CN1288289A - 单片电感电容谐振器和单片电感电容滤波器 - Google Patents

Abstract

电感器图案和电容器图案通过形成在薄片的中的长通孔电连接,使得每个管状结构分别具有填充与其中的绝缘体并形成有矩形截面。该管状结构隔着薄片层叠,以形成具有双重结构的电感器。电容器图案分别与电感器图案的开路端相对,以形成电容器。也就是说,电容器图案布置在该管状结构之间。电容器和电感器具有形成LC并联谐振电路的双重结构。

Description

单片电感电容谐振器和单片电感电容滤波器

本发明涉及一种单片电感电容(LC)谐振器和单片LC滤波器，并且特别涉及一种适用于高频波带的单片LC谐振器和单片LC滤波器。

图16和17示出常规单片LC谐振器和一个例子。如图16中所示，LC谐振器100包括：具有形成在其上表面上的电容器图案112的陶瓷片104、具有形成在其上表面上的电感器图案111的陶瓷片105、具有形成在其上表面上的输入电容器图案115和输出电容器图案116的陶瓷片106、以及具有分别形成在其上表面上的屏蔽电极113和114的陶瓷片102和108等等。

陶瓷片101至108相层叠，并且烧结形成图17中所示的叠层110。在叠层110上，形成输入端121、输出端122和接地端123和124。输入电容器图案115连接到输入端121。输出电容器图案116连接到输出端122。电感器图案111的引出部分和屏蔽电极113和114的一端连接到接地端123。电容器图案112和屏蔽电极113和114的另一端连接到接地端124。

在上述LC谐振器100中，包括电感器图案111电感器和包括与电感器图案111的开路端相对的电容器图案112的电容器形成LC并联谐振电路。该LC并联谐振电路通过包括相对的电感器图案111和输入电容器图案115的耦合电容电连接到输入端121。类似地，LC并联谐振电路通过包括相对的电感器图案111和输出电容器图案116的耦合电容电连接到输出端122。

LC谐振器的特性取决于在谐振电路中的电感器的Q值。电感器的Q值被表达为Q=2πf₀L/R，其中L是电感器的电感，R是电感器的电阻，f₀是谐振频率。如该等式所示，电感器的Q值可以通过降低电感器的电阻R而增加。电阻R与电感器图案111的截面面积成反比。因此，Q值可以通过增加电感器图案111的而增加。

但是，为了增加电感器图案111的截面S，要增加电感器图案111的厚度，当陶瓷片101至106被烧结时，这造成叠层110的内部应变、应力或收缩增加，导致脱层等等问题。

另外，在电感器图案111周围产生的磁场集中在电感器图案111的边缘，造成大的涡流损耗。另外，在常规的LC谐振器100中，在电感器图案111的周围产生的磁场被电容器图案112所干扰。因此，产生电感器的电感L较低的问题。

如上文所述，对于常规的LC谐振器100，由于构成LC谐振电路的电感器图案111较大并且电感L较低，因此难以获得高的Q值。

相应地，本发明的一个目的是提供一种分别包括具有高Q值的单片LC谐振器和LC滤波器。

为了实现上述目的，根据本发明一种单片LC谐振器包括：叠层体，其包括层叠在一起的绝缘层、电感器图案以及电容器图案；提供于该叠层体中的LC谐振电路，其中包括由该电感器图案所确定的电感器，并且电容器被限定为与电感器图案相对，并且绝缘层夹在电容器图案和电感器图案之间。在该单片LC谐振器中，LC谐振电路的电感器具有多层结构，其中多个管状结构隔着绝缘层相互重叠，该多个管状结构的每一个被限定为使得至少两个电感器图案通过形成在绝缘层中的通孔相互电连接，并且该电容器图案布置在电感器的两个管状结构之间。

另外，根据本发明，一种单片LC谐振器包括：叠层体，其包括层叠在一起的绝缘层、多个电感器图案以及多个电容器图案；在该叠层体中的多个LC谐振电路，其中包括由该电感器图案所确定的多个电感器，并且多个电容器被限定为与电感器图案相对，并且绝缘层夹在电容器图案和电感器图案之间。在该单片LC滤波器中，，每个LC谐振电路的电感器具有多层结构，其中多个管状结构隔着绝缘层相互重叠，该多个管状结构中的每一个被限定为使得至少两个电感器图案通过形成在绝缘层中的通孔相互电连接，并且至少电容器图案和用于电容耦合LC谐振器的耦合电容器图案之一布置在电感器的两个管状结构之间。

