疊層片式emi濾波器的制造方法
【專利摘要】本發明涉及濾波器的【技術領域】，公開了疊層片式EMI濾波器，包括結構主體，所述結構主體包括多層依序層疊的電子元件，多層所述電子元件包括與外部輸入線電性連接的第一鐵氧體電感、第一陶瓷電感、陶瓷電容、第二陶瓷電感和與外部輸出線電性連接的第二鐵氧體電感，所述陶瓷電容包括第一電容電極和與外部接地線電性連接的第二電容電極，所述第一鐵氧體電感、第一陶瓷電感、第一電容電極、第二陶瓷電感以及第二鐵氧體電感依序電性串聯，所述結構主體的上下端分別堆疊有鐵氧體上蓋及鐵氧體下蓋。本發明中的疊層片式EMI濾波器設有兩組鐵氧體電感用來損耗中頻信號噪聲，兩組陶瓷電感和陶瓷電容組成的LC電路用來損耗高頻信號噪聲，在元件體積小型化的基礎上，能滿足中頻和高頻的插入損耗需求。
【專利說明】疊層片式EMI濾波器
【技術領域】
[0001]本發明涉及EMI濾波器的【技術領域】，尤其涉及疊層片式EMI濾波器。
【背景技術】
[0002]隨著電子技術的發展，越來越多的電子設備出現在人們生活生產的環境中。大數量的電子設備在工作中會產生高密度、寬頻譜的電磁信號，形成復雜的電磁環境。而復雜的電磁環境要求電子設備及電源具有更高的電磁兼容性，于是抑制電磁干擾的技術也越來越受重視。
[0003]片式EMI濾波器是目前被常用于抑制電磁噪聲的組合元件。它能有效地屏蔽電磁干擾，提高電子設備的抗干擾能力及系統可靠性。
[0004]現有技術中的片式EMI濾波器主要由電感和電容集成在一起構成LC濾波電路。集成的方式可分為組裝型結構和疊層共燒型結構。組裝型結構一般由鐵氧體電感基座內嵌入單獨的陶瓷疊層電容構成，或者為陶瓷電容和電感同時封裝在密封空間內構成。而疊層共燒型結構主要由設置電感電路和設置電容電路構成，其基體一般為陶瓷。
[0005]組裝型結構的EMI濾波器的優點是能夠提供較高的電容量和較好的磁屏蔽特性，但其高頻特性一般，而且元件體積較大。疊層共燒型的EMI濾波器的優點是能夠獲得高頻(GHz量級)插入損耗特性優異的小型化元件，但其中頻狀態(IOOMHz量級)的插入損耗有限，而且無磁屏蔽特性，特別是制作高電感量LC組合電路時對外的電磁輻射較大。
【發明內容】
[0006]本發明的目的在于提供疊層片式EMI濾波器，旨在解決現有技術中的片狀EMI濾波器體積過大、無屏蔽特性以及無法同時滿足中高頻較好特性的問題。
[0007]本發明是這樣實現的，疊層片式EMI濾波器，包括結構主體，所述結構主體包括多層依序層疊的電子元件，多層所述電子元件包括與外部輸入線電性連接的第一鐵氧體電感、第一陶瓷電感、陶瓷電容、第二陶瓷電感和與外部輸出線電性連接的第二鐵氧體電感，所述陶瓷電容包括第一電容電極和與外部接地線電性連接的第二電容電極，所述第一鐵氧體電感、第一陶瓷電感、第一電容電極、第二陶瓷電感以及第二鐵氧體電感依序電性串聯，所述結構主體的上下端分別堆疊有鐵氧體上蓋及鐵氧體下蓋。
[0008]本發明中的疊層片式EMI濾波器的兩個鐵氧體電感可作為輸入輸出端，當低頻可用信號從鐵氧體電感流入時，由于兩組鐵氧體、陶瓷電感在低頻時阻抗很低，不會對低頻信號造成衰減。當中頻噪聲(30MHz?IGHz)信號通過濾波器時，鐵氧體電感有較大的阻抗，從而對噪聲形成了足夠的衰減。當高頻噪聲(IGHz?5GHz)信號通過濾波器時，雖然鐵氧體電感的阻抗降低，但是陶瓷電感與陶瓷電容組成的高頻LC電路開始對噪聲形成足夠的插入損耗。與現有技術相比，本發明采用了疊層結構，既能保證元件小型化，又能滿足中頻插入損耗和高頻插入損耗的要求。【專利附圖】
