JPH1188010A - 積層誘電体フィルタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 共振器内導体と同一平面上に形成する容量結
合用パターンを採用していながら、パターン間ギャップ
を極端に狭くしなくても結合容量を大きくでき、それに
よって通過帯域外の低周波数側に減衰極を設定できるよ
うにする。 【解決手段】 多数の誘電体シートが積層・接合されて
焼結一体化されている誘電体チップ２０の内部に、一端
開放で他端短絡の複数の共振器内導体２２と内挿入出力
電極２８が埋設され、誘電体チップの外表面には、共振
器外導体２４と外部入出力電極３６とが設けられている
ストリップ線路型である。各共振器内導体の開放端が誘
電体チップの同じ側面に位置するコムライン型であり、
各共振器内導体は同一の層に形成されていて、それらと
同層に、一端が共振器内導体の開放端近傍に接続されて
いるほぼＬ型の容量結合用パターン３０が埋設され、そ
の一辺同士が互いに近接対向している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内部に複数の共振
器内導体が埋設されるように誘電体シートを多数積層し
て焼結した積層誘電体フィルタに関するものである。更
に詳しく述べると本発明は、各共振器内導体を開放端が
誘電体チップの同じ側面に位置するように配置してコム
ライン型構造とし、共振器内導体の開放端近傍にほぼＬ
型の容量結合用パターンを接続し、隣接する共振器内導
体のそれら容量結合用パターンの一辺同士が互いに近接
対向するようにして、通過帯域外の低周波数側に減衰極
を設定し、減衰特性を改善した積層誘電体フィルタに関
するものである。この積層誘電体フィルタは、例えばマ
イクロ波を利用した自動車電話や携帯電話などの各種移
動体通信機器中で使用する。

【０００２】

【従来の技術】誘電体材料を使用するマイクロ波用フィ
ルタとして、共振器をストリップ線路で構成する形式が
ある。１／４波長共振器型の場合には、誘電体材料の内
部に、一端が開放端であり他端が短絡端であって、共振
波長の１／４の奇数倍の長さのストリップ線路型の共振
器内導体を設け、外表面には共振器外導体と入出力電極
を設ける。誘電体材料の内部で、このような共振器内導
体を複数個、フィルタ特性に応じた結合度となるように
並設することによって、帯域通過フィルタ特性が得られ
る。

【０００３】近年の通信機器の小形化に伴い、誘電体フ
ィルタも一層の小形化が要求され、それに対応すべく一
部で積層構造が採用されている。これは、多数の未焼成
の誘電体シート（グリーンシート）を積層して加圧一体
化し焼結する方法によって製造する。例えば、内部の共
振器内導体を、導体ペーストのスクリーン印刷によって
誘電体シート上に形成し、それを含めて誘電体シートを
多数積層して圧着一体化し、外表面に共振器外導体と入
出力電極を形成して焼結する。通常、多数個取りができ
るように、大きな誘電体シートを使用して、その上に多
数の必要な導体パターンを縦横規則的に配列形成し、そ
れを圧着一体化して板状誘電体ブロックとした後に、そ
の板状誘電体ブロックを縦横に切断してチップ状に分離
する製法が採用されている。

【０００４】従来の２段コムライン型積層誘電体フィル
タの例を図６に示す。これは共振器内導体の位置での水
平断面を示している。なお図面を分かり易くするため
に、外周部分の導体層をかなり厚く描いてあるが、実際
にはスクリーン印刷法などにより導体ペーストを印刷
し、焼き付けたものであって、極く薄い層である。内部
の斜線を付した部分は隣接する共振器内導体間の容量結
合手段を表している。

【０００５】誘電体チップ１０の内部に、一端開放で他
端短絡の２個の共振器内導体１２を配設し、誘電体チッ
プ１０の外表面に外部アース導体となる共振器外導体１
４を形成する。共振器内導体１２は帯状パターンであ
り、誘電体チップ１０の一方の側面からそれに対向する
他方の側面に向かって互いに平行に設けられ、一端が開
放状態（共振器外導体１４に接続されない）であって、
他端が短絡状態（共振器外導体１４に接続される）とな
っていて、それら２個の共振器内導体１２は、それぞれ
の短絡端が誘電体チップ１０の同じ側面にくるように設
けられている。そして、共振器内導体１２から単なる矩
形状の容量結合パターン１６が互いに近接対向するよう
に対称的に突出させる。

