JP2005229434A - 積層型フィルタ及び積層型フィルタアレイ - Google Patents
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Abstract
【課題】 減衰帯域幅を広げ、広帯域にわたりフィルタ効果を得ることが可能な積層型フィルタ及び積層型フィルタアレイを提供すること。
【解決手段】 積層型フィルタF1は、コイルを含むコイル部10、コンデンサを含むコンデンサ部20及び導体部30を備える。コイルは、導体パターン11a〜16aが形成された複数の非磁性体グリーンシート11〜16が積層されることにより構成される。コンデンサは、コンデンサ電極21a〜23aが形成された複数の非磁性体グリーンシート21〜23が積層されることにより構成される。導体部30は、導体パターン31a,32aが形成された複数の非磁性体グリーンシート31,32を有し、当該非磁性体グリーンシート31,32が積層されることにより構成される。コイルと導体部30の導体パターン31a,32aとの間で浮遊容量が発生する。
【選択図】 図2
【解決手段】 積層型フィルタF1は、コイルを含むコイル部10、コンデンサを含むコンデンサ部20及び導体部30を備える。コイルは、導体パターン11a〜16aが形成された複数の非磁性体グリーンシート11〜16が積層されることにより構成される。コンデンサは、コンデンサ電極21a〜23aが形成された複数の非磁性体グリーンシート21〜23が積層されることにより構成される。導体部30は、導体パターン31a,32aが形成された複数の非磁性体グリーンシート31,32を有し、当該非磁性体グリーンシート31,32が積層されることにより構成される。コイルと導体部30の導体パターン31a,32aとの間で浮遊容量が発生する。
【選択図】 図2
Description
本発明は、積層型フィルタ及び積層型フィルタアレイに関する。
この種の積層型フィルタとして、導体パターンが形成された複数の絶縁体が積層されることによって構成されたコイル部と、コンデンサ電極が形成された複数の絶縁体が積層されることによって構成されたコンデンサ部と、が積層されたものが知られている(例えば、特許文献1参照)。また、積層型フィルタアレイとして、複数の導体パターンがそれぞれ形成された複数の絶縁体が積層されることによって構成されたコイル部と、各導体パターンに対応するコンデンサ電極が形成された複数の絶縁体が積層されることによって構成されたコンデンサ部と、が積層されたものが知られている(例えば、特許文献2参照)。
特開2003−69358号公報
特開2003−51729号公報
昨今の電子機器においては、処理の高速化や、扱う信号の高周波化に伴って、ノイズの周波数帯域が広帯域化している。このため、従来の積層型フィルタ(積層型フィルタアレイ)では、フィルタとしてのノイズ除去機能を十分に得ることが難しくなりつつある。
本発明は、上記事情に鑑み、減衰帯域幅を広げ、広帯域にわたりフィルタ効果を得ることが可能な積層型フィルタ及び積層型フィルタアレイを提供することを目的とする。
本発明に係る積層型フィルタは、導体パターンが形成された複数の絶縁体が積層されることによって構成されるコイルを含むコイル部と、コンデンサ電極が形成された複数の絶縁体が積層されることによって構成されるコンデンサを含むコンデンサ部と、コイルとの間で浮遊容量を発生させる導体部と、が積層されていることを特徴とする。
本発明に係る積層型フィルタでは、コイルと導体部との間で浮遊容量が発生する。このため、減衰特性は、コンデンサのキャパシタンスとコイルのインダクタンスとで決まる共振周波数において減衰ピークを有すると共に、コンデンサ及び浮遊容量の合成キャパシタンスとコイルのインダクタンスとで決まる共振周波数において減衰ピークを有することとなる。この結果、減衰帯域幅が広がり、広帯域にわたりフィルタ効果を得ることができる。
また、上記導体部は、コイル部とコンデンサ部との間に配置されると共に、コイルの両端部のいずれか一方に電気的に接続される導体パターンが形成された絶縁体を有していることが好ましい。このように構成した場合、コイルとの間で浮遊容量を適切に発生させ得る構成の導体部を簡易且つ低コストにて実現することができる。
また、導体部の導体パターンは、コイル部の導体パターンに沿うように形成されていることが好ましい。このように構成した場合、導体部の導体パターンとコイル部の導体パターンとを共用することが可能となる。このため、導体部の導体パターンを新たに設計する必要がなく、設計コストの上昇を抑制することができる。また、コイル部の導体パターンを形成する工程を用いて、導体部の導体パターンを形成することができ、製造コストの上昇も抑制することができる。これらの結果、より一層安価な積層型フィルタを実現することができる。
本発明に係る積層型フィルタアレイは、複数の導体パターンがそれぞれ形成された複数の絶縁体が積層されることによって構成される複数のコイルを含むコイル部と、各コイルに対応するコンデンサ電極が形成された複数の絶縁体が積層されることによって構成される複数のコンデンサを含むコンデンサ部と、各コイルとの間で浮遊容量を発生させる導体部と、が積層されていることを特徴とする。
本発明に係る積層型フィルタアレイでは、コイル部の各導体パターンと導体部とのそれぞれの間で浮遊容量が発生する。このため、各コイルと当該各コイルに対応する各コンデンサとで構成されるフィルタの減衰特性は、コンデンサのキャパシタンスとコイルのインダクタンスとで決まる共振周波数において減衰ピークを有すると共に、コンデンサ及び浮遊容量の合成キャパシタンスとコイルのインダクタンスとで決まる共振周波数において減衰ピークを有することとなる。この結果、減衰帯域幅が広がり、広帯域にわたりフィルタ効果を得ることができる。
また、上記導体部は、コイル部とコンデンサ部との間に配置されると共に、各コイルにそれぞれ対応する複数の導体パターンが形成された絶縁体を有しており、導体部の各導体パターンは、対応するコイルの両端部のいずれか一方に電気的に接続されていることが好ましい。このように構成した場合、各コイルとの間で浮遊容量を適切に発生させ得る構成の導体部を簡易且つ低コストにて実現することができる。
また、導体部の各導体パターンは、対応するコイル部の各導体パターンに沿うように形成されていることが好ましい。このように構成した場合、導体部の導体パターンとコイル部の導体パターンとを共用することが可能となる。このため、導体部の導体パターンを新たに設計する必要がなく、設計コストの上昇を抑制することができる。また、コイル部の導体パターンを形成する工程を用いて、導体部の導体パターンを形成することができ、製造コストの上昇も抑制することができる。これらの結果、より一層安価な積層型フィルタアレイを実現することができる。
