專利名稱：一種多層陶瓷介質(zhì)濾波器的制作方法
技術領域：
本實用新型主要涉及一種帶通濾波器，尤其涉及一種多層陶瓷介質(zhì)帶通濾波器。
背景技術：
現(xiàn)有LC結構的多層濾波器，如申請?zhí)枮?1142905的專利，它采用多層通孔疊合技術，疊合后通孔相連形成電感L與電容C連接，組成LC諧振器，諧振器與諧振器相互耦合組成濾波器。其制造加工過程較復雜，每層疊合前先打孔、再用填孔工藝在每個孔內(nèi)填入金屬漿料形成盲孔，然后再疊合。在填孔時容易產(chǎn)生漏空，燒成后內(nèi)部易形成斷線，產(chǎn)品的不良率較高。

發(fā)明內(nèi)容
本專利主要對上述LC多層濾波器的不足，在結構上采用平面設計，不設通孔，有效提高制造工藝的一致性、可靠性和產(chǎn)品的合格率。本專利用λ/4(λ為帶通濾波器中心頻率的波長)帶狀線組成抽頭式諧振器組合的濾波器結構，采用平面設計結構，加工時不需要在疊層上打通孔，用陶瓷與金屬低溫共燒(LTCC)技術，采用低介電常數(shù)陶瓷材料，通過結構優(yōu)化可在相同的濾波器體積上，設計出不同頻率、不同通帶寬度的濾波器。本實用新型的技術方案如下
一種多層陶瓷介質(zhì)濾波器，包括濾波器外電極由濾波器屏蔽接地的金屬電極101a、101b和濾波器輸入輸出的金屬端電極102a、102b構成；濾波器內(nèi)電極包含屏蔽接地電極102、105，帶狀線抽頭式諧振器103a、103b，電容器104a、104b、104c；多個片狀陶瓷介質(zhì)層1a、1b、1c、1d、1e、1f；在各個所述片狀陶瓷介質(zhì)層平面上采用陶瓷與金屬低溫共燒技術涂覆有所述濾波器內(nèi)電極，并將所述涂覆有濾波器內(nèi)電極的各個片狀陶瓷介質(zhì)層層疊在一起。所述帶狀線抽頭式諧振器103a、103b布置在屏蔽電極陶瓷介質(zhì)層1b的下方陶瓷介質(zhì)層1c，構成帶狀線抽頭式諧振器的103a、103b長度是所述濾波器中心頻率波長的四分之一；所述電容器104a、104b、104c布置在抽頭式諧振器陶瓷介質(zhì)層1c的下方陶瓷介質(zhì)層1d，所述電容器104a、104b與屏蔽接地的外電極101a、101b連接接地構成負載電容；在所述的一種多層陶瓷介質(zhì)濾波器中，所述電容器也可以分二層布置，與接地線連接的所述電容器203a、203b布置在陶瓷介質(zhì)層2C上；所述電容器205c布置在陶瓷介質(zhì)層2e上，在二層陶瓷介質(zhì)層2c、2e的中間為抽頭式諧振器陶瓷介質(zhì)層2d，以減少電容器之間分布電容的干擾；在所述的一種多層陶瓷介質(zhì)濾波器中，所述帶狀線抽頭式諧振器及所述電容器在各自陶瓷介質(zhì)層中可以各增加一組，即增加諧振器及電容器的數(shù)量；在所述帶狀線抽頭式諧振器404f、404h中加入金屬帶404g，即在陶瓷介質(zhì)層4d中增加一個帶狀線抽頭式諧振器404g；在所述電容器403c、403e中間加入金屬帶403d，即在陶瓷介質(zhì)層4c中增加一個與接地線連接的電容器403d；在所述電容器405c所在陶瓷介質(zhì)層4e中加入金屬帶405d，即在陶瓷介質(zhì)層4e中增加一個電容器405d。
