KR101106949B1 - 향상된 감쇠를 제공하는 오목형 상부 패턴 및 캐비티를 갖는 ｒｆ 모노블록 필터 - Google Patents

Abstract

전기 신호 필터는 상부면, 하부면, 측면 및 상부면과 하부면 사이로 연장되는 관통 구멍을 갖는 유전 재료의 블록에 의해 형성된다. 일 실시예에서, 복수의 벽들이 상부면으로부터 외향으로 연장되어 주변 림 및 필터 캐비티를 형성한다. 금속화된 및 비금속화된 영역의 패턴이 상부면의 일부를 덮는 금속화 영역 및 벽의 적어도 하나를 포함하는 블록의 선택된 표면 상에 형성되어 적어도 하나의 입력/출력 전극을 벽 상에 형성한다. 일 실시예에서, 한 쌍의 입력/출력 전극이 벽들 중 하나 상에 형성된 한 쌍의 포스트 상에 형성되고, 필터는 림이 기판에 대해 놓이고 포스트가 기판 상의 각각의 입력/출력 패드에 결합된 상태로 인쇄 회로 기판에 장착을 위해 구성된다.

Description

향상된 감쇠를 제공하는 오목형 상부 패턴 및 캐비티를 갖는 ＲＦ 모노블록 필터{RF MONOBLOCK FILTER WITH RECESSED TOP PATTERN AND CAVITY PROVIDING IMPROVED ATTENUATION}

관련 및 계류 출원과의 상호 참조

본 출원은 본 명세서에 인용된 모든 참조 문헌과 같이 그 개시 내용이 본 명세서에 참조로서 명백하게 포함되어 있는 발명의 명칭이 "향상된 감쇠를 제공하는 오목형 상부 패턴 및 캐비티를 갖는 RF 모노블록 필터(RF Monoblock Filter with Recessed Top Pattern and Cavity Providing Improved Attenuation)"인 2007년 12월 10일 출원된 미국 가출원 제 61/005,973호의 출원일의 이득을 청구한다.

본 발명은 무선 주파수 신호용 유전 블록 필터, 특히 모노블록 대역통과 필터에 관한 것이다.

세라믹 블록 필터는 집중 소자 필터(lumped component filters)에 비해 다수의 장점을 제공한다. 블록은 비교적 제조가 용이하고, 튼튼하고, 비교적 소형이다. 기본적인 세라믹 블록 필터 디자인에 있어서, 공진기가 기다란 좁은 측면으로부터 대향의 기다란 좁은 측면으로 블록을 통해 연장하는 관통 구멍이라 칭하는 대략 원통형 통로에 의해 형성된다. 블록은 실질적으로 그 6개(외부) 측면 중 하나 및 공진기 관통 구멍에 의해 형성된 내부벽 상에 전도성 재료(즉, 금속화됨)로 도금된다.

관통 구멍 개구를 포함하는 2개의 대향 측면 중 하나는 완전히 금속화되지는 않고, 대신에 일련의 공진기를 통해 입력 및 출력 신호를 결합하도록 설계된 금속화 패턴을 갖는다. 이 패터닝된 측면은 통상적으로 블록의 상부라 칭한다. 몇몇 디자인에서, 패턴은 입력/출력 전극이 형성되어 있는 블록의 측면으로 연장될 수 있다.

인접한 공진기 사이의 반응성 결합은 적어도 어느 정도는 각각의 공진기의 물리적 치수에 의해, 다른 공진기에 대한 각각의 공진기의 배향에 의해, 그리고 상부면 금속화 패턴의 양태에 의해 지시된다. 블록 내부 및 주위의 전자기장의 상호 작용은 복잡하고 예측이 곤란하다.

이들 필터는 또한 인접하지 않은 공진기 사이의 기생 결합을 상쇄하고 수용 가능한 저지대역(stopband)을 성취하기 위해 블록의 개방 회로 단부에 부착되고 이를 가로질러 위치된 외부 금속 차폐부를 구비할 수도 있다.

이러한 RF 신호 필터는 1980년대 이래로 광범위한 상업적인 용인을 받았지만, 이 기본적인 디자인의 개량의 노력이 계속되고 있다.

무선 통신 공급자가 부가의 서비스를 제공하게 하기 위한 관심에 있어서, 세계의 정부는 상업적인 용도로 새로운 더 높은 RF 주파수를 할당하고 있다. 이들 새롭게 할당된 주파수를 더 양호하게 이용하기 위해, 표준 설정 기관은 압축된 전송 및 수신 대역 뿐만 아니라 개별 채널을 갖는 대역폭 사양을 채택하고 있다. 이들 경향은 충분한 주파수 선택 및 대역 분리를 제공하기 위해 필터 기술의 제한을 압박하고 있다.

더 높은 주파수 및 혼잡한 채널과 결합된 것은 더 소형의 무선 통신 디바이스 및 더 긴 배터리 수명을 향한 소비자 시장 경향이다. 조합된 이들 경향은 필터와 같은 무선 부품의 디자인에 곤란한 제약을 배치한다. 필터 설계자는 향상된 신호 거부를 제공하기 위해 단순히 더 많은 공간 점유 공진기를 추가하거나 더 큰 삽입 손실을 허용하지 않을 수 있다.

RF 필터 디자인의 특정 과제는 통과대역 내의 주파수의 정수배인 주파수에서 목표 통과 대역의 외부에 있는 신호의 충분한 감쇠(또는 억제)를 제공하는 것이다. 이러한 통과 대역의 정수배 주파수에 인가된 명칭은 "고조파"이다. 고조파 주파수에서의 충분한 신호 감쇠를 제공하는 것은 계속적인 과제가 되고 있다.

본 발명은 일 실시예에서, 상부면, 하부면 및 측면을 갖는 유전 재료의 블록을 포함하는 RF 주파수용 전기 신호 필터에 관한 것이다. 블록은 상부면 내의 개구와 하부면 내의 개구 사이로 연장하는 하나 이상의 관통 구멍을 형성한다. 하나 이상의 벽 또는 포스트가 상부면의 주변 에지로부터 멀어지게 외향 및 상향으로 연장되어 상부 필터 캐비티 및 주변 외부 림을 형성한다.

