KR20040075130A - 저온동시소성(ｌｔｃｃ) 적층형 ｌｃ 필터 - Google Patents

저온동시소성(ｌｔｃｃ) 적층형 ｌｃ 필터 Download PDF

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KR20040075130A
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Abstract

본 발명은 저온동시소성(LTCC) 적층형 LC 필터에 관한 것으로서, 본 발명은 저온동시소성(LTCC) 적층형 LC 필터에 있어서, 유전체 기판내에서 공진기 유효 길이를 일정하게 유지하도록 고임피던스선 전극의 종단이 상호 연결된 복수의 계단형 임피던스 공진기 전극 이 인쇄되어 있는 제 1 유전체 기판; 입출력단 전극과 용량성 부하전극이 인쇄되어 있고, 상기 계단형 임피던스 공진기 전극을 상호 결합시키기 위한 결합소자 전극이 인쇄되어 있는 제 2 유전체 기판; 용량성 부하전극과 상기 공진기 전극을 상호 결합시키기 위한 결합소자 전극이 인쇄되어 있는 제 3 유전체 기판; 저지대역의 특정 주파수 영역에 감쇄극이 위치하도록 상기 결합소자 전극을 상호 결합하거나, 또는 상기 입출력단 및 상기 계단형 임피던스 공진기 전극과 동시에 결합되는 공진패턴 전극 이 인쇄되어 있는 제 4 유전체 기판; 을 포함하고 있되 상기 제 2 유전체 기판을 대칭으로 제 1 유전체 기판, 제 3 유전체 기판, 제 4 유전체 기판이 순차적으로 적층되어 LC 필터가 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

저온동시소성(ＬＴＣＣ) 적층형 ＬＣ 필터{LOW TEMPERATURE CO FIRED CERAMICS MULTI LAYERED LC FILTER }
본 발명은 저온동시소성(LTCC) 공정을 사용한 적층형 LC필터 구조의 개선에 관한 것이다.
보다 상세하게는 주파수 선택도와 감쇄특성을 주 공진기의 주변회로인 공진기간 결합소자 (3단공진기의 경우 공진기간 결합소자들 사이의 용량성 결합전극 포함), 입출력단 결합소자, 입출력단과 공진기간 결합 전극구조 등을 통해 체계적으로 조정하는 저온동시소성(LTCC) 적층형 LC 필터에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 접지전극의 모양과 기본공진기의 전극형태를 변경하여 제작공정의 공차가 미치는 특성 변화를 최소화하고, 수율을 높일 수 있도록 하기 위한 저온동시소성(LTCC) 적층형 LC 필터에 관한 것이다.
사회구조가 고도화, 다양화되면서 일반인의 문화적 욕구가 증가하고 있으며, 산업 전반에 걸쳐 유사업체간 경쟁이 치열해지면서 사원들의 밀도 높은 업무능력을 요구하고 있다. 이와 같이 사회적, 경제적으로 요구되는 직간접적인 영향으로 가정 혹은 사무실뿐 아니라 그 이외의 공간에서 이동 중에 여러 형태의 정보 및 문화 교류를 위한 무선통신 수단을 필요로 한다. 따라서 휴대용 무선통신기기의 고주파(RF)단에 필수적으로 사용되는 부품중 하나인 고주파 필터의 소형화, 고성능화 문제는 중요한 과제가 된다. 현재 개인휴대 무선통신단말기에서 사용되는 고주파 필터는, 부피가 크지만 우수한 주파수 특성과 저렴한 제조단가를 갖는 모노블럭 유전체 필터와 부피가 작고 우수한 주파수 특성을 가지나 제조단가가 높은 SAW 필터가 있다.
위와 같은 고주파 필터 부품의 특성중 낮은 제작단가, 작은 부피, 우수한 주파수 특성을 목표로 유전체 다층기판내 분포정수형 소자를 구현한 적층형 LC 필터가 주목받고 있다. 이것은 개선된 디지털 변복조 기술이 지속적으로 개발되고, 각 가입자마다 특정한 빔패턴을 형성하여 다른 가입자 신호와의 간섭을 억제하고 최대의 신호이득을 갖도록 하는 스마트안테나 기술이 개발되면서 상대적으로 고주파 대역 부품의 신호특성에 대한 사양이 완화되는 측면과 이와는 반대급부로 다양한 멀티미디어 서비스로 인한 통신량의 대용량화에 따른 고주파 신호특성의 엄격함이 동시에 요구되는 경향과 밀접한 연관을 가지고 있다.
도 1은 일반적으로 사용되는 적층형 LC 필터의 구조를 도시한 도면이다.
첨부 도면 도 1에 도시된 바와 같이, 일반적인 적층형 LC 필터의 구조는 유전체 기판(1L) 상하 측단에 접지전극(1)이 측면인쇄되어 있고, 좌우 측단 중심부에 입출력단 전극(2)이 측면인쇄되어 있다.
