JP2001237619A - 積層型誘電体共振器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】製造時に積層ずれ等が生じても、特性変動が少
なく、再現性が良好となり、複数の共振電極を積層方向
に重ねて共振器を構成することによる効果（高Ｑ値、小
型化、高性能）を最大限に発揮させる。 【解決手段】第１及び第２の内層アース電極１８Ａ及び
１８Ｂ間に、第１及び第３の共振電極１６Ａ及び１６Ｃ
における各幅広の部分２０Ａ及び２０Ｃを形成し、更
に、これら幅広の部分２０Ａ及び２０Ｃの間に、幅Ｗが
一定で、かつ、幅広の部分２０Ａ及び２０Ｃよりも狭い
幅Ｗを有する第２の共振電極１６Ｂの開放端部分２０Ｂ
を介在させて構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、数百ＭＨｚ〜数Ｇ
Ｈｚのマイクロ波帯において共振回路を構成する積層型
誘電体共振器に関し、特に、バンドパスフィルタやデュ
プレクサ、発振器等に好適に利用され得る小型で、低損
失な積層型誘電体共振器に関する。

【０００２】

【従来の技術】近時、携帯電話等の無線通信システムの
多様化に伴い、積層型誘電体フィルタに対して、小型
化、低損失化の要請が強くなってきている。

【０００３】積層型誘電体フィルタの低損失化を実現さ
せるためには、該積層型誘電体フィルタを構成している
積層型誘電体共振器の無負荷Ｑを向上させる必要があ
る。共振回路の無負荷Ｑは、主に誘電体基板の誘電体に
よる損失（誘電体損）と共振電極による損失（導体損）
とによって決まるが、一般に、マイクロ波帯以下の低周
波帯では、誘電体損よりも導体損の方が無負荷Ｑに対し
て支配的である。

【０００４】従って、積層型誘電体フィルタの低損失化
を実現させて無負荷Ｑを向上させるためには、 （１）共振電極を形成する導体材料の比抵抗を小さくす
ること。 （２）共振電極の幅や厚みを大きくすること。 が考えられる。

【０００５】しかしながら、上述の（１）比抵抗を小さ
くすることは、材料、コスト面で限界が生じるおそれが
あり、（２）共振電極の寸法を大きくすることは、該積
層型誘電体共振器を有する電子部品が大型化するという
問題がある。

【０００６】従来では、例えば図７に示すように、複数
の誘電体層Ｓ１〜Ｓ６を積層して構成された誘電体基板
１００内に共振電極１０２Ａ〜１０２Ｃを形成する場合
において、一主面に共振電極１０２Ａ〜１０２Ｃがそれ
ぞれ形成された複数枚の誘電体層Ｓ３〜Ｓ５を多数重ね
ることにより、無負荷Ｑを向上させる方法が提案されて
いる（例えば特開平４−４３７０３号公報参照）。

【０００７】更に、部品形状を小型化するために、内層
アース電極１０４Ａ及び１０４Ｂを共振電極１０２Ａ〜
１０２Ｃの開放端に配置することで同一の共振周波数を
得る場合でも共振電極１０２Ａ〜１０２Ｃを短縮するよ
うにしている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この構
造の共振器でフィルタを形成すると、同一形状の共振電
極１０２Ａ〜１０２Ｃを積層状に重ねているため、製造
時のずれによって、見かけ上、共振電極１０２Ａ〜１０
２Ｃの開放端の面積が広くなり、内層アース電極１０４
Ａ及び１０４Ｂと共振電極１０２Ａ〜１０２Ｃの開放端
で形成される静電容量が増加してしまい、所望の共振周
波数よりも低くなる。

【０００９】このことを図８を参照しながら説明する
と、まず、理想的なかたちとして、例えば３枚の共振電
極１０２Ａ〜１０２Ｃを各中心位置を一致させて高精度
に形成した場合においては、共振電極の開放端と内層ア
ース電極間で形成される静電容量は、第１の共振電極１
０２Ａの開放端と第１の内層アース電極１０４Ａ間に形
成される容量Ｃ１と、第３の共振電極１０２Ｃの開放端
と第２の内層アース電極１０４Ｂ間に形成される容量Ｃ
２となる。

