JP2004120522A

JP2004120522A - 積層型誘電体フィルタ

Info

Publication number: JP2004120522A
Application number: JP2002283032A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Makino; 牧野　豊
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2002-09-27
Filing date: 2002-09-27
Publication date: 2004-04-15

Abstract

【課題】ストリップライン共振器間で形成される容量結合導体を並列接続することで、容量結合導体の結合力を向上させ、全体構造の小型化をはかれる積層型誘電体フィルタの提供。
【解決手段】複数の誘電体層を積層して成るフィルタ１において、一対のストリップライン５，６の各々が、異なる誘電体層間２ａ〜２ｇに一部対向するようにして介在される主伝送線路５ａ、６ａ及び副伝送線路５ｂ、６ｂと、誘電体層を貫通し、両伝送線路を電気的に接続するビアホール導体７，８とで構成されるとともに、一方の主伝送線路５ａ、６ａの一端を一方のグランド電極３ａ、３ｂに、他方の主伝送線路５ａ、６ａの一端を他方のグランド電極３ａ、３ｂに接続し、且つ他方の主伝送線路−副伝送線路の対向領域内に一方のストリップライン５，６のビアホール導体に電気的に接続された第１容量結合導体９ａを、一方の対向領域内に他方に接続された第２容量結合導体９ｂを配設した。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、携帯電話機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積層型誘電体フィルタに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、携帯電話機等の通信機器に積層型誘電体フィルタが用いられている。
【０００３】
かかる従来の積層型誘電体フィルタを図５、図６に示す。図５は従来の積層型誘電体フィルタの分解斜視図であり、図６は図５の積層型誘電体フィルタの等価回路図である。
【０００４】
同図に示す従来の積層型誘電体フィルタは、複数の誘電体層１０２ａ〜１０２ｇを積層してなる積層体１０２の内部、具体的には、誘電体層１０２ａ−１０２ｂ間にグランド電極１０３ｃを、誘電体層１０２ｆ−１０２ｇ間にグランド電極１０３ｄを形成するとともに、誘電体層１０２ｅ−１０２ｆ間に略平行に配された２個の主伝送線路１０５ａ、１０６ａを、また誘電体層１０２ｂ−１０２ｃ間に略平行に配された２個の副伝送線路１０５ｂ、１０６ｂをそれぞれ形成し、両伝送線路のうち対応するもの同士をビアホール導体１０７，１０８を介して電気的に接続した基本構造を有し、誘電体層１０２ｃ−１０２ｄ間には容量結合導体１０９が配置されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
【特許文献１】
特願２００１−３９３２０５号公報
【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においては、隣接するストリップライン同士を電界結合させるために容量結合導体１０９を内層するようにしており、通過帯域が広く減衰傾度の急峻なフィルタ特性を構成するには、ストリップライン共振器間と容量結合導体間に発生する容量成分を大きくする必要がある。
【０００７】
しかしながら、ストリップライン共振器間と容量結合導体間に発生する容量成分を大きくするには、容量結合導体１０９の電極幅を広く設計する必要があり、その場合、図６に示す等価回路のように容量結合導体１０９がストリップライン共振器間に直列接続されることとなるため、所望の容量値を形成するには電極面積をより広く確保する必要がある。それ故、近時の部品の小型化に伴い容量結合導体１０９で形成される容量値に限界があり、容量値を大きくとれず通過帯域が広く減衰傾度の急峻なフィルタ特性を得るのが困難であった。
【０００８】
本発明は上記欠点に鑑み案出されたもので、その目的は、フィルタの通過帯域が広く減衰傾度の急峻なフィルタ特性を得ることが可能な、小型の積層型誘電体フィルタを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の積層型誘電体フィルタは、複数の誘電体層を積層して成る積層体の内部に一対の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と、互いに対向し合う一対の端面にグランド電極を被着させた積層型誘電体フィルタにおいて、前記一対のストリップラインは、その各々が、異なる誘電体層間に一部対向するようにして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を貫通し、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るとともに、一方のストリップラインの主伝送線路の一端を前記一対の端面の一方のグランド電極に、他方のストリップラインの主伝送線路の一端を前記一対の端面の他方のグランド電極に接続し、且つ他方のストリップラインの主伝送線路−副伝送線路の対向領域内に一方のストリップラインのビアホール導体に電気的に接続された第１容量結合導体を、一方のストリップラインの主伝送線路−副伝送線路の対向領域内に他方のストリップラインのビアホール導体に電気的に接続された第２容量結合導体を配設したことを特徴とするものである。
