電子元件及制造方法

文檔序號：7222500閱讀：552來源：國知局

專利名稱：電子元件及制造方法
技術領域：
本發(fā)明總體上涉及嵌入式電子元件的構建，具體說，涉及用于信號處理的元件。相關申請申請人要求2005年6月30日提交的申請?zhí)枮?0/695,485，名稱為"擴展頻譜接收器及制造方法(SPREAD SPECTRUM RECIEVER AND MEHTOD OF MANUFACTURE)"的美國臨時專利申請的優(yōu)先權，其內容引用于此作為參考。
背景技術：
傳統(tǒng)的數(shù)字通信利用信號脈沖的強度編碼二進位信息，其利用全振幅或高振幅脈沖將1位(1 bit)信息和低振幅或無振幅脈沖轉換成0位(O bit) 數(shù)據(jù)，反之亦然。無線通信在有限帶寬的限制下和多源信號干擾下運行，該信號干擾可以導致利用簡單數(shù)字編碼的數(shù)據(jù)流中的高比特誤差率水平。已開發(fā)出擴展頻譜信令協(xié)議以提供有意義的數(shù)據(jù)速率和更高的信號強度的方式用于解決這些問題。這些協(xié)議利用相位偏移鍵控(phase shift keying, PSK)或正交振幅調制(quadrature amplitude modulation)技術將傳輸脈沖整形為一種符號，該符號將一系列連續(xù)數(shù)據(jù)位編碼成信號脈沖。圖IA利用相圖說明具有恒定振幅101和調制移相103的信號如何生成四個不同的相態(tài)105A、 105B、 105C、 105D，這些相態(tài)用于對四個不同的兩位數(shù)據(jù)組合[l，l]、 [O,l]、 [l，O]、 [O，O]標記符號。圖1B說明如何利用含有16個不同振幅和相態(tài)107的信號群(signal constellation): [1,1,U]、[U,1,0]、[1，1,0,1]、 [l，O，U]、
、 [l，O,O,O]、 [O,l,O，l]、 [O，l,O，O]、 [O，O，l，O〗、[l，O，O,l]、 [O,O，O，l]、 [l,O，O，O]、 [O，O，O，l]、 [O,l，l，O]和[O，O，O，O]編碼每個四(4)位的符號。這些符號調制技術通過信號滾降參數(shù)(signal roll-off parameter) a影響脈沖的形狀，該信號滾降參數(shù)可以取1^x^)范圍的值。如圖2A、 2B、 2C所示，當在時域中觀察脈沖109A、 109B、 109C時，用于表示不同符號的不同滾降參數(shù)會顯著調制信號載波。時域信號調制主要影響脈沖的前部和曳尾111A、 111A'、 111B、 111B'、 111C、 111C。圖3A、 3B、 3C說明變化的滾降參數(shù)如何在頻域中影響脈沖113A、 113B、 113C。 T用于定義符號時長，W為奈奎斯特率(Nyquist rate)，在圖2、 3中W = V2T。這種調制形式使得脈沖的功率譜密度(power spectral density)隨著滾降參數(shù)的增加擴展到更大的頻率。因此，在頻域中通過分析符號更有效地實現(xiàn) 信號檢測。傳統(tǒng)的接收器使用傳感器記錄脈沖的時域記號并將處理器功能用于執(zhí)行數(shù)學計算脈沖功率譜密度的快速傅里葉逆變換(inverse Fast Fourier Transform, IFFF)或快速傅里葉離散逆變換(inverse Discrete Fast Fourier Transform)。使用數(shù)學方法對符號的功率譜密度進行去巻積增加接收器元件成本，從所有可利用的功率預算中消耗額外功率，并在移動無線平臺上包裝時占用寶貴的實際空間。在基于正交頻分多路復用 (orthogonal frequency division multiplexing, OFDM)的無線通信系統(tǒng)中尤其如此。OFDM技術，包括但不限于WiMAX，為開發(fā)的用以可靠地提高數(shù)據(jù)速率的多載波調制方法。通過縮短符號時長提高單一載波的數(shù)據(jù)速率通常更易受影響而增加比特誤差率。OFDM法利用多個在低數(shù)據(jù)速率下運行的載波(通常稱為"副載波(sub-carriers)")。這就使得所有副載波的復合數(shù)據(jù)在組合速率下通信，該組合速率與使用相同的基本調制具有相同頻道帶寬的單一載波的數(shù)據(jù) 速率相比，具有更高的數(shù)據(jù)速率。采用更長符號持續(xù)時間的主要優(yōu)點在于誤差率的凈減少，其通過減少的來自內部符號干擾對誤差的易感性實現(xiàn)，其中內部符號干擾由多路時間散布導致。此外，當頻率選擇性衰減 (frequency-selective fading)僅分布到少數(shù)副載波并且多數(shù)副載波的衰減深度不足以大到生成明顯比特誤差時，內部符號干擾就不是問題。圖4A、 4B表示多個副載波115如何生成具有矩形形狀的各副載波的復合功率譜，其大部分調制數(shù)據(jù)包含在前/尾側帶117A、 17A'的功率譜密度中。然而，更多的副載波還增加所需的IFFF/IDFFF計算處理能力，以通譯副載波復合，該處理能力在移動平臺上受到限制。無源電阻器、電容器和感應器元件，統(tǒng)稱為無源元件(passive component)，用于形成包含這些裝置的過濾級。目前，大多數(shù)無源元件組裝在印刷電路板表面上，通常包含在全裝配電路板中使用的所有元件的 80Q%，并且占電路板主要表面的實際空間的50%。小波形因數(shù)是移動無線系統(tǒng)的總體要求。因此，需要通過將無源元件從電路板表面轉移到一個或更多內層減少電路焊墊(footprint)的方法。這種實踐，更普遍地公知為嵌入無源技術(embedded passive technology)，在大規(guī)模高速電路，例如服務器和無線電通信開關中也是有用的，其需要大量的電終止傳輸線。盡管嵌入無源技術已經從二十世紀八十年代早期已經開始發(fā)展，但是幾乎沒有成功達到理想性能公差的方法。無源元件嵌入電路板中之后不能重做 (調換)公差范圍之外的無源元件，這就需要這些元件的目標性能的公差為±1%，因為單個元件的失敗會導致失去整個電路板的價值。此外，嵌入的無源元件需要在所有預期的工作溫度下保持其目標性能公差，以便于設計并確保電路的可靠性。工作溫度典型范圍從-4(TC到+ 125"C。大多嵌入無源技術的公知技術依賴于包含具有相同介電性能材料的層的薄膜技術。已經證實電阻性金屬薄膜具有獲得熱穩(wěn)定性能的最好能力，其公差在±1% 以內。如圖5A、 5B所示，嵌入電阻器119典型地包含兩個金屬板，金屬板含有導電層121及裝配到各電介質層124、 125上的電阻性金屬層123。各金屬層被圖樣化，以在導電金屬層121中生成導電體127，在電阻性金屬層123中生成電阻器件129、 130。這就導致在兩個層壓板如圖5B所示對齊并接觸時，電阻器件129、 130的位置處于導電體127之間的縫隙131、 132之上。電阻器件129、 130的電阻由導電體127之間縫隙131、 132的間隔以及電阻性金屬層123的薄片電阻率和厚度控制。元素阻抗(demental resistance)由縫隙131、 132的間隔確定，因為層壓電阻性金屬板具有相同的厚度和電阻率。通常，薄膜金屬電阻器件129、 130的尺寸控制將達到±5%的公差，激光修調(laser trimming)用于將性能公差帶入±1%的目標值以內。電阻性薄膜包含具有低電阻熱導系數(shù)(thermal coefficients of resistance, TCR)的鎳(NO或鉬(Pt)，其在工作溫度下提供±1%公差以內的熱穩(wěn)定性。薄膜電阻器件129、 130主要的可靠性問題包括，導致金屬薄片形成的與金屬電極127和/或形成電介質層125的材料的相互作用，以及熱膨脹系數(shù)的不匹配，其可能導致薄膜電阻器件129、 130和封裝電介質125之間的分層。薄膜技術也用于制造嵌入式電容器。高速CMOS半導體電路中對噪音抑制的需求極大地促動了對嵌入式電容器的需求，其中開關裝置的同時翻轉引起較大的沖擊電流，該沖擊電流由嵌入到電路板中的電源平面施加，半導體元件裝在該電源平面上。在從電源平面內可利用不充足的電荷以供應沖擊電流時，在電路中產生電源噪音。退耦電容器用于在高速電路中抑制電源噪音。圖6A、 6B總體上表示在電路中利用嵌入式退耦電容器 131抑制電源噪音，該電路包含電路板133和高速半導體芯片135。電源平面137被構建成含有插入到兩個導電金屬板141、 142之間的電介質層 139的層壓板電容器(圖6A)。導電金屬層142中的一個圖樣化，以在電源平面137與向半導體元件供應沖擊電流的垂直互聯(lián)(via) 145保持電接觸的區(qū)域提供浮動接地平面(floating ground planes) 143 (圖6B)。由電介質層139形成的嵌入式退耦電容器131位于金屬板141和浮動接地平面 143之間，收集并供應過剩電荷，用以抑制電源噪音，該電源噪音可以在存在不充足的存儲電荷時產生，以供應沖擊電流。3M公司制造的C-Ply 材料采用含有載有高K值的非導電性鈦酸鋇粉末的電介質層139。盡管這些結構提供高薄板電容量(6nF/inch2)，但仍需要更高的電容量。此外，負載到電介質層139中的非導電性粉末具有不足以提供低電容導熱系數(shù) (thermal coefficient of capacitance, TCC)和穩(wěn)定溫度性能的顆粒尺寸(1-2 微米)。同樣地，3M公司的C-Ply退耦電容器僅設定具有X7R型行為(在預期的工作溫度下性能值在目標值的±15%以內)。富士通公司(Fujitsu,
Ltd,)報道了一種氣溶膠沉積技術(aerosol deposition technique)的開發(fā)，
該技術在室溫下形成高k值的鈦酸鋇陶瓷，其可以用于利用預先組方的陶
瓷粉末在電路板內嵌入電容器。報道的形成高質量膜(0.05-2微米)的顆粒尺寸也不足以保持對于熱穩(wěn)定性能或COG型行為來說合適的TCC。
圖7A、7B表示嵌入到互聯(lián)結構或印刷電路板151中的無源感應器150 的俯視圖和側視圖。感應器150典型地包含線圈結構147或簡單的環(huán)形結構(圖中未表示)，其設計在一個或多個電介質板152上，具有向線圈147 供應電流的饋線149，其位于獨立的電介質層153上，該電介質層位于線圈所處的平面的下級(或上級)。電介質層152、 153、 154總體上包含用于構建電路的相同材料。
授予Imagawa等人的5,154,973號美國專利公開了一種介質透鏡天線，其包括高k值的絕緣陶瓷組合物，其由平均顆粒尺寸為1至50微米之間的粉末與有機熱塑性材料制成。授予Kanba等人的5,892,489號美國專利公開了一種結合有高ic值氧化物陶瓷的芯片天線，其包含螺旋纏繞的導體，其通過在電介質板上印刷平面軌跡結構并將這些板組裝在一起形成所述的芯片天線。授予K. Asakura等人的6,028,568號美國專利公開了一種含有至少一種折疊天線的芯片天線，該折疊天線通過將導體印刷在多個電介質層上形成，其中至少一層的電介質層為磁性材料，并將上述電介質層熔合到上述實心結構中。授予T.Tsum等人的6,222,489Bl號美國專利公開了一種含有單極或雙極天線的芯片天線，其通過在多個電介質層上印刷導體軌跡制備，其中每個單獨的層具有相同的組合物，向上述單獨的層提供 SR二l-130的相對介電常數(shù)或(iR l-7的相對滲透率，上述多個層熔合到單個的元件中。授予HJ. Kim等人的6,650,303 B2號美國專利公開了一種包含多個電介質板的芯片天線，其中每個板具有遍及整個板的相同的組合物，導電體設計成形成螺旋天線。授予A. Hilgers的6,680,700 B2和 6,683,576 B2號美國專利公開了一種包含核心陶瓷基體的芯片天線，其具有相同的介電性能，將導電金屬繪制在其固定至電路板的表面的周圍。 Canora等人的6，025，811號美國專利公開了一種具有嵌入或固定到電路中的密耦合導向器的定向天線，其中導向器元件為導電元件，其具有矩形橫
截面輪廓。T.T.Kodas等人提出的10/265,351號美國專利公開了一種由低粘度溶劑中的納米粒膠狀懸浮體形成導電電子材料的噴墨技術。Koda等人提出的10/286,363號美國專利公開了一種由可流動的高粘度先導流體形成無機電阻器和電容器的直寫(direct-write)(注射為基礎)方法，其中該先導流體由分子先導物和無機粉末組合在一起組成。6,036,899和 5,882,722號美國專利公開了一種利用納米顆粒糊施加金屬層的方法和處方。
授予de Rochemont等人的6,027,826號美國專利公開了在金屬基體上形成氧化物陶瓷的方法，用以利用金屬有機物(分子)先導物溶液和液體氣溶膠噴射技術形成層、絲和線金屬-陶瓷組合物結構。授予deRochemont 等人的6,323,549和6,742,249號美國專利公開了包含互聯(lián)結構的物品和構建互聯(lián)結構的方法，該結構利用嵌入硅陶瓷的至少不連續(xù)的導線將半導體芯片與更大的系統(tǒng)電接觸，同樣還公開了利用金屬有機物(分子)先導物溶液和液體氣溶膠噴射技術將無源元件嵌入所述互聯(lián)結構中的方法。授予 de Rochemont等人的5,707,715和6,143,432號美國專利公開了在由金屬有機物(分子)先導物制備的金屬-陶瓷電路板和金屬-陶瓷及陶瓷-陶瓷組合物結構中釋放熱導減小的機械應力的物品和方法，并且還公開了在上述有機物(分子)先導物溶液中結合第二相顆粒(粉末)。這些參考文獻的內容引用于此作為參考，如同將其全部寫入一樣。11/243,422號美國專利公開了將頻率選擇性和熱穩(wěn)定性賦予小型天線元件的物品和方法，以及在單獨陶瓷模塊中簡化RF前端結構的構建。

