專利名稱：多層lc復合單元和調整其頻率特性的方法
技術領域：
本發明涉及多層LC復合單元，具體而言，本發明涉及用于諸如移動電話之類移動通信裝置的多層LC復合單元和調整多層LC復合單元頻率特性的方法。
背景技術：
圖5示出了限定多層LC濾波器的普通多層LC復合單元。圖5的多層LC復合單元包括陶瓷薄層2-9，其具有電感器過孔10a、10b、11a、11b、12a和12b、電容器圖案13-15、諧振電容器圖案16a、16b、17a、17b、18a和18b、耦合電容器圖案19-21、接地側電容器圖案22-24、接地圖案25和26、輸入和輸出引線圖案27和28。
陶瓷薄層2-9堆疊起來并且在堆疊的薄層的頂面和底面上放置保護陶瓷薄層。整個堆疊薄層燒結在一起從而構成圖6所示的多層體50。輸入端51、輸出端52和接地端G1和G2放置在多層體50上。輸入端51與輸入和輸出引線圖案27相連，輸出端52與輸入和輸出引線圖案28相連。接地端G1和G2與接地圖案25和26以及接地側電容器圖案22-24相連。
在具有上述結構的LC濾波器1中，電感器過孔10a、10b、11a、11b、12a和12b沿陶瓷薄層2-9堆疊方向連接以構成長度為d1的柱狀電感器L1、L2和L3。諧振電容器圖案16a、16b、17a、17b、18a和18b經由陶瓷薄層2-4相對接地圖案25和接地側電容器圖案22-24放置以限定諧振電容器C1、C2和C3。電容器圖案13-15相對耦合電容器圖案19-21放置以限定耦合電容器Cs1、Cs2和Cs3。此外，連接過孔41a-41d、42a-42d和43a-43d放置為電氣連接諧振電容器圖案16a、16b、17a、17b、18a和18b至電感器L1、L2和L3。
圖7為按照上述布局構造的LC濾波器1的等價電路圖。柱狀電感器L1和諧振電容器C1限定LC諧振器Q1，柱狀電感器L2和諧振電容器C2限定LC諧振器Q2，而柱狀電感器L3和諧振電容器C3限定LC諧振器Q3。LC諧振器Q1-Q3經耦合電容器Cs1-Cs3互相連接以構成三階帶通濾波器。而且柱狀電感器L1-L3與耦合電容器Cs1-Cs3之間產生的互感M限定了平行陷阱以對高于中心頻率的頻率提供衰減極點。
另一方面，在具有上述結構的LC濾波器1中，電感器L1、L2和L3的一端與每個電容器圖案13-15電氣連接以限定諧振器Q1、Q2和Q3每一個的開路端。電感器L1-L3的另一端與接地圖案26電氣連接以限定諧振器Q1-Q3的短路端。此外，輸入和輸出引線圖案27和28總是從柱狀電感器L1和L3每一個的一端引出，即從諧振器Q1和Q3的開路端引出。因此在這種普通LC濾波器中，在高于中心頻率的頻率上形成的衰減極點無法自由移動。因此衰減極點不可能設定得靠近中心頻率。
發明內容
為了克服上述問題，本發明較佳實施例提供了可以自由和方便地設定形成于高于中心頻率的頻率處的衰減極點的多層LC復合單元。而且本發明較佳實施例提供了調整多層LC復合單元頻率特性的方法。
按照本發明的第一較佳實施例，多層LC復合單元包括堆疊在一起以限定多層體的多層絕緣層；包含沿堆疊絕緣薄層方向連接的過孔的多個電感器；包含電容器圖案的多個電容器，電感器與電容器放置在多層體內以限定多個LC諧振器，并且每個電感器的一端與限定LC諧振器的每個電容器的電容器圖案電氣連接；使其中一層絕緣層與電感器的另一端電氣連接的接地圖案；以及使其中一層絕緣層與電感器中點沿絕緣層堆疊方向連接的輸入引線圖案和輸出引線圖案。
