KR100744908B1

KR100744908B1 - 적층형 대역 통과 필터

Info

Publication number: KR100744908B1
Application number: KR1020060096179A
Authority: KR
Inventors: 조윤희; 박윤휘
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2006-09-29
Filing date: 2006-09-29
Publication date: 2007-08-01

Abstract

본 발명에 따른 적층형 대역 통과 필터는, 적어도 제1 내지 제5 유전체층이 순차적으로 적층된 세라믹 적층체와; 상기 제1 유전체층 상면에 형성된 제1 인덕터 패턴과, 상기 제1 인덕터 패턴과 적어도 일부 중첩하여 상기 제2 유전체층에 형성된 제1 커패시터 패턴을 갖는 제1 공진기와; 상기 제1 유전체층 상면에 형성된 제2 인덕터 패턴과, 상기 제2 인덕터 패턴과 적어도 일부 중첩하여 상기 제2 유전체층에 형성되는 제2 커패시터 패턴을 갖는 제2 공진기와; 상기 제1 유전체층 상면에 형성된 제3 인덕터 패턴과, 상기 제3 인덕터 패턴과 적어도 일부 중첩하여 상기 제3 유전체층에 형성되는 제3 커패시터 패턴을 갖는 제3 공진기와; 상기 제1 내지 제3 공진기 중 인접하는 제1 공진기와 제2 공진기 및 제2 공진기와 제3 공진기에 전기적으로 용량결합되는 결합 커패시터 패턴과; 상기 제4 및 제5 유전체층의 상면에 각각 형성된 제1 및 제2 접지면을 포함하며, 상기 제1 내지 제3 인턱터 패턴의 일단은 상기 제2 접지면과 접지되고, 상기 제1 내지 제3 인턱터 패턴이 일단이 미엔더(Meander) 타입의 전송선로 패턴에 의해 서로 연결되는 것을 특징으로 한다.

적층형, 밴드패스, 대역통과, 필터, 스커트, 미엔더

Description

적층형 대역 통과 필터{Multi-layerd band pass filter}

도 1은 종래의 적층형 대역 통과 필터의 구조를 설명하기 위한 도면이다.

도 2는 도 1에 도시한 필터의 등가회로도이다.

도 3은 본 발명의 실시형태에 따른 적층형 대역 통과 필터의 구조를 설명하기 위한 도면이다.

도 4는 도 3에 도시한 필터의 등가회로도이다.

본 발명은 적층형 대역 통과 필터에 관한 것으로 더욱 상세하게는 필터의 스커트 특성을 개선하고 크기를 줄일 수 있는 적층형 대역 통과 필터에 관한 것이다.

일반적으로, 대역 통과 필터(band pass filter)는 주파수 신호의 입출력을 담당하는 입출력단, 다수의 전극 패턴 및 주파수 선택적 특성을 갖는 다수의 공진기(resonator)의 조합으로 구현된 RF(Radio Frequency) 소자로서, 이동통신 시스템에 사용되는 주파수 신호 중에서 통과 대역내의 주파수 신호만을 통과시키는 필터이다.

휴대전화기 등의 무선통신 기기에서는, 소형화, 박형화의 요구가 강하므로, 고밀도로 기판 내에 부품을 내장하는 기술이 요구되며, 이를 위해서 스트립 라인과 같은 전송선을 이용하여 공진기와 커플링을 조정하는 패턴 등을 다층기판 상에서 구현하는 것도 제안되고 있다.