發(fā)明內容
本發(fā)明的一個實施例提供一種電子元件，其包含位于電介質基體之上或之中、處于一對電導體之間并與其接觸的陶瓷元件，其中陶瓷元件包括一種或多種金屬氧化物，其在整個陶瓷元件中的金屬氧化物組分均勻度的波動小于或等于1.5mol%。
金屬氧化物可以實質上由具有實質上統(tǒng)一的顆粒尺寸的粒子組成。顆粒尺寸沿每個粒子的主軸線測定，其小于包含在陶瓷元件中的平均顆粒尺
寸的1.5倍、大于其0.5倍。顆粒尺寸通過制造過程中控制熱處理決定。
陶瓷元件具有由包括在其中的特定的一種或多種金屬氧化物確定的電學特性。電學特性受制造過程中使用熱處理控制顆粒尺寸的影響。陶瓷元件的電學特性顯示出實質上恒定的值，其在4(TC至12(TC的工作溫度范圍內變化^%。
陶瓷元件可以通過使金屬有機先導物同時沉積而制造。同時沉積可以通過對沉積的金屬有機先導物使用快速熱退火實現(xiàn)。陶瓷元件可以通過在同時沉積之前沉積羧酸鹽先導物制造。先導物可以作為蠟質化合物沉積。可以向沉積的先導物施加輻射能，以引起同時沉積。
金屬氧化物可以具有金紅石、燒綠石、鈣鈦礦、主體中心立方體、斜十二方面體、菱形偏三八方面體晶體相，或以上的結合，其包括氧化銅 (CuO)、氧化鎳(NiO)、氧化釕(Ru02)、氧化銥(Ir02)、氧化銠(處203)、氧化鋨(Os02)、氧化銻(Sb203)、氧化鈦(Ti02)、氧化鋯(ZrO)、氧化鉿(HfO)、氧化鉭(Ta205)、氧化鈮(Nb20s)、氧化鐵(Fe203)和氧化硅(Si04)中的一種或多種。
陶瓷元件可以包括具有本征薄片電阻率大于25 ^H-cm的電阻性金屬氧化物材料。陶瓷元件還可以包括導電性金屬氧化物，并且其中電子元件為電阻器。金屬氧化物可以具有金紅石、燒綠石或鈣鈦礦晶體相，其包括氧化銅(CuO)、氧化鎳(NiO)、氧化釕(Ru02)、氧化銥(Ir02)、氧化銠(1111203)、
氧化鋨(0S02)、氧化銻(Sb203)以及銦-錫氧化物中的一種或多種。金屬氧化
物可以選自由以下物質組成的群組氧化鉍(Bi203)、氧化鑭(1^203)、氧化鈰(Ce203)、氧化鉛(PbO)以及氧化釹(Nd203)。金屬氧化物可以包括由氧化鎂(MgO)、氧化鈣(CaO)、氧化鍶(SrO)、氧化鋇(BaO)、氧化鈧(8(^203)、氧化鈦(Ti203)、氧化釩(V203)、氧化鉻(0203)、氧化錳(癒203)以及氧化鐵 (Fe203)組成的群組中選出的堿土金屬氧化物。金屬氧化物可以實質上由具有實質上統(tǒng)一的顆粒尺寸的粒子組成。陶瓷元件可以具有在-4(TC至125°C
的工作溫度范圍內變化《％的電阻系數(shù)或電阻值。陶瓷元件可以具有在
-4(TC至125°(:的工作溫度范圍內變化^1%的電阻系數(shù)或電阻值。陶瓷元件可以具有大約在10歐姆到50百萬歐姆之間的電阻值。陶瓷元件可以具有大約在1歐姆到500百萬歐姆之間的電阻值。
電子元件可以是具有一對形成相對電極的電導體和形成其電介質的陶瓷元件的電容器。一種或多種金屬氧化物可以實質上由具有實質上統(tǒng)一的顆粒尺寸的粒子組成。
電容器可以具有大約在0.01 pF至卯0 |aF之間的電容值。每一對電導體可以包括獨立的放大區(qū)域，該區(qū)域具有彼此相對的方向，陶瓷元件位于其間。電導體和陶瓷元件可以形成電容量〉20nF/英寸2的薄板電容器。
該對電導體可以是電路板軌跡的形式，為相對電極生成多樣的接近間隔、交錯排列的指狀物。陶瓷元件可以位于交錯排列的指狀物之間形成的曲折縫隙中，曲折的縫隙可以保持實質上不變的間隔，即使在曲折縫隙的彎曲或拐角區(qū)域也是如此。
陶瓷元件可以具有在4(TC至12(TC的工作溫度范圍內變化《。/。的介電常數(shù)值。金屬氧化物可以實質上由具有實質上統(tǒng)一的顆粒尺寸的粒子組成，該顆粒尺寸平均小于70納米。陶瓷元件可以具有在40。C至12(TC的工作溫度范圍內變化^1%的介電常數(shù)值。金屬氧化物可以實質上由具有實質上統(tǒng)一的顆粒尺寸的粒子組成，該顆粒尺寸平均小于50納米。
陶瓷元件可以具有高介電常數(shù)，一種或多種金屬氧化物可以具有鈣鈦礦晶體結構，并總體上具有化學式M(1)M(2)03,其中M(1)組和M②組中的金屬以1 : 1摩爾比率存在。組M^、 M②的每組中可以包括多種金屬，每組中組合的摩爾濃度相同。兩種金屬1^1(1￡1) 、 M卩W可以選自組M(1)，另兩種金屬可以選自組M(2)，一種或多種金屬氧化物具有化學式M(la)(1.x) M(lb)wM(%—y)M(2b)w03。組M^的金屬氧化物可以包括從氧化鎂(MgO)、氧化鈣(CaO)、氧化鍶(SrO)和氧化鋇(BaO)中選出的堿土金屬氧化物；從氧化鋰(Li20)、氧化鈉(Na20)、氧化鉀(K20)和氧化銣(Rb20)中選出的堿金屬氧化物；以及從氧化鑭(1^203)、氧化鈰0^203)、氧化鉛(PbO)和氧化釹 (Nd203)中選出的重金屬氧化物。組M(2)的金屬氧化物可以包括氧化鈦
(Ti02)、氧化鋯(ZrO)、氧化鉿(HfO)、氧化鉭0^205)以及氧化鈮(1%205)。
該對電導體可以通過一個或多個附加電導體連接，其環(huán)繞陶瓷元件形成感應器。感應器可以顯示出大約0.1pH至500nH范圍的感應系數(shù)。感應器可以在4(TC至120°。的工作溫度范圍內保持感應系數(shù)值在±1%以內。金屬氧化物可以具有主體中心的立方晶體相，其包括氧化鐵(Fe203)和一種或多種以下物質氧化鈷(CoO)、氧化鎳(NiO)、氧化鋅(ZnO)、氧化錳(MnO)、氧化銅(CuO)、氧化釩(VO)、氧化鎂(MgO)以及氧化鋰(Li20)。權利要求 42所述的電子元件，其中一種或多種金屬氧化物中的一種金屬氧化物為氧化硅(Si04)，陶瓷元件采用斜十二方面體或菱形偏方三八面體晶體相，其它金屬氧化物包括一種或多種以下物質氧化鋁(Al2Cb)、氧化鐵(Fe203)、氧化鉻(0203)、氧化釩(V203)、氧化鋯(Zr02)、氧化鈦(Ti02)、氧化硅@02)、
氧化釔(￥203)、氧化鈷(C0304)、氧化釓(Gd203)、氧化釹(Nd203)以及氧化鈥(H0203)。
附加的導電體可以在陶瓷元件周圍形成線圈。附加的導電體可以包括多種附加導電體，包括一個或多個作為電路板軌跡形成、并位于陶瓷元件之下的第二導電體。每個該一個或多個第二導電體可以拉長，并具有位于其相對末端的接觸墊，其中多種附加導電體包括多個位于接觸墊上并鄰接陶瓷元件的接電柱。該多種附加導電體可以包括一個或多個位于陶瓷元件之上與接電柱連接的引線。
陶瓷元件可以包括多個嵌入到電介質基體中并可操作地互聯(lián)的陶瓷元件。該多個陶瓷元件可以包括第一和第二陶瓷元件，其每個形成不同類型的無源元件。第一和第二陶瓷元件可以分別形成電容器和感應器。該多個陶瓷元件可以形成電子濾波器。
電子元件還可以包含裝在電介質基體上并可操作地連接至一對導電體中的一個的集成電路。陶瓷元件可以包括多個嵌入到電介質基體中的陶瓷元件，并且其中多個陶瓷元件形成電子濾波器。電子元件還可以包含可操作地連接至電子濾波器的天線元件。
電介質基體可以是多層電路板中的一層。一個或多個電導體可以包括接觸墊，并且還包含位于接觸墊之上的導電柱，其用于穿過電介質基體提供與電路板中的相鄰層的電連接。多層電路板中的一個或多個其他層可以包括嵌入式電子元件。電子元件還可以包含裝在多層電路板中的一層上、并且可操作地連接至一對導電體中的一個的集成電路。電介質基體可以在陶瓷元件周圍形成。一個或多個導電體和陶瓷元件可以首先在基礎基體上形成。可以在將電介質基體與其它電介質基體結合之前除去基礎基體，以形成多層電路板。可以在多層電路板的第二層水平上的電介質基體頂部形成一個或多個附加電子元件，其中在一個或多個附加電子元件周圍形成第二電介質層，以形成多層電路板。在本發(fā)明的另一實施例中，提供一種制造電子元件的方法，其包含以下步驟在基體上的一對導電體之間形成陶瓷元件并與該對導電體接觸，包括沉積金屬有機先導物的混合物并使金屬氧化物先導物同時沉積，以形成包括一種或多種金屬氧化物的陶瓷元件。同時沉積可以通過使用快速熱退火沉積金屬有機先導物來實現(xiàn)。陶瓷元件在同時沉積之前通過沉積羧酸鹽先導物制造。該先導物可以作為蠟質化合物沉積?？梢韵虺练e的先導物施加輻射能以引起同時沉積。金屬氧化物可以具有金紅石、燒綠石或鈣鈦礦晶體相，其包括氧化銅(CllO)、氧化鎳(NiO)、氧化釕(Ru02)、氧化銥(Ir02)、氧化銠(貼203)、氧化鋨(0502)以及氧化銻(Sb203)中的一種或多種。金屬氧化物形成具有在整個陶瓷元件中的金屬氧化物組分均勻度小于或等于1.5 moin/。的波動。金屬氧化物可以實質上由具有實質上統(tǒng)一的顆粒尺寸的粒子組成。顆粒尺寸沿每個粒子的主軸線測定，并且其中顆粒尺寸小于包含在陶瓷元件中的平均顆粒尺寸的 1.5倍、大于其0.5倍。顆粒尺寸通過制造過程中控制熱處理決定。本發(fā)明的另一實施例提供一種天線，其包含具有最大尺寸D的折疊式天線元件；以及超材料電介質體，其將折疊式天線嵌入距超材料電介質體外表面一段距離S;其中超材料電介質體包含相對介電常數(shù)eR￡lO的電介質主體，和一個或多個相對介電常數(shù)sR>10的電介質包合物；距離S 大于折疊式天線感應近場區(qū)突出的長度d，其中感應近場區(qū)突出的長度d以下式定義d = 0.62>/(D3/X)，其中入為折疊式天線元件發(fā)射或接收的電磁激發(fā)波長。電介質主體可以是有機電介質。有機電介質可以包括FR4、 Rogers Duroid或PFTE Teflon電介質。有機電介質主體可以具有損耗角正切 tan^l(T3。電介質主體可以是無機電介質。無機電介質主體可以是硅土或氧化鋁電介質。無機電介質主體可以具有損耗角正切tanS^l(T3。無機電介質主體可以具有在-15(TC至+ 25(TC的工作溫度范圍內穩(wěn)定的相對介電常數(shù)sr。本發(fā)明的另一實施例提供一種天線，其包含具有最大尺寸D的折疊式天線元件；以及超材料電介質體，其將折疊式天線嵌入距包含在超材料電介質體內的電介質包合物一段距離S;其中超材料電介質體包含相對介電常數(shù)sR^10的電介質主體，和一個或多個相對介電常數(shù)sr〉 10的電介質包合物；距離S大于折疊式天線感應近場區(qū)突出的長度d，其中感應近場區(qū)突出的長度d以下式定義d = 0.62々(D3/X)，其中X為折疊式天線元件發(fā)射或接收的電磁激發(fā)波長。本發(fā)明對不同的實施例進行說明，這些實施例能使頻率選擇天線被設計成擴頻接收器，并使用高k包合物和以增加輻射的方式緊密耦合的導向器。

為了更好地理解本發(fā)明以及本發(fā)明的其它和進一步的方面，請參照以下結合附圖對其進行的說明，其中圖1A、 1B表示用于通過相位偏移鍵控法和正交振幅調制法分別將位偶(bitpair)及四位包(four bit packet)編碼成符號的正交相態(tài)；圖2A、2B、2C為用不同滾降參數(shù)編碼的符號的代表性時域脈沖形狀;圖3A、 3B、 3C為圖2A、 2B、 2C所示的時域符號在頻域中觀察時的代表性功率譜密度；
圖4A、 4B表示單個的PSD元件及組合起來以形成高數(shù)據(jù)速率、低比特誤差的無線通信線路時的多個副載波上的用于調制脈沖的功率譜密度；圖5A、 5B表示嵌入電阻器的薄膜的公知技術；圖6A、 6B表示嵌入電容器的薄膜的公知技術；圖7A、 7B表示嵌入感應器的薄膜的公知技術；圖8表示在BST電瓷中顆粒尺寸作為溫度的函數(shù)對電介質反應的影響；圖9為流程圖，說明用于組方先導物溶液的過程，其可以用于組方用于在基體表面選定位置印刷多個陶瓷組合物的液體氣溶膠噴霧或固體蠟；圖IOA、 IOB表示利用液體氣溶膠噴霧將多種陶瓷組合物應用到基體表面選定位置的方法；圖11表示一種利用固體蠟先導物通過印刷LCD電瓷將多種陶瓷組合物應用到基體表面選定位置的方法；圖12A1、12A2、12B表示一種可選的利用固體蠟先導物通過印刷LCD電瓷將多種陶瓷組合物應用到基體表面選定位置的方法；圖13A、 13B表示陶瓷電阻器件的俯視及側視圖；圖14A、 14B表示由不同電阻值的元件組成的陶瓷電阻器陣列的俯視及側視圖；圖15表示混合相電阻性陶瓷的微觀結構；圖16A、 16B、 16C、 16D表示含電互聯(lián)嵌入式離散電阻器元件的印刷電路板的有關實施例及其制造；圖17A、 17B、 17C、 17D、 17E、 17F、 17G表示具有COG型行為的離散電容器元件的有關實施例及其制造；圖18表示具有COG型行為、由納米金屬糊形成的板式電容器的有關實施例及其制造；