금속화된 및 비금속화된 영역의 패턴이 블록 상에 형성된다. 패턴은 상부면의 적어도 일부를 덮는 오목형 금속화 영역과, 하부면, 측면, 관통 구멍 및 벽 또는 포스트의 적어도 일부를 덮는 영역을 포함한다.

공진기 패드가 상부면 상의 관통 구멍 개구에 인접하여 형성되고 연속적인 금속화의 영역에 접속된다. 상부면 상에 형성되는 입력 전극이 벽 또는 포스트 중 하나 상으로 연장된다. 상부면 상에 또한 형성되는 출력 전극은 또한 벽 또는 포스트 중 하나 또는 다른 하나 상으로 연장된다. 연속적인 비금속화된 영역이 패드, 입력 전극, 출력 전극, 및 입력 및 출력 전극이 그 상으로 연장되는 벽(들) 또는 포스트를 실질적으로 둘러싼다.

일 실시예에서, 필터는 필터의 벽의 림이 상부면에 대해 놓이고 벽 또는 포스트 상에 형성된 입력 및 출력 전극이 기판 상의 각각의 입력 및 출력 패드와 접촉하는 관계로 인쇄 회로 기판의 상부에 장착되도록 구성된다.

본 발명의 이들 및 다른 장점은 본 발명의 실시예의 이하의 상세한 설명, 도면 및 첨부된 청구범위로부터 더 즉시 명백해질 것이다.

명세서의 부분을 형성하는 첨부 도면에서, 유사한 도면 부호가 도면 전체에 걸쳐 유사한 부분을 나타내는데 이용된다.

본 발명에 따르면, 종래의 필터에 비해 더 양호한 고조파 억제를 허용하는 RF 주파수 필터가 제공된다.

도 1은 금속화된 및 비금속화된 표면층 패턴의 상세를 도시하고 숨겨진 특징부를 도시하는 본 발명에 따른 필터의 확대 상부면 사시도(또는 더 구체적으로는 등각도).
도 2는 회로 기판에 장착된 도 1에 도시된 필터의 확대 하부면 사시도.
도 3은 도 1에 도시된 필터의 다른 확대 상부면 사시도.
도 4는 도 1에 도시된 필터의 추가의 확대 상부면 사시도.
도 5는 본 발명의 필터의 성능과 종래의 필터의 성능을 비교하는 주파수 응답 그래프.
도 6은 도 1의 필터에 대한 다른 주파수 응답 그래프.
도 7은 필터의 양 측면에 입력/출력 접속부를 갖는 본 발명에 따른 필터의 다른 실시예의 상부면 사시도.

도면은 실제 척도로 도시되어 있는 것은 아니다.

본 발명은 다수의 상이한 형태의 실시예에 가능하지만, 이 명세서 및 첨부 도면은 본 발명에 따른 필터의 2개의 실시예를 개시하고 있다. 그러나, 본 발명은 물론 설명된 바와 같은 실시예에 한정되도록 의도된 것은 아니다. 본 발명의 범주는 첨부된 청구범위에서 식별된다.

도 1 내지 도 4는 소정의 유전 상수를 갖는 세라믹 유전 재료로 구성된 일반적으로 세장형 평행 6면체 또는 박스형 강성 블록 또는 코어(12)를 포함하는 본 발명에 따른 무선 주파수(RF) 필터(10)를 도시한다. 일 실시예에서, 유전 재료는 약 37 이상의 유전 상수를 갖는 바륨 또는 네오디뮴 세라믹일 수 있다.

코어(12)는 대향 단부(12A, 12B)를 갖는다. 코어(12)는 6개의 일반적으로 직사각형 측면, 즉 상부 측면 또는 상부면(14), 상부면(14)에 평행하게 이에 정반대에 있는 저부 측면 또는 하부면(16), 제 1 측면 또는 측표면(18), 측면(18)에 평행하게 이에 정반대에 있는 제 2 측면 또는 측표면(20), 제 3 측면 또는 단부면(22) 및 단부면(22)에 평행하게 이에 정반대에 있는 제 4 측면 또는 단부면(24)을 갖는 외부면을 형성한다. 코어(12) 및 그 각각의 측면은 복수의 수직의 주변 코어 에지(26) 및 복수의 수평 저부 주변 에지(27)를 추가로 형성한다.

코어(12)는 그 상부면(14)의 각각의 4개의 외부 주변 에지로부터 멀어지게 상향 및 외향으로 연장되는 4개의 일반적으로 평면형 벽(110, 120, 130, 140)을 추가로 형성한다. 벽(110, 120, 130, 140) 및 상부면(14)은 함께 필터(10)의 상부에 캐비티(150)를 형성한다. 벽(110, 120, 130, 140)은 또한 벽의 상부에서 주변 상부 림(200)을 함께 형성한다.

벽(110, 120)은 서로 평행하고 정반대된다. 벽(130, 140)은 서로 평행하고 정반대된다.

벽(110)은 외부면(111) 및 내부면(112)을 갖는다. 외부면(111)은 측면(20)과 동일한 공간에서 동일 평면에 있고, 내부면(112)은 상부면(14) 및 벽(110)의 모두에 대해 대략 45도 각도로 경사진 표면을 형성하기 위해 대향된 벽(120)의 방향에서 림(200)으로부터 멀어지게 상향 및 하향으로 상부면(14) 내로 경사지거나 각형성된다. 다른 경사각이 사용될 수도 있다. 벽(120, 130, 140)은 모두 각각의 코어 측면과 일반적으로 동일 평면에 있는 일반적으로 수직의 외부벽 및 일반적으로 상부면(14)에 의해 형성된 평면에 실질적으로 수직인 관계에 있는 일반적으로 수직의 내부벽을 형성한다.

벽(110)은 상부면(14)에 일반적으로 수직인 배향으로 벽(110)을 통해 연장되는 복수의 일반적으로 평행한 이격된 슬롯(160, 162, 164, 166)을 추가로 형성한다.

단부벽부(110A)가 벽(130)과 슬롯(160) 사이에 형성된다. 벽부 또는 포스트 또는 핑거(110B)가 단부(12A)를 향해 이격된 슬롯(160, 162) 사이에 형성된다. 벽부(110C)는 슬롯(162, 164) 사이에 형성된다. 벽부 또는 포스트 또는 핑거(110D)가 단부(12B)를 향해 슬롯(164, 166) 사이에 형성된다. 포스트(110D)는 포스트(110B)에 정반대로 놓이고, 벽(140)에 인접하여 벽(110)의 단부에 형성된다. 단부벽부(110E)는 벽(140)과 슬롯(166) 사이에 형성된다.

