JP2004032557A

JP2004032557A - 高周波部品

Info

Publication number: JP2004032557A
Application number: JP2002188676A
Authority: JP
Inventors: Kazuki Shimizu; 清水　一希; Tatsuya Tateishi; 立石　立也
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2002-06-27
Filing date: 2002-06-27
Publication date: 2004-01-29

Abstract

【課題】全体構造の小型化が可能で、かつ設計の自由度を向上させることができる高性能の高周波部品を提供する。
【解決手段】複数の誘電体層からなる積層体５の内部にフィルタ用ストリップライン及びトラップ用ストリップラインを配設するとともに、前記積層体５の両主面等にグランド電極６を被着させた高周波部品において、前記フィルタ用ストリップライン及び前記トラップ用ストリップラインは異なる誘電体層間に介在された主伝送線路１ａ、２ａ、２ｂ及び副伝送線路３と、両伝送線路間の誘電体層内に埋設され、両伝送線路を電気的に接続するビアホール導体４とで構成されており、且つ主伝送線路−副伝送線路間に位置する誘電体層間で、フィルタ用ストリップライン２の主伝送線路と副伝送線路とで囲まれる領域からトラップ用ストリップライン１の主伝送線路１ａ、２ａ、２ｂと副伝送線路３とで囲まれる領域にかけて両ストリップライン間に静電結合を形成するための結合導体７を配設する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、携帯電話やパーソナルコンピュータ等の各種通信機器に組み込まれて用いられる高周波部品に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、携帯電話等の通信機器に組み込まれる高周波部品として積層型の誘電体フィルタが用いられている。
【０００３】
従来の積層型誘電体フィルタとしては、複数の誘電体層を積層してなる積層体の内部に、フィルタ回路とトラップ回路とを併設したタイプのものが知られており、フィルタ回路の入力側もしくは出力側にトラップ回路を接続することによってフィルタの減衰周波数領域を広くするようにしていた。
【０００４】
かかる従来の積層型誘電体フィルタの構造について図８〜図１０を用いて説明する。図８は従来の積層型誘電体フィルタの分解斜視図、図９は図８の積層型誘電体フィルタを上面側より見た平面図、図１０は図９のＡ−Ａ線断面図である。
【０００５】
同図に示す積層型誘電体フィルタ１００は、複数の誘電体層５００ａ〜５００ｆからなる積層体５００の両主面及び端面にグランド電極６００ａ、６００ｂ、６００ｃが形成され、積層体５００の内部にフィルタ回路とトラップ回路とが併設されている。フィルタ回路及びトラップ回路は、誘電体層５００ｄの一主面に被着された主伝送線路２０１ａ，２０２ａ、２０２ｂと誘電体層５００ｂ，５００ｆの一主面に被着された副伝送線路３００ａ，３００ｂ，３００ｃ，３００ｄ，３００ｅ，３００ｆとこれらの伝送線路を相互に接続する複数個のビアホール導体とによって構成されており、フィルタ回路は主伝送線路２０２ａ，２０２ｂ及び副伝送線路３００ｂ，３００ｃ，３００ｅ，３００ｆを対応するもの同士組み合わせて構成される２個の平行なストリップラインからなり、トラップ回路は主伝送線路２０１ａ及び副伝送線路３００ａ，３００ｄをビアホール導体を介して接続した１個のストリップラインからなっている。そして、各ストリップラインの主伝送線路２０１ａ，２０２ａ、２０２ｂは、その一端側が開放端に、他方側がグランド電極６００ｃと接続されて短絡端となっており、その近傍には入出力電極８００、９００が形成されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した従来の積層型誘電体フィルタ１００においては、誘電体層５００ａ〜５００ｆを形成する誘電体材料の誘電率や各ストリップラインの主伝送線路２０２ａ、２０２ｂの長さ等を調整することにより所望する中心周波数を得、また各ストリップライン間に形成される電磁結合の度合いや静電結合の度合いによってフィルタの通過帯域幅及び減衰極の位置が決定されるようになっている。従って、フィルタ特性の異なる複数種の積層型誘電体フィルタ１００を製作する場合には、ストリップライン間の間隔やストリップラインの長さ、幅等を個々に調整することで所望する通過帯域幅を有した積層型誘電体フィルタを設計する必要があり、高周波部品の設計が複雑で、その自由度も低い上に、通過帯域幅によってはストリップライン間の間隔が大きくなることによって全体構造が大型化してしまうものもあり、高周波部品の小型化に供しないという欠点も有していた。
