專利名稱：?jiǎn)纹姼须娙葜C振器和單片電感電容濾波器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及單片電感電容(LC)諧振器和單片電感電容(LC)濾波器，特別是適用于高頻波段的單片電感器電容器諧振器和單片電感電容濾波器。


圖13和14顯示了常規(guī)單片LC諧振器的一個(gè)例子。如圖13所示，LC諧振器100包括陶瓷片104，在陶瓷片上具有形成在上表面的電容器圖形112、陶瓷片105，在陶瓷片上具有形成在上表面的電感器圖形111、陶瓷片106，在陶瓷片上具有形成在上表面的輸入電容器圖形115和輸出電容器圖形116、陶瓷片102和108具有形成在上表面的屏蔽電極113和114。
陶瓷片101到108被層疊在一起并燒制，以形成圖14所示的層壓制品110，在層壓制品110上，形成了輸入端121、輸出端122、接地端123和124。輸入電容器圖形115連接到輸入端121。輸出電容器圖形116連接到輸出端122。電感器圖形111的引出部分和屏蔽電極113和114的一端連接到接地端123。電容器圖形112的引出部分和屏蔽電極113和114的另一端連接到接地端124。
在上面論述的LC諧振器100中，電感器包括電感器圖形111，電容器包括電容器圖形112，電容器圖形112相對(duì)電感器圖形111的開(kāi)口形成LC并聯(lián)諧振電路。通過(guò)耦合電容電連接到輸入端121的LC并聯(lián)諧振電路包括相互之間相對(duì)的電感器圖形111和輸入電容器圖形115。類似地，通過(guò)耦合電容電連接到輸出端122的LC并聯(lián)諧振電路包括相互之間相對(duì)的電感器圖形111和輸出電容器圖形116。
LC諧振器的特性取決于諧振電路中電感器的Q值。電感器的Q值表達(dá)為Q=2πF0L/R，其中，L是電感器的電感，R是電感器的電阻，F(xiàn)0是諧振頻率。如這個(gè)公式所看到的一樣，通過(guò)減小電感器的電阻R，可以增加電感器的Q值。電阻R與電感器圖形111的橫截面成反比。因此，通過(guò)增加電感器圖形111的橫截面增加Q值。
然而，如果為了增加電感圖形111的橫截面而增加電感圖形111的厚度，就會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題，既，當(dāng)陶瓷片101到108被整體燒制時(shí)，加大了層疊制品110的內(nèi)應(yīng)力，導(dǎo)致了分層的結(jié)果。
此外，在電感器圖形111的周圍產(chǎn)生的磁場(chǎng)集中在電感器圖形111的邊上，因此，引起了大的渦流損耗。而且，在常規(guī)LC諧振器100中，在電感器圖形111的周圍產(chǎn)生的磁場(chǎng)由電容器圖形112所遮斷。因此，存在的問(wèn)題是電感器的電感較低。
如上所述的常規(guī)LC諧振器100，獲得高Q值是困難的，因?yàn)闃?gòu)成LC諧振電路的電感圖形111的電阻R大，而電感L小。
本發(fā)明的目的是提供一種包括具有高Q值電感器的單片LC諧振器和單片LC濾波器。
為獲得上述目的，按照本發(fā)明，單片LC諧振器包括層疊制品體，該層疊制品體包括絕緣層、電感器圖形、層疊在一起的電容器圖形、在層疊體內(nèi)的LC諧振電路，諧振電路包括有電感器圖形確定的電感器和由電容器圖形確定的電容器，以至電容器圖形與電感器圖形相對(duì)，在電容器圖形和電感器圖形之間層加有絕緣層。在單片LC諧振器中，LC諧振電路的電感器具有管狀結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)由至少兩個(gè)通過(guò)絕緣層提供的通孔電連接的電感圖形確定，電容器圖形位于電感器管狀結(jié)構(gòu)的內(nèi)部。