【０００６】共振器内導体１２から突出する容量結合パ
ターン１６を、隣接する共振器内導体１２間で互いに近
接対向するように配置することによって、等価的にコン
デンサが形成され、それによる結合容量に応じた位置
（周波数）に減衰極が生じる。その減衰極をフィルタ通
過帯域外に設定することで減衰特性を向上させることが
できる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】フィルタの要求特性に
よっては減衰極を通過帯域よりも低周波数側に設定しな
ければならないが、コムライン型フィルタにおいて減衰
極を通過帯域外の低周波数側に設定するためには、結合
容量をかなり大きくしなければならない。上記従来技術
のように、単なる矩形状の容量結合用パターン１６を互
いに突出させるて同一平面内で結合容量を形成する場
合、結合容量を大きくするためには対向間隔を極端に狭
くしなければならならず、パターン形成が難しくなる。

【０００８】そこで隣接する共振器内導体を異層に配置
して、それに接続される大面積の矩形状の容量結合用パ
ターンを厚み方向で対向するように構成し、結合容量を
大きくすることも提案されている。この構造は、結合容
量を大きくし易いものの、対向面積によって結合容量が
決まるため、積層ずれの影響を受けやすい。積層ずれに
よって減衰極の位置が変動するため、フィルタ減衰特性
が不安定となり製品のばらつきが大きくなる問題があ
る。

【０００９】本発明の目的は、共振器内導体と同一平面
上に形成する容量結合用パターンを採用していながら、
パターン間ギャップを極端に狭くしなくても結合容量を
大きくでき、それによって通過帯域外の低周波数側に減
衰極を設定できる積層誘電体フィルタを提供することで
ある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、多数の誘電体
シートが積層・接合されて焼結一体化されている誘電体
チップの内部に、一端開放で他端短絡の複数の共振器内
導体と、両端に位置する共振器内導体に対して積層方向
で間隔をおいて対向する内挿入出力電極が埋設され、誘
電体チップの外表面には、共振器外導体と、該共振器外
導体から独立した外部入出力電極とが設けられ、前記内
挿入出力電極の一端部が外部入出力電極に接続されてい
る構造のストリップ線路型の積層誘電体フィルタであ
る。各共振器内導体の開放端が誘電体チップの同じ側面
に位置するコムライン型であり、各共振器内導体は同一
の層に形成されていて、それらと同層に、一端が共振器
内導体の開放端近傍に接続されて隣接する共振器内導体
方向に突出しその先端から共振器内導体と平行に延びる
ほぼＬ型の容量結合用パターンが埋設され、隣接する共
振器内導体のほぼＬ型の容量結合用パターンの一辺同士
が互いに近接対向している。

【００１１】共振器内導体からそれぞれ突出する容量結
合用パターンを設けることで、対向する部分で容量結合
し通過帯域外の低周波数側に減衰極を設けることができ
る。その減衰極の位置（減衰極の生じる周波数）は、結
合容量の大小によって変わるが、容量結合用パターンが
Ｌ型であり且つ共振器内導体の電界エネルギーの大きな
開放端側に繋げることで結合容量を大きくでき、それに
よって減衰極が生じる周波数を帯域通過域外の低周波数
側の所定の位置に設定できるようになる。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明において、容量結合用パタ
ーンは、厳密な意味でのＬ型ではなく、Ｌ型の曲がり部
分が反対方向にもやや突出したような形状であってもよ
い。また本発明における積層誘電体フィルタとしては、
共振器内導体とは異なる層の、共振器内導体の開放端寄
りの位置に、両端部及び中央突起部が共振器外導体に接
続されるＴ型の内挿アースパターンを設けた構造でもよ
い。