また、絶縁体は、非磁性体で形成されていることが好ましい。このように構成した場合、コンデンサのキャパシタンスとコイルのインダクタンスとで決まる共振周波数を高周波側に設定することが可能となり、より高帯域のノイズを除去することができる。
また、コイル部及び導体部の絶縁体は、磁性体で形成されていることが好ましい。このように構成した場合、コンデンサのキャパシタンスとコイルのインダクタンスとで決まる共振周波数を低周波側に設定することが可能となり、より低帯域のノイズを除去することができる。
本発明によれば、減衰帯域幅を広げ、広帯域にわたりフィルタ効果を得ることが可能な積層型フィルタ及び積層型フィルタアレイを提供することができる。
本発明の実施形態に係る積層型フィルタ及び積層型フィルタアレイについて図面を参照して説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。また、説明中、「上」及び「下」なる語を使用することがあるが、これは各図の上下方向に対応したものである。
(第1実施形態)
図1は、第1実施形態に係る積層型フィルタを示す斜視図である。図2は、第1実施形態に係る積層型フィルタの断面構成を説明するための概略図である。図3は、第1実施形態に係る積層型フィルタを示す分解斜視図である。図4は、第1実施形態に係る積層型フィルタの等価回路を説明するための図である。本第1実施形態は、本発明をL型の積層型3端子フィルタに適用したものである。
図1は、第1実施形態に係る積層型フィルタを示す斜視図である。図2は、第1実施形態に係る積層型フィルタの断面構成を説明するための概略図である。図3は、第1実施形態に係る積層型フィルタを示す分解斜視図である。図4は、第1実施形態に係る積層型フィルタの等価回路を説明するための図である。本第1実施形態は、本発明をL型の積層型3端子フィルタに適用したものである。
積層型フィルタF1は、図1に示されるように、素子1の長手方向の両端部に形成された一対の入出力電極3,5と、同じく素子1の側面に形成されたグランド電極7とを備えている。なお、素子1の底面は、積層型フィルタF1が外部基板(図示せず)に実装されたときに、当該外部基板に対向する面である。
積層型フィルタF1は、図2及び図3に示されるように、コイルLを含むコイル部10、コンデンサCを含むコンデンサ部20、及び導体部30を備えている。これらコイル部10、コンデンサ部20、及び導体部30が積層されることにより直方体形状の素子(積層体)1が構成されることとなる。導体部30は、コイル部10とコンデンサ部20との間に位置する。
コイルLは、導体パターン11a〜16aが形成された複数(本実施形態においては、6層)の非磁性体グリーンシート(絶縁体)11〜16が積層されることにより構成される。導体パターン11aは、非磁性体グリーンシート11の縁部に引き出され、非磁性体グリーンシート11の端面に露出している。導体パターン12a〜15aは、コイルLの略1ターン分に相当し、非磁性体グリーンシート12〜15上で略C字状に巻き回されている。導体パターン16aは、非磁性体グリーンシート16の縁部に引き出され、非磁性体グリーンシート16の端面に露出している。導体パターン11a〜16aは、その端部同士が非磁性体グリーンシート11〜15にそれぞれ形成された貫通電極11b〜15bにより電気的に接続される。導体パターン11a〜16aは、相互に電気的に接続されることで、コイルLを構成することとなる。
導体パターン11aは、コイルLの一方の端部に位置することとなる。コイルLの一方の端部(導体パターン11a)は、素子1の縁部まで引き出されており、一方の入出力電極3に電気的に接続される。導体パターン16aは、コイルLの他方の端部に位置することとなる。コイルLの他方の端部(導体パターン16a)は、素子1の縁部まで引き出されており、他方の入出力電極5に電気的に接続される。
コンデンサCは、コンデンサ電極21a〜23aが形成された複数(本実施形態においては、3層)の非磁性体グリーンシート(絶縁体)21〜23が積層されることにより構成される。コンデンサ電極21a,23aは、素子1の側面を構成する非磁性体グリーンシート21,23の端面にそれぞれ露出する一対の導出部21b,23bを含んでおり、非磁性体グリーンシート21,23上で略矩形状に形成されている。コンデンサ電極22aは、一端が非磁性体グリーンシート22の端面に露出する導出部22bを含んでおり、非磁性体グリーンシート22上で略矩形状に形成されている。コンデンサ電極21a〜23aと、これらの間に位置する非磁性体グリーンシート21,22と、非磁性体グリーンシート23とが、コンデンサCを構成することとなる。
コンデンサ電極21a,23aの導出部21b,23bは、グランド電極7に電気的に接続される。コンデンサ電極22aの導出部22bは、一方の入出力電極3に電気的に接続される。これにより、コンデンサ電極22aは、コイルLの一方の端部(導体パターン11a)に電気的に接続されることとなる。本実施形態においては、コンデンサ電極22aは信号用の電極とされ、コンデンサ電極21a,23aは接地用の電極とされる。
導体部30は、導体パターン31a,32aが形成された複数(本実施形態においては、2層)の非磁性体グリーンシート(絶縁体)31,32を有し、当該非磁性体グリーンシート31,32が積層されることにより構成される。導体部30は、非磁性体グリーンシート31が非磁性体グリーンシート16と重なり合うように、コイル部10に積層されている。
導体パターン31aは、非磁性体グリーンシート31の縁部に引き出され、非磁性体グリーンシート31の端面に露出している。導体パターン32aは、コイルLの略1ターン分に相当し、非磁性体グリーンシート32上で略C字状に巻き回されている。導体パターン31aは、導体パターン11aに沿うように形成されており、当該導体パターン11aと同じ形状を呈している。導体パターン32aは、導体パターン12a〜15aに沿うように形成されており、導体パターン12a,14aと同じ形状を呈している。導体パターン31a,32aは、その端部同士が非磁性体グリーンシート31に形成された貫通電極31bにより電気的に接続される。
導体パターン31aは、一方の入出力電極3に電気的に接続される。これにより、導体パターン31aは、コイルLの一方の端部(導体パターン11a)に電気的に接続されることとなる。
