(57)【要約】【課題】  過度に大型化することなく、挿入損失を小さくしたバンドパスフィルタを提供する。【解決手段】  本発明のバンドパスフィルタ１００は、積層体１０と、積層体１０の外部に形成された入力端子６２ａと、出力端子６２ｂと、グランド端子６２ｃと、積層体１０の内部に形成された複数のコンデンサと、複数のインダクタとを備え、信号ラインと、グランド端子６２ｃとの間に、３個以上のＬＣ共振器が挿入された、複数段からなり、３個以上のＬＣ共振器のうちの、中間段のＬＣ共振器の少なくとも１つは、そのＬＣ共振器を構成するインダクタの少なくとも一部が、積層体１０の外部に実装された外付けのインダクタ部品７１により構成されるようにした。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の層が積層された積層体と、
前記積層体の外部に形成された入力端子と、出力端子と、グランド端子と、
前記積層体の内部に形成された複数のコンデンサと、複数のインダクタとを備え、
前記入力端子と前記出力端子とを結ぶ信号ラインと、前記グランド端子との間に、３個以上のＬＣ共振器が挿入された、複数段からなるバンドパスフィルタであって、
前記３個以上のＬＣ共振器のうちの、中間段のＬＣ共振器の少なくとも１つは、そのＬＣ共振器を構成するインダクタの少なくとも一部が、前記積層体の外部に実装された外付けのインダクタ部品により構成されているバンドパスフィルタ。
【請求項２】
前記積層体を構成する前記層が誘電体からなる、請求項１に記載されたバンドパスフィルタ。
【請求項３】
前記３個以上のＬＣ共振器が、奇数個からなることを特徴とする、請求項１または２に記載されたバンドパスフィルタ。
【請求項４】
前記バンドパスフィルタが３個のＬＣ共振器を備え、２段目のＬＣ共振器を構成するインダクタの少なくとも一部が、前記外付けのインダクタ部品により構成されている、請求項１ないし３のいずれか１項に記載されたバンドパスフィルタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のＬＣ共振器を備えた複数段からなるバンドパスフィルタに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、移動体通信機器などの電子機器において、バンドパスフィルタが、特定の周波数帯の信号を通過させる電子部品として広く使用されている。
【０００３】
例えば、特許文献１（ＷＯ２００７／１１９３５６号公報）には、誘電体などからなる積層体の内部に、コンデンサとインダクタを形成したバンドパスフィルタが開示されている。
【０００４】
また、特許文献２（特開２０００‐１３１６７号公報）には、１枚の基板上に、コンデンサ部品やインダクタ部品などを実装して構成したバンドパスフィルタが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】ＷＯ２００７／１１９３５６号公報
【特許文献２】特開２０００‐１３１６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に開示されたバンドパスフィルタは、誘電体などからなる積層体の内部にコンデンサとインダクタを形成したものであるため、小型で低背化されたコンパクトなバンドパスフィルタになっている。しかしながら、インダクタを積層体の内部に形成した場合、形成スペースに限界があるため、一般に、単体の電子部品として形成されたインダクタ部品に比べてＱが低いという問題があった。そして、インダクタのＱが低いことにより、ＬＣ共振器のＱが低くなり、バンドパスフィルタの挿入損失が大きくなってしまうという問題があった。
【０００７】