그리고, 상기 유전체 기판(1L)의 하부로 접지전극(3)이 인쇄되어 있는 유전체 기판(2L)이 적층되며, 상기 유전체 기판(2L) 하부로 공진기간 결합을 위한 용량성 소자전극(4)이 인쇄되어 있는 유전체 기판(3L)이 적층된다.
그리고, 상기 유전체 기판(3L)의 하부로 상부 측단에 일정 간격으로 유지하는 한쌍의 용량성 부하전극(5)이 인쇄되어 있는 유전체 기판(4L)이 적층되며, 상기 유전체 기판(4L) 하부로 종단이 개방된 저임피던스 선과 종단이 접지와 단락된 고임피던스 선을 가진 계단형 임피던스 공진기 전극(6)이 복수개 인쇄되어 있는 유전체 기판(5L)이 적층된다.
그리고, 상기 유전체 기판(5L)의 하부로 좌우 양측단에 입출력단 전극(2)이인쇄되어 있는 유전체 기판(6L)이 적층되며, 상기 유전체 기판(6L) 하부로 상부 측단에 일정간격으로 유지하는 한쌍의 용량성 부하전극(5)이 인쇄되어 있는 유전체 기판(7L)이 적층된다.
그리고, 상기 유전체 기판(7L)의 하부로 접지전극(3)이 인쇄되어 있는 유전체 기판(8L)이 적층되며, 상기 유전체 기판(8L) 하부로 전극이 인쇄되어 있지 않은 유전체 기판(9L)이 적층된다.
한편, 첨부 도면 도 2는 상기의 적층형 구조에 대한 간단한 등가회로도이다. 도3a 및 도 3b는 공진기 크기를 줄이는 과정을 전송선 이론에 기초하여 정성적으로 나타내는 것이다. 도3a에서 마이크로스트립 전송선의 특성 임피던스를 Zo 라고 하면 그림에서 전기적 길이 θ2를 제거하여 동일한 기본 공진모드를 갖는 전송선 길이를 줄이기 위한 집중소자 용량값은 tanθ2/(Zoω)로 나타난다. 상술하면 계단형 공진기의 길이를 줄이기 위해 공진기 개방단에 용량성 부하를 삽입하는데, 이것은 전송선 끝단에서 나타나는 주파수 특성을 집중소자를 통해 구현한 것이다. 즉 용량성 부하는 첨부 도면 도3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이 개방된 전송선의 길이를 줄이기 위해 사용되므로, 결과적으로 필터의 중심주파수를 결정한다. 즉, 계단형 임피던스 공진기(SIR)의 공진조건인 에 따르면 SIR 형태의 공진기에서 고 임피던스와 저 임피던스의 비를 크게 할수록 특정한 공진주파수를 구현하기 위한 전체 길이는 크게 감소하게 된다. 또한 두개 이상의 공진기 구조에서 고 임피던스 선간 거리를 조정하여 전기자기적 결합량을 변화시켜 고주파 필터의 특성을 결정하게 된다.
최근 들어 계단형 임피던스 공진기를 이용한 필터를 기본으로 주변 회로구조를 변화시켜, 주파수 선택도 등 필터 특성을 개선한 적층형 필터에 대한 요구가 증가하고 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 요구에 응하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 일반적인 계단형 공진기를 이용한 적층형 LC 필터의 회로구조를 변화시켜 크기를 줄이고 주파수선택도, 삽입손실, 임피던스 정합능 등 필터 특성을 개선하여 우수한 주파수 응답특성을 갖는 소형의 저온동시소성(LTCC) 적층형 LC 필터구조를 제공하는 것이다.
도1은 일반적으로 사용되는 저온동시소성(LTCC) 적층형 LC 필터 구조도이다.
도2는 도1의 적층형 전극구조에 대한 등가회로도이다.
도3은 전송선 공진기의 길이를 줄이기 위한 계단형 임피던스 공진기 및 공진기 개방단에 용량성 부하를 인가한 개념도이다.
도4는 본 발명에 따른 저온동시소성(LTCC) 적층형 LC필터의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도5는 도 4에 도시된 본 발명의 일 실시예에 3단 공진기를 부가시키고, 용량성 부하, 공진기간 결합소자 및 이들간 결합소자를 부가시킨 본 발명의 다른 실시예를 도시한 도면이다.
도6은 본 발명의 또다른 실시예인 입출력단을 컨택트 홀을 통해 인접한 유전체층의 전극패턴과 연결하여 입출력 결합량을 증가시키는 구조를 갖는 저온동시소성(LTCC) 적층형 LC 필터를 도시한 도면이다.
