JP4238251B2

JP4238251B2 - 積層型フィルタ

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Publication number: JP4238251B2
Application number: JP2006012873A
Authority: JP
Inventors: 高弘佐藤; 克成森合; 賢太郎吉田
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2006-01-20
Filing date: 2006-01-20
Publication date: 2009-03-18
Anticipated expiration: 2026-01-20
Also published as: JP2007194494A

Description

本発明は、積層型フィルタ、より詳しくは、バリスタ部とインダクタ部とが積層されてなる積層型フィルタに関する。

近年、電子機器は、高速動作のための伝送信号の高周波数化や、省電力化のための低電圧化等が進められている。このような状況下、電子機器においては、優れた信頼性を確保する観点から、ノイズやサージ等を除去する技術がますます重要になってきている。そこで、ノイズ及びサージの両方を一つのチップで除去し得る素子として、バリスタ部及びインダクタ部が積層されてなる積層型フィルタが注目を集めている。

このような積層型フィルタとしては、半導体磁器と磁性材料磁器とを接合し、これを一体焼結して得られた複合機能素子が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開平７−２２０９０６号公報

しかしながら、上述した従来の積層型フィルタでは、バリスタ部とインダクタ部とで積層体を構成している材料が異なっているため、焼結時における両者の体積変化の程度が大きく異なり、このため、一体焼結の際に両者の境に応力が発生し易い傾向にあった。そして、これに起因して、バリスタ部とインダクタ部とが剥離し易いという問題があった。

そこで、本発明者らは、まず、積層型フィルタにおいて、バリスタ部とインダクタ部との剥離を低減するために、インダクタ部を、バリスタ部を構成している積層体と同じ材料により形成することを試みた。その結果、一体焼結を行った場合であっても、バリスタ部とインダクタ部との剥離が極めて生じ難くなることが判明した。

ところが、通常バリスタ部の積層体を構成している材料は、極めて低抵抗であるという特性を有していることからインダクタの材料としては適しておらず、このような積層型フィルタは、高周波用途への適用が困難なものであった。

本発明者らは、このような知見に基づいて更に研究を進めた結果、インダクタ部をバリスタ部の構成材料と同じ積層体から構成するとともに、両構成材料の添加物を異ならせることによって、インダクタ部の積層体の高抵抗化が図れることを見出した。しかしながら、実際にこのような積層型フィルタを試作したところ、高周波特性が低下してしまう場合があることが判明した。

そこで、本発明は、高周波特性の低下を防止した積層型フィルタを提供することを目的とする。

本発明者らは、試作した積層型フィルタを詳細に解析した結果、インダクタ層とバリスタ層との間の界面付近に特定の現象が起こっていることを発見した。そこで、本発明者らは、界面付近に着目して試行錯誤を繰り返した結果、以下のような構成の積層型フィルタであれば、高周波特性の低下を防止できることを見出した。

本発明の積層型フィルタは、インダクタ導体部が形成されたインダクタ層と、バリスタ導体部が形成されたバリスタ層とが界面を形成するように配置されている積層型フィルタであって、界面の両側に沿って形成される拡散層を備え、拡散層は、インダクタ層又はバリスタ層の機能のみを発現するための特定物質を、インダクタ層及びバリスタ層のうち機能を発現すべき方の層において、機能を実質的に発現しない程度に含有する第１領域と、特定物質を、インダクタ層及びバリスタ層のうち機能を発現しない方の層において、当該層の機能を実質的に阻害する程度に含有する第２領域と、を有し、インダクタ導体部及びバリスタ導体部は、インダクタ層及びバリスタ層の拡散層を除く部分に配置されている。

本発明の積層型フィルタによれば、機能を実質的に発現しない第１領域と、層の機能が実質的に阻害された第２領域とを除く部分に、インダクタ導体部及びバリスタ導体部が配置されるので、インダクタ導体部及びバリスタ導体部は、機能を実質的に発現する領域に配置されることとなる。よって、フィルタ特性の低下を防止することができる。すなわち、高周波特性の低下を防止することができる。

また、本発明の積層型フィルタのインダクタ導体部は、界面から１００μｍ以上離れた位置に配置され、バリスタ導体部は、界面から４０μｍ以上離れた位置に配置されていることも好ましい。このようにすることにより、インダクタ導体部及びバリスタ導体部は、確実に第１領域及び第２領域を除いて配置されることとなる。すなわち、より確実に高周波特性の低下を防止することができる。

本発明によれば、高周波特性の低下を防止することができる積層型フィルタを提供することができる。

本発明の知見は、例示のみのために示された添付図面を参照して以下の詳細な記述を考慮することによって容易に理解することができる。引き続いて、添付図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。可能な場合には、同一の部分には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。

[第１の実施形態]
図１を参照して積層型フィルタ１について説明する。図１は、第１の実施形態に係る積層型フィルタの斜視図である。図１に示されるように、積層型フィルタ１は、直方体状の積層体２を備えている。積層体２において、その長手方向における両端部には、入力端子電極３及び出力端子電極４が形成されており、その長手方向と直交する方向における両端面には、一対のグランド端子電極５が形成されている。

