JP2001102811A

JP2001102811A - 複合フィルタ

Info

Publication number: JP2001102811A
Application number: JP27959399A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Kuroki; 博黒木; Koichi Maruta; 幸一丸田
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1999-09-30
Filing date: 1999-09-30
Publication date: 2001-04-13

Abstract

(57)【要約】【課題】弾性表面波フィルタの実装性・気密封止性に
優れ、且つ安定した通過帯域特性を有する小型化な複合
フィルタを提供することを目的としている。【解決手段】複数の誘電体層を積層して成る積層体基
板１の層１ａ、１ｂ間に、第１の帯状内部電極２と第２
の帯状内部電極３とを並設配置したラインフィルタと弾
性表面波フィルタ６とから成る複合フィルタである。そ
して、前記弾性表面波フィルタ６は、前記積層体基板１
表面に開口を有し、且つその底面が前記第１及び第２の
帯状内部電極２、３を並設配置した誘電体層１ｂ間より
も下層に位置するキャビティー部５内に収容し、金属製
蓋体７により密閉している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ラインフィルタと
弾性表面波フィルタの複合フィルタに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来より、移動体通信機などなどのアン
テナ受信回路には、所定周波数の受信信号を抽出するバ
ンドパスフィルタとして機能するラインフィルタ、例え
ばストリップライン型フィルタ（ＳＬフィルタという）
が用いられていた。尚、一般には、ＳＬフィルタには、
受信フィルタと送信フィルタとを一体化することがある
が、ここでは、送信側フィルタを省略して、図６に示す
ように受信側フィルタを例として説明する。

【０００３】図６において、受信側のラインフィルタ３
０は、誘電体基板３１の一方主面３１ａに、受信フィル
タ前段部を構成するトラップ電極３２、受信フィルタ後
段部を構成する共振電極３３、３４とが被着形成されて
いる。

【０００４】また、誘電体基板３１の一対の対向しあう
側面にそれぞれ入力端子電極３５、出力端子電極３６が
形成されている。誘電体基板３１の裏面には、入力端子
電極３５から延び、且つトラップ電極３２の一端及び共
振電極３３の一端と容量的に結合する入力側伝送導体３
７が形成されている。同時に、共振電極３４の一端と容
量的に結合し、且つ出力端子電極３６と接続する出力側
伝送導体３８が形成されている。

【０００５】さらに、誘電体基板３１の一方主面３１ａ
を除く面には、入出力端子電極３５、３６及び入力側伝
送導体３７、出力側伝送導体３８に導通しないようにア
ース電極３９が被着形成されている。

【０００６】上述の共振電極３３、３４、トラップ電極
３２は、帯状導体膜が互いに並設されるよう配置されて
いる。そして、共振電極３３、３４は両者の誘導結合が
され、所定フィルタ特性となるように近接配置されてい
る。これに対して共振電極３３とトラップ電極３２との
間は、両者の電磁結合を防止するよう充分な間隔、例え
ば２ｍｍ以上の間隔が設けられている。

【０００７】そして、トラップ電極３２の一端部及び共
振電極３３の一端部は、誘電体基板３１の厚みを介して
入力側伝送導体３７に対向している。また、共振電極３
４の一端部（開放端部）は、誘電体基板３１の厚みを介
して出力側伝送導体３８に対向している。また、トラッ
プ電極３２の他端部、共振電極３３の他端部は、誘電体
基板３１の端面部分に被着形成したアース電極３９に導
通している。

【０００８】トラップ回路は、トラップ電極３２及び入
力伝送導体３７との間の結合容量により直列共振回路が
構成され、例えば、反共振周波数より低周波側ではイン
ダクタとして機能するため、入力端子電極３５に供給さ
れたこの周波数の信号をグランド電位に短絡するように
機能する。

【０００９】このトラップ回路とフィルタ回路とによっ
て、全体として複合フィルタは、所定周波数に減衰極を
形成するようにして、選択性の良好な所定通過帯域特性
を形成するものである。