도7은 본 발명의 또다른 실시예인 고임피던스 선과 인접한 접지면의 전극 일부를 제거하여 고임피던스 선간 결합량을 조절하기 위한 구조를 갖는 저온동시소성(LTCC) 적층형 LC 필터를 도시한 도면이다.
도8은 본 발명의 또다른 실시예인 입출력단을 기준으로 3단 공진기를 대칭적으로 배열하고 용량성 부하 및 상기의 결합소자들을 대칭적으로 위치시킨 저온동시소성(LTCC) 적층형 LC 필터를 도시한 도면이다.
도9는 도2의 Csio 용량값의 변화에 따른 기본 공진모드의 주파수 선택도 및 2차 고조파(harmonics)의 변화를 계산한 주파수 응답특성이다.
도10은 도2의 Csc 용량값 변화에 따른 기본 공진모드의 중심주파수 변화를 계산한 주파수 응답특성이다.
도 11은 본 발명의 또다른 실시예를 도시한 도면이다.
도 12는 본 발명의 또다른 실시예를 도시한 도면이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10, 30 : 접지전극
20, 70 : 입출력단 전극
40 : 용량성 부하 전극
50, 80 : 공진기간 결합을 위한 용량성 소자 전극
60 : 계단형 임피던스 공진기 전극
90 : 감쇄극 조정을 위한 용량성 결합 전극
110 : 감쇄극 조정을 위한 공진패턴 전극
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 실시예는, 저온동시소성(LTCC) 적층형 LC 필터에 있어서, 유전체 기판내에서 공진기의 유효 길이가 일정하게 유지되도록 고임피던스선 전극의 종단이 상호 연결된 복수의 계단형 임피던스 공진기 전극 이 인쇄되어 있는 제 1 유전체 기판; 입출력단 전극과 용량성 부하전극이 인쇄되어 있고, 상기 계단형 임피던스 공진기 전극을 상호 결합시키기 위한 결합소자 전극이 인쇄되어 있는 제 2 유전체 기판; 용량성 부하전극과 상기 공진기 전극을 상호 결합시키기 위한 결합소자 전극이 인쇄되어 있는 제 3 유전체 기판; 저지대역의 특정 주파수 영역에 감쇄극이 위치하도록 상기 결합소자 전극을 상호 결합하거나, 또는 상기 입출력단 및 상기 계단형 임피던스 공진기 전극과 동시에 결합되는 공진패턴 전극 이 인쇄되어 있는 제 4 유전체 기판; 을 포함하고 있되 상기 제 2 유전체 기판을 대칭으로 제 1 유전체 기판, 제 3 유전체 기판, 제 4 유전체 기판이 순차적으로 적층한 LC 필터로서 상술한 과제를 해결한다.
그리고, 본 발명은 상기 계단형 임피던스 공진기간 용량성 결합소자 전극이 통과대역에 해당하는 기본 공진모드의 주파수 선택도와 저지대역의 고주파 특성이 조정되도록 상기 입출력단 전극과 계단형 임피던스 공진기 전극 사이에 용량성 결합소자 전극 이 인쇄되도록 하는 것을 특징으로 하는 저온동시소성(LTCC) 적층형 LC 필터로서, 상술한 과제를 해결한다.
그리고, 상기 입출력단 전극이 비아홀(Via Hole)을 통해 인접 유전체 기판에 인쇄된 전극과 연결되는 것을 특징으로 하는 저온동시소성(LTCC) 적층형 LC 필터로서, 상술한 과제를 해결한다.
그리고, 상기 필터의 위, 아래 접지면(30)에서 입출력단 전극과 중첩되는 부위, 공진기간 결합소자들 사이의 결합전극(90)과 중첩되는 부위, 계단형 임피던스 공진기 전극의 고임피던스선 전극 사이에 각각 대응되는 부위의 전극이 제거되는 것을 특징으로 하는 저온동시소성(LTCC) 적층형 LC 필터로서, 상술한 과제를 해결한다.
그리고, 상기 접지 전극(30)과 필터 표면 전극 사이의 유전체 기판이 유전률 10 이하인 저유전 물질로 구성되는 것을 특징으로 하는 저온동시소성(LTCC) 적층형 LC 필터로서, 상술한 과제를 해결한다.
그리고, 상기 계단형 임피던스 공진기 전극과 결합소자 및 감쇄극 조정을위한 주변 회로전극이 인쇄되는 유전체 기판이, 유전율 30 이상인 고유전 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 저온동시소성(LTCC) 적층형 LC 필터로서, 상술한 과제를 해결한다.
그리고, 본 발명은 상기 입출력단 전극이 인쇄되어 있는 유전체 기판을 중심으로 계단형 임피던스 공진기 전극이 인쇄된 유전체 기판, 용량성 부하 전극 및 공진기간 결합을 위한 용량성 소자전극이 인쇄된 유전체 기판, 그리고 감쇄극 조정을 위한 용량성 소자 전극이 인쇄된 유전체 기판이 대칭적으로 적층되는 것을 특징으로 하는 저온동시소성(LTCC) 적층형 LC 필터로서, 상술한 과제를 해결한다.