積層体２について図２及び図３を参照して説明する。図２は、第１の実施形態に係る積層型フィルタの積層体の分解斜視図である。図３は、積層型フィルタの中央断面を示す。断面は、積層体２の長手方向及び積層方向と平行な面である。

積層体２は、複数のインダクタ層６_１〜６_９が積層されてなるインダクタ積層部７と、複数のバリスタ層８_１〜８_４が積層されてなるバリスタ積層部９と、を含む。インダクタ積層部７とバリスタ積層部９とは、界面Ｐを形成するように配置されている。積層体２において、インダクタ層６_９とバリスタ層８_１との間に界面Ｐが形成されている。

インダクタ層６_１〜６_９は、電気的絶縁性を有する材料により長方形薄板状に形成されており、入力端子電極３が形成される縁部から時計回りに縁部６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄを有している。また、インダクタ層６_１〜６_９は、ＺｎＯを主成分とするセラミック材料から構成されている。

インダクタ層６_１〜６_９を構成するセラミック材料は、ＺｎＯのほか、添加物としてＰｒ、Ｋ、Ｎａ、Ｃｓ、Ｒｂ等の金属元素を含有していてもよい。なかでも、Ｐｒを添加すると特に好ましい。Ｐｒの添加により、インダクタ層６_１〜６_９とバリスタ層８_１〜８_４との体積変化率の差を容易に低減することができる。また、インダクタ層６_１〜６_９には、バリスタ積層部９との接合性の向上を目的として、Ｃｒ、ＣａやＳｉが更に含まれていてもよい。

インダクタ層６_１〜６_９中に含まれるこれらの金属元素は、金属単体や酸化物等の種々の形態で存在することができる。インダクタ層６_１〜６_９に含まれる添加物の好適な含有量は、当該インダクタ層に含まれるＺｎＯの総量中、０．０２ｍｏｌ％以上２ｍｏｌ％以下であると好ましい。これらの金属元素の含有量は、例えば、誘導結合高周波プラズマ発光分析装置（ＩＣＰ）を用いて測定することができる。

バリスタ層８_１〜８_４は、長方形薄板状に形成されており、入力端子電極３が形成される縁部から時計回りに縁部８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄを有している。また、バリスタ層８_１〜８_４は、ＺｎＯを主成分とするセラミック材料から構成されている。

このセラミック材料中には、添加物として、Ｐｒ及びＢｉからなる群より選ばれる少なくとも一種の元素、Ｃｏ（特定物質）並びにＡｌ（特定物質）が更に含まれている。ここで、バリスタ層８_１〜８_４は、Ｐｒに加えてＣｏを含むことから、優れた電圧非直線特性、高い誘電率（ε）を有するものとなる。また、Ａｌを更に含むことから、低抵抗となる。

Ｃｏは、バリスタ層８_１〜８_４及びインダクタ層６_１〜６_９の主成分であるＺｎＯ中に含有させることにより優れた電圧非直線特性、高い誘電率（ε）を有するので、バリスタ機能を向上させる物質であると共にインダクタ機能を阻害する物質である。また、Ａｌは、主成分であるＺｎＯ中に含有させることにより低効率を下げる物質なので、バリスタ機能を向上させる物質であると共にインダクタ機能を阻害する物質である。すなわち、Ｃｏ及びＡｌは、バリスタ機能のみを発現する物質である。

バリスタ層８_１〜８_４の添加物としての金属元素は、バリスタ層８_１〜８_４において、金属単体や酸化物等の形態で存在することができる。なお、バリスタ層８_１〜８_４は、更なる特性の向上を目的として、添加物として上述したもの以外の金属元素等（例えば、Ｃｒ、Ｃａ、Ｓｉ、Ｋ等）を更に含有していてもよい。

またこのように、インダクタ層６_１〜６_９とバリスタ層８_１〜８_４との構成材料と同じ構成とすることにより、インダクタ積層部７とバリスタ積層部９との間の剥離を防止することができる。引き続いて、より詳細にインダクタ層６_１〜６_９とバリスタ層８_１〜８_４について説明する。

インダクタ層６_１〜６_８は、Ｃｏ及びＡｌを添加せず、Ｃｏ及びＡｌを含有しないように形成される。よって、インダクタ層６_１〜６_８は、誘電率が小さく、しかも抵抗率が高いため、インダクタ層の構成材料として極めて好適な特性を有している。

インダクタ層６_９は、インダクタ層６_１〜６_８と同様に、Ｃｏ及びＡｌを添加せず、Ｃｏ及びＡｌを含有しない材料から形成される。しかし、製造工程において、インダクタ層６_９となるインダクタグリーンシートは、バリスタ層８_１となるバリスタグリーンシートに含まれるＣｏ及びＡｌが拡散する。すなわち、インダクタ層６_９は、界面Ｐに沿ってＣｏ及びＡｌを含有するインダクタ拡散層６Ｄ（第２領域）を有する。