【００１０】
また本発明の積層型誘電体フィルタは、前記第１容量結合導体は他方のストリップラインの両伝送線路との間で容量結合成分を形成し、前記第２容量結合導体は一方のストリップラインの両伝送線路との間で容量結合成分を形成していることを特徴とするものである。
【００１１】
さらに本発明の積層型誘電体フィルタは、前記第１容量結合導体及び第２容量結合導体が、前記積層体の内部で、同一の誘電体層間に介在されていることを特徴とするものである。
【００１２】
本発明の積層型誘電体フィルタによれば、容量結合導体をストリップライン共振器間に並列接続したことから、第１容量結合導体及び第２容量結合導体は、主伝送線路と副伝送線路との間でビアホール導体に直接接続され、主伝送線路及び副伝送線路と対向するように配置される。よって、第１容量結合導体及び第２容量結合導体を主伝送線路と副伝送線路の積層方向に一部交叉させることにより、容量結合導体の面積が小さくても、充分な容量結合の結合力を得ることができ、また、容量結合導体の挿入によるストリップライン共振器のＱ値の劣化を小さく抑えることができる。
【００１３】
また本発明の積層型誘電体フィルタによれば、ビアホール導体上が主伝送線路の電界強度の最大を示す位置となり、第１容量結合導体及び第２容量結合導体は電界強度が最も強いビアホール導体に直接接続されているため、主伝送線路の開放端よりは容量結合が支配的となり、その位置に第１容量結合導体及び第２容量結合導体を配設することで、第１容量結合導体及び第２容量結合導体に充分な容量結合力を付与することができる。
【００１４】
【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は本発明の第１実施形態に係る積層型誘電体フィルタの外観斜視図、図２は図１の積層型誘電体フィルタの分解斜視図、図３は図１の積層型誘電体フィルタの等価回路図である。
【００１５】
これらの図に示す本実施形態の積層型誘電体フィルタ１は、誘電体磁器からなる積層体２の端面にグランド電位に保持されるグランド電極３ａ、３ｂが形成され、積層体２の側面の中央に入出力端子４ａ、４ｂが形成されている。
【００１６】
積層体２の内部にはインターデジタル型に形成された主伝送線路５ａ、６ａ及び副伝送線路５ｂ、６ｂと第１容量結合導体９ａ、第２容量結合導体９ｂ及びグランド電極３ｃ、３ｄが設けられている。
【００１７】
前記積層体２は、例えば７層の誘電体層２ａ〜２ｇを積層して形成されており、各誘電体層２ａ〜２ｇは、誘電体セラミック材料、焼結助剤、低融点ガラス材料等によって構成されている。誘電体セラミック材料としては、例えばＢａＯ−ＴｉＯ_２系、Ｃａ−ＴｉＯ_２系、ＭｇＯ−ＴｉＯ_２系等のセラミック材料が用いられ、これらのセラミック材料を用いる場合、誘電率が比較的高く、小さな面積でも充分な静電容量を得ることができるため、ストリップライン長を短縮して、全体構造の小型化に供することができる。また焼結助剤としては、例えば、ＢｉＶＯ_４、ＣｕＯ、Ｌｉ_２Ｏ、Ｂ_２Ｏ_３等が用いられる。誘電体層２ａ〜２ｇの厚みは、１層あたり５０〜３００μｍ程度に設定される。
【００１８】
また、グランド電極３は、積層体２の側面に設けられるグランド電極３ａ、３ｂと、誘電体層２ｂの表面に設けられるグランド電極３ｃと、誘電体層２ｇの表面に設けられるグランド電極３ｄとで構成されている。グランド電極３の材質としては、例えばＡｇやＣｕ等の金属を主成分とする導体材料が好適に用いられ、グランド電極３ａ，３ｂの表面には、酸化腐食等を防止する目的で、Ａｕメッキ膜やＮｉ−Ａｕメッキ膜等を被着させておくことが好ましい。
【００１９】
一方、主伝送線路５ａ、６ａ及び副伝送線路５ｂ、６ｂは、積層体２の内部、具体的には、誘電体層２ｅと誘電体層２ｆとの間に主伝送線路５ａ，６ａが、誘電体層２ｂと誘電体層２ｃとの間には副伝送線路５ｂ，６ｂが介在されており、前記主伝送線路５ａ、６ａは、その一端側で積層体端面のグランド電極３ａまたは３ｂに直接接続されている。
【００２０】
また、主伝送線路５ａ、６ａ及び副伝送線路５ｂ、６ｂは主伝送線路５ａ、６ａの開放端寄りでビアホール導体７、８を介して相互に接続されており、これらの主伝送線路５ａ、６ａ、副伝送線路５ｂ、６ｂ及びビアホール導体７、８によってストリップライン共振器を構成している。
【００２１】
このようなストリップライン共振器は主伝送線路５ａ、６ａ及び副伝送線路５ｂ、６ｂと対向するグランド電極３ｃ、３ｄとの間で容量成分及び誘導成分を形成するようになっており、λ／４のストリップライン共振器として機能することとなる。
【００２２】
なお、上述のストリップライン共振器を構成する主伝送線路５ａ、６ａ、副伝送線路５ｂ、６ｂ及びビアホール導体７、８は、例えば、グランド電極３と同様の導電材料によって形成される。
【００２３】
