專利名稱：陶瓷共燒式共模濾波器及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種陶瓷共燒式共模濾波器及其制作方法，特別涉及一種利用不同材料所具有的不同電性，將元件的不同部分根據(jù)電性的需求而選用適合的材料，并將不同的材料根據(jù)材料的粉體特性調(diào)配適當(dāng)?shù)牟僮餍?，從而在各制程中制作在一起，再?jīng)由研究出的特殊燒結(jié)曲線以共燒方式完成元件主體的陶瓷共燒式共模濾波器及其制作方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)的共模濾波器有兩大主要類型，分別為積層式及繞線式，繞線式濾波器的電性較好，但成本較高且產(chǎn)量小，因此無(wú)法大量為電子產(chǎn)品所應(yīng)用。而積層式共模濾波器10(如圖1及圖2所示)是將內(nèi)電極11部分以磁性材料12包覆，故其成本較低、可大量生產(chǎn)，但電性與繞線式相比較差，主要是因?yàn)椴钅r(shí)的阻抗無(wú)法有效降低至特殊規(guī)格的要求，如USB2.0及IEEE1394，因此電子應(yīng)用工程師無(wú)法擁有電性佳，價(jià)格合理的產(chǎn)品，因而使得共模濾波器的應(yīng)用不甚廣泛。
目前現(xiàn)有技術(shù)的制作方法尚停留在以氧化鐵制作共模濾波器的階段，電性圖如圖2所示，在特殊規(guī)格上信號(hào)應(yīng)用的頻段差模阻抗高，如USB2.0規(guī)格，信號(hào)的頻段約在48～480MHz之間，信號(hào)在通過(guò)共模濾波器時(shí)有相當(dāng)大的損耗，使信號(hào)接收端無(wú)法有效處理信號(hào)，甚至接收不到信號(hào)，而共模與差模的阻抗差別小，無(wú)法達(dá)到通過(guò)信號(hào)、抑制噪聲的電性要求。
由此可見(jiàn)，現(xiàn)有技術(shù)的濾波器仍存在諸多電性上的缺陷，因此亟待改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種陶瓷共燒式共模濾波器，是由兩種或兩種以上的材料共燒而成，由于共模濾波器各部分的電性需求不同，大致而言由于共模時(shí)線圈阻抗要高，因此核心部分(共模時(shí)磁力線主要集中處)要求為導(dǎo)磁率高(初導(dǎo)磁率2～1000)，差模時(shí)線圈阻抗要低，因此線圈介質(zhì)部分(差模時(shí)磁力線主要集中處)則要求為導(dǎo)磁率低(初導(dǎo)磁率1～2)、介電系數(shù)低(介電系數(shù)1～30)，因此分別將符合上述條件的材料，如氧化鐵(磁性材料)及玻璃或氧化鋁陶瓷(非磁性材料)等應(yīng)用于共模濾波器的各部分，即可形成在數(shù)據(jù)信號(hào)傳輸為差模而噪聲為共模的共模濾波器，該共模濾波器在差模時(shí)為低阻抗，而共模時(shí)為高阻抗，因此可達(dá)到信號(hào)通過(guò)并抑制噪聲的效果，并達(dá)到共模時(shí)阻抗高、差模時(shí)阻抗低的極佳電性要求。
為達(dá)到本發(fā)明的陶瓷共燒式共模濾波器的可利用現(xiàn)行的低溫共燒陶瓷技術(shù)的目的，根據(jù)元件各部分需求設(shè)計(jì)出適合的印刷圖形而將各材料的位置配置好，經(jīng)精密的印刷技術(shù)制作成本體，再以共燒方式制作共模濾波器元件。
具體地，根據(jù)本發(fā)明的陶瓷共燒式共模濾波器，利用不同材料所具有的不同電性，將共模濾波器的不同部分按照電性的需求而選用適合的材料，其中，共模濾波器的內(nèi)部線圈狀的內(nèi)電極之間的介質(zhì)部分是一低導(dǎo)磁率、低介電系數(shù)的非磁性材料，而線圈狀的內(nèi)電極形成的核心部分為高導(dǎo)磁率的磁性材料。
