疊層式高通濾波器的制造方法
【專利摘要】一種疊層式高通濾波器，包括基體、設置在基體外側的輸入端電極、輸出端電極以及接地端電極；基體包括依次疊設的：第一基板和設置于第一基板上的第一極板和第二極板；第二基板和設置于第二基板上的第三極板和第四極板；第三極板和第一極板構成第一電容；第四極板和第二極板構成第四電容；第三基板和設置于第三基板上的第五極板；第五極板與第三極板構成第二電容；第五極板與第四極板構成第三電容；第四基板和設置于第四基板上的第一平面螺旋電感和第三平面螺旋電感；以及第五基板和設置于第五基板上的第二平面螺旋電感。上述疊層式高通濾波器的電性能較好且制備工藝簡單、體積較小。
【專利說明】
疊層式局通濾波裔
技術領域
[0001]本實用新型涉及電子器件技術領域，特別是涉及一種疊層式高通濾波器。
【背景技術】
[0002]在微波技術突飛猛進的發(fā)展中，微波濾波器已成為無源微波元件的主角之一，它是微波系統(tǒng)中用來分離或組合各種不同頻率信號的重要元件。隨著電子系統(tǒng)向小型化、輕量化和高性能方向不斷發(fā)展，對器件的尺寸及性能要求提出更高的要求。傳統(tǒng)的高通濾波器一般采用平面結構，把電容和電感等電抗元件焊接在PCB板上組成濾波器。這種濾波器占用面積較大，且在高頻時會產生較大寄生電容或電感，不能滿足射頻電路的需求。為適應射頻電路的需求，部分高通濾波器采用LTCC(Low Temperature Co-fired Ceramic、低溫共燒陶瓷)技術將電感、電容元件集成在一個陶瓷基體內，形成獨石結構。傳統(tǒng)的LTCC技術制備的疊層式高通濾波器存在較大的寄生電感或電容，電性能較差，且制備工藝結構復雜且體積較大。
【實用新型內容】
[0003]基于此，有必要提供一種電性能較好且制備工藝簡單、體積較小的疊層式高通濾波器。
[0004]—種疊層式高通濾波器，包括基體、設置在所述基體外側的輸入端電極、設置在所述基體外側的輸出端電極以及設置在所述基體外側的接地端電極;所述基體為疊層式結構，包括依次疊設的:第一基板和設置于所述第一基板上的第一極板和第二極板;所述第一極板與所述第二極板相互絕緣;所述第一極板與所述輸入端電極連接;所述第二極板與所述輸出端電極連接;第二基板和設置于所述第二基板上的第三極板和第四極板;所述第三極板和所述第四極板相互絕緣;所述第三極板和所述第一極板構成第一電容;所述第四極板和所述第二極板構成第四電容；第三基板和設置于所述第三基板上的第五極板;所述第五極板與所述第三極板構成第二電容;所述第五極板與所述第四極板構成第三電容;第四基板和設置于所述第四基板上的第一平面螺旋電感和第三平面螺旋電感;所述第一平面螺旋電感和所述第三平面螺旋電感相互絕緣;所述第一平面螺旋電感一端與所述接地端連接，另一端通過第一通孔電極與所述第三極板連接;所述第三平面螺旋電感一端與所述接地端電極連接，另一端通過第三通孔電極與所述第四極板連接；以及第五基板和設置于所述第五基板上的第二平面螺旋電感;所述第二平面螺旋電感一端與所述接地端電極連接，另一端通過第二通孔電極與所述第五極板連接。
[0005]在其中一個實施例中，所述基體為長方體結構，以所述基體上經過所述基體的中心且垂直于所述基體的長度方向的面為對稱面;所述輸入端電極和輸出端電極關于所述對稱面對稱分布于基體的兩端;所述第一極板和所述第二極板關于所述對稱面對稱分布于第一基板上;所述第三極板和所述第四極板關于所述對稱面對稱分布于第二基板上;所述第一平面螺旋電感和所述第三平面螺旋電感關于所述第四基板的中心呈中心對稱分布。
[0006]在其中一個實施例中，所述接地端電極包括第一接地端電極和第二接地端電極；所述第一接地端電極和所述第二接地端電極對稱分布于所述基體上的兩側面的中間位置；所述第一平面螺旋電感與所述第二接地端電極連接;所述第二平面螺旋電感、所述第三平面螺旋電感分別與所述第一接地端電極連接。
