CN114285387B - 一种小型lc滤波器及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种小型LC滤波器及其制备方法，涉及射频通信领域，解决市面上的LC滤波器体积都较大，不利于模块的小型化的技术问题，滤波器包括基板，所述基板包括至少6层，其中，第一导体层作为地层、经第五通孔与第二导体层联通，经第四通孔与接地电容的一端连接；第一电介质层的上表面设置多个底部电容器电极、电介质夹层的上表面设置多个顶部电容器电极、且与底部电容器电极一一匹配形成电容器。本发明利用无源集成技术将电容埋设在基板内，电感使用贴片式电感布设在表层，各电容间通过微带传输线相连，并通过金属化通孔和表层电感及基板内地层相连。
Description
技术领域
本发明涉及射频通信领域，具体涉及一种小型LC滤波器及其制备方法。
背景技术
滤波器是一种能选择通过或抑制某频率范围内信号的器件，它可以将特定频率的频点或该频点以外的频率进行有效滤除，从而将所需信号从杂乱的信号中选择出来。滤波器一直是射频通讯系统的核心器件，随着无线通讯技术迅猛发展，频率资源日益紧张，其重要性越发凸显。
LC滤波器是最常见的无源滤波器之一。电容器的容抗会随信号频率升高而变小，而电感器的感抗会随信号频率升高而增大，如果把电容、电感进行串联、并联或混联应用，它们组合的阻抗也会随信号频率不同而发生变化，不同电路会对某种频率信号呈现很小或很大的电抗，LC滤波器利用这种特性使某频率信号顺利通过或阻碍它通过，从而起到选出某种频率信号和滤除某种频率信号的作用。LC滤波器因结构简单、成本低廉、运行可靠性较高、运行费用较低、可以灵活设计等优点在射频通信电路中被广泛运用。
但是市面上的LC滤波器体积都较大，不利于模块的小型化。
发明内容
本发明的目的在于：解决市面上的LC滤波器体积都较大，不利于模块的小型化的技术问题，提供了一种小型LC滤波器及其制备方法。
本发明采用的技术方案如下：
一种小型LC滤波器，滤波器包括基板，所述基板包括至少6层从下至上的层叠顺序为：第一导体层、第一电介质层、电介质夹层、第二电介质层、第二导体层和第三电介质层；
其中，第一导体层作为地层、经第五通孔与第二导体层通，经第四通孔与接地电容的一端连接；
第一电介质层的上表面设置多个底部电容器电极、电介质夹层的上表面设置多个顶部电容器电极、且与底部电容器电极一一匹配形成电容器；
底部电容器电极通过第四通孔与第一导体层连接时、与其匹配的顶部电容器电极通过第一通孔与导体连接、该组匹配的电极形成接地电容；
底部电容器电极通过第三通孔及微带线与导体连接时、与其匹配的顶部电容器电极通过第二通孔与导体连接，该组匹配的电极形成并联电容；
所述导体设置在第三电介质层的上表面连接，表层器件通过焊盘与导体连接。
作为一种优选的技术方案，所述表层器件包括第一电感L1、第二电感L2和第三电感L3。
作为一种优选的技术方案，所述电介质夹层数量至少为1。
作为一种优选的技术方案，所述电介质夹层数量为3、包括第一夹层、第二夹层和第三夹层。
作为一种优选的技术方案，所述第一夹层、第二夹层和第三夹层的厚度可调节。
作为一种优选的技术方案，任意两个电容器之间均设置第五通孔。
作为一种优选的技术方案，所述滤波器通过焊盘与其他模块连接。
一种小型LC滤波器的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：先制作出第一导体层、第一电介质层，
步骤2：制造第四通孔，
步骤3：在第一电介质层上铺设导体，构成底部电容器电极；
步骤4：铺设电介质夹层；
步骤5：在电介质夹层上铺设底部电容器电极；
步骤6：铺设第二电介质层，制造第五通孔；
步骤7：铺设第二导体层，打孔，预留第一通孔、第二通孔和第三通孔经过的通道；
步骤8：铺设第三电介质层，制造通孔第一通孔、第二通孔和第三通孔；
步骤9：制造表面部分。
作为一种优选的技术方案，所述电介质夹层数量为3、包括第一夹层、第二夹层和第三夹层。
作为一种优选的技术方案，所述第三电介质层材料为陶瓷或树脂。
本发明的有益效果如下：
1.本发明利用无源集成技术将电容埋设在基板内，电感使用贴片式电感布设在表层，各电容间通过微带传输线相连，并通过金属化通孔和表层电感及基板内地层相连；
2.本发明改变电容器电极的面积或第一夹层、第二夹层和第三夹层的厚度，可灵活调节某一电容器容值而不影响其他电容器。
3.本发明将滤波器的电容部分集成到基板中，Q值可以做的更高，减少了器件的寄生参数，优化滤波器的性能。
4.本发明减少了滤波器使用的器件数量，使后期调试更简单，也缩减了成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，本说明书附图中的各个部件的比例关系不代表实际选材设计时的比例关系，其仅仅为结构或者位置的示意图，其中：