按照本發明的第二較佳實施例，多層LC復合單元包括包含至少第一-第五層以限定多層體的多層絕緣層；放置在多層體內以限定多個LC諧振器的多個電感器和多個電容器；放置在第一絕緣層上的接地側電容器圖案；放置在第二絕緣層上以限定LC諧振器電容器的熱側電容器圖案，熱側電容器圖案相對接地側電容器圖案放置；放置在第三絕緣層上的輸入和輸出引線圖案；形成于第三絕緣層內并且與輸入和輸出引線圖案相連的第一電感器過孔；形成于第四絕緣層內的第二電感器過孔；以及放置在第五絕緣層上的接地圖案，其中第一-第五絕緣層堆疊在一起并且隨后第一和第二電感器過孔沿絕緣層堆疊方向連接以限定電感器，每個電感器的一端與限定LC諧振器的每個電容器的熱側電容器圖案電氣連接而電感器的另一端與第五絕緣層上的接地圖案電氣連接，并且第三絕緣層上的輸入和輸出引線圖案沿絕緣層堆疊方向與電感器的中點電氣連接。
此外，比較好的是，接地圖案與每個連接輸入和輸出引線圖案到電感器的位置之間的距離沿絕緣層堆疊方向在大約200-700微米范圍內。在這種布局下，可以獲得所需的輸入和輸出阻抗，例如大約50、70和75歐姆。
按照本發明的第三較佳實施例，一種調整多層LC復合單元頻率特性的方法，多層LC復合單元包括堆疊絕緣層以限定內部放置多個電感器和電容器以構成LC諧振器的多層體，方法包括以下步驟形成沿絕緣層堆疊方向連接的過孔以形成多個電感器；將每個電感器的一端與限定LC諧振器的每個電容器的電容器圖案電氣連接并且將電感器的另一端與其中一層絕緣層上的接地圖案連接起來；以及改變其中一層絕緣層上的輸入和輸出引線圖案沿絕緣層堆疊方向與電感器的連接位置從而調整頻率特性。
在這種方法中，輸入和輸出引線圖案沿絕緣層堆疊方向與電感器中點電氣連接。這種布局允許衰減極點形成于高于中心頻率的頻率處以逼近中心頻率。換句話說，通過縮短接地圖案與連接輸入和輸出引線圖案至電感器的位置之間的距離，增加了平行陷阱電路的電感，從而使衰減極點靠近中心頻率。因此可以方便和精確地調整多層LC復合單元的頻率特性。
通過以下接合附圖對本發明的說明，可以進一步理解本發明的其他特征、要素、特性和優點。
附圖簡述
圖1為按照本發明較佳實施例的多層LC復合單元分解透視圖；圖2為圖1中多層LC復合單元外部透視圖；圖3為圖2所示多層LC復合單元的電氣等價電路圖；圖4為圖2所示多層LC復合單元頻率特性的曲線圖；圖5為普通LC復合單元的分解透視圖；圖6為圖5所示普通多層LC復合單元的外部視圖；以及圖7為圖6所示普通多層LC復合單元的等價電路圖。
實施發明的較佳方式以下接合附圖對多層LC復合單元較佳實施例和按照本發明各種較佳實施例的調整LC復合單元頻率特性的方法進行描述。在較佳實施例中，將通過與圖5中普通多層LC復合濾波器的比較描述本發明的多層LC復合單元。
圖1示出了多層LC濾波器61的結構。圖2為LC濾波器61的外部視圖而圖3為濾波器61的等價電路圖。LC濾波器比較好的是包括具有電感器過孔70a-70c、71a-71c和72a-72c的絕緣薄層2-6、9、62-64、電容器圖案13-15、諧振熱側電容器圖案16a、16b、17a、17b、18a和18b、耦合電容器圖案19-21、接地側電容器圖案22-24、接地圖案25和26、輸入和輸出電容器圖案65和66、輸入和輸出引線圖案75和76以及其他元件。
絕緣薄層2-6、9、62-64比較好的是通過將介電陶瓷粉末或磁性粉末與粘合劑混合制成。圖案13-26、65、66、75和76由諸如Ag、Pd、Cu、Ni、Au或者Ag-Pd合金材料構成并且通過印制、濺射或其他合適的技術放置在薄層上。比較好的是通過借助沖壓、激光或其他合適的工具或工藝在絕緣薄層3-6和62-64內制造所需形狀的孔并在孔內填充諸如Ag、Pd、Cu或Ag-Pd合金或其他合適的材料之類的導電材料形成電感器過孔70a-72c和連接過孔41a-43d。
