巴伦结构的制作方法

1.本技术属于电子元件领域，更具体地说，是涉及一种巴伦结构。


背景技术：

2.随着电子电路技术和电子元器件封装技术的快速发展，人们对于电子产品的小型化提出了越来越高的要求。巴伦(balun)是平衡不平衡转换器英文缩写的音译，它除了完成信号从不平衡端口到平衡端口的相互转化之外，一般还具有阻抗变换功能。ltcc(low temperature co-fired ceramic低温共烧陶瓷)巴伦由于实现简单，成本低廉，结构紧凑，一致性好，噪声系数低等优点，成为目前无源巴伦的一种重要形式。在微波技术突飞猛进的发展中，已成为无源微波元件的主角之一，广泛应用在天线的馈电网络，差分放大器，平衡混频器等需要差分电路的系统中。随着电子系统向小型化、轻量化和高性能方向不断发展，对器件的尺寸及性能提出更高的要求。现有的叠层片式巴伦，超高频下寄生干扰严重难以实现优良的频率特性，幅度相位特性较差。


技术实现要素：

3.本技术实施例的目的在于提供一种巴伦结构，以解决现有技术中存在的超高频下寄生干扰严重难以实现优良的频率特性，幅度相位特性较差技术问题。
4.为实现上述目的，本技术采用的技术方案是：提供一种巴伦结构，其包括：
5.基体，所述基体表面上设有输入端口、第一输出端口、第二输出端口和接地端口；
6.第一电感器，设置在所述基体内，所述第一电感器一端电性连接所述输入端口，另一端电性连接所述接地端口，所述第一电感器包括第一电感部和第二电感部，所述第一电感部和所述第二电感部间隔设置，所述第一电感部和所述第二电感部并联；
7.第二电感器，设置在所述基体内，与所述第一电感器相耦合，所述第二电感器一端电性连接所述接地端口，另一端电性连接所述第一输出端口，所述第二电感器位于所述第一电感部和所述第二电感部之间；
8.第三电感器，设置在所述基体内，两端电性连接接地端口，包括第三电感部和第四电感部，所述第三电感部和所述第四电感部间隔设置，所述第三电感部和所述第四电感部并联；
9.第四电感器，设置在所述基体内，与所述第三电感器相耦合，所述第四电感器一端电性连接所述输入端口，另一端电性连接所述第二输出端口，所述第四电感器位于所述第三电感部和第四电感部之间。
10.可选地，所述第一电感器、所述第二电感器、所述第三电感器和所述第四电感器均为平面螺旋电感，且绕向一致；
11.所述第一电感部、所述第二电感器、所述第二电感部、所述第三电感部、所述第四电感器和所述第四电感部沿所述基体的高度方向依次排布。
12.可选地，所述基体内部设置有接地电极、第一输出电极和第二输出电极，所述接地
电极电性连接所述接地端口、所述第一电感器、所述第二电感器和所述第三电感器，所述第一输出电极电性连接所述第一输出端口和所述第二电感器，所述第二输出电极电性连接所述第二输出端口和所述第四电感器；
13.所述第一输出电极与所述第二输出电极间隔设置，所述第二输出电极与所述接地电极位于同一平面；
14.所述接地电极、所述第一输出电极和所述第二输出电极的材料均为银，所述接地电极、所述第一输出电极和所述第二输出电极的厚度范围均为7-13μm。
15.可选地，所述基体内设置有第一金属孔、第二金属孔、第三金属孔和第四金属孔，所述第一金属孔电性连接所述接地电极、所述第二电感器、所述第三电感部和所述第四电感部，所述第二金属孔电性连接所述第二电感器和所述第一输出电极，所述第三金属孔电性连接所述第一电感部、所述第二电感部、所述第三电感部和所述第四电感部，所述第四金属孔电性连接所述第四电感器和所述第二输出电极；
16.所述第一金属孔、所述第二金属孔、所述第三金属孔和所述第四金属孔的轴线方向均为所述基体的高度方向，所述第一金属孔、所述第二金属孔、所述第三金属孔和所述第四金属孔间隔设置。
17.可选地，所述基体内还设置有电容，所述电容一端电性连接所述第一输出电极，另一端电性连接所述第二输出电极；
18.所述电容包括正对设置的第一电容部和第二电容部，所述第一电容部和所述第二电容部间隔设置，所述第一电容部和所述第一输出电极一体成型，所述第二电容部与所述第二输出电极一体成型。
19.可选地，所述输入端口、所述第一输出端口、所述第二输出端口和所述接地端口均为三层金属结构，所述三层金属结构包括银层、镍层和锡层，所述银层靠近所述基体，所述锡层远离所述基体，所述镍层位于所述银层和所述锡层之间。