또한, 본 발명의 다른 실시예는, 전극이 인쇄되어 있는 유전체 기판이 적층되어 다층 구조를 이루는 LC 필터에 있어서, 상기 다층 구조를 이루는 유전체기판 중 내부에 인쇄되는 입출력단 전극은 계단형 임피던스 공진기 전극의 가상접지선에서 벗어나거나, 계단형 임피던스 공진기 전극의 비대칭성으로 인하여 필터 측면의 중심부에서 일정 거리가 이격된 상태에서 인쇄되며, 필터 표면부에 인쇄되는 입출력단 전극은 측면 중심부에 위치되도록 인쇄되는 것을 특징으로 하는 저온동시소성(LTCC) 적층형 LC 필터로서, 상술한 과제를 해결한다.
또한, 본 발명의 또다른 실시예는, 저온동시소성(LTCC) 적층형 LC 필터에 있어서, 계단형 임피던스 공진기의 저임피던스선 전극이 인쇄되어 있고 그 측면부에 비아홀(Via Hole)이 형성되어 있는 제 10 유전체 기판; 용량성 부하, 공진기간 결합을 위한 용량성 소자 전극, 그리고 입출력단 전극이 인쇄되어 있으며, 상기 공진기간 결합을 위한 용량성 소자 전극 내부에 비아홀 통과를 위해 전극 일부가 제거된 제 11 유전체 기판; 및 상기 비아홀(Via Hole)을 통해 상기 계단형 임피던스 공진기의 저임피던스선 전극과 전기적으로 연결되는 계단형 공진기의 고임피던스선 전극이 인쇄되어 있는 제 12 유전체 기판을 포함하고 있되, 상기 제 12 유전체 기판 상부에 상기 제 11 유전체 기판 및 제 10 유전체 기판이 순차적으로 적층되며, 상기 제 11 유전체 기판 및 제 12 유전체 기판 사이에 위치하고, 상기 저임피던스선 전극과 고임피던스선 전극이 직접 결합되지 않도록 삽입되는 제 13 유전체 기판을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 저온동시소성(LTCC) 적층형 LC 필터로서, 상술한 과제를 해결한다.
이하, 본 발명의 실시예로써 상세히 설명하고자 한다. 그러나 본 발명이 실시예에 의해서만 한정되는 것은 아니다.
(실시예1)
도4는 본 발명에 따른 저온동시소성(LTCC) 적층형 LC필터의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
첨부 도면 도4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 저온동시소성(LTCC) 적층형 LC 필터는, 유전체 기판(11L) 상하 측단에 접지전극(10)이 측면인쇄되어 있고, 좌우 측단 중심부에 입출력단 전극(20)이 인쇄되어 있다.
그리고, 상기 유전체 기판(11L)의 하부로 접지전극(30)이 인쇄되어 있는 유전체 기판(12L)이 적층되며, 상기 유전체 기판(12L) 하부로 상단측에 일정 면적을 가지도록 2개의 용량성 부하 전극(40)이 인쇄되어 있고, 공진기간 결합을 위한 용량성 소자전극(50)이 인쇄되어 있는 유전체 기판(13L)이 적층된다. 즉, 상기 유전체 기판(13L)에는 주파수선택도와 통과대역폭을 조정하기 위한 공진기간 결합소자 전극(50)과 공진기 개방단을 줄이기 위한 용량성 부하 전극(40)이 함께 인쇄되어 있다.
그리고, 상기 유전체 기판(13L)의 하부로 유전체 기판 내에서 주 공진기의 전체 유효길이가 일정하게 유지되도록 복수개 공진기의 고임피던스선 종단을 공정 공차를 포함하는 치수에 해당하는 폭을 가진 전극에 의해 상호 연결하고 접지와 단락시킨 계단형 임피던스 공진기 전극(60)이 인쇄되어 있는 유전체 기판(15L)이 적층된다.
한편, 상기 유전체 기판(15L) 하부로 입출력단 전극(70)과 용량성 부하 전극(40)이 인쇄되고, 상기 계단형 임피던스 공진기 전극(60)들을 결합시키기 위한 용량성 결합소자 전극(80)이 인쇄되어 있는 유전체 기판(16L)이 적층된다.
또한, 상기 유전체 기판(16L) 하부로 필터의 고주파 특성 조정을 목적으로 상기 용량성 결합소자 전극(80)과 입출력 전극을 결합시키는 전극(90)이 인쇄되어 있는 유전체 기판(17-1L)이 적층되며, 상기 유전체 기판(17-1L) 하부로 감쇄극 조정을 목적으로 상기 입출력단 전극(70) 및 각각의 결합소자(80, 90)를 동시에 전자기적으로 결합시키는 공진패턴 전극(110)이 인쇄되어 있는 유전체 기판(17-2L)이 적층된다.
