JP4317180B2 - 積層型フィルタ - Google Patents

Description

本発明は、積層型フィルタに関する。

従来の積層型フィルタとして、複数の絶縁体層が積層されてなる積層体と、積層体に形成された端子電極と、積層体内に設けられ、端子電極と電気的に接続されたコイル部及びコンデン部と、を備えるものが知られている。一例として、特許文献１に記載された積層型フィルタでは、積層体内に形成された複数のコイル導体によりコイル部が構成されると共に、積層体内に形成された複数のキャパシタ導体によりコンデンサ部が構成さており、コイル部とコンデンサ部とが並列接続されている。
特開２００５−０５０９７３号公報

しかしながら、特許文献１に記載された積層型フィルタにあっては、コイル部とコンデンサ部とが並列接続されているため、共振周波数での減衰が浅く、且つ所定の挿入損失（例えば、２０ｄＢ）での周波数帯域（遮断帯域）が狭い減衰特性を示す。これは、コイル部とコンデンサ部との並列共振にて減衰が生じるものの、並列共振周波数より高い周波数帯域でのコンデンサ部はインピーダンスが低いため、並列共振周波数より高い周波数帯域では、入力信号がコンデンサ部のみを通過して出力されるためである。減衰特性において減衰が浅く、且つ遮断帯域が狭い場合、除去したいノイズの周波数帯域のみを選択的に除去する回路設計技術が確立されていても、積層型フィルタ毎の減衰特性のばらつきや、実装時の部品配置による発生ノイズの帯域ばらつき等により、ノイズを十分に除去できないという問題が生じるおそれがある。

そこで本発明では、減衰特性をより一層向上することが可能な積層型フィルタを提供することを目的とする。

本発明に係る積層型フィルタは、複数の絶縁体層が積層された積層体と、積層体に形成された第１の端子電極及び第２の端子電極と、を備える積層型フィルタであって、積層体内に形成された複数の第１の導体部が互いに電気的に接続されることにより構成され、一端が第１の端子電極に電気的に接続されると共に、他端が第２の端子電極に電気的に接続されたコイル部と、積層体内にコイル部を挟んで配置され、それぞれが互いに対向する第２の導体部及び第３の導体部によって構成される一対のコンデンサ部と、を備え、一対のコンデンサ部を構成するそれぞれの第２の導体部の一方が第１の端子電極に、他方が第２の端子電極にそれぞれ電気的に接続され、一対のコンデンサ部を構成するそれぞれの第３の導体部が互いに電気的に接続されると共に、コイル部の一端から他端の間において当該コイル部に電気的に接続されている、ことを特徴とする。

本発明に係る積層型フィルタによれば、一対のコンデンサ部が形成され、それら一対のコンデンサ部を繋ぐ部分がコイル部を分割するように当該コイル部に接続され、コイル部が２つの任意のインダクタンスに分割される。従って、２組の並列共振回路が直列に接続される回路構成とすることができる。よって、それぞれの並列共振回路の特性を独立して変更することが可能となり、有効な減衰特性の周波数帯域幅を広げることができる。

また本発明に係る積層型フィルタでは、第３の導体部は、積層体内において当該積層方向に直交する面状の第４の導体部を介してコイル部に接続されていることも好ましい。積層方向に直交する第４の導体部が配されると共に、この第４の導体部を介して第３の導体部がコイル部に接続されているので、２組の並列共振回路の独立性が高められた状態で減衰特性が合成される。従って、減衰特性の観点からは、その減衰を更に深く且つ遮断帯域を更に広くすることができる。

また本発明に係る積層型フィルタでは、第４の導体部は、コイル部の中心軸線方向から見て、コイル部に囲まれる内側の領域を含む形状を有していることも好ましい。コイル部が発生する磁束を確実に分断することができ、２組の並列共振回路の独立性が更に高められた状態で減衰特性が合成されるため、減衰特性において減衰を更に深く、遮断帯域をより一層広くすることができる。