コンデンサ部20(非磁性体グリーンシート21)と導体部30(非磁性体グリーンシート32)との間には、コンデンサ電極21aと導体パターン32aとの間の距離を調整するための非磁性体グリーンシート41が積層されている。コイル部10(非磁性体グリーンシート11)の上部には、導体パターン11aを保護するためのベース層とされる非磁性体グリーンシート42が積層されている。非磁性体グリーンシート41,42は、電気絶縁性も有している。
非磁性体グリーンシート11〜16,31,32,41,42は、例えばFe2O3、ZnO及びCuOの混合粉を原料としたスラリーをフィルム上にドクターブレード法により塗布して形成したものを用いることができる。非磁性体グリーンシート21〜23は、例えばTiO2、CuO及びNiOの混合粉を原料としたスラリーをフィルム上にドクターブレード法により塗布して形成したものを用いることができる。非磁性体グリーンシート11〜16,21〜23,31,32,41,42の厚みは、例えば18μm程度である。
導体パターン11a〜16a,31a,32aとコンデンサ電極21a〜23aとは、例えば、銀を主成分とする導体ペーストをスクリーン印刷した後、乾燥することによって形成される。
素子1は、導体パターン11a〜16a,31a,32aが形成された非磁性体グリーンシート11〜16,31,32と、コンデンサ電極21a〜23aが形成された非磁性体グリーンシート21〜23と、非磁性体グリーンシート41,42とを、図3に示されるように積層して圧着し、チップ単位に切断した後に所定温度(例えば、800〜900℃)にて焼成することにより、得られる。素子1は、例えば、焼成後における長手方向の長さが1.0mm程度、幅と高さが0.5mm程度となるようにする。
入出力電極3,5及びグランド電極7は、上述するように得られた素子1の外面に銀を主成分とする電極ペーストを転写した後に所定温度(例えば、700℃程度)にて焼き付け、更に電気めっきを施すことにより、形成される。電気めっきには、CuとNiとSn、NiとSn、NiとAu、NiとPdとAu、NiとPdとAg、又は、NiとAg等を用いることができる。
導体パターン11a〜16a,31a,32aの焼成後における幅は、例えば70μ程度に設定される。導体パターン11a〜16a,31a,32aの焼成後における厚みは、例えば12μ程度に設定される。コンデンサ電極21a〜23aの焼成後における厚みは、例えば6μm程度に設定される。
上述した構成の積層型フィルタF1においては、図4に示されるように、コイルLとコンデンサCとでL型回路を構成している。このとき、コイルLと導体部30の導体パターン31a,32aとの間で浮遊容量Csが発生する。
以上のように、本第1実施形態においては、コイルLと導体部30(導体パターン31a,32a)との間で浮遊容量Csが発生する。このため、積層型フィルタF1の減衰特性は、コンデンサCのキャパシタンスとコイルLのインダクタンスとで決まる共振周波数において減衰ピークを有すると共に、コンデンサC及び浮遊容量Csの合成キャパシタンスとコイルLのインダクタンスとで決まる共振周波数において減衰ピークを有することとなる。この結果、減衰帯域幅が広がり、広帯域にわたりフィルタ効果を得ることができる。
また、本第1実施形態において、導体部30は、コイル部10とコンデンサ部20との間に配置されると共に、コイルLの一方の端部に電気的に接続される導体パターン31a,32aが形成された非磁性体グリーンシート31,32を有している。これにより、コイルLとの間で浮遊容量Csを適切に発生させ得る構成の導体部30を簡易且つ低コストにて実現することができる。
また、本第1実施形態において、導体部30の導体パターン31a,32aは、コイル部10の導体パターン11a〜15aに沿うように形成されている。これにより、導体部30の導体パターン31a,32aとコイル部10の導体パターン11a〜15aとを共用することが可能となる。このため、導体部30の導体パターン31a,32aを新たに設計する必要がなく、設計コストの上昇を抑制することができる。また、コイル部10の導体パターン11a〜15aを形成する工程を用いて、導体部30の導体パターン31a,32aを形成することができ、製造コストの上昇も抑制することができる。これらの結果、より一層安価な積層型フィルタF1を実現することができる。
また、本第1実施形態においては、絶縁体として非磁性体グリーンシート11〜16,21〜23,31,32を用いている。これにより、コンデンサCのキャパシタンスとコイルLのインダクタンスとで決まる共振周波数を高周波側に設定することが可能となり、より高帯域のノイズを除去することができる。
なお、本第1実施形態において、コイル部10及び導体部30の絶縁体は、磁性体で形成してもよい。この場合、コンデンサCのキャパシタンスとコイルLのインダクタンスとで決まる共振周波数を低周波側に設定することが可能となり、より低帯域のノイズを除去することができる。コイル部10及び導体部30の絶縁体としては、非磁性体グリーンシート11〜16,31,32の代わりに、磁性体グリーンシートを用いることができる。磁性体グリーンシートは、例えばフェライト(例えば、Ni−Cu−Zn系フェライト、Ni−Cu−Zn−Mg系フェライト、Cu−Zn系フェライト、又は、Ni−Cu系フェライト等)粉末の磁性体粉末をバインダーで結着させてシート状に形成したものが用いられる。
また、導体部30の導体パターン31aを導体パターン16aに沿うように形成し、導体パターン31aを他方の入出力電極5に電気的に接続するように構成してもよい。
また、コンデンサ電極22aの導出部22bは、他方の入出力電極5に電気的に接続されていてもよい。この場合、積層型フィルタF1は、図5に示される等価回路を構成することとなる。もちろん、コイルLと導体部30の導体パターン31a,32aとの間で浮遊容量Csが発生する。
(第2実施形態)
図6は、第2実施形態に係る積層型フィルタアレイを示す斜視図である。図7は、第2実施形態に係る積層型フィルタアレイを示す分解斜視図である。図8は、第2実施形態に係る積層型フィルタアレイに含まれるコイル部を示す分解斜視図である。図9は、第2実施形態に係る積層型フィルタアレイに含まれる導体部を示す分解斜視図である。図10は、第2実施形態に係る積層型フィルタアレイの等価回路を説明するための図である。本第2実施形態は、本発明をL型の積層型3端子フィルタアレイに適用したものである。
