JP2004140878A

JP2004140878A - 積層型誘電体フィルタ

Info

Publication number: JP2004140878A
Application number: JP2004031466A
Authority: JP
Inventors: Shinji Furuya; 古谷　信二; Koichi Kawamura; 河村　浩一; Kosuke Nishimura; 西村　浩介; Koichi Fukuda; 福田　晃一
Original assignee: Ube Industries Ltd
Current assignee: Ube Corp
Priority date: 2004-02-09
Filing date: 2004-02-09
Publication date: 2004-05-13

Abstract

【課題】　位置ズレによる特性のばらつきを確実に抑制できるようにした積層型誘電体フィルタを提供する。
【解決手段】ストリップライン型共振器を構成する少なくとも２本の共振電極１１，１２が形成された第１の誘電体層１０と、共振電極１１，１２に結合する入出力電極２１，２２が形成された第２の誘電体層２０とを含む複数誘電体層の積層体により構成される積層型誘電体フィルタにおいて、第１の誘電体層１０の２本の共振電極１１，１２の開放端側端部に、２本の共振電極１１，１２の開放端に所定ギャップをもって対向し且つ外部アース電極に接続される内部アース電極１３を、２本の共振電極１１，１２の範囲のみをカバーする連続パターンとして配設した。
【選択図】　図４

Description

　この発明は、携帯用電話機等に搭載される高周波フィルタ等に適用して有用な積層型誘電体フィルタに関する。

　数ＭＨｚ〜数ＧＨｚの周波数帯域で用いられる小型の高周波フィルタとして、グリーンシート法により作られる、所定の電極パターンを形成した複数の誘電体層を積層した積層型の誘電体フィルタが知られている。
　図５は、従来の積層型誘電体フィルタの分解斜視図である。誘電体積層構造の中間部に、ストリップライン型共振器を構成する共振電極１１，１２が形成された誘電体層１０と、共振電極１１，１２にそれぞれ結合する入出力電極２１，２２が形成された誘電体層２０を有する。誘電体層２０の上には外部アース電極５０が形成された誘電体層３０が積層され、また誘電体層１０の下には、上面に共振電極１１，１２間を結合するための結合電極４１が形成され、下面に外部アース電極５０が形成された誘電体層４０を有する。

　図５では省略しているが、誘電体積層構造の側面には、入出力電極２１，２２にそれぞれ接続される外部入出力電極が形成され、またこの外部入出力電極以外の領域を全て覆って、共振電極１１，１２の一端が接続され、且つ上下の外部アース電極５０に連続するように外部アース電極が形成される。図５の最上面に示した電極６１，７１は、図では省略されている側面の外部入出力電極を介して誘電体層２０上の入出力電極２１，２２につながる。

　この様な積層構造により、共振電極１１，１２と誘電体層１０による分布定数回路からなる二つのＬＣ共振回路が構成され、結合電極４１によりこれらの共振回路間が容量結合され、入出力電極２１，２２が各共振電極１１，１２に容量結合されて、バンドパスフィルタが構成される。

　この様な積層型誘電体フィルタを例えばグリーンシート法で作成した場合、電極パターンの印刷、圧着、切断等の工程で内部に埋め込まれる電極の位置ズレが生じると、共振器長や付加容量値の変化によりフィルタ特性が変化する。この特性変化の一つの大きな要因として、共振電極１１，１２の対接地間容量の変化がある。即ち、図６に示すように、共振電極１１，１２はその開放端が外部アース電極５０に対して所定ギャップｇをもって対向し、ここで所定の対接地間容量Ｃ１，Ｃ２が構成される。従って製造工程でギャップｇが変化すると、容量Ｃ１，Ｃ２が変化し、これがフィルタの中心周波数に大きな影響を与える。

　図７は、上述のギャップｇの変動によるフィルタ中心周波数変動の一例を示している。ギャップｇが小さくなると共振電極の対接地容量が増大して、中心周波数は低下する。図から明らかなように、この傾向は、ギャップｇが小さくなるほど顕著になる。従って、フィルタを小型化する程、積層工程での位置ズレによるギャップｇの変動がフィルタ特性に大きな影響を与えることになる。このギャップ変動は、中心周波数のみならず、共振器間の結合強度にも影響を与え、通過帯域幅の変動をももたらす。

