TWI445021B - 薄膜式共模濾波器 - Google Patents
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Description
本發明係有關於一種共模濾波器，尤指一種應用於可攜式電子裝置之薄膜式共模濾波器。
共模濾波器是一種用於抑制共模電流之元件，所述共模電流會造成平行傳輸線路內電磁干擾(Electromagnetic interference；EMI)的產生，其為電子電路中一種雜訊之來源。隨著可攜式電子裝置之微型化，應用於可攜式電子裝置之共模濾波器多被要求微型化及高密度之結構，故薄膜式和疊層式共模濾波器逐漸取代傳統卷線型共模濾波器。
日本專利公開號JP2000173824A揭露一種電子構件，其具有一絕緣基板、一層疊體及一外部電極端子部；該層疊體係於前述絕緣基板上將導體圖案與絕緣層交互層疊而形成，該外部電極端子部係電性連接至前述導體圖案，並跨越前述絕緣基板與前述層疊體而形成，其中，於該電子構件設置有由磁性體所構成的層或小片，用以遮蔽前述導體圖案的至少一部分。
然而，此類電子構件為增強其共模阻抗，通常需增加導體圖案之線圈之卷繞數，從而造成電子構件的體積變大。另外，先前技術還揭露可藉由改變層疊體的導體圖案以控制共模阻抗，由於導體圖案係與絕緣層交互層疊，因此結構上較為複雜，且影響之製程變數甚多。
有鑒於此，發明人依據多年從事相關產品之製造開發及設計經驗，針對上述之目標詳加設計與審慎評估之後，
終於得到一種確具實用性之本發明。
為了能夠增強並精確控制共模阻抗，本發明提供一種結構簡單且能夠有效微型化之薄膜式共模濾波器，所述薄膜式共模濾波器依序包括一非磁性材質之絕緣基板、一第一導體層、一第一電氣絕緣層、一第二導體層、一第二電氣絕緣層、一第三導體層、一第三電氣絕緣層、一第四導體層、一絕緣層及一磁性材料層。
其中，該第一導體層具有第一線圈，且該第一導體層設置於該非磁性材質之絕緣基板上；該第二導體層具有第二線圈，且該第二導體層設置於該第一導體層的上方；該第一電氣絕緣層設置於該第一導體層與該第二導體層之間；該第三導體層具有第三線圈，且該第三導體層設置於該第二導體層的上方；該第二電氣絕緣層設置於該第二導體層與該第三導體層之間，其中，該第一線圈通過該第一電氣絕緣層及該第二電氣絕緣層串聯該第三線圈，用以使該第一線圈與該第三線圈共同消除共模雜訊。
再者，該第四導體層具有第四線圈，且該第四導體層設置於該第三導體層的上方；該第三電氣絕緣層設置於該第三導體層與該第四導體層之間，其中，該第二線圈通過該第二電氣絕緣層及該第三電氣絕緣層串聯該第四線圈，用以使該第二線圈與該第四線圈共同消除共模雜訊；該絕緣層設置於該第三電氣絕緣層上；以及該磁性材料層設置於該絕緣層上；
值得一提的是，該第一線圈、該第二線圈、該第三線圈及該第四線圈的總長度L(mm)及寬度W(mm)滿足一關係表達式：[(7.2-fc)/3.0]2
<L/W<[(8.15-fc)/2.7]2
，其中fc為差模訊號之截止頻率。
綜上所述，本發明之薄膜式共模濾波器中，電性串聯之第一線圈及第三線圈能夠彼此磁性耦合以消除共模雜訊，且電性串聯之第二線圈及第四線圈亦能達到相同之功效。藉此，所述薄膜式共模濾波器能夠將截止頻率控制在一範圍內，其不需透過增加線圈之卷繞數來增強並精確控制共模阻抗，且能夠有效微型化。此外，所述薄膜式共模濾波器透過將各線圈設置在非磁性材質之絕緣基板上，因此能夠精確控制其共模阻抗，使產生之截止頻率能夠被精確控制在一有效範圍內。
請參閱圖1，其顯示本發明之薄膜式共模濾波器1之第一實施例之立體分解圖，所述薄膜式共模濾波器1包括一非磁性材質之絕緣基板10、一線圈主體堆疊結構20、一絕緣層30及一磁性材料層40。其中線圈主體堆疊結構20設置於非磁性材質之絕緣基板10上，而磁性材料層40透過絕緣層30設置於線圈主體堆疊結構20上，以作為薄膜式共模濾波器1之蓋體。於本實施例中，所述絕緣層30可以是一膠合層，但不以此為限。
具體而言，非磁性材質之絕緣基板10可以是氧化鋁(Al2
O3
)、氮化鋁(AlN)、玻璃(Glass)、石英(Quartz)或其他具高介電常數且非磁性之材料製成之絕緣基板。線圈主體堆疊結構20依序包括第一導體層21、第一電氣絕
