一种微型大功率陶瓷基板滤波器的制作方法

本发明涉及射频电源领域，尤其涉及一种微型大功率陶瓷基板滤波器。

背景技术：

射频电源多用于半导体行业，其输出功率从十几瓦到几十千瓦不等，射频电源对输出功率的频谱纯度，尤其是对高次谐波的抑制，需求越来越高，因此需要在输出端安装滤波设备。传统的滤波设备安装在射频电源的外部输出端，对于1.5kw~5.5kw射频电源的输出功率等级来说，根据高频电流的趋肤效应，滤波设备内的元器件尺寸较大，并且其外部一般带有金属屏蔽外壳，滤波设备整体的体积也较大。

高集成化是当前半导体行业设备的主要发展趋势，其中射频电源对于封装尺寸要求趋向标准化，机身内部的空间不能轻易变化，滤波设备需要安装到机身内部，必须有效的减小封装尺寸。随着集成度升高，必须考虑散热问题。

技术实现要素：

本发明的目的是设计一种微型大功率陶瓷基板滤波器。

为实现上述发明目的，本发明的技术方案是：一种微型大功率陶瓷基板滤波器，包括信号输入端口in、信号输出端口out、接地端gnd，信号输入端口in连接三阶低通lc滤波电路a的输入端，三阶低通lc滤波电路a的输出端连接二阶低通lc滤波电路b的输入端，二阶低通lc滤波电路b的输出端连接信号输出端口out；

所述三阶低通lc滤波电路a包括螺旋电感l1、电容c1、电容c2，所述二阶低通lc滤波电路b包括螺旋电感l2、电容c3；所述螺旋电感l1、螺旋电感l2印制在矩形的氧化铝陶瓷基板上，螺旋电感l1、螺旋电感l2对称、相对旋向印制；螺旋电感l1的外部焊点上焊接信号输入端口in，螺旋电感l1的内部焊点通过第一跳线铜片连接至第一印制金属带，第一印制金属带通过电容c2连接第二印制金属带；螺旋电感l2的外部焊点焊接信号输出端子out，螺旋电感l2的内部焊点通过第二跳线铜片连接至第一印制金属带；所述螺旋电感l1的外部焊点还通过电容c1连接第三印制金属带，所述螺旋电感l2的外部焊点还通过电容c3连接第三印制金属带；

所述第一印制金属带、第二印制金属带设置在氧化铝陶瓷基板的一端，第三印制金属带设置在相对端；所述第二印制金属带、第三印制金属带上分别焊接有接地端gnd；所述氧化铝陶瓷基板外采用聚砜外壳封装。

进一步，所述信号输入端口in、信号输出端口out、接地端gnd均为连接铜片，连接铜片延伸至聚砜外壳以外。

进一步，所述电容c1、电容c2、电容c3均是由一个或多个电容并联组成。

进一步，滤波器封装后的尺寸为92mm*78mm*10mm。

本发明的有益效果是：

本发明中元器件的布局设计为严格对称设计，可以有效减少元器件之间的干扰；封装尺寸为92mm*78mm*10mm，体积小于传统滤波设备的十分之一，可以安装到射频电源内部，并且可以直接安装到水冷板上。本发明提供了一种可以安装在射频电源内部的体积小、功率大、散热性能强的低通滤波器。

附图说明

图1为本发明的电路拓扑图；

图2为本发明的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

本发明采用的技术方案包括，模块化封装，封装结构方便安装在射频电源机身内部；采用氧化铝陶瓷基板技术，实现滤波器的高集成化，并解决高集成度带来的散热问题，氧化铝陶瓷基板具有优良电绝缘性能，高导热特性，并且表面附着强度高，表面的铜层可像pcb板一样能刻蚀出各种图形，具有很大的载流能力；电路拓扑设计中，采用对称设计方案，减少元器件之间的干扰；针对抑制高次谐波的需要，采用低通滤波方案。

如图1、2所示，一种微型大功率陶瓷基板滤波器，包括信号输入端口in、信号输出端口out、接地端gnd，信号输入端口in连接三阶低通lc滤波电路a的输入端，三阶低通lc滤波电路a的输出端连接二阶低通lc滤波电路b的输入端，二阶低通lc滤波电路b的输出端连接信号输出端口out。

所述三阶低通lc滤波电路a包括螺旋电感l1、电容c1、电容c2，所述二阶低通lc滤波电路b包括螺旋电感l2、电容c3；所述螺旋电感l1、螺旋电感l2印制在矩形的氧化铝陶瓷基板1上，螺旋电感l1、螺旋电感l2对称、相对旋向印制；螺旋电感l1的外部焊点上焊接信号输入端口in，螺旋电感l1的内部焊点通过第一跳线铜片2连接至第一印制金属带3，第一印制金属带3通过电容c2连接第二印制金属带4；螺旋电感l2的外部焊点焊接信号输出端子out，螺旋电感l2的内部焊点通过第二跳线铜片5连接至第一印制金属带3；所述螺旋电感l1的外部焊点还通过电容c1连接第三印制金属带5，所述螺旋电感l2的外部焊点还通过电容c3连接第三印制金属带5。

元器件的布局设计为严格对称设计，可以有效减少元器件之间的干扰；由于电容的焊盘的尺寸设计具有一定的长度，可以在后期的调试中，安装一个或者多个电容；所述电容c1、电容c2、电容c3均是由一个或多个电容并联组成。电容c1和电容c3的焊盘尺寸设计具有一定的宽度，可以安装不同封装尺寸的电容。

所述第一印制金属带3、第二印制金属带4设置在氧化铝陶瓷基板1的一端，第三印制金属带5设置在相对端；所述第二印制金属带4、第三印制金属带5上分别焊接有接地端gnd；所述氧化铝陶瓷基板1外采用聚砜外壳6封装。

所述信号输入端口in、信号输出端口out、接地端gnd均为连接铜片，连接铜片延伸至聚砜外壳6以外。

本发明微型大功率陶瓷基板滤波器的封装尺寸为92mm*78mm*10mm，体积小于传统滤波设备的十分之一，可以安装到射频电源内部，并且可以直接安装到水冷板上具有来那个号的散热性能。经实验测试，本发明的滤波器工作频率13.56mhz，截止频率20mhz，功率上限5kw，对四次及以上谐波抑制度30db以上，输入输出驻波比小于1.05，输入输出阻抗50ω。

所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种微型大功率陶瓷基板滤波器，包括信号输入端口IN、信号输出端口OUT、接地端GND，信号输入端口IN连接三阶低通LC滤波电路A、二阶低通LC滤波电路B；三阶低通LC滤波电路A包括螺旋电感L1、电容C1、电容C2，所述二阶低通LC滤波电路B包括螺旋电感L2、电容C3；螺旋电感L1、螺旋电感L2印制在矩形的氧化铝陶瓷基板上，所述氧化铝陶瓷基板外采用聚砜外壳封装。本发明中元器件的布局设计为严格对称设计，可以有效减少元器件之间的干扰；封装尺寸为92mm*78mm*10mm，体积小于传统滤波设备的十分之一，可以安装到射频电源内部，并且可以直接安装到水冷板上。

技术研发人员：周航;赵亮;李光健;乔世波;高娜娜
受保护的技术使用者：北京北广科技股份有限公司
技术研发日：2017.12.11
技术公布日：2018.05.22