DE4024146A1 - Prodn. of HF filter - by applying paste to both sides of substrate, producing resonator structure, drying paste and annealing - Google Patents

Prodn. of HF filter - by applying paste to both sides of substrate, producing resonator structure, drying paste and annealing

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Abstract

An HF-filter (I) comprises a conducting path structure (3) with terminal contacts on a substrate (1). Prodn. of (I) is also claimed comprising applying a thick paste (2) to both sides (5,6) of the substrate (1) using a sieve, producing a resonator structure (3), connections (12) terminal contact spots (11) and through contacts (10), drying the paste and annealing. The terminal contact spots have terminal contacts. ADVANTAGE - The process is simple and inexpensive.

Description

Filter im HF-Bereich werden üblicherweise durch eine auf einem Trägerkörper angeordnete Resonatorstruktur gebildet, die - zur Kontaktierung des Filters - mit An­ schlüssen versehen wird. Derartige HF-Filter werden üblicherweise in Dünnfilmtechnik realisiert; beim Dünnfilmprozeß wird metallisches Kupfer beidseitig auf den Trägerkörper aufgesputtert und die gewünschte Fil­ ter- bzw. Resonatorstruktur mittels eines fotolithogra­ fischen Prozesses - Aufbringen von Fotolack, Belich­ tung, galvanische Verstärkung der unbelichteten Stellen mit Kupfer und Freiätzen der gewünschten Strukturen durch Entfernen des Fotolacks - erzeugt. Bei einer an­ deren Variante des Dünnfilmprozesses wird das metalli­ sche Kupfer mittels einer Maske strukturiert auf den Trägerkörper aufgesputtert.Filters in the HF range are usually replaced by a resonator structure arranged on a carrier body formed, which - for contacting the filter - with An conclusions is provided. Such RF filters are usually realized in thin film technology; at the Metallic copper is applied to both sides of the thin-film process sputtered the carrier body and the desired fil ter or resonator structure using a photolithography fishing process - application of photoresist, Belich processing, galvanic amplification of the unexposed areas with copper and free etching of the desired structures by removing the photoresist. At one their variant of the thin film process is called metalli copper structured using a mask on the Sputtered body.

Wegen des komplizierten und demzufolge kostspieligen Herstellungsprozesses sind auch die mit diesem Verfah­ ren hergestellten HF-Filter sehr teuer.Because of the complicated and therefore expensive Manufacturing process are also with this procedure Ren manufactured RF filter very expensive.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Herstel­ lungsaufwand und damit die Kosten für HF-Filter zu re­ duzieren. The invention has for its object the manufacturer development effort and thus the costs for HF filters reduce.  

Diese Aufgabe wird bei einem Filter nach dem Oberbe­ griff des Anspruchs 1 erfindungsgemäß durch die Merk­ male im Kennzeichen des Patentanspruches 1 gelöst.This task is done with a filter according to the Oberbe handle of claim 1 according to the invention by the Merk male solved in the characterizing part of claim 1.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.Advantageous refinements and developments of Invention result from the subclaims.

Wegen des einfachen Herstellungsprozesses der Filter - bei der Dickschichttechnik wird die Dickschichtpaste mittels eines Siebes nacheinander auf beide Oberflächenseiten des Trägers aufgedruckt, wobei mit einem Druck Schichtdicke, Durchmetallisierung und die gewünschten Filter-/Resonatorstrukturen eingestellt werden können, anschließend wird die Dickschichtpaste getrocknet und eingebrannt - sind ein geringer Fertigungsaufwand, schnelle Fertigungsdurchlaufzeiten und niedrige Herstellungs-/Fertigungskosten möglich. Zudem sind die Filter in Dickschichttechnik sehr ein­ fach laserabgleichbar, da sich die Dickschichtpasten leicht mit einem Laserstrahl abtragen lassen.Because of the simple manufacturing process of the filters - In thick-film technology, thick-film paste is used one after the other on both Printed surface sides of the carrier, with with a print layer thickness, through metallization and the desired filter / resonator structures set then the thick film paste dried and baked - are a minor Manufacturing effort, fast manufacturing lead times and low manufacturing / manufacturing costs possible. In addition, the filters in thick-film technology are very one can be laser-compared because the thick-film pastes can be easily removed with a laser beam.