緣層22、第二導體層23、第二電氣絕緣層24、第三導體層25、第三電氣絕緣層26及第四導體層27。絕緣層30設置於磁性材料層40與線圈主體堆疊結構20之間，使磁性材料層40批覆於線圈主體堆疊結構20上，可增加薄膜式共模濾波器1之電感效應。
復參閱圖1，以下將線圈主體堆疊結構20之具體特徵。第一導體層21形成於非磁性材質之絕緣基板10之一表面，其包括一第一線圈211、一第一電極212、一第二電極213、一第三電極214及一第四電極215。更詳細地說，第一線圈211具有一內端部2111及一外端部2112，其中外端部2112連接第一電極212。
第二導體層23形成於第一電氣絕緣層22之一表面，即第二導體層23與第一導體層21係分別設置於第一電氣絕緣層22之相對兩表面。第二導體層23包括一第二線圈231、一第一電極232、一第二電極233、一第三電極234及一第四電極235，其中第二線圈231具有一內端部2311及一外端部2312，且第二線圈231之外端部2312連接第三電極234。
第三導體層25形成於第二電氣絕緣層24之一表面，即第三導體層25與第二導體層23係分別設置於第二電氣絕緣層24之相對兩表面。第三導體層25包括一第三線圈251、一第一電極252、一第二電極253、一第三電極254及一第四電極255，其中第三線圈251具有一內端部2511及一外端部2512，且第三線圈251之外端部2512連接第二電極253。
第四導體層27形成於第三電氣絕緣層26之一表面
，即第四導體層27與第三導體層25係分別設置於第三電氣絕緣層26之相對兩表面。第四導體層27包括一第四線圈271、一第一電極272、一第二電極273、一第三電極274及一第四電極275，其中第四線圈271具有一內端部2711及一外端部2712，且第四線圈271之外端部2712連接第四電極275。
在本具體實施例中，第一線圈211、第二線圈231、第三線圈251及第四線圈271可以是矩形之螺旋線圈，但也可以是其他形狀之螺旋線圈。另外，第一線圈211、第二線圈231、第三線圈251及第四線圈271具有相同的捲繞數，且第一線圈211、第二線圈231、第三線圈251及第四線圈271在垂直於非磁性材質之絕緣基板10的方向上大致重疊，且第一導體層21、第二導體層23、第三導體層25及第四導體層27之各電極的位置在垂直於非磁性材質之絕緣基板10的方向上亦大致重疊。
再者，第一電氣絕緣層22設置於第一導體層21與第二導體層23之間，且第一電氣絕緣層22上開設有一第一連接孔221；第二電氣絕緣層24設置於第二導體層23與第三導體層25之間，且第二電氣絕緣層24上開設有一第二連接孔241及一第三連接孔242；第三電氣絕緣層26設置於第三導體層25與第四導體層27之間，且第三電氣絕緣層26上開設有一第四連接孔261。其中第一連接孔221與第二連接孔241位於第一線圈211之內端部2111與第三線圈251之內端部2511的相對處，且第三連接孔242與第四連接孔261位於第二線圈231之內端部2311與第四
線圈271之內端部2711的相對處。
值得一提的是，第一線圈211之內端部2111可通過第一連接孔221和第二連接孔241串聯於第三線圈251之內端部2511，且第二線圈231之內端部2311可通過第三連接孔242和第四連接孔261串聯於第四線圈271之內端部2711，藉此，串聯之第一線圈211與第三線圈251以及串聯之第二線圈231與第四線圈271能夠分別彼此磁性耦合以消除共模雜訊。
請參閱圖2，其為所述薄膜式共模濾波器1運作時，產生之截止頻率對應各線圈之總長度L(mm)除以線寬W(mm)的關係示意圖。由此可知，每一個截止頻率對應總長度L(mm)除以線寬W(mm)的節點均落入第一趨勢線G1與第二趨勢線G2之範圍內，即薄膜式共模濾波器1產生之截止頻率大致介於2.5至5.5 MHz之間，符合特定之可攜式電子裝置的需求。
更詳細地說，所述薄膜式共模濾波器1透過將矩形螺旋狀之第一線圈211、第二線圈231、第三線圈251及第四線圈271設置於非磁性材質之絕緣基板上，且較佳為氧化鋁基板，因此能夠滿足下列之關係表達式：[(7.2-fc)/3.0]2