インダクタ拡散層６Ｄは、インダクタ機能を実質的に阻害する程度にＣｏ及びＡｌを含有する領域である。すなわち、インダクタ拡散層６Ｄは、誘電率がインダクタ層６_１〜６_８における誘電率よりも高く、インダクタ機能が阻害される。インダクタ拡散層６Ｄの厚さ寸法は、約１００μｍ以上である。

バリスタ層８_１は、バリスタ層８_２〜８_４と同様な材料から作成される。しかし、製造工程において、バリスタ層８_１となるバリスタグリーンシートは、含有するＣｏ及びＡｌがインダクタ層８_９となるインダクタグリーンシートへ拡散する。すなわち、バリスタ層８_１は、界面Ｐに沿ってＣｏ及びＡｌの含有率がバリスタ層８_２〜８_４の含有率よりも低下したバリスタ拡散層８Ｄ（第１領域）を有する。

バリスタ拡散層８Ｄは、バリスタ機能を実質的に発現しない程度にＣｏ及びＡｌを含有する領域である。すなわち、バリスタ拡散層８Ｄの誘電率は、バリスタ層８_２〜８_４の誘電率よりも低く、バリスタ機能を実質的に発現できない。バリスタ拡散層８Ｄの厚さは、約４０μｍ以上である。

インダクタ積層部７において、インダクタ層６_３，６_７上のそれぞれには、縁部６ｂ、縁部６ｃ及び縁部６ｄに沿って延在するインダクタ導体部１２_１，１２_２が形成されており、インダクタ層６_５上には、縁部６ｄ、縁部６ａ及び縁部６ｂに沿って延在するインダクタ導体部１２_３が形成されている。また、インダクタ層６_４，６_８上のそれぞれには、縁部６ａ、縁部６ｂ及び縁部６ｃに沿って延在するインダクタ導体部１２_４，１２_５が形成されており、インダクタ層６_６上には、縁部６ｃ、縁部６ｄ及び縁部６ａに沿って延在するインダクタ導体部１２_６が形成されている。更に、インダクタ層６_２上には、入力端子電極３と接続されたインダクタ導体部１２_７が形成されており、インダクタ層６_９上には、出力端子電極４と接続されたインダクタ導体部１２_８が形成されている。

そして、インダクタ導体部１２_１の縁部６ｄ側且つ縁部６ａ側の端部とインダクタ導体部１２_４の縁部６ｄ側且つ縁部６ａ側の端部とは、インダクタ層６_３に形成されたスルーホールを介して電気的に接続されている。また、インダクタ導体部１２_４の縁部６ｃ側且つ縁部６ｄ側の端部とインダクタ導体部１２_３の縁部６ｃ側且つ縁部６ｄ側の端部とは、インダクタ層６_４に形成されたスルーホールを介して電気的に接続されており、インダクタ導体部１２_３の縁部６ｂ側且つ縁部６ｃ側の端部とインダクタ導体部１２_６の縁部６ｂ側且つ縁部６ｃ側の端部とは、インダクタ層６_５に形成されたスルーホールを介して電気的に接続されている。更に、インダクタ導体部１２_６の縁部６ａ側且つ縁部６ｂ側の端部とインダクタ導体部１２_２の縁部６ａ側且つ縁部６ｂ側の端部とは、インダクタ層６_６に形成されたスルーホールを介して電気的に接続されており、インダクタ導体部１２_２の縁部６ｄ側且つ縁部６ａ側の端部とインダクタ導体部１２_５の縁部６ｄ側且つ縁部６ａ側の端部とは、インダクタ層６_７に形成されたスルーホールを介して電気的に接続されている。

また、インダクタ導体部１２_７とインダクタ導体部１２_１の縁部６ａ側且つ縁部６ｂ側の端部とは、インダクタ層６_２に形成されたスルーホールを介して電気的に接続されており、インダクタ導体部１２_８とインダクタ導体部１２_５の縁部６ｃ側且つ縁部６ｄ側の端部とは、インダクタ層６_８に形成されたスルーホールを介して電気的に接続されている。

以上により、積層型フィルタ１は、インダクタ積層部７内に形成された複数のインダクタ導体部１２_１〜１２_８が電気的に接続されることにより構成されたコイルを含むインダクタ部（インダクタ層）１０を備える。一連のインダクタ導体部１２_１〜１２_８は、一端が入力端子電極３と電気的に接続されると共に、他端が出力端子電極４と電気的に接続されることになる。なお、インダクタ導体部１２_１〜１２_８は、Ａｇ及びＰｄを含む材料により形成されており、インダクタ部１０は、その両端で４Ω〜１００Ωの直流抵抗を有している。

バリスタ積層部９において、バリスタ層８_３上には、その中央部を縁部８ｂに沿って延在し、一端が縁部８ｃに到達して出力端子電極４と電気的に接続されたホット電極（バリスタ導体部）１６が形成されている。また、バリスタ層８_２上には、その中央部を縁部８ａに沿って延在し、両端が縁部８ｂ及び縁部８ｄに到達してグランド端子電極５と電気的に接続されたグランド電極（バリスタ導体部）１７が形成されている。