【００１０】ストリップラインフィルタは、誘電体基板
に高いＱ値の誘電体材料を用いることにより、非常に無
負荷Ｑ値が高く、温度依存性の少ないフィルタである。

【００１１】また、弾性表面波フィルタは低損失で急峻
な減衰特性が得られ、群遅延時間が平坦なフィルタであ
る。

【００１２】そして、共振器段数の増加による群遅延時
間特性の劣化してしまうストリップラインに、弾性表面
波フィルタを用いた複合フィルタでは、両者の長所を引
出し、通過帯域付近での減衰特性が優れたフィルタとな
る。尚、このような複合フィルタでは、実開昭５８−９
６３５１号に既に示されている。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、実開昭５８−
９６３５１号では、単にラインフィルタと弾性表面波フ
ィルタとブロック回路図を用いて説明したに過ぎず、そ
の具体的な構造は全く開示されていない。

【００１４】また、図６に示すＳＬフィルタ３０では、
誘電体基板３１にトラップ電極３２、共振電極３３は、
両者の結合により所望の通過帯域特性をみだすことにな
るため、その間隔を充分に拡げるように形成されてい
る。この間隔を利用して、誘電体基板の表面に弾性表面
波フィルタを設置することが考えられている。しかし、
誘電体基板上に弾性表面波フィルタを配置すると、弾性
表面波フィルタの気密封止手段である筐体状の金属製蓋
体が必要となる。この結果、複合フィルタ全体の高さが
増加するという問題があった。

【００１５】弾性表面波フィルタが小型化に伴い、配置
領域、即ち、トラップ電極３２と共振電極３３との間隔
を狭くすると、両者の相互干渉・相互電磁界結合が発生
してしまう。このため、平面形状の小型化に限界があっ
た。

【００１６】本発明は上述の問題点に鑑みて案出された
もので、その目的は、帯状電極を有するラインフィルタ
と弾性表面波フィルタとを複合フィルタであり、特に、
弾性表面波フィルタの実装性や気密封止性に優れ、且つ
安定した通過帯域特性を有する小型化・低背化可能な複
合フィルタを提供するものである。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、複数の
誘電体層を積層して成る積層体基板の層間に、第１の帯
状内部電極と第２の帯状内部電極とを配置したラインフ
ィルタと、弾性表面波フィルタとから成る複合フィルタ
において、前記ラインフィルタに、底面が前記第１及び
第２の帯状内部電極を並設配置した誘電体層間よりも下
層に位置するキャビティー部を設けるとともに、該キャ
ビティー部内に弾性表面波フィルタを収容し、且つ前記
キャビティー部を金属製蓋体により密閉したことを特徴
とする複合フィルタである。

【００１８】

【作用】本発明は、誘電体積層体基板に、各種の帯状内
部電極で構成されるラインフィルタに弾性表面波フィル
タが実装された複合フィルタである。これるより、無負
荷Ｑ値が良好で、減衰特性に優れた複合フィルタが達成
できる。

【００１９】さらに、積層体基板の平面形状において、
弾性表面波フィルタは、第１の帯状内部電極（例えばト
ラップ電極）と第１の帯状内部電極と隣接する第２の帯
状内部電極（例えばフィルタ回路を構成する共振電極）
との間隔領域を利用して配置されている。即ち、この間
隔領域にキャビティー部を形成し、このキャビティー部
内に弾性表面波フィルタを収容している。従って、複合
フィルタが平面的に大型化することがない。

【００２０】また、積層体基板の厚み方向的な構造にい
て、弾性表面波フィルタを収容するキャビティー部が、
積層体基板内に形成した第１の帯状内部電極、第２の帯
状内部電極が形成された位置よりも、深く形成されてい
る。即ち、第１の帯状内部電極と第２の帯状内部電極
を、キャビティーの空間で仕切ることができる。これに
より、両者の相互干渉・相互の不要な電磁界結合を有効
に抑えることができ、安定した通過帯域特性を有する複
合フィルタが実現できる。

【００２１】さらに、キャビティー部の開口を、平板状
金属製蓋体により封止するだけで、弾性表面波フィルタ
を完全に密閉することができるため、弾性表面波フィル
タの実装性、気密封止性が非常に向上し、且つフィルタ
全体の低背化が可能となる。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の複合フィルタを図
面に基づいて詳説する。

