CN1635661A - 高频滤波器 - Google Patents

Abstract

本发明揭露一种高频滤波器，其主要结构是由多个图案化基板层叠而成，包含至少一用以接地的金属接地层、一信号输入端、一信号输出端、以及多个用以传输信号的共振器层，该多个共振器层具有可互相耦合的共振器。借着以分别位于相邻两层的共振器之间的耦合来代替现有平面图案化滤波器中单层共振器之间的耦合，本发明高频滤波器的结构可依据制程限制来加以调整。

Description

高频滤波器

技术领域

本发明是关于一种高频滤波器，更明确的说，尤有关于一种具有多层结构的图案化高频滤波器。

背景技术

近年来，随着各种电子设备不断微小化，其内部的各种组件也不断朝高积集度的目标发展。因此，为了与其它组件整合，目前已开发出将滤波器设计在平面电路板上的技术。图1A为现有平面指叉型(interdigital)滤波器之上视图，图1B则为图1A中沿A-A’切开的横剖面图，其是以金属材料在基板上图案化而形成。如图所示，传统平面指叉型滤波器包含金属接地面16、基板(印刷电路板)15、形成于基板15上的多个共振器11、输入端12、与输出端13，其中共振器11借着贯孔14与金属接地面16电性连接而接地，且相邻共振器11的贯孔14分别位于其相对的两端(即指叉化，interdigitated)。此外，相邻共振器11可互相耦合。

信号自输入端12输入后传送至与其相连接的共振器11，然后借着相邻共振器11之间的耦合将信号依序传递至与输出端13相连的共振器11，最后再由输出端13输出该信号。一般来说，相邻共振器11之间的距离d影响此平面指叉型滤波器的性能甚钜，因为其可决定两共振器之间的耦合强度。对于一般的印刷电路板来说，由于其介电是数较低(小于5)，故电场较为分散，因此若以其作为基板来制作平面指叉型滤波器，相邻共振器之间较容易产生耦合，而其间距d也通常较大。

因此，为了缩小滤波器的尺寸，近来发展出以陶瓷材料做为基板的技术。然而，因为陶瓷材料的介电是数非常高(通常大于7.8)，若在其上制作平面指叉型滤波器，相邻共振器势必要靠得很近才能达到所需的耦合强度，具体而言，其间距d通常必须小于100μm。但就目前的制程技术而言，尚无法达到此间距的要求，亦即，如此微小的间距的要求使得平面指叉型滤波器难以于陶瓷基板上制作。

有鉴于此，若能发展出一种可配合制程限制来调整结构的滤波器，必可改善上述问题，且可有效率地在陶瓷基板上制作滤波器，并缩小整个滤波器的尺寸。

发明内容

因此本发明的目的即是在于提供一种高频滤波器，其结构可配合制程限制来加以调整，而且易于陶瓷基板上制作而达到微小化的效果。

依据本发明的第一实施态样，提供一种高频滤波器，由多个图案化基板层叠而成，各多个图案化基板包含一上表面与一下表面，该高频滤波器包含：一第一金属接地层，具有一第一接地面；多个共振器层，各该多个共振器层具有至少一共振器，每一共振器的一端与该第一接地面电性连接而接地，且投影至该第一金属接地层时排列方向一致；一信号输入端，位于该多个共振器层的其中之一；以及一信号输出端，位于该多个共振器层的其中之一，其中配置该多个共振器层的共振器，俾使分别位于相邻二共振器层上、且投影至该第一金属接地层为部分重叠或最接近的任意二共振器可互相耦合，而且可互相耦合的任意二共振器的接地端分别位于该二共振器相对的两侧。

