CN102291100A

CN102291100A - 多层滤波器

Info

Publication number: CN102291100A
Application number: CN2011100394315A
Authority: CN
Inventors: 安永圭; 朴祥秀; 朴东锡; 朴成珍; 朴龙善; 林凤燮
Original assignee: Samsung Electro Mechanics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electro Mechanics Co Ltd
Priority date: 2010-06-16
Filing date: 2011-02-15
Publication date: 2011-12-21
Also published as: JP2012005105A; KR101060870B1; US20110309895A1

Abstract

一种多层滤波器，该多层滤波器包括：陶瓷体，多个电介质层层叠于该陶瓷体中；外部接地电极，设置在所述陶瓷体的外表面上并接地；电感器图案电极，设置在所述多个电介质层中的至少一个上，并具有连接到所述外部接地电极的一端；电容器图案电极，设置在所述多个电介质层中的至少一个上；外部端子电极，将所述电感器图案电极电连接到所述电容器图案电极，并通过所述外部接地电极形成用于产生电感的闭合回路；可变电介质层，设置在所述电容器图案电极和所述电感器图案电极之间，并调节由所述电感器图案电极产生的电感的幅值。

Description

多层滤波器

技术领域

本发明涉及一种多层滤波器，更具体地讲，涉及一种可被小型化并可使由于小型化而导致的谐振频率的改变最小化的多层滤波器。

背景技术

随着移动通信终端和无线通信装置的使用快速增加，低温共烧陶瓷(LTCC)片式滤波器以及声表面波(SAW)滤波器作为带通滤波器(BPF)已经被广泛地使用，这是因为带通滤波器在性能、尺寸、可靠性和价格方面有优势，而带通滤波器是移动通信终端和无线通信装置的必不可少的组件。

此外，由于既定产品正变得多功能化和复杂化，因此片式滤波器的尺寸已趋于变小。由于片式滤波器的尺寸减小的趋势，构成电容的电容器电极的面积和构成电感的电感器电极的长度变小，这导致谐振频率加大。

为了使由于片式滤波器的小型化而导致的谐振频率的改变最小化，已经使用了增加电介质的介电常数和电感器图案的长度的方法。然而，这种方法具有局限性，其问题在于电感器图案的电介质层的面积有限。

对于另一方法，电感器图案电极形成在几个电介质层上并通过使用通孔(via)电连接在一起，从而使谐振频率的改变最小化。然而，这种方法的缺点在于具有通孔的结构的工艺复杂，在形成通孔的工艺中，通孔的表面粗糙度差。

因此，需要一种能够增加电感以使由于片式滤波器的小型化而导致的谐振频率的改变最小化而不使用通孔的方法。

发明内容

本发明的一方面提供了一种可增加电感以使得由于小型化而导致的谐振频率的改变最小化的多层滤波器。

根据本发明的一方面，提供一种多层滤波器，该多层滤波器包括：陶瓷体，多个电介质层层叠于该陶瓷体中；外部接地电极，设置在所述陶瓷体的外表面上并接地；电感器图案电极，设置在所述多个电介质层中的至少一个上，并具有连接到所述外部接地电极的一端；电容器图案电极，设置在所述多个电介质层中的至少一个上；外部端子电极，将所述电感器图案电极电连接到所述电容器图案电极，并通过所述外部接地电极形成用于产生电感的闭合回路；可变电介质层，设置在所述电容器图案电极和所述电感器图案电极之间，并调节由所述电感器图案电极产生的电感的幅值。