所述的多層陶瓷介質(zhì)濾波器中，在屏蔽電極所在的陶瓷介質(zhì)層6b下方可以增加一層布有電容器603c的陶瓷介質(zhì)層，并在所述布有電容器603c的陶瓷介質(zhì)層下方，增加一層布有帶狀線抽頭式諧振器604e、604f的陶瓷介質(zhì)層6d，并通過濾波器屏蔽接地的金屬電極101a、101b使二個諧振器陶瓷介質(zhì)層6d、6f間的諧振器相互電氣并聯(lián)，有效降低濾波器通帶頻率；在所述的一種多層陶瓷介質(zhì)濾波器中，所述濾波器還可以包括一個陶瓷介質(zhì)層5f，并緊鄰下層的屏蔽電極層，在該層上布有起旁路電容陷波作用的金屬線506d，與所述濾波器接地的金屬電極101a、101b連接；在所述陶瓷介質(zhì)層5f的兩側邊緣有二條金屬帶506a、506b，分別與所述濾波器輸入輸出的金屬端電極102a、102b相連接；在所述的一種多層陶瓷介質(zhì)濾波器中，所述屏蔽接地電極302d、306d的金屬層邊緣開有缺口302C、306C，在缺口處只露出陶瓷介質(zhì)；屏蔽接地電極302d、306d的金屬層部分與所述濾波器的屏蔽接地的金屬電極101a、101b連接；在所述的多層陶瓷介質(zhì)濾波器中，所述多層陶瓷介質(zhì)層的最上層及最下層是二個陶瓷介質(zhì)保護層，所述濾波器內(nèi)電極是由金屬材料組成。
這種設計結構的濾波器可以在制造加工過程中采用大版集中排列，陶瓷漿料流延成型，CCD照相定位自動精密絲網(wǎng)印刷，疊合精度高，工藝一致性好，因此能適應自動化大批量生產(chǎn)，有效降低生產(chǎn)成本，使產(chǎn)品工藝一致性容易控制，不良率低。


圖1為本實用新型第一個實施例的結構分解示意圖圖2為本實用新型第一個實施例的外形圖圖3為本實用新型第二個實施例的結構分解示意圖圖4為本實用新型第二個實施例的等效電路圖圖5本實用新型第三個實施例的結構分解示意圖；圖6為本實用新型第四個實施例的結構分解示意圖圖7為本實用新型第四個實施例的等效電路圖圖8為本實用新型第五個實施例的結構分解示意圖圖9為本實用新型第五個實施例的等效電路圖圖10為本實用新型第六個實施例的結構分解示意圖圖11為本實用新型第六個實施例的等效電路圖圖12為本實用新型第七個實施例的結構分解示意圖圖13為本實用新型第七個實施例的等效電路圖圖14本實用新型第八個實施例的結構示意圖。
具體實施方式
以下參照附圖1、圖2說明本實用新型第一個實施例的結構原理圖1是多層陶瓷介質(zhì)λ/4帶狀線濾波器的分解透視圖，圖2是濾波器外形圖。該結構是多層濾波器最基本的結構，帶斜線的陰影部分為金屬面，可以用Ag、Cu、Au等材料，通過印刷、蒸發(fā)涂覆等技術形成。1a、1b、1c、1d、1e、1f為片狀陶瓷介質(zhì)層，根據(jù)設計要求，陶瓷介質(zhì)厚度可以各不相同，其中1a、1f為濾波器的上下保護層。
濾波器外電極由金屬材料101a、101b、102a、102b構成，其中101a、101b為濾波器屏蔽接地的金屬電極；102a、102b為濾波器輸入輸出的金屬端電極。
濾波器內(nèi)電極由金屬材料102、105、103a、103b、104a、104b、104c構成，其中102、105為屏蔽接地電極；103a、103b為λ/4帶狀線抽頭式諧振器；104a、104b、104c為電容器，其中104a、104b通過陶瓷介質(zhì)1c與103a、103b形成電容，并與屏蔽接地的外電極101a、101b連接接地，成為λ/4帶狀線抽頭式諧振器的負載電容；104c通過陶瓷介質(zhì)1c與103a、103b形成電容，連接成兩個λ/4帶狀線抽頭式諧振器相互的耦合電容。
本實用新型的第二個實施例如圖3、圖4所示將圖1結構中陶瓷介質(zhì)層1d層中104a、104b與104c分成圖3所示結構2c、2e兩層。104a和104b改為203a和203b放在2c層，104c改為205放在2e層。結構改變后，可避免圖1結構中104a、104b與104c之間的分布電容干擾，而且可分別獨立調(diào)整頻率及衰減極點位置，降低制造工藝難度，提高可靠性。圖4為第二個實施例的等效電路圖。