【００１３】

【実施例】図１及び図２は本発明に係る積層誘電体フィ
ルタの一実施例を示しており、２段コムライン型であ
る。図１のＡは実装面を上に向けた状態での外観を、Ｂ
は内部の導体層のみの透視状態を示し、Ｃは共振器内導
体位置での水平断面を示している。図１のＡで斜線を付
した部分は、導体層の形成された面である。また図１の
Ｂ及びＣでは、本発明の特徴を分かりやすくするため
に、容量結合用パターンの部分に斜線を付して示してい
る。また図２は積層誘電体フィルタにおける各誘電体シ
ートの積層状態を示している。

【００１４】誘電体チップ２０の内部に一端開放で他端
短絡の２個の共振器内導体２２を埋設し、誘電体チップ
２０の外表面には外部アース導体となる共振器外導体２
４と外部入出力電極２６を形成する。各共振器内導体２
２は、誘電体チップ２０の一方の側面からそれに対向す
る他方の側面まで達するように、互いに平行に設けら
れ、一端が開放状態（共振器外導体２４に接続されてい
ない）であって、他方が短絡状態（共振器外導体２４に
接続されている）となっている。２個の共振器内導体２
２は、それぞれの開放端が同じ側面（従って短絡端も同
じ側面）となるように設けられる。外部入出力電極２６
は、共振器外導体２４から独立した（電気的に絶縁され
た）構成であり、前記開放端あるいは短絡端のある側面
とは異なる端面に形成され、そこから一方の主表面（図
１のＡでは上面）まで延設されている。

【００１５】誘電体チップ２０の内部には、共振器内導
体２２の片面側（図１のＡ，Ｂでは上方）に間隔をおい
て内挿入出力電極２８を設ける。また共振器内導体２２
と同層に容量結合用パターン３０を設ける。更に共振器
内導体２２の反対面側（図１のＡ，Ｂでは下方）に間隔
をおいて内挿アースパターン３２を設ける。

【００１６】容量結合用パターン３０は、一端が共振器
内導体２２の開放端近傍に接続されて隣接する共振器内
導体方向に突出しその先端から共振器内導体と平行に中
央方向に延びるＬ型のパターンであり、隣接する共振器
内導体のＬ型の容量結合用パターンの一辺同士が互いに
近接対向している。コムライン型フィルタにおいて、そ
のような容量結合用パターン３０を設けた点に本発明の
特徴がある。

【００１７】なお内挿入出力電極２８は、それらの一端
が誘電体チップの端面で露出して前記の外部入出力電極
２６に接続され、共振器内導体２２に対しては大面積で
近接対向するようなＴ型パターンであり、これによって
入出力結合容量を増大させ、初段結合（両端に位置する
共振器内導体と外部入出力電極との結合）を強くする機
能を果たす。内挿アースパターン３２は、その両端部及
び中央突起部が共振器内導体２２の開放端寄りの位置
で、誘電体チップ２０の側面と端面で露出するようなＴ
型パターンであり、それぞれ共振器外導体２４に接続さ
れる。この内挿アースパターン３２は、共振器内導体長
さを短縮して誘電体チップ２０のより一層の小形化を図
るためのものである。

【００１８】このような積層誘電体フィルタは、例えば
図２に示すような積層手順で製造することができる。ま
ず多数の未焼成の誘電体シート（グリーンシート）を用
意する。それらはマイクロ波用誘電体材料（例えば、Ｂ
ａＯ−ＴｉＯ₂ −Ｎｄ₂ Ｏ₃系高誘電率材料にガラス材
料を添加した低温焼結材料）に有機バインダを加えてシ
ート状に成形したものであって、通常数十μｍ程度の厚
さである。単なる誘電体シート（導体パターンを形成し
ていない誘電体シート）４０の他に、導体ペースト（例
えば銀ペーストなど）を用いてスクリーン印刷法により
表面に必要な導体パターンを形成した誘電体シートを用
意する。それらには、全面に外面アースパターンを印刷
した誘電体シート４１、内挿アースパターンを印刷した
誘電体シート４２、共振器内導体及びＬ型の容量結合用
パターンを印刷した誘電体シート４３、内挿入出力電極
を印刷した誘電体シート４４、及び外面アースパターン
とそれとは絶縁されている２個の外部入出力電極パター
ンを両端部に印刷した誘電体シート４５がある。