내부면(112)은 각형성된 또는 경사진 내부면부(112A, 112B, 112C, 112D, 112E)(도 3)를 포함하는 다수의 부분으로 더 분리된다. 내부면부(112A)는 벽부(110A) 상에 위치된다. 내부면부(112B)는 벽부 또는 포스트(110B) 상에 위치된다. 내부면부(112C)는 벽부(110C) 상에 위치된다. 내부면부(112D)는 벽부 또는 포스트(110D) 상에 위치된다. 내부면부(112E)는 벽부(110E) 상에 위치된다.

벽부(110A, 110B, 110C, 110D, 110E)는 일반적으로 삼각형 형상의 측벽을 더 형성한다. 구체적으로, 벽부(110A)는 슬롯(160)에 인접하여 측벽(114A)을 형성한다. 포스트(110B)는 슬롯(160)에 인접한 측벽(114B)과, 슬롯(162)에 인접한 대향 측벽(114C)을 형성한다. 벽부(110C)는 슬롯(162)에 인접한 측벽(114D)과, 슬롯(164)에 인접한 대향 측벽(114E)을 형성한다. 포스트(110D)는 슬롯(164)에 인접한 측벽(114F)과, 슬롯(166)에 인접한 측벽(114G)을 형성한다. 벽부(110E)는 슬롯(166)에 인접한 측벽(114H)을 형성한다.

벽(120)은 외부면(121) 및 내부면(122)을 갖는다. 외부면(121)은 측면(18)과 동일한 공간에서 동일 평면 상에 있고, 내부면(122)은 상부면(14)에 수직이다.

벽(130)은 외부면(131) 및 내부면(132)을 갖는다. 외부면(131)은 측면(24)과 동일한 공간에서 동일 평면 상에 있고, 내부면(132)은 상부면(14)에 수직이다.

벽(140)은 외부면(141) 및 내부면(142)을 갖는다. 외부면(141)은 측면(22)과 동일한 공간에서 동일 평면 상에 있고, 내부면(142)은 상부면(14)에 수직이다.

상부면(14)은 벽(110)의 슬롯 사이에 위치되어 연장되는 다수의 부분을 가질 수 있다. 상부면부(180)(도 3)는 슬롯(160)의 기부를 형성하고, 벽부(114A, 114B) 사이에 위치된다. 상부면부(181)(도 3)는 슬롯(162)의 기부를 형성하고, 벽부(114C, 114D) 사이에 위치된다. 상부면부(182)(도 3)는 슬롯(164)의 기부를 형성하고, 벽부(114E, 114F) 사이에 위치된다. 상부면부(183)(도 3)는 슬롯(166)의 기부를 형성하고, 벽부(114G, 114H) 사이에 위치된다.

필터(10)는 복수의 금속화된 관통 구멍에 의해 부분적으로 형성된 복수의 공진기(25)(도 1, 도 3 및 도 4)를 갖는다. 구체적으로, 공진기(25)는 유전 코어(12) 내에 형성된 관통 구멍(30)(도 2)의 형태를 취한다. 관통 구멍(30)은 상부면(14) 내의 개구(34)(도 3) 및 하부면(16) 내의 개구(35)(도 2)로부터 연장되어 종료된다. 관통 구멍(30)은 블록(12) 내에서 이격된 동일선상 관계로 정렬되어 관통 구멍(30)이 측면(18, 20)으로부터 등간격으로 이격된다. 관통 구멍(30)의 각각은 내부 원통형 금속화된 측벽면(32)에 의해 형성된다.

코어(12)의 상부면(14)은 전기 전도성 금속화된 및 절연성 비금속화된 영역 또는 패턴의 표면층 오목형 패턴(40)을 추가로 형성한다. 패턴(40)은 코어(12)의 상부면(14) 상에 형성되고, 따라서 벽(110, 120, 130, 140)의 상부 림(200)으로부터 이격 관계로 캐비티(150)의 기부에서 그 오목형 위치에 의해 오목형 필터 패턴을 형성한다.

금속화된 영역은 바람직하게는 전도성 은 함유 재료의 표면층이다. 오목형 패턴(40)은 또한 하부면(16) 및 측면(18, 22, 24)을 덮는 넓은 금속화 영역 또는 패턴(42)을 형성한다. 넓은 금속화 영역(42)은 또한 상부면(14)의 부분, 측면(20) 및 관통 구멍(30)의 측벽(32)을 덮는다. 금속화된 영역(42)은 상부면(14) 및 하부면(16)의 모두를 향해 공진기 관통 구멍(30) 내부로부터 연속적으로 연장한다. 금속화된 영역(42)은 또한 접지 전극이라 칭할 수 있다. 영역(42)은 대역외 신호의 전송을 흡수하거나 방지하는 기능을 한다. 상부면(14) 상의 오목형 패턴(40)의 더 상세한 설명이 이어진다.

예를 들어, 금속화된 영역(42)의 부분은 상부면(14) 상에 형성된 각각의 관통 구멍 개구(34)를 둘러싸는 공진기 패드(60A, 60B, 60C, 60D, 60E, 60F)(도 1 및 도 3)의 형태로 존재한다. 공진기 패드(60A 내지 60F)는 관통 구멍(30)의 각각의 내부면(32)을 통해 연장하는 금속화 영역(42)에 이어지거나 접속된다. 공진기 패드(60A 내지 60F)는 적어도 부분적으로는 관통 구멍(30)의 각각의 개구(34)를 둘러싼다. 공진기 패드(60A 내지 60F)는 공진기 및 다른 표면층 금속화 영역에 대한 미리 결정된 커패시턴스 커플링을 갖도록 형성된다.

비금속화된 영역 또는 패턴(44)(도 1 및 도 3)은 상부면(14)의 부분 및 측면(20)의 부분에 걸쳐 연장된다. 비금속화된 영역(44)은 모든 금속화된 공진기 패드(60A 내지 60F)를 둘러싼다.