本實用新型的第三個實施例如圖5所示將圖3結構中的內(nèi)電極202、203a、203b、204a、204b、205、206進行工藝性優(yōu)化，優(yōu)化后可使燒成時陶瓷介質(zhì)層相互間的充分結合(不分層)將屏蔽層電極202改成圖5的302c、302d組合的形狀，其中形成的金屬層缺口302c使濾波器在燒成過程中，讓3a與3b兩層陶瓷有效地結合，不產(chǎn)生分層現(xiàn)象。無缺口的部分外露金屬，與圖1中的屏蔽接地的金屬電極101a、101b連接，保證濾波器接地屏蔽效果。
為了優(yōu)化提高濾波器輸入輸出外電極與陶瓷體的結合力，在3b、3c、3d、3e、3f陶瓷介質(zhì)層兩端增加金屬帶302a、302b、303a、303b、304a、304b、305a、305b、306a、306b，除了304a、304b內(nèi)接λ/4帶狀線諧振器304e、304f外，302a、302b、303a、303b、305a、305b、306a、306b都與內(nèi)電極脫離，不改變各層內(nèi)電極的作用，其外露金屬部分與圖1中的外電極102a、102b連接，增強濾波器輸入輸出電極與陶瓷體的結合強度。
優(yōu)化后可減小切割工藝誤差引起的內(nèi)電極圖案尺寸變化，以及保持濾波器厚度的結構平衡增加303e、303f、304c、304d，其中303e、303f與負載電容303c、303d對稱，304c、304d與λ/4帶狀線諧振器304e、304f對稱。當大版切割產(chǎn)生的誤差在100μm范圍內(nèi)時，每層圖案的尺寸錯位仍能得到補償，不改變圖案在濾波器結構中的作用。
優(yōu)化后將圖3的耦合電容205改成305c，其中間細兩端寬的結構減小了金屬面積和分布電容，而耦合電容的作用不受影響。
本實用新型第四個實施例如圖6、圖7所示電性能優(yōu)化，在圖5結構基礎上增加λ/4帶狀線諧振器數(shù)量，可改善濾波器通帶特性(通帶波動)，增加阻帶衰減深度將圖5中3c、3d、3e各層的金屬帶改為圖6的結構，即增加金屬帶403d、403g、404d、404g、405c，其中403d為負載電容，404g為λ/4帶狀線諧振器，405c為λ/4帶狀線諧振器404f、404g的耦合電容，405d為λ/4帶狀線諧振器404g、404h的耦合電容。
優(yōu)化后濾波器等效電路如圖7(3組諧振電路)。
優(yōu)化后電性能調(diào)整改變403c、403d、403e長度，或404f、404g、404h的長度可改變通帶頻率；改變404f與404g與404h間距可改變通帶寬度，改變405c、405d的平面位置可改變波形衰減極點頻率。
本實用新型的第五個實施例如圖8所示在圖6結構基礎上增加5f(506a、506b、506c、506d、506e)層，可將濾波器特性曲線中的波形衰減極點頻率移到通帶的低端，圖8中增加了506a、506b、506c、506d、506e，其中506a、506b為提高濾波器輸入輸出外電極與陶瓷體的結合力，506c、506e為減小切割工藝誤差引起的內(nèi)電極圖案尺寸變化，以及保持濾波器厚度的結構平衡，506d起旁路電容陷波作用，調(diào)整5e層的陶瓷介質(zhì)厚度可改變旁路電容量，能直接改變?yōu)V波器的衰減極點頻率，使其移動到需要的頻點。
優(yōu)化結構后濾波器的等效電路如圖9，CL1、CL2、CL3是506d與λ/4帶狀線諧振器504f、504g、504h形成的等效旁路電容，它們的垂直對應位置也與濾波器的輸入輸出阻抗有關，調(diào)整這個位置可改變?yōu)V波器回波損耗。
