CN107332531A - 一种叠层可调滤波器及可调磁芯电感的制备方法 - Google Patents

一种叠层可调滤波器及可调磁芯电感的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种叠层可调滤波器，包括依次排列在所述滤波器左右两端的三个平板电容，三个平板电容之间交叉间隔排列有两个可调磁芯电感，且所有平板电容和可调磁芯电感从左到右依次连接成一种多层结构。本发明主要的改进点在于，采用了两个可调磁芯电感，并将三个平板电容和两个可调磁芯电感按照上述方案依次交叉间隔排列、连接，构成一种多层结构；在需要调整感值时，只需调整可调磁芯电感即可实现感值大小的调节，保证了滤波器的结构简单性，解决了现有技术不能在保证结构简单的前提下提高感值的技术问题，并具有可靠性高、稳定性强、体积小、成本低，以及制作周期短的特点。

Description

一种叠层可调滤波器及可调磁芯电感的制备方法
技术领域
本发明属于电子元器件制作技术领域，特别涉及一种滤波器及其制备方法。
背景技术
目前，在研制和生产小型低截止频率滤波器时常采用LC结构形式。级数较少的LC滤波器矩形度和带外抑制均较差，LC结构滤波器可通过增加元件个数提高滤波器矩形度和带外抑制，但相应级数增多，结构变得复杂。传统低截止频率滤波器使用的电感一般感值较大，采用空心电感需绕制匝数较多。空心电感具有感值小、品质因数大、自谐振频率高等特点；磁芯电感具有感值大、自谐振频率低等特点，可以减小低截止频率滤波器的带内插损，改善滤波器传输信号的效果，因此常采用的低频滤波器电感为磁芯电感。LC滤波器传统制作途径是单独研制性能好的电感和电容，然后将电感和电容两种芯片通过焊接在电路板上的方式实现，该途径虽然可实现级数高的滤波器，但体积较大、制作周期长、成本高。而采用铁氧体磁芯上绕制空心电感的方式虽然可以提高电感值，但可靠性和稳定性均较差。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种叠层可调滤波器及其制备方法，以解决现有技术不能在保证结构简单的前提下提高感值的技术问题，并具有可靠性高、稳定性强、体积小、成本低，以及制作周期短的特点。
本发明采用的技术方案如下：
一种叠层可调滤波器，包括依次排列在所述滤波器左右两端的三个平板电容，三个平板电容之间交叉间隔排列有两个可调磁芯电感，且所有平板电容和可调磁芯电感从左到右依次连接成一种多层结构。
进一步的，可调磁芯电感包括以三维螺旋的方式盘旋成多层结构的空心电感，空心电感各层之间通过导体通孔连接；空心电感的中心设有通孔，且通孔中设有深度可调的铁氧体螺钉。
进一步的，空心电感由陶瓷材料上的银导体印刷制成。
进一步的，平板电容由不同层间的大面积银导体耦合而成。
进一步的，每个平板电容均设有两个端电极板和一个地电极板，平板电容和可调磁芯电感之间均通过一个端电极板相连接。
一种叠层可调滤波器的制备方法，包括以下步骤：
步骤1、预处理：采用陶瓷生瓷片，并进行烘干，制成空心电感(21)；烘干条件为：温度80～90℃，时间25～35分钟；
步骤2、制螺钉：选择铁氧体材料，并在模具上烧制成铁氧体螺钉(24)，供后续调节电感值使用；
步骤3、打孔：在烘干的陶瓷生瓷片上打孔，其中，铁氧体螺钉(24)注入直径小于1mm，空心电感(21)及其层间连接线的直径范围为0.1～2.0mm；
步骤4、填塞：将空心电感(21)及导体通孔(22)填上金属浆料，并进行烘干，使孔内金属孔化；烘干条件为：温度65～75℃，时间10～15分钟；
步骤5、导体印刷：通过精密丝网印刷使每层陶瓷生瓷片形成电路图形；
步骤6、叠片：把印刷好的电路图形和形成互连通孔的陶瓷生瓷片叠压在一起，形成一个完整的多层基板胚体；叠压条件为：温度25～45℃，压力5～10MPa；
步骤7、等静压：在真空环境中对多层基板胚体进行等静压；等静压条件为：压力20～40MPa，温度35～60℃；
步骤8、热切：对多层基板胚体进行切割，以形成陶瓷生坯；
步骤9、排胶烧结：将陶瓷生坯放入炉中排胶烧结，得到多层螺旋式可调电感；排胶烧结的温度条件为：850～950℃。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1.本发明提供的一种叠层可调滤波器，主要的改进点在于，采用了两个可调磁芯电感，并将三个平板电容和两个可调磁芯电感按照上述方案依次交叉间隔排列、连接，构成一种多层结构；在需要调整感值时，只需调整可调磁芯电感即可实现感值大小的调节，保证了滤波器的结构简单性，解决了现有技术不能在保证结构简单的前提下提高感值的技术问题，并具有可靠性高、稳定性强、体积小、成本低，以及制作周期短的特点。
