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用于形成射频陶瓷块滤波器的烧蚀方法

基本信息

  • 申请号 CN00810420.4 
  • 公开号 CN1363125A 
  • 申请日 2000/06/12 
  • 公开日 2002/08/07 
  • 申请人 CTS公司  
  • 优先权日期  
  • 发明人 R·G·布莱尔 E·J·罗姆巴赫 R·N·西蒙斯 W·D·帕斯科  
  • 主分类号  
  • 申请人地址 美国印第安纳州 
  • 分类号  
  • 专利代理机构 中国专利代理(香港)有限公司 
  • 当前专利状态 发明专利申请公布 
  • 代理人 程天正 
  • 有效性 期限届满 
  • 法律状态 【期限届满】
  •  

摘要

在电介质材料块上形成金属化图案的方法,其中,电介质块的整个表面区域用导电材料包裹,而不需要的导电金属从电介质块的指定表面区域被烧蚀刻蚀掉,以形成所需要的金属化电路图案。
本发明还包括用本发明的方法形成的滤波器和双工器。
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权利要求书


1.在电介质材料块体上形成金属化图案的方法,包括步骤: 形成具有包括至少一个平表面的表面区域的电介质块; 用导电金属包裹所述电介质块的整个表面区域;以及 从所述电介质块的所述至少一个平面型的指定表面区域烧蚀刻蚀 掉不需要的导电金属,以形成至少一些所需要的金属化的电路图案。

2.权利要求1的方法,进一步包括形成陶瓷的所述电介质块的步 骤。

3.权利要求2的方法,其中用导电金属包裹所述电介质块的整个 表面区域的步骤进一步包括步骤: 使用一种导电金属膏作为所述导电金属;以及 固化所述导电金属膏成为金属材料。

4.权利要求1的方法,进一步包括在所述烧蚀刻蚀前热处理所述 导电金属的步骤,以导致所述导电金属附着到所述电介质块上。

5.权利要求2的方法,进一步包括在环境气体中加热所述被烧蚀 刻蚀的陶瓷电介质块的步骤,以增加所述陶瓷电介质块的“Q”。

6.权利要求1的方法,进一步包括使用激光光束烧蚀刻蚀掉不需 要的金属并把所述所需要的金属化的电路图案形成为用于接收射频信 号的电路的步骤。

7.权利要求1的方法,其中烧蚀刻蚀掉不需要的金属材料的步骤 同样也去除部分所述的电介质块至充分低于所述至少一个平表面的深 度,以形成沟槽来电绝缘由所述烧蚀刻蚀所形成的相邻的金属区域。

8.形成射频陶瓷块滤波器的方法,包括步骤: (1)用导电金属覆盖陶瓷电介质块的整个外表面区域; (2)使所述导电金属附着到所述陶瓷块上;以及 (3)从所述覆盖的陶瓷块的指定表面区域烧蚀刻蚀掉不需要的导 电金属和所述陶瓷块的相应部分,以形成所需要的金属化的滤波器电 路图案。

9.权利要求8的方法,进一步包括步骤: 烧蚀去除部分所述的陶瓷块和相应的导电金属,以形成具有预定 深度和宽度的沟槽,该沟槽足以有效地绝缘至少一些与所述滤波器电 路图案相邻的导电金属区域,并在相邻金属区域之间建立预定的电容 耦合;以及 在所述被覆盖的陶瓷块的表面区域上形成输入和输出端,以用于 将电信号耦合至所述所需要的金属化电路滤波器图案。

10.权利要求9的方法,进一步包括步骤: (4)将输入信号耦合至所述输入端; (5)在所述输出端监测输出信号,以确定所述被烧蚀的陶瓷块滤 波器的至少一种电特性;以及 (6)重复步骤(1)至(5),直到获得所述滤波器的至少一种所 需要的电特性。

11.权利要求10的方法,进一步包括步骤: (7)制造预定数量的具有所需要的电特性的陶瓷块滤波器。

12.权利要求11的方法,进一步包括步骤: (8)加热每个所述制造的陶瓷块;以及 (9)在所述陶瓷块的所述加热过程中利用环境气体来增加所述陶 瓷块的“Q”。

13.形成射频滤波器的方法,包括步骤: 形成具有包括至少一个平表面的多个表面的电介质材料块; 在所述电介质材料块的所有多个表面上覆盖一层导电金属材料; 以及 从所述至少一个平表面的至少一部分中烧蚀去除掉电介质材料和 金属材料的选定区域的沟槽,以形成提供预定滤波器频率响应的电射 频滤波器的导电金属图案。

