JP4784017B2

JP4784017B2 - 積層型ローパスフィルタ

Info

Publication number: JP4784017B2
Application number: JP2001244879A
Authority: JP
Inventors: 朋子斉藤; 博志増田; 登加藤
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2001-08-10
Filing date: 2001-08-10
Publication date: 2011-09-28
Anticipated expiration: 2021-08-10
Also published as: JP2003060465A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は積層型ローパスフィルタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のローパスフィルタ回路として、例えば、図１６に示すπ型３次ローパスフィルタ回路１が知られている。このローパスフィルタ回路１は、入力端子２と出力端子３との間にインダクタＬ１を電気的に接続し、インダクタＬ１の両端とグランド間にそれぞれコンデンサＣ１，Ｃ２を電気的に接続している。なお、コンデンサＣ３はポール調整用コンデンサである。
【０００３】
そして、従来の積層型ローパスフィルタは、一つのチップに一つのローパスフィルタ回路１しか内蔵していなかった。そのため、１対のバランスライン（平衡信号ライン）にこのローパスフィルタ回路１を取り付けようとした場合には、それぞれの信号ライン毎に積層型ローパスフィルタを接続しなければならず、２個の積層型ローパスフィルタを並置して使用していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前述のように、従来の積層型ローパスフィルタは、一つのチップに一つのローパスフィルタ回路１しか内蔵していないため、それぞれの信号ライン毎に積層型ローパスフィルタを接続する必要がある。従って、部品点数が多くなり、電子機器が大型化し、挿入損失も大きくなるという問題があった。
【０００５】
また、平衡信号などのように、２ラインの電位差を基準に信号処理を行う際には、グランド端子がなくても動作する。しかし、従来の積層型ローパスフィルタには、電位０の基準となるグランド端子が必ず設けられているため、本来なら必要ないグランドパターンを実装基板に配設しなければならないという問題もあった。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、必ずしもグランド端子を設ける必要がなく、小型で良好な電気特性が得られる積層型ローパスフィルタを提供することにある。
【０００７】
【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、第１の発明に係る積層型ローパスフィルタは、
複数の絶縁体層と共振用コイル導体と共振用コンデンサ導体とを積み重ねて構成した積層体と、
前記積層体の表面に設けた少なくとも二つの入力端子及び少なくとも二つの出力端子と、
前記積層体内に前記共振用コイル導体及び共振用コンデンサ導体にて構成された少なくとも二つのローパスフィルタとを備え、
前記二つのローパスフィルタが、前記二つの入力端子と前記二つの出力端子の間に電気的に接続されているとともに、前記二つのローパスフィルタのそれぞれの共振用コンデンサを構成する一方の共振用コンデンサ導体が前記積層体内の他の導体と導通しないとともに、前記絶縁体層の略全面にわたって形成された共通導体であること、
を特徴とする。
【０００８】
また、第２の発明に係る積層型ローパスフィルタは、
複数の絶縁体層と共振用コイル導体と共振用コンデンサ導体とを積み重ねて構成した積層体と、
前記積層体の表面に設けた少なくとも三つの入力端子及び少なくとも三つの出力端子と、
前記積層体内に前記共振用コイル導体及び共振用コンデンサ導体にて構成された少なくとも三つのローパスフィルタとを備え、
前記三つのローパスフィルタのうち二つが、前記三つの入力端子のうちの二つの入力端子と前記三つの出力端子のうちの二つの出力端子との間に電気的に接続されているとともに、該二つのローパスフィルタのそれぞれの共振用コンデンサを構成する一方の共振用コンデンサ導体が前記積層体内の他の導体と導通しないとともに、前記絶縁体層の略全面にわたって形成された共通導体であること、
を特徴とする。