　上述した共振電極と側面の外部アース電極との間隔のばらつきによる特性のばらつきを低減する構造として、図８に示すように、共振電極１１，１２と同じ面に、それらの開放端に対向する内部アース電極１８，１９を配設することが提案されている（例えば、特許文献１：特開平５−２４３８１０号公報参照）。共振電極１１，１２と内部アース電極１８，１９の間のギャップは印刷工程で決まり、その後の積層工程や切断工程で変化することはないから、上述した位置ズレによる特性のばらつきをある程度低減することが可能である。
特開平５−２４３８１０号公報

　しかし、図８に示す構造では、共振電極１１，１２のそれぞれの開放端のみに対向させて別々の内部アース電極１８，１９を配設しているため、位置ズレの影響は完全には除去されない。即ち図８の構造では、共振電極１１，１２の縁端部からの外部アース電極５０への電界放射が避けられないため、外部アース電極５０の影響を完全には抑制できず、位置ズレによる中心周波数や帯域幅のばらつきが生じる。

　この発明は、上記事情を考慮してなされたもので、位置ズレによる特性のばらつきを確実に抑制できるようにした積層型誘電体フィルタを提供することを目的としている。

　この発明は、ストリップライン型共振器を構成するｎ本（ｎは２以上の整数）の共振電極が形成された誘電体層と、前記共振電極に結合する入出力電極が形成された誘電体層とを含む複数誘電体層の積層体により構成され、前記積層体の外面に前記共振電極の接地端が接続される外部アース電極、及び前記入出力電極がそれぞれ接続される外部入出力電極が形成された積層型誘電体フィルタにおいて、前記ｎ本の共振電極が形成された誘電体層の前記ｎ本の共振電極の開放端側端部に、前記ｎ本の共振電極の開放端に所定ギャップをもって対向する内部アース電極が、前記２本の共振電極の配列領域のみをカバーする連続パターンとして配設されていることを特徴としている。

　この発明は、また、ストリップライン型共振器を構成するｎ本（ｎは２以上の整数）の共振電極が形成された誘電体層と、前記共振電極に結合する入出力電極が形成された誘電体層とを含む複数誘電体層の積層体により構成され、前記積層体の外面に前記共振電極の接地端が接続される外部アース電極、及び前記入出力電極がそれぞれ接続される外部入出力電極が形成された積層型誘電体フィルタにおいて、前記ｎ本の共振電極が形成された誘電体層の前記ｎ本の共振電極の開放端側端部に、前記ｎ本の共振電極の開放端と面方向に所定ギャップをもって対向する内部アース電極が、前記ｎ本の共振電極の配列領域よりも広い領域をカバーし、且つ前記共振電極との対向部に凸部を形成した連続パターンとして配設されていることを特徴としている。

　この発明によると、内部に埋め込まれるｎ本の共振電極に対して、それらの共振電極の開放端に対向する内部アース電極を各共振電極毎ではなく、ｎ本の共振電極が配列された領域をカバーするような一つの連続パターンとして配設することによって、共振電極の縁端部からの電界が内部アース電極に集中し、外部アース電極との直接的な結合が確実に抑制されて、対接地間容量の大部分は共振電極と内部アース電極との間で形成される。従って、製造工程で生じる位置ズレに起因するフィルタ特性のばらつきは効果的に低減される。

　以下、図面を参照して、この発明の実施例を説明する。
　図１はこの発明の一実施例による積層型誘電体フィルタの分解斜視図であり、図２は外観斜視図である。なお図５に示した従来構造と対応する部分には図５と同一符号を付してある。

　内部の第１の誘電体層１０の面には、この実施例の場合、１／４波長ストリップライン共振器を構成するための２本の互いに平行な共振電極１１，１２が形成されている。共振電極１１，１２の接地端は第１の誘電体層１０の一端まで配設されていて、図２に示すように積層後に側面に形成される外部アース電極５０に接続される。第１の誘電体層１０の共振電極１１，１２の開放端側端部には、第１の誘電体層１０の幅ｗの全範囲にわたって連続する矩形パターンの内部アース電極１３が配設されている。内部アース電極１３は、共振電極１１，１２に対して所定ギャップｇ０をもって対向する。この内部アース電極１３も側面に形成される外部アース電極５０に接続される。

