(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の誘電体層が積層されて構成された誘電体基板内に内層アース電極及び共振電極を具備し、
前記誘電体基板のうち、前記共振電極の開放端部分と前記内層アース電極との重なり部分における一部の誘電率が、その他の誘電率よりも高いことを特徴とする積層型誘電体共振器。
【請求項２】
請求項１記載の積層型誘電体共振器において、
前記誘電体基板のうち、前記共振電極の開放端部分と前記内層アース電極との重なり部分における一部に空間が設けられ、
前記空間内に、前記共振電極と前記内層アース電極間に配された誘電体層の誘電率よりも高い誘電率を有する部材が充填されていることを特徴とする積層型誘電体共振器。
【請求項３】
請求項２記載の積層型誘電体共振器において、
前記部材は、一方の端部が前記共振電極に接触しあるいは近接し、他方の端部が前記内層アース電極に接触しあるいは近接していることを特徴とする積層型誘電体共振器。
【請求項４】
複数の誘電体層が積層されて構成された誘電体基板内に共振電極と他の電極を具備した積層型誘電体フィルタにおいて、
前記誘電体基板のうち、前記共振電極の開放端部分と前記他の電極との重なり部分における一部の誘電率が、その他の誘電率よりも高いことを特徴とする積層型誘電体フィルタ。
【請求項５】
請求項４記載の積層型誘電体フィルタにおいて、
前記他の電極が内層アース電極であることを特徴とする積層型誘電体フィルタ。
【請求項６】
請求項４記載の積層型誘電体フィルタにおいて、
前記共振電極が複数形成され、前記誘電体基板内に前記各共振電極間の結合度を調整するための結合調整電極が形成されている場合に、
前記他の電極が結合調整電極であることを特徴とする積層型誘電体フィルタ。
【請求項７】
請求項４記載の積層型誘電体フィルタにおいて、
前記共振電極が複数形成され、前記誘電体基板内に、前記複数の共振電極のうち、入力側の共振電極と入力端子とを容量を介して結合する入力用電極が形成され、出力側の共振電極と出力端子とを容量を介して結合する出力用電極が形成されている場合に、
前記他の電極が前記入力用電極及び／又は出力用電極であることを特徴とする積層型誘電体フィルタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、数百ＭＨｚ〜数ＧＨｚのマイクロ波帯において共振回路を構成する積層型誘電体共振器及び積層型誘電体フィルタに関し、特に、製造ばらつきを抑制することができ、積層型誘電体フィルタ等の小型化並びに高歩留まり化を実現させることができる積層型誘電体共振器及び積層型誘電体フィルタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近時、携帯電話等の無線通信システムの多様化に伴い、積層型誘電体フィルタに対して、小型化、低損失化の要請が強くなってきている。
【０００３】
積層型誘電体フィルタの小型化を実現させるためには、共振器（共振電極）を小さくしなければならない。
【０００４】
そこで、従来では、共振電極の開放端に容量を付加する手法が一般的に行われており、特に、積層型誘電体フィルタ２００では、例えば図１０に示すように、表面にアース電極２０２が形成された誘電体基板２０４内に共振電極２０６を形成すると共に、複数の内層アース電極２０８及び２１０を形成し、これら複数の内層アース電極２０８及び２１０で共振電極２０６の開放端２０６ａを挟み込む方法が採用されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来から、共振電極２０６の開放端側の一部と誘電体層を挟んで重なる内層アース電極２０８及び２１０により、共振器のインピーダンスを変更して、共振器の小型化を図っているが、小型化すればするほど、共振電極２０６の開放端側の一部と内層アース電極２０８及び２１０との重なり面積は小さくなる。そのため、共振器のインピーダンス、特に、開放端側のインピーダンスを下げるためには、共振電極２０６と内層アース電極２０８及び２１０間における誘電体層の厚みを薄くする必要がある。
