專利名稱：電元件及其制造方法和應用的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種具有一塊基板的電元件，該基板具有一個頂面和底面并至少部分地用一種電介質制成；在其頂面上設置一個上接觸層，而在其底面上則設置一個下接觸層。此外，本發明涉及該電元件的一種制造方法。其次，本發明涉及該電元件的應用。
上述類型的電元件是眾所周知的，其基板部分地用鈦酸鋇制成，這類電元件用于無線電信號的插接天線。上接觸層在一個饋給點處接通，無線電信號在該饋給點處輸入該基板中。這種天線的電性能例如頻率位置、輸入阻抗以及輻射性能是由上接觸層的尺寸及其相對于饋入點的位置來決定的。
在此公知的天線中，上接觸面沉積在該基板的平面的頂面上并在一個隨后的腐蝕過程中這樣結構化，使上接觸面具有要求的尺寸。同樣，用作接地觸點的下接觸面通過在基板的平坦的底面上的金屬化沉積來產生。這種元件用底面安裝到一塊印刷電路板上。上接觸層與印刷電路板的接觸是通過一個在基板以外延伸的觸針來實現的，該觸針在上接觸層上的觸點同時固定該饋給點。
上接觸面的沉積也可通過銀-絲網印刷金屬化來形成，從而可取消附加的結構化過程。
公知的插接天線的缺點是，在調節上接觸層的精確的尺寸時需要付出高昂的費用，因為除了沉積一層金屬層外，還必須應用附加的結構化過程。此結構化過程一般用光刻技術和掩模來完成。因為除了上接觸層的尺寸外，該層相對于基板或饋給點的位置也很重要，所以天線必須很精確地相對于該掩模進行定位。
這種公知的天線還有缺點，那就是上接觸面與印刷電路板的接通需要一個附加的觸針，該觸針必須在另一過程接通。此外，觸針的焊接也有缺點，必須注意將饋給點精確地保持在相對于上接觸層的位置上。
所以本發明的目的在于提出一種可作為天線用的電元件，且其上接觸層的制作可達到精確定界的尺寸或可達到精確定界的饋給點的制作而無需大的費用。
根據本發明，這個目的是通過權利要求1的一種電元件來實現的。本發明的其它改進、該元件的制造方法及其應用可從其他各項權利要求中得知。
本發明提出的電元件具有一塊基板，該基板有一個頂面和一個底面并至少部分地由一種電介質制成。該基板的頂面設置有一個凸起的或凹進的定界結構，該定界結構界定一個上接觸面。該上接觸面用一層上接觸層覆蓋。而在底面基板上則具有兩個相互絕緣的、分別用一層下接觸層覆蓋的下接觸面。
本發明的元件具有這樣的優點，上接觸層的尺寸是通過一個在元件基板中開槽的定界結構來界定的，從而可用很簡便的方式制作具有定界尺寸的上接觸層。
此外，本發明的電元件具有一個在基板內部延伸的連接元件，該連接元件用于下接觸層之一與上接觸層的導電連接。
該連接元件的優點是，通過它在基板內的位置精確地確定了信號在上接觸層中的饋入點，所以不是在元件安裝到印刷電路板上時才通過一根觸針的固定焊接來確定元件的電性能。
該連接元件的優點還在于，該元件不需要一根附加的觸針就可通過表面安裝器件安裝方法很便捷地安裝到一塊印刷電路板上。這種安裝例如可用回流焊接來實現。
選取用一種適合微波諧振器的陶瓷作為電介質，乃是特別有利的。這種陶瓷例如可以是CaTiO3-NdAlO3。這種陶瓷適合于1575.4兆赫的微波諧振器。具有這種陶瓷的元件可作為無線電信號天線使用。
在基板內部延伸的連接元件可以例如特別適合地做成導電層，該導電層涂覆在一個由一個孔形成的該基板的內表面上。該孔例如可通過在基板內鉆一個孔來構成。該孔在基板內形成內表面，該內表面可通過蒸發一種金屬來設置一層導電層。
該連接元件的這種制作方式的優點在于，早在基板成型時，在接觸層設置之前或在元件在一塊印刷電路板上安裝之前，信號在上接觸層的饋入點就已經通過該孔的位置確定了。所以饋入點的位置是固定的，而不需要在用相當復雜的方法在一塊印刷電路板上安裝元件時才可以確定。
此外，基板的底面具有一凸起或凹進的隔離結構的元件，是特別有利的。這種隔離結構使下接觸面相互隔離。借助于這樣一個隔離結構，在基板的底面上涂覆的接觸層也可類似于基板的頂面那樣合適地確定尺寸并相互隔離。特別是由此可實現作為元件第二連接的接地面的尺寸的確定。從而無需別的結構化過程就可在一個步驟中把下接觸層涂覆在元件的底面上。