그리고, 상기 유전체 기판(17-2L)의 하부로 접지전극(30)이 인쇄되어 있는 유전체 기판(18L)이 적층되며, 상기 유전체 기판(18L) 하부로 필터 표면에 위치하는 유전체 기판(19L)이 적층된다.
한편, 상기와 같은 필터 구성에서 표면 전극의 영향을 최소화하기 위해 표면에 위치한 입출력단 전극(20)과 중첩되는 내부 접지면의 일부를 제거한 접지전극(30)이 유전체 기판(12L)(18L)에 인쇄되도록 한다. 그리고 표면 전극의 영향을 최소화하기위해 표면전극이 측면인쇄되는 필터 표면을 구성하는 유전체 기판은 유전율이 10 이하인 저유전 물질을 적층한다. 즉 내부 접지전극 사이는 고유전 유전체 기판이 적층되고, 접지전극 외부의 표면은 저유전 유전체 기판을 적층한다.
(실시예2)
도5는 도4에 도시된 본 발명의 일 실시예에 3단 공진기를 부가시키고, 용량성 부하, 공진기간 결합소자(50) 및 감쇄극 조정을 목적으로 이들간 결합소자(45)를 부가시킨 본 발명의 다른 실시예를 도시한 도면이다.
첨부 도면 도5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예 2는, 상기 실시예 1과 마찬가지로, 유전체 기판(21L)의 상하 측단에 접지전극(10)이 측면에 인쇄되어 있고, 좌우 측단 중심부에 입출력단 전극(20)이 측면에 인쇄되어 있으며, 상기 유전체 기판(21L)의 하부로 내부 접지전극(30)이 인쇄되어 있는 유전기판(22L)이 적층된다.
상기 유전체 기판(22L) 하부로 감쇄극 조정을 위해 공진기간 용량성 결합소자 전극(50)을 결합시키는 전극(45)이 인쇄되어 있는 유전체 기판(23L)이 적층된다.
한편, 상기 유전체 기판(23L) 하부로는 실시예 1과는 달리 상단측에 공진기길이를 줄이기 위해 일정면적을 가지는 3개의 용량성 부하 전극(40)이 인쇄되어 있고, 주파수선택도와 대역폭을 조정할 목적으로 공진기간 용량성 결합소자 전극(50)이 인쇄되어 있는 유전체 기판(24L)이 적층된다.
그리고, 상기 유전체 기판(24L)의 하부로 공진기의 전체 길이가 일정하게 유지되도록 복수개 공진기의 고임피던스선 종단을 공정 공차를 포함하는 치수에 해당하는 폭을 가진 전극에 의해 상호 연결하고 접지와 단락시킨 계단형 임피던스 공진기 전극(60)이 인쇄되어 있는 유전체 기판(25L) 이 적층된다.
한편, 상기 유전체 기판(25L) 하부로 측단 중심에 일정거리 이격되어 인쇄되는 2개의 입출력단 전극(70)과 상단측에 일정 면적이 유지되도록 용량성부하 전극(40)이 인쇄되어 있는 유전체 기판(26L)이 적층된다.
또한, 상기 유전체 기판(26L) 하부로 상기 입출력단 전극(70) 및 주 공진기(60)를 전자기적으로 결합시켜 삽입손실 개선 등 필터의 고주파 특성을 조정하는 십자모양의 전극(90a)이 인쇄되어 있는 유전체 기판(27L)이 적층된다.
그리고, 상기 유전체 기판(27L)의 하부로 접지전극(30)이 인쇄되어 있는 유전체 기판(28L)이 적층되며, 상기 유전체 기판(38L) 하부로 필터 표면을 구성하는 유전체 기판(29L)이 적층된다.
(실시예3)
도6은 본 발명의 또다른 실시예로 입출력단을 비아홀(Via Hole)을 통해 인접한 유전체층(36-2L)의 전극패턴과 연결하여 입출력 결합량을 증가시키는 구조를 갖는 저온동시소성(LTCC) 적층형 LC 필터를 도시한 도면이다.
첨부 도면 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예3은 유전체 기판(36-1L)에 인쇄되는 입출력단 전극(70)과 비아홀을 통해 연결된 전극패턴(70a)이 인쇄된 유전체 기판(36-2L)으로 구성된다. 이것은 입출력단 전극(70)과 공진기간 결합소자 전극(90)의 전자기적 결합량을 증가시켜 삽입손실 개선 및 주파수선택도 조정을 목적으로 한다.