14.权利要求13的方法,进一步包括步骤: 在所述选定区域中形成具有低于所述至少一个所述电介质块表面 的所述平表面的预定深度、并具有预定的宽度的所述沟槽;所述沟槽 的深度和宽度确立了所述滤波器的频率响应。

15.权利要求13的方法,进一步包括步骤: 从至少一个所述陶瓷块表面烧蚀去除掉金属材料和相应的电介质 材料,以形成作为输入端的第一端和作为输出端的第二端。

16.形成用于射频发射/接收电路的双工器电路的方法,包括步 骤: 形成具有包括至少一个平表面的多个表面的电介质材料块; 在所述电介质材料块的所有多个表面上附着一导电金属材料层; 从所述至少一个平表面烧蚀去除掉金属材料和相应电介质材料的 第一选定区域至第一预定的深度和宽度,以形成具有第一预定的滤波 器频率响应的电绝缘导电元件的第一电滤波器电路图案; 从所述至少一个平表面烧蚀去除掉金属材料和相应电介质材料的 第二不同的选定区域至第二预定的深度和宽度,以形成具有第二预定 的滤波器频率响应的电绝缘导电元件的第二电滤波器电路图案;以及 形成作为输入端的第一端和作为输出端的第二端,通过去除围绕 的金属材料和相应的陶瓷材料至足以将所述输入和所述输出端与围绕 的导电材料电绝缘,在至少一个所述的块体表面上形成所述第一和第 二端。

17.权利要求16的方法,进一步包括: 通过去除围绕所述第三端的区域中的所述金属材料和相应的电介 质材料至足以将所述第三端与围绕的导电金属材料电绝缘,在至少一 个所述块体表面上形成第三端; 所述第三端将天线耦合至所述第一和第二滤波器;以及 将所述第一输入端和所述第二输出端电耦合至所述第一和第二滤 波器电路的相应端,以及将所述第三端耦合至形成用于发射/接收射频 通信的双工器的所述第一和第二电滤波器电路图案元件。

18.射频滤波器,包括: 具有包括至少一个平表面的多个表面的电介质材料块; 附着于所述电介质材料块的所有多个表面上的一导电材料层; 由至少一个所述导电表面形成的接地平面; 在至少所述一个平表面上的所述导电材料层中形成的多个导电元 件的电滤波器电路图案; 其中所述电路图案包括: 至少部分围绕每个所述导电元件的沟槽,所述沟槽包括延伸穿过 所述导电材料并进入相应的电介质材料中的凹进区域,所述沟槽具有 决定所述导电元件和所述接地平面之间的耦合电容的预定形状,所述 耦合电容决定了所述滤波器的工作特性。

19.权利要求18的射频滤波器,其中所述沟槽的所述预定形状包 括所述凹进区域的预定深度和宽度。

20.权利要求19的射频滤波器,其中所述沟槽是通过烧蚀去除所 述导电材料和相应的电介质材料至所述预定的深度和宽度而形成的。

21.用于射频接收机/发射机单元的双工器,包括: 具有包括至少一个平表面的多个表面的电介质材料块; 覆盖所述电介质材料块的所有多个表面的金属材料层; 由至少一些所述金属表面形成的接地平面; 形成在所述至少一个平表面的第一区域中的射频接收机滤波器, 并且包括: 第一多个导电元件; 完全围绕至少一些所述导电元件以电绝缘它们的第一沟槽; 每个第一沟槽具有预定的形状并包括凹进区域,该凹进区域具有 预定的深度和宽度并延伸穿过所述金属材料至相应的电介质材料中; 以及 位于所述第一多个导电元件和所述接地平面之间的、由所述凹进 区域的深度和宽度决定的第一电容耦合; 所述第一电容耦合决定了所述射频接收机滤波器的工作频率; 形成在所述至少一个平表面的第二不同的区域中的射频发射机滤 波器,并且包括: 第二多个导电元件; 完全围绕至少一些所述第二多个导电元件以电绝缘它们的第二沟 槽; 所述第二沟槽具有预定的形状并包括第二凹进区域,该第二凹进 区域具有延伸穿过所述金属材料至相应的电介质材料中的第二预定的 深度和宽度;以及 位于所述第二多个导电元件和所述接地平面之间的、由所述第二 凹进区域的第二预定深度和宽度决定的第二电容耦合; 所述第二电容耦合决定了所述发射机滤波器的工作频率; 形成在所述被覆盖的电介质块的至少一个表面上的第一和第二 端,用于将射频信号耦合至所述接收机滤波器和所述发射机滤波器的 相应端上;以及 用于接收天线连接的第三端,所述第三端与所述接收机滤波器和 所述发射机滤波器电耦合,以在所述天线和所述射频接收机及所述射 频发射机之间传送射频信号。

