(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なる積層体と、
該積層体の外面に被着されている入出力端子電極およびグランド端子電極と、
前記積層体の内部で誘電体層間に配置され、一端が前記入出力端子電極と電気的に接続されているコイル導体と、
前記積層体の内部で積層方向において前記コイル導体の上下に位置する誘電体層間に、積層方向に見たときに前記コイル導体が配置されている領域内の外周縁部に配置され、一端が前記グランド端子電極と電気的に接続されている環状グランド導体とを具備しており、
前記入出力端子電極は、前記積層体の側面から両主面にかけて被着されており、一部が前記誘電体層を挟んで前記環状グランド導体と対向してい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】
【技術分野】
【０００１】
本発明は高周波ノイズ除去またはＲＦ回路ブロック内での高調波成分の除去に用いられる積層型誘電体フィルタに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の積層型誘電体フィルタとして、例えば、複数の誘電体層が積層されてなる積層体と、この積層体の外面に被着されている入出力端子電極およびグランド端子電極と、積層体の内部で誘電体層間に配置され、一端が入出力端子電極と電気的に接続されているコイル導体とを具備する積層型誘電体フィルタが知られている（例えば、特許文献１を参照。）。
【０００３】
このような従来の積層型誘電体フィルタは、コイル導体が有するインダクタンスにより入出力端子電極から積層体の内部に入力された電気信号の高周波成分を減衰させることができるので、電気信号に含まれる高周波ノイズの除去またはＲＦ回路ブロック内での高調波成分の除去に用いるフィルタとしての機能を備えている。
【特許文献１】特開2004−229268号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した従来の積層型誘電体フィルタは、例えば積層体の主面側から電磁波ノイズが侵入することがあり、この場合には、入出力端子電極から積層体の内部に入力される信号ではないことから、コイル導体全域を使った高周波成分の減衰効果が得られないので、電磁波ノイズを充分に除去することができないという問題点があった。
【０００５】
なお、積層体の主面側から侵入する電磁波ノイズを防ぐ手段として、積層体の内部で積層方向においてコイル導体の上下に位置する誘電体層間の略全域にグランド導体を配置するというものがある。しかし、この手段を用いた場合には、コイル導体とグランド導体との間で大きなキャパシタンスが発生して電荷の蓄積に時間がかかるようになり、デジタル信号の波形の急峻性が劣化することになるという問題点があった。
【０００６】
本発明は上記のような従来の積層型誘電体フィルタにおける問題点に鑑み案出されたものであり、その目的は、外部からの電磁波ノイズを充分に除去するとともにデジタル信号回路に利用することが可能な積層型誘電体フィルタを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の積層型誘電体フィルタは、複数の誘電体層が積層されてなる積層体と、該積層体の外面に被着されている入出力端子電極およびグランド端子電極と、前記積層体の内部で誘電体層間に配置され、一端が前記入出力端子電極と電気的に接続されているコイル導体と、前記積層体の内部で積層方向において前記コイル導体の上下に位置する誘電体層間に、積層方向に見たときに前記コイル導体が配置されている領域内の外周縁部に配置され、一端が前記グランド端子電極と電気的に接続されている環状グランド導体とを具備しており、前記入出力端子電極は、前記積層体の側面から両主面にかけて被着されており、一部が前記誘電体層を挟んで前記環状グランド導体と対向していることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の積層型誘電体フィルタによれば、積層体の内部で積層方向においてコイル導体の上下に位置する誘電体層間に、積層方向に見たときにコイル導体が配置されている領域内の外周縁部に、一端がグランド端子電極と電気的に接続されている環状グランド導体が配置されていることから、環状グランド導体が積層体の主面側からの電磁波ノイズの侵入を遮断して除去する効果を有したものとなり、しかも、環状グランド導体とコイル導体との間で発生するキャパシタンスは少ないので、デジタル信号の波形の急峻性を劣化させることがなく、デジタル信号回路に利用することが可能となる。