JP2003198206A - 積層型誘電体フィルタ - Google Patents

積層型誘電体フィルタ

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JP2003198206A
JP2003198206A JP2001396166A JP2001396166A JP2003198206A JP 2003198206 A JP2003198206 A JP 2003198206A JP 2001396166 A JP2001396166 A JP 2001396166A JP 2001396166 A JP2001396166 A JP 2001396166A JP 2003198206 A JP2003198206 A JP 2003198206A
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electrodes
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Yasuhiko Mizutani
靖彦 水谷
Takami Hirai
隆己 平井
Kazuyuki Mizuno
和幸 水野
Hitoshi Saito
仁 齋藤
Goji Noguchi
剛司 野口
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Soshin Electric Co Ltd
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Soshin Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】共振電極長を変更することなく、短絡端側の電
気長を短くできるようにして、スプリアス帯域での減衰
特性を改善する。 【解決手段】共振電極(14A、14B、14C)及び
(16A、16B、16C)の各開放端を、誘電体層の
積層方向に関して挟むように形成された複数の内層アー
ス電極22A及び22B並びに24A及び24Bを有
し、これら内層アース電極22A及び22B並びに24
A及び24Bにて挟まれた第3〜第6の誘電体層S3〜
S6の誘電率を、その他の誘電体層(第1及び第2の誘
電体層S1及びS2並びに第7〜第9の誘電体層S7〜
S9)の誘電率よりも高くする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば携帯電話や
無線通信端末の高周波回路で使用される積層型誘電体フ
ィルタに関する。
【0002】
【従来の技術】近時、例えば携帯電話や無線通信端末の
高周波回路で使用される積層型誘電体フィルタは、使用
されるシステムに必要な周波数帯の信号のみを通過さ
せ、それ以外の周波数帯の信号を減衰させる働きをして
いる。
【0003】このような高周波用の積層型誘電体フィル
タにおいては、ストリップライン共振器が使用され、こ
の共振器の長さを変更することで周波数を調整するよう
にしている。
【0004】また、最近の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
型化の要求が強くなってきている。外形形状を小型化す
ると、当然、共振器も小型化する必要があるため、共振
電極の途中から幅を変更したり、内層アース電極を使用
するようにして、共振器のインピーダンスを段階的に変
えることで、形状を小型にしつつも、共振周波数を同等
まで下げることができる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、共振器で
は、一般に、共振周波数の逓倍の周波数においても、共
振する現象が見られる。このため、共振周波数よりも高
い周波数域において、減衰を十分に確保できない場合が
ある。
【0006】例えば、伝送線路の一方の端部を短絡、他
方の端部を開放にした1/4波長の共振器の場合、共振
周波数の奇数倍での共振がみられる。
【0007】つまり、積層型誘電体フィルタは、必要な
周波数帯域の信号のみを通過させ、それ以外を減衰させ
るという目的のために、通過させる所望の周波数で共振
する共振器を含むが、上述のように、所望の周波数の3
倍及び5倍の周波数での共振が起こるために、この帯域
での減衰特性が劣化するという問題がある。
【0008】そこで、内層アース電極を共振電極の開放
端部分に誘電体層を挟んで対向させるなどして、共振電
極の途中から特性インピーダンスを低めに変更すること
で、共振周波数を一定にしても、この共振周波数の奇数
倍での共振をより高域にシフトさせることができ、スプ
リアス特性を改善できることが知られている。
【0009】ここで、複数の誘電体層が積層された誘電
体基板中に誘電体層の積層方向に共振器を構成した場合
であって、共振電極のインピーダンスを途中から変更さ
せる手段として内層アース電極を形成した場合を想定す
る。
【0010】まず、:各共振電極において、インピー
ダンス比を上げる。具体的には、開放端側のインピーダ
ンスをより下げる及び/又は短絡端側のインピーダンス
を上げる。次いで、:インピーダンスの高い短絡端と
