KR20190111965A - 개별 용량성 및 유도성 기판을 갖는 rf 필터 - Google Patents

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레디 반갈라
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시티에스 코포레이션
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Abstract

RF 필터는 하나의 실시예에서 복수의 커패시터를 형성하는 전도성 물질의 패턴을 갖는 하나 이상의 외부면을 포함하는 플레이트인 제1 기판을 포함한다. 하나의 실시예에서 블록인 제2 기판은 복수의 인덕터를 형성하는 전도성 물질의 패턴을 갖는 하나 이상의 외부면을 포함한다. 블록은 블록이 플레이트에 수직이고 커패시터가 인덕터에 연결되도록 플레이트 상에 안착된다. 하나의 실시예에서, 각각 커패시터는 저 임피던스 개방 단부 용량성 RF 신호 전송 라인을 포함하고 인덕터는 저 임피던스 용량성 RF 신호 전송 라인에 연결된 고 임피던스 유도성 RF 신호 전송 라인을 포함하여 전송 영점을 형성한다.

Description

개별 용량성 및 유도성 기판을 갖는 RF 필터
관련 출원의 상호 참조
본 특허 출원은 2017년 02월 04일에 출원된 미국 가특허 출원 번호 62/454,752의 출원일의 우선권 및 이익을 주장하며, 이의 개시 및 내용의 전체가 본 명세서에 참조로서 명시적으로 포함된다.
기술 분야
본 발명은 RF 필터와 관련되고, 더 구체적으로, 서로 연결되는 개별 용량성 및 유도성 기판 또는 블록을 포함하는 저역 통과 3차원 RF 필터와 관련된다.
도파관 대역통과 필터, 멀티모드 필터, 세라믹 모노블록 필터 및 그 밖의 다른 많은 유형의 RF 대역통과 필터가 기본 통과대역과 가까우며 억제될 필요가 있는 허위 고조파 통과대역을 가진다.
오늘날 이용 가능한 저역 통과 RF 필터는 집중형(lumped) LC 또는 평면형 2차원(2D) 인쇄 회로 기판 유형을 가진다. 인쇄 회로 저역 통과 필터는 비교적 높은 삽입 손실과 느린 감쇠(roll off) 제거를 가지는 반면에, 집중형 LC 저역 통과 필터, 가령, 칩 및 와이어 유형 LC 저역 통과 필터는 이산 LC 구성요소로 구성되고 수동 조립과 튜닝을 필요로 하기 때문에 비싸고 크기가 크다.
본 발명은 저 삽입 손실과 빠른 감쇠를 갖는 새로운 저비용 고성능 3차원(3D) 저역 통과 필터와 관련된다.
본 발명은 일반적으로 RF 필터와 관련되며, 상기 필터는 제1 및 제2 RF 신호 입/출력 패드 및 복수의 커패시터를 형성하는 전도성 물질의 패턴을 그 위에 갖는 하나 이상의 외부면을 포함하는 제1 기판, 및 복수의 인덕터를 형성하는 전도성 물질의 패턴을 그 위에 갖는 복수의 외부면을 포함하는 제2 기판을 포함하며, 제1 기판 상의 커패시터가 제2 기판 상의 각자의 인덕터에 연결되도록 상기 제1 기판과 제2 기판이 서로 연결된다.
하나의 실시예에서, 제1 기판 상의 복수의 커패시터는 복수의 저 임피던스 용량성 RF 신호 전송 라인에 의해 형성되고 제2 기판 상의 복수의 인덕터는 복수의 저 임피던스 용량성 RF 신호 전송 라인에 연결된 복수의 고 임피던스 유도성 RF 신호 전송 라인에 의해 형성된다.
하나의 실시예에서, 제1 기판 상의 복수의 커패시터는 복수의 저 임피던스 용량성 RF 신호 전송 라인에 의해 형성되고 복수의 인덕터 중 하나 이상의 인덕터가 유도성 집중형 코일 요소를 형성한다.
하나의 실시예에서, 커패시터 중 하나 이상이, 하나 이상의 전송 영점을 형성하기 위해 제2 기판 상의 복수의 인덕터 중 각각의 인덕터에 연결되는 개방 단부 용량성 RF 신호 전송 라인에 의해 형성된다.
