CN1340877A - 多层lc复合单元 - Google Patents
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Abstract
多层LC复合单元使接地图案的电感最小以防止电磁波泄漏至单元外部。多层LC复合单元包括放置在单元上下部分的大面积接地图案,电感图案和谐振电容器图案放置在接地图案之间。接地图案具有在不同位置延伸的部分从而不会在平面内延伸部分之间留下间隔。
Description
发明领域
本发明涉及多层LC复合单元。具体而言，本发明涉及用于诸如移动电话之类移动通信装置的多层LC复合单元。
背景技术
作为这种类型的普通多层LC复合单元，已知的多层LC滤波器具有如图12所示的结构。在多层LC复合单元1中，电感图案8和9以及谐振电容图案10和11提供于陶瓷薄层5上，接地图案12位于陶瓷薄层3之上，接地图案13位于陶瓷薄层4之上，接地图案14位于陶瓷薄层6之上，以及接地图案15位于陶瓷薄层7之上。
陶瓷薄层2-7堆叠起来以烧结在一起从而构成图13所示的多层体17。多层体17包含输入端18、输出端19和接地端G1和G2。输入端18与电感图案8的延伸部分8a相连。输出端与电感图案9的延伸部分9a相连。接地端G1与电感图案8和9的接地部分和每个接地图案12-15的一端相连。接地端G2与谐振电容图案10和11和接地图案12-15的其余端相连。
在上述LC滤波器1中，由电感图案8组成的电感器L1、通过将谐振电容器图案10相对电感图案8开路端放置定义的谐振电容器C1和通过将电感图案8相对接地图案12-15放置定义的电容器C3来定义LC谐振器Q1。同样，由电感图案9组成的电感器L2、通过将谐振电容器图案11相对电感图案9开路端放置定义的谐振电容器C2和通过将电感图案9相对接地图案12-15放置定义的电容器C4来定义LC谐振器Q2。此外，沿陶瓷薄层2-7堆叠的方向，在LC谐振器Q1和Q2之上相互靠近地放置一对接地图案12和13，并且在在LC谐振器Q1和Q2之下相互靠近地放置一对接地图案14和15。
在多层LC滤波器中，比较好的是，拓宽接地图案延伸部分的宽度以减少延伸部分的电感。另一方面，这种布局导致接地图案与陶瓷薄层的分离。这源于接地图案与陶瓷薄层之间因接触变差而产生的松散接合。因此通常情况下与图12所示接地图案12-15的延伸部分12a-15a类似，延伸部分的宽度变窄并且延伸部分布局为具有多个分离部分。
但是如图14所示，接地图案12的延伸部分12a和13a在平面图内放置在同一位置，并且接地图案14和15的延伸部分14a和15a也是如此。因此延伸部分12a和13a产生的磁场覆盖同一部分，并且同样的现象发生于延伸部分14a和15a。因此在普通的多层LC滤波器1内，接地图案12-15的延伸部分导致显著的大电感。此外，在延伸部分12a和12a之间和延伸部分13a和13a之间形成开口16。这种布局导致LC滤波器1内部产生的电磁波通过开口16泄漏至外部。
而且当延伸部分12a-15a的位置因制造工艺偏差而偏离时，接地图案12-15的开口16的面积在平面图内发生变化。随后由电感图案8和9以及接地图案12-15组成的电容器C3和C4的电容发生变化。这使得滤波器1的滤波特性变化。
发明内容
为了克服上述问题，本发明较佳实施例提供了使接地图案电感最小以防止电磁波泄漏至外部的多层LC复合单元。
按照本发明的较佳实施例，多层LC复合单元包括：堆叠在一起以定义多层体的多层绝缘层；设置在多层体内以定义LC谐振器的电感器和电容器；至少两个设置在互相靠近的两层不同绝缘层上的接地图案；以及沿绝缘层堆叠的方向设置在LC谐振器之上或之下的接地图案，两个接地图案经延伸部分分别与外部接地电极电气相连，外部接地电极设置在多层体之上，其中接地图案的延伸部分放置在平面图内的不同位置。
