專(zhuān)利名稱(chēng)：多層式陶瓷低通濾波器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提供一種多層式陶瓷低通濾波器(multi-layer ceramic lowpassfilter)，尤指一種用于無(wú)線(xiàn)通訊終端裝置的低通濾波器，該無(wú)線(xiàn)通訊終端裝置可為便攜式電話(huà)或是射頻模組。
背景技術(shù)：
無(wú)線(xiàn)通訊終端裝置的發(fā)展趨勢(shì)逐漸趨向微型化、省電化。為了滿(mǎn)足這樣的趨勢(shì)，需要高效能的微型化低通濾波器。
請(qǐng)參閱圖1以及圖2，圖1為現(xiàn)有低通濾波器8的示意圖，圖2為圖1的低通濾波器8的等效電路圖。濾波器8包含一電感4以及二電容3、5。濾波器8的缺點(diǎn)在于，濾波器8的電容3、5通常會(huì)有極大的電容值，尤其是在低頻的應(yīng)用環(huán)境時(shí)。也因此采用這種配置的低通濾波器對(duì)于講求微型化的趨勢(shì)來(lái)說(shuō)是極不實(shí)用的。
請(qǐng)參閱圖3以及圖4，圖3為另一現(xiàn)有低通濾波器10的示意圖。圖4為圖3的低通濾波器10的等效電路圖。低通濾波器10包含電感13、14、15以及電容16、17。串接的電容與電感的分支會(huì)導(dǎo)致一衰減極(attenuationpole)，該衰減極會(huì)在高頻時(shí)增強(qiáng)寄生響應(yīng)(spurious response)。由于串接的電感13、15的濾波器10，與圖1的濾波器8相比，其電容16、17通常具有比較小的值，可是，從移動(dòng)電話(huà)的角度來(lái)看，對(duì)使用在同一平面格式的濾波器10而言仍嫌太大。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的主要目的在提供一種微型化低通濾波器，其利用多層結(jié)構(gòu)以具有非常寬廣的抑制頻寬。
本發(fā)明的濾波器由集總電容(lump capacitor)與螺旋狀的互耦線(xiàn)圈(mutually coupled coil)所組成。該集總電容由一“金屬-絕緣體-金屬”(Metal-Insulation-Metal，MIM)結(jié)構(gòu)所組成。本發(fā)明揭示一種互耦線(xiàn)圈(Mutually Coupled Coils，MCCs)的堆疊結(jié)構(gòu)。此堆疊結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)在于將線(xiàn)圈間的磁耦合增加到最大以減少體積與降低磁損。減少體積不只有益于降低成本，并且因?yàn)榫哂休^高的幾何共振(geometric resonance)而有較好的截止頻帶(stopband)效能。
根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種低通濾波器，其形成于一多層基底上，該低通濾波器包含一第一“金屬-絕緣體-金屬”電容，其形成在該多層基底的至少兩層中；至少一互耦合線(xiàn)圈結(jié)構(gòu)，其包含三個(gè)線(xiàn)圈，一第一線(xiàn)圈以串聯(lián)的方式電連接至該第一“金屬-絕緣體-金屬”電容，而一第二線(xiàn)圈則連接在該第一線(xiàn)圈與一第三線(xiàn)圈之間；以及一第二“金屬-絕緣體-金屬”電容，其形成于該多層基底的至少兩層中，并且以串聯(lián)的方式電連接至該第三線(xiàn)圈。


圖1為現(xiàn)有低通濾波器的示意圖；圖2為圖1的低通濾波器的等效電路圖；圖3為另一現(xiàn)有低通濾波器的示意圖；圖4為圖3的低通濾波器的等效電路圖；圖5為一互耦線(xiàn)圈的廣義等效電路圖；圖6為本發(fā)明中低通濾波器的一等效電路圖；圖7為用來(lái)構(gòu)成低通濾波器的多層陶瓷基底的分解圖；圖8為本發(fā)明中低通濾波器的頂視圖；圖9為本發(fā)明中低通濾波器的立體圖；圖10為本發(fā)明中低通濾波器的側(cè)視圖。
附圖標(biāo)記說(shuō)明20 低通濾波器22、26 接觸節(jié)點(diǎn)24、28 傳導(dǎo)片30、32 接觸節(jié)點(diǎn)34、38 傳導(dǎo)片36、40 接觸節(jié)點(diǎn)44、49 感應(yīng)帶42、46 接觸節(jié)點(diǎn)48、50 接觸節(jié)點(diǎn) 52、56 接觸節(jié)點(diǎn)58、60 傳導(dǎo)片62、64 接觸節(jié)點(diǎn)66、72 傳導(dǎo)片68、70 接觸節(jié)點(diǎn)