また、この若干発生するキャパシタンスと、環状に形成されていることによって発生するインダクタンスとにより得られる直列共振を利用して大きく減衰する周波数帯域を作ることによって、通過帯域と阻止帯域との境界のインピーダンス変化を急峻にすることができるので、周波数帯域の選択性を高めた積層型誘電体フィルタとすることができる。さらに、環状グランド導体が環状であることから、コイル導体のインダクタンスにより生じる電磁波が外部へ漏れるのを防ぐようなインダクタンスが発生するように環状グランド導体を周回する方向へ電流が流れるようになるので、外部への電磁波が少ない積層型誘電体フィルタになるという効果も得られる。
【００１０】
また、本発明の積層型誘電体フィルタによれば、入出力端子電極は、積層体の側面から両主面にかけて被着されており、一部が誘電体層を挟んで環状グランド導体と対向しているときには、入出力端子電極と環状グランド導体との間でキャパシタンスを発生させることができるので、このキャパシタンスを利用して入出力端子電極とコイル導体との間のインピーダンスを調整することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に、本発明の積層型誘電体フィルタについて添付図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００１２】
図１は本発明の積層型誘電体フィルタの実施の形態の一例を示す外観斜視図であり、図２は図１のＡ−Ａ線断面図であり、図３は図１の積層体の分解斜視図である。これらの図に示す本発明の積層型誘電体フィルタ10は、基本的な構成として、積層体１と、積層体１の外面に被着されている入出力端子電極３，４と、グランド端子電極２と、積層体１の内部に配置しているコイル導体５，６と、環状グランド導体７とを具備するものである。
【００１３】
このような積層型誘電体フィルタ10は、例えば高周波ノイズ除去またはＲＦ回路ブロック内での高調波成分の除去に用いられるものであり、例えば、入出力端子電極３からコイル導体５に入力された電気信号を入出力端子電極４から出力するまでの間に、電気信号の高周波成分を減衰させるインピーダンス特性を有したものである。
【００１４】
積層体１は、長方形状の複数の誘電体層１ａ〜１ｍが積層されてなる直方体状の誘電体ブロックである。誘電体層１ａ〜１ｍは、例えば、ＴｉＯ２−Ｎｄ２Ｏ３−ＢａＴｉＯ３等を主成分とする誘電体材料によって１層当たり５μｍ〜300μｍの厚みで形成されたものである。
【００１５】
入出力端子電極３は、積層体１の長手方向の一対の側面のうちの一方の第１側面ｗの複数箇所に積層方向に渡って、例えば、Ｃｕ，ＡｇまたはＡｇ系合金を主成分とする導電性材料を用いて10μｍ〜70μｍの厚みで帯状に被着されたものである。また、積層体１の第１側面１ｗと対向する第２側面１ｘには、入出力端子電極３と対向する位置に複数の入出力端子電極４が入出力端子電極３と同じ材料および同じ厚みで積層方向に渡って帯状に被着されている。
【００１６】
さらに、入出力端子電極３，４がそれぞれ形成されている積層体１の第１側面１ｗおよび第２側面１ｘとは異なる第３側面１ｙおよび第４側面１ｚのそれぞれには、グランド端子電極２が入出力端子電極３，４と同じ材料および同じ厚みで積層方向に渡って被着されている。なお、グランド端子電極２の１つ当たりの面積は、入出力端子電極３，４と比べて大きいものとしており、これによりグランド電位が安定しやすいものにしている。
【００１７】