<L/W<[(8.15-fc)/2.7]2
另外，在本具體實施例中，第一導體層21、第二導體層23、第三導體層25及第四導體層27可經由薄膜金屬沉積、黃光微影及蝕刻等多個程序，或藉由電鍍程序、濺鍍程序被形成，且第一導體層21、第二導體層23、第三導體層25及第四導體層27可選擇銀(Ag)、鈀(Pd)、鋁(Al)、鉻(Cr)、鎳(Ni)、鈦(Ti)、金(Au)、銅(Cu)或鉑(Pt)作為
導體之材料。
第一電氣絕緣層22、第二電氣絕緣層24及第三電氣絕緣層26可選擇聚亞醯胺(polyimide)、環氧樹脂(epoxy resin)或苯並環丁烯樹脂(benzocyclobutene；BCB)作為電氣絕緣之材料，該些材料具有較佳之電氣及機械特性，並可藉由旋塗程序被形成。磁性材料層40可以是磁性基材或混合磁性粉末之膠體，並同樣藉由旋塗程序而被形成，其中混合磁性粉末之膠體可為磁性粉末與聚亞醯胺(polyimide)、環氧樹脂(epoxy resin)、苯並環丁烯樹脂(BCB)或其他高分子聚合物混合所形成。
請參閱圖3，其顯示本發明之薄膜式共模濾波器1’之第二實施例之立體分解圖。與前一實施例的不同之處在於，所述薄膜式共模濾波器1’包括一第一磁性材料層40A及一第二磁性材料層40B，其中第一磁性材料層40A透過絕緣層30批覆於線圈主體堆疊結構20上，而第二磁性材料層40B設置於線圈主體堆疊結構20與非磁性材質之絕緣基板10之間。
更詳細地說，第一磁性材料層40A設置於絕緣層30上且批覆於第四導體層27，第二磁性材料層40B設置於第一導體層21與非磁性材質之絕緣基板10之間，可達成較高之共模雜訊濾除效果。同樣地，所述薄膜式共模濾波器1’能夠精確控制其產生之截止頻率，且滿足下列之關係表達式：[(7.2-fc)/3.0]2
<L/W<[(8.15-fc)/2.7]2
其中，L為第一線圈211、第二線圈231、第三線圈251及第四線圈271的總長度，W為第一線圈211、第二線圈231、第三線圈251及第四線圈271的寬度，fc為差模訊號的截止頻率，且截止頻率大致介於2.5至5.5 MHz之間。
請參閱圖4，其顯示本發明之薄膜式共模濾波器1”之第三實施例之立體分解圖。所述薄膜式共模濾波器1”還包括多個磁性部50。具體而言，該等磁性部50為鐵氧體磁芯(Ferrite core)，其具有磁導率高，在廣泛的頻率範圍內具有高電阻和渦流損耗小等優點。
另外，第一電氣絕緣層22、第二電氣絕緣層24及第三電氣絕緣層26上各開設有一通孔222、243、262，該等磁性部50通過第一電氣絕緣層22、第二電氣絕緣層24及第三電氣絕緣層26之通孔222、243、262而設置於第一線圈211、第二線圈231、第三線圈251及第四線圈271的內側，以加強薄膜式共模濾波器1”的安定性，並可增加各電氣絕緣層之間的磁通路區，藉此增加薄膜式共模濾波器1”之阻抗。
此外，薄膜式共模濾波器1”同樣能夠精確控制其產生之截止頻率，滿足下列之關係表達式：[(7.2-fc)/3.0]2
<L/W<[(8.15-fc)/2.7]2
其中，L為第一線圈211、第二線圈231、第三線圈251及第四線圈271的總長度，W為第一線圈211、第二線圈231、第三線圈251及第四線圈271的寬度，fc為差
模訊號的截止頻率，且截止頻率大致介於2.5至5.5 MHz之間，符合特定之可攜式電子裝置的需求。
綜上所述，本發明之薄膜式共模濾波器中，電性串聯之第一線圈及第三線圈能夠彼此磁性耦合以消除共模雜訊，且電性串聯之第二線圈及第四線圈亦能達到相同之功效。藉此，所述薄膜式共模濾波器能夠在不增加導體層中線圈之捲繞數的情況下加強共模組抗的能力，且薄膜式共模濾波器的結構能夠更佳薄型化，以應用於各種微型化之可攜型電子裝置。
再者，所述薄膜式共模濾波器將各導體層及其線圈設置在具高介電常數之非磁性材質之絕緣基板上，因此能夠精確控制其共模阻抗，使產生之截止頻率能夠被精確控制在一有效範圍內，能夠滿足一關係表達式：[(7.2-fc)/3.0]2
<L/W<[(8.15-fc)/2.7]2
，且截止頻率fc大致介於2.5至5.5 MHz之間，符合特定之可攜式電子裝置的需求。