【００２３】図１は本発明の複合フィルタの外観斜視図
であり、図２（ａ）は図１のＸ−Ｘ線断面を、図２
（ｂ）は図１のＹ−Ｙ線断面を示す断面構造図であり、
図３は積層体基板の構成を説明する分解斜視図である。

【００２４】図において、複合フィルタは、誘電体層１
ａ〜１ｃが積層されて構成され、且つキャビティー部５
を有する積層体基板１と、該キャビティー部５に収容さ
れた弾性表面波フィルタ６と、金属製蓋体７から構成さ
れている。

【００２５】また、積層体基板１には、第１の帯状内部
電極であるトラップ電極２から成るトラップ回路、第２
の帯状内部電極である共振電極３と帯状内部電極である
共振電極４とからフィルタ回路を具備している。

【００２６】また、積層体基板１の側面部、例えば、図
１上の左側側面部には入力端子電極８が、図１上の上側
側面部には出力端子電極９が形成されている。この入出
力端子電極８、９を除く積層体基板１の表面には、アー
ス導体膜１０が被着形成されている。

【００２７】図３において、積層体基板１を構成する上
層の誘電体層１ａには、その中央部にキャビティー部５
を構成する開口５ａが形成されている。また、中層の誘
電体層１ｂには、その中央部にキャビティー部５を構成
する開口５ｂが形成されている。また、誘電体層１ｂの
表面（誘電体層１ａと誘電体層１ｂとの層間）には、ト
ラップ回路を構成する第１の帯状内部電極であるトラッ
プ電極２及びフィルタ回路の一部を構成する第２の帯状
内部電極である共振電極３、共振電極４が形成されてい
る。尚、第１の帯状内部電極であるトラップ電極２と第
２の帯状内部電極である共振電極３との間には、開口部
５ｂが形成されている。図に示す複合フィルタでは、開
口部５ｂに対して左側にトラップ電極２が、右側に共振
電極３、４が並設配置されている。

【００２８】このトラップ電極２及び共振電極３、４
は、帯状の内部導体となっており、その一端部は開放端
となり、他端は図上の下側側面に導出し、アース導体膜
１０に接続している。即ち、トラップ電極２及び共振電
極３、４の他端部は、短絡端となっている。

【００２９】誘電体層１ｃの表面（誘電体層１ｂと誘電
体層１ｃとの層間）には、３つの伝送導体１１〜１３及
び弾性表面波フィルタ６の実装アース導体１４が被着形
成されている。

【００３０】例えば、第１の伝送導体１１は、その一端
が入力端子電極８に接続されている。また、伝送導体１
１は、トラップ電極２の一端部の下部を通過して、その
他端が共振電極３の下部に延びている。また、第２の伝
送導体１２は、その一端が共振電極４の下部に位置し、
他端がキャビティー部５の底面領域に延出している。

【００３１】尚、第２の伝送導体１２の他端は弾性表面
波フィルタ６の入力パッド（図示せず）に接続される。
さらに、第３の伝送導体１３は、その一端がキャビティ
ー部５の底面領域から延び、その他端が出力端子電極９
に接続されている。尚、第１の伝送導体１１及び第２の
伝送導体１２において、トラップ電極２や共振電極３、
４に対向する部位は、その間で発生する容量成分を制御
するために、伝送導体１１、１２の導体幅に比較して広
くなったり、狭くなったりしている。図では、導体幅が
広くなっている。

【００３２】また、実装アース導体１４は、キャビティ
ー部５の底面領域から、積層体基板１の図面上側の側面
に延出し、アース導体膜１０と接続されている。

【００３３】このような誘電体層１ａ〜１ｃは、例え
ば、ＢａＯ−ＴｉＯ₂系、Ｃａ−ＴｉＯ₂系、ＭｇＯ−
ＴｉＯ₂系等が用いられ、低温焼結可能とするために酸
化物としてＢｉＶＯ₄、ＣｕＯ、Ｌｉ₂Ｏ、Ｂ₂Ｏ₃等
が含有されている。また、一層の当たりの層厚みは約５
０〜３００μｍである。また、トラップ電極２、共振電
極３、４、入出力端子電極８、９、アース導体１０、各
伝送導体１１〜１３、及び実装アース導体１４は、Ａｇ
やＣｕを主成分となる導体材料からなる。