74 接觸節(jié)點(diǎn)P1、P2 端口L1-L3 線(xiàn)圈Layer 1-10層1-層10C1、C2 電容具體實(shí)施方式
圖5展示一互耦線(xiàn)圈的廣義等效電路圖。在本發(fā)明中，以n＝3的四端口(port)互耦合線(xiàn)圈結(jié)構(gòu)19例示，其中端口2連接至端口3而端口4連接至端口5。
本發(fā)明低通濾波器的優(yōu)選實(shí)施例由一多層陶瓷基底所構(gòu)成，如低溫共燒陶瓷(Low-Temperature Co-fired Ceramics，LTCC)基底。請(qǐng)參閱圖6至圖10。圖6為本發(fā)明中低通濾波器20的一等效電路圖。低通濾波器20包含線(xiàn)圈L1、L2、L3，電容C1、C2以及端口P1與P2。圖7為用來(lái)構(gòu)成低通濾波器20的多層陶瓷基底的分解圖。圖8至圖10分別顯示本發(fā)明中利用低溫共燒陶瓷技術(shù)實(shí)現(xiàn)的低通濾波器20的三度空間頂視圖、立體圖與側(cè)視圖。
在圖7中，該多層陶瓷基底具有十層，標(biāo)示為層1到層10。層1到層4形成“金屬層-絕緣層-金屬層”(Metal-Insulation-Metal，MIM)電容C1，層5-層7形成所謂的互耦線(xiàn)圈(包含電感L1、L2、L3)，而層7-層10則形成MIM電容C2。以下將詳述低通濾波器20的多層陶瓷基底的十層結(jié)構(gòu)。
層1包括一接觸節(jié)點(diǎn)(contact node)22與一傳導(dǎo)片(conductive layer)24。層2包括接觸節(jié)點(diǎn)26、30與一傳導(dǎo)片28。層3包括接觸節(jié)點(diǎn)32、36與一傳導(dǎo)片34。層4包括一接觸節(jié)點(diǎn)40與一傳導(dǎo)片38。接觸節(jié)點(diǎn)用來(lái)將一陶瓷基底層與另一陶瓷基底層透過(guò)垂直通道相連接。舉例來(lái)說(shuō)，接觸節(jié)點(diǎn)22被連接到接觸節(jié)點(diǎn)26與30。藉此達(dá)成連接傳導(dǎo)片24與傳導(dǎo)片34的目的。請(qǐng)注意接觸節(jié)點(diǎn)26并未與傳導(dǎo)片28電性連接。因此，傳導(dǎo)片28未與傳導(dǎo)片24及傳導(dǎo)片34電性連接。同樣地，接觸節(jié)點(diǎn)30被連接到接觸節(jié)點(diǎn)36與40，并因此連接傳導(dǎo)片28與傳導(dǎo)片38。如上所述，層1至層4形成電容C1。特別是，傳導(dǎo)片24與34構(gòu)成電容C1的一導(dǎo)電體(conductor)，而傳導(dǎo)片28與38構(gòu)成電容C1的另一導(dǎo)電體。
層5包含一感應(yīng)帶44。感應(yīng)帶44具有接觸節(jié)點(diǎn)42、46以及端口P1，其如圖6所示。線(xiàn)圈L1被形成于接觸節(jié)點(diǎn)42與端口P1之間。層5的接觸節(jié)點(diǎn)42連接層4的接觸節(jié)點(diǎn)40以連接線(xiàn)圈L1至電容C1。層6具有一感應(yīng)帶49，感應(yīng)帶49具有接觸節(jié)點(diǎn)48與50。接觸節(jié)點(diǎn)46連接接觸節(jié)點(diǎn)48以連接層5至層6。層7具有一感應(yīng)帶54，感應(yīng)帶54具有接觸節(jié)點(diǎn)52、56以及端口P2。接觸節(jié)點(diǎn)50連接接觸節(jié)點(diǎn)52以連接層6至層7。線(xiàn)圈L2被形成于輸入端口P1與輸出端口P2之間，而線(xiàn)圈L3被形成于端口P2與接觸節(jié)點(diǎn)56之間。最后，線(xiàn)圈L3連接電容C2于接觸節(jié)點(diǎn)56。在本發(fā)明中，所有感應(yīng)帶44、49與54皆以螺旋形狀實(shí)現(xiàn)。
如同電容C1，電容C2由四個(gè)傳導(dǎo)片58、60、66與72所組成。傳導(dǎo)片58與傳導(dǎo)片66藉由接觸節(jié)點(diǎn)56、64與70達(dá)成連接。同樣地，傳導(dǎo)片60與傳導(dǎo)片72藉由接觸節(jié)點(diǎn)62、68與74達(dá)成連接。因此，層7至層10構(gòu)成電容C2。特別是，傳導(dǎo)片58與66構(gòu)成電容C2的一導(dǎo)電體，而傳導(dǎo)片60與72構(gòu)成電容C2的另一導(dǎo)電體。為了屏蔽低通濾波器20不受外部干擾，在層1與層10中的傳導(dǎo)片24與72被接地以提供一保護(hù)接地層。