【００１０】ところが、実際の製造においては、共振電
極１０２Ａ〜１０２Ｃの積層ずれ等が生じるため、例え
ば第２の共振電極１０２Ｂが第１の共振電極１０２Ａよ
りも横方向や縦方向にずれて形成される場合がある。こ
のような場合、そのはみ出た部分と第１及び第２の内層
アース電極１０４Ａ及び１０４Ｂとで静電容量Ｃ３及び
Ｃ４が形成されてしまい、この静電容量Ｃ３及びＣ４が
前記容量Ｃ１及びＣ２に付加されたかたちとなる。

【００１１】その結果、内層アース電極と共振電極の開
放端で形成される静電容量が実質的に増加し、設計上、
求められる所望の共振周波数よりも低くなる。共振電極
の積層ずれ等は、ロット間でばらついたり、各共振器間
でばらつくことから、一定の特性を有する共振器を得る
ことが困難になる。即ち、再現性が悪くなるという問題
がある。

【００１２】これを解決するためには、高精度に共振電
極を形成する必要があり、コストが高騰するおそれがあ
る。

【００１３】本発明はこのような課題を考慮してなされ
たものであり、製造時に積層ずれ等が生じても、特性変
動が少なく、再現性の良好な積層型誘電体共振器を提供
することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、複数の誘電体
層が積層されて構成された誘電体基板内に複数の共振電
極が前記誘電体層を間に挟んで積層方向に重ねられて構
成された積層型誘電体共振器において、少なくとも３枚
以上の共振電極が重ねられ、これら共振電極のうち、積
層形態上、外側に位置する共振電極の少なくとも一部が
他の共振電極よりも幅広に形成されていることを特徴と
する。

【００１５】これにより、製造時に積層ずれ等があって
も、積層形態上、外側に位置する共振電極から他の共振
電極がはみ出ることがなくなり、該他の共振電極の開放
端に基づく寄生容量（浮遊容量）の形成がなくなる。

【００１６】このように、本発明に係る積層型誘電体共
振器は、製造時において、複数の共振電極に積層ずれが
生じても、特性変動を少なくすることができ、複数の共
振電極を積層方向に重ねて共振器を構成することによる
効果（高Ｑ値、小型化、高性能）を最大限に発揮させる
ことができる。

【００１７】そして、前記複数の共振電極を各中心位置
が互いに一致するように積層する際に生じる積層ずれ量
が、前記他の共振電極に対する前記外側に位置する共振
電極のはみ出し量よりも小さくすることが好ましい。

【００１８】また、前記誘電体基板内において、前記外
側に位置する共振電極と前記誘電体層を間に挟んで重な
る内層アース電極を有するようにしてもよい。この場
合、前記複数の共振電極が積層されて構成される共振器
本体を間に挟むように複数の内層アース電極が形成さ
れ、前記複数の内層アース電極に最も近接した位置にあ
る複数の共振電極における少なくとも一部が他の共振電
極よりも幅広に形成されていることが好ましい。

【００１９】これにより、積層型誘電体共振器の製造時
に、複数の共振電極に積層ずれ等が生じても、内層アー
ス電極と容量を形成するのは、外側に位置する共振電極
だけとなり、所望の共振周波数を容易に得ることがで
き、再現性が良好となる。

【００２０】そして、前記複数の内層アース電極に最も
近接した位置にある複数の共振電極において、少なくと
も前記内層アース電極と重なる部分を幅広に形成するこ
とが好ましい。即ち、前記内層アース電極と重なってい
ない部分の一部を他の部分よりも幅狭に形成する。この
場合、内層アース電極に最も近接した位置にある複数の
共振電極と内層アース電極間に形成される静電容量が大
きくなるため、共振電極の更なる短縮化を図ることがで
き、積層型誘電体共振器の小型化に有利となる。