20.可选地，所述第一金属孔、所述第二金属孔、所述第三金属孔和所述第四金属孔的直径范围均为0.1mm-0.15mm；
21.所述第一电感部、所述第二电感器、所述第二电感部、所述第三电感部、所述第四电感器和所述第四电感部均由四分之一波长线组成；
22.所述第一电感部、所述第二电感器、所述第二电感部、所述第三电感部、所述第四电感器和所述第四电感部的线径为85μm。
23.可选地，所述基体为呈长方体形的陶瓷基体，且所述陶瓷基体的长度为3.2mm，所述陶瓷基体的宽度为1.6mm，所述陶瓷基体的高度为0.9mm。
24.可选地，所述巴伦结构的通带频率为3400-4700mhz，通带内插入损耗≤1.2db；
25.所述巴伦结构的幅度不平衡度≤1.2db，所述巴伦结构的相位不平衡度≤10
°
。
26.一种巴伦结构的制造方法，包括以下步骤：
27.s101：提供第一膜片，在所述第一膜片上印制第一输出电极及第一电容部；
28.s102：在所述第一膜片上叠放第二膜片，所述第二膜片上对应第二金属孔位置设置有通孔，金属化所述第二膜片上的通孔，在所述第二膜片上印制接地电极、第二输出电极和第二电容部；
29.s103：在所述第二膜片上叠放第三膜片，所述第三膜片上对应第一金属孔、第二金
属孔、第三金属孔、第四金属孔位置分别设置有四个通孔，金属化所述第三膜片上的通孔，在所述第三膜片上印制所述第一电感部；
30.s104：在所述第三膜片上叠放第四膜片，所述第四膜片上对应第一金属孔、第二金属孔、第三金属孔、第四金属孔位置分别设置有三个通孔，金属化所述第四膜片上的通孔，在所述第四膜片上印制所述第二电感器；
31.s105：在所述第四膜片上叠放第五膜片，所述第五膜片上对应第一金属孔、第三金属孔、第四金属孔位置分别设置有四个通孔，金属化所述第五膜片上的通孔，在所述第五膜片上印制所述第二电感部；
32.s106：在所述第五膜片上叠放第六膜片，所述第六膜片上对应第一金属孔、第三金属孔、第四金属孔位置分别设置有三个通孔，金属化所述第六膜片上的通孔，在所述第六膜片上印制所述第三电感部；
33.s107：在所述第六膜片上叠放第七膜片，所述第七膜片上对应第一金属孔、第三金属孔、第四金属孔位置分别设置有三个通孔，金属化所述第七膜片上的通孔，在所述第七膜片上印制所述第四电感器；
34.s108：在所述第七膜片上叠放第八膜片，所述第八膜片上对应第一金属孔、第三金属孔位置分别设置有两个通孔，金属化所述第八膜片上的通孔，在所述第八膜片上印制所述第四电感部。
35.s109：在所述第八膜片上叠放第九膜片，在所述第九膜片上印上标识。
36.本技术实施例提供的巴伦结构的有益效果在于：与现有技术相比，本技术实施例的巴伦结构，基于变压器原理的结构，由六个电感线圈(第一电感部、第二电感器、第二电感部、第三电感部、第四电感器、第四电感部)串并联组成。能有效降低产品生产工艺的复杂度及敏感度，提高成品率，降低生产成本，体积小、损耗低同时幅度和相位特性优良，利于与其他电路集成。
附图说明
37.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
38.图1为本技术实施例提供的巴伦结构的结构示意图；
39.图2为本技术实施例提供的巴伦结构的内部结构示意图；
40.图3为本技术实施例提供的巴伦结构的透视图；
41.图4为本技术实施例提供的巴伦结构的等效电路图；
42.图5为本技术实施例提供的巴伦结构的第一膜片的结构示意图；
43.图6为本技术实施例提供的巴伦结构的第二膜片的结构示意图；
44.图7为本技术实施例提供的巴伦结构的第三膜片的结构示意图；
45.图8为本技术实施例提供的巴伦结构的第四膜片的结构示意图；
46.图9为本技术实施例提供的巴伦结构的第五膜片的结构示意图；
47.图10为本技术实施例提供的巴伦结构的第六膜片的结构示意图；
48.图11为本技术实施例提供的巴伦结构的第七膜片的结构示意图；
49.图12为本技术实施例提供的巴伦结构的第八膜片的结构示意图；
50.图13为本技术实施例提供的巴伦结构的插入损耗曲线；
51.图14为本技术实施例提供的巴伦结构的幅度不平衡度曲线；
52.图15为本技术实施例提供的巴伦结构的相位不平衡度曲线；
