JP2013012839A

JP2013012839A - フィルタ装置

Info

Publication number: JP2013012839A
Application number: JP2011143107A
Authority: JP
Inventors: Mitsuharu Sakai; 光治坂井
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2011-06-28
Filing date: 2011-06-28
Publication date: 2013-01-17
Anticipated expiration: 2031-06-28
Also published as: JP5709669B2

Abstract

【課題】隣り合う共振器電極同士の容量結合の低下を低減させてフィルタ特性の低下を低減させること。
【解決手段】フィルタ装置は、積層体１内において互いに電磁界結合するように平面視で横並びに整列されそれぞれ一方端が短絡端で他方端が開放端である３つ以上の複数の共振器電極41〜44と、積層体１内において共振器電極との間に誘電体層を挟んで第２の接地電極３側に配置され一端が初段の共振器電極41の短絡端部と対向するとともに対向する共振器電極41の短絡端に電気的に接続され他端が最終段の共振器電極44の短絡端部と対向するとともに対向する共振器電極44の短絡端に電気的に接続された結合電極５とを備えている。複数の共振器電極41〜44のうち隣り合う共振器電極同士の厚みが異なる。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば無線通信機器に用いられるフィルタ装置に関するものである。

近年、携帯電話機や無線ＬＡＮ等の様々な用途で無線通信機器が用いられるようになっており、各無線通信機器において使用される周波数が互いに近くなっていることから、これらの無線通信機器には、所望周波数帯域の信号のみを選択的に通過させるとともに、通過帯域の低周波側および高周波側に近接した信号帯域における不所望信号の混入を防止して良質の通信を行ない得るようにするために、通過周波数帯域の低周波側および高周波側の減衰帯域にそれぞれ減衰極を備えた帯域通過特性を有するフィルタ装置が搭載されている。

情報伝送容量の増加に伴い、無線通信機器は使用可能な周波数帯域において、高周波化と広帯域化とで利用帯域幅を拡張して情報伝送容量を確保するようになってきている。そのため、通過帯域が広く、かつ通過帯域の近傍に減衰極を有する（急峻な減衰特性を有する）フィルタ装置が求められるようになってきている。

このような広帯域で通過帯域の両側近傍に減衰極を有するバンドパスフィルタの要求に対して、複数の共振器電極の短絡端を電気的に接続する結合電極を備えたフィルタ装置が提案されている。このフィルタ装置においては、結合電極を備えていることによって、複数の共振器電極間において、容量性の結合だけでなく誘導性の結合も生じさせることができる。これにより、所定の通過帯域近傍の周波数帯域における信号を急峻に減衰させることができるというものである。

特開2008−118615号公報

フィルタ装置において、複数の共振器電極が設けられた層の上方の層または下方の層における構造の影響によって、積層時に隣り合う共振器電極同士の高さ位置にずれが生じることがあり、隣り合う共振器電極同士の対向面積が低減し、隣り合う共振器電極同士の容量結合量が低減してしまう可能性がある。隣り合う共振器電極同士の容量結合量が低減すると、フィルタ特性が低下してしまう可能性がある。

本発明の一つの態様によれば、フィルタ装置は、複数の誘電体層が積層されてなる積層体と、積層体を挟んで対向するように配置された第１の接地電極および第２の接地電極と、積層体内において互いに電磁界結合するように平面視で横並びに整列されそれぞれ一方端が短絡端で他方端が開放端である３つ以上の複数の共振器電極と、積層体内において共振器電極との間に誘電体層を挟んで第２の接地電極側に配置され一端が初段の共振器電極の短絡端部と対向するとともに対向する共振器電極の短絡端に電気的に接続され他端が最終段の共振器電極の短絡端部と対向するとともに対向する共振器電極の短絡端に電気的に接続された結合電極と、初段の共振器電極に沿った形状で誘電体層を挟んで初段の共振器電極と対向するように第１の接地電極側に配置されて初段の共振器電極と電磁界結合する入力端子電極と、最終段の共振器電極に沿った形状で、誘電体層を挟んで最終段の共振器
電極と対向するように第１の接地電極側に配置されて最終段の共振器電極と電磁界結合する出力端子電極とを備えている。複数の共振器電極のうち隣り合う共振器電極同士の厚みが異なる。

本発明の一つの態様によれば、フィルタ装置において、複数の共振器電極のうち隣り合う共振器電極同士の厚みが異なっていることによって、複数の共振器電極が設けられた層の上方の層または下方の層における構造の都合により積層時に仮に隣り合う共振器電極同士の高さ位置にずれが生じたとしても、隣り合う共振器電極同士の対向面積の低減量を抑えることができ、隣り合う共振器電極同士の容量結合の低下を低減させることができる。したがって、フィルタ特性の低下を低減させることができる。