하나의 실시예에서, 제1 및 제2 RF 신호 입/출력 패드가, 제1 및 제2 기판 상에 형성된 복수의 커패시터 및 인덕터 중 각자의 커패시터 및 인덕터에 연결되는 각자의 제1 및 제2 RF 신호 입/출력 전송 라인에 연결된다.
하나의 실시예에서, 각자의 제1 및 제2 기판 상의 전도성 물질의 패턴이 제2 기판을 제1 기판으로 납땜하기 위한 각자의 솔더 패드를 형성한다.
본 발명은 또한 RF 필터와 관련되며, 필터는 제1 및 제2 RF 신호 입/출력 전송 라인, 및 상기 제1 및 제2 RF 신호 입/출력 전송 라인에 연결된 복수의 저 임피던스 용량성 개방 단부 용량성 RF 신호 전송 라인을 형성하는 전도성 물질의 패턴을 갖는 하나 이상의 외부면을 포함하는 제1 기판, 및 복수의 유도성 요소를 형성하는 전도성 물질의 패턴을 갖는 하나 이상의 외부면을 포함하는 제2 기판을 포함하며, 제1 기판 상의 용량성 RF 신호 전송 라인이 제2 기판 상의 각자의 유도성 요소에 연결되고 하나 이상의 전송 영점을 형성하도록 제1 기판과 제2 기판이 서로 연결된다.
하나의 실시예에서, 복수의 유도성 요소는 복수의 고 임피던스 유도성 RF 신호 전송 라인을 형성한다.
하나의 실시예에서, 복수의 유도성 요소 중 하나 이상이 유도성 집중형 코일 요소를 형성한다.
본 발명의 실시예의 이하의 상세한 설명, 도면, 및 청구항으로부터 더 쉽게 명백해 질 본 발명의 그 밖의 다른 이점 및 특징부가 존재한다.
명세서의 일부를 형성하는 이하의 도면에서, 도면에서 유사한 도면부호가 유사한 부분을 지시하기 위해 사용된다:
도 1은 본 발명에 따르는 RF 필터의 투시도이다;
도 2는 함께 연결된 본 발명의 RF 필터의 용량성 및 유도성 기판/블록의 확대 투시도이다;
도 3은 본 발명의 RF 필터의 용량성 기판/블록의 상부 외부면 상의 용량성 요소를 도시하는 투시도이다;
도 4는 본 발명의 RF 필터의 용량성 기판/블록의 하부 외부면 상의 RF 신호 입/출력 패드를 도시하는 투시도이다;
도 5는 본 발명의 RF 필터의 수직 유도성 기판/블록의 측부 외부면 상의 유도성 요소를 도시하는 투시도이다;
도 6은 본 발명의 RF 필터의 유도성 기판/블록의 대향하는 측부 외부면 상의 연결 요소를 도시하는 투시도이다;
도 7은 유도성 기판/블록의 대안 실시예를 포함하는 본 발명의 RF 필터의 용량성 및 유도성 기판/블록의 투시도이다; 그리고
도 8은 본 발명의 RF 필터의 성능을 도시하는 그래프이다.
도 1, 2, 3, 4, 5, 및 6가 도시된 실시예에서, 수평 용량성 기판/블록/플레이트(200), 수평 용량성 기판/블록(200)의 상부 외부면(top exterior surface)에, 상기 기판/블록/플레이트(200)에 수직인 관계로 연결된 개별 수직 유도성 기판/블록(300), 및 상기 기판/블록(200 및 300)을 덮는 개별 금속 리드(400)를 포함하는 본 발명에 따르는 3차원(3D) RF 필터(100)를 도시한다.
도시된 실시예에서, 수평 용량성 기판/블록(200)은 저 손실, 고 유전 상수, 저 온도 계수를 갖는 적절한 유전체 세라믹 물질로 구성된 장방형 고체 플레이트의 형태를 가진다. 플레이트는 각각 상부 및 하부 외부면(202 및 204), 대향하는 외부 종방향 측부 외부면(206 및 208), 및 대향하는 외부 횡방향 측부 외부면(210 및 212)을 포함한다.