도 1은 종래의 적층형 대역 통과 필터의 구조를 설명하기 위한 도면으로서, 적층형 대역 통과 필터의 본체는 세라믹 유전 재료로 형성된 다수의 유전체층(1~5)을 적층함으로써 제조되는데, 제1 유전체층(1)과 제5 유전체층(5)의 상면에는 각각 제1 접지면(6)과 제2 접지면(13)이 구현되고, 제2 유전체층(2)의 상면에는 공진기와 병렬로 연결되어 결합 캐패시터(coupling capacitor) C_c를 구현하기 위한 전극 패턴(11) 및 공진기와 접지 사이에 형성되는 부하 캐패시터(load capacitor) C_L를 구현하기 위한 전극 패턴(12a,12b)이 후막 인쇄되고, 제3 유전체층(3)의 상면에는 제1 및 제2 스트립라인 공진기(10a,10b)가 후막 인쇄되고, 제4 유전체층(4)의 상면에는 공진기와 입출력단 사이에 형성되는 입출력 결합 캐패시터 C₀₁을 구현하기 위한 전극 패턴(8a,8b)과 공진기와 접지 사이에 형성되는 부하 캐패시터 C_L를 구현하기 위한 전극 패턴(9a,9b)이 인쇄된다.

그러나, 종래의 적층형 대역 통과 필터는 일자 형태의 스트립 라인 공진기가 사용되고 있기 때문에 λ/4의 길이를 갖는 공진기로 인해 전체 부피를 증가시킬 뿐만 아니라 기판상에 실장되는 세라믹 칩 형태의 대역통과 필터로서 전체 시스템의 크기가 커지는 문제가 있었다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 필터의 스커트 특성을 개선하고 상단 대역에서 발생하는 고조파를 제거할 수 있는 기술과 크기를 줄일 수 있는 적층형 대역 통과 필터를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 적층형 대역 통과 필터는, 적어도 제1 내지 제5 유전체층이 순차적으로 적층된 세라믹 적층체와; 상기 제1 유전체층 상면에 형성된 제1 인덕터 패턴과, 상기 제1 인덕터 패턴과 적어도 일부 중첩하여 상기 제2 유전체층에 형성된 제1 커패시터 패턴을 갖는 제1 공진기와; 상기 제1 유전체층 상면에 형성된 제2 인덕터 패턴과, 상기 제2 인덕터 패턴과 적어도 일부 중첩하여 상기 제2 유전체층에 형성되는 제2 커패시터 패턴을 갖는 제2 공진기와; 상기 제1 유전체층 상면에 형성된 제3 인덕터 패턴과, 상기 제3 인덕터 패턴과 적어도 일부 중첩하여 상기 제3 유전체층에 형성되는 제3 커패시터 패턴을 갖는 제3 공진기와; 상기 제1 내지 제3 공진기 중 인접하는 제1 공진기와 제2 공진기 및 제2 공진기와 제3 공진기에 전기적으로 용량결합되는 결합 커패시터 패턴과; 상기 제4 및 제5 유전체층의 상면에 각각 형성된 제1 및 제2 접지면을 포함하며, 상기 제1 내지 제3 인턱터 패턴의 일단은 상기 제2 접지면과 접지되고, 상기 제1 내지 제3 인턱터 패턴이 일단이 미엔더(Meander) 타입의 전송선로 패턴에 의해 서로 연결되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시형태에 따르면, 상기 제1 및 제3 인덕터 패턴은 서로 대응되는 형태의 L자형태로 구성되며, 상기 제2 인덕터 패턴은 T자형태로 구성된다.

본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기 제1 커패시터 패턴과 제3 커패시터 패턴에는 각각 상기 제1 유전체층 상면에 형성되는 입출력단 전극과 연결되는 입출력 단자가 마련된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시형태는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면 상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.

도 3은 본 발명의 실시형태에 따른 적층형 대역 통과 필터의 구조를 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 도 3에 도시한 필터의 등가회로도이다.

본 발명의 적층형 대역 통과 필터는 세라믹 유전체 재료로 이루어진 복수의 유전체층(101a∼101g)을 적층하고 일체로 소성하는 세라믹 적층체(100) 내에, 제1∼제3단의 공진기(Q1∼Q3)를 배치한 것이다.