これにより、積層型フィルタ１は、出力端子電極４と電気的に接続されたホット電極１６、及びグランド端子電極５と電気的に接続されたグランド電極１７がバリスタ層８_２を挟んでバリスタ部内に形成されることにより構成された１対のバリスタ電極を含むバリスタ部（バリスタ層）２０を備えることになる。なお、ホット電極１６及びグランド電極１７は、Ａｇ及びＰｄを含む材料により形成されている。

インダクタ導体部１２_１〜１２_８は、インダクタ層６_２〜６_８に形成され、インダクタ積層部７とバリスタ積層部９との間の界面Ｐから１００μｍ以上離れた位置に形成されている。すなわち、インダクタ導体部１２_８とバリスタ積層部９との間に位置するインダクタ層６_９の厚さ寸法Ｄ１は、１００μｍ以上である。

ホット電極１６及びグランド電極１７は、バリスタ層８_２を挟んで形成され、インダクタ積層部７とバリスタ積層部９との間の界面Ｐから４０μｍ以上離れた位置に形成されている。すなわち、ホット電極１６とインダクタ積層部７との間に位置するバリスタ層８_１の厚さ寸法Ｄ２は、４０μｍ以上である。

次に、上述した積層型フィルタ１の製造方法について説明する。

まず、インダクタ層６_１〜層６_９となるインダクタグリーンシートを用意する。このインダクタグリーンシートは、例えば、ＺｎＯ、Ｐｒ₆Ｏ₁₁、Ｃｒ₂Ｏ₃、ＣａＣＯ₃、ＳｉＯ₂及びＫ₂ＣＯ₃の混合粉を原料としたスラリーをドクターブレード法によりフィルム上に塗布することで形成される。

インダクタ層６_１〜６_８となるインダクタグリーンシートは、例えば、厚さが２０μｍ程度となるように塗布することで形成される。インダクタ層６_９となるインダクタグリーンシートは、焼成後の厚さ寸法Ｄ１が１００μｍ以上となるように、厚さ２０μｍ程度に塗布して形成したインダクタグリーンシートを複数重ねて形成される。

また、バリスタ層８_１〜８_４となるバリスタグリーンシートを用意する。このバリスタグリーンシートは、例えば、ＺｎＯ、Ｐｒ₆Ｏ₁₁、ＣｏＯ、Ｃｒ₂Ｏ₃、ＣａＣＯ₃、ＳｉＯ₂、Ｋ₂ＣＯ₃及びＡｌ₂Ｏ₃の混合粉を原料としたスラリーをドクターブレード法によりフィルム上に塗布することで形成される。

バリスタ層８_２〜８_４となるバリスタグリーンシートは、例えば、厚さが３０μｍ程度となるように塗布することで形成される。バリスタ層８_１となるバリスタグリーンシートは、焼成後の厚さ寸法Ｄ２が４０μｍ以上となるように、厚さ３０μｍ程度に塗布して形成したバリスタグリーンシートを複数重ねて形成される。

続いて、インダクタ層６_２〜６_８となるインダクタグリーンシートの所定の位置（すなわち、インダクタ導体部１２_１〜１２_７に対してスルーホールを形成すべき位置）に、レーザー加工等によってスルーホールを形成する。

続いて、インダクタ層６_２〜６_９となるインダクタグリーンシート上に、インダクタ導体部１２_１〜１２_８に対応する導体パターンを形成する。この導体パターンは、Ａｇ及びＰｄを主成分とする導体ペーストをインダクタグリーンシート上にスクリーン印刷することで、例えば、焼成後の厚さが１４μｍ程度となるように形成される。なお、インダクタ層６_２〜６_８となるインダクタグリーンシートに形成されたスルーホール内には、インダクタグリーンシート上への導体ペーストのスクリーン印刷によって、導体ペーストが充填される。

また、バリスタ層８_２，８_３となるバリスタグリーンシート上に、ホット電極１６及びグランド電極１７に対応する導体パターンを形成する。この導体パターンは、Ａｇ及びＰｄを主成分とする導体ペーストをバリスタグリーンシート上にスクリーン印刷することで、例えば、焼成後の厚さが３μｍ程度となるように形成される。

続いて、インダクタ層６_１〜６_９となるインダクタグリーンシートと、バリスタ層８_１〜８_４となるバリスタグリーンシートとを所定の順序で積層して圧着し、チップ単位に切断する。その後、所定の温度（例えば、１１００〜１２００℃程度の温度）で焼成して、積層体２を得る。

その際に、インダクタグリーンシートと隣り合って積層されたバリスタグリーンシートからインダクタグリーンシートへＣｏ及びＡｌが拡散して、インダクタグリーンシート及びバリスタグリーンシートの界面Ｐ付近にそれぞれ拡散層が形成される。すなわち、Ｃｏ及びＡｌを含有するインダクタ拡散層６Ｄと、Ｃｏ及びＡｌを含有率が低下したバリスタ拡散層とが形成されることとなる。

