TWI301336B - High frequency filter - Google Patents

Description

1301336 五、發明說明（1) 一、【發明所屬之技術頜域】 本發明係關於一種高頻濾波器，更明確的說’尤有關 於一種具有多層結構之圖案化间頻滤波裔 二、【先前技術】 近年來，隨著各種電子設備不斷微小化’其内部的各 種元件也不斷朝高積集度的目標發展。因此’為了與其他 元件整合，目前已開發出將濾波器設計在平面電路板上之 技術。圖1A為習知平面指叉型（int erdigi tal )濾波器之 上視圖，圖1B則為圖1A中沿A-A’切開之橫剖面圖，其係以 金屬材料在基板上圖案化而形成。如圖所示’傳統平面指 叉型濾波器包含金屬接地面1 6、基板（印刷電路板）1 5、 形成於基板1 5上之複數個共振器11、輸入端12、與輸出端 1 3 ’其中共振器丨丨藉著貫孔丨4與金屬接地面丨6電性連接而 接地’且相鄰共振器11之貫孔14分別位於其相對之兩端 (即指叉化，interdigitated )。此外，相鄰共振器n可 =自輸入端12輸入後傳送至與其相連接之共振器 盘輸鄰：f器H之間的叙合將訊號依序傳遞至 號 =，最後再由輪出端13輸出該訊 叉型滹浚考夕w At甘力 w 11之間的距離d影響此平面指 合強度。對於一妒的郎制带為八了决疋兩共振器之間的耦 低Γ 1 % r、 又' 電路板來說，由於苴介電係數較 低（小於5 )，故電場較為八私门 时％八；丨冤你戮罕乂 為刀政，因此若以其作為基板來

!3〇1336 五、發明說明（2) 製作平面指 合’而其間 因此， 米斗做為基板 高（通常大 才目鄰共振器 體而言，其 技術而言， 間距之要求 作。 有4監於 構之濾波器 板上製作濾 叉型濾波器，相鄰共振器之間較容易產生輕 距d也通常較大。 為了縮小濾波器之尺寸，近來發展出以陶瓷 的技術。然而，因為陶瓷材料之介電係數非# 於7 · 8 )’若在其上製作平面指叉型濾波器， 勢必要靠得很近才能達到所需之耦合強度，I 間距d通常必須小於1〇〇 。但就目前的製巍、 尚無法達到此間距之要求，亦即，如此微小 使得平面指叉型濾波器難以於陶瓷基板上製 此，若能發展出一種可配合製程限制來調整处 、，=可改善上述問題，且可有效率地在陶莞= 波器’並縮小整個濾、波器之尺寸。 土 二、【發明内容】 濾波器，其 瓷基板上製 頻濾波器， 化基板包含 第一金屬接 各該複數個 端與該第一 接地層時排 杜因此本發明的目的即是在於提供一種高頻 ;而：配合製程限制來加以調整’而且易於陶 而達到微小化的效果。 依據本發明之第一實施態樣，提供一種古 個圖案化基板層疊而成，各複數個圖； 地展、面與一下表面，該高頻濾波器包含：~ 北iί有一第—接地面；複數個共振器層， 接=具有至少一共振器，每-共振器之- 電性連接而接地，且投影至該第一金屬

義

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列方向一致，· — a ^ · 中之一；以及:訊號輸入端，位於該複數個共振器層的其 中之一，其 Λ，輸出端，位於該複數個共振器層的其 位於相鄰二共振2 °亥複數個共振益層之共振器，俾使分別 分重疊或最接态層上、且投影至該第一金屬接地層為部 耦合之任音二並，任意二共振器可互相耦合，而且可互相 兩側。^ 振器之接地端分別位於該二共振器相對之

岸备 DQ 當調整，因^ i兩頻^皮器之、结構可依據製程限制而適 上製作二解決習知平面指叉型據波器難以於陶究基； 四、【實施方式】 來將配合附圖詳細說明本發之 中相同的元件將以相似的符號表示。 …丨卜其 依據本發明之高頻濾波器，其主 案化基板層疊而成，包含：…用以接地之個圖 層、一訊號輸入端、一訊號輸出端、以及複數個用接地 訊號之共振器層，該複數個共振器層具有可互相耦=傳輪 地的共振器，各元件之功用與配置藉著實施例 〇並接 下。 叶、、、田說明如 穿一實施例 圖2 A為依據本發明第一實施例之高頻濾、波5| 0x5 'Jht 圖。如圖2A所示，本實施例之高頻濾波器主要係二 ’、田二個圖