所述外部端子电极可随着其电极宽度增加而减小由所述电感器图案电极产生的电感的幅值。

所述可变电介质层可随着在所述可变电介质层内所包含的层数的增加而增加由所述电感器图案电极产生的电感的幅值。

多个电感器图案电极可设置在同一电介质层上，所述电感器图案电极的每端可电连接到所述外部端子电极或所述外部接地电极。

所述多个电感器图案电极可在同一电介质层上互相连接。

所述电感器图案电极可具有弯曲的结构。

多个电容器图案电极可设置在同一电介质层上并彼此分隔开。

所述外部接地电极可设置在所述陶瓷体的两侧上，并且所述外部端子电极可设置在所述陶瓷体的未形成所述外部接地电极的另两侧上。

所述多层滤波器可仅具有一个外部接地电极和一个外部端子电极。

所述多层滤波器还可包括内部接地图案电极，该内部接地图案电极设置在构成所述陶瓷体的所述多个电介质层中的至少一个上，并面对所述电容器图案电极以形成电容。

所述内部接地图案电极的一端可电连接到接地的所述外部接地电极。

在所述陶瓷体内，所述电感器图案电极可被设置在所述电容器图案电极的上方。

附图说明

通过下面结合附图进行的详细描述，本发明的上述和其它方面、特点和其它优点将会被更加清楚地理解，其中：

图1是示出根据本发明的实施例的多层滤波器的外观的示意性立体图；

图2是示出根据本发明的实施例的多层滤波器的内部结构的示意性分解立体图；

图3是示出设置在根据本发明的实施例的多层滤波器的内部的电极层的示意性透视性立体图(schematic perspective phantom view)；

图4是示出根据本发明的实施例的多层滤波器中的电感的实现的示意图；

图5是示出根据本发明的实施例的多层滤波器中相对于谐振频率的HFSS模拟结果的曲线图；

图6是示出依据根据本发明的实施例的多层滤波器中设置的可变电介质层的叠层结构的量(叠层高度)相对于谐振频率的HFSS模拟结果的曲线图。

具体实施方式

现在将参照附图详细描述本发明的示例性实施例。然而，本发明可以按照许多不同的形式表现，并且不应当被解释为限于在此阐述的实施例。相反，提供这些实施例使得本公开将彻底和完整，并且将完全将本发明的范围传达给本领域技术人员。在附图中，为了清楚起见，可夸大层和区域的厚度。附图中相同的标号指代相同的元件，因此将省略对其的重复描述。

图1是示出根据本发明的实施例的多层滤波器的外观的示意性立体图。图2是示出根据本发明的实施例的多层滤波器的内部结构的示意性分解立体图。图3是示出设置在根据本发明的实施例的多层滤波器的内部的电极层的示意性透视性立体图。

参照图1，根据本发明的实施例的多层滤波器200可包括陶瓷体100、外部端子电极110和外部接地电极120。

陶瓷体100具有多个电介质层层叠的结构。陶瓷体100可具有长方体形状或与之类似的形状。将在稍后描述的外部端子电极110可形成在陶瓷体100的外表面上。

外部端子电极110是设置在陶瓷体100的两侧上的一对电极，并且用作多层滤波器200的输入电极和输出电极。外部接地电极120是设置在陶瓷体100的未形成外部端子电极110的另外两侧上的一对电极。

即，外部接地电极120形成在陶瓷体100的两侧上，外部端子电极110形成在陶瓷体100的未形成外部接地电极120的外表面上。

此外，可在陶瓷体100的侧部上形成单一的外部接地电极120和单一的外部端子电极110。即，多层滤波器可仅具有一个外部接地电极120和一个外部端子电极110。

陶瓷体100的底表面是面对其上安装多层滤波器200的外部基板(未示出)的表面。

下面将描述多层滤波器200的内部结构。

参照图2和图3，根据本发明的实施例的多层滤波器200可包括陶瓷体100、电容器图案电极55、电感器图案电极35、外部端子电极110和可变电介质层40。

电介质盖层10a和10b可形成在陶瓷体100的最上层和最下层。电介质盖层10a和10b可用作保护多层滤波器200的内部结构的盖。

电介质盖层10a和10b的材料没有特别限制。例如，电介质盖层10a和10b可由各种陶瓷材料制成。

电容器图案电极55可形成在第一电介质层50上，而第一电介质层50是构成陶瓷体100的多个电介质层中的一个。第一电介质层50可以是构成陶瓷体100的电介质层中的任意一个。电容器图案电极55可形成在所述多个电介质层上。

多个电容器图案电极55可形成在第一电介质层50上。电容器图案电极55的形状没有特别限制。

此外，电容器图案电极55可在同一电介质层上彼此分隔开。电容器图案电极55可在后面将描述的内部接地图案电极20a、20b和20c之间形成电容。

通过在同一电介质层上形成彼此分隔开的电容器图案电极55，可在内部接地图案电极20a、20b和20c之间形成多个电容。

电容器图案电极55在第一电介质层50的表面上可具有与外部端子电极110电连接的一端以及开放的另一端。

电容器图案电极55可与内部接地图案电极20a、20b和20c平行地形成。当施加外部电压时，电荷在电容器图案电极55上累积，以形成电容。

内部接地图案电极20a、20b和20c的两端朝着外部接地电极120延伸，以电连接到外部接地电极120，而所述外部接地电极120接地。

按照上述方式产生的电容可由彼此面对的电容器图案电极55的面积、内部接地图案电极20a、20b和20c的间隔以及构成陶瓷体100的陶瓷的介电常数来确定。

电感器图案电极35可形成在第二电介质层30上，该第二电介质层30是构成陶瓷体100的多个电介质层中的一个。第二电介质层30可以是构成陶瓷体100的多个电介质层中的任意一个。在陶瓷体100内，电感器图案电极35被设置在所述电容器图案电极55的上方。