Als Ausführungsformen für HF-Filter in Dickschichttech­ nik können beispielsweise sogenannte Interdigi­ tal-Filterstrukturen in Frage kommen - bei diesen sind die Resonatorstrukturen ineinander verzahnt angeordnet; dabei können beispielsweise entweder sogenannte Microstrip-Anordnungen - hier ist die Resonatorstruktur auf einer Oberflächenseite des Trägersubstrats angeord­ net, die metallisierte Rückseite bleibt unstruktu­ riert - oder sogenannte Stripline-Anordnungen - hier werden zwei Trägerkörper jeweils mit ihrer Struktur­ seite aufeinandergelegt und miteinander verbunden - re­ alisiert werden. Daneben können die HF-Filter bei­ spielsweise noch als Kamm- oder als Treppenstruktur ausgebildet sein, bei denen die Resonatoren kammförmige bzw. treppenförmige Strukturen aufweisen.As embodiments for RF filters in thick-film technology For example, so-called interdigi tal filter structures come into question - with these are the resonator structures are interlocked; for example, either so-called Microstrip arrangements - here is the resonator structure arranged on a surface side of the carrier substrate net, the metallized back remains unstructured strated - or so-called stripline arrangements - here are two carrier bodies each with their structure page stacked and connected - right be alized. In addition, the HF filter can be used for example as a comb or stair structure be formed in which the resonators are comb-shaped or have stair-shaped structures.

Die Erfindung soll nachstehend anhand der Interdigi­ tal-Filterstrukturen der Fig. 1 bis 3 näher erläutert werden, wobei in der Fig. 1 die Filterstruktur in Draufsicht, in der Fig. 2 eine sogenannte Strip­ line-Anordnung in Draufsicht (Fig. 2a), Vorderansicht (Fig. 2b) und Seitenansicht (Fig. 2c) dargestellt ist, während die Fig. 3 das Übertragungsverhalten eines derartigen Interdigital-Filters zeigt.The invention will below with reference to Interdigi tal filter structures of FIG. 1 will be explained in more detail to 3, wherein in Fig. 1, the filter structure in plan view in FIG. 2 is a so-called stripline configuration in plan view (Fig. 2a), Front view ( Fig. 2b) and side view ( Fig. 2c) is shown, while Fig. 3 shows the transmission behavior of such an interdigital filter.

Der Trägerkörper 1 des Interdigital-Filters der Fig. 1, der beispielsweise die Abmessungen 25 mm×15 mm×1 mm aufweist, besteht aus einem Keramikmaterial - beispielsweise modifiziertem Bariumtitanat mit einer relativen Dielektrizitätskonstante von ca. 80.The carrier body 1 of the interdigital filter of FIG. 1, which for example has the dimensions 25 mm × 15 mm × 1 mm, consists of a ceramic material - for example modified barium titanate with a relative dielectric constant of approx. 80.

Auf den Trägerkörper 1, der bereits Löcher 10 für Durchkontaktierungen enthält, wird nun die Dick­ schichtpaste 2 - beispielsweise eine Paste mit 80% Kupfer-Anteil und Zusätzen von Bindemitteln etc. - mit­ tels eines Siebs nacheinander auf beide Oberflächensei­ ten 5, 6 des Trägerkörpers 1 aufgedruckt und dadurch eine strukturierte Oberflächenseite 5 - die Struktur­ seite - und eine unstrukturierte metallisierte Oberflä­ chenseite 6 - die Rückseite - hergestellt. Gleichzeitig mit der Filter- bzw. Resonatorstruktur 3 werden auch die Durchkontaktierungen 10 sowie die Verbindungslei­ tungen 12 zu den Anschlußkontaktflecken 11, an denen externe Anschlüsse angebracht werden können, herge­ stellt. Die Resonatorstruktur 3 bzw. die Länge/Anordnung der Resonatoren 15 bestimmt dabei die Filtereigenschaften, beispielsweise die Mittenfrequenz und die Bandbreite des Filters; gemäß der Fig. 1 sind die Resonatoren 15 durch drei fingerartige ineinander verzahnte Strukturen gegeben. Die strukturierte Anord­ nung wird nun in einem Trockenofen - beispielsweise 20 Min. lang bei einer Temperatur von 120°C - getrock­ net; anschließend wird die Dickschichtpaste 2 bei einer Temperatur von beispielsweise 900°C ca. 30 Min. lang eingebrannt, wobei durch diesen Sinterprozeß eine gla­ sige homogene Schicht entsteht.On the carrier body 1 , which already contains holes 10 for plated-through holes, the thick layer paste 2 is now - for example a paste with 80% copper content and additions of binders, etc. - using a sieve in succession on both surfaces 5 , 6 of the carrier body 1 printed on and thereby a structured surface side 5 - the structure side - and an unstructured metallized surface side 6 - the rear side - produced. Simultaneously with the filter or resonator structure 3 , the plated-through holes 10 and the connecting lines 12 to the connection contact pads 11 , to which external connections can be attached, are provided. The resonator structure 3 or the length / arrangement of the resonators 15 determines the filter properties, for example the center frequency and the bandwidth of the filter; according to FIG. 1, the resonators 15 are given by three finger-like interlocked structures. The structured arrangement is now dried in a drying oven, for example for 20 minutes at a temperature of 120 ° C .; the thick-layer paste 2 is then baked at a temperature of, for example, 900 ° C. for about 30 minutes, a sintered process resulting in a homogeneous layer.