また本発明に係る積層型フィルタでは、第２の導体部及び第３の導体部は、コイル部の中心軸線方向から見て、第１の導体部と重なる形状を有していることも好ましい。コイル部が発生する磁束を、第２の導体部及び第３の導体部が阻害することが抑制されるため、高周波帯域の特性を高めることができる。

また本発明に係る積層型フィルタでは、絶縁体層は、コイル部を形成する部分が磁性体で、コンデンサ部を形成する部分が非磁性体で、それぞれ形成されていることも好ましい。コイル部を形成する部分を磁性体で、コンデンサ部を形成する部分を非磁性体で形成しているので、低周波数対応が可能となり、より広い帯域に対応可能なフィルタを提供することが可能となる。

また本発明に係る積層型フィルタでは、上述した構成の積層型フィルタを積層方向に直交する方向に並列配置し、アレイ状をなしていることも好ましい。

本発明によれば、減衰特性をより一層向上することが可能な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実施形態） 本発明の第１実施形態である積層型フィルタについて図１を参照しながら説明する。図１に示すように、第１の実施形態に係る積層型フィルタ１は、直方体状の積層体２と、積層体２の長手方向における両端部に形成された端子電極（第１の端子電極）３及び端子電極（第２の端子電極）４とを備えている。

積層体２は、図２に示すように、複数の絶縁体層６_１〜６_１９が積層されて構成されている。各絶縁体層６_１〜６_１９は、長方形薄板状に形成されており、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。

絶縁体層６_５，６_９，６_１４上のそれぞれには、縁部６ｂ、縁部６ｃ、及び縁部６ｄに沿って延在する導体部（第１の導体部）７_１，７_５，１２_３が形成されている。絶縁体層６_６，６_１０，６_１５上のそれぞれには、縁部６ａ、縁部６ｂ、及び縁部６ｃに沿って延在する導体部（第１の導体部）７_２，７_６，１２_４が形成されている。

絶縁体層６_７，６_１２上のそれぞれには、縁部６ｄ、縁部６ａ、及び縁部６ｂに沿って延在する導体部（第１の導体部）７_３，１２_１が形成されている。絶縁体層６_８，６_１３上のそれぞれには、縁部６ｃ、縁部６ｄ、及び縁部６ａに沿って延在する導体部（第１の導体部）７_４，１２_２が形成されている。

絶縁体層６_２上には、端子電極３と接続された引出部８_１、この引出部８_１に接続されるＵ字状の導体部８_２（第２の導体部）、がそれぞれ形成されている。絶縁体層６_３上には、Ｕ字状の導体部８_３（第３の導体部）、この導体部８_３の一端から絶縁体層６_３の略中央に延伸する引出部８_４、がそれぞれ形成されている。

絶縁体層６_１８上には、端子電極４と接続された引出部１５_１、この引出部１５_１に接続されるＵ字状の導体部１５_２（第２の導体部）、がそれぞれ形成されている。絶縁体層６_１７上には、Ｕ字状の導体部１５_３（第３の導体部）、この導体部１５_３の一端から絶縁体層６_１７の略中央に延伸する引出部１５_４、がそれぞれ形成されている。

絶縁体層６_４上には、端子電極３と接続された引出部１３が形成されており、絶縁体層６_１６上には、端子電極４と接続された引出部１４が形成されている。絶縁体層６_１１上には、各辺が縁部６ａ、縁部６ｂ、縁部６ｃ、及び縁部６ｄに沿って形成されている矩形状の導体部１１（第４の導体部）が形成されている。

引出部１３の端部と、導体部７_１の縁部６ａ且つ縁部６ｂ側の端部とは、引出部１３の端部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。

導体部７_１の縁部６ａ且つ縁部６ｄ側の端部と、導体部７_２の縁部６ａ且つ縁部６ｄ側の端部とは、導体部７_１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。導体部７_２の縁部６ｃ且つ縁部６ｄ側の端部と、導体部７_３の縁部６ｃ且つ縁部６ｄ側の端部とは、導体部７_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いる。