2.本发明提供的可调磁芯电感，包括以三维螺旋的方式盘旋成多层结构的空心电感，空心电感各层之间通过导体通孔连接；空心电感的中心设有通孔，且通孔中设有深度可调的铁氧体螺钉，这种结构的可调磁芯电感具有结构简单、可靠性高、稳定性强等特点，采用这种结构的磁芯电感，可以调节铁氧体螺钉的深度，形成不同感值，即改变磁心电感大小，从而调节滤波器的中心频点，进而改善滤波器传输信号的效果。
3.本发明在制备时通过在陶瓷生瓷片中打孔注入铁氧体材料得到多层滤波器，从而有效的解决了叠层滤波器中不同材料混烧后出现的分层断裂等问题，使成品率大大提高。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的等效电路图；
图3是本发明可调磁芯电感的制备方法流程示意图；
图4是本发明的仿真曲线图。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
下面结合图1～图4对本发明作详细说明。
本发明提供的一种叠层可调滤波器，由陶瓷和铁氧体复合而成，能够以微调磁芯电感的方式调节小尺寸低截止频率，包括依次排列在所述滤波器左右两端的三个平板电容1，三个平板电容1之间依次交叉间隔排列有两个可调磁芯电感2(即两个可调磁芯电感2使三个平板电容1依次两两相间)，且所有平板电容1和可调磁芯电感2从左到右依次连接成一种多层结构。
可调磁芯电感，由空心电感和铁氧体材料复合而成，它包括以三维螺旋的方式盘旋成多层结构的空心电感21，空心电感21由陶瓷材料上的银导体印刷制成，空心电感21各层之间通过导体通孔22连接；空心电感21的中心设有通孔23，且通孔23中设有深度可调的铁氧体螺钉24。采用这种结构的磁芯电感，可以调节铁氧体螺钉的深度，形成不同感值，即改变磁心电感大小，从而调节滤波器的中心频点，进而改善滤波器传输信号的效果。这种对滤波器进行微调的方式，操控性较强。
平板电容1由不同层间的大面积银导体耦合而成。
在电连接关系方面，每个平板电容1均设有两个端电极板11和一个地电极板12，磁心电感和平板电容交叉连接，即平板电容1和可调磁芯电感2之间均通过一个端电极板11相连接。具体的，其中第一个可调磁芯电感2与整个滤波器的输入端电极相连，另一个可调磁芯电感2与整个滤波器的输出端相连；穿插在两个可调磁芯电感2之间的三个平板电容1在叠层中均具有三个电极板，即每个平板电容1均设有两个端电极板11和一个地电极板12，其中，第一个平板电容的一个端电极板与第一个可调磁芯电感2的输入端相连，第二个电容的一个端电极板连接在两个可调磁芯电感2之间，第三个电容的一个端电极板与第二个可调磁芯电感2的输出端相连，三个平板电容1的另一个端电极板均与整个滤波器的地电极相连。
而本发明提供的一种叠层可调滤波器的制备方法，可操控性强，与现有片式元器件的工艺兼容，具体包括以下步骤：
步骤1、预处理：采用陶瓷生瓷片，并进行烘干，制成空心电感21；烘干条件为：温度80～90℃，时间25～35分钟；
步骤2、制螺钉：选择合适的铁氧体材料，并在模具上烧制成铁氧体螺钉24(简易螺钉)，供后续调节电感值使用；
步骤3、打孔：在烘干的陶瓷生瓷片上打孔，其中，铁氧体螺钉24(中心铁氧体)注入直径小于1mm，空心电感21及其层间连接线的直径范围为0.1～2.0mm；
步骤4、填塞：将空心电感21及导体通孔22(层间连接线通孔)填上金属浆料，并进行烘干，使孔内金属孔化；烘干条件为：温度65～75℃，时间10～15分钟；
步骤5、导体印刷：通过精密丝网印刷使每层陶瓷生瓷片形成电路图形；
步骤6、叠片：把印刷好的电路图形和形成互连通孔的陶瓷生瓷片叠压在一起，形成一个完整的多层基板胚体；叠压条件为：温度25～45℃，压力5～10MPa；
步骤7、等静压：在真空环境中对多层基板胚体进行等静压(利用陶瓷生瓷片的热塑性)；等静压条件为：压力20～40MPa，温度35～60℃；
步骤8、热切：对多层基板胚体进行切割，以形成滤波器个体(陶瓷生坯)；
步骤9、排胶烧结：将陶瓷生坯放入炉中排胶烧结，得到多层螺旋式可调电感；排胶烧结的温度条件为：850～950℃。
本发明未详细阐述的部分属于本领域公知技术，本领域技术人员根据已有的描述已能够在不付出创造性劳动的前提下进行实施，因此，不再赘述。