図6は、第2実施形態に係る積層型フィルタアレイを示す斜視図である。図7は、第2実施形態に係る積層型フィルタアレイを示す分解斜視図である。図8は、第2実施形態に係る積層型フィルタアレイに含まれるコイル部を示す分解斜視図である。図9は、第2実施形態に係る積層型フィルタアレイに含まれる導体部を示す分解斜視図である。図10は、第2実施形態に係る積層型フィルタアレイの等価回路を説明するための図である。本第2実施形態は、本発明をL型の積層型3端子フィルタアレイに適用したものである。
積層型フィルタアレイF2は、図6に示されるように、素子51の一方の側面に形成された複数(本実施形態においては、4個)の入出力電極3と、素子51の他方の側面に形成された複数(本実施形態においては、4個)の入出力電極5と、素子51の長手方向の両端部に形成された一対のグランド電極7とを備えている。
積層型フィルタアレイF2は、図7に示されるように、複数のコイルLを含むコイル部10、複数のコンデンサCを含むコンデンサ部20、及び導体部30を備えている。これらコイル部10、コンデンサ部20、及び導体部30が積層されることにより直方体形状の素子(積層体)51が構成されることとなる。
各コイルLは、図8にも示されるように、複数(本実施形態においては、4個)の導体パターン11a〜11a,…,16a〜16aがそれぞれ形成された複数の非磁性体グリーンシート11〜16が積層されることにより構成される。各導体パターン11aは、互いに所定の間隔を有した状態で、素子51の長手方向に併設されている。導体パターン11a同士は、電気的に絶縁されている。各導体パターン12a〜15aは、導体パターン11aと同じく、互いに所定の間隔を有した状態で、素子51の長手方向に併設されている。導体パターン12a〜15a同士は、電気的に絶縁されている。各導体パターン16aは、導体パターン11a〜15aと同じく互いに所定の間隔を有した状態で、素子51の長手方向に併設されている。導体パターン16a同士は、電気的に絶縁されている。各導体パターン11a〜16aは、貫通電極11b〜15bによって相互に電気的に接続されることで、各コイルLを構成する。本実施形態では、コイル部10内に、4個のコイルLが併設されることとなる。
各コンデンサCは、図7に示されるように、各コイルLに対応するコンデンサ電極61a〜68aが形成された複数(本実施形態においては、8層)の非磁性体グリーンシート(絶縁体)61〜68が積層されることにより構成される。各コンデンサ電極61a,63a,65a,67aは、非磁性体グリーンシート61,63,65,67の端面にそれぞれ露出する一対の導出部61b,63b,65b,67bを含んでおり、各非磁性体グリーンシート61,63,65,67上で略矩形状に形成されている。各コンデンサ電極62a,64a,66a,68aは、素子51の側面を構成する非磁性体グリーンシート62,64,66,68の端面に露出する導出部62b,64b,66b,68bを含んでおり、各非磁性体グリーンシート62,64,66,68上で略矩形状に形成されている。各導出部62b,64b,66b,68bは、素子51の長手方向にずれて配置されている。
コンデンサ電極61a,62aと、これらの間に位置する非磁性体グリーンシート61とが、1個のコンデンサCを構成する。コンデンサ電極63a,64aと、これらの間に位置する非磁性体グリーンシート63とが、1個のコンデンサCを構成する。コンデンサ電極65a,66aと、これらの間に位置する非磁性体グリーンシート65とが、1個のコンデンサCを構成する。コンデンサ電極67a,68aと、これらの間に位置する非磁性体グリーンシート67とが、1個のコンデンサCを構成する。本実施形態では、コンデンサ部20内に、4個のコンデンサCが積層方向に併設されることとなる。
コンデンサ電極61a,63a,65a,67aの導出部61b,63b,65b,67bは、グランド電極7に電気的に接続される。コンデンサ電極62a,64a,66a,68aの導出部62b,64b,66b,68bは、一方の入出力電極3に電気的に接続される。これにより、コンデンサ電極62a,64a,66a,68aは、対応するコイルLの一方の端部(導体パターン11a)に電気的に接続されることとなる。本実施形態においては、コンデンサ電極62b,64b,66b,68bは信号用の電極とされ、コンデンサ電極61a,63a,65a,67aは接地用の電極とされる。
導体部30は、図9にも示されるように、複数(本実施形態においては、4個)の導体パターン31a〜31a,32a〜32aが形成された複数の非磁性体グリーンシート31,32を有し、当該非磁性体グリーンシート31,32が積層されることにより構成される。各導体パターン31aは、互いに所定の間隔を有した状態で、素子51の長手方向に併設されている。導体パターン31a同士は、電気的に絶縁されている。各導体パターン32aは、導体パターン31aと同じく、互いに所定の間隔を有した状態で、素子51の長手方向に併設されている。導体パターン32a同士は、電気的に絶縁されている。各導体パターン31aは、対応するコイルLの一方の端部(導体パターン11a)に電気的に接続される。
非磁性体グリーンシート61〜68は、非磁性体グリーンシート21〜23と同じく、例えばTiO2、CuO及びNiOの混合粉を原料としたスラリーをフィルム上にドクターブレード法により塗布して形成したものを用いることができる。非磁性体グリーンシート61〜68の厚みは、例えば18μm程度である。
コンデンサ電極61a〜68aは、コンデンサ電極21a〜23aと同じく、例えば、銀を主成分とする導体ペーストをスクリーン印刷した後、乾燥することによって形成される。
素子51は、導体パターン11a〜16a,31a,32aが形成された非磁性体グリーンシート11〜16,31,32と、コンデンサ電極61a〜68aが形成された非磁性体グリーンシート61〜68と、非磁性体グリーンシート41,42とを、図7に示されるように積層して圧着し、チップ単位に切断した後に所定温度(例えば、800〜900℃)にて焼成することにより、得られる。素子51は、例えば、焼成後における長手方向の長さが2.0mm程度、幅が1.0mm程度、高さが0.5mm程度となるようにする。
上述した構成の積層型フィルタアレイF2においては、図10に示されるように、各コイルLと、当該各コイルLに対応する各コンデンサCとでL型回路を構成している。このとき、各コイルLと導体部30の各導体パターン31a,32aとの間で浮遊容量Csがそれぞれ発生する。
