一種具有濾波性能的多層結構體的製作方法
2023-12-11 05:14:12 1
一種具有濾波性能的多層結構體的製作方法
【專利摘要】本發明涉及了一種具有濾波性能的多層結構體，所述具有濾波性能的多層結構體具有體積小、重量輕、選頻特性好、集成度高等優點，便於與其它微波器件集成，另外，該多層結構體基於LTCC工藝，具有批量生產成本低的優勢，使得所應用的產品具有更好的使用性能，極具市場競爭力，其應用前景非常廣闊。
【專利說明】一種具有濾波性能的多層結構體
【技術領域】
[0001]本發明屬於電子【技術領域】，特別是一種小型化並且濾波性能優異的多層結構體。【背景技術】
[0002]在射頻領域，很多地方都需要小型化高性能且具有濾波功能的器件，希望所需頻率的能量都可以通過網絡，而最大程度的抑制幹擾或者其它不希望在終端看到的頻率。
[0003]隨著無線通信技術和單片微波集成電路的快速發展，要求電子產品向小型化，低成本，高性能，高集成度的趨勢發展。如何將原本在平面電路佔大量面積的元件堆疊在三維立體結構中，從而使濾波器件在極小的面積下實現也是目前要解決的問題。多層結構體是用層疊式的電路結構來實現濾波電路的功能，技術上是通過LTCC工藝實現的，LTCC技術能夠為無源和有源器件提供三維立體的集成平臺，可實現電路立體化的要求，而且陶瓷元件有良好的特性，可以滿足目前市場對小型化、低成本、高性能的要求。
[0004]目前對國內外設計的濾波結構體進行了大量的研究，大多數結構體低頻段佔用體積太大，集成度不高，已遠遠不能滿足小型化的要求。此外，目前的大多數濾波器結構，如果要抑制通帶附近的雜波頻率，阻帶內的衰減就顯得不足了。因此，如何實現一種具有濾波性能的多層結構體，已成為業界急需解決的問題之一，現有技術尚無相關描述。
【發明內容】
[0005]本發明所要解決的技術問題在於提供一種帶外抑制度優異、帶內插入損耗小、可靠性高、集成度高、尺寸小的具有濾波性能的多層結構體。
[0006]本發明解決上述技術問題所採取的技術方案如下:一種具有濾波性能的多層結構體，該多層結構體整體是一個陶瓷體，多個電介質層層疊於該陶瓷體中，具體包括頂層金屬地Gl、底層金屬地G2、第一耦合線電感L1、第二耦合線電感L2、第三耦合線電感L3、第四耦合線電感L4、第五稱合線電感L5、第六稱合線電感L6和第一平板電容Cl、第二平板電容C2、第三平板電容C3、第四平板電容C4、第五平板電容C5、第六平板電容C6 ；
其中頂層金屬地G1、底層金屬地G2均為單層平板金屬結構，第一耦合線電感L1、第二耦合線電感L2、第三耦合線電感L3、第四耦合線電感L4、第五耦合線電感L5、第六耦合線電感L6均為雙層矩形螺旋線圈結構，第一平板電容Cl、第二平板電容C2、第三平板電容C3、第四平板電容C4、第五平板電容C5、第六平板電容C6均為雙層金屬板結構；
第一稱合線電感LI與第一平板電容Cl相併聯,第一稱合線電感LI的一端與第一平板電容Cl的一端相連,第一稱合線電感LI的另一端和第一平板電容Cl的另一端分別接地，上述兩個器件構成第一諧振器；
第二耦合線電感L2與第二平板電容C2相併聯，第二耦合線電感L2的一端與第二平板電容C2的一端相連，第二耦合線電感L2的另一端和第二平板電容C2的另一端分別接地，上述兩個器件構成第二諧振器；
第三耦合線電感L3與第三平板電容C3相併聯，第三耦合線電感L3的一端與第三平板電容C3的一端相連，第三耦合線電感L3的另一端和第三平板電容C3的另一端分別接地，上述兩個器件構成第三諧振器；
第四耦合線電感L4與第四平板電容C4相併聯，第四耦合線電感L4的一端與第四平板電容C4的一端相連，第四耦合線電感L4的另一端和第四平板電容C4的另一端分別接地，上述兩個器件構成第四諧振器；
