專利名稱：用于形成射頻陶瓷塊濾波器的燒蝕方法
背景技術(shù)：
1.發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明通常涉及電濾波器，并特別涉及濾波裝置以及一種形成所謂的陶瓷濾波器和雙工器的方法。
2.包括根據(jù)37 CFR 1.97和1.98公開的信息的相關(guān)技術(shù)說明在本領(lǐng)域中射頻陶瓷濾波器是眾所周知的。它們由典型地經(jīng)分立的導線、電纜以及與塊體外表面上的導電連接點耦合的針與其它電子電路耦合的陶瓷材料塊構(gòu)成。它們同樣用于構(gòu)造雙工器和其它電子元件。
陶瓷塊濾波器用于無線通信產(chǎn)品中。制造這些濾波器的三個主要工藝步驟為(1)生成電容器件圖案，(2)生成輸入輸出墊片，和(3)將濾波器調(diào)諧至適當?shù)墓ぷ黝l率。濾波器上的電容器件圖案的作用在于接近用戶所需要的射頻響應(yīng)。輸入輸出墊片的生成操作的作用在于提供由濾波器至無線電通信產(chǎn)品的接口。調(diào)諧操作的作用在于最終調(diào)整該近似的射頻響應(yīng)以滿足用戶對所需要的響應(yīng)的嚴格要求。
在現(xiàn)有技術(shù)中，將陶瓷塊燒結(jié)并且隨后將銀金屬膏安排在除需要諸如電容器件圖案或輸入輸出(I/O)墊片等預定電路的那些側(cè)面以外的所有塊體側(cè)面上。在那些側(cè)面上，銀金屬膏以所需的圖案和I/O墊片的形式和形狀被施加給陶瓷塊(經(jīng)由眾所周知的絲網(wǎng)印刷工藝技術(shù)或研磨技術(shù))。加熱工藝導致金屬膏按所述的(若干)圖案和/或I/O墊片而被大致固化在它們的合適位置上。
但是，在涂敷電容器件濾波器圖案和其它濾波器元件時，該絲網(wǎng)印刷工藝不具有所需要的尺寸精度。陶瓷塊濾波器上的電容器件濾波器圖案的尺寸精度要求是在1.8GHz的精度是在900MHz的4倍。
于是，為了完善該產(chǎn)品，必須進一步調(diào)諧電容器件濾波器圖案以滿足嚴格的用戶技術(shù)要求。這可通過如下方法實現(xiàn)，即向相鄰的電路圖案特征添加過量的金屬膏，并隨后用某種方法燒結(jié)該金屬膏，以形成對圖案或墊片的整體添加，或在某些情況下可除去材料用以調(diào)諧。在該工藝過程中通過向輸入端施加一信號并監(jiān)測輸出信號，當輸出信號表明已達到適當?shù)恼{(diào)諧時，操作者可以停止向墊片或端子添加材料。
于是，在美國專利5,198,788中公開了陶瓷濾波器金屬端子或墊片的精細調(diào)諧。在該專利中，陶瓷塊在除一個側(cè)面(或許還有部分的相鄰側(cè)面)以外的所有面上被覆蓋，并且，在未被覆蓋的側(cè)面(和部分)上，銀金屬膏被形成為所需要的電端子、圖案或墊片的大致形狀。銀金屬膏被熱處理形成硬性敷層。隨后，附加的銀金屬膏被安排成與已形成的端子或墊片相鄰并電接觸，當在輸出端監(jiān)測輸入信號時，用激光光束掃描銀金屬膏以將其燒結(jié)，并形成對端子或墊片的固體添加，直至獲得器件適當?shù)碾娞匦浴Ｓ谑?，該專利涉及向已大致形成的端子、圖案或墊片添加金屬以調(diào)諧電路。
在美國專利5,769,988中公開一種制造陶瓷電子元件的方法，它具有電介質(zhì)陶瓷和其上包含銀作為主要成分的導體。通過熱處理例如用此工藝形成的介質(zhì)諧振器等器件，諧振器的“Q”值將增加。在對器件熱處理的工藝中，公知器件是在400℃或更高的溫度而在含有氧的體積比為10％或更少的空氣中進行熱處理。另外，Kagata等人(’988)公開了在燒結(jié)的電介質(zhì)陶瓷基片上“將導電膏…形成為電極圖案”。
美國專利5,162,760同樣涉及由陶瓷塊形成的電濾波器，它通過使用研磨或銑削方法去除金屬化或使用不同的絲網(wǎng)印刷技術(shù)將導電材料施加到陶瓷塊的不同表面上。在’760專利中，導電材料層被淀積在塊體的表面上，并且在該層被良好地處置后，使用任何合適的磨削機將部分導電層去除，使得所需要的導電圖案留在表面上。覆蓋塊體的導電材料和電介質(zhì)材料均從塊體被銑削的區(qū)域中去除。由于電極的尺寸是用磨削機形成的，所以該器件的精度或準確度受到限制。