電感器過孔70a-70c、71a-71c和72a-72c沿絕緣薄層62-64堆疊方向連接以構成長度為d1的柱狀電感器L1、L2和L3。電感器L1-L3的軸向基本上垂直于薄層62-64的表面。每個電感器L1-L3的一端(即過孔70c、71c和72c)與接地圖案26連接。接地圖案25和26暴露于薄層2和9的前后表面。
諧振電容器圖案16a、16b、17a、17c、18a和18b經絕緣層2、3和4相對接地圖案25和接地側電容器圖案22、23和24放置以構成諧振電容器C1、C2和C3。諧振電容器圖案16a和16b經連接過孔41a-41d與電感器L1一端(過孔70a)連接以構成包含電感器L1和電容器C1的LC諧振器Q1。諧振電容器圖案17a和17b經連接過孔42a-42d與電感器L2一端(過孔71a)連接以構成包含電感器L2和電容器C2的LC諧振器Q2。諧振電容器圖案18a和18b經連接過孔43a-43d與電感器L3一端(過孔73a)連接以構成包含電感器L3和電容器C3的LC諧振器Q3。
放置在絕緣薄層62上的電容器圖案13-15基本上平行于從薄層62前邊緣至后邊緣的方向延伸。電容器圖案13、14和15與限定電感器L1、L2和L3的過孔70a、71a和72a直接連接。
電容器圖案13和14經薄層6相對耦合電容器圖案19放置以定義將LC諧振器Q1和Q2耦合的耦合電容器Cs1。電容器圖案14和15經薄層6相對耦合電容器圖案20放置以限定將LC諧振器Q2和Q3耦合的耦合電容器Cs2。
提供于絕緣薄層63之上的輸入和輸出電容器圖案65和66基本上平行于薄層63的前邊緣至后邊緣的方向延伸。輸入和輸出電容器圖案65和66與限定電感器L1和L3的過孔70b和72b直接連接。而且輸入和輸出電容器圖案65和66與輸入和輸出引線圖案75和76連接。輸入引線圖案75暴露在薄層63的左邊緣而輸出引線圖案76暴露于右邊緣。
耦合電容器圖案21經薄層63相對輸入電容器圖案65和輸出電容器圖案66以限定將輸入側LC諧振器Q1和輸出側LC諧振器Q3耦合的耦合電容器Cs3。
如圖1所示，上述布局的薄層2-6、9和62-64按照順序堆疊并且一體燒結以構成如圖2所示例如約3.2毫米長、2.5毫米寬和1.4毫米厚的多層體80。在多層體80的右端面和左端面上形成輸入端81和輸出端82。接地端G1和G2提供于多層體80的前后面。輸入端81與輸入引線圖案75相連而輸出端82與輸出引線圖案76相連。接地端G1和G2與接地圖案25-26和接地側電容器22-24相連。
圖3示出了按照上述布局構造的多層LC濾波器61的等價電路圖。諧振器Q1-Q3經耦合電容器Cs1-Cs3互相電氣連接以構成三階切比雪夫濾波器。電感器L1-L3的第一端(即過孔70a-72a)與電容器C1-C3的第一端相連。電感器L1-L3的第二端(即過孔70c-72c)與接地圖案26相連。
在電感器L1和L3的軸向，輸入引線圖案75和76與電感器L1和L3的中點連接。特別是，接地圖案26與每個電氣連接輸入和輸出引線圖案75和76至電感器L1和L3的點之間的距離d2(參見圖1)小于電感器L1和L3的長度d1。在這種布局下，電感器L1和L3的部分L1a和L3a(參見圖3)產生的電感加入電感器L1-L3與耦合電容器Cs1-Cs3之間產生的互感M定義的平行陷阱。因此高于中心頻率處產生的衰減極點接近中心頻率。
在這種情況下，考慮到阻抗匹配，比較好的是d2與d1之間的比率大約在0.19≤d2/d1＜1的范圍內。例如當d1＝766微米時，d2較好的是150微米或以上，其中150/167的比值約等于0.193。