これら入出力端子電極３，４およびグランド端子電極２は、積層型誘電体フィルタ10を外部の回路基板等に実装するときに半田等が接着される実装用の接続端子である。なお、これら入出力端子電極３，４およびグランド端子電極２は、積層体１のそれぞれの側面から両主面の一部にかけても連続した一体の形状で被着されており、半田が接着する面積を大きくして実装性を高いものとしている。
【００１８】
コイル導体５は、誘電体層間１ｂ−１ｃ，１ｃ−１ｄ，１ｄ−１ｅ，１ｅ−１ｆのそれぞれに形成された内部導体のコイルパターン導体５ａ〜５ｄを、各コイルパターン導体５ａ〜５ｄ間の誘電体層１ｃ〜１ｅに形成された破線で示す貫通導体で順次接続することにより形成されたものである。また、コイル導体６は、誘電体層間１ｈ−１ｉ，１ｉ−１ｊ，１ｊ−１ｋ，１ｋ−１ｌのそれぞれに形成された内部導体のコイルパターン導体６ａ〜６ｄを、各コイルパターン導体６ａ〜６ｄ間の誘電体層１ｉ〜１ｋに形成された破線で示す貫通導体で順次接続することにより形成されたものである。
【００１９】
また、コイル導体５は、一端が積層体１の上側で第１側面１ｗに引き出されて入出力端子電極３と電気的に接続され、他端が積層体１の上側で第２側面１ｘに引き出されて入出力端子電極４と電気的に接続されている。また、コイル導体６は、一端が積層体１の下側で第１側面１ｗに引き出されて入出力端子電極３と電気的に接続され、他端が積層体１の下側で第２側面１ｘに引き出されて入出力端子電極４と電気的に接続されている。さらに、コイル導体５およびコイル導体６は、第１側面１ｗおよび第２側面１ｘのそれぞれに交互に引き出されている。これらコイル導体５およびコイル導体６は、それぞれが有するインダクタンスによって入出力端子電極３，４から積層体１の内部に入力された電気信号の高周波成分を減衰させることができるフィルタとしての機能を備えている。
【００２０】
このように、本例の積層型誘電体フィルタ10は、積層体１の長手方向の側面である第１側面１ｗおよび第２側面１ｘのそれぞれに交互に形成された入出力端子電極３，４が、積層体１の内部に構成されている別々のコイル導体５，６が、それぞれ電気的に接続されており、それぞれ独立する複数のフィルタ機能を有した多連型の積層型誘電体フィルタとなっている。
【００２１】
また、誘電体層間１ｆ−１ｇ，１ｇ−１ｈのそれぞれには内部導体のグランド導体９がそれぞれの誘電体層間１ｆ−１ｇ，１ｇ−１ｈの大部分を占める面積で形成され、一部が積層体１の第３側面１ｙおよび第４側面１ｚに引き出されてグランド端子電極２と電気的に接続されており、積層方向におけるコイル導体５が形成された部分とコイル導体６が形成された部分との間に配置されることにより、コイル導体５とコイル導体６との間での容量結合の防止が図られている。また、グランド導体９が、誘電体層間１ｆ−１ｇ，１ｇ−１ｈの２つの誘電体層間に形成されているので、それぞれのグランド導体９におけるグランド電位の変動がより少ないものとなっている。
【００２２】
これらコイル導体５，６およびグランド導体９等の内部導体は、例えば、Ｃｕ，ＡｕまたはＡｇ系合金を主成分とする導電体材料を用いて10μｍ〜70μｍの厚みで形成されたものである。また、貫通導体は、例えば、材料としては内部配線導体と同じものを用いて、直径が30〜300μｍの円柱状に形成されたものである。
【００２３】
そして、本例の積層型誘電体フィルタ10においては、積層体１の内部で積層方向においてコイル導体５，６の上下に位置する誘電体層間１ａ−１ｂ，１ｌ−１ｍに、内部導体の環状グランド導体７がそれぞれ配置されている。また、誘電体層間１ａ−１ｂに配置された環状グランド導体７は、積層方向に見たときにコイル導体５が配置されている領域内の外周縁部に配置されており、誘電体層間１ｌ−１ｍに配置された環状グランド導体７は、積層方向に見たときにコイル導体６が配置されている領域内の外周縁部に配置されている。さらに、それぞれの環状グランド導体７は、一端が積層体１の第３側面１ｙおよび第４側面１ｚに引き出されてグランド端子電極２と電気的に接続されている。
【００２４】