以上のように、本第2実施形態においては、コイル部10の各導体パターン11a〜15aと導体部30(導体パターン31a,32a)とのそれぞれの間で浮遊容量Csが発生する。このため、各コイルLと当該各コイルLに対応する各コンデンサCとで構成される積層型フィルタアレイF2の減衰特性は、コンデンサCのキャパシタンスとコイルLのインダクタンスとで決まる共振周波数において減衰ピークを有すると共に、コンデンサC及び浮遊容量Csの合成キャパシタンスとコイルLのインダクタンスとで決まる共振周波数において減衰ピークを有することとなる。この結果、減衰帯域幅が広がり、広帯域にわたりフィルタ効果を得ることができる。
また、本第2実施形態において、導体部30は、各コイルLにそれぞれ対応する複数の導体パターン31a,32aが形成された非磁性体グリーンシート31,32を有しており、導体部30の各導体パターン31a,32aは、対応するコイルLの一方の端部(導体パターン11a)に電気的に接続されている。これにより、各コイルLとの間で浮遊容量Csを適切に発生させ得る構成の導体部30を簡易且つ低コストにて実現することができる。
また、本第2実施形態において、導体部30の各導体パターン31a,32aは、第1実施形態と同じく、対応するコイル部10の各導体パターン11a〜15aに沿うように形成されている。これにより、導体部30の導体パターン31a,32aとコイル部10の導体パターン11a〜15aとを共用することが可能となる。このため、導体部30の導体パターン31a,32aを新たに設計する必要がなく、設計コストの上昇を抑制することができる。また、コイル部10の導体パターン11a〜15aを形成する工程を用いて、導体部30の導体パターン31a,32aを形成することができ、製造コストの上昇も抑制することができる。これらの結果、より一層安価な積層型フィルタアレイF2を実現することができる。
(第3実施形態)
図11は、第3実施形態に係る積層型フィルタアレイを示す分解斜視図である。図12及び図13は、第3実施形態に係る積層型フィルタアレイに含まれるコイル部を示す分解斜視図である。図14は、第3実施形態に係る積層型フィルタアレイに含まれるコンデンサ部を示す分解斜視図である。図15は、第3実施形態に係る積層型フィルタアレイの等価回路を説明するための図である。本第3実施形態は、本発明をT型の積層型3端子フィルタアレイに適用したものである。
図11は、第3実施形態に係る積層型フィルタアレイを示す分解斜視図である。図12及び図13は、第3実施形態に係る積層型フィルタアレイに含まれるコイル部を示す分解斜視図である。図14は、第3実施形態に係る積層型フィルタアレイに含まれるコンデンサ部を示す分解斜視図である。図15は、第3実施形態に係る積層型フィルタアレイの等価回路を説明するための図である。本第3実施形態は、本発明をT型の積層型3端子フィルタアレイに適用したものである。
積層型フィルタアレイF3は、図11に示されるように、複数のコイルLを含む一対のコイル部10A,10B、複数のコンデンサCを含むコンデンサ部20、及び導体部30を備えている。これらコイル部10A,10B、コンデンサ部20、及び導体部30が積層されることにより直方体形状の素子(積層体)が構成されることとなる。コンデンサ部20は、コイル部10Aとコイル部10Bとの間に位置する。導体部30は、コイル部10Aとコンデンサ部20との間に位置する。なお、積層型フィルタアレイF3は、図15にも示されるように、積層型フィルタアレイF2と同じく、素子の一方の側面に形成された4個の入出力電極3と、素子の他方の側面に形成された4個の入出力電極5と、素子の長手方向の両端部に形成された一対のグランド電極7とを備えている。
一方のコイル部10Aの各コイルLは、図12にも示されるように、複数(本実施形態においては、4個)の導体パターン71a〜71a,…,76a〜76aがそれぞれ形成された複数の非磁性体グリーンシート71〜76が積層されることにより構成される。コイルLは、導体パターン71a〜76aが形成された複数(本実施形態においては、6層)の非磁性体グリーンシート(絶縁体)71〜76が積層されることにより構成される。
各導体パターン71aは、非磁性体グリーンシート71の縁部に引き出され、非磁性体グリーンシート71の端面に露出している。各導体パターン71aは、互いに所定の間隔を有した状態で、素子の長手方向に併設されている。導体パターン71a同士は、電気的に絶縁されている。各導体パターン72a〜75aは、非磁性体グリーンシート72〜75上で略C字状に巻き回されている。各導体パターン72a〜75aは、導体パターン71aと同じく、互いに所定の間隔を有した状態で、素子の長手方向に併設されている。導体パターン72a〜75a同士は、電気的に絶縁されている。各導体パターン76aは、非磁性体グリーンシート76上で、導体パターン71a〜75aと同じく互いに所定の間隔を有した状態で、素子の長手方向に併設されている。導体パターン76a同士は、電気的に絶縁されている。
各導体パターン71a〜76aは、その端部同士が非磁性体グリーンシート71〜75にそれぞれ形成された貫通電極71b〜75bにより電気的に接続される。各導体パターン71a〜76aは、相互に電気的に接続されることで、各コイルLを構成することとなる。本実施形態では、コイル部10A内に、4個のコイルLが併設されることとなる。
他方のコイル部10Bの各コイルLは、図13にも示されるように、複数(本実施形態においては、4個)の導体パターン81a〜81a,…,87a〜87aがそれぞれ形成された複数の非磁性体グリーンシート81〜87が積層されることにより構成される。コイルLは、導体パターン81a〜87aが形成された複数(本実施形態においては、7層)の非磁性体グリーンシート(絶縁体)81〜87が積層されることにより構成される。
各導体パターン81aは、非磁性体グリーンシート81の縁部に引き出され、非磁性体グリーンシート81の端面(各導体パターン71aが露出する端面と反対側の端面)に露出している。各導体パターン81aは、互いに所定の間隔を有した状態で、素子の長手方向に併設されている。導体パターン81a同士は、電気的に絶縁されている。各導体パターン82a〜86aは、非磁性体グリーンシート82〜86上で略C字状に巻き回されている。各導体パターン82a〜86aは、導体パターン81aと同じく、互いに所定の間隔を有した状態で、素子の長手方向に併設されている。導体パターン82a〜86a同士は、電気的に絶縁されている。各導体パターン87aは、非磁性体グリーンシート87上で、導体パターン81a〜86aと同じく互いに所定の間隔を有した状態で、素子の長手方向に併設されている。導体パターン87a同士は、電気的に絶縁されている。
