叠层片式EMI滤波器

摘要

本发明涉及滤波器的技术领域，公开了叠层片式EMI滤波器，包括结构主体，所述结构主体包括多层依序层叠的电子元件，多层所述电子元件包括与外部输入线电性连接的第一铁氧体电感、第一陶瓷电感、陶瓷电容、第二陶瓷电感和与外部输出线电性连接的第二铁氧体电感，所述陶瓷电容包括第一电容电极和与外部接地线电性连接的第二电容电极，所述第一铁氧体电感、第一陶瓷电感、第一电容电极、第二陶瓷电感以及第二铁氧体电感依序电性串联，所述结构主体的上下端分别堆叠有铁氧体上盖及铁氧体下盖。本发明中的叠层片式EMI滤波器设有两组铁氧体电感用来损耗中频信号噪声，两组陶瓷电感和陶瓷电容组成的LC电路用来损耗高频信号噪声，在元件体积小型化的基础上，能满足中频和高频的插入损耗需求。

说明书

技术领域

本发明涉及EMI滤波器的技术领域，尤其涉及叠层片式EMI滤波器。

背景技术

随着电子技术的发展，越来越多的电子设备出现在人们生活生产的环境中。 大数量的电子设备在工作中会产生高密度、宽频谱的电磁信号，形成复杂的电 磁环境。而复杂的电磁环境要求电子设备及电源具有更高的电磁兼容性，于是 抑制电磁干扰的技术也越来越受重视。

片式EMI滤波器是目前被常用于抑制电磁噪声的组合元件。它能有效地屏 蔽电磁干扰，提高电子设备的抗干扰能力及系统可靠性。

现有技术中的片式EMI滤波器主要由电感和电容集成在一起构成LC滤波 电路。集成的方式可分为组装型结构和叠层共烧型结构。组装型结构一般由铁 氧体电感基座内嵌入单独的陶瓷叠层电容构成，或者为陶瓷电容和电感同时封 装在密封空间内构成。而叠层共烧型结构主要由设置电感电路和设置电容电路 构成，其基体一般为陶瓷。

组装型结构的EMI滤波器的优点是能够提供较高的电容量和较好的磁屏 蔽特性，但其高频特性一般，而且元件体积较大。叠层共烧型的EMI滤波器的 优点是能够获得高频（GHz量级)插入损耗特性优异的小型化元件，但其中频状 态（100MHz量级）的插入损耗有限，而且无磁屏蔽特性，特别是制作高电感 量LC组合电路时对外的电磁辐射较大。

发明内容

本发明的目的在于提供叠层片式EMI滤波器，旨在解决现有技术中的片状 EMI滤波器体积过大、无屏蔽特性以及无法同时满足中高频较好特性的问题。

本发明是这样实现的，叠层片式EMI滤波器，包括结构主体，所述结构主 体包括多层依序层叠的电子元件，多层所述电子元件包括与外部输入线电性连 接的第一铁氧体电感、第一陶瓷电感、陶瓷电容、第二陶瓷电感和与外部输出 线电性连接的第二铁氧体电感，所述陶瓷电容包括第一电容电极和与外部接地 线电性连接的第二电容电极，所述第一铁氧体电感、第一陶瓷电感、第一电容 电极、第二陶瓷电感以及第二铁氧体电感依序电性串联，所述结构主体的上下 端分别堆叠有铁氧体上盖及铁氧体下盖。

本发明中的叠层片式EMI滤波器的两个铁氧体电感可作为输入输出端，当 低频可用信号从铁氧体电感流入时，由于两组铁氧体、陶瓷电感在低频时阻抗 很低，不会对低频信号造成衰减。当中频噪声(30MHz～1GHz)信号通过滤波器 时，铁氧体电感有较大的阻抗，从而对噪声形成了足够的衰减。当高频噪声 (1GHz～5GHz)信号通过滤波器时，虽然铁氧体电感的阻抗降低，但是陶瓷电感 与陶瓷电容组成的高频LC电路开始对噪声形成足够的插入损耗。与现有技术 相比，本发明采用了叠层结构，既能保证元件小型化，又能满足中频插入损耗 和高频插入损耗的要求。

附图说明

图1为本发明实施例提供的叠层片式EMI滤波器的爆炸立体示意图;

图2为本发明实施例提供的电容介质层的主视示意图；

图3为本发明实施例提供的第一铁氧体电感的主视示意图；

图4为本发明实施例提供的第一陶瓷电感的主视示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实 施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅 仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1~4所示，为本发明提供的一较佳实施例。

如图1所示，本发明中的叠层片式EMI滤波器1，包括结构主体，该结构 主体包括多层依序堆叠的电子元件，该多层所述电子元件包括与外部输入线电 性连接的第一铁氧体电感12、第一陶瓷电感13、与外部接地线电线连接的陶瓷 电容14、第二陶瓷电感15和与外部输出线电性连接的第二铁氧体电感16，该 第一铁氧体电感12、第一陶瓷电感13、陶瓷电容14、第二陶瓷电感15以及第 二铁氧体电感16依序层叠布置，且依序电性串联。陶瓷电容14包括第一电容 电极143和与外部接地线电性连接的第二电容电极141，该第二电容电极141 与第一电容电极143依序层叠布置。结构主体的上下端分别堆叠有铁氧体上盖 11及铁氧体下盖17。