【０００９】
以上の構成により、少なくとも二つのローパスフィルタが、それぞれの共振用コンデンサの他端をコムライン結合している（言い換えると、共振用コンデンサを構成する一方の共振用コンデンサ導体が共通導体である）ため、１チップ内に複数のローパスフィルタが形成される。
【００１０】
入力端子の数と出力端子の数とローパスフィルタの数は等しい。また、グランド端子を必ずしも必要としないため、実装基板にグランドパターンを配設する必要がなくなり、実装基板の設計が簡略化する。なお、コムライン結合している共振用コンデンサの一端をグランド端子に電気的に接続することにより、それぞれのローパスフィルタを独立させて機能させることができる。
【００１１】
また、二つのローパスフィルタが互いに共振用コンデンサを共有する場合には、共振用コンデンサの数が削減され、より一層の小型化が図れる。
【００１２】
また、入力端子や出力端子は、それぞれ平衡端子や不平衡端子とされる。例えば、入力端子及び出力端子をそれぞれ平衡端子とすることにより、小型の平衡−平衡型のバランスフィルタが得られる。また、入力端子及び出力端子のいずれか一方の端子対において、一方の端子を開放状態とすることにより、他方の端子が不平衡端子となり、不平衡−平衡型のバランスフィルタが得られる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る積層型ローパスフィルタの実施の形態について添付の図面を参照して説明する。
【００１５】
［第１実施形態、図１〜図５］
図１に示すように、積層型ローパスフィルタ１１は、共振用コイル導体１３ａ〜１３ｄ，１４ａ〜１４ｄをそれぞれ表面に設けた絶縁体シート１２ａ〜１２ｄと、コンデンサ導体１５〜２１をそれぞれ表面に設けた絶縁体シート１２ｆ〜１２ｊ等で構成されている。絶縁体シート１２ａ〜１２ｊは誘電体粉末や磁性体粉末を結合剤等と一緒に混練したものをシート状にしたものである。
【００１６】
共振用コイル導体１３ａ〜１３ｄ、１４ａ〜１４ｄはそれぞれ略コの字状のパターンであり、絶縁体シート１２ａ〜１２ｃに設けたビアホール２９を介して電気的に直列に接続され、共振用コイルＬ１１，Ｌ１２を構成している。共振用コイルＬ１１，Ｌ１２は同一層上に並置されており、その巻回方向は逆方向である。なお、共振用コイル導体１３ａ〜１３ｄ，１４ａ〜１４ｄは必ずしもコの字状のパターンである必要はなく、渦巻き状、直線状、蛇行状などの任意のパターンであってもよいことは言うまでもない。
【００１７】
コンデンサ導体１５，１６は、絶縁体シート１２ｆを挟んでそれぞれコンデンサ導体１７，１８、１９，２０に対向して、ポール調整用コンデンサＣ１３，Ｃ１６を構成している。コンデンサ導体１７，１８，１９，２０は絶縁体シート１２ｇ，１２ｈ，１２ｉを挟んで共通コンデンサ導体２１に対向し、それぞれ共振用コンデンサＣ１１，Ｃ１２，Ｃ１４，Ｃ１５を構成している。導体１３ａ〜１３ｄ，１４ａ〜１４ｄ，１５〜２１はそれぞれ、スパッタリング法、蒸着法、印刷法、フォトリソグラフィ法などの方法により形成され、Ａｇ−Ｐｄ，Ａｇ，Ｐｄ，Ｃｕなどの材料からなる。
【００１８】
各シート１２ａ〜１２ｊは積み重ねられ、さらに、上下に保護シートが配置された後、一体的に焼成され、図２に示すように矩形体状の積層体２２とされる。積層体２２には６個の外部電極２４〜２９が形成されている。これらの外部電極２４〜２９はスパッタリング法、蒸着法、塗布法、印刷法などの方法により形成され、Ａｇ−Ｐｄ，Ａｇ，Ｐｄ，Ｃｕ，Ｃｕ合金などの材料からなる。
【００１９】
外部電極２４は、共振用コイル導体１３ａ及びコンデンサ導体１７に電気的に接続されている。外部電極２５は、共振用コイル導体１４ａ及びコンデンサ導体１９に電気的に接続されている。外部電極２４，２５は入力端子とされる。
【００２０】
外部電極２６は、共振用コイル導体１３ｄ及びコンデンサ導体１８に電気的に接続されている。外部電極２７は、共振用コイル導体１４ａ及びコンデンサ導体２０に電気的に接続されている。外部電極２６，２７は出力端子とされる。外部電極２８，２９は、いずれの内部導体とも電気的に接続されていないダミー端子とされる。
【００２１】
図３は、積層型ローパスフィルタ１１の電気等価回路図である。積層型ローパスフィルタ１１は、共振用コイルＬ１１及び共振用コンデンサＣ１１，Ｃ１２からなるπ型３次ローパスフィルタＬＰＦ１と、共振用コイルＬ１２及び共振用コンデンサＣ１４，Ｃ１５からなるπ型３次ローパスフィルタＬＰＦ２とを有している。つまり、入力端子２４，２５と出力端子２６，２７の間に、二つのローパスフィルタＬＰＦ１，ＬＰＦ２が電気的に接続されている。ローパスフィルタＬＰＦ１，ＬＰＦ２のそれぞれの共振用コンデンサＣ１１，Ｃ１２，Ｃ１４，Ｃ１５は、その一端が共通コンデンサ導体２１によってコムライン結合している。
