JP2005295300A

JP2005295300A - 誘電体フィルタ

Info

Publication number: JP2005295300A
Application number: JP2004108877A
Authority: JP
Inventors: Takafumi Nogi; 貴文野木
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2004-04-01
Filing date: 2004-04-01
Publication date: 2005-10-20

Abstract

【課題】積層数を減らした小型の誘電体フィルタを提供することにある。
【解決手段】複数個の誘電体層１ａ〜１ｉを積層してなる積層体１の内部に、ＬＣ並列回路Ｆｐの一端側にＬＣ直列回路Ｆｓを接続したフィルタ素子を配設してなる誘電体フィルタにおいて、ＬＣ並列回路Ｆｐの容量成分Ｃ_１とＬＣ直列回路Ｆｓの容量成分Ｃ_２とが共通の誘電体層１ｆ内に形成されている
【選択図】図２

Description

本発明は、内部にＬＣ共振回路を有した積層型の誘電体フィルタに関するものである。

従来より、携帯電話等の高周波通信機器にＬＣ共振回路を内部に有した誘電体フィルタが用いられている。

かかる従来の誘電体フィルタは、例えば、複数個の誘電体層を積層してなる積層体の内部に、ＬＣ並列回路の一端側にＬＣ直列回路を接続したフィルタ素子を配設した構成のものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。

上記誘電体フィルタの周波数特性は、ＬＣ並列回路の共振によりインピーダンスが無限大となり信号の通過が阻止されることによって形成される減衰極と、ＬＣ直列回路が共振によりインピーダンスが無限小となり信号がグランド電位に流れることによって形成される減衰極とを有しており、このような２つの減衰極を形成することによって広い阻止域を形成するようにしている。
特許第３０２０８１５号公報

しかしながら、上述した従来の誘電体フィルタにおいては、ＬＣ並列回路及びＬＣ直列回路を構成するそれぞれの静電容量成分を異なる誘電体層に形成するようにしていることから、誘電体層の積層数が多くなってしまい、全体構造の小型化を図ることが困難であるという欠点を有していた。

本発明は上記欠点に鑑み案出されたもので、その目的は、誘電体層の積層数を少なくすることにより全体構造の小型化を図ることができる誘電体フィルタを提供することにある。

本発明の誘電体フィルタは、複数個の誘電体層を積層してなる積層体の内部に、ＬＣ並列回路の一端側にＬＣ直列回路を接続したフィルタ素子を配設してなる誘電体フィルタにおいて、前記ＬＣ並列回路の容量成分Ｃ_１と前記ＬＣ直列回路の容量成分Ｃ_２とが共通の誘電体層内に形成されていることを特徴とするものである。

また本発明の誘電体フィルタは、前記ＬＣ並列回路の誘導成分Ｌ_１が、前記ＬＣ直列回路の前記容量電極と誘電体層を介して対向するように配設された周回パターンによって形成されていることを特徴とするものである。

更に本発明の誘電体フィルタは、前記ＬＣ並列回路の他端側に入力端子が、一端側に出力端子が接続されており、該出力端子と前記ＬＣ並列回路の一端部との間に、一端側をグランド端子に接続した前記ＬＣ直列回路の他端側を接続するようにしたことを特徴とするものである。

本発明の誘電体フィルタによれば、ＬＣ並列回路の容量成分Ｃ_１と、ＬＣ直列回路の容量成分Ｃ_２とを共通の誘電体層内に形成するようにしたことから、誘電体層の積層数が少なくなり、全体構造の小型化を図ることができるようになる。またこの場合、２つの減衰極を形成するそれぞれのＬＣ回路（ＬＣ並列回路及びＬＣ直列回路）の容量成分が、共通の誘電体層内に形成されているため、誘電体層の厚み等がばらついても、この２つのＬＣ回路の容量成分比は変わらなくなっており、２つの減衰極の間隔をほとんど変化させることなく阻止域全体の減衰量を安定させることができる利点もある。