これに対し、特許文献２に開示されたバンドパスフィルタは、単体の電子部品として形成されたインダクタ部品を基板上に実装して使用しており、一般に、単体の電子部品として形成されたインダクタ部品はＱを高くできるので、そのインダクタ部品を使ったＬＣ共振器もＱが高くなり、バンドパスフィルタの挿入損失が小さくなっている。しかしながら、このバンドパスフィルタは、１枚の基板上に複数のコンデンサ部品やインダクタ部品などを実装しなければないため、平面的に大きな基板を使用しなければならず、バンドパスフィルタ自体が平面的に大きくなってしまうという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上述した従来のバンドパスフィルタの有する問題点を解消するためになされたものである。
【０００９】
その手段として、本発明のバンドパスフィルタは、複数の層が積層された積層体と、積層体の外部に形成された入力端子と、出力端子と、グランド端子と、積層体の内部に形成された複数のコンデンサと、複数のインダクタとを備え、入力端子と出力端子とを結ぶ信号ラインと、グランド端子との間に、３個以上のＬＣ共振器が挿入された、複数段からなるバンドパスフィルタであって、３個以上のＬＣ共振器のうちの、中間段のＬＣ共振器の少なくとも１つは、そのＬＣ共振器を構成するインダクタの少なくとも一部が、積層体の外部に実装された外付けのインダクタ部品により構成されるようにした。
【００１０】
例えば、バンドパスフィルタが３個のＬＣ共振器を備える場合には、２段目のＬＣ共振器を構成するインダクタの少なくとも一部を、外付けのインダクタ部品により構成する。
【発明の効果】
【００１１】
バンドパスフィルタの挿入損失を小さくするためには、バンドパスフィルタを構成するＬＣ共振器のＱを高くすれば良く、ＬＣ共振器のＱを高くするためには、インダクタのＱを高くすれば良い。そして、一般に、積層体の内部に形成されたインダクタよりも、単体の電子部品として形成されたインダクタ部品のＱは高くできるので、単体の電子部品として形成されたインダクタ部品を使用すれば、バンドパスフィルタの挿入損失を小さくすることができる。
【００１２】
しかしながら、一般に、単体の電子部品として形成されたインダクタ部品は形状が大きいため、ＬＣ共振器の全てに、単体の電子部品として形成されたインダクタ部品を使用すれば、バンドパスフィルタ自体の形状が大きくなってしまう。
【００１３】
一方、複数個のＬＣ共振器を備えた複数段からなるバンドパスフィルタにおいては、全てのＬＣ共振器のインダクタのＱを高くしなくても、中間段、すなわち１段目および最終段目以外のＬＣ共振器のインダクタのＱを高くすれば、実用的に挿入損失を小さくできることが知られている。
【００１４】
そこで、本発明のバンドパスフィルタは、複数のＬＣ共振器のうち、中間段のＬＣ共振器の少なくとも１つにおいて、インダクタの少なくとも一部を、積層体の外部に実装された外付けのインダクタ部品により構成するようにした。
【００１５】
本発明のバンドパスフィルタによれば、バンドパスフィルタを過度に大型化することなく、挿入損失を小さくすることができる。
【００１６】
なお、積層体から一部のインダクタを外部に出すことにより、積層体の内部に残したインダクタの形成スペースに余裕が出るため、積層体の内部に残したインダクタのＱが向上し、バンドパスフィルタの挿入損失をさらに小さくできる場合もある。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態に係るバンドパスフィルタ１００を示す斜視図である。
【図２】図１に示したバンドパスフィルタ１００を示す分解斜視図である。
【図３】図１に示したバンドパスフィルタ１００の等価回路図である。
【図４】実施例および比較例のバンドパスフィルタそれぞれの、シミュレーションによる通過特性を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面とともに、本発明を実施するための形態について説明する。
【００１９】
図１〜３に、本発明の実施形態に係るバンドパスフィルタ１００を示す。ただし、図１は斜視図、図２は分解斜視図、図３は等価回路図である。
