CN1338818A - 电介质分层装置及其制造方法 - Google Patents

Abstract

一种电介质分层装置,包括:一个包括多个电介质层的层状物;和安排在层状物内部的多个带状线导体;其中所述多个带状线导体之中的至少一个带状线导体侧部的至少一部分比中部厚。

Description

电介质分层装置及其制造方法

本发明涉及一种主要用于诸如便携式电话等高频无线电装置的电介质分层装置。

最近，随着通信设备逐渐小型化，有利于小型化的电介质分层装置经常被用做高频装置。下面将参考附图描述上述常规电介质分层装置的一个例子。

图4图示通过普通丝网印刷形成的常规电介质分层装置的带状线导体的分解图。在图中，参考号101a、101b、101c、101d、101e表示电介质层，参考号102a、102b表示屏蔽导体，参考号403a、403b、104a、104b、104c表示带状线导体，和参考号105a、105b、106a、106b、106c、106d、106e、106f表示外部导体。

在由电介质层101a至101e组成的层状物的内部，屏蔽导体102a、带状线导体403a、403b、带状线导体104a、104b、104c和屏蔽导体102b被顺序安排在电介质层之间，并且，在层状物的前面、左面和右面的外部导体106a、106b、106c、106e和106f连接到屏蔽导体102a、102b，并形成接地端，在层状物后面的外部导体106d连接到屏蔽导体102a、102b和带状线导体403a、403b的公共短路端，并成为接地端，在层状物的右侧和左侧的外部导体105a、105b分别连接到带状线导体104a、104b，并形成输入和输出端。

下面将针对如上所述构成的电介质分层装置描述其功能。

带状线导体403a、403b由四分之一波长短路型谐振器组成，通过面向上述带状线导体403a、403b的一部分安装并连接到上述四分之一波长短路型谐振器，带状线导体104c构成一个电容，并且通过分别面向上述带状线导体403a、403b安装，带状线导体104a、104b构成一个电容器，通过分别连接到上述带状线导体104a、104b和外部导体105a、105b，用作输入和输出端。因此，图4中的电介质分层装置用作带通滤波器，其中外部导体105a、105b是输入和输出端。

然而，在如上所述的这种结构中，带状线导体侧部的棱角变小，因为在侧部上的电场集中导致的导体损耗变大，因此，因为滤波器特性导致的损耗也变大。将使用图5描述上述“棱角变小”。

图5是用基本垂直于具有基本平行关系的带状线导体403a、403b的一个平面切开图4所示的常规电介质分层装置的一个端面图。如图5所示，带状线导体403a、403b的边缘部分1403的角度很小，因此，导致电场集中在边缘部分1403。

当将整个带状线导体403a、403b制造成均匀厚度时，将边缘部分的角度制造得较大以解决这个问题，因为作为导体的金属和电介质层之间的热膨胀比不同，在烧制过程中降温时或者在焊接回炉时施加在分层装置内部的压力变大。因为这个增大的压力，导致分层装置中的裂纹，从而，导致电特性质量变差或者机械强度降低。

而且，在带状线导体403中存在电流分布上的偏差。将使用图10描述电流分布上的偏差。图10图示在由四分之一波长的谐振器组成的图4中带状线导体中电流的分布。如图10所示，在短路端一侧上电流的分布明显较多，在开路端一侧上电流分布明显较少。顺便说明，常规带状线导体403a的厚度基本上是均匀的，因此，在带状线导体403a中，电流集中的短路端一侧上的导体损耗大于在开放端一侧上的导体损耗。即，相当于电流集中的短路端一侧上的电阻大于开放端一侧上的电阻。因此，问题在于滤波器特性导致的损耗也很大。类似地，在带状线导体403b中也产生这个问题。