【００２１】特に、前記複数の内層アース電極に最も近
接した位置にある複数の共振電極において、前記内層ア
ース電極と重なる部分の一部を他の部分よりも幅広に形
成することが好ましい。この場合、幅広の部分が完全に
内層アース電極に含まれる形態となるため、内層アース
電極に最も近接した位置にある複数の共振電極に積層ず
れ等があっても、内層アース電極間に形成される静電容
量値は変化しない。

【００２２】しかも、内層アース電極に最も近接した位
置にある複数の共振電極と内層アース電極との間に形成
される静電容量は、幅広の部分によって支配されるた
め、内層アース電極と重なる幅狭の他の部分から他の共
振電極がはみ出たとしても、容量の増加は非常に小さい
ものとなり、特性変動はほとんど生じない。

【００２３】なお、前記複数の内層アース電極に最も近
接した位置にある複数の共振電極以外の前記他の共振電
極は、該内層アース電極と重なる部分の一部が他の部分
よりも幅広に形成されていてもよい。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る積層型誘電体
共振器の実施の形態例を図１〜図６を参照しながら説明
する。

【００２５】本実施の形態に係る積層型誘電体共振器１
０は、図１に示すように、複数の誘電体層（Ｓ１〜Ｓ
６）が積層、焼成一体化されて構成され、図２に示すよ
うに、側面にアース電極１２が形成された誘電体基板１
４を有する。図１では、第１〜第６の誘電体層Ｓ１〜Ｓ
６を順次積層して誘電体基板１４を構成した例を示す。
誘電体層Ｓ１〜Ｓ６の積層枚数はあくまでも一例であ
り、また、これら第１〜第６の誘電体層Ｓ１〜Ｓ６はそ
れぞれ１枚あるいは複数枚の層にて構成される。

【００２６】更に、この実施の形態に係る積層型誘電体
共振器１０においては、第３〜第５の誘電体層Ｓ３〜Ｓ
５の各一主面にそれぞれ共振電極（第１〜第３の共振電
極１６Ａ〜１６Ｃ）が形成され、第２及び第６の誘電体
層Ｓ２及びＳ６の各一主面にそれぞれ内層アース電極１
８Ａ及び１８Ｂが形成されている。各内層アース電極１
８Ａ及び１８Ｂは、図２に示すように、第１及び第３の
共振電極１６Ａ〜１６Ｃの各開放端とそれぞれ静電容量
Ｃ１及びＣ２が形成される位置に配されている。

【００２７】また、第１〜第３の共振電極１６Ａ〜１６
Ｃを１／４波長の共振電極とした場合は、図２に示すよ
うに、誘電体基板１４の側面のうち、第１〜第３の共振
電極１６Ａ〜１６Ｃの各一端を誘電体基板１４の側面に
形成されたアース電極１２と短絡させた構造が採用され
る。

【００２８】そして、この実施の形態においては、図１
に示すように、３枚の共振電極１６Ａ〜１６Ｃのうち、
各内層アース電極１８Ａ及び１８Ｂに近接する第１及び
第３の共振電極１６Ａ及び１６Ｃの開放端部分２０Ａ及
び２０Ｃが幅広に形成されている。図３に示すように、
各幅広の部分２０Ａ及び２０Ｃは平面的にそれぞれ内層
アース電極１８Ａ及び１８Ｂに完全に含まれた形態とな
っている。一方、第２の共振電極１６Ｂは、幅Ｗが一定
の短冊状に形成されており、該幅Ｗは、第１及び第３の
共振電極１６Ａ及び１６Ｃにおける幅広部分２０Ａ及び
２０Ｃ以外の部分の幅とほぼ同じとされている。