第8頁 1301336 五、發明說明（4) 案化基板20層疊而成’此圖案化基板2〇為一介電材料所組 成’最好為陶瓷材料，其可利用低溫陶兗共燒技術來製 作，而圖案化基板20上的圖案均為金屬材料所形成。在最 下層之圖案化基板20A的下表面與最上層圖案化基板2〇c的 上表面，分別形成第一金屬接地層2 1與第二金屬接地層 25 ’其中第二金屬接地層25形成於整個圖案化基板2〇c之 上表面。而第一金屬接地層21之結構如圖2B所示，在此為 了清楚顯示元件間的相對位置，圖2B與圖2A以相同的方式 表示。如圖2B所示，在第一金屬接地層21之兩側分別形成 接觸區域26與27，其可與外界之元件接觸而導入訊號，在 接觸區域2 6與2 7以外的地區則形成接地面，接觸區域2 6與 2 7與接地面分隔開。此處需了解，為了簡化製程，亦可省 略第二金屬接地層25。再者，為了要識別濾波器之方向， 可在第二金屬接地層2 5上方力π入識別層3 〇。 如圖2A所示，在圖案化基板2()A#2()b的上表面，分別 形成共振器層22與23。共振器層22與23分別具有至少一個 直線形共振，，此處為簡化圖面，僅繪出共振器2 2 a、2 2 b (位於共振器層22 )與共振器23a、23b (位於共振器層23 )來加以說明，此處需注意，所有之共振器投影至一共同 平面（如第一金屬接地層21 )時排列方向一致（即互相平 行）。每個共振器之一端均可藉著一貫孔而同時與第一金 屬接地層2 1及第二金屬接地層2 5電性連接而接地，舉例來 說，共振器23a藉著貫孔c而接地、共振器22a藉著貫孔4而 接地。接下來以圖3 A來說明各共振器之間相對位置的關

1301336 五、發明說明（5) 係。圖3A為圖2A中沿B-B，切開之橫剖面圖。如其所示，若 將所有的共振器投影至第一金屬接地層2丨，則其由左至右 的位置依序為23a、22a、23b、22b。在此例中，投影後相 鄰之共振器部分重疊，但在其他實施例中，投影後相鄰之 共振器可分隔開一距離。只要適當控制此距離，分別位於 相鄰兩層且投影後距離最接近（或部分重疊）的任意二共 振器便可互相耦合，舉例來說，共振器22a可分別與共振 器23a、2 3b互相耦合、共振器23b可分別與共振器22a、 2 2b互相耦合。此處需注意，與傳統指叉型濾波器之結構 j似’在本發明中，分別位於相鄰兩層且可互相耦合之任 思一共振器之接地端（貫孔）分別位於該二共振器相對之 兩側。 山此外，如圖2A所示，在共振器層22上還具有訊號輸入 端28與訊號輸出端29。訊號輸入端28藉著貫孔&與第一金 f接地層21之接觸區域2 6電性連接，而訊號輸出端2 9藉著 貝孔g與第一金屬接地層21之接觸區域27電性連接。另一 方面’訊號輸入端28藉著貫孔b與上層之共振器23a電性連 接’而訊號輸出端29則直接與位於同一層之共振器22b連 接。圖3B顯示出接觸區域26、訊號輸入端28、與共振器 2 3 a之間相對位置的關係。如圖3 B所示，訊號輸入端2 8之 左側位於共振器2 3 a之下方，而其右側則位於接觸區域2 6 之上方。 /接下來說明在此實施例之高頻濾波器中，訊號之傳遞 路彳！。如圖2A與2B所示，首先，訊號由外界進入第一金屬

1301336 五、發明說明（6) 接地層21之接觸區域26，再藉由貫孔a傳遞至訊號輸入端 28 °然後，透過貫孔b，訊號傳送至·共振器23a，接著藉由 共振器之間的耦合，訊號依序傳送至共振器22a、23b、與 22b。接下來，訊號由共振器22b傳遞至訊號輸出端29，最 後再透過貫孔g傳送至第一金屬接地層21之接觸區域27而 輸出。 如上所述，藉著以分別位於相鄰兩層之共振器之間的 柄合來代替習知平面圖案化濾波器中單層共振器之間的耦 合’本發明高頻濾波器之結構設計可以更有彈性，例如同 一層共振器之間的距離可依照製程之限制來調整，不同層 共振器之間的距離也可依照基板之介電係數與耦合強度之 要求來調整。因此，若將本發明之結構應用於陶瓷基板， 由於同一層共振器之間的距離可依照製程之限制來調整， 故可解決傳統之圖案化指叉型濾波器難以於陶瓷基板上製 作的問題。 乂 第二實施例 圖4A為依據本發明第二實施例之高頻濾波器之爆炸 圖’而圖4B為其仰視圖（即第一金屬接地層41之示意圖 )。由圖中可知，第二實施例之高頻濾波器結構與第一實 施例大致相同，不同之處在於··其具有三個共振器層42、 43、44。而在此實施例之高頻濾波器中，訊號之傳遞路徑 依序如下··接觸區域46、訊號輸入端48、共振器43a、共 振i§44a、共振器43b、共振器42a、訊號輸出端49、接觸