此外，這樣的電元件是特別有利的，上接觸面設置一個或多個另外的凸起或凹進結構以增加其表面積。通過上接觸面的表面積的增加，同時達到了有效的電接觸面的增加，從而可減小該電元件的幾何尺寸。這尤其有利于在移動無線電范圍中所用的元件進一步小型化的進程。
這些另外的結構可具有不同的形狀，它們可以例如沿同心的圓或沿相互嵌套的正方形或矩形而延伸。這些另外的結構可以對稱于基板內的一個孔，但也可不必如此。
在基板頂面上的定界結構可做成凹進結構，即上接觸面與定界結構相反地凸起，是特別有利的。此外，如果上接觸層通過一種金屬膏的絲網印刷而構成，則無需另外的結構化即可借助于絲網印刷來形成由凹進的定界結構預先給定的接觸層的形狀。即在金屬膏的絲網印刷時，凹進的定界結構不接觸金屬膏，這就是說只有與定界結構反向的凸起的接觸面才被印刷。所以定界結構的形狀與該接觸層的形狀完全吻合。
在另一種有利的實施型式中，定界結構設計為凸起結構。這就是說，接觸面與定界結構相反地凹進。此外，當上接觸層是一層通過沉積方法涂覆的金屬層時，乃是有利的，因為這樣的金屬層可在基板的整個頂面上沉積，然后例如通過磨削又可輕易地從凸起的定界結構上將其去除掉。在這種實施型式中，定界結構的形狀也與上接觸層的形狀完全吻合。
此外，本發明提出了一種元件的制造方法，該方法包括下列步驟a)制作一塊基板，該基板具有一個帶一凸起的定界結構的頂面；b)在該基板的頂面上沉積一層接觸層；c)去掉凸起的定界結構的接觸層。
該接觸層的沉積例如可用汽相噴鍍或濺射法進行。去掉接觸層則可例如使用磨削。
元件的這種制造方法具有這樣的優點，它可以實現在基板上制作一層帶有確定尺寸的上接觸層的一種特別簡便而又廉價的方法。
此外，本發明提出了一種元件的制造方法，該方法包括下列步驟a)制作一塊基板，該基板具有一個帶一凹進的定界結構的頂面；b)用絲網印刷在與定界結構反向的基板頂面的凸起部分上涂覆一層接觸層。
本發明這個方法的優點是，用簡單的方式就可只在由定界結構確定的基板頂面的部分上涂覆接觸層而不需要事后進行結構化。之所以能夠做到這點，是因為在絲網印刷時所用的絲網印刷膏不與凹進的定界結構接觸，而只附著在基板頂面的凸起部分上。
通過在基板制作過程中借助于壓入來產生定界結構，可特別有利地實施上述方法。制作基板最好使用陶瓷材料，這類陶瓷材料在基板的制作過程中具有一種可變形的狀態，在這種變形狀態下，可通過凹進自身的壓入或者對于可互補的結構的凸起的壓入來制造凹進或凸起。特別是通過壓入可產生具有側面精度為10微米的定界結構。這樣的精度對于所要求的接觸面的精度來說是完全可以滿足的。
下面結合一些實施例和附圖來詳細說明本發明。
圖1示例性地表示根據本發明的一電元件的示意橫截面；圖2示例性地表示根據本發明的另一電元件的示意橫截面；圖3示例性地表示根據本發明的又一電元件的示意橫截面；圖4表示由圖3中的電元件的俯視圖。
圖1表示一個具有圓片狀基板1的電元件。該基板1用CaTiO3-NdAlO3制成。這種材料的介電常數ε為45。諧振頻率的溫度系數為每開氏溫度0±10ppm每開爾文。諧振頻率本身為1575兆赫。該基板具有大約18毫米的長度和寬度，其高度約為4毫米。圖1所示的電元件應用于接收GPS(全球定位系統)信號的插接天線。
在基板1的頂面上設置了一個凹進的定界結構2，這個定界結構2做成凹處，它界定一個接觸面3。該接觸面相對于定界結構2凸起。在接觸面3上，通過絲網印刷印刷一層厚度＞5微米的銀燒滲膏。這種燒滲膏在接觸面3上構成一層上接觸層4。無線電信號通過該上接觸層4饋入天線。
在基板1的底面上，設置了一個隔離結構11。該隔離結構設計成一個圓形槽形式的凹進結構。隔離結構11把外區的第一個下接觸面5與內區的第二個下接觸面6隔離開。用一個凹進的隔離結構11把第一個下接觸面5與第二個下接觸面6隔離開的優點是，兩個接觸面5、6都可借助于一個絲網印刷過程涂覆第一個下接觸層7或第二個下接觸層8。這兩個接觸層7、8無需別的措施就可相互電絕緣的。此外，通過基板1的形狀和隔離結構11的形狀可預先確定它們的幾何形狀。
此外在基板1中還設置了一個孔10，該孔在基板1內形成一個內表面，該內表面有金屬化層。該金屬化層構成一個將第二個下接觸層8與上接觸層4導電地連接的連接元件9。連接元件9例如可通過濺射或汽相噴鍍涂覆在基板1的內表面上。