비금속화된 영역(44)은 상부면 슬롯부(180, 181, 182, 183)(도 3) 상에 연장된다. 비금속화된 영역(44)은 또한 측벽 슬롯부(114A, 114B, 114C, 114D, 114E, 114F, 114G, 114H)(도 3) 상으로 연장된다. 측벽 슬롯부(114A, 114B)는 포스트(110B)의 대향 측벽부를 형성한다. 측벽 슬롯부(114F, 114G)는 포스트(110D)의 대향된 측벽을 형성한다.

비금속화된 영역(44)은 일반적으로 직사각형 형상으로 슬롯(160, 162) 및 포스트(110B)의 아래에 위치된 측면(20)의 부분 상으로 연장되는 비금속화된 영역(49)을 또한 형성한다. 유사한 비금속화된 영역(48)이 일반적으로 직사각형 형상으로 슬롯(164, 166) 및 포스트(110D) 아래에 위치된 측면(20)의 부분 상으로 연장된다. 비금속화된 영역(44, 48, 49)은 전기 비전도성 관계로 서로 동일 공간에 있거나 연결되거나 결합된다.

표면층 패턴(40)은 필터(10)로의 입력 및 출력 접속부를 위한 한 쌍의 격리된 전도성 금속화된 영역을 추가로 형성한다. 입력 접속 영역 또는 전극(210)(도 1 및 도 4) 및 출력 접속 영역 또는 전극(220)(도 1 및 도 4)은 상부면(14) 상에 형성되어, 벽(110)의 부분 및 측면(20) 상으로, 더 구체적으로는 이하에 더 상세히 설명되는 바와 같이 이들이 표면 장착 전도성 접속점 또는 패드 또는 접점으로서 기능하는 각각의 입력 및 출력 포스트(110D, 110B)의 내부 림 및 외부 부분 상으로 연장된다. 전극(210)은 필터 측면(22)에 인접하여 이에 평행하게 위치되고, 반면 전극(220)은 필터 측면(24)에 인접하여 이에 평행하게 위치된다.

세장형 입력 접속 금속화 영역 또는 전극(210)은 단부(12B)를 향해 위치된다. 입력 접속 영역 또는 전극(210)은 전극부(211, 212, 213, 214)(도 3 및 도 4)를 포함한다. 전극부(211)는 공진기 패드(60E, 60F) 사이에 위치되고, 포스트(110D)의 내부면부(112D) 상에 위치된 전극부(212)와 접속된다. 전극부(212)는 포스트(110D)의 상부 림부 상에 위치된 전극부(213)와 접속된다. 전극부(213)는 포스트(110D)의 외부면(111) 상에 위치된 전극부(214)와 접속된다. 전극부(214)는 비금속화된 영역(44, 48)에 의해 모든 측면에서 둘러싸인다.

일반적으로, Y형 출력 접속 금속화 영역 또는 전극(220)이 단부(12A)를 향해 위치된다. 출력 접속 영역 또는 전극(220)은 전극부(221, 222, 223, 224, 226, 227)(도 3 및 도 4)를 포함한다. 전극부 또는 핑거(221)가 공진기 패드(60A, 60B) 사이에 위치되고, 측면(24)에 일반적으로 평행 관계로 연장되고, 포스트(110B)의 내부 표면부(112B) 상에 위치된 전극부(226)와 접속된다. 전극부(226)는 포스트(110B)의 상부 림부 상에 위치된 전극부(227)와 접속된다. 전극부(227)는 포스트(110B)의 외부면(111) 상에 위치된 전극부(224)와 접속된다. 전극부(224)는 비금속화된 영역(44, 49)(도 4)에 의해 모든 측면에서 둘러싸인다.

다른 전극부(222)(도 3 및 도 4)가 공진기 패드(60A, 60B) 사이에 위치되고, 측면(24)에 대해 일반적으로 평행 관계로 연장된다. 전극부(222)는 L-형상이고, 공진기 패드(60B)에 의해 실질적으로 둘러싸인 U-형 비금속화된 영역(52) 내로 연장되는 전극 핑거(223)(도 4)와 접속된다. 비금속화된 영역(225)(도 4)은 전극부(221, 222) 사이에 위치된다.

오목형 표면 패턴(40)은 금속화된 영역 및 비금속화된 영역을 포함한다. 금속화된 영역은 서로 이격되고 따라서 용량성 결합된다. 용량성 결합의 양은 대략적으로 금속화 영역의 크기 및 인접화된 금속화된 부분 사이의 분리 거리 뿐만 아니라 전체 코어 구성 및 코어 유전 재료의 유전 상수에 관련된다. 유사하게, 표면 패턴(40)은 또한 금속화된 영역 사이의 유도성 결합을 생성한다.

이제, 도 2를 특히 참조하면, 필터(10)는 일반적으로 평면형 직사각형 형상 회로 기판(300)에 장착된 것으로 도시되어 있다. 일 실시예에서, 회로 기판(300)은 상부 또는 상부면(302), 저부 또는 하부면(304) 및 측면 또는 측표면(306)을 갖는 인쇄 회로 기판이다. 회로 기판(300)은 상부(302) 및 저부(304) 사이의 측면(306)을 따라 측정된 기판 높이(BH)를 갖는다. 회로 기판(300)은 회로 기판(300)의 상부(302)와 저부(304) 사이에 전기 접속을 형성하는 도금된 관통 구멍(325)을 추가로 포함한다. 다수의 회로 라인(310) 및 입력/출력 접속 패드(312)가 상부(302)에 위치되어 단자(314)에 접속될 수 있다. 회로 라인(310), 접속 패드(312) 및 단자(314)는 구리와 같은 금속으로 형성되고 전기적으로 접속된다. 단자(314)는 필터(10)를 외부 전기 회로(미도시)와 접속한다.

포스트(110D) 및 더 구체적으로는 그 입력 전극부(214)는 땜납(320)에 의해 접속 패드(312) 중 하나에 부착된다. 유사하게, 포스트(110B) 및 더 구체적으로는 그 출력 전극부(224)는 땜납의 추가부(미도시)에 의해 다른 접속 패드(312)에 부착된다.

