JP4280131B2

JP4280131B2 - 積層フィルタ

Info

Publication number: JP4280131B2
Application number: JP2003304791A
Authority: JP
Inventors: 裕一蘆田
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2003-08-28
Filing date: 2003-08-28
Publication date: 2009-06-17
Anticipated expiration: 2023-08-28
Also published as: JP2005079657A

Description

本発明は、通信機器等に用いられる積層フィルタに関するものである。

従来より、携帯電話や携帯情報端末等の通信機器には、積層フィルタが用いられている。

かかる積層フィルタは、矩形状をなす複数の誘電体層を、導体パターンを介して積層した積層体から成るものであり、この積層体の両主面に、一対のグランド端子電極が形成され、前記両主面間に位置する平行な２つの側面に、入力端子電極及び出力端子電極が一部対向して部分的に形成された構造を有している（例えば、特許文献１参照。）。

また積層フィルタの内部には、上述した端子電極に接続されるストリップライン等の共振器が形成されており、所定の周波数帯を選択的に通過させるバンドパスフィルタを構成している。
特開２００３−１７９４０４号公報

しかしながら、上述した従来の積層フィルタにおいては、小型化及び使用周波数が高周波領域になるにつれて、入力端子電極と出力端子電極との距離が小さくなっており、これに従い、入力端子電極と出力端子電極との間の静電結合量が大きくなり、入力端子電極から出力端子電極へと直接通過する電気信号の量が大きくなってしまうので、積層フィルタとしては、減衰域での充分な減衰量を得ることが困難となっていた。

一方、静電結合量を小さくするために、積層フィルタを構成する誘電体層の誘電率を小さくすると、内部に形成するストリップラインが長くなるので、積層フィルタを小型化することが困難となる。

本発明は、上述した課題に鑑み案出されたものであり、その目的は、入力端子電極と出力端子電極との間の静電結合量を少なくして、減衰域での充分な減衰量を得ることを可能とした、周波数選択性の高い、小型の積層フィルタを提供することにある。

本発明の積層フィルタは、矩形状をなす複数の誘電体層を導体パターンを介して積層した積層体の両主面に一対のグランド端子電極を形成するとともに、前記両主面間に位置する平行な２つの側面に入力端子電極及び出力端子電極を一部対向させて部分的に形成した積層フィルタにおいて、前記入力端子電極と前記出力端子電極との対向領域に位置する全ての誘電体層の誘電率を、非対向領域に位置する誘電体層の誘電率に比し小さく設定したことを特徴とするものである。

また本発明の積層フィルタは、前記入力端子電極と前記出力端子電極との対向領域に位置する誘電体層の誘電率ε１が１０〜３０、非対向領域に位置する誘電体層の誘電率ε２が３０〜１００に設定されていることを特徴とするものである。

本発明の積層フィルタによれば、前記入力端子電極と前記出力端子電極との対向領域に位置する誘電体層の誘電率を、非対向領域に位置する誘電体層の誘電率に比し小さく設定したことにより、入力端子電極と出力端子電極との間の静電容量が小さくなり、減衰域で充分な減衰量が得られ、高周波域での周波数選択性を高くすることが可能となる。

一方では、前記入力端子電極と前記出力端子電極との非対向領域の誘電率を高くしており、この非対向領域で共振器となるストリップラインを形成することにより、ストリップラインを短く形成することができるので、積層フィルタを小型化することが可能となる。

また本発明の積層フィルタによれば、前記入力端子電極と前記出力端子電極との対向領域に位置する誘電体層の誘電率ε１が１０〜３０、非対向領域に位置する誘電体層の誘電率ε２が３０〜１００に設定されていることにより、低温での焼成が可能なセラミック材料を用いることが可能となり、内部の導体パターンにインピーダンス特性の良いＡｇやＣｕ等を用いることができるので、フィルタ特性のＱ値を高くすることが可能となる。

以下、本発明を添付図面に基づいて詳細に説明する。

図１は本発明の一実施例に係る積層フィルタの外観斜視図、図２は本発明の一実施例に係る積層フィルタの分解斜視図である。同図に示す積層フィルタ１０は、積層体１の表面には、入力端子電極２、出力端子電極３及びグランド端子電極４が形成された構造を有している。

