TWI466146B - 共模濾波器及其製造方法 - Google Patents
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Description
本發明係一種共模濾波器及其製造方法，尤指一種採印刷電路板製程製造之共模濾波器。
共模濾波器係一用於抑制共模電流之元件，該共模電流會造成平行傳輸線路內電磁干擾之產生。目前共模濾波器為要能應用於可攜式之通訊裝置，多要求小型化及高密度化之結構，因此薄膜式和積層式共模濾波器逐漸取代傳統卷線型共模濾波器。卷線型共模濾波器恰如其名，乃是在圓柱狀的的鐵氧體磁芯(Ferrite Core)上卷付線圈的形狀。而薄膜型須採用更多的半導體製作程序，例如：薄膜型共模濾波器通常是在板狀的鐵氧體上，採用光刻技術(Photo Lithography)技術，形成平面狀的線圈。另外，積層型共模濾波器則是在板狀的鐵氧體上，採用網版(Screen)印刷技術形成線圈，再使用燒成壓著的製程完成。
為了能夠調整線圈線路之共模阻抗(Common Impedance)，美國專利公告第7,145,427B2號係揭露一種共模雜訊濾波元件，其係將線圈線路形成在磁性基材上，並將部分非線圈線路之結構經由蝕刻技術挖洞，再填入混有磁性粉末的膠體於洞內。然後採用平坦化製程技術將表面平坦化後，再經由膠合技術與另一磁性基材黏合，以完成該元件之製作。
另外，美國專利公告第6,356,181B1號和第6,618,929B2號係揭露一種疊層共模濾波器，亦為在磁性基材上製作線圈結構，並覆蓋磁性材料為上蓋。此一前案特別是改變線圈之佈線圖型，從而降低差動訊號之阻抗。然而，線圈之佈線圖型係接續並分佈位於不同之疊層，如此改變較為複雜，且影響之變數較多。
綜上所述，市場上需要一種製作簡易，且相容於目前量產技術之共模濾波器，從而能克服上述習知共模濾波器所具有之缺點，並能降低製造成本。
本發明係提供一種結構簡單之共模濾波器，其係使用印刷電路板製程製造具電感結構之單元組，然後結合該複數個單元組即可完成。藉由使用印刷電路板製程容易導入量產，不但印刷電路板可以抗迴焊焊接之溫度，且不會額外增加製造成本。
本發明係提供一種共模濾波器包含至少兩電感單元組，各電感單元組包含一線圈引出層、一絕緣基板、至少兩個導通柱及一線圈主體層。該線圈引出層係設於該絕緣基板之第一表面，並包含至少兩個引出導線、至少四個引出端子及至少兩個接點，各該引出導線分別連接一該引出端子及一該接點。該線圈主體層係設於該絕緣基板之第二表面，其包含一線圈導線及兩個位於該線圈導線兩端之端部。該至少兩個導通柱係貫穿該絕緣基板，且分別連接一該接點及一該端部。該兩電感單元組之兩個絕緣基板及兩個線圈主體層係藉由一電氣絕緣層相接合，又該兩個線圈主體層係以該電氣絕緣層隔開。
本發明另揭露一種共模濾波器之製造方法，包含步驟如下：提供兩個雙面具金屬層之絕緣基板；對各該絕緣基板進行鑽孔，以分別形成至少兩個通孔；填入金屬於該等通孔內；分別對各該絕緣基板上金屬層進行光學微影製程，以形成各該絕緣基板上一金屬層為一線圈引出層及另一金屬層為一線圈主體層，其中該線圈引出層及該線圈主體層藉由該等通孔內之金屬相連接；藉由一電氣絕緣層，將該兩個絕緣基板及兩線圈主體層相接合，又該兩個線圈主體層係以該電氣絕緣層隔開。
圖1係本發明一實施例之共模濾波器之分解示意圖。如圖1所示，一共模濾波器10包含一第一電感單元組11、一第二電感單元組12、一電氣絕緣層13及四個電極導通部14，又該第一電感單元組11及該二個電感單元組12藉由該電氣絕緣層13相結合。