インピーダンスの低い開放端の電気長を同じにする。
【0011】上述の及びの手法によって、共振周波
数の3倍の周波数をより高域にシフトさせることができ
る。
【0012】しかしながら、共振電極の開放端側のイン
ピーダンスを下げるためには、:開放端の電極幅を広
くする、:共振電極と内層アース電極間の厚みを薄く
する、という方法があるが、いずれも変更範囲が限られ
る。
【0013】また、短絡端側のインピーダンスを上げる
ためには、共振電極の短絡端側における幅を小さくする
方法があるが、特性が劣化(Q値が低下)するため、採
用できない。
【0014】また、スプリアス特性を改善する手法とし
て、インピーダンスの高い短絡端とインピーダンスの低
い開放端の各電気長を同じにすることも考えられるが、
内層アース電極の長さを長くする必要がある。しかし、
この場合、:内層アース電極自体の共振周波数が下が
るため、フィルタ通過帯域の2倍、3倍の周波数帯域
に、内層アース電極自身の共振によるピークがシフトし
てくることとなり、スプリアス帯域での減衰量が劣化す
る、:Q値の低下をもたらし、フィルタの挿入損失が
劣化する、:入出力用電極や結合調整電極の配置エリ
アが小さくなり、所望のフィルタ特性が得られなくな
る、という問題がある。
【0015】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、共振電極長を変更することなく、短絡端
側の電気長を短くすることができ、スプリアス帯域での
減衰特性を改善することができる積層型誘電体フィルタ
を提供することを目的とする。
【0016】
【課題を解決するための手段】本発明に係る積層型誘電
体フィルタは、複数の誘電体層が積層されて構成された
誘電体基板内に共振電極を具備し、前記共振電極の部位
によって、実効的な誘電率が異なることを特徴とする。
【0017】この場合、前記共振電極において、インピ
ーダンスの低い開放端側の誘電率に比べて、インピーダ
ンスの高い短絡端側の誘電率を低めにすることで、共振
電極長を変更することなく、短絡端側の電気長のみを短
くすることができる。これにより、共振電極の高次の共
振が、より高域にシフトし、スプリアス特性を改善する
ことができる。
【0018】また、本発明において、前記誘電体基板内
に前記共振電極の開放端に対向するように形成された内
層アース電極を有するようにしてもよい。この場合、前
記内層アース電極を、前記共振電極の開放端を前記誘電
体層の積層方向について挟むように形成し、少なくとも
前記複数の内層アース電極にて挟まれた1以上の誘電体
層の誘電率が、その他の誘電体層の誘電率よりも高くな
るようにしてもよい。
【0019】この発明では、高い誘電率を有する誘電体
層にて誘電体基板を構成した場合に、複数の内層アース
電極にて挟まれた1以上の誘電体層以外の誘電体層を低
誘電率の誘電体層で構成するようにしたので、短絡端側
の実効誘電率のみが下がる。その結果、開放端側のイン
ピーダンスや電気長は一定であるが、短絡端側のインピ
ーダンスが上がると共に、電気長は短くなる。これによ
り、積層型誘電体フィルタのスプリアス特性が改善する
ことになる。
【0020】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る積層型誘電体
フィルタの実施の形態例を図1〜図3を参照しながら説
明する。
【0021】本実施の形態に係る積層型誘電体フィルタ
10は、図1に示すように、複数の誘電体層(S1〜S
9:図3参照)が積層、焼成一体化され、かつ、表面に
アース電極20が形成された誘電体基板12を有し、誘
電体基板12内には、2組の共振器14及び16が形成
されている。
【0022】各共振器14及び16は、例えば3枚の共
振電極(14A、14B、14C)及び(16A、16
B、16C)がその積層方向に重ねられて構成され、積
層方向の各共振電極(14A、16A)及び(14B、
16B)間、並びに(14B、16B)及び(14C、
16C)間にはそれぞれ誘電体層が介在されている。
【0023】共振電極(14A、14B、14C)及び
(16A、16B、16C)を1/4波長の共振電極と
した場合は、例えば図2に示すように、誘電体基板12
の側面のうち、共振電極(14A、14B、14C)及
び(16A、16B、16C)が露出する面にアース電
極20を形成して各共振電極(14A、14B、14
C)及び(16A、16B、16C)の一方の端部をア
ース電極20と短絡させた構造が採用される。
【0024】この場合、各共振電極(14A、14B、
14C)及び(16A、16B、16C)の開放端を内
層アース電極22A及び22B並びに24A及び24B
を介してアース電極20と容量結合させることで、各共
振電極(14A、14B、14C)及び(16A、16
B、16C)の電気長を短くすることができる。なお、
内層アース電極22A及び22B並びに24A及び24
Bによる作用は後述する。
【0025】具体的に、積層型誘電体フィルタ10の構
成を図3に基づいて説明すると、まず、前記誘電体基板
12は、低い誘電率(例えば誘電率εr=7)を有する
複数の誘電体層(例えば第1及び第2の誘電体層S1及