第五稱合線電感L5與第五平板電容C5相併聯,第五稱合線電感L5的一端與第五平板電容C5的一端相連,第五稱合線電感L5的另一端和第五平板電容C5的另一端分別接地。上述兩個器件構成第五諧振器；
第六耦合線電感L6與第六平板電容C6相併聯，第六耦合線電感L6的一端與第六平板電容C6的一端相連,第六稱合線電感L6的另一端和第六平板電容C6的另一端分別接地，上述兩個器件構成第六諧振器。
[0007]所述第一諧振器、第二諧振器、第三諧振器、第四諧振器、第五諧振器、第六諧振器中的耦合線電感和平板電容均與頂層金屬地Gl和底層金屬地G2平行放置；耦合線電感之間均互不相連，平板電容之間也均互不相連。
[0008]第一耦合線電感LI與第六耦合線電感L6是相同的結構，第二耦合線電感L2與第五耦合線電感L5是相同的結構，第三耦合線電感L3與第四耦合線電感L4是相同的結構，第一平板電容Cl與第六平板電容C6是相同的結構，第二平板電容C2與第五平板電容C5是相同的結構，第三平板電容C3與第四平板電容C4是相同的結構。
[0009]頂層金屬地G1、底層金屬地G2、第一稱合線電感L1、第二稱合線電感L2、第三稱合線電感L3、第四稱合線電感L4、第五稱合線電感L5、第六稱合線電感L6和第一平板電容Cl、第二平板電容C2、第三平板電容C3、第四平板電容C4、第五平板電容C5、第六平板電容C6均為多層低溫共燒陶瓷工藝燒制的器件。
[0010]本發明與現有技術相比，其顯著優點為:本發明的結構體使用了多層介質基板，充分利用了三維多層空間，從而顯著減小了元件所需體積，適合於自動化表面貼裝生產，並且性能優異。
[0011]下面結合附圖對本發明進行詳細描述。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]圖1是本發明一種具有濾波性能的多層結構體的三維結構主視圖。
[0013]圖2是本發明一種具有濾波性能的多層結構體的三維結構側視圖。
[0014]圖3是本發明一種具有濾波性能的多層結構體的三維結構俯視圖。
[0015]圖4是本發明一種具有濾波性能的多層結構體的S參數仿真曲線。
[0016]圖5是本發明一種具有濾波性能的多層結構體的等效電路圖。
[0017]【具體實施方式】:
結合圖1、圖2、圖3，本發明是一種具有濾波性能的多層結構體，採用了多層結構實現，具有帶通濾波的功能。
[0018]本發明是一種具有濾波性能的多層結構體，該多層結構體整體是一個陶瓷體，多個電介質層層疊於該陶瓷體中。具體包括頂層金屬地G1、底層金屬地G2、第一耦合線電感L1、第二耦合線電感L2、第三耦合線電感L3、第四耦合線電感L4、第五耦合線電感L5、第六耦合線電感L6和第一平板電容Cl、第二平板電容C2、第三平板電容C3、第四平板電容C4、第五平板電容C5、第六平板電容C6 ；
其中頂層金屬地G1、底層金屬地G2均為單層平板金屬結構，第一耦合線電感L1、第二耦合線電感L2、第三耦合線電感L3、第四耦合線電感L4、第五耦合線電感L5、第六耦合線電感L6均為雙層矩形螺旋線圈結構，第一平板電容Cl、第二平板電容C2、第三平板電容C3、第四平板電容C4、第五平板電容C5、第六平板電容C6均為雙層金屬板結構；
第一稱合線電感LI與第一平板電容Cl相併聯,第一稱合線電感LI的一端與第一平板電容Cl的一端相連,第一稱合線電感LI的另一端和第一平板電容Cl的另一端分別接地，上述兩個器件構成第一諧振器；
第二耦合線電感L2與第二平板電容C2相併聯，第二耦合線電感L2的一端與第二平板電容C2的一端相連，第二耦合線電感L2的另一端和第二平板電容C2的另一端分別接地，上述兩個器件構成第二諧振器；