【００２２】
以上の構成からなる積層型ローパスフィルタ１１は、二つのローパスフィルタＬＰＦ１，ＬＰＦ２を１チップに内蔵することができるので、電子機器の小型化を図ることができる。ローパスフィルタＬＰＦ１，ＬＰＦ２のそれぞれのフィルタ特性の調整は、共振用コイルＬ１１，Ｌ１２のインダクタンス値および共振用コンデンサＣ１１，Ｃ１２，Ｃ１４，Ｃ１５のキャパシタンス値を調整することにより行われる。
【００２３】
さらに、このローパスフィルタ１１は、グランド端子を有さないので、実装基板にグランドパターンを配線する必要がなく、実装基板の設計を簡略化することができる。
【００２４】
また、このローパスフィルタ１１は、外部電極２４，２５を一対の平衡入力端子として機能させ、外部電極２６，２７を一対の平衡出力端子として機能させることにより、平衡−平衡型のバランスフィルタとなる。一方、入力側外部電極２４，２５や出力側外部電極２６，２７を不平衡端子として利用することもできる。つまり、外部電極２４，２５（外部電極２６，２７）の一方の外部電極を外部不平衡回路に接続し、他方の外部電極を開放状態にする。これにより、積層型ローパスフィルタ１１は、不平衡−平衡型や不平衡−不平衡型のバランスフィルタとなる。このようなローパスフィルタにて構成されたバランスフィルタは、バンドパスフィルタにて構成されたバランスフィルタと比較して、高周波側（例えば２倍波、３倍波等）の減衰量が大きく、フィルタ特性に優れている。
【００２５】
なお、図１に示した積層型ローパスフィルタ１１において、絶縁体シート１２ｈ，１２ｊの表面に設けた共通コンデンサ導体２１を、図４に示したグランドコンデンサ導体３０に変更してもよい。このグランドコンデンサ導体３０は外部電極２８，２９に電気的に接続し、外部電極２８，２９はグランド端子とされる。図５はこうして得られた積層型ローパスフィルタ１１Ａの電気等価回路図である。この積層型ローパスフィルタ１１Ａは、内蔵している二つのローパスフィルタＬＰＦ１，ＬＰＦ２をそれぞれ独立させて機能させることができる。
【００２６】
［第２実施形態、図６〜図８］
図６に示すように、積層型ローパスフィルタ３１は、前記第１実施形態のローパスフィルタ１１において、コンデンサ導体１７〜２１の代わりに、コンデンサ導体３３〜３６を用いたものである。
【００２７】
コンデンサ導体３３，３４は絶縁体シート１２ｇ，１２ｈを挟んでコンデンサ導体３５，３６に対向し、それぞれ共振用コンデンサＣ１７，Ｃ１８を構成している。
【００２８】
各シート１２ａ〜１２ｉは積み重ねられ、さらに、上下に保護シートが配置された後、一体的に焼成され、図７に示すように矩形体状の積層体４２とされる。積層体４２には６個の外部電極４４〜４９が形成されている。
【００２９】
外部電極４４は、共振用コイル導体１３ａ及びコンデンサ導体３３に電気的に接続されている。外部電極４５は、共振用コイル導体１４ａ及びコンデンサ導体３５に電気的に接続されている。外部電極４４，４５は入力端子とされる。
【００３０】
外部電極４６は、共振用コイル導体１３ｄ及びコンデンサ導体３６に電気的に接続されている。外部電極４７は、共振用コイル導体１４ｄ及びコンデンサ導体３４に電気的に接続されている。外部電極４６，４７は出力端子とされる。外部電極４８，４９は、いずれの内部導体とも電気的に接続されていないダミー端子とされる。
【００３１】
図８は、積層型ローパスフィルタ３１の電気等価回路図である。積層型ローパスフィルタ３１は、共振用コイルＬ１１及び共振用コンデンサＣ１７，Ｃ１８からなるπ型３次ローパスフィルタＬＰＦ１と、共振用コイルＬ１２及び共振用コンデンサＣ１７，Ｃ１８からなるπ型３次ローパスフィルタＬＰＦ２とを有している。つまり、入力端子４４，４５と出力端子４６，４７の間に、二つのローパスフィルタＬＰＦ１，ＬＰＦ２が電気的に接続されている。
【００３２】
以上の構成からなる積層型ローパスフィルタ３１は、前記第１実施形態の積層型ローパスフィルタ１１と同様の作用効果を奏することができる。さらに、共振用コンデンサＣ１７，Ｃ１８はローパスフィルタＬＰＦ１，ＬＰＦ２に共用されており、共振用コンデンサの数が削減され、より一層の小型化を図ることができる。
【００３３】
［第３実施形態、図９〜図１５］