此外，LC复合单元可以进一步包含沿定义电感器的绝缘层堆叠方向连接的过孔和放置为定义电容器的电容器图案，其中每个电感器的一端与定义LC谐振器的电容器的电容器图案电气连接并且电感器的另一端与接地图案电气连接。
在上述独特和新颖的布局下，由于设置在不同绝缘层上的延伸部分被放置在平面图内不同的位置，因此延伸部分产生的磁场不覆盖同一位置。因此这种布局使延伸部分的电感最小。
而且多个接地图案的延伸部分可以安排为在平面图内延伸部分之间不留下间隔的状态。这种布局防止了单元内部产生的电磁波泄漏到外部。
通过以下接合附图对本发明的说明，可以进一步理解本发明的其他特征、元素、特性和优点。
附图简述
图1示出了按照本发明较佳实施例的多层LC复合单元分解透视图；
图2示出了按照本发明较佳实施例的多层LC复合单元外部透视图；
图3示出了图2所示多层LC复合单元的电气等价电路图；
图4示出了图2所示多层LC复合单元内所含接地图案的平面透视图；
图5示出了按照本发明第二较佳实施例的多层LC复合单元分解透视图；
图6示出了图5所示多层LC复合单元外部透视图；
图7示出了图6所示多层LC复合单元的剖面图；
图8示出了图6所示多层LC复合单元的电气等价电路图；
图9示出了接地图案的修改实例的局部分解透视图；
图10示出了接地图案的另一修改实例的局部分解透视图；
图11示出了接地图案的另一修改实例的局部分解透视图；
图12示出了普通多层LC复合单元的分解透视图；
图13示出了图12所示多层LC复合单元的外部透视图；以及
图14示出了图13所示多层LC复合单元所含接地图案的平面透视图。
实施发明的较佳方式
以下结合附图对按照本发明的多层LC复合单元较佳实施例进行描述。
按照第一较佳实施例，本发明提供了应用于图12所示普通多层LC滤波器1的多层LC滤波器。图1示出了按照本发明第一较佳实施例的多层LC滤波器21的结构。图2示出了LC滤波器21的外部透视图而图3示出了LC滤波器21的电气等价电路图。
如图1所示，多层LC滤波器21比较好的是包括具有设置在其表面的电感图案8和9以及谐振电容器图案10和11的绝缘薄层5、具有接地图案22的绝缘薄层3、具有接地图案23的绝缘薄层4、具有接地图案24的绝缘薄层6以及具有接地图案25的绝缘薄层7。绝缘薄层2-7比较好的是由介电陶瓷粉末或磁性陶瓷粉末接合粘合剂或其他合适材料混合构成。比较好的是由Ag、Pd、Cu、Ni、Au、Ag-Pd或其他合适材料构成的图案8-11和图案22-25被通过印制或其他合适的方法放置在薄层上。
具有固定图案宽度的倒L形电感图案8和9被放置为沿绝缘薄层5上从前向后的方向基本上互相平行。每个电感图案8和9的一端暴露于薄层5的前边缘以定义接地端而图案8和9的另一端为开路端。电感图案8定义了电感器L1而电感图案9定义了电感器L2。电感器L1和L2的轴基本平行于从绝缘薄层5前面到后面的方向。随后，当电流流经每个电感器L1和L2时，在每个电感器L1和L2周围产生基本上垂直围绕每个电感器L1和L2轴向的磁场。
电感图案8的延伸部分8a暴露于薄层5的左边并且电感图案9的延伸部分9a暴露于薄层5的右边。电感图案8和9的长度比较好的是等于大约λ/4，其中符号λ表示中心频率的波长。
谐振电容器图案10和11放置在薄层5的背面。谐振电容器图案10相对电感图案8的开路端以定义电容器C1。此外，电感图案8相对接地图案22-25以产生分布电容。由分布电容定义的电容器C3、电容器C1和电感器L1构成LC谐振器Q1。而且谐振电容器图案11相对电感图案9的开路端以定义电容器C2。随后电感图案9相对接地图案22-25以产生分布电容。由分布电容定义的电容器C4、电容器C2和电感器L2构成LC谐振器Q2。