22.权利要求21的射频双工器,其中所述沟槽是通过烧蚀去除所 述金属材料和所述相应的电介质材料至所述预定的深度和宽度而形成 的。

23.射频滤波器,包括: 具有至少一个平表面的电介质块; 安排在至少一部分所述电介质块的平表面上的导电材料层; 形成在至少一个其它块体表面上的接地平面; 通过将所述导电电路元件相互绝级并与所述接地平面电绝缘,电 介质材料图案在所述电介质块的平表面上形成导电电路元件; 所述导电电路元件具有位于所述电介质块的平表面上方的第一高 度; 至少一个烧蚀刻蚀的沟槽形成了电绝缘所述导电电路元件的所述 电介质材料的至少部分图案;以及 所述沟槽延伸至位于所述介电的平表面下方的所述电介质材料的 一个或多个预定的深度,以电绝缘所述电路图案元件。

24.权利要求23的滤波器,其中: 所述沟槽部分的至少10%是通过烧蚀地刻蚀所述电介质材料图案 形成的,以电绝缘所述电路图案元件。

25.权利要求23的滤波器,其中: 电绝缘所述电路图案元件的所述电介质材料图案的所述沟槽部分 优选是其约70%至约90%的范围。

26.权利要求23的滤波器,其中所述沟槽是通过用激光光束烧蚀 去除所述金属材料和所述电介质材料至所述第一和第二预定的深度和 宽度而形成的。
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说明书