[0007]在其中一個實施例中，還包括標識部;所述標識部設置于所述基體的外表面，用于標識所述基體上的輸入端電極或者輸出端電極所在位置。
[0008]在其中一個實施例中，所述基體內的基板為由低溫共燒陶瓷材料形成的陶瓷基板。
[0009]在其中一個實施例中，所述陶瓷基板為由相對介電常數在6?9且介質損耗因數小于等于0.002的陶瓷材料形成的陶瓷基板。
[0010]在其中一個實施例中，所述陶瓷基板為由相對介電常數在6.7?7.7且介質損耗因數小于等于0.001的陶瓷材料形成的陶瓷基板。
[0011]在其中一個實施例中，所述輸入端電極、所述輸出端電極以及所述接地端電極均為三層結構端電極;所述三層結構端電極包括與基體接觸的銀層、設置于中間層的鎳層以及設置于最外層的錫層。
[0012]在其中一個實施例中，所述第一平面螺旋電感、所述第二平面螺旋電感以及所述第三平面螺旋電感上與接地端電極連接的一端的寬度大于平面螺旋電感上其他位置處的寬度。
[0013]上述疊層式高通濾波器，由三個平面螺旋電感和四個電容構成。其中，三個平面螺旋電感分別布置在兩個平面上，四個電容布置在三個平面上，可減少縱向空間占用層數，使得成型工藝簡單化并實現濾波器的小型化。同時，采用平面螺旋電感在高頻時可減小電感的寄生電容;采用兩個相對平面形成電容，可減小電容的寄生參數，從而使得濾波器在高頻時具有優(yōu)異的電性能。
【附圖說明】
[0014]圖1為一實施例中的疊層式高通濾波器的等效電路圖；
[0015]圖2為一實施例中的疊片式高通濾波器的外部結構示意圖；
[0016]圖3為圖2所示的疊片式高通濾波器的內部結構示意圖；
[0017]圖4為圖3中的第一基板示意圖；
[0018]圖5為圖3中的第二基板示意圖；
[0019]圖6為圖3中的第三基板示意圖；
[0020]圖7為圖3中的第四基板示意圖；
[0021]圖8為圖3中的第五基板示意圖；
[0022]圖9為一實施例中的疊層式高通濾波器的插入損耗曲線圖；
[0023]圖10為一實施例中的疊層式高通濾波器的駐波性能曲線圖。
【具體實施方式】
[0024]為了使本實用新型的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。
[0025]—種疊層式高通濾波器，采用集總參數設計的特殊結構，將三個平面螺旋電感和四個單層電容組成七階濾波器，利用LTCC成型技術集成在一個陶瓷基體內，形成獨石結構，不僅可以大大縮小濾波器的體積，還可以提高濾波器的集成度和可靠性，提高濾波器的使用頻率。
[0026]圖1為一實施例中的疊層式高通濾波器的等效電路圖，該等效電路圖為左右對稱結構。參見圖1，本實施例中，第一電容Cl、第二電容C2、第三電容C3以及第四電容C4依次串聯在輸入端和輸出端之間。第一電感LI的一端連接于第一電容Cl和第二電容C2之間，另一端接地。第二電感L2的一端連接于第二電容C2和第三電容C3之間，另一端接地。第三電感L3的一端連接于第三電容C3和第四電容C4之間，另一端接地。其中，第一電容Cl和第四電容C4對稱設置，第二電容C2和第三電容C3對稱設置，第一電感LI和第三電感L3對稱設置，第二電感L2則設置于電路中間位置，從而使得整個電路呈左右對稱結構。
[0027]圖2為一實施例中的疊層式高通濾波器的外部結構示意圖，其包括基體100、設置于基體100外側的輸入端電極210、設置于基體100外側的輸出端電極220以及設置于基體100外側的接地端電極230。在本實施例中，基體100為長方體，基體100上經過基體100的中心且垂直于基體100的長度方向的面為對稱面。疊層式高通濾波器關于對稱面呈左右對稱結構。疊片式高通濾波器中的三個平面螺旋電感和四個單層電容封裝在尺寸為3.2mm*