圖19A、 19B表示具有COG型行為、形成有金屬箔電極的板式電容器的有關實施例及其制造；圖20A、 20B、 20C表示有關在電介質層嵌入離散電容器件的實施例及其制造；圖21A、 21B表示從板式電容器層分離的嵌入式電容器的有關實施例及其制造；圖22表示含有電互聯(lián)的嵌入式離散及板式電容器的印刷電路板；圖23A、 23B、 23C、 23D、 23E、 23F、 23G表示離散感應器線圈的有關實施例及其制造；圖24A、 24B表示嵌入電介質層中的感應器線圈的有關實施例及其制造；圖25表示含有電互聯(lián)的嵌入式離散感應器線圈的印刷電路板的有關實施例及其制造；圖26A、 26B表示含有嵌入式電阻器、電容器和感應器的電介質層的有關實施例及其制造；圖27A、 27B表示含有電互聯(lián)的嵌入式電阻器、電容器和感應器的印刷電路板的有關實施例及其制造；圖28表示天線尺寸；圖29A、 29B、 29C表示嵌入到超材料(meta-material)電介質中的折疊天線元件，該超材料電介質在其周邊界限內劃定天線的感應近場；圖30表示擴頻接收器的實施例及構建；圖31A、 31B表示與阻抗傳輸線匹配的L部分的電抗負載的布置；圖32A、 32B表示頻率選擇性天線的代表性導電帶和相應的VSWR 輪廓；以及圖33A、 33B分別表示單一載波和多個載波擴頻接收器的系統(tǒng)架構。
具體實施方式
以下術語在此以其被規(guī)定的含義使用。術語電路板以下定義為無源電路，其包含單一電介質層或多個堆疊的電介質層，導電軌跡印刷或應用在電介質層上，其用于在更大的電子系統(tǒng) 中的一個或多個半導體元件、無源元件以及電源之間發(fā)送電信號或電子信號。為了本發(fā)明的目的，電路板可以理解為意指背板(backplane)、主板(motherboard)或子板(daughter card)。術語"互聯(lián)"以下定義為無源電路，其包含單一電介質層或多個堆疊的電介質層，導電軌跡印刷或應用在電介質層上，其用于在更大的電子系統(tǒng) 中的一個或多個半導體、無源元件、電源以及電路板之間發(fā)送電信號或電子信號。為了本發(fā)明的目的，電路板可以理解為意指更小的配線結構，其插在一個或多個半導體元件和電路板之間，使得互聯(lián)和一個或多個半導體元件的組合作為一個模塊或子系統(tǒng)模塊發(fā)揮作用。術語"電瓷"以下定義為包含兩種或更多金屬氧化物成分的陶瓷組合物，其中所述的金屬氧化物成分已選定，用以產生特定的電反應或絕緣反應或物理特性，例如介電常數(shù)(主要由材料的相對介電常數(shù)(sR)、相對滲透率(w)及損耗角正切(losstangent， tanS)確定)或電阻系數(shù)等等。術語"鐵電的(ferroelectric)"用于定義一種由某些離子晶格中的離子的集體位移產生的自發(fā)極化的狀態(tài)，其產生一種內部電極化狀態(tài)，而不用施加外部電場。鐵電材料的特征在于轉變溫度，公知為居里轉變溫度(Curie transition-temperature)，在該溫度以下離子晶體顯示順電行為。術語"順電性"用于定義一種情形，在該情形中，沒有電場時材料不具有內部電極化?？s寫"LCD"以下定義為指液體化學沉積。液體化學沉積以下定義為指一種方法，含有金屬氧化物先導物的低揮發(fā)性金屬有機鹽溶液通過該方法沉積到所需的陶瓷組合物上，最好是將羧酸鹽溶液用于通過液體氣溶膠噴射的方式使所需的氧化物組合物沉積到加熱到25(TC至50(TC，最好是325r至43(TC溫度之間的基體上，或者通過蠟基噴墨系統(tǒng)加到溫度保持在 350°C，最好是25(TC的基體上。術語"金屬有機物先導物"以下理解為表示一種有機分子，特定的金屬原子已通過中間氧鍵結合到其碳原子上。術語"有機物金屬先導物"以下理解為表示一種有機分子，所需金屬原子直接結合到其碳原子上。術語"超材料電介質"以下理解為表示一種電介質體，其包含低介電常數(shù)、主體中含有至少一種更高介電常數(shù)或高滲透性(化# 1)電介質包合物無磁性主電介質，其中該包合物具有比穿過或入射到超材料電介質體傳播的電磁激發(fā)波長小的物理尺寸(^74，最好^A/8)。術語"納米顆粒導電糊"以下理解為表示一種由極細金屬顆粒和附加化學添加劑組成的可流動先導物，其中顆粒尺寸范圍為10nm至100nm，其可以用于以IO(TC至35(TC范圍的低轉化溫度掩蔽印刷或噴墨的高質量金屬化層。術語"快速熱退火"以下理解為表示一種熱處理，其中通過這樣的方式將電阻加熱(resistive heat)和輻射聚焦(focused radiation)結合應用到沉積在基體表面的材料層上，即要使得上述沉積的材料層加熱到足夠的內部溫度，以在上述沉積材料中持續(xù)激發(fā)晶體化過程一小段時間，但使上述基體很大程度上不受快速退火處理的影響，即使上述基體在內部溫度明顯低于那些用于結晶化上述沉積材料的內部溫度下易受材料相變化的影響。輻射聚焦通常理解為指利用激光、脈沖激光或一個或多個燈釋放的紅外、可見或紫外光的吸收波長。輻射聚焦還可以包括微波輻射。在快速退火處理中可能也需要使用受控的氣體氣氛。術語"無源元件"以下理解為表示一種基本的電阻器、電容器或感應器。術語"標準操作溫度"以下理解為指-4(rc至+i25i:的溫度范圍。申請人在此結合2005年10月3日提交的申請?zhí)枮?1/243,422，名稱為"陶瓷天線模塊及其制造方法(CERAMIC ANTENNA MODULE AND THEREOF)"的正在審査的美國臨時專利申請的內容作為參考。提供一種利用無源元件、而非計算方法確定傳輸符號功率譜密度的方式的方法及裝置對減少用于移動無線系統(tǒng)的功率消耗及收發(fā)器的成本來說很有價值。此外，減少這種放大接收器的形成因素的方法和裝置在移動無線系統(tǒng)中也很需要。具有在工作溫度下保持穩(wěn)定的調諧參數(shù)、并不受周圍電磁環(huán)境影響的精確調諧的無源線路在提供上述益處中起著重要的作用。使這些電路易受去諧影響的因素主要涉及材料的選擇、用于處理所選材料的制造方法以及封裝包含在模塊中的一個或多個天線的電介質的設計。通常，天線的調諧收位于天線近場輻射圖內的電介質材料的影響。如下所述，天線近場輻射圖從天線元件延伸出一段距離dnea^dd，其為天線最大尺寸及其輻射波長的函數(shù)。近場通常延伸超出手機的邊界，其引起天線調諧被電介質負載改變，其中該電介質負載在裝置持在或帶到用戶頭部附近時施加。如下所述，本發(fā)明的一個具體目標是在裝置內提供一種或多種的嵌入電介質內的天線，該電介質已經加工得含有所有或大多數(shù)天線感應近場。這減少了外部對近場的影響，并且因此而穩(wěn)定天線的電磁調諧。本發(fā)明的另一個具體目標是提供電路及其制造方法，該電路具有集成無源元件和電介質材料的能力，其中該電介質材料在單一電路層上具有較寬的性能值范圍，其中上述性能值具有31%目標值的公差和熱穩(wěn)定性。這通過使用液體化學沉積(LCD)，可選地，參照de Rochemont等人提供的有噴霧熱角軍金屬有機物分角早(spray-pyrolyzed metalorganic decomposition, SP-MOD)法達到此要求。LCD利用液體溶液在分子水平將一種或多種金屬有機鹽先導物混合到一種或多種所需的金屬氧化物中。低揮發(fā)性金屬有機鹽最好是先導化合物，特別是羧酸鹽化合物，具體說，羧酸鹽化合物大于5元(rank,碳原子數(shù))。5元或更多元的羧酸鹽化合物在高溫下更易分解而非氣化。這就使得要在溶液中以分子水平充分混合的先導化合物的寬范圍變化能夠原子化成氣溶膠噴霧，并沉積到加熱到高于上述先導化合物分解溫度的高溫基體上。每種金屬有機先導物將具有相等的分解溫度，范圍約為25(TC至
350°C。溶液中獲得的分子水平的先導物部分在基體加熱到所有金屬有機物的種類都開始同時分解的溫度時在噴霧沉積物中復制。LCD法提供一種在沉積材料中獲得極高級別化學均一性的方法，更具體說，提供一種非常精確制備受控材料的處方的方法，無論沉積材料的化學復雜性(明顯不同的金屬氧化物化合物數(shù)量)如何。己經證實LCD法能夠生成金屬化學計量控制的化學均一材料，其統(tǒng)計學變異^.5 mol%。當電瓷處理到受控狀態(tài)并具有均一微觀結構時，小于1.5moiy。的電瓷組合物的波動對電介質性能的影響可以忽略不計。利用LCD法制備的電介質材料的初始物理狀態(tài) 為固溶體/或玻璃，其不具有可辨的晶體微觀結構或顆粒/粒子尺寸?，F(xiàn)在可以理解微觀結構對電瓷的介電常數(shù)和物理特性具有極大的影響。均一的微觀結構是對LCD陶瓷適當退火的關鍵特征。不同于粉末處理的陶瓷，其提供的顆粒/粒子尺寸分布約為某些20%-30%的顆粒/粒子平均直徑> 1.5x平均顆粒/粒子尺寸，適當退火的LCD100^的顆粒的粒子直徑^1.5x 并且^).5x平均顆粒尺寸，最好100X的顆粒的粒子直徑^1.25x并且^).75x 平均顆粒尺寸。適當?shù)耐嘶饤l件包括依賴于特定陶瓷組合物的溫度和氧化還原氣氛。圖8 (參照Vest, Ferroelectrics, 102， 53-68 (1990))表示作為由金屬有機先導物制備的鈦酸鍶鋇(BST)電瓷溫度的函數(shù)的介電常數(shù)，其中對該金屬有機先導物進行加熱處理，生成具有三種不同顆粒尺寸的同樣材料的組合物，三種尺寸分別為0.034微米Om)200、 0.10|im202、已經0.200 |im204。 BST電瓷體為具有高k特性的電介質材料，其在制造小電容器中有用。如圖所示，顆粒尺寸大于0.10 pm或100納米(nm)的BST電瓷 202顯示出非常高的介電常數(shù)(sR> 400)，以及在約135"C的居里轉變溫度具有介電常數(shù)峰的鐵電行為。居里轉變溫度表示電介質從順電性轉換到鐵電行為的溫度。通常，較大的顆粒尺寸產生較高的介電常數(shù)和更強的標稱鐵電行為，其對溫度高度不穩(wěn)定。圖8還表示當陶瓷顆粒/粒子尺寸限制到非常小的尺寸 34 nm時，具有對溫度穩(wěn)定的介電常數(shù)的高相對介電常數(shù)(必OO) 200。在高介電常數(shù)電瓷體的情況下，更小的顆粒尺寸抑制臨界域的形成，該臨界域激發(fā)協(xié)同交互作用對順電向鐵電相轉變的反應。BST電瓷平行板電容器的總電容量由下式得出i. C = As0sR/d (1)其中A為板面積，so為自由間隔的介電常數(shù)(so = 8.854 x 10—12 F/m), 化為材料的相對介電常數(shù)，當陶瓷顆粒在粒子尺寸保持大于50-70nm時具有熱不穩(wěn)定性能值。在由粉末制備的電瓷電容器中不能獲得穩(wěn)定的電性能(在制定的工作溫度下2%目標性能值)，因為其不能將陶瓷的微觀結構控制在必要的精度。盡管最近納米粉末技術的發(fā)展聲稱能制備從10nm到 80nm的極細粉末，但是粉末制備不能允許粒子直徑的均一控制。粒子直徑典型地定義為粒子主軸線的長度。通常，給定的粉末制品由具有平均直徑的粒子尺寸的分布組成，其中20X-30X體積的分布包括".5x分布均值的粒子直徑。盡管顆粒尺寸(粒子直徑)和電介質性能值之間的關系非線性，但是，圖8中的202和204的曲線清楚地說明，BST電瓷體的簡單二倍顆粒尺寸(直徑)可以產生可以是大于均值2-3 x的電介質響應值。此外，粉末處理需要后續(xù)的熱處理，以燒結或轉化陶瓷，這引起更大的顆粒的生成。因此，即使很窄的粒子分布也不足以在標準工作溫度下將電瓷性能公差控制在目標值的±1%以內。某些電瓷體，具體說是含有氧化釹(Nd203)的組合物，將顯示對溫度穩(wěn)定的電介質特性，但是它們通常還會具有低相對介電常數(shù)，sR^40。因此，需要提供具有高相對介電常數(shù) 、精確控制目標值(公差<±1%)以及熱性能穩(wěn)定的裝置的電瓷體和方法或制造方法。LCD電瓷最初從不含任何可辨顆粒的固溶體沉積。之后的加熱或激光處理可以用于向電瓷提供能量，以成核到特定的微觀結構狀態(tài)。陶瓷內的顆粒成長速率依賴于成核位點上的精確化學組合物。當足量的能量施加到初始成核上時，LCD在整個沉積過程中非常精確地控制(￡1.5%)陶瓷組合物，以確保顆粒成長的均一性。因此，本發(fā)明的一個具體實施例就是利用高介電常數(shù)陶瓷電瓷體(s&50)制造電容器的能力，該高介電常數(shù)陶瓷電瓷體公知顯示鐵電行為，該實施例在整個均一微觀結構中提供穩(wěn)定的溫度性能，顆粒尺寸〈70nm，最好〈50nm?，F(xiàn)參照圖9-12，說明制造用于設計和構建具有^±5%、最好是^1%的性能公差和熱穩(wěn)定性的無源元件的電瓷組合物的方法，其為高頻元件提供高性能功能。為了達到此目標，提供在單一基體層的選定位置釋放多種 LCD先導物材料的方法，以及將單層高質量電瓷體均勻地施加到整個基體表面的方法。LCD材料的制造從溶液制備步驟開始，其由以下步驟組成將金屬先導物與羧酸溶劑、最好是5元或更多元的羧酸反應，為每個結合到最終沉積物中的金屬氧化物形成羧酸鹽溶液206A、 206B…206N。在目的是制造單一組分(一種金屬氧化物)時使用單一組分溶液，當需要合成混合金屬氧化物材料時，就制備多種單一組分的溶液。兩種羧酸鹽，2-乙基己酸鹽(2-ethylhexanoate)和新癸酸鹽(neo-decanoate)最好用于形成上級液體膜并具有有效的熱解特性。較佳的形成羧酸鹽的方法包括通過真空蒸餾和過濾促進上述羧酸鹽與初始高揮發(fā)性低元金屬先導物，例如醋酸鹽的置換反應。盡管醋酸鹽代表了用于LCD處理中的合適的低元先導物，但是其它低元高揮發(fā)性先導物也可以不加限制地使用。某些金屬或半金屬，例如鈦或硅，對羥基(Off)具有非常強的親和力，是理想的用于LCD 處理的化學品，如果這些化合物即使暴露在極少量的氧氣或水蒸氣中也會永久地被破壞。在這種情況下，就需要使這些氣體/潮濕敏感的化合物在干燥、惰性氣體氛圍、例如氦、氬或干燥氮氣中反應，并且在手套式操作箱中包裝、儲存和搬運溶液。在此情況下，應該將惰性氣體作為凈化氣體導入真空蒸餾柱中。然后檢驗反應溶液以確定精確的摩爾濃度208A、 208B…208N。電感耦合等離子體原子發(fā)身寸光譜法(Inductively-coupled plasma atomic emission spectroscopy, ICP-AES)是較佳的檢驗方法。當需要多組分電瓷體時，接著將檢驗溶液滴定并徹底地混合，以形成含有公知能在噴霧沉積之后產生所需化學計量的分子化學計量的混合溶液210。然后在混合了多種先導物之后將混合的先導物溶液過濾一次或多次。溶液的化學計量不同于沉積物的化學計量，其強烈依賴于沉積系統(tǒng)的具體特征。先導物溶液可能必須富29