회로 기판(300)은 또한 림(200)과 동일한 일반적인 형상을 갖는 상부(302)에 배치된 일반적으로 직사각형 형상 접지 링 또는 라인(330)을 갖는다. 접지 링(330)은 구리로 형성될 수 있다. 림(200)은 금속화된 영역(44)에 의해 덮여지기 때문에, 림(200)은 땜납(335)(단지 그 일부만이 도 2에 도시되어 있음)에 의해 접지 링(330)에 부착될 수 있다. 땜납(320, 335)은 먼저 접지 링(330) 및 접속 패드(312) 상에 각각 스크린(screen)될 수 있다. 다음에, 필터(10)는 입력 전극부(214) 및 출력 전극부(224)가 접속 패드(312)와 정렬되도록 상부(302)에 배치될 수 있다. 회로 기판(300) 및 필터(10)는 이어서 땜납(320, 335)을 용융 및 리플로우 시키도록 리플로우 오븐 내에 배치될 수 있다.

접지 링(330)으로의 림(200)의 부착은 필터(10)의 외부면의 대부분의 접지를 위해 전기 경로를 형성한다.

도 2에서, 필터(10)는 그 상부면(14)이 기판(300)의 상부(302)와 대향하여 그에 평행하게 이격되어 위치되는 상부측이 아래로 향한 관계로 기판(300)에 장착되고, 필터(10)의 벽(110, 120, 130, 140)의 림은 기판(300)의 상부(302)에 납땜된다는 것을 주목해야 한다. 이 관계로, 캐비티(150)가 상부면(14), 기판 표면(302) 및 필터(10)의 벽(110, 120, 130, 140)에 의해 형성된 포위체를 형성하도록 부분적으로 밀봉된다. 이 관계에서, 필터(10)의 관통 구멍은 기판(300)에 일반적으로 수직인 관계로 배향된다는 것을 더 주목해야 한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 코어(12)는 측면(22, 24) 사이의 측면(18)을 따라 측정된 길이(L), 측면(18, 20) 사이의 측면(24)을 따라 측정된 폭(W), 림(200)과 저부(16) 사이의 측면(24)을 따라 측정된 높이(H), 및 개구(34, 35) 사이에서 측정된 공진기 길이(L)를 갖는다.

일반적으로 1.0 GHz를 상회하여 작동하는 고주파수 필터에서, 필터의 디자인은 공진기 길이(RL)가 기판 높이(BH)보다 작거나 짧아야 하는 것을 요구할 수 있다.

하부면이 기판 상에 편평하게 놓이거나(상부면이 위를 향하여) 또는 측면 중 하나가 기판 상에 편평하게 놓인(상부면이 측면을 향하여) 상태로 장착되고 공진기 길이가 기판 높이보다 짧은 종래의 필터에서, 필터는 회로 기판에 부착될 때 더 높은 주파수에서 불안정하게 될 수 있다. 필터의 감쇠와 간섭하여 이를 감소시키는 추가의 전자기장이 생성될 수 있다. 이들 추가의 전자기장은 또한 제로점으로서 또한 알려진 필터 기둥에서의 감쇠 및 감쇠의 선예도(sharpness)를 감소시킬 수 있다.

기판에 대면하고 대향하는 오목형 상부면 패턴(40)을 갖는 본 발명의 필터(10)의 사용은 향상된 접지 및 대역외 신호 흡수를 제공하고, 캐비티(150) 내에 전자기장을 제한하고, 캐비티(150)의 외부의 외부 전기장이 노이즈 및 간섭을 발생하는 것을 방지하여 필터의 감쇠 및 제로점이 향상되게 한다.

본 발명은 또한 다수의 주파수 대역을 가로질러 동일한 지상수신범위(footprint)[길이(L) 및 폭(W)]가 사용될 수 있게 한다. 종래의 필터는 일반적으로 필터링될 소정의 주파수에 따라 증가되거나 감소될 필요가 있을 수 있는 크기 또는 지상수신범위를 요구한다. 필터(10)는 동일한 전체 지상수신범위를 가질 수 있고 여전히 다양한 주파수에서 사용될 수 있다.

본 발명의 다른 장점은 땜납 리플로우 중에 필터(10)가 회로 기판 상의 접지 링(330)과 자체 정렬되는 경향이 있다는 것이다. 필터(10)는 리플로우 중에 액체 땜납(335)의 표면 장력이 접지 링(330)과 림(200) 사이에서 림(200) 주위에 균등하게 분포되어 코어(12)의 자체 중심 설정을 제공하기 때문에 향상된 자체 정렬을 나타낸다.

기판(300)에 대면하여 대향되는 캐비티(150) 및 오목형 상부면 패턴(40)을 형성하는 필터(10)의 사용은 또한 벽(110, 120, 130, 140) 및 기판(300)이 차폐를 제공하기 때문에, 발생되는 의사 전자기 간섭을 감소시키는데 현재 사용되는 바와 같은 개별의 외부 금속 차폐부 또는 다른 차폐부에 대한 필요성을 제거한다. 차폐부는 여전히 특정 용례에 대해 필요하거나 요구되는 경우 필터(10)에 추가될 수 있다.

본 발명은 또한 향상된 접지를 제공하고 더 가파른 감쇠를 나타내는 필터를 생성하기 위해 캐비티(150) 내에 전기장을 제한한다. 공진기 패드(60A 내지 60F) 사이의 격리가 또한 향상되고, 따라서 종래의 필터에 비해 더 양호한 고조파 억제를 허용한다.

본 발명은 또한 필터의 임의의 에지 또는 벽을 따른 입력 및 출력 전극의 배치를 허용한다. 도 7에 도시되고 이하에 더 상세히 설명되는 바와 같은 일 실시예에서, 그리고 특정 용례에 따라, 입력 및 출력 전극은 필터의 대향 측벽 상에 배치될 수 있다. 종래의 표면 장착 필터에서, 모든 전극은 유전 블록의 동일한 표면 평면에 놓일 필요가 있다.

오목형 패턴(40)은 접지에 직렬로 접속된 커패시턴스 및 인덕턴스를 포함하는 공진 회로를 더 형성한다. 패턴(40)의 형상은 전체 커패시턴스 및 인덕턴스 값을 결정한다. 커패시턴스 및 인덕턴스 값은 통과대역의 정수 간격에서 다양한 고조파 주파수를 포함하는 통과대역의 외부의 주파수에서 주파수 응답을 억제하는 공진 회로를 형성하도록 설계된다.