【０００７】
本発明は上記欠点に鑑み案出されたもので、その目的は、全体構造の小型化が可能で、かつ設計の自由度を向上させることができる高性能の高周波部品を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の高周波部品は、少なくとも４層の誘電体層を積層してなる積層体の内部にフィルタ用ストリップライン及びトラップ用ストリップラインを配設するとともに、前記積層体の両主面及び一端面にグランド電極を被着させた高周波部品において、前記フィルタ用ストリップライン及び前記トラップ用ストリップラインは、異なる誘電体層間に介在される主伝送線路及び副伝送線路と、両伝送線路間の誘電体層内に埋設され、両伝送線路を電気的に接続するビアホール導体とで構成されており、且つ前記主伝送線路−副伝送線路間に位置する誘電体層間で、フィルタ用ストリップラインの主伝送線路と副伝送線路とで囲まれる領域からトラップ用ストリップラインの主伝送線路と副伝送線路とで囲まれる領域にかけて両ストリップライン間に静電結合を形成するための結合導体を配設したことを特徴とするものである。
【０００９】
本発明によれば、トラップ用ストリップラインとフィルタ用ストリップラインとの間に電磁界結合を最適化するための結合導体を配設したことにより、フィルタの減衰域特性が良好で、しかも設計の自由度を向上させることが可能な、小型の高周波部品を得ることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を添付図面に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明の一実施形態に係る高周波部品の分解斜視図、図２は図１の高周波部品を上面側から見た透視図、図３は図２のＢ−Ｂ線断面図であり、同図に示す高周波部品Ｆは、少なくとも４層の誘電体層を積層してなる積層体５の内部にフィルタ用ストリップライン及びトラップ用ストリップラインを配設するとともに、前記積層体５の両主面及び一端面に、基準電位（ＧＮＤ）に保持されるグランド電極６（６ａ，６ｂ，６ｃ）を被着させた構造を有している。尚、本実施形態においては、積層体５を形成する誘電体層の積層数を６層としており、６層の誘電体層５ａ〜５ｆを厚み方向に積層することによって積層体５を構成している。
【００１１】
前記積層体５の各誘電体層５ａ〜５ｆは、比較的低温での焼成が可能な酸化物やガラス材料、例えば、ＢａＯ−ＴｉＯ_２系、Ｃａ−ＴｉＯ_２系、ＭｇＯ−ＴｉＯ_２系ガラスやＢｉＶＯ_４、ＣｕＯ、Ｌｉ_２Ｏ、Ｂ_２Ｏ_３等の酸化物によって形成されており、各層５ａ〜５ｆの厚みは例えば５０〜３００μｍに設定される。このような積層体５は従来周知のセラミックグリーンシート積層法等を採用し、６枚のセラミックグリーンシートを積層してプレス成形した後、これを高温で焼成することによって一体的に製作される。
【００１２】
また前記誘電体層５ｂ〜５ｅには、その内部に複数（各誘電体層に３個ずつ）のビアホール導体４ａ〜４ｃが埋設されており、これらのビアホール導体４ａ〜４ｃによって後述する各ストリップラインの主伝送線路１ａ，２ａ、２ｂと副伝送線路３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅ，３ｆとを相互に電気的に接続している。
【００１３】
更に上述した６層の誘電体層のうち、誘電体層５ｄの一主面には、一端側を開放端とし、他端側をグランド電極６ｃに接続させて基準電位（ＧＮＤ）に短絡させた３個の主伝送線路１ａ，２ａ，２ｂが平行に形成されており、これらの主伝送線路１ａ，２ａ，２ｂをグランド電極６ａ，６ｂに対し間に誘電体層５ａ〜５ｆを介して対向配置させてある。
【００１４】