1.6mm*0.9mm(長*寬*高，公差±0.1mm)的基體100內。在其他的實施例中，基體100也可以為正方體結構?；w100為低溫共燒陶瓷基體，由低溫共燒陶瓷粉料制成。燒結溫度小于等于900°C，優(yōu)選的燒結溫度為880°C±10°C。陶瓷粉料的相對介電常數在6?9，介質損耗因數tana小于等于0.002。優(yōu)選的，陶瓷粉料的相對介電常數在7.2±0.5，介質損耗因數tana小于等于0.001。
[0028]輸入端電極210和輸出端電極220分別設置于基體100的長度方向的兩端上，并且關于對稱面對稱分布。接地端電極230則設置于基體100的長度方向的側面上。在本實施例中，接地端電極230包括第一接地端電極232和第二接地端電極234。第一接地端電極232和第二接地端電極234對稱分布于基體100的兩側面的中間位置。具體地，第一接地端電極232和第二接地端電極234的對稱軸位于對稱面上。輸入端電極210、輸出端電極220以及接地端電極230均為濾波器的端電極。在本實施例中，端電極均由三層金屬漿料制成，最內層(與基體100接觸的一層)為銀漿，銀漿含量為60% ±20%，銀漿燒結溫度小于等于800°C，中間層為鎳層，最外層為錫層。三層結構端電極可以保證濾波器焊接的可靠性。疊層式高通濾波器還包括設置于基體100外側的標識部240。標識部240設置于基體100的外表面，用于標識基體100的輸入端電極210或者輸出端電極220所在位置。在本實施例中，標識部240由能與基體100共燒且?guī)в蓄伾奶沾蓾{料印制而成，其設置于基體100上靠近輸入端電極210的一端。
[0029]圖3為圖2中的疊片式高通濾波器的內部結構示意圖，圖4?圖8則為基體100內各基板示意圖。下面結合圖3?圖8對本實施例中的疊層式高通濾波器的內部結構做詳細說明。基體100為疊層式結構，通過多層介質膜疊壓形成。基體100包括依次由上至下疊設的第一基板110、第二基板120、第三基板130、第四基板140以及第五基板150?？梢岳斫?，在各基板之間疊壓有多層的介質膜。
[0030]參見圖4，第一基板110上設置有用于形成電容的第一極板112和第二極板114。第一極板112和第二極板114相互絕緣設置，且關于對稱面(或者第一基板110在長度方向的對稱軸)左右對稱分布于第一基板110上。第一極板112上遠離第二極板114的一端與輸入端電極210進行電連接。第二極板114上遠離第一極板112的一端與輸出端電極220進行電連接。其中，第一極板112作為第一電容Cl的上極板，第二極板114則作為第四電容C4的上極板。在本實施例中，第一極板112和第二極板114為長方體結構，其體積大小為1.45mm*0.85mm*O-Olmm0
[0031]參見圖5，第二基板120上設置有用于形成電容的第三極板122和第四極板124。第三極板122和第四極板124相互絕緣設置，且關于對稱面左右對稱分布于第二基板120上。其中，第三極板122作為第一電容Cl的下級板，第四極板124則作為第四電容C4的下級板，從而使得第三極板122和第一電極112構成第一電容Cl，第四極板124和第二極板114構成第四電容C4。在本實施例中，第三極板122同時作為第二電容C2的上極板，第四極板124同時作為第三電容C 3的上極板。第三極板12 2和第四極板12 4為長方體結構，其體積大小為1.3 m m *
0.90mm氺0.0lmm0
[0032]參見圖6，第三基板130上設置用于形成電容的第五極板132。第五極板132位于第三基板130的中間位置，且關于對稱面左右對稱分布。第五極板132同時作為第二電容C2和第三電容C3的下級板，從而使得第五極板132和第三極板122構成第二電容C2，與第四極板124構成第三電容C3。在本實施例中，第五極板132為長方體結構，其體積大小為1.0mm*