連接元件9具有這樣的優點，即圖1所示的元件可用表面安裝元件安裝法安裝在一塊印刷電路板上，其中除了第一個下接觸層7(接地觸點)外，也可用連接元件9和第二下接觸層8使上接觸焊盤(上接觸層4)實現電接通。以此可取消借助觸針或其它類似物使上接觸層4與印刷電路板的補充的連接。
圖2表示一個與圖1所示元件很相似的元件。與圖1的區別在于定界結構2設計為凸起結構。定界結構2構成一個在基板1的頂面上沿其外緣延伸的凸緣。在基板1的底面上，隔離結構11同樣設計為凸起結構。不論是上接觸層4還是下接觸層7、8都可分別通過沉淀一層金屬層、例如通過汽相噴鍍或濺射進行涂覆并通過去掉凸起結構2、11的該金屬層而產生要求的形狀或相互絕緣。
圖3表示一個與圖2所示元件基本上相似的電元件。與圖2所示元件相反的是，圖3所示的元件具有一種另外的結構12，該結構由交錯布置的、沿方形線延伸的溝槽構成。通過這個另外的結構12擴大了上接觸層4的表面面積，從而擴大了有效的電接觸面。應當注意的是，這個另外的結構12的結構高度必須小于定界結構2的結構高度，因為不這樣的話，就不再可能例如通過磨削來有選擇地去除汽相噴鍍到或濺射到定界結構2上的金屬層。
圖4表示圖3所示元件的俯視圖。從圖中可以看出，該另外的結構12以同心交錯布置的矩形溝槽的形式設計在基板1的頂面上。
本發明不限于圖示的實施例，而是通過權利要求1、權利要求8和權利要求9來定義其最普遍的形式。
權利要求
1.具有一塊基板(1)的電元件，該基板具有一個頂面和一個底面并至少部分地用一種電介質制成，-在其頂面上，一個凸起的或凹進的定界結構(2)界定一個上接觸面(3)，該上接觸面用一層上接觸層(4)覆蓋，-其底面則具有兩個相互絕緣的、分別用一層下接觸層(7、8)覆蓋的下接觸面(5、6)，-其中下接觸層(5、6)之一通過一個在基板(1)內延伸的連接元件(9)與上接觸層(4)導電連接。
2.按照權利要求1的元件，其中，該電介質是一種適用于微波諧振器的陶瓷。
3.按權利要求1至2的元件，其中，該連接元件(9)是一層導電層，該導電層印刷在一個通過一個孔(10)構成的基板(1)的內表面上。
4.按權利要求1至3的元件，其中，基板(1)的底面具有一個凸起的或凹進的隔離結構(11)，該隔離結構把下接觸面(5、6)相互隔開。
5.按權利要求1至4的元件，其中，為了擴大接觸面(3)的表面面積，該上接觸面設置有一或多個其它的凸起的或凹進的結構(12)。
6.按權利要求1至5的元件，其中，該定界結構(2)是凹進的，而上接觸層(4)則通過一種用絲網印刷印刷的金屬膏構成。
7.按權利要求1至5的元件，其中，定界結構(2)是凸起的，而上接觸層(4)則是一層用沉積法沉積的金屬層。
8.按權利要求1至7的元件的制造方法，包括下列步驟a)制作一塊基板(1)，該基板具有一個頂面，該頂面具有一個凸起的定界結構(2)；b)在基板(1)的頂面上沉積一層接觸層；c)去掉該凸起定界結構的接觸層(4)。
9.按權利要求1至7的元件的制造方法，包括下列步驟a)制作一塊基板(1)，該基板具有一個頂面，該頂面具有一個凹進的定界結構(2)；b)借助于絲網印刷在基板(1)的與定界結構(2)反向的頂面的凸起部分上涂覆一層接觸層(4)。
10.按權利要求8或9的方法，其中，在制作基板(1)的過程中，通過壓入而產生定界結構(2)。
11.按權利要求1至7的元件用作無線電信號的天線。
全文摘要
本發明涉及一種具有一塊基板(1)的電元件，該基板具有一個頂面和一個底面并至少部分地用一種電介質制成，在其頂面上，一個凸起的或凹進的定界結構(2)界定一個上接觸面(3)，該上接觸面用一層上接觸層(4)覆蓋；而其底面則具有兩個相互絕緣的、分別用一層下接觸層(7，8)覆蓋的下接觸面(5、6)，且下接觸層(5、6)之一通過一個在基板(1)內延伸的連接元件(9)與上接觸層(4)導電連接。此外，本發明涉及該電元件的一種制造方法及其應用。本發明的元件具有這樣的優點，上接觸面(3)可通過絲網印刷或汽相噴鍍容易地涂覆成一定的尺寸，從而可容易地制造具有確定性能(例如頻率位置和輸入阻抗)的天線。
文檔編號H01P11/00GK1446387SQ01813834
公開日2003年10月1日 申請日期2001年7月3日 優先權日2000年8月28日
發明者C·布洛克, R·格雷比恩, M·邁爾, K·翁厄格 申請人:埃普科斯股份有限公司