JPH07263909A - 積層型誘電体フィルタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 内蔵せしめられる共振用電極の電極パターン
を何等変更することなく、共振器の共振周波数を簡単に
変化せしめて、反射特性の反射が最も少ない周波数をフ
ィルタ特性の帯域の中心から偏らせ、また反射特性を通
過周波数帯域に合わせる得るトリプレート型の積層型誘
電体フィルタを提供すること。 【構成】 誘電体基板内で板面に平行となる方向に、互
いに平行に配列せしめた複数の共振用電極の配列方向に
おいて、その両端に位置する初段及び最終段の電極２，
２の側縁部とそれら電極２，２に対応する誘電体基板３
側面に設けられたアース導体５’５’との間の距離を異
ならしめ、それらの距離の差が少なくとも１０μｍ以上
となるように構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】本発明は、高周波回路用として好適な積層
型誘電体フィルタに係り、特に、ストリップライン型の
共振用電極の複数を誘電体基板内に平行に配列し、互い
に電磁気的に結合せしめてなるトリプレート型の一体的
な積層構造の誘電体フィルタに関するものである。

【０００２】

【背景技術】近年、携帯用電話機や自動車用電話機等の
高周波回路無線機器に利用される高周波フィルタや、ア
ンテナデュプレクサ等においては、損失を小さくするた
めに、各種の誘電体セラミックスを使ったフィルタが使
用されており、その一つに、例えば特開昭５９−５１６
０６号公報等において明らかにされている如き、トリプ
レート型の積層構造の誘電体フィルタが知られている。

【０００３】図１には、そのような構造の誘電体フィル
タの一例が示されており、そこにおいて、誘電体フィル
タ１は、誘電体基板３の内部において、図示の如きパタ
ーンにて、複数のストリップライン型の共振用電極２
（ここでは２本）と、その初段及び最終段のもの（図に
おいて左右方向の両端に位置するもの）に対して、所定
の入出力容量を介してそれぞれ接続される一組の入出力
用電極４、４とを内蔵している一方、外面には、それを
取り囲むようなアースパターンにてアース導体５，５′
が設けられ、また前記入出力用電極４，４に対応する入
出力端子６，６が設けられてなるものであって、極めて
コンパクトに構成されている。そして、誘電体基板３の
主面たる上面と下面に設けられた表面アース導体５，５
は、内部の線路たる各共振用電極２と組み合わさって、
それぞれ、トリプレート型の共振器を構成している一
方、側面のアース導体５′は、各共振器の一端を短絡し
たり、また周辺の金属類やデバイスの電磁気的な影響を
排除している。

【０００４】ところで、かかる積層型の誘電体フィルタ
においては、通常、図２に示されるように、フィルタの
帯域の中心に通過周波数帯域を合わせ、その際、反射特
性も通過周波数帯域に合わせて、最も反射が少ないよう
に、設計されている。また、その場合において、各共振
器の共振周波数は同一になるように、設計されているの
である。

【０００５】しかしながら、フィルタに要求される特性
には、通過周波数帯域以外での減衰特性があり、この要
求される減衰特性は、通過周波数帯域より高い側で厳し
い場合もあれば、低い側で厳しい場合もある。その場
合、減衰特性の要求度の高い側を優先して、必要とされ
る通過周波数帯域をフィルタ特性の帯域に対して偏らせ
ることにより、簡単に減衰特性を改善することが出来
る。また、各共振器の共振周波数を異ならせることによ
り、反射特性も偏った通過周波数帯域に合わせることが
出来る。

【０００６】しかして、上記のような積層型の誘電体フ
ィルタにおける共振器の共振周波数を異ならせるには、
共振器の電極パターンを変化させたり、共振用電極の開
放端側容量を持たせるような電極パターンを設けること
等によって可能となるのであるが、電極パターンを変え
ることは、印刷用マスクの変更を伴うこととなり、それ
は簡単なことではなく、また誘電体フィルタの製造コス
トを上昇せしめることにもなる。

【０００７】

【解決課題】ここにおいて、本発明は、かかる事情を背
景にして為されたものであって、その課題とするところ
は、トリプレート型の一体的な積層構造の誘電体フィル
タにおいて、内蔵せしめられる共振用電極の電極パター
ンを何等変更することなく、共振器の共振周波数を簡単
に変化せしめて、反射特性の反射が最も少ない周波数を
フィルタ特性の帯域の中心から偏らせ、また反射特性を
通過周波数帯域に合わせることができるようにすること
にある。

