JPH046911A - 高周波フィルタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、高周波フィルタに関し、特に多層回路基板を
用いて小型化と、コストの低廉化を実現した高周波フィ
ルタに関する。

〔従来の技術〕

従来、高周波帯のバンドパスフィルタでは、フィルタ素
子として、セラミックフィルタ、ＳＡＷフィルタ、ヘリ
カルフィルタ、ＬＣフィルタモジュール等が知られてい
た。

上記セラミックフィルタは、フィルタ素子（セラミック
板）の形状が電気的特性に敏感であり、その周波数調整
は、素子（セラミック振動子）を研磨してその厚み調整
をすることにより行っている。このような周波数調整は
、手間がかかり、部品コストを高くする原因となってい
る。

また、フィルタ素子自体は、実際に振動しているため、
素子の振動空間を考慮したパッケージングが必要である
。このため、部品として大きなものになってしまう。

上記ＳＡＷフィルタについては、材料が単結晶であるた
め、セラミック材料（焼結材料）に比べ、製造が複雑で
ある。従って、コスト高になる。

フィルタ特性の調整は、クシ状電極のパターンによるが
、その計算は非常に複雑であり、設計に時間がかかる。

またクシ状電極は、薄膜技術により形成するため、印刷
等による厚膜技術に比べ、複雑、かつ敏感である。この
点でもコスト高になる。

更にＳＡＷフィルタでは、フィルタ素子の表面が実際に
振動しているため、その振動空間を考慮したパッケージ
ングが必要となる。このため、特に高さ方向において、
部品として大きなものになる。

しかし、ＳＡＷフィルタは、表面のみが振動しているの
で、セラミックフィルタのように大きなパッケージは必
要ない。

上記Ｌ　Ｃフィルタは、帯域通過特性を良くするために
多段化が行われている。しかしディスクリド部品による
場合でも、また厚膜部品による場合でも、素子間の干渉
を考慮しなければならないので小型化が困難である。

第５図は、従来の高周波フィルタの実装例を示した図で
あり、イ図は回路図、口図は実装図（表面）、ハ図は実
装図（裏面）である。

図中、１はプリント回路基板（単板）、２．３はコンデ
ンサ電極パターン、４．５はコイルバタン、９はコンデ
ンサ電極パターン（共通電極バタン）を示す。

また、Ｃ１、Ｃ２はコンデンサ、Ｌ、　１．１．．２は
コイル、Ｍは相互インダクタンスを示す。

この例は、イ図に示した回路構成を有し、コイル間の磁
気結合によりバンドパス特性を示す高周波フィルタを、
単板のプリント回路基板に実装したものである。

上記高周波フィルタの回路は、イ図に示したように、コ
イルＬ１、コンデンサＣ１から成る第１の並列共振回路
（ＬＣ共振回路）と、コイルし２、コンデンサＣ２から
成る第２の並列共振回路（ＬＣ共振回路）を設け、両共
振回路のコイルＬ１、Ｌ２間を磁気的に結合させた（相
互インダクタンスＭを有する）ものである。

このような回路構成の高周波フィルタを単板のプリント
回路基板１に実装すると口図及びノ＼図に示したように
なる。

プリント回路基板ｌの表面（一方の面）には、コンデン
サＣ１の一方の電極パターン２と、コイルＬ１の一部と
なるコイルパターン４を印刷により一体的に形成すると
共に、コンデンサＣ２の一方の電極パターン３と、コイ
ルＬ　２の一部となるコイルパターン５を印刷により一
体的に形成する。

又裏面（他方の面）には、コンデンサＣ１、Ｃ２の他方
の電極パターン９と、コイルＬ　Ｌの一部となるコイル
パターン４と、コイルＬ２の一部となるコイルパターン
５と印刷により一体的に形成し、それぞれ表裏両面の各
パターンの所定部分をスルホール等によって接続し、イ
図のような回路構成とする。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記のような従来のものにおいては次のような欠点があ
った。