용량성 기판/블록(200)의 상부 외부면(202)은 예를 들어, 구리, 은, 또는 이의 합금으로 구성된 전도성 물질의 패턴을 포함한다.
상부 외부면(202) 상의 전도성 물질의 패턴이 용량성 기판/블록(200)의 각자의 용량성 요소/커패시터/용량성 RF 신호 전송 라인을 형성하는 전도성 물질(214, 216, 218, 및 220)의 복수의 고립된 스트립 또는 패드를 형성한다.
도시된 실시예에서, 용량성 요소/커패시터(214)는 횡방향 측부 외부면(210)으로부터 뻗어 있는 전도성 물질/RF 신호 전송 라인(215)의 RF 신호 입/출력 스트립 또는 트레이스로부터 뻗어 있는 상부 외부면(202) 상에 형성되는 전도성 물질/RF 신호 전송 라인의 세장형의 휘어진 개방 단부 스트립이며; 용량성 요소/커패시터(220)는 전도성 물질(215)의 RF 신호 입/출력 스트립 또는 트레이스와 동일선 상에 있는 대향하는 횡방향 측부 외부면(212)으로부터 뻗어 있는 전도성 물질/RF 신호 전송 라인(221)의 RF 신호 입/출력 스트립 또는 트레이스로부터 뻗어 있는 전도성 물질/RF 신호 전송 라인의 세장형의 휘어진 개방 단부 스트립이고; 용량성 요소/커패시터(216)는 기판(200)의 상부 외부면(202) 상에, 용량성 요소(214 및 220) 사이에 이로부터 이격되어 형성된 전도성 물질의 패드며; 용량성 요소/커패시터(218)는 기판(200)의 상부 외부면(202) 상에, 용량성 요소(216)와 용량성 요소(220) 사이에 이로부터 이격되어 형성된 전도성 물질/RF 신호 전송 라인의 세장형의 휘어진 개방 단부 스트립이다.
용량성 기판/블록(200)의 상부 외부면(202)은 각자의 접지 요소를 형성하는 전도성 물질의 한 쌍의 개별 주변 세장형 스트립(222 및 224)을 더 포함한다. 스트립(222)은 상부 종방향 측부 외부면(206) 및 대향하는 횡방향 측부 외부면(210 및 212)의 일부분을 따라 뻗어 있고, 스트립(224)은, 횡방향 측부 외부면(210 및 212)을 따라 뻗어 있는 전도성 물질의 스트립(222)의 각각의 부분과 이격되고 이에 대향하여, 하부 종방향 측부 외부면(208) 및 대향하는 횡방향 측부 외부면(210 및 212)의 일부분을 따라 뻗어 있다.
용량성 기판/블록(200)의 상부 외부면(202)은 기판/블록(300)을 기판/플레이트(200)으로 납땜(soldering)하기 위한 솔더 패드를 형성하는 전도성 물질(230)(도 3)의 세장형 스트립을 더 포함한다.
용량성 기판/블록(200)의 하부 외부면(204)은 마더 보드(도시되지 않음) 상의 각자의 RF 신호 및/출력 패드(도시되지 않음)로의 RF 필터(100)의 표면 장착을 제공하는 한 쌍의 고립된 RF 신호 입/출력 패드(232 및 234)를 형성하는 전도성 물질의 패턴을 포함한다.
RF 신호 입/출력 패드(232 및 234)가 기판(200)의 상부 외부면(202) 상 각각의 RF 신호 입/출력 트레이스/RF 신호 전송 라인(215 및 221)으로 전기적으로 연결된다.
도시된 실시예에서, 도 2, 5, 및 6을 참조하면, 수직 유도성 기판(300)은 저 손실, 고 유전 상수, 및 저 온도 계수를 갖는 전반적으로 평행사변형인 고체 블록의 형태를 가진다. 기판/블록(300)은 각각 상부 및 하부 외부면(302 및 304), 대향하는 외부 종방향 측부 외부면(306 및 308), 및 대향하는 외부 횡방향 측부 외부면(310 및 312)을 포함한다.