該第一電感單元組11包含一第一線圈引出層111、一第一絕緣基板112、兩個第一導通柱113及一第一線圈主體層114。該第一線圈引出層111係設於該第一絕緣基板112之第一表面1121，並包含至少兩個第一引出導線1111、至少四個第一引出端子1112及至少兩個第一接點1113，各該第一引出導線1111分別連接一該第一引出端子1112及一該第一接點1113。該第一線圈主體層114係設於該第一絕緣基板112之第二表面1222，其包含一第一線圈導線1141及兩個位於該第一線圈導線1141兩端之第一端部1142。該至少兩個第一導通柱113係貫穿該第一絕緣基板112，且分別連接一該第一接點1113(上)及一該第一端部1142(下)。
該第二電感單元組12之結構係對稱於該第一電感單元組11，該電氣絕緣層13為對稱之中間層。該第二電感單元組12包含一第二線圈引出層121、一第二絕緣基板122、兩個第二導通柱123及一第二線圈主體層124。該第二線圈引出層121係設於該第二絕緣基板122之第一表面1221，並包含至少兩個第二引出導線1211、至少四個第二引出端子1212及至少兩個第二接點1213，各該第二引出導線1211分別連接一該第二引出端子1212及一該第二接點1213。該第二線圈主體層124係設於該第二絕緣基板122之第二表面1122，其包含一第二線圈導線1241及兩個位於該第二線圈導線1241兩端之第二端部1242。該至少兩個第二導通柱123係貫穿該第二絕緣基板122，且分別連接一該第二接點1213(下)及一該第二端部1242(上)。
該第一和第二絕緣基板(112、122)材料可選用聚醯亞胺(polyimide)、樹脂(resin)、環氧玻璃纖維板(例如FR4)、熱固化乾膜(thermally cured dry films)或熱塑型塑膠(Thermalplastic)等。
該第一和第二絕緣基板(112、122)及該第一和第二線圈主體層(114、124)係藉由該電氣絕緣層13相接合，又該第一和第二線圈主體層(114、124)係以該電氣絕緣層隔開。該電氣絕緣層13之係一黏膠，因此該第一和第二線圈主體層(114、124)係埋入該電氣絕緣層13內。圖1中該電氣絕緣層13係簡單顯示一板狀長方體，但實際上是一膠合層將該第一和第二線圈主體層(114、124)包覆。
該四個電極導通部14係分別連接一該第一引出端子1112及一該第二引出端子1212，因此該第一和第二線圈主體層(114、124)係形成兩相互感應之電感線圈。
該共模濾波器10之該第二電感單元組12及該第一電感單元組11可以分別選用雙面銅箔壓合基板。連接上下面銅箔電路的導通孔則利用機械鑽孔(Drilling)、雷射燒孔(Laser Ablation)、電漿蝕孔(Plasma Etching)或化學濕式蝕刻(Chemical Wet Etching)等方式製作，並利用化學鍍銅方式在通孔壁上沉積金屬銅以形成該第一和第二導通柱(113、123)，再進行電鍍銅將通孔與板面(第一和第二絕緣基板112、122)上銅箔金屬層鍍到需要厚度。
將乾膜光阻貼合於雙層銅箔壓合基板之表面，進行曝光及顯影步驟後，將線路圖案定義於銅箔金屬層，亦即採用一般電路板之光學微影製程，以定義該第一和第二線圈主體層(114、124)及該第一和第二線圈引出層(111、121)之圖案。再進行銅蝕刻去除未保護的銅箔金屬層，如此完成第一和第二絕緣基板112、122上下面的銅線路圖案。
將分別完成之該第二電感單元組12及該第一電感單元組11的單層雙面印刷電路板利用膠合方式進行接合，亦即以該電氣絕緣層13結合，並將接合後之整片疊合板材進行切割，即完成元件尺寸的共模濾波器。