【００１９】最下部に外面アースパターンとそれとは絶
縁されている２個の外部入出力電極パターンを両端部に
印刷した誘電体シート４５を配置し、その上に内挿入出
力電極を印刷した誘電体シート４４、共振器内導体及び
Ｌ型の容量結合用パターンを印刷した誘電体シート４
３、内挿アースパターンを印刷した誘電体シート４２
を、その順序で積み重ね、最上部には全面に外面アース
パターンを印刷した誘電体シート４１を配置する。な
お、上記の各誘電体シートの間には、必要に応じて単な
る誘電体シート（導体パターンを形成していない誘電体
シート）４０を必要枚数積層介在させる。但し、最下部
の誘電体シート４５は、外側面（図２では下面）に外面
アースパターンと外部入出力電極パターンが現れる向き
で積層する。そして、全体を加圧することにより圧着一
体化する。その後、誘電体チップの側面及び端面に共振
器外導体と外部入出力電極となる導体ペーストを印刷
し、焼結することによって、積層誘電体フィルタが得ら
れる。実際には、大きな誘電体シートを用いて多数個取
り方式で製造し、圧着一体化後に縦横に切断して焼結す
ることになる。

【００２０】誘電体フィルタとしての基本的な動作は、
通常のコムライン型フィルタと同様である。誘電体フィ
ルタのフィルタ中心周波数は、ほぼ共振器内導体の長さ
によって決まる。誘電体材料の内部で、このような共振
器内導体が複数個、フィルタ特性に対応した結合度が得
られるように所定の間隔で並設することで、帯域通過フ
ィルタが得られる。

【００２１】コムライン型フィルタの隣り合う共振器内
導体から容量結合用パターンを突出させて互いに近接対
向させると、その結合容量によってフィルタ特性に減衰
極を生じさせることができる。減衰極ができる周波数は
共振器間の電界結合と磁界結合のバランスによって変わ
る。本発明では、容量結合用パターン３０として、一端
が共振器内導体２２の開放端近傍に接続されて隣接する
共振器内導体方向に突出しその先端から共振器内導体と
平行に中央方向に延びるほぼＬ型状をなし、隣接する共
振器内導体のほぼＬ型の容量結合用パターンの一辺同士
が互いに近接対向するように構成することで、大きな結
合容量が生じ、減衰極を通過帯域外の低周波数側に設け
て、良好なフィルタ特性を生じさせることが可能とな
る。減衰極の位置は、Ｌ型の容量結合用パターンの形
状、共振器内導体との接続位置、あるいは近接対向する
間隔など変えることで任意に調整できる。また図１から
も明らかなように、このＬ型の容量結合用パターンは、
共振器内導体２２と平行に延びる部分が誘電体チップ２
０の中央方向に延びるようになっているために、開放端
側の内挿アースパターンとは干渉しないように配置でき
る。

【００２２】従来方式と本発明品の構造とフィルタ特性
の比較を図３及び図４に示す。図３のＡ及び図４のＡに
おいて、基本的な構造は図１と同様であるため、対応す
る部材には同一符号を付し、それらについての説明は省
略する。図３は従来方式の場合（容量結合用パターン３
４が矩形状）であり、図４は本発明品の場合（容量結合
用パターン３０がＬ型）である。なお容量結合用パター
ン以外の各部の寸法形状は同一とした。誘電体チップの
外形寸法は４．５mm×３．２mm×１．７mmである。また
共振器内導体は幅１．０mm、共振器内導体の間隔は１．
１mm、容量結合用パターン同士のギャップは０．２mm、
容量結合用パターンの対向長さは１．０mmである。

【００２３】容量結合用パターンを従来のような単なる
矩形とすると、上記のようなパターン寸法では図３のＢ
のように、通過帯域内に減衰極が生じ、所望のフィルタ
特性は得られない。更に結合容量を大きくするような対
策が必要で、例えばより開放端寄りに設けようとする
と、内挿アースパターンと干渉してしまう。つまり、内
挿アースパターンを設けるような場合は、結合容量を大
きくすることが難しい。他方、本発明のように容量結合
用パターンをＬ型にすると、図４のＢに示すように、同
程度のパターン占有面積でも結合容量が大きくなり、図
４のＢに示すように減衰極の位置が通過帯域外の低周波
数側に設定されて、良好なフィルタ特性を発現させるこ
とができる。その理由は、共振器内導体に接続される位
置が開放端近くに限定されるためと思われる。