电感图案8和9的的开路端相互靠近放置以定义电容。最终的电容为耦合谐振器Q1和Q2的耦合电容器Cs。而且在谐振器Q1与Q2之间产生互感M以磁耦合Q1和Q2。随后将图案8-11夹在中间，面积较大的接地图案22和23放置在上半部分而面积较大的接地图案24和25放置在下半部分。
绝缘薄层2-7堆叠在一起以整体烧结从而构成图20所示的多层体。输入端31放置在多层体30的右端面并且输出端32放置在左端面。在多层体30的前表面放置接地端G1，并且在其背面放置接地端G2。输入端31与电感图案8的延伸部分8a相连，并且输出端32与接地图案9的延伸部分9a相连。接地端G1与电感图案8和9以及接地图案22-25的一侧端22a-25a连接。接地端G2与电感图案10和11以及接地图案22-25的一侧端22a-25a连接。
图3示出了以上述方式构造的多层LC滤波器21的等价电路图。谐振器Q1和Q2经耦合电容器Cs和互感M互相电磁耦合以构成二阶滤波器。谐振器Q1和Q2的电感器L1和L2的第一端作为电感图案8和9的开路端与电容器C1和C2的第一端相连。电容器C1和C2的第二端接地。电感器L1和L2的第二端也接地。
在具有上述结构的多层LC滤波器21中，如图4所示，接地图案22和23的延伸部分22a和23a以及接地图案24和25的延伸部分24a和25a放置在平面内不同的位置。在这样的布局下，延伸部分22a和23a产生的磁场和延伸部分24a和25a产生的磁场不会会聚至装置的同一位置。因此，在LC滤波器21中，接地图案22-25的延伸部分22a-25a的电感最小并且变得忽略不计。
接着，利用特定的附图详细描述本发明较佳实施例的实例。当绝缘薄层2-7的尺度设定在长度大约1-10毫米之间而宽度大约0.5-6.3毫米之间时，接地图案22-25的延伸部分22a-25a的图案宽度A和B通常设定在大约0.1-4毫米之间。换句话说，图案宽度A和B比较好的是在薄层2-7长度的10％-40％范围内。在第一较佳实施例的LC滤波器21中，放置在薄层3和6前后的延伸部分22a和24a每一个的图案宽度A比较好的是在0.1-0.3毫米范围内，大约等于薄层3-6长度的10％-30％。放置在薄层4和7前后的延伸部分23a和25a每一个的图案宽度B比较好的是在0.1-0.25毫米范围内，大约等于薄层4-7长度的10％-25％。
此外，形成于接地图案22延伸部分22a两侧和部分22a之间的开口27被接地图案23的延伸部分23a封闭从而在平面内无间隔。同样，形成于接地图案23延伸部分23a之间的开口26被接地图案22的延伸部分22a封闭从而在平面内延伸部分22a与23a之间无间隔。换句话说，在绝缘薄层2-7堆叠的方向上，将堆叠在LC谐振器Q1和Q2之上的相邻接地图案22和23的延伸部分22a和23a布置为在平面内部分22a与23a之间没有间隔。同样，将堆叠在LC谐振器Q1和Q2之下的接地图案24和25的相邻延伸部分24a和25a布置为在平面内部分24a与25a之间没有间隔。因此滤波器21内部产生的电磁波不会泄漏出去。
而且延伸部分22a-25a的图案宽度略微扩展。因此即使当延伸部分22a-25a的位置因制造的变化而偏差，在平面内的延伸部分22a-25a之间也不会留出间隔或开口。因此，不管这种变化引起的延伸部分22a的位置偏移如何，包含接地图案22-25的电容器C3和C4的电容和电感图案8和9不会变化。因此多层LC滤波器的特性不会明显变化。
由于定义最底层的接地图案25靠近LC滤波器21的安装表面，所以抵制了接地的影响。因此谐振器Q1和Q2下布置的接地图案24可以省略。
如图5所示，按照本发明第二实施例的多层LC滤波器41包括具有电感器过孔50a-50c和51a-51c的薄层42-49、输入/输出电容器图案53和54、谐振电容器图案55和56、接地图案57、58、59和60以及其他元件。
