JP3952716B2 - 高周波回路部品 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は高周波回路部品に関し、特に、絶縁性材料層を積層して構成した積層体内にインダクタおよびキャパシタを有する高周波回路部品に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、この種の高周波回路部品としては、インダクタを構成するためのインダクタパターンを表面に形成した絶縁性シートと、キャパシタを構成するためのキャパシタ電極パターンを表面に形成した絶縁性シートと、他の所要の導体パターンを表面に形成した絶縁性シート等を積み重ねて構成した積層体を有する高周波フィルタが知られている。そして、この積層体内において、インダクタパターンにより形成されるインダクタやキャパシタ電極パターンにより形成されるキャパシタが電気的に接続され、所定の高周波フィルタ回路が構成されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来の高周波フィルタにあっては、絶縁性シートの積層の際に、インダクタを構成しているインダクタパターンの位置とキャパシタを構成しているキャパシタ電極パターンの位置とが、その積層方向に対して直角の方向に相対的にずれることがある。この場合、インダクタパターンとキャパシタ電極パターンとの間に生じている浮遊容量にばらつきが生じる。この浮遊容量のばらつきにより、インダクタのインピーダンスにばらつきが生じる。
【0004】
このように、絶縁性シートの積層のずれにより、インピーダンスにばらつきが生じると、インダクタパターンがLC共振器のインダクタとして用いられている場合や、λ/4共振器として用いられている場合には、共振周波数にばらつきが生じることになる。従って、高周波フィルタとして所望の特性が得られず、製品の歩留まりが低下するという問題があった。このような問題を回避するためには、インダクタパターンとキャパシタ電極パターンとの距離を大きくしたり、インダクタパターンとキャパシタ電極パターンとが重ならないようにパターンのレイアウトに工夫をする必要がある。しかしながら、このような対策を行うと、積層体の形状が大きくなり、高周波フィルタのサイズが大きくなるという問題があった。
【0005】
そこで、本発明の目的は、インダクタパターンとキャパシタ電極パターンとの間に生じる浮遊容量のばらつきが小さく、従って特性のばらつきが小さい小型の高周波回路部品を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段及び作用】
前記目的を達成するため、本発明に係る高周波回路部品は、
(a)静電容量形成用のキャパシタ電極パターンと、
(b)インダクタ形成用のインダクタパターンと、
(c)前記キャパシタ電極パターンと前記インダクタパターンとの間に配置された絶縁性材料層と、
(d)前記キャパシタ電極パターンと前記インダクタパターンと前記絶縁性材料層とを少なくとも積み重ねて構成した積層体とを備え、
(e)前記キャパシタ電極パターンによって構成される第1のコンデンサと前記インダクタパターンとが並列に接続され、他のキャパシタ電極パターンによって構成される第2のコンデンサが前記インダクタパターンおよび前記第1のコンデンサとグランドとの間に接続されており、
(f)前記積層体の積み重ね方向において、前記インダクタパターンの前記キャパシタ電極パターンへの射影が該インダクタパターンの引出し部をも含めて前記キャパシタ電極パターンに内包されているとともに、
(g)前記キャパシタ電極パターンと前記インダクタパターンとの間に配置された前記絶縁性材料層の厚みが0.025〜1mmであり、かつ、前記キャパシタ電極パターンの外周縁と前記インダクタパターンの外周縁との距離が0.1mm以上で1.0mm以下であること、
を特徴とする。ここに、インダクタパターンは、例えば、螺旋形状および蛇行形状の少なくともいずれか一つのパターン形状を有している。
【0007】