更に本発明の誘電体フィルタによれば、ＬＣ並列回路の誘導成分Ｌ_１を、ＬＣ直列回路の容量電極と誘電体層を介して対向するように配設させておくことにより、ＬＣ並列回路の誘導成分Ｌ_１である周回パターンとＬＣ直列回路の容量電極との間にも容量成分が形成されることとなり、これによって良好な周波数特性が得られ易くなる。しかも、１つの容量電極で２つの容量成分が形成されるようになっているため、誘電体フィルタの構成も簡素化される。

また更に本発明の誘電体フィルタによれば、出力端子とＬＣ並列回路の一端部との間に、一端側をグランド端子に接続したＬＣ直列回路の他端側を接続させておくことにより、出力端子側のインピーダンスを低くして、外部の回路との整合性を高めることもできる。

以下、本発明を添付図面に基づいて詳細に説明する。

図１は本発明の誘電体フィルタの外観斜視図であり、図２は図１の誘電体フィルタの分解斜視図である。これらの図に示す誘電体フィルタは、積層体１の内部に導体パターンからなるフィルタ素子が配設され、外部に入力端子２、出力端子３及びグランド端子４が被着された構成となっている。

積層体１は、複数個の誘電体層１ａ〜１ｉを積層した構成となっており、誘電体層の材料としては、誘電体セラミック材料、焼結助剤、低融点ガラス材料等が用いられている。誘電体セラミック材料としては、例えばＴｉＯ_２−Ｎｄ_２Ｏ_３−ＢａＴｉＯ_３系等の高誘電率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には、焼結温度が低いので、同時焼成により得られる積層体であっても後述するような高導電率材料を内蔵することができるので、インピーダンスの低い伝送線路を備えた部品とすることが可能である。また焼結温度を低くする為に用いる焼結助剤としては、例えば、ＢｉＶＯ_４、ＣｕＯ、Ｌｉ_２Ｏ、Ｂ_２Ｏ_３等が用いられ、各誘電体層の厚みは、例えば５μｍ〜３００μｍに設定される。

積層体１の内部に配設される引出電極２ａ、３ａ、容量電極４ａ及び周回パターン５は、誘電体層間に導体パターンとして形成されており、導体パターンの材料としては、Ａｇ、Ａｇ−Ｐｄ、Ａｇ−Ｐｔ等のＡｇ合金を主成分とする導電材料が用いられ、例えば５μｍ〜２５μｍの厚みに形成される。

尚、上述した積層体１は、従来周知のセラミックグリーンシート積層法により製作される。具体的には、まずセラミック原料粉末に適当な有機溶剤等を添加・混合して泥漿状になすとともに、従来周知のドクターブレード法等を採用することによってセラミックグリーンシートを形成し、次に得られたセラミックグリーンシートに回路配線（図示せず）やビアホール導体を形成してこれらを積層し、しかる後、この積層体を所定の大きさに分割して、高温で焼成することにより製作される。その後、得られた積層体１の角部には、マイクロクラックの除去や欠けの発生を防止する目的で、バレル研磨等による面取りが施される。

また積層体表面のグランド端子２や入力端子３、出力端子４は、Ａｇ、Ａｇ−Ｐｄ、Ａｇ−Ｐｔ等のＡｇ合金を主成分とする導電材料等から成り、かかる導電材料を用いて作製した導体ペーストを積層体１の表面に従来周知のディップ法やスクリーン印刷等によって所定パターンに塗布し、これを高温で焼成することによって形成され、これらグランド端子２や入力端子３、出力端子４の表面には、導電性接着剤の濡れ性を良好とするために、更にＮｉメッキやＡｕメッキ，Ｓｎメッキ，半田メッキ等のメッキ処理が施される。