各導体パターン81a〜87aは、その端部同士が非磁性体グリーンシート81〜86にそれぞれ形成された貫通電極81b〜86bにより電気的に接続される。各導体パターン81a〜87aは、相互に電気的に接続されることで、各コイルLを構成することとなる。本実施形態では、コイル部10B内に、4個のコイルLが併設されることとなる。
各コンデンサCは、図14にも示されるように、各コイルLに対応するコンデンサ電極91a〜98aが形成された複数(本実施形態においては、8層)の非磁性体グリーンシート(絶縁体)91〜98が積層されることにより構成される。各コンデンサ電極91a,93a,95a,97aは、非磁性体グリーンシート91,93,95,97の端面にそれぞれ露出する一対の導出部91b,93b,95b,97bを含んでおり、各非磁性体グリーンシート91,93,95,97上で略矩形状に形成されている。各コンデンサ電極92a,94a,96a,98aは、導出部92b,94b,96b,98bを含んでおり、各非磁性体グリーンシート92,94,96,98上で略矩形状に形成されている。各導出部92b,94b,96b,98bは、素子の長手方向にずれて配置されている。
コンデンサ電極91a,92aと、これらの間に位置する非磁性体グリーンシート91とが、1個のコンデンサCを構成する。コンデンサ電極93a,94aと、これらの間に位置する非磁性体グリーンシート93とが、1個のコンデンサCを構成する。コンデンサ電極95a,96aと、これらの間に位置する非磁性体グリーンシート95とが、1個のコンデンサCを構成する。コンデンサ電極97a,98aと、これらの間に位置する非磁性体グリーンシート97とが、1個のコンデンサCを構成する。本実施形態では、コンデンサ部20内に、4個のコンデンサCが積層方向に併設されることとなる。
各導体パターン71aは、コイルLの一方の端部に位置することとなる。コイルLの一方の端部(導体パターン71a)は、一方の入出力電極3に電気的に接続される。各導体パターン81aは、コイルLの他方の端部に位置することとなる。コイルLの他方の端部(導体パターン81a)は、他方の入出力電極5に電気的に接続される。
コンデンサ電極91a,93a,95a,97aの導出部91b,93b,95b,97bは、グランド電極7に電気的に接続される。コンデンサ電極92a,94a,96a,98aの導出部92b,94b,96b,98bは、非磁性体グリーンシート31,32,41,76,91〜98にそれぞれ形成された貫通電極31c,32b,41a,76b,91c〜98cにより、対応する導体パターン76a及び導体パターン87aに電気的に接続される。これにより、コンデンサ電極92a,94a,96a,98aは、コイル部10Aの対応するコイルLの他方の端部(導体パターン76a)に電気的に接続され、コイル部10Bの対応するコイルLの一方の端部(導体パターン87a)に電気的に接続されることとなる。本実施形態においては、コンデンサ電極92b,94b,96b,98bは信号用の電極とされ、コンデンサ電極91a,93a,95a,97aは接地用の電極とされる。
非磁性体グリーンシート71〜76,81〜87は、非磁性体グリーンシート11〜16,31,32,41,42と同じく、例えばFe2O3、ZnO及びCuOの混合粉を原料としたスラリーをフィルム上にドクターブレード法により塗布して形成したものを用いることができる。非磁性体グリーンシート91〜98は、非磁性体グリーンシート21〜23,61〜68と同じく、例えばTiO2、CuO及びNiOの混合粉を原料としたスラリーをフィルム上にドクターブレード法により塗布して形成したものを用いることができる。非磁性体グリーンシート71〜76,81〜87,91〜98の厚みは、例えば18μm程度である。
コイル部10A,10B及び導体部30の絶縁体としては、非磁性体グリーンシート71〜76,81〜87,31,32の代わりに、磁性体グリーンシートを用いることができる。磁性体グリーンシートは、例えばフェライト(例えば、Ni−Cu−Zn系フェライト、Ni−Cu−Zn−Mg系フェライト、Cu−Zn系フェライト、又は、Ni−Cu系フェライト等)粉末の磁性体粉末をバインダーで結着させてシート状に形成したものが用いられる。
導体パターン71a〜76a,81a〜87aとコンデンサ電極91a〜98aとは、導体パターン11a〜16a,31a,32a及びコンデンサ電極21a〜23a,61a〜68aと同じく、例えば、銀を主成分とする導体ペーストをスクリーン印刷した後、乾燥することによって形成される。
素子は、導体パターン71a〜76a,81a〜87a,31a,32aが形成された非磁性体グリーンシート71〜76,81〜87,31,32と、コンデンサ電極91a〜98aが形成された非磁性体グリーンシート91〜98と、非磁性体グリーンシート41,42とを、図11に示されるように積層して圧着し、チップ単位に切断した後に所定温度(例えば、800〜900℃)にて焼成することにより、得られる。素子は、例えば、焼成後における長手方向の長さが2.0mm程度、幅が1.0mm程度、高さが0.5mm程度となるようにする。
上述した構成の積層型フィルタアレイF3においては、図15に示されるように、各コイルLと、当該各コイルLに対応する各コンデンサCとでT型回路を構成している。このとき、コイル部10Aの各コイルLと導体部30の各導体パターン31a,32aとの間で浮遊容量Csがそれぞれ発生する。
以上のように、本第3実施形態においては、コイル部10Aの各導体パターン71a〜75aと導体部30(導体パターン31a,32a)とのそれぞれの間で浮遊容量Csが発生する。このため、第2実施形態と同じく、減衰帯域幅が広がり、広帯域にわたりフィルタ効果を得ることができる。
また、本第3実施形態において、導体部30の各導体パターン31a,32aは、第2実施形態と同じく、対応するコイル部10Aの各導体パターン71a〜75aに沿うように形成されている。このため、より一層安価な積層型フィルタアレイF3を実現することができる。
(第4実施形態)
図16は、第4実施形態に係る積層型フィルタアレイを示す分解斜視図である。図17は、第4実施形態に係る積層型フィルタアレイに含まれるコイル部を示す分解斜視図である。図18は、第4実施形態に係る積層型フィルタアレイの等価回路を説明するための図である。本第4実施形態は、本発明をπ型の積層型3端子フィルタアレイに適用したものである。
