[發明專利]一種疊層片式濾波器及其制備方法

無效

• 申請號: 201010236818.5
• 申請日: 2010-07-23
• 公開（公告）號: CN101951237A
• 公開（公告）日: 2011-01-19
• 發明（設計）人: 徐自強;曾志毅;尉旭波
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H03H7/09
• 分類號: H03H7/09;H03H3/00
• 代理公司: 電子科技大學專利中心 51203
• 代理人: 葛啟函

技術領域

本發明屬于電子元器件技術領域，涉及片式濾波器，特別是含有介電陶瓷柱狀陣列的疊層片式鐵氧體濾波器及其制備方法。

背景技術

隨著整機和系統對電子元器件體積和重量的要求越來越高，濾波器作為系統和整機中大量使用的無源元件，減小其體積和重量非常重要，特別是抗電磁干擾應用的濾波器，研究體積小、可靠性高的抗電磁干擾濾波器更是成為當前的關注熱點。為此，國內外廠家通過采用多層片式結構的形式來研制和生產小型化、低截止頻率的抗電磁干擾濾波器。

目前疊層片式結構的抗電磁干擾濾波器，其電路和結構形式有采用單一介電陶瓷材料的并聯對地電容的C型電容形式或單一鐵氧體多層電感的純電感形式，這些結構形式的抗電磁干擾濾波器具有帶外抑制性能不高，矩形度差等缺點。為了解決濾波器的帶外抑制特性差的缺點，濾波器生產廠商通過采用多層LC型電路結構來提高濾波器的頻帶特性。常見的結構有采用單一介電陶瓷材料構成的LC型濾波器，此種結構的濾波器改善了帶外抑制特性，但要滿足較低截止頻率的應用需求，就需要增加濾波器的容值和感值，由于介電陶瓷的磁導率很小，只能通過增加電感層數來增加感值，從而大大增加了濾波器的體積和重量。也有采用單一鐵氧體材料構成的LC型濾波器，同樣由于鐵氧體材料的介電常數很小，雖如要提高容值來滿足較低截止頻率的需求，只能通過增加電容層數來實現，也會大大增加了濾波器的體積和重量；同時單一鐵氧體材料由于其諧振頻率不高，使得濾波器的工作頻率范圍通常低于500MHz。另外一種濾波器就是采用電感部分有鐵氧體材料疊層形成，電容部分由介電陶瓷材料疊層形成，再將兩部分結合為一體形成錯層式LC濾波器，此類濾波器雖然提高了濾波器的帶外特性，但由于陶瓷層和鐵氧體層之間存在界面效應，且兩種材料晶體粒度和收縮率不同，在排膠燒結時會在界面產生大量的應力，兩種材料收縮速率和方向的差異加速了應力的累積，這種產生的界面應力加上材料層間的收縮失配往往會造成濾波器內部的裂紋、分層和翹曲，嚴重時會造成瓷體開裂，大大降低了濾波器的可靠性。

發明內容

針對以上問題，本發明的任務是提供一種新型疊層片式濾波器及其制備方法，該濾波器具有截止頻率低、帶外抑制高、矩形系數好、工作頻率范圍寬等優點；在制備本發明提供的片式濾波器時，無需對現有設備進行改造，其制備工藝與常規片式元器件工藝及LTCC工藝相兼容。

本發明在現有的LC型鐵氧體片式濾波器中引入陶瓷柱狀陣列，有效提高濾波器的容值，由于柱狀陣列均勻分布，作為主體結構的鐵氧體材料可以有效控制柱狀陣列中每一單獨柱體的收縮，減少瓷體內部應力，緩解異質材料界面效應，從而整體提高瓷體的可靠性。

本發明采取的技術方案如下：

一種疊層片式濾波器，如圖1所示，由疊層片式電容和疊層片式磁芯電感復合而成，具有疊層片式結構。所述疊層片式磁芯電感由多層表面印刷了導體線的鐵氧體膜片層疊燒結而成，多層鐵氧體膜片表面的導體線相互連通并形成一個電感線圈，該電感線圈的一個引出端與整個濾波器的一個端電極相連，另一個引出端與整個濾波器的另一個端電極相連。所述疊層片式電容包括兩個端電極板和一個地電極板，其中一個端電極板與整個濾波器的一個端電極相連，另一個端電極板與整個濾波器的另一個端電極相連，地電極板與整個濾波器的地電極相連；在端電極與地電極之間是復合介質材料，所述復合介質材料包括鐵氧體材料和分布于鐵氧體材料中的柱狀陶瓷陣列。

本發明提供的疊層片式濾波器，還可以拓展成周期性結構。如圖2所示本發明提供的具有周期性拓展結構的疊層片式濾波器，該濾波器由多個所述疊層片式電容和多個所述疊層片式磁芯電感相互間隔地層疊在一起。

與現有的C型、阻容型、純感型片式濾波器相比(各種形式濾波器的插損-頻率曲線如圖4所示)，本發明提供的濾波器具有以下優點：

(1)濾波器中的電感部分具有感值大、等效串聯電阻小、寄生參數小等優點，提高了濾波器通帶內的傳輸性能；

(2)通過在電容部分膜片中填入低介高頻陶瓷材料，經過多層疊加后形成柱狀陣列，有效的增加了濾波器中電容部分的容值和Q值，縮小了濾波器的體積和重量，同時增強了濾波器的帶外抑制特性和高頻特性，削弱了濾波器帶外抑制隨著頻率增加而變差的“翹尾”現象，擴展了濾波器的工作頻率應用范圍。