【附圖說明】
[0009]圖1為本發明實施例提供的疊層片式EMI濾波器的爆炸立體示意圖；
[0010]圖2為本發明實施例提供的電容介質層的主視示意圖；
[0011]圖3為本發明實施例提供的第一鐵氧體電感的主視示意圖；
[0012]圖4為本發明實施例提供的第一陶瓷電感的主視示意圖。
【具體實施方式】
[0013]為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。
[0014]如圖f 4所示，為本發明提供的一較佳實施例。
[0015]如圖1所示，本發明中的疊層片式EMI濾波器1，包括結構主體，該結構主體包括多層依序堆疊的電子元件，該多層所述電子元件包括與外部輸入線電性連接的第一鐵氧體電感12、第一陶瓷電感13、與外部接地線電線連接的陶瓷電容14、第二陶瓷電感15和與外部輸出線電性連接的第二鐵氧體電感16，該第一鐵氧體電感12、第一陶瓷電感13、陶瓷電容
14、第二陶瓷電感15以及第二鐵氧體電感16依序層疊布置，且依序電性串聯。陶瓷電容14包括第一電容電極143和與外部接地線電性連接的第二電容電極141，該第二電容電極141與第一電容電極143依序層疊布置。結構主體的上下端分別堆疊有鐵氧體上蓋11及鐵氧體下蓋17。
[0016]第一鐵氧體電感12和第二鐵氧體電感16均可作為信號輸入輸出端，兩組鐵氧體電感可以有效的對中頻噪聲(30MHz?IGHz)信號進行衰減。陶瓷電容14和兩組陶瓷電感組成的LC電路可以有效地對高頻噪聲(IGHz?5GHz)信號進行衰減，廢波通過第二電容電極141過濾掉。這樣既能保證中頻插入信號的損耗，又能保證高頻插入信號的損耗。同時，整個頻段工作時，濾波器I的上蓋11和下蓋17對內部集成濾波電路形成了有效的磁屏蔽作用，保證了內部電路不受外部電磁輻射的干擾，同時也保證了濾波器I不產生新的對外電磁輻射。本發明采用的層疊結構，電子元件結構小，節省空間。
[0017]第一電容電極143與第二電容電極141之間設有電容介質層142，電容介質層142為高介陶瓷介質層，是指用較高的介電常數陶瓷材料制成的介質層，可以提高電容量，增大對高頻信號的損耗能力。
[0018]如圖2所不，電容介質層142中開設有第一通孔1421和第二通孔1422,該第一通孔1421及第二通孔1422貫穿電容介質層142。當多層電子元件層疊在一起后，第一陶瓷電感13與第一電容電極143上的線圈一端同時放置在這兩個孔中的任一個孔處，可直接接觸完成電連接。
[0019]高介陶瓷介質與低介陶瓷介質直接疊壓，容易產生共燒不匹配的現象，從而影響整個元件結構的穩定性。如何在層疊式濾波器中同時設置高介陶瓷介質、低介陶瓷介質并且保證共燒穩定性是一個難以解決的問題。本實施例中將高介陶瓷的電容介質層142插入在第二電容電極141和第一電容電極143之間，不與相鄰的低介陶瓷介質層直接接觸。這樣既能保證高電容，又保證了低介陶瓷直接結合面的增大，促進了整體元件的共燒匹配特性。
[0020]參照圖4，第一陶瓷電感13包括多層依序層疊的第一介質層130，各第一介質層130上設置有第一陶瓷電感線圈131，且第一介質層130上設有第三通孔132，該第三通孔130與其上的第一陶瓷電感線圈131的一端對齊，這樣，便于兩相鄰的第一介質層130上的第一陶瓷電感線圈131通過第三通孔130電性連接。這樣，多層第一陶瓷電感線圈131依序接通，依序串聯電連接。