【００２９】即ち、第１及び第２の内層アース電極１８
Ａ及び１８Ｂ間には、第１及び第３の共振電極１６Ａ及
び１６Ｃにおける各幅広の部分２０Ａ及び２０Ｃが存在
し、更に、これら幅広の部分２０Ａ及び２０Ｃの間に、
幅Ｗが一定で、かつ、幅広の部分２０Ａ及び２０Ｃより
も狭い幅Ｗを有する第２の共振電極１６Ｂの開放端部分
２０Ｂが介在されたかたちとなっている。

【００３０】更に、第２の共振電極１６Ｂの形成におい
ては、第２の共振電極１６Ｂの開放端２２Ｂが、第１及
び第３の共振電極１６Ａ及び１６Ｃの開放端２２Ａ及び
２２Ｃよりも短絡端寄りに位置するように形成されてい
る。

【００３１】そして、理想的なかたちとして、図３に示
すように、第１〜第３の共振電極１６Ａ〜１６Ｃを各中
心位置を一致させて形成した場合を想定し、第２の共振
電極１６Ｂの側端から第１の共振電極１６Ａ（又は第３
の共振電極１６Ｃ）の側端までの間隔をＡ、並びに第２
の共振電極１６Ｂの開放端２２Ｂから第１の共振電極１
６Ａ（又は第３の共振電極１６Ｃ）の開放端２２Ａ（又
は２２Ｃ）までの間隔をＢ、図４に示すように、これら
３枚の共振電極１６Ａ〜１６Ｃを各中心位置が互いに一
致するように積層する際に生じる積層ずれ量をＣとした
とき、Ａ＞Ｃ及びＢ＞Ｃを満足するようになっている。

【００３２】このように、本実施の形態に係る積層型誘
電体共振器１０においては、第１及び第２の内層アース
電極１８Ａ及び１８Ｂに最も近接した位置にある第１及
び第３の共振電極１６Ａ及び１６Ｃにおける開放端部分
２０Ａ及び２０Ｃを第２の共振電極１６Ｂの開放端部分
２０Ｂよりも幅広に形成するようにしたので、積層型誘
電体共振器１０の製造時に、第１〜第３の共振電極１６
Ａ〜１６Ｃに積層ずれ等が生じても、第１及び第２の内
層アース電極１８Ａ及び１８Ｂと容量Ｃ１及びＣ２を形
成するのは、第１及び第３の共振電極１６Ａ及び１６Ｃ
だけとなり、所望の共振周波数を容易に得ることがで
き、再現性が良好となる。

【００３３】換言すれば、本実施の形態に係る積層型誘
電体共振器１０においては、その製造時に、第１〜第３
の共振電極１６Ａ〜１６Ｃに積層ずれ等が生じても、特
性変動を少なくすることができ、複数の共振電極１６Ａ
〜１６Ｃを積層方向に重ねて積層型誘電体共振器１０を
構成することによる効果（高Ｑ値、小型化、高性能）を
最大限に発揮させることができる。

【００３４】特に、この実施の形態では、第１及び第３
の共振電極１６Ａ及び１６Ｃの各開放端部分２０Ａ及び
２０Ｃを他の部分よりも幅広に形成しているため、第１
の内層アース電極１８Ａと第１の共振電極１６Ａ間の静
電容量Ｃ１並びに第２の内層アース電極１８Ｂと第３の
共振電極１６Ｃ間の静電容量Ｃ２を共に大きくすること
ができ、その結果、共振電極１６Ａ〜１６Ｃの更なる短
縮化を図ることができ、積層型誘電体共振器１０の小型
化に有利となる。

【００３５】また、この実施の形態では、第１及び第３
の共振電極１６Ａ及び１６Ｃのうち、幅広とされた開放
端部分２０Ａ及び２０Ｃが完全に第１及び第２の内層ア
ース電極１８Ａ及び１８Ｂに含まれる形態となるため、
第１及び第３の共振電極１６Ａ及び１６Ｃが第１及び第
２の内層アース電極１８Ａ及び１８Ｂに対して積層ずれ
等があっても、第１の内層アース電極１８Ａとの間に形
成される静電容量Ｃ１の値並びに第２の内層アース電極
１８Ｂとの間に形成される静電容量Ｃ２の値は共に変化
しない。