びS2)と、高い誘電率(例えば誘電率εr=80)を
有する複数の誘電体層(第3〜第6の誘電体層S3〜S
6)と、低い誘電率(例えば誘電率εr=7)を有する
複数の誘電体層(例えば第7〜第9の誘電体層S7〜S
9)とが順次積層されて構成されている。これら第1〜
第9の誘電体層S1〜S9はそれぞれ1枚あるいは複数
枚の層にて構成される。
【0026】そして、第4〜第6の誘電体層S4〜S6
の各一主面にそれぞれ2組の共振電極(14A、14
B、14C)及び(16A、16B、16C)が形成さ
れ、特に第4の誘電体層S4の一主面に形成された各共
振電極14A及び16Aには、入力端子26及び出力端
子28(図1参照)と直接接続するためのリード電極3
0及び32が形成されている。
【0027】第3の誘電体層S3の一主面には、平面的
に、共振電極14A及び16Bの各開放端を含む位置に
それぞれ内層アース電極22A及び24Aが形成され、
更に、共振器14及び16間の結合度を調整するための
結合調整電極34が形成されている。
【0028】また、第7の誘電体層S7の一主面には、
平面的に、共振電極14C及び16Cの各開放端を含む
位置にそれぞれ内層アース電極22B及び24Bが形成
されている。
【0029】このように、本実施の形態に係る積層型誘
電体フィルタ10は、共振電極(14A、14B、14
C)及び(16A、16B、16C)の各開放端を、誘
電体層の積層方向に関して挟むように形成された複数の
内層アース電極22A及び22B並びに24A及び24
Bを有し、これら内層アース電極22A及び22B並び
に24A及び24Bにて挟まれた第3〜第6の誘電体層
S3〜S6の誘電率を、その他の誘電体層(第1及び第
2の誘電体層S1及びS2並びに第7〜第9の誘電体層
S7〜S9)の誘電率よりも高くするようにしている。
【0030】ここで、高い誘電率を有する誘電体層で誘
電体基板12を構成した場合を考えると、各共振電極
(14A、14B、14C)及び(16A、16B、1
6C)は、全体にわたって高い誘電率の誘電体層(第4
〜第6の誘電体層S4〜S6)で覆われた状態となり、
この状態からトリミング等が行われて所定の通過帯域に
合わせ込まれることになる。
【0031】従って、各共振電極(14A、14B、1
4C)及び(16A、16B、16C)の短絡端側のイ
ンピーダンスや電気長を変更する場合は、開放端側のイ
ンピーダンスや電気長の変化を小さくすることが必要と
なる。
【0032】しかし、この実施の形態では、上述したよ
うに、内層アース電極22A及び22B並びに24A及
び24Bにて挟まれた第3〜第6の誘電体層S3〜S6
の誘電率を、その他の誘電体層(第1及び第2の誘電体
層S1及びS2並びに第7〜第9の誘電体層S7〜S
9)の誘電率よりも高くするようにしているため、短絡
端側の実効誘電率のみが下がることとなる。その結果、
各共振電極(14A、14B、14C)及び(16A、
16B、16C)の共振電極長を変更することなく、各
共振電極(14A、14B、14C)及び(16A、1
6B、16C)における短絡端側の電気長のみを短くす
ることができる。これにより、各共振電極(14A、1
4B、14C)及び(16A、16B、16C)の高次
の共振が、より高域にシフトし、スプリアス特性を改善
することができる。
【0033】ここで、本実施の形態に係る積層型誘電体
フィルタ10の製造方法について説明する。
【0034】この実施の形態に係る積層型誘電体フィル
タ10においては、各種電極を誘電体基板12内に内層
(内蔵)することから、これらの電極は、損失の少ない
比抵抗の低いものを用いることが好ましい。
【0035】使用する誘電体としては、信頼性が高く、
誘電率の選択の幅が広いもの、即ち、セラミック誘電体
が好ましい。この場合、積層型誘電体フィルタ10の小
型化を有効に図ることができる。
【0036】また、製造方法としては、セラミック粉末
の成形体に導体ペーストを塗布して電極パターンを形成
した後、各々の成形体を積層し、更に焼成して緻密化
し、導体がその内部に積層された状態でセラミック誘電
体と一体化することが望ましい。
【0037】Ag系やCu系の導体を使用する場合に
は、それらの導体の融点が低く、通常の誘電体材料と同
時焼成することは困難であることから、それらの融点
(1100℃以下)よりも低い温度で焼成され得る誘電
体材料を用いる必要がある。
【0038】また、マイクロ波フィルタとしてのデバイ
スの性格上、形成される共振回路の共振周波数の温度特
性(温度係数)が±50ppm/℃以下になるような誘
電体材料が好ましい。
【0039】このような誘電体材料としては、例えばコ
ージェライト系ガラス粉末とTiO 2粉末及びNd2Ti
27粉末との混合物等のガラス系のものや、BaO−T
iO 2−Re23−Bi23系組成(Re:レアアース
成分)に若干のガラス形成成分やガラス粉末を添加した
もの、酸化バリウム−酸化チタン−酸化ネオジウム系誘
電体磁気組成物粉末に若干のガラス粉末を添加したもの
がある。
【0040】一例として、本実施の形態に係る積層型誘
電体フィルタ10の第3〜第6の誘電体層S3〜S6