このようにして、インダクタ導体部１２_１〜１２_８は、界面Ｐから１００μｍ以上離れた位置に配置され、ホット電極１６及びグランド電極１７は、界面Ｐから４０μｍ以上離れた位置に配置されることとなる。

続いて、積層体２の外表面に、入力端子電極３、出力端子電極４及びグランド端子電極５を形成して、積層型フィルタ１を完成させる。各端子電極３〜５は、積層体２の外表面に、Ａｇを主成分とする導体ペーストを転写して所定の温度（例えば、７００℃〜８００℃の温度）で焼付けを行い、更に、Ｎｉ／Ｓｎ、Ｃｕ／Ｎｉ／Ｓｎ、Ｎｉ／Ａｕ、Ｎｉ／Ｐｄ／Ａｕ、Ｎｉ／Ｐｄ／Ａｇ、又はＮｉ／Ａｇを用いた電気めっきを施すことで、形成される。積層型フィルタ１の完成寸法は、長さ１．０ｍｍ、幅０．５ｍｍ、厚さ０．５ｍｍである。

以上説明したように、積層型フィルタ１は、図４に示されるように、インダクタ部１０及びバリスタ部２０によってＬ型の回路を構成し、インダクタ部１０は、４Ω〜１００Ωの直流抵抗を有することになる。これにより、バリスタ電圧を越える高い電圧のノイズが入力に印加された際に、バリスタ効果によって急激に流れた電流がノイズとなって通過するのを阻止することができる。

本実施形態の積層型フィルタ１によれば、隣り合うインダクタ積層部７とバリスタ積層部９とが互いに同じ成分ＺｎＯを主成分として含有するので、インダクタ部１０とバリスタ部２０との間に生じる剥離を防止できる。

また、ＺｎＯ、Ｐｒ₆Ｏ₁₁、ＣｏＯ、Ｃｒ₂Ｏ₃、ＣａＣＯ₃、ＳｉＯ₂、Ｋ₂ＣＯ₃及びＡｌ₂Ｏ₃の混合粉を原料としたバリスタグリーンシートと、ＺｎＯ、Ｐｒ₆Ｏ₁₁、Ｃｒ₂Ｏ₃、ＣａＣＯ₃、ＳｉＯ₂及びＫ₂ＣＯ₃の混合粉を原料としたインダクタグリーンシートとを積層して加熱することにより、積層体２を形成するので、バリスタグリーンシートとインダクタグリーンシートとの間の界面Ｐに沿って拡散が起こる。すなわち、インダクタ拡散層６_９及びバリスタ拡散層８_１が形成される。

バリスタ拡散層８_１におけるＣｏ及びＡｌの含有率は、バリスタ層８_２〜８_４におけるＣｏ及びＡｌの含有率より低く、ばらつくので、バリスタ拡散層８_１における誘電率は低下すると共にばらつく。また、インダクタ拡散層６_９は、Ｃｏ及びＡｌを含有し、その含有率はばらつくので、インダクタ層６_９に含まれる拡散層における誘電率は、高くなると共にばらつく。

本実施形態の積層型フィルタ１によれば、インダクタ機能が実質的に阻害されたインダクタ拡散層６Ｄと、バリスタ機能を実質的に発現しないバリスタ拡散層８Ｄとを除く部分に、インダクタ導体部１２_１〜１２_８及びホット電極１６及びグランド電極１７が配置されるので、インダクタ導体部１２_１〜１２_８及びホット電極１６及びグランド電極１７は、機能を実質的に発現する層に配置されることとなる。よって、フィルタ特性の低下を防止することができる。すなわち、高周波特性の低下を防止することができる。

また、本実施形態の積層型フィルタ１のインダクタ導体部１２_１〜１２_８は、界面Ｐから１００μｍ以上離れた位置に配置され、ホット電極１６及びグランド電極１７は、界面から４０μｍ以上離れた位置に配置されていることも好ましい。このようにすることにより、インダクタ導体部１２_１〜１２_８及びホット電極１６及びグランド電極１７は、確実にインダクタ拡散層６Ｄ及びバリスタ拡散層８Ｄを除いて配置されることとなる。すなわち、より確実にフィルタ特性の低下を防止することができる。

上記実施形態では、積層型フィルタ１の外形寸法が長さ１．０ｍｍ、幅０．５ｍｍ、厚さ０．５ｍｍであるとしたが、この寸法に限られない。外形寸法が長さ３．２ｍｍ、幅１．６ｍｍ、厚さ０．８５ｍｍの大きさより小さい小型の積層型フィルタにおいて上記効果が有効である。