このように、本例の積層型誘電体フィルタ10によれば、積層体１の内部で積層方向においてコイル導体５，６の上下に位置する誘電体層間１ａ−１ｂ，１ｌ−１ｍに、積層方向に見たときにコイル導体５，６が配置されている領域内の外周縁部に、一端がグランド端子電極２と電気的に接続されている環状グランド導体７が配置されていることから、環状グランド導体７が積層体１の主面側からの電磁波ノイズの侵入を遮断して除去する効果を有したものとなり、しかも、この環状グランド導体７とコイル導体５，６との間で発生するキャパシタンスは少ないので、デジタル信号の波形の急峻性を劣化させることがなく、デジタル信号回路に利用することが可能となる。また、この若干発生するキャパシタンスと、環状グランド導体７が環状に形成されていることによって発生するインダクタンスとにより得られる直列共振を利用して大きく減衰する周波数帯域を作ることによって、通過帯域と阻止帯域との境界のインピーダンス変化を急峻にすることができるので、周波数帯域の選択性を高めた積層型誘電体フィルタ10とすることができる。さらに、環状グランド導体７が環状であることから、コイル導体５，６のインダクタンスにより生じる電磁波が外部へ漏れるのを防ぐ方向にインダクタンスが発生するように環状グランド導体７を周回する方向へ電流が流れるようになるので、外部への電磁波が少ない積層型誘電体フィルタ10になるという効果も得られる。
【００２５】
なお、本例の積層型誘電体フィルタ10においては、誘電体層間１ｃ−１ｄ，１ｄ−１ｅ，１ｅ−１ｆのそれぞれに内部導体のグランドコイルパターン導体８ａ〜８ｃが形成されており、各グランドコイルパターン導体８ａ〜８ｃ間の誘電体層１ｄ，１ｅに形成された破線で示す貫通導体で順次接続されてグランドコイル導体８が形成されている。また、グランドコイル導体８は、一端が誘電体層１ｆに形成された貫通導体を介してグランド導体９と電気的に接続されており、他端は開放されたものとなっている。そして、グランドコイル導体８を構成するグランドコイルパターン導体８ｂの一部がコイルパターン導体５ｂ，５ｄと対向してキャパシタンスを発生しており、このキャパシタンスとグランドコイル導体８のインダクタンスとで直列共振させることによっても大きく減衰する周波数帯域を作っており、それにより周波数帯域の選択性をより高めた積層型誘電体フィルタ10としている。
【００２６】
また、誘電体層間１ｈ−１ｉ，１ｉ−１ｊ，１ｊ−１ｋのそれぞれに内部導体のグランドコイルパターン導体12ａ〜12ｃが形成されており、各グランドコイルパターン導体12ａ〜12ｃ間の誘電体層１ｉ，１ｊに形成された破線で示す貫通導体で順次接続されてグランドコイル導体12が形成されている。また、グランドコイル導体12は、一端が誘電体層１ｈに形成された貫通導体を介してグランド導体９と電気的に接続されており、他端は開放されたものとなっている。このグランドコイル導体12においても、グランドコイル導体８と同様に、積層型誘電体フィルタ10の周波数帯域の選択性をより高める効果がある。具体的には、グランドコイル導体12を構成するグランドコイルパターン導体12ｂの一部がコイルパターン導体６ａ，６ｂと対向してキャパシタンスを発生しており、このキャパシタンスとグランドコイル導体12のインダクタンスとで直列共振させることによって、大きく減衰する周波数帯域を作るというものである。
【００２７】
本例の積層型誘電体フィルタ10は、例えば以下に示す方法により製造される。
【００２８】
本例の積層型誘電体フィルタ10の製造方法は、基本的には、所定の内部導体および貫通導体に対応する導体ペーストのパターンを有した複数の誘電体グリーンシートを積層して成る積層シートを作製する第１工程と、積層シートを切断して直方体状の複数の個片に分離する第２工程と、個片の積層シートを焼成することにより焼結させて各内部導体および貫通導体を有する直方体状の積層体１を作製する第３工程と、積層体１の側面に導体ペーストを塗布し焼き付けて入出力端子電極３，４およびグランド端子電極２を形成する第４工程とを備える。
【００２９】