电感器包括多个管状结构。可以增加该电感器的表面面积而不增加电感器图案的厚度。通常，由于趋肤效应，高频电流具有集中到导体表面流动的特性。由于这种特性，表面面积增加的整个电感器可以被有效地用作为高频电流的路径。相应地，与常规电感器相比，电感器的电阻减小，并且电感器的Q值提高。

由流过电感器的高频电流所产生的磁场几乎不通过构成电感器的多个管状结构之间。相应地，在叠层体的叠层方向上，设置在两个相邻的管状结构之间电容器图案和由于电容耦合该谐振器的耦合电容器图案几乎不干扰电感器的磁场。

另外，该电感器具有多个管状结构，并且该多个管状结构通过绝缘层相层叠，以形成多层结构，其缓解在电感器周围产生的磁场的集中到电感器图案的边缘。

图1为示出根据本发明一个实施例的单片LC谐振器的结构的分解透视图；

图2为示出图1的单片LC谐振器的外观的透视图；

图3为示出图2的单片LC谐振器的截面视图；

图4为图2的单片LC谐振器的等效电路图；

图5为示出根据本发明另一个实施例的单片LC谐振器的结构的分解透视图；

图6为示出图5的单片LC谐振器的截面视图；

图7为示出根据本发明一个实施例的单片LC滤波器的分解透视图；

图8为示出图7的单片LC滤波器外观的透视图；

图9为图8的单片LC滤波器的截面视图；

图10为图8的单片LC滤波器的等效电路图；

图11为示出通孔的改进例子的平面视图；

图12为通孔的另一个改进例子的平面视图；

图13为示出通孔的另一个改进例子的平面视图；

图14为示出通孔的另一个改进例子的平面视图；

图15为示出管状结构的改进例子的分解透视图；

图16为常规单片LC谐振器的分解透视图；以及

图17为示出图16的单片LC谐振器外观的透视图。

在下文中，将参照附图描述本发明的单片LC谐振器和单片LC滤波器。

[第一实施例]

图1示出单片LC谐振器1的结构。图2和4分别为单片LC谐振器1的透视外观及其等效电路。LC谐振器1包括LC并联谐振电路R1，其中包括电感器L1和电容器C1。该LC并联谐振电路R1分别通过耦合电容Cs1和Cs2电连接在输入端2和输出端3之间。

如图1中所示，谐振器1包括：分别具有提供于其上的电感器图案21a、21b、22a和22b的绝缘片12、13、15和16；具有提供于其上的电容器图案23的绝缘片14；具有提供于其上的输入引出线图案24和输出引出线图案25的绝缘片17；具有分别提供于其上的屏蔽图案26和27的绝缘片10和19，等等。绝缘片9至19通过把电介质粉末或磁粉与粘合剂等等相混合，并且分别形成为片状而产生。图案21a至27由Ag，Pd，Cu，Ni，Au，Ag-Pd合金等等所制成，并且通过分别通过印刷等等方法而形成。

直线电感器图案21a、21b、22a和22b中的每一个具有恒定的宽度，并且形成在薄片12、13、15和16的中央。直线电感器图案21a、21b、22a和22b的一端分别暴露到图1所示的薄片12、13、15和16的前侧。电感器图案21a和21b通过位于薄片12中的长通孔28相互电连接。长通孔28沿着图1所示的电感器图案21a的右边和左边放置。电感器图案21a、21b和长通孔28确定具有矩形截面并具有填充于其中的绝缘体的管状结构21，如图3中的截面视图所示。

类似地，电感器图案22a和22b通过位于薄片15中的长通孔28相互电连接。电感器图案22a、22b和长通孔28确定管状结构22。该管状结构21和22基本上具有相同的形状和尺寸，并且隔着绝缘片13和14相层叠，以确定双重结构电感器L1。

电容器图案23位置图1所示的薄片14的中央和后部，并且该图案23的一端暴露于爆破14的后侧。电感器图案23在薄片9至19的叠层方向上置于管状结构21和22之间。电容器图案23分别隔着薄片13和14与电感器图案21b和22a的开路端相对，以确定电容器C1。电容器C1和双重结构电感器L1确定LC并联谐振电路R1。