図16は、第4実施形態に係る積層型フィルタアレイを示す分解斜視図である。図17は、第4実施形態に係る積層型フィルタアレイに含まれるコイル部を示す分解斜視図である。図18は、第4実施形態に係る積層型フィルタアレイの等価回路を説明するための図である。本第4実施形態は、本発明をπ型の積層型3端子フィルタアレイに適用したものである。
積層型フィルタアレイF4は、図16に示されるように、複数のコイルLを含むコイル部10、複数のコンデンサCを含む一対のコンデンサ部20A,20B、及び導体部30を備えている。これらコイル部10、コンデンサ部20A,20B、及び導体部30が積層されることにより直方体形状の素子(積層体)が構成されることとなる。コイル部10は、コンデンサ部20Aとコンデンサ部20Bとの間に位置する。導体部30は、コイル部10とコンデンサ部20Bとの間に位置する。なお、積層型フィルタアレイF4は、図18にも示されるように、積層型フィルタアレイF2,F3と同じく、素子の一方の側面に形成された4個の入出力電極3と、素子の他方の側面に形成された4個の入出力電極5と、素子の長手方向の両端部に形成された一対のグランド電極7とを備えている。
各コイルLは、図17にも示されるように、複数(本実施形態においては、4個)の導体パターン11a〜11a,…,16a〜16aがそれぞれ形成された複数の非磁性体グリーンシート11〜16が積層されることにより構成される。各導体パターン11a〜16aは、貫通電極11b〜15bにより相互に電気的に接続されることで、各コイルLを構成する。本実施形態では、コイル部10内に、4個のコイルLが併設されることとなる。
一方のコンデンサ部20Aの各コンデンサCは、図16に示されるように、第2実施形態におけるコンデンサ部20と同じく、各コイルLに対応するコンデンサ電極61a〜68aが形成された複数の非磁性体グリーンシート61〜68が積層されることにより構成される。
他方のコンデンサ部20Bの各コンデンサCは、図16に示されるように、各コイルLに対応するコンデンサ電極101a〜108aが形成された複数(本実施形態においては、8層)の非磁性体グリーンシート(絶縁体)101〜108が積層されることにより構成される。各コンデンサ電極102a,104a,106a,108aは、素子の側面を構成する非磁性体グリーンシート102,104,106,108の端面(導出部62b,64b,66b,68bが露出する端面とは反対側の端面)に露出する導出部102b,104b,106b,108bを含んでおり、各非磁性体グリーンシート102,104,106,108上で略矩形状に形成されている。各導出部102b,104b,106b,108bは、素子の長手方向にずれて配置されている。各コンデンサ電極101a,103a,105a,107aは、非磁性体グリーンシート101,103,105,107の端面にそれぞれ露出する一対の導出部101b,103b,105b,107bを含んでおり、各非磁性体グリーンシート101,103,105,107上で略矩形状に形成されている。
コンデンサ電極101a,102aと、これらの間に位置する非磁性体グリーンシート101とが、1個のコンデンサCを構成する。コンデンサ電極103a,104aと、これらの間に位置する非磁性体グリーンシート103とが、1個のコンデンサCを構成する。コンデンサ電極105a,106aと、これらの間に位置する非磁性体グリーンシート105とが、1個のコンデンサCを構成する。コンデンサ電極107a,108aと、これらの間に位置する非磁性体グリーンシート107とが、1個のコンデンサCを構成する。本実施形態では、コンデンサ部20B内に、4個のコンデンサCが積層方向に併設されることとなる。
コンデンサ電極101a,103a,105a,107aの導出部101b,103b,105b,107bは、グランド電極7に電気的に接続される。コンデンサ電極102a,104a,106a,108aの導出部102b,104b,106b,108bは、他方の入出力電極5に電気的に接続される。これにより、コンデンサ電極102a,104a,106a,108aは、対応するコイルLの他方の端部(導体パターン16a)に電気的に接続されることとなる。本実施形態においては、コンデンサ電極102a,104a,106a,108aは信号用の電極とされ、コンデンサ電極101a,103a,105a,107aは接地用の電極とされる。
非磁性体グリーンシート101〜108は、非磁性体グリーンシート21〜23,61〜68,91〜98と同じく、例えばTiO2、CuO及びNiOの混合粉を原料としたスラリーをフィルム上にドクターブレード法により塗布して形成したものを用いることができる。非磁性体グリーンシート101〜108の厚みは、例えば18μm程度である。
コンデンサ電極101a〜108aは、コンデンサ電極21a〜23a,61a〜68a,91a〜98aと同じく、例えば、銀を主成分とする導体ペーストをスクリーン印刷した後、乾燥することによって形成される。
素子は、導体パターン11a〜16a,31a,32aが形成された非磁性体グリーンシート11〜16,31,32と、コンデンサ電極61a〜68a,101a〜108aが形成された非磁性体グリーンシート61〜68,101〜108と、非磁性体グリーンシート41,42とを、図16に示されるように、積層して圧着し、チップ単位に切断した後に所定温度(例えば、800〜900℃)にて焼成することにより、得られる。素子は、例えば、焼成後における長手方向の長さが2.0mm程度、幅が1.0mm程度、高さが0.5mm程度となるようにする。
積層型フィルタアレイF4においては、図18に示されるように、各コイルLと、当該各コイルLに対応する各コンデンサCとでπ型回路を構成している。このとき、コイル部10の各コイルLと導体部30の各導体パターン31a,32aとの間で浮遊容量Csがそれぞれ発生する。
以上のように、本第4実施形態においては、コイル部10の各導体パターン11a〜15aと導体部30(導体パターン31a,32a)とのそれぞれの間で浮遊容量Csが発生する。このため、第2及び第3実施形態と同じく、減衰帯域幅が広がり、広帯域にわたりフィルタ効果を得ることができる。
ここで、本実施形態によって、減衰帯域幅が広がり、広帯域にわたりフィルタ効果を得ることができることを、実施例及び比較例によって、具体的に示す。実施例及び比較例では、周波数特性として挿入損失特性を求めている。