제1단의 공진기(Q1)의 인덕턴스(L1)는 L자형 인덕터 패턴(102) 자신이 가지 는 인덕턴스에 의하여 형성된다. 또한, 공진기(Q1)의 커패시터(C1)는 커패시터 패턴(104)과, 상기 커패시터 패턴(104a)에 유전체층(101e)을 이용하여 대향하고 있는 인덕터 패턴(102a)의 선단부에서 구성된다.

제2단의 공진기(Q2)의 인덕턴스(L2)는 T자형 인덕터 패턴(102b) 자신이 가지는 인덕턴스에 의하여 형성된다. 또한, 공진기(Q2)의 커패시터(C2)는 커패시터 패턴(105)과, 상기 커패시터 패턴(104b)에 유전체층(101e)을 이용하여 대향하고 있는 인덕터 패턴(102b)의 선단부에서 구성된다.

제3단의 공진기(Q3)의 인덕턴스(L3)는 L자형 인덕터 패턴(102c) 자신이 가지는 인덕턴스에 의하여 형성된다. 또한, LC 공진기 Q3의 커패시터(C3)는 커패시터 패턴(102c)과, 상기 커패시터 패턴(102c)에 유전체층(101c)을 이용하여 대향하고 있는 인덕터 패턴(102c)의 선단부에서 구성된다.

이상의 제1∼제3단의 공진기(Q1∼Q3)는 인접하는 공진기(Q1과 Q2) 및 공진기(Q2와 Q3)가 결합 커패시터(Cs1,Cs2)에 의해 전기적으로 결합하고 있다. 결합 커패시터(Cs1,Cs2)는 유전체층(101e)과 유전체층(101c)에 각각 형성되는 결합 커패시터 패턴(105a, 105b)에 의해 구현된다.

상기 적층체(100)의 최상의 유전체층(101a)과 최하의 유전체층(101g) 상면에는 각각 제1 및 제2 접지면(108a, 108b)이 인쇄된다.

상기 커패시터 패턴(104a)과 커패시터 패턴(104c)에는 각각 유전체층(101a) 상면에 형성되는 입출력단 전극(109a, 109b)과 연결되는 입출력 단자(106a, 106b)가 마련되어 있다. 여기서, 입출력단 전극(109a, 109b)은 제1 접지면(108a)의 일부 를 "ㅁ"형태로 제거하여 제1 접지면(108a)과 절연시켜 형성된다.

상기 복수의 인턱터 패턴(102a, 102b, 102c)의 일단은 상기 제2 접지면(108b)과 단락되고, 상기 복수의 인턱터 패턴의 일단(102a, 102b, 102c)에는 상기 복수의 인턱터 패턴의 일단(102a, 102b, 102c)을 연결하도록 미엔더(Meander) 타입의 전송선로 패턴(TL, 107)이 제공된다.

바람직하게, 상기 미엔더 타입의 전송선로 패턴(TL, 107)은 인접하는 인턱터 패턴(102a와 102b) 사이 및 인접하는 인턱터 패턴(102b와 102c) 사이에 제공되며, 교대로 배치된 ㄷ자형 패턴이 연속하여 연결된 형상으로 이루어진다.

그리고, 인접하는 인턱터 패턴(102b와 102c) 사이에는 인접하는 인턱터 패턴(102a와 102b) 사이 보다 더 많은 전송선로 패턴(TL)이 형성되게 된다.

따라서, 스커트(skirt) 특성이 개선되고 크기가 감소될 수 있을 뿐만 아니라 특히 인덕터 패턴(102a, 102b, 102c)의 에지부로의 자장(H)이 완화될 수 있으며, 그결과 Q 특성이 우수한 대역 통과 필터를 얻을 수 있다.

상기 다수의 유전체층은 저온동시소성(LTCC) 기판으로 제조되는 것이 바람직하다.

또한, 유전체층(101a)과 유전체층(101c) 사이 및 유전체층(101g)과 유전체층(101e) 사이에는 두께 유지를 위해 패턴이 인쇄되지 않은 복수의 유전체층(101b 또는 101f)이 삽입될 수 있다.