【００２４】図５は本発明の他の実施例を示している。
容量結合用パターンの形状以外の基本的な構成は図１と
同様なるので、対応する部分には同一符号を付し、それ
らについての説明は省略する。ここでは容量結合用パタ
ーン５０は、一端が共振器内導体の開放端近傍に接続さ
れて隣接する共振器内導体方向に突出しその先端と直交
するように共振器内導体と平行に延びるほぼＬ型であ
り、Ｌ型の曲がり部分が反対方向にもやや突出したよう
な形状である。この形状は、共振器内導体２２との接続
箇所が規定されていながら、対向辺の長さをより長くし
たいような場合に採用できる。

【００２５】上記の各実施例は２段フィルタであるが、
本発明は３段以上のフィルタにも適用できる。内挿アー
スパターンは共振器内導体の長さを実質的に短くするた
めのものであるので、無くてもよい。その場合には、容
量結合用パターンを更に開放端寄りに近づけることがで
きる。

【００２６】

【発明の効果】本発明は上記のようにほぼＬ型の容量結
合用パターンを共振器内導体の電界エネルギーの大きな
開放端寄りの位置に接続し、隣接する容量結合用パター
ンの一辺が近接対向するようにした積層誘電体フィルタ
であるから、結合容量を大きくでき通過帯域外の低周波
数側に減衰極を設定することができる。また本発明によ
れば、隣接する共振器内導体の容量結合用パターンの間
隔を極端に狭くする必要がなく、また容量結合用パター
ンを極端に大きくする必要もないために内挿アースパタ
ーンなどと干渉し難くなり、設計の自由度が大きくな
り、製造し易い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る積層誘電体フィルタの一実施例を
示す説明図。

【図２】その誘電体シートの積層状態を示す説明図。

【図３】従来方式の積層誘電体フィルタの構造とそのフ
ィルタ特性を示す説明図。

【図４】本発明に係る積層誘電体フィルタの構造とその
フィルタ特性を示す説明図。

【図５】本発明に係る積層誘電体フィルタの他の実施例
を示す説明図。

【図６】従来技術の一例を示す説明図。

【符号の説明】

２０ 誘電体チップ ２２ 共振器内導体 ２４ 共振器外導体 ２６ 外部入出力電極 ２８ 内挿入出力電極 ３０ 容量結合用パターン ３２ 内挿アースパターン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山崎 和久 東京都港区新橋５丁目36番11号 富士電気 化学株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 多数の誘電体シートが積層・接合されて
   焼結一体化されている誘電体チップの内部に、一端開放
   で他端短絡の複数の共振器内導体と、両端に位置する共
   振器内導体に対して積層方向で間隔をおいて対向する内
   挿入出力電極が埋設され、誘電体チップの外表面には、
   共振器外導体と、該共振器外導体から独立した外部入出
   力電極とが設けられ、前記内挿入出力電極の一端部が外
   部入出力電極に接続される構造のストリップ線路型の積
   層誘電体フィルタにおいて、 各共振器内導体の開放端が誘電体チップの同じ側面に位
   置するコムライン型であり、各共振器内導体は同一の層
   に形成されていて、それらと同層に、一端が共振器内導
   体の開放端近傍に接続されて隣接する共振器内導体方向
   に突出しその先端から共振器内導体と平行に延びるほぼ
   Ｌ型の容量結合用パターンが埋設され、隣接する共振器
   内導体のほぼＬ型の容量結合用パターンの一辺同士が互
   いに近接対向していることを特徴とする積層誘電体フィ
   ルタ。
2. 【請求項２】 共振器内導体とは異なる層の、共振器内
   導体の開放端寄りの位置に、両端部及び中央突起部が共
   振器外導体に接続されるＴ型の内挿アースパターンを設
   けた請求項１に記載の積層誘電体フィルタ。