導体部７_３の縁部６ｂ且つ縁部６ｃ側の端部と、導体部７_４の縁部６ｂ且つ縁部６ｃ側の端部とは、導体部７_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。導体部７_４の縁部６ａ且つ縁部６ｂ側の端部と、導体部７_５の縁部６ａ且つ縁部６ｂ側の端部とは、導体部７_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いる。

導体部７_５の縁部６ａ且つ縁部６ｄ側の端部と、導体部７_６の縁部６ａ且つ縁部６ｄ側の端部とは、導体部７_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。導体部７_６の縁部６ｃ且つ縁部６ｄ側の端部と、導体部１２_１の縁部６ｃ且つ縁部６ｄ側の端部とは、導体部７_６に形成されたスルーホール及び絶縁体層６_１１上の導体部１１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。

導体部１２_１の縁部６ｂ且つ縁部６ｃ側の端部と、導体部１２_２の縁部６ｂ且つ縁部６ｃ側の端部とは、導体部１２_１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。導体部１２_２の縁部６ａ且つ縁部６ｂ側の端部と、導体部１２_３の縁部６ａ且つ縁部６ｂ側の端部とは、導体部１２_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いる。

導体部１２_３の縁部６ａ且つ縁部６ｄ側の端部と、導体部１２_４の縁部６ａ且つ縁部６ｄ側の端部とは、導体部１２_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。

導体部１２_４の縁部６ｃ且つ縁部６ｄ側の端部と、引出部１４の端部とは、導体部１２_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いる。

絶縁体層６_３上に形成された引出部８_４の端部と、絶縁体層６_１７上に形成された引出部１５_４の端部とは、絶縁体層６_４〜６_１０、及び６_１２〜６_１６それぞれの略中央部に形成された接続部９、及び絶縁体層６_１１上の導体部１１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。

以上の電気的接続により、積層型フィルタ１は、積層体２内に形成された複数の導体部７_１〜７_６及び導体部１２_１〜１２_４が電気的に接続されることにより構成されたコイル部１０を備える。コイル部１０は、一端が端子電極３に電気的に接続されると共に、他端が端子電極４に電気的に接続される。また、コイル部１０は、導体部１１により、導体部７_１〜７_６よりなるコイル部分１０ａと、導体部１２_１〜１２_４よりなるコイル部分１０ｂとに分割される。

また、積層型フィルタ１は、積層体２内に形成された導体部８_１〜８_４よりなるコンデンサ部Ｃ_１と、導体部１５_１〜１５_４よりなるコンデンサ部Ｃ_２とを備える。コンデンサ部Ｃ_１及びコンデンサ部Ｃ_２は、積層体２内においてコイル部１０を挟んで配置されている。コンデンサ部Ｃ_１の導体部８_３と、コンデンサ部Ｃ２の導体部１５_３とは、互いに電気的に接続されていると共に、導体部１１を介してコイル部１０の一端から他端の間においてコイル部１０と電気的に接続されている。尚、導体部８_２及び導体部８_３、導体部１５_２及び導体部１５_３は、コイル部１０の中心軸線方向から見て、コイル部１０と重なる形状を有している。これにより、コイル部１０が発生する磁束Ｆを、導体部８_２及び導体部８_３、導体部１５_２及び導体部１５_３が阻害することが抑制されるため、高周波帯域の特性を高めることができる。

以上のように構成された積層型フィルタ１においては、図３及び図４に示すように、コイル部１０は、コイル部分１０ａとコイル部分１０ｂとを含む。また、コンデンサ部Ｃ_１及びコンデンサ部Ｃ_２は、コイル部分１０ａとコイル部分１０ｂとの間でコイル部１０に接続される。そのため、コイル部分１０ａとコンデンサ部Ｃ_１とが並列接続された並列共振回路２１が形成され、コイル部分１０ｂとコンデンサ部Ｃ_２とが並列接続された並列共振回路２２が形成される。これにより、積層型フィルタ１は、並列共振回路２１と並列共振回路２２とが直列に接続された回路構成となり、２組の減衰特性が合成されるため、減衰特性において減衰を深く、且つ遮断帯域を広くすることができる。