发明背景 1.发明领域 本发明通常涉及电滤波器,并特别涉及滤波装置以及一种形成所 谓的陶瓷滤波器和双工器的方法。
2.包括根据37 CFR 1.97和1.98公开的信息的相关技术说明 在本领域中射频陶瓷滤波器是众所周知的。
它们由典型地经分立 的导线、电缆以及与块体外表面上的导电连接点耦合的针与其它电子 电路耦合的陶瓷材料块构成。
它们同样用于构造双工器和其它电子元 件。
陶瓷块滤波器用于无线通信产品中。
制造这些滤波器的三个主要 工艺步骤为:(1)生成电容器件图案,(2)生成输入输出垫片,和 (3)将滤波器调谐至适当的工作频率。
滤波器上的电容器件图案的作 用在于接近用户所需要的射频响应。
输入输出垫片的生成操作的作用 在于提供由滤波器至无线电通信产品的接口。
调谐操作的作用在于最 终调整该近似的射频响应以满足用户对所需要的响应的严格要求。
在现有技术中,将陶瓷块烧结并且随后将银金属膏安排在除需要 诸如电容器件图案或输入输出(I/O)垫片等预定电路的那些侧面以外 的所有块体侧面上。
在那些侧面上,银金属膏以所需的图案和I/O垫 片的形式和形状被施加给陶瓷块(经由众所周知的丝网印刷工艺技术 或研磨技术)。
加热工艺导致金属膏按所述的(若干)图案和/或I/O 垫片而被大致固化在它们的合适位置上。
但是,在涂敷电容器件滤波器图案和其它滤波器元件时,该丝网 印刷工艺不具有所需要的尺寸精度。
陶瓷块滤波器上的电容器件滤波 器图案的尺寸精度要求是:在1.8GHz的精度是在900MHz的4倍。
于是,为了完善该产品,必须进一步调谐电容器件滤波器图案以 满足严格的用户技术要求。
这可通过如下方法实现,即向相邻的电路 图案特征添加过量的金属膏,并随后用某种方法烧结该金属膏,以形 成对图案或垫片的整体添加,或在某些情况下可除去材料用以调谐。
在该工艺过程中通过向输入端施加一信号并监测输出信号,当输出信 号表明已达到适当的调谐时,操作者可以停止向垫片或端子添加材 料。
于是,在美国专利5,198,788中公开了陶瓷滤波器金属端子或垫 片的精细调谐。
在该专利中,陶瓷块在除一个侧面(或许还有部分的 相邻侧面)以外的所有面上被覆盖,并且,在未被覆盖的侧面(和部 分)上,银金属膏被形成为所需要的电端子、图案或垫片的大致形状。
银金属膏被热处理形成硬性敷层。
随后,附加的银金属膏被安排成与 已形成的端子或垫片相邻并电接触,当在输出端监测输入信号时,用 激光光束扫描银金属膏以将其烧结,并形成对端子或垫片的固体添 加,直至获得器件适当的电特性。
于是,该专利涉及向已大致形成的 端子、图案或垫片添加金属以调谐电路。
在美国专利5,769,988中公开一种制造陶瓷电子元件的方法,它 具有电介质陶瓷和其上包含银作为主要成分的导体。
通过热处理例如 用此工艺形成的介质谐振器等器件,谐振器的“Q”值将增加。
在对器 件热处理的工艺中,公知器件是在400℃或更高的温度而在含有氧的体 积比为10%或更少的空气中进行热处理。
另外,Kagata等人(’988) 公开了在烧结的电介质陶瓷基片上“将导电膏…形成为电极图案”。
美国专利5,162,760同样涉及由陶瓷块形成的电滤波器,它通过 使用研磨或铣削方法去除金属化或使用不同的丝网印刷技术将导电材 料施加到陶瓷块的不同表面上。
在’760专利中,导电材料层被淀积在 块体的表面上,并且在该层被良好地处置后,使用任何合适的磨削机 将部分导电层去除,使得所需要的导电图案留在表面上。
覆盖块体的 导电材料和电介质材料均从块体被铣削的区域中去除。
由于电极的尺 寸是用磨削机形成的,所以该器件的精度或准确度受到限制。
在美国专利5,379,011中说明了一种陶瓷带通滤波器,该滤波器 具有改进的输入/输出绝缘,并将导电材料从块体的金属化层中去除, 并且I/O垫片被淀积在导电金属被去除的那些区域中。
再次,在该专 利中,除顶部或上部表面和部分侧表面外,陶瓷块的全部六个侧面被 金属化。
在被淀积的输入/输出垫片和陶瓷材料中的相邻金属之间形成 缝隙,由此在未被涂敷时改变输入/输出垫片之间的电介质。
有必要使这种滤波器在导电区域之间具有良好的绝缘,并比现有 技术能提供更高的滤波器图案和I/O垫片的尺寸精度。