도 1 내지 도 4에 도시된 실시예는 상부면(14)에 인접하여 형성된 것으로서 캐비티(150)와 상기 캐비티(150)를 형성하는 대응 벽(110, 120, 130, 140)을 도시하고 있지만, 캐비티(150) 및 캐비티를 형성하는 대응 벽은 하부면(16), 측면(18), 측면(20), 측면(22) 또는 측면(24)과 같은 코어(12)의 다른 표면들 중 임의의 하나 이상의 표면 상에 형성될 수 있다.

다른 실시예에서, 캐비티(150)는 코어(12)의 표면 또는 측면의 일부만을 덮을 수 있다. 예를 들어, 캐비티(150)는 상부면(14)의 영역의 단지 10 퍼센트(10%)만을 둘러쌀 수 있다. 다른 실시예에서, 다수의 캐비티(150)가 코어(12)의 동일한 측면 또는 표면에 위치될 수 있다. 예를 들어, 3개의 캐비티(150)가 각각의 추가의 벽(들)에 의해 상부면(14)에 형성될 수 있다.

더욱이, 도 1 내지 도 4에 도시된 실시예는 다수의 공진기(25)를 갖는 것으로서 코어(12)를 도시하고 있지만, 캐비티(150)가 하나의 공진기(25)와 하나의 공진기를 둘러싸는 벽(들)을 갖는 필터에 사용될 수 있다는 것을 주목해야 한다.

전기 시험

캐비티(150) 및 오목형 금속화 패턴(40)을 갖는 필터(10)의 제조 상세가 이하에 표 1에 지정된다.

공진기	6
길이	16.17 밀리미터(mm)
높이	5.1 밀리미터(mm)
폭	4.52 밀리미터(mm)
캐비티 깊이	.65(mm)
림 폭	.25(mm)
벽 또는 림 높이	.65(mm)
관통 구멍 직경	1.01 밀리미터(mm)
유전 상수	37.5
평균 공진기 패드 폭	1.5 밀리미터(mm)
평균 공진기 패드 길이	2.3 밀리미터(mm)
슬롯 폭	.6(mm)
전극 벽 폭	.76(mm)

필터(10)는 16.17 mm의 길이(L), 5.1 mm의 높이(H) 및 4.52 mm의 폭(W)을 갖고 도시되었지만, 필터(10)는 6.17 mm 미만의 길이, 5.1 mm의 높이 및 4.52 mm의 폭의 치수를 가질 수 있고, 필터(10)를 위해 요구되는 소정의 전기적인 성능 기준을 여전히 나타낸다.

상기 표 1에 요약된 상세를 갖는 필터(10)가 휴렛 팩커드(Hwelett Packard) 네트워크 분석기에 S11 및 S12 측정을 사용하여 평가되었다. 필터 성능 파라미터는 이하에 표 2에 열거된다.

통과대역	2110 내지 2170 메가헤르츠(MHz)
통과대역 삽입 손실	1.9 dB(약 2170 MHz에서)
제 3 고조파 억제 향상	15 dB

도 5는 캐비티(150) 및 오목형 금속화 패턴(40)을 형성하는 본 발명에 따른 필터(10) 및 오목형 패턴을 갖지 않는 종래의 필터의 모두의 특정 측정된 성능을 설명하는 주파수 대 신호 강도(또는 손실)의 그래프이다. 도 5는 제 2 내지 제 3 고조파 주파수의 범위에 대한 입력 및 출력 전극 사이에서 측정된 삽입 손실(S12)의 그래프를 도시한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 필터(10)는 대략 15 dB만큼 종래의 필터에 비교하여 통과대역 주파수를 상회하는 제 3 고조파 주파수의 감쇠를 향상시킨다.

도 6은 캐비티(150) 및 오목형 패턴(40)을 형성하는 필터(10)의 특정 측정된 성능을 설명하는 주파수 대 신호 강도(또는 손실)의 다른 그래프이다. 도 6은 입력 및 출력 전극 사이에서 측정된 주파수에 대한 삽입 손실(S12) 및 복귀 손실(S11)의 그래프를 도시한다. 도 6은 통과대역 주파수(700) 및 3개의 제로점 또는 기둥(710, 720, 730)을 도시한다. 필터(10)는 제로점의 선예도 또는 가파름(steepness)의 증가를 제공한다. 2170 MHz의 주파수에서, 삽입 손실은 대략 1.9 dB이다.

도 5 및 도 6의 그래프는 1 내지 5 GHz의 범위의 예시적인 용례를 도시하고 있지만, 0.5 내지 20 GHz의 범위의 주파수에 대한 본 발명의 적용이 고려된다. 본 발명은 다양한 주파수에서 작동하는 RF 신호 필터에 적용될 수 있다. 적합한 용례는 휴대 전화기, 휴대 전화기 기지국 및 가입자 유닛을 포함하지만, 이들에 한정되는 것은 아니다. 다른 가능한 고주파수 용례는 위성 통신, 지구 위치추적 위성(Global Positioning Satellite: GPS), 또는 다른 마이크로파 용례와 같은 다른 통신 디바이스를 포함한다.

대안 실시예

본 발명에 따른 무선 주파수(RF) 필터(500)의 다른 실시예가 도 7에 도시된다. 필터(500)는 필터(10)와 유사하고, 따라서 필터(10) 및 그 다양한 특징 및 요소의 설명은 포스트(510, 520)가 벽(120)에 추가되어 있는 것을 제외하고는 참조로서 본 명세서에 포함되어 있다. 따라서, 필터(500)는 2개의 개별 대향벽(110, 120) 상에, 따라서 코어(12)의 대향된 양 측면(18, 20) 상에 입력/출력 접속부 또는 포스트를 갖는다.

요약하면, 필터(500)는 각각의 대향된 필터 기다란 측면(18, 20)과 일반적으로 동일 평면 관계로 코어 상부면(14)으로부터 상향으로 연장되는 2개의 대향하는 기다란 측벽(110, 120)과, 각각의 대향된 필터 짧은 측벽(24, 22)과 일반적으로 동일 평면 관계로 코어 상부면(14)으로부터 상향으로 연장되는 측벽(130, 140)을 각각 형성한다.

벽(110, 120, 130, 140)은 상부면(14)과 조합하여 필터의 상부에 캐비티(150)를 형성한다. 벽(110)은 2개의 이격된 포스트 또는 핑거(110B, 110D)를 형성하고, 반면에 대향된 벽(120)은 2개의 이격된 포스트 또는 핑거(510, 520)를 형성한다. 포스트(110D)는 포스트(520)와 정렬되고, 포스트(110B)는 포스트(510)와 정렬된다.