また、導体部１１はコイル部１０の中心軸線方向から見て、コイル部１０により囲まれる内側の領域を含む形状を有している。そのため、図４に示すように、コイル部１０が発生する磁束Ｆが確実に分断され、２組の並列共振回路２１，２２の独立性が高められた状態で減衰特性が合成されることになる。従って、減衰特性において減衰を更に深く、且つ遮断帯域を更に広くすることができる。

続いて、積層型フィルタ１の製造方法について説明する。まず、絶縁体層６_１〜６_１９となるグリーンシートを用意する。グリーンシートは、例えば、Ｆｅ_２Ｏ_３、ＺｎＯ及びＣｕＯの混合粉を原料としたスラリーをフィルム上にドクターブレード法により塗布して形成され、その厚さは、例えば、２０μｍ程度に設定される。なお、Ｆｅ_２Ｏ_３、ＺｎＯ及びＣｕＯの混合粉の代わりに、誘電体材料（ＴｉＯ_２、ＣｕＯ、ＮｉＯ及びＭｎＣＯの混合粉等）や、酸化物セラミック材料（Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２、ＺｒＯ_２、フォルステライト、ステアタイト、コージライト等）を用いてもよく、これらの混合粉を用いてもよい。

続いて、絶縁体層６_３〜６_１６となる各グリーンシートの所定の位置（すなわち、導体部７_１〜７_６、引出部８_４、接続部９、引出部１３、導体部１１、導体部１２_１〜１２_４においてスルーホールを形成する位置）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、絶縁体層６_２〜６_１８となる各グリーンシートに、導体部７_１〜７_６、引出部８_１，８_４、導体部８_２，８_３、接続部９、導体部１１、導体部１２_１〜１２_４、引出部１３，１４、導体部１５_２，１５_３、引出部１５_１，１５_４に対応する各導体パターンを形成する。各導体パターンは、例えば、銀若しくはニッケルを主成分とする導体ペーストをスクリーン印刷した後、乾燥することによって形成される。各スルーホールには、各導体パターンを形成する際に、導体ペーストが充填されることとなる。

続いて、絶縁体層６_１〜６_１９となる各グリーンシートを順次積層して圧着し、チップ単位に切断した後に所定温度（例えば、８００〜９４０度）にて焼成する。これにより、積層体２が形成されることとなる。積層体２は、例えば、完成後における長手方向の長さが１．０ｍｍ、幅が０．５ｍｍ、高さが０．５ｍｍとなるようにする。導体部７_１〜７_６、引出部８_１，８_４、導体部８_２，８_３、接続部９、導体部１２_１〜１２_４、引出部１３，１４、導体部１５_２，１５_３、引出部１５_１，１５_４の焼成後における厚さは、例えば１０μｍ程度に設定され、導体部１１の焼成後における厚さは、例えば３μｍ程度に設定される。導体部７_１〜７_６、引出部８_１，８_４、導体部８_２，８_３、導体部１２_１〜１２_４、引出部１３，１４、導体部１５_２，１５_３、引出部１５_１，１５_４の焼成後における幅は、例えば７０μｍ程度に設定される。

続いて、この積層体２に端子電極３，４を形成する。これにより、積層型フィルタ１が得られることとなる。端子電極３，４は、積層体２の外表面に銀、ニッケル若しくは銅を主成分とする電極ペーストを転写した後に所定温度（例えば、６００〜７８０℃程度）にて焼き付け、更に電気めっきを施すことにより、形成される。電気めっきには、Ｃｕ／Ｎｉ／Ｓｎ、Ｎｉ／Ｓｎ、Ｎｉ／Ａｕ、Ｎｉ／Ｐｄ／Ａｕ、Ｎｉ／Ｐｄ／Ａｇ、又は、Ｎｉ／Ａｇ等が用いられる。

