JP2006166136A - 積層型バンドパスフィルタ - Google Patents

Abstract

【課題】 ストリップライン共振器で構成された積層型高周波バンドパスフィルタにおいて、優れた減衰特性を有すると共に、小型化・低背化が可能な積層型バンドパスフィルタを提供する。
【解決手段】 片側短絡ストリップ共振器電極２３ａ，２３ｂ，２３ｃが同一シート上に３個並列配置され、前記共振器電極の短絡側が互い違いに別方向になっていて、前記３個の並列配置されたストリップ共振器電極の短絡側と反対側には別層のシート上にそれぞれ前記共振器電極と対応する位置に波長短縮電極２２ａ，２２ｂ，２２ｃが配置され、前記３個の並列配置された共振器電極と別層のシート上に飛び越し容量電極２８が配置され、前記共振器電極のうち入出力側の共振器電極間同士が前記飛び越し容量電極により容量結合している。
【選択図】 図１

Description

本発明は、高周波無線回路、高周波モジュール基板などに使用される高周波バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）に係り、特にセラミックグリーンシート上に電極を配置し、これを積層して焼成することにより形成したセラミック積層型高周波バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）に関する。

積層型高周波バンドパスフィルタとして、２個以上のストリップライン共振器を結合させてセラミックチップ内に内層し、バンドパスフィルタ特性を得ているものが広く知られている。これらのセラミック積層型バンドパスフィルタは、例えば下記の特許文献に開示されている。
特開平０５−２４３８１０号公報 特開平０５−２８３９０６号公報 特開平０６−１２０７０４号公報 特開平０６−１５２２０２号公報

しかしながら、近年の無線機器の小型化、薄型化に伴い、このような積層型バンドパスフィルタも小型化と同時に低背化が要求されている。また、ＬＴＣＣ基板（低温焼成セラミック基板）にフィルタ類を内層化し、小型化した高周波モジュールも製品化されているが、この場合にも基板自体の低背化が要求されている。また、小型化・低背化しても、フィルタとしての良好な減衰特性が求められていることも勿論である。

本発明は上述した事情に鑑みて為されたもので、ストリップライン共振器で構成された積層型高周波バンドパスフィルタにおいて、優れた減衰特性を有すると共に、小型化・低背化が可能な積層型バンドパスフィルタを提供することを目的とする。

前記の課題を解決するために、本発明の積層型バンドパスフィルタは、片側短絡ストリップ共振器電極が同一シート上に３個並列配置され、前記共振器電極の短絡側が互い違いに別方向になっていて、前記３個の並列配置されたストリップ共振器電極の開放端側には別層のシート上にそれぞれ前記共振器電極の開放端側と対面する位置に波長短縮電極が配置され、前記３個の並列配置された共振器電極と別層のシート上に飛び越し容量電極が配置され、前記共振器電極のうち入出力側の共振器電極間同士が前記飛び越し容量電極により容量結合していることを特徴とする。

ここで、入出力電極が、前記共振器電極が配置されたシートと同一のシート上に配置され、前記共振器電極のうち入出力側の共振器電極に直接接続されていてもよく、また、入出力電極が、前記共振器電極が配置されたシートと別層のシート上に配置され、前記共振器電極のうち入出力側の共振器電極に容量結合により接続されていてもよい。

本発明の積層型バンドパスフィルタによれば、３個の同一シート上に並列配置された片側短絡ストリップ共振器電極の短絡側が互い違いになっているので、低背化しても結合が容易となり、結合の為の電極が不要である。その為、電極層を減らすことが可能である。加えて、前記共振器電極の開放端側と対面する位置に波長短縮電極が配置され、該波長短縮電極により小型化が可能となる。また、波長短縮電極を含む３個の並列配置された共振器電極のうち入出力側の共振器電極同士が飛び越し容量電極により容量結合しているので、通過帯域より低域側に２個の減衰極が形成され、低域側の減衰特性が優れたものになる。

これにより、小型・低背化を達成できるとともに、減衰特性の良好な積層型バンドパスフィルタが提供される。

以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照して説明する。なお、各図中、同一の機能を有する部材または要素には同一の符号を付して、その重複した説明を省略する。

図１は、本発明の第１実施形態の積層型バンドパスフィルタの分解斜視図を示す。誘電体もしくは磁性体のシート１１は保護層であり、電極は配置されていない。上記シート１２にはシールド電極層２１が形成され、内部電極層の最上部に配置され、奥側と手前側が露出し、外部ＧＮＤ端子４（図２参照）に接続されてシールド電極としての役割を果たす。