【０００６】
しかも、前記重なり面積が小さい状況下において、例えば共振電極２０６と内層アース電極２０８及び２１０との間に積層ずれがあった場合は、共振電極２０６と内層アース電極２０８及び２１０間の容量が大きく変動し、製造ばらつきによる特性変動が大きくなるという問題がある。
【０００７】
本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、共振電極と内層アース電極の重なり状態がずれることによる特性変動を抑制することができ、積層型誘電体フィルタ等の歩留まりの向上を図ることができる積層型誘電体共振器及び積層型誘電体フィルタを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る積層型誘電体共振器は、複数の誘電体層が積層されて構成された誘電体基板内に内層アース電極及び共振電極を具備し、前記誘電体基板のうち、前記共振電極の開放端部分と前記内層アース電極との重なり部分における一部の誘電率が、その他の誘電率よりも高いことを特徴とする。
【０００９】
共振電極と内層アース電極間の容量値は、前記共振電極の開放端部分と前記内層アース電極との重なり部分における一部によって支配されるため、共振電極と内層アース電極の重なり状態がずれても、低い誘電率の部分における重なり面積が変化するのみで済むため、共振電極と内層アース電極間の容量値の変化は小さいものとなる。
【００１０】
即ち、本発明に係る積層型誘電体共振器においては、共振電極と内層アース電極の重なり状態がずれることによる特性変動を抑制することができ、積層型誘電体フィルタ等の歩留まりの向上を図ることができる。
【００１１】
そして、前記構成において、前記誘電体基板のうち、前記共振電極の開放端部分と前記内層アース電極との重なり部分における一部に空間を設け、前記空間内に、前記共振電極と前記内層アース電極間に配された誘電体層の誘電率よりも高い誘電率を有する部材を充填するようにしてもよい。
【００１２】
これにより、前記誘電体基板のうち、前記共振電極の開放端部分と前記内層アース電極との重なり部分における一部の誘電率が、その他の誘電率よりも高いという構成を簡単に作り出すことができる。
【００１３】
この場合、前記部材は、一方の端部が前記共振電極に接触しあるいは近接し、他方の端部が前記内層アース電極に接触しあるいは近接するようにしてもよい。
【００１４】
また、本発明は、複数の誘電体層が積層されて構成された誘電体基板内に共振電極と他の電極を具備した積層型誘電体フィルタにおいて、前記誘電体基板のうち、前記共振電極の開放端部分と前記他の電極との重なり部分における一部の誘電率が、その他の誘電率よりも高いことを特徴とする。
【００１５】
これにより、共振電極と他の電極の重なり状態がずれることによる特性変動を抑制することができ、積層型誘電体フィルタの歩留まりの向上を図ることができる。
【００１６】
そして、前記構成において、前記他の電極は、内層アース電極であってもよい。また、前記共振電極が複数形成され、前記誘電体基板内に前記各共振電極間の結合度を調整するための結合調整電極が形成されている場合に、前記他の電極が結合調整電極であってもよい。
【００１７】
また、前記共振電極が複数形成され、前記誘電体基板内に、前記複数の共振電極のうち、入力側の共振電極と入力端子とを容量を介して結合する入力用電極が形成され、出力側の共振電極と出力端子とを容量を介して結合する出力用電極が形成されている場合に、前記他の電極が前記入力用電極及び／又は出力用電極であってもよい。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る積層型誘電体共振器及び積層型誘電体フィルタの実施の形態例を図１〜図９を参照しながら説明する。
