专利名称：倒装微带滤波器的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于印刷电路板的滤波器装置。所述滤波器装置包含选
定图案(pattern)的导电(conductive)材料，后者被安排成电磁耦合至 印刷电路板中所包含的导电平面(plane)。
背景技术：
在用于微波信号的印刷电路板(此后将其称为PCB)领域，众所周 知，使用滤波器进行信号处理以便获得微波信号的良好性能。EP 1653552教导了 一种先前已知的微带滤波器，其包含多个安排在PCB上 的间隔开的(interspaced)条带(strip )，并且被电磁耦合至PCB中的 接地平面。使用与普通印刷电路图案相同的方式将滤波器蚀刻在PCB 的外层中。附
图1示意性地示出根据现有技术的包含在PCB中的滤波器 装置。
布置在PCB中的微带滤波器的一个问题是微带滤波器表示对制造 工艺具有特殊要求的很小区域。例如，在200 x 90 mm大小的PCB上， 微带滤波器表示约为15 x 15mm大小的区域(约为1.25% )。微带滤波 器对于工艺变化非常敏感，这就是制造工艺必须非常准确以保持滤波器 性能的原因。此外，对滤波器的制造要求与对整个PCB的制造要求是一 样的，原因是难以对PCB表面的不同部件提出不同要求。因此，对不需 要高要求的PCB部件提出了不必要的高要求，这增加了 PCB制造工艺 的成本。此外，在大区域(例如PCB区域)上保持高要求比在诸如微带 滤波器区域之类的较小区域上保持高要求更难，原因是制造工艺是在长
PCB并试图在整个PCB区域上保持高要求时，存在着制造工艺受扰而 引起局部准确度下降的风险。如果滤波器区域中出现局部准确度下降， 滤波器会受到不利影响，并且整个PCB可能都不得不被丟弃。
此外，实施在PCB上的滤波器还需要根据例如不同的频率(即与信 道相关)、带宽和阻带而变动。对于每种参数变化，滤波器设计进而PCB 设计都会受到影响。因此，对于每种参数变化，都需要制造新的PCB，这会导致成本增加。
因而，需要一种改进的微波滤波器以使得PCB更加易于制造、在设 计方面更加灵活并且在制造方面更为便宜。
发明内容
本发明涉及一种用于印刷电路板(此后还将其称为PCB)的滤波器 装置，其具有满足上述需求的特征。所述滤波器装置包含选定图案的导 电材料，后者被安排成电磁耦合至印刷电路板中的导电平面并且被相对 于彼此定位以使得期望的滤波器性能得以实现。本说明书中，平面指的 是被定位在PCB中所包含的基板的一面上或基板内的导电材料层。所述 滤波器装置优选是针对处理微波信号而进行安排的微波滤波器。
本发明的特征在于滤波器装置是与印刷电路板相分离的单独单元， 并且优选地是通过将选定图案的导电材料层覆(layer)于基板上而形成 的。所述滤波器装置被安排成经由定位在滤波器装置上的第一连接器和 对应地定位在印刷电路板上的第二连接器而连接至PCB。所述滤波器装 置优选地仿效(follow) PCB的轮廓(contour)以便能够被适当地安装 并由此连接至PCB。
本发明的一个优势是总的来说对PCB的制造要求更少，原因是滤 波器装置形成与PCB相分离的单独单元。因而，可以针对一种类型的要 求来设计和制造滤波器装置，并且可以针对另一种类型的要求来制造 PCB。降低对PCB的要求会降低包含PCB和滤波器装置在内的PCB组 件的制造成本。另一优势是可以针对不同的滤波器目的和应用来修改单 独的滤波器装置，但是仍然可以被连接至相同类型的主PCB,从而在无 需改变PCB的情况下提供了对于PCB组件的灵活设计。