在美國專利5,379,011中說明了一種陶瓷帶通濾波器，該濾波器具有改進的輸入/輸出絕緣，并將導電材料從塊體的金屬化層中去除，并且I/O墊片被淀積在導電金屬被去除的那些區(qū)域中。再次，在該專利中，除頂部或上部表面和部分側(cè)表面外，陶瓷塊的全部六個側(cè)面被金屬化。在被淀積的輸入/輸出墊片和陶瓷材料中的相鄰金屬之間形成縫隙，由此在未被涂敷時改變輸入/輸出墊片之間的電介質(zhì)。
有必要使這種濾波器在導電區(qū)域之間具有良好的絕緣，并比現(xiàn)有技術(shù)能提供更高的濾波器圖案和I/O墊片的尺寸精度。
發(fā)明概述在本工藝中，陶瓷塊以常用的方式形成。它具有至少一個平表面。隨后，不是僅覆蓋那些將不形成圖案或I/O墊片的側(cè)面，而是用導電金屬材料覆蓋整個陶瓷塊。這種金屬敷層的一個實例是一種現(xiàn)有技術(shù)中眾所周知的并包含導電金屬(例如銀，僅用于舉例)的膏，并且隨后進行必要的熱處理以固化金屬。導電敷層的其它實例包括將陶瓷塊敷以導電金屬或類似材料。
一種例如使用掃描激光光束的燒蝕方法用于將不需要的金屬材料從至少一個平表面去除，以形成所需要的電容器件濾波器圖案。這與現(xiàn)有技術(shù)的研磨方法或現(xiàn)有技術(shù)的絲網(wǎng)印刷不同。由激光光束燒蝕金屬化層和一部分陶瓷塊，以形成圍繞金屬濾波器元件的、并按所需形狀產(chǎn)生圖案的溝槽。溝槽的深度和寬度決定了濾波器的耦合電容并由此決定其工作頻率。用激光工藝形成溝槽的精確度和可重復性允許電容器件濾波器元件圖案和其它濾波器元件有更高的精度和可重復性。更精確的圖案可實現(xiàn)更高的調(diào)諧率、更高的生產(chǎn)產(chǎn)量、以及對產(chǎn)品設(shè)計者來說為更大的設(shè)計裕度。
但是，因燒蝕工藝會出現(xiàn)眾所周知的問題。在激光工藝過程中，陶瓷材料受到不利的影響，并且陶瓷材料的“Q”降低至濾波器沒有商業(yè)價值的程度。因此需要后激光作用和高溫加熱工藝以恢復陶瓷的“Q”回到其近似的原值。
由于在燒蝕過程中形成電容器件圖案和其它濾波器元件，所以信號不能與輸入墊片連接以用于在輸出墊片上進行監(jiān)測，從而查出所形成的電容器件圖案和其它濾波器元件是否具有正確的尺寸。在形成濾波器后，因為陶瓷塊具有如此低的“Q”使得這些信號僅僅是在最終產(chǎn)品中所看到的信號的一般表示，所以這樣的信號不能適應(yīng)和滿足產(chǎn)品的技術(shù)要求。因此，對于給定的產(chǎn)品技術(shù)要求，通過連續(xù)地制造具有不同尺寸導電圖案的金屬化塊來使用逐次逼近燒蝕工藝，直到表示適當射頻響應(yīng)范圍的信號被建立以形成“基準”陶瓷塊。因為激光工藝是極其精確和可重復的，故可生產(chǎn)大量的基準器件，一旦產(chǎn)生合適的圖案，則高溫加熱工藝被用于提供適當?shù)纳漕l響應(yīng)。
于是，本發(fā)明的目的在于提供一種在陶瓷塊上形成導電的金屬化圖案的方法，金屬化圖案由電介質(zhì)材料的圖案相互電絕緣。
本發(fā)明進一步的目的在于提供使其整個表面覆蓋以導電材料的陶瓷塊，并用掃描激光光束將不需要的金屬材料和相應(yīng)的陶瓷材料從陶瓷塊燒蝕地刻蝕掉，并產(chǎn)生形成至少部分電介質(zhì)材料圖案的溝槽，該電介質(zhì)材料圖案建立了所需要的金屬化圖案。
本發(fā)明的目的還在于以這樣的方式燒蝕地刻蝕不需要的金屬材料，使得部分陶瓷塊同樣被充分地去除，以形成能電絕緣用燒蝕刻蝕形成的相鄰金屬區(qū)域的溝槽。
本發(fā)明的另一目的在于將不需要的金屬材料從陶瓷塊的指定表面區(qū)域燒蝕地刻蝕掉，以形成產(chǎn)生所需要的金屬化圖案的、包括輸入和輸出端的電介質(zhì)材料溝槽。
本發(fā)明的又一目的在于向已進行后激光作用的、預熱的陶瓷濾波器的輸入端施加測試信號，并監(jiān)測輸出信號以用逐次逼近法確定何時得到具有所需要的電特性的濾波器。
本發(fā)明的再一目的在于在環(huán)境氣體中加熱已燒蝕刻蝕的陶瓷塊以恢復陶瓷材料的“Q”。