尚、上述した第１実施形態では、導体部１１を、各辺が縁部６ａ、縁部６ｂ、縁部６ｃ、及び縁部６ｄに沿って形成されている矩形状に形成したけれども、この形状に限定されるものではない。例えば、絶縁体層６１１の略中央部分と、縁部６ｂ且つ縁部６ｃ側の角部及び縁部６ｃ且つ縁部６ｄ側の角部と、を繋ぐようにＶ字型の導体パターンとしてもよい。
この場合には、図５に示すように、コイル部１０が発生する磁束Ｆは分断されないものの、積層型フィルタ１は、並列共振回路２１と並列共振回路２２とが直列に接続された回路構成となる。従って、２組の減衰特性が合成されるため、減衰特性において減衰を深く、且つ遮断帯域を広くすることができる。

また、導体部１１をいわゆる浮島構造としてもよい。例えば、導体部１１の縁部６ｃに沿った辺を後退させて、導体部７_６及び導体部１２_１と電気的に接続しない構造とすることで導体部１１を浮島構造とすることができる。この場合には、絶縁体層６_１１の縁部６ｃ且つ６ｄ側の角部にスルーホール及び接続部９を設け、導体部７_６と導体部１２_１とを電気的に接続することができる。導体部１１を浮島構造とした場合には、図６に示すように、コイル部１０が発生する磁束Ｆを分断することができる。

また、コンデンサ部Ｃ_１，Ｃ_２を２組設けてもよい。図７に示すように、絶縁体層６_３の内側に更に絶縁体層６_３を設け、その一対の絶縁体層６_３の間に絶縁体層６_２１を設けることでコンデンサ部Ｃ_１（Ｃ_２）を二つ並列して設けることができる。絶縁体層６_２１の略中央部分には接続部９を設け、一対の絶縁体層６_３に形成される導体部８_３，８_４を電気的に接続することができる。

（第２実施形態） 第２の実施形態に係る積層型フィルタ１は、以下の点で第１の実施形態に係る積層型フィルタ１と主に相違している。図８に示すように、絶縁体層６_２上に形成される引出部８_５及び導体部８_６、絶縁体層６_３上に形成される導体部８_７の形状が第１実施形態と異なっている。より具体的には、導体部８_６及び導体部８_７は、縁部ａ、縁部ｂ、縁部ｃ、縁部ｄに各辺が沿うように形成された略矩形状をなしている。また、絶縁体層６_１８上に形成される引出部１５_５及び導体部１５_６、絶縁体層６_１７上に形成される導体部１５_７の形状も第１実施形態と異なっている。より具体的には、導体部１５_６及び導体部１５_７は、縁部ａ、縁部ｂ、縁部ｃ、縁部ｄに各辺が沿うように形成された略矩形状をなしている。

（第３実施形態） 次に、第３の実施形態に係る積層型フィルタ１を図９及び図１０を参照しながら説明する。本実施形態に係る積層型フィルタ１は、積層体２の側面に端子電極３，４を4組並設し、積層体２内に第１実施形態に係る積層型フィルタ１を構成するコイル部１０（導体部７_１〜７_６及び導体部１２_１〜１２_４）、コンデンサ部Ｃ_１（導体部８_２，８_３）及びコンデンサ部Ｃ_２（導体部１５_２，１５_３）を4組並設することにより形成されている。このように積層型フィルタ１をアレイ状に形成してもよい。

最後に、本発明に係る積層型フィルタの減衰特性がより一層向上されていることを、コイル部とコンデンサ部とが並列接続されてなる特許文献１記載の積層型フィルタと比較することにより具体的に示す。

積層型フィルタの電気的特性を図１１に示す。図中、実線Ａは第１実施形態に係る積層型フィルタ、鎖線Ｂは第１実施形態の変形例（図５参照）に係る積層型フィルタ、細線Ｃは特許文献１記載の積層型フィルタを示している。例えば２０ｄＢの挿入損失での周波数帯域は第１の実施形態に係る積層型フィルタでは約４６０ＭＨｚ、第１実施形態の変形例（図５参照）に係る積層型フィルタでは約２５０ＭＨｚ、特許文献１記載の積層型フィルタでは１００ＭＨｚである。以上のことから、本発明により減衰特性がより一層向上されることが確認された。