因?yàn)榫€(xiàn)圈L1、L2與L3被串聯(lián)連接而無(wú)任何接地層隔開(kāi)它們，互感將影響線(xiàn)圈L1、L2與L3的有效電感值。因此，L1eff＝L1+M12+M13，L2eff＝L2+M12+M23而L3eff＝L3+M13+M23。經(jīng)由仔細(xì)的計(jì)算，線(xiàn)圈L1、L2與L3的有效電感值可被設(shè)計(jì)成所需的電感值。換句話(huà)說(shuō)，在本發(fā)明中，線(xiàn)圈L1、L2與L3可被制造成小于具有同樣有效電感值的現(xiàn)有電感器。舉例來(lái)說(shuō)，假設(shè)現(xiàn)有低通濾波器10需要L1′的電感值。在本發(fā)明中，L1eff＝L1′，而L1eff＝L1+M12+M13。因此，L1具有較L1′為低的電感值，并且可以較小的面積設(shè)置在低通濾波器20的多層陶瓷基底上。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的低通濾波器具有兩個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)。首先，可使用較小的電感器。如此可使在多層陶瓷基底的使用面積較小以形成較低導(dǎo)體損失的電感器。另外，在電感器之間不需要接地層，如此可簡(jiǎn)化低通濾波器的設(shè)計(jì)。
以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，凡依本發(fā)明權(quán)利要求所做的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明專(zhuān)利的涵蓋范圍。
權(quán)利要求
1.一低通濾波器，其形成于一多層基底上，該低通濾波器包含一第一“金屬-絕緣體-金屬”電容，其形成在該多層基底的至少兩層中；至少一互耦合線(xiàn)圈結(jié)構(gòu)，其包含三個(gè)線(xiàn)圈，一第一線(xiàn)圈以串聯(lián)的方式電連接至該第一“金屬-絕緣體-金屬”電容，而一第二線(xiàn)圈則連接在該第一線(xiàn)圈與一第三線(xiàn)圈之間；以及一第二“金屬-絕緣體-金屬”電容，其形成于該多層基底的至少兩層中，并且以串聯(lián)的方式電連接至該第三線(xiàn)圈。
2.如權(quán)利要求1所述的低通濾波器，其中該第一集總電容的頂層與該第二集總電容的底層為接地層，以屏蔽該低通濾波器不受外部干擾。
3.如權(quán)利要求1所述的低通濾波器，其中該多層基底為一低溫共燒陶瓷基底。
4.如權(quán)利要求1所述的低通濾波器，其中該互耦線(xiàn)圈為螺旋形狀。
5.如權(quán)利要求4所述的低通濾波器，其中該螺旋形狀的互耦線(xiàn)圈結(jié)構(gòu)被設(shè)置成一堆疊結(jié)構(gòu)。
6.如權(quán)利要求4所述的低通濾波器，其中該螺旋形狀的互耦線(xiàn)圈結(jié)構(gòu)為一四端口元件。
7.如權(quán)利要求4所述的低通濾波器，其中該螺旋形狀的互耦線(xiàn)圈結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)方向可為順時(shí)針或逆時(shí)針?lè)较颉?br> 全文摘要
一種多層式陶瓷低通濾波器，其由九個(gè)介電基板堆疊而成。該堆疊的外表面為接地面，由上至下，最上面的四層形成一第一“金屬層－絕緣層－金屬層”電容，一四端口螺旋狀的互耦線(xiàn)圈結(jié)構(gòu)位于該堆疊的中間，而一第二“金屬層－絕緣層－金屬層”電容則形成于最下面的四層。該互耦線(xiàn)圈結(jié)構(gòu)的第一端口連接于該第一電容，該互耦線(xiàn)圈結(jié)構(gòu)的第四端口連接于該第二電容。該互耦線(xiàn)圈結(jié)構(gòu)的第二端口以及第三端口位于該堆疊的兩端，作為該多層式低通濾波器的輸入端與輸出端。
文檔編號(hào)H03H7/01GK1578129SQ20041003777
公開(kāi)日2005年2月9日 申請(qǐng)日期2004年5月12日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月18日
發(fā)明者劉建昌 申請(qǐng)人:奇美通訊股份有限公司