因此，本發(fā)明涉及一種形成陶瓷塊金屬化圖案的方法，包括的步驟有用例如為金屬膏(僅用于舉例)的導電材料包裹一個包括至少一個平表面的陶瓷塊整個表面，將導電金屬膏固化為金屬材料，并且將不需要的金屬材料從陶瓷塊的指定表面區(qū)域燒蝕刻蝕掉，以形成所需要的、必要時包括輸入和輸出端的金屬化圖案。
本發(fā)明同樣涉及形成射頻陶瓷塊濾波器的方法，包括的步驟有用導電金屬材料包裹陶瓷塊的整個外表面區(qū)域，用電介質(zhì)材料圖案電絕緣，并在被包裹的陶瓷塊上形成導電的電路元件，從被包裹的陶瓷塊的指定表面區(qū)域燒蝕刻蝕掉不需要的金屬材料和部分陶瓷塊，以形成至少一個形成至少部分電介質(zhì)材料圖案的溝槽，并加熱已燒蝕刻蝕的陶瓷塊以增加其“Q”。
本發(fā)明同樣涉及槽式濾波器和雙工器，其中每個導電元件形成在一種其整個表面均被包裹在導電材料中的陶瓷塊中，每個導電元件至少部分地由延伸穿過導電材料至陶瓷塊中的溝槽或凹進的區(qū)域圍繞，凹進的區(qū)域具有預定的深度和寬度以影響濾波器或雙工器的耦合電容，并由此控制該濾波器或雙工器的工作特性。
結(jié)合下列優(yōu)選實施例的詳述，本發(fā)明的這些和其它特征將被更為完全地公開，其中相同的數(shù)字表示相同的元件，并且其中

圖1為現(xiàn)有技術(shù)的適于通過向其添加材料進行調(diào)諧的陶瓷帶通濾波器的透視圖；圖2為用諸如金屬膏等導電材料全部包裹的本發(fā)明的陶瓷塊的透視圖；圖3為用本發(fā)明的方法形成的雙工器的頂視圖；圖4為圖3的雙工器的側(cè)視圖，示出了形成在其上的導電墊片或端子以及圍繞導電濾波器元件而形成的溝槽；圖5為示出本發(fā)明的新穎步驟的流程圖；圖6為示出圖1中所示多個現(xiàn)有技術(shù)的濾波器的頻率響應(yīng)的曲線；圖7為示出按本發(fā)明工藝形成的、在激光作用之后但在高溫加熱工藝之前的多個濾波器的頻率響應(yīng)曲線；以及圖8為示出按本發(fā)明工藝形成的、在燒至恢復陶瓷的“Q”之后的多個濾波器的頻率響應(yīng)曲線。
優(yōu)選實施例詳述圖1為現(xiàn)有技術(shù)的陶瓷帶通濾波器的透視圖。濾波器10由具有導電金屬敷以其上的一些表面的陶瓷塊形成，并包括頂面12、底面14、側(cè)面16和18，以及端面20和22。濾波器10另外包括在頂面12和底面14之間開口延伸的平行的圓筒形孔24和26。諸如頂部表面或頂面12等陶瓷塊表面的區(qū)域以眾所周知的方式用例如銀膏等導電金屬材料進行絲網(wǎng)印刷，以形成濾波器的金屬元件，在濾波器元件之間留下陶瓷塊的裸露的陶瓷表面材料。印刷的元件36和38高出陶瓷塊的平表面12的頂面，并包括可環(huán)繞在頂面12和側(cè)面16之間的輸入墊片28和輸出墊片30。當濾波器隨后被插入電子封裝中時，該環(huán)繞的構(gòu)造特別適于表面安裝連接。側(cè)面16和18、底面14、以及端面20和22用形成接地元件32的連續(xù)金屬板遮蓋。在面16上，接地板32通過裸露的陶瓷區(qū)域34和35同輸入墊片28和輸出墊片30分隔，以防止電短路。當I/O墊片被絲網(wǎng)印刷在陶瓷基片上時便產(chǎn)生這些裸露的陶瓷區(qū)域34和35。通孔26和28被覆蓋以延伸至頂面12上的導電金屬，以包括由裸露的陶瓷表面圍繞的諧振器墊片36和38。按照現(xiàn)有技術(shù)，墊片36和38包括用于調(diào)諧濾波器的缺口40和42。
如圖1所示的現(xiàn)有技術(shù)的濾波器具有用噴射、絲網(wǎng)印刷、或其它眾所周知的工藝施加給除面12和面16以外的主要表面的、并施加給通孔或內(nèi)腔24和26的金屬膏厚膜。導電膏的膜按所需要的圖案被絲網(wǎng)印刷在頂部表面12和側(cè)部表面16上。濾波器可如同美國專利5,198,788中充分描述的一樣進行調(diào)諧。