而且，在由半波长谐振器组成的带状线导体中产生类似的问题。在图11中，图示由半波长的谐振器组成的带状线导体中电流的分布。如图1所示，在由半波长谐振器组成的带状线导体的情况下，在中部明显存在大量电流。常规带状线导体的厚度基本上是均匀的，在由半波长谐振器组成的带状线导体中，中部上短路端一侧上的电阻值大于开路端一侧上的电阻值，因此，问题是滤波特性导致的损耗依然很大。

针对上述问题实现本发明，本发明的一个目的是提供一种电介质分层装置，其中导体损耗的增加很难导致电场的集中。

而且，本发明的一个目的是提供一种电介质分层装置，其中带状线导体的电阻比现有技术更均匀。

一种电介质分层装置，包括：

一个包括多个电介质层的层状物；和

安排在层状物内部的多个带状线导体；

其中所述多个带状线导体之中的至少一个带状线导体侧部的至少一部分比中部厚。

根据权利要求1的电介质分层装置，其中所述至少一个带状线导体形成一个四分之一波长尖端短路型谐振器，并且该谐振器短路端一侧上的侧部比中部厚。

根据权利要求1的电介质分层装置，其中所述至少一个带状线导体形成一个半波长尖端开放型谐振器，并且在谐振器的波长方向上距离开放端四分之一波长上的一部分的侧部比中部厚。

一种电介质分层装置的制造方法，所述电介质分层装置包括：

一个包括多个电介质层的层状物；和

安排在层状物内部的多个带状线导体；

在特定电介质层材料上形成一个带状线导体，在所述带状线导体中至少一个侧部比中部厚，和将其压接和层压到另一个电介质层材料上。

一种电介质分层装置，包括：

一个包括多个电介质层的层状物；和

安排在层状物内部的多个带状线导体；

其中在所述多个带状线导体之中的至少一个带状线导体中，电流集中较多的一部分比电流集中较少的一部分厚。

根据权利要求5的电介质分层装置，其中所述至少一个带状线导体形成一个四分之一波长尖端短路型谐振器，和该谐振器短路端一侧比开路端一侧厚。

根据权利要求5的电介质分层装置，其中所述至少一个带状线导体形成一个半波长尖端开放型谐振器，并且在距离谐振器开放端四分之一波长上的一部分比开路端部分厚。

一种电介质分层装置的制造方法，所述电介质分层装置包括：

一个包括多个电介质层的层状物；和

安排在层状物内部的多个带状线导体；

在特定电介质层材料上形成一个带状线导体，在所述带状线导体中电流较多集中的一部分比电流较少集中的一部分厚，和将其压接和层压到另一个电介质层材料上。

根据权利要求1、2、3、5、6、7中任一权利要求的电介质分层装置，其中在所述带状线导体相对较厚的一部分中的内部材料和外部材料是不同的。

根据权利要求1的电介质分层装置，其中多个屏蔽导体被安排在所述层状物的内部，并且至少两个四分之一波长尖端短路型谐振器和面对所述四分之一波长尖端短路型谐振器一部分的一个带状线导体被安排在所述多个屏蔽导体之间，和该带状线导体将所述四分之波长尖端短路型谐振器彼此连接，并形成一个多级滤波器，所述四分之一波长尖端短路型谐振器的一部分比其它部分厚。

一种通信装置，包括：

一个发射机；和

一个接收机；

其中根据权利要求1、2、3、5、6、7、10中任一权利要求的电介质分层装置作为一个元件被包括。

图1是本发明第一实施例中电介质分层装置的分解图；

图2是本发明第一实施例中电介质分层装置电极的截面图；

图3是本发明第二实施例中电介质分层装置的分解图；

图4是常规电介质分层装置的分解图；

图5是常规电介质分层装置的截面图；

图6是本发明第二实施例中电介质分层装置的分解图；

图7是本发明第一实施例中电介质分层装置的分解图；

图8是本发明第二实施例中电介质分层装置的分解图；

图9是本发明第二实施例中的电介质分层装置的分解图；

图10图示在由四分之一波长谐振器组成的带状线导体中电流的分布；和

图11图示在由半波长谐振器组成的带状线导体中电流的分布。

下面将参考附图描述本发明的优选实施例。

(第一实施例)