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區域4 7。 由第二實施例可知，本發明之高頻濾波器不限於僅 兩個共振器層，其可依照所需的濾波器構造來增加，且2 共振裔層上之共振器的數目與配置方法也可按照規格 來調整。 .氓 第三實施例 圖5 A 圖，而圖 )。如圖 施例大致 上相同之 5 1時排列 一層之共 與上層之 器中，訊 端58、共 訊號輸出 由第 寸，可將 曲線形， 輸入、輸 改變，但 層上（或 為依據 5B為其 所示， 相同’ 折線形 方向一 振器5 2 共振Is 號之傳 振器52 端5 9、 三實施 本發明 只要其 出端之 為了簡 與具有 本發明第三實施例之高頻濾波器之爆炸 ^視圖（即第一金屬接地層51之示意圖 第三實施例之高頻濾波器結構亦與第—實 不同之處在於··其所有的共振器均為基本 ，且所有之共振器投影至第一金屬接地層 致，另外，其訊號輸入端5 8直接與位於同 a連接，而訊號輸出端59則是藉著貫孔f，， 53b電性連接。而在此實施例之高頻 遞路徑依序如下··接觸區域56、訊入 a、共振器53a、共振器52b、共振哭^ 接觸區域57。 时、 例可知，為了更進一步縮小濾波器之尺 高頻濾波器之共振器的形狀做成折 配置的方法滿足上述的要求。此外，‘二 位置分別可依照需求在各共振器 ^ 化製程’最好將其配置於最下層之 接觸區域之金屬接地層相粦ρ之共振

1301336 五、發明說明（8) )。訊號輸入、輪出端與共振器之連 需的爐、波器構造來決定，舉例來*兒，· 造的方式來連接（直接連接）。另外 或接地，上述之各個貫孔係以金屬材 很明顯地’熟悉本技藝者在不離 圍内’當可對本發明進行各種修改與 附之申睛專利範圍意義相等之變化均 接方式亦可分別視所 可透過貫孔或整合製 ，為了可以傳遞訊號 料填充。 開本發明之精神與範 變化。因此所有與隨 應包含於本發明 1301336 圖式簡單說明 五、【圖式簡單說明】 圖1 A為習知平面指叉型濾波器之上視圖； 圖1B為圖1 A中沿A-A’切開之橫剖面圖； 圖2 A為依據本發明第一實施例之高頻濾波器之爆炸 圖， 圖2B為依據本發明第一實施例之高頻濾波器之仰視圖 (即第一金屬接地層之示意圖）； 圖3A為圖2A中沿B-B’切開之橫剖面圖；

圖3B為圖2A中沿C-C’切開之橫剖面圖； 圖4A為依據本發明第二實施例之高頻濾波器之爆炸 圖， 圖4B為依據本發明第二實施例之高頻濾波器之仰視圖 (即第一金屬接地層之示意圖）； 圖5A為依據本發明第三實施例之高頻濾波器之爆炸 圖；及 圖5B為依據本發明第三實施例之高頻濾波器之仰視圖 (即第一金屬接地層之示意圖）；

元件符號說明： 11 共 振 器 12 輸 入 端 13 輸 出 端 14 貝 孔 15 基 板 (印刷電路板）

第14頁 1301336 圖式簡單說明 1 6 金屬接地面 20、20A、20B、20C 圖案化基板 21 第一金屬接地層 22 > 23 共振器層 22a、22b、23a、23b 共振器 25 第二金屬接地層 26、27 接觸區域 28 訊號輸入端 29 訊號輸出端 3 0 識別層 41 第一金屬接地層 42、43、44 共振器層 42a、43a、43b、44a 共振器 45 第二金屬接地層 46、47 接觸區域 4 8 訊號輸入端 49 訊號輸出端 51 第一金屬接地層 5 2、5 3 共振器層 52a、52b、53a、53b 共振器 55 第二金屬接地層 5 6、5 7 接觸區域 58 訊號輸入端 59 訊號輸出端

