JPH07226602A

JPH07226602A - 積層型誘電体フィルタ

Info

Publication number: JPH07226602A
Application number: JP1607194A
Authority: JP
Inventors: Takami Hirai; 隆己平井; Masahiko Watanabe; 昌彦渡辺
Original assignee: NGK Insulators Ltd; Soshin Electric Co Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd; Soshin Electric Co Ltd
Priority date: 1994-02-10
Filing date: 1994-02-10
Publication date: 1995-08-22

Abstract

(57)【要約】【目的】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、より容量の大きなコンデンサを有利
に形成せしめて、その入出力容量の効果的な増大を図
り、以てフィルタ特性の向上、更にはより低周波向けの
フィルタの実現、またフィルタの小型化を有利に達成す
る。【構成】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、入出力用電極を、積層方向における
共振用電極の一方の側に第一の誘電体層を介して設けら
れた一組の第一の入出力用電極と、積層方向における共
振用電極の他方の側に第二の誘電体層を介して設けられ
た一組の第二の入出力用電極とから構成すると共に、そ
れら第一及び第二の入出力用電極の対応するものを、そ
れぞれ、一組の入出力端子に対して電気的に接続せしめ
るようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】本発明は、積層型誘電体フィルタに係り、
特に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、その入出力容量の増大を有利に図り得る構
造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５９−５１６０６号公報において明らかに
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。また、図５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いるが、そこに示
される誘電体フィルタ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３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）に対して所定の容量を介してそれぞれ接続する一組
の入出力用電極４、４とを内蔵している一方、外周面に
は、アース導体５及び前記入出力用電極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
めてコンパクトに製作されている。そして、各共振用電
極２に対応して、共振器が、それぞれ構成されているの
である。

【０００３】ところで、かかる積層型の誘電体フィルタ
においては、共振用電極２に対する入出力は、直接的な
電気的接続によることなく、共振用電極と入出力用電極
４との間に介在せしめられる所定厚さの誘電体層（３）
にて与えられる所定の静電容量を介して、入出力端子６
に接続することによって、実現されている。即ち、共振
用電極２と入出力用電極４とそれらの間の誘電体層
（３）とから、共振器に対する入出力のコンデンサパタ
ーンを形成して、共振器にコンデンサにて入出力する構
成とされているのである。而して、このような所定の容
量を介しての入出力方式にあっては、入出力インピーダ
ンスが、そのコンデンサの容量により決定されることと
なるところから、外部接続の影響を受け難いという利点
があるものの、チップサイズやトリプレート構造等より
の制約から、形成されるコンデンサの容量には限界があ
り、そのため、フィルタの小型化、低周波化、低損失
化、更にはリターンロスを大きくすること、換言すれば
ハイリターンロス化が難しいという問題を内在している
のである。

【０００４】なお、このような積層型のフィルタにおけ
る共振器の入出力を、共振器から直接パターンで引き出
すＬタップ方式にて、行なうことも知られており、この
Ｌタップ入出力方式は、構造上簡単で、共振器の入出力
インピーダンスの調整範囲が広く、フィルタの小型化、
低周波化、低損失化、ハイリターンロス化が容易である
という利点を有することが知られている。しかしなが
ら、このＬタップ入出力方式にあっては、外部接続イン
ピーダンスの影響を受け易く、特性が変化し易いという
問題を内在するものであったのである。

【０００５】

【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、その解決すべき課題と
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、より容量の大きなコンデンサを
有利に形成せしめて、その入出力容量の効果的な増大を
図り、以てフィルタ特性の向上、更にはより低周波向け
のフィルタの実現、またフィルタの小型化を有利に達成
することにある。

【０００６】

【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、誘電体基板に互いに平行な複数
のストリップライン型の共振用電極が内蔵され、その初
段及び最終段のものに対して、入出力用電極がそれぞれ
所定の容量を介して電気的に接続せしめられる一方、該
共振用電極が前記誘電体基板の外面若しくは内部に設け
られたアース導体に電気的に接続されてなるトリプレー
ト型の一体的な積層構造の誘電体フィルタにおいて、前
記入出力用電極を、積層方向における前記共振用電極の
一方の側に第一の誘電体層を介して設けられた一組の第
一の入出力用電極と、積層方向における前記共振用電極
の他方の側に第二の誘電体層を介して設けられた一組の
第二の入出力用電極とから構成すると共に、それら第一
及び第二の入出力用電極の対応するものを、それぞれ、
一組の入出力端子に対して電気的に接続せしめたことを
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。