将参考附图描述本发明第一实施例的电介质分层装置。

图1图示本发明第一实施例的电介质分层装置的分解图。在图1中，参考号101表示电介质层和参考号102表示屏蔽导体，参考号103、104表示带状线导体，参考号105、106表示外部导体。

在此，将描述这个第一实施例的电介质分层装置的分层结构。在第一电介质层101a的上部，安排第一屏蔽导体102a，并且在导体102a的上部，第二电介质层101b被层压，并且在电介质层101b的上部，安排两个带状线导体103a、103b。

而且，在这些导体103上部，第三电介质层101c被层压，在电介质层101c的上部，安排三个带状线导体104a、104b、104c。而且，在这些导体104的上部，第四电介质层101d被层压，在电介质层101d的上部，安排第二屏蔽导体102b，在导体102b的上部，第五电介质层101e被层压。因而，形成电介质分层装置的分层结构。

而且，在由电介质层101a至101e组成的层状物的前面，提供外部导体106a，在层状导体的侧面上，提供外部导体105a、105b、106b、106c、106d、106e，而且，在层状物的后部，提供外部导体106d。下面，将描述在这些外部导体和在每个电介质层上形成的电极之间的连接关系。

第一屏蔽导体102a、带状线导体103a、103b都与之相连的层状物后部上的短路端，和第二屏蔽导体102b通过外部导体106d被连接并作为接地端。而且，带状线导体104a和外部导体105a被连接，带状线导体104b和外部导体105b被连接。而且，第一屏蔽导体102a和第二屏蔽导体102b通过外部导体106a、106b、106c、106e和106f被连接并作为接地端，而且，外部导体106b、106f被连接到外部导体106a，和外部导体106c、106e被连接到外部导体106d。

顺便提起，如图1和图2A所示，在上述带状线导体103a和103b中，使其侧部1103的厚度为微波段透入深度的10倍。例如，如果带状线导体103a和103b由银组成。在2GHz波段上的透入深度大约1.5微米，将上述侧部1103的厚度形成为30微米或者更厚。并且，图2A是当用基本上垂直于具有基本平行关系的带状线导体103a、103b的一个平面切开图1的第一实施例的电介质分层装置时的一个端面图。

因为第一实施例的电介质分层装置如上所述构成，下面，将使用图1和图2描述其功能。

带状线导体103a、103b通过外部导体106d接地，并形成四分之一波长尖端短路型谐振器，并且通过分别面向上述带状线导体103a、103b的一部分安装，带状线导体104c形成一个电容，并用作内部分片耦合电容。

而且，带状线导体104a被面向带状线导体103a的一部分安装，带状线导体104b被面向带状线导体103b的一部分安装，每个形成一个电容器，带状线导体104a被连接到外部导体105a，带状线导体104b被连接到外部导体105b，它们构成输入和输出端子。因此，图1中的电介质装置用作带通滤波器，其中外部导体105a、105b是输入和输出端子。

而且，如上所述，图2A图示图1所示的电介质分层装置的电极的端面图，并且。其侧部1103的棱角大于常规带状线导体的侧部(1403)的棱角，并限制了集中在带状线导体侧部1103上的电场所导致的导体损耗。

而且，为了使带状线导体103a和103b侧部1103的厚度大于中部1104的厚度，如图1所示，在层压电介质层101a至101e之前，预先在电介质层101b上形成侧部厚度比中部厚度厚的带状线导体103a、103b。

如果这样，带状线导体103a、103b的厚度不均匀，因此，在通过层压电介质层101a至101e烧制层状物100时，可以将不同热收缩导致的压力限制到最小，并限制裂纹的产生。在烧制之后的层状物100的带状线导体103a、103b的一个端面可以如图2A所示。