유도성 기판/블록(300)의 측부 외부면(308)은 예를 들어, 구리, 은, 또는 이들의 합금으로 구성된 전도성 물질의 패턴을 포함한다.
측부 외부면(308) 상의 전도성 물질의 패턴이 유도성 기판/블록(300)의 각자의 고 임피던스 RF 신호 전송 라인/유도성 요소/인덕터를 형성하는 전도성 물질/RF 신호 전송 라인의 복수의 고립된 스트립(320, 322, 324, 326, 및 328)을 형성한다.
유도성 기판/블록(300)의 대향하는 측부 외부면(306)은 측부 외부면(306)의 하부 종방향 에지를 따라 뻗어 있고 기판/블록(300)을 수평 기판(200)의 상부 외부면(202) 상의 솔더(230)의 스트립으로 납땜하기 위한 솔더 패드를 형성하는 전도성 물질의 세장형의 종방향으로 뻗어 있는 스트립(330)을 포함한다.
본 발명에 따라, 기판/플레이트(200)가 일반적으로 수평 관계로 위치하고 기판/블록(300)이 일반적으로 수직 관계로 일치하는 관계 및 배향으로, 그리고 더 구체적으로, 블록/플레이트(200 및 300)가 일반적으로 서로에게 수직으로 배치 및 배향되는 관계로, 유도성 기판/블록(300)과 개별 용량성 기판/플레이트(200)는 서로 연결된다.
더 구체적으로, 플레이트(200)가 X 및 Y 방향으로 뻗어 있고, 블록(300)이 X 및 Z 방향에서 플레이트(200)의 상부 외부면(202)으로부터 돌출되어 X, Y 및 Z 방향으로 뻗어 있는 3차원(3D) RF 신호 필터(100)를 형성하는 관계로, 블록/플레이트(200 및 300)는 서로에 대해 배치 및 배향된다.
더 구체적으로, 기판/블록(300)의 하부 외부면(304)이 기판/플레이트(200)의 상부 외부면(202)에 안착되고; 각자의 기판/블록(300) 및 기판/플레이트(200) 상으로의 전도성 물질의 각자의 스트립(330 및 230)의 납땜을 통해 기판/블록(300)이 기판/블록(200)에 연결되며; 각자의 고 임피던스 인덕터/유도성 RF 신호 전송 라인(320, 322, 326, 및 328)이 정렬되고 각자의 저 임피던스 커패시터/용량성 RF 신호 전송 라인(214, 216, 218, 및 220)과 전기적으로 연결되고; 기판/플레이트(200) 상의 RF 신호 입/출력 전송 라인(215)이 정렬되고 각자의 유도성 블록(300) 및 용량성 플레이트(200) 상의 각자의 유도성 및 용량성 RF 신호 전송 라인(320 및 214)에 전기적으로 연결되며; 용량성 기판/플레이트(200) 상의 RF 신호 입/출력 전송 라인 중 다른 하나(221)가 정렬되고 각자의 유도성 블록(300) 및 용량성 플레이트(200) 상의 각자의 유도성 및 용량성 RF 신호 전송 라인(328 및 220)에 전기적으로 연결되는 관계로, 용량성 플레이트(200)와 유도성 블록(300)이 서로 연결된다.
용량성 기판/플레이트(200) 상에 형성되는 용량성 RF 신호 전송 라인/패드(214, 216, 218, 및 220)가 각자의 개방 단부 RF 신호 전송 라인을 형성한다. 각자의 RF 신호 전송 라인이 파장의 90도/4분의1이 되는 주파수에서, 각자의 용량성 RF 신호 전송 라인/패드(214, 216, 218, 및 220)의 개방 단부가 연결 포인트에서의 단락과 등가이며 전송 영점을 만든다.
각자의 RF 신호 전송 라인(214, 216, 218, 및 220)이 90도가 되기 전에, 이들은 커패시터이다. 따라서 용량성 플레이트(200) 상의 각자의 용량성 RF 신호 전송 라인(218 및 220) 및 유도성 블록(300) 상의 각자의 유도성 RF 신호 전송 라인(326 및 328)은 더 높은 주파수에서 각자의 용량성 RF 신호 전송 라인(218 및 220)이 90도에 도달하기 전에 전송 영점을 만드는 직렬 LC 회로를 형성한다. 이는 통과대역 코너 주파수에 훨씬 더 가깝게 전송 영점을 생성한다.