根据本发明的滤波器装置被安排成如此定位，其中选定图案的导电 材料朝着印刷电路板的方向，并且位于距印刷电路板选定距离处。本发 明的一个优势是单独的滤波器装置提供了从PCB到选定图案的导电材 料并且通过选定图案的导电材料再到PCB的平滑电磁过渡，这是由于不 必将接地平面从PCB上提升的事实并且由于在传输路径上不存在通孔。 另一优势是面对PCB的导电材料表面是平滑的而不像滤波器附于PCB 的情况中那么粗糙。粗糙表面是导电材料被附于基板的结果，在后一种 情况中，基板被包含在PCB中。在根据本发明的滤波器装置中，导电材料被附于面对远离(face away from) PCB的单独基板，并且因此粗糙表 面面对远离PCB。平滑表面本身还改善了导电材料与接地平面之间的电
磁过渡。
选定图案包含多个导电条带，这些导电条带被相对于彼此定位以使 得它们以可预知且期望的方式相互电磁作用。条带的长度和宽度、条带 间距离以及PCB与选定图案的导电材料之间的选定距离是滤波器结构 的设计参数。例如，在所谓的短截线型滤波器(stub filter)中，所述条 带优选是可以被互连的间隔开的平行条带，或者在如边耦合(side coupled)微带滤波器(即电感耦合或电容耦合滤波器)中，所述条带可 以彼此分离。然而，对于根据本发明的所有滤波器装置而言是共同的是 选定图案的导电材料在滤波器装置中所包含的条带之间内部相互电磁 作用，并且还与PCB中所包含的接地平面相互作用。
在阅读以下详细描述之后，本发明的其他优势将变得4艮明显。
附图简述
下文将结合多个附图来更详细地描述本发明，其中 图1示意性地示出根据现有技术的印刷电路板； 图2示意性地示出根据本发明的滤波器装置和印刷电路板；并且 图3示意性地示出根据本方面的滤波器装置的截面侧视图以及沿图 2中的线III-III的PCB的部分A中的一部分。
图1示意性地示出根据现有技术的印刷电路板(此后将其称为PCB ) 1。 PCB1包含先前已知的滤波器装置2，该滤波器装置2是层覆于PCB 1的主表面3上的印刷电路板图案的一部分。在描述现有技术时已经描 述了现有技术的缺陷。PCB 1包含非导电或介电材料制成的基板4以及 接地层5b,例如通过蚀刻在基板4上形成印刷电路形式的导电层5a。 通过滤波器中的导电层电磁耦合至接地层5b,滤波器装置2进行操作。 在用于更为复杂的电路板方案时，PCB 1还可以包含多层基板和导电材 料。
图2示意性地示出根据本发明的滤波器装置2和PCB 1。与根据本 发明的滤波器装置2 —起使用的PCB 1优选地与结合图1所描述的PCBl相同。滤波器装置2是与PCB l相分离的单独单元，并且能够经由定 位在滤波器装置2上的第一连接器6和对应地定位在PCB 1上的第二连 接器7而连接至PCB1。滤波器装置2包含选定图案的导电材料，后者 包含多个间隔开的条带8。滤波器装置2包含第一条带9和第二条带10, 第一条带9被电耦合至第一连接器6之一，第二条带IO被连接至另一 第一连接器6。在图2中，第一条带9和第二条带IO是彼此相距最远的 两个条带，即，第一条带9和第二条带10是滤波器装置2中所有条带 中的处于最外侧边缘的、相对的条带。不包括第一条带9和第二条带10 的所有条带8之间相距选定距离，并且它们;陂定位在第一条带9与第二 条带IO之间。条带8之间的距离、条带8的宽度、条带8的长度、条 带8的厚度以及彼此之间的相对位置都是设计和制造滤波器装置2时必 须考虑的设计参数。
本发明的一种益处是可以在不必制造整个PCB 1的情况下重新设 计滤波器装置2。其足以制造新滤波器装置2并用新滤波器装置来替换 PCB l中的旧滤波器装置2。另一优势是可以制造多个不同的滤波器装 置2以针对诸如公差等等之类的参数达到高标准，而就相同参数而言可 以以较低标准来制造多个PCB 1。此外，因为滤波器装置2与PCB 1相 比而言是小组件，所以当制造滤波器装置2时，公差变动的风险更小。