发明概述 在本工艺中,陶瓷块以常用的方式形成。
它具有至少一个平表面。
随后,不是仅覆盖那些将不形成图案或I/O垫片的侧面,而是用导电 金属材料覆盖整个陶瓷块。
这种金属敷层的一个实例是一种现有技术 中众所周知的并包含导电金属(例如银,仅用于举例)的膏,并且随 后进行必要的热处理以固化金属。
导电敷层的其它实例包括将陶瓷块 敷以导电金属或类似材料。
一种例如使用扫描激光光束的烧蚀方法用于将不需要的金属材料 从至少一个平表面去除,以形成所需要的电容器件滤波器图案。
这与 现有技术的研磨方法或现有技术的丝网印刷不同。
由激光光束烧蚀金 属化层和一部分陶瓷块,以形成围绕金属滤波器元件的、并按所需形 状产生图案的沟槽。
沟槽的深度和宽度决定了滤波器的耦合电容并由 此决定其工作频率。
用激光工艺形成沟槽的精确度和可重复性允许电 容器件滤波器元件图案和其它滤波器元件有更高的精度和可重复性。
更精确的图案可实现更高的调谐率、更高的生产产量、以及对产品设 计者来说为更大的设计裕度。
但是,因烧蚀工艺会出现众所周知的问题。
在激光工艺过程中, 陶瓷材料受到不利的影响,并且陶瓷材料的“Q”降低至滤波器没有商 业价值的程度。
因此需要后激光作用和高温加热工艺以恢复陶瓷的 “Q”回到其近似的原值。
由于在烧蚀过程中形成电容器件图案和其它滤波器元件,所以信 号不能与输入垫片连接以用于在输出垫片上进行监测,从而查出所形 成的电容器件图案和其它滤波器元件是否具有正确的尺寸。
在形成滤 波器后,因为陶瓷块具有如此低的“Q”使得这些信号仅仅是在最终产 品中所看到的信号的一般表示,所以这样的信号不能适应和满足产品 的技术要求。
因此,对于给定的产品技术要求,通过连续地制造具有 不同尺寸导电图案的金属化块来使用逐次逼近烧蚀工艺,直到表示适 当射频响应范围的信号被建立以形成“基准”陶瓷块。
因为激光工艺 是极其精确和可重复的,故可生产大量的基准器件,一旦产生合适的 图案,则高温加热工艺被用于提供适当的射频响应。
于是,本发明的目的在于提供一种在陶瓷块上形成导电的金属化 图案的方法,金属化图案由电介质材料的图案相互电绝缘。
本发明进一步的目的在于提供使其整个表面覆盖以导电材料的陶 瓷块,并用扫描激光光束将不需要的金属材料和相应的陶瓷材料从陶 瓷块烧蚀地刻蚀掉,并产生形成至少部分电介质材料图案的沟槽,该 电介质材料图案建立了所需要的金属化图案。
本发明的目的还在于以这样的方式烧蚀地刻蚀不需要的金属材 料,使得部分陶瓷块同样被充分地去除,以形成能电绝缘用烧蚀刻蚀 形成的相邻金属区域的沟槽。
本发明的另一目的在于将不需要的金属材料从陶瓷块的指定表面 区域烧蚀地刻蚀掉,以形成产生所需要的金属化图案的、包括输入和 输出端的电介质材料沟槽。
本发明的又一目的在于向已进行后激光作用的、预热的陶瓷滤波 器的输入端施加测试信号,并监测输出信号以用逐次逼近法确定何时 得到具有所需要的电特性的滤波器。
本发明的再一目的在于在环境气体中加热已烧蚀刻蚀的陶瓷块以 恢复陶瓷材料的“Q”。
因此,本发明涉及一种形成陶瓷块金属化图案的方法,包括的步 骤有:用例如为金属膏(仅用于举例)的导电材料包裹一个包括至少 一个平表面的陶瓷块整个表面,将导电金属膏固化为金属材料,并且 将不需要的金属材料从陶瓷块的指定表面区域烧蚀刻蚀掉,以形成所 需要的、必要时包括输入和输出端的金属化图案。
本发明同样涉及形成射频陶瓷块滤波器的方法,包括的步骤有: 用导电金属材料包裹陶瓷块的整个外表面区域,用电介质材料图案电 绝缘,并在被包裹的陶瓷块上形成导电的电路元件,从被包裹的陶瓷 块的指定表面区域烧蚀刻蚀掉不需要的金属材料和部分陶瓷块,以形 成至少一个形成至少部分电介质材料图案的沟槽,并加热已烧蚀刻蚀 的陶瓷块以增加其“Q”。
本发明同样涉及槽式滤波器和双工器,其中每个导电元件形成在 一种其整个表面均被包裹在导电材料中的陶瓷块中,每个导电元件至 少部分地由延伸穿过导电材料至陶瓷块中的沟槽或凹进的区域围绕, 凹进的区域具有预定的深度和宽度以影响滤波器或双工器的耦合电 容,并由此控制该滤波器或双工器的工作特性。