【００１９】
本実施の形態に係る積層型誘電体共振器１０は、図１及び図２に示すように、複数の誘電体層（Ｓ１〜Ｓ７：図２参照）が積層、焼成一体化され、かつ、表面にアース電極１２が形成された誘電体基板１４を有し、誘電体基板１４内には、共振電極１６と複数の内層アース電極１８及び２０が形成されている。
【００２０】
図２の例では、第４の誘電体層Ｓ４の一主面に共振電極１６が形成され、第２及び第６の誘電体層Ｓ２及びＳ６の各一主面にそれぞれ内層アース電極１８及び２０が形成されている。
【００２１】
共振電極１６を１／４波長の共振電極とした場合は、例えば図１に示すように、誘電体基板１４の側面のうち、共振電極１６が露出する面にアース電極１２を形成して、共振電極１６の一方の端部をアース電極１２と短絡させた構造が採用される。
【００２２】
この場合、共振電極１６の開放端１６ａを内層アース電極１８及び２０を介してアース電極１２と容量結合させることで、共振電極１６の電気長を短くすることができ、積層型誘電体共振器１０の小型化に寄与する。
【００２３】
そして、この実施の形態に係る積層型誘電体共振器１０においては、図１〜図３に示すように、共振電極１６と一方の内層アース電極１８間に配された第２及び第３の誘電体層Ｓ２及びＳ３のうち、共振電極１６の開放端部分と一方の内層アース電極１８との重なり部分２２（図３において、破線による斜線の領域で示す部分）における一部に空間２４が設けられ、共振電極１６と他方の内層アース電極２０間に配された第４及び第５の誘電体層Ｓ４及びＳ５のうち、共振電極１６の開放端部分と他方の内層アース電極２０との重なり部分２６における一部に空間２８が設けられ、更に、これら空間２４及び２８内に、前記第２〜第５の誘電体層Ｓ２〜Ｓ５の誘電率よりも高い誘電率を有する部材３０がそれぞれ充填されて構成されている。第２〜第５の誘電体層Ｓ２〜Ｓ５の誘電率を例えば７又は２５としたとき、部材３０の誘電率は例えば８０が選ばれる。
【００２４】
ここで、共振電極１６と内層アース電極１８及び２０間の容量値は、共振電極の開放端部分と内層アース電極１８及び２０との重なり部分２２及び２６の面積、厚み及び誘電率によって決定される。本実施の形態では、重なり部分２２及び２６における一部（空間２４及び２８）にそれぞれ高誘電率の部材３０が充填されていることから、共振電極１６と内層アース電極１８及び２０間の容量値は、前記部材３０が存在する部分の容量値と、前記部材３０が存在しない部分の容量値の合計となる。
【００２５】
これら容量値のうち、前記部材３０が存在する部分の容量値は、該部材３０に高誘電率材料を使用しているため、前記部材３０が存在しない部分の容量値よりも大きくなる。この結果、合成容量は、前記部材３０が存在する部分の容量値に前記部材３０が存在する部分の容量値に支配されることになる。
【００２６】
そして、共振電極１６と内層アース電極１８及び２０との重なり状態がずれた場合、ほとんどが低い誘電率の部分における重なり面積が変化するのみで済むこととなる。従って、共振電極１６と内層アース電極１８及び２０の重なり状態がずれても、前記部材３０が存在する部分の容量値の変化はほとんどなく、共振電極１６と内層アース電極１８及び２０間の容量値の変化は小さいものとなる。
【００２７】
このように、本実施の形態に係る積層型誘電体共振器１０においては、共振電極１６と内層アース電極１８及び２０の重なり状態がずれることによる特性変動を抑制することができ、積層型誘電体フィルタ等の歩留まりの向上を図ることができる。
【００２８】
上述の実施の形態では、図１に示すように、高誘電率を有する部材３０を、内層アース電極１８及び２０と共振電極１６にそれぞれ接するように充填した例を示したが、その他、図４に示すように、高誘電率を有する部材３０を、内層アース電極１８及び２０と共振電極１６にそれぞれ近接するように充填するようにしてもよい。
【００２９】