另一优势是在装配线上存在大量相同的PCB 1和多个不同的滤波 器装置2，并且根据所需要的滤波器装置的类型，可以就地(insitu)在 装配线上选择合适的滤波器装置2。
在图2中，所示滤波器装置2处于并未附于PCB 1的位置，但是图 2中所示的箭头11指示了滤波器装置2被倒装(flip),以使得条带8 在装配到PCB 1上时面对主表面3,即将滤波器装置2安排成如此定位， 其中选定图案的导电材料朝着PCB 1上的印刷电路5a的方向。此外， 为使滤波器装置2安装到PCB 1上，第一连接器6必须与第二连接器7 相配。第 一连接器6优选被间隔开，以便适应第 一条带9和第二条带10， 并且第二连接器7则以对应方式#:间隔开。
在图2中，滤波器装置2包含基板12,选定图案的导电材料(即条 带8)被层覆于所述基板12上。从而，基板12和导电材料8形成单独 单元，其可被装配线上的操作员轻松管理。基板12的材料与形成PCB 中的层的非导电材料或介电材料是相同的。在设计滤波器装置时，介电材料为设计者提供了其他参数，原因是介电材料对于滤波器性能有影响。
在图2中，滤波器装置2包含定位在矩形滤波器装置2的每个角处 的多个第一对准焊盘(pad) 13。基板12的几何形状，即滤波器装置2 的几何形状，不限于矩形形状，而是可以为三角形、多角形、椭圆形、 圆形或其他任意适当形状。第一对准焊盘13的数目并不限于4，而是根 据例如基板的几何形状等等，可以从l个变动至多个。PCB 1包含对应 的第二对准焊盘14。第一对准焊盘13和/或第二对准焊盘14可以采用 特殊形成的环绕焊料的焊接块(solder stop)的形式。然后可以通过使 用第一对准焊盘13和第二对准焊盘14将滤波器装置2焊接到PCB 1上 某位置，并且由于液化焊料的表面张力，焊接块自动对准滤波器装置2。 然而，第一对准焊盘13和第二对准焊盘14可以是用于将滤波器装置2 附于PCB 1的任意适当装置，例如胶或机械紧固件等等，只要第一连接 器6和第二连接器7以适当方式相连接。也可以通过适当的附着装置将 第一连接器6和第二连接器7永久连接起来，例如通过使用焊接技术、 诸如胶之类的粘合剂等等。
在图2中，PCB1在平面上延展，并在与该平面垂直的方向上具有 厚度。滤波器装置2优选地在与PCB 1在其上延展的平面平行的平面上 延展。尽管如此，如果PCB 1在三个维度上延展，即在曲面上延展等， 则滤波器装置2可以在与PCB 1在其上延展的曲面平行的曲面上类似地 延展。
图3示意性地示出根据本发明的滤波器装置2的截面侧视图以及沿 图2中的线Ill-Ill的PCB的部分A。在图3中，滤波器装置2被安排成 如此定位，其中选定图案的导电材料(即条带8)位于距PCB 1选定距 离处。选定距离是考虑以下事实的结果第一连接器6和第二连接器7 经由附着层15(例如焊接层)连接，并且这些层的高度形成了选定距离。 选定距离形成了设计滤波器装置时所使用的设计参数，并且必须考虑滤 波器装置与PCB之间的空气，因为其为介电质。
本发明的 一种理想解决方案本应该是让导电材料8距离PCB 2的基 板若干微米悬于空气中，但是由于条带的构造的缘故，使得这是不可能 的，即例如在条带被分离的情况下，它们没有形成连续结构。因此，条 带8被置于基板上，根据设计参数，其可以由介电材料或非导电材料构成。
在图3中，利用双端箭头16示出了滤波器装置2被电磁耦合至接 地层5b 。因而，根据本发明的滤波器装置不同于组件形式的滤波器装置， 对于后者，在组件中执行信号处理并且组件;故附于PCB中的电压层和接 地层仅用于供电(power feeding)的目的。而根据本发明的滤波器2是 经由第一连接器6和第二连接器7从PCB l馈电(电流)的，并且当电 流此后通过选定图案的导电材料8时，在导电材料8中产生电磁场，并 且导电材料8的图案会影响电磁场，例如通过干扰。电磁场会因选定图 案的导电材料8与接地平面5b之间的电^ 兹耦合而净皮进一步改变。