［第２の実施形態］
第２の実施形態に係る積層型フィルタ１は、バリスタ部２０の構成において第１の実施形態に係る積層型フィルタ１と相違している。

すなわち、図５に示されるように、バリスタ積層部９は、複数のバリスタ層８_１〜８_６が積層されて構成されている。バリスタ層８_３上には、その中央部を縁部８ｂに沿って延在し、一端が縁部８ｃに到達して出力端子電極４と電気的に接続されたホット電極１６_１が形成されており、バリスタ層８_５上には、その中央部を縁部８ｂに沿って延在し、一端が縁部８ａに到達して入力端子電極３と電気的に接続されたホット電極１６_２が形成されている。また、バリスタ層８_２，８_４上のそれぞれには、その中央部を縁部８ａに沿って延在し、両端が縁部８ｂ及び縁部８ｄに到達してグランド端子電極５と電気的に接続されたグランド電極１７が形成されている。

これにより、積層型フィルタ１は、出力端子電極４と電気的に接続されたホット電極１６_１、及びグランド端子電極５と電気的に接続されたグランド電極１７がバリスタ層８_２を挟んでバリスタ積層部９内に形成されることにより構成されたバリスタ部２０_１と、入力端子電極３と電気的に接続されたホット電極１６_２、及びグランド端子電極５と電気的に接続されたグランド電極１７がバリスタ層８_４を挟んでバリスタ積層部９内に形成されることにより構成されたバリスタ部２０_２とを備えることになる。

また、インダクタ層６_９には、界面Ｐに沿ってインダクタ拡散層６Ｄが形成されている。また、バリスタ層８_１には、界面Ｐに沿ってバリスタ拡散層８Ｄが形成されている。

インダクタ導体部１２_１〜１２_８は、第１実施形態と同様に、インダクタ層６_２〜６_８に形成され、インダクタ積層部７とバリスタ積層部９との間の界面Ｐから１００μｍ以上離れた位置に形成されている。すなわち、インダクタ層６_９の厚さ寸法Ｄ１は、１００μｍ以上である。

ホット電極１６_１，１６_２及びグランド電極１７は、バリスタ層８_２〜８_５に形成され、インダクタ積層部７とバリスタ積層部９との間の界面Ｐから４０μｍ以上離れた位置に形成されている。すなわち、バリスタ層８_１の厚さ寸法Ｄ２は、４０μｍ以上である。

以上のように構成された積層型フィルタ１は、図６に示されるように、インダクタ部１０及びバリスタ部２０_１，２０_２によってπ型の回路を構成し、インダクタ部１０は、４Ω〜１００Ωの直流抵抗を有することになる。これにより、バリスタ電圧を越える高い電圧のノイズが入力に印加された際に、バリスタ効果によって急激に流れた電流がノイズとなって通過するのを阻止することができる。

本実施形態の積層型フィルタ１によれば、インダクタ機能が実質的に阻害されたインダクタ拡散層６Ｄと、バリスタ機能を実質的に発現しないバリスタ拡散層８Ｄとを除く部分に、インダクタ導体部１２_１〜１２_８及びホット電極１６_１，１６_２及びグランド電極１７が配置されるので、インダクタ導体部１２_１〜１２_８及びホット電極１６_１，１６_２及びグランド電極１７は、機能を実質的に発現する層に配置されることとなる。よって、フィルタ特性の低下を防止することができる。すなわち、高周波特性の低下を防止することができる。

また、本実施形態の積層型フィルタ１のインダクタ導体部１２_１〜１２_８は、界面Ｐから１００μｍ以上離れた位置に配置され、ホット電極１６_１，１６_２及びグランド電極１７は、界面から４０μｍ以上離れた位置に配置されていることも好ましい。このようにすることにより、インダクタ導体部１２_１〜１２_８及びホット電極１６_１，１６_２及びグランド電極１７は、確実にインダクタ拡散層６Ｄ及びバリスタ拡散層８Ｄを除いて配置されることとなる。すなわち、より確実にフィルタ特性の低下を防止することができる。

［第３の実施形態］
第３の実施形態に係る積層型フィルタ１は、アレイ状に構成されている点で第１の実施形態に係る積層型フィルタ１と相違している。

すなわち、図７に示されるように、積層体２において、その長手方向と直交する方向における両端面には、４対のグランド端子電極５が並設されている。そして、図８に示されるように、インダクタ積層部７内には、４組のインダクタ導体部１２_１〜１２_８が並設されており、バリスタ積層部９内には、４組のホット電極１６及びグランド電極１７が並設されている。

ホット電極１６及びグランド電極１７は、バリスタ層８_２〜８_３に形成され、インダクタ積層部７とバリスタ積層部９との間の界面Ｐから４０μｍ以上離れた位置に形成されている。すなわち、バリスタ層８_１の厚さ寸法Ｄ２は、４０μｍ以上である。

以上のように構成された積層型フィルタ１は、図９に示されるように、インダクタ部１０及びバリスタ部２０によって４組のＬ型の回路を構成することになる。このようにアレイ状に構成された積層型フィルタ１によっても、ダンピング効果が奏される。

［第４の実施形態］
第４の実施形態に係る積層型フィルタ１は、アレイ状に構成されている点で第２の実施形態に係る積層型フィルタ１と相違している。

すなわち、図１０に示されるように、インダクタ積層部７内には、４組のインダクタ導体部１２_１〜１２_８が並設されており、バリスタ部内には、４組のホット電極１６_１及びグランド電極１７及び４組のホット電極１６_２及びグランド電極１７が並設されている。