Claims (1)

1301336 六、申請專利範圍 1 · 一種高頻濾波器，由複數個圖案化基板層疊而成，各複 數個圖案化基板包含一上表面與一下表面，該高頻濾波器 包含： 一第一金屬接地層，具有一第一接地面； 複數個共振器層，各該複數個共振器層具有至少一共 振器，每一共振器之一端與該第一接地面電性連接而接 地，且投影至該第一金屬接地層時排列方向一致； 一訊號輸入端，位於該複數個共振器層的其中之一； 以及 一訊號輸出端，位於該複數個共振器層的其中之一， 其中配置該複數個共振器層之共振器，俾使分別位於 相鄰二共振器層上、且投影至該第一金屬接地層為部分重 疊或最接近之任意二共振器可互相耦合，而且可互相耦合 之任意二共振器之接地端分別位於該二共振器相對之兩 側。 2. 如申請專利範圍第1項之高頻濾波器，其中該複數個圖 案化基板係為陶瓷材料所組成，且藉著低溫陶瓷共燒技術 層疊而成。 3. 如申請專利範圍第1項之高頻濾波器，其中每一共振器 之一端藉著一貫孔而與該第一接地面電性連接。 4.如申請專利範圍第1項之高頻濾波器，其中該第一金屬

1301336 六、申請專利範圍 接地層形成於最下層圖案化基板之下表面，而且該複數個 共振器層分別形成於最下層圖案化基板之上表面與其他圖 案化基板之上表面。 5 ·如申請專利範圍第4項之高頻濾波器，更包含一具有第 二接地面之弟二金屬接地層’形成於最上層圖案化基板之 上表面，其中每一共振器之一端同時與該第一與第二接地 面電性連接而接地。

6. 如申請專利範圍第5項之高頻濾波器，其中每一共振器 之一端藉著一貫孔而同時與該第一與第二接地面電性連 7. 如申請專利範圍第5項之高頻濾波器，更包含一識別 層’位於該苐二金屬接地層之上’用以識別該局頻滤、波裔 之方向。

8. 如申請專利範圍第1項之高頻濾波器，其中該第一金屬 接地層具有二可與外界元件連接之接觸區域，該二接觸區 域與該第一接地面分隔開。 9.如申請專利範圍第8項之高頻濾波器，其中該訊號輸入 端與該第一金屬接地層之接觸區域的其中之一電性連接， 且可將一輸入訊號傳送至該共振器中之一第一共振器，而

第17頁 1301336 六、申請專利範圍 該訊號輸出端與該第一金屬接地層之另一接觸區域電性連 接，且可由該共振器中之一最終共振器接收一輸出訊號。 10. 如申請專利範圍第9項之高頻濾波器，其中該訊號輸 入端藉著一貫孔而與該第一金屬接地層之該接觸區域電性 連接。

11. 如申請專利範圍第9項之高頻濾波器，其中該訊號輸 出端藉著一貫孔而與該第一金屬接地層之該另一接觸區域 電性連接。 1 2.如申請專利範圍第9項之高頻濾波器，其中該訊號輸 入端與該第一共振器分別位於不同之共振器層上，且該訊 號輸入端藉著一與該第一共振器電性連接之貫孔將該輸入 訊號傳送至該第一共振器，該與第一共振器電性連接之貫 孔位於與第一共振器之接地端相對之另一端。

13.如申請專利範圍第9項之高頻濾波器，其中該訊號輸 出端與該最終共振器分別位於不同之共振器層上，且該訊 號輸出端藉著一與該最終共振器電性連接之貫孔由該最終 共振器接收該輸出訊號，該與最終共振器電性連接之貫孔 位於與最終共振器之接地端相對之另一端。 14.如申請專利範圍第9項之高頻濾波器，其中該訊號輸

第18頁 1301336 六、申請專利範圍 入端與邊弟-共振裔位於相同之共振裔層上’且該訊號輸 入端直接與該第一共振器連接而將該輸入訊號傳送至該第 一共振器。 15. 如申請專利範圍第9項之高頻濾波器，其中該訊號輸 出端與該最終共振器位於相同之共振器層上，且該訊號輸 出端直接與該最終共振器連接而接收該輸出訊號。 16. 如申請專利範圍第1項之高頻濾波器，其中該複數個 共振器層之共振器之形狀可為直線形、折線形或曲線形。 1 7.如申請專利範圍第3、6、1 0、1 1、1 2或1 3項之高頻濾 波器，其中各該貫孔係以一金屬材料填充。

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