以上の構成により、キャパシタ電極パターンとインダクタパターンと絶縁性材料層を積み重ねて積層体を形成する際、インダクタパターンの位置とキャパシタ電極パターンの位置とが、その積層方向に対して直角の方向に相対的にずれても、前記の内包関係が破られにくい。このため、インダクタパターンとキャパシタ電極パターンとの対向面積に変化が生じにくく、インダクタパターンとキャパシタ電極パターンとの間に発生する浮遊容量は常に一定の値となる。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る高周波回路部品の実施の形態について添付の図面を参照して説明する。
【0009】
[第1実施形態、図1〜図4]
図1に示すように、高周波ローパスフィルタ10は、インダクタパターン19,20をそれぞれ表面に設けた絶縁性シート14,13と、キャパシタ電極パターン21,22,23,24,25をそれぞれ表面に設けた絶縁性シート15,16,17,11,12等で構成されている。絶縁性シート11〜17の材料としては、エポキシ等の樹脂やセラミック誘電体、あるいは、磁性体等が用いられる。各絶縁性シート11〜17のシート厚は所定の寸法に設定されている。
【0010】
インダクタパターン19は螺旋形状であり、その一端19aはシート14の左辺の手前側に露出している。インダクタパターン20も螺旋形状であり、その一端20aはシート13の左辺の奥側に露出している。インダクタパターン20の螺旋形状の内側に位置する他端20bは、シート13に設けたビアホール33を介して、インダクタパターン19の螺旋形状の内側に位置する他端19bに電気的に接続される。こうして、インダクタパターン19と20は電気的に直列に接続され、インダクタLを構成する。
【0011】
一方、キャパシタ電極パターン21は、シート15を挟んでグランド側キャパシタ電極パターン22に対向し、キャパシタC1を構成する。キャパシタ電極パターン21の一端21aはシート15の左辺の手前側に露出している。グランド側キャパシタ電極パターン22の一端22aはシート16の左辺中央に露出し、他端22b,22c,22dはシート16の右辺の手前側、中央および奥側に露出している。キャパシタ電極パターン23は、シート16を挟んでグランド側キャパシタ電極パターン22に対向し、キャパシタC2を構成する。キャパシタ電極パターン23の一端23aはシート17の左辺の奥側に露出している。キャパシタ電極パターン24は、シート11を挟んでキャパシタ電極パターン25に対向し、キャパシタC3を構成する。キャパシタ電極パターン24の一端24aはシート11の左辺の手前側に露出している。キャパシタ電極パターン25の一端25aはシート12の左辺の奥側に露出している。
【0012】
ここに、インダクタパターン19とキャパシタ電極パターン21、並びに、インダクタパターン20とキャパシタ電極パターン25は、それぞれ平面視で重なっている。つまり、図2に示すように、絶縁性シート11〜17の積み重ね方向において、インダクタパターン19のキャパシタ電極パターン21への射影は、キャパシタ電極パターン21に内包されている。具体的には、インダクタパターン19の各寸法W1,L1,D1に対して、キャパシタ電極パターン21の各寸法W2,L2,D2は、それぞれ以下の条件式を満足している。
【0013】
W2=W1+(0.1mm〜1.0mm)
L2=L1+(0.1mm〜1.0mm)
D2=D1+(0.1mm〜1.0mm)
そして、絶縁性シート11〜17の積層の際に発生する積層ばらつきが0.05mm〜0.5mm程度であることを考慮し、インダクタパターン19は、キャパシタ電極パターン21の外周縁からWa,La=0.05mm〜0.5mm内側の領域に位置するように設定されている。
【0014】
本第1実施形態においては、インダクタパターン19,20とキャパシタ電極パターン21,25との間の距離を小さくできることから、絶縁性シート12,14の厚みTが0.025mm〜0.15mmと薄い場合には、より効果的である。絶縁性シート11〜17は、0.01mm、0.025mm、0.05mm、0.1mm、0.15mm、0.2mmといった厚みのシートを、1枚用いたり、同じ厚みのシートを複数枚用いたり、あるいは、異なる厚みのシートを組み合わせて用いたりして製作する。
【0015】