集某些在沉積過程中更傾向于較高流失率的金屬陽離子的濃度；然而，當嚴格控制所有工藝參數(shù)時，金屬陽離子的流失率可以完全預期。用多元羧酸鹽溶液制備的溶液能夠溶解高摩爾濃度的羧酸鹽。溶液中的金屬密度更方便地以其當量氧化物的百分重量表示(wtX當量氧化物)，其能夠快速計算確定出給定量的溶液中生成多少固體氧化物材料。舉例來說，100克的具有10。XwtX當量氧化物的溶液在全量的材料沉積之后能生成10克金屬氧化物?？偟膩碚f，建議制備具有0.001 %至25%范圍、最好是0.1%至 20XwtX當量氧化物的溶液。利用液體氣溶膠噴霧沉積制造薄膜材料(<1 微米厚度)時，最好使用稀溶液(0.001%至1%^%當量氧化物)。當制造先導物蠟、厚膜(l微米^沉積厚度^lmm)或大體積材料(厚度2lmm) 時，最好使用1X至25XwtX當量氧化物濃度的更濃的溶液。制備的溶液隨后可以沉積到加熱至20(TC至500°C，最好是25(TC至43(TC溫度之間的基體上，利用液體氣溶膠噴霧212進行簾幕涂敷過程，或者需要完全覆蓋基體表面區(qū)域時的毯式涂敷過程。沉積隨后在30(TC至600°C，最好是 35(TC至45(TC溫度范圍進行烘烤步驟213，以除去任何在沉積過程之后保留在沉積物中的殘留有機材料。包含干燥空氣、惰性氣體例如氦、氬或其它有或無分壓的氧化還原氣體例如氧或一氧化碳和二氧化碳混合物的受控的氣體氛圍在烘烤過程中也可以應用，以加速殘留有機混合物的去除。烘烤步驟213也可以包含快速熱退火步驟。更經常地，沉積材料在烘烤步驟213之后保持無可見晶體的固溶體。通常需要將沉積材料變成具有精確控制的微觀結構的結晶化的更高狀態(tài)，因此施加可選的退火步驟214，最好是快速熱退火步驟。利用由介質吸收的波長的聚焦脈沖激光是優(yōu)選的用于快速熱退火步驟的工藝，因為其在可選退火步驟214過程中允許極高級別的對給予沉積物的能量/功率的控制。使用脈沖激光退火與上述其它熱退火控制結合具有優(yōu)勢。將用于無源元件的多種陶瓷組合物分散到單一板或層的選定區(qū)域的低成本技術是優(yōu)選的。將多種陶瓷組合物在室溫或低于25(TC的溫度下分散到單一板或層的選定區(qū)域的低成本技術也是優(yōu)選的。作為解決的工藝， LCD技術是經得起直寫工藝的檢驗的，其允許將多種材料組合物局部施加到單一層上。為此目的，噴墨沉積系統(tǒng)也是不錯的選擇，優(yōu)選固溶體沉積物實現(xiàn)獲得最佳公差的微觀結構控制。如上所指出的，固溶體在所有液體氣溶膠都同時分解時形成。低溫下加到基體上的多組分先導物溶液將引起隨后的多種先導物的分解，該低溫隨后經過所有先導物的分解溫度升高。隨后的分解促使所有的各金屬氧化物作為保持在全部沉積材料中分散的納米核從溶液中分離，其不利于微觀結構控制。將溶液施加到加熱至足以引起所有金屬有機先導物同時分解的溫度的基體上，保護在液體溶液中獲得的分子水平的混合。沸騰溶劑和分解的同時生成的分解產物產生廢品 "蒸汽"，從沉積物中發(fā)散。這不利于噴墨沉積系統(tǒng)，因為蒸汽廢棄產物會污染打印頭。如圖10A、 IOB所示，多種溶液的局部沉積可以通過將一種具體的先導物溶液的第一液體氣溶膠噴霧218A通過第一固體掩模220A 中的穿孔224施加，該第一固體掩模位于加熱的基板222上方。這就使得第一陶瓷組合物226A在基板222的選定區(qū)域形成。第二陶瓷組合物226B (圖10B)之后就可以通過將第二液體氣溶膠噴霧218B通過第二固體掩模220B中的穿孔施加。固體掩模220A、 220B在穿孔224附近應該具有凹槽228，其防止從基體222表面取下固體掩模220A、 220B時將沉積陶瓷組合物226A、 226B拉掉。該方法可以用于在基體表面選定區(qū)域提供多種具有用于電阻器、電容器或感應器的特性的陶瓷組合物，或提供可以向一組電阻器元件或一組電容器元件或一組感應器元件提供不同性能值的陶瓷組合物。本發(fā)明的另一特定實施例包括在低沉積溫度下在基體表面選定位置定位多種陶瓷組合物的方法。在此情況下，采用溶劑提取步驟215 (圖9) 將溶劑徹底從混合溶液210中去除，以將先導物變成可以采用傳統(tǒng)的蠟印刷系統(tǒng)216選擇性地施加到基板表面的固體蠟。蠟狀固體相中分子間的作用力強大得足以保護溶液中產生的分子混合水平，這就抑制了蠟狀固體隨后分解成所需金屬氧化物陶瓷時相間隔離成單一種類的氧化物。固體蠟相先導物的生成使得大量傳統(tǒng)的印刷技術可以用于在單一的表面上沉積多種不同的陶瓷組合物。圖11表示一種使用多個蠟棒230的方法，每個蠟棒可以含有用于不同陶瓷組合物的先導物，將蠟棒在打印頭232上局部加
熱，使蠟棒230的末端液化，使得打印頭232在基體上經過時，先導物蠟的液滴234在基體238表面上選定的區(qū)域凝固成固體蠟沉積物236。熔化的蠟滴234從打印頭232中的出現(xiàn)也可以通過噴墨處理臺239加速和導向。圖12A1、 12A2、 12B參照一種可選蠟印刷技術，其中，將多種蠟先導組合物240A、 240B、 240C、 240D等等施加到條帶242的表面，以形成具有交替的蠟先導組合物圖樣的先導物帶244。之后可以通過具有極細的加熱針頭248陣列的打印頭246 (圖12B)供給一個或多個巻盤的先導物帶244。針頭248陣列中的選定針頭248A可以在其經過打印頭前端時與先導物帶244接觸，引起特定的先導物蠟熔化成液滴250，其附著在基體252預先選定的位置上，液滴在該位置硬化成固體先導物蠟254。液體氣溶膠在基體表面上的同時分解產生自由基化學，其導致金屬氧化物活潑地鍵合到金屬和電介質表面。蠟基先導物的分解周期與金屬氧化物沉積物和基體之間的活潑自由基鍵合水平不同。這些沉積物顯示優(yōu)先鍵合到潔凈金屬表面上的氧化物表面上。在這種情況下，可以將薄氧化物層 256應用到金屬電極258的表面，蠟質先導物254將會施加在其上形成電瓷體。為了更好地獲得^5%，最好是31%的性能公差和熱穩(wěn)定性，最好避免隨后的蠟沉積物的分解，其會導致單一種類的氧化物的結塊，這會中斷隨細微微觀結構的控制。為了使固體先導物蠟沉積物254的分解速度最大化，應用紫外輔助(UV-輔助，UV-assisted)熱解步驟217 (圖9)，最好是利用聚焦微波、紅外或紫外輻射形式的能量的UV-輔助快速熱退火熱解步驟，加速印刷蠟先導物初始分解成金屬氧化物固溶體。UV-輔助熱解步驟217之后進行烘烤步驟213以及可選步驟214?，F(xiàn)參照圖13A-27B對嵌入到電路板或互連結構中的具有^z5n/c)，最好是31%的性能公差和熱穩(wěn)定性的無源元件的具體實施例進行說明。本發(fā) 明的一個具體實施例利用上述選定沉積物的方法在單一層中形成多個具有寬范圍電阻、電容量、感應系數(shù)和阻抗值的無源元件。該實施例可以包含單一類別的無源元件，例如僅有電阻器，或者可以在單一層上組合所有類別的無源元件(電阻器、電容器和感應器)。如圖13A、 13B所示，離散的電阻器元件270由至少兩個裝在犧牲基體或層262上的導電電極
260A、 260B組成。該至少兩個導電電極260A、 260B由低電阻系數(shù)的金屬、例如銅、銀或金或其它具有出眾導電特性的金屬或合金制成。兩個導電電極260A、 260B可以用照相平板法從薄膜材料圖樣化，或者它們可以通過直寫法形成，例如絲網(wǎng)印刷或噴墨印刷。犧牲層262可以是剝離箔，其通常包含用于形成導電電極的高質量薄膜、化學停止層例如鉻酸鹽單層以及機械粗糙承載箔或板。犧牲層262還可以包含電介質表面。犧牲層262 的材料選擇基于其耐受以后所有的處理步驟以及在制造過程中容易從適當?shù)狞c移除的能力。電阻性電瓷264選擇性位于導電電極260A、 260B之間。對電阻性電瓷264的厚度265、電阻性電瓷264的寬度266以及兩個導電電極260A、 260B之間的間隔268都進行選擇，以在給定電阻性電瓷 264的本征電阻率(以Q-cm計)的情況下生成電阻性元件270的目標性能。電阻器件的電阻值也可以通過激光修調很好地調整，其在電阻性電瓷中切開凹槽271。電阻性電瓷264的本征電阻率依賴于電瓷化學組合物和微觀結構?；?本電阻器的特征在于具有大于25 ^Q-cm的本征薄片電阻率(intrinsic sheet resistivity)。如上所述，LCD電阻性電瓷在烘烤歩驟213之后將立即表現(xiàn) 為非晶相固溶體(圖9)。隨后的退火步驟214將在沉積物內形成成核顆粒。有效地具有Onm顆粒尺寸的非晶相將表現(xiàn)出最大的本征電阻率。電導率通常在顆粒內最大，并隨著電流經過顆粒邊界而減弱。因此，單位體積的給定電瓷組合物在其具有Onm顆粒尺寸時將具有其最高的本征電阻率，當該單位體積包含單一顆粒時將具有其最低的本征電阻率。類似地，單位體積的包含大量小顆粒(以及顆粒邊界)的電阻性電瓷將比同樣單位體積的包含較少量較大顆粒的同樣的電阻性電瓷具有其更高的本征電阻率。通常方便地將無源元件成束排成陣列，其中陣列中的每個元件可以具有同樣的電阻值?？蛇x擇地，需要時無源元件陣列含有單個的元件，其具有顯著不同的電阻值。圖14A、 14B表示一個特定的實施例，其中電阻性元件274的陣列273 中每個電阻性電瓷272A、 272B、 272C、 ... 272N以同樣體積的同樣電瓷材料制成，利用輻射聚焦進行選擇性退火，使得每個電阻器件275A、275B、 275C、 ... 275N具有不同的微觀結構(顆粒尺寸)和可測定的不同電阻值。電阻器陣列的另一實施例包括電阻件277A、 277B、 277C、 ..，277N的陣列276，其由具有同樣組合物和微觀結構的電阻性電瓷278A...278N組成，其中重要的物理尺寸例如電阻器件279A、 279B、 279C、 . . . 279N (如圖所示)的長度可以改變，以產生不同的電阻值。應該理解，可變的重要物理尺寸可以可選地為圖13A、 13B所示的電阻器件的厚度265或其寬度 266。然而，另一實施例包括陣列280，其中選定位置用于生成具有不同電瓷組合物284B、 284C、 ... 284N的電阻器件282A、 282B、 282C、 ... 282N 和顯著不同的電阻值。電阻性電瓷組合物通常根據(jù)其晶體結構進行分類，并典型地含有以下金屬氧化物作為主要組分氧化銅(CuO)、氧化鎳(NiO)、氧化釕(Ru02)、氧化銥(Ir02)、氧化銠(處203)、氧化鋨(Os02)以及氧化銻(Sb203)。這一組主要金屬氧化物包含優(yōu)選的電瓷組合物的組群。這些單一組分的電阻性電瓷采用金紅石型晶體結構(mtile crystal structure)，例外的是具有三角系晶體結構(trigonal crystal structure)的氧化銻(81 203)和氧化銠(1111203)，以及具有立方體緊密晶體結構(cubic close-packed crystal structure)的氧化銅(CuO)和氧化鎳(NiO)。具有金紅石型晶體結構的主要金屬氧化物的本征電阻率在金紅石型主要氧化物結合在一起以及具有一種或多種過渡金屬氧化物和/或重金屬氧化物時可以變化，其最終結晶化成燒綠石晶體結構 (pyrochlore crystal)。具有金紅石型晶體結構的主要金屬氧化物的本征電阻率在金紅石型主要氧化物結合在一起以及具有一種或多種堿土金屬元素氧化物和/或重金屬氧化物時可以變化，其最終結晶化成l丐鈦礦型晶體結構(perovskite crystal structure)。這些晶體結構的組分化學總體上采用下列公式1. M(1)M(2)207 (燒綠石) (2a)2. M(3)M(2)03 (轉鈦礦) (2b)