0.85mm*0.0lmm
[0033]參見圖7，第四基板140上設置有第一平面螺旋電感LI和第三平面螺旋電感L3。第一平面螺旋電感LI和第三平面螺旋電感L3相互絕緣設置，并且第一平面螺旋電感LI和第三平面螺旋電感L3關于第四基板140的中心呈中心對稱分布。第一平面螺旋電感LI的一端通過基體100內的第一通孔電極162與第三極板122電連接，另一端作為接地端142與第二接地端電極234進行電連接。第三平面螺旋電感L3的一端通過基體100內的第三通孔電極166與第四極板124電連接，另一端作為接地端144與第一接地端電極232進行電連接。
[0034]參見圖8，第五基板150上設置有第二平面螺旋電感L2。第二平面螺旋電感L2設置于第五基板150的中間位置。第二平面螺旋電感L2—端通過第二通孔電極164與第五極板132電連接，另一端作為接地端152與第一接地端電極232電連接。在本實施例中，第一通孔電極162、第二通孔電極164和第三通孔電極166的通孔直徑為0.16mm。第一平面螺旋電感L1、第二平面螺旋電感L2以及第三平面螺旋電感L3的線徑為95μπι。并且，平面螺旋電感的接地端的引出時線條寬度變寬，寬度范圍在0.25mm?0.5mm。變寬的引出端可以保證濾波器內電極和端電極連接的可靠性。
[0035]在本實施例中，第一極板112、第二極板114、第三極板122、第四極板124、第五極板132、第一平面螺旋電感L1、第二平面螺旋電感L2以及第三平面螺旋電感L3構成濾波器的內電極。內電極均由低溫銀漿制成，銀漿燒結溫度880 °C ± 1 °C，銀漿含銀量85 % ± 1 %，銀層厚度 10μηι±3μηι。
[0036]上述疊層式高通濾波器，由三個平面螺旋電感和四個電容構成。其中，三個平面螺旋電感分別布置在兩個平面上，四個電容布置在三個平面上，可減少縱向空間占用層數，減小成型過程所需網版，使得成型工藝簡單化并實現濾波器的小型化。同時，采用平面螺旋電感在高頻時可減小電感的寄生電容;采用兩個相對平面形成電容，可減小電容的寄生參數，從而使得濾波器在高頻時具有優(yōu)異的電性能。上述疊層式高通濾波器的截止頻率在1000MHz?1810MHz。上述層疊式高通濾波器具有體積小、通帶內插入損耗小、帶外抑制高、溫度性好的特點，并且加工成本低，因此擁有廣闊的應用前景，可以適用于諧波抑制器、微波發(fā)射器/接收器、直流電路板中的射頻抑制、DC-DC模塊中的數模轉化器中，并可以應用于微波通信、雷達導航、衛(wèi)星通信、汽車電子、電子對抗等技術領域。
[0037]圖9為上述疊層式高通濾波器的插入損耗曲線圖，其橫坐標為頻率，單位為Hz，其縱坐標為插入損耗，單位為dB。從圖9就可以看出，該疊層式高通濾波器的截止頻率為1560MHz，通帶1950MHz?4000MHz內的插入損耗小于等于1.3dB;阻帶抑制DC?1290MHz內的插入損耗大于等于20dB，DC?1090MHz內則大于等于40dB。圖10為上述疊層式高通濾波器的駐波性能曲線圖，其橫坐標為頻率，單位為Hz，其縱坐標為駐波比，單位為I。從圖10中可以看出，其通帶1700MHz?4000MHz內的駐波比小于等于1.6。綜上，上述疊層式高通濾波器具有較小的通帶插入損耗以及通帶駐波比，即其具有較好的電性能。
[0038]以上所述實施例的各技術特征可以進行任意的組合，為使描述簡潔，未對上述實施例中的各個技術特征所有可能的組合都進行描述，然而，只要這些技術特征的組合不存在矛盾，都應當認為是本說明書記載的范圍。
[0039]以上所述實施例僅表達了本實用新型的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對實用新型專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本實用新型的保護范圍。因此，本實用新型專利的保護范圍應以所附權利要求為準。