【００３４】また、弾性表面波フィルタ６は、ニオブ酸
リチウム、タンタル酸リチウム、四硼酸リチウム、水晶
などの圧電単結晶基板や圧電セラミック基板の表面に、
アルミニウムなどを薄膜技法によって複数のインターデ
ジタル電極が被着形成されている。具体的には、インタ
ーデジタル電極により構成される複数の直列共振部と複
数の並列共振部が形成され、さらに入力パッド、出力パ
ッド及びアースパッドを有している。そして、直列共振
部と並列共振部とがラダー状に接続されている。

【００３５】このように弾性表面波フィルタ６は、キャ
ビティー部５の底面に露出する第２の伝送導体１２、第
３の伝送導体１３及び実装アース導体１４に、バンプや
導電性接着剤などを接続されるように、圧電基板の表面
をキャビティー部５の底面側に対向するように収容され
る。

【００３６】そして、弾性表面波フィルタ６が収容され
たキャビティー部５は、その開口が金属製蓋体７によっ
て封止される。例えば、金属製蓋体７は平板状となって
おり、積層体基板１の開口周囲のアース導体１０と半田
や溶接などによって被覆封止される。尚、溶接を行う場
合、キャビティー部５の開口周囲の導体の厚みを若干厚
くしたり、また、その周囲にシームリングを配置しても
構わない。また、弾性表面波フィルタ６の特性の安定化
のために、キャビティー部５の内部雰囲気を所定ガスで
充満させても構わない。

【００３７】このようなラインフィルタを有する積層体
基板１と弾性表面波フィルタ６とからなる複合フィルタ
は、フィルタ前段部のトラップ電極２とから成るトラッ
プ回路部と、フィルタ中段部であり共振電極３、４とか
ら成るフィルタ回路部の一部と、フィルタ後段部の弾性
表面波フィルタ６とでフィルタが構成されることにな
る。

【００３８】具体的には、トラップ回路は、第１の伝送
導体１１とトラップ電極２との間の結合容量成分とトラ
ップ電極２とで構成される。そして、反共振周波数より
低周波側ではインダクタとして機能するため、該結合容
量と共に直列共振回路が伝送導体１１とグランド電位の
間に構成されることになる。

【００３９】フィルタ回路は、例えば２つの帯状の共振
電極３、４が所定の間隔をあけて形成されており、ま
た、帯状の共振電極３、４の開放端部側が、誘電体層１
ｂを介して伝送導体１１、１２に対向している。また、
共振電極３、４の他端部側は夫々積層体基板１の側面に
形成されたアース導体膜１０に接続されている。これに
より２つの帯状の共振電極３、４は、各々１／４波長型
共振手段を構成することになり、各共振電極３、４を誘
導結合させることによりフィルタを構成される。

【００４０】これより、所定通過帯域特性のフィルタを
構成する。

【００４１】このような構造の複合フィルタは、図４に
示すような等価回路となる。例えば、複合フィルタの入
力端子電極８と出力端子電極９との間に、積層体基板１
に形成されたトラップ電極２を中心とするフィルタ前段
部であるトラップ回路、共振電極３、４を中心とするフ
ィルタ中段部であるフィルタ回路、積層体基板１のキャ
ビティー部５内に収容されたフィルタ後段部である弾性
表面波フィルタ６とが配置されている。尚、図４におけ
る容量Ｃ１は、トラップ電極２と伝送導体１１との間で
発生する結合容量であり、容量Ｃ２は共振電極３と伝送
導体１１との間で発生する結合容量であり、容量Ｃ３は
共振電極４と伝送導体１２との間で発生する結合容量で
ある。そして、フィルタの中段部を構成するフィルタ回
路の共振電極３、４は、互いに誘導結合Ｍによって結合
されている。さらに、点線で示す弾性表面波フィルタ６
は、３つの直列共振部と２つの並列共振部とが夫々ラダ
ー回路状に接続されて構成されている。