同様に、インダクタパターン20とキャパシタ電極パターン25も、それぞれ平面視で重なっている。つまり、インダクタパターン20のキャパシタ電極パターン25への射影は、キャパシタ電極パターン25に内包されている。
【0016】
また、インダクタパターン19とキャパシタ電極パターン21との間の距離を規定する絶縁性シート14、並びに、インダクタパターン20とキャパシタ電極パターン25との間の距離を規定する絶縁性シート12は、その焼成後の厚みTが0.025mm〜1mmになるように設定している。
【0017】
インダクタパターン19,20およびキャパシタ電極パターン21〜25は、スパッタリング法、蒸着法、印刷法、フォトリソグラフィ法等の方法により形成され、Ag−Pd,Ag,Pd,Cu,Ni,Au等からなる。
【0018】
各シート11〜17は積み重ねられ、さらに上下に保護用絶縁性シートが配設された後、一体的に焼成されることにより、図3に示すような矩形体状の積層体5とされる。積層体5の左右の端面には外部電極1,2,3が形成されている。これらの外部電極1〜3は、スパッタリング法、蒸着法、塗布法(ディップ法)、印刷法等の方法によって形成され、Ag−Pd,Ag,Pd,Cu,Cu合金などの材料からなる。
【0019】
積層体5の左側の端面に形成された外部電極1は、インダクタパターン19およびキャパシタ電極パターン21,24に電気的に接続しており、入力外部電極として機能する。外部電極2は、インダクタパターン20およびキャパシタ電極パターン23,25に電気的に接続しており、出力外部電極として機能する。外部電極3は、グランド側キャパシタ電極パターン22に電気的に接続しており、グランド外部電極として機能する。図4に高周波ローパスフィルタ10の電気等価回路図を示す。
【0020】
以上の構成からなる高周波ローパスフィルタ10は、図2に示すように、絶縁性シート11〜17の積層方向において、インダクタパターン19,20のキャパシタ電極パターン21,25への射影が、キャパシタ電極パターン21,25に内包されている。従って、絶縁性シート11〜17の積層の過程で、インダクタパターン19,20の位置とキャパシタ電極パターン21,25の位置とが、その積層方向に対して直角の方向に相対的にずれても、インダクタパターン19,20とキャパシタ電極パターン21,25との前記内包関係が破られない限り、インダクタパターン19とキャパシタ電極パターン21との対向面積、並びに、インダクタパターン20とキャパシタ電極パターン25との対向面積に変化が生じることがなく、その間にそれぞれ発生する浮遊容量値は常に一定に維持されることになる。
【0021】
このため、絶縁性シート11〜17の積層のばらつきによるインダクタLのインピーダンスのばらつきをなくすことができ、フィルタ特性のばらつきが抑えられ、歩留まりの高い高周波ローパスフィルタ10を得ることができる。また、インダクタパターン19とキャパシタ電極パターン21との間の距離や、インダクタパターン20とキャパシタ電極パターン25との間の距離を小さくすることができ、かつ、インダクタパターン19,20、キャパシタ電極パターン21,25のレイアウト上の制約もないので、形状も小型化される。
【0022】
[第2実施形態、図5及び図6]
図5に示すように、第2実施形態の高周波ローパスフィルタ40は、前記第1実施形態において、絶縁性シート13,14の代わりに、蛇行形状のインダクタパターン45を表面に設けた絶縁性シート42と、引出し電極46,47をそれぞれ表面に設けた絶縁性シート41,43とを配置したものと同様のものである。インダクタパターン45は単独でインダクタLを構成している。インダクタパターン45の一端45aは、シート41に設けたビアホール33を介して引出し電極46の一端46bに電気的に接続される。インダクタパターン45の他端45bは、シート42に設けたビアホール33を介して引出し電極47の一端47bに電気的に接続される。
【0023】
引出し電極46の他端46aは、シート41の左辺の奥側に露出している。引出し電極47の他端47aは、シート43の左辺の手前側に露出している。引出し電極46,47は、一端46b、47bを残して、平面視でインダクタパターン45と重ならないように配設される。逆に、引出し電極46,47は、平面視でキャパシタ電極パターン21,25の引出し部分と重なるように配設される。