第３実施形態は、１チップにローパスフィルタを３個以上内蔵している積層型ローパスフィルタのいくつかの例について説明する。
【００３４】
図９は、前記第１実施形態の積層型ローパスフィルタ１１を同一絶縁体シート上に２個並置した構造を有する積層型ローパスフィルタ５１の電気回路ブロック図である。５２〜５５は入力端子、５６〜５９は出力端子である。
【００３５】
図１０は、前記第２実施形態の積層型ローパスフィルタ３１を同一絶縁体シート上に２個並置した構造を有する積層型ローパスフィルタ６１の電気回路ブロック図である。６２〜６５は入力端子、６６〜６９は出力端子である。
【００３６】
図１１は、前記第１実施形態の積層型ローパスフィルタ１１と、前記第２実施形態の積層型ローパスフィルタ３１とを、絶縁体シート上に並置した構造を有する積層型ローパスフィルタ７１の電気回路ブロック図である。７２〜７５は入力端子、７６〜７９は出力端子である。
【００３７】
図１２は、前記第１実施形態の積層型ローパスフィルタ１１Ａを同一絶縁体シート上に２個並置した構造を有する積層型ローパスフィルタ８１の電気回路ブロック図である。８２〜８５は入力端子、８６〜８９は出力端子、Ｇ１，Ｇ２はグランド端子である。
【００３８】
図１３は、前記第１実施形態の積層型ローパスフィルタ１１と、前記第１実施形態の積層型ローパスフィルタ１１Ａとを、同一絶縁体シート上に並置した構造を有する積層型ローパスフィルタ９１の電気回路ブロック図である。９２〜９５は入力端子、９６〜９９は出力端子、Ｇ１はグランド端子である。
【００３９】
図１４は、前記第１実施形態の積層型ローパスフィルタ１１Ａと、前記第２実施形態の積層型ローパスフィルタ３１とを、絶縁体シート上に並置した構造を有する積層型ローパスフィルタ１０１の電気回路ブロック図である。１０２〜１０５は入力端子、１０６〜１０９は出力端子、Ｇ１はグランド端子である。
【００４０】
図１５は、前記第１実施形態の積層型ローパスフィルタ１１（あるいは、前記第１、第２実施形態の積層型ローパスフィルタ１１Ａや３１であってもよい）と、図１６に示したような従来の積層型ローパスフィルタ１とを、絶縁体シート上に並置した構造を有する積層型ローパスフィルタ１１１の電気回路ブロック図である。１１２〜１１４は入力端子、１１５〜１１７は出力端子、Ｇ１はグランド端子である。
【００４１】
なお、積層型ローパスフィルタ５１，６１，７１，８１，９１，１０１，１１１の分解斜視図や外観斜視図等は、前記第１及び第２実施形態の図１〜図８に記載された内容を適宜組み合わせることによって容易に得られるので、図示していない。
【００４２】
［他の実施形態］
なお、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。
【００４３】
前記実施形態では、内蔵のローパスフィルタを同一絶縁体層上に並置している構造を採用しているが、必ずしもこれに限るものではなく、複数のローパスフィルタを絶縁体シートの積み重ね方向に上下に積層する構造であってもよい。また、ローパスフィルタは、π型３次ローパスフィルタ以外のローパスフィルタであってもよい。
【００４４】
また、積層型ローパスフィルタを製造する場合、内部導体を設けた絶縁体シート等を積み重ねた後、一体的に焼成する工法に必ずしも限定されない。絶縁体シートは予め焼成されたものを用いてもよい。また、以下に説明する工法によって積層型ローパスフィルタを製造してもよい。すなわち、印刷などの手段によりペースト状の絶縁体材料にて絶縁体層を形成した後、その絶縁体層の表面にペースト状の導電性材料を塗布して内部導体を形成する、次に、ペースト状の絶縁体材料を前記内部導体の上から塗布して内部導体が内蔵された絶縁体層とする。同様にして、順に重ね塗りすることにより、積層構造を有するローパスフィルタが得られる。
【００４５】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明によれば、１チップ内に複数のローパスフィルタを形成することができるので、従来の積層型ローパスフィルタと比較して、部品点数の削減及び実装面積の縮小を図ることができる。この結果、小型で良好な電気特性が得られる。また、グランド端子を必ずしも必要としないため、実装基板にグランドパターンを配設する必要がなくなり、実装基板の設計を簡略化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本説明に係る積層型ローパスフィルタの一実施形態を示す分解斜視図。
【図２】図１に示した積層型ローパスフィルタの外観を示す斜視図。