附图简述 结合下列优选实施例的详述,本发明的这些和其它特征将被更为 完全地公开,其中相同的数字表示相同的元件,并且其中: 图1为现有技术的适于通过向其添加材料进行调谐的陶瓷带通滤 波器的透视图; 图2为用诸如金属膏等导电材料全部包裹的本发明的陶瓷块的透 视图; 图3为用本发明的方法形成的双工器的顶视图; 图4为图3的双工器的侧视图,示出了形成在其上的导电垫片或 端子以及围绕导电滤波器元件而形成的沟槽; 图5为示出本发明的新颖步骤的流程图; 图6为示出图1中所示多个现有技术的滤波器的频率响应的曲 线; 图7为示出按本发明工艺形成的、在激光作用之后但在高温加热 工艺之前的多个滤波器的频率响应曲线;以及 图8为示出按本发明工艺形成的、在烧至恢复陶瓷的“Q”之后的 多个滤波器的频率响应曲线。
优选实施例详述 图1为现有技术的陶瓷带通滤波器的透视图。
滤波器10由具有导 电金属敷以其上的一些表面的陶瓷块形成,并包括顶面12、底面14、 侧面16和18,以及端面20和22。
滤波器10另外包括在顶面12和底 面14之间开口延伸的平行的圆筒形孔24和26。
诸如顶部表面或顶面 12等陶瓷块表面的区域以众所周知的方式用例如银膏等导电金属材料 进行丝网印刷,以形成滤波器的金属元件,在滤波器元件之间留下陶 瓷块的裸露的陶瓷表面材料。
印刷的元件36和38高出陶瓷块的平表 面12的顶面,并包括可环绕在顶面12和侧面16之间的输入垫片28 和输出垫片30。
当滤波器随后被插入电子封装中时,该环绕的构造特 别适于表面安装连接。
侧面16和18、底面14、以及端面20和22用 形成接地元件32的连续金属板遮盖。
在面16上,接地板32通过裸露 的陶瓷区域34和35同输入垫片28和输出垫片30分隔,以防止电短 路。
当I/O垫片被丝网印刷在陶瓷基片上时便产生这些裸露的陶瓷区 域34和35。
通孔26和28被覆盖以延伸至顶面12上的导电金属,以 包括由裸露的陶瓷表面围绕的谐振器垫片36和38。
按照现有技术,垫 片36和38包括用于调谐滤波器的缺口40和42。
如图1所示的现有技术的滤波器具有用喷射、丝网印刷、或其它 众所周知的工艺施加给除面12和面16以外的主要表面的、并施加给 通孔或内腔24和26的金属膏厚膜。
导电膏的膜按所需要的图案被丝 网印刷在顶部表面12和侧部表面16上。
滤波器可如同美国专利 5,198,788中充分描述的一样进行调谐。
因此,在现有技术中,将陶瓷块烧结并且随后将银金属膏安排在 除需要确定的电容器件图案或输入输出(I/O)垫片的那些侧面以外的 所有块体侧面上。
在那些侧面上,银金属膏以所需的图案和垫片的形 式和形状被施加给陶瓷块(经由众所周知的丝网印刷工艺技术),由 此形成陶瓷块的平表面12上的导电表面。
加热工艺导致金属膏按图案 和/或I/O垫片而大致固化在它们的适当位置上。
但是,在涂敷电容器 件滤波器图案时,该丝网印刷工艺不具有所需要的尺寸精度。
陶瓷块 滤波器上的电容器件滤波器图案的尺寸精度要求是:在1.8GHz时是 在900MHz时所需要的精度的4倍(4x)。
丝网印刷工艺的尺寸精度 能够制造合格的900MHz滤波器。
但是,在900MHz以上,频率响应 不断下降,由此生产越来越少的具有合格频率响应的滤波器。
于是, 为了完善该产品,必须进一步调谐电容器件滤波器图案以满足严格的 用户技术要求。
这可通过向相邻的图案特征(例如图1中的缝隙40和 42)添加过量的金属膏来实现,并随后用某种方法烧结该金属膏,于 是形成对图案或垫片的金属整体添加。
通过向输入端施加一信号并在 输出端监测输出信号,当输出信号表明已达到适当的调谐时,操作者 可以停止向垫片或端子添加材料。
参见在此引入的美国专利号 5,198,788。
图2示出了用导电金属整个包裹的本发明的陶瓷块。
导电金属可 被敷以其上,或可用已加热固化的导电金属膏形成。
块体40具有被整 个包裹的内部陶瓷部分39,用导电金属包裹该陶瓷部分的包括电容调 整通孔43和45在内的所有外部表面上。
虽然仅示出两个通孔,显然, 如图3所示可以包括更多的通孔。
因此,不是仅仅覆盖除将形成图案 或I/O垫片的侧面以外的所有侧面,而是用例如(仅用于举例)一种 导电金属膏(在本领域众所周知)的导电金属包裹整个陶瓷块,该金 属膏易于经热处理以固化金属。