【０００７】また、本発明に従う積層型誘電体フィルタ
の好ましい実施態様によれば、前記第一及び第二の入出
力用電極は、それぞれ、積層方向において、前記共振用
電極の初段及び最終段のものに対して所定の重合面積を
以て重なり合うように設けられている。

【０００８】さらに、本発明に従う積層型誘電体フィル
タの望ましい実施態様においては、前記第一の入出力用
電極と前記第二の入出力用電極とが、積層方向におい
て、前記共振用電極を間にして対向するように設けられ
ている。

【０００９】

【作用・効果】このように、本発明にあっては、従来の
如き、共振用電極の一方の側においてのみコンデンサパ
ターンを形成して、入出力容量を与える構造とは異な
り、共振用電極を囲むように、その両側に入出力容量の
パターンを設けることによって、総合的な入出力容量の
パターン面積を拡大せしめ、また共振用電極を入出力用
電極の電界で取り囲み、アースに対するインピーダンス
を効果的に増大せしめ得ることとなったのであり、そし
てそれら二つの作用の結果として、入出力容量の効果的
な増大を図り得るのである。

【００１０】それ故に、本発明に従う積層型誘電体フィ
ルタにおいて、入力される信号周波数に対して最適な入
出力容量を確保すべく、より容量の大きなコンデンサを
形成することにより、あくまでも容量を介しての外部接
続による特徴、即ち外部接続の影響を受け難いという特
徴を保持しつつ、ハイリターンロス化、低挿入損失、通
過帯域幅の拡大、より低周波向けのフィルタの実現、更
にはその小型化等を効果的に達成し得たのである。

【００１１】また、本発明によれば、共振用電極が、そ
の両側に設けられる一対の第一及び第二の入出力用電極
に対して、それぞれ第一及び第二の誘電体層にて離隔せ
しめられ、両側から入出力容量にて囲まれた形態となる
ところから、外部アース導体の影響を受け難くなり、以
てフィルタの通過帯域特性が、製造のバラツキ、使用条
件等の影響を受け難くなるのである。

【００１２】さらに、本発明に従う積層型誘電体フィル
タにあっては、共振用電極を中心にして、その両側が対
称的な構造として形成され得、このためフィルタの表
面、裏面（上面、下面）の何れを下にして実装しても、
同じ特性となるのであり、これによって、梱包や実装に
おける作業手間を効果的に省くことが出来る利点も有し
ている。

【００１３】

【実施例】以下に、本発明をより具体的に明らかにする
ために、本発明に従う積層型誘電体フィルタの代表的な
実施例を、図面に基づいて詳細に説明することとする。

【００１４】先ず、図１及び図２には、本発明に従うト
リプレート型の誘電体フィルタの一例が示されている
が、そこにおいて、誘電体フィルタ１０は、図１から明
らかな如く、４つの誘電体層１２ａ、１２ｂ、１２ｃ及
び１２ｄが積層されて構成された一体的な誘電体基板１
２を有している。そして、その中の上から三番目の誘電
体層１２ｃの上面には、複数のストリップライン型の片
端短絡型共振用電極１４（ここでは３本）が形成されて
おり、また各共振用電極１４の開放端に対向する位置
に、外面のアース導体２０に接続された対向電極２２が
設けられている。それによって、各共振用電極１４とア
ース導体２０との間に、所定の容量が形成されているの
である。

【００１５】そして、かかる共振用電極１４の設けられ
た誘電体層１２ｃを挟む上下の誘電体層、換言すれば上
から二番目及び四番目の誘電体層１２ｂ及び１２ｄの上
面には、前記共振用電極１４の初段及び最終段のもの
（図１において、左右方向の両端に位置する共振用電
極）に対応する位置に、積層方向において所定の重合面
積を持って重なり合うように、それぞれ、１組（一対）
の第一の入出力用電極１６、１６及び第二の入出力用電
極１８、１８が共振用電極１４を間にして対称的に設け
られている。即ち、共振用電極１４の初段及び最終段の
ものに対して、一組の第一の入出力用電極１６、１６が
上側の誘電体層１２ｂを介して、また他の一組の第二の
入出力用電極１８、１８が下側の誘電体層１２ｃを介し
て、それぞれ、電気的に接続せしめられているのであ
る。