圖2係圖1中實施例之共模濾波器之立體示意圖，又圖3係圖2中共模濾波器沿A─A剖面線之剖面圖。以該電氣絕緣層13為對稱之中間層，該第二電感單元組12之結構係對稱於該第一電感單元組11。
圖4係係本發明一實施例之共模濾波器之立體示意圖。該共模濾波器10'之四個電極導通部14係一半圓柱狀金屬物，更有利於和該第一引出端子1212及該第二引出端子1212之電性連接。該四個電極導通部14係嵌入該第一和第二絕緣基板(112、122)及該第一電氣絕緣層13之側邊。
圖5係本發明一實施例之共模濾波器之分解示意圖。如圖5所示，一共模濾波器50包含一第一電感單元組51、一第二電感單元組52、一第三電感單元組53、一第四電感單元組54、一主電氣絕緣層55、一第一電氣絕緣層561、一第二電氣絕緣層562及四個電極導通部57。又該第一電感單元組51及該二電感單元組52藉由該第一電氣絕緣層561相結合，但該兩者之電感線圈係相串聯。相同地，該第三電感單元組53及該四電感單元組54藉由該第二電氣絕緣層562相結合，但該兩者之電感線圈係相串聯。
該第一電感單元組51包含一第一線圈引出層511、一第一絕緣基板512、兩個第一導通柱513及一第一線圈主體層514。該第一線圈引出層511係設於該第一絕緣基板512之第一表面5121，並包含至少兩個第一引出導線5111、至少四個第一引出端子5112及至少兩個第一接點5113，各該第一引出導線5111分別連接一該第一引出端子5112及一該第一接點5113。該第一線圈主體層514係設於該第一絕緣基板512之第二表面5122，其包含一第一線圈導線5141、兩位於該第一線圈導線5141兩端之第一端部5142及一導通墊5143。該至少兩個第一導通柱513係貫穿該第一絕緣基板512，且分別連接一該第一接點5113(上)及一該第一端部5142或一該導通墊5143(下)。
該第二電感單元組52包含一第二絕緣基板522、兩個第二導通柱523及一第二線圈主體層524。該兩個第二導通柱523係貫穿該第二絕緣基板522，並凸設於該第二絕緣基板522之第一表面5221，而得以穿越該第一電氣絕緣層561之通孔5611，並分別和該導通墊5143及該第一端部5142相連接。該第二線圈主體層524係設於該第二絕緣基板522之第二表面5222，其包含一第二線圈導線5241及兩位於該第二線圈導線5241兩端之第二端部5242。該至少兩個第二導通柱523係貫穿該第二絕緣基板522，且分別連接一該導通墊5143或一該第一端部5142(上)及一該第二端部5242(下)。
該第三電感單元組53之結構係對稱於該第二電感單元組52，又該第四電感單元組54之結構係對稱於該第一電感單元組51，該電氣絕緣層55為對稱之中間層。該第三電感單元組53係包含一第三絕緣基板532、兩個第三導通柱533及一第三線圈主體層534。該兩個第三導通柱533係貫穿該第二絕緣基板532，並凸設於該第二絕緣基板532之第一表面5321，而得以穿越該第二電氣絕緣層562之通孔5621，並分別和該第四電感單元組54中一第四線圈主體層544之導通墊5443及一第一端部5442相連接。該第三線圈主體層534係設於該第二絕緣基板532之第二表面5322，其包含一第三線圈導線5341及兩個位於該第三線圈導線5341兩端之第三端部5342。該至少兩個第二導通柱533係貫穿該第三絕緣基板532，且分別連接一該導通墊5443或一該第四端部5442(下)及一該第二端部5342(下)。