因此，在現(xiàn)有技術(shù)中，將陶瓷塊燒結(jié)并且隨后將銀金屬膏安排在除需要確定的電容器件圖案或輸入輸出(I/O)墊片的那些側(cè)面以外的所有塊體側(cè)面上。在那些側(cè)面上，銀金屬膏以所需的圖案和墊片的形式和形狀被施加給陶瓷塊(經(jīng)由眾所周知的絲網(wǎng)印刷工藝技術(shù))，由此形成陶瓷塊的平表面12上的導電表面。加熱工藝導致金屬膏按圖案和/或I/O墊片而大致固化在它們的適當位置上。但是，在涂敷電容器件濾波器圖案時，該絲網(wǎng)印刷工藝不具有所需要的尺寸精度。陶瓷塊濾波器上的電容器件濾波器圖案的尺寸精度要求是在1.8GHz時是在900MHz時所需要的精度的4倍(4x)。絲網(wǎng)印刷工藝的尺寸精度能夠制造合格的900MHz濾波器。但是，在900MHz以上，頻率響應(yīng)不斷下降，由此生產(chǎn)越來越少的具有合格頻率響應(yīng)的濾波器。于是，為了完善該產(chǎn)品，必須進一步調(diào)諧電容器件濾波器圖案以滿足嚴格的用戶技術(shù)要求。這可通過向相鄰的圖案特征(例如圖1中的縫隙40和42)添加過量的金屬膏來實現(xiàn)，并隨后用某種方法燒結(jié)該金屬膏，于是形成對圖案或墊片的金屬整體添加。通過向輸入端施加一信號并在輸出端監(jiān)測輸出信號，當輸出信號表明已達到適當?shù)恼{(diào)諧時，操作者可以停止向墊片或端子添加材料。參見在此引入的美國專利號5,198,788。
圖2示出了用導電金屬整個包裹的本發(fā)明的陶瓷塊。導電金屬可被敷以其上，或可用已加熱固化的導電金屬膏形成。塊體40具有被整個包裹的內(nèi)部陶瓷部分39，用導電金屬包裹該陶瓷部分的包括電容調(diào)整通孔43和45在內(nèi)的所有外部表面上。雖然僅示出兩個通孔，顯然，如圖3所示可以包括更多的通孔。因此，不是僅僅覆蓋除將形成圖案或I/O墊片的側(cè)面以外的所有側(cè)面，而是用例如(僅用于舉例)一種導電金屬膏(在本領(lǐng)域眾所周知)的導電金屬包裹整個陶瓷塊，該金屬膏易于經(jīng)熱處理以固化金屬。
圖3示出了使用用本發(fā)明的工藝形成的濾波器的雙工器42。它包括發(fā)射機部分44和接收機部分46。它包括用于發(fā)射機(未示出)的I/O墊片48、用于至和從發(fā)射機部分44和接收機部分46耦合信號的天線墊片50、以及用于將信號連接至接收機(未示出)的I/O墊片52。雙工器42的發(fā)射機部分44包括諧振器和相關(guān)的電路元件53、54、55、56和58，而接收機部分46使用諧振器和相關(guān)的元件60、62、64、66和68。在其上形成電路元件之前，圖3看起來象圖2中的塊體，并且將金屬和相應(yīng)的陶瓷從上表面41燒蝕去除，以提供形成并電絕緣電路元件53、54、55、56、58、60、62、64、66和68的電介質(zhì)材料圖案。應(yīng)該注意到，在此使用的術(shù)語“電絕緣”意味著“沒有直接的電連接”。即“絕緣的”導電元件之間不再有電連續(xù)性或連接。但是，借助機電耦合(壓電效應(yīng))或經(jīng)電容效應(yīng)的交變電流(AC)耦合，在相鄰的元件之間可能有電“耦合”?？梢钥吹?，在區(qū)域70、72、74和78中金屬和陶瓷材料的相應(yīng)部分已用燒蝕工藝去除。對于優(yōu)選用掃描激光光束進行的該燒蝕工藝，它不僅去除導電金屬，同樣也去除電介質(zhì)塊的相應(yīng)部分以形成“溝槽”或凹進區(qū)域70、72、74、76和78。這些溝槽在濾波器圖案的任何給定的部分中具有一種深度和寬度，它們以眾所周知的方式影響著相鄰金屬表面之間的耦合電容，并因此影響例如工作頻率和阻抗等濾波器電特性。當然，如果需要，一些導電元件可用絲網(wǎng)印刷的現(xiàn)有技術(shù)方法形成，而其外部邊緣按照本發(fā)明用激光光束修整以準確地控制導電元件。電介質(zhì)材料的剩余部分可用本發(fā)明的新穎工藝形成。但在這種情況下，溝槽形成了對電路圖案元件進行絕緣的電介質(zhì)材料的圖案的至少10％，優(yōu)選約為70％至約90％。