実施例では、第1実施形態の積層型フィルタF1と同じ構成の積層型フィルタを用いた。比較例では、導体部30を備えていない点を除いて上述した積層型フィルタF1と同じ構成の積層型フィルタを用いた。実施例及び比較例のいずれの積層型フィルタも、カットオフ周波数が100MHzとなるように設計されている。
実施例及び比較例の積層型フィルタの挿入損失特性を、図19に示す。実線IL1は実施例の積層型フィルタの挿入損失特性を示しており、破線IL2は、比較例の積層型フィルタの挿入損失特性を示している。減衰帯域、例えば−30dB減衰を保持する周波数帯域は、実施例の積層型フィルタでは1300〜2600MHzであるのに対し、比較例の積層型フィルタでは700〜2500MHzである。実施例の積層型フィルタの減衰特性は、コンデンサCのキャパシタンスとコイルLのインダクタンスとで決まる共振周波数において第1の減衰ピークP1を有すると共に、コンデンサC及び浮遊容量Csの合成キャパシタンスとコイルLのインダクタンスとで決まる共振周波数において第2の減衰ピークP2を有している。以上のことから、本実施形態の有効性が確認された。
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。例えば、第2〜第4実施形態の積層型フィルタアレイF2〜F4は、コイルL及びコンデンサCを含むフィルタを4組備える構成としているが、これに限られることなく、3組以下のフィルタを備える構成としてもよく、また、5組以上のフィルタを備える構成としてもよい。
また、積層型フィルタF1及び積層型フィルタアレイF2〜F4におけるコイルLのインダクタンスは、導体パターン11a〜16a,31a,32a,71a〜76a,81a〜87aの幅や層数等によって調整可能であり、上述した実施形態に限られるものではない。また、積層型フィルタF1及び積層型フィルタアレイF2〜F4におけるコンデンサCのキャパシタンスは、コンデンサ電極21a〜23a,61a〜68a,91a〜98a,101a〜108aの面積や層数等によって調整可能であり、上述した実施形態に限られるものではない。
また、第1〜第4実施形態においては、グリーンシートを積層すること(グリーンシート積層工法)により素子1,51を構成しているが、これに限られることなく、非磁性体スラリーを用い、当該非磁性体スラリー、導体パターン11a〜16a,31a,32a,71a〜76a,81a〜87a及びコンデンサ電極21a〜23a,61a〜68a,91a〜98a,101a〜108aを印刷して積層すること(印刷積層工法)により素子1,51を構成するようにしてもよい。
第1実施形態においては、本発明をL型の積層型3端子フィルタに適用しているが、これに限られることなく、本発明をT型、π型、又はダブルπ型の積層型3端子フィルタに適用してもよい。また、第2〜第4実施形態においては、本発明をL型、T型、π型の積層型3端子フィルタアレイにそれぞれ適用しているが、これに限られることなく、本発明をダブルπ型の積層型3端子フィルタアレイに適用してもよい。なお、コイル部10,10A,10BのコイルLのQ(quality factor)は、図20に示されるように、3以上が好ましく、更に好ましくは5以上である。これにより、フィルタ効果を確実に得ることができる。
10,10A,10B…コイル部、11〜16,21〜23,31,32,41,42,61〜68,71〜76,81〜87,91〜98,101〜108…非磁性体グリーンシート、11a〜16a,31a,32a,71a〜76a,81a〜87a…導体パターン、20,20A,20B…コンデンサ部、21a〜23a,61a〜68a,91a〜98a,101a〜108a…コンデンサ電極、30…導体部、C…コンデンサ、Cs…浮遊容量、F1…積層型フィルタ、F2,F3,F4…積層型フィルタアレイ、L…コイル。
Claims (12)
- 導体パターンが形成された複数の絶縁体が積層されることによって構成されるコイルを含むコイル部と、コンデンサ電極が形成された複数の絶縁体が積層されることによって構成されるコンデンサを含むコンデンサ部と、前記コイルとの間で浮遊容量を発生させる導体部と、が積層されていることを特徴とする積層型フィルタ。
- 前記導体部は、前記コイル部と前記コンデンサ部との間に配置されると共に、前記コイルの両端部のいずれか一方に電気的に接続される導体パターンが形成された絶縁体を有していることを特徴とする請求項1に記載の積層型フィルタ。
- 前記導体部の前記導体パターンは、前記コイル部の前記導体パターンに沿うように形成されていること特徴とする請求項2に記載の積層型フィルタ。
- 前記絶縁体は、非磁性体で形成されていることを特徴とする請求項2又は請求項3に記載の積層型フィルタ。
- 前記コイル部及び前記導体部の前記絶縁体は、磁性体で形成されていることを特徴とする請求項2又は請求項3に記載の積層型フィルタ。
- 前記コイルと前記コンデンサとで、L型回路、T型回路あるいはπ型回路を構成することを特徴とする請求項1〜請求項5のいずれか一項に記載の積層型フィルタ。
- 複数の導体パターンがそれぞれ形成された複数の絶縁体が積層されることによって構成される複数のコイルを含むコイル部と、前記各コイルに対応するコンデンサ電極が形成された複数の絶縁体が積層されることによって構成される複数のコンデンサを含むコンデンサ部と、前記各コイルとの間で浮遊容量を発生させる導体部と、が積層されていることを特徴とする積層型フィルタアレイ。
- 前記導体部は、前記コイル部と前記コンデンサ部との間に配置されると共に、前記各コイルにそれぞれ対応する複数の導体パターンが形成された絶縁体を有しており、
前記導体部の前記各導体パターンは、対応する前記コイルの両端部のいずれか一方に電気的に接続されていることを特徴とする請求項7に記載の積層型フィルタアレイ。 - 前記導体部の前記各導体パターンは、対応する前記コイル部の前記各導体パターンに沿うように形成されていること特徴とする請求項8に記載の積層型フィルタアレイ。
- 前記絶縁体は、非磁性体で形成されていることを特徴とする請求項8又は請求項9に記載の積層型フィルタアレイ。
- 前記コイル部及び前記導体部の前記絶縁体は、磁性体で形成されていることを特徴とする請求項8又は請求項9に記載の積層型フィルタアレイ。
- 前記各コイルと当該各コイルに対応する前記各コンデンサとで、L型回路、T型回路あるいはπ型回路を構成することを特徴とする請求項7〜請求項11のいずれか一項に記載の積層型フィルタアレイ。
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