输入、输出电容器图案24和25分别形成在薄片17的右侧和左侧。输入电容器图案24的一端暴露于薄片17的左侧，并且输入电容器图案24的另一端与电感器图案22b相对，并且薄片16夹在其中，以确定耦合电容Cs1。输出电容器图案25的一端暴露于薄片17的右侧，并且该输出电容器图案25的另一端与电感器图案22b相对，薄片16夹在其中，以确定耦合电容Cs2。屏蔽图案26和27分别具有宽的区域，其被设置为分别暴露于薄片9和19的前侧和后侧。

具有上述结构的各个薄片9至19依次层叠，在压力下结合，如图1中所示，并且整体地被烧结，以产生图2中所示的叠层体20。在叠层体20的右、左端面分别提供输入电极2和输出电极3。接地电极4和5提供于叠层体20的前、后端面上。输入电容器图案24的一端连接到输入电极2。，输出电容器图案25的一端连接到输出电极3。屏蔽图案26、27的一端以及电感器图案21a、2lb、22a和22b的一端连接到接地电极4。屏蔽图案26和27的另一端和电容器图案23的一端连接到接地电极5。

在单片谐振器1中，电感器L1包括：包含电感器图案21a、21b和长通孔28的管状结构；以及包含电感器图案22a、22b和长通孔28的管状结构22，如图3中所示。电感器L1的表面区域增加而不增加电感器图案21a至22b的厚度。通常，由于趋肤效应，高频电流具有集中流过导体表面的特性。相应地，具有较宽表面面积的电感器L1整体可以被有效用作为高频电流的通道。因此，与常规电感器相比，电感器L1的电阻减小，使得电感器L1的Q值得以提高。

当高频电流流过电感器L1时所产生的磁场H很少流过构成电感器L1的管状结构21和22。相应地，置于管状结构21和22之间的电容器图案23几乎不干扰电感器L1。

另外，电感器L1包括两个管状结构21和22，并且两个管状结构21和22通过绝缘片12和4层叠，具有双重结构。这缓解在电感器图案21a、21b、22a和22b的边缘上，在电感器L1的周围产生的磁场H的集中。结果，可以提供具有高Q值和优良特性的单片LC谐振器。

[第二实施例]

如图5中所示，根据本发明第二实施例的单片LC谐振器31与第一实施例的LC谐振器1相同，只是三个绝缘片14a、14b和14c被用于取代绝缘片14。在绝缘片14a和14c的表面上，分别提供电容器图案33和34。在绝缘片14b的表面上，提供电感器图案32。对应于图1至4中所示的部件的第二实施例的部件由相同的参考标号所表示，并且类似的说明不再重复。

在LC谐振器31中，电感器L1具有三重结构，其包括两个管状结构21和22，以及一个电感器图案32，因此，用于高频电流的趋肤效应可以被有利地利用。如图6中所示，电容器图案33和34分别置于电感器图案32和管状结构21、22之间。该结构有效地抑制电感器L的磁场H对电容器图案33和34的干扰，使得电感器L1具有高Q值。

[第三实施例]

图7示出单片LC滤波器41的结构。图8和10为LC滤波器41的外观和等效电路图。在第三实施例中，以带通滤波器为例进行描述。不用说，LC滤波器是一个三级LC带通滤波器。在第一(初)级中的LC谐振器Q1、在第二级中的LC谐振器Q2、以及在第三(末)级中的LC谐振器Q3分别通过耦合电容Cs1和Cs2纵向连接。

如图7中所示，LC滤波器41包括：分别具有提供于其表面上的电感器图案43a，45a，47a；43b，45b，47b；44a，46a，48a；44b，46b和48b的绝缘片75、76、78和79；分别具有提供于其表面上的电容器图案51a，52a，53a；51b，52b和53b的绝缘片74和80；具有提供于其表面上的耦合电容器图案54和55的绝缘片77；分别具有提供于其表面上的屏蔽图案65和66的绝缘片72和82；等等。

直线电感器图案43a，43b，44a和44b被设置为分别置于薄片75，76，78和79左侧。直线电感器图案43a，43b，44a和44b的一端分别暴露于薄片75，76，78和79的前侧。电感器图案43a和43b通过位于薄片75中的长通孔68相互连接。长通孔68被设置为分别连接电感器图案43a和43b的右边和左边。电感器图案43a、43b以及长通孔68确定填充有绝缘体和具有矩形截面的管状结构43，如图9中的截面视图所示。