于是，對于圖3中所示的雙工器42，它由諸如圖2所示的塊體等具有包括至少一個平表面的多個表面的電介質(zhì)材料塊形成。同樣如圖2所示，它也具有覆蓋電介質(zhì)材料塊的多個表面的所有側(cè)面的金屬材料層。接地平面80由至少一些如圖3所示的導電材料82的金屬表面形成。接收機濾波器46形成在電介質(zhì)塊的至少一個平表面的第一區(qū)域中，并包括第一多個導電元件60、62、64、66和68。溝槽或凹進區(qū)域74、76和78圍繞每個導電元件以將它們電絕緣，并凹進至預定的深度以及具有預定的寬度，以在導電元件和接地平面之間產(chǎn)生一種決定接收機濾波器工作特性(例如工作頻率)的電容耦合。
以類似的方式，發(fā)射機濾波器44形成在圖2所示的電介質(zhì)塊的至少一個平表面的第二不同區(qū)域上，并包括第二多個導電元件53、54、55、56和58，它們具有圍繞每個形成發(fā)射機部分44的多個導電元件的溝槽70、72和74。這些溝槽被再次燒蝕去除，并延伸穿過導電金屬材料進入電介質(zhì)材料。于是，在接收機44的導電元件和接地平面之間形成第二電容耦合，這再次提供了由溝槽或凹進區(qū)域的深度和寬度決定的、并決定了發(fā)射機濾波器工作頻率的電容耦合。分別用于發(fā)射機和接收機的第一和第二端48和52形成在了如圖1和圖3以及4中所示的被覆蓋的電介質(zhì)塊的頂部和側(cè)面。由第三端50接收天線連接，并以眾所周知的方式與接收機濾波器和發(fā)射機濾波器電耦合。它在天線和射頻接收機和射頻發(fā)射機之間傳送射頻信號。
從現(xiàn)有技術(shù)中可知，一個或多個例如為43和45的通孔被敷以導電物質(zhì)，以產(chǎn)生諧振電路元件。
如果需要精細調(diào)諧濾波器，金屬可從例如為(僅用于舉例的)88、90、92和94的區(qū)域燒蝕去除，以精細地調(diào)諧發(fā)射機。接收機46可以同樣的方式調(diào)諧。在這種情況下，燒蝕刻蝕將再次去除金屬板和陶瓷至所需要的深度。
圖4為圖3雙工器的側(cè)視圖。其中示出的所有元件均被放大并且不按任何比例。但是，在圖4中可以看出，在側(cè)面82上，發(fā)射機端48沿塊體的側(cè)面向下延伸，并且，用84示出的導電金屬82的區(qū)域從端子48的周圍去除，由此露出陶瓷86。以同樣的方式，在陶瓷頂部示出的導電元件53、54、55、57和58如同在討論圖3時所陳述的一樣是通過產(chǎn)生溝槽或凹進部分而形成的。
針對第三端50和第二端52可示出相同的構(gòu)造。
在此考慮的重要的事情在于，塊體已用導電金屬整個覆蓋，并且通過將不需要的材料燒蝕刻蝕至所需要的深度和寬度，以便在表面上形成圖案以提供濾波器適當?shù)墓ぷ魈匦?。將在圖4中注意到，導電元件的表面與圖2和圖4的表面41處于相同的高度。換句話說，沒有在陶瓷的頂部上形成導電元件，而是通過使用燒蝕方法刪除金屬和陶瓷塊。這與現(xiàn)有技術(shù)的形成在電介質(zhì)塊頂部上并且位于表面上方的濾波器元件和通過絲網(wǎng)印刷形成在塊體側(cè)面上的端子完全不同。
但是，如前所述，部分導電金屬材料可如現(xiàn)有技術(shù)一樣用絲網(wǎng)印刷形成，并且隨后可用至此所述的燒蝕刻蝕來形成導電金屬電路圖案的剩余部分。
圖5公開了說明本發(fā)明的新穎步驟的流程圖。在步驟(A)，用導電金屬、優(yōu)選用金屬膏覆蓋陶瓷塊的整個表面。在步驟(B)，例如通過加熱金屬膏將導電金屬固化為金屬材料，并導致其附著在相應(yīng)的陶瓷塊上。在步驟(C)，不需要的金屬材料和部分相應(yīng)的陶瓷塊被燒蝕刻蝕掉，以在塊體上形成所需要的包括I/O端子的金屬圖案。當然，I/O端子可用其它方法、例如在前面解釋的絲網(wǎng)印刷方法而被添加在側(cè)面上，并可隨后與通過燒蝕刻蝕形成在頂部表面上的金屬圖案電耦合。
在步驟(D)和(E)，對原型濾波器進行電檢測。在步驟(D)，輸入信號與輸入端連接，并且在步驟(E)，監(jiān)測輸出端的輸出信號以決定燒蝕的陶瓷塊的電特性。
在步驟(F)，重復步驟(A)至(E)直到獲得具有近似所需要的電特性的陶瓷塊。那時，陶瓷塊濾波器可被大量生產(chǎn)，并且在步驟(G)，在環(huán)境氣體中加熱以增加其“Q”。當然，燒蝕的陶瓷塊可被加熱以恢復其“Q”，并且隨后如果找到適當?shù)臑V波器響應(yīng)，陶瓷塊濾波器便可大量生產(chǎn)、加熱，并且提供質(zhì)量控制以確保濾波器具有所需要的特性。
