxide film 13 on the terminal electrodes 3b, 3c, 6b is removed to make a hole, and the hole is sealed to the extent that it rises to the surface with the solder 14. It is convenient for surface mounting because it can be brought into direct contact with the surface. Note that another insulating material such as a synthetic resin may be used for the protective film on the surface of the chip 12, and a laser beam may be used for perforating the protective film.
[0022]
Each spiral metal electrode has a resistance corresponding to the film thickness and width, and by adjusting the resistance by changing the thickness and / or width, the Q of the pseudo distributed constant circuit is adjusted. can do.
[0023]
When Q is high, the attenuation characteristic has a steep attenuation or resonance point at a specific frequency, but when Q is low, a uniform attenuation characteristic can be obtained over a wide frequency band. By selecting the bulk resistance of the silicon wafer, the length, thickness, and width of the spiral metal electrode and the thickness of the silicon oxide film that becomes the insulating oxide film, a noise filter with desired attenuation characteristics is obtained. be able to.
[0024]
(Other examples)
In each of the embodiments described above, the two spiral metal electrodes 3a, 6a or 3a, 6d are formed one by one, respectively, but a plurality of silicon electrodes are connected with a silicon oxide film interposed therebetween. By forming a layer, inductance and / or capacitance can be increased.
[0025]
In order to increase the inductance of the spiral metal electrode, a magnetic insulator such as ferrite may be used as the insulating substrate.
[0026]
The noise filter of the present invention can be used as a single component with a single element housed in a case, but as a part of another circuit formed on an insulating substrate such as a printed wiring board or an IC card. A noise filter can be formed and used by connecting to a power supply circuit or a transmission signal passing circuit.
[0027]
Further, by forming a plurality of noise filters on the insulating substrate and integrating them, it is possible to prevent propagation of noise generated from a transmission signal of a plurality of bits as a single component.
[0028]
In order to prevent the dielectric layer interposed between the two spiral metal electrodes from being damaged by static electricity, a discharge gap is provided between the metal electrodes, or a plurality of diodes connected in series are connected to each other in the forward direction. It can be operated below the threshold voltage or a Zener diode can be connected.
[0029]
Instead of the silicon oxide film, a silicon nitride film (Si3N4 film) having a relatively high dielectric constant may be used as the dielectric layer existing between the two spiral metal electrodes.
[0030]
A high-purity semiconductor substrate, for example, a high-purity silicon wafer, has an extremely high bulk resistance compared to a metal conductor such as a spiral metal electrode, and can be sufficiently used as an insulating substrate.
[0031]
The noise filter according to the present invention can be manufactured, inspected, and packaged by a conventionally used integrated circuit manufacturing apparatus when a silicon wafer is configured as an insulating substrate, and new equipment is provided. There is no need.
[0032]
【The invention's effect】
As is clear from the description based on the above embodiments, the noise filter of the present invention can be manufactured by a technique similar to the manufacturing technique of the integrated circuit, so that the downsizing is easy and the new capital investment is achieved. Therefore, it is suitable for mass production and can be manufactured at low cost, and it is easy to obtain elements having various attenuation characteristics.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view showing a first embodiment of a noise filter according to the present invention in the order of manufacturing steps;
FIG. 2 is an assembly drawing of a noise filter manufactured in the manufacturing process of FIG.
FIG. 3 is an equivalent circuit diagram of the noise filter of the present invention;
FIG. 4 is a sectional view of a second embodiment of the noise filter of the present invention;
FIG. 5 is a cross-sectional view showing an example of a packaged noise filter manufactured by the process of the first embodiment;
FIG. 6 is a front view (a), a side view (b), a rear view (c) showing an example of a conventional noise filter;
FIG. 7 is an equivalent circuit diagram of a conventional noise filter.
[Explanation of symbols]
1 Silicon wear 2, 5 Silicon oxide film or silicon nitride film
3a, 6a Spiral metal electrode
3b, 3c, 6b Terminal electrode 4, 7 Photoresist