이러한 본 발명의 실시형태에 따른 필터에서, 상기 공진기(Q1, Q2, Q3)는 하 나의 λ/4 공진기로 동작한다.

한편, 유전체 재료로는 신뢰성이 높고 유전율이 높은 세라믹 유전체가 바람직하다. 예를 들면, 이러한 유전체 재료에는 코제라이토계 유리 분말, TiO₂ 분말 및 Nd₂Ti₂O₇ 분말과의 혼합물 등의 유리계의 것이나, BaO-TiO₂-Re₂O₃-Bi₂O₃계 조성, 즉 희토류 원소(rare earth) 성분에 약간의 유리 성분이나 유리 분말을 첨가한 것이나, 산화 발리움-산화 티탄-산화 네오듐계 유전체 자기 조성물 분말에 약간의 유리 분말을 첨가한 것이 있다.

본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 하며, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.

앞에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 복수의 공진기의 인턱터 패턴들의 일단을 연결하도록 하는 미엔더 타입의 전송선로 패턴을 추가로 제공함으로써, 필터의 스커트 특성을 개선하고 크기를 줄일 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 적층형 대역 통과 필터는 구현하고자 하는 시스템 모듈 내 에 내장하여 그 위에 능동소자나 수동소자 등을 실장하여 제작할 수 있으며, 이를 통해 전체 시스템의 크기를 감소시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

Claims

적어도 제1 내지 제5 유전체층이 순차적으로 적층된 세라믹 적층체와;

상기 제1 유전체층 상면에 형성된 제1 인덕터 패턴과, 상기 제1 인덕터 패턴과 적어도 일부 중첩하여 상기 제2 유전체층에 형성된 제1 커패시터 패턴을 갖는 제1 공진기와;

상기 제1 유전체층 상면에 형성된 제2 인덕터 패턴과, 상기 제2 인덕터 패턴과 적어도 일부 중첩하여 상기 제2 유전체층에 형성되는 제2 커패시터 패턴을 갖는 제2 공진기와;

상기 제1 유전체층 상면에 형성된 제3 인덕터 패턴과, 상기 제3 인덕터 패턴과 적어도 일부 중첩하여 상기 제3 유전체층에 형성되는 제3 커패시터 패턴을 갖는 제3 공진기와;

상기 제1 내지 제3 공진기 중 인접하는 제1 공진기와 제2 공진기 및 제2 공진기와 제3 공진기에 전기적으로 용량결합되는 결합 커패시터 패턴과;

상기 제4 및 제5 유전체층의 상면에 각각 형성된 제1 및 제2 접지면을 포함하며,

상기 제1 내지 제3 인턱터 패턴의 일단은 상기 제2 접지면과 접지되고, 상기 제1 내지 제3 인턱터 패턴이 일단이 미엔더(Meander) 타입의 전송선로 패턴에 의해 서로 연결되는 것을 특징으로 하는 적층형 대역 통과 필터.
제1항에 있어서,

상기 제1 및 제3 인덕터 패턴은 서로 대응되는 형태의 L자형태로 구성되며, 상기 제2 인덕터 패턴은 T자형태로 구성되는 것을 특징으로 하는 적층형 대역 통과 필터.
제1항에 있어서,

상기 제1 커패시터 패턴과 제3 커패시터 패턴에는 각각 상기 제1 유전체층 상면에 형성되는 입출력단 전극과 연결되는 입출력 단자가 마련되는 것을 특징으로 하는 적층형 대역 통과 필터.
제1항에 있어서,

상기 유전체층은 저온동시소성 기판인 것을 특징으로 하는 적층형 대역 통과 필터.
제1항에 있어서,

상기 제2 유전체층과 제4 유전체층 사이 및 상기 제3 유전체층과 제5 유전체층 사이의 적어도 하나에는 복수의 두께 조절용 유전체층이 삽입되는 것을 특징으로 하는 적층형 대역 통과 필터.