[0021]當多層電子元件層疊在一起后，第一陶瓷電感13的第一陶瓷電感線圈131的一端會通過第一通孔1421或第二通孔1422與下層的電子元件，形成電性連接。
[0022]本實施例中，相鄰的第一介質層130上的第一陶瓷電感線圈131相反布置，從而，第三通孔132也是相反設置，從而實現多層依序布置的第一陶瓷電感線圈131依序串聯電連接。當然，該布置方式并不唯一，根據第三通孔132及第一陶瓷電感線圈131的布置情況不同，也可以實現多層依序布置的第一陶瓷電感線圈131依序串聯電連接。
[0023]第二陶瓷電感15的結構與第一陶瓷電感13相同，其包括多層依序層疊的第二介質層和設置在該第二介質層上的第二陶瓷電感線圈，各第二介質層中設有第四通孔，該第四通孔與其上的第二陶瓷電感線圈的一端對齊，從而使得多層第二陶瓷電感線圈依序串聯連接。
[0024]具體地，第四通孔及第二陶瓷電感線圈的設置與上述第三通孔及第一陶瓷電感線圈的設置相通，此處不再詳述。
[0025]本實施例中，上述的第一介質層130和第二介質層均采用了低介陶瓷介質層，是指用介電常數較低的陶瓷制成的介質層，達到較低的等效串聯電容ESR，從而避免了高頻狀態電感靜噪能力的損失。而在實際運用中，其可以調整電感線圈和介質層的數量，以滿足不同的產品電性能設計要求。
[0026]具體地，本實施例中第二陶瓷電感15與第一陶瓷電感13結構相同，都包括兩層介質層，即分別包括兩層第一介質層130及兩層第二介質層。
[0027]如圖3所示，第一鐵氧體電感12包括第一鐵氧體介質層120和設置在第一鐵氧體介質層120上的第一鐵氧體電感線圈121，第一鐵氧體電感線圈121在第一鐵氧體介質層120上呈螺旋狀布置。第一鐵氧體電感線圈121 —端相切于第一鐵氧體介質層120的外邊緣，也就是相切于結構主體的外邊緣，這樣，便于該第一鐵氧體電感線圈121與外部輸入線電性連接。
[0028]在第一鐵氧體介質層120上開設有第五通孔122，第一鐵氧體電感線圈121的另一端與該第五通孔122對齊，并且，該第五通孔122與第一陶瓷電感13上的第三通孔132對齊，這樣，當第一陶瓷電感13疊合在第一鐵氧體電感12上時，通過第三通孔及第五通孔，可以使得第一鐵氧體電感線圈121與第一陶瓷電感線圈131電性連接。
[0029]第一鐵氧體介質層120采用高磁通率鐵氧體介質層，其磁通率高的特點配合單層螺旋狀布置的第一鐵氧體電感線圈121，能獲得等空間更大的電感值，在貢獻中頻高阻抗的同時，節省了電子元件寶貴的空間。
[0030]第二鐵氧體電感16的結構與第一鐵氧體電感12相同，包括第二鐵氧體介質層和設置在該第二鐵氧體介質層上的第二鐵氧體電感線圈，該第二鐵氧體電感線圈在第二鐵氧體介質層上呈單層螺旋狀布置，其一端相切于在第二鐵氧體介質層的外邊緣，也就是所述結構主體的外邊緣，且與外部輸出線電性連接。
[0031]同理，在第二鐵氧體介質層上開設有第六通孔，第二鐵氧體電感線圈的另一端與該第五通孔對齊，并且，該第五通孔與第二陶瓷電感15上的第四通孔對齊，這樣，當第二陶瓷電感疊合在第二鐵氧體電感16上時，通過第四通孔及第六通孔，可以使得第二鐵氧體電感線圈與第二陶瓷電感線圈電性連接
[0032]第一鐵氧體電感12與第一陶瓷電感之間13、陶瓷電容14與第二陶瓷電感15之間、第二陶瓷電感15與第二鐵氧體電感16之間，分別插設有用于分隔開相鄰層的陶瓷介質層，所述介質層上開設有所述相鄰層電連接的孔。