53.图16为本技术实施例提供的巴伦结构的制造方法的流程图。
54.其中，图中各附图标记：
55.1、基体；
56.11、输入端口；12、第一输出端口；13、第二输出端口；14、接地端口；15、空载端；16、接地电极；
57.171、第一输出电极；172、第二输出电极；
58.181、第一金属孔；182、第二金属孔；183、第三金属孔；184、第四金属孔；
59.191、第一电容部；192、第二电容部；
60.21、第一电感器；
61.211、第一电感部；212、第二电感部；
62.22、第二电感器；
63.23、第三电感器；
64.231、第三电感部；232、第四电感部；
65.24、第四电感器；
66.31、第一膜片；32、第二膜片；33、第三膜片；34、第四膜片；35、第五膜片；36、第六膜片；37、第七膜片；38、第八膜片。
具体实施方式
67.为了使本技术所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
68.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
69.需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
70.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
71.在通讯领域中，频段指的是电磁波的频率范围，单位为hz，按照频率的大小，可以分为：甚低频(vlf)3khz～30khz，对应电磁波的波长为甚长波100km～10km。低频(lf)30khz
～300khz，对应电磁波的波长为长波10km～1km。中频(mf)300khz～3000khz，对应电磁波的波长为中波1000m～100m。高频(hf)3mhz～30mhz，对应电磁波的波长为短波100m～10m。甚高频(vhf)30mhz～300mhz，对应电磁波的波长为米波10m～1m。特高频(uhf)300mhz～3000mhz，对应电磁波的波长为分米波100cm～10cm。超高频(shf)3ghz～30ghz，对应电磁波的波长为厘米波10cm～1cm。极高频(ehf)30ghz～300ghz，对应电磁波的波长为毫米波10mm～1mm。至高频300ghz～3000ghz，对应电磁波的波长为丝米波1mm～0.1mm。
72.请一并参阅图1、图2、图3和图4，现对本技术实施例提供的巴伦结构进行说明。巴伦结构包括基体1、第一电感器21、第二电感器22、第三电感器23和第四电感器24。基体1表面上设有输入端口11、第一输出端口12、第二输出端口13、空载端15和两个接地端口14。第一电感器21设置在基体1内，第一电感器21一端电性连接输入端口11，另一端电性连接接地端口14，第一电感器21包括第一电感部211和第二电感部212，第一电感部211和第二电感部212间隔设置，第一电感部211和第二电感部212并联。第二电感器22设置在基体1内，与第一电感器21相耦合，第二电感器22一端电性连接接地端口14，另一端电性连接第一输出端口12，第二电感器22位于第一电感部211和第二电感部212之间。第一电感部211和第二电感部212的印制图案相同，可以使得成型工艺简单化。第一电感部211、第二电感器22、第二电感部212是一个耦合组，通过电感空间耦合将输入能量传输到输出端，且避免其他有源元件的干扰。
73.第三电感器23设置在基体1内，两端电性连接接地端口14，包括第三电感部231和第四电感部232，第三电感部231和第四电感部232间隔设置，第三电感部231和第四电感部232并联。第四电感器24设置在基体1内，与第三电感器23相耦合，第四电感器24一端电性连接输入端口11，另一端电性连接第二输出端口13，第四电感器24位于第三电感部231和第四电感部232之间。第三电感部231和第四电感部232的印制图案相同，可以使得成型工艺简单化。第三电感部231、第四电感器24、第四电感部232是一个耦合组，通过电感空间耦合将输入能量传输到输出端，且避免其他有源元件的干扰。