【００４２】本発明においては、第１の帯状内部電極で
あるトラップ電極２と第１の帯状内部電極である共振電
極３との間は、キャビティー部５が配置され、しかも、
このキャビティー部５の底面が、トラップ電極２、共振
電極３、４が並設された誘電体層１ｂの表面よりも下層
の誘電体層１ｃの表面となっている。

【００４３】従って、積層体基板１の厚み方向に着目す
ると、互いに電磁界結合しあってはならないトラップ電
極２と共振電極３とをキャビティー部５の空間で分断す
るようになっている。キャビティー部５の形状が、弾性
表面波フィルタ６の小型化するに従って小さくなって
も、トラップ電極２と共振電極３との間をキャビティー
部５の空間で分断するため、両者の電磁界結合を有効に
抑えることができる。

【００４４】尚、一般に誘電体基板上に、トラップ電極
２と共振電極３とを並設する場合、２．０ｍｍ以上離す
ことが要求されているが、本発明のように、両者間をキ
ャビティー部５の空間で分断することにより、両者間の
電磁界結合しあうことを有効に防止することができる。
これにより、キャビティー部５の形状が、２ｍｍ角以下
となっても特性を劣化させることがなく、小型化に充分
に対応させることができる。

【００４５】また、本発明では、積層体基板１内に、ト
ラップ電極２、共振電極３、４が配置されており、積層
体基板１の表面が実質的にアース電位の導体によって被
覆されているため、トラップ電極２、共振電極３、４を
外部から完全に遮断でき、外周のアース導体と共振電極
３、４との間にで完全に遮断でき、また、共振電極３、
４とアース導体１０との間に共振回路を構成する容量成
分を安定して得ることができる。

【００４６】さらに、弾性表面波フィルタ６を収容した
キャビティー部５の開口を、平板状金属製蓋体７により
封止できるため、弾性表面波フィルタ６の動作を安定化
させることができる。また、弾性表面波フィルタの実装
性、気密封止信頼性が非常に向上し、且つフィルタ全体
の低背化が可能となる。

【００４７】上述の実施例では、移動体通信機器のアン
テナ受信フィルタに適用した場合では、第１の帯状内部
電極をトラップ電極２、第２の帯状内部電極を共振電極
３として説明した。

【００４８】しかし、本発明は、移動体通信機器の受信
側フィルタだけでなく、送受信フィルタを兼ね備えたア
ンテナフィルタに用いても構わない。

【００４９】このアンテナフィルタの一例を図５に示
す。誘電体層１ｂ上に、送信側フィルタ回路を構成する
３つの帯状共振電極２１、２２、２３が並設されてい
る。また、受信側フィルタ回路を構成する２つの帯状共
振電極３、４が並設されている。

【００５０】ここで、本発明でいう第１の帯状内部電極
は、送信側フィルタ回路を構成する共振電極２３であ
り、第２の帯状内部電極は、受信側フィルタ回路を構成
する共振電極３である。

【００５１】このように、送信側フィルタ回路と受信側
フィルタ回路との間に、キャビティー部５が形成されて
いる。

【００５２】このような構成によれば、キャビティー部
５によって、送信側フィルタ回路の共振電極２３と受信
側フィルタ回路の共振電極３とが互いに相互干渉するこ
とがないため、両フィルタ回路の通過帯域特性が変動す
ることが一切ない。

【００５３】図５において、誘電体層１ｃ上には、伝送
導体２７、２８、１２、１３及び実装アース導体１４が
形成されている。そして、伝送路２７は、一端が受信端
子電極２４に接続し、他端が送信側フィルタ回路を構成
する共振電極２１の一端に対向するように配置されてい
る。伝送導体２８は、その一部がアンテナ端子２５に接
続するとともに、その一端が送信側フィルタ回路を構成
する共振電極２３の一端部に対向し、他端が受信側フィ
ルタ回路を構成する共振電極３の一端に対向するように
配置されている。伝送導体１２、１４は実質的に図３と
同一の構造である。