以上のように構成された積層型フィルタ１は、図１１に示されるように、インダクタ部
１０及びバリスタ部２０_１，２０_２によって４組のπ型の回路を構成することになる。このようにアレイ状に構成された積層型フィルタ１によっても、ダンピング効果が奏される。

以下、本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本発明は本実施例に限定されるものではない。

（積層型フィルタの作製）
まず、上述した積層型フィルタ１の製造方法に従い、積層型フィルタの各サンプルを製造した。まず、ＺｎＯにＰｒ_６Ｏ_１１、ＣｏＯ、Ｃｒ_２Ｏ_３、ＣａＣＯ_３、ＳｉＯ_２、Ｋ_２ＣＯ_３及びＡｌ_２Ｏ_３を添加したバリスタ層形成用ペーストを準備するとともに、ＺｎＯにＰｒ_６Ｏ_１１、Ｃｒ_２Ｏ_３、ＣａＣＯ_３、ＳｉＯ_２及びＫ_２ＣＯ_３を添加したインダクタ層形成用のペーストを準備した。

続いて、これらのペーストを用いて、バリスタグリーンシート及びインダクタグリーンシートを製造した。その後、各シート上に、それぞれ図２に示すようなパターンとなるように、スクリーン印刷法によりホット電極及びグランド電極（バリスタ積層部）又はインダクタ導体（インダクタ積層部）形成用の導体ペーストを塗布した。なお、ホット電極、グランド電極、及びインダクタ導体形成用のペーストとしては、Ｐｄを主成分として含むものを用いた。

次に、導体ペーストが塗布された各シート（バリスタグリーンシート及びインダクタグリーンシート）を、図２に示す順序で積層し、圧着して、焼成することにより積層体を形成させた。そして、この積層体に、Ａｇペーストを焼き付けることにより入出力電極及びグランド電極を形成して、図１、２及び３に示す構造を有する積層型フィルタのサンプルを得た。

なお、この実施例においては、インダクタ積層部７及びバリスタ積層部９における誘電率の特性評価を行うために、評価用の積層型フィルタＳ１を作成した。すなわち、各積層型フィルタにおけるインダクタ積層部７及びバリスタ積層部９中に、積層方向において平行に配置された一対の内部電極をそれぞれ設けて積層型フィルタＳ１を作成した。図１２は、インダクタ積層部及びバリスタ積層部に２対の内部電極が設けられた状態の積層型フィルタＳ１の断面構造を模式的に示す図である。なお、図１２においては、インダクタ導体部及びバリスタ電極対を省略している。

インダクタ積層部７中には、１対の内部電極３１，３２が形成されている。内部電極３２が、バリスタ積層部９側に形成されている。内部電極３１は、入力端子電極３が形成された積層体２の面に露出するように設けられて、内部電極３１と入力端子電極３とは電気的に接続されている。内部電極３２は、出力端子電極４が形成された積層体２の面に露出するように設けられて、内部電極３２と出力端子電極４とは電気的に接続されている。内部電極３１，３２は、インダクタ導体部とは接しないように設けられている。

バリスタ積層部９中には、１対の内部電極３３，３４が形成されている。内部電極３３が、インダクタ積層部７側に形成されている。内部電極３３、入力端子電極３が形成された積層体２の面に露出するように設けられて、内部電極３３と入力端子電極３とは電気的に接続されている。内部電極３４は、出力端子電極４が形成された積層体２の面に露出するように設けられて、内部電極３４と出力端子電極４とは電気的に接続されている。内部電極３３，３４は、バリスタ電極対とは接しないように設けられている。

インダクタ積層部７中のバリスタ積層部９側に形成された内部電極３２と界面Ｐとの間の距離ＤＳ１を変化させた積層型フィルタＳ１を複数作成した。また、バリスタ積層部９中のインダクタ積層部７側の内部電極３３と界面Ｐとの間の距離ＤＳ２を変化させた積層型フィルタＳ１を複数作成した。各積層型フィルタＳ１における、内部電極３１と内部電極３２との間の距離、及び重なる面積と、内部電極３３と内部電極３４との間の距離、及び重なる面積とが、同じになるように形成されている。

（インダクタ積層部及びバリスタ積層部の誘電率の評価）
各積層型フィルタＳ１に形成された内部電極による静電容量を測定した。インピーダンスアナライザ（４２８４Ａ、ヒューレットパッカード社製）を用いて、１ＭＨｚ、入力信号レベル（測定電圧）１Ｖｒｍｓの条件において静電容量を測定した。各１対の内部電極間における比誘電率は、ε´＝Ｃｄ／ε_０Ｓの式より静電容量Ｃの値から評価できる。なお、式中、ε_０は真空の誘電率、ｄは１対の内部電極間の距離、Ｓは１対の内部電極間の重なり面積である。

