专利名称：具有大电容耦合的介电陶瓷滤波器的制作方法
对临时申请的相互参照本发明要求保护1999年8月6日提交的美国临时申请60/147,675号的权益。
陶瓷片起着滤波器的作用，因为这些谐振器在每两个相邻谐振器之间是电感耦合和/或电容耦合的。这些耦合是由设计在陶瓷片顶表面上的电极图案形成的，图案用诸如银或铜这样的导电材料镀覆。更具体地并参考图5A-D，示出的陶瓷片101有两个孔103和105。除了两个孔103和105延伸穿过的前面开放表面107外，所有的表面都镀以银。由于孔的尺寸，它们的邻近性以及导电的镀层，这两个孔103和105是相互电感和电容耦合的。但是，片101并不起滤波器的作用，因为这些耦合相互抵销。
为了形成一滤波器，在面107上印刷一个导电材料的图案，如图5B所示。在这个实施例中图形A和A′增强了孔103和105之间的电容耦合。虽然电容耦合是增强了，但电感耦合基本上未受影响。这是因为电感耦合主要是孔的直径、形状和孔间距离的函数。这些参数在图5C和5D中是相同的。
在图5B中的电容耦合可以通过调节参数L和G而被调整。通过减少G或者增大L，电容耦合可被增强。通过在开放面107上印刷线条M，也可以减弱电容耦合以便使电感耦合更强。图5C中简单的线条M比起图5D中断开的线条M′对片状滤波器101的电容耦合有更大的减弱作用。
在本技术领域中陶瓷滤波器是众所周知的，并在例如美国专利4,896,124中有一般性的说明，在此作为参考引用就如在这里作了充分陈述。
关于它的性能，在本技术领域中是已知的，介电陶瓷滤波器的带通特性是随着陶瓷片中穿过孔的数量的增加而变尖锐的。所需的孔数取决于对滤波器所希望的衰减性质。一般说来单向通信滤波器至少需要两个孔而双向通信则需要三种以上的孔。这在
图1中有说明，其中曲线10表明比起曲线12和14具有较少孔的滤波器的频率响应。很明显，在所示的三种响应中具有最多孔数的滤波器的响应曲线14是最尖锐的。参考图2，可以看到，在使用了穿过陶瓷片的陷波孔(trap hole)的情况下某一特定陶瓷滤波器的带通特性也会变得尖锐。实线的曲线21表示没有高端陷波的滤波器的响应。虚线曲线23则表示具有高端陷波的同一滤波器的响应。
陷波孔，或者通常就把它们简称为陷波，是指谐振在不同于主滤波器孔频率下的谐振器，这些主滤波器孔通常就简称为孔。它们被设计成谐振在不希望要的频率上。这样，这些孔传送所希望要的频率的输入信号而陷波则去除不论在低端或高端的不希望要频率的输入信号。滤波器的特性就以这种方式来定义，即高通、低通、或带通。按惯例，陷波离孔的距离为1.5D到2D。
某些介电陶瓷滤波器是被设计成在输入电极和第一传输极谐振器之间有高的电容量。实现高电容的一个常用方法示于图3中，这里滤波器被设计成围绕第一传输极谐振器31的电极图形和从输入/输出垫片33来的传输线32之间有交互作用。由于电极图形31中的电场强度较弱，所以必须设计成使它极其靠近传输线32。此外，传输线32被设计成具有极其复杂的交错指状图形，如图3所示。
但是，要印刷如此复杂的图形并如此靠近电极图形31是很困难的。经常会发生短路从而导致滤波器的低生产率。
图2说明陷波在消除高端频率的有效性。
图3说明在高电容陶瓷滤波器中在传输线和围绕第一传输极的金属化电极之间的一种常规的相互作用。
图4说明本发明的滤波器设计的一种实施例。
图5A表明在其余各个表面上都镀以银的陶瓷片的开放面的表面。
图5B表明图5A的陶瓷片，但在开放面的表面上具有印刷的图案。