　第１の誘電体層１０に重なる第２の誘電体層２０の上面には、共振電極１１，１２に対してそれぞれ容量結合する入出力電極２１，２２が形成されている。これらの入出力電極２１，２２は、図２に示すように側面に形成される外部入出力電極６０，７０にそれぞれ接続される。

　第１の誘電体層１０の下の誘電体層４０には、上面に共振電極１１，１２間を容量結合させるための結合電極４１が形成され、また共振電極１１，１２の先端に対接地間容量を付加するための付加容量電極４２，４３がそれぞれ共振電極１１，１２の先端部に重なるように形成されている。誘電体層４０の下面には全面に外部アース電極５０が形成される。

　第２の誘電体層２０の上に重なる誘電体層３０の上面には外部アース電極５０と、外部入出力電極の一部となる電極６１，７１が形成されている。即ち電極６１，７１は、図２に示すように側面に形成される外部入出力電極６０，７０と接続されて、入出力端子の一部となる。

　具体的にこの実施例の誘電体フィルタをグリーンシート法により作製する場合、各誘電体層１０，２０，３０，４０にはそれぞれ、用いるセラミック材料の誘電率を勘案して設計すべきフィルタ特性に応じて必要な枚数のシートを重ねる。そして、上述した各電極が埋め込まれたセラミック積層体を形成した後、側面に銀ペーストの印刷，焼成等により外部アース電極５０、外部入出力電極６０，７０等を形成する。

　図３は、この実施例による積層型誘電体フィルタの等価回路を示す。二つの共振電極１１，１２により、それぞれ分布定数型のＬＣ並列共振回路１，２が形成される。二つの共振回路１，２の間は、主として結合電極４１との間の静電容量により決まる結合容量Ｃ22と、結合電極４１のインダクタンスにより決まる相互インダクタンスＭにより結合される。入出力端ＩＮ，ＯＵＴの容量Ｃ21，Ｃ23は、入出力電極２１，２２と共振電極１１，１２間の静電容量である。共振器開放端の対接地容量Ｃ31，Ｃ32は、共振電極１１，１２の先端部と同じ面内の内部アース電極１３との間、及び下層の付加容量電極４２，４３との間の容量により決まる。

　上述のようにこの実施例においては、共振電極１１，１２が形成された誘電体層１０の面にこの面を横切る連続パターンをもって共振電極１１，１２の開放端に対向する内部アース電極１３が形成される。従って、図８のように共振電極１１，１２に個別に対向する内部アース電極を設ける構造と異なり、共振電極１１，１２のエッジ効果による外部アース電極との結合がほぼ完全になくなるから、圧着，切断等の工程で電極の位置ズレがあっても、共振電極１１，１２の対接地容量、即ち図３に示す容量Ｃ31，Ｃ32のばらつきは殆ど生じない。これにより、フィルタの中心周波数や帯域幅の変動が確実に防止される。
　また、共振電極１１，１２の対接地容量Ｃ31，Ｃ32は、共振電極１１，１２と内部アース電極１３との間、及び下地の付加容量電極４２，４３との間で構成され、外部アース電極５０の影響がなくなることから、フィルタ全体の小型化が図られる。

　なお図１の実施例では、内部アース電極１３を第１の誘電体層１０の幅全体にわたる連続パターンとしたが、この内部アース電極１３は、エッジ効果を考慮して共振電極１１，１２と外部アース電極との直接的な結合を防止できる長さであればよい。従って、図４（ａ）に示すように、内部アース電極１３を、少なくとも２本の共振電極１１，１２が配設された範囲をカバーするような連続パターンとして形成すれば、十分効果が得られる。

　図４（ｂ）は、更に好ましい内部アース電極パターンを示す。この例では、図１に示す幅方向に横切る内部アース電極１３に更に、共振電極１１，１２の先端部側面にも対向する折れ曲がり部１４ａ，１４ｂを連続的に形成している。内部アース電極１３をこの様なコの字状の折れ曲がりパターンとして共振電極１１，１２の開放端先端部を三方から囲むことにより、図の左右方向の位置ズレによる影響が確実に抑制される。特にこの構成は、フィルタ全体を小型化するために共振電極１１，１２の側面と外部アース電極との間隔が小さくなった場合に有効である。