優(yōu)化后濾波器特性曲線波形的衰減極點頻率在通帶的低端，使通帶的上升沿陡度增加。
本實用新型的第六個實施例如圖10結構所示結構優(yōu)化在圖5結構基礎上增加6c(603a、603b、603c)、6d(604a、604b、604c、604d、604e、604f)兩層，可直接降低濾波器的通帶頻率約20～40％，而不必增加濾波器的平面尺寸。圖10中增加的604e、604f與606e、606f通過圖1的101a、101b電氣并聯(lián)，等效為λ/4帶狀線諧振器長度有效加長，濾波器通帶頻率降低。
優(yōu)化結構后濾波器的等效電路如圖11，R3、R4為增加的λ/4帶狀線諧振器604e、604f，C2為增加的耦合電容603c。
本實用新型的第七個實施例如圖12所示在圖8結構基礎上增加7d(704a、704b、704c、704d、704e、704f、704g、704h)層，同時將圖8中5e層移動到圖12的7C層位置。優(yōu)化后可降低濾波器的通帶頻率約20～40％，或在濾波器通帶頻率不降低的情況下使平面圖案減小，實現(xiàn)濾波器結構的小型化。增加的704f、704g、704h與706f、706g、706h通過圖1的101a、101b電氣并聯(lián)，等效為λ/4帶狀線諧振器長度有效加長，濾波器通帶頻率降低。
優(yōu)化結構后濾波器的等效電路如圖13，R4、R5、R6為增加的λ/4帶狀線諧振器704f、704g、704h，所不同的是R4(704f)、R6(704h)無抽頭連接到濾波器的外電極上，有無抽頭對回波損耗有影響，但經(jīng)過圖案優(yōu)化能減小影響。C1、C2為移動到7c層的耦合電容703c、703d，細線表示的電容C01、C02為分布電容，一般可忽略。
本實用新型的第八個實施例如圖14所示
將第三個實施例(如圖5所示)中λ/4帶狀線諧振器304e、304f改成如圖14中804e、804f所示的階梯狀，等效為增加λ/4帶狀線諧振器的長度，可以降低濾波器通帶頻率?；虿捎貌煌殡姵?shù)的陶瓷材料作為不同內(nèi)電極層的介質(zhì)，以此調(diào)整電容量，改變?yōu)V波器通帶頻率。
本專利主要是對濾波器批量生產(chǎn)中出現(xiàn)的工藝問題進行優(yōu)化，減少不良品，降低生產(chǎn)成本。另外也對濾波器結構在設計上進行優(yōu)化，使濾波器的電性能根據(jù)需要，可以進行較大范圍的調(diào)整。
權利要求1.一種多層陶瓷介質(zhì)濾波器，包括濾波器外電極由濾波器屏蔽接地的金屬電極(101a、101b)和濾波器輸入輸出的金屬端電極(102a、102b)構成；濾波器內(nèi)電極包括屏蔽接地電極(102、105)，帶狀線抽頭式諧振器(103a、103b)，電容器(104a、104b、104c)；多個片狀陶瓷介質(zhì)層；其特征在于所述濾波器的片狀陶瓷介質(zhì)層平面上采用陶瓷與金屬低溫共燒技術涂覆有濾波器內(nèi)電極，并將所述涂覆有濾波器內(nèi)電極的各個片狀陶瓷介質(zhì)層層疊在一起。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種多層陶瓷介質(zhì)濾波器，其特征在于所述帶狀線抽頭式諧振器布置在屏蔽電極陶瓷介質(zhì)層(1b)的下方陶瓷介質(zhì)層(1c)上，構成抽頭式諧振器的金屬帶狀線(103a、103b)長度等效為所述濾波器中心頻率波長的四分之一；所述電容器(104a、104b、104c)布置在抽頭式諧振器陶瓷介質(zhì)層(1c)的下方陶瓷介質(zhì)層(1d)上，所述電容器(104a、104b)與屏蔽接地的外電極(101a、101b)連接接地構成負載電容。