圖6為利用將電路印刷在陶瓷塊表面上的現(xiàn)有技術(shù)工藝而形成的多個濾波器的頻率響應(yīng)曲線?？勺⒁獾?，峰值插入損耗為-1.2dB，同時頻率標準偏差為2.63MHz?？梢栽谇€的各端看到，在濾波器中存在大量的變化和響應(yīng)，由此改變器件的帶寬。
圖7為利用本發(fā)明的新穎方法制造的多個濾波器的曲線?？勺⒁獾剑鼈冊谒械那€之間以及特別是在頂部的帶寬之間的所有響應(yīng)是多么地接近。該曲線說明了在激光工藝產(chǎn)生濾波器電路元件之后、但在被加熱以恢復“Q”之前的多個器件的頻率響應(yīng)。因此，注意到峰值插入損耗為5.4dB。但中心頻率偏差已減少至.85MHz。
圖8為利用本發(fā)明的工藝制造的并在圖7中示出的相同陶瓷濾波器在加熱它們以恢復“Q”之后的曲線。再次注意到它們相互復制得多么接近，并且峰值插入損耗現(xiàn)在已降低至-1.2dB，同時中心頻率標準偏差為0.75MHz。
于是可以看到按照本發(fā)明的工藝制造的濾波器的使用的顯著改進。
于是，已公開一種新穎的工藝和裝置，其中工藝包括兩個主要步驟。第一，用涂敷的金屬覆蓋陶瓷塊的所有表面，以及第二，通過從涂敷的陶瓷塊的一個或部分第二表面燒蝕刻蝕掉不需要的材料來燒蝕金屬和其下的陶瓷以形成至少一些所需要的濾波器電路圖案。
第一新穎步驟與現(xiàn)有技術(shù)的不同在于，在現(xiàn)有技術(shù)中，留下一個或多個表面未覆蓋，并隨后將圖案敷以其上，于是圖案具有高于陶瓷塊頂部表面的頂部表面。在本申請中，由于形成的圖案的金屬表面與塊體上未去除的其它金屬表面共面，所以調(diào)諧僅需要從金屬電路圖案上去除多余的金屬。此外，用于去除金屬的燒蝕技術(shù)同樣去除部分電介質(zhì)，由此產(chǎn)生濾波器電路圖案的每個導電元件周圍的溝槽或凹進區(qū)域，以將它們電絕緣。這些凹進區(qū)域的寬度和深度決定了濾波器的例如為工作頻率的工作參數(shù)。
由于在現(xiàn)有技術(shù)中，激光僅用于添加金屬以調(diào)諧濾波器電路，所以燒蝕刻蝕掉不需要的材料和電介質(zhì)以不僅形成金屬濾波器電路圖案而且還決定濾波器頻率響應(yīng)的第二步驟是新穎的。
下面權(quán)利要求中的相應(yīng)結(jié)構(gòu)、材料、作用和所有裝置或步驟的等效體以及功能元件等，它們應(yīng)該包括任何結(jié)構(gòu)、材料和作用，以便執(zhí)行與特別要求保護的其它元件相組合的功能。
權(quán)利要求
1.在電介質(zhì)材料塊體上形成金屬化圖案的方法，包括步驟形成具有包括至少一個平表面的表面區(qū)域的電介質(zhì)塊；用導電金屬包裹所述電介質(zhì)塊的整個表面區(qū)域；以及從所述電介質(zhì)塊的所述至少一個平面型的指定表面區(qū)域燒蝕刻蝕掉不需要的導電金屬，以形成至少一些所需要的金屬化的電路圖案。
2.權(quán)利要求1的方法，進一步包括形成陶瓷的所述電介質(zhì)塊的步驟。
3.權(quán)利要求2的方法，其中用導電金屬包裹所述電介質(zhì)塊的整個表面區(qū)域的步驟進一步包括步驟使用一種導電金屬膏作為所述導電金屬；以及固化所述導電金屬膏成為金屬材料。
4.權(quán)利要求1的方法，進一步包括在所述燒蝕刻蝕前熱處理所述導電金屬的步驟，以導致所述導電金屬附著到所述電介質(zhì)塊上。
5.權(quán)利要求2的方法，進一步包括在環(huán)境氣體中加熱所述被燒蝕刻蝕的陶瓷電介質(zhì)塊的步驟，以增加所述陶瓷電介質(zhì)塊的“Q”。
6.權(quán)利要求1的方法，進一步包括使用激光光束燒蝕刻蝕掉不需要的金屬并把所述所需要的金屬化的電路圖案形成為用于接收射頻信號的電路的步驟。
7.權(quán)利要求1的方法，其中燒蝕刻蝕掉不需要的金屬材料的步驟同樣也去除部分所述的電介質(zhì)塊至充分低于所述至少一個平表面的深度，以形成溝槽來電絕緣由所述燒蝕刻蝕所形成的相鄰的金屬區(qū)域。