【０００８】

【解決手段】そして、上記の如き課題を解決するため
に、本発明にあっては、誘電体基板内で板面に平行とな
る方向に、複数のストリップライン型の共振用電極を互
いに平行に配列せしめると共に、該誘電体基板の外面に
アース導体を設けてなる構造の積層型誘電体フィルタに
おいて、該複数の共振用電極の配列方向における両端に
位置する初段及び最終段の電極の側縁部とそれら電極に
対応する誘電体基板側面に設けられたアース導体との間
の距離を異ならしめ、それらの距離の差が少なくとも１
０μｍ以上となるように構成したことを特徴とする積層
型誘電体フィルタを、その要旨とするものである。

【０００９】

【作用・効果】要するに、本発明にあっては、積層型誘
電体フィルタの誘電体基板内に設けられる複数の共振用
電極の配列方向における、一端側に位置する共振用電極
の側縁部とそれに対応する誘電体基板側面のアース導体
との間の距離と、他端側に位置する共振用電極の側縁部
とそれに対応する誘電体基板側面のアース導体との間の
距離とを異ならしめ、それらの距離の差が少なくとも１
０μｍ以上となるように構成したものであり、これによ
って、それら二つの共振用電極のアース導体に対する容
量を変化せしめて、各共振用電極の特性インピーダンス
を異ならしめることにより、それら二つの共振用電極に
て構成される二つの共振器の周波数を効果的に異ならし
め得たものであり、以て電極パターンを変化させること
なく、反射特性の反射の最も少ない周波数をフィルタ特
性の帯域の中心から有利に偏らすことが出来たのであ
る。

【００１０】しかも、このように、二つの共振器の共振
周波数の変化が、電極パターンを変化させることなく、
電極配列方向における両端の共振用電極と側面のアース
導体との間の距離を単に変化させることのみにて、実現
され得るところから、目的とする積層型誘電体フィルタ
の製造が極めて簡単となるのであり、またその製造コス
トの上昇も効果的に抑制し得ることとなったのである。
けだし、積層型誘電体フィルタは、一般に、所定の電極
パターンの付与された未焼成の誘電体基板を積層して得
られる積層体から、個々のフィルタを切り出し、そして
焼成することによって、製造されることとなるが、その
ような積層体からの個々のフィルタの切り出し（切断）
位置を変化させることによって、各フィルタにおける両
端の二つの共振用電極と誘電体基板側面に設けられるア
ース導体との間の距離は簡単に種々異ならしめられ得、
以て各共振器の共振周波数も種々異ならしめることが出
来るからである。

【００１１】

【具体的構成】ところで、本発明に従う積層型誘電体フ
ィルタにあっては、その誘電体基板内に配設される複数
の共振用電極の配列方向における両端に位置する二つの
電極の側縁部と誘電体基板側面に設けられるアース導体
との間の距離が異なっている他は、従来の積層型誘電体
フィルタの構造が、そのまま、採用される。

【００１２】すなわち、図１に示される従来構造の積層
型誘電体フィルタ１と同様に、本発明に従う積層型誘電
体フィルタも、複数の誘電体層を積層して構成される一
体的な誘電体基板３を有しており、そしてそれら誘電体
層の所定のものに対して複数のストリップライン型の片
端短絡型共振用電極２が互いに平行に形成され、また各
共振用電極２の開放端に対向する位置に、外面のアース
導体５，５′に接続された対向電極が設けられる一方、
他の一つの誘電体層には、共振用電極２の初段及び最終
段のもの（図において左右方向の両端に位置する共振用
電極）に対してそれぞれ積層方向において所定の重合面
積をもって重なり合うように、一対の入出力用電極４，
４が設けられて、一体的な積層構造とされているのであ
る。なお、誘電体基板３の上下の主面には表面アース導
体５が設けられ、またその４つの側面にも上下の主面の
表面アース導体５を接続するように側面アース導体５′
が形成されているのであり、更に一組の入出力用電極
４，４の外部との接続のための入出力端子６，６が、従
来と同様に設けられている。

【００１３】そして、本発明にあっては、かかる構造の
積層型誘電体フィルタにおいて、複数の共振用電極２の
配列方向となる図の左右方向において、両端に位置する
二つの共振用電極、即ち初段の共振用電極２及び最終段
の共振用電極２の側縁部と、それら電極２，２に対応す
る誘電体基板３の側面に設けられたアース導体５′，
５′との間の距離、換言すれば、図において左側の共振
用電極２の左側縁部と誘電体基板３の左側側面に形成さ
れる側面アース導体５′との間の距離：ａと、右側の共
振用電極２の右側縁部と誘電体基板３の右側側面に形成
される側面アース導体５′との間の距離：Ａとが異なら
しめられ（ａ≠Ａ）、以てそれら共振用電極２，２と左
右の側面アース導体５′，５′との間の容量が異なるよ
うにされるのである。

