[发明专利]一种叠层片式陶瓷射频低通滤波器及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于滤波器技术领域，更具体地，涉及一种叠层片式陶瓷射频低通滤波器及其制备方法。

背景技术

滤波器是一种对频率具有选择性的二端口网络，其在通信行业中一直都扮演着非常重要的角色。

叠层片式射频低通滤波器是一种新型滤波器，随着通讯技术的发展，其工作频率范围越来越宽，使用频率也越来越高，小型化、高频化发展的趋势非常明显（有些领域的产品使用频率已达到40GHz，甚至更高）。新一代移动通讯技术的出现以及新型武器装备的需求，使工作频带范围宽、使用频率高（达几十GHz）的小尺寸叠层片式射频滤波器的市场需求量迅猛增长。

叠层片式陶瓷射频（微波）滤波器是由电子陶瓷材料流延成型工艺、高精度印刷叠层技术及低温烧结技术等多种工艺过程而制成的高频滤波器。它具有体积小、插损低等特性，被广泛的应用于微波通信、雷达导航、电子对抗、卫星通信、VHF/UHF发射器/接收器、谐波抑制器、数模转化器和测试仪表等系统中，是微波系统中不可缺少的重要器件，其性能的优劣往往直接影响整个通信系统的性能指标。

目前，研制和生产小尺寸叠层片式低通滤波器主要采用两种方式：纯电感或纯电容型的单元件形式和LC结构形式，而其技术成熟的是单元件形式，但该种小尺寸叠层片式滤波器均是以低截止频率为主的，且具有带外抑制性能不高，矩形度差等特点。

传统的LC结构形式滤波器虽然利用面积小生产、且其带内平坦度很好，但是在射频段的使用的一致性较差，同时也难于批量生产。

目前，较为成熟的叠层片式滤波器大部分采用“双电容+单电感”或者“单电容+双电感”等简单的π型、T型结构，这样设计的滤波器带内平坦度及带外抑制特性均较好，但是截止频率较低，导致其使用频率受限，难以向高频化方向发展。

此外，已公布的叠层多层陶瓷结构的低通滤波器总是存在某些不足，如现有技术1是公开号为CN1578129，发明名称为“一种多层片式陶瓷低通滤波器”的专利申请文件，其中低通滤波器采用平面螺旋电感结构，在小体积微波段的滤波器中，该种结构的电感的引入寄生电容对频率特性影响非常大，且随着其体积越小，其影响程度越来越深。

现有技术2是公开号为CN101404485A，发明名称为“一种叠层片式滤波器及其制备方法”的专利申请文件，其中滤波器采用铁氧体与陶瓷共烧的方式制备，虽具有小尺寸、带外抑制大、矩形度大、工作频率宽等优点，但是截止频率相对较低，及滤波器的可靠性较差等问题。可靠性差的原因：铁氧体与陶瓷材料间异形材料不易匹配。尤其是使用环境较为苛刻时，异形材间的应力不可避免地产生，易导致产品内部出现裂痕，进而影响到其使用。

现有技术3公开号为CN10216396A，发明名称为“一种多层片式滤波器及其制备方法”的专利申请文件，其中通过在陶瓷介质材料中打孔注入铁氧体材料的方式制备滤波器，虽在一定程度上缓解了专利公开号为CN101404485A中滤波器的异质材料匹配导致使用可靠性的问题，但仍然无法完全避免，仍存在试验可靠性的隐患。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明提供了一种叠层片式陶瓷射频低通滤波器，该滤波器的截止频率高、工作频率范围宽、带外抑制高、矩形度好、可靠性高、射频段使用一致性好。

本发明提供了一种叠层片式陶瓷射频低通滤波器，具有四个引出端电极，包括输入端正极（16）、输出端正极（15）和两个公共接地端（14），所述叠层片式陶瓷射频低通滤波器的内部电路包括处于不同介质层的三维空间上多个内置电容（17）与多个内置电感（10）组成的内电极（13）；所述电感（10）为垂直三维螺旋结构；所述电感（10）和所述电容（17）的介质层采用陶瓷材料。

本发明还提供了一种叠层片式陶瓷射频低通滤波器的制备方法，包括下述步骤：

（1）将陶瓷粉料、有机溶剂、增塑剂、粘结剂和分散剂混合后获得流延浆料；并将所述流延浆料进行球磨和流延处理后形成厚度为5微米～100微米的膜片；其中陶瓷粉料、有机溶剂、增塑剂、粘结剂和分散剂的质量百分比依次为（40～60）wt%、（40～60）wt%、（1.0～4.0）wt%、（4.5～8.5）wt%、（0.09～0.5）wt%；

（2）根据电感与电容之间连接的需要、电感之间连接的需要对所述膜片进行打孔、填孔，再依次进行导体印刷、叠片、压合、等静压处理；

（3）将等静压处理后片式滤波器生瓷片进行排胶和烧结处理；烧结温度为800℃～950℃；

（4）对烧结后的片式滤波器生瓷片依次进行涂银、封端、端头处理后形成叠层片式陶瓷射频低通滤波器。