74.请参考图13，trc1窗口1，sds12：表示是插入损耗，mag 10db/ref 0db表示：精度是10db一格，cal int offs：校准。ch1 start 3ghz pwr-10dbm bw 10khz stop 5ghz：测试频率范围从3ghz到5ghz，步径是10khz。在超高频3400mhz-4700mhz下，通带内插入损耗≤1.2db。当通带频率为4700mhz时，插入损耗最大，为1.1512db。
75.请参考图14，trc2窗口2，lmb12 db：产品幅度不平衡度，mag 10db/ref0db math offs：精度是10db一格。ch1 start 3ghzpwr-10dbm bw 10khzstop5ghz：测试频率范围从3ghz到5ghz，步径是10khz。在超高频3400mhz-4700mhz下，幅度不平衡度≤1.2db。当通带频率为4700mhz时，幅度不平衡度最大，为0.9095db。
76.请参考图15，trc3窗口3，lmb12 phase：表示相位不平衡度，45/ref 0math offs：表示精度45度一格。ch1 start 3ghz pwr-10dbm bw 10khz stop5ghz：测试频率范围从3ghz到5ghz，步径是10khz。在超高频3400mhz-4700mhz下，相位不平衡度≤10
°
。当通带频率为4700mhz时，相位不平衡度最大，为9.37
°
。
77.因此，该巴伦结构的插入损耗小、幅度和相位特性优良。
78.基于变压器原理的结构，由六个电感线圈(第一电感部211、第二电感器22、第二电感部212、第三电感部231、第四电感器24、第四电感部232)串并联组成。能有效降低产品生
产工艺的复杂度及敏感度，提高成品率，降低生产成本，体积小、损耗低同时幅度和相位特性优良，利于与其他电路集成。
79.第一电感器21、第二电感器22、第三电感器23和第四电感器24均为平面螺旋电感，且绕向一致。平面螺旋电感能实现最大化空间利用，且利用平面螺旋电感的寄生电容，可以有效缩短耦合线的长度。
80.第一电感部211、第二电感器22、第二电感部212、第三电感部231、第四电感器24和第四电感部232沿基体1的高度方向依次排布。充分利用基体1的高度空间分布，有利于巴伦结构的小型化。
81.参照图3、图6和图7，基体1内部设置有接地电极16、第一输出电极171和第二输出电极172，接地电极16电性连接接地端口14、第一电感器21、第二电感器22和第三电感器23，第一输出电极171电性连接第一输出端口12和第二电感器22，第二输出电极172电性连接第二输出端口13和第四电感器24。只需要设置一个接地电极16即可，空间利用率大，利于巴伦结构小型化。
82.接地电极16呈三角形状，内部设置有个三角形的孔，第二金属孔182穿过接地电极16的内部的孔。保障接地电极16导通第一金属孔181和第三金属孔183，且不会与第二金属孔182干涉。
83.第一输出电极171与第二输出电极172间隔设置，方便给第一输出电极171和第二输出电极172之间并联一个用于过滤噪音信号的电容。第二输出电极172与接地电极16位于同一平面。充分利用基体1内部空间，有利于巴伦结构的小型化。
84.接地电极16、第一输出电极171和第二输出电极172由银浆制成，银浆烧结温度860℃-900℃，银浆含银量85
±
5％，银层厚度10μm
±
3μm。材料设置为银，还可以设置为铜，保障接地电极16、第一输出电极171和第二输出电极172的优良导电性。
85.基体1内设置有第一金属孔181、第二金属孔182、第三金属孔183和第四金属孔184，第一金属孔181、第二金属孔182、第三金属孔183和第四金属孔184为在孔的内壁上涂抹金属熔浆而成。第一金属孔181电性连接接地电极16、第二电感器22、第三电感部231和第四电感部232，第二金属孔182电性连接第二电感器22和第一输出电极171，第三金属孔183电性连接第一电感部211、第二电感部212、第三电感部231和第四电感部232，第四金属孔184电性连接第四电感器24和第二输出电极172。通过设置第一金属孔181、第二金属孔182、第三金属孔183和第四金属孔184，保障第一电感器21、第二电感器22、第三电感器23、第四电感器24、接地电极16、第一输出电极171和第二输出电极172之间的串并联。