上記シート１３には波長短縮容量電極２２ａ，２２ｂ，２２ｃが形成されている。そして、上記シート１５には片側短絡ストリップ共振器電極２３ａ，２３ｂ，２３ｃが形成されている。波長短縮容量電極２２ａ，２２ｂ，２２ｃは、共振器電極２３ａ，２３ｂ，２３ｃのそれぞれの開放端に対向するように配置され、それぞれの電極の片側が露出しており外部ＧＮＤ端子と接続される。これにより、共振器電極２３ａ，２３ｂ，２３ｃと波長短縮容量電極２２ａ，２２ｂ，２２ｃ間で容量を形成している。この容量により、ストリップライン共振器電極の共振周波数が下がるので、ストリップライン共振器電極の長さを短くでき、部品の小型化が図れる。また、上記シート１６には入出力側の共振器電極２３ａ，２３ｃに対向するように飛び越し容量電極２８が形成されている。上記シート１７には、上部シールド電極２１と同様に下部のシールド電極２９が形成されている。

入出力側の共振器電極２３ａ，２３ｃには入出力電極２４，２５が接続されており、その入出力電極２４，２５はシート１５の左右の端部に露出し、入出力外部端子２，３（図２参照）に接続されている。

ここで、共振器電極２３ａ，２３ｂ，２３ｃは隣り合う共振器電極の短絡側が異なる方向になる様に配置されたインターデジタル結合となっている。インターデジタル結合なので、共振器電極２３ａ，２３ｂ，２３ｃ間の結合がコムライン型より大きくできる。また、シート１６に、入出力側の共振器電極２３ａ，２３ｃの一部に対向する様に飛び越し容量電極２８が形成されている。これにより、通過帯域より低域側に減衰極が２個形成されるので、低域側の減衰特性が非常に優れたものとなる。

図２はこの積層型バンドパスフィルタの外観図を示す。この積層型バンドパスフィルタは、表面実装型の積層バンドパスフィルタであり、左右の端面に入出力外部端子２，３を備え、奥側と手前側の側面がＧＮＤ外部端子４となっている。この積層型バンドパスフィルタは、誘電体または磁性体グリーンシートに導電性材料ペースト（Ａｇ、Ｃｕ等が主成分）を用いて電極パターンをスクリーン印刷等により形成し、積層し、焼成し、外部端子を設けることにより作製する。

図３は、波長短縮電極２２ａ，２２ｂ，２２ｃと、共振器電極２３ａ，２３ｂ，２３ｃ及びコの字型の飛び越し容量電極２８を上面から見た重なり具合を示す透視図である。この図に示す通り、飛び越し容量電極２８の２本のコの字型端部は入出力側の共振器電極２３ａ，２３ｃに対向する位置に配置され、共振器電極２３ａ，２３ｃと容量結合する。

この内部電極構造を備えたバンドパスフィルタの等価回路は、図４に示すようになる。Ｃｐ１は共振器電極２３ａの開放端側と波長短縮容量電極２２ａが対向することにより生じる容量を示す。Ｃｐ２は共振器電極２３ｂと波長短縮容量電極２２ｂが対向することにより生じる容量を示す。Ｃｐ３は共振器電極２３ｃと波長短縮容量電極２２ｃが対向することにより生じる容量を示す。また、Ｃａ１は共振器電極２３ａと飛び越し容量電極２８間で生じる飛び越し容量を示し、Ｃａ２は共振器電極２３ｃと、飛び越し容量電極２８間で生じる飛び越し容量を示す。この飛び越し容量Ｃａ１，Ｃａ２により通過帯域より低域に減衰極が２個形成される。

この積層型バンドパスフィルタの周波数特性を図５に示す。図５より、通過帯域より低域に減衰極が２個形成され、低域側の減衰特性が非常に優れていることが分かる。すなわち、通過帯域の低域側に極めてシャープな減衰特性が得られ、これにより良好なフィルタ特性が得られる。

図６は、本発明の第２実施形態の積層型バンドパスフィルタを示す。この構造は、入出力電極２４，２５を共振器電極２３ａ，２３ｂ，２３ｃとは別層のシート１８に設けた構造である。すなわち、両側の共振器電極２３ａ，２３ｃと容量結合で、入出力電極２４，２５を取り出している。それ以外は、基本的には図１の構造と同じである。等価回路は、図７に示す回路となり、Ｃｏ１、Ｃｏ２が入出力容量である。この入出力容量Ｃｏ１、Ｃｏ２は共振器電極２３ａと入出力電極２４、共振器電極２３ｃと入出力電極２５とが対向することにより形成されている。

図８は、本発明の第３実施形態の積層型バンドパスフィルタを示す。この実施形態においては、波長短縮容量Ｃｐ１，Ｃｐ２，Ｃｐ３はシールド電極２１とシート１３上の波長短縮電極２２ａ，２２ｂ，２２ｃが対向することによって形成される。波長短縮電極２２ａの一端はビアホールＶにてシート１５の共振器電極２３ａに接続され、波長短縮電極２２ｂの一端はビアホールＶにてシート１５の共振器電極２３ｂに接続され、波長短縮電極２２ｃの一端はビアホールＶにてシート１５の共振器電極２３ｃにそれぞれ接続されている。そしてシート１５上の共振器電極は隣り合う電極が異なる方向で側面に露出し外部ＧＮＤ端子と接続されている。また、飛び越し容量電極２８は波長短縮電極２２ａと飛び越し容量電極２８のコの字状端部と、波長短縮電極２２ｃと飛び越し容量電極２８のコの字状端部とがそれぞれ対向することにより形成されている。この様に構成された積層型バンドパスフィルタは、図４に示す等価回路と同様になり、同様の減衰特性が得られる。