根據(jù)本發(fā)明的陶瓷共燒式共模濾波器的制作方法包括以下制程下蓋制作按照干、濕、半濕式的不同制程將一下蓋設(shè)置于一載板上；印刷將線圈狀的內(nèi)電極、磁性材料、及非磁性材料，按照材料的粉體特性調(diào)配且以印刷的方式層積設(shè)置于其位置；加上蓋按照干、濕、半濕式的不同制程將一上蓋制作好；切割將完成前述制程的半成品，切成單顆大小的共模濾波器的半成品；燒結(jié)將該單顆大小的共模濾波器的半成品以特殊燒結(jié)曲線以共燒方式高溫?zé)Y(jié)；涂布電極將共模濾波器涂布設(shè)置在端電極上；電鍍焊接界面在端電極上以電鍍方式設(shè)置一導(dǎo)電金屬層作為焊接界面。
根據(jù)本發(fā)明的陶瓷共燒式共模濾波器及其制作方法具有如下有益效果本發(fā)明的陶瓷共燒式共模濾波器在共模狀態(tài)時(shí)可產(chǎn)生高電感以保留如現(xiàn)有技術(shù)中的高阻抗值；而在差模狀態(tài)時(shí)阻抗較現(xiàn)有技術(shù)低很多，所以產(chǎn)品的性能相當(dāng)優(yōu)異；此外，本發(fā)明的陶瓷共燒式共模濾波器，由于線圈間的寄生電容會(huì)影響共振頻率，即阻抗的峰點(diǎn)，因此將低介電系數(shù)材料應(yīng)用于介質(zhì)層中，可使差模時(shí)的共振頻率后移，從而使信號(hào)應(yīng)用的頻段的阻抗值下降、產(chǎn)品性能可以近似繞線式的性能。


圖1-1為現(xiàn)有技術(shù)的積層式共模濾波器的結(jié)構(gòu)立體示意圖；圖1-2為圖1-1的A-A位置剖面圖；圖2為本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)以氧化鐵制作的共模濾波器的電性比較圖；
圖3-1為本發(fā)明的積層式共模濾波器的結(jié)構(gòu)立體示意圖；圖3-2為圖1-1的B-B位置剖面圖；圖4-1～圖4-5為本發(fā)明的積層式共模濾波器的流程示意圖；圖5為本發(fā)明在共模狀態(tài)時(shí)的磁力線分布示意圖(⊙表示電流方向?yàn)榇┏黾埫?，表示電流方向?yàn)榇┤爰埫?；圖6為本發(fā)明在差模狀態(tài)時(shí)的磁力線分布示意圖(⊙表示電流方向?yàn)榇┏黾埫妫Ρ硎倦娏鞣较驗(yàn)榇┤爰埫?；以及圖7為本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)在共模狀態(tài)時(shí)的電性圖。
具體實(shí)施例方式
有關(guān)本發(fā)明的詳細(xì)內(nèi)容及技術(shù)說(shuō)明，現(xiàn)結(jié)合

如下請(qǐng)同時(shí)參閱圖3-1及圖3-2所示，分別為本發(fā)明的陶瓷共燒式共模濾波器的結(jié)構(gòu)立體示意圖及剖面圖，如圖所示，本發(fā)明的陶瓷共燒式共模濾波器20是將線圈狀的內(nèi)電極21與非磁性材料23及磁性材料22等兩種或兩種以上的材料共燒而成，將元件的不同部分根據(jù)電性的需求而選用適合的材料，并將不同的材料按照材料的粉體特性調(diào)配適當(dāng)?shù)牟僮餍?，從而在各制程中制作在一起，再?jīng)由研究出的特殊燒結(jié)曲線以共燒方式完成元件主體的陶瓷共燒式共模濾波器20。
原理上，由于共模時(shí)線圈阻抗要高，因此核心部分(共模時(shí)磁力線主要集中處)要求其導(dǎo)磁率高；而差模時(shí)線圈阻抗要低，因此線圈介質(zhì)部分(差模時(shí)磁力線主要集中處)則要求其導(dǎo)磁率低、且介電系數(shù)低。
因此分別將符合上述條件的材料，如氧化鐵等磁性材料22及玻璃或氧化鋁陶瓷等非磁性材料23等，應(yīng)用于共模濾波器20的各部分，即可達(dá)到共模時(shí)阻抗高、差模時(shí)阻抗低的極佳電性要求。也就是線圈狀的內(nèi)電極21之間的介質(zhì)部分為低導(dǎo)磁率、低介電系數(shù)的非磁性材料23，而線圈狀的內(nèi)電極21形成的核心部分須為較高導(dǎo)磁率(比元件其它部分高，但需以欲濾除的噪聲頻段范圍決定應(yīng)使用導(dǎo)磁率多高的材料)的磁性材料22。