在這種方式下，在多層LC濾波器61中，可以容易和精確地調整高于中心頻率處形成的衰減極點。圖4示出了通過改變包含長度d1為776微米而直徑約為0.2毫米的電感器L1-L3的多層LC濾波器內的距離d2來調整的頻率特性。實體線91示出了當d2＝200微米時獲得的特性。點劃線92示出了當d2＝400微米時的特性，而雙點劃線93表示d2＝500微米時的特性。點線94示出了d2＝700微米時的特性。作為比較，圖5所示普通LC濾波器1的特性用實線95表示。如圖4所示，隨著距離d2的變小，高于中心頻率處形成的衰減極點更接近中心頻率。
當LC濾波器61被用作寬帶濾波器時，d1和d2需要盡可能地互相接近。換句話說，d1與d2之比需要盡可能地接近1。另一方面，當濾波器61用作窄帶濾波器時，d1和d2之差需要盡可能地大。換句話說，d2需要盡可能地接近0。
多層LC復合單元和調整本發明LC復合單元頻率特性的方法并不局限于上述較佳實施例。各種修改和改變可以在不偏離本發明范圍的前提下進行。
作為LC復合單元，例如可以是帶通濾波器、低通濾波器、高通濾波器或其他合適的濾波器。此外，通過組合帶通濾波器、低通濾波器、高通濾波器或陷阱電路可以用作雙工器。而且，通過將這些不同類型的電路組合起來本發明的LC復合單元可以是雙工器。除了雙工器以外，可以通過在單個多層體內包含多個濾波器提供三路復用器、多路復用器或其他合適的裝置。
在上述較佳實施例中，在堆疊具有導電圖案和過孔的絕緣薄層之后，一體燒結薄層。但是本發明并不局限于該方法。絕緣薄層可以預先燒結。
另外，LC復合單元可以下列方式制造。在通過印制或其他合適工藝形成帶絕緣涂膠的絕緣層之后，將導電涂膠涂覆在絕緣層上以形成導電圖案和過孔。接著在層上涂覆絕緣涂膠以形成絕緣層。同樣，通過一次涂覆絕緣涂膠，可以獲得具有多層結構的LC復合單元。
如上所述，在本發明較佳實施例的多層LC復合單元內，輸入和輸出引線圖案沿絕緣薄層堆疊方向電氣連接電感器的中點。在這種布局下，高于中心頻率處形成的衰減極點可以接近中心頻率。因此可以方便和精確地調整多層LC復合單元的頻率特性。
雖然借助較佳實施例描述了本發明，但是本領域內的技術人員可以在不偏離本發明精神和范圍的前提下對本發明作出各種修改。
權利要求
1.一種多層LC復合單元，其特征在于包括堆疊在一起以限定多層體的多層絕緣層；包含第一和第二端并且包含經過多個絕緣層延伸并沿絕緣層堆疊方向連接的過孔的多個電感器；包含電容器圖案的多個電容器，電感器與電容器放置在多層體內以限定多個LC諧振器，并且每個電感器的第一端與限定LC諧振器的每個電容器的電容器圖案電氣連接；使其中一層絕緣層與電感器的第二端電氣連接的接地圖案；以及使其中一層絕緣層與電感器中點沿絕緣層堆疊方向連接的輸入引線圖案和輸出引線圖案。
2.如權利要求1所述的多層LC復合單元，其特征在于接地圖案與每個連接輸入和輸出引線圖案到電感器的位置之間的距離沿絕緣層堆疊方向在大約200-700微米范圍內。
3.如權利要求1所述的多層LC復合單元，其特征在于多個電感器的過孔布局為限定柱狀電感器。
4.如權利要求1所述的多層LC復合單元，其特征在于電容器圖案為經其間放置的多個絕緣薄層選定之一相對接地圖案和接地側電容器圖案的諧振電容器圖案以構成諧振電容器。
5.如權利要求1所述的多層LC復合單元，其特征在于電容器圖案放置在多個絕緣薄層之一上并且基本平行從多個絕緣薄層之一的前邊緣向后邊緣延伸。
6.如權利要求1所述的多層LC復合單元，其特征在于電容器圖案直接與限定電感器的過孔連接。
7.如權利要求1所述的多層LC復合單元，其特征在于電容器圖案經多個絕緣薄層其中一層相對耦合電容器圖案放置以限定至少耦合兩個LC諧振器的耦合電容。
8.如權利要求1所述的多層LC復合單元，其特征在于進一步包含耦合電容器，其中LC諧振器經耦合電容器互相電氣連接以構成三階切比雪夫濾波器。
