JP4706876B2 - 共振器、フィルタ、及び、共振器の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、共振器、フィルタ、及び、共振器の製造方法に関する。

共振器は、例えば、携帯電話等の電子機器において、フィルタとして用いられる。例えば、特許文献１では、コンデンサの電極に発生する渦電流を低減するために、インダクタ導体を絶縁シートに対して垂直に、コンデンサ電極を絶縁シートに対して平行に構成したＬＣ共振器が開示されている。

フィルタは、複数の共振器を配置して相互に電磁結合させることによって、所望の周波数特性を得る。しかしながら、上記のＬＣ共振器は、コンデンサ電極が絶縁シートに対して平行に設けられているから、配置するにあたって距離制限があり、フィルタを構成するにあたって、小型化及び低背化に限界があるという問題が存在する。
特許第３５０１３２７号

本発明の課題は、小型化及び低背化に好適な共振器、フィルタを提供することである。

本発明のもう一つの課題は、上述した共振器の製造に適した製造方法を提供することである。

１．共振器
上述した課題を解決するため、本発明に係る共振器は、誘電体基体と、第１の内部電極と、第２の内部電極と、接続導体とを含む。前記第１の内部電極は、筒状であって、前記誘電体基体に埋設されている。前記第２の内部電極は、柱状であって、その外周面が前記第１の内部電極の内周面と対向するように、前記誘電体基体に埋設されている。

前記接続導体は、前記第１の内部電極及び前記第２の内部電極を接続するように、前記誘電体基体に埋設されている。前記第１の内部電極と前記第２の内部電極により挟まれた領域に前記誘電体基体が存在する。

上述したように、第１の内部電極と第２の内部電極は、誘電体基体を挟み込んでいるから、第１の内部電極と第２の内部電極の間には結合容量が発生している。また、第１の内部電極と第２の内部電極は、インダクタ成分を有し、接続導体によって互いに接続されているから、本発明に係る共振器は、コンデンサとインダクタの並列回路となる。

さらに、第２の内部電極は柱状であり、一方、第１の内部電極は筒状であって、筒の内側に第２の内部電極が配置されているから、本発明に係る共振器は、細長い形状に形成し得る。したがって、複数の共振器を並べるにあたって、距離制限がないから、複数の共振器を高密度に配置でき、小型化及び低背化に好適である。

２．フィルタ
本発明に係るフィルタは、第１の共振器と、第２の共振器と、接地電極と、第１の外部端子と、第２の外部端子とを含む。本発明に係るフィルタは、例えば、バンドパスフィルタである。

前記第１及び第２の共振器は、上述した共振器であって、前記接続導体が、平板形状であり、その板面の一方において前記第１及び第２の内部電極の一方の端部と接続され、前記第２の内部電極が、他方の端部が前記第１の内部電極の開口面から突出している共振器である。前記第１及び第２の共振器は、前記第１の内部電極の外周面を互いに対向させて並んでいる。

前記接地電極は、２組の対向する平面を備えた方形の筒状電極である。前記接地電極は、前記第１及び第２の共振器を取り囲み、前記平面の一つが、前記接続導体の板面と対向し、前記平面の一つと対向する平面が、前記第２の内部電極の前記他方の端部に接続されている。前記第１及び第２の外部端子は、前記第１及び第２の共振器の前記接続導体と、それぞれ接続されている。

上述したように、本発明に係るフィルタは、本発明に係る共振器を用いているので、本発明の共振器の優れた作用効果を享受することができる。

３．共振器の製造方法
本発明に係る共振器の製造方法は、以下の第１〜第６の工程を含む。第１の工程では、誘電体シートにスルーホールを形成する。第２の工程では、前記スルーホールの壁面に、第１の内部電極を形成する。第３の工程では、前記スルーホールを誘電体で埋める。第４の工程では、前記誘電体を貫通するスルーホールを形成する。

第５の工程では、前記第４の工程において形成したスルーホールを導電体で埋めることによって、第２の内部電極を形成する。第６の工程では、前記誘電体シートの表面に、前記第１及び第２の内部電極を接続する接続導体を形成する。