图3示出了使用用本发明的工艺形成的滤波器的双工器42。
它包 括发射机部分44和接收机部分46。
它包括用于发射机(未示出)的 I/O垫片48、用于至和从发射机部分44和接收机部分46耦合信号的 天线垫片50、以及用于将信号连接至接收机(未示出)的I/O垫片52。
双工器42的发射机部分44包括谐振器和相关的电路元件53、54、55、 56和58,而接收机部分46使用谐振器和相关的元件60、62、64、66 和68。
在其上形成电路元件之前,图3看起来象图2中的块体,并且 将金属和相应的陶瓷从上表面41烧蚀去除,以提供形成并电绝缘电路 元件53、54、55、56、58、60、62、64、66和68的电介质材料图案。
应该注意到,在此使用的术语“电绝缘”意味着“没有直接的电连接”。
即“绝缘的”导电元件之间不再有电连续性或连接。
但是,借助机电 耦合(压电效应)或经电容效应的交变电流(AC)耦合,在相邻的元 件之间可能有电“耦合”。
可以看到,在区域70、72、74和78中金 属和陶瓷材料的相应部分已用烧蚀工艺去除。
对于优选用扫描激光光 束进行的该烧蚀工艺,它不仅去除导电金属,同样也去除电介质块的 相应部分以形成“沟槽”或凹进区域70、72、74、76和78。
这些沟 槽在滤波器图案的任何给定的部分中具有一种深度和宽度,它们以众 所周知的方式影响着相邻金属表面之间的耦合电容,并因此影响例如 工作频率和阻抗等滤波器电特性。
当然,如果需要,一些导电元件可 用丝网印刷的现有技术方法形成,而其外部边缘按照本发明用激光光 束修整以准确地控制导电元件。
电介质材料的剩余部分可用本发明的 新颖工艺形成。
但在这种情况下,沟槽形成了对电路图案元件进行绝 缘的电介质材料的图案的至少10%,优选约为70%至约90%。
于是,对于图3中所示的双工器42,它由诸如图2所示的块体等 具有包括至少一个平表面的多个表面的电介质材料块形成。
同样如图2 所示,它也具有覆盖电介质材料块的多个表面的所有侧面的金属材料 层。
接地平面80由至少一些如图3所示的导电材料82的金属表面形 成。
接收机滤波器46形成在电介质块的至少一个平表面的第一区域 中,并包括第一多个导电元件60、62、64、66和68。
沟槽或凹进区 域74、76和78围绕每个导电元件以将它们电绝缘,并凹进至预定的 深度以及具有预定的宽度,以在导电元件和接地平面之间产生一种决 定接收机滤波器工作特性(例如工作频率)的电容耦合。
以类似的方式,发射机滤波器44形成在图2所示的电介质块的至 少一个平表面的第二不同区域上,并包括第二多个导电元件53、54、 55、56和58,它们具有围绕每个形成发射机部分44的多个导电元件 的沟槽70、72和74。
这些沟槽被再次烧蚀去除,并延伸穿过导电金 属材料进入电介质材料。
于是,在接收机44的导电元件和接地平面之 间形成第二电容耦合,这再次提供了由沟槽或凹进区域的深度和宽度 决定的、并决定了发射机滤波器工作频率的电容耦合。
分别用于发射 机和接收机的第一和第二端48和52形成在了如图1和图3以及4中 所示的被覆盖的电介质块的顶部和侧面。
由第三端50接收天线连接, 并以众所周知的方式与接收机滤波器和发射机滤波器电耦合。
它在天 线和射频接收机和射频发射机之间传送射频信号。
从现有技术中可知,一个或多个例如为43和45的通孔被敷以导 电物质,以产生谐振电路元件。
如果需要精细调谐滤波器,金属可从例如为(仅用于举例的)88、 90、92和94的区域烧蚀去除,以精细地调谐发射机。
接收机46可以 同样的方式调谐。
在这种情况下,烧蚀刻蚀将再次去除金属板和陶瓷 至所需要的深度。
图4为图3双工器的侧视图。
其中示出的所有元件均被放大并且 不按任何比例。
但是,在图4中可以看出,在侧面82上,发射机端48 沿块体的侧面向下延伸,并且,用84示出的导电金属82的区域从端 子48的周围去除,由此露出陶瓷86。
以同样的方式,在陶瓷顶部示出 的导电元件53、54、55、57和58如同在讨论图3时所陈述的一样是 通过产生沟槽或凹进部分而形成的。