本発明の第１の実施形態におけるフィルタ装置の分解斜視図を示している。図１に示されたフィルタ装置の一部分の平面透視図を示している。図１に示されたフィルタ装置の一部分の縦断面図を示している。図３に示されたフィルタ装置の他の構造例を示している縦断面図である。本発明の第２の実施形態におけるフィルタ装置の一部分の平面透視図を示している。図５に示されたフィルタ装置の一部分の縦断面図を示している。

以下、本発明のいくつかの例示的な実施形態について図面を参照して説明する。

（第１の実施形態）
図１および図２に示されているように、本発明の第１の実施形態におけるフィルタ装置は、積層体１と、積層体１を挟んで対向するように配置された第１の接地電極２および第２の接地電極３と、積層体１内において互いに電磁界結合するように平面視において横並びに配置された複数の共振器電極41〜44と、積層体１内において複数の共振器電極41〜44と第２の接地電極３との間に設けられた結合電極５と、積層体１内に設けられた入力端子電極６および出力端子電極７とを備えている。図１において、破線は、例えば、誘電体層12を貫通している導体によって共振器電極41と結合電極５とが電気的に接続されていることを示している。他の破線も電気的な接続関係を示している。一点鎖線は、複数の誘電体層11〜14、第１の接地電極２および第２の接地電極３が積層されていることを示している。図２において、結合電極５は、例えば共振器電極41等を透視した状態で破線によって示されている。

積層体１は、互いに積層された複数の誘電体層11〜14を含んでいる。複数の誘電体層11〜14は、例えば、アルミナ，ムライト，窒化アルミニウム，ＢａＯ−ＴｉＯ_２系，ＣａＯ−ＴｉＯ_２系，ＭｇＯ−ＴｉＯ_２系またはガラスセラミックス等のセラミック材料、あるいは四ふっ化エチレン樹脂（ポリテトラフルオロエチレン：ＰＴＦＥ），四ふっ化エチレン−エチレン共重合樹脂（テトラフルオロエチレン−エチレン共重合樹脂：ＥＴＦＥ），四ふっ化エチレン−パーフルオロアルコキシエチレン共重合樹脂（テトラフルオロエチレン−パーフルテロアルキルビニルエーテル共重合樹脂：ＰＦＡ）等のフッ素樹脂，ガラスエポキシ樹脂またはポリイミド等の有機樹脂材料が用いられる。これらの材料による複数の誘電体層11〜14の形状または寸法（厚み、幅または長さ）は、使用される周波数または用途等に応じて設定される。セラミック材料の場合は、より高周波の信号を伝送することが可能なＡｕ，ＡｇまたはＣｕ等の低抵抗金属からなる導体材料と同時焼成が可能な低温焼成セラミックスが好ましい。

第１の接地電極２は、誘電体層14の上面に形成されており、第２の接地電極３は、誘電体層11の下面に形成されている。

複数の共振器電極41〜44のそれぞれは、短絡端と開放端とを有している。複数の共振器電極41〜44は、平面視において、誘電体層12の上面に形成された内部接地電極８によって囲まれている。このような構成によって、複数の共振器電極41〜44から発生する電磁波の周囲への漏洩を低減することができる。この効果は、例えばモジュール基板の一部分にフィルタ装置が形成される場合に、モジュール基板のフィルタ装置以外の部分に対する影響を低減させることができる。内部接地電極８は、複数の共振器電極41〜44の短絡端同士を接続するための領域と複数の共振器電極41〜44の並び方向において複数の共振器電極41〜44を挟むように設けられた領域とを含む環状のものである。

内部接地電極８と共振器電極41との距離または内部接地電極８と共振器電極44との距離は、共振器電極41および44による磁界に与える影響を低減させて、フィルタのＱ値の低下による通過帯域の損失を低減させるように、共振器電極41または44と第１の接地電極２または第２の接地電極３との間の距離よりも大きいことが好ましい。

図３に示されているように、複数の共振器電極41〜44のうち隣り合う共振器電極同士の厚みが異なる。例えば隣り合う共振器電極41および42において、共振器電極42の厚み42Ｔは共振器電極41の厚み41Ｔよりも大きい。同様に、隣り合う共振器電極44および43において、共振器電極44は共振器電極43よりも厚い。

図４に示されているように、例えば共振器電極42および44を共振器電極41および43よりも厚く形成する方法としては、共振器電極42および44を、複数の導体層をビア導体によって電気的に接続した構造としてもよい。この構造において、例えば共振器電極42の厚み42Ｔとは、共振器電極42を構成する複数の導体層の下側導体層の下端から上側導体層の上端まで距離のことをいう。

再び図２を参照して、結合電極５は、第１の端部51および第２の端部52を有している。第１の端部51は、複数の共振器電極41〜44のうち初段の共振器電極41の短絡端部と対向しているとともに初段の共振器電極41の短絡端に電気的に接続されている。第２の端部52は、複数の共振器電極41〜44のうち最終段の共振器電極44の短絡端部と対向しているとともに最終段の共振器電極44の短絡端に電気的に接続されている。