유도성 블록(300) 상에 형성되는 각자의 인덕터/유도성 RF 신호 전송 라인(320, 324, 및 328)이 RF 필터(100)의 직렬 인덕터를 형성하는 유도성 요소이다. RF 필터(100)의 인덕턴스가 각자의 인덕터/유도성 RF 신호 전송 라인(320, 324, 및 328)의 폭 및 길이에 의해 제어된다.
도 8에서, 라인(500) 상의 각자의 널 노치 포인트(null notch point)(501, 502, 503, 및 504)가 다음의 각자의 연결된 용량성 및 유도성 RF 신호 전송 라인의 조합(218과 326), (216과 322), (214와 320)에 의해 형성되는 션트 영점의 응답을 나타낸다.
본 발명에 따르면, 바람직하게도, 각자의 용량성 및 유도성 RF 신호 전송 라인/요소가 조립 공정 동안 서로 연결된 각자의 개별 용량성 및 유도성 기판/블록/플레이트(200 및 300) 상에 형성/인쇄되어 있는 RF 필터(100)의 사용이 더 정밀하게 제조되고 더 빠르고 용이하게 조립될 수 있는 RF 필터(100)를 제공 및 형성한다.
도 7은 RF 필터(1100)의 대안 실시예를 도시하며, 여기서 RF 필터(100) 내 유사한 요소에 대응하는 이의 요소가 도 7에서 유사한 도면부호로 지정되며, RF 필터(100)와 관련한 이러한 요소의 앞선 설명이 RF 필터(1100)와 관련하여 본 명세서에 참조로서 포함된다.
RF 필터(1100)가 대안 유도성 집중형 코일 요소/RF 신호 전송 라인 실시예(1320 및 1326)를 포함하는 대안 유도성 기판/블록 실시예(1300)를 포함한다는 점에서 RF 필터(1100)는 RF 필터(100)와 상이하다.
구체적으로, 대안 유도성 집중형 코일 RF 신호 전송 라인 실시예(1320)가 대향하는 단부 스트립 세그먼트(1320a 및 1320b) 및 대향하는 단부 스트립 세그먼트(1320a 및 1320b) 사이에서 측부 외부면(308) 상에 위치하는 복수의 고립된 병렬 및 각진 코일 세그먼트(1320c)를 포함한다.
복수의 유사한 코일 세그먼트(1320c)가 대향하는 측부 외부면(306) 상에 위치하며, 블록(1100)의 내부를 관통해 뻗어 있고 각자의 코일 세그먼트(1320c)의 각자의 단부에서 종료되는 관통-구멍(1320d)을 통해 측부 외부면(306) 상의 복수의 코일 세그먼트(1320c)에 연결된다.
유사한 방식으로, 대안 유도성 집중형 코일 요소/RF 신호 전송 라인 실시예(1326)가 대향하는 단부 스트립 세그먼트(1326a 및 1326b) 및 측부 외부면(308) 상에서 대향하는 단부 스트립 세그먼트(1326a 및 1326b) 사이에 위치하는 복수의 고립되고, 이격되며, 일반적으로 병렬 및 각진 스트립 코일 세그먼트(1326c)를 포함한다.
유사한 방식으로, 복수의 유사한 코일 세그먼트(1326c)가 대향하는 측부 외부면(306) 상에 위치하고, 블록(1100)의 내부를 통해 뻗어 있고 각자의 코일 세그먼트(1326c)의 각자의 단부에서 종료하는 관통-구멍(1326d)을 통해 측부 외부면(306) 상의 복수의 코일 세그먼트(1326c)에 연결된다.
본 발명의 RF 필터(100)의 많은 변형 및 수정, 예를 들어, 본 발명의 용량성 기판/블록/플레이트(200) 및 유도성 기판/블록(300)의 변형 및 수정이 본 발명의 신규한 특징의 사상 및 범위 내에서 가능할 수 있다.