M③表示一種或多種堿土金屬氧化物。較佳的三價過渡金屬氧化物選自由以下物質組成的群組氧化鈧(SC203)、氧化鈦(^203)、氧化釩(^203)、氧化鉻(0203)、氧化錳(Mri203)、氧化鐵(Fe2Cb)。較佳的重金屬氧化物選自由氧化鉍(Bi203)、氧化鑭(La203)、氧化鈰(Ce203)、氧化鉛(PbO)和氧化釹 (Nd203)組成的群組。較佳的堿土金屬氧化物選自由氧化鎂(MgO)、氧化鈣 (CaO)、氧化鍶(SrO)和氧化鋇(BaO)組成的群組。當需要視覺透明的導體或電阻性元件時，例如在視覺顯示裝置中，銦-錫氧化物(ITO)和銻-錫氧化物就是較佳的電瓷組合物。如圖15所示，如果向固溶體中加入少量0.001-10%、最好是0.1-3%的強絕緣氧化物，例如二氧化硅或二氧化鋁先導物，電瓷本征電阻率可以增加。這些強絕緣氧化物相286在退火步驟中將從電阻性電瓷相288中分離出來，引起結合的混合相材料290具有更高的本征電阻率。如下所述，本發(fā)明的特定需求要求電瓷電阻器具有寬范圍的電阻值，使得用戶可以選擇從到500百萬Q，最好是10Q到50百萬Q的精確電阻值。另一需求要求這些電瓷電阻器需要具有95%，最好是^1%的熱穩(wěn)定性和性能公差，并要集成到與半導體芯片或其它無源電路元件、包括天線電連結的電路板或互聯(lián)的至少一層中。寬范圍的電阻值源自選擇性沉積適當?shù)碾姶山M合物或適當?shù)呐c少量強絕緣氧化物混合的電瓷組合物以及控制電瓷組合物的微觀結構使其具有從0nm到10微米、最好是從0納米到2微米的顆粒尺寸?，F(xiàn)參照圖16A、 16B、 16C和16D說明將離散的電阻器或電阻器陣列嵌入電路板或互聯(lián)結構中的方法。圖16A表示具有離散電阻器292和多個電阻器陣列294的基體296的俯視圖，其中電阻器陣列294選擇性位于襯墊及軌跡電極網(wǎng)絡295中的精確位置上，軌跡電極網(wǎng)絡295圖樣化在犧牲基體296上。襯墊及軌跡電極網(wǎng)絡295用于垂直地在離散電阻器平面內發(fā) 送信號。利用激光處理對每個電阻器件中形成離散電阻器292或電阻器陣列294的電阻性電瓷進行選擇性退火，以將電阻性電瓷組合物變成達到目標電阻值的微觀結構狀態(tài)。在進一步處理之前，各個電阻器都可以測試并通過附加的選擇性退火或激光雕合重做。
一旦所有的電阻器元件在要求的公差內制造，就將絕緣電介質層298、金屬化層300以及垂直互聯(lián)(vias) 301加在如圖16C所示的結構上，其中垂直互聯(lián)(via) 301保持金屬化層300與襯墊及軌跡電極網(wǎng)絡295之間的電連結。電介質層298可以是有機材料，例如FR4、聚四氟乙烯 (polyfluorotetraehylene， PFTE， Teflon)或Rogers Duroid禾才料?？蛇x擇地，電介質層298可以為LCD處理的無機材料，例如硅土、氧化鋁或采用幕簾式涂敷或毯式涂敷液體氣溶膠噴霧的硅酸鹽或鋁酸鹽電介質。金屬化層300可以包含接地或電源平面，或者可以圖樣化成發(fā)揮信號傳遞網(wǎng)絡的功能。金屬化層300可以采用多種技術施加，例如通過黏合劑粘合到電介質層上的金屬板，或者通過直寫的方法、例如絲網(wǎng)印刷或噴墨印刷，最好采用低溫納米粒子糊。推薦采用低溫金屬化技術，這樣形成的結構能經受不會改變嵌入式電瓷微觀結構的最高溫度。層結構302包含至少一個經預試的嵌入式電阻器件292或電阻器陣列294，其與襯墊及軌跡電極網(wǎng)絡 295電連結，然后將金屬化層300從犧牲層296分離。這樣嵌入式電阻器層結構302就可以與一層或多層附加信號傳遞層 304A、 304B結合成如圖16D所示的堆疊多層結構305。信號傳遞層304A、 304B含有電介質材料307A、 307B內的via 306A、 306B，其保持每個信號傳遞層304A、 304B的金屬化層308A、 308B與嵌入式電阻器件292和 294之間的電連結。整個或部分金屬化層308A、 308B可以包括信號軌跡或電源或接地平面。因此，該實施例提供嵌入式電阻器件292和電阻器陣列294與半導體元件310之間通過與金屬化層308B電接觸的導電裝置 312，或者與外部裝置(圖中未表示)之間通過位于堆疊多層結構305周邊的電接觸點314的電連結?，F(xiàn)參照圖17A、 17B、 17C、 17D、 17E、 17F和17G說明在印刷電路板或互聯(lián)結構內嵌入離散電容器元件的方法，其中該電容器元件具有具有 25%，最好是31%的熱穩(wěn)定性和性能公差。如圖17A、 17B所示，離散的平行板電容器316為用于離散電容器件的一個實施例。其由插在頂部電極318和底部電極319之間、相對介電常數(shù)s^10、最好為e^lOO的電介質材料317組成。電介質材料317的相對介電常數(shù)(￡r)的厚度(d) 321，以及從前較小的頂部電極318或底部電極319的表面積322根據(jù)式(1) 主要地決定離散電容器件316的總電容量。平行板電容器采用上述方法通過圖樣化底部電極319、金屬化層中的至少一個軌跡導體323和via墊324 固定到犧牲層325裝配。需要對多電介質厚度321及電極表面積322加以嚴格控制，以獲得高公差。電容器元件的一個較佳實施例示于圖17C、17D、 17E、17F和17G中。相互交錯的電容器326將兩個相對的電極328A、328B 結合起來，這兩個電極圖樣化到已經加在犧牲基體330上的單一金屬化層中。每個電極都具有各自的電極指332A和332B，其與相對電極的電極指間隔排列，在兩組電極指之間的縫隙中生成曲折的線路電容。高介電常數(shù) 的電瓷333 (圖17E、 17F)選擇性位于電極指332A和332B之上和之間，以填滿相對的電極指332A和332B之間的間隔334并完成電容器326。首先，電容量由電極指332A和332B之間的縫隙間距336、平均指長337以及電瓷333的介電常數(shù)決定。因此，制造高公差通過保持以下兩個工藝參數(shù)的公差控制來限制圖樣化電極指328A和328B的精度以及高介電常數(shù)的電瓷333的化學/微觀結構特性和厚度338。突出到電極328A、 328B 之上的強彌散場(fringing field) 339 (圖17D)的出現(xiàn)是可以影響叉指電容(公差的人為因素。這些場突出的范圍與高K電瓷333的相對介電常數(shù) (sR)成反比。高介電常數(shù)的電瓷333相對于2l0pm及Wpm的厚度338 (圖17F)應該分別具有相對介電常數(shù)sj^50、最好為s&100，以減輕彌散場對公差的影響。性能公差的控制也能通過保持裝置中線路電容的統(tǒng)一性來提高。因此，有一個附加較佳實施例利用電極指332A、 332B互鎖的端點上的彎曲邊緣340A、 340B (圖17G)保護整個電容器曲折路徑中間距334的統(tǒng)一。離散的叉指電容器326通過一個或多個與電極指332A、 332B電接觸的電軌跡344A、 334B保持與via墊342A、 342B電連結，本發(fā)明的另一個需求包括具有COG型行為的分布式薄板電容或退耦電容器。COG型行為指變化S+250 ppm/。C的電容量值。因此，COG型電容器在4(TC至125"C的溫度范圍內其性能值保持在其目標的4.1%以內。如上所述，退耦電容器在抑制電源噪音中有價值?，F(xiàn)參照圖18、 19A和 19B說明薄板電容器355的制造方法，該薄板電容器的薄板電容^20 nf/英
寸2，最好是薄板電容^150 nf/英寸2，并且在-4(TC至125'C的溫度范圍性能公差^5%，最好^1%。將高介電常數(shù)LCD電瓷346加在固定到犧牲基體350上的導電板電極348上。更明確地，可再利用的金屬薄，例如鎳箔，向裝在其表面上的薄膜提供具延展性和機械穩(wěn)定性的基體。導電板電極348的厚度351在lpm和2mm之間，最好是20pm和200jxm之間的范圍內。利用圖9所示的液體氣溶膠噴霧工藝將高介電常數(shù)電瓷346加在導電板電極348上，并經退火工藝、最好是快速熱退火工藝，其使高介電常數(shù)電瓷346變成順電性微觀結構，該結構提供最大的相對介電常數(shù)sR^50、最好為sR^150，以及穩(wěn)定的熱性能。高介電常數(shù)電瓷346的厚度352在 lOnm到2mm之間，最好是500nm到100pm之間的范圍內。利用低溫納米粒子糊施加頂部電極層353，使其厚度354在lpm到lmm之間，最好是25pm到50pm之間的范圍內。在將薄板電容器355插入印刷電路板或互聯(lián)結構中之前，除去犧牲基體350，以生成薄板電容器355。圖19A和19B表示制造薄板電容器356的一種可選方法。將高介電常數(shù)電瓷358A、 358B加到兩個分離的導電金屬箔360A、 360B上生成金屬-陶瓷層板362A、 362B。然后將金屬-陶瓷層板362A、 362B放在一起，使陶瓷面364A朝向陶瓷面364B。然后將結合的金屬-陶瓷-金屬結構356 在60(TC至90(TC溫度范圍內熱壓/熱輥2分鐘至2小時，最好是5分鐘至 l小時，以將高介電常數(shù)電瓷366變成順電性微觀結構，該結構提供最大的相對介電常數(shù)s^50、最好為s&150，以及穩(wěn)定的熱性能。施加的機械性壓力368應該在5噸/英寸2至200噸/英寸2之間。不含氧氣的干燥氣體用于對氧敏感的金屬，例如銅。在這種情況下，可以利用不含氧氣的干燥氣體中的分壓一氧化碳/二氧化碳混合物實現(xiàn)對氧化還原的控制。如上所述，熱穩(wěn)定電容值是特定的目標。圖8說明了對微觀結構的良好控制可以如何穩(wěn)定電瓷相對介電常數(shù)。電瓷組合物對電介質強度有影響。高介電常數(shù)與材料的高電子密度有關。因此，最大化相對介電常數(shù)時優(yōu)選含有重金屬氧化物的電瓷組合物，因為重金屬貢獻更高的電子密度。本發(fā)明的一個具體實施例通過將上述提及的高介電常數(shù)電瓷的微觀結構在整個LCD沉積物中限制到顆粒尺寸S70nm，最好是^50nm來向離散電容器316、 326或薄板電容器356提供熱穩(wěn)定性。具有O.OlpF至900piF范圍的熱穩(wěn)定電容值、公差35%，最好是31%的嵌入式電容器元件(離散或薄板)是本發(fā)明的一個特定的實施例。本發(fā)明較佳的高介電常數(shù)電瓷具有鈣鈦礦晶體結構，并且總體上具有下列化學式。l.M(1)M(2)03 (3a)其中M(1)和M②組中的金屬以1 : 1摩爾比率存在。每組中表示有多種金屬是可能的；然而，每組中組合的摩爾濃度必須保持相同。例如，如果兩種金屬M^ 、 M(化)選自組M(1)，另兩種金屬選自組M②，則化學式 (3)修正為a. M(1 V) M(lb)(x)M(2Vy) M(2b)(y)03. (3b)優(yōu)選用于高介電常數(shù)電瓷的組MW的金屬氧化物包括從氧化鎂 (MgO)、氧化鈣(CaO)、氧化鍶(SrO)和氧化鋇(BaO)組成的群組中選出的堿土金屬氧化物；從包括氧化鋰(Li20)、氧化鈉(Na20)、氧化鉀(K20)和氧化銣(Rb20)的群組中選出的堿金屬氧化物；以及從包括氧化鑭(1^203)、氧化鈰((^203)、氧化鉛(PbO)和氧化釹(Nd203)的群組中選出的重金屬氧化物。優(yōu)選用于高介電常數(shù)電瓷的組M②的金屬氧化物包括氧化鈦(Ti02)、氧化鋯(ZrO)、氧化鉿(HfO)、氧化鉭0^205)以及氧化鈮(>^205)。現(xiàn)參照圖20A、 20B和20C說明將離散電容器和薄板電容器集成到嵌入式離散電容器層369中的方法，該離散電容器層隨后可以結合到印刷電路板或互聯(lián)結構中。離散平行板電容器370或電容器陣列371以及叉指電容器372或電容器陣列373在犧牲基體374上制造。每個離散平行板電容器371、 372具有via墊375和上電極376，其用于實現(xiàn)隨后的電連接。每個離散叉指電容器372、 373具有兩個via墊377，其用于實現(xiàn)隨后的電連接。如圖20C所示，一旦所有的電容器件在所需的公差內制成，之后就將絕緣電介質層378、金屬化層380以及保持金屬化層380和via墊375、377 或上電極376 (如果需要)之間電連接的垂直互聯(lián)(via) 382加在結構上。電介質層378可以是有機材料，例如FR4 、聚四氟乙烯
(polyfluorotetraehylene， PFTE， Teflon)或Rogers Duroid材料。可選擇地，電介質層378可以為LCD處理的無機材料，例如硅土、氧化鋁或采用幕簾式涂敷或毯式涂敷液體氣溶膠噴霧的硅酸鹽或鋁酸鹽電介質。金屬化層380可以包含接地或電源平面，或者可以圖樣化成發(fā)揮信號傳遞網(wǎng)絡的功能。金屬化層380可以采用多種技術施加，例如通過黏合劑粘合到電介質層上的金屬板，或者通過直寫的方法、例如絲網(wǎng)印刷或噴墨印刷，最好采用低溫納米粒子糊。推薦采用低溫金屬化技術，這樣形成的結構能經受不會改變嵌入式電瓷微觀結構的最高溫度。然后將嵌入式離散電容器層 369從犧牲層296分離，用于印刷電路板或互聯(lián)結構，其中嵌入式離散電容器層369包含至少一個與via墊375、 377或via 382電連結的經預試的嵌入式離散電容器件370或371。現(xiàn)參照圖21A、 21B和22說明將具有COG型行為的離散和薄板電容器嵌入印刷電路板或互聯(lián)結構中的方法。如圖21A、 21B所示，利用減去步驟選擇性除去來自具有COG型行為的薄板電容器的導電電極材料，生成含有一個或多個具有浮動接地平面388A、 388B的平行板電容器386A、 386B以及含有信號軌跡392、襯墊393或起到電源平面394作用的金屬化層389。之后薄板電容器層384和/或嵌入式離散電容器層369 (圖20)就可以與一個或多個附加信號傳遞層396A、 396B、 396C結合成堆疊多層結構398。信號傳遞層396A、 396B、 396C含有用于在電介質材料402A、 402B、 402C內傳導信號的via400A、 400B、 400C和鍍金屬404A、 404B、 404C。這種電網(wǎng)用于保持嵌入式電容器元件406A、 406B、 408A、 408B 以及410A、 410B與半導體元件412之間通過與表面金屬化層404A電接觸的導電裝置414，或與外部裝置(圖中未表示)之間通過位于堆疊多層結構398周邊的電接觸點416的電連結?，F(xiàn)參照圖23A、 23B、 23C、 23D、 23E、 23F和23G說明將至少一個陶瓷感應器嵌入到電介質層中的方法，該電介質層可以集成到印刷電路板或互聯(lián)結構中。圖樣化的金屬化層418固定到犧牲基體419上(圖23)。在金屬化層418中圖樣化提供兩組襯墊420A、 420B、 420C . . . 420N和 421A、 421B、 421C...421N,其用于構建圖23B中的線圈繞組、至少一