また更に上述した６層の誘電体層のうち、誘電体層５ｂの一主面には副伝送線路３ａ，３ｂ，３ｃが、誘電体層５ｆの一主面には副伝送線路３ｄ，３ｅ，３ｆが先に述べた主伝送線路１ａ，２ａ，２ｂと誘電体層５ｂ〜５ｅを介して対面するようにしてパターン形成されており、各副伝送線路３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅ，３ｆを各一端側でビアホール導体４ａ，４ｂ，４ｃを介して主伝送線路１ａ，２ａ，２ｂと接続させることにより、３個のストリップラインを形成している。具体的には、主伝送線路１ａと副伝送線路３ａ，３ｄとビアホール導体４ａとによってトラップ回路用のストリップライン（トラップ用ストリップライン）が１個形成され、主伝送線路２ａ，２ｂと副伝送線路３ｂ，３ｃ，３ｅ，３ｆとビアホール導体４ｂ、４ｃとによってフィルタ回路用のストリップライン（フィルタ用ストリップライン）が２個形成され、合計３個のストリップラインが平行に併設された形となっている。尚、本実施形態においては、副伝送線路３ａ、３ｂ、３ｃと副伝送線路３ｄ、３ｅ、３ｆの長さを略等しく設定している。
【００１５】
更にまた上述した６層の誘電体層のうち、誘電体層５ｃの一主面には入力ライン８と出力ライン９とが各ストリップラインの伝送線路に対し略直交する方向に形成されており、入力ライン８は、誘電体層５ｃの一端からトラップ用ストリップラインの主伝送線路１ａと副伝送線路３ａとで囲まれた領域を経てトラップ用ストリップラインの隣に位置する一方のフィルタ用ストリップライン（３個のストリップラインのうち中央のもの）の主伝送線路２ａと副伝送線路３ｂとの間の領域まで導出され、一方、出力ライン９は他方のフィルタ用ストリップラインの主伝送線路２ｂと副伝送線路３ｃとの間の領域から誘電体層５ｃの他端まで導出されている。
【００１６】
そして上述した積層体５内の所定位置、具体的には、主伝送線路１ａ，２ａ，２ｂ−副伝送線路３ａ，３ｂ，３ｃ間に位置する誘電体層間５ｃ−５ｄで、フィルタ用ストリップラインの主伝送線路２ａと副伝送線路３ｂとで囲まれる領域からトラップ用ストリップラインの主伝送線路１ａと副伝送線路３ａとで囲まれる領域にかけて両ストリップライン間に静電結合を形成するための結合導体７が帯状に配設されている。
【００１７】
前記結合導体７は、誘電体層５ｃの一主面上で、ビアホール導体４ａ，４ｂよりも外側位置に、入力ライン８と平行な方向（各伝送線路と直交する方向）に配設されており、上述した如く、フィルタ用ストリップラインとトラップ用ストリップラインとの間に所定の静電結合を形成することによって主伝送線路１ａ、２ａとグランド電極６ａとの間に新たな容量成分が形成される。これにより、結合導体７の幅や長さを可変させて、フィルタ用ストリップラインとトラップ用ストリップラインとの静電結合の度合いを調整するだけで、フィルタの減衰極特性を最適化することができるようになり、各ストリップライン間の間隔やストリップラインの長さ、幅等を個々に調整するといった煩わしい設計を行うことなく、所望する通過帯域幅を有した高周波部品を比較的簡単に得ることが可能となる。従って、高周波部品の設計の自由度が向上される。
【００１８】
またこの場合、通過帯域幅によってストリップライン間の間隔を変化させる必要がないことから、全体構造の大型化を有効に防止することができ、高周波部品の小型化に供することもできる。
【００１９】
尚、上述した積層体５の内部や表面に設けられる主伝送線路１ａ、２ａ、２ｂ、副伝送線路３ａ〜３ｆ、ビアホール導体４ａ〜４ｃ、グランド電極６ａ〜６ｃ及び結合導体７の材質としては、例えば、Ａｇ、Ａｇ−Ｐｄ合金、Ｃｕ等の金属を主成分とする導体材料が用いられ、かかる導電材料を含む導電ペーストを例えば従来周知のスクリーン印刷等によって各誘電体層５ａ〜５ｆの主面等に所定パターンに印刷・塗布し、これらを誘電体層５ａ〜５ｆを一体焼成する際に同時に焼成することにより形成される。
【００２０】
かくして上述した高周波部品Ｆは、主伝送線路１ａ、２ａ、２ｂ、副伝送線路３ａ〜３ｆとビアホール導体４ａ〜４ｃ及びグランド電極６ａ〜６ｃとの間に容量成分と誘導成分とがそれぞれ形成され、１／４λのＬ−Ｃ共振回路が３つ構成された共振器として機能する。
【００２１】
次に上述した高周波部品Ｆの作用効果について図４〜図７を用いて説明する。尚、図４は結合導体を用いて形成した本発明品の周波数特性を示す図、図５は結合導体を用いずに形成した従来品の周波数特性を示す図であり、図６は本発明品のフィルタ特性の減衰域周波数帯における電磁界分布図、図７は従来品のフィルタ特性の減衰域周波数帯における電磁界分布図である。