【００２０】
バンドパスフィルタ１００は、誘電体セラミックからなる積層体１０を備える。誘電体セラミックの材質は特に限定されないが、例えば、チタン酸バリウムを用いることができる。
【００２１】
積層体１０は、誘電体セラミックからなる矩形の５つの層１１、２１、３１、４１、５１が、下から順に積層された構造からなる。
【００２２】
層１１の表面には、矩形のグランド電極１２が形成されている。グランド電極１２は、引出し電極１２ａ、１２ｂにより、層１１の対向する２辺から積層体１０の外部に引出されている。
【００２３】
層２１の表面には、帯状の飛び結合用電極２２が形成されている。飛び結合用電極２２は、層２１を介してグランド電極１２と対向している。また、層２１を貫通して、３つのビア導体２３ａ、２３ｂ、２３ｃが形成されている。ビア導体２３ａ、２３ｂ、２３ｃは、それぞれグランド電極１２と導通している。
【００２４】
層３１の表面には、入力側内部電極３２ａ、中間内部電極３２ｂ、出力側内部電極３２ｃが形成されている。また、層３１を貫通して、３つのビア導体３３ａ、３３ｂ、３３ｃが形成されている。ビア導体３３ａは、ビア導体２３ａと導通している。ビア導体３３ｂは、ビア導体２３ｂと導通している。ビア導体３３ｃは、ビア導体２３ｃと導通している。
【００２５】
層４１の表面には、帯状の２本のインダクタ電極４２ａ、４２ｂが形成されている。また、層４１を貫通して、６つのビア導体４３ａ〜４３ｆが形成されている。ビア導体４３ａは、入力側内部電極３２ａおよびインダクタ電極４２ａの一方の端部と導通している。ビア導体３４ｂは、中間内部電極３２ｂと導通している。ビア導体４３ｃは、出力側内部電極３２ｃおよびインダクタ電極４２ｂの一方の端部と導通している。ビア導体４３ｄは、ビア導体３３ａおよびインダクタ電極４２ａの他方の端部と導通している。ビア導体４３ｅは、ビア導体３３ｂと導通している。ビア導体４３ｆは、ビア導体３３ｃおよびインダクタ電極４２ｂの他方の端部と導通している。
【００２６】
層５１の表面には、１対のインダクタ部品実装用電極５２ａ、５２ｂが形成されている。また、層５１を貫通して、２つのビア導体５３ａ、５３ｂが形成されている。ビア導体５３ａは、ビア導体４３ｂと導通している。ビア導体５３ｂは、ビア導体４３ｅと導通している。
【００２７】
グランド電極１２、飛び結合用電極２２、入力側内部電極３２ａ、中間内部電極３２ｂ、出力側内部電極３２ｃ、インダクタ電極４２ａ、４２ｂ、インダクタ部品実装用電極５２ａ、５２ｂ、ビア導体２３ａ〜２３ｃ、３３ａ〜３３ｃ、４３ａ〜４３ｆ、５３ａ、５３ｂの材質は特に限定されないが、例えば、Ｃｕ、Ａｇなどを用いることができる。
【００２８】
積層体１０の外表面には、入力端子６２ａ、出力端子６２ｂ、グランド端子６２ｃ、６２ｄが形成されている。ただし、図１においては、グラント端子６２ｄは、後述するインダクタ部品７１に隠れており図示されていない。また、図２においては、入力端子６２ａ、出力端子６２ｂ、グランド端子６２ｃ、６２ｄの図示を省略している。
【００２９】
入力端子６２ａは、積層体１０の１つの側面に形成されている。ただし、入力端子６２ａの一端は積層体１０の上面にまで延長され、他端は下面にまで延長されている。入力端子６２ａは、入力側内部電極３２ａに接続されている。
【００３０】
出力端子６２ｂは、積層体１０の入力端子６２ａが形成された側面に対向する側面に形成されている。ただし、出力端子６２ｂの一端は積層体１０の上面にまで延長され、他端は下面にまで延長されている。出力端子６２ｂは、出力側内部電極３２ｃに接続されている。
【００３１】
グランド端子６２ｃ、６２ｄは、積層体１０の入力端子６２ａ、出力端子６２ｂが形成されていない対向する２つの側面にそれぞれ形成されている。ただし、グランド端子６２ｃ、６２ｄの一端は、それぞれ積層体１０の上面にまで延長され、他端は下面にまで延長されている。グランド端子６２ｃは、グランド電極１２の引出し電極１２ａに接続され、グランド端子６２ｄは、グランド電極１２の引出し電極１２ｂに接続されている。