接着，将描述本发明的电介质分层装置的制造方法。每个导体的形成方法使用下述方法，按顺序执行常规丝网印刷、层压电介质绿板和打印导体图案，并且在通过压接和烧制整合之后打印和烧制外部导体。并且，带状线导体103被这样形成，带状线导体的图案被打印在电介质绿板101b上并烘干，此后，仅带状线导体侧部的图案被覆盖并打印到上述带状线导体上。根据上述方法，可以获得具有图2所示的截面结构的带状线导体。

而且，在每个导体图案被打印和形成在电介质绿板上之后，按顺序地将每个导体图案层压和压接以合成一体的情况下，也可以获得具有类似截面结构的带状线导体。

如上所述，根据本发明，通过增加带状线导体侧部1103的棱角可以降低带状线导体的导体损耗，并且如果上述带状线导体被用作谐振器，也可以改善滤波特性的损耗。而且，因为仅侧部1103较厚，可以限制电介质和导体之间热膨胀比的不同导致裂纹的出现。

并且，在图2B所示的情况下也可以获得类似的效果，带状线导体103内部1106的材料与图2A所示侧部1103中表面导体1105的材料不同。不具体限定带状线导体内部1106的材料，只要它与表面导体1105的材料不同，但是最好是，例如电导率低于上述导体1105的材料，热膨胀率与上述电介质相同的材料，或者热膨胀率介于上述电介质和上述导体之间的材料。

因此，可以进一步降低带状线导体加厚部分的热收缩不同导致的压力，并可以限制因为内部裂纹导致的机械强度的降低和电特性变差。

而且，即使在上述四分之一波长尖端短路型的谐振器103是类似于图7中的带状线导体703的半波长尖端开放型的情况下，也可以获得类似的效果。

(第二实施例)

下面，将参考附图描述本发明第二实施例的电介质分层装置。

图3和图6是本发明第二实施例的电介质分层装置的分解图。分层结构和功能类似于第一实施例，并且相同的参考号表示相应的部件。与第一实施例的不同之处在于带状线导体303在与外部导体的连接部附近提供一个比其它部分更厚的部分。

如上所述，根据本发明，在四分之一波长尖端短路型的谐振器中，电流集中在邻近短路端的位置附近，可以通过下述方式使邻近短路端的电阻比现有技术更小，即整体不做得很厚，仅使电流集中的短路端附近的部分很厚。即，在四分之一波长尖端开路型的谐振器中，电阻值也可以是均匀的，从而可以限制导体损耗。

而且，通过增加带状线导体短路端的厚度，可以降低与外部导体的接触阻抗，并且如果将上述带状线导体用作谐振器，可以改善滤波特性的损耗。

而且，邻近开放端的带状线导体很薄，因此，如果将带状线导体104面向这个部分安装，带状线导体的膨胀很小，因而可以稳定地形成内部片状耦合电容和输入和输出电容，并且还有改善成品率的效果。

而且，不仅在内部片状耦合电容和输入和输出电容设计的情况下，而且在构成电容的任何情况下，通过彼此面对地安装诸如负载电容的谐振器的一部分和带状线导体的一部分，可以获得类似的效果。

并且，在半波长尖端开放型谐振器的情况下，通过使距离电流集中的开放端四分之一波长的相邻部分(图8中的703)或其侧部(图9中的703)较厚，可以将电流集中部分的电阻比现有技术小得多。即，在半波长尖端开放型谐振器的情况下，可以使电阻值均匀。

并且，在每个上述实施例中，已经针对二级带通滤波器的情况进行了描述，但是在诸如低通滤波器、旁通滤波器或带通滤波器、或者三级或更多级别的多级滤波器的各种滤波器的情况下也可以获得类似的效果。而且，在每个上述实施例中，使谐振器的棱角很大，但是在诸如由上述各种滤波器组成的导体的主线中使用这种结构也可以获得类似的效果。