(실시예4)
도7은 본 발명의 또다른 실시예로 고임피던스선과 인접한 위, 아래 내부접지면의 전극 일부를 제거하여 고임피던스 선간 전자기적 결합량을 조절하는 저온동시소성(LTCC) 적층형 LC 필터를 도시한 도면이다
첨부 도면 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예 4는 실시예 2 및 실시예 3에 적용된 3단 계단형 임피던스 공진기 전극(60)과 함께 적층되는 유전체 기판(42L)(48L)에 인쇄된 접지 전극(30a) 중 상기 계단형 임피던스 공진기 전극(60)의 고임피던스선 전극과 인접한 내부 접지전극 일부가 제거됨으로서 복수개의 고임피던스선의 전기적 결합량과 자기적 결합량의 상대적인 비를 조정하는 것과 내부 접지전극의 위, 아래 유전체 기판의 소결시 밀착도를 개선하는 것을 목적으로 한다.
(실시예5)
도8은 본 발명의 또다른 실시예로 입출력단을 기준으로 3단 공진기를 대칭적으로 배열하고 용량성 부하 및 각각의 결합소자들을 대칭적으로 인쇄하여 적층한 저온동시소성(LTCC) 적층형 LC 필터를 도시한 도면이다.
첨부 도면 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예5는 상기 실시예4를 통해 설명한 접지전극(30a)을 가지는 유전체 기판(52L)(57-2L) 사이에 신호가 통과하는 입출력단 전극(70)이 인쇄된 유전체 기판(56-1L)을 중심으로 주 공진기 전극(60)이 인쇄된 유전체 기판(55L)(56-2L), 용량성 부하 전극(40) 및 공진기간 결합을 위한 용량성 소자 전극(50)이 인쇄되어 있는 유전체 기판(53-2L)(56-2L) 그리고 감쇄극 조정 전극(90)이 인쇄되어 있는 유전체 기판(53-1L)(57-1L)이 적층되어 있다. 상기와 같은 실시예5와 같이 구현된 적층형 LC 필터의 구조는 삽입손실을 개선하고, 중심주파수를 낮춰 공진기 크기를 추가로 줄일수 있는 구조이다.
한편 도9, 도10은 본 발명에 활용된 회로 시뮬레이션 결과로서 각각 도2의 Csio 용량값의 변화에 따른 기본 공진모드의 주파수선택도 와 2차 고조파(Harmonics)의 변화를 계산한 주파수 응답특성과, 도2의 Csc 용량값 변화에 따른 기본 공진모드의 중심주파수 변화를 계산한 주파수 응답특성으로서, 도 2에 나타난 등가회로에서 Csio 에 해당하는 입출력단 전극과 주 공진기간 결합소자의 용량값을 통해 통과대역에 해당하는 기본 공진모드의 주파수 선택도와 저지대역의 고주파 특성을 조정할 수 있으며, 이를 상용툴로서 계산한 결과를 첨부 도면 도9에 나타낸다. 따라서 Csio 용량값을 결정하는 입출력단의 전극 면적(70), 입출력단 전극과 공진기 전극 사이의 유전체기판 두께 및 유전률을 조정하여 통과대역폭을 조정하거나, 2차 고조파(Harmonics) 의 위치를 기본공진모드로부터 상대적으로 높은 주파수 대역으로 밀어내어 필터 특성을 개선한다. 즉 Csio 용량값을 작게 하면 주파수선택도가 높아지고 2차 고조파가 높은 주파수 대역으로 이동하지만 삽입손실이 증가하는 단점을 가진다.
한편 도 2에 나타난 등가회로에서 Csc 에 해당하는 주 공진기간 결합소자의 용량값을 통해 통과대역에 해당하는 기본 공진모드의 중심주파수를 조정할 수 있으며, 이를 상용툴로서 계산한 결과를 첨부도면 도10에 나타낸다. 따라서 Csc 등가 용량값을 결정하는 공진기간 결합 전극의 면적(50), 공진기 전극과 결합 전극사이의 유전체기판 두께 및 유전률을 조정하여 공진기 자체의 전극 패턴 이외에 공진기간 결합소자 전극을 통해 통과대역의 중심주파수를 추가로 줄일수 있다. 즉 Csc 소자값을 작게 하면 기본 공진모드의 중심주파수가 더 높은 주파수대역으로 이동하며 통과대역에서 저지대역 방향의 감쇄도가 급격하지 않은 단점을 가진다.
(실시예6)
도 11은 본 발명의 또다른 실시예를 도시한 도면이다.
첨부 도면 도 11에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예6은 유전체 기판(61L)의 상하 측단에 접지전극(10)이 측면에 인쇄되어 있고, 좌우 측단 중심부에 입출력단 전극(20)이 인쇄되어 있으며, 상기 유전체 기판(61L)의 하부로 각각 전기자기적 결합량의 비를 조정하고, 접지와의 기생 용량값을 줄일 목적으로 내부 접지전극면에서 주 공진기 전극(60)의 고임피던스선과 인접한 부위와 감쇄극 조정 전극(90)이 인접한 부위의 접지면을 제거한 접지전극(30a)이 인쇄되어 있는 유전체 기판(62L)이 적층된다.