【図３】図２に示した積層型ローパスフィルタの電気等価回路図。
【図４】図１に示した積層型ローパスフィルタの変形例に使用される絶縁体シートの平面図。
【図５】図１に示した積層型ローパスフィルタの変形例の電気等価回路図。
【図６】本発明に係る積層型ローパスフィルタの別の実施形態を示す分解斜視図。
【図７】図６に示した積層型ローパスフィルタの外観を示す斜視図。
【図８】図６に示した積層型ローパスフィルタの電気等価回路図。
【図９】本発明に係る積層型ローパスフィルタのさらに別の実施形態を示す電気回路ブロック図。
【図１０】本発明に係る積層型ローパスフィルタのさらに別の実施形態を示す電気回路ブロック図。
【図１１】本発明に係る積層型ローパスフィルタのさらに別の実施形態を示す電気回路ブロック図。
【図１２】本発明に係る積層型ローパスフィルタのさらに別の実施形態を示す電気回路ブロック図。
【図１３】本発明に係る積層型ローパスフィルタのさらに別の実施形態を示す電気回路ブロック図。
【図１４】本発明に係る積層型ローパスフィルタのさらに別の実施形態を示す電気回路ブロック図。
【図１５】本発明に係る積層型ローパスフィルタのさらに別の実施形態を示す電気回路ブロック図。
【図１６】従来の積層型ローパスフィルタの電気回路図。
【符号の説明】
１１，３１，５１，６１，７１，８１，９１，１０１，１１１…積層型ローパスフィルタ
１２ａ〜１２ｊ…絶縁体シート
１３ａ〜１３ｄ，１４ａ〜１４ｄ…共振用コイル導体
１７〜２１，３３〜３６…コンデンサ導体
２４，２５，４４，４５，５２〜５５，６２〜６５，７２〜７５，８２〜８５，９２〜９５，１０２〜１０５，１１２〜１１４…入力端子
２６，２７，４６，４７，５６〜５９，６６〜６９，７６〜７９，８６〜８９，９６〜９９，１０６〜１０９，１１５〜１１７…出力端子
２８，２９…外部端子（グランド端子）
Ｇ１，Ｇ２…グランド端子
Ｌ１１，Ｌ１２…共振用コイル
Ｃ１１，Ｃ１２，Ｃ１４，Ｃ１５，Ｃ１７，Ｃ１８…共振用コンデンサ
ＬＰＦ１，ＬＰＦ２，ＬＰＦ…ローパスフィルタ

Claims

複数の絶縁体層と共振用コイル導体と共振用コンデンサ導体とを積み重ねて構成した積層体と、
前記積層体の表面に設けた少なくとも二つの入力端子及び少なくとも二つの出力端子と、
前記積層体内に前記共振用コイル導体及び共振用コンデンサ導体にて構成された少なくとも二つのローパスフィルタとを備え、
前記二つのローパスフィルタが、前記二つの入力端子と前記二つの出力端子の間に電気的に接続されているとともに、前記二つのローパスフィルタのそれぞれの共振用コンデンサを構成する一方の共振用コンデンサ導体が前記積層体内の他の導体と導通しないとともに、前記絶縁体層の略全面にわたって形成された共通導体であること、
を特徴とする積層型ローパスフィルタ。
前記入力端子の数と前記出力端子の数と前記ローパスフィルタの数とが等しいことを特徴とする請求項１に記載の積層型ローパスフィルタ。
前記二つの入力端子が平衡入力端子であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の積層型ローパスフィルタ。
前記二つの入力端子のうち一つが不平衡入力端子であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の積層型ローパスフィルタ。
前記二つの出力端子が平衡出力端子であることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の積層型ローパスフィルタ。
前記二つの出力端子のうち一つが不平衡入力端子であることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の積層型ローパスフィルタ。
複数の絶縁体層と共振用コイル導体と共振用コンデンサ導体とを積み重ねて構成した積層体と、
前記積層体の表面に設けた少なくとも三つの入力端子及び少なくとも三つの出力端子と、
前記積層体内に前記共振用コイル導体及び共振用コンデンサ導体にて構成された少なくとも三つのローパスフィルタとを備え、
前記三つのローパスフィルタのうち二つが、前記三つの入力端子のうちの二つの入力端子と前記三つの出力端子のうちの二つの出力端子との間に電気的に接続されているとともに、該二つのローパスフィルタのそれぞれの共振用コンデンサを構成する一方の共振用コンデンサ導体が前記積層体内の他の導体と導通しないとともに、前記絶縁体層の略全面にわたって形成された共通導体であること、
を特徴とする積層型ローパスフィルタ。