并且，在包括发射机和接收机的通信装置中，作为一个元件包括的根据上述实施例的电介质分层装置的通信装置也属于本发明。可以在发射机或接收机内部提供电介质分层装置，或者可以与发射机或接收机分开或单独提供。

如上所述，本发明的电介质分层装置通过使带状线导体的侧部加厚具有一个很大的棱角，并且可以改善因为电场集中在两个终端的尖部所导致的导体损耗。而且，因为仅尖部较厚，可以限制电介质和导体之间热膨胀的不同所导致的裂纹的出现，并且可以防止电特性的降低和机械强度的降低。而且，通过增加带状线导体短路端的厚度，可以降低与外部导体之间的接触电阻，并且如果将上述带状线导体用作谐振器，也可以改善滤波特性的损耗。并且，如果仅使上述带状线导体短路端的邻近部分比其它部分厚，当形成靠近开放端的电容时相互面对的带状线导体的膨胀较小，因此可以轻易地执行电容的设计。

Claims (11)

1.一种电介质分层装置，包括：

一个包括多个电介质层的层状物；和

安排在层状物内部的多个带状线导体；

其中所述多个带状线导体之中的至少一个带状线导体侧部的至少一部分比中部厚。

2.根据权利要求1的电介质分层装置，其中所述至少一个带状线导体形成一个四分之一波长尖端短路型谐振器，并且该谐振器短路端一侧上的侧部比中部厚。

3.根据权利要求1的电介质分层装置，其中所述至少一个带状线导体形成一个半波长尖端开放型谐振器，并且在谐振器的波长方向上距离开路端四分之一波长上的一部分的侧部比中部厚。

4.一种电介质分层装置的制造方法，所述电介质分层装置包括：

一个包括多个电介质层的层状物；和

安排在层状物内部的多个带状线导体；

所述方法包括：

在特定电介质层材料上形成一个带状线导体的步骤，在所述带状线导体中至少一个侧部比中部厚，和将其压接和层压到另一个电介质层材料上的步骤。

5.一种电介质分层装置，包括：

一个包括多个电介质层的层状物；和

安排在层状物内部的多个带状线导体；

其中在所述多个带状线导体之中的至少一个带状线导体中，电流集中较多的一部分比电流集中较少的一部分厚。

6.根据权利要求5的电介质分层装置，其中所述至少一个带状线导体形成一个四分之一波长尖端短路型谐振器，和该谐振器短路端一侧比开路端一侧厚。

7.根据权利要求5的电介质分层装置，其中所述至少一个带状线导体形成一个半波长尖端开路型谐振器，并且在距离谐振器开路端四分之一波长上的一部分比开放端部分厚。

8.一种电介质分层装置的制造方法，所述电介质分层装置包括：

一个包括多个电介质层的层状物；和

安排在层状物内部的多个带状线导体；

所述方法包括：

在特定电介质层材料上形成一个带状线导体的步骤，在所述带状线导体中电流较多集中的一部分比电流较少集中的一部分厚，和将其压接和层压到另一个电介质层材料上的步骤。

9.根据权利要求1、2、3、5、6、7中任一权利要求的电介质分层装置，其中在所述带状线导体相对较厚的一部分中的内部材料和外部材料是不同的。

10.根据权利要求1的电介质分层装置，其中多个屏蔽导体被安排在所述层状物的内部，并且至少两个四分之一波长尖端短路型谐振器和面对所述四分之一被长尖端短路型谐振器一部分的一个带状线导体被安排在所述多个屏蔽导体之间，和该带状线导体将所述四分之一波长尖端短路型谐振器彼此连接，并形成一个多级滤波器，所述四分之一波长尖端短路型谐振器的一部分比其它部分厚。

11.通信装置，包括：

一个发射机；和

一个接收机；

其中根据权利要求1、2、3、5、6、7、10中任一权利要求的电介质分层装置作为一个元件被包括。

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