9.如權利要求8所述的多層LC復合單元，其特征在于電感器第一端與耦合電容器第一端連接，并且電感器第二端與接地圖案電氣連接。
10.如權利要求1所述的多層LC復合單元，其特征在于接地圖案與將輸入和輸出引線圖案與電感器連接起來的每個點之間的距離小于每個電感器的長度d1。
11.如權利要求10所述的多層LC復合單元，其特征在于d2與d1之比比較好的是大約為0.19≤d2/d2＜1。
12.如權利要求1所述的多層LC復合單元，其特征在于多層LC復合單元為帶通濾波器、低通濾波器、高通濾波器、雙工器、三路復用器和多路復用器中的一種。
13.一種多層LC復合單元，其特征在于包括包含至少第一一第五層以限定多層體的多層絕緣層；放置在多層體內以限定多個LC諧振器的多個電感器和多個電容器；放置在第一絕緣層上的接地側電容器圖案；放置在第二絕緣層上以限定LC諧振器電容器的熱側電容器圖案，熱側電容器圖案相對接地側電容器圖案放置；放置在第三絕緣層上的輸入和輸出引線圖案；形成于第三絕緣層內并且與輸入和輸出引線圖案相連的第一電感器過孔；形成于第四絕緣層內的第二電感器過孔；以及放置在第五絕緣層上的接地圖案；其中第一-第五絕緣層堆疊在一起并且隨后第一和第二電感器過孔沿絕緣層堆疊方向連接以限定電感器，每個電感器的一端與限定LC諧振器的每個電容器的熱側電容器圖案電氣連接而電感器的另一端與第五絕緣層上的接地圖案電氣連接，并且第三絕緣層上的輸入和輸出引線圖案沿絕緣層堆疊方向與電感器的中點電氣連接。
14.如權利要求13所述的多層LC復合單元，其特征在于接地圖案與每個連接輸入和輸出引線圖案到電感器的位置之間的距離沿絕緣層堆疊方向在大約200-700微米范圍內。
15.如權利要求13所述的多層LC復合單元，其特征在于多個電感器的過孔布局為限定柱狀電感器。
16.如權利要求15所述的多層LC復合單元，其特征在于電容器包括直接與限定電感器的過孔連接的電容器圖案。
17.如權利要求16所述的多層LC復合單元，其特征在于電容器圖案經多個絕緣薄層其中一層相對耦合電容器圖案放置以限定至少耦合兩個LC諧振器的耦合電容。
18.如權利要求13所述的多層LC復合單元，其特征在于進一步包含耦合電容器，其中LC諧振器經耦合電容器互相電氣連接以構成三階切比雪夫濾波器。
19.如權利要求13所述的多層LC復合單元，其特征在于多層LC復合單元為帶通濾波器、低通濾波器、高通濾波器、雙工器、三路復用器和多路復用器中的一種。
20.一種調整多層LC復合單元頻率特性的方法，多層LC復合單元包括堆疊絕緣層以限定內部放置多個電感器和電容器以構成LC諧振器的多層體，其特征在于所述方法包括以下步驟形成沿絕緣層堆疊方向連接的過孔以形成多個電感器；將每個電感器的一端與限定LC諧振器的每個電容器的電容器圖案電氣連接并且將電感器的另一端與其中一層絕緣層上的接地圖案連接起來；以及改變其中一層絕緣層上的輸入和輸出引線圖案沿絕緣層堆疊方向與電感器的連接位置從而調整頻率特性。
全文摘要
一種多層LC復合單元,包括:堆疊在一起以限定多層體的多層絕緣層;包含第一和第二端并包含經過絕緣層延伸并沿絕緣層堆疊方向連接的過孔的多個電感器;包含電容器圖案的多個電容器,電感器與電容器放置在多層體內,第一端與限定LC諧振器的每個電容器的電容器圖案電氣連接;使其中一層絕緣層與第二端電氣連接的接地圖案;以及使其中一層絕緣層與電感器中點沿絕緣層堆疊方向連接的輸入引線圖案和輸出引線圖案。
文檔編號H03H7/09GK1340876SQ01131259
公開日2002年3月20日 申請日期2001年8月31日 優先權日2000年9月1日
發明者山口直人 申請人:株式會社村田制作所