第１工程において、誘電体グリーンシートは、例えば、ＢａＴｉＯ３，ＴｉＯ２およびＮｄ２Ｏ３等の金属酸化物の粉末に適当な有機溶剤および有機バインダ等を添加し混合して誘電体セラミックスラリーを作製し、この誘電体セラミックスラリーを例えばドクターブレード法等によって所定形状および所定厚みに形成することにより作製する。また、導体ペーストは、例えば、Ｃｕ，ＡｇまたはＡｇ系合金を主成分とする導体材料の粉末に適当な有機溶剤および有機バインダ等を添加し混合することにより作製する。内部導体に対応する導体ペーストのパターンは、例えばスクリーン印刷法等により所定形状および所定厚みに塗布して形成する。貫通導体に対応する導体ペーストのパターンは、例えば金型等を用いて誘電体グリーンシートの所定箇所を打ち抜くことにより貫通孔を形成し、スクリーン印刷法等によりこの貫通孔に導体ペーストを充填することによって形成する。
【００３０】
そして、上述した導体ペーストのパターンが形成された誘電体グリーンシートを積層して密着させることにより、積層シートを作製する。
【００３１】
第２工程において、積層シートは、縦横の並びに複数配置した積層型誘電体フィルタ10に対応する個片の領域の境界線に沿って、例えば切断刃を用いて切断することにより、複数の個片へ分離する。
【００３２】
第３工程において、焼成する温度は、上述した材料を用いる場合は、例えば最大温度930℃〜970℃に設定する。
【００３３】
第４工程において、入出力端子電極３，４およびグランド端子電極２を形成する導体ペーストは、Ｃｕ，ＡｇまたはＡｇ系合金を主成分とする導体材料の粉末に適当な有機溶剤および有機バインダ等を添加し混合することにより作製する。また、入出力端子電極３，４およびグランド端子電極２の表面は、ＮｉおよびＳｎ等の金属膜をめっき処理によりめっき膜として形成しておくことが好ましい。
【００３４】
また、本例の積層型誘電体フィルタ10によれば、図２に示すように、入出力端子電極３，４は、積層体１の側面から両主面にかけて被着されており、さらに、入出力端子電極３，４の一部が誘電体層１ａを挟んで環状グランド導体７と対向し、入出力端子電極３，４の一部が誘電体層１ｍを挟んで環状グランド導体７と対向している。これにより、入出力端子電極３，４と環状グランド導体７との間でキャパシタンスを発生させることができるので、入出力端子電極３，４とコイル導体５，６との間のインピーダンスを調整することが可能となる。
【００３５】
なお、本発明は上述した実施の形態の例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更，改良等が可能である。
【００３６】
例えば、上述した実施の形態の例では、入出力端子電極３を電気信号の入力側とし、入出力端子電極４を電気信号の出力側としているが、本発明の積層型誘電体フィルタ10にあっては、入出力端子電極３，４のうちのいずれを電気信号の入力側としてもよく、また、いずれを出力側としてもよいものである。
【００３７】
また、上述した実施の形態の例では、積層型誘電体フィルタ10を複数のフィルタ機能を有した多連型の積層型誘電体フィルタ10としているが、このような構成に限定されるものではなく、フィルタ機能を１つだけ有したものとしても構わない。
【００３８】
また、コイル導体５とコイル導体６との間での容量結合の防止を図るグランド導体９が２つの誘電体層間に形成されているが、グランド導体９は１つの誘電体層間のみに形成されたものとしてもよく、また、３つ以上の誘電体層間に形成したものとしてもよい。
【００３９】
また、コイル導体５，６がグランド導体９を挟んで積層体１の上下に別々に配置されているが、グランド導体９を形成しないで、コイル導体５，６が並んで配置されたものとしてもよい。
【実施例】
【００４０】
本発明の積層型誘電体フィルタについて具体例を説明する。
【００４１】