【００５４】以上、本発明は、図１〜図４に示すように
トラップ回路を有する受信フィルタに、また、図５に示
すように、受信側フィルタ回路と送信側フィルタ回路と
を具備するアンテナフィルタなどのように用いることが
できる。即ち、異なる機能の隣接しあう第１及び第２の
帯状内部電極間に、弾性表面波フィルタ６が収容された
キャビティー部５によって空間的に仕切られる。このた
め、両内部電極の動作が非常に安定する。

【００５５】尚、上記実施例では、伝送路を１つの誘電
体層、例えば誘電体層１ｂと誘電体層１ｃとの層間に形
成しているが、共振電極との不要な結合を防止し、ま
た、伝送路の引回し形状を容易にするために、別の誘電
体層をさらに積層一体化し、その誘電体層上に形成して
も構わない。

【００５６】また、上述の実施例では、第１の帯状内部
電極と第２の帯状内部電極とが同一平面上に形成されて
いるが、夫々異なる誘電体層に形成しても構わない。こ
の場合、キャビティー部５の底面を、下層に位置する帯
状内部電極よりも更に下層に位置する誘電体層表面とす
ればよい。

【００５７】上述の実施例では、各誘電体層の厚みを貫
くビアホール導体を有していないが、各伝送導体の接続
や共振電極、トラップ電極の他端部の短絡部分に、ビア
ホール導体を用いても構わない。

【００５８】

【発明の効果】以上のように本発明の複合フィルタによ
れば、積層体基板の内部に第１の帯状内部電極と第２の
帯状内部電極との間に、弾性表面波フィルタが収容され
たキャビティー部が形成されている。そして、キャビテ
ィー部の底面は、第１及び第２の帯状内部電極よりも下
面となる位置となっている。

【００５９】即ち、ストリップラインフィルタと弾性表
面波フィルタとの組み合わせにより、無負荷Ｑ値が良好
で、減衰特性に優れられ、且つ小型化が可能となる。

【００６０】また、隣接しあう第１の帯状内部電極と第
２の帯状内部電極との間の不要な結合を抑制することが
でき、安定したフィルタ特性が得られる。

【００６１】さらに、弾性表面波フィルタを収容したキ
ャビティー部の開口を、平板状金属製蓋体により封止し
ているので、密閉封止が容易となり、弾性表面波フィル
タの実装性が非常に向上し、且つフィルタの低背化が可
能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の複合フィルタの外観斜視図である。

【図２】本発明の複合フィルタの断面構造図であり、
（ａ）は図１中Ｘ−Ｘ線の断面、（ｂ）は図１中Ｙ−Ｙ
線の断面を示す。

【図３】本発明の複合フィルタに用いる積層体基板の分
解斜視図である。

【図４】本発明の複合フィルタの等価回路図である。

【図５】本発明の他の複合フィルタの分解斜視図であ
る。

【図６】従来のストリップラインフィルタの外観斜視図
である。

【符号の説明】１・・・・積層体基板１ａ、１ｂ、１ｃ・・・・誘電体層２、２３・・・第１の帯状内部電極（トラップ電極）３・・・第２の帯状内部電極（共振電極）４、２１、２２・・共振電極５・・・キャビティー部６・・・弾性表面波フィルタ７・・・金属製蓋体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 5J006 HB05 JA01 JA06 JA09 JA10 JA12 KA03 KA21 LA03 LA13 LA19 LA21 NA04 NC03 PA01 PA06 PA10 PB03 5J097 AA13 AA30 BB15 JJ01 KK10 LL01 LL08

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の誘電体層を積層して成る積層体基
板の層間に、第１の帯状内部電極と第２の帯状内部電極
とを配置したラインフィルタと、弾性表面波フィルタと
から成る複合フィルタにおいて、前記ラインフィルタに、底面が前記第１及び第２の帯状
内部電極を並設配置した誘電体層間よりも下層に位置す
るキャビティー部を設けるとともに、該キャビティー部
内に弾性表面波フィルタを収容し、且つ前記キャビティ
ー部を金属製蓋体により密閉したことを特徴とする複合
フィルタ。