(57)【要約】      （修正有）【課題】小型化、低損失化を図ったバンドパスフィルタ並びにそれを用いた高周波部品および通信装置を提供する。【解決手段】複数の誘電体層を積層してなる積層基板内に、積層方向に直交する方向に並べて配置される２つ以上の共振線路を備えるバンドパスフィルタであって、各共振線路は、少なくとも、誘電体層に形成された第１のコイルパターン部と第１のコイルパターンとは異なる誘電体層に形成された第２のコイルパターン部とを有するとともに、第１および第２のコイルパターン部を直列に接続することで螺旋状に形成され、第１および第２のコイルパターン部のうち少なくとも一方が複数の誘電体層に並列線路として形成されている。【選択図】図１
2009153106.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の誘電体層を積層してなる積層基板内に、積層方向に直交する方向に並べて配置される２つ以上の共振線路を備えるバンドパスフィルタであって、
前記各共振線路は、少なくとも、前記誘電体層に形成された第１のコイルパターン部と前記第１のコイルパターンとは異なる誘電体層に形成された第２のコイルパターン部とを有するとともに、前記第１および第２のコイルパターン部を直列に接続することで螺旋状に形成され、
前記第１および第２のコイルパターン部のうち少なくとも一方が複数の誘電体層に並列線路として形成されていることを特徴とするバンドパスフィルタ。
【請求項２】
前記並列線路のうち少なくとも１つの線路は、前記並列線路の他の線路よりも幅が大きいことを特徴とする請求項１に記載のバンドパスフィルタ。
【請求項３】
前記並列線路のうち少なくとも１つの線路は、螺旋状に形成された共振線路の内側に広がるように、前記並列線路の他の線路よりも幅が大きくなっていることを特徴とする請求項１に記載のバンドパスフィルタ。
【請求項４】
前記他の線路よりも幅が大きい線路は、前記共振線路が形成された複数の誘電体層のうち中間層に配設されていることを特徴とする請求項２または３に記載のバンドパスフィルタ。
【請求項５】
通信装置に用いられる高周波回路を、複数の誘電体層に電極パターンを形成してなる積層体と、前記積層体の表面に搭載された素子とを用いて構成した高周波部品であって、
前記高周波回路はバンドパスフィルタを有し、
前記バンドパスフィルタとして請求項１乃至４のいずれかに記載のバンドパスフィルタを用いたことを特徴とする高周波部品。
【請求項６】
前記高周波回路はローノイズアンプを有し、
前記ローノイズアンプの入力側に前記バンドパスフィルタが接続されていることを特徴とする請求項５に記載の高周波部品。
【請求項７】
前記ローノイズアンプの出力側に線状の共振線路を用いて構成されたバンドパスフィルタが接続されていることを特徴とする請求項６に記載の高周波部品。
【請求項８】
請求項１乃至４のいずれかに記載のバンドパスフィルタまたは請求項５乃至７のいずれかに記載の高周波部品を用いた通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば携帯電話などの移動体通信機器や電子電気機器間における無線伝送を行う無線LANなどの無線通信装置等に使用されるバンドパスフィルタ並びにそれを用いた高周波部品および通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、ＩＥＥＥ８０２．１１規格に代表される無線ＬＡＮによるデータ通信が広く一般化している。無線ＬＡＮは、例えばパーソナルコンピュータ（ＰＣ）、プリンタやハードディスクなどのＰＣの周辺機器、ＦＡＸ、標準テレビ（ＳＤＴＶ）、高品位テレビ（ＨＤＴＶ）、携帯電話等々の電子機器、自動車内や航空機内での有線通信に代わる信号伝達手段として採用され、それぞれの電子機器間において無線データ伝送が行われている。
【０００３】
このような無線ＬＡＮを用いたマルチバンド通信装置に用いられる高周波回路は、通信周波数帯が異なる二つの通信システム（ＩＥＥＥ８０２．１１ａとＩＥＥＥ８０２．１１ｂおよび／またはＩＥＥＥ８０２．１１ｇ）で送受信が可能な１個のアンテナと、送信側回路、受信側回路との接続を切り替える高周波スイッチを備え、二つの通信システムの送信側回路、受信側回路の切り替えを行う。無線装置の小型化・高機能化に伴い、前記高周波回路を具現した高周波部品にも、多くの高周波部品を一体化しつつ、小型化を図ろうとする要求が強く、個々の高周波部品の小型化も必須となっている。
【０００４】
このような高周波部品のうち、所定帯域の信号を選択的に通過させるバンドパスフィルタは、通信装置の重要な構成部品である。バンドパスフィルタは、アンテナ回路のフロントエンド、送受信回路の回路間などに配置され、通過帯域の外側近傍に有る不要波を除去するために使用される。
【０００５】
例えば特許文献１には、積層型バンドパスフィルタが開示される。特許文献１に記載のバンドパスフィルタでは、複数のコイル電極が互いに接続されて螺旋状電極を構成し、該螺旋状電極が電磁的に結合する。かかる構成によってバンドパスフィルタの小型化が図られている。
【０００６】
【特許文献１】特開平６−５３７０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載のバンドパスフィルタでは、螺旋状電極自体は長いままであるため、損失を十分に低減できるものではなかった。また、特許文献１に示すバンドパスフィルタでは、積層工程におけるずれに起因してインピーダンスが変化し、フィルタ特性が変動する恐れも有る。すなわち、各誘電体層に形成したコイル電極が面内方向にずれると、投影方向（巻回軸方向）から見たコイルの実効的な内径が設計値からずれ、インピーダンスが変化してしまう。このように共振器の電極を複数層に渡って形成する積層バンドパスフィルタでは、積層ずれに伴う特性変動の問題を抱えていた。
【０００８】