此外，按照本發(fā)明，單片LC濾波器包括層疊制品體，該層疊制品體包括多個(gè)絕緣層、多個(gè)電感器圖形、層疊在一起的多個(gè)電容器圖形、在層疊體內(nèi)的多個(gè)LC諧振電路，諧振電路包括有電感器圖形確定的多個(gè)電感器和由電容器圖形確定的多個(gè)電容器，以至電容器圖形與電感器圖形相對(duì)，在電容器圖形和電感器圖形之間層加有絕緣層。在單片LC諧振器中，每一個(gè)LC諧振電路的電感器具有管狀結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)由至少兩個(gè)通過(guò)絕緣層提供的通孔電連接的電感圖形確定，至少用于電容耦合LC諧振器的電容器圖形和耦合電容器圖形之一位于所述電感器管狀結(jié)構(gòu)的內(nèi)部。
電感器具有多個(gè)管狀結(jié)構(gòu)。可以增加電感器的表面面積而沒(méi)有增加電感器圖形的厚度。一般說(shuō)來(lái)，由于趨膚效應(yīng)，高頻電流的特性是它可以集中流動(dòng)到導(dǎo)體的表面。因此，整個(gè)表面積增加的電感器可以有效地作為高頻電流的路徑。所以，與常規(guī)電感器相比減小了電感器的電阻，增加了電感器的Q值。
此外，由于高頻電流通過(guò)電感器，在管狀結(jié)構(gòu)的外邊緣產(chǎn)生磁場(chǎng)，而不是在管狀結(jié)構(gòu)的內(nèi)部產(chǎn)生磁場(chǎng)。因此，排列在電感器管狀結(jié)構(gòu)內(nèi)部的用于電容耦合諧振器的電容器圖形和耦合電容器圖形幾乎不中斷電感器的磁場(chǎng)。
此外，因?yàn)殡姼衅骶哂泄軤罱Y(jié)構(gòu)，所以減小了產(chǎn)生在電感器周圍并集中到電感器圖形邊上的磁場(chǎng)。
圖1是按照本發(fā)明實(shí)施例的單片LC諧振器配置的分解透視圖。
圖2是圖1單片LC諧振器的外觀透視圖。
圖3是圖2單片LC諧振器的剖面圖。
圖4是圖2單片LC諧振器的等效電路圖。
圖5是按照本發(fā)明實(shí)施例的單片LC濾波器配置的分解透視圖。
圖6是圖5單片LC濾波器的外觀透視圖。
圖7是圖6單片LC濾波器的剖面圖。
圖8是圖6單片LC濾波器的等效電路圖。
圖9是按照本發(fā)明另一實(shí)施例的單片LC濾波器配置的分解透視圖。
圖10是圖單片LC濾波器的等效電路圖。
圖11是進(jìn)一步修改通孔例子的平面圖。
圖12是進(jìn)一步修改通孔例子的平面圖。
圖13是常規(guī)單片LC諧振器的分解透視圖。
圖14是圖13單片LC諧振器的外觀透視圖。
下面參考附圖論述本發(fā)明單片LC諧振器和單片LC濾波器。
第一實(shí)施例圖1顯示了單片LC諧振器1的配置。圖2和圖4分別是LC諧振器1的外觀和等效電路圖。LC諧振器1包括LC并聯(lián)諧振電路R1，R1包括電感器L1和電容器C1。LC并聯(lián)諧振電路R1分別通過(guò)耦合電容器Cs1和Cs2在輸入端2和輸出端3之間電連接。
如圖1所示，諧振器1包括絕緣片14和16，絕緣片上分別有電感圖形24a和24b、絕緣片15，絕緣片上有電容器圖形25、絕緣片17，絕緣片上有輸入引線圖形22和輸出引線圖形23、絕緣片12和19，絕緣片上分別有屏蔽圖形26和27。絕緣片11到19分別由揉合絕緣粉或用粘合劑把磁粉粘合在一起制成，并形成片。圖形22到27由Ag、pd、Cu、Ni、Au、Au-pd制成，并分別由印刷形成。