【0024】
ここに、インダクタパターン45とキャパシタ電極パターン21,25は、それぞれ平面視で重なっている。つまり、図6に示すように、絶縁性シート41〜43等の積み重ね方向において、インダクタパターン45のキャパシタ電極パターン21,25への射影は、キャパシタ電極パターン21,25に内包されている。具体的には、インダクタパターン45の各寸法W1,L1に対して、キャパシタ電極パターン21,25の各寸法W2,L2は、それぞれ以下の条件式を満足している。
【0025】
W2=W1+(0.1mm〜1.0mm)
L2=L1+(0.1mm〜1.0mm)
そして、絶縁性シート41〜43等の積層の際に発生する積層ばらつきが0.05mm〜0.5mm程度であることを考慮し、インダクタパターン45は、キャパシタ電極パターン21,25の外周縁からWa,La=0.05mm〜0.5mm内側の領域に位置するように設定されている。
【0026】
また、インダクタパターン45とキャパシタ電極パターン21との間の距離を規定する絶縁性シート42,43の焼成後のトータル厚みT、並びに、インダクタパターン45とキャパシタ電極パターン25との間の距離を規定する絶縁性シート12,41の焼成後のトータル厚みTが0.025mm〜1mmになるように設定している。
【0027】
以上の構成からなる高周波ローパスフィルタ40は、前記第1実施形態の高周波ローパスフィルタ10と同様の作用効果を奏する。なお、この高周波ローパスフィルタ40は、積層方向において、インダクタパターン45とキャパシタ電極パターン21,25との間に、それぞれ引出し電極47,46を配設しているが、必要ならば引出し電極47,46の他にさらに別のキャパシタ電極パターンを絶縁性シート41,43の表面に設けてもよい。このとき設けたキャパシタ電極パターンは、平面視でインダクタパターン45と重ならないように配設される。
【0028】
[他の実施形態]
本発明は前記実施形態に限定するものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更することができる。
【0029】
例えば、図7に示すようなインダクタパターン61とキャパシタ電極パターン65であってもよい。インダクタパターン61は、蛇行状パターン部62と螺旋状パターン部63とで構成されている。キャパシタ電極パターン65は、インダクタパターン61の外形に合わせて略矩形状をしている。インダクタパターン61のキャパシタ電極パターン65への射影は、キャパシタ電極パターン65に内包されている。具体的には、インダクタパターン61の各寸法W1,W3,L1に対して、キャパシタ電極パターン65の各寸法W2,W4,L2は、それぞれ以下の条件式を満足している。
【0030】
W2=W1+(0.1mm〜1.0mm)
W4=W3+(0.1mm〜1.0mm)
L2=L1+(0.1mm〜1.0mm)
そして、インダクタパターン61は、キャパシタ電極パターン65の外周縁から0.05mm〜0.5mm内側の領域に位置するように設定されている。
【0031】
さらに、キャパシタ電極パターン65は、インダクタパターン61との対向部分を避けた位置に開口部(穴部)66を有している。開口部66を設けることにより、キャパシタ電極パターン65により形成されるキャパシタの対向面積を小さくして、その静電容量値を調整(低減)することができる。
【0032】
さらに、本発明は、バンドパスフィルタ、ハイパスフィルタ、バンドエリミネーションフィルタにおいても適用でき、また、RFモジュールなどの高周波複合部品において、それらの部品の一部に本発明に係る高周波回路部品の構造が適用されたものも含む。
【0033】
また、前記実施形態は個産品の場合を例にして説明したが、量産時の場合には複数個分の高周波回路部品を備えたマザー基板を製作し、所望のサイズに切り出して製品とすることができる。さらに、前記実施形態は、導体が形成された絶縁性シートを積み重ねた後、一体的に焼成するものであるが、必ずしもこれに限定されない。シートは予め焼成されたものを用いてもよい。また、以下に説明する製法によって高周波回路部品を製作してもよい。印刷等の手段によりペースト状の絶縁性材料を塗布して絶縁性材料層を形成した後、その絶縁性材料層の表面にペースト状の導電体材料を塗布して任意の導体を形成する。次に、ペースト状の絶縁性材料を前記導体の上から塗布する。こうして順に重ね塗りすることによって積層構造を有する高周波回路部品が得られる。