　図４（ｃ）は、共振電極１１，１２として、開放端部に幅を大きくしたステップ部１５，１６を持つパターンを用いた場合に、図４（ｂ）と同様の内部アース電極パターンを採用した例である。図のようなステップ部１５，１６を持つ共振電極１１，１２は、容量を大きくしてその分共振電極長を短縮する場合に用いられる。この場合、共振電極１１，１２の側面と外部アース電極との間隔はより小さくなるから、従来構造では位置ズレの影響が大きく出るが、この実施例のようにステップ部１５，１６に対向するように折れ曲がり部１４ａ，１４ｂを設けた内部アース電極１３を用いることにより、効果的に特性ばらつきが低減される。

　図４（ｄ）は、内部アース電極１３の共振電極１１，１２との対向部に凸部１７ａ，１７ｂをパターン形成した例である。この様な内部アース電極パターンを用いても、上記実施例と同様に外部アース電極の影響を避けることができる。

　この発明は上記実施例に限られない。例えば実施例では、入出力電極２１，２２を同じ誘電体層に形成したが、入力電極２１と出力電極２２を共振電極１１，１２が形成された誘電体層の上下に配置される誘電体層に分けて配設する構造としてもよい。また、結合電極４１や付加容量電極４２，４３を用いない構造や、これらを共振電極１１，１２が形成された誘電体層を挟んで上下に配置する構造とした場合にも同様にこの発明を適用することができる。更に、実施例では２本の共振電極を持つ場合を説明したが、３本以上の共振電極を持つフィルタにも同様にこの発明を適用することが可能である。

この発明の一実施例による積層型誘電体フィルタの分解斜視図である。同実施例の外観斜視図である。同実施例のフィルタの等価回路である。他の実施例の内部アース電極パターンである。従来の積層型誘電体フィルタの分解斜視図である。同従来例の共振電極パターンである。同従来例の中心周波数の共振電極開放端側ギャップ依存性を示す特性図である。他の従来例の内部アース電極パターンを示す。

符号の説明

　１０…第１の誘電体層、１１，１２…共振電極、１３…内部アース電極、２０…第２の誘電体層、２１，２２…入出力電極、３０，４０…誘電体層、５０…外部アース電極、６０，６１，７０，７１…外部入出力電極、１４ａ，１４ｂ…折れ曲がり部。

Claims

　ストリップライン型共振器を構成するｎ本（ｎは２以上の整数）の共振電極が形成された誘電体層と、前記共振電極に結合する入出力電極が形成された誘電体層とを含む複数の誘電体層の積層体により構成され、前記積層体の外面に前記共振電極の接地端が接続される外部アース電極、及び前記入出力電極がそれぞれ接続される外部入出力電極が形成された積層型誘電体フィルタにおいて、
　前記ｎ本の共振電極が形成された誘電体層の前記共振電極と同一面上の前記ｎ本の共振電極の開放端側端部に、前記ｎ本の共振電極の開放端と面方向に所定ギャップをもって対向する内部アース電極が、前記ｎ本の共振電極の配列領域のみをカバーする連続パターンとして配設されている
　ことを特徴とする積層型誘電体フィルタ。
　ストリップライン型共振器を構成するｎ本（ｎは２以上の整数）の共振電極が形成された誘電体層と、前記共振電極に結合する入出力電極が形成された誘電体層とを含む複数の誘電体層の積層体により構成され、前記積層体の外面に前記共振電極の接地端が接続される外部アース電極、及び前記入出力電極がそれぞれ接続される外部入出力電極が形成された積層型誘電体フィルタにおいて、
　前記ｎ本の共振電極が形成された誘電体層の前記共振電極と同一面上の前記ｎ本の共振電極の開放端側端部に、前記ｎ本の共振電極の開放端と面方向に所定ギャップをもって対向する内部アース電極が、前記ｎ本の共振電極の配列領域よりも広い領域をカバーし、且つ前記共振電極との対向部に凸部を形成した連続パターンとして配設されている
　ことを特徴とする積層型誘電体フィルタ。