再び図１を参照して、入力端子電極６（特に内部入力端子電極62）は、初段の共振器電極41に沿った形状を有しており、初段の共振器電極41と対向するように初段の共振器電極41と第１の接地電極２との間に設けられている。入力端子電極６は、初段の共振器電極41に電磁界結合されている。

出力端子電極７（特に内部出力端子電極72）は、最終段の共振器電極44に沿った形状を有しており、最終段の共振器電極44と対向するように最終段の共振器電極44と第１の接地電極２との間に設けられている。出力端子電極７は、最終段の共振器電極44に電磁界結合されている。

第１の接地電極２、第２の接地電極３、内部接地電極８、共振器電極41〜44、結合電極５、入力端子電極６、および出力端子電極７は、誘電体層11〜14がセラミック材料から成る場合は、Ｗ，Ｍｏ，Ｍｏ−Ｍｎ，Ａｕ，ＡｇまたはＣｕ等の金属を主成分とするメタライズ層によって形成される。誘電体層41〜44が樹脂系材料からなる場合は、厚膜印刷法、各種の薄膜形成方法、めっき法、または箔転写法等により形成された金属層や、このような金属層上にめっき層を形成されたもの、例えばＣｕ層，Ｃｒ−Ｃｕ合金層またはＣｒ−
Ｃｕ合金層上にＮｉめっき層およびＡｕめっき層を被着させたもの，ＴａＮ層上にＮｉ−Ｃｒ合金層およびＡｕめっき層を被着させたもの，Ｔｉ層上にＰｔ層およびＡｕめっき層を被着させたもの，Ｎｉ−Ｃｒ合金層上にＰｔ層およびＡｕめっき層を被着させたもの等が挙げられる。その厚みや幅は、伝送される高周波信号の周波数や用途等に応じて設定される。

誘電体層11〜14，第１の接地電極２，第２の接地電極３，内部接地電極８，共振器電極41〜44，結合電極５，入力端子電極６および出力端子電極７の形成は、周知の方法を用いればよい。例えば誘電体層11〜14がガラスセラミックスから成る場合であれば、まずそれら誘電体層11〜14となるガラスセラミックスのグリーンシートを準備し、グリーンシート上にスクリーン印刷法によりＡｇ等の導体ペーストを所定形状で印刷塗布して第１の接地電極２、第２の接地電極３、内部接地電極８、共振器電極41〜44、結合電極５、入力端子電極６、および出力端子電極７の各電極パターンを形成する。これらの電極パターンが形成されたグリーンシートを重ねて圧着するなどして積層体を作製し、この積層体を850〜1000℃で焼成することにより形成する。その後、外表面に露出している導体層上には、Ｎ
ｉめっきおよびＡｕめっき等のめっき皮膜を形成する。誘電体層11〜14が有機樹脂材料から成る場合であれば、例えば有機樹脂シート上に第１の接地電極２、第２の接地電極３、内部接地電極８、共振器電極41〜44、入力端子電極６、出力端子電極７、および結合電極５の各電極パターン形状に加工したＣｕ箔を転写し、Ｃｕ箔が転写された有機樹脂シートを積層して接着剤で接着することによって形成する。

接地電極２，３と共振器電極41〜44の短絡端とを接続する接続導体は、それらの間に位置する誘電体層内に形成された貫通導体または誘電体層の端面に形成された端面導体の形態で形成することによって、積層体１の内部に形成されるフィルタ装置の設計自由度が向上するとともに、より小型で高性能なフィルタ装置とすることができる。

このような接続導体となる貫通導体や側面導体は、誘電体層11〜14がガラスセラミックス等のセラミックスから成る場合には、貫通導体は、例えば前述の製造方法において第１の接地電極２、第２の接地電極３、内部接地電極８、共振器電極41〜44、結合電極５、入力端子電極６、および出力端子電極７の各電極パターンを形成する前に、グリーンシートに金型加工やレーザー加工によりあらかじめ形成しておいた貫通孔内に同様の導体ペーストを印刷法等によって充填することで形成することができ、端面導体は、例えば共振器電極41〜44の電極パターンの短絡端を端面に露出させたグリーンシート積層体を形成した後、同様の導体ペーストをグリーンシート積層体の側面に印刷することによって形成することができる。端面導体は、グリーンシートに共振器電極41〜44の列の幅程度の貫通孔を形成しておき、共振器電極41〜44の電極パターンの短絡端をこの貫通孔に接するように形成した後、グリーンシートの積層前または積層後に導体ペーストを貫通孔の内面に印刷し、または貫通穴に充填して、貫通孔の部分で切断することによっても形成することができる。誘電体層11〜14が樹脂系材料から成る場合も同様に、グリーンシートに代えて有機樹脂シートを用い、導体ペーストの印刷やめっきによって貫通孔内に貫通導体を形成したり、薄膜法等によって側面導体を形成したりすればよい。共振器電極11〜14の電極パターンの短絡端を積層体の側面に露出させるには、共振器電極11〜14の電極パターンの短絡端がグリーンシート（あるいは有機樹脂シート）の端部に位置するように形成したり、共振器電極11〜14の電極パターンを形成したグリーンシート（有機樹脂シート）を積層した後に、共振器電極11〜14の電極パターンの短絡端が側面に露出するように積層体を切断したりすればよい。