【0034】
【発明の効果】
以上の説明からも明らかなように、本発明によれば、積層の過程で、インダクタパターンの位置とキャパシタ電極パターンの位置とが、その積層方向に対して直角の方向に相対的にずれても、インダクタパターンのキャパシタ電極パターンへの射影がキャパシタ電極パターンに内包されている限り、インダクタパターンとキャパシタ電極パターンとの対向面積に変化が生じにくく、インダクタパターンとキャパシタ電極パターンとの間に発生する浮遊容量は常に一定の値となる。この結果、インピーダンスのばらつきをなくすことができ、積層のばらつきによる、回路の特性のばらつきが抑えられ、歩留まりの高い高周波回路部品を得ることができる。
【0035】
また、本発明によれば、インダクタパターンとキャパシタ電極パターンとの間の距離を小さくすることができ、かつ、インダクタパターンも螺旋状、蛇行状、それらを組み合わせたパターン形状等、パターンのレイアウト上の制約もないので、形状も小型化される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る高周波回路部品の第1実施形態を示す分解斜視図。
【図2】図1のインダクタパターンとキャパシタ電極パターンの内包関係を示す説明図。
【図3】図1に示した高周波回路部品の外観斜視図。
【図4】図3に示した高周波回路部品の電気等価回路図。
【図5】本発明に係る高周波回路部品の第2実施形態を示す分解斜視図。
【図6】図5のインダクタパターンとキャパシタ電極パターンの内包関係を示す説明図。
【図7】他の実施形態を示す説明図。
【符号の説明】
5…積層体
10,40…高周波ローパスフィルタ
11〜17,41〜43…絶縁性シート
19,20…インダクタパターン
21〜25…キャパシタ電極パターン
L…インダクタ
C1〜C3…キャパシタ
T…キャパシタ電極パターンとインダクタパターンとの間隔
Claims (4)
- 静電容量形成用のキャパシタ電極パターンと、
インダクタ形成用のインダクタパターンと、
前記キャパシタ電極パターンと前記インダクタパターンとの間に配置された絶縁性材料層と、
前記キャパシタ電極パターンと前記インダクタパターンと前記絶縁性材料層とを少なくとも積み重ねて構成した積層体とを備え、
前記キャパシタ電極パターンによって構成される第1のコンデンサと前記インダクタパターンとが並列に接続され、他のキャパシタ電極パターンによって構成される第2のコンデンサが前記インダクタパターンおよび前記第1のコンデンサとグランドとの間に接続されており、
前記積層体の積み重ね方向において、前記インダクタパターンの前記キャパシタ電極パターンへの射影が該インダクタパターンの引出し部をも含めて前記キャパシタ電極パターンに内包されているとともに、
前記キャパシタ電極パターンと前記インダクタパターンとの間に配置された前記絶縁性材料層の厚みが0.025〜1mmであり、かつ、前記キャパシタ電極パターンの外周縁と前記インダクタパターンの外周縁との距離が0.1mm以上で1.0mm以下であること、
を特徴とする高周波回路部品。 - 前記インダクタパターンが、螺旋形状および蛇行形状の少なくともいずれか一つのパターン形状を有していることを特徴とする請求項1に記載の高周波回路部品。
- 前記キャパシタ電極パターンは前記インダクタパターンを挟むように積み重ねられていることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の高周波回路部品。
- 前記インダクタパターンの引出し部は前記積層体の積み重ね方向と直交する方向に延在するように形成されていることを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の高周波回路部品。
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