（１）セラミックフィルタやＳＡＷフィルタ等のバンド
パスフィルタは、コストが高（、しかも小型化が困難で
ある。

（２）ＬＣフィルタは、上記セラミックフィルタやＳＡ
Ｗフィルタに比べて、コスト安にはできるが、素子間の
干渉等の問題があるため、小型化が困難である。

（３）第５図に示したような高周波フィルタの場合、プ
リント回路基板が単板であるため、コイルを横方向に並
べて磁気的結合をさせることになる。

このため、振幅特性において、挿入損失が大きくなって
しまう。

（４）第５図に示した高周波フィルタでは、Ｌ　Ｃ共振
回路を横方向に並べるため、フィルタ素子として大型化
してしまう。

特に、ＬＣ共振回路を３個以上並べた場合には、バンド
パス特性は２個の場合よりも向上するが、必然的にフィ
ルタ素子として大型化してしまう。

本発明は、このような従来の欠点を解消し、高周波フィ
ルタを小型化し、かつコストの低廉化を実現できるよう
にすることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、上記の目的を達成するため、多層回路基板を
構成する任意の層に、厚膜で形成したコンデンサ電極パ
ターンと、該コンデンサ電極バタンと接続され、厚膜で
形成したコイルパターンとから成る共振部を、多層回路
基板の積層方向（縮方向）に複数個設けると共に、上記
複数個の共振部を、互いに隣り合う共振部のコイルパタ
ーンが磁気的に結合するようにして配置したものである
。

〔作用〕

本発明は上記のように構成したので、次のような作用が
ある。

複数個設けた共振部の内、両端に配置された共振部の一
方に入力端子を接続し、他方に出力端子を接続して用い
る。

この入力端子に高周波信号を印加すると、各共振部のコ
イルパターンは、磁気的に結合されているから、各共振
部は特定周波数で共振する。

したがって、上記高周波信号の内、特定周波数の信号の
みが出力端子に出力される。

このようにすると、コンデンサＣとコイルＬから成るＬ
Ｃ共振回路で構成した共振部を、複数個設けるだけで高
周波フィルタが構成できるから、製造工程も簡単で、製
作しやすい。また、共振部を積層方向に配置するので小
型の高周波フィルタが得られる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図乃至第３図は、本発明の第１実施例を示した図で
あり、第１図は共振部の実装説明図、第２図は、高周波
フィルタの実装説明図、第３図は、高周波フィルタ（２
連）の実装例を示す。

図中、Ｌはコイル、Ｃはコンデンサ、１０−１〜１０−
３は多層回路基板の各層、１１はＧＮＤパターン、１２
はコンデンサ電極パターン、１３はコイルパターン、Ｌ
１〜Ｌｎはコイル、０１〜Ｃｎはコンデンサ、ＩＮは入
力端子、ＯＵＴは出力端子、１４はブラインドスルーホ
ール、１５はドナツ状電極、１６は穴、１７は接続部（
ブラインドスルーホールによる接続部）、１８は導体貫
通部を示す。

この実施例は、コイルＬとコンデンサＣの並列共振回路
（ＬＣ共振回路）を、基本となる共振部として用い、こ
の基本となる共振部を複数個、互いに磁気的に結合させ
た状態で多層回路基板に実装することにより、高周波用
バンドパスフィルタを構成した例である。

先ず、第１図イのように、基本となる共振部をコイルＬ
とコンデンサから成る並列共振回路（ＬＣ共振回路）で
構成する。

となる。この共振部を多層回路基板に実装する際、フィ
ルタとしての通過帯域を考慮しで、第１図口（分解平面
図）に示したようにしてバターニングする。

多層回路基板の第１の層１０−１には、ＧＮＤパターン
１１を導体による印刷で形成しく厚膜のＧＮＤ導体パタ
ーン）、第２の層１０−２には、コンデンサＣの一方の
電極を構成するコンデンサ電極パターン１２と、コイル
Ｌの一部を構成するコイルパターン１３を、−法的に導
体により印刷形成すると共に、第３の層１０−３には、
コンデンサＣの他方の電極（この例ではＧＮＤ側電極）
を構成するコンデンサ電極パターン１２と、コイルＬの
一部を構成するコイルパターン１３とを一体的に導体に
より印刷形成する。

上記ＧＮＤパターン１１と、層１０−３に形成されたコ
ンデンサ電極パターン１２は、それぞれのパターンの一
端に設けた接続部１７をＧＮＤ端子に接続する。

またＧＮＤパターン１１は、ＧＮＤ電極を構成するが、
多層回路基板に実装した際は、コンデンサ部の電界シー
ルドを行うことができる。

上記第１図に示した共振部（ＬＣ共振回路）を複数個設
け、互いに磁気的結合をさせた高周波フィルタ（バンド
パスフィルタ）の回路は、第２回イのようになる。

共振部としては、それぞれ、コイルＬ　ｔとコンデンサ
Ｃ１、コイルＬ２とコンデンサＣ２、コイルＩ、３とコ
ンデンサＣ３’−’−コイルＬｎとコンデンサＣｎの並
列共振回路（ＬＣ共振回路）で構成し、それぞれ隣り合
う単位回路のコイル間を磁気的に結合させる。