借着本发明，高频滤波器的结构可依据制程限制而适当调整，因而解决现有平面指叉型滤波器难以于陶瓷基板上制作的问题。

附图说明

图1A为现有平面指叉型滤波器之上视图；

图1B为图1A中沿A-A’切开的横剖面图；

图2A为依据本发明第一实施例的高频滤波器的爆炸图；

图2B为依据本发明第一实施例的高频滤波器的仰视图(即第一金属接地层的示意图)；

图3A为图2A中沿B-B’切开的横剖面图；

图3B为图2A中沿C-C’切开的横剖面图；

图4A为依据本发明第二实施例的高频滤波器的爆炸图；

图4B为依据本发明第二实施例的高频滤波器的仰视图(即第一金属接地层的示意图)；

图5A为依据本发明第三实施例的高频滤波器的爆炸图；及

图5B为依据本发明第三实施例的高频滤波器的仰视图(即第一金属接地层的示意图)；

组件符号说明：

11   共振器

12   输入端

13   输出端

14   贯孔

15   基板(印刷电路板)

16   金属接地面

20、20A、20B、20C  图案化基板

21  第一金属接地层

22、23  共振器层

22a、22b、23a、23b  共振器

25  第二金属接地层

26、27  接触区域

28  信号输入端

29  信号输出端

30  识别层

41  第一金属接地层

42、43、44  共振器层

42a、43a、43b、44a  共振器

45  第二金属接地层

46、47  接触区域

48  信号输入端

49  信号输出端

51  第一金属接地层

52、53  共振器层

52a、52b、53a、53b  共振器

55  第二金属接地层

56、57  接触区域

58  信号输入端

59  信号输出端

具体实施方式

接下来将配合附图详细说明本发明的较佳实施例，其中相同的组件将以相似的符号表示。

依据本发明的高频滤波器，其主要结构是由多个图案化基板层叠而成，包含：至少一用以接地的金属接地层、一信号输入端、一信号输出端、以及多个用以传输信号的共振器层，该多个共振器层具有可互相耦合并接地的共振器，各组件的功用与配置借着实施例详细说明如下。

第一实施例

图2A为依据本发明第一实施例的高频滤波器的爆炸图。如图2A所示，本实施例的高频滤波器主要是由三个图案化基板20层叠而成，此图案化基板20为一介电材料所组成，最好为陶瓷材料，其可利用低温陶瓷共烧技术来制作，而图案化基板20上的图案均为金属材料所形成。在最下层的图案化基板20A的下表面与最上层图案化基板20C之上表面，分别形成第一金属接地层21与第二金属接地层25，其中第二金属接地层25形成于整个图案化基板20C之上表面。而第一金属接地层21的结构如图2B所示，在此为了清楚显示组件间的相对位置，图2B与图2A以相同的方式表示。如图2B所示，在第一金属接地层21的两侧分别形成接触区域26与27，其可与外界的组件接触而导入信号，在接触区域26与27以外的地区则形成接地面，接触区域26与27与接地面分隔开。此处需了解，为了简化制程，亦可省略第二金属接地层25。再者，为了要识别滤波器的方向，可在第二金属接地层25上方加入识别层30。

如图2A所示，在图案化基板20A与20B之上表面，分别形成共振器层22与23。共振器层22与23分别具有至少一个直线形共振器，此处为简化图面，仅绘出共振器22a、22b(位于共振器层22)与共振器23a、23b(位于共振器层23)来加以说明，此处需注意，所有的共振器投影至一共同平面(如第一金属接地层21)时排列方向一致(即互相平行)。每个共振器的一端均可借着一贯孔而同时与第一金属接地层21及第二金属接地层25电性连接而接地，举例来说，共振器23a借着贯孔c而接地、共振器22a借着贯孔d而接地。接下来以图3A来说明各共振器之间相对位置的关是。图3A为图2A中沿B-B’切开的横剖面图。如其所示，若将所有的共振器投影至第一金属接地层21，则其由左至右的位置依序为23a、22a、23b、22b。在此例中，投影后相邻的共振器部分重叠，但在其它实施例中，投影后相邻的共振器可分隔开一距离。只要适当控制此距离，分别位于相邻两层且投影后距离最接近(或部分重叠)的任意二共振器便可互相耦合，举例来说，共振器22a可分别与共振器23a、23b互相耦合、共振器23b可分别与共振器22a、22b互相耦合。此处需注意，与传统指叉型滤波器的结构类似，在本发明中，分别位于相邻两层且可互相耦合的任意二共振器的接地端(贯孔)分别位于该二共振器相对的两侧。