电感器过孔50a-50c和51a-51c沿着堆叠绝缘薄层42的方向连接以构成长度约为λ/4的柱状电感器L1和L2。电感器L1和L2的轴向比较好的是基本上垂直于薄层42-49的表面。当电流流经电感器L1和L2时，基本上垂直电感器L1和L2轴向的磁场产生于电感器L1和L2周围。电感器L1和L2的第一端(过孔50a和51a)通过连接短路的过孔68a和68b与接地图案57和58连接。电感器L1和L2的第二端(过孔50c和51c)与谐振电容器图案55和56连接。
通过借助冲压、激光或其他合适的工具或工艺在绝缘薄层43-46内制造所需形状的孔并在孔内填充诸如Ag、Pd、Cu、Ni、Au或Ag-Pd或其他合适的材料之类的导电材料形成电感器过孔50a-51c和连接过孔68a和68b。
绝缘薄层45比较好的是比其他薄层厚以调整或增加包含电感器过孔的电感器L1和L2的电感。相对下面将描述的输入/输出电容器Cs1和Cs3的电容值，在本发明第二较佳实施例中，绝缘薄层45比较好的是比绝缘薄层46厚。但是例如当输入/输出电容器Cs1和Cs3的电容较小时，或者当绝缘薄层46的介电常数较高时，必须增大谐振电容器图案55和56与输入/输出电容器图案53和54之间的距离。在这种情况下，绝缘薄层46可以比绝缘薄层45厚。此外，绝缘薄层45可以是一厚层或者可以通过堆叠象绝缘薄层46那样的多层薄层形成。
接地图案57-60的延伸部分57a-60a暴露在薄层43、44、48和49的前后边缘。在接地图案57和58与接地图案59和60之间，放置谐振电容器图案55和56以及电感器过孔50a-51c。
谐振电容器图案55和56经绝缘薄层47相对接地图案59放置以定义谐振电容器C1和C2。谐振电容器图案55与电感器L1的一端(过孔50c)相连。电感器L1和电容器C1定义了LC谐振器Q1。谐振电容器图案56与电感器L2的一端(过孔51c)相连。电感器L2和电容器C2定义了LC谐振器Q2。谐振电容器图案55和56相对放置并且定义了将LC谐振器Q1和Q2耦合起来的耦合电容器Cs2。
放置在绝缘薄层46上的输入/输出电容器图案53和54相对谐振电容器图案55和56放置以定义输入电容器Cs1和输出电容器Cs3。输入电容器图案53的延伸部分53a暴露于薄层46的左边而输出电容器图案54的延伸部分54a暴露于薄层46的右边。
薄层42-49按照图5所示顺序堆叠并且一体烧结以构成如图6和7所示例如约3.2毫米长、2.5毫米宽和1.4毫米厚的多层体70。在多层体70的左右端面上形成输入端71和输出端72。接地端G1形成于多层体70的前面而接地端G2形成于背面。输入端71与输入电容器图案53相连而输出端72与输出电容器图案54相连。接地端G1和G2与接地图案57-60相连。
图8示出了按照上述布局构造的多层LC滤波器41的等价电路图。谐振器Q1和Q2经耦合电容器Cs2互相电气连接以定义两阶滤波器。谐振器Q1的电感器L1的第一端(过孔50c)与电容器C1的第一端相连并且谐振器Q2的电感器L2的第一端(过孔51c)与电容器C1的第一端相连。电感器L1和L2的第二端(过孔50a和51a)与接地图案58电气相连。
在具有上述独特和新型结构的多层LC滤波器41中，柱状电感器L1和L2与经接地图案57和58的延伸部分57a和58a延伸至接地端G1和G2的接地图案57和58相连。因此，由于信号经过延伸部分57a和58a，所以延伸部分57a和58a的电感分量具有明显的影响。另一方面，如图5所示，接地图案57和58的延伸部分57a和58a或者接地图案59和60的延伸部分59a和60a放置在平面内不同的位置。因此延伸部分57a和58a产生的磁场和延伸部分59a和60a产生的磁场不会会聚至装置的同一部分。因此，由于接地图案57-60的延伸部分57a-60a的电感最小并且变得忽略不计，所以多层LC滤波器41具有极佳的滤波器特性。