上記の測定の結果を表１及び表２に示す。表１は、インダクタ積層部７における内部電極３２と界面Ｐとの間の距離ＤＳ１と、内部電極３２と内部電極３１との間のインダクタ層の比誘電率に依存する静電容量と、の関係を示すものである。表２は、バリスタ積層部９における内部電極３３と界面Ｐとの間の距離ＤＳ２と、内部電極３３と内部電極３４との間のインダクタ層の比誘電率に依存する静電容量と、の関係を示すものである。

表１に示すように、距離ＤＳ１が０〜４０μｍの範囲では、静電容量が比較的高く、インダクタ層の機能を実質的に阻害されている。また、距離ＤＳ１の値に対して誘電率の変化が大きい。距離ＤＳ１が８８μｍ、より好ましくは、９７μｍ以上において、静電容量の値が比較的低く、距離ＤＳ１の値に対して安定する。すなわち、インダクタ積層部７において、界面Ｐからの距離が約１００μｍ以上のインダクタ層は、比誘電率の値が低く、界面Ｐからの距離に対して安定している。

表２に示すように、距離ＤＳ２が０〜２７μｍの範囲では、静電容量が比較的低く、バリスタ層の機能を実質的に発現できない。また、距離ＤＳ２の値に対して誘電率の変化が大きい。距離ＤＳ２が４０μｍ以上において、静電容量の値が比較的低く、距離ＤＳ１の値に対して安定する。すなわち、バリスタ積層部９において、界面Ｐからの距離が約４０μｍ以上のバリスタ層は、比誘電率の値が高く、界面Ｐからの距離に対して安定している。
（インダクタ積層部とバリスタ積層部との間の剥離の評価）

各積層型フィルタＳ１を観察したところ、いずれもインダクタ積層部７とバリスタ積層部９との間における剥離は認められなかった。

よって、ＺｎＯを主成分とし、添加物としてＰｒ、Ｃｏ及びＡｌを含むバリスタ層と、ＺｎＯを主成分とし、Ｃｏ及びＡｌを実質的に含有していないインダクタ層を有する積層型フィルタにおいては、バリスタ部とインダクタ部との剥離が極めて生じ難いことが確認された。また、この積層型フィルタにおいてインダクタ導体部が形成されたインダクタ層は、比誘電率が５０を下回り、また、抵抗率が１ＭΩを超えることから、インダクタとして十分に実用可能であることが確認された。

第１の実施形態に係る積層型フィルタの斜視図である。第１の実施形態に係る積層型フィルタの積層体の分解斜視図である。第１の実施形態に係る積層型フィルタの断面構造を模式的に示す図である。第１の実施形態に係る積層型フィルタの等価回路図である。第２の実施形態に係る積層型フィルタの素体の分解斜視図である。第２の実施形態に係る積層型フィルタの等価回路図である。第３の実施形態に係る積層型フィルタの斜視図である。第３の実施形態に係る積層型フィルタの素体の分解斜視図である。第３の実施形態に係る積層型フィルタの等価回路図である。第４の実施形態に係る積層型フィルタの素体の分解斜視図である。第４の実施形態に係る積層型フィルタの等価回路図である。インダクタ積層部及びバリスタ積層部に内部電極が設けられた状態の積層型フィルタの断面構造を模式的に示す図である。

符号の説明

１…積層型フィルタ、２…積層体、３…入力端子電極、４…出力端子電極、５…グランド端子電極（第３の端子電極）、６_１〜６_９…インダクタ層、６Ｄ…インダクタ拡散層、７…インダクタ積層部、８_１〜８_６…バリスタ層、８Ｄ…バリスタ拡散層、９…バリスタ積層部、１０…インダクタ部、１２_１〜１２_８…インダクタ導体部、１６，１６_１，１６_２…ホット電極、１７…グランド電極、２０，２０_１，２０_２…バリスタ部。

Claims

インダクタ導体部が形成されたインダクタ層と、バリスタ導体部が形成されたバリスタ層とが界面を形成するように配置されている積層型フィルタであって、前記界面の両側に沿って形成される拡散層を備え、
前記拡散層は、
前記バリスタ層の機能のみを発現するための特定物質を、前記機能を発現すべき方のバリスタ層において、前記機能を実質的に発現しない程度に含有する第１領域と、
前記特定物質を、前記機能を発現しない方のインダクタ層において、当該層の機能を実質的に阻害する程度に含有する第２領域と、を有し、
前記インダクタ導体部及び前記バリスタ導体部は、前記インダクタ層及び前記バリスタ層の前記拡散層を除く部分に配置され、
前記インダクタ層と前記バリスタ層とは、共に、主成分がＺｎＯのみであり且つ前記特定物質を除いて同じ添加物を含有し、
前記特定物質は、バリスタ層の添加物であるＣｏ及びＡｌである、積層型フィルタ。
前記インダクタ導体部は、前記界面から１００μｍ以上離れた位置に配置され、
前記バリスタ導体部は、前記界面から４０μｍ以上離れた位置に配置されている、請求項１に記載の積層型フィルタ。