個導電軌跡422以及至少一個襯墊424，用以在含有感應器線圈的層內發(fā) 送信號或向其它與該層保持電連結的層中發(fā)送信號。第一組導電元件 425A、425B、425C ... 425N分別插入導電墊420A和421A、420B和421B、 420C和421C以及420N和421N之間，以形成下半部線圈(圖23C)。導電元件可以在圖樣化的金屬化層418內形成，或者，較佳地，它們可以包含圓形引線(round wire bond)，其具有較高的自感應系數(shù)和較低的電阻系數(shù)。具有相對滲透率pR#l的電瓷426 (圖23D)選擇性位于兩組襯墊 (420A、 420B、 420C ... 420N和421A、 421B、 421C 421N)之間及導電元件425A、 425B、 425C ... 425N之上(圖23D)。最好是金屬扣的垂直互聯(lián)427B、 427C . . . 427N和428A、 428B、 428C . . . 428(N誦I)(圖 23E、 23F)的高度430等于磁性電瓷426的厚度或比其大10-20%，其分別插入襯墊420B、 420C ... 420N和421A、 421B、 421C ... 421 (N-l) 上。沉積的磁性電瓷426的厚度應該在10jLim^tS5，000iim，最好是10(Him S t S 500 (im范圍內。圖23G表示如何通過在垂直互聯(lián)428A和427B、428B 和427C、 428C和427(C+1) . . .428(N-I)和427N之間分別自動點焊(stitch bonding)第二組導線元件434A、 434B、 434C . . . 434(N-I)來完成陶瓷感應器線圈432。陶瓷感應器線圈432的感應系數(shù)L由下式確定i.L = N2^RA/i (4)其中N為線圈的圈數(shù)，^ = 47TX10-7H/m， ^為電瓷426的相對介電常數(shù)，A為線圈單圈的橫截面積，t為線圈長度。用于制造線圈的金屬導體的阻抗、空間樣式以及表面粗糙度，以及所有導電元件的精確位置都是關鍵的公差參數(shù)，這也就是為什么引線結合法(wire bonding)是優(yōu)選。推薦具有25 pm，最好^t3.5pm的焊接位置精度，310pm，最好^t3pm 的高度精度，以及最小間距為60pm，最好為50|im的接線柱球焊(Stud bumping)和自動點焊裝置，例如由AT Premier (AccuBump模式)K&S, Willow Grove, PA提供的處理工具。推薦用激光修調電瓷426的選定位置，以保持對尺寸公差的控制。將感應器線圈電瓷426的滲透率控制在^5%，最好^1%的值，是本發(fā)明的另一具體實施例。本發(fā)明另一具體實施例制造基本陶瓷感應器線
圈，其提供0.01 pH至500nH范圍的感應系數(shù)，性能公差^目標值的±5%，最好^目標值的±1%。電瓷滲透率主要是電瓷組合物、顆粒尺寸的函數(shù)，通常依賴于頻率和溫度。用于感應器線圈的優(yōu)選電瓷組合物包括鐵酸鹽和石榴石(gamet)。鐵酸鹽采用主體中心的立方晶體結構(body-centered cubic crystal structure)，并具有下歹U化學式l.M^eA (5a)其中Fe為鐵氧化物，代表一種或多種總摩爾濃度為鐵氧化物摩爾濃度一半的選擇金屬氧化物。優(yōu)選用于高滲透率的鐵酸鹽電瓷的組]V^金屬氧化物包括氧化鈷(CoO)、氧化鎳(NiO)、氧化鋅(ZnO)、氧化錳(MnO)、氧化銅(CuO)、氧化釩(VO)、氧化鎂(MgO)以及氧化鋰(Li20)。石榴石采用余斗十二方面體(rhombic dodecahedron)或偏方三八面體(trapezohedron) 晶體結構，或者為兩者的結合，并具有以下化學式i. A3B2(Si04)3 (5b)其中組A金屬氧化物具有與氧化硅相等的摩爾濃度，組B金屬氧化物的摩爾濃度為氧化硅摩爾濃度的2/3。優(yōu)選用于高滲透率的石榴石電瓷的組A金屬氧化物包括氧化鈣(CaO)、氧化鎂(MgO)、氧化鐵(FeO)以及氧化錳(MnO)。優(yōu)選用于高滲透率的石榴石電瓷的組B金屬氧化物包括氧化鋁(Al2Cb)、氧化鐵(Fe203)、氧化鉻(0203)、氧化釩(V203)、氧化鋯 (Zr02)、氧化鈦(Ti02)、氧化硅(SiO。、氧化釔(丫203)、氧化鈷((30304)、氧化釓(Gd203)、氧化釹(Nd203)以及氧化鈥(Ho203)。感應系數(shù)值在0.01 pH 至l，000[iH、公差35%、最好^1%的陶瓷感應器線圈432 (圖23G)將包含已選擇性退火的鐵酸鹽或石榴石電瓷426，其具有受控的微觀結構，具有10nm至25pm，最好為250nm至5 jxm范圍的顆粒尺寸?，F(xiàn)參照圖24A、 24B說明將至少一個在犧牲基體419上制造的離散感應器線圈432集成到嵌入式離散感應器線圈層436中的方法，該離散感應器線圈層隨后可以結合到印刷電路板或互聯(lián)結構中。每個離散感應器線圈 432具有至少一個via墊424，其用于實現(xiàn)隨后的電連接。如圖24B所示，一旦所有的感應器線圈件在所需的公差內制成，之后就將絕緣電介質層438、金屬化層440以及保持金屬化層440和至少一個via墊424 (如果需要)之間電連接的垂直互聯(lián)(via) 442加在結構上。電介質層438可以是有機材料，例如FR4、聚四氟乙烯(polyfluorotetraehylene， PFTE， Teflon) 或Rogers Duroid材料?？蛇x擇地，電介質層438可以為LCD處理的無機材料，例如硅土、氧化鋁或采用幕簾式涂敷或毯式涂敷液體氣溶膠噴霧的硅酸鹽或鋁酸鹽電介質。金屬化層440可以包含接地或電源平面，或者可以圖樣化成發(fā)揮信號傳遞網(wǎng)絡的功能。金屬化層440可以采用多種技術施加，例如通過黏合劑粘合到電介質層上的金屬板，或者通過直寫的方法、例如絲網(wǎng)印刷或噴墨印刷，最好采用低溫納米粒子糊。推薦采用低溫金屬化技術，這樣形成的結構能經受不會改變嵌入式電瓷微觀結構的最高溫度。然后將嵌入式離散感應器線圈層436從犧牲基體419分離，用于印刷電路板或互聯(lián)結構，其中嵌入式離散感應器線圈層436包含至少一個與via 墊424或via 442電連結的經預試的嵌入式離散感應器線圈432。現(xiàn)參照圖25說明將至少一個離散感應器線圈嵌入印刷電路板或互聯(lián) 結構中的方法。嵌入式離散感應器線圈層436之后就可以與一個或多個附加信號傳遞層444A、 444B結合成堆疊多層結構446。信號傳遞層444A、 444B含有用于在電介質材料452A、 452B內傳導信號的via 448A、 448B 和鍍金屬450A、 450B。這種電網(wǎng)用于保持至少一個嵌入式感應器線圈432 與半導體元件454之間通過與表面金屬化層450A電接觸的導電裝置456，或與外部裝置(圖中未表示)之間通過位于堆疊多層結構446周邊的電接觸點458的電連結。現(xiàn)參照圖26A、 26B以及27A、 27B說明將在犧牲基體466上制造的至少一個離散感應器線圈460、至少一個離散電容器462以及至少一個離散電阻器464集成到單一嵌入式無源層468中的方法，該無源層隨后可以結合到印刷電路板或互聯(lián)結構中。每個元件460、 462、 464都具有至少一個via墊470A、 470B、 470C，其用于實現(xiàn)隨后的電連接。如圖26B所示，一旦所有的無源元件在所需的公差內制成，就將絕緣電介質層472、金屬化層474以及保持金屬化層474和無源元件460、 462、 464的至少一個via 墊470 (如果需要)之間電連接的垂直互聯(lián)(via) 476加在結構上。電介
質層472可以是有機材料，例如FR4、聚四氟乙烯(polyfluorotetmehylene， PFTE， Teflon)或Rogers Duroid材料。可選擇地，電介質層472可以為 LCD處理的無機材料，例如硅土、氧化鋁或采用幕簾式涂敷或毯式涂敷液體氣溶膠噴霧的硅酸鹽或鋁酸鹽電介質。金屬化層474可以包含接地或電源平面，或者可以圖樣化成發(fā)揮信號傳遞網(wǎng)絡的功能。金屬化層474可以采用多種技術施加，例如通過黏合劑粘合到電介質層上的金屬板，或者通過直寫的方法、例如絲網(wǎng)印刷或噴墨印刷，最好采用低溫納米粒子糊。推薦采用低溫金屬化技術，這樣形成的結構能經受不會改變嵌入式電瓷微觀結構的最高溫度。然后將嵌入式無源元件層468從犧牲基體466分離，用于印刷電路板或互聯(lián)結構，其中嵌入式無源元件層468包含至少一個與via 墊470或via476電連結的經預試的嵌入式無源元件460、 462、 464?，F(xiàn)參照圖27A、 27B說明將至少一個離散感應器線圈嵌入印刷電路板或互聯(lián)結構中的方法。在一個實施例中(圖27A)，嵌入式無源元件層468 之后可以與一個或多個附加信號傳遞層476A、 476B結合成堆疊多層結構 478。信號傳遞層476A、 476B含有用于在電介質材料482A、 482B內傳導信號的via478A、 478B和鍍金屬480A、 480B。這種電網(wǎng)用于保持至少一個嵌入式感應器線圈460、至少一個離散電容器462以及至少一個離散電阻器464與半導體元件484之間通過與表面金屬化層480A電接觸的導電裝置486，或與外部裝置(圖中未表示)之間通過位于堆疊多層結構478 周邊的電接觸點488的電連結。在另一個實施例中(圖27B),嵌入式電阻器、電容器以及感應器與半導體元件484之間的電連通通過裝配多層結構489實現(xiàn)，該多層結構489包含嵌入式電阻器層302、嵌入式電容器層 369以及嵌入式感應器層436，以及一個或多個信號傳遞層476A、 476B。該一個或多個信號傳遞層附加用于建立與外部裝置通過位于多層結構489 周邊的電接觸點488的電連結。在參照圖27A、 27B所述的方式中，可以結合多種元件并采用最適當?shù)亩S或三維排列構建多層電路板。上述方法和實施例提供了生產熱穩(wěn)定濾波電路的方法，該電路包含公差^±5%，最好^in/。的電路LCR元件，其可用于將電路的感應阻抗Z控制在公差95%，最好^±1%。無線電路包括作為最基本電路元件的天線。
天線元件的調諧(阻抗)受位于天線感應近場區(qū)域內的電介質材料的影響。參照圖28，感應近場從具有最大尺寸D 491的天線4卯突出一段距離d，其由下式給出d = 0.62 V (T)3/人) (6)其中X為天線元件490發(fā)射的電磁輻射的波長。含有由低滲透率的電介質材料環(huán)繞的天線元件的手機裝置具有感應近場區(qū)域，其突出手機的包裝之外，因而受緊鄰手機的電介質負載的影響，例如用戶的手和頭，或者移動裝置包裝的布局。這些負載在使用中可能會發(fā)生很大的變化，其對保持天線電路元件中的穩(wěn)定阻抗是不想要的。此外，即使手機包裝設計發(fā)生很小的改變，如果要將相同的天線重新用于改造后的手機包裝中也需要對其RF前端電路進行重新設計。因此，需要提供一種獨立平臺的天線模塊，其具有不受天線模塊附近的電介質負載的變化影響的調諧(阻抗)。本發(fā) 明的一個具體實施例制造獨立平臺的天線模塊，其生成包含在天線模塊主體內的感應近場，因此，不受其附近電介質負載的變化的影響?，F(xiàn)參照圖29A、 29B、 29C說明包含在超材料電介質體494內的折疊天線元件492。超材料電介質體494包含低介電常數(shù)的主電介質496，其相對介電常數(shù)s^10，最好SrS5，以及至少一個高介電常數(shù)的電介質包含物498，其相對介電常數(shù)s^10，最好s^100。通過定義，超材料電介質體494內的至少一個電介質包含物498具有小于穿過超材料電介質體494 傳播的電磁激勵的波長的物理尺寸。超材料電介質體494具有有效的電介質介電常數(shù)sREff，其與主電介質496的相對介電常數(shù)化H。a和至少一個電介質包含物498的相對介電常數(shù)8r^的相對容積率(volume fraction)成正比。圖29B中的具體實施例包含具有最大物理尺寸Dfolded 500的折疊天線元件492，其嵌入有效質介電常數(shù)sREglO，最好有效質介電常數(shù) Sre^IOO的超材料電介質體494內。盡管圖29A、 29B、 29C中的圖示表示的是折疊偶極天線，但是應該理解，同樣的推理也適用于折疊單極天線。高介電常數(shù)和高滲透率的電介質媒體減少穿過其的電磁激勵的相位速度。