[0033]本實施例中，第一鐵氧體電感12與第一陶瓷電感13之間插設有第三介質層18，該第三介質層18中開設有第七通孔，該第七通孔分別與第一陶瓷電感13上的第三通孔132及第一鐵氧體電感12上的第五通孔122對齊，這樣，保證第一鐵氧體電感線圈121與第一陶瓷電感線圈131電性連接。
[0034]第一電容電極143與第二陶瓷電感15之間插入有第四介質層19，該第四介質層19中開設有第八通孔，該第八通孔與第二陶瓷電感15上的第二陶瓷電感線圈對齊，這樣，當第一電容電極143、第四介質層19以及第二陶瓷電感15層疊時，保證第二陶瓷電感線圈與第一電容電極143電性連接。
[0035]第二陶瓷電感15與第二鐵氧體電感16之間插入有第五介質層20，該第五介質層20中開設有第九通孔，該第九通孔與第二陶瓷電感15上的第四通孔對齊，這樣，當第二陶瓷電感15、第五介質層20以及第二鐵氧體電感16疊合在一起時，保證第二陶瓷電感線圈與第二鐵氧體電感線圈電性連接。
[0036]如圖3所示，陶瓷電容14的第二電容電極141和第一電容電極143結構相同，包括至少一層電極圖案板。該電極圖案板包括多個依序首尾相連的電極板，多個電極板形成封閉的電極圖案板。第二電容電極141和第一電容電極的電極板上設置有避空的區域，以便于安裝相鄰層之間通過電連接的線路。在實際中，可以選擇不同的層數的電極圖案板，以滿足不同的產品電性能設計要求。具體地，本實施例中的第二電容電極141和第一電容電極143包括的電極圖案板均為一層。
[0037]本實施例中的疊層片式EMI濾波器I工作過程如下:
[0038]信號電流從第一鐵氧體電感12的第一鐵氧體電感線圈121流入，依序通過第一陶瓷電感13、第一電容電極143、第二陶瓷電感15以及第二鐵氧體電感16的第二鐵氧體電感線圈，從第二鐵氧體電感線圈輸出。外部接地線連接在第二電容電極141上。
[0039]當低頻可用信號通過該濾波器時，由于第一鐵氧體電感12、第二鐵氧體電感16、第一陶瓷電感13以及第二陶瓷電感15在低頻時阻抗很低，所以對信號不會造成衰減。當中頻噪聲(30MHz?IGHz)信號通過濾波器時，螺旋狀布置的第一鐵氧體電感線圈121以及第二鐵氧體電感線圈和高磁導率材料設計，可以產生較大的阻抗，從而對中頻噪聲形成了足夠的衰減。當高頻噪聲(IGHz?5GHz)信號通過濾波器時，雖然第一鐵氧體電感12以及第二鐵氧體電感16的阻抗降低，但是第一陶瓷電感13、第二陶瓷電感15與陶瓷電容14組成的高頻LC電路開始對噪聲形成足夠的插入損耗。電容量其主要噪聲抑制任務在高頻階段的由稍低頻率段承擔，所以電容量不需要設置的較高，則能獲得更加穩定的結構；且陶瓷電感陶瓷電容14形成多級LC電路，在高頻階段的稍高頻率段承擔了足以對噪聲形成有效衰減的工作任務。
[0040]本具體實施例中的層疊片式EMI濾波器I結構緊湊穩定、尺寸小、工藝合理，具有對中高頻噪聲優良的抑制特性，同時具有良好磁屏蔽特點。
[0041]以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.疊層片式EMI濾波器，包括結構主體，所述結構主體包括多層依序層疊的電子元件，其特征在于，多層所述電子元件包括與外部輸入線電性連接的第一鐵氧體電感、第一陶瓷電感、陶瓷電容、第二陶瓷電感和與外部輸出線電性連接的第二鐵氧體電感，所述陶瓷電容包括第一電容電極和與外部接地線電性連接的第二電容電極，所述第一鐵氧體電感、第一陶瓷電感、第一電容電極、第二陶瓷電感以及第二鐵氧體電感依序電性串聯，所述結構主體的上下端分別堆疊有鐵氧體上蓋及鐵氧體下蓋。