図９は、本発明の第４実施形態の積層型バンドパスフィルタを示す。この実施形態は、上記第３実施形態と略同様であるが、共振器電極の構造が異なっている。すなわち、上記第３実施形態においては共振器電極２３ａ，２３ｂ，２３ｃの一端が側面に露出し外部側面ＧＮＤ端子に接続していたのに対し、この実施形態ではビアホールＶにて下側シールド電極３２に接続している。また、共振器電極２３ａ，２３ｂ，２３ｃの他の一端が波長短縮電極２２ａ，２２ｂ，２２ｃにビアホールＶにて接続されている。なお、上記第１乃至第３実施形態がチップ部品としての積層型バンドパスフィルタであるのに対し、第４実施形態はモジュール基板内部に内層するのに好適な一例である。

次に、この積層型バンドパスフィルタの製造方法について簡単に説明する。厚みが調整された誘電体（又は磁性体）のグリーンシート１１〜１８上に導電性の高いＡｇやＣｕを主成分とした導電性材料ペーストを、スクリーン印刷法などにより各グリーンシート上に電極パターン２１〜３２を印刷した後に、乾燥して積層する。なお、図示はしないが各シートの厚みを調整するために、何も印刷されていないシートを数枚重ねて厚みを調整しても良い。実際には、大判の多数個取りのグリーンシート上に、各チップに対応した電極パターンの印刷をマトリクス状に行う。重ねたグリーンシートをプレスした後に、個別のチップに切断して分割する。その後、焼成を行い、図２に示した位置に外部電極２，３，４を塗布、焼き付け、メッキ等の処理を行い、表面実装型チップ部品としての積層バンドパスフィルタが完成する。

上記それぞれの実施形態においては、本発明の積層型バンドパスフィルタは、隣り合う片側短絡ストリップ線路の短絡側が異なる方向のインターデジタル構造であり、それらの共振器には波長短縮容量が付加されている。これにより低背化と小型化が可能となる。そして、３個の共振器のうち入出力側の２個の共振器間が飛び越し容量電極により飛び越し容量結合している。これにより低域側減衰特性が非常に優れたものになる。

すなわち、基本的に図４または図７に示した等価回路となるような電極構造であれば、どのような構造でも同様のフィルタ特性が得られる。また、チップ部品だけでなくモジュール基板に内層する場合にも同様に好適に適用できる。

これまで本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術的思想の範囲内において種々異なる形態にて実施されてよいことは言うまでもない。

本発明の第１実施形態による積層型バンドパスフィルタの分解斜視図である。 上記積層型バンドパスフィルタの外形図である。 波長短縮電極と、共振器電極及び飛び越し容量電極の上面から見た重なり具合を示す透視図である。 上記積層型バンドパスフィルタの等価回路図である。 上記積層型バンドパスフィルタの周波数特性を示すグラフである。 本発明の第２実施形態の積層型バンドパスフィルタの分解斜視図である。 上記積層型バンドパスフィルタの等価回路図である。 本発明の第３実施形態の積層型バンドパスフィルタの分解斜視図である。 本発明の第４実施形態の積層型バンドパスフィルタの分解斜視図である。

符号の説明

１ セラミックチップ
２，３ 入出力外部端子
４ ＧＮＤ外部端子
１１〜１８ シート
２１，２９，３１，３２ シールド電極
２２ａ，２２ｂ，２２ｃ 波長短縮容量電極
２３ａ，２３ｂ，２３ｃ ストリップライン共振器電極
２４，２５ 入出力電極
２８ 飛び越し容量結合電極
Ｖ ビアホール

Claims (4)

1. 片側短絡ストリップ共振器電極が同一シート上に３個並列配置され、前記共振器電極の短絡側が互い違いに別方向になっていて、前記３個の並列配置されたストリップ共振器電極の開放端側には別層のシート上にそれぞれ前記共振器電極の開放端側と対面する位置に波長短縮電極が配置され、前記３個の並列配置された共振器電極と別層のシート上に飛び越し容量電極が配置され、前記共振器電極のうち入出力側の共振器電極間同士が前記飛び越し容量電極により容量結合していることを特徴とする積層型バンドパスフィルタ。
2. 入出力電極が、前記共振器電極が配置されたシートと同一のシート上に配置され、前記共振器電極のうち入出力側の共振器電極に直接接続されていることを特徴とする請求項１記載の積層型バンドパスフィルタ。
3. 入出力電極が、前記共振器電極が配置されたシートと別層のシート上に配置され、前記共振器電極のうち入出力側の共振器電極に容量結合により接続されていることを特徴とする請求項１記載の積層型バンドパスフィルタ。
4. 前記共振器電極が、ビアホールを介して前記波長短縮電極に接続されていることを特徴とする請求項１記載の積層型バンドパスフィルタ。

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