8.形成射頻陶瓷塊濾波器的方法，包括步驟(1)用導電金屬覆蓋陶瓷電介質(zhì)塊的整個外表面區(qū)域；(2)使所述導電金屬附著到所述陶瓷塊上；以及(3)從所述覆蓋的陶瓷塊的指定表面區(qū)域燒蝕刻蝕掉不需要的導電金屬和所述陶瓷塊的相應(yīng)部分，以形成所需要的金屬化的濾波器電路圖案。
9.權(quán)利要求8的方法，進一步包括步驟燒蝕去除部分所述的陶瓷塊和相應(yīng)的導電金屬，以形成具有預定深度和寬度的溝槽，該溝槽足以有效地絕緣至少一些與所述濾波器電路圖案相鄰的導電金屬區(qū)域，并在相鄰金屬區(qū)域之間建立預定的電容耦合；以及在所述被覆蓋的陶瓷塊的表面區(qū)域上形成輸入和輸出端，以用于將電信號耦合至所述所需要的金屬化電路濾波器圖案。
10.權(quán)利要求9的方法，進一步包括步驟(4)將輸入信號耦合至所述輸入端；(5)在所述輸出端監(jiān)測輸出信號，以確定所述被燒蝕的陶瓷塊濾波器的至少一種電特性；以及(6)重復步驟(1)至(5)，直到獲得所述濾波器的至少一種所需要的電特性。
11.權(quán)利要求10的方法，進一步包括步驟(7)制造預定數(shù)量的具有所需要的電特性的陶瓷塊濾波器。
12.權(quán)利要求11的方法，進一步包括步驟(8)加熱每個所述制造的陶瓷塊；以及(9)在所述陶瓷塊的所述加熱過程中利用環(huán)境氣體來增加所述陶瓷塊的“Q”。
13.形成射頻濾波器的方法，包括步驟形成具有包括至少一個平表面的多個表面的電介質(zhì)材料塊；在所述電介質(zhì)材料塊的所有多個表面上覆蓋一層導電金屬材料；以及從所述至少一個平表面的至少一部分中燒蝕去除掉電介質(zhì)材料和金屬材料的選定區(qū)域的溝槽，以形成提供預定濾波器頻率響應(yīng)的電射頻濾波器的導電金屬圖案。
14.權(quán)利要求13的方法，進一步包括步驟在所述選定區(qū)域中形成具有低于所述至少一個所述電介質(zhì)塊表面的所述平表面的預定深度、并具有預定的寬度的所述溝槽；所述溝槽的深度和寬度確立了所述濾波器的頻率響應(yīng)。
15.權(quán)利要求13的方法，進一步包括步驟從至少一個所述陶瓷塊表面燒蝕去除掉金屬材料和相應(yīng)的電介質(zhì)材料，以形成作為輸入端的第一端和作為輸出端的第二端。
16.形成用于射頻發(fā)射/接收電路的雙工器電路的方法，包括步驟形成具有包括至少一個平表面的多個表面的電介質(zhì)材料塊；在所述電介質(zhì)材料塊的所有多個表面上附著一導電金屬材料層；從所述至少一個平表面燒蝕去除掉金屬材料和相應(yīng)電介質(zhì)材料的第一選定區(qū)域至第一預定的深度和寬度，以形成具有第一預定的濾波器頻率響應(yīng)的電絕緣導電元件的第一電濾波器電路圖案；從所述至少一個平表面燒蝕去除掉金屬材料和相應(yīng)電介質(zhì)材料的第二不同的選定區(qū)域至第二預定的深度和寬度，以形成具有第二預定的濾波器頻率響應(yīng)的電絕緣導電元件的第二電濾波器電路圖案；以及形成作為輸入端的第一端和作為輸出端的第二端，通過去除圍繞的金屬材料和相應(yīng)的陶瓷材料至足以將所述輸入和所述輸出端與圍繞的導電材料電絕緣，在至少一個所述的塊體表面上形成所述第一和第二端。
17.權(quán)利要求16的方法，進一步包括通過去除圍繞所述第三端的區(qū)域中的所述金屬材料和相應(yīng)的電介質(zhì)材料至足以將所述第三端與圍繞的導電金屬材料電絕緣，在至少一個所述塊體表面上形成第三端；所述第三端將天線耦合至所述第一和第二濾波器；以及將所述第一輸入端和所述第二輸出端電耦合至所述第一和第二濾波器電路的相應(yīng)端，以及將所述第三端耦合至形成用于發(fā)射/接收射頻通信的雙工器的所述第一和第二電濾波器電路圖案元件。
18.射頻濾波器，包括具有包括至少一個平表面的多個表面的電介質(zhì)材料塊；附著于所述電介質(zhì)材料塊的所有多個表面上的一導電材料層；由至少一個所述導電表面形成的接地平面；在至少所述一個平表面上的所述導電材料層中形成的多個導電元件的電濾波器電路圖案；其中所述電路圖案包括至少部分圍繞每個所述導電元件的溝槽，所述溝槽包括延伸穿過所述導電材料并進入相應(yīng)的電介質(zhì)材料中的凹進區(qū)域，所述溝槽具有決定所述導電元件和所述接地平面之間的耦合電容的預定形狀，所述耦合電容決定了所述濾波器的工作特性。