Ein derartiges Filterplättchen kann noch mit Anschluß­ kontakten 4, beispielsweise Anschlußpins, versehen wer­ den und wird in einem Meßautomaten auf seine Funktionsfähigkeit hin überprüft.Such a filter plate can still be provided with connection contacts 4 , for example connection pins, who is checked for functionality in a measuring machine.

Um eine "Stripline"-Anordnung gemäß der Fig. 2 herzu­ stellen, wird auf die Strukturseite 5 zweier Filterplättchen 16, 17 - beispielsweise mittels eines Siebs - eine leitfähige Schicht, beispielsweise Zinn­ paste, aufgebracht, ein Filterplättchen 17 mit der Strukturseite 5 nach oben in eine Vorrichtung einge­ legt, auf die Strukturseite ein Anschlußkamm 4 aufge­ bracht, das zweite Filterplättchen 16 mit der Struktur­ seite 5 nach unten auf das andere Filterplättchen 17 gelegt und die Anordnung in einem Lötofen, bei­ spielsweise mittels Reflow-Löten, gelötet, so daß eine leitende Verbindung zwischen den beiden Filterplätt­ chen 16, 17 hergestellt wird. Um Lötreste zu beseiti­ gen, wird die Anordnung anschließend, beispielsweise in Mecloran, gewaschen, die Anschlußbeine des Anschluß­ kamms werden zugerichtet und abgeschnitten. Die Messung bzw. Funktionsprüfung der fertigen Filteranordnung er­ folgt in einem Meßadapter; gegebenenfalls muß das Fil­ ter noch abgeglichen werden, wobei der Abgleich mittels eines Lasers sehr einfach vorgenommen werden kann, in­ dem ein Stück 13 Dickschichtmaterial 2 von der metalli­ sierten unstrukturierten Rückseite 6 abgetragen wird. In order to produce a "stripline" arrangement according to FIG. 2, a conductive layer, for example tin paste, is applied to the structure side 5 of two filter plates 16 , 17 - for example by means of a sieve, a filter plate 17 with the structure side 5 facing upwards inserted into a device, on the structure side a connecting comb 4 brought up, the second filter plate 16 with the structure side 5 placed down on the other filter plate 17 and the arrangement in a soldering oven, for example by means of reflow soldering, so that a conductive connection between the two filter plates Chen 16 , 17 is established. In order to remove soldering residues, the arrangement is then washed, for example in Mecloran, the connecting legs of the connecting comb are trimmed and cut off. The measurement or functional test of the finished filter arrangement he follows in a measuring adapter; if necessary, the fil ter must still be adjusted, the adjustment can be carried out very easily by means of a laser, in which a piece of 13 thick-film material 2 is removed from the metallized, unstructured rear side 6 .