图1为现有三阶椭圆低通滤波器的原理图；
图2为本发明三阶椭圆低通滤波器的分层结构图；
图3为本发明LC滤波器的电容器部分结构图；
图4为本发明LC滤波器的器件布局示意图；
附图中标号说明：
10-基板表面、11-表层器件、12-焊盘、13-导体、20-基板、21-第三电介质层、22-第二导体层、23-第二电介质层、24-第三夹层、25-第二夹层、26-第一夹层、27-第一电介质层、28-第一导体层、41-第一通孔、42-第二通孔、43-第三通孔、44-第四通孔、45-第五通孔、361-第一顶部电容器电极、362-第一底部电容器电极、371-第二顶部电容器电极、372-第二底部电容器电极。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
下面结合图1至图4，对本发明作详细说明。
实施例1
一种小型LC滤波器，滤波器包括基板20，所述基板20包括至少6层从下至上的层叠顺序为：第一导体层28、第一电介质层27、电介质夹层、第二电介质层23、第二导体层22和第三电介质层21；
其中，第一导体层28作为地层、经第五通孔45与第二导体层22联通，经第四通孔44与接地电容的一端连接；
第一电介质层27的上表面设置多个底部电容器电极、电介质夹层的上表面设置多个顶部电容器电极、且与底部电容器电极一一匹配形成电容器；
底部电容器电极通过第四通孔44与第一导体层28连接时、与其匹配的顶部电容器电极通过第一通孔41与导体13连接、该组匹配的电极形成接地电容；
底部电容器电极通过第三通孔43及微带线与导体13连接时、与其匹配的顶部电容器电极通过第二通孔42与导体13连接，该组匹配的电极形成并联电容；
所述导体13设置在第三电介质层21的上表面连接，表层器件11通过焊盘12与导体13连接。
本发明的工作原理/工作过程为：图1为三阶椭圆低通滤波器的原理图。根据原理图，通过在基板中构造平板电容器结构代替集总式电容器件，电感依旧采用集总式贴片电感。通过仿真软件得出各结构的材料参数和几何尺寸参数；
射频通信电路中常用的LC滤波器由电容电感构成，本发明利用无源集成技术将电容埋设在基板内，电感使用贴片式电感布设在表层，各电容间通过微带传输线相连，并通过金属化通孔和表层电感及基板内地层相连，使电路模块表面只有电感器件，如图3所示，大大减少了构成LC滤波器所需的器件数量，减小了LC滤波器的体积。此外，将电容埋设到基板中还可以减少电容的寄生参数，提高电感的Q值，方便批量化生产。
实施例2
在实施例1的基础上，滤波器由内部埋设有电容的基板20和基板表面部分10构成。
基板表面10由表层器件11、焊盘12、导体13三部分组成，其中所述表层器件11为表面安装器件，所述焊盘12为器件的焊盘，所述导体13为连接各个表面器件和输入输出端口的焊盘12发导体，是微带线结构的一部分；
表层器件11经由配置在埋设有电容的基板20表面的焊盘12与基板20连接，并通过金属化的第一通孔41、第二通孔42，第三通孔43等结构连接到基板内部的电容器结构。所述滤波器也通过焊盘12与其他模块连接。
实施例3
在实施例1的基础上，
所述基板20由21～28共8层电介质层和导体层层叠而成，且在层叠体的表面及各电介质层之间有规定图案导体，利用这些导体构成埋设在基板中的电容器结构，以及连接各电容器的微带线结构和金属化通孔。
第三电介质层21，材料为陶瓷或树脂等，其表面即是基板表面部分。所述第三电介质层21、导体13和第二导体层构成了微带线结构。
第二导体层，是微带线结构的参考地层，同时也起到屏蔽作用，预防基板内埋设的电容器与表面器件层相互干扰。第二电介质层23开有通孔，第一通孔41和第二通孔42通过第二导体层22上的通孔连接微带线结构和埋设在基板内的电容器结构。第二电介质层23经第五通孔45第一导体层联通。
电介质夹层、第一电介质层27表面分别形成第二顶部电容器电极371、第二底部电容器电极372，电介质夹层夹在第二顶部电容器电极371、第二底部电容器电极372之间，与两电极构成平板电容器C37。第二顶部电容器电极371与第一通孔41相连，通过第一通孔41、微带线与表层器件11相连。第二底部电容器电极372与第四通孔44相连，通过第四通孔44接地。C37可等效为图1中接地电容C7。
电介质夹层、第一电介质层27表面分别形成第一顶部电容器电极361、第一底部电容器电极362，电介质夹层夹在第一顶部电容器电极361和第一底部电容器电极362之间，与两电极构成平板电容器C36，第一顶部电容器电极361与第二通孔42相连，第一底部电容器电极362与第三通孔43相连，第二通孔42、第三通孔43通过微带线与表层器件11形成并联结构。C36可等效为图1中并联电容C3。