上述した本発明に係る共振器の製造方法によれば、誘電体シートに設けたスルーホールを利用して第１及び第２の内部電極を形成しているから、本発明の共振器を容易に得ることができる。この製造方法は、フィルタ等の製造に当たっても適用できる。

以上述べたように、本発明によれば、小型化及び低背化に好適な共振器、フィルタを提供することができる。また、上述した共振器、フィルタの製造に適した製造方法を提供することができる。

１．共振器及びフィルタ
図１は本発明に係るフィルタを示す斜視図、図２は図１に示したフィルタのII−II線断面図、図３は図２に示したフィルタのIII−III線断面図である。図示されたフィルタは、例えば、バンドパスフィルタである。フィルタは、共振器Ｑ１，Ｑ２と、接地電極ＧＮＤと、外部端子Ｔ１，Ｔ２とを含む。まず、共振器Ｑ１，Ｑ２について説明する。

共振器Ｑ１，Ｑ２は、誘電体基体Ｄと、第１の内部電極５１と、第２の内部電極５２と、接続導体５４とを含む。第１の内部電極５１は、筒状であって、誘電体基体Ｄに埋設されている。第２の内部電極５２は、柱状であって、その外周面が第１の内部電極５１の内周面と対向するように、誘電体基体Ｄに埋設されている。具体的には、第１の内部電極５１は円筒形状であって、その筒の内側に、円柱状の第２の内部電極５２が、同心円状に設けられている。なお、第１の内部電極５１は方形の筒状でもよく、また、第２の内部電極５２も四角柱形状でもよい。

第２の内部電極５２は、一方の端部Ａ１（図１を参照）が第１の内部電極５１の開口面から突出している。第１の内部電極５１と第２の内部電極５２により挟まれた領域Ｅ（図３を参照）には誘電体基体Ｄが存在する。

接続導体５４は、第１の内部電極５１及び第２の内部電極５２を接続するように、誘電体基体Ｄに埋設されている。具体的には、接続導体５４は、矩形の平板形状であり、その板面の一方において第１及び第２の内部電極５１，５２の他方の端部Ｂ１，Ａ２（図１を参照）と接続されている。

上述したように、第１の内部電極５１と第２の内部電極５２は、誘電体基体Ｄを挟み込んでいるから、第１の内部電極５１と第２の内部電極５２の間には結合容量が発生している。また、第１の内部電極５１と第２の内部電極５２は、インダクタ成分を有し、接続導体５４によって互いに接続されているから、本発明に係る共振器は、図４に示すような、コンデンサＣとインダクタＬの並列回路となる。

さらに、第２の内部電極５２は柱状であり、一方、第１の内部電極５１は筒状であって、筒の内側に第２の内部電極５１が配置されているから、本発明に係る共振器は、細長い形状に形成し得る。したがって、複数の共振器を並べるにあたって、距離制限がないから、複数の共振器を高密度に配置でき、小型化及び低背化に好適である。

例えば、後述するように、誘電体シートを用いて共振器Ｑ１，Ｑ２を製造する場合、第２の内部電極５２の高さＨを８００（μｍ）、直径Ｗ１を２００（μｍ）、厚みＷ２を５（μｍ）とすることができ、一方、第２の内部電極５２の直径Ｗ３を１００（μｍ）とすることができる（図２を参照）。

第１及び第２の共振器Ｑ１，Ｑ２は、第１の内部電極５１の外周面を互いに対向させて並んでいる。上述したように、共振器Ｑ１，Ｑ２は細長い形状であるから、互いに近づけて配置することができ、これにより相互インダクタンス、並びに結合容量が発生している。

接地電極ＧＮＤは、２組の対向する平面を備えた方形の筒状電極である。接地電極ＧＮＤは、共振器Ｑ１，Ｑ２を取り囲み、上部の平面Ｓ１が、接続導体５４の板面と対向し、この平面Ｓ１と対向する平面Ｓ２が、第２の内部電極５２の端部Ａ１に接続されている（図２を参照）。

