JP2002232206A - 積層型誘電体フィルタ及びその周波数調整方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】簡単に減衰極の調整をおこなえて高減衰量、低
損失を実現できる積層型誘電体フィルタを提供するこ
と。 【解決手段】誘電体ブロック１の同一層間で誘電体ブロ
ック１の主面に形成したアース電極２０に対向し、かつ
一方端側がアース電極２１に短絡するストリップライン
３０、３１が併設されている積層型誘電体フィルタにお
いて、各ストリップライン３０、３１間の開放端側にア
ース電極２１から接続される第２アース電極２ａを形成
すると共に、誘電体ブロック１の一方主面から第２アー
ス電極２ａが形成された誘電体層間までキャビティ４が
形成されており、かつキャビティ４の底面に第２アース
電極２ａを露出させたトリミング領域を形成したことを
特徴とする積層型誘電体フィルタである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、マイクロ波通信機
器に使用される積層型誘電体フィルタ及びその周波数調
整方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、マイクロ波を利用した携帯電話な
どの機器には、小型で高機能性をもつなどの理由で誘電
体内にストリップラインを形成してなる積層型誘電体フ
ィルタが多用されている。このような積層型誘電体フィ
ルタは、低温で焼成可能なセラミックグリーンシートに
導電性ペーストを用いて内部配線パターンを形成し、そ
のセラミックグリーンシートを積層して、誘電体層と内
部配線とを一括同時焼成し形成されるものである。

【０００３】このような積層型誘電体フィルタは、まず
誘電体ブロックとなるセラミック材料とガラス材料及び
有機バインダと溶剤からなるスラリーをドクターブレー
ド法等でキャスティング、乾燥してグリーンシートを作
成する。次にこのグリーンシートに任意のビアホール導
体をＮＣパンチや金型等で貫通孔を形成し、内部配線の
パターン及びビアホール導体に応じて、導体ペーストを
グリーンシートに印刷・充填する。このグリーンシート
を複数枚積層して一体化した後、一括同時焼成する。そ
の後、フィルタの側面及び短絡端に導体ペーストを印刷
・焼成して形成される。

【０００４】このように形成される積層型誘電体フィル
タは電気特性上で急峻な減衰特性を得るために有極化、
即ち減衰極を設けることが一般的であるが、前述の内部
配線パターン形成時、あるいはシート積層時のずれ、ま
たは、セラミックスおよび導体材料の材料定数や電気特
性のバラつき等により減衰極が適切な位置になく、所望
の減衰特性が得られなくなるため、減衰極調整が必要と
なる。

【０００５】従来の減衰極を微調整する方法について説
明する。図８は従来の内部にストリップラインを用いた
積層型誘電体フィルタ１００の構成を示す図であり、
（ａ）は斜視図、（ｂ）は上面図である。積層型誘電体
フィルタ１００は誘電体層が複数積層されてなる誘電体
ブロック１１０の両主面及び側面にアース電極１２０、
１２１が形成されており、誘電体ブロック１１０の内部
には２本のストリップライン１３０、１３１がアース電
極１２０と誘電体層を介して対向して形成されている。
ストリップライン１３０、１３１の一方端はアース電極
１２１に短絡しており、また、他方端は開放されてい
る。なお、１４０、１４１は入出力電極である。

【０００６】従来の積層型誘電体フィルタ１００におけ
る減衰極調整としては、電磁界結合された２本のストリ
ップライン１３０、１３１の開放端側上面又は下面のア
ース電極１２０を図９のように浮島状にトリミングを施
して浮島電極２００を形成する。これにより高周波にお
いてストリップライン１３０、１３１の開放端側の電界
結合が強められ、フィルタの通過帯域の所望周波数に形
成される減衰極を調整する手法が用いられていた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記手
法では減衰極を形成することはできるがストリップライ
ン１３０、１３１と浮島電極２００の距離が遠いために
容量結合が大きく可変できず減衰極の調整が難しいとい
う問題点があった。