또한 더 구체적으로, 슬롯(530, 532, 534, 536)은 벽(120)에 형성된다. 단부벽부(120A)는 벽(130)과 슬롯(160) 사이에 형성된다. 벽부 또는 포스트 또는 핑거(520)는 이격된 슬롯(530, 532) 사이에 형성된다. 벽부(120C)는 슬롯(532, 534) 사이에 형성된다. 벽부 또는 포스트 또는 핑거(510)는 슬롯(534, 536) 사이에 형성된다. 단부벽부(120E)가 벽(140)과 슬롯(536) 사이에 형성된다.

단부벽부(110A)가 벽(130)과 슬롯(160) 사이에 형성된다. 벽부 또는 포스트 또는 핑거(110B)는 이격된 슬롯(160, 162) 사이에 형성된다. 포스트 또는 핑거(110B)가 벽(130)에 인접한 벽(110)의 단부에 형성된다. 벽부(110C)는 슬롯(162, 164) 사이에 형성된다. 벽부 또는 포스트 또는 핑거(110D)가 슬롯(164, 166) 사이에 형성된다. 포스트(110D)는 포스트(110B)에 정반대이고, 벽(140)에 인접한 벽(110)의 단부에 형성된다. 단부벽부(110E)는 벽(140)과 슬롯(166) 사이에 형성된다.

내부면(112)은 내부 각형성된 또는 경사진 표면부(112G, 112H, 112I, 112J, 112K)를 포함하는 다수의 부분으로 더 분리된다. 내부 표면부(112G)는 벽부(120A) 상에 위치된다. 내부 표면부(112H)는 벽부 또는 포스트(520B) 상에 위치된다. 내부 표면부(112I)는 벽부(120C) 상에 위치된다. 내부 표면부(112J)는 벽부 또는 포스트(510) 상에 위치된다. 내부 표면부(112K)는 벽부(120E) 상에 위치된다. 내부 각형성된 또는 경사진 표면부(112G, 112H, 112I, 112J, 112K)는 금속화부로 덮여지고, 금속화 영역(42)과 전기적으로 접속된다.

출력 접속 금속화 영역 또는 전극(220)은 실질적으로 L-형상이고, 단부(12A)를 향해 위치된다. 출력 접속 영역 또는 전극(220)은 아암(221), 핑거(222), 패드(223), 경사진 전극부(226) 및 상부 부분(227)의 전극부를 포함한다. 전극부 또는 핑거(222)는 아암(221)으로부터 연장되고, 공진기 패드(60A)의 각각의 핑거와 맞물린다.

전극부(227)는 포스트(110B)의 상부 림(200)에 위치되고, 상부면(14) 상에 위치된 전극부 또는 패드(223)와 접속되는 포스트(110B) 상의 전극부(226)와 접속된다. 전극(220)은 비금속화된 영역(44)에 의해 모든 측면에서 둘러싸인다.

입력 접속 금속화 영역 또는 전극(512)은 실질적으로 L-형상이고, 단부(12B)를 향해 위치된다. 입력 접속 영역 또는 전극(512)은 아암(513), 핑거(514), 패드(515), 경사진 전극부(516) 및 상부 부분(517)의 전극부를 포함한다. 전극부 또는 핑거(514)는 아암(513)으로부터 연장되고, 공진기 패드(60F)의 각각의 핑거와 맞물린다.

전극부(517)는 포스트(510)의 상부 림(200)에 위치되고, 상부면(14)에 위치되어 있는 전극부 또는 패드(515)와 접속되는 포스트(510) 상의 전극부(516)와 접속된다. 전극(512)은 비금속화된 영역(44)에 의해 모든 측면에서 둘러싸인다.

따라서, 도시된 실시예에서, 포스트(110B, 510)는 인쇄 회로 기판 상에 형성된 적합한 입력/출력 패드 상에 놓이도록 구성된 전도성 입력/출력 패드를 형성한다. 그러나, 포스트(110D, 520)는 전극을 포함하지 않고, 금속화되지 않고, 비금속화된 영역(44)에 의해 모든 측면에서 둘러싸인다. 다른 실시예에서, 포스트(110D, 520)는 필터(500)의 부분일 수 있는 추가의 전극을 포함할 수 있다. 예를 들어, 전극은 필터(500)가 듀플렉서 또는 트리플렉서형 필터로서 설계되는 경우에 포스트(110D, 520)에 추가될 수 있다.

따라서, 필터(500)는 코어(12)의 양 측면(18, 20) 상에 접속 포스트를 갖는다. 코어(12)의 양 측면 상의 접속 포스트(110B, 110B, 510, 520)의 사용은 필터(500)가 장착되는 인쇄 회로 기판(300)(도 2)의 디자인 및 레이아웃의 더 많은 융통성을 허용한다.

전술된 실시예의 무수히 많은 변형 및 수정이 본 발명의 신규한 특징의 사상 및 범주로부터 벗어나지 않고 실행될 수 있다. 본 명세서에 예시된 특정한 필터에 대한 어떠한 제한도 의도되거나 암시되어서는 안된다는 것이 이해되어야 한다. 물론, 이러한 모든 수정은 청구범위의 범주 내에 있는 것으로서 첨부된 청구범위에 의해 커버되도록 의도된다.

10: 필터 12: 코어
12A, 12B: 단부 14: 상부면
16: 하부면 18: 제 1 측면
20: 제 2 측면 22: 제 3 측면(단부면)
24: 제 4 측면(단부면) 25: 공진기
40: 패턴 110, 120, 130, 140: 벽
111: 외부면 112: 내부면
112A, 112B, 112C, 112D, 112E: 내부면부
114A, 114B, 114C, 114D, 114E, 114G: 측벽
121: 외부면 122: 내부면
131: 외부면 132: 내부면
150: 캐비티 160, 162, 164, 166: 슬롯
200: 림 500: 필터
510, 520: 포스트(핑거) 530, 532, 534, 536: 슬롯