尚、上記積層体１の一主面（上面）には、製品の方向性を示す目的で、積層体１とは異なる色調を呈するマーキングパターン６を形成する場合もある。

本実施形態における誘電体フィルタの内部に配設されるフィルタ素子は、以下に示す構造を有する。

周回パターン５は、複数個のインダクタライン５ａ〜５ｇが誘電体層を貫通して形成されるビアホール導体によって接続されたものである。また周回パターン５は、一端側に出力端子３が接続され、他端側に入力端子２が接続されている。尚、ビアホール導体の材料については、上記導体パターンと同じ材料が用いられる。

上記周回パターン５の他端側と入力端子２との接続は、引出電極２ａを介して行われる。またこの入力側の引出電極２ａは、誘電体層１ｈを介して出力側の引出電極３ａの一方の容量形成部３ａａと対向して容量成分を形成する役割も有している。

上記出力側の引出電極３ａは、誘電体層１ｈ−１ｉ間に形成されており、他方の容量形成部３ａｂが誘電体層１ｈを介して容量電極４ａと対向して容量成分を形成している。上記容量電極４ａは、グランド端子４に接続するグランド電位の導体パターンである。

尚、本実施形態においては、上記容量電極４ａは入力側の引出電極２ａと共通の誘電体層１ｇ−１ｈ間に形成されている。

次に上述した構造のフィルタ素子を有する本実施形態の誘電体フィルタのフィルタ特性について図を用いて説明する。

図３は本実施形態の誘電体フィルタの等価回路図、図４はフィルタ特性を示す図であり、同図に示す誘電体フィルタの等価回路はＬＣ並列回路Ｆｐの一端側にＬＣ直列回路Ｆｓを接続したフィルタ素子を配設した構成を有している。

ＬＣ並列回路Ｆｐは、上記周回パターン５により形成される誘導成分Ｌ１と、引出電極２ａと誘電体層１ｈを挟んで対向する容量形成部３ａａとの間に形成される容量成分Ｃ_１とを有した構成となっている。上記構成のＬＣ並列回路Ｆｐは、一端側に出力端子３が接続され、他端側に入力端子２が接続される。

誘導成分Ｌ_１は、周回パターン５がコイル状を成して強い電磁誘導を有しており、容量成分Ｃ_１と特定の周波数においてＬＣ並列共振することによりインピーダンスが無限大となり、この周波数においては信号の通過が阻止されるので減衰極Ａが形成されることとなる。

ＬＣ直列回路Ｆｓは、上記容量形成部３ａｂの誘導成分Ｌ_２と、容量形成部３ａｂと誘電体層１ｈを挟んで対向する容量電極４ａとの間に形成される容量成分Ｃ_２とから構成される。

誘導成分Ｌ_２と容量成分Ｃ_２とは特定の周波数においてＬＣ直列共振することによりインピーダンスが無限小となり、この周波数においては信号がグランド端子に流れて出力端子まで到達しなくなるので減衰極Ｂが形成されることとなる。

上述した本実施形態の誘電体フィルタは、上記減衰極Ａ、Ｂが形成されることによって、入力端子２から出力端子３までの間に低周波数帯域の通過域と高周波数帯域の広い阻止域（図４参照）を有したＥＭＩノイズフィルタ等のローパスフィルタとして機能することとなる。

かかる本実施形態の誘電体フィルタにおいて特徴的な点は、ＬＣ並列回路の容量成分Ｃ_１と、ＬＣ直列回路の容量成分Ｃ_２とが共通の誘電体層１ｈ内に形成されていることである。

これによって誘電体層の積層数を少なくすることができるため、誘電体フィルタの全体構造を小型化することが可能となる。

またこの場合、２つの減衰極Ａ、Ｂを形成するそれぞれのＬＣ回路（ＬＣ並列回路Ｆｐ及びＬＣ直列回路Ｆｓ）の容量成分が、共通の誘電体層１ｈ内に形成されているため、誘電体層１ｈの厚み等がばらついても、この２つのＬＣ回路Ｆｐ，Ｆｓの容量成分比は変わらなくなっており、２つの減衰極Ａ、Ｂの間隔をほとんど変化させることなく阻止域全体の減衰量を安定させることができる。