【００３２】
入力端子６２ａ、出力端子６２ｂ、グランド端子６２ｃ、６２ｄの材質は特に限定されないが、例えば、Ｃｕ、Ａｇなどを用いることができる。
【００３３】
積層体１０の上面に形成されたインダクタ部品実装用電極５２ａ、５２ｂに、単体の電子部品として形成されたインダクタ部品７１が実装されている。具体的には、インダクタ部品７１は両端に端子電極７２ａ、７２ｂが形成されたチップ部品であり、端子電極７２ａがインダクタ部品実装用電極５２ａに、端子電極７２ｂがインダクタ部品実装用電極５２ｂに、それぞれはんだ付けされている。ただし、図１、図２においては、接合部分の詳細な図示は省略している。
【００３４】
インダクタ部品７１は、単体の電子部品として形成されているため、積層体１０の内部にインダクタを形成した場合とは異なる手法でインダクタを形成することができる。例えば、インダクタ部品７１は、その内部に導線を巻いて形成された巻き線型のインダクタとして構成することができる。そのような構成としたインダクタ部品７１は、積層体１０の内部にインダクタを形成した場合よりもＱが高くなっている。
【００３５】
以上の構造からなるバンドパスフィルタ１００は、図３に示す等価回路からなる。
【００３６】
バンドパスフィルタ１００は、入力端子６２ａと出力端子６２ｂとの間に、信号ラインＳＬを備える。
【００３７】
信号ラインＳＬには、２つのコンデンサＣ４、Ｃ５が直列に挿入されている。コンデンサＣ４は、主に、入力側内部電極３２ａと中間内部電極３２ｂとの間で形成される容量と、入力側内部電極３２ａから飛び結合用電極２２を経由して中間内部電極３２ｂに至る経路で形成される容量との合成容量により形成されている。コンデンサＣ５は、主に、中間内部電極３２ｂと出力側内部電極３２ｃとの間で形成される容量と、中間内部電極３２ｂから飛び結合用電極２２を経由して出力側内部電極３２ｃに至る経路で形成される容量との合成容量により形成されている。
【００３８】
信号ラインＳＬとグランドとの間には、３つのＬＣ共振器ＬＣ１、ＬＣ２、ＬＣ３が挿入されている。ＬＣ共振器ＬＣ１、ＬＣ２、ＬＣ３はいずれも、コンデンサとインダクタとが並列に接続されたＬＣ並列共振器である。
【００３９】
ＬＣ共振器ＬＣ１は、入力側内部電極３２ａとグランド電極１２との間に挿入されている。ＬＣ共振器ＬＣ１は、コンデンサＣ１とインダクタＬ１とが並列に接続されたＬＣ並列共振器からなる。コンデンサＣ１は、誘電体セラミック２１、３１を挟んで、入力側内部電極３２ａとグランド電極１２との間で形成される容量からなる。インダクタＬ１は、入力側内部電極３２ａから、ビア導体４３ａ、インダクタ電極４２ａ、ビア導体４３ｄ、ビア導体３３ａ、ビア導体２３ａを経由してグランド電極１２に至るループ形状の経路により形成されている。
【００４０】
ＬＣ共振器ＬＣ２は、中間内部電極３２ｂとグランド電極１２との間に挿入されている。ＬＣ共振器ＬＣ２は、コンデンサＣ２とインダクタＬ２とが並列に接続されたＬＣ並列共振器からなる。コンデンサＣ２は、誘電体セラミック２１、３１を挟んで、中間内部電極３２ｂとグランド電極１２との間で形成される容量からなる。インダクタＬ２は、中間内部電極３２ｂから、ビア導体４３ｂ、ビア導体５３ａ、インダクタ部品実装用電極５２ａ、インダクタ部品７１、インダクタ部品実装用電極５２ｂ、ビア導体５３ｂ、ビア導体４３ｅ、ビア導体３３ｂ、ビア導体２３ｂを経由してグランド電極１２に至るループ形状の経路により形成されている。
【００４１】
ＬＣ共振器ＬＣ３は、出力側内部電極３２ｃとグランド電極１２との間に挿入されている。ＬＣ共振器ＬＣ３は、コンデンサＣ３とインダクタＬ３とが並列に接続されたＬＣ並列共振器からなる。コンデンサＣ３は、誘電体セラミック２１、３１を挟んで、出力側内部電極３２ｃとグランド電極１２との間で形成される容量からなる。インダクタＬ３は、出力側内部電極３２ｃから、ビア導体４３ｃ、インダクタ電極４２ｂ、ビア導体４３ｆ、ビア導体３３ｃ、ビア導体２３ｃを経由してグランド電極１２に至るループ形状の経路により形成されている。