Claims (24)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 삭제
9. 삭제
10. 삭제
11. 삭제
12. 삭제
13. 상부면, 하부면 및 적어도 4개의 측면들을 갖는 유전 재료의 코어로서, 상기 코어는 일련의 이격된 관통 구멍들을 규정하고, 상기 관통 구멍들 각각은 상기 상부면 내에 규정된 개구로부터 상기 하부면 내에 규정된 개구로 상기 코어를 통해 연장되는, 상기 코어;
    상기 상부면으로부터 외부로 연장되는 적어도 제 1 및 제 2 포스트들로서, 상기 제 1 및 제 2 포스트들 각각은 상부 림(top rim)을 포함하고, 상기 코어의 상기 상부면으로부터 외부로 연장되는 하나 이상의 벽들을 통해 연장되는 하나 이상의 슬롯들에 의해 규정되는, 상기 제 1 및 제 2 포스트들;
    도전성 재료의 표면층에 의해 규정된 상기 코어 상의 금속화된 영역들의 표면층 패턴을 포함하고,
    상기 패턴은:
    상기 코어의 상기 상부면, 상기 하부면, 상기 측면들, 및 상기 관통 구멍들의 적어도 일부를 덮는 금속화 영역;
    상기 상부면 내의 상기 개구들 중 하나 이상의 적어도 일부를 둘러싸는 적어도 하나의 금속화 패드;
    상기 상부면 상에 위치되고 상기 제 1 포스트의 상기 상부 림 상으로 연장되는 입력 접속 금속화 영역; 및
    상기 상부면 상에 위치되고 상기 제 2 포스트의 상기 상부 림 상으로 연장되는 출력 접속 금속화 영역을 포함하는 필터.
14. 제 13 항에 있어서, 상기 하나 이상의 벽들은 상기 필터 내에 캐비티(cavity)를 규정하는, 필터.
15. 제 13 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 포스트들 각각의 상기 상부 림은 기판의 상부면 상의 각각의 접속 패드들에 대해(against) 놓이도록 구성되는, 필터.
16. 제 13 항에 있어서, 상기 상부면으로부터 상방향으로 연장되는 적어도 하나의 벽을 더 포함하고, 상기 제 1 및 제 2 포스트들은 상기 벽을 통해 연장되는 각각의 제 1 및 제 2 슬롯들의 쌍들 사이에 형성되는, 필터.
17. 제 13 항에 있어서, 상기 상부면으로부터 상방향으로 연장되는 적어도 제 1 및 제 2 벽들을 더 포함하고, 상기 제 1 및 제 2 포스트들은 상기 제 1 및 제 2 벽들을 통해 각각 연장되는 각각의 제 1 및 제 2 슬롯들의 쌍들 사이에 형성되는, 필터.
18. 상부면, 하부면 및 적어도 하나의 측면을 갖는 유전 재료의 블록으로서, 상기 블록은 상기 상부면 내에 규정된 개구와 상기 하부면 내에 규정된 개구 사이로 연장되는 적어도 하나의 관통 구멍을 규정하는, 상기 블록;
    상기 상부면으로부터 외부로 연장되고 상부 림을 포함하는 복수의 벽들;
    상기 블록 상에 규정된 금속화된 영역 및 비금속화된 영역의 패턴을 포함하고,
    상기 패턴은:
    상기 상부면, 하부면 및 측면의 적어도 일부, 상기 적어도 하나의 관통 구멍 및 상기 벽들의 적어도 일부를 덮는 금속화 영역;
    상기 관통 구멍의 개구를 둘러싸고, 상기 금속화 영역에 전기적으로 결합되는 적어도 하나의 공진기 패드(resonator pad);
    상기 상부면 상에 규정되고, 상기 벽들 중 하나의 상부 림 상으로 연장되는 입력 전극;
    상기 상부면 상에 규정되고, 상기 벽들 중 하나의 상부 림 상으로 연장되는 출력 전극; 및
    상기 공진기 패드, 상기 입력 전극 및 상기 출력 전극을 둘러싸는 상기 상부면 상의 비금속화된 영역을 포함하는 필터.
19. 제 18 항에 있어서, 상기 복수의 벽들 및 상기 상부면은 함께 상기 블록 내에 캐비티를 규정하는, 필터.
20. 제 18 항에 있어서, 상기 복수의 벽들 중 하나 이상은, 이를 통해 연장되고 상부 림을 포함하는 적어도 제 1 및 제 2 포스트들을 규정하는 복수의 슬롯들을 포함하고, 상기 입력 전극은 상기 제 1 포스트의 상기 상부 림 상으로 연장되고, 상기 출력 전극은 상기 제 2 포스트의 상기 상부 림 상으로 연장되는, 필터.
21. 제 20 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 포스트들은 상기 복수의 벽들 중 동일한 하나 상에 규정되는, 필터.
22. 제 20 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 포스트들은 상기 복수의 벽들 중 상이한 벽들 상에 규정되는, 필터.
23. 상부면, 하부면, 측면들, 및 상기 상부면과 상기 하부면 사이로 연장되는 관통 구멍들을 갖는 유전 재료의 블록;
    상기 상부면으로부터 외부로 연장되고, 상기 상부면을 둘러싸는 적어도 하나의 벽으로서, 상기 벽은 내부면 및 주변 상부 림을 포함하고 상기 블록 내에 캐비티를 규정하는, 상기 적어도 하나의 벽;
    상기 벽 상에 적어도 제 1 및 제 2 전극들을 규정하기 위해, 상기 상부면에서 상기 벽의 상기 내부면 및 상기 주변 상부 림 양자로 연장되는 제 1 및 제 2 연속 금속화 접속 영역들을 포함하는 상기 블록의 상기 상부면 및 선택된 표면들 상에 규정된 금속화된 영역 및 비금속화된 영역의 패턴을 포함하는 전기 신호 필터.
24. 제 23 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 전극들은 상기 벽을 통해 연장되는 각각의 이격된 슬롯들의 쌍들 사이에 위치된 제 1 및 제 2 격리된 포스트들 상에 각각 형성되고, 상기 제 1 및 제 2 포스트들 각각은 내부면 및 외부면 및 상기 벽으로부터 이격되고 분리된 대향된 측면들을 포함하고, 상기 필터는, 상기 벽의 상기 주변 상부 림이 기판에 대해 놓이고 상기 제 1 및 제 2 전극들이 상기 기판 상의 제 1 및 제 2 패드들에 각각 결합되고 상기 블록의 상기 상부면이 상기 기판을 대면하고 대향하는 상기 기판에 장착하도록 구성되는, 전기 신호 필터.

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