第一铁氧体电感12和第二铁氧体电感16均可作为信号输入输出端，两组 铁氧体电感可以有效的对中频噪声(30MHz～1GHz)信号进行衰减。陶瓷电容14 和两组陶瓷电感组成的LC电路可以有效地对高频噪声(1GHz～5GHz)信号进行 衰减，废波通过第二电容电极141过滤掉。这样既能保证中频插入信号的损耗， 又能保证高频插入信号的损耗。同时，整个频段工作时，滤波器1的上盖11 和下盖17对内部集成滤波电路形成了有效的磁屏蔽作用，保证了内部电路不受 外部电磁辐射的干扰，同时也保证了滤波器1不产生新的对外电磁辐射。本发 明采用的层叠结构，电子元件结构小，节省空间。

第一电容电极143与第二电容电极141之间设有电容介质层142，电容介 质层142为高介陶瓷介质层，是指用较高的介电常数陶瓷材料制成的介质层， 可以提高电容量，增大对高频信号的损耗能力。

如图2所示，电容介质层142中开设有第一通孔1421和第二通孔1422， 该第一通孔1421及第二通孔1422贯穿电容介质层142。当多层电子元件层叠 在一起后，第一陶瓷电感13与第一电容电极143上的线圈一端同时放置在这两 个孔中的任一个孔处，可直接接触完成电连接。

高介陶瓷介质与低介陶瓷介质直接叠压，容易产生共烧不匹配的现象，从 而影响整个元件结构的稳定性。如何在层叠式滤波器中同时设置高介陶瓷介质、 低介陶瓷介质并且保证共烧稳定性是一个难以解决的问题。本实施例中将高介 陶瓷的电容介质层142插入在第二电容电极141和第一电容电极143之间，不 与相邻的低介陶瓷介质层直接接触。这样既能保证高电容，又保证了低介陶瓷 直接结合面的增大，促进了整体元件的共烧匹配特性。

参照图4，第一陶瓷电感13包括多层依序层叠的第一介质层130，各第一 介质层130上设置有第一陶瓷电感线圈131，且第一介质层130上设有第三通 孔132，该第三通孔130与其上的第一陶瓷电感线圈131的一端对齐，这样， 便于两相邻的第一介质层130上的第一陶瓷电感线圈131通过第三通孔130电 性连接。这样，多层第一陶瓷电感线圈131依序接通，依序串联电连接。

当多层电子元件层叠在一起后，第一陶瓷电感13的第一陶瓷电感线圈131 的一端会通过第一通孔1421或第二通孔1422与下层的电子元件，形成电性连 接。

本实施例中，相邻的第一介质层130上的第一陶瓷电感线圈131相反布置， 从而，第三通孔132也是相反设置，从而实现多层依序布置的第一陶瓷电感线 圈131依序串联电连接。当然，该布置方式并不唯一，根据第三通孔132及第 一陶瓷电感线圈131的布置情况不同，也可以实现多层依序布置的第一陶瓷电 感线圈131依序串联电连接。

第二陶瓷电感15的结构与第一陶瓷电感13相同，其包括多层依序层叠的 第二介质层和设置在该第二介质层上的第二陶瓷电感线圈，各第二介质层中设 有第四通孔，该第四通孔与其上的第二陶瓷电感线圈的一端对齐，从而使得多 层第二陶瓷电感线圈依序串联连接。

具体地，第四通孔及第二陶瓷电感线圈的设置与上述第三通孔及第一陶瓷 电感线圈的设置相通，此处不再详述。

本实施例中，上述的第一介质层130和第二介质层均采用了低介陶瓷介质 层，是指用介电常数较低的陶瓷制成的介质层，达到较低的等效串联电容ESR， 从而避免了高频状态电感静噪能力的损失。而在实际运用中，其可以调整电感 线圈和介质层的数量，以满足不同的产品电性能设计要求。

具体地，本实施例中第二陶瓷电感15与第一陶瓷电感13结构相同，都包 括两层介质层，即分别包括两层第一介质层130及两层第二介质层。

如图3所示，第一铁氧体电感12包括第一铁氧体介质层120和设置在第一 铁氧体介质层120上的第一铁氧体电感线圈121，第一铁氧体电感线圈121在 第一铁氧体介质层120上呈螺旋状布置。第一铁氧体电感线圈121一端相切于 第一铁氧体介质层120的外边缘，也就是相切于结构主体的外边缘，这样，便 于该第一铁氧体电感线圈121与外部输入线电性连接。