此外，电感器图案电极35可延伸预定长度，以使电感器图案电极35的两端连接到外部端子电极110。

在电感的实现中，电感器图案电极35连接到用作输入电极和输出电极的外部端子电极110，从而电感器图案电极35电连接到输入电极和输出电极。

此外，多个电感器图案电极35可形成在同一电介质层上并互相连接。

因此，通过将形成在输入侧和输出侧的电感器互相连接，根据本发明的实施例的多层滤波器200整体上可用作带通滤波器。

电感器图案电极35可具有预定长度的直线结构或弯曲结构。例如，电感器图案电极35可具有蜿蜒形状或螺旋形状。

与具有直线结构的电感器图案电极35相比，具有弯曲形状或蜿蜒形状的电感器图案电极35可在较小的面积中实现期望的电感。因此，可进一步减小多层滤波器200的尺寸。

外部端子电极110是形成在陶瓷体100的外表面上的端子电极，并且可将电容器图案电极55电连接到电感器图案电极35。

外部端子电极110指输入端子电极和输出端子电极。具有预定频率和电压的电信号通过形成在陶瓷体100的一侧上的外部端子电极110被输入，并通过形成在陶瓷体100的另一侧上的外部端子电极110被输出。

这时，电容器图案电极55和电感器图案电极35可实现LC谐振电路。

外部端子电极110将电感器图案电极35连接到电容器图案电极55，并且由外部端子电极110和接地的外部接地电极120形成闭合的回路130，从而电感器图案电极35产生电感。

后面将参照图4描述由外部端子电极110产生电感。

可变电介质层40设置在第一电介质层50和第二电介质层30之间，并且可调节由电感器图案电极35产生的电感的幅值。

即，可变电介质层40设置在电容器图案电极55和电感器图案电极35之间，并扩展由外部端子电极110形成的闭合的回路130的空间，从而增加由电感器图案电极35产生的电感分量。

此外，随着可变电介质层40的层数增加，可变电介质层40的层高度增加，并且由电感器图案电极35产生的电感分量增加。

图4是示出根据本发明的实施例的多层滤波器中的电感的实现的示意图。

参照图4，电感器图案电极35的电感可由电感器图案电极35、外部端子电极110和外部接地电极120形成。

形成在第二电介质层30上的电感器图案电极35在第二电介质层30的中部互相连接，并且电感器图案电极35的端部朝着外部端子电极110延伸并电连接到外部端子电极110。

因此，电感器图案电极35通过外部端子电极110连接到电容器图案电极55。按照这种方式，可从输入侧给由电感器图案电极35形成的电感器以及由电容器图案电极55形成的电容器施加相同的电压。

此外，形成在第二电介质层30上的电感器图案电极35的另一端连接到接地的外部端子电极120，从而实现电感器。外部接地电极120连接到内部接地图案电极20a、20b和20c，电容器图案电极55与内部接地图案电极20a、20b和20c形成耦合(coupling)可实现电容器。

因此，电感器图案电极35的电感可通过借助外部端子电极110形成闭合的回路130来实现。因此，可构造LC谐振电路。

根据本发明实施例的多层滤波器200可解决在形成通孔的过程中导致的问题，这是因为为了形成用于实现电感的闭合的回路130，根据本发明的多层滤波器200不需要在其上形成电感器图案电极35的第二电介质层30上形成通孔。

此外，与形成通孔的方法相比，外部端子电极110的使用可扩展实现电感的闭合的回路130的路径。因此，磁通链区域(linked magnetic flux)扩展，从而增加了电感的幅值。

此外，外部端子电极110可根据外部端子电极110的电极宽度W的增加来减小由电感器图案电极35产生的电感的幅值，

图5是示出根据本发明的实施例的多层滤波器中相对于谐振频率的HFSS模拟结果的曲线图。图6是示出取决于根据本发明的实施例的多层滤波器中设置的可变电介质层的层叠结构的量(叠层高度)相对于谐振频率的HFSS模拟结果的曲线图。