86.第一金属孔181、第二金属孔182、第三金属孔183和第四金属孔184的轴线方向均为基体1的高度方向，第一金属孔181、第二金属孔182、第三金属孔183和第四金属孔184间隔设置。第一金属孔181、第二金属孔182、第三金属孔183和第四金属孔184的直径范围均为0.1mm-0.15mm，充分利用基体1空间，有利于巴伦结构的小型化。
87.基体1内还设置有电容，电容一端电性连接第一输出电极171，另一端电性连接第二输出电极172。在第一输出电极171和第二输出电极172之间并联一个电容，可以有效过滤噪音信号。
88.电容包括正对设置的第一电容部191和第二电容部192，第一电容部191和第二电容部192间隔设置，第一电容部191和第一输出电极171一体成型，第二电容部192与第二输
出电极172一体成型，加工工艺简单、成本低，重复利用空间。
89.输入端口11、第一输出端口12、第二输出端口13和接地端口14均为三层金属结构，三层金属结构包括银层、镍层和锡层，银层靠近基体1，锡层远离基体1，镍层位于银层和锡层之间。三层金属结构可以保障产品的焊接可靠性。
90.第一电感部211、第二电感器22、第二电感部212、第三电感部231、第四电感器24和第四电感部232均由四分之一波长线组成。第一电感部211、第二电感器22、第二电感部212、第三电感部231、第四电感器24和第四电感部232的线径为85μm。
91.基体1由低温共烧陶瓷粉料制成，烧结温度860℃-900℃，陶瓷粉料的介电常数为4.8-6.2，介质损耗因子为tanα≤0.005。基体1由低温共烧陶瓷粉料制成，烧结温度880℃，陶瓷粉料的介电常数为5.0，介质损耗因子为tanα为0.001。基体1为呈长方体形的陶瓷基体1，且陶瓷基体1的长度为3.2mm，陶瓷基体1的宽度为1.6mm，陶瓷基体1的高度为0.9mm。
92.本技术实施例提供一种巴伦结构的制造方法，参照图16，一种巴伦结构的制造方法包括以下步骤：
93.s101：提供第一膜片31，在第一膜片31上印制第一输出电极171及第一电容部191，参照图5。
94.s102：在第一膜片31上叠放第二膜片32，第二膜片32上对应第二金属孔182位置设置有通孔，金属化第二膜片32上的通孔，在第二膜片32上印制接地电极16、第二输出电极172和第二电容部192，参照图6。
95.s103：在第二膜片32上叠放第三膜片33，第三膜片33上对应第一金属孔181、第二金属孔182、第三金属孔183、第四金属孔184位置分别设置有四个通孔，金属化第三膜片33上的通孔，在第三膜片33上印制第一电感部211，参照图7。
96.s104：在第三膜片33上叠放第四膜片34，第四膜片34上对应第一金属孔181、第二金属孔182、第三金属孔183、第四金属孔184位置分别设置有三个通孔，金属化第四膜片34上的通孔，在第四膜片34上印制第二电感器22，参照图8。
97.s105：在第四膜片34上叠放第五膜片35，第五膜片35上对应第一金属孔181、第三金属孔183、第四金属孔184位置分别设置有四个通孔，金属化第五膜片35上的通孔，在第五膜片35上印制第二电感部212，参照图9。
98.s106：在第五膜片35上叠放第六膜片36，第六膜片36上对应第一金属孔181、第三金属孔183、第四金属孔184位置分别设置有三个通孔，金属化第六膜片36上的通孔，在第六膜片36上印制第三电感部231，参照图10。
99.s107：在第六膜片36上叠放第七膜片37，第七膜片37上对应第一金属孔181、第三金属孔183、第四金属孔184位置分别设置有三个通孔，金属化第七膜片37上的通孔，在第七膜片37上印制第四电感器24，参照图11。
100.s108：在第七膜片37上叠放第八膜片38，第八膜片38上对应第一金属孔181、第三金属孔183位置分别设置有两个通孔，金属化第八膜片38上的通孔，在第八膜片38上印制第四电感部232，参照图12。
101.s109：在第八膜片38上叠放第九膜片，在第九膜片上印上标识。
102.以上所述仅为本技术的较佳实施例而已，并不用以限制本技术，凡在本技术的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。