此外，如图2A所示，在共振器层22上还具有信号输入端28与信号输出端29。信号输入端28借着贯孔a与第一金属接地层21的接触区域26电性连接，而信号输出端29借着贯孔g与第一金属接地层21的接触区域27电性连接。另一方面，信号输入端28借着贯孔b与上层的共振器23a电性连接，而信号输出端29则直接与位于同一层的共振器22b连接。图3B显示出接触区域26、信号输入端28、与共振器23a之间相对位置的关是。如图3B所示，信号输入端28的左侧位于共振器23a的下方，而其右侧则位于接触区域26之上方。

接下来说明在此实施例的高频滤波器中，信号的传递路径。如图2A与2B所示，首先，信号由外界进入第一金属接地层21的接触区域26，再藉由贯孔a传递至信号输入端28。然后，透过贯孔b，信号传送至共振器23a，接着藉由共振器之间的耦合，信号依序传送至共振器22a、23b、与22b。接下来，信号由共振器22b传递至信号输出端29，最后再透过贯孔g传送至第一金属接地层21的接触区域27而输出。

如上所述，借着以分别位于相邻两层的共振器之间的耦合来代替现有平面图案化滤波器中单层共振器之间的耦合，本发明高频滤波器的结构设计可以更有弹性，例如同一层共振器之间的距离可依照制程的限制来调整，不同层共振器之间的距离也可依照基板的介电是数与耦合强度的要求来调整。因此，若将本发明的结构应用于陶瓷基板，由于同一层共振器之间的距离可依照制程的限制来调整，故可解决传统的图案化指叉型滤波器难以于陶瓷基板上制作的问题。

第二实施例

图4A为依据本发明第二实施例的高频滤波器的爆炸图，而图4B为其仰视图(即第一金属接地层41的示意图)。由图中可知，第二实施例的高频滤波器结构与第一实施例大致相同，不同之处在于：其具有三个共振器层42、43、44。而在此实施例的高频滤波器中，信号的传递路径依序如下：接触区域46、信号输入端48、共振器43a、共振器44a、共振器43b、共振器42a、信号输出端49、接触区域47。

由第二实施例可知，本发明的高频滤波器不限于仅有两个共振器层，其可依照所需的滤波器构造来增加，且各共振器层上的共振器的数目与配置方法也可按照规格需求来调整。

第三实施例

图5A为依据本发明第三实施例的高频滤波器的爆炸图，而图5B为其仰视图(即第一金属接地层51的示意图)。如图所示，第三实施例的高频滤波器结构亦与第一实施例大致相同，不同之处在于：其所有的共振器均为基本上相同的折线形，且所有的共振器投影至第一金属接地层51时排列方向一致，另外，其信号输入端58直接与位于同一层的共振器52a连接，而信号输出端59则是借着贯孔f”与上层的共振器53b电性连接。而在此实施例的高频滤波器中，信号的传递路径依序如下：接触区域56、信号输入端58、共振器52a、共振器53a、共振器52b、共振器53b、信号输出端59、接触区域57。

由第三实施例可知，为了更进一步缩小滤波器的尺寸，可将本发明高频滤波器的共振器的形状做成折线形或曲线形，只要其配置的方法满足上述的要求。此外，信号输入、输出端的位置分别可依照需求在各共振器层间任意改变，但为了简化制程，最好将其配置于最下层的共振器层上(或与具有接触区域的金属接地层相邻的共振器层上)。信号输入、输出端与共振器的连接方式亦可分别视所需的滤波器构造来决定，举例来说，可透过贯孔或整合制造的方式来连接(直接连接)。另外，为了可以传递信号或接地，上述的各个贯孔是以金属材料填充。