次に、上述の本実施の形態に係る積層型誘電体共振器１０を用いて２段構造の積層型誘電体フィルタ１００を構成した例について図５を参照しながら説明する。
【００３０】
この積層型誘電体フィルタ１００は、図５に示すように、複数の誘電体層（Ｓ１〜Ｓ９：図６参照）が積層、焼成一体化され、かつ、表面にアース電極１２が形成された誘電体基板１４を有し、誘電体基板１４内には、２枚の共振電極１６Ａ及び１６Ｂが形成されている。
【００３１】
また、誘電体基板１４の表面には、一方の側面に入力端子１０２が形成され、他方の側面に出力端子１０４が形成されている。なお、入力端子１０２とアース電極１２間、並びに出力端子１０４とアース電極１２間にはそれぞれ絶縁のための領域（誘電体基板１４が露出した部分）１０６及び１０８が設けられている。
【００３２】
各共振電極１６Ａ及び１６Ｂをそれぞれ１／４波長の共振電極とした場合は、誘電体基板１４の側面のうち、共振電極１６Ａ及び１６Ｂが露出する面にアース電極１２を形成して各共振電極１６Ａ及び１６Ｂの一方の端部をアース電極１２と短絡させた構造が採用される。
【００３３】
そして、図６に示すように、第３の誘電体層Ｓ３の一主面には、平面的に、共振電極１６Ａ及び１６Ｂの各開放端を含む位置にそれぞれ内層アース電極１８Ａ及び１８Ｂが形成され、更に、共振電極１６Ａ及び１６Ｂ間の結合度を調整するための結合調整電極１１０が形成されている。
【００３４】
第５の誘電体層Ｓ５の一主面には、２枚の共振電極１６Ａ及び１６Ｂが形成され、そのうち、入力側の共振電極１６Ａはリード電極１１２を介して入力端子１０２（図５参照）と接続され、出力側の共振電極１６Ｂはリード電極１１４を介して出力端子１０４（図５参照）と接続されている。
【００３５】
また、第７の誘電体層Ｓ７の一主面には、平面的に、共振電極１６Ａ及び１６Ｂの各開放端を含む位置にそれぞれ内層アース電極２０Ａ及び２０Ｂが形成されている。
【００３６】
そして、この積層型誘電体フィルタ１００は、第３及び第４の誘電体層Ｓ３及びＳ４のうち、各共振電極１６Ａ及び１６Ｂの開放端部分と対応する各一方の内層アース電極１８Ａ及び１８Ｂとの重なり部分における各一部にそれぞれ空間が設けられ、これら空間内に、第３及び第４の誘電体層Ｓ３及びＳ４の誘電率よりも高い誘電率を有する部材３０が充填されている。
【００３７】
また、第５及び第６の誘電体層Ｓ５及びＳ６のうち、各共振電極１６Ａ及び１６Ｂの開放端部分と対応する各他方の内層アース電極２０Ａ及び２０Ｂとの重なり部分における各一部にそれぞれ空間が設けられ、これら空間内に、第５及び第６の誘電体層Ｓ５及びＳ６の誘電率よりも高い誘電率を有する部材３０が充填されている。
【００３８】
この２段構造の積層型誘電体フィルタ１００においては、上述した本実施の形態に係る積層型誘電体共振器１０の構造を利用して構成するようにしているため、該積層型誘電体フィルタ１００の製造ばらつきを抑制することができ、積層型誘電体フィルタ１００の小型化並びに高い歩留まりを実現させることができる。
【００３９】
次に、上述の積層型誘電体フィルタ１００に関するいくつかの変形例について図７〜図９を参照しながら説明する。
【００４０】
第１の変形例に係る積層型誘電体フィルタ１００ａは、図７に示すように、上述の積層型誘電体フィルタ１００とほぼ同じ構成を有するが、第４の誘電体層Ｓ４の一主面に、入力側の共振電極１６Ａと入力端子１０２とを容量を介して結合する入力用電極１１６と、出力側の共振電極１６Ｂと出力端子１０４とを容量を介して結合する出力用電極１１８とが形成されている点と、第６の誘電体層Ｓ６の一主面に結合調整電極１１０が形成されている点で異なる。
【００４１】
第２の変形例に係る積層型誘電体フィルタ１００ｂは、図８に示すように、上述の第１の変形例に係る積層型誘電体フィルタ１００ａとほぼ同じ構成を有するが、以下の点で異なる。
【００４２】