【００１４】而して、かかる場合において、側面のアー
ス導体５′からの容量の影響の大きさは、それら共振用
電極２，２と側面アース導体５′，５′との距離に直接
関係するものであるところから、誘電体基板３の側面に
形成されるアース導体５′からの距離の差（ａ−Ａ）が
容量の影響の大きさの差となるのであり、ひいては共振
器の共振周波数の変化の程度に影響することとなる。こ
のため、本発明においては、かかる距離の差（ａ−Ａ）
の絶対値が、少なくとも１０μｍ以上となるようにさ
れ、これによって、二つの共振器の共振周波数を効果的
に変化せしめて、反射特性の反射が最も少ない周波数を
フィルタ特性の帯域の中心から有利に偏らせることが出
来るようにしたのである。なお、側面のアース導体５′
と共振用電極２との間の距離（ａ，Ａ）が０．３ｍｍ以
下の場合には、その様な距離の差：｜ａ−Ａ｜は、より
効果的には２０μｍ以上とされ、また側面のアース導体
５′と共振用電極２との間の距離（ａ，Ａ）が０．３〜
１ｍｍ程度の場合においては、かかる距離の差：｜ａ−
Ａ｜は、より有利には２０μｍ以上、更に望ましくは３
０μｍ以上とされることとなる。尤も、このような距離
の差：｜ａ−Ａ｜が余りにも大きくなると、フィルタ全
体の特性が崩れるようになるところから、その上限は、
一般に２００μｍとされるのが望ましい。

【００１５】何れにしても、本発明に従う積層型誘電体
フィルタは、上述の如く、初段及び最終段の共振用電極
２，２の側縁部とそれら電極に対応する側面アース導体
５′，５′との間の距離の差（｜ａ−Ａ｜）が、１０μ
ｍ以上となるようにすること以外は、従来の積層型誘電
体フィルタの構造がそのまま採用され得るものであっ
て、それ故に、誘電体基板３内に１／４波長型共振器が
形成され、換言すれば片端短絡型のストリップライン型
共振用電極が内蔵され、それに対して入出力用電極が設
けられ、また誘電体基板の外面（特に側面）にアース導
体が設けられるものであれば、本発明は、公知の各種構
造のトリプレート型誘電体フィルタに適用可能なのであ
る。また、共振用電極２が、例示の如く二つ設けられる
場合の他、三つ或いはそれ以上設けられる場合において
も、本発明が適用され得ることは言うまでもないところ
である。

【００１６】そして、そのような誘電体フィルタは、従
来から良く知られている通常の積層基板の作製方法に従
って、容易に作製することが出来、またそのような誘電
体フィルタの表面の各電極（アース導体や入出力端子
等）は、一般に、誘電体基板の各層を積層一体化した後
に、形成されることとなる。

【００１７】なお、上述のような積層型誘電体フィルタ
にあっては、共振用電極や各入出力用電極を誘電体基板
内に完全に内蔵させるものであるところから、それらの
電極を形成する導体には、比抵抗の小さなものが有利に
用いられることとなる。何故なら、電極でのロスがフィ
ルタの通過域での損失を増加させるからであり、特にマ
イクロ波帯での電磁波を扱う場合には、結合回路の導体
の抵抗が、低い必要があり、そのため、低抵抗のＡｕ
系、Ａｇ系若しくはＣｕ系の導体が好適に使用されるこ
ととなる。

【００１８】そして、Ａｇ系やＣｕ系の導体を使用する
場合には、それらの導体の融点が低く、通常の誘電体材
料と同時焼成することが困難であるところから、それら
の融点（１１００℃以下）よりも低い温度で焼成され得
る誘電体材料を用いる必要がある。また、マイクロ波フ
ィルタとしてのデバイスの性格上、形成される共振回路
の共振周波数の温度特性（温度係数）が±５０ｐｐｍ／
℃以下になるような誘電体材料が好ましい。そのような
誘電体材料としては、例えば、コージェライト系ガラス
粉末とＴｉＯ₂ 粉末及びＮｄ₂ Ｔｉ₂ Ｏ₇ 粉末との混合
物等のガラス系のものや、ＢａＯ−ＴｉＯ₂ −ＲＥ₂ Ｏ
₃ −Ｂｉ₂ Ｏ₃ 系組成（ＲＥ：レアアース成分）に若干
のガラス形成成分やガラス粉末を添加したもの等のセラ
ミックス誘電体材料がある。

【００１９】

【実施例】以下に、本発明の代表的な実施例を示し、本
発明を更に具体的に明らかにすることとするが、本発明
が、そのような実施例の記載によって、何等の制約をも
受けるものでないことは、言うまでもないところであ
る。また、本発明には、上記した具体的構成や以下の実
施例の他にも、本発明に趣旨を逸脱しない限りにおい
て、当業者の知識に基づいて、種々なる変更、修正、改
良等を加え得るものであることが、理解されるべきであ
る。