【００４２】
バンドパスフィルタ１００は、入力端子６２ａと出力端子６２ｂとの間に、信号ラインＳＬと並列に、飛び結合用の容量Ｃ６が挿入されている。コンデンサＣ６は、主に、誘電体セラミック３１を挟んで、入力側内部電極３２ａと飛び結合用電極２２との間、および出力側内部電極３２ｃと飛び結合用電極２２との間で形成される容量である。
【００４３】
バンドパスフィルタ１００は、挿入損失に大きく影響を与える、中間段のＬＣ共振器ＬＣ２を構成するインダクタＬ２の一部を、Ｑの高い外付けのインダクタ部品７１により構成しているため、インダクタＬ２のＱが高く、その結果、ＬＣ共振器ＬＣ２のＱが高い。したがって、バンドパスフィルタ１００は、インダクタＬ２を全て積層体１０内に形成した場合に比べて、挿入損失が小さくなっている。
【００４４】
次に、本発明の実施形態に係るバンドパスフィルタ１００の製造方法の一例について説明する。なお、実際の製造工程においては、多数個取りのマザーグリーンシートを使用し、途中で分割するなどの方法により、多数のバンドパスフィルタ１００を一括して製造することが一般的であるが、ここでは説明の便宜上、１つのバンドパスフィルタ１００を製造する場合について説明する。
【００４５】
まず、誘電体セラミックからなる層１１、２１、３１、４１、５１を形成するためのセラミックグリーンシートを準備する。各セラミックグリーンシートは、複数のセラミックグリーンシートが積層されたものにより構成されていても良い。セラミックグリーンシートは、従来からセラミック積層電子部品の製造工程において広く用いられている公知の方法により作製することができる。
【００４６】
次に、層２１、３１、４１、５１を形成するためのセラミックグリーンシートに、ビア導体２３ａ〜２３ｃ、３３ａ〜３３ｃ、４３ａ〜４３ｆ、５３ａ、５３ｂを形成するための孔を形成する。孔は、パンチングや、レーザー光の照射などの方法により形成することができる。
【００４７】
次に、層１１、２１、３１、４１、５１を形成するためのセラミックグリーンシートの表面に、それぞれ所望の形状に導電性ペーストを塗布して、グランド電極１２、飛び結合用電極２２、入力側内部電極３２ａ、中間内部電極３２ｂ、出力側内部電極３２ｃ、インダクタ電極４２ａ、４２ｂ、インダクタ部品実装用電極５２ａ、５２ｂを形成する。このとき、同時に、ビア導体を形成するための孔にも導電性ペーストを充填し、ビア導体２３ａ〜２３ｃ、３３ａ〜３３ｃ、４３ａ〜４３ｆ、５３ａ、５３ｂを形成する。
【００４８】
次に、下から順番に、層１１、２１、３１、４１、５１を形成するためのセラミックグリーンシートを積層し、圧着して、未焼成の積層体１０を作製する。
【００４９】
次に、未焼成の積層体１０を、所定のプロファイルで焼成して、積層体１０を作製する。
【００５０】
次に、積層体１０の外表面に、導電性ペーストを所定の形状に塗布して、入力端子６２ａ、出力端子６２ｂ、グランド端子６２ｃ、６２ｄを形成する。
【００５１】
次に、再度、積層体１０を所定の温度にまで加熱して、入力端子６２ａ、出力端子６２ｂ、グランド端子６２ｃ、６２ｄを積層体１０に焼き付ける。
【００５２】
次に、インダクタ部品７１を準備する。インダクタ部品７１には、汎用的に製造され、販売されているものを使用することができる。
【００５３】
次に、積層体１０の表面に形成されたインダクタ部品実装用電極５２ａ、５２ｂに、リフローなどの方法により、インダクタ部品７１を実装して、本発明の実施形態に係るバンドパスフィルタ１００を完成させる。
【００５４】
以上、本発明の実施形態に係るバンドパスフィルタ１００の構造、その製造方法の一例について説明した。しかしながら、本発明のバンドパスフィルタがこれらの内容に限定されることはなく、発明の趣旨に沿って、種々の変更をなすことができる。