そして、誘電体層２ｃと誘電体層２ｄとの間には第１容量結合導体９ａ及び第２容量結合導体９ｂが形成され、第１容量結合導体９ａをビアホール導体７に、第２容量結合導体９ｂをビアホール導体８に直接接続している。
【００２４】
ここで、主伝送線路５ａ、６ａの開放端寄りの領域では、ビアホール導体７、８上が主伝送線路５ａ、６ａの電界強度の最大を示す位置となる。
【００２５】
次に上述した積層型誘電体フィルタ１の製造方法について説明する。
まず、誘電体材料と樹脂材料からなるセラミックグリーンシートに導電性ペーストを用いてグランド電極３ｃ、３ｄを形成したもの、主伝送線路５ａ、６ａを形成したもの、副伝送線路５ｂ、６ｂとビアホール導体７、８を形成したもの、第１容量結合導体９ａ及び第２容量結合導体９ｂとビアホール導体７、８を形成したものをそれぞれ図２に示される順序で積層する。
【００２６】
次に上述したセラミックグリーンシートの積層体を高温で焼成し、誘電体層と内部導体とを同時焼成することによって積層体２を形成し、最後に、得られた積層体２の側面にグランド電極３ａ、３ｂを形成すことによって製品としての積層型誘電体フィルタが完成する。
【００２７】
本実施形態の積層型誘電体フィルタにおいては、第１容量結合導体９ａ、第２容量結合導体９ｂは電界強度が最も強い位置に配されているため、主伝送線路５ａ、６ａの開放端よりは容量結合が支配的であり、その位置に第１容量結合導体９ａ、第２容量結合導体９ｂを配設することで、第１容量結合導体９ａ、第２容量結合導体９ｂに充分な容量結合力を付与することができる。
【００２８】
また本実施形態の積層型誘電体フィルタにおいては、第１容量結合導体９ａ、第２容量結合導体９ｂがビアホール導体７、８に直接接続され、しかも主伝送線路５ａ、６ａの開放端寄りの領域に独立して形成されているため、第１容量結合導体９ａ、第２容量結合導体９ｂの面積がそれぞれ広く確保されるようになり、容量結合の結合力を更に高めることができる。このように第１容量結合導体９ａ、第２容量結合導体９ｂに充分な結合力を付与することができると、このようなストリップライン共振器を併設してフィルタを構成した場合には、通過帯域が広く減衰傾度の急峻なフィルタ特性を得ることが可能となる。
【００２９】
ここで、上述した本発明の作用効果について図４を用いて説明する。図４は本発明の積層型誘電体フィルタと従来の積層型誘電体フィルタのフィルタ特性を示す比較図であり、図中の点線は従来の積層型誘電体フィルタのフィルタ特性を、実線は本発明の積層型誘電体フィルタのフィルタ特性を示す。同図より明らかなように、従来のフィルタ特性は通過帯域の減衰傾度が緩やかであるのに対して、本発明のフィルタ特性は通過帯域が広く減衰傾度の急峻なフィルタ特性となっていることが判る。
【００３０】
また本実施形態の積層型誘電体フィルタにおいては、副伝送線路５ｂ、６ｂと第１容量結合導体９ａ、第２容量結合導体９ｂとを積層体２の積層方向に大きく重なるように配置させておくことが好ましく、そのようになしておけば静電容量が大きくなるため、副伝送線路５ｂ、６ｂと第１容量結合導体９ａ、第２容量結合導体９ｂとの間の容量結合が強められることとなり、フィルタの通過帯域がより広く、減衰傾度がより急峻なフィルタ特性を得ることができる。
【００３１】
【発明の効果】
本発明の積層型誘電体フィルタによれば、容量結合導体をストリップライン共振器間に並列接続したことから、第１容量結合導体及び第２容量結合導体は、主伝送線路と副伝送線路との間でビアホール導体に直接接続され、主伝送線路及び副伝送線路と対向するように配置される。よって、第１容量結合導体及び第２容量結合導体を主伝送線路と副伝送線路の積層方向に一部交叉させることにより、容量結合導体の面積が小さくても、充分な容量結合の結合力を得ることができ、また、容量結合導体の挿入によるストリップライン共振器のＱ値の劣化を小さく抑えることができる。
【００３２】
また本発明の積層型誘電体フィルタによれば、ビアホール導体上が主伝送線路の電界強度の最大を示す位置となり、第１容量結合導体及び第２容量結合導体は電界強度が最も強いビアホール導体に直接接続されているため、主伝送線路の開放端よりは容量結合が支配的となり、その位置に第１容量結合導体及び第２容量結合導体を配設することで、第１容量結合導体及び第２容量結合導体に充分な容量結合力を付与することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る積層型誘電体フィルタの外観斜視図である。
【図２】図１の積層型誘電体フィルタの分解斜視図である。
【図３】図１の積層型誘電体フィルタの等価回路図である。
【図４】本発明の積層型誘電体フィルタと従来の積層型誘電体フィルタのフィルタ特性を示す比較図である。
【図５】従来の積層型誘電体フィルタの分解斜視図である。
【図６】図５の積層型誘電体フィルタの等価回路図である。
【符号の説明】
１・・・積層型誘電体フィルタ
２・・・積層体
２ａ〜２ｇ・・・誘電体層
３ａ〜３ｄ・・・グランド電極
４ａ、４ｂ・・・入出力端子
５、６・・・ストリップライン
５ａ、６ａ・・・主伝送線路
５ｂ、６ｂ・・・副伝送線路
７、８・・・ビアホール導体
９ａ・・・第１容量結合導体
９ｂ・・・第２容量結合導体