1、1’、1”‧‧‧薄膜式共模濾波器
10‧‧‧非磁性材質之絕緣基板
20‧‧‧線圈主體堆疊結構
21‧‧‧第一導體層
211‧‧‧第一線圈
2111‧‧‧內端部
2112‧‧‧外端部
212‧‧‧第一電極
213‧‧‧第二電極
214‧‧‧第三電極
215‧‧‧第四電極
22‧‧‧第一電氣絕緣層
221‧‧‧第一連接孔
222‧‧‧通孔
23‧‧‧第二導體層
231‧‧‧第二線圈
2311‧‧‧內端部
2312‧‧‧外端部
232‧‧‧第一電極
233‧‧‧第二電極
234‧‧‧第三電極
235‧‧‧第四電極
24‧‧‧第二電氣絕緣層
241‧‧‧第二連接孔
242‧‧‧第三連接孔
243‧‧‧通孔
25‧‧‧第三導體層
251‧‧‧第三線圈
2511‧‧‧內端部
2512‧‧‧外端部
252‧‧‧第一電極
253‧‧‧第二電極
254‧‧‧第三電極
255‧‧‧第四電極
26‧‧‧第三電氣絕緣層
261‧‧‧第四連接孔
262‧‧‧通孔
27‧‧‧第四導體層
271‧‧‧第四線圈
2711‧‧‧內端部
2712‧‧‧外端部
272‧‧‧第一電極
273‧‧‧第二電極
274‧‧‧第三電極
275‧‧‧第四電極
30‧‧‧絕緣層
40‧‧‧磁性材料層
40A‧‧‧第一磁性材料層
40B‧‧‧第二磁性材料層
50‧‧‧磁性部
G1、G2‧‧‧趨勢線
圖1為本發明之薄膜式共模濾波器之具體實施例之立體分解圖；圖2為本發明之薄膜式共模濾波器產生之截止頻率對線圈之總長度除以寬度之關係示意圖；圖3為本發明之薄膜式共模濾波器之另一實施例之立體分解圖；以及圖4為本發明之薄膜式共模濾波器之又一實施例之立體分解圖。
1‧‧‧薄膜式共模濾波器
10‧‧‧非磁性材質之絕緣基板
20‧‧‧線圈主體堆疊結構
21‧‧‧第一導體層
211‧‧‧第一線圈
2111‧‧‧內端部
2112‧‧‧外端部
212‧‧‧第一電極
213‧‧‧第二電極
214‧‧‧第三電極
215‧‧‧第四電極
22‧‧‧第一電氣絕緣層
221‧‧‧第一連接孔
23‧‧‧第二導體層
231‧‧‧第二線圈
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232‧‧‧第一電極
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235‧‧‧第四電極
24‧‧‧第二電氣絕緣層
241‧‧‧第二連接孔
242‧‧‧第三連接孔
25‧‧‧第三導體層
251‧‧‧第三線圈
2511‧‧‧內端部
2512‧‧‧外端部
252‧‧‧第一電極
253‧‧‧第二電極
254‧‧‧第三電極
255‧‧‧第四電極
26‧‧‧第三電氣絕緣層
261‧‧‧第四連接孔
27‧‧‧第四導體層
271‧‧‧第四線圈
2711‧‧‧內端部
2712‧‧‧外端部
272‧‧‧第一電極
273‧‧‧第二電極
274‧‧‧第三電極
275‧‧‧第四電極
30‧‧‧絕緣層
40‧‧‧磁性材料層
Claims (10)
- 一種薄膜式共模濾波器，其設置於一可攜式電子裝置上，用以消除該可攜式電子裝置之電子電路運作產生的共模雜訊，所述薄膜式共模濾波器包括：一非磁性材質之絕緣基板；一第一導體層，其具有第一線圈，該第一導體層設置於該非磁性材質之絕緣基板上；一第二導體層，其具有第二線圈，該第二導體層設置於該第一導體層的上方；一第一電氣絕緣層，其設置於該第一導體層與該第二導體層之間；一第三導體層，其具有第三線圈，該第三導體層設置於該第二導體層的上方；一第二電氣絕緣層，其設置於該第二導體層與該第三導體層之間，其中，該第一線圈通過該第一電氣絕緣層與該第二電氣絕緣層電性串聯該第三線圈，用以使該第一線圈與該第三線圈共同消除共模雜訊；一第四導體層，其具有第四線圈，該第四導體層設置於該第三導體層的上方；一第三電氣絕緣層，其設置於該第三導體層與該第四導體層之間，其中，該第二線圈通過該第二電氣絕緣層與該第三電氣絕緣層電性串聯該第四線圈，用以使該第二線圈與該第四線圈共同消除共模雜訊；一絕緣層，其設置於該第三電氣絕緣層上；以及一磁性材料層，其設置於該絕緣層上；其中，該第一線圈、該第二線圈、該第三線圈及該第四 線圈的其中之一的總長度L(mm)及寬度W(mm)滿足一關係表達式：[(7.2-fc)/3.0]2 <L/W<[(8.15-fc)/2.7]2 ，其中之fc為差模訊號之截止頻率。