此外，开口63形成于接地图案57延伸部分57a两侧和延伸部分57a之间。开口63被接地图案58的延伸部分58a封闭从而在平面内无间隔。同样，开口62形成于接地图案58延伸部分58a之间，并且开口62被接地图案57的延伸部分57a封闭从而在平面内延伸部分57a与58a之间无间隔。换句话说，在绝缘薄层42-49堆叠的方向上，将堆叠在LC谐振器Q1和Q2之上的相邻接地图案57和58的延伸部分57a和58a布置为在平面内它们之间没有间隔。同样，将堆叠在LC谐振器Q1和Q2之下的接地图案59和60的相邻延伸部分59a和60a布置为在平面内它们之间没有间隔。因此滤波器41内部产生的电磁波不会泄漏出去。
本发明的多层LC复合单元并不局限于上述较佳实施例，可以在本发明范围内作出各种修改和变化。
虽然延伸部分比较好的是放置在平面内互不相同的位置，但是接地图案的结构可以任意设置。例如如图9所示，设置在绝缘薄层3上的接地图案82的延伸部分82a可以放置在薄层3左边区域的前后边缘，而设置在绝缘薄层4上的接地图案83的延伸部分83a可以放置在薄层4右边区域的前后边缘。此外，如图10所示，具有相同结构的接地图案92和93可以通过互相偏移放置在薄层3和4上从而使延伸部分92a和93a位于平面内相互不同的位置。类似，如图11所示，接地图案102可以放置在绝缘薄层3的左边区域而接地图案103可以放置在绝缘薄层4的右边区域。在这种情况下，同样，接地图案102的延伸部分102a将基本上放置在从绝缘薄层3的前边缘至背面边缘的左侧而接地图案103的延伸部分103a将基本上放置在从绝缘薄层4的前边缘至背面边缘的右侧
作为本发明各种较佳实施例的LC复合单元，例如可以是带通滤波器、低通滤波器、高通滤波器。此外，作为其他种类的LC复合单元，可以是通过组合带通滤波器、低通滤波器、高通滤波器或陷阱电路产生的双工器。另外，可以是这些不同类型电路组合产生的双工器。而且除了双工器以外，可以通过在单个多层体内包含多个滤波器形成本发明的LC复合单元，例如三路复用器或多路复用器。
在上述本发明较佳实施例中，在堆叠具有导电图案和过孔的绝缘薄层之后，比较好的是一体烧结薄层。但是本发明并不局限于该方法。绝缘薄层可以预先烧结。另外，LC复合单元可以下列方式制造。即，在通过印制或其他合适工艺形成带绝缘涂胶的绝缘层之后，将导电涂胶涂覆在绝缘层上以形成导电图案和过孔。接着在层上涂覆绝缘涂胶以形成绝缘层。同样，通过一次涂覆绝缘涂胶，可以获得具有多层结构的LC复合单元。
如上所述，在本发明较佳实施例的多层LC复合单元内，由于多个接地图案的延伸部分被放置在平面内不同的位置，所以延伸部分产生的磁场不会会聚在同一部分。因此接地图案延伸部分的电感最小。而且当延伸部分放置为平面内它们之间没有间隔时，防止了滤波器内部产生的电磁波的泄漏。因此在多层LC复合单元内，由于接地图案的电感最小，所以产生的电磁波不会泄漏到外部。
虽然借助较佳实施例描述了本发明，但是本领域内的技术人员可以在不偏离本发明精神和范围的前提下对本发明作出各种修改。
Claims (22)
1.一种多层LC复合单元，其特征在于包括：
堆叠在一起以定义多层体的多层绝缘层；
设置在多层体内以定义LC谐振器的电感器和电容器；
至少两个设置在互相靠近的两层不同绝缘层上并且包含延伸部分的接地图案，并且接地电极沿绝缘层堆叠的方向设置在LC谐振器之上或之下；以及
设置在多层体上的外部接地电极，至少两个接地图案经延伸部分与外部接地电极电气相连；
其中接地图案的延伸部分放置在多层体内的平面内的不同位置。
2.如权利要求1所述的多层LC复合单元，其特征在于接地图案的延伸部分放置为在平面内的各个延伸部分之间没有间隔。
3.如权利要求1所述的多层LC复合单元，其特征在于进一步包括：
至少一个沿绝缘层堆叠方向连接以定义电感器的过孔；以及
放置为定义电容器的电容器图案；
其中电感器的一端与电容器的电容器图案相连以定义LC谐振器而电感器的另一端与至少两个接地图案的至少一个电气相连。