第三耦合線電感L3與第三平板電容C3相併聯，第三耦合線電感L3的一端與第三平板電容C3的一端相連，第三耦合線電感L3的另一端和第三平板電容C3的另一端分別接地，上述兩個器件構成第三諧振器；
第四耦合線電感L4與第四平板電容C4相併聯，第四耦合線電感L4的一端與第四平板電容C4的一端相連，第四耦合線電感L4的另一端和第四平板電容C4的另一端分別接地，上述兩個器件構成第四諧振器；
第五稱合線電感L5與第五平板電容C5相併聯,第五稱合線電感L5的一端與第五平板電容C5的一端相連,第五稱合線電感L5的另一端和第五平板電容C5的另一端分別接地。上述兩個器件構成第五諧振器；
第六耦合線電感L6與第六平板電容C6相併聯，第六耦合線電感L6的一端與第六平板電容C6的一端相連,第六稱合線電感L6的另一端和第六平板電容C6的另一端分別接地。上述兩個器件構成第六諧振器；
第一諧振器、第二諧振器、第三諧振器、第四諧振器、第五諧振器、第六諧振器中的耦合線電感和平板電容均與頂層金屬地Gl和底層金屬地G2平行放置，在同一電介質層上設置了多個耦合線電感和多個平板電容，並且所述多個耦合線電感均互不相連，多個平板電容也均互不相連。
[0019]第一稱合線電感LI與第六稱合線電感L6是相同的,第二稱合線電感L2與第五率禹合線電感L5是相同的，第三耦合線電感L3與第四耦合線電感L4是相同的，第一平板電容Cl與第六平板電容C6是相同的，第二平板電容C2與第五平板電容C5是相同的，第三平板電容C3與第四平板電容C4是相同的。
[0020]頂層金屬地G1、底層金屬地G2、第一耦合線電感L1、第二耦合線電感L2、第三耦合線電感L3、第四稱合線電感L4、第五稱合線電感L5、第六稱合線電感L6和第一平板電容Cl、第二平板電容C2、第三平板電容C3、第四平板電容C4、第五平板電容C5、第六平板電容C6均為多層低溫共燒陶瓷工藝燒制的器件。
[0021]本發明採用了多層結構實現了濾波性能，其中多層結構採用低溫共燒陶瓷工藝實現，該技術與其它多層基板技術相比較，更易於實現多層布線與封裝一體化結構，進一步減小體積和重量，提高可靠性，因此該技術可在實現相同指標的前提下顯著減小器件體積，提高器件集成度。
[0022]本發明具有濾波性能的多層結構體的整體結構示意圖如圖1所示，整個器件的體積為6.5mm*3.2mm*1.5mm，採用的LTCC套陶瓷介質的相對介電常數為65，介質損耗角正切為0.002，實現多層結構的金屬導體採用銀，其中每層陶瓷介質基板的厚度為0.01mm，為了提高成品率，層與層之間的距離為0.04_，連接層與層之間的圓柱通孔高度也為0.04_。
[0023]本發明具有濾波性能的多層結構體的仿真曲線如圖4所示:該多層結構體的中心頻率為144MHz，通帶帶寬為24MHz。通帶內的插入損耗小於4dB，由於在上、下邊帶各產生了一個傳輸零點，使得上、下邊帶非常陡峭，在DC〈f〈75 MHz時，帶外抑制優於60 dB，260MHz<f<l.0 GHz時，帶外抑制優於60 dB，可見帶外抑制度極高。
[0024]綜上，本發明提供的具有濾波性能的多層結構體具有體積小、重量輕、選頻特性好、集成度高等優點，便於與其它微波器件集成，另外，該多層結構體基於LTCC工藝，具有批量生產成本低的優勢，使得所應用的產品具有更好的使用性能，極具市場競爭力，其應用前景非常廣闊。
【權利要求】