試料１として本発明の積層型誘電体フィルタ10を作製した。試料１は、積層体については長さ2.0ｍｍ、横1.25ｍｍ、高さ0.8ｍｍの直方体状とし、積層体の表面には図１、図２および図３に示したような入出力端子電極３，４、グランド端子電極２、内部導体および貫通導体が形成されたものとし、フィルタ回路を４つ備える多連型の積層型誘電体フィルタとした。また試料１を構成する材料は、誘電体材料についてはＴｉＯ２−Ｎｄ２Ｏ３−ＢａＴｉＯ３を主成分とする材料とし、内部導体および貫通導体の材料についてはＡｇを主成分とする材料とした。
【００４２】
試料２として比較例の積層型誘電体フィルタを作製した。試料２は、本発明の積層型誘電体フィルタ10の環状グランド導体７を形成しない点を除いては、試料１と同じ形状および材料のものとした。
【００４３】
これら試料１，２について、オシロスコープを用いてデジタル信号の波形を調べてみると、試料２については信号波形の急峻性が大きく劣化していたが、試料１については信号波形の急峻性の劣化がほとんど見られなかった。これは、環状グランド導体７が積層体１の主面側からの電磁波ノイズの侵入を遮断して除去する効果を有するとともに、環状グランド導体７とコイル導体５との間で発生するキャパシタンスは少ないので、デジタル信号の波形の急峻性を劣化させることがないことによるものである。
【００４４】
また、試料１，２について、一定レベルの信号を０〜３ＧＨｚの周波数帯域で入出力端子電極３からコイル導体５に入力させたときに、入出力端子電極４から出力される信号を測定した結果を図４に示す。図４は積層型誘電体フィルタの減衰特性を示す線図であり、横軸は出力される信号の周波数（単位：Ｈｚ）を示し、縦軸は出力される信号の減衰量（単位：ｄＢ）を示す。図中の実線の特性曲線Ｘは試料１の減衰特性を示し、また破線の特性曲線Ｙは試料２の減衰特性を示す。
【００４５】
図４に示す結果から分かるように、試料１は試料２に比べて500〜2500ＭＨｚの周波数帯域全体で減衰量が大きく、特に、通過帯域との境界付近の周波数帯域500ＭＨｚ付近での減衰量が大きくなっている。これは、環状グランド導体７のインダクタンスと、この環状グランド導体７およびコイル導体５の間のキャパシタンスとの直列共振によって減衰量が大きくとれたことによるものである。
【００４６】
このように本発明の積層型誘電体フィルタによれば、積層体の内部で積層方向においてコイル導体の上下に位置する誘電体層間に、積層方向に見たときにコイル導体が配置されている領域内の外周縁部に、一端がグランド端子電極と電気的に接続されている環状グランド導体が配置されていることから、積層体の主面側からの電磁波ノイズの侵入を遮断し、デジタル信号の波形の急峻性が劣化せず、大きく減衰する周波数帯域が作れることが確認できた。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の積層型誘電体フィルタの実施の形態の一例を示す外観斜視図である。
【図２】図１の積層体のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】図１の積層体の分解斜視図である。
【図４】積層型誘電体フィルタの減衰特性を示す線図である。
【符号の説明】
【００４８】
１・・・積層体
１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ，１ｆ，１ｇ，１ｈ，１ｉ，１ｊ，１ｋ，１ｌ，１ｍ・・・誘電体層
１ｗ・・・第１側面
１ｘ・・・第２側面
１ｙ・・・第３側面
１ｚ・・・第４側面
２・・・グランド端子電極
３，４・・・入出力端子電極
５，６・・・コイル導体
５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ，６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ・・・コイルパターン導体
７・・・環状グランド導体
８，12・・・グランドコイル導体
９・・・グランド導体
10・・・積層型誘電体フィルタ
【図１】
0004912338.tif 000002
【図２】
0004912338.tif 000003
【図３】
0004912338.tif 000004
【図４】
0004912338.tif 000005