每一個(gè)具有固定寬度的直線電感器24a和24b位于片14和16的中部。如圖1所示，直線電感器24a和24b的一端分別暴露給片14和16的前側(cè)。電感器圖形24a和24b通過(guò)片14和15中提供的長(zhǎng)通孔33相互之間電連接。如圖1所示，長(zhǎng)通孔33沿著電感器圖形24a和24b的右邊和左邊部置。如圖3所示的剖面圖，電感器圖形24a和24b和長(zhǎng)通孔33確定電感器11是矩形橫界面的管狀結(jié)構(gòu)，并填滿絕緣體。
如圖1所示，電容器圖形25位于片15的中后部和長(zhǎng)通孔33之間。圖形25的一端暴露給片15的后側(cè)。電容器圖形25分別通過(guò)片14和15暴露給電感器24a和24b的開(kāi)口端，確定了電容器C1。既，電容器圖形25位于電感器L1管狀結(jié)構(gòu)的內(nèi)部。電容器C1和管狀結(jié)構(gòu)電感器L1確定了LC并聯(lián)諧振電路R1。
輸入、輸出電容器圖形22和23分別提供在片17的右側(cè)和左側(cè)。輸入電容器圖形22的一端暴露給片17的左側(cè)，輸入電容器圖形22的另一端相對(duì)于電感器圖形24b，在它們之間層夾有片16，并確定了耦合電容器Cs1。輸出電容器圖形23的一端暴露給片17的右側(cè)，輸出電容器圖形23的另一端相對(duì)于電感器圖形24b，在它們之間層夾有片16，并確定了耦合電容器Cs2。布置了每一個(gè)具有寬面積的屏蔽圖形26和27，以便層夾圖形22、23、24a、24b和25。屏蔽圖形26和27分別暴露給片12和19前側(cè)和后側(cè)。如圖1所示，具有上述設(shè)置的不同的片11到19在一定壓力下被層疊在一起，并整體地被燒制，產(chǎn)生了圖2所示的層疊體21。在層疊體21的右、左端面上，分別提供了輸入電極2和輸出電極3。接地電極4和5提供在層疊體21前、后面。輸入電容器圖形22的一端連接到輸入電極2，輸出電容器圖形23的一端連接到輸出電極3。屏蔽圖形26和27的一端，以及電感器圖形24a和24b的一端連接到接地電極4。屏蔽圖形26和27的另一端，以及電容器圖形25的一端連接到接地電極5。
在單片諧振器1中，電感器L1具有由電感器圖形24a和24b和長(zhǎng)通孔33確定的管狀結(jié)構(gòu)。如圖3所示，增加了電感器L1的表面面積，而沒(méi)有增加電感器圖形24a和24b及長(zhǎng)通孔33的厚度。一般說(shuō)來(lái)，由于趨膚效應(yīng)，高頻電流的特性是它可以集中流動(dòng)到導(dǎo)體的表面。因此，整個(gè)表面積增加的電感器L1可以有效地作為高頻電流的路徑。所以，與常規(guī)電感器相比減小了電感器L1的電阻，增加了電感器的Q值。
當(dāng)高頻電流通過(guò)電感器，在管狀結(jié)構(gòu)的外邊緣產(chǎn)生磁場(chǎng)，而不是在管狀結(jié)構(gòu)的內(nèi)部產(chǎn)生磁場(chǎng)。因此，排列在電感器L1管狀結(jié)構(gòu)內(nèi)部的電容器圖形25幾乎不中斷電感器L1的磁場(chǎng)。
此外，電感器L1具有管狀結(jié)構(gòu)，因此，減小了產(chǎn)生在電感器L1周圍并集中到電感器圖形24a和24b邊上的磁場(chǎng)。結(jié)果，單片LC諧振器具有高Q值，并提供了非常好的特性。