【００３６】しかも、これら静電容量Ｃ１及びＣ２は、
幅広とされた開放端部分２０Ａ及び２０Ｃによって支配
されるため、図４に示すように、第１の共振電極１６Ａ
及び第３の共振電極１６Ｃのうち、第１及び第２の内層
アース電極１８Ａ及び１８Ｂと重なる幅狭の部分から第
２の共振電極１６Ｂがはみ出たとしても（斜線Ｇで示
す）、静電容量Ｃ１及びＣ２の値の増加は非常に小さい
ものとなり、特性変動はほとんど生じない。

【００３７】上述の例では、第２の共振電極１６Ｂとし
て幅Ｗが一定とされた共振電極を形成した例を示した
が、その他、図５に示す第１の変形例に係る積層型誘電
体共振器１０ａのように、第２の共振電極１６Ｂの開放
端部分２０Ｂを幅広に形成するようにしてもよい。

【００３８】この場合、第２の共振電極１６Ｂにおける
開放端部分２０Ｂの側端から第１の共振電極１６Ａ（又
は第３の共振電極１６Ｃ）における開放端部分２０Ａ
（又は２０Ｃ）の側端までの間隔をＤ、第２の共振電極
１６Ｂの開放端２２Ｂから第１の共振電極１６Ａ（又は
第３の共振電極１６Ｃ）の開放端２２Ａ（又は２２Ｃ）
までの間隔をＥ、第２の共振電極１６Ｂにおける開放端
部分２０Ｂの短絡端側の端部から第１の共振電極１６Ａ
（又は第３の共振電極１６Ｃ）の開放端部分２０Ａ（又
は２０Ｃ）の短絡端側の端部までの間隔をＦとし、これ
ら３枚の共振電極１６Ａ〜１６Ｃを各中心位置が互いに
一致するように積層する際に生じる積層ずれ量をＣとし
たとき、Ｄ＞Ｃ、Ｅ＞Ｃ及びＦ＞Ｃを満足することが好
ましい。

【００３９】また、図６に示す第２の変形例に係る積層
型誘電体共振器１０ｂのように、第１及び第３の共振電
極１６Ａ及び１６Ｃにおける幅広とされた各開放端部分
２０Ａ及び２０Ｃが第１及び第２の内層アース電極１８
Ａ及び１８Ｂから一部はみ出すように形成するようにし
てもよい。

【００４０】また、上述の例では、誘電体基板１４内に
３枚の共振電極１６Ａ〜１６Ｃを形成するようにした
が、誘電体基板１４内に４枚以上の共振電極を形成する
ようにしてもよい。この場合、第１及び第２の内層アー
ス電極１８Ａ及び１８Ｂに近接する２枚の共振電極のみ
に上述の第１及び第３の共振電極１６Ａ及び１６Ｃと同
様の構成をもたせ、その他の共振電極に上述の第２の共
振電極１６Ｂと同様の構成をもたせることで、上述と同
様の効果を得ることができる。

【００４１】なお、この発明に係る積層型誘電体共振器
は、上述の実施の形態に限らず、この発明の要旨を逸脱
することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんで
ある。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る積層
型誘電体共振器によれば、製造時に積層ずれ等が生じて
も、特性変動が少なく、再現性が良好となり、複数の共
振電極を積層方向に重ねて共振器を構成することによる
効果（高Ｑ値、小型化、高性能）を最大限に発揮させる
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施の形態に係る積層型誘電体共振器を示す
分解斜視図である。