減少的相位速度又產生有效的波長^ff，其由下式給出<formula>formula see original document page 46</formula>其中，c為真空中的光速(c = 2.9979 xl08m/sec2) ， f為電磁激勵的頻率，^和化分別為電介質媒體的相對滲透率和相對介電常數(shù)，^eespace 為真空中電磁激勵的波長。因此，當電介質媒體具有化=16和化=100的相對介電常數(shù)時，穿過無磁性的媒體(^= 1)傳播的電磁激勵將分別具有等于4eespace/4和^freespaee/10的有效波長XEff。因此，分別由和ires-A/4給出的折疊偶極天線或折疊單極天線的共振長度^成比例地下降，從而可使折疊天線元件492的最大物理尺寸減小至這樣的一個點，在該點其感應近場突出一段包含在距離S 503內的距離d 502，將折疊天線元件 492從超材料電介質體494的外表面分離。在該實施例中，感應近場將保持不被天線模塊506的物理尺寸504之外的電介質負載所影響。高介電常數(shù)的電介質媒體總體上具有熱不穩(wěn)定性和高損耗，其可以負面影響頻率調諧和信號性能。因此，本發(fā)明的另一實施例即為制造使用選擇性定位的電介質包含物498的天線模塊506，該電介質包含物具有相對介電常數(shù)&和相對滲透率化為5±5%目標值，最好為^1%目標值的熱穩(wěn)定性公差。位于天線感應近場區(qū)域內的高損耗材料將會以限制相位調制滾降率的方式影響天線的信號調制，其又會限制可由天線傳輸?shù)臒o線符號的數(shù)量。因此，需要設計折疊天線元件492和超材料電介質體494，使得至少一個高介電常數(shù)的電介質包合物496位于距折疊天線元件492 —段距離508，其大于感應近場突出的距離d 510。在該特殊實施例中，感應近場包含在具有損耗角正切tanS20^的低損耗主電介質512內，最好是在具有損耗角正切 tanS^2x 104的超低損耗主電介質內。無定形二氧化硅是一種優(yōu)選的超低損耗電介質媒體，因為其在-15(TC至250'C溫度范圍內具有穩(wěn)定的介電性能以及損耗角正切tanS52 x IO'5的損耗角正切。適合用作超低損耗主電介質512的有機電介質媒體包括PFTE Teflon和Rogers Duroid電介質。該特殊實施例還提供獨立平臺的天線模塊，因為感應近場突出的距離d 510保持在天線模塊的實心狀態(tài)尺寸514內。
以上所述技術教導了提供在電磁和熱干擾存在的情況下保持精確阻抗調頻的無線電路元件(嵌入式無源元件和獨立平臺天線模塊)的方法和實施例。將這些實施例結合到另一個建立無源擴頻接收器的實施例中。參照圖30、 31A、 31B、 32、 33A、 33B，擴頻接收器517包含至少一個頻率選擇(frequency-selective antenna, FSA)天線元件518，其通過導電裝置 519與包含一個或多個嵌入式無源元件的印刷電路板或互聯(lián)結構520電連結，其中嵌入式無源元件具有熱穩(wěn)定性和^5%，最好為31%的性能公差，用于在印刷電路板或互聯(lián)結構520內構建阻抗匹配的傳輸線521。印刷電路板或互聯(lián)結構520又與位于印刷電路板或互聯(lián)結構520的主表面的頂部 574和底部572的半導體元件523A、 523B通過導電裝置522電連結。半導體元件523A中的至少一個為低噪音電源放大器522A，最好為差分低噪音電源放大器，其通過一個或多個阻抗匹配的傳輸線521和第一帶通濾波器(pass band filter) 526與FSA元件518電連結。利用集總電路元件通過傳輸線使兩個元件阻抗匹配在本領域通常稱為L部分匹配(L-section matching)。通常，用安裝在印刷電路表面的離散元件進行L部分匹配僅用于高達lGHz的頻率，因為與工作波長相比，感應元件的尺寸不是非常小(< X/10)。上述利用高電阻系數(shù)、高介電常數(shù)或高滲透率的電瓷形成嵌入式無源元件的實施例極大地縮小了無源元件的尺寸。此外，將這些元件嵌入電路板或互聯(lián)結構內消除了對電路有感應噪音影響的焊縫和表面 via。因此，包含L部分匹配的傳輸線、用具有熱穩(wěn)定性和^5%、最好為 91%的性能公差的嵌入式無源元件調諧的印刷電路板或互聯(lián)結構是本發(fā) 明的另一較佳實施例。圖31A、 31B表示信號電源阻抗Zo = (Ro + Xo) 532和傳輸線負載ZL = (RL + X0 534之間的L部分匹配528、 530的兩種特有結構，其包含感應串聯(lián)負載jX536和感應并聯(lián)負載jB538。 L部分匹配528 (圖31A)用于負載阻抗Zl 534的實際部分RL大于電源阻抗ZQ532時。在此情況下，感應并聯(lián)負載jB 538由下式確定1. B = [XL ±々(RL/Z0) X々(RL2 + XL2 -Z0RL)]/(RL2 + XL2) (8a)并且，感應串聯(lián)負載jX536由下式確定 a.X = (l/B) + (XLZ0/RL) — (Z0/BRL) (8a)L部分匹配530 (圖31B)用于負載阻抗534的實際部分小于電源阻抗Z。532時。在此情況下，感應并聯(lián)負載jB538由下式確定i. B = 士々[(Rl(Z。-RL)] — XL (8C)并且，感應串聯(lián)負載jX 536由下式確定a.X = (l/B) + (XLZo/RL) _ (ZQ/BRL) (8d)不需要印刷電路板或互聯(lián)結構520內所有的阻抗調諧都采用L部分匹配法進行管理，因為電路調諧也可以采用傳輸線短截線(transmission-line stub)實現(xiàn)。然而，通過本發(fā)明實現(xiàn)的高公差控制、小尺寸以及寬范圍的性能值提供了將精密帶寬濾波器、例如四分之一波長轉換器(quarter-wave transformer) 、二階多節(jié)式轉換器(binomial multi-section transformer) 以及柴比雪夫式多節(jié)匹配轉換器(Chebyshev multi-section matching transformer)集成到擴頻接收器中。這些濾波裝置是微波電路技術領域的技術人員所公知的，對這些裝置的阻抗調諧參數(shù)的全部說明請參見David M. Pozar, John Wiley & Sons, Hoboken所著的《微波工程》(Microwave Engineering, 3 rd Edition, David M. Pozar， John Wiley & Sons, Hoboken, NJ 2005 (ISBN: 0-471-44878-8))。如圖32A、 32B所示，F(xiàn)SA元件518的特征在于，調諧到興趣頻率的中心頻率fe 542、并在上帶頻fu 544和下帶頻fL 546之間提供2-20dB信號絕緣、最好是^-40dB信號絕緣的導帶(conductance band ) 540，其中上帶頻和下帶頻決定了對興趣帶通(pass band) 548的限制(圖32A) 。 FSA 導帶540比所需帶通548窄，所以FSA 518被又調諧成具有頻率依賴阻抗，其提供輸入信號反射系數(shù)550 (圖32B)，該輸入信號反射系數(shù)在中心頻率fe 542處約為1 ，在上帶頻fu 544和下帶頻fl 546處該輸入信號反射系數(shù)約為2。信號反射系數(shù)可選地以電壓駐波比(voltage standing wave ratio, VSWR)表示?，F(xiàn)參照圖30、 33和34說明擴頻接收器裝置的設計特征，該擴頻接收器裝置涉及源于其中的印刷電路板或互聯(lián)結構520中的嵌入式無源元件和
濾波裝置。圖33表示單一載波頻率擴頻裝置552的結構，其包含F(xiàn)SA元件518、調諧成向低噪音電源放大器(LNA)半導體元件523A輸出包含在所需帶通548 (圖32A)內的信號頻率的第一帶通濾波器526。 LNA半導體元件523A在所需帶通548中放大信號，并將其導向第二帶通濾波器 554。第二帶通濾波器554起到梳狀濾波器的作用，最好采用四分之一波長轉換器。第二帶通濾波器554將包含在所需帶通548中的離散頻率成分絕緣，使其進入獨立通道556。將通道556中的信號通過阻抗匹配傳輸線 521 (圖30)導向含有傳感器元件558和模擬-數(shù)字轉換平臺560的半導體元件523B (圖30)，其中模擬-數(shù)字轉換平臺將包含在獨立通道556中的絕緣頻率成分的信號特征在等于無線符號的脈沖持續(xù)時間長度T的時間段內進行積分。時鐘562將來自獨立通道556的經數(shù)字格式化的積分值轉換到微處理器564中，該微處理器將相對積分值與參考表566進行對比，并將對應于測定權重的無線符號568經絕緣頻率通道556輸出。印刷電路板或互聯(lián)結構520的主表面572、 574 (570A)或邊界(570B)上的電接觸點570A、 570B (圖30)用于建立與外部裝置(圖中未表示)的電連結。寬帶擴頻接收器580可選包含多個獨立的載波頻率擴頻平臺582、 582B、 582C...582N,其并聯(lián)運行，向微處理器584供應多載波信號的頻率權重數(shù)據(jù)，其參照查找表586產生復合無線符號588 (圖34)。盡管已參照不同的實施例對本發(fā)明進行了說明，但是應該認識到，本發(fā)明還可以在權利要求的思想和范圍內做出進一步和其它實施例的廣泛變化。
權利要求
1.一種電子元件，其包含位于電介質基體之上或之中、處于一對電導體之間并與其接觸的陶瓷元件，其中所述陶瓷元件包括一種或多種金屬氧化物，其在整個所述陶瓷元件中的金屬氧化物組分均勻度的波動小于或等于1.5mol％。
2. 根據(jù)權利要求1所述的電子元件，其特征在于，所述一種或多種金屬氧化物實質上由具有實質上統(tǒng)一的顆粒尺寸的粒子組成。
3. 根據(jù)權利要求2所述的電子元件，其特征在于，顆粒尺寸沿每個粒子的主軸線測定，并且其中顆粒尺寸小于包含在陶瓷元件中的平均顆粒尺寸的1.5倍、大于其0.5倍。
4. 根據(jù)權利要求2所述的電子元件，其特征在于，顆粒尺寸通過制造過程中控制熱處理決定。
5. 根據(jù)權利要求1所述的電子元件，其特征在于，所述陶瓷元件具有由包括在其中的特定的所述一種或多種金屬氧化物確定的電學特性。
6. 根據(jù)權利要求5所述的電子元件，其特征在于，所述電學特性受制造過程中使用熱處理控制顆粒尺寸的影響。
7. 根據(jù)權利要求6所述的電子元件，其特征在于，所述陶瓷元件的電學特性顯示出實質上恒定的值，其在4(TC至12(TC的工作溫度范圍內變化
8. 根據(jù)權利要求1所述的電子元件，其特征在于，所述陶瓷元件通過使金屬有機先導物同時沉積而制造。
9. 根據(jù)權利要求7所述的電子元件，其特征在于，同時沉積通過對沉積的所述金屬有機先導物使用快速熱退火實現(xiàn)。
10. 根據(jù)權利要求7所述的電子元件，其特征在于，所述陶瓷元件通過在同時沉積之前沉積羧酸鹽先導物制造。
11. 根據(jù)權利要求9所述的電子元件，其特征在于，先導物作為蠟質化合物沉積。
12. 根據(jù)權利要求10所述的電子元件，其特征在于，向沉積的先導物施加輻射能，以引起同時沉積。
13. 根據(jù)權利要求l所述的電子元件，其特征在于，所述一種或多種金屬氧化物具有金紅石、燒綠石、鈣鈦礦、主體中心立方體、斜十二方面體、菱形偏三八方面體晶體相，或以上的結合，其包括氧化銅(CuO)、氧化鎳(NiO)、氧化釕(Ru02)、氧化銥(1102)、氧化銠(1111203)、氧化鋨(Os02)、氧化銻(Sb203)、氧化鈦(Ti02)、氧化鋯(ZrO)、氧化鉿(HfO)、氧化鉭0^205)、氧化鈮(Nb20s)、氧化鐵(Fe203)和氧化硅(Si04)中的一種或多種。
14. 根據(jù)權利要求l所述的電子元件，其特征在于，所述陶瓷元件包括具有本征薄片電阻率大于25 ^Q-cm的電阻性金屬氧化物材料。
15. 根據(jù)權利要求14所述的電子元件，其特征在于，所述陶瓷元件還包括導電性金屬氧化物，并且其中所述電子元件為電阻器。
16. 根據(jù)權利要求14所述的電子元件，其特征在于，所述一種或多種金屬氧化物可以具有金紅石、燒綠石或鈣鈦礦晶體相，其包括氧化銅 (CuO)、氧化鎳(NiO)、氧化釕(Ru02)、氧化銥(Ir02)、氧化銠(處203)、氧化鋨(Os02)、氧化銻(Sb203)以及銦-錫氧化物中的一種或多種。
17. 根據(jù)權利要求16所述的電子元件，其特征在于，所述一種或多種金屬氧化物選自由以下物質組成的群組氧化鉍(Bi203)、氧化鑭(1^203)、氧化鈰(Ce203)、氧化鉛(PbO)以及氧化釹(Nd203)。
18. 根據(jù)權利要求16所述的電子元件，其特征在于，所述一種或多種金屬氧化物包括由氧化鎂(MgO)、氧化鈣(CaO)、氧化鍶(SrO)、氧化鋇 (BaO)、氧化鈧(Sc203)、氧化鈦(11203)、氧化釩0/203)、氧化鉻(0203)、氧化錳(Mri203)以及氧化鐵(Fe203)組成的群組中選出的堿土金屬氧化物。
19. 根據(jù)權利要求14所述的電子元件，其特征在于，所述一種或多種金屬氧化物實質上由具有實質上統(tǒng)一的顆粒尺寸的粒子組成。