상기 유전체 기판(62L) 하부로 감쇄극 조정 전극(90)이 인쇄된 유전체 기판(63-1L)이 적층되고, 상기 유전체 기판(63-1L) 하부로는 일정면적을 가지는 3개의 용량성 부하 전극(40)과, 주파수선택도 및 대역폭 등을 조정하기 위한 2개의 공진기간 결합소자 전극(50)이 인쇄되어 있는 유전체 기판(63-2L)이 적층된다.
그리고, 상기 유전체 기판(63-2L)의 하부로 주 공진기 전극(60)의 전체길이가 일정하게 유지되도록 공정 공차를 포함하는 치수에 해당하는 폭으로 고임피던스선 종단을 상호 연결하고 접지와 단락시킨 계단형 임피던스 공진기 전극(60)이 인쇄되어 있는 유전체 기판(65-1L) 이 적층된다.
한편, 상기 유전체 기판(65-1L) 하부로 측단으로 인쇄되는 2개의 입출력단 전극(70)이 인쇄되어 있는 유전체 기판(65-2L)이 적층되고, 상기 유전체 기판(65-2L) 하부로 입출력단 전극 및 주 공진기와 동시에 전자기적으로 결합시키는 십자모양의 전극(90a)이 인쇄되어 있는 유전체 기판(67L)이 적층된다.
그리고, 상기 유전체 기판(67L)의 하부로 상기 기술된 목적으로 일부 전극면적이 제거된 접지전극(30a)이 인쇄되어 있는 유전체 기판(68L)이 적층되며, 상기 유전체 기판(68L) 하부로 필터 표면을 구성하는 유전체 기판(69L)이 적층된다
(실시예7)
도 12는 본 발명의 또다른 실시예를 도시한 도면이다.
첨부 도면 도 12에 도시된 바와 같이, 본 발명인 실시예7은 접지전극(30)이 인쇄되어 있는 유전체 기판(72L)하부로 용량성 부하 전극(40)과 공진기간 결합소자 전극(50)이 인쇄되어 있는 유전체 기판(73-1L)이 적층되며, 상기 유전체 기판(73-1L) 하부로 계단형 임피던스 공진기의 저임피던스선 전극(60a)이 부분인쇄된 유전체 기판(73-2L)과, 상기 유전체 기판(73-2L) 하부로 용량성 부하전극(40)과 입출력단 전극(70)이 인쇄되어 있고 인접한 위, 아래 유전체 기판에 인쇄된 전극을 연결하는 비아홀(130)이 형성되어 있는 유전체 기판(76L)이 적층된다.
그리고, 상기 유전체 기판(76L) 하부로 적층되며, 상기 비아홀(130)을 통해 상기 계단형 임피던스 공진기 전극의 일부인 저임피던스선 전극(60a)과 전기적으로 연결되는 고임피던스선 전극(60b) 부분이 인쇄되는 유전체 기판(80L)이 적층된다. 이때, 상기 유전체 기판(76L)과 상기 유전체 기판(80L) 사이에 위치되며, 상기 저임피던스선 전극(60a)과 고임피던스선 전극(60b)사이의 불필요한 전자기적 결합을 줄이기 위해 상기 비아홀(130)과 일치되는 부위에 또 다른 비아홀이 형성되어 있는 유전체 기판(79L)이 삽입되어 적층된다. 이것은 계단형 임피던스 공진기 전극을 구성하는 저임피던스선 전극(60a)과 고임피던스선 전극(60b)을 서로 다른 유전체기판에 인쇄시켜, 공진기의 길이를 추가적으로 줄이기 위한 목적이다.
본 발명은 1/4파장 계단형 임피던스 공진기를 사용한 적층형 LC 필터 회로에서 주 공진기의 형태, 각각의 결합소자, 추가적인 전극 삽입 및 전체 회로구조의 변경을 통해 필터의 성능을 개선하는 효과가 있다.

Claims (10)

  1. 저온동시소성(LTCC) 적층형 LC 필터에 있어서,
    유전체 기판내에서 주 공진기의 유효 길이가 일정하게 유지되도록 공정 공차를 포함하는 치수에 해당하는 폭을 갖는 전극으로 고임피던스선 전극의 종단이 상호 연결되고 접지와 단락시킨 계단형 임피던스 공진기 전극 이 인쇄되어 있는 제 1 유전체 기판;
    입출력단 전극과 용량성 부하 전극 또는 입출력단 전극, 용량성 부하전극, 공진기간 결합소자가 동일한 유전체 기판에 인쇄되어 있는 제 2 유전체 기판;
    감쇄극 조정을 위한 전극 이 인쇄되어 있는 제 3 유전체 기판;
    및 감쇄극 조정을 위한 공진패턴 전극 이 인쇄되어 있는 제 4 유전체 기판;
    을 특징으로 하는 저온동시소성(LTCC) 적층형 LC 필터.