接続導体５４には、フィルタの両端に向かうようにリード部Ｕ１，Ｕ２が延設されている。第１及び第２の外部端子Ｔ１，Ｔ２は、このリード部Ｕ１，Ｕ２を介して、共振器Ｑ１，Ｑ２の接続導体５４と、それぞれ接続されている。

図５は、図１〜図３に示したフィルタの等価回路図である。共振器Ｑ１，Ｑ２の接続導体５４と接地電極ＧＮＤは、コンデンサＣｑ１１，Ｃｑ２１によって容量結合されている。また、共振器Ｑ１，Ｑ２の第１の内部電極５１は、インダクタンスＬ１，Ｌ２を構成し、第１の内部電極５１と第２の内部電極５２は、コンデンサＣｑ１２，Ｃｑ２２によって容量結合されている。共振器Ｑ１，Ｑ２の第２の内部電極５２は、互いに相互インダクタンスＭによって結合されており、コンデンサＣｑ３の容量結合も発生している。

さらに、第１の内部電極５１の下方の端部Ｂ２と、接地電極ＧＮＤの平面Ｓ２も、コンデンサＣｑ１３，Ｃｑ２３により容量結合が発生している。ここで、インダクタンスＬ１，Ｌ２、並びにコンデンサＣｑ１３，Ｃｑ２３は、第１の内部電極５１の第２の内部電極５２からの突出分の長さΔＨ（図２を参照）に応じて変化する。

図６は、本実施形態のフィルタ特性、並びに比較例である。ここで、横軸は周波数（ＧＨｚ）を示し、縦軸は減衰量（ｄＢ）を示している。これによると、ΔＨ＝３０（μｍ）の場合（図中の実線）、約５．５（ＧＨｚ）近傍に通過帯域があり、ΔＨ＝５０（μｍ）の場合（図中の点線）、約６．４（ＧＨｚ）近傍に通過帯域があることがわかる。これに対し、比較例として、第１の内部電極５１がない場合（図中の一点鎖線）を示しているが、有効な通過帯域が見当たらない。したがって、本発明に係るフィルタは、ΔＨに応じた通過帯域を持つ、良好な特性を示している。

また、本発明に係るフィルタは、本発明に係る共振器を用いているので、本発明の共振器の優れた作用効果を享受することができる。
２．共振器の製造方法
次に、図７〜図１６に、本発明に係る共振器の製造工程を示す。図７〜図１６は、図１の共振器Ｑ１，Ｑ２を、II−II線断面で見た状態を示している。

まず、図７のように、誘電体シート２０を用意する。誘電体シート２０としては、例えばＬＴＣＣ（Low Temperature Co-fired Ceramics：低温同時焼成セラミックス）基板用のグリーンシートを用いることができる。

次に、図８のように、誘電体シート２０にスルーホールＴＨ１を形成する。スルーホールＴＨ１は、例えば、汎用のパンチングマシンを用いて、穴あけを行なうことで得られる。さらに、図９のように、スルーホールＴＨ１を導体ペーストＭ１で埋めた後、図１０のように、導体ペーストＭ１を貫通するスルーホールＴＨ２を形成する。これにより、スルーホールＴＨ１の壁面に、第１の内部電極５１を形成する。このとき、導体ペーストＭ１の代わりに、スパッタにより導体膜を形成し、第１の内部電極５１を得てもよい。

次に、図１１のように、スルーホールＴＨ１を誘電体ペーストＭ２で埋めた後、図１２のように、誘電体シート２０の下に、他の誘電体シート２１を積層する。

次に、図１３のように、誘電体ペーストＭ２を貫通して、誘電体シート２０と誘電体シート２１に跨るスルーホールＴＨ３を形成する。そして、図１４のように、スルーホールＴＨ３を導電体ペーストで埋めることによって、第２の内部電極５２を形成する。

最後に、図１５のように、誘電体シート２０の表面に、第１及び第２の内部電極５１，５２を接続する接続導体５４を形成し、図１６のように、その表面に、さらに他の誘電体シート２２を積層する。ここで、接続導体５４は、スパッタ、蒸着などの薄膜形成技術、印刷、めっき又はそれらの組み合わせによって形成できる。