【０００８】従って容量結合を十分得させて周波数調整
を行うためには浮島電極２００にトリミングして形成す
る領域を大きくとる方法が考えられるが、各ストリップ
ライン１３０、１３１の共振周波数が高くなり、フィル
タ特性としても高域側にシフトするという欠点を有して
いた。

【０００９】また、浮島電極２００は誘電体ブロック１
１０の主面に形成されているので外部からのノイズに対
しても対応させることができなかった。

【００１０】本発明は，上記欠点に鑑みて案出されたも
のであり、本発明の目的は、簡単に減衰極の調整をおこ
なえて高減衰量、低損失を実現できると共に、容量結合
を十分得て減衰極を大きく可変させることができる積層
型誘電体フィルタ及びその周波数調整方法を提供するこ
とを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、複数の誘電体層を積層した誘電体ブロック
の主面又は誘電体層間にアース電極を形成するととも
に、前記誘電体ブロックの同一層間で前記アース電極に
対向し、かつその全ての一方端側が前記アース電極に短
絡する複数のストリップラインが併設されている積層型
誘電体フィルタにおいて、前記各ストリップラインの開
放端側で、前記隣接するストリップライン間に前記アー
ス電極から接続される第２アース電極を形成すると共
に、前記誘電体ブロックの一方主面から前記第２アース
電極が形成された誘電体層間まで前記誘電体ブロックの
厚み方向にキャビティが形成されており、かつ、該キャ
ビティ底面に前記第２アース電極を露出させたトリミン
グ領域を形成したことを特徴とする積層型誘電体フィル
タを提供する。

【００１２】本発明の構成によれば、誘電体ブロックの
一方主面からキャビティが形成されて、そのキャビティ
の底面に第２アース電極を露出させたトリミング領域を
形成したために、ストリップラインに近い位置でアース
電極（アース電極に接続された第２アース電極）をトリ
ミングすることができ、ストリップライン間を接続する
容量成分が十分得て大きく得ることができて広い範囲で
減衰極の周波数調整をさせることが可能となる。

【００１３】また、キャビティの底面でトリミングが行
われるので外部からのノイズに対しても保護させること
が可能となる。さらに、誘電体ブロックの一方主面側か
ら第２のアース電極をトリミングするだけであるので簡
単に周波数の調整が行うことができる。

【００１４】一方、本発明の周波数調整方法は、複数の
誘電体層を積層した誘電体ブロックの主面又は誘電体層
間に形成したアース電極と、前記誘電体ブロックの同一
層間で前記アース電極に対向し、かつその全ての一方端
側が前記アース電極に短絡するよう併設した複数のスト
リップラインと、該各ストリップラインの開放端側で、
かつ前記隣接する各ストリップライン間に前記アース電
極と接続された第２アース電極と、前記誘電体ブロック
の一方主面から前記第２アース電極が形成された誘電体
層間までの前記誘電体ブロック厚み方向に形成され、か
つ、その底面に前記第２アース電極の一部を露出させた
キャビティと有してなり、前記第２アース電極の露出部
の一部を切り離して少なくとも隣接するストリップライ
ンの夫々と対面した浮島状電極を形成することで周波数
の調整を行うことを特徴とする積層型誘電体フィルタの
周波数調整方法を提供する。

【００１５】本発明の構成によれば、各ストリップライ
ンの開放端側で、かつ隣接する各ストリップライン間に
アース電極と接続された第２アース電極を設けること
で、ストリップラインの開放端側の電界結合が強められ
た状態となる等価回路を書くと図５のようになる。この
第２アース電極の露出部の一部を切り離して少なくとも
隣接するストリップラインの夫々と対面した浮島状電極
を形成することにより、図６に示すように浮島状電極と
各ストリップライン間に容量成分Ｃａ、Ｃｂが直列に介
在して接続された状態で形成されることになり、その結
果、ストリップラインの開放端側の電界結合が弱められ
ることになる。これを利用することでフィルタの帯域幅
の極が簡単に所望の周波数となるように形成させること
ができる。また、この調整方法は容易であり、調整に要
する時間も極めて短い。