  2. 제 1 항에 있어서,
    통과대역에 해당하는 기본 공진모드의 주파수선택도와 저지대역의 감쇄능 및 삽입손실을 개선하도록 상기 입출력단 전극과 계단형 임피던스 공진기 일부 전극 사이에 전기자기적 결합소자 전극 을 인쇄하는 것을 특징으로 하는 저온동시소성(LTCC) 적층형 LC 필터.
  3. 제 1 항에 있어서,
    입출력단 전극과 계단형 임피던스 공진기 전극 전체에 대해 분포성 전기자기적 결합을 위한 전극이 인쇄되는 것을 특징으로 하는 저온동시소성(LTCC) 적층형 LC 필터.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 입출력단 전극이 비아홀(Via Hole)을 통해 인접 유전체 기판에 인쇄된 전극패턴과 연결되는 것을 특징으로 하는 저온동시소성(LTCC) 적층형 LC 필터.
  5. 제 1 항에 있어서,
    기생 용량값(Capacitance)을 줄이기 위해 상기 측면인쇄된 전극이 위치하는 표면 유전체기판의 내부에 위치한 접지전극 내에서 입출력단 전극과 중첩되는 부위, 감쇄극 조정을 위한 전극과 중첩되는 부위를 제거하고, 전기자기적 결합량의 비를 조정하기 위해 계단형 임피던스 공진기 전극의 고임피던스선 전극과 인접한 부위의 전극을 제거한 접지전극 이 인쇄된 유전체 기판을 특징으로 하는 저온동시소성(LTCC) 적층형 LC 필터.
  6. 제 1 항에 있어서, (LTCC) 적층형 LC 필터에서 상기 접지 전극과 필터 표면에 위치한 측면인쇄된 입출력단 전극 사이에 위치하는 유전체 기판이, 유전율 10 이하인 저유전 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 저온동시소성 적층형 LC 필터.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 계단형 임피던스 공진기 전극 및 상기 기술된 결합소자들이 인쇄되어 있는 유전체 기판이, 유전율 30 이상인 고유전 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 저온동시소성(LTCC) 적층형 LC 필터.
  8. 제 1 항에 있어서,
    삽입손실 개선 및 기본 공진모드 주파수를 낮출 목적으로 상기 입출력단 내부전극이 인쇄되어 있는 유전체 기판을 중심으로 계단형 임피던스 공진기 전극이 인쇄된 유전체 기판, 용량성 부하 전극 및 공진기간 결합소자 전극이 인쇄된 유전체 기판, 그리고 감쇄극 조정을 위한 소자 전극이 인쇄된 유전체 기판이 대칭적으로 적층되는 것을 특징으로 하는 저온동시소성(LTCC) 적층형 LC 필터.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 입출력단 내부전극이 계단형 임피던스 공진기 전극의 가상접지선에서 일정거리 이격되거나, 계단형 임피던스 공진기 전극의 비대칭성으로 인하여 필터 측면의 중심부에서 일정거리 이격된 상태에서 인쇄되며, 필터 표면부의 입출력단 전극은 부품 실장의 편리성을 위해 측면 중심부에 위치하는 것을 특징으로 하는 저온동시소성(LTCC) 적층형 LC 필터.
  10. 저온동시소성(LTCC) 적층형 LC 필터에 있어서,
    계단형 임피던스 공진기 일부인 저임피던스선 전극이 인쇄된 제 10 유전체기판;
    용량성 부하, 입출력단 전극이 인쇄되어 있으며, 인접한 유전체 기판에 인쇄된 전극을 연결하기 위한 비아홀이 형성되어 있는 제 11 유전체 기판;
    상기 비아홀을 통해 상기 계단형 임피던스 공진기의 저임피던스선 전극과 전기적으로 연결되는 계단형 임피던스 공진기의 고임피던스선 전극이 인쇄되어 있는 제 12 유전체 기판;
    상기 제 11 유전체 기판 및 제 12 유전체 기판 사이에 위치하여 상기 저 임피던스 선 전극과 고 임피던스 선 전극의 불필요한 전자기적 결합을 억제하고, 상기 비아홀과 일치되는 부위에 또 다른 비아홀이 형성되어 있는 제 13 유전체 기판을 포함하는 것을 특징으로 하는 저온동시소성(LTCC) 적층형 LC 필터.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100671454B1 (ko) * 2006-03-08 2007-01-19 김현종 히트싱크장치
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