很明显地，本领域的技术人员在不离开本发明的精神与范围内，当可对本发明进行各种修改与变化。因此所有与所附的权利要求意义相等的变化均应包含于本发明之中。

Claims (13)

1.一种高频滤波器，是由多个陶瓷材料所组成的图案化基板借着低温陶瓷共烧技术层叠而成，各多个图案化基板包含一上表面与一下表面，其特征在于：该高频滤波器包含：

一第一金属接地层，具有一第一接地面；

多个共振器层，各该多个共振器层具有至少一共振器，每一共振器的一端与该第一接地面电性连接而接地，且投影至该第一金属接地层时排列方向一致；

一信号输入端，位于该多个共振器层的其中之一；以及

一信号输出端，位于该多个共振器层的其中之一，

其中配置该多个共振器层的共振器，俾使分别位于相邻二共振器层上、且投影至该第一金属接地层为部分重叠或最接近的任意二共振器可互相耦合，而且可互相耦合的任意二共振器的接地端分别位于该二共振器相对的两侧。

2.如权利要求1所述的高频滤波器，其特征在于：每一共振器的一端借着一贯孔而与该第一接地面电性连接，该贯孔是以一金属材料填充。

3.如权利要求1所述的高频滤波器，其特征在于：该第一金属接地层形成于最下层图案化基板的下表面，而且该多个共振器层分别形成于最下层图案化基板之上表面与其它图案化基板之上表面。

4.如权利要求3所述的高频滤波器，其特征在于：更包含一具有第二接地面的第二金属接地层，形成于最上层图案化基板之上表面，其特征在于：每一共振器的一端同时与该第一与第二接地面电性连接而接地。

5.如权利要求4所述的高频滤波器，其特征在于：每一共振器的一端借着一贯孔而同时与该第一与第二接地面电性连接，该贯孔是以一金属材料填充。

6.如权利要求4所述的高频滤波器，其特征在于：更包含一识别层，位于该第二金属接地层之上，用以识别该高频滤波器的方向。

7.如权利要求1所述的高频滤波器，其特征在于：该第一金属接地层具有二可与外界组件连接的接触区域，该二接触区域与该第一接地面分隔开。

8.如权利要求7所述的高频滤波器，其特征在于：该信号输入端与该第一金属接地层的接触区域的其中的一电性连接，且可将一输入信号传送至该共振器中的一第一共振器，而该信号输出端与该第一金属接地层的另一接触区域电性连接，且可由该共振器中的一最终共振器接收一输出信号。

9.如权利要求8所述的高频滤波器，其特征在于：该信号输入端、信号输出端分别借着一贯孔而与该第一金属接地层的该接触区域、该第一金属接地层的该另一接触区域电性连接，该贯孔是以一金属材料填充。

10.如权利要求8所述的高频滤波器，其特征在于：该信号输入端与该第一共振器分别位于不同的共振器层上，且该信号输入端借着一与该第一共振器电性连接的贯孔将该输入信号传送至该第一共振器，该与第一共振器电性连接的贯孔位于与第一共振器的接地端相对的另一端，且该贯孔是以一金属材料填充。

11.如权利要求8所述的高频滤波器，其特征在于：该信号输出端与该最终共振器分别位于不同的共振器层上，且该信号输出端借着一与该最终共振器电性连接的贯孔由该最终共振器接收该输出信号，该与最终共振器电性连接的贯孔位于与最终共振器的接地端相对的另一端，且该贯孔是以一金属材料填充。

12.如权利要求8所述的高频滤波器，其特征在于：该信号输入端与该第一共振器位于相同的共振器层上，且该信号输入端直接与该第一共振器连接而将该输入信号传送至该第一共振器。

13.如权利要求8所述的高频滤波器，其特征在于：该信号输出端与该最终共振器位于相同的共振器层上，且该信号输出端直接与该最终共振器连接而接收该输出信号。

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