【００１６】第２アース電極はストリップラインが形成
された同一誘電体層間に形成されていることを特徴とす
る。これにより、ストリップラインからの距離が一番近
い位置でアース電極（アース電極に接続された第２アー
ス電極）をトリミングすることができ、ストリップライ
ン間を接続する容量成分を極大化させて広い範囲で減衰
極の周波数調整をさせることが可能となる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１は、本発明の積層型誘電体フ
ィルタの斜視図、図２にその上面図、図３は積層型誘電
体フィルタの内部状態を説明するための分解斜視図を示
す。

【００１８】図１において積層型誘電体フィルタ１０は
誘電体ブロック１、アース電極２、ストリップライン
３、入力端子６、出力端子７から構成されている。

【００１９】誘電体ブロック１は複数の誘電体層８ａ〜
８ｄから構成されている。この誘電体ブロック１の主面
側から後述する第２アース電極２ａが形成された誘電体
層８ｃまでの間にキャビティ４が形成されており、この
キャビティ４の開口底面がその開口からその底面にかけ
てレーザ光等によりトリミングさせるトリミング領域と
なっている。

【００２０】この誘電体層８ａ〜８ｄは、誘電体セラミ
ック材料と低温焼成化を可能とする酸化物や低融点ガラ
ス材料とから構成されている。具体的には、誘電体セラ
ミック材料とは、例えば、ＢａＯ−ＴｉＯ₂系、Ｃａ−
ＴｉＯ₂系、ＭｇＯ−ＴｉＯ₂系等があり、低温焼成化す
るための酸化物としては、ＢｉＶＯ₄、ＣｕＯ、Ｌｉ
₂Ｏ、Ｂ₂Ｏ₃等がある。また、誘電体層８ａ〜８ｄは、
１層あたり５０〜３００μｍ程度の厚みを有し、層を厚
み方向に積層し所望の厚みにして構成されている。

【００２１】アース電極２は誘電体ブロック１の両主面
及び側面に形成されたアース電極２０、２１が夫々接続
されてなり、その材質としてはＡｇ、Ｃｕなどを主成分
（Ａｇ単体またはＡｇ−Ｐｄ、Ａｇ−ＰｔなどのＡｇ合
金、Ｃｕ単体またはＣｕ合金）とする導体材料から成
る。

【００２２】ストリップライン３は２本のストリップラ
イン３０、３１が併設されており、夫々のストリップラ
イン３０、３１の一方端側がアース電極２１に短絡して
おり、他方端側が電気的に開放端としている。これによ
り、夫々のストリップライン３０、３１は１／４λ共振
器となり、少なくとも２本のストリップライン３０、３
１でフィルタ特性を有するようになる。このストリップ
ライン３０、３１は誘電体層８ｂ、８ｃ内部電極５、５
を介して入出力端子６、７に接続されている。なお、ス
トリップライン３の一方端の短絡手段としてビアホール
導体を用いても良い。

【００２３】ストリップライン３０、３１の一方端側に
行くに従って各ストリップライン３０、３１の間隔が狭
くなっているが、これは、ストリップライン３０、３１
の磁界結合を強めて電界結合は抑えるために行われた設
計であるが、特に送信用フィルタに用いられる際にフィ
ルタの通過帯域における右肩側に極を形成するためのも
のである。

【００２４】また、ストリップライン３０、３１が形成
された同一の誘電体層８ｂ、８ｃ間にはストリップライ
ン３０、３１の開放端側で、かつ、その隣接するストリ
ップライン３０、３１間に第２アース電極２１ａが形成
され、アース電極２０、２１と接続されている。この第
２アース電極２ａは誘電体ブロック１の一側面の略全域
に形成したアース電極２１と接続する側面電極２０ａ
と、側面電極２０ａの略中央からストリップライン３
０、３１間の開放端側に向けて形成され、その一部がス
トリップライン３０、３１の何れも対面するような位置
まで延出された中央電極２１ａとから構成されている。
また、中央電極２１ａの先端領域はキャビティ４の開口
部分の位置まで延出されており、第２アース電極２ａの
一部の領域が上方空間に露出された状態で形成されてい
る。