如能够在图3中看到的，滤波器装置2中的导电材料8被定位在基 板12上，以使得导电材料8面对PCB1。该方案的一个益处是作为导 电材料8附于基板12的结果，导电材料上的不可避免的粗糙表面被定 位在远离PCB 1的位置。粗糙表面面对远离PCB的效果是，电场会集 中在从面对PCB 1的导电材料8的平滑表面向下通过PCB 1与滤波器装 置2之间空间中的空气、并在其达到接地平面5b之前进一步向下到达 PCB1的基板4中，其结果是减少了电磁能量传输中的损耗。能够通过 使用适当的表面处理(例如在铜上镀金或镀银)来进一步减少损耗。
权利要求
1.一种用于印刷电路板(1)的滤波器装置(2)，其中所述滤波器装置(2)包含选定图案的导电材料(8)，所述选定图案的导电材料被安排成电磁耦合至印刷电路板中所包含的导电平面(5b)，其特征在于滤波器装置(2)是与印刷电路板(1)相分离的单独单元，并且能够经由定位在滤波器装置(2)上的第一连接器(6)和对应地定位在印刷电路板(2)上的第二连接器(7)而连接至印刷电路板(1)。
2. 根据权利要求1所述的滤波器装置(2),其特征在于选定图 案的导电材料(8)包含多个间隔开的导电条带(8),这些导电条带被 相对于彼此定位以使得它们以可预知且期望的方式相互电磁作用。
3. 根据权利要求2所述的滤波器装置(2)，其特征在于笫一条 带(8; 9)被电耦合至一个第一连接器(6),并且第二条带(8; 10) 被连接至另一第一连接器(6),其中不包含第一和第二条带(9、 10) 的多个间隔开的条带(8)被定位在第一和第二条带(9、 10)之间。
4. 根据权利要求1-3中任一项所述的滤波器装置(2)，其特征在 于第一连接器(6)被间隔开，而第二连接器(7)以对应方式被间隔 开。
5. 根据上述权利要求中任一项所述的滤波器装置(2),其特征在 于滤波器装置(2)包含基板(12),选定图案的导电材料(8)被层 覆于所述基板(12)上。
6. 根据权利要求5所述的滤波器装置(2),其特征在于滤波器 装置(2)被安排成如此定位，其中选定图案的导电材料(8)朝着印刷 电蹈^反(1 )的方向。
7. 根据权利要求6所述的滤波器装置(2)，其特征在于滤波器 装置(2)被安排成如此定位，其中选定图案的导电材料(8)位于距印 刷电路板(1 )选定距离处。
8. 根据上述权利要求中任一项所述的滤波器装置(2),其特征在 于滤波器装置(2)在与印刷电路板(1)在其上延展的平面平行的平 面上延展。
9. 根据权利要求1-8中任一项所述的滤波器装置(2),其特征在 于滤波器装置(2)在与印刷电路板(1)在其上延展的曲面平行的曲 面上延展。
10. 根据上述权利要求中任一项所述的滤波器装置(2),其特征 在于滤波器装置(2)是针对处理微波信号而安排的微波滤波器。
11. 根据上述权利要求中任一项所述的滤波器装置(2),其特征 在于导电材料(8)的图案包含彼此分离和/或彼此相互电连接的间隔 开的条带(8)。
全文摘要
本发明涉及用于印刷电路板(1)的滤波器装置(2)，其中滤波器装置(1)包含选定图案的导电材料(8)，所述选定图案的导电材料被安排成电磁耦合至印刷电路板中所包含的导电平面(5b)。本发明的特征在于滤波器装置(2)是与印刷电路板(1)相分离的单独单元，并且能够经由定位在滤波器装置(2)上的第一连接器(6)和对应地定位在印刷电路板(2)上的第二连接器(7)而连接至印刷电路板(1)。
文档编号H01P1/203GK101530006SQ200680056161
公开日2009年9月9日 申请日期2006年10月20日 优先权日2006年10月20日
发明者M·哈塞尔布拉德, P·利冈德 申请人:艾利森电话股份有限公司