4.如权利要求1所述的多层LC复合单元，其特征在于多层LC复合单元为带通滤波器、低通滤波器、高通滤波器、双工器、三路复用器和多路复用器中的一种。
5.如权利要求1所述的多层LC复合单元，其特征在于接地图案的延伸部分放置为接地图案的延伸部分产生的磁场不会会聚至多层体的同一部分。
6.如权利要求1所述的多层LC复合单元，其特征在于每个绝缘薄层的长度约为1-10毫米而宽度约为0.5-6.3毫米，并且接地图案延伸部分的图案宽度在约0.1-4毫米的范围内。
7.如权利要求1所述的多层LC复合单元，其特征在于接地图案延伸部分的图案宽度在绝缘薄层长度的10％-40％范围内。
8.如权利要求1所述的多层LC复合单元，其特征在于开口形成于至少两个接地图案其中一个延伸部分的两侧。
9.如权利要求8所述的多层LC复合单元，其特征在于形成于至少两个接地图案其中一个延伸部分的两侧的开口由至少两个接地图案中另一个的延伸部分封闭。
10.如权利要求1所述的多层LC复合单元，其特征在于电感器包括电感器过孔，这些过孔在沿堆叠绝缘薄层的方向连接以构成长度约为λ/4的柱状电感器，其中λ为多层LC复合单元的中心频率。
11.如权利要求1所述的多层LC复合单元，其特征在于电感器包括沿堆叠绝缘薄层的方向连接以构成柱状电感器的电感器过孔，柱状电感器与经接地图案延伸部分延伸至接地端的接地图案直接连接。
12.如权利要求1所述的多层LC复合单元，其特征在于接地图案的延伸部分暴露于绝缘薄层的前后边缘。
13.如权利要求1所述的多层LC复合单元，其特征在于进一步包括多个LC谐振器和一个耦合电容器，其中多个LC谐振器经耦合电容器互相电气连接以定义一个两阶滤波器。
14.如权利要求1所述的多层LC复合单元，其特征在于其中一个接地图案的延伸部分沿第一绝缘薄层的左边区域的前后边缘放置，而另一接地图案的延伸部分沿第二绝缘薄层的右边区域的前后边缘放置。
15.一种多层LC复合单元，其特征在于包括：
堆叠在一起以定义多层体的多层绝缘层；
设置在多层体内以定义LC谐振器的电感器和电容器；
至少两个设置在互相靠近的两层不同绝缘层上并且包含延伸部分的接地图案，并且接地电极沿绝缘层堆叠的方向设置在LC谐振器之上或之下；以及
设置在多层体上的外部接地电极，至少两个接地图案经延伸部分与外部接地电极电气相连；
其中接地图案的延伸部分放置为接地图案的延伸部分产生的磁场不会会聚至多层体的同一部分。
16.如权利要求15所述的多层LC复合单元，其特征在于接地图案的延伸部分放置为在平面内的各个延伸部分之间没有间隔。
17.如权利要求15所述的多层LC复合单元，其特征在于进一步包括：
至少一个沿绝缘层堆叠方向连接以定义电感器的过孔；以及
放置为定义电容器的电容器图案；
其中电感器的一端与电容器电容器图案相连以定义LC谐振器而电感器的另一端与至少两个接地图案的至少一个电气相连。
18.如权利要求15所述的多层LC复合单元，其特征在于多层LC复合单元为带通滤波器、低通滤波器、高通滤波器、双工器、三路复用器和夺路复用器中的一种。
19.如权利要求15所述的多层LC复合单元，其特征在于开口形成于至少两个接地图案其中一个延伸部分的两侧。
20.如权利要求19所述的多层LC复合单元，其特征在于形成于至少两个接地图案其中一个延伸部分的两侧的开口由至少两个接地图案中另一个的延伸部分封闭。
21.如权利要求15所述的多层LC复合单元，其特征在于接地图案的延伸部分暴露于绝缘薄层的前后边缘。
22.如权利要求15所述的多层LC复合单元，其特征在于其中一个接地图案的延伸部分沿第一绝缘薄层的左边区域的前后边缘放置，而另一接地图案的延伸部分沿第二绝缘薄层的右边区域的前后边缘放置。
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