即ち、各共振電極１６Ａ及び１６Ｂと結合調整電極１１０間に配された第５の誘電体層Ｓ５のうち、各共振電極１６Ａ及び１６Ｂと結合調整電極１１０との重なり部分における各一部にそれぞれ空間が設けられ、これら空間内に、前記第５の誘電体層Ｓ５の誘電率よりも高い誘電率を有する部材３０がそれぞれ充填されて構成されている。
【００４３】
第３の変形例に係る積層型誘電体フィルタ１００ｃは、図９に示すように、上述の第１の変形例に係る積層型誘電体フィルタ１００ａとほぼ同じ構成を有するが、以下の点で異なる。
【００４４】
即ち、各共振電極１６Ａ及び１６Ｂと入力用電極１１６及び出力用電極１１８間に配された第４の誘電体層Ｓ４のうち、入力側の共振電極１６Ａと入力用電極１１６との重なり部分における一部と、出力側の共振電極１６Ｂと出力用電極１１８との重なり部分における一部にそれぞれそれぞれ空間が設けられ、これら空間内に、前記第４の誘電体層Ｓ４の誘電率よりも高い誘電率を有する部材３０がそれぞれ充填されて構成されている。
【００４５】
上述の第１〜第３の変形例に係る積層型誘電体フィルタ１００ａ〜１００ｃにおいても、上述の本実施の形態に係る積層型誘電体フィルタ１００と同様に、積層型誘電体フィルタ１００ａ〜１００ｃの製造ばらつきを抑制することができ、積層型誘電体フィルタ１００ａ〜１００ｃの小型化並びに高い歩留まりを実現させることができる。
【００４６】
上述の例では、本実施の形態に係る積層型誘電体共振器１０を２段構造の積層型誘電体フィルタ１００、１００ａ〜１００ｃに適用した例を示したが、その他、図示しないが、３段構造の積層型誘電体フィルタや、４段以上の構造の積層型誘電体フィルタにも適用させることができる。
【００４７】
なお、この発明に係る積層型誘電体共振器及び積層型誘電体フィルタは、上述の実施の形態に限らず、この発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。
【００４８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る積層型誘電体共振器及び積層型誘電体フィルタによれば、共振電極と内層アース電極の重なり状態がずれることによる特性変動を抑制することができ、積層型誘電体フィルタ等の歩留まりの向上並びに小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態に係る積層型誘電体共振器の構成を示す縦断面図である。
【図２】本実施の形態に係る積層型誘電体共振器の構成を示す分解斜視図である。
【図３】本実施の形態に係る積層型誘電体共振器の構成を示す平面図である。
【図４】本実施の形態に係る積層型誘電体共振器の変形例の構成を示す縦断面図である。
【図５】本実施の形態に係る積層型誘電体フィルタの構成を示す斜視図である。
【図６】本実施の形態に係る積層型誘電体フィルタの構成を示す分解斜視図である。
【図７】本実施の形態に係る積層型誘電体フィルタの第１の変形例の構成を示す分解斜視図である。
【図８】本実施の形態に係る積層型誘電体フィルタの第２の変形例の構成を示す分解斜視図である。
【図９】本実施の形態に係る積層型誘電体フィルタの第３の変形例の構成を示す分解斜視図である。
【図１０】従来例に係る積層型誘電体共振器の構成を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１０…積層型誘電体共振器        １２…アース電極
１４…誘電体基板                １６、１６Ａ、１６Ｂ…共振電極
１６ａ…開放端
１８、１８Ａ、１８Ｂ、２０、２０Ａ、２０Ｂ…内層アース電極
２２、２６…重なり部分          ２４、２８…空間
３０…部材
１００、１００ａ〜１００ｃ…積層型誘電体フィルタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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