【００１６】従って、第一の入出力用電極１６、１６
は、その内側端部において、誘電体層１２ｂの厚みで与
えられる所定の容量を介して、共振用電極１４の初段及
び最終段の物に対して接続せしめられる一方、第二の入
出力用電極１８、１８も、その内側端部において、誘電
体層１２ｃの厚みで与えられる所定の容量を介して、共
振用電極１４の初段及び最終段のものに対して、接続せ
しめられることとなるのであり、またそれら第一及び第
二の入出力用電極１６、１６；１８、１８の外側端部
が、それぞれ、誘電体基板１２の左右両側面において外
部に露出せしめられた構造とされているのである。

【００１７】また、誘電体基板１２の上記第一及び第二
の入出力用電極１６、１６；１８、１８の外側端部が露
出せしめられた左右の両側面には、一組の入出力端子２
４、２４がそれぞれ設けられ、それら入出力端子２４、
２４は、図面より明らかな如く、誘電体基板１２の上面
において所定長さ延出せしめられている。この誘電体基
板１２の下面（底面）においても、かかる上面と同様
に、入出力端子２４、２４が延出せしめられている。そ
して、この一組の入出力端子２４、２４の周りに所定の
隙間を残して、誘電体基板１２の外面の略全面に亘っ
て、アース導体２０が形成されている。即ち、それぞれ
一組の第一及び第二の入出力用電極１６、１６；１８、
１８の対応するものが、一組の入出力端子２４、２４に
それぞれ電気的に接続せしめられる一方、３本の共振用
電極１４やそれに対向する対向電極２２は、何れも、誘
電体基板１２外面のアース導体１８に電気的に接続せし
められているのである。従って、誘電体基板１２の外面
のアース導体２０のパターンは、それぞれの対応する面
において、対称的となっているのである。

【００１８】それ故に、かかる誘電体フィルタ１０の等
価回路は、図３に示すようになり、各共振用電極１４に
対応して、共振器が構成されることとなる。そして、対
向電極２２にて共振用電極１４とアース導体２０との間
に設けられた容量２６によって、共振周波数においては
共振用電極１４が誘導性となるため、共振器間には誘導
結合Ｍが生じ、フィルタとしての所定の特性が得られる
のである。また、入出力端子２４、２４と共振用電極１
４の初段及び最終段のものとの間には、誘電体層１２ｂ
にて与えられる容量２８を介しての第一の入出力用電極
１６、１６による容量結合と、誘電体層１２ｃにて与え
られる容量３０を介しての第二の入出力用電極１８、１
８による容量結合とが、並列的に設けられた構成となっ
ているのである。

【００１９】このように、共振用電極１４の両側に、そ
れぞれ、第一及び第二の入出力用電極１６、１６；１
８、１８を配して、所定の入出力容量を並列的に設ける
ことよって、全体としての入出力容量のパターン面積が
拡大されることとなるのであり、加えて共振用電極１４
を、その両側の第一及び第二の入出力用電極１６、１
６；１８、１８にて挟んで取り囲み、アースに対するイ
ンピーダンスを増大せしめ得ることにより、全体として
の入出力容量の増大を有利に図り得るのである。

【００２０】また、共振器（具体的には共振用電極１
４）が入出力容量にて囲まれることとなるところから、
誘電体基板１２の外面に設けられるアース導体２０の影
響を受け難くなり、これによって、フィルタの通過帯域
特性が製造のバラツキや使用条件等の影響を受け難くな
るのであり、また誘電体フィルタ１０の構造において、
共振用電極１４を中心にして、上下対称パターンとな
り、その上面と下面のどちらを下にして実装しても同じ
特性となることとなり、梱包や実装における手間も有利
に省き得ることとなるのである。

【００２１】そして、かかる誘電体フィルタ１０におい
て、共振用電極１４に対して、より容量の大きなコンデ
ンサを形成して、入出力容量を増大せしめることによ
り、誘電体フィルタ１０に入ってくる信号の周波数に対
する最適な入出力容量への適合が可能となるのであり、
以てフィルタとしての性能の向上を有利に図り得るので
ある。因みに、図４に示される如く、入出力容量が足り
ず、最適値よりも小さい場合にあっては、曲線Ｂの如き
二つの山を持った減衰曲線となるのであり、これに対し
て、入出力容量を並列的に形成して、その容量が最適値
となるように調節すれば、曲線Ａに示される如き、一つ
の大きな山にて与えられる減衰曲線となるのである。そ
して、このような曲線Ａを与えるように、誘電体フィル
タ１０の入出力容量を最適値とすることにより、ハイリ
ターンロス化、低挿入損失、通過帯域幅の拡大を有利に
図り得ると共に、より低周波向けのフィルタの実現やフ
ィルタの小型化を達成し得るのである。