【００２５】この第２アース電極２１ａの中央電極２１
ａがストリップライン３０、３１の開放端側に形成され
ることで電界結合を強くして、例えばフィルタの高域側
における減衰極の周波数を上げている。側面電極２０ａ
が誘電体ブロック１の側面略全域に形成していること
で、確実にアース電極２０、２１と接続されるため、さ
らに電界結合を強めることが可能となっている。

【００２６】なお、ストリップライン３、内部配線電極
４、入力端子６、出力端子７の電極部は、Ａｇ、Ａｇ−
Ｐｄ、Ｃｕなどを主成分とする導体材料により構成され
ている。また、ビアホールを用いてアース電極２とスト
リップライン３を接続する場合も、同様にＡｇ、Ａｇ−
Ｐｄ、Ｃｕなどを主成分とする導体材料により構成され
る。

【００２７】次に本発明の周波数の調整方法について図
４、図７を用いて説明する。図４（ａ）〜（ｃ）は送信
フィルタに用いられる本発明の積層型誘電体フィルタの
周波数調整方法を説明するための図、図７はそのフィル
タ特性を説明する図である。まず、図４（ａ）に示すよ
うに第２アース電極２１ａの中央電極２１ａがストリッ
プライン３０、３１の開放端側に形成されることで電界
結合が強くなって図７の（ａ）のような穏やかな減衰特
性を有するフィルタの特性している。そして、第２アー
ス電極２ａの中央電極２１ａがキャビティ４の底面に露
出した部分を、サンドブラスト若しくはレーザ等でトリ
ミングする事で切断して行われる（図４（ｂ））。この
切断に際して第２アース電極２ａから切り離された浮島
電極２ｂを形成するが、ストリップライン３０、３１の
開放端側にストリップライン３０、３１の内側が対面す
るように浮島電極２ｂが切断される。これにより図７の
（ｂ）のような減衰特性を有したフィルタ特性が得られ
る。この浮島電極２ｂの形成で図６に示すように各スト
リップライン３０、３１間には浮島電極２ｂを介して容
量成分が形成される。これが、本来、ストリップライン
３０、３１間にあった電磁界結合に付加されて減衰極を
低域側に変動させる。

【００２８】これを等価回路で説明すると、図５の初期
状態のフィルタ構成に対し、図６に示すように第２アー
ス電極２ａの一部分を切断させ浮島電極２ｂを形成する
ことにより、フィルタには浮島電極２ｂとストリップラ
イン３０で形成される容量Ｃａと、同じく浮島電極２ｂ
とストリップライン３１で形成される容量Ｃｂが直列に
接続され、この合成容量によりストリップライン３０、
３１の開放端における電界結合を弱めて、図７に示す
（ｂ）のように減衰極の周波数を低域側にシフトさせる
ものである。また、ストリップライン３０、３１間の新
たな容量結合を形成するために浮島電極２ｃを切り離し
て形成する（図４（ｃ））ことにより図７に示す（ｃ）
のように減衰極がさらに低域側に移動する。

【００２９】なお、周波数調整方法としては、第２アー
ス電極２ａの中央電極２１ａの先端側から浮島電極２
ｂ、２ｃ・・・といったように段々アース電極２１に近
づくようにトリミングすると少しずつ低域側にシフトす
るので微調整が容易となるものである。