該第四電感單元組54包含一第四線圈引出層541、一第四絕緣基板542、兩個第四導通柱543及一第四線圈主體層544。該第四線圈引出層541係設於該第四絕緣基板542之第一表面5421，並包含至少兩第四引出導線5411、至少四個第四引出端子5412及至少兩個第四接點5413，各該第四引出導線5411分別連接一該第四引出端子5412及一該第四接點5413。該第四線圈主體層544係設於該第四絕緣基板542之第二表面5422，其包含一第四線圈導線5441、兩位於該第四線圈導線5441兩端之第四端部5442及一導通墊5443。該至少兩個第四導通柱543係貫穿該第四絕緣基板542，且分別連接一該第四接點5413(下)及一該第四端部5442或一該導通墊5443(上)。
該四個電極導通部57係分別連接一該第一引出端子5112及一該第四引出端子5412，因此該第一和第二線圈主體層(514、524)與該第三和第四線圈主體層(534、544)係形成兩組相互感應之電感線圈。
相較於圖1之共模濾波器10，圖5之製程係相當類似，亦係選用雙面銅箔壓合基板或單面銅箔壓合基板分別完成電感單元組51～54，然後藉由膠合方式進行接合。
圖6係圖5中實施例之共模濾波器之立體示意圖，又圖7係圖6中共模濾波器沿B─B剖面線之剖面圖。以該電氣絕緣層53為對稱之中間層，該第三電感單元組53之結構係對稱於該第二電感單元組52，及該第四電感單元組54之結構係對稱於該第一電感單元組51。
圖8係本發明一實施例之共模濾波器之立體示意圖。該共模濾波器50'之四個電極導通部57'係一半圓柱狀金屬物，更有利於和該第一引出端子5112及該第四引出端子5412之電性連接。
圖9係本發明一實施例之共模濾波器之分解示意圖。共模濾波器90之該第一和第二絕緣基板112、122中間部分加工製作一凹槽，並利用印刷(Screen Printing)方式在凹槽內以填入混有磁性粉末的膠體以形成磁性材料部95，如此可以增加共模濾波器90之共模雜訊濾除效果。
本發明之技術內容及技術特點已揭示如上，然而熟悉本項技術之人士仍可能基於本發明之教示及揭示而作種種不背離本發明精神之替換及修飾。因此，本發明之保護範圍應不限於實施例所揭示者，而應包括各種不背離本發明之替換及修飾，並為以下之申請專利範圍所涵蓋。
10、10'、50、50'、90．．．共模濾波器
11．．．第一電感單元組
12．．．第二電感單元組
13．．．電氣絕緣層
14、14'．．．電極導通部
111．．．第一線圈引出層
112．．．第一絕緣基板
113．．．第一導通柱
114．．．第一線圈主體層
121．．．第二線圈引出層
122．．．第二絕緣基板
123．．．第二導通柱
124．．．第二線圈主體層
1111．．．第一引出導線
1112．．．第一引出端子
1113．．．第一接點
1121．．．第一表面
1122．．．第二表面
1141．．．第一線圈導線
1142．．．第一端部
1211．．．第二引出導線
1212．．．第二引出端子
1213．．．第二接點
1241．．．第二線圈導線
1242．．．第二端部
51．．．第一電感單元組
52．．．第二電感單元組
53．．．第三電感單元組
54．．．第四電感單元組
55．．．主電氣絕緣層
57、57'．．．電極導通部
95．．．磁性材料部
511．．．第一線圈引出層
512．．．第一絕緣基板
513．．．第一導通柱
514．．．第一線圈主體層
522．．．第二絕緣基板
523．．．第二導通柱
524．．．第二線圈主體層
532．．．第三絕緣基板
534．．．第三線圈主體層