在第一铁氧体介质层120上开设有第五通孔122，第一铁氧体电感线圈121 的另一端与该第五通孔122对齐，并且，该第五通孔122与第一陶瓷电感13 上的第三通孔132对齐，这样，当第一陶瓷电感13叠合在第一铁氧体电感12 上时，通过第三通孔及第五通孔，可以使得第一铁氧体电感线圈121与第一陶 瓷电感线圈131电性连接。

第一铁氧体介质层120采用高磁通率铁氧体介质层，其磁通率高的特点配 合单层螺旋状布置的第一铁氧体电感线圈121，能获得等空间更大的电感值， 在贡献中频高阻抗的同时，节省了电子元件宝贵的空间。

第二铁氧体电感16的结构与第一铁氧体电感12相同，包括第二铁氧体介 质层和设置在该第二铁氧体介质层上的第二铁氧体电感线圈，该第二铁氧体电 感线圈在第二铁氧体介质层上呈单层螺旋状布置，其一端相切于在第二铁氧体 介质层的外边缘，也就是所述结构主体的外边缘，且与外部输出线电性连接。

同理，在第二铁氧体介质层上开设有第六通孔，第二铁氧体电感线圈的另 一端与该第五通孔对齐，并且，该第五通孔与第二陶瓷电感15上的第四通孔对 齐，这样，当第二陶瓷电感叠合在第二铁氧体电感16上时，通过第四通孔及第 六通孔，可以使得第二铁氧体电感线圈与第二陶瓷电感线圈电性连接

第一铁氧体电感12与第一陶瓷电感之间13、陶瓷电容14与第二陶瓷电感 15之间、第二陶瓷电感15与第二铁氧体电感16之间，分别插设有用于分隔开 相邻层的陶瓷介质层，所述介质层上开设有所述相邻层电连接的孔。

本实施例中，第一铁氧体电感12与第一陶瓷电感13之间插设有第三介质 层18，该第三介质层18中开设有第七通孔，该第七通孔分别与第一陶瓷电感 13上的第三通孔132及第一铁氧体电感12上的第五通孔122对齐，这样，保 证第一铁氧体电感线圈121与第一陶瓷电感线圈131电性连接。

第一电容电极143与第二陶瓷电感15之间插入有第四介质层19，该第四 介质层19中开设有第八通孔，该第八通孔与第二陶瓷电感15上的第二陶瓷电 感线圈对齐，这样，当第一电容电极143、第四介质层19以及第二陶瓷电感15 层叠时，保证第二陶瓷电感线圈与第一电容电极143电性连接。

第二陶瓷电感15与第二铁氧体电感16之间插入有第五介质层20，该第五 介质层20中开设有第九通孔，该第九通孔与第二陶瓷电感15上的第四通孔对 齐，这样，当第二陶瓷电感15、第五介质层20以及第二铁氧体电感16叠合在 一起时，保证第二陶瓷电感线圈与第二铁氧体电感线圈电性连接。

如图3所示，陶瓷电容14的第二电容电极141和第一电容电极143结构相 同，包括至少一层电极图案板。该电极图案板包括多个依序首尾相连的电极板， 多个电极板形成封闭的电极图案板。第二电容电极141和第一电容电极的电极 板上设置有避空的区域，以便于安装相邻层之间通过电连接的线路。在实际中， 可以选择不同的层数的电极图案板，以满足不同的产品电性能设计要求。具体 地，本实施例中的第二电容电极141和第一电容电极143包括的电极图案板均 为一层。

本实施例中的叠层片式EMI滤波器1工作过程如下：

信号电流从第一铁氧体电感12的第一铁氧体电感线圈121流入，依序通过 第一陶瓷电感13、第一电容电极143、第二陶瓷电感15以及第二铁氧体电感 16的第二铁氧体电感线圈，从第二铁氧体电感线圈输出。外部接地线连接在第 二电容电极141上。

当低频可用信号通过该滤波器时，由于第一铁氧体电感12、第二铁氧体电 感16、第一陶瓷电感13以及第二陶瓷电感15在低频时阻抗很低，所以对信号 不会造成衰减。当中频噪声(30MHz～1GHz)信号通过滤波器时，螺旋状布置的 第一铁氧体电感线圈121以及第二铁氧体电感线圈和高磁导率材料设计，可以 产生较大的阻抗，从而对中频噪声形成了足够的衰减。当高频噪声(1GHz～ 5GHz)信号通过滤波器时，虽然第一铁氧体电感12以及第二铁氧体电感16的 阻抗降低，但是第一陶瓷电感13、第二陶瓷电感15与陶瓷电容14组成的高频 LC电路开始对噪声形成足够的插入损耗。电容量其主要噪声抑制任务在高频阶 段的由稍低频率段承担，所以电容量不需要设置的较高，则能获得更加稳定的 结构；且陶瓷电感陶瓷电容14形成多级LC电路，在高频阶段的稍高频率段承 担了足以对噪声形成有效衰减的工作任务。

本具体实施例中的层叠片式EMI滤波器1结构紧凑稳定、尺寸小、工艺合 理，具有对中高频噪声优良的抑制特性，同时具有良好磁屏蔽特点。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发 明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明 的保护范围之内。