1.一種具有濾波性能的多層結構體，其特徵在於:該多層結構體整體是一個陶瓷體，多個電介質層層疊於該陶瓷體中，具體包括頂層金屬地[G1]、底層金屬地[G2]、第一耦合線電感[LI]、第二耦合線電感[L2]、第三耦合線電感[L3]、第四耦合線電感[L4]、第五耦合線電感[L5]、第六耦合線電感[L6]和第一平板電容[Cl]、第二平板電容[C2]、第三平板電容[C3]、第四平板電容[C4]、第五平板電容[C5]、第六平板電容[C6]； 其中頂層金屬地[G1]、底層金屬地[G2]均為單層平板金屬結構，第一耦合線電感[LI]、第二耦合線電感[L2]、第三耦合線電感[L3]、第四耦合線電感[L4]、第五耦合線電感[L5]、第六耦合線電感[L6]均為雙層矩形螺旋線圈結構，第一平板電容[Cl]、第二平板電容[C2]、第三平板電容[C3]、第四平板電容[C4]、第五平板電容[C5]、第六平板電容[C6]均為雙層金屬板結構； 第一稱合線電感[LI]與第一平板電容[Cl]相併聯,第一稱合線電感[LI]的一端與第一平板電容[Cl]的一端相連，第一耦合線電感[LI]的另一端和第一平板電容[Cl]的另一端分別接地，上述 兩個器件構成第一諧振器； 第二耦合線電感[L2]與第二平板電容[C2]相併聯，第二耦合線電感[L2]的一端與第二平板電容[C2]的一端相連，第二耦合線電感[L2]的另一端和第二平板電容[C2]的另一端分別接地，上述兩個器件構成第二諧振器； 第三耦合線電感[L3]與第三平板電容[C3]相併聯，第三耦合線電感[L3]的一端與第三平板電容[C3]的一端相連，第三耦合線電感[L3]的另一端和第三平板電容[C3]的另一端分別接地，上述兩個器件構成第三諧振器； 第四耦合線電感[L4]與第四平板電容[C4]相併聯，第四耦合線電感[L4]的一端與第四平板電容[C4]的一端相連，第四耦合線電感[L4]的另一端和第四平板電容[C4]的另一端分別接地，上述兩個器件構成第四諧振器； 第五I禹合線電感[L5]與第五平板電容[C5]相併聯,第五I禹合線電感[L5]的一端與第五平板電容[C5]的一端相連,第五I禹合線電感[L5]的另一端和第五平板電容[C5]的另一端分別接地，上述兩個器件構成第五諧振器； 第六稱合線電感[L6]與第六平板電容[C6]相併聯,第六稱合線電感[L6]的一端與第六平板電容[C6]的一端相連,第六稱合線電感[L6]的另一端和第六平板電容[C6]的另一端分別接地，上述兩個器件構成第六諧振器。
2.根據權利要求1所述的具有濾波性能的多層結構體，其特徵在於，所述第一諧振器、第二諧振器、第三諧振器、第四諧振器、第五諧振器、第六諧振器中的耦合線電感和平板電容均與頂層金屬地[G1]和底層金屬地[G2]平行放置；耦合線電感之間均互不相連，平板電容之間也均互不相連。
3.根據權利要求1所述的具有濾波性能的多層結構體，其特徵在於，第一耦合線電感[LI]與第六耦合線電感[L6]是相同的結構，第二耦合線電感[L2]與第五耦合線電感[L5]是相同的結構，第三耦合線電感[L3]與第四耦合線電感[L4]是相同的結構，第一平板電容[Cl]與第六平板電容[C6]是相同的結構，第二平板電容[C2]與第五平板電容[C5]是相同的結構，第三平板電容[C3]與第四平板電容[C4]是相同的結構。
4.根據權利要求1所述的具有濾波性能的多層結構體，其特徵在於，頂層金屬地[G1]、底層金屬地[G2]、第一耦合線電感[LI]、第二耦合線電感[L2]、第三耦合線電感[L3]、第四耦合線電感[L4]、第五耦合線電感[L5]、第六耦合線電感[L6]和第一平板電容[Cl]、第二平板電容[C2]、第三平板電容[C3]、第四平板電容[C4]、第五平板電容[C5]、第六平板電容[C6]均為多層低溫共燒 陶瓷工藝燒制的器件。
【文檔編號】H03H5/00GK103956984SQ201410139179
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年4月8日 優先權日:2014年4月8日
【發明者】李雁, 陳相治, 束鋒, 朱丹, 戴永勝, 周圍, 周衍芳, 張超, 楊茂雅, 潘航, 許心影, 李永帥 申請人:南京理工大學