针对第三端50和第二端52可示出相同的构造。
在此考虑的重要的事情在于,块体已用导电金属整个覆盖,并且 通过将不需要的材料烧蚀刻蚀至所需要的深度和宽度,以便在表面上 形成图案以提供滤波器适当的工作特性。
将在图4中注意到,导电元 件的表面与图2和图4的表面41处于相同的高度。
换句话说,没有在 陶瓷的顶部上形成导电元件,而是通过使用烧蚀方法删除金属和陶瓷 块。
这与现有技术的形成在电介质块顶部上并且位于表面上方的滤波 器元件和通过丝网印刷形成在块体侧面上的端子完全不同。
但是,如前所述,部分导电金属材料可如现有技术一样用丝网印 刷形成,并且随后可用至此所述的烧蚀刻蚀来形成导电金属电路图案 的剩余部分。
图5公开了说明本发明的新颖步骤的流程图。
在步骤(A),用导 电金属、优选用金属膏覆盖陶瓷块的整个表面。
在步骤(B),例如通 过加热金属膏将导电金属固化为金属材料,并导致其附着在相应的陶 瓷块上。
在步骤(C),不需要的金属材料和部分相应的陶瓷块被烧蚀 刻蚀掉,以在块体上形成所需要的包括I/O端子的金属图案。
当然, I/O端子可用其它方法、例如在前面解释的丝网印刷方法而被添加在侧 面上,并可随后与通过烧蚀刻蚀形成在顶部表面上的金属图案电耦 合。
在步骤(D)和(E),对原型滤波器进行电检测。
在步骤(D), 输入信号与输入端连接,并且在步骤(E),监测输出端的输出信号以 决定烧蚀的陶瓷块的电特性。
在步骤(F),重复步骤(A)至(E)直到获得具有近似所需要的 电特性的陶瓷块。
那时,陶瓷块滤波器可被大量生产,并且在步骤(G), 在环境气体中加热以增加其“Q”。
当然,烧蚀的陶瓷块可被加热以恢 复其“Q”,并且随后如果找到适当的滤波器响应,陶瓷块滤波器便可 大量生产、加热,并且提供质量控制以确保滤波器具有所需要的特性。
图6为利用将电路印刷在陶瓷块表面上的现有技术工艺而形成的 多个滤波器的频率响应曲线。
可注意到,峰值插入损耗为-1.2dB, 同时频率标准偏差为2.63MHz。
可以在曲线的各端看到,在滤波器中 存在大量的变化和响应,由此改变器件的带宽。
图7为利用本发明的新颖方法制造的多个滤波器的曲线。
可注意 到,它们在所有的曲线之间以及特别是在顶部的带宽之间的所有响应 是多么地接近。
该曲线说明了在激光工艺产生滤波器电路元件之后、 但在被加热以恢复“Q”之前的多个器件的频率响应。
因此,注意到峰 值插入损耗为5.4dB。
但中心频率偏差已减少至.85MHz。
图8为利用本发明的工艺制造的并在图7中示出的相同陶瓷滤波 器在加热它们以恢复“Q”之后的曲线。
再次注意到它们相互复制得多 么接近,并且峰值插入损耗现在已降低至-1.2dB,同时中心频率标 准偏差为0.75MHz。
于是可以看到按照本发明的工艺制造的滤波器的使用的显著改 进。
于是,已公开一种新颖的工艺和装置,其中工艺包括两个主要步 骤。
第一,用涂敷的金属覆盖陶瓷块的所有表面,以及第二,通过从 涂敷的陶瓷块的一个或部分第二表面烧蚀刻蚀掉不需要的材料来烧蚀 金属和其下的陶瓷以形成至少一些所需要的滤波器电路图案。
第一新颖步骤与现有技术的不同在于,在现有技术中,留下一个 或多个表面未覆盖,并随后将图案敷以其上,于是图案具有高于陶瓷 块顶部表面的顶部表面。
在本申请中,由于形成的图案的金属表面与 块体上未去除的其它金属表面共面,所以调谐仅需要从金属电路图案 上去除多余的金属。
此外,用于去除金属的烧蚀技术同样去除部分电 介质,由此产生滤波器电路图案的每个导电元件周围的沟槽或凹进区 域,以将它们电绝缘。
这些凹进区域的宽度和深度决定了滤波器的例 如为工作频率的工作参数。
由于在现有技术中,激光仅用于添加金属以调谐滤波器电路,所 以烧蚀刻蚀掉不需要的材料和电介质以不仅形成金属滤波器电路图案 而且还决定滤波器频率响应的第二步骤是新颖的。
下面权利要求中的相应结构、材料、作用和所有装置或步骤的等 效体以及功能元件等,它们应该包括任何结构、材料和作用,以便执 行与特别要求保护的其它元件相组合的功能。
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