積層体１は、矩形状をなす誘電体層１ａ〜１ｌを積層した構成となっており、誘電体層１ａ〜１ｌ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ＢａＯ−ＴｉＯ_２系、Ｃａ−ＴｉＯ_２系、ＭｇＯ−ＴｉＯ_２系等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、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１ａ〜１ｌの厚みは、例えば５０μｍ〜３００μｍに設定される。

上記積層体１の表面に形成されたグランド端子電極４は、上記積層体の両主面に形成された一対の外部電極であり、外部の回路との電気的な接続に用いられる。その材質としては、例えばＡｇやＣｕ等の金属を主成分とする導電性の高い導体材料が好適に用いられる。また、グランド端子電極４の表面には、酸化腐食等を防止する目的で、Ａｕメッキ膜、Ｎｉ−Ａｕメッキ膜、若しくはＮｉ−Ｓｎメッキ等が被着される。

入力端子電極２及び出力端子電極３は、上記積層体１の両主面間に位置する平行な２つの側面に、一部対向させて部分的に形成した外部電極である。材質としては上述したグランド端子電極４と同一材料が用いられる。

また積層体１の内部には、導体パターンが形成されており、上記積層体１は、誘電体層１ａ〜１ｌを、種々の導体パターンを介して積層した構成となっている。導体パターンの材質としては、例えば、Ａｇ、Ａｇ−Ｐｄ、Ａｕ、Ｃｕ等の導電性の高い導体材料が好適に用いられる。本実施形態においては、２本のストリップライン共振器を形成しており、所定の周波数帯を選択的に通過させるバンドパスフィルタを構成する。

上記バンドパスフィルタの構成としては、まず、誘電体層１ｊの主面に、２つのストリップライン５ａ、６ａが平行に設けられている。そして、これら２つのストリップライン５ａ、６ａには、それぞれビアホール導体５ｃ、６ｃを介して、誘電体層１ｃの主面に設けられた容量電極５ｂ、６ｂが接続されている。また、ストリップライン５ａは、誘電体層１ｇの主面に設けられた整合電極２ａを介して入力端子電極２と接続しており、ストリップライン６ａは、誘電体層１ｇの主面に設けられた整合電極３ａを介して出力端子電極３と接続している。

ここで、ストリップライン５ａ、６ａと誘電体層１ｊを介して対向する誘電体層１ｋの主面に設けられたグランド電極４ａは、ビアホール導体４ｃを介してグランド端子電極４と接続している。更に、容量電極５ｂ、６ｂと誘電体層１ｂを介して対向し、誘電体層１ｂの主面に設けられたグランド電極４ｂは、ビアホール導体４ｄを介してグランド端子電極４と接続している。

このような積層フィルタ１０は、積層体１に形成されたストリップライン５ａ、６ａがそれぞれ電磁静電結合することによって構成するものである。更に、ストリップライン５ａ、６ａ及び容量電極５ｂ、６ｂは、対向するグランド電極４ａ、４ｂとの間で容量成分を形成するようになっている。積層フィルタ１０は、等価回路としては、図３に示すような共振回路で示され、特定の周波数帯を選択的に通過させるバンドパスフィルタとして機能する。

本実施形態の積層フィルタは、次のようにして製作した。

先ず、複数のセラミックグリーンシートを準備する。セラミック材料としては、ＭｇＴｉＯ_３−ＣａＴｉＯ_３−ＳｉＯ_２−Ｂ_２Ｏ_３を主成分としたセラミックグリーンシートＡと、ＴｉＯ_２−Ｎｄ_２Ｏ_３−ＢａＴｉＯ_３を主成分としたセラミックグリーンシートＢを用いた。各誘電体層の厚みは５μｍ〜３００μｍに設定する。

一部のセラミックグリーンシートには、打ち抜き型やパンチングマシーン等を用いて、所定位置にビアホールを打ち抜き形成し、各ビアホールに導体ペーストを充填する。また、各セラミックグリーンシートの主面には、必要に応じて配線用の導体パターンを従来周知のスクリーン印刷法により、導体ペーストを被膜形成する。これら、充填や印刷に用いる導体ペーストは、Ａｇ粉末を、有機ビヒクル中に分散させたものを用いる。このような複数のセラミックグリーンシートを積層し、得られた積層シートを所定の条件で熱圧着して一体化する。