电介质夹层夹在电容器上下两电极之间，与两电极构成平板电容器结构。改变电容器电极的面积或电介质夹层的厚度可调节电容器的容值。或不改变电介质夹层的厚度，将电容器电极的位置挪动，也可灵活调节某一电容器容值而不影响其他电容器。
电容器周围分布第五通孔45，作为屏蔽通孔。
第一导体层28，经第五通孔45与第二导体层22联通，作为地层。通过第四通孔44与电容器电极372相连。
所述LC滤波器电容共分两类，一类为接地电容，结构与C37相同，详见图2的C31、C33、C35结构；一类为并联电容，结构与C36相同，详见图2的C32、C34结构；
滤波器结构中C31、C33、C35结构与C37等同，C32、C34结构与C35等同。参考图1与图2，C31等效为C4，C32等效为C1，C33等效为C5，C34等效为C2，C35等效为C6，，C36等效为C3，C37等效为C7。
实施例4
一种小型LC滤波器的制备方法，，包括以下步骤：
步骤1：先制作出第一导体层28、第一电介质层27，
步骤2：制造第四通孔44，
步骤3：在第一电介质层27上铺设导体，构成底部电容器电极；
步骤4：铺设电介质夹层；
步骤5：在电介质夹层上铺设底部电容器电极；
步骤6：铺设第二电介质层23，制造第五通孔45；
步骤7：铺设第二导体层22，打孔，预留第一通孔41、第二通孔42和第三通孔43经过的通道；
步骤8：铺设第三电介质层21，制造通孔第一通孔41、第二通孔42和第三通孔43；
步骤9：制造表面部分。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种小型LC滤波器，其特征在于，滤波器包括基板(20)，所述基板(20)包括至少6层从下至上的层叠顺序为：第一导体层(28)、第一电介质层(27)、电介质夹层、第二电介质层(23)、第二导体层(22)和第三电介质层(21)；
其中，第一导体层(28)作为地层、经第五通孔(45)与第二导体层(22)联通，经第四通孔(44)与接地电容的一端连接；
第一电介质层(27)的上表面设置多个底部电容器电极、电介质夹层的上表面设置多个顶部电容器电极、且与底部电容器电极一一匹配形成电容器；
底部电容器电极通过第四通孔(44)与第一导体层(28)连接时、与其匹配的顶部电容器电极通过第一通孔(41)与导体(13)连接、通过此连接匹配的电极形成接地电容；
底部电容器电极通过第三通孔(43)及微带线与导体(13)连接时、与其匹配的顶部电容器电极通过第二通孔(42)与导体(13)连接，通过此连接匹配的电极形成并联电容；
所述导体(13)设置在第三电介质层(21)的上表面连接，表层器件(11)通过焊盘(12)与导体(13)连接。
2.根据权利要求1所述的一种小型LC滤波器，其特征在于，所述表层器件(11)包括第一电感L1、第二电感L2和第三电感L3。
3.根据权利要求1所述的一种小型LC滤波器，其特征在于，所述电介质夹层数量至少为1。
4.根据权利要求1所述的一种小型LC滤波器，其特征在于，所述电介质夹层数量为3、包括第一夹层(26)、第二夹层(25)和第三夹层(24)。
5.根据权利要求4所述的一种小型LC滤波器，其特征在于，所述第一夹层(26)、第二夹层(25)和第三夹层(24)的厚度可调节。
6.根据权利要求1所述的一种小型LC滤波器，其特征在于，任意两个电容器之间均设置第五通孔(45)。
7.根据权利要求1所述的一种小型LC滤波器，其特征在于，所述滤波器通过焊盘(12)与其他模块连接。
8.一种小型LC滤波器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：先制作出第一导体层(28)、第一电介质层(27)，
步骤2：制造第四通孔(44)，
步骤3：在第一电介质层(27)上铺设导体，构成底部电容器电极；
步骤4：铺设电介质夹层；
步骤5：在电介质夹层上铺设底部电容器电极；
步骤6：铺设第二电介质层(23)，制造第五通孔(45)；
步骤7：铺设第二导体层(22)，打孔，预留第一通孔(41)、第二通孔(42)和第三通孔(43)经过的通道；
步骤8：铺设第三电介质层(21)，制造通孔第一通孔(41)、第二通孔(42)和第三通孔(43)；
步骤9：制造表面部分。
9.根据权利要求8所述的一种小型LC滤波器的制备方法，其特征在于，所述电介质夹层数量为3、包括第一夹层(26)、第二夹层(25)和第三夹层(24)。
10.根据权利要求8所述的一种小型LC滤波器的制备方法，其特征在于，所述第三电介质层(21)材料为陶瓷或树脂。
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