第二實(shí)施例圖5顯示了單片LC濾波器41的布置。圖6和圖8是LC濾波器41的外觀透視圖和等效電路圖。在第二實(shí)施例中，帶通濾波器將被作為例子論述。不用說(shuō)，本發(fā)明的LC濾波器可以是帶阻濾波器。LC濾波器41是三級(jí)LC帶通濾波器。第一(初始)級(jí)中的LC諧振器Q1、第二級(jí)中的LC諧振器Q2、第三級(jí)中的LC諧振器Q3分別通過(guò)耦合電容器CASL和Cs2縱向地連接。
如圖5所示，LC濾波器41包括絕緣片54和56，絕緣片上分別有電感圖形61a、62a、63a、61b、62b、63b，絕緣片55分別有電容器圖形65、66、67和長(zhǎng)通孔68，絕緣片53和57有耦合電容器圖形76a、77a、76b、77b，絕緣片51和59分別有屏蔽圖形78a和78b。
直線電感器圖形61a和61b分別位于片54和56左側(cè)的左邊位置。直線電感器圖形61a和61b的一端分別暴露給片54和56的前側(cè)。電感器圖形61a和61b通過(guò)片54和55提供的長(zhǎng)通孔68相互之間電連接。長(zhǎng)通孔68分別連接電感器圖形61a和61b的右邊和左邊。如圖7的橫截面圖所示，電感器圖形61a和61b和長(zhǎng)通孔68確定了電感器L1具有矩形橫界面的管狀結(jié)構(gòu)，并填滿絕緣體。從電感器圖形61a和61b的中部深處的輸入引線圖形71a和71b分別暴露給片54和56的左側(cè)。
直線電感器圖形62a和62b形成在片54和56中部。直線電感器圖形62a和62b的一端分別暴露給片54和56的前側(cè)。電感器圖形62a和62b通過(guò)提供在片54和55中的長(zhǎng)通孔68相互之間電連接。如圖7所示的橫截面圖，電感器圖形62a和62b和長(zhǎng)通孔68確定電感器L2具有矩形橫界面的管狀結(jié)構(gòu)。
直線電感器圖形63a和63b分別位于片54和56右邊位置。直線電感器圖形63a和63b的一端分別暴露給片54和56的前側(cè)。電感器圖形63a和63b通過(guò)片54和55提供的長(zhǎng)通孔68相互之間電連接。如圖7所示，電感器圖形63a和63b和長(zhǎng)通孔68確定了電感器L3具有矩形橫界面的管狀結(jié)構(gòu)。從電感器圖形63a和63b的中部深處的輸出引線圖形73a和73b暴露給片54和56的右側(cè)。
電容器圖形65、66、67分別位于片55右后部、中后部和左后部。此外，每一個(gè)電容器圖形65、66、67位于長(zhǎng)通孔68之間。電容器圖形65、66、67的一端暴露給片55后側(cè)。電容器圖形65通過(guò)片54和55與各自的電感器61a和61b開(kāi)口端相對(duì)，確定了電容器C1。類似地，電容器圖形66和67相對(duì)于電感器圖形62a和62b的開(kāi)口端，電感器圖形63a和63b通過(guò)片54和55分別確定了電容器C2和C3。既，電容器圖形65、66、67分別位于電感器L1、L2、L3的管狀結(jié)構(gòu)內(nèi)。電容器C1和管狀結(jié)構(gòu)電感器L1確定了LC并聯(lián)諧振電路，既，確定了第一級(jí)LC諧振器Q1。電容器C2和管狀結(jié)構(gòu)電感器L2確定了LC并聯(lián)諧振電路，既，確定了第二級(jí)LC諧振器Q2。電容器C3和管狀結(jié)構(gòu)電感器L3確定了LC并聯(lián)諧振電路，既，確定了第三級(jí)LC諧振器Q3。