参照图5，使用用于形成实现电感的闭合的回路130的外部端子电极110的多层滤波器200的谐振频率比通过在其上形成有电感器图案电极的电介质层中形成通孔来实现的多层滤波器300的谐振频率低。

由于LC谐振电路的谐振频率是

所以可以看出当电容器图案电极的面积恒定时，谐振频率减小，则电感的幅值增加。

即，在实现多层滤波器的小型化的同时可增加电感值，从而使谐振频率的改变最小化。

参照图6，可看出谐振频率随着插入到电感器图案电极35和电容器图案电极55之间的可变电介质层40内所包含的层数的增加(即，可变电介质层40的层高度(图4中的H)的改变)而减小。

与图5中的结果类似，图6中的结果显示出电感值的增加。由于通过调节可变电介质层40的层高度实现了期望的电感值，所以可实现多层滤波器的小型化并可使谐振频率的改变最小化。

根据本发明的实施例，在所述多层滤波器200中，通过使用外部端子电极110来形成闭合的回路以实现电感，上述多层滤波器200可增加电感，同时实现小型化，从而使谐振频率的改变最小化。

此外，通过调整外部端子电极110的电极宽度W或可变电介质层40的层高度H可获得期望的电感值。

如上所述，可通过调节外部端子电极110的宽度或可变电介质层40的层高度H来获得期望的电感值。

此外，由于使用外部端子电极实现电感，所以可扩展磁通链面积。

此外，可通过调节设置在电容器图案电极和电感器图案电极之间的可变电介质层来增加电感的幅值。

虽然已经结合示例性实施例显示并描述了本发明，但是对于本领域技术人员来说，在不脱离由权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下可进行修改和改变。

本申请要求于2010年6月16日提交到韩国知识产权局的第10-2010-0057048号韩国专利申请的优先权，该申请公开的内容通过引用被包含于此。

Claims

1.一种多层滤波器，包括：

陶瓷体，多个电介质层层叠于该陶瓷体中；

外部接地电极，设置在所述陶瓷体的外表面上并接地；

电感器图案电极，设置在所述多个电介质层中的至少一个上，并具有连接到所述外部接地电极的一端；

电容器图案电极，设置在所述多个电介质层中的至少一个上；

外部端子电极，将所述电感器图案电极电连接到所述电容器图案电极，并通过所述外部接地电极形成用于产生电感的闭合回路；

可变电介质层，设置在所述电容器图案电极和所述电感器图案电极之间，并调节由所述电感器图案电极产生的电感的幅值。

2.如权利要求1所述的多层滤波器，其中，所述外部端子电极随着其电极宽度增加而减小由所述电感器图案电极产生的电感的幅值。

3.如权利要求1所述的多层滤波器，其中，所述可变电介质层随着在所述可变电介质层内所包含的层数的增加而增加由所述电感器图案电极产生的电感的幅值。

4.如权利要求1所述的多层滤波器，其中，在同一电介质层上设置多个电感器图案电极，所述电感器图案电极的每端电连接到所述外部端子电极或所述外部接地电极。

5.如权利要求4所述的多层滤波器，其中，所述多个电感器图案电极在同一电介质层上互相连接。

6.如权利要求1所述的多层滤波器，其中，所述电感器图案电极具有弯曲的结构。

7.如权利要求1所述的多层滤波器，其中，在同一电介质层上设置多个电容器图案电极，并且所述多个电容器图案电极彼此分隔开。

8.如权利要求1所述的多层滤波器，其中，所述外部接地电极设置在所述陶瓷体的两侧上，并且所述外部端子电极设置在所述陶瓷体的未形成所述外部接地电极的另两侧上。

9.如权利要求1所述的多层滤波器，其中，所述多层滤波器仅具有一个外部接地电极和一个外部端子电极。

10.如权利要求1所述的多层滤波器，还包括内部接地图案电极，该内部接地图案电极设置在构成所述陶瓷体的所述多个电介质层中的至少一个上，并面对所述电容器图案电极以形成电容。

11.如权利要求10所述的多层滤波器，其中，所述内部接地图案电极的一端电连接到接地的所述外部接地电极。

12.如权利要求1所述的多层滤波器，其中，在所述陶瓷体内，所述电感器图案电极被设置在所述电容器图案电极的上方。