【００２０】実施例 １ 図１に示される構造の二つの共振用電極２，２を設けた
積層型誘電体フィルタ１を、それら共振用電極２の長さ
が３．５ｍｍ、共振用電極２の幅が１ｍｍ、二つの共振
用電極２，２の間のスペースが１ｍｍ、それら共振用電
極２，２と側面アース導体５′，５′との間の距離：
ａ，Ａ（但しａ＞Ａ）が約０．８ｍｍのサイズにおい
て、作製して、それら距離の差：｜ａ−Ａ｜の値が異な
る各種の誘電体フィルタを得た。

【００２１】具体的には、ＢａＯ−ＴｉＯ₂ −Ｎｄ₂ Ｏ
₃ −Ｂｉ₂ Ｏ₃ 系誘電体材料粉末を用い、この誘電体材
料粉末とガラス粉末の混合物に、更に所定の有機バイン
ダを配合して、グリーンテープを作製した後、このグリ
ーンテープに、Ａｇペーストを用いて、上記サイズの電
極を与える電極パターンをスクリーン印刷し、次いで積
層圧着して焼成し、完全に一体化せしめることにより、
目的とする誘電体フィルタを得た。

【００２２】かくして得られた｜ａ−Ａ｜の値が種々異
なる誘電体フィルタについて、その反射特性を調べ、そ
の結果を、下記表１に示した。なお、この誘電体フィル
タにおける誘電体の誘電率は８０であり、またフィルタ
の必要な通過周波数帯域は１９００ＭＨｚ±１０ＭＨｚ
である。また、図３には、本発明に従うフィルタＮｏ３
及び比較例たるフィルタＮｏ４の反射特性を、それぞれ
示した。

【００２３】かかる表１の結果や図３より明らかなよう
に、各共振用電極２の側面アース導体５′との間の距離
においてａ＞Ａであるところから、Ａ側の共振用電極２
が側面に近づき、Ａ側の共振用電極２の特性インピーダ
ンスが小さくなり、Ａ側の共振用電極２の共振周波数が
高くなっているのであり、そのため、ａ側の入出力電極
４から入力した時の反射特性の反射が小さくなるピーク
が低周波数側に生じているのである。

【００２４】

【表１】

【００２５】実施例 ２ 上記実施例１と同様にして、共振用電極２の長さが３．
３ｍｍ、共振用電極２の幅が０．５ｍｍ、二つの共振用
電極２，２の間のスペースが０．８ｍｍ、それら共振用
電極２，２と側面アース電極５′，５′との間の距離：
ａ，Ａ（但し、ａ＞Ａ）が約０．２ｍｍのサイズの積層
型誘電体フィルタを作製し、それら距離の差：｜ａ−Ａ
｜の値が種々異なる各種の誘電体フィルタを得た。な
お、ここでは、フィルタは非常に小型形状であって、電
極パターンにも、高い精度が必要とされるところから、
電極ペーストのバインダとしては、紫外線硬化型のもの
を用い、フォトリソ技術により高精度のパターンを実現
した。

【００２６】かくして得られた共振用電極と側面アース
電極との間の距離の差：｜ａ−Ａ｜の異なる各種の誘電
体フィルタについて、その反射特性を調べたところ、下
記表２に示される如き結果が得られた。この結果より明
らかなように、共振用電極２，２と側面アース導体
５′，５′との間の距離の差：｜ａ−Ａ｜を１０μｍ以
上とすることにより、二つの共振器の共振周波数を簡単
に変化せしめ得て、その反射特性を要求される通過周波
数帯域に良好に合致せしめることが可能となるのであ
る。

【００２７】

【表２】

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の積層型誘電体フィルタについて、その積
層構造の一例を示す分解説明図である。

【図２】通常の誘電体フィルタにおける反射特性と通過
特性との関係を説明するグラフである。

【図３】実施例１において得られたフィルタＮｏ３及び
４の積層型誘電体フィルタについての反射特性と通過特
性を示すグラフである。

【符号の説明】

１ 積層型誘電体フィルタ ２ 共振用電極 ３ 誘電体基板 ４ 入出力用電
極 ５ 表面アース導体 ５′ 側面アース
導体 ６ 入出力端子

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 誘電体基板内で板面に平行となる方向
   に、複数のストリップライン型の共振用電極を互いに平
   行に配列せしめると共に、該誘電体基板の外面にアース
   導体を設けてなる構造の積層型誘電体フィルタにおい
   て、 該複数の共振用電極の配列方向における両端に位置する
   初段及び最終段の電極の側縁部とそれら電極に対応する
   誘電体基板側面に設けられたアース導体との間の距離を
   異ならしめ、それらの距離の差が少なくとも１０μｍ以
   上となるように構成したことを特徴とする積層型誘電体
   フィルタ。