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種多層陶瓷介質(zhì)濾波器，其特征在于所述電容器分二層布置，與接地線連接的所述電容器(203a、203b)布置在陶瓷介質(zhì)層(2C)上；所述電容器(205c)布置在陶瓷介質(zhì)層(2e)上，在二層陶瓷介質(zhì)層(2c、2e)的中間一層為諧振器陶瓷介質(zhì)層(2d)。
4.根據(jù)權利要求3所述的一種多層陶瓷介質(zhì)濾波器，其特征在于所述帶狀線抽頭式諧振器及所述電容器在各自陶瓷介質(zhì)層中各增加一組，即在陶瓷介質(zhì)層(4c)中增加一個與接地線連接的電容器(403d)，在陶瓷介質(zhì)層(4d)中增加一個帶狀線抽頭式諧振器(404g)，在陶瓷介質(zhì)層(4e)中增加一個電容器(405d)。
5.根據(jù)權利要求3所述的一種多層陶瓷介質(zhì)濾波器，其特征在于所述屏蔽電極(6b)所在的陶瓷介質(zhì)層下方增加一層布有電容器(603c)的陶瓷介質(zhì)層，并在所述布有電容器(603c)的陶瓷介質(zhì)層下方，增加一層布有帶狀線抽頭式諧振器(604e、604f)的陶瓷介質(zhì)層，并通過濾波器屏蔽接地的金屬電極(101a、101b)使二個諧振器陶瓷介質(zhì)層(6d、6f)間的諧振器相互電氣并聯(lián)。
6.根據(jù)權利要求1～5任一項權利要求所述的一種多層陶瓷介質(zhì)濾波器，其特征在于所述濾波器包括一個陶瓷介質(zhì)層(5f)，并緊鄰下層的屏蔽電極層，在該層上布有起旁路電容陷波作用的金屬線(506d)，在所述陶瓷介質(zhì)層(5f)的兩側邊緣有二條金屬帶(506a、506b)與所述濾波器輸入輸出的金屬端電極(102a、102b)相連。
7.根據(jù)權利要求1所述的一種多層陶瓷介質(zhì)濾波器，其特征在于所述屏蔽接地電極(302d、306d)的金屬層邊緣開有缺口(302C、306c)，在缺口處露出陶瓷介質(zhì)，屏蔽接地電極(302d、306d)的金屬層部分與所述濾波器的屏蔽接地的金屬電極(101a、101b)連接。
8.根據(jù)權利要求1所述的一種多層陶瓷介質(zhì)濾波器，其特征在于所述多層陶瓷介質(zhì)層的最上層及最下層設有二個陶瓷介質(zhì)保護層。
9.根據(jù)權利要求1所述的一種多層陶瓷介質(zhì)濾波器，其特征在于所述濾波器內(nèi)電極是由金屬材料制成。
專利摘要一種多層陶瓷介質(zhì)濾波器，包括濾波器外電極、濾波器內(nèi)電極、多個層疊在一起的片狀陶瓷介質(zhì)層；外電極由濾波器屏蔽接地的金屬電極和濾波器輸入輸出的金屬端電極構成，其特點是在濾波器的各個片狀陶瓷介質(zhì)層平面上涂覆有濾波器內(nèi)電極，內(nèi)電極包括屏蔽接地電極、帶狀線抽頭式諧振器、電容器；在結構上采用平面設計，加工時不需要通孔，通過濾波器內(nèi)電極在不同片狀陶瓷介質(zhì)層上的結構優(yōu)化可在相同的濾波器體積上設計出不同頻率、不同通帶寬度的濾波器，并有效提高工藝的一致性、可靠性。
文檔編號H01P1/203GK2648618SQ0325555
公開日2004年10月13日 申請日期2003年7月14日 優(yōu)先權日2003年7月14日
發(fā)明者陸德龍, 王劍強, 周柏麒, 鄒佳麗 申請人:浙江正原電氣股份有限公司