20. 根據(jù)權利要求14所述的電子元件，其特征在于，所述陶瓷元件具有在-40'C至125匸的工作溫度范圍內變化^5%的電阻系數(shù)或電阻值。
21. 根據(jù)權利要求18所述的電子元件，其特征在于，所述陶瓷元件具有在-4(TC至125°(:的工作溫度范圍內變化^1%的電阻系數(shù)或電阻值。
22. 根據(jù)權利要求14所述的電子元件，其特征在于，所述陶瓷元件具有大約在10歐姆到50百萬歐姆之間的電阻值。
23. 根據(jù)權利要求20所述的電子元件，其特征在于，所述陶瓷元件具有大約在1歐姆到500百萬歐姆之間的電阻值。
24. 根據(jù)權利要求l所述的電子元件，其特征在于，所述電子元件是具有所述一對形成相對電極的電導體和形成其電介質的所述陶瓷元件的電容器。
25. 根據(jù)權利要求24所述的電子元件，其特征在于，所述一種或多種金屬氧化物實質上由具有實質上統(tǒng)一的顆粒尺寸的粒子組成。
26. 根據(jù)權利要求24所述的電子元件，其特征在于，所述電容器可以具有大約在0.01 pF至900 之間的電容值。
27. 根據(jù)權利要求24所述的電子元件，其特征在于，每一對所述電導體包括獨立的放大區(qū)域，該區(qū)域具有彼此相對的方向，所述陶瓷元件位于其間。
28. 根據(jù)權利要求27所述的電子元件，其特征在于，所述電導體和所述陶瓷元件形成電容量>20 nF/英寸2的薄板電容器。
29. 根據(jù)權利要求24所述的電子元件，其特征在于，所述該對電導體為電路板軌跡形式，為所述相對電極生成多樣的接近間隔、交錯排列的指狀物。
30. 根據(jù)權利要求29所述的電子元件，其特征在于，所述陶瓷元件位于交錯排列的指狀物之間形成的曲折縫隙中，并且其中曲折的縫隙保持實質上不變的間隔，即使在曲折縫隙的彎曲或拐角區(qū)域也是如此。
31. 根據(jù)權利要求24所述的電子元件，其特征在于，所述金屬氧化物的相對介電常數(shù)sR^10。
32. 根據(jù)權利要求31所述的電子元件，其特征在于，所述金屬氧化物的相對介電常數(shù)sR2100。
33. 根據(jù)權利要求24所述的電子元件，其特征在于，所述陶瓷元件具有在4(TC至120°(:的工作溫度范圍內變化2%的介電常數(shù)值。
34. 根據(jù)權利要求33所述的電子元件，其特征在于，所述一種或多種金屬氧化物實質上由具有實質上統(tǒng)一的顆粒尺寸的粒子組成，其中該顆粒尺寸平均小于70納米。
35. 根據(jù)權利要求33所述的電子元件，其特征在于，所述陶瓷元件具有在4(TC至12(TC的工作溫度范圍內變化^。/。的介電常數(shù)值。
36. 根據(jù)權利要求35所述的電子元件，其特征在于，所述一種或多種金屬氧化物實質上由具有實質上統(tǒng)一的顆粒尺寸的粒子組成，該顆粒尺寸平均小于50納米。
37. 根據(jù)權利要求24所述的電子元件，其特征在于，所述陶瓷元件具有高介電常數(shù)，并且其中所述一種或多種金屬氧化物具有鈣鈦礦晶體結構，并總體上具有化學式M(1)M(2)03，其中M^組和M②組中的金屬以1 : 1 摩爾比率存在。
38. 根據(jù)權利要求37所述的電子元件，其特征在于，組M^、 M②的每組中可以包括多種金屬，每組中組合的摩爾濃度相同。
39. 根據(jù)權利要求38所述的電子元件，其特征在于，兩種金屬M^、 MUW選自組M^，另兩種金屬選自組M②，所述一種或多種金屬氧化物具有化學式MG .x)M,x)M(2a)(L力MPb)w03。
40. 根據(jù)權利要求37所述的電子元件，其特征在于，所述組M^的一種或多種金屬氧化物包括從氧化鎂(MgO)、氧化鈣(CaO)、氧化鍶(SrO) 和氧化鋇(BaO)中選出的堿土金屬氧化物；從氧化鋰(Li20)、氧化鈉(Na20)、氧化鉀(K20)和氧化銣(Rb20)中選出的堿金屬氧化物；以及從氧化鑭(La203)、氧化鈰(Ce203)、氧化鉛(PbO)和氧化釹(Nd203)中選出的重金屬氧化物。
41. 根據(jù)權利要求37所述的電子元件，其特征在于，所述組M②的一種或多種金屬氧化物包括氧化鈦(Ti02)、氧化鋯(ZrO)、氧化鉿(HfO)、氧化鉭(化205)以及氧化鈮，205)。
42. 根據(jù)權利要求l所述的電子元件，其特征在于，所述該對電導體可以通過一個或多個附加電導體連接，并且其中所述一個或多個附加電導體環(huán)繞所述陶瓷元件形成感應器。
43. 根據(jù)權利要求42所述的電子元件，其特征在于，所述感應器顯示出大約0.1pH至500nH范圍的感應系數(shù)。
44. 根據(jù)權利要求43所述的電子元件，其特征在于，所述感應器在 4(TC至12(TC的工作溫度范圍內保持感應系數(shù)值在士l。/。以內。
45. 根據(jù)權利要求42所述的電子元件，其特征在于，所述一種或多種金屬氧化物具有主體中心的立方晶體相，其包括氧化鐵(Fe203)和一種或多種以下物質氧化鈷(CoO)、氧化鎳(NiO)、氧化鋅(ZnO)、氧化錳(MnO)、氧化銅(CuO)、氧化釩(VO)、氧化鎂(MgO)以及氧化鋰(Li20)，權利要求 42所述的電子元件，其中所述一種或多種金屬氧化物中的一種金屬氧化物為氧化硅(Si04)，所述陶瓷元件采用斜十二方面體或菱形偏方三八面體晶體相，其它金屬氧化物包括一種或多種以下物質氧化鋁(八1203)、氧化鐵 (Fe203)、氧化鉻(&203)、氧化釩(V203)、氧化鋯(Zr02)、氧化鈦(1102)、氧化硅(Si02)、氧化釔(￥203)、氧化鈷(C0304)、氧化釓(Gd203)、氧化釹(Nd203) 以及氧化鈥(H0203)。
46. 根據(jù)權利要求42所述的電子元件，其特征在于，所述一個或多個附加的導電體在所述陶瓷元件周圍形成線圈。
47. 根據(jù)權利要求42所述的電子元件，其特征在于，所述一個或多個附加的導電體包括多種附加導電體，包括一個或多個作為電路板軌跡形成、并位于陶瓷元件之下的第二導電體。
48. 根據(jù)權利要求42所述的電子元件，其特征在于，每個所述一個或多個第二導電體被拉長，并具有位于其相對末端的接觸墊，并且其中所述多種附加導電體包括多個位于所述接觸墊上并鄰接所述陶瓷元件的接電柱。
49. 根據(jù)權利要求42所述的電子元件，其特征在于，所述多種附加導電體包括一個或多個位于所述陶瓷元件之上并與所述接電柱連接的引線。
50. 根據(jù)權利要求l所述的電子元件，其特征在于，所述陶瓷元件包括多個嵌入到所述電介質基體中并可操作地互聯(lián)的陶瓷元件。
51. 根據(jù)權利要求50所述的電子元件，其特征在于，所述多個陶瓷元件包括第一和第二陶瓷元件，其每個形成不同類型的無源元件。
52. 根據(jù)權利要求51所述的電子元件，其特征在于，所述第一和第二陶瓷元件分別形成電容器和感應器。
53. 根據(jù)權利要求50所述的電子元件，其特征在于，所述多個陶瓷元件形成電子濾波器。
54. 根據(jù)權利要求l所述的電子元件，其特征在于，還包含裝在所述電介質基體上并可操作地連接至所述成對導電體中的一個的集成電路。
55. 根據(jù)權利要求54所述的電子元件，其特征在于，所述陶瓷元件包括多個嵌入到所述電介質基體中的陶瓷元件，并且其中所述多個陶瓷元件形成電子濾波器。
56. 根據(jù)權利要求55所述的電子元件，其特征在于，還包含可操作地連接至電子濾波器的天線元件。
57. 根據(jù)權利要求l所述的電子元件，其特征在于，電介質基體是多層電路板中的一層。
58. 根據(jù)權利要求59所述的電子元件，其特征在于，一個或多個所述電導體包括接觸墊，并且還包含位于接觸墊之上的導電柱，其用于穿過所述電介質基體提供與電路板中的相鄰層的電連接。
59. 根據(jù)權利要求59所述的電子元件，其特征在于，多層電路板中的一個或多個其他層包括嵌入式電子元件。
60. 根據(jù)權利要求59所述的電子元件，其特征在于，還包含裝在多層電路板中的一層上、并且可操作地連接至一對導電體中的一個的集成電路。
61. 根據(jù)權利要求l所述的電子元件，其特征在于，所述電介質基體在所述陶瓷元件周圍形成。
62. 根據(jù)權利要求61所述的電子元件，其特征在于，一個或多個所述導電體和所述陶瓷元件首先在基礎基體上形成。
63. 根據(jù)權利要求62所述的電子元件，其特征在于，在將所述電介質基體與其它電介質基體結合之前除去所述基礎基體，以形成多層電路板。
64. 根據(jù)權利要求61所述的電子元件，其特征在于，在所述多層電路板的第二層水平上的所述電介質基體頂部形成一個或多個附加電子元件，并且其中在所述一個或多個附加電子元件周圍形成第二電介質層，以形成多層電路板。
65. —種制造電子元件的方法，其包含以下步驟在基體上的一對導電體之間形成陶瓷元件并與該對導電體接觸，包括沉積金屬有機先導物的混合物并使所述金屬氧化物先導物同時沉積，以形成包括一種或多種金屬氧化物的陶瓷元件。
66. 根據(jù)權利要求65所述的方法，其特征在于，同時沉積通過使用快速熱退火沉積的所述金屬有機先導物來實現(xiàn)。
67. 根據(jù)權利要求65所述的方法，其特征在于，所述陶瓷元件在同時沉積之前通過沉積羧酸鹽先導物制造。
68. 根據(jù)權利要求65所述的方法，其特征在于，先導物作為蠟質化合物沉積。
69. 根據(jù)權利要求68所述的方法，其特征在于，向沉積的先導物施加輻射能以引起同時沉積。
70. 根據(jù)權利要求65所述的方法，其特征在于，所述一種或多種金屬氧化物具有金紅石、燒綠石或鈣鈦礦晶體相，其包括氧化銅(CuO)、氧化鎳(NiO)、氧化釕(Ru02)、氧化銥(Ir02)、氧化銠(處203)、氧化鋨(Os02)以及氧化銻(Sb203)中的一種或多種。
71. 根據(jù)權利要求65所述的方法，其特征在于，所述一種或多種金屬氧化物形成具有在整個所述陶瓷元件中的金屬氧化物組分均勻度小于或等于1.5 moP/。的波動。
72. 根據(jù)權利要求71所述的方法，其特征在于，所述一種或多種金屬氧化物實質上由具有實質上統(tǒng)一的顆粒尺寸的粒子組成。
73. 根據(jù)權利要求72所述的方法，其特征在于，顆粒尺寸沿每個粒子的主軸線測定，并且其中顆粒尺寸小于包含在陶瓷元件中的平均顆粒尺寸的1.5倍、大于其0.5倍。
74. 根據(jù)權利要求73所述的方法，其特征在于，顆粒尺寸通過制造過程中控制熱處理決定。
75. —種天線，其包含具有最大尺寸D的折疊式天線元件；以及超材料電介質體，其將所述折疊式天線嵌入距所述超材料電介質體外表面一段距離S;其中所述超材料電介質體包含相對介電常數(shù)s^lO的電介質主體和一個或多個相對介電常數(shù)化>10的電介質包合物；所述距離S大于折疊式天線感應近場區(qū)突出的長度d，其中所述感應近場區(qū)突出的長度d以下式定義d = 0.62V(D3/X)，其中X為所述折疊式天線元件發(fā)射或接收的電磁激發(fā)波長。
76. 根據(jù)權利要求75所述的天線，其特征在于，電介質主體為有機電介質。
77. 根據(jù)權利要求76所述的天線，其特征在于，所述有機電介質包括 FR4、 Rogers Duroid或PFTE Teflon電介質。
78. 根據(jù)權利要求76所述的天線，其特征在于，所述有機電介質主體具有損耗角正切tan^10—3。
79. 根據(jù)權利要求76所述的天線，其特征在于，所述電介質主體是無機電介質。
80. 根據(jù)權利要求79所述的天線，其特征在于，所述無機電介質主體為硅土或氧化鋁電介質。
81. 根據(jù)權利要求79所述的天線，其特征在于，所述無機電介質主體具有損耗角正切tan^10—3。
82. 根據(jù)權利要求75所述的天線，其特征在于，所述無機電介質主體具有在-15(TC至+ 25(TC的工作溫度范圍內穩(wěn)定的相對介電常數(shù)sR。
83. —種天線，其包含具有最大尺寸D的折疊式天線元件；以及超材料電介質體，其將所述折疊式天線嵌入距包含在所述超材料電介質體內的電介質包合物一段距離S;其中所述超材料電介質體包含相對介電常數(shù)sRS10的電介質主體和一個或多個相對介電常數(shù)SR〉10的電介質包合物；所述距離s大于折疊式天線感應近場區(qū)突出的長度d，其中所述感應近場區(qū)突出的長度d以下式定義d = 0.62々(D3/X)，其中x為所述折疊式天線元件發(fā)射或接收的電磁激發(fā)波長。
全文摘要
一種電子元件提供位于電介質基體(262)之上或之中、處于一對電導體(260A、260B)之間并與其接觸的陶瓷元件(264)，其中陶瓷元件包括一種或多種金屬氧化物，其在整個所述陶瓷元件中的金屬氧化物組分均勻度的波動小于或等于1.5mol％。一種制造電子元件的方法，提供以下步驟在基體上的一對導電體之間形成陶瓷元件并與該對導電體接觸，包括沉積金屬有機先導物的混合物并使金屬氧化物先導物同時沉積，以形成包括一種或多種金屬氧化物的陶瓷元件。
文檔編號H01L21/00GK101213638SQ200680023565
公開日2008年7月2日申請日期2006年6月30日優(yōu)先權日2005年6月30日
發(fā)明者L.皮爾·德羅什蒙申請人:L.皮爾·德羅什蒙

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