然而，組成共模濾波器20其它部分的材料，如上下蓋及外圍部分則可視實(shí)際設(shè)計(jì)的阻抗值決定應(yīng)用何種材料，并以磁性與非磁性共同燒制成一個(gè)共模濾波器。
請(qǐng)參閱圖4-1～圖4-5所示，分別為本發(fā)明的陶瓷共燒式共模濾波器的制作流程的各個(gè)示意圖，由圖中可知，本發(fā)明是利用現(xiàn)行的低溫共燒陶瓷技術(shù)(Low Temperature Co-fired Ceramic，LTCC)，根據(jù)元件各部分的需求設(shè)計(jì)出適合的印刷圖形，以將各材料的位置配置好，經(jīng)精密的印刷技術(shù)制作成本體，以共燒方式制作共模濾波器元件，其具體制程依序如下所述下蓋制作按照干、濕、半濕式的不同制程將一下蓋31設(shè)置于一載板32上(如圖4-1所示)。
印刷將線圈狀的內(nèi)電極33、磁性材料34、及非磁性材料35等不同的材料按照材料的粉體特性調(diào)配，并以印刷的方式層積設(shè)置于其應(yīng)所在的位置(如圖4-2所示)，其單一結(jié)構(gòu)如前文所述以及如圖3-1及圖3-2所示。
加上蓋按照干、濕、半濕式的不同制程將一上蓋36制作好(如圖4-3所示)。
切割將完成前述制程的半成品，切成單顆大小的共模濾波器40的半成品(如圖4-4所示)。
燒結(jié)將該單顆大小的共模濾波器40的半成品置入燒結(jié)爐，經(jīng)由特殊燒結(jié)曲線以共燒方式高溫?zé)Y(jié)，完成元件主體。
涂布電極將該共模濾波器40涂布設(shè)置一與后制程電路連接的金屬材料的端電極38，(如圖4-5所示)。
電鍍焊接界面在該端電極38上以電鍍方式設(shè)置一導(dǎo)電金屬層(如錫鉛層)作為焊接界面，以共模濾波器40在被使用時(shí)的粘著技術(shù)的制程加工。
請(qǐng)參閱圖5所示，為本發(fā)明的陶瓷共燒式共模濾波器在共模狀態(tài)時(shí)的磁力線分布示意圖，由圖中可知，本發(fā)明在共模狀態(tài)時(shí)，兩線圈的電流方向一致，因此磁力線(磁通量)根據(jù)安培右手定則方向一致，且集中于線圈核心，因此本發(fā)明在核心及磁力線延伸處(上、下蓋)，材料以磁性材料為主，所以共模部分仍可產(chǎn)生高電感以保留如傳統(tǒng)式的高阻抗值。
請(qǐng)參閱圖6所示，為本發(fā)明的陶瓷共燒式共模濾波器在差模狀態(tài)時(shí)的磁力線分布示意圖，由圖中可知，本發(fā)明在差模狀態(tài)時(shí)，兩線圈的電流方向相反，因此磁力線相消，因此只能集中在介質(zhì)層中，而本發(fā)明在此部分以低導(dǎo)磁率的非磁性材料為主，故與現(xiàn)有技術(shù)仍以相同磁性材料制作相比，在電感量上來(lái)得低，因此阻抗較現(xiàn)有技術(shù)低很多，所以產(chǎn)品性能相當(dāng)優(yōu)異，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)以氧化鐵制作的共模濾波器的電性比較圖可參閱圖2所示。
請(qǐng)參閱圖7所示，為本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)在共模狀態(tài)時(shí)的電性圖，由圖中可知，本發(fā)明由于線圈間的寄生電容會(huì)影響共振頻率，即阻抗的峰點(diǎn)，因此將低介電系數(shù)材料應(yīng)用于介質(zhì)層中，使差模時(shí)的共振頻率后移(圖中C處)，且信號(hào)應(yīng)用的頻段的阻抗值下降(圖中D處)，使產(chǎn)品的性能可以近似繞線式的性能。