【００２２】
フィルタ用ストリップラインとトラップ用ストリップラインとの静電結合の度合いは、先に述べたように結合導体７の幅や長さを変えることによって調整され、これによりフィルタの電磁界結合の度合いを変化させて減衰極特性が最適化される。
【００２３】
結合導体７を用いて形成した本発明品の通過帯域特性（図４参照）によれば、通過帯域の右肩側の減衰域周波数帯の減衰域中心周波数ｆｓにおける減衰量が約２９ｄＢであるのに対し、結合導体を形成しなかった従来品の通過帯域特性（図５参照）では減衰域中心周波数ｆｓにおける減衰量が約１７ｄＢとなっており、本発明品が従来品に比べて約１２ｄＢほど改善されている。
【００２４】
また減衰域周波数帯における電磁界分布を比較すると、本発明品の電磁界分布図（図６参照）では電磁界分布が主伝送線路２ａに殆どかかっておらず、主伝送線路１ａ近傍に閉じ込められているため、フィルタ特性に悪影響を及ぼすことがないのに対し、従来品の電磁界分布図（図７参照）では減衰域周波数帯での電磁界分布が主伝送線路１ａ近傍に閉じ込めらておらず、主伝送線路２ａの全面に漏れているため、この漏れがフィルタ回路を形成する主伝送線路２ａ、２ｂに達して、減衰域中心周波数ｆｓにおける減衰量に悪影響を及ぼすこととなる。
【００２５】
これらの比較より、本発明品における減衰域中心周波数ｆｓの減衰量が従来品に比し大幅に改善されていることが判る。
【００２６】
尚、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良等が可能である。
【００２７】
例えば、上述の実施形態においては、積層体５を形成する誘電体層の積層数を６層としたが、積層体５を形成する誘電体層の積層数は４層以上であれば何層であっても良い。
【００２８】
また上述の実施形態においては、１個の主伝送線路とその上下両側に配されている２個の副伝送線路を用いて各ストリップラインを構成するようにしたが、１個の主伝送線路と１個の副伝送線路とで各ストリップラインを構成するようにしても構わない。
【００２９】
【発明の効果】
本発明によれば、トラップ用ストリップラインとフィルタ用ストリップラインとの間に電磁界結合を最適化するための結合導体を配設したことにより、フィルタの減衰域特性が良好で、しかも設計の自由度を向上させることが可能な、小型の高周波部品を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る高周波部品の分解斜視図である。
【図２】図１の高周波部品を上面側から見た透視図である。
【図３】図２のＢ−Ｂ線断面図である。
【図４】本発明品の周波数特性を示す図である。
【図５】従来品の周波数特性を示す図である。
【図６】本発明品のフィルタ特性の減衰域周波数帯における電磁界分布図である。
【図７】従来品のフィルタ特性の減衰域周波数帯における電磁界分布図である。
【図８】従来の高周波部品の分解斜視図である。
【図９】図８の高周波部品を上面側から見た透視図である。
【図１０】図９のＡ−Ａ線断面図である。
【符号の説明】
１・・・トラップ用ストリップライン
１ａ・・・主伝送線路
２・・・フィルタ用ストリップライン
２ａ，２ｂ・・・主伝送線路
３ａ〜３ｆ・・・副伝送線路
４ａ〜４ｃ・・・ビアホール導体
５ａ〜５ｆ・・・誘電体層
６ａ〜６ｃ・・・グランド電極
７・・・結合導体
８・・・入力ライン
９・・・出力ライン

Claims

少なくとも４層の誘電体層を積層してなる積層体の内部にフィルタ用ストリップライン及びトラップ用ストリップラインを配設するとともに、前記積層体の両主面及び一端面にグランド電極を被着させた高周波部品において、
前記フィルタ用ストリップライン及び前記トラップ用ストリップラインは、異なる誘電体層間に介在される主伝送線路及び副伝送線路と、両伝送線路間の誘電体層内に埋設され、両伝送線路を電気的に接続するビアホール導体とで構成されており、且つ前記主伝送線路−副伝送線路間に位置する誘電体層間で、フィルタ用ストリップラインの主伝送線路と副伝送線路とで囲まれる領域からトラップ用ストリップラインの主伝送線路と副伝送線路とで囲まれる領域にかけて両ストリップライン間に静電結合を形成するための結合導体を配設したことを特徴とする高周波部品。