图5C表明图5B的陶瓷滤波器，它具有一第二印刷图案。
图5D表明图5C的陶瓷滤波器，它具有一第三印刷图案。
发明的详细说明参考图4，这里示出了一介电陶瓷滤波器的按照本发明而新设计的顶表面，它能使在从输入/输出垫片43来的传输线42和传输极44的孔之间具有高的电容相互作用。如图所示，和常规的滤波器不同，电极图形41并不完全包围传输极的孔。确实，它和传输线42保持一0.05mm到0.5mm的距离。确切地说，传输线42和传输极的孔本身相互作用，这个孔在它的整个内壁上都镀以导电材料。孔44也和传输线42保持一0.05mm到0.5mm的距离。镀在孔的内壁上的导电材料连接到电极图形41。传输极的孔具有大的电场强度从而提供大的电容耦合而不需要传输线42必须如此靠近这个孔而导致短路。因此，本发明的滤波器的生产率比迄今为止可比拟的滤波器所可能达到的要更高。
在本发明的一个优选实施例中，传输线形成了围绕传输极的孔的一个半圆。熟悉本技术的人们可以方便地修改为其它形状，这些也都在本发明的范围之内。在一个具有半圆形传输线的优选实施例中，该线被设计成包围传输极的孔的1/8到3/4。
对于滤波器的其余设计元件，电介质的选择是设计中的一项。在本发明的一个优选实施例中，电介质是陶瓷，其有效介电常数在20到150之间。
片状滤波器的制造在本技术领域中是已知的，这包括在电介质上敷上导电材料的过程。如上所述，铜或银是通常被选用的导电材料。导电材料通常覆盖陶瓷片的几乎所有的底面和侧壁。这是用若干已知方法中的某种方法来完成的。这些方法包括浸镀、喷镀或将铜或银膏印刷在电介质上并烘烤涂覆过的电介质。其它方法包括电镀或无电镀，它们也是本技术领域中已知的过程。
按照本发明制成的滤波器可以是单向通信用的(单一滤波器)或双向通信用的(两个滤波器例如发射机滤波器和接收机滤波器的组合)。
上面仅仅说明了本发明的原理。熟悉本技术的人们将能够设计出各种修改，这些修改虽然没有在这里明确说明或示出，却体现了本发明的原理，因此是在它的精神和范围之内。
权利要求
1.一种滤波器，包括一介电材料片，其具有一顶表面、一底表面、将所说的顶表面和所说的底表面沿着所说的片的宽度方向连接起来的两个对立的侧壁，和将所说的顶表面和底表面沿着所说的片的高度方向连接起来的两个对立的侧壁；从所说的顶表面到所说的底表面延伸穿过该介电材料片的至少两个孔；基本上覆盖所说的底表面、侧壁表面和所说的至少两个孔的内表面的导电材料；以及在所说的顶表面上的导电材料的图案，所说的图案包括部分地围绕所说的孔的导电材料并连接到基本上覆盖所说的孔的所说内表面的导电材料上以及在所说的顶表面上围绕该孔的一部分的传输线，所说的孔和传输线之间被分开以0.05mm到0.5mm的距离。
2.如权利要求1的滤波器，其中所说的传输线在所说的顶表面上以该圆的约1/8到3/4围绕所说的孔。
全文摘要
一种新型的介电陶瓷滤波器,能在传输线和围绕滤波器的传输极的电极图案之间具有高的电容相互作用。在本发明的一种优选实施例中,传输线形成了一个围绕传输极的半圆,它包围传输极的1/8到3/4。该传输极具有大的电场强度从而提供大的电容耦合而不需要让传输线太靠近于该极,过分靠近会有短路的风险。
文档编号H01P1/205GK1322387SQ00802029
公开日2001年11月14日 申请日期2000年8月3日 优先权日1999年8月6日
发明者北岛正彦, 西村浩介, 中村浩 申请人:宇部电子有限公司