【００２２】ところで、入出力容量を大きくするための
他の一つの方策として、例えば図５に示される誘電体フ
ィルタ１において、その入出力用電極４、４の設けられ
た上から二番目の誘電体層（３）の厚さを薄くすること
が考えられるが、そのような誘電体層を与えるためのシ
ート乃至はテープを薄くすると、その製造が困難となる
ばかりでなく、強度が弱くなり、その取扱いが困難とな
る問題に加えて、製造のバラツキの影響を受け易くなる
等の問題が内在しているのである。而して、上例の如
く、２つの誘電体層１２ｂ、１２ｃと二組の入出力用電
極１６、１６；１８、１８にて入出力容量を並列的に形
成するようにすれば、そのような誘電体層１２ｂ、１２
ｃを与えるシート乃至はテープを薄くする必要がないと
ころから、製造時の取扱いが容易であり、また、その厚
みのバラツキに影響されることも殆どないのである。

【００２３】なお、上記の実施例に示されるような誘電
体フィルタ１０は、良く知られているように、通常の積
層基板の作製方法に従って容易に作製され得るものであ
り、またそのような誘電体フィルタ１０の側面の各電極
（アース導体２０、入出力端子２４）は、一般に、誘電
体基板１２の各層を積層一体化した後に、形成されるこ
ととなる。

【００２４】また、本発明に従う誘電体フィルタ１０に
あっては、共振用電極１４や各入出力用電極１６、１８
を誘電体基板１２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
さいものを用いることが望ましい。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。

【００２５】而して、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。

【００２６】以上、本発明の代表的な実施例について詳
述してきたが、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、上記の実施例
の他にも、本発明の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。

【００２７】そして、本発明は、誘電体基板内に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、
所定の容量結合を持って入出力用電極が設けられるもの
であれば、公知の各種構造のトリプレート型誘電体フィ
ルタに適用可能なものであり、誘電体フィルタの外面に
形成される各電極や内蔵される各電極の配置パターン
は、適宜に変更が可能である。

【００２８】また、誘電体基板に対して設けられるアー
ス導体は、基板外面のみならず、誘電体基板内に所定長
さ入り込んだ形態において設けられたものであっても、
何等差し支えなく、更に誘電体基板の外面に設けられた
アース導体上に、公知の絶縁材料を用いて、保護層が形
成されていても、何等差し支えない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る積層型誘電体フィルタの一例に係
るものの積層構造を示す説明図である。

【図２】図１に示される誘電体フィルタの外面電極パタ
ーンを示す斜視図である。

【図３】図１の誘電体フィルタの等価回路である。

【図４】誘電体フィルタの入出力容量が最適値の場合と
最適値よりも小さな場合とにおける減衰量特性を示すグ
ラフである。

【図５】従来の積層型誘電体フィルタの一例における積
層構造を示す説明図である。

【符号の説明】

１０誘電体フィルタ１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ誘電体層１４共振用電極１６第一の入出力用電
極１８第二の入出力用電極２０アース導体２２対向電極２４入出力端子２６、２８、３０容量

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】誘電体基板に互いに平行な複数のストリ
ップライン型の共振用電極が内蔵され、その初段及び最
終段のものに対して、入出力用電極がそれぞれ所定の容
量を介して電気的に接続せしめられる一方、該共振用電
極が前記誘電体基板の外面若しくは内部に設けられたア
ース導体に電気的に接続され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おいて、前記入出力用電極を、積層方向における前記共振用電極
の一方の側に第一の誘電体層を介して設けられた一組の
第一の入出力用電極と、積層方向における前記共振用電
極の他方の側に第二の誘電体層を介して設けられた一組
の第二の入出力用電極とから構成すると共に、それら第
一及び第二の入出力用電極の対応するものを、それぞ
れ、一組の入出力端子に対して電気的に接続せしめたこ
とを特徴とする積層型誘電体フィルタ。
【請求項２】前記第一及び第二の入出力用電極が、そ
れぞれ、積層方向において、前記共振用電極の初段及び
最終段のものに対して所定の重合面積を以て重なり合う
ように設けられている請求項１に記載の積層型誘電体フ
ィルタ。
【請求項３】前記第一の入出力用電極と前記第二の入
出力用電極とが、積層方向において、前記共振用電極を
間にして対向するように設けられている請求項１又は請
求項２に記載の積層型誘電体フィルタ。