尚、図１１に示した例は、Ｆｅ_２Ｏ_３、ＺｎＯ及びＣｕＯの混合粉を原料としたスラリーをフィルム上にドクターブレード法により塗布して形成されるグリーンシートを用いて形成した積層型フィルタについて示している。このように非磁性材料を用いることも好ましいけれども、コイル部１０には磁性材料を用いることも好ましい。より具体的には、Ｎｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系フェライト、Ｎｉ−Ｃｕ−Ｚｎ−Ｍｇ系フェライト、Ｃｕ−Ｚｎ系フェライト、Ｎｉ−Ｃｕ系フェライトといった磁性材料から適宜選択される材料によって形成する。この場合、図１１に示した−３ｄＢ以下（カットオフ）となる挿入損失が、非磁性材料の場合は１００ＭＨｚであるのに対し、磁性材料の場合は２０ＭＨｚとなるように曲線全体がシフトする。

第１実施形態に係る積層型フィルタを示す斜視図である。 第１実施形態に係る積層型フィルタの積層体を示す斜視図である。 第１実施形態に係る積層型フィルタの等価回路を説明するための図である。 第１実施形態に係る積層型フィルタの磁束分断の様子を説明するための図である。 第１実施形態の変形例に係る積層型フィルタの等価回路及び磁束分断の様子を説明するための図である。 第１実施形態の変形例に係る積層型フィルタの等価回路を説明するための図である。 第１実施形態の変形例に係る積層型フィルタを説明するための図である。 第２実施形態に係る積層型フィルタの積層体を示す斜視図である。 第３実施形態に係る積層型フィルタを示す斜視図である。 第３実施形態に係る積層型フィルタの積層体を示す斜視図である。 積層型フィルタの電気的特性を示す線図である。

符号の説明

１…積層型フィルタ、２…積層体、３…端子電極（第１の端子電極）、４…端子電極（第２の端子電極）、６_１〜６_１９…絶縁体層、７_１〜７_６…導体部（第１の導体部）、１２_１〜１２_４…導体部（第１の導体部）、８_２，１５_２…導体部（第２の導体部）、８_３，１５_３…導体部（第３の導体部）、１１…導体部（第４の導体部）。

Claims (4)

1. 複数の絶縁体層が積層された積層体と、
   前記積層体に形成された第１の端子電極及び第２の端子電極と、を備える積層型フィルタであって、
   前記積層体内に形成された複数の第１の導体部が互いに電気的に接続されることにより構成され、一端が前記第１の端子電極に電気的に接続されると共に、他端が前記第２の端子電極に電気的に接続されたコイル部と、
   前記積層体内に前記コイル部を挟んで配置され、それぞれが互いに対向する第２の導体部及び第３の導体部によって構成される一対のコンデンサ部と、を備え、
   前記一対のコンデンサ部を構成するそれぞれの前記第２の導体部の一方が前記第１の端子電極に、他方が前記第２の端子電極にそれぞれ電気的に接続され、
   前記一対のコンデンサ部を構成するそれぞれの前記第３の導体部が互いに電気的に接続されると共に、前記コイル部の一端から他端の間において当該コイル部に電気的に接続され、
   前記第２の導体部及び前記第３の導体部は、前記コイル部の中心軸線方向から見て、前記第１の導体部と重なる形状を有している、
   ことを特徴とする積層型フィルタ。
2. 前記第３の導体部は、前記積層体内において当該積層方向に直交する面状の第４の導体部を介して前記コイル部に接続されており、
   前記第４の導体部は、前記コイル部の中心軸線方向から見て、前記コイル部に囲まれる内側の領域を含む形状を有している、
   ことを特徴とする、請求項１に記載の積層型フィルタ。
3. 前記複数の絶縁体層のうちの前記コイル部を形成する部分が磁性体で、前記複数の絶縁体層のうちの前記コンデンサ部を形成する部分が非磁性体で、それぞれ形成されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の積層型フィルタ。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の積層型フィルタを前記積層方向に直交する方向に並列配置し、アレイ状をなしていることを特徴とする積層型フィルタ。
   

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