上記第２図イの回路を多層回路基板に実装すると、第２
図口（実装断面図）のようになる。

第１の層１０−１、第２の層１０−２、及び第３の層１
０−３にはそれぞれ第１図口に示したパターンが印刷に
よりパターニング（厚膜のパターンを形成）されており
、これらを積層して共振部を形成する。

このような共振部を、第４の層１（Ｌ−４から下の層に
ｎ個形成し、各単位回路内のコイルパターン１３を、互
いに隣り合うコイルが磁気的に結合するようにして積層
する。

この積層により、各共振部は、多層回路基板の積層方向
（縮方向）に配列する。

上記共振部を２個用いた高周波フィルタの実装例（２連
）を第３図に示す。

第３図のイは回路図、口は実装断面、ハは一部拡大図（
口図のａの部分）である。

この高周波フィルタ（バンドパスフィルタ）は、イ図の
ように、単位回路を２つ（Ｉ、ＩＣＩの共振回路とＬ２
Ｃ２の共振回路）用い、６層の多層回路基板に内蔵させ
たものである。

図示のように、多層回路基板を構成する各層には、第２
図と同様にして各パターンを印刷により形成し、２つの
共振部のコイル間を磁気的に結合させる。

更に具体的にいえば、次のとおりである。最上層１０−
０には、ＧＮＤ端子（ＧＮＤ）と入力端子（ＩＮ）を形
成し、層１０−１にはＧＮＤパタン１１を形成し、層１
０−２にはコンデンサ電極パターン１２とコイルパター
ン１３を一体的に形成し、層１０−３には、コンデンサ
電極パターン１２とコイルパターン１３を一体的に形成
する。

そして、層１０−３に形成したコンデンサ電極パターン
１２と、層１０−１に形成したＧＮＤパタン１１とをブ
ラインド−スルーホール（内部が導体で充満したスルー
ホール）１４を用いて層１０１に形成したＧＮＤ端子に
接続する。

又、層１０−２．１０−３に形成したコイルバタン１３
間をブラインドスルーホール１４により接続する。

更に、層１０−４、及び層１０−５に、コンデンサ電極
パターン１２と、コイルパターンを形成すると共に、層
１０−５の裏側、即ち多層回路基板の裏側には、ＧＮＤ
＠子（ＧＮＤ）と出力端子（ＯＵＴ）を形成する。この
場合も層１０−４に形成したコイルパターン１３と、層
１０−５に形成したコイルパターン１３間を、ブライン
ドスルホール１４によって接続すると共に、層１０５に
形成したコンデンサ電極パターン１２を、ブラインドス
ルーホール１４によりＧＮＤ端子に接続する。

このようにして、層１０−１〜１０−３に形成した各パ
ターンで１つの共振部を構成し、層１０４．１０−５に
形成した各パターンで１つの共振部を構成する。この場
合、上記２つの共振部の各コイル（２つのコイルパター
ンを接続して形成したコイル）間は、互いに磁気的に結
合するように配置するものである。

なお、入力端子ＩＮ、及び出力端子ＯＵＴとの接続は、
次のようにして行う。入力端子ＩＮは、層１０−２に形
成したコンデンサ電極パターン１２と接続し、出力端子
０ＬＩＴは、層１０−４に形成したコンデンサ電極パタ
ーン１２と接続する。

その際、層１０−１に形成したＧＮＤパターン１１と、
層１０−５に形成したコンデンサ電極バタン１２を貫通
し、ブラインドスルーホールを用いて接続するが、ハに
示したようなドーナツ状電極を用いて行う。

ハ図に示したように、コンデンサ電極パターン（ＧＮＤ
に接続したパターン）１２の一部に穴（導体の無い部分
）１６を設け、その内部に上記コンデンサ電極パターン
１２と絶縁した状態でドナラ状電極１５を形成し、ブラ
インドスルーホル１４によって接続を行う。

第４図は、第２実施例の実装説明図であり、イ図は分解
平面図、０図は実装断面図である。図中、第１図〜第３
図と同符号は同一のものを示す。また、２１はＧＮＤパ
ターン、２２は窓、２３はコンデンサ電極パターン、２
４はコイルパターンを示す。