耦合電容器76a、76b、77a、77b分別布置在片53和57的后部。耦合電容器圖形76a和76b相對(duì)電感器圖形61a、62a、61b、62b，以確定耦合電容器Cs1。耦合電容器圖形77a和77b相對(duì)電感器圖形62a、63a、62b、63b，以確定耦合電容器Cs2。
如圖5所示，具有上述設(shè)置的不同的片50到59在一定壓力下被層疊在一起，并整體地被燒制，產(chǎn)生了圖6所示的層疊體60。在層疊體60的右、左端面上，分別形成了輸入電極42和輸出電極43。接地電極44和45形成在層疊體60的前、后側(cè)面。輸入引線圖形71a和71b連接到輸入電極42，輸出引線圖形73a和73b連接到輸出電極43。屏蔽圖形78a和78b的一端，以及電感器圖形61a到63b的一端分別連接到接地電極44。屏蔽圖形78a和78b的另一端，以及電容器圖形65到67的一端分別連接到接地電極45。
在單片LC濾波器41中，各自LC諧振器Q1到Q3的電感器L1到L3具有管狀結(jié)構(gòu)。根據(jù)這種布置，有效地利用了高頻電流的趨膚效應(yīng)，因此，電容器65到67幾乎不中斷電感器L1到L3產(chǎn)生的磁場(chǎng)。所以，電感器L1到L3可以分別獲得高Q值，LC濾波器41具有非常好的帶通濾波器特性。
第三實(shí)施例如圖9所示，按照第二實(shí)施例，除了使用三個(gè)絕緣片53a、55a、57a而不是絕緣片絕緣片53、55、57之外，單片LC諧振器81與第二實(shí)施例的LC諧振器1相同。在絕緣片53a和57a的上表面，分別提供了電容器圖形65a到67a和65b到67b。在絕緣片55a的上表面，形成了耦合電容器圖形76和77。在每一個(gè)片54和55a提供了6個(gè)長(zhǎng)通孔68，4個(gè)內(nèi)長(zhǎng)通孔68短于2個(gè)外長(zhǎng)通孔68，以避免與耦合電容器圖形76和77短路。在這個(gè)實(shí)施例中，對(duì)應(yīng)圖5到圖8的部件由相同的參考數(shù)字指定，省略了重復(fù)描述。
在單片LC濾波器81中，各自LC諧振器Q1到Q3的電感器L1到L3具有管狀結(jié)構(gòu)。因此，有效地利用了高頻電流的趨膚效應(yīng)。如圖10所示，耦合電容器76到77的兩端排列在各自電感器L1到L3的管狀結(jié)構(gòu)內(nèi)。根據(jù)這種布置，耦合電容器圖形76和77抑制了電感器L1到L3的磁場(chǎng)的中斷。所以，電感器L1到L3可以分別獲得高Q值，LC濾波器81具有非常好的帶通濾波器特性。
其它實(shí)施例本發(fā)明沒(méi)有局限于上述的實(shí)施例。根據(jù)本發(fā)明可以進(jìn)行各種變化和修改而沒(méi)有離開(kāi)本發(fā)明的精神和范圍。例如，在上述實(shí)施例的電感器中，具有矩形橫截面的管狀結(jié)構(gòu)可由兩個(gè)電感器圖形和兩個(gè)長(zhǎng)通孔構(gòu)成。電感器圖形的數(shù)量和形狀及通孔的形狀和數(shù)量是可以選擇的。例如，在第一實(shí)施例中，如圖11所示，長(zhǎng)通孔33可以沿著電感器圖形24a的三個(gè)側(cè)面延伸。此外，如圖12所示，多個(gè)通孔33可以沿著電感器圖形24a的三個(gè)側(cè)面排列。所以，LC濾波器的級(jí)數(shù)(諧振器的數(shù)量)可以選擇。
此外，在上述實(shí)施例中，具有圖形的絕緣片被層疊并被整體的燒制。本發(fā)明沒(méi)有局限于這個(gè)例子。作為絕緣片，可以事先燒制。此外，可以采用下面的生產(chǎn)方法確定LC諧振器和LC濾波器。在絕緣片由印刷方法從漿狀絕緣材料形成之后，漿狀導(dǎo)電圖形材料被涂敷在絕緣層的表面，以形成選擇的圖形，隨后，涂敷漿狀絕緣材料覆蓋圖形，因此，形成了含有圖形的絕緣層。類似地，重復(fù)上述的涂層，確定每一個(gè)LC諧振器或LC濾波器具有層疊結(jié)構(gòu)。