541．．．第四線圈引出層
542．．．第四絕緣基板
543．．．第四導通柱
544．．．第四線圈主體層
561．．．第一電氣絕緣層
562．．．第二電氣絕緣層
5111．．．第一引出導線
5112．．．第一引出端子
5113．．．第一接點
5121．．．第一表面
5122．．．第二表面
5141．．．第一線圈導線
5142．．．第一端部
5143．．．導通墊
5221．．．第一表面
5222．．．第二表面
5241．．．第二線圈導線
5242．．．第二端部
5321．．．第一表面
5322．．．第二表面
5341．．．第三線圈導線
5342．．．第三端部
5411．．．第一引出導線
5412．．．第一引出端子
5413．．．第一接點
5421．．．第一表面
5422．．．第二表面
5441．．．第一線圈導線
5442．．．第一端部
5443．．．導通墊
5611、5622．．．通孔
圖1係本發明一實施例之共模濾波器之分解示意圖；
圖2係圖1中實施例之共模濾波器之立體示意圖；
圖3係圖2中共模濾波器沿A─A剖面線之剖面圖；
圖4係係本發明一實施例之共模濾波器之立體示意圖；
圖5係本發明一實施例之共模濾波器之分解示意圖；
圖6係圖5中實施例之共模濾波器之立體示意圖；
圖7係圖6中共模濾波器沿B─B剖面線之剖面圖；
圖8係本發明一實施例之共模濾波器之立體示意圖；以及
圖9係本發明一實施例之共模濾波器之分解示意圖。
10．．．共模濾波器
11．．．第一電感單元組
12．．．第二電感單元組
13．．．電氣絕緣層
14．．．電極導通部
111．．．第一線圈引出層
112．．．第一絕緣基板
113．．．第一導通柱
114．．．第一線圈主體層
121．．．第二線圈引出層
122．．．第二絕緣基板
123．．．第二導通柱
124．．．第二線圈主體層
1111．．．第一引出導線
1112．．．第一引出端子
1113．．．第一接點
1121．．．第一表面
1222．．．第二表面
1141．．．第一線圈導線
1142．．．第一端部
1211．．．第二引出導線
1212．．．第二引出端子
1213．．．第二接點
1241．．．第二線圈導線
1242．．．第二端部
Claims (22)
- 一種共模濾波器，包含：至少兩個電感單元組，各該電感單元組，包括：一絕緣基板，包含一第一表面及一第二表面；一線圈引出層，設於該絕緣基板之第一表面，其包括至少兩個引出導線、至少四個引出端子及至少兩個接點，各該引出導線分別連接一該引出端子及一該接點；一線圈主體層，設於該絕緣基板之第二表面，其包括一線圈導線及兩個位於該線圈導線兩端之端部；及至少兩個導通柱，貫穿該絕緣基板，且分別連接一該接點及一該端部；以及一電氣絕緣層，接合該兩個電感單元組之兩個絕緣基板及兩個線圈主體層，又該兩個線圈主體層係以該電氣絕緣層隔開。
- 根據請求項1之共模濾波器，其中該兩個電感單元組之線圈主體層及線圈引出層之圖案係對稱於該電氣絕緣層。
- 根據請求項1之共模濾波器，其另包含四個電極導通部，其中該四個電極導通部係分別連接該兩個電感單元組中對應之一該引出端子。
- 根據請求項3之共模濾波器，其中該第一和第二線圈主體層係形成兩個併聯之電感線圈。
- 根據請求項3之共模濾波器，其中該四個電極導通部係嵌入該第絕緣基板及該電氣絕緣層之側邊。
- 根據請求項1之共模濾波器，其中各該第一和第二絕緣基板之材料係聚醯亞胺、樹脂、環氧玻璃纖維板、熱固化乾膜或熱塑型塑膠。
- 根據請求項1之共模濾波器，其中各該第一和第二絕緣基板中有一磁性材料部，又該磁性材料部係位於該第一和第二線圈主體層中間。