【主權項】
1.一種疊層式高通濾波器，包括基體、設置在所述基體外側的輸入端電極、設置在所述基體外側的輸出端電極以及設置在所述基體外側的接地端電極;其特征在于，所述基體為疊層式結構，包括依次疊設的: 第一基板和設置于所述第一基板上的第一極板和第二極板;所述第一極板與所述第二極板相互絕緣;所述第一極板與所述輸入端電極連接;所述第二極板與所述輸出端電極連接； 第二基板和設置于所述第二基板上的第三極板和第四極板;所述第三極板和所述第四極板相互絕緣;所述第三極板和所述第一極板構成第一電容;所述第四極板和所述第二極板構成第四電容； 第三基板和設置于所述第三基板上的第五極板;所述第五極板與所述第三極板構成第二電容;所述第五極板與所述第四極板構成第三電容； 第四基板和設置于所述第四基板上的第一平面螺旋電感和第三平面螺旋電感;所述第一平面螺旋電感和所述第三平面螺旋電感相互絕緣;所述第一平面螺旋電感一端與所述接地端連接，另一端通過第一通孔電極與所述第三極板連接;所述第三平面螺旋電感一端與所述接地端電極連接，另一端通過第三通孔電極與所述第四極板連接;以及 第五基板和設置于所述第五基板上的第二平面螺旋電感;所述第二平面螺旋電感一端與所述接地端電極連接，另一端通過第二通孔電極與所述第五極板連接。2.根據權利要求1所述的疊層式高通濾波器，其特征在于，所述基體為長方體結構，以所述基體上經過所述基體的中心且垂直于所述基體的長度方向的面為對稱面； 所述輸入端電極和輸出端電極關于所述對稱面對稱分布于基體的兩端； 所述第一極板和所述第二極板關于所述對稱面對稱分布于第一基板上； 所述第三極板和所述第四極板關于所述對稱面對稱分布于第二基板上； 所述第一平面螺旋電感和所述第三平面螺旋電感關于所述第四基板的中心呈中心對稱分布。3.根據權利要求1所述的疊層式高通濾波器，其特征在于，所述接地端電極包括第一接地端電極和第二接地端電極;所述第一接地端電極和所述第二接地端電極對稱分布于所述基體上的兩側面的中間位置;所述第一平面螺旋電感與所述第二接地端電極連接;所述第二平面螺旋電感、所述第三平面螺旋電感分別與所述第一接地端電極連接。4.根據權利要求1所述的疊層式高通濾波器，其特征在于，還包括標識部;所述標識部設置于所述基體的外表面，用于標識所述基體上的輸入端電極或者輸出端電極所在位置。5.根據權利要求1所述的疊層式高通濾波器，其特征在于，所述基體內的基板為由低溫共燒陶瓷材料形成的陶瓷基板。6.根據權利要求5所述的疊層式高通濾波器，其特征在于，所述陶瓷基板為由相對介電常數在6?9且介質損耗因數小于等于0.002的陶瓷材料形成的陶瓷基板。7.根據權利要求6所述的疊層式高通濾波器，其特征在于，所述陶瓷基板為由相對介電常數在6.7?7.7且介質損耗因數小于等于0.001的陶瓷材料形成的陶瓷基板。8.根據權利要求1所述的疊層式高通濾波器，其特征在于，所述輸入端電極、所述輸出端電極以及所述接地端電極均為三層結構端電極;所述三層結構端電極包括與基體接觸的銀層、設置于中間層的鎳層以及設置于最外層的錫層。9.根據權利要求1所述的疊層式高通濾波器，其特征在于，所述第一平面螺旋電感、所述第二平面螺旋電感以及所述第三平面螺旋電感上與接地端電極連接的一端的寬度大于平面螺旋電感上其他位置處的寬度。
【文檔編號】H03H5/00GK205545171SQ201620031939
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年1月13日
【發(fā)明人】林亞梅, 黃寒寒, 龐巖, 劉季超, 朱建華, 王志華
【申請人】深圳振華富電子有限公司