【００３０】

【発明の効果】本発明の構成によれば、誘電体ブロック
の一方主面からキャビティが形成されて、そのキャビテ
ィの底面にストリップラインに対向するアース電極に接
続された第２アース電極を露出させたために、ストリッ
プラインに近い位置でアース電極（アース電極に接続さ
れた第２アース電極）をトリミングすることができ、ス
トリップライン間を接続する容量成分が十分得て大きく
得ることができて広い範囲で減衰極の周波数調整をさせ
ることが可能となる積層型誘電体フィルタ及びその周波
数調整方法が提供できる。従って、広い範囲で減衰極の
調整が可能であるため急峻な減衰特性および高減衰量が
実現可能となる。

【００３１】また、キャビティの底面でトリミングが行
われて浮島電極を形成するので外部からのノイズに対し
ても浮島電極が保護させることが可能となった積層型誘
電体フィルタ及びその周波数調整方法が提供できる。

【００３２】さらに、誘電体ブロックの一方主面側から
第２のアース電極をトリミングするだけであるので簡単
に短時間で周波数の調整が行える積層型誘電体フィルタ
及びその周波数調整方法が提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の積層型誘電体フィルタの斜視図であ
る。

【図２】積層型誘電体フィルタの上面図である。

【図３】積層型誘電体フィルタの内部状態を説明するた
めの分解斜視図を示す。

【図４】（ａ）〜（ｃ）は本発明の積層型誘電体フィル
タの周波数調整方法を説明するための図である。

【図５】第２アース電極を有した等価回路図である。

【図６】第２アース電極をトリミングして浮島電極を形
成したときの等価回路図である。

【図７】図４（ａ）〜（ｃ）のフィルタの伝送特性を示
す図である。

【図８】従来の内部にストリップラインを用いた積層型
誘電体フィルタの構成を示す図であり、（ａ）は斜視
図、（ｂ）は上面図である。

【符号の説明】

１：誘電体ブロック ２：アース電極 ２a：第２アース電極 ２ｂ：浮島電極 ３：ストリップライン ４：キャビティ ５：内部配線 ６：入力端子 ７：出力端子 ８ａ〜８ｄ：誘電体層

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の誘電体層を積層した誘電体ブロッ
   クの主面又は誘電体層間にアース電極を形成するととも
   に、前記誘電体ブロックの同一層間で前記アース電極に
   対向し、かつその全ての一方端側が前記アース電極に短
   絡する複数のストリップラインが併設されている積層型
   誘電体フィルタにおいて、 前記各ストリップラインの開放端側で、前記隣接するス
   トリップライン間に前記アース電極から接続される第２
   アース電極を形成すると共に、前記誘電体ブロックの一
   方主面から前記第２アース電極が形成された誘電体層間
   まで前記誘電体ブロックの厚み方向にキャビティが形成
   されており、かつ、該キャビティ底面に前記第２アース
   電極を露出させたトリミング領域を形成したことを特徴
   とする積層型誘電体フィルタ。
2. 【請求項２】 複数の誘電体層を積層した誘電体ブロッ
   クの主面又は誘電体層間に形成したアース電極と、 前記誘電体ブロックの同一層間で前記アース電極に対向
   し、かつその全ての一方端側が前記アース電極に短絡す
   るよう併設した複数のストリップラインと、 該各ストリップラインの開放端側で、かつ前記隣接する
   各ストリップライン間に前記アース電極と接続された第
   ２アース電極と、 前記誘電体ブロックの一方主面から前記第２アース電極
   が形成された誘電体層間までの前記誘電体ブロック厚み
   方向に形成され、かつ、その底面に前記第２アース電極
   の一部を露出させたキャビティと有してなり、 前記第２アース電極の露出部の一部を切り離して少なく
   とも隣接するストリップラインの夫々と対面した浮島状
   電極を形成することで周波数の調整を行うことを特徴と
   する積層型誘電体フィルタの周波数調整方法。
3. 【請求項３】 前記第２アース電極はストリップライン
   が形成された同一誘電体層間に形成されていることを特
   徴とする請求項１記載の積層型誘電体フィルタの調整方
   法。