Claims (6)

1.一种叠层可调滤波器，其特征在于，包括依次排列在所述滤波器左右两端的三个平板电容(1)，三个平板电容(1)之间交叉间隔排列有两个可调磁芯电感(2)，且所有平板电容(1)和可调磁芯电感(2)从左到右依次连接成一种多层结构。
2.如权利要求1所述的一种叠层可调滤波器，其特征在于，可调磁芯电感包括以三维螺旋的方式盘旋成多层结构的空心电感(21)，空心电感(21)各层之间通过导体通孔(22)连接；空心电感(21)的中心设有通孔(23)，且通孔(23)中设有深度可调的铁氧体螺钉(24)。
3.如权利要求1所述的一种叠层可调滤波器，其特征在于，空心电感(21)由陶瓷材料上的银导体印刷制成。
4.如权利要求1所述的一种叠层可调滤波器，其特征在于，平板电容(1)由不同层间的大面积银导体耦合而成。
5.如权利要求1～4任一项所述的一种叠层可调滤波器，其特征在于，每个平板电容(1)均设有两个端电极板(11)和一个地电极板(12)，平板电容(1)和可调磁芯电感(2)之间均通过一个端电极板(11)相连接。
6.一种可调磁芯电感的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、预处理：采用陶瓷生瓷片，并进行烘干，制成空心电感(21)；烘干条件为：温度80～90℃，时间25～35分钟；
步骤2、制螺钉：选择铁氧体材料，并在模具上烧制成铁氧体螺钉(24)，供后续调节电感值使用；
步骤3、打孔：在烘干的陶瓷生瓷片上打孔，其中，铁氧体螺钉(24)注入直径小于1mm，空心电感(21)及其层间连接线的直径范围为0.1～2.0mm；
步骤4、填塞：将空心电感(21)及导体通孔(22)填上金属浆料，并进行烘干，使孔内金属孔化；烘干条件为：温度65～75℃，时间10～15分钟；
步骤5、导体印刷：通过精密丝网印刷使每层陶瓷生瓷片形成电路图形；
步骤6、叠片：把印刷好的电路图形和形成互连通孔的陶瓷生瓷片叠压在一起，形成一个完整的多层基板胚体；叠压条件为：温度25～45℃，压力5～10MPa；
步骤7、等静压：在真空环境中对多层基板胚体进行等静压；等静压条件为：压力20～40MPa，温度35～60℃；
步骤8、热切：对多层基板胚体进行切割，以形成陶瓷生坯；
步骤9、排胶烧结：将陶瓷生坯放入炉中排胶烧结，得到多层螺旋式可调电感；排胶烧结的温度条件为：850～950℃。
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