(誘電率εr=80)に対しては、MgO(18wt
%)−Al23(37wt%)−SiO2(37wt
%)−B23(5wt%)−TiO2(3wt%)なる
組成のガラス粉末73wt%と、市販のTiO2粉末1
7wt%と、Nd2Ti27粉末10wt%とを十分に
混合し、混合粉末を得た。
【0041】なお、Nd2Ti27粉末は、Nd23
末とTiO2粉末とを1200℃で仮焼した後、粉砕し
て得たものを使用した。
【0042】また、第1及び第2の誘電体層S1及びS
2並びに第7〜第9の誘電体層S7〜S9(誘電率εr
=7)に対しては、ZnO(17mol%)−BaO
(24mol%)−TiO2(49mol%)−MnO
(5mol%)−Al23(5mol%)なる組成10
0wt%と、ガラス粉末5wt%とを十分に混合し、混
合粉末を得た。
【0043】次いで、それぞれの混合粉末に、アクリル
系有機バインダ、可塑剤、トルエン及びアルコール系の
溶剤を加え、アルミナ玉石で十分に混合してスラリーと
した。そして、このスラリーを用いて、ドクターブレー
ド法により、0.05mm〜0.5mmの厚みのグリー
ンテープを作製した。
【0044】次に、銀ペーストを導体ペーストとして、
図3に示した導体パターンをそれぞれ印刷し、次いで、
これら導体パターンが印刷されたグリーンテープの厚み
を調整するために必要なグリーンテープを重ねて図3の
構造となるように重ね、積層した後、例えば900℃で
焼成して、誘電体基板12を作製した。
【0045】以上の製造方法を採用することにより、共
振電極(14A、14B、14C)及び(16A、16
B、16C)の開放端を誘電体層の積層方向について挟
むように形成された複数の内層アース電極22A及び2
2B並びに24A及び24Bを有し、かつ、これら複数
の内層アース電極22A及び22B並びに24A及び2
4Bにて挟まれた誘電体層の誘電率が、その他の誘電体
層の誘電率よりも高い構造の積層型誘電体フィルタ10
を容易に製造することができる。
【0046】なお、この発明に係る積層型誘電体フィル
タは、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。
【0047】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る積層
型誘電体フィルタによれば、共振電極長を変更すること
なく、短絡端側の電気長を短くすることができ、スプリ
アス帯域での減衰特性を改善することができる。
【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フィルタを示
す斜視図である。
【図2】本実施の形態に係る積層型誘電体フィルタを示
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フィルタを示
す分解斜視図である。
【符号の説明】
10…積層型誘電体フィルタ 12…誘電体
基板 14、16…共振器 14A、14
B、14C…共振電極 16A、16B、16C…共振電極 22A、22
B…内層アース電極 24A、24B…内層アース電極 S1〜S9…
第1〜第9の誘電体層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 平井 隆己 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 齋藤 仁 長野県佐久市猿久保664−1 双信電機株 式会社千曲工場内 (72)発明者 野口 剛司 長野県佐久市猿久保664−1 双信電機株 式会社千曲工場内 Fターム(参考) 5J006 HA25 HA27 HA35 HB05 HB21 JA01 JA31 LA03 LA21 NA03 NB07 NC03 NF03 PB04

Claims (4)

    【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
    電体基板内に共振電極を具備し、 前記共振電極の部位によって、実効的な誘電率が異なる
    ことを特徴とする積層型誘電体フィルタ。
  2. 【請求項2】請求項1記載の積層型誘電体フィルタにお
    いて、 前記共振電極の開放端部分の実効誘電率が、前記共振電
    極の短絡端部分の実効誘電率よりも高いことを特徴とす
    る積層型誘電体フィルタ。
  3. 【請求項3】請求項1又は2記載の積層型誘電体フィル
    タにおいて、 前記誘電体基板内に前記共振電極の開放端に対向するよ
    うに形成された内層アース電極を有することを特徴とす
    る積層型誘電体フィルタ。
  4. 【請求項4】請求項1又は2記載の積層型誘電体フィル
    タにおいて、 前記共振電極の開放端を前記誘電体層の積層方向につい
    て挟むように形成された複数の内層アース電極を有し、 少なくとも前記複数の内層アース電極にて挟まれた1以
    上の誘電体層の誘電率は、その他の誘電体層の誘電率よ
    りも高いことを特徴とする積層型誘電体フィルタ。
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