- 一種共模濾波器，包含：兩個外電感單元組，各該外電感單元組，包括：一外絕緣基板；一線圈引出層，設於該外絕緣基板之一表面，其包括至少兩個引出導線、至少四個引出端子及至少兩個接點，各該引出導線分別連接一該引出端子及一該接點；一第一線圈主體層，設於該絕緣基板上相對該線圈引出層之另一表面，其包括一第一線圈導線及兩個位於該第一線圈導線兩端之第一端部；及至少兩個第一兩導通柱，貫穿該第一絕緣基板，且分別連接一該第一接點及一該第一端部；兩個內電感單元組，設於該兩個外電感單元組之間，各該內電感單元組，包括：一內絕緣基板；一第二線圈主體層，設於該內絕緣基板之一表面，其包括一第二線圈導線及兩位於該第二線圈導線兩端之第二端部；至少兩個第二兩導通柱，貫穿該第二絕緣基 板，且分別連接一該第一端部及一該第二端部或一該接點及一該第二端部；兩個次電氣絕緣層，分別介於一該外電感單元組及一該內電感單元組之間；以及一主電氣絕緣層，接合該兩個內電感單元組之兩個內絕緣基板及兩個第二線圈主體層，又該兩個線圈主體層係以該主電氣絕緣層隔開。
- 根據請求項8之共模濾波器，其中該第一線圈主體層及第二線圈引出層之圖案係對稱於該主電氣絕緣層。
- 根據請求項8之共模濾波器，其另包含四個電極導通部，其中該四個電極導通部係分別連接該兩外電感單元組之對應一該引出端子。
- 根據請求項8之共模濾波器，其中一該第一線圈主體層和一該第二線圈主體層係形成一串聯之電感線圈。
- 根據請求項10之共模濾波器，其中一該第一線圈主體層和一第二線圈主體層之組合和另一該第一線圈主體層和另一第二線圈主體層之組合係形成一併聯之電感線圈。
- 根據請求項10之共模濾波器，其中該四個電極導通部係嵌入該外絕緣基板、該內絕緣基板、該兩個次電氣絕緣層及該第一電氣絕緣層之側邊。
- 根據請求項8之共模濾波器，其中各該外絕緣基板和該內絕緣基板之材料係聚醯亞胺、樹脂、環氧玻璃纖維板、熱固化乾膜或熱塑型塑膠。
- 根據請求項8之共模濾波器，其中各該外絕緣基板和各該內絕緣基板中有一磁性材料部，又該磁性材料部係位於該 第一和第二線圈主體層中間。
- 一種共模濾波器之製造方法，包含步驟如下：提供兩個雙面具金屬層之絕緣基板；對各該絕緣基板進行鑽孔，以分別形成至少兩個通孔；填入金屬於該等通孔內；分別對各該絕緣基板上金屬層進行光學微影製程，以形成各該絕緣基板上一金屬層為一線圈引出層及另一金屬層為一線圈主體層，其中該線圈引出層及該線圈主體層藉由該等通孔內之金屬相連接；以及藉由一電氣絕緣層，將該兩個絕緣基板及該兩個線圈主體層相接合，又該兩線圈主體層係以該電氣絕緣層隔開。
- 根據請求項16之共模濾波器之製造方法，其中該雙面具金屬層之絕緣基板係一雙層銅箔壓合基板。
- 根據請求項16之共模濾波器之製造方法，其另包含形成四個電極導通部以分別連接該兩電感單元組中對應之一該引出端子。
- 根據請求項16之共模濾波器之製造方法，其中兩該線圈主體層及兩該線圈引出層之該圖案係對稱於該電氣絕緣層。
- 根據請求項16之共模濾波器之製造方法，其中該鑽孔步驟係利用機械鑽孔、雷射燒孔、電漿蝕孔或化學濕式蝕刻完成。
- 根據請求項16之共模濾波器之製造方法，其中該等通孔內填入金屬係利用化學鍍銅方式在該等通孔壁上沉積金屬銅。
- 根據請求項16之共模濾波器之製造方法，其另包含於各該絕緣基板上形成凹槽，並填入各該凹槽內一磁性材料部，其中該磁性材料部係位於該第一和第二線圈主體層中間。
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