In der Fig. 2 sind verschiedene Ansichten einer derar­ tigen Stripline-Anordnung dargestellt. In der Drauf­ sicht der Fig. 2a ist das obere Filterplättchen 16 mit den Durchkontaktierungen 10 zum unteren Filterplätt­ chen 17 und den Anschlußpins 7, 8, 9 zu sehen; der An­ schlußpin 7 stellt beispielsweise den Eingangsanschluß, der Anschlußpin 8 den Ausgangsanschluß dar, die übrigen Anschlußpins 9 sind mit Masse verbunden. Eingangsan­ schluß und Ausgangsanschluß sind symmetrisch angeord­ net, können also vom Anwender in ihrer Funktion auch vertauscht werden. Im Bereich 13 wurde zum Abgleich des Filters die Dickschichtpaste 2 von der unstrukturierten Rückseite 6 eines Filterplättchens entfernt. In der Vorderansicht der Fig. 2b und der Seitenansicht der Fig. 2c sind die beiden aufeinandergelegten Filter­ plättchen 16, 17 sowie die sich zwischen den beiden Trägersubstraten befindliche Dickschichtpaste 2 bzw. Lotpaste zu erkennen; des weiteren sind noch einige der Anschlußpins 8, 9 bzw. der Anschlußkamm 4 dargestellt.In Fig. 2 different views of such a term stripline arrangement are shown. In the top view of FIG. 2a, the upper filter plate 16 with the plated-through holes 10 to the lower filter plate 17 and the connection pins 7 , 8 , 9 can be seen; At the connection pin 7 represents, for example, the input connection, the connection pin 8 represents the output connection, the other connection pins 9 are connected to ground. Input connection and output connection are arranged symmetrically, so their functions can also be interchanged by the user. In region 13 , the thick-film paste 2 was removed from the unstructured rear side 6 of a filter plate in order to adjust the filter. In the front view of FIG. 2b and the side view of FIG. 2c, the two superimposed filter plates 16 , 17 and the thick-film paste 2 or solder paste located between the two carrier substrates can be seen; Furthermore, some of the connection pins 8 , 9 and the connection comb 4 are shown.

Die Fig. 3 zeigt die charakteristische Filterkurve eines HF-Filters, das eine Mittenfrequenz von 422,5 MHz und eine 1 dB-Bandbreite von 15 MHz besitzt. Die Kurve (a), die sogenannte S11-Kurve, gibt den Reflexions­ verlauf über der Frequenz f, die Kurve (b), die soge­ nannte S21-Kurve, den Durchlaßverlauf über der Fre­ quenz f wieder. FIG. 3 shows the characteristic filter curve of an RF filter having a center frequency of 422.5 MHz and a 1 dB bandwidth of 15 MHz. The curve (a), the so-called S 11 curve, shows the reflection curve over the frequency f, the curve (b), the so-called S 21 curve, the pass curve over the frequency f.

Die Grenzen derartiger HF-Filter sind zum einen bei hohen Frequenzen durch Dämpfungseffekte gegeben, zum anderen bei tiefen Frequenzen durch die Abmessungen der Filterstrukturen bzw. der Resonatoren, so daß ein Ein­ satz der HF-Filter vorzugsweise im Frequenzbereich von ca. 100 MHz bis 1 GHz in Frage kommt. The limits of such RF filters are on the one hand given high frequencies by damping effects to other at low frequencies by the dimensions of the Filter structures or the resonators, so that an set of RF filters preferably in the frequency range of approx. 100 MHz to 1 GHz comes into question.  

Selbstverständlich können mit der Dickschichttechnik nicht nur die beschriebenen HF-Filter hergestellt wer­ den, vielmehr lassen sich beliebige Resonatorstrukturen auf einfache Weise realisieren.Of course, with the thick film technology not only the RF filters described who manufactured any resonator structures realize in a simple way.

Claims (12)