2.如權利要求1所述的疊層片式EMI濾波器，其特征在于，所述第一電容電極與所述第二電容電極之間設有電容介質層，所述第二電容電極、電容介質層以及第一電容電極依序層疊，所述電容介質層為高介陶瓷介質層，且開設有通孔。
3.如權利要求2所述的疊層片式EMI濾波器，其特征在于，所述第一陶瓷電感包括多層依序層疊布置的第一介質層，各所述第一介質層上設有第一陶瓷電感線圈，多層所述第一介質層上的第一陶瓷電感線圈依序串聯電連接；所述第二陶瓷電感包括多層依序層疊布置的第二介質層，各所述第二介質層上設有第二陶瓷電感線圈，多層所述第二陶瓷介質層上的第二陶瓷電感線圈依序串聯電連接。
4.如權利要求3所述的疊層片式EMI濾波器，其特征在于，各所述第一介質層中設有第三通孔，所述第三通孔與所述第一介質層上的第一陶瓷電感線圈的一端對齊；所述第二介質層中設有第四通孔，所述第四通孔與所述第二介質層上的第二陶瓷電感線圈的一端對齊。
5.如權利要求3所述的疊層片式EMI濾波器，其特征在于，所述第一鐵氧體電感包括第一鐵氧體介質層和設于所述第一鐵氧體介質層上的第一鐵氧體電感線圈，所述第一鐵氧體電感線圈與外部輸入線電性連接的一端相切于所述第一鐵氧體介質層的外邊緣，，另一端電連接于所述第一陶瓷電感；所述第二鐵氧體電感包括第二鐵氧體介質層和設于所述第二鐵氧體介質層上的第二鐵氧體電感線圈，所述第二鐵氧體電感線圈與外部輸出線連接的一端相切于所述第二鐵氧體介質層的外邊緣，另一端電連接于所述第二陶瓷電感。
6.如權利要求5所述的疊層片式EMI濾波器，其特征在于，所述第一鐵氧體電感線圈于所述第一鐵氧體介質層上呈螺旋狀布置；所述第二鐵氧體電感線圈于所述第二鐵氧體介質層上呈螺旋狀布置。
7.如權利要求5所述的疊層片式EMI濾波器，其特征在于，所述第一鐵氧體電感與所述第一陶瓷電感之間設有第三介質層，所述第三介質層中設有第七通孔，所述第七通孔分別對齊于所述第一鐵氧體電感中的第一鐵氧體電感線圈的另一端及所述第一陶瓷電感中的第一陶瓷電感線圈。
8.如權利要求3所述的疊層片式EMI濾波器，其特征在于，所述第一電容電極與所述第二陶瓷電感之間設有第四介質層，所述第四介質層中設有第八通孔，所述第八通孔分別對齊于第一電容電極及所述第二陶瓷電感中的第二陶瓷電感線圈。
9.如權利要求5所述的疊層片式EMI濾波器，其特征在于，所述第二陶瓷電感與所述第二鐵氧體電感之間設有第五介質層，所述第五介質層中設有第九通孔，所述第九通孔分別對齊于所述第二陶瓷電感中的第二陶瓷電感線圈及所述第二鐵氧體電感中的第二鐵氧體電感線圈。
10.如權利要求2、任一項所述的疊層片式EMI濾波器，其特征在于，所述第一電容電極和所述第二電容電極結構相同，分別包括至少一層電極圖案板，各所述電極圖案板包括多個依序首尾相連 的電極板。
【文檔編號】H03H5/00GK104022749SQ201310066395
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2013年2月28日 優先權日:2013年2月28日
【發明者】馬國超, 劉季超, 李建輝, 樊應縣, 張華良, 稅莎, 王智會 申請人:深圳振華富電子有限公司