このようにして誘電体シート２０〜２３を積層した後、熱圧着などの手段を適用して一体化し、焼成、端子形成工程などの必要な処理を実行する。これにより、図１〜図３に示したフィルタに用いられる共振器Ｑ１，Ｑ２が得られる。

この共振器の製造方法によれば、誘電体シートに設けたスルーホールＴＨ１〜ＴＨ３を利用して第１及び第２の内部電極５１，５２を形成しているから、本発明の共振器を容易に得ることができる。この製造方法は、フィルタ等の製造に当たっても適用できる。

先の実施形態に示したフィルタの製造にあたって、誘電体シート２１の厚みを適宜選択すれば、図３に示した突出長ΔＨを変更することができる。したがって、誘電体シート２１の厚みに応じて、図５に示すように、通過帯域の異なるフィルタを好適に製造することができる。なお、フィルタに設けられた他の電極Ｔ１，Ｔ２，ＧＮＤは、スパッタ、蒸着などの薄膜形成技術、印刷、めっき又はそれらの組み合わせによって形成できる。

これまで述べたように、本発明によれば、小型化及び低背化に好適な共振器、フィルタを提供することができる。また、上述した共振器、フィルタの製造に適した製造方法を提供することができる。

以上、好ましい実施例を参照して本発明の内容を具体的に説明したが、本発明の基本的技術思想及び教示に基づいて、当業者であれば、種々の変形態様を採り得ることは自明である。

本発明に係るフィルタを示す斜視図である。 図１に示したフィルタのII−II線断面図である。 図２に示したフィルタのIII−III線断面図である。 本発明に係る共振器の等価回路図である。 図１〜図３に示したフィルタの等価回路図である。 フィルタ特性、並びに比較例である。 本発明に係る共振器の製造工程を示す図である。 図７の工程の後の製造工程を示す図である。 図８の工程の後の製造工程を示す図である。 図９の工程の後の製造工程を示す図である。 図１０の工程の後の製造工程を示す図である。 図１１の工程の後の製造工程を示す図である。 図１２の工程の後の製造工程を示す図である。 図１３の工程の後の製造工程を示す図である。 図１４の工程の後の製造工程を示す図である。 図１５の工程の後の製造工程を示す図である。

符号の説明

５３ 第１の内部電極
５２ 第２の内部電極
５４ 接続導体
Ｑ１，Ｑ２ 共振器
Ｄ 誘電体基体
ＧＮＤ 接地電極
Ｔ１ 第１の外部端子
Ｔ２ 第２の外部端子
２０，２１，２２ 誘電体シート
ＴＨ１，ＴＨ２，ＴＨ３ スルーホール
Ｍ２ 誘電体ペースト

Claims (1)

1. 誘電体基体と、第１の共振器と、第２の共振器と、接地電極と、第１の外部端子と、第２の外部端子とを含むフィルタであって、
   前記第１及び第２の共振器は、それぞれ、第１の内部電極と、第２の内部電極と、接続導体とを含み、前記誘電体基体に埋設されており、
   前記第１の内部電極は、筒状であり、
   前記第２の内部電極は、柱状であって、その外周面が、該誘電体を挟んで前記第１の内部電極の内周面と対向し、一方の端部が前記第１の内部電極の開口面から突出しており、
   前記接続導体は、平板形状であって、その板面の一方において前記第１及び第２の内部電極の他方の端部と接続されており、
   前記第１及び第２の共振器は、前記第１の内部電極の外周面を互いに対向させて並んでおり、
   前記接地電極は、
   ２組の対向する平面を備えた方形の筒状電極であって、
   前記第１及び第２の共振器を取り囲み、
   前記平面の一つが、前記接続導体の板面と対向し、
   前記平面の一つと対向する平面が、前記第１及び第２の共振器の前記第２の内部電極の前記一方の端部に共通に接続されており、
   前記第１及び第２の外部端子は、前記第１及び第２の共振器の前記接続導体と、それぞれ接続されている、
   フィルタ。

Images