电感器图案44a和44b通过位于薄片78中的长通孔68相互电连接。电感器图案44a和44b以及长通孔68确定管状结构44。管状结构43和44在形状和尺寸上基本相同，并且隔着薄片76和77层叠，以确定双重结构电感器L1。如果需要的话，输入引出图案60a和60b以及输入引出图案61a和61b分别通过长通孔电连接。

直线电感器图案45a、45b、46a和46b分别置于薄片75、76、78和79的中央。直线电感器图案45a、45b、46a和46b分别暴露于薄片75、76、78和79的前侧。电感器图案45a和45b通过位于薄片75中的长通孔68相互电连接。电感器图案45a、45b和长通孔68确定具有矩形截面的管状结构45，如图9的截面所示。

电感器图案46a和46b通过位于薄片78中的长通孔68相互电连接。电感器图案46a、46b和长通孔68确定管状结构46。管状结构45和46基本上具有相同的形状和尺寸，并且隔着薄片76和77层叠，以确定双重结构电感器L2。

直线电感器图案47a、47b、48a和48b分别置于薄片75、76、78和79的右侧。直线电感器图案47a、47b、48a和48b分别暴露于薄片75、76、78和79的前侧。电感器图案47a和47b通过位于薄片75中的长通孔68相互电连接。电感器图案47a、47b和长通孔68确定具有矩形截面的管状结构47，如图9所示。

并且，电感器图案48a和48b通过位于薄片78中的长通孔68相互电连接。电感器图案48a、48b和长通孔68确定管状结构48。管状结构47和48基本上具有相同的形状和尺寸，并且隔着薄片76和77相层叠，以确定双重结构电感器L3。从电感器图案47a，47b，48a和48b的中央延伸的输出引出图案62a，62b，63a和63b暴露于薄片75、76、78和79的右侧。如果需要的话，输出引出图案62a和62b以及输出引出图案63a和63b分别通过长通孔电连接。

电容器图案51a和51b分别置于薄片74和80的后左部位。电容器图案51a和51b的一端分别暴露于74和80后侧。具有双重结构的电感器L1在薄片71至82的层叠方向上置于电容器图案51a和51b之间。电容器图案51a和51b分别隔着薄片74和79与电感器图案43a和44b的开口端相对，以确定电容器C1。电容器C1和双重结构的电感器L1构成一个LC并联谐振电路，即，确定第一级LC谐振器Q1。

电容器图案52a和52b分别置于薄片74和80的后中部位。电容器图案52a和52b的一端分别暴露于74和80后侧。具有双重结构的电感器L2在薄片71至82的层叠方向上置于电容器图案52a和52b之间。电容器图案52a和52b分别隔着薄片74和79与电感器图案45a和46b的开口端相对，以确定电容器C2。电容器C2和双重结构的电感器L2构成一个LC并联谐振电路，即，确定第二级LC谐振器Q2。

电容器图案53a和53b分别置于薄片74和80的后中部位。电容器图案53a和53b的一端分别暴露于74和80后侧。具有双重结构的电感器L3在薄片71至82的层叠方向上置于电容器图案53a和53b之间。电容器图案53a和53b分别隔着薄片74和79与电感器图案47a和48b的开口端相对，以确定电容器C3。电容器C3和双重结构的电感器L3构成一个LC并联谐振电路，即，确定第三级LC谐振器Q2。

耦合电容器54a和55分别置于薄片77的后侧，并且在薄片71至82的叠层方向上，置于电感器图案43b、45b和47b与电感器图案44a、46a和48a之间。耦合电容器图案54与电感器图案43b、45b；44a和46a相对，以确定耦合电容Cs1。耦合电容器图案55与电感器图案45b、47b；46a和48a相对，以确定耦合电容Cs2。

具有上述结构的各个薄片73至82依次重叠，如图7中所示，在压力下结合，并且被烧结以产生图8中所示的叠层体90。在叠层体90的左端面分别提供输入电极91和输出电极92。接地电极93和94位于叠层体90的前、后端面。输入引出图案60a，60b，61a和61b连接到输入电极91。输出引出图案62a，62b，63a和63b连接到输出电极92。屏蔽图案65和66的一端以及电感器图案43a至48b的一端分别连接到接地电极93。屏蔽图案65和66的另一端以及电感器图案41a至43b的一端分别连接到接地电极94。