更に本実施形態の誘電体フィルタによれば、ＬＣ並列回路Ｆｐの誘導成分Ｌ_１がＬＣ直列回路Ｆｓの容量電極４ａに対して誘電体層を介し対向するように配設されているため、ＬＣ並列回路Ｆｐの誘導成分Ｌ_１である周回パターン５とＬＣ直列回路Ｆｓの容量電極４ａとの間にも容量成分が形成されることとなり、これによって良好な周波数特性が得られ易くなる。しかも、１つの容量電極で２つの容量成分が形成されるようになっているため、誘電体フィルタの構成も簡素化される利点もある。

また更に、出力端子３とＬＣ並列回路Ｆｐの一端部との間には、一端側をグランド端子４に接続したＬＣ直列回路Ｆｓの他端側が接続されているため、出力端子３側のインピーダンスを低くして、外部の回路との整合性を高めることもできる。

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。

例えば、上述した実施形態においては積層体の内部に１個のフィルタ素子を有した誘電体フィルタを例にとって説明したが、これに代えて、例えば図５に示すように、積層体の内部に複数のフィルタ素子を有した多連型の誘電体フィルタにも適用可能である。

また上述した実施形態の誘電体フィルタにおいては、ＬＣ直列回路を出力端子側に接続するようにしたが、これに代えて、ＬＣ直列回路を入力端子側に接続するようにしても構わない。

更に上述した実施形態においては、誘電体層の材質としてセラミック材料を用いるようにしたが、これに代えて、誘電体層の材質として有機材料を用いたり、有機材料中にセラミックフィラーを含有させたセラミック−樹脂の複合材料を用いるようにしても構わない。

また更に上述した実施形態においては、Ａｇ合金を主成分とする導電材料を用いて導体パターンを形成するようにしたが、これに代えて、ＡｕやＣｕを主成分とする導電材料を用いて導体パターンを形成するようにしても構わない。これらの導電材料は、積層体表面のグランド電極２や入力端子電極３，出力端子電極４等に用いることができることは言うまでもない。

本発明の誘電体フィルタの一実施例を示す外観斜視図である。本発明の誘電体フィルタの一実施例を示す分解斜視図である。本発明の誘電体フィルタの等価回路図である。本発明の誘電体フィルタのフィルタ特性を示す図である。本発明の誘電体フィルタの他の実施例を示す外観斜視図である。

符号の説明

１、４１・・・積層体
２、４２・・・入力端子
２ａ・・・引出電極（入力側）
３、４３・・・出力端子
３ａ・・・引出電極（出力側）
３ａａ、３ａｂ・・・容量形成部
４、４４・・・グランド端子
４ａ・・・容量電極
５・・・周回パターン
５ａ〜５ｇ・・・インダクタパターン
６・・・マーキングパターン

Claims

複数個の誘電体層を積層してなる積層体の内部に、ＬＣ並列回路の一端側にＬＣ直列回路を接続したフィルタ素子を配設してなる誘電体フィルタにおいて、
前記ＬＣ並列回路の容量成分Ｃ_１と前記ＬＣ直列回路の容量成分Ｃ_２とが共通の誘電体層内に形成されていることを特徴とする誘電体フィルタ。
前記ＬＣ並列回路のインダクタンス成分Ｌ_１が、前記ＬＣ直列回路の容量電極と誘電体層を介して対向するように配設された周回パターンによって形成されていることを特徴とする請求項１に記載の誘電体フィルタ。
前記ＬＣ並列回路の他端側に入力端子が、一端側に出力端子が接続されており、該出力端子と前記ＬＣ並列回路の一端部との間に、一端側をグランド端子に接続した前記ＬＣ直列回路の他端側を接続するようにしたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の誘電体フィルタ。