本發(fā)明所提供的陶瓷共燒式共模濾波器，與其它現(xiàn)有技術(shù)相比較具有下列優(yōu)點(diǎn)一、本發(fā)明的陶瓷共燒式共模濾波器，在共模狀態(tài)時(shí)，兩線圈的電流方向一致，因此磁力線按照安培右手定則也為方向一致，且集中于線圈核心，因此本發(fā)明在核心及磁力線延伸處，材料以磁性材料為主，所以共模部分仍可產(chǎn)生高電感以保留如現(xiàn)有技術(shù)中的高阻抗值。
二、本發(fā)明的陶瓷共燒式共模濾波器，在差模狀態(tài)時(shí)，兩線圈的電流方向相反，磁力線相消，因此只能集中在介質(zhì)層中，而本發(fā)明在此部分以低導(dǎo)磁率的非磁性材料為主，故與現(xiàn)有技術(shù)的仍以相同磁性材料制作相比，在電感量上來(lái)得低，因此阻抗較現(xiàn)有技術(shù)低很多，所以產(chǎn)品的性能相當(dāng)優(yōu)異。
三、本發(fā)明的陶瓷共燒式共模濾波器，由于線圈間的寄生電容會(huì)影響共振頻率，即阻抗的峰點(diǎn)，因此將低介電系數(shù)材料應(yīng)用于介質(zhì)層中，使差模時(shí)的共振頻率后移，使信號(hào)應(yīng)用的頻段的阻抗值下降，使產(chǎn)品的性能可以近似繞線式的性能。
以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包括在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種陶瓷共燒式共模濾波器，利用不同材料所具有的不同電性，將所述共模濾波器(20)的不同部分按照電性的需求而選用適合的材料，其特征在于所述共模濾波器(20)的內(nèi)部線圈狀的內(nèi)電極(21)之間的介質(zhì)部分是一低導(dǎo)磁率、低介電系數(shù)的非磁性材料(23)，而所述線圈狀的內(nèi)電極(21)形成的核心部分為高導(dǎo)磁率的磁性材料(22)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶瓷共燒式共模濾波器，其特征在于，所述非磁性材料(23)可選用玻璃、氧化鋁陶瓷的其中之一。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶瓷共燒式共模濾波器，其特征在于，所述磁性材料(22)是氧化鐵。
4.一種陶瓷共燒式共模濾波器的制作方法，其特征在于，所述制程依序如下下蓋制作按照干、濕、半濕式的不同制程將一下蓋(31)設(shè)置于一載板(32)上；印刷將線圈狀的內(nèi)電極(33)、磁性材料(34)、及非磁性材料(35)，按照材料的粉體特性調(diào)配且以印刷的方式層積設(shè)置于其位置；加上蓋按照干、濕、半濕式的不同制程將一上蓋(36)制作好；切割將完成前述制程的半成品切成單顆大小的共模濾波器(40)的半成品；燒結(jié)將所述單顆大小的共模濾波器(40)的半成品以特殊燒結(jié)曲線以共燒方式高溫?zé)Y(jié)；涂布電極將所述共模濾波器(40)涂布設(shè)置在端電極(38)上；電鍍焊接界面在所述端電極(38)上以電鍍方式設(shè)置一導(dǎo)電金屬層作為焊接界面。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種陶瓷共燒式共模濾波器及其制作方法，利用不同材料所具有的不同電性，將元件的不同部分按照電性的需求而選用適合的材料，并將不同的材料按照材料的粉體特性調(diào)配適當(dāng)?shù)牟僮餍裕瑥亩诟髦瞥讨兄谱髟谝黄?，再?jīng)由特殊燒結(jié)曲線以共燒方式完成元件主體，并形成陶瓷共燒式共模濾波器，根據(jù)本發(fā)明的陶瓷共燒式共模濾波器可解決積層式及繞線式濾波器的缺陷及不足。
文檔編號(hào)H01P1/20GK1763870SQ200410083799
公開(kāi)日2006年4月26日 申請(qǐng)日期2004年10月22日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月22日
發(fā)明者鐘祥文 申請(qǐng)人:力毅國(guó)際有限公司