1. HF-Filter, das eine auf einem Trägerkörper (1) ange­ ordnete Leitbahnstruktur (3) mit Anschlußkontakten (4) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Filter in Dickschichttechnik realisiert ist.1. RF filter, which is arranged on a carrier body ( 1 ) arranged interconnect structure ( 3 ) with connection contacts ( 4 ), characterized in that the filter is realized in thick-film technology. 2. HF-Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Trägerkörper (1) aus einem Material mit hoher relativer Dielektrizitätskonstante besteht und daß auf dem Trägerkörper (1) Dickschichtpaste (2) angeordnet ist, die die Filterstruktur (3) vorgibt.2. RF filter according to claim 1, characterized in that the carrier body ( 1 ) consists of a material with a high relative dielectric constant and that on the carrier body ( 1 ) thick film paste ( 2 ) is arranged, which specifies the filter structure ( 3 ). 3. HF-Filter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Trägerkörper (1) aus einem Keramikmaterial be­ steht.3. HF filter according to claim 2, characterized in that the carrier body ( 1 ) is made of a ceramic material be. 4. HF-Filter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Keramikmaterial Bariumtitanat ist.4. HF filter according to claim 3, characterized in that the ceramic material is barium titanate. 5. HF-Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Dickschichtpaste (2) aus einem Material mit guter elektrischer Leitfähigkeit besteht. 5. HF filter according to one of claims 1 to 4, characterized in that the thick-film paste ( 2 ) consists of a material with good electrical conductivity. 6. HF-Filter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Dickschichtpaste (2) vorwiegend aus Kupfer mit Zusätzen von Bindemitteln besteht.6. HF filter according to claim 5, characterized in that the thick-film paste ( 2 ) consists predominantly of copper with additions of binders. 7. HF-Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußkontakte (4) als An­ schlußpins (7, 8, 9) bzw. Anschlußkamm (14) ausgebildet sind.7. RF filter according to one of claims 1 to 6, characterized in that the connecting contacts ( 4 ) are formed as circuit pins ( 7 , 8 , 9 ) or connecting comb ( 14 ). 8. HF-Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Filter eine Interdigi­ tal-Filterstruktur aufweist, bei dem auf einer Ober­ flächenseite (5) des Trägerkörpers (1) eine Resona­ torstruktur mittels ineinander verzahnter Resonato­ ren (15) gebildet wird, während auf der anderen Ober­ flächenseite (6) eine flächige unstrukturierte Metalli­ sierungsschicht angeordnet ist (Fig. 1).8. RF filter according to one of claims 1 to 7, characterized in that the filter has an interdigital filter structure, in which on a top surface side ( 5 ) of the carrier body ( 1 ) a resonator tor structure by means of interlocking resonators ( 15 ) is formed, while on the other upper surface side ( 6 ) a flat unstructured metallization layer is arranged ( Fig. 1). 9. HF-Filter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Filter durch eine Stripline-Anordnung gebildet wird, bei dem zwei Trägerkörper (16, 17) mit einer Interdigital-Filterstruktur mit ihrer strukturierten Oberflächenseite (5) zueinander angeordnet und leitend miteinander verbunden sind (Fig. 2).9. RF filter according to claim 8, characterized in that the filter is formed by a stripline arrangement, in which two carrier bodies ( 16 , 17 ) with an interdigital filter structure with their structured surface side ( 5 ) arranged to each other and conductively connected to each other are ( Fig. 2). 10. HF-Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Filter als Kammleiter ausgebil­ det ist, bei dem die Resonatorstruktur auf einer Ober­ flächenseite des Trägerkörpers mittels kammförmig ange­ ordneter Resonatoren gebildet wird.10. RF filter according to one of claims 1 to 7, characterized characterized in that the filter trained as a comb det, in which the resonator structure on an upper surface side of the carrier body by means of a comb ordered resonators is formed. 11. HF-Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Filter als Bandpaß mit λ/2-Re­ sonatoren ausgebildet ist, bei dem die Resonatorstruk­ tur auf einer Oberflächenseite des Trägerkörpers mit­ tels treppenförmig angeordneter Resonatoren gebildet wird.11. RF filter according to one of claims 1 to 7, characterized characterized in that the filter as a bandpass filter with λ / 2-Re is formed in which the resonator structure  with on a surface side of the carrier body formed by step-shaped resonators becomes. 12. Verfahren zur Herstellung eines HF-Filters nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß auf beide Oberflächenseiten (5, 6) des Trägerkör­ pers (1) nacheinander mittels eines Siebes Dickschicht­ paste (2) aufgebracht wird, und dadurch die Resonator­ struktur (3), Verbindungsleitungen (12), Anschlußkon­ taktflecken (11) und Durchkontaktierungen (10) herge­ stellt werden, daß die Dickschichtpaste (2) getrocknet und eingebrannt wird und daß die Anschlußkontakt­ flecken (11) mit Anschlußkontakten (7, 8, 9) versehen werden.12. A method for producing an HF filter according to one of claims 1 to 11, characterized in that on both surface sides ( 5 , 6 ) of the Trägerkör pers ( 1 ) is applied in succession by means of a sieve thick film paste ( 2 ), and thereby the resonator structure (3), connecting lines (12), Anschlußkon clock patch (11) and vias (10) manufacture into that the thick-film paste (2) is dried and fired, and that the connection pads (11) with connection contacts (7, 8, 9 ) can be provided.
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