【００５５】
例えば、バンドパスフィルタ１００は、ＬＣ共振器ＬＣ１、ＬＣ２、ＬＣ３を備えた３段のバンドパスフィルタであるが、段数はこれには限られない。たとば、５段のバンドパスフィルタとして、３段目のＬＣ共振器を構成するインダクタの少なくとも一部を、積層体１０の外部に実装された外付けのインダクタ部品７１により構成するようにしても良い。あるいは、２段目、３段目、４段目のＬＣ共振器を構成するインダクタの少なくとも一部を、積層体１０の外部に実装された外付けのインダクタ部品７１により構成するようにしても良い。
【００５６】
また、バンドパスフィルタ１００では、積層体１０の材質として誘電体セラミックを用いたが、積層体１０の材質はこれには限定されない。また、積層体１０の内部の配線構造も任意であり、図２に示すような配線構造には限定されない。
【００５７】
また、インダクタ部品７１の種類、構造なども任意であり、セラミックの層が積層されてなる積層体の内部にインダクタが形成された、いわゆる積層型のインダクタ部品であっても良いし、あるいは、ある程度の硬度を持つコイルが巻回され、その周囲が樹脂で被覆された、いわゆる巻線型のインダクタ部品などであっても良い。
【シミュレーション】
【００５８】
本発明の有効性を確認するために、次のシミュレーションをおこなった。なお、シミュレーションには、(ADS ; Advanced Design System (Agilent Technology))を使用した。
【００５９】
シミュレーションには、上述した実施形態に係るバンドパスフィルタ１００と同じく、図３に示す等価回路からなるバンドパスフィルタを用いた。
【００６０】
シミュレーションにおいては、ＬＣ共振器ＬＣ２のインダクタＬ２について、インダクタンス値を一定に維持したままＱの値を変化させた。
【００６１】
まず、実施例として、インダクタＬ２のＱの値を１００とした。すなわち、実施例においては、インダクタＬ２を、積層体の外部に実装された外付けのインダクタ部品であると想定して、Ｑの値を大きく設定した。
【００６２】
一方、比較例は、インダクタＬ２のＱの値を７０とした。すなわち、比較例においては、インダクタＬ２を、積層体の外部に実装された外付けのインダクタ部品であると想定して、Ｑの値を小さく設定した。
【００６３】
図４に、シミュレーション結果を示す。図４において、実線が実施例のバンドパスフィルタのフィルタ特性であり、破線が比較例のバンドパスフィルタのフィルタ特性である。
【００６４】
図４から分かるように、実施例のバンドパスフィルタは、比較例のバンドパスフィルタよりも、通過帯域における減衰量が小さくなっている。このことより、実施例のバンドパスフィルタは、比較例のバンドパスフィルタよりも、挿入損失が小さいことが分かる。
【００６５】
以上より、本発明の有効性が確認できた。
【符号の説明】
【００６６】
１０：積層体
１１、２１、３１、４１、５１：層（これらが積層されて積層体１０を構成する）
１２：グランド電極
２２：飛び結合用電極
２３ａ、２３ｂ、２３ｃ：ビア導体
３２ａ：入力側内部電極
３２ｂ：中間内部電極
３２ｃ：出力側内部電極
３３ａ、３３ｂ、３３ｃ：ビア導体
４２ａ、４２ｂ：インダクタ電極
４３ａ、４３ｂ、４３ｃ、４３ｄ、４３ｅ、４３ｆ：ビア導体
５２ａ、５２ｂ：インダクタ部品実装用電極
５３ａ、５３ｂ：ビア電極
６２ａ：入力端子
６２ｂ：出力端子
６２ｃ、６２ｄ：グランド端子
７１：インダクタ部品
７２ａ、７２ｂ：端子電極
【図１】
2016106446.tif 000003
【図２】
2016106446.tif 000004
【図３】
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【図４】
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