この実施例は、第１図に示した共振部を変形した例であ
り、コンデンサ部の電界シールド及びコイル部の磁気シ
ールドを可能としたものである。

多層回路基板の第１の層１０−１には、中央部に窓（導
体の無い部分）２２を設けたＧＮＤパターン２１を印刷
により設け、第２の層１０−２にはコンデンサ電極パタ
ーン２３とコイルパターン２４を印刷により形成するが
、その際、コイルパタン２４を中央部に設け、このコイ
ルパターン２４の周囲を取り囲むようにコンデンサ電極
バタン２３を設ける。

また、層１０−３にも同様にして、コイルパタン２４と
、このコイルパターン２４の周囲を取り囲むようにして
コンデンサ電極パターン２３を印刷により形成する。こ
のようにして各パターンを形成した各層を積層すると、
第４図口のような断面構造の共振部（第１図イと同し回
路）が得られる。

上記の共振部を高周波フィルタとして用いる時は、この
例では層１０−３に形成したコンデンサ電極パターン２
３をＧＮＤ端子に接続して用いる。

このようにすると、コイル部を取り囲む形でＧＮＤ電極
が配置されるので、コイルの横方向へ広がる磁界をシー
ルドできる。

したがって、他の回路パターンに磁気的影響を与えない
ようになる。

以上実施例について説明したが、本発明は次のようにし
ても実施可能である。

（１）上記の実施例では、各共振部のコンデンサを２層
とし、コイルを２パターンとした例について説明したが
、これらは、単層、１ターンとしてもよく、又、２層以
上、２タ一ン以上の構成とじてもよい。

（２）多層回路基板に実装した高周波フィルタは、単体
素子としても利用できるが、他の部品と一緒に実装基板
内への内蔵も可能である。

（３）多層回路基板の材料としては、セラミックやその
他の任意の材料を用いることができるが、その際、高誘
電率材やフェライト等を使用すれば、共振器を小型化で
きる。

したがって、モジュールとしても小型になる。

（４）　　コンデンサ電極パターンとしては、上記の例
に限らず、円形等でもよい。

（５）入力端子、及び出力端子は、コイル部分に接続し
てもよいが、共振器同士の結合がコイルによってなされ
ているので、できるだけコンデンサ側に設けた方がよい
。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば次のような効果が
ある。

（１）セラミックフィルタ、ＳＡＷフィルタ等に比べて
構造が簡単で、しかも製作が容易なため、コストが安い
。

（２）多層回路基板の積層方向に配列して内蔵できるの
で、実装面積が少なくなり、小型化ができる。

（３）ＬＣフィルタモジュールでは、段間干渉を考慮す
る必要があるが、本発明のフィルタでは、このような点
を考慮する必要がない。

したがって、ＬＣフィルタモジュールに比べて製作が容
易であり、小型化とコストの低廉化ができる。

また、Ｑの高いフィルタ特性が容易に得られる。

（４）基板材料に、高誘電率材料やフェライトを用いれ
ば、より一層小型化が可能となる。

（５）上記実施例で示したように、基板の積層方向に配
置したコンデンサ部は、多層回路基板の外側の層にＧＮ
Ｄパターン（例えば第３図の１１．１２）が形成される
構造のため、前記ＧＮＤバタンにより電界シールドがで
きる。

したがって、コンデンサ部から外部に漏れる電界をなく
し、外部の回路に対する悪影響を防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図は本発明の第１実施例を示１−た図で
あり、 第１図は共振部の実装説明図、 第２図は高周波フィルタの実装説明図、第３図は高周波
フィルタの実装例（２連）である。 第４図は第２実施例の実装説明図、 第５図は従来の高周波フィルタの実装例を示した図であ
る。 １０−１，１０−２．１０−３−多層回路基板の各層 Ｇ　Ｎ　Ｄパターン コンデンサ電極バタ コイルパターン ブライントスル−ホ コイル コンデンサ ン ｌレ イ 回 砲シ 図 口 裏装曲面図 １１１１波フイルタの實Ｘ４地明回 第２図 第２莢七例の炙競説ｇＡ図 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 多層回路基板を構成する任意の層に、 厚膜で形成したコンデンサ電極パターン（１２）と、 該コンデンサ電極パターン（１２）に接続され、厚膜で
   形成したコイルパターン（１３）とから成る共振部を、 上記多層回路基板の積層方向（縦方向）に複数個設ける
   と共に、 上記複数個の共振部を、互いに、隣り合う共振部のコイ
   ルパターンが磁気的に結合するようにして配置したこと
   を特徴とする高周波フィルタ。