- 如申請專利範圍第1項所述之薄膜式共模濾波器，其中該非磁性材質之絕緣基板為氧化鋁(Al2 O3 )基板、氮化鋁(AlN)基板、玻璃(Glass)基板或石英(Quartz)基板。
- 如申請專利範圍第1項所述之薄膜式共模濾波器，更包括另一磁性材料層，且該另一磁性材料層設置於該非磁性材質之絕緣基板與該第一導體層之間。
- 如申請專利範圍第1項所述之薄膜式共模濾波器，更包括多個磁性部，該第一電氣絕緣層、第二電氣絕緣層及該第三電氣絕緣層上各設置有一通孔，該等磁性部通過該第一電氣絕緣層、第二電氣絕緣層及該第三電氣絕緣層之通孔設置於該第一線圈、該第二線圈、該第三線圈及該第四線圈的內側。
- 如申請專利範圍第1項所述之薄膜式共模濾波器，其中該第一線圈、該第二線圈、該第三線圈及該第四線圈具有一內端部及一外端部，該第一電氣絕緣層上設置一第一連接孔，該第二電氣絕緣層上設置一第二連接孔及一第三連通孔，該第三電氣絕緣層上設置一第四連接孔，該第一連接孔及該第二連接孔位於該第一線圈之內端部與該第三線圈之內端部的相對處，該第三連接孔及該第四連接孔位於該第二線圈之內端部與該第四線圈之內端部的相對處。
- 如申請專利範圍第5項所述之薄膜式共模濾波器，其中該第一線圈之內端部通過該第一連接孔及該第二連接孔 電性串聯該第三線圈之內端部，該第二線圈之內端部通過該第三連接孔及該第四連接孔電性串聯該第四線圈之內端部。
- 如申請專利範圍第1項所述之薄膜式共模濾波器，其中該第一線圈、該第二線圈、該第三線圈及該第四線圈呈矩形螺旋狀。
- 如申請專利範圍第1項所述之薄膜式共模濾波器，其中該第一電氣絕緣層、該第二電氣絕緣層及第三電氣絕緣層的材料為聚亞醯胺、環氧樹脂或苯並環丁烯樹脂。
- 如申請專利範圍第1項所述之薄膜式共模濾波器，其中該第一導體層、該第二導體層、該第三導體層及該第四導體層的材料為銀、鈀、鋁、鉻、鎳、鈦、金、銅或鉑。
- 如申請專利範圍第1項所述之薄膜式共模濾波器，其中該磁性材料層為磁性基材或混有磁性粉末之膠體。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| TW101127455A TWI445021B (zh) | 2012-07-30 | 2012-07-30 | 薄膜式共模濾波器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| TW101127455A TWI445021B (zh) | 2012-07-30 | 2012-07-30 | 薄膜式共模濾波器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| TW201405595A TW201405595A (zh) | 2014-02-01 |
| TWI445021B true TWI445021B (zh) | 2014-07-11 |
Family
ID=50550100
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| TW101127455A TWI445021B (zh) | 2012-07-30 | 2012-07-30 | 薄膜式共模濾波器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| TW (1) | TWI445021B (zh) |
-
2012
- 2012-07-30 TW TW101127455A patent/TWI445021B/zh active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| TW201405595A (zh) | 2014-02-01 |
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