本実施形態のフィルタ装置において、複数の共振器電極41〜44のうち隣り合う共振器電極同士の厚みが異なっていることによって、複数の共振器電極41〜44が設けられた層の上方の層または下方の層における構造の影響によって積層時に仮に隣り合う共振器電極同士
の高さ位置にずれが生じたとしても、隣り合う共振器電極同士の対向面積の低減量を抑えることができ、隣り合う共振器電極同士の容量結合の低下を低減させることができる。したがって、フィルタ特性の低下を低減させることができる。

（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態について図５および図６を参照して説明する。第２の実施形態のフィルタ装置において第１の実施形態のフィルタ装置と異なる構成は、複数の共振器電極41〜44の一部が開口部を有していることである。その他の構成は、第１の実施形態におけるフィルタ装置と同様である。

複数の共振器電極41〜44のうち初段の共振器電極41および最終段の共振器電極44以外の共振器電極である共振器電極42および43において厚みの大きい共振器電極42に開口部42ａが設けられている。開口部42ａは、結合電極５に対向する位置であって結合電極５の直上に設けられている。すなわち、開口部42ａは、平面視において結合電極５に重なっている。本実施形態におけるフィルタ装置は、このような構成を有していることによって、結合電極５による初段の共振器電極41および最終段の共振器電極44の結合状態の低減を抑えつつ、共振器電極42と結合電極５との容量結合に関して低減されている。従って、本実施形態におけるフィルタ装置は、所定の通過帯域近傍の周波数帯域における信号の減衰に関して向上されているとともに、結合電極５のλ／２共振による共振周波数を高域側へシフトさせることができる。

なお、共振器電極42および43を比べたときに、共振器電極42の方が共振器電極43よりも厚いため、図６に示されているように、共振器電極42と結合電極５との距離の方が共振器電極43と結合電極５との距離よりも近くなりやすく、共振器電極42と結合電極５との容量結合が増大される可能性がある。そこで、本実施形態のフィルタ装置においては、複数の共振器電極41〜44のうち初段の共振器電極41および最終段の共振器電極44以外の共振器電極である共振器電極42および43において厚みの大きい共振器電極42に開口部42ａが設けられている。

１・・・積層体
11、12、13、14・・・誘電体層
２・・・第１の接地電極
３・・・第２の接地電極
41、42、43、44・・・共振器電極
５・・・結合電極
６・・・入力端子電極
６１・・・外部入力端子電極
６２・・・内部入力端子電極
７・・・出力端子電極
７１・・・外部出力端子電極
７２・・・内部出力端子電極
８・・・内部接地電極
９・・・容量電極

Claims

複数の誘電体層が積層されてなる積層体と、
該積層体を挟んで対向するように配置された第１の接地電極および第２の接地電極と、
前記積層体内において互いに電磁界結合するように平面視で横並びに整列され、それぞれ一方端が短絡端で他方端が開放端である３つ以上の複数の共振器電極と、
前記積層体内において前記共振器電極との間に前記誘電体層を挟んで前記第２の接地電極側に配置され、一端が初段の前記共振器電極の短絡端部と対向するとともに対向する前記共振器電極の短絡端に電気的に接続され、他端が最終段の前記共振器電極の短絡端部と対向するとともに対向する前記共振器電極の短絡端に電気的に接続された結合電極と、
前記初段の共振器電極に沿った形状で、前記誘電体層を挟んで前記初段の共振器電極と対向するように前記第１の接地電極側に配置されて前記初段の共振器電極と電磁界結合する入力端子電極と、
前記最終段の共振器電極に沿った形状で、前記誘電体層を挟んで前記最終段の共振器電極と対向するように前記第１の接地電極側に配置されて前記最終段の共振器電極と電磁界結合する出力端子電極とを備えており、
前記複数の共振器電極のうち隣り合う共振器電極同士の厚みが異なることを特徴とするフィルタ装置。
前記複数の共振器電極において初段の共振器電極および最終段の共振器電極以外の共振器電極のうち厚みの大きい共振器電極が前記結合電極に対向する位置に開口部を有していることを特徴とする請求項１記載のフィルタ装置。