在单片LC滤波器41中，各个LC谐振器Q1至Q3的电感器L1至L3具有管状结构。通过这种结构，可以有效地利用高频电流的趋肤效应，并且耦合电容几乎不干扰由电感器L1至L3所产生的磁场。因此，电感器L1至L3可以分别获得高Q值，并且LC滤波器41具有优良的带通滤波特性。

不用说，LC滤波器41可以具有这样的结构，其中构成LC谐振器Q1至Q3的电容器图案51a至53b和耦合电容器54和55的层叠位置相互交换。

[其他实施例]

本发明不限于上述实施例。可以在本发明中作出各种改变和改进而不脱离其精神和范围。例如，在根据上述实施例的电感器中，每个具有矩形截面的管状结构包括两个电感器图案和两个长通孔。电感器图案以及通孔的数目和形状是可选的。例如，在第一实施例，如图11所示，具有三个长通孔28的电感器图案21a可以连接到电感器图案21b。

另外，如图12，长通孔28可以沿着电感器图案21a的三侧延伸。另外，如图13所示，多个通孔28可以沿着电感器图案21a的三侧放置。另外，通孔28可以如图14所示蜿蜒曲折。另外，LC滤波器级的数目(谐振器的数目)可选。另外，如图15所示，可以添加在表面上具有电感器图案21a一个绝缘片12。即，三个电感器图案可以确定管状结构。

另外，在上述实施例中，具有形成于其上的图案的绝缘片相重叠，并且被烧结为整体。本发明不限于该实施例。可以采用以前烧结的薄片作为该绝缘片。另外，如下制造方法可以用于确定LC谐振器和LC滤波器。在通过印刷方法等等从糊状绝缘材料形成绝缘层之后，把糊状导电图案材料涂到绝缘层表面上，以形成可选图案。接着，涂上糊状绝缘材料以覆盖该图案，从而形成包含该图案的绝缘层。类似地，重复执行上述涂镀操作，以确定分步具有层叠结构的LC谐振器或LC滤波器。

如上文所述，根据本发明，电感器具有多个管状结构。相应地，电感器的表面面积可以增加而增加电感器图案的厚度。具有增加的表面面积的电感器整体可以有效地用作为高频电流的流路。因此，与常规电感器相比电感器的电阻可以得到减小，并且电感器的Q值可以增加。

另外，流过电感器的高频电流所产生的磁场几乎不通过构成电感器的多个管状结构。相应地，电容器图案和置于两个相邻管状结构之间用于电容耦合谐振器的耦合电容器几乎不干扰电感器的磁场。

另外，电感器具有多个管状结构，并且该多个管状结构隔着绝缘层相层叠，以确定多层结构，从而可以缓和在电感器周围所产生的磁场向电感器图案的边缘集中。结果，可以提供分别具有高Q值和良好高频特性的单片LC谐振器和单片LC滤波器。

Claims (2)

1．一种单片LC谐振器，其中包括：

叠层体，包括层叠在一起的绝缘层、电感器图案以及电容器图案；

提供于该叠层体中的LC谐振电路，其中包括由该电感器图案所确定的电感器和由电容器图案确定的电容器，并且电容器被限定为与电感器图案相对，并且绝缘层夹在电容器图案和电感器图案之间，

其中，LC谐振电路的所述电感器具有多层结构，其中多个管状结构隔着绝缘层相互重叠，该多个管状结构的每一个被确定为使得至少两个电感器图案通过形成在绝缘层中的通孔相互电连接，并且该电容器图案布置在电感器的两个管状结构之间。

2．一种单片LC谐振器，其中包括：

叠层体，包括层叠在一起的绝缘层、多个电感器图案以及多个电容器图案；

在该叠层体中的多个LC谐振电路，其中包括由该电感器图案所确定的多个电感器和由电容器图案确定的多个电容器，并且多个电容器被限定为与电感器图案相对，并且绝缘层夹在电容器图案和电感器图案之间，

其中，每个LC谐振电路的电感器具有多层结构，其中多个管状结构隔着绝缘层相互重叠，该多个管状结构中的每一个被确定为使得至少两个电感器图案通过形成在绝缘层中的通孔相互电连接，并且至少电容器图案和用于电容耦合LC谐振器的耦合电容器图案之一布置在电感器的两个管状结构之间。

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