본 명세서에 도시된 실시예와 관련해 어떠한 제한도 의도되거나 추론되지 않음을 이해하여야 한다. 물론, 이하의 청구범위에 의해 이러한 수정을 청구범위 내에 속하는 것으로 의도된다.

Claims (11)

  1. RF 필터로서,
    제1 및 제2 RF 신호 입/출력 패드 및 복수의 커패시터를 형성하는 전도성 물질의 패턴을 그 위에 갖는 하나 이상의 외부면을 포함하는 제1 기판, 및
    복수의 인덕터를 형성하는 전도성 물질의 패턴을 그 위에 갖는 하나 이상의 외부면을 포함하는 제2 기판
    을 포함하며, 제1 기판 상의 커패시터가 제2 기판 상의 각자의 인덕터에 연결되도록 상기 제1 기판과 제2 기판이 서로 연결되는, RF 필터.
  2. 제1항에 있어서, 제1 기판 상의 복수의 커패시터는 복수의 저 임피던스 용량성 RF 신호 전송 라인에 의해 형성되고 제2 기판 상의 복수의 인덕터는 복수의 저 임피던스 용량성 RF 신호 전송 라인에 연결된 복수의 고 임피던스 유도성 RF 신호 전송 라인에 의해 형성되는, RF 필터.
  3. 제1항에 있어서, 제1 기판 상의 복수의 커패시터는 복수의 저 임피던스 용량성 RF 신호 전송 라인에 의해 형성되고 복수의 인덕터 중 하나 이상의 인덕터가 유도성 집중형 코일 요소를 형성하는, RF 필터.
  4. 제1항에 있어서, 커패시터 중 하나 이상이, 하나 이상의 전송 영점을 형성하기 위해 제2 기판 상의 복수의 인덕터 중 각각의 인덕터에 연결되는 개방 단부 용량성 RF 신호 전송 라인에 의해 형성되는, RF 필터.
  5. 제1항에 있어서, 제1 및 제2 RF 신호 입/출력 패드가, 제1 및 제2 기판 상에 형성된 복수의 커패시터 및 인덕터 중 각자의 커패시터 및 인덕터에 연결되는 각자의 제1 및 제2 RF 신호 입/출력 전송 라인에 연결되는, RF 필터.
  6. 제1항에 있어서, 각자의 제1 및 제2 기판 상의 전도성 물질의 패턴이 제2 기판을 제1 기판으로 납땜하기 위한 각자의 솔더 패드를 형성하는, RF 필터.
  7. 제1항에 있어서, 제1 기판은 플레이트(plate)이고 제2 기판은 3차원 RF 필터를 형성하도록 상기 플레이트에 수직으로 상기 플레이트 상에 안착되는 블록(block)인, RF 필터.
  8. RF 필터,
    제1 및 제2 RF 신호 입/출력 전송 라인, 및 상기 제1 및 제2 RF 신호 입/출력 전송 라인에 연결된 복수의 저 임피던스 용량성 개방 단부 용량성 RF 신호 전송 라인을 형성하는 전도성 물질의 패턴을 갖는 하나 이상의 외부면을 포함하는 제1 기판, 및
    복수의 유도성 요소를 형성하는 전도성 물질의 패턴을 갖는 하나 이상의 외부면을 포함하는 제2 기판
    을 포함하며, 제1 기판 상의 용량성 RF 신호 전송 라인이 제2 기판 상의 각자의 유도성 요소에 연결되고 하나 이상의 전송 영점을 형성하도록 제1 기판과 제2 기판이 서로 연결되는, RF 필터.
  9. 제8항에 있어서, 복수의 유도성 요소는 복수의 고 임피던스 유도성 RF 신호 전송 라인을 형성하는, RF 필터.
  10. 제8항에 있어서, 복수의 유도성 요소 중 하나 이상이 유도성 집중형 코일 요소를 형성하는, RF 필터.
  11. 제8항에 있어서, 제1 기판은 플레이트이고 제2 기판은 3차원 RF 필터를 형성하기 위해 상기 플레이트에 수직으로 상기 플레이트 상에 안착되는 블록인, RF 필터.
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