19.權(quán)利要求18的射頻濾波器，其中所述溝槽的所述預定形狀包括所述凹進區(qū)域的預定深度和寬度。
20.權(quán)利要求19的射頻濾波器，其中所述溝槽是通過燒蝕去除所述導電材料和相應(yīng)的電介質(zhì)材料至所述預定的深度和寬度而形成的。
21.用于射頻接收機/發(fā)射機單元的雙工器，包括具有包括至少一個平表面的多個表面的電介質(zhì)材料塊；覆蓋所述電介質(zhì)材料塊的所有多個表面的金屬材料層；由至少一些所述金屬表面形成的接地平面；形成在所述至少一個平表面的第一區(qū)域中的射頻接收機濾波器，并且包括第一多個導電元件；完全圍繞至少一些所述導電元件以電絕緣它們的第一溝槽；每個第一溝槽具有預定的形狀并包括凹進區(qū)域，該凹進區(qū)域具有預定的深度和寬度并延伸穿過所述金屬材料至相應(yīng)的電介質(zhì)材料中；以及位于所述第一多個導電元件和所述接地平面之間的、由所述凹進區(qū)域的深度和寬度決定的第一電容耦合；所述第一電容耦合決定了所述射頻接收機濾波器的工作頻率；形成在所述至少一個平表面的第二不同的區(qū)域中的射頻發(fā)射機濾波器，并且包括第二多個導電元件；完全圍繞至少一些所述第二多個導電元件以電絕緣它們的第二溝槽；所述第二溝槽具有預定的形狀并包括第二凹進區(qū)域，該第二凹進區(qū)域具有延伸穿過所述金屬材料至相應(yīng)的電介質(zhì)材料中的第二預定的深度和寬度；以及位于所述第二多個導電元件和所述接地平面之間的、由所述第二凹進區(qū)域的第二預定深度和寬度決定的第二電容耦合；所述第二電容耦合決定了所述發(fā)射機濾波器的工作頻率；形成在所述被覆蓋的電介質(zhì)塊的至少一個表面上的第一和第二端，用于將射頻信號耦合至所述接收機濾波器和所述發(fā)射機濾波器的相應(yīng)端上；以及用于接收天線連接的第三端，所述第三端與所述接收機濾波器和所述發(fā)射機濾波器電耦合，以在所述天線和所述射頻接收機及所述射頻發(fā)射機之間傳送射頻信號。
22.權(quán)利要求21的射頻雙工器，其中所述溝槽是通過燒蝕去除所述金屬材料和所述相應(yīng)的電介質(zhì)材料至所述預定的深度和寬度而形成的。
23.射頻濾波器，包括具有至少一個平表面的電介質(zhì)塊；安排在至少一部分所述電介質(zhì)塊的平表面上的導電材料層；形成在至少一個其它塊體表面上的接地平面；通過將所述導電電路元件相互絕級并與所述接地平面電絕緣，電介質(zhì)材料圖案在所述電介質(zhì)塊的平表面上形成導電電路元件；所述導電電路元件具有位于所述電介質(zhì)塊的平表面上方的第一高度；至少一個燒蝕刻蝕的溝槽形成了電絕緣所述導電電路元件的所述電介質(zhì)材料的至少部分圖案；以及所述溝槽延伸至位于所述介電的平表面下方的所述電介質(zhì)材料的一個或多個預定的深度，以電絕緣所述電路圖案元件。
24.權(quán)利要求23的濾波器，其中所述溝槽部分的至少10％是通過燒蝕地刻蝕所述電介質(zhì)材料圖案形成的，以電絕緣所述電路圖案元件。
25.權(quán)利要求23的濾波器，其中電絕緣所述電路圖案元件的所述電介質(zhì)材料圖案的所述溝槽部分優(yōu)選是其約70％至約90％的范圍。
26.權(quán)利要求23的濾波器，其中所述溝槽是通過用激光光束燒蝕去除所述金屬材料和所述電介質(zhì)材料至所述第一和第二預定的深度和寬度而形成的。
全文摘要
在電介質(zhì)材料塊上形成金屬化圖案的方法,其中,電介質(zhì)塊的整個表面區(qū)域用導電材料包裹,而不需要的導電金屬從電介質(zhì)塊的指定表面區(qū)域被燒蝕刻蝕掉,以形成所需要的金屬化電路圖案。本發(fā)明還包括用本發(fā)明的方法形成的濾波器和雙工器。
文檔編號H05K1/09GK1363125SQ00810420
公開日2002年8月7日 申請日期2000年6月12日 優(yōu)先權(quán)日1999年6月15日
發(fā)明者R·G·布萊爾, E·J·羅姆巴赫, R·N·西蒙斯, W·D·帕斯科 申請人:Cts公司