次に、積層シートを、複数個の未焼成積層体に切断・分割し、得られた未焼成積層体を、焼成路を用いて、ピーク温度が９３０℃の温度プロファイルにて脱バイ・焼成することで、積層体１が得られる。

そして、Ａｇを主成分とする導体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、これを高温で焼成し、表面にＮｉ−Ｓｎメッキ処理を施すことによって、積層体１の表面にグランド端子電極４、入力端子電極２及び出力端子電極３が形成された積層フィルタ１０が制作される。

実施形態の積層フィルタ１０において、誘電体層１ｅ〜１ｈは、焼成前ではセラミックグリーンシートＡが対応し、その誘電率ε１は１８であり、また、誘電体層１ａ〜１ｄ、１ｉ〜１ｌは、焼成前ではセラミックグリーンシートＢが対応し、その誘電率ε２は６６である。

このように、入力端子電極２と出力端子電極３との対向領域に位置する誘電体層１ｅ〜１ｈの誘電率を、非対向領域に位置する誘電体層１ａ〜１ｄ、１ｉ〜１ｌの誘電率に比し小さく設定したことにより、入力端子電極２と出力端子電極３との間の静電容量が小さくなり、減衰域で充分な減衰量が得られ、高周波域での周波数選択性を高くすることが可能となる。

一方では、入力端子電極２と出力端子電極２との非対向領域の誘電率を高くしており、この非対向領域で共振器となるストリップラインを形成することにより、ストリップラインを短く形成することができるので、積層フィルタ１０を小型化することが可能となる。

特に本実施形態では、入力端子電極２と出力端子電極３との対向領域に位置する誘電体層１ｅ〜１ｈの誘電率ε１が１０〜３０、非対向領域に位置する誘電体層１ａ〜１ｄ、１ｉ〜１ｌの誘電率ε２が３０〜１００に設定されていることにより、低温での焼成が可能なセラミック材料を用いることが可能となり、内部の導体パターンにインピーダンス特性の良いＡｇやＣｕ等を用いることができるので、フィルタ特性のＱ値を高くすることが可能となる。

尚、本発明は上述した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、上述した実施形態では、誘電体層はセラミック材料が用いられているが、これに代えて、有機材料を用いても構わない。また、有機材料をベースにして、セラミックフィラーを含ませた複合材料を用いても構わない。

また、上述した実施形態では、共振器が主面に形成したストリップラインで構成されているが、これに限らず、例えば、ビアホール導体のみでも共振器を構成することは可能である。

更に、本実施形態を説明する図では、グランド電極４は積層体１の両主面の一部に形成されているが、これに限らず、入力端子電極２及び出力端子電極３の非形成領域を略全面的に被覆させても良く、これにより、積層フィルタ１０は外部からの電磁波ノイズに対してフィルタ特性を安定させることができる。

図１は本発明の一実施例に係る積層フィルタの外観斜視図である。本発明の一実施例に係る積層フィルタの分解斜視図である。積層フィルタの等価回路図である。

符号の説明

１・・・積層体
２・・・入力端子電極
３・・・出力端子電極
４・・・グランド端子電極
４ａ、４ｂ・・・グランド電極
５ａ、６ａ・・・ストリップライン
５ｂ、６ｂ・・・容量電極
４ｃ、４ｄ、５ｃ、６ｃ・・・ビアホール電極
１０・・・積層フィルタ

Claims

矩形状をなす複数の誘電体層を導体パターンを介して積層した積層体の両主面に一対のグランド端子電極を形成するとともに、前記両主面間に位置する平行な２つの側面に入力端子電極及び出力端子電極を一部対向させて部分的に形成した積層フィルタにおいて、前記入力端子電極と前記出力端子電極との対向領域に位置する全ての誘電体層の誘電率を、非対向領域に位置する誘電体層の誘電率に比し小さく設定したことを特徴とする積層フィルタ。
前記入力端子電極と前記出力端子電極との対向領域に位置する誘電体層の誘電率ε１が１０〜３０、非対向領域に位置する誘電体層の誘電率ε２が３０〜１００に設定されていることを特徴とする請求項１に記載の積層フィルタ。