如上所述，按照本發(fā)明，電感器確定為管狀結(jié)構(gòu)。因此，增加了電感器的表面面積而沒(méi)有增加電感器圖形的厚度。具有增加的表面面積的整個(gè)電感器可有效地被用作為高頻電流的路徑。因此，與常規(guī)電感器相比減小了電感器的電阻，提高了電感器的Q值。此外，由于高頻電流通過(guò)電感器，在管狀結(jié)構(gòu)的外邊緣產(chǎn)生磁場(chǎng)，而不是在管狀結(jié)構(gòu)的內(nèi)部產(chǎn)生磁場(chǎng)。因此，排列在電感器管狀結(jié)構(gòu)內(nèi)部的電容器圖形和用于電容耦合諧振器的耦合電容器圖形幾乎不中斷電感器的磁場(chǎng)。
此外，電感器L1具有管狀結(jié)構(gòu)，因此，減小了產(chǎn)生在電感器周圍并集中到電感器圖形邊上的磁場(chǎng)。結(jié)果，每一個(gè)單片LC諧振器和單片LC濾波器具有高Q值，并提供了非常好的高頻特性。
權(quán)利要求
1．一種單片LC諧振器，包括層疊體包括絕緣層、電感器圖形、層疊在一起的電容器圖形；在層疊體內(nèi)的LC諧振電路，諧振電路包括由電感器圖形確定的電感器和由電容器圖形確定的電容器，以至電容器圖形與電感器圖形相對(duì)，在電容器圖形和電感器圖形之間層加有絕緣層；其中，所述LC諧振電路的電感器具有管狀結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)由至少兩個(gè)通過(guò)絕緣層提供的通孔電連接的電感圖形確定，電容器圖形位于所述電感器管狀結(jié)構(gòu)的內(nèi)部。
2．一種單片LC濾波器，包括層疊體包括多個(gè)絕緣層、多個(gè)電感器圖形、層疊在一起的多個(gè)電容器圖形；在層疊體內(nèi)的多個(gè)LC諧振電路，諧振電路包括有電感器圖形確定的多個(gè)電感器和由電容器圖形確定的多個(gè)電容器，以至電容器圖形與電感器圖形相對(duì)，在電容器圖形和電感器圖形之間層加有絕緣層；其中，每一個(gè)LC諧振電路的電感器具有管狀結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)由至少兩個(gè)通過(guò)絕緣層提供的通孔電連接的電感圖形確定，至少用于電容耦合LC諧振器的電容器圖形和耦合電容器圖形之一位于所述電感器管狀結(jié)構(gòu)的內(nèi)部。
全文摘要
電感圖形通過(guò)形成在絕緣片中的長(zhǎng)通孔分別電連接。長(zhǎng)通孔分別沿著電感圖形的右、左邊緣排列。電感圖形和長(zhǎng)通孔形成了具有橫截面的管狀結(jié)構(gòu),并用絕緣體填充。電容器圖形通過(guò)絕緣片分別相對(duì)電感器圖形的開(kāi)口端,以形成電容器。既,電容器圖形層疊在電感器的管狀結(jié)構(gòu)內(nèi)。具有管狀結(jié)構(gòu)的電容器和電感器形成LC并聯(lián)諧振電路。
文檔編號(hào)H03H7/075GK1288288SQ0012438
公開(kāi)日2001年3月21日 申請(qǐng)日期2000年9月11日 優(yōu)先權(quán)日1999年9月10日
發(fā)明者松村定幸, 加藤登, 野村浩子 申請(qǐng)人:株式會(huì)社村田制作所