Claims

複数の誘電体層を積層して成る積層体の内部に一対の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と、互いに対向し合う一対の端面にグランド電極を被着させた積層型誘電体フィルタにおいて、
前記一対のストリップラインは、その各々が、異なる誘電体層間に一部対向するようにして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を貫通し、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るとともに、一方のストリップラインの主伝送線路の一端を前記一対の端面の一方のグランド電極に、他方のストリップラインの主伝送線路の一端を前記一対の端面の他方のグランド電極に接続し、且つ他方のストリップラインの主伝送線路−副伝送線路の対向領域内に一方のストリップラインのビアホール導体に電気的に接続された第１容量結合導体を、一方のストリップラインの主伝送線路−副伝送線路の対向領域内に他方のストリップラインのビアホール導体に電気的に接続された第２容量結合導体を配設したことを特徴とする積層型誘電体フィルタ。
前記第１容量結合導体は他方のストリップラインの両伝送線路との間で容量結合成分を形成し、前記第２容量結合導体は一方のストリップラインの両伝送線路との間で容量結合成分を形成していることを特徴とする請求項１に記載の積層型誘電体フィルタ。
前記第１容量結合導体及び第２容量結合導体が、前記積層体の内部で、同一の誘電体層間に介在されていることを特徴とする請求項１に記載の積層型誘電体フィルタ。