【図２】本実施の形態に係る積層型誘電体共振器を示す
縦断面図である。

【図３】本実施の形態に係る積層型誘電体共振器におけ
る理想的な積層形態を示す平面図である。

【図４】本実施の形態に係る積層型誘電体共振器におい
て、積層ずれが生じた状態を示す平面図である。

【図５】第１の変形例に係る積層型誘電体共振器を示す
平面図である。

【図６】第２の変形例に係る積層型誘電体共振器を示す
平面図である。

【図７】従来例に係る積層型誘電体共振器を示す斜視図
である。

【図８】従来例に係る積層型誘電体共振器の不具合を説
明するための断面図である。

【符号の説明】

１０、１０ａ、１０ｂ…積層型誘電体共振器 １２…アース電極 １４…誘電体基板 １６Ａ〜１６Ｃ…共振電極 １８Ａ、１８Ｂ…
内層アース電極 ２０Ａ〜２０Ｃ…開放端部分 ２２Ａ〜２２Ｃ…
開放端

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 水谷 靖彦 愛知県名古屋市瑞穂区須田町２番56号 日 本碍子株式会社内 (72)発明者 水野 和幸 愛知県名古屋市瑞穂区須田町２番56号 日 本碍子株式会社内 (72)発明者 野口 剛司 長野県佐久市猿久保664−１ 双信電機株 式会社内 Ｆターム(参考） 5J006 HB03 LA02 LA12 LA21 LA25

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の誘電体層が積層されて構成された誘
   電体基板内に複数の共振電極が前記誘電体層を間に挟ん
   で積層方向に重ねられて構成された積層型誘電体共振器
   において、 少なくとも３枚以上の共振電極が重ねられ、 これら共振電極のうち、積層形態上、外側に位置する共
   振電極の少なくとも一部が他の共振電極よりも幅広に形
   成されていることを特徴とする積層型誘電体共振器。
2. 【請求項２】請求項１記載の積層型誘電体共振器におい
   て、 前記複数の共振電極を各中心位置が互いに一致するよう
   に積層する際に生じる積層ずれ量が、前記他の共振電極
   に対する前記外側に位置する共振電極のはみ出し量より
   も小さいことを特徴とする積層型誘電体共振器。
3. 【請求項３】請求項１又は２記載の積層型誘電体共振器
   において、 前記誘電体基板内に前記外側に位置する共振電極と前記
   誘電体層を間に挟んで重なる内層アース電極を有するこ
   とを特徴とする積層型誘電体共振器。
4. 【請求項４】請求項１〜３のいずれか１項に記載の積層
   型誘電体共振器において、 前記複数の共振電極が積層されて構成される共振器本体
   を間に挟むように複数の内層アース電極が形成され、 前記複数の内層アース電極に最も近接した位置にある複
   数の共振電極における少なくとも一部が他の共振電極よ
   りも幅広に形成されていることを特徴とする積層型誘電
   体共振器。
5. 【請求項５】請求項４記載の積層型誘電体共振器におい
   て、 前記複数の内層アース電極に最も近接した位置にある複
   数の共振電極は、少なくとも前記内層アース電極と重な
   る部分が幅広に形成されていることを特徴とする積層型
   誘電体共振器。
6. 【請求項６】請求項５記載の積層型誘電体共振器におい
   て、 前記複数の内層アース電極に最も近接した位置にある複
   数の共振電極は、前記内層アース電極と重なっていない
   部分の一部が他の部分よりも幅狭に形成されていること
   を特徴とする積層型誘電体共振器。
7. 【請求項７】請求項４記載の積層型誘電体共振器におい
   て、 前記複数の内層アース電極に最も近接した位置にある複
   数の共振電極は、前記内層アース電極と重なる部分の一
   部が他の部分よりも幅広に形成されていることを特徴と
   する積層型誘電体共振器。
8. 【請求項８】請求項４記載の積層型誘電体共振器におい
   て、 前記複数の内層アース電極に最も近接した位置にある複
   数の共振電極以外の前記他の共振電極は、該内層アース
   電極と重なる部分の一部が他の部分よりも幅広に形成さ
   れていることを特徴とする積層型誘電体共振器。