そこで、本発明では、低損失、且つ小型化が可能なバンドパスフィルタ及びそれを用いた高周波部品、通信装置を提供することを目的とする。さらには、かかるバンドパスフィルタにおける、積層ずれによるフィルタ特性の変動を抑制することも目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のバンドパスフィルタは、複数の誘電体層を積層してなる積層基板内に、積層方向に直交する方向に並べて配置される２つ以上の共振線路を備えるバンドパスフィルタであって、前記各共振線路は、少なくとも、前記誘電体層に形成された第１のコイルパターン部と前記第１のコイルパターンとは異なる誘電体層に形成された第２のコイルパターン部とを有するとともに、前記第１および第２のコイルパターン部を直列に接続することで螺旋状に形成され、前記第１および第２のコイルパターン部のうち少なくとも一方が複数の誘電体層に並列線路として形成されていることを特徴とする。かかる構成によれば、バンドパスフィルタの小型化、低損失化を図ることができる。
【００１０】
また、前記バンドパスフィルタにおいて、前記並列線路のうち少なくとも１つの線路は、前記並列線路の他の線路よりも幅が大きいことが好ましい。かかる構成によれば、積層ずれによるフィルタ特性の変動を抑制することができる。
【００１１】
さらに、前記バンドパスフィルタにおいて、前記並列線路のうち少なくとも１つの線路は、螺旋状に形成された共振線路の内側に広がるように、前記並列線路の他の線路よりも幅が大きくなっていることが好ましい。
【００１２】
さらに、前記バンドパスフィルタにおいて、前記他の線路よりも幅が大きい線路は、前記共振線路が形成された複数の誘電体層のうち中間層に配置することが好ましい。ここで中間層とは、共振線路が形成された複数の誘電体層のうち、積層方向上端および下端の層を除く層をいう。中間層に幅を大きくする線路を配置すると、積層ズレによる影響をいっそう抑制することができる。
【００１３】
本発明の高周波部品は、通信装置に用いられる高周波回路を、複数の誘電体層に電極パターンを形成してなる積層体と、前記積層体の表面に搭載された素子とを用いて構成した高周波部品であって、前記高周波回路はバンドパスフィルタを有し、前記バンドパスフィルタとして本発明に係る上記バンドパスフィルタを用いたことを特徴とする。
【００１４】
さらに、前記高周波部品において、前記高周波回路はローノイズアンプを有し、前記ローノイズアンプの入力側に前記バンドパスフィルタが接続されていることが好ましい。上記バンドパスフィルタは低損失であるため、ローノイズアンプの入力側に配置することが好適である。
【００１５】
さらに、前記高周波部品において、前記ローノイズアンプの出力側に線状の共振線路を用いて構成されたバンドパスフィルタが接続されていることが好ましい。さらに、線状の共振線路を用いて構成された、減衰特性に優れるバンドパスフィルタをローノイズアンプの出力側に配置することで、受信信号の感度の向上を図ることができる。
【００１６】
本発明の通信装置は、前記バンドパスフィルタまたは前記高周波部品を用いることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、小型、かつ低損失のバンドパスフィルタ、およびそれを用いた高周波部品、通信装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の実施形態について、以下図面を参照しつつ詳細に説明するが、本発明がこれらに限定されるものではない。
【００１９】
図１に、本発明に係る積層型バンドパスフィルタの一実施例の各層の導体パターンを示す。図１のような導体パターンを有するセラミック積層基板に構成したバンドパスフィルタは、例えば１０００℃以下で低温焼結が可能なセラミック誘電体材料ＬＴＣＣ（Low Temperature Co-fired Ceramics）からなり、厚さが１０μｍ〜２００μｍのグリーンシートに、低抵抗率のＡｇやＣｕ等の導電ペーストを印刷して所定の電極パターンを形成し、複数のグリーンシートを適宜一体的に積層し、焼結することにより製造することが出来る。なお、フロントエンドモジュールなどの高周波部品も、かかるバンドパスフィルタと同様のセラミック積層基板製造プロセス等によって作製できる。前記誘電体材料としては、例えばＡｌ、Ｓｉ、Ｓｒを主成分として、Ｔｉ、Ｂｉ、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｎａ、Ｋを副成分とする材料や、Ａｌ、Ｓｉ、Ｓｒを主成分としてＣａ、Ｐｂ、Ｎａ、Ｋを副成分とする材料や、Ａｌ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｇｄを含む材料や、Ａｌ、Ｓｉ、Ｚｒ、Ｍｇを含む材料が用いられ、誘電率は５〜１５程度の材料を用いる。
【００２０】
なお、積層基板を構成する誘電体層には、セラミック誘電体材料の他に、樹脂材料や樹脂とセラミック誘電体粉末を混合してなる複合材料を用いることも可能である。
【００２１】
また、前記セラミック積層基板をＨＴＣＣ（高温同時焼成セラミック）技術を用いて作製してもよい。すなわち、Ａｌ２Ｏ３を主体とする誘電体材料と、タングステンやモリブデン等の高温で焼結可能な金属導体を用いてセラミック積層基板を構成しても良い。
【００２２】
セラミック積層基板でバンドパスフィルタを構成する場合は、各層には、インダクタンス素子用、容量素子用、配線用、及びグランド電極用のパターン電極が適宜構成されて、層間にはビア導体が形成されて、所望の回路が構成される。
【００２３】
図１に示す本発明に係るバンドパスフィルタの一実施例は、１１層の誘電体層からなる。最上層の第１層と最下層の第１１層はグランド電極を形成した誘電体層である。第２〜５層には主として容量素子用の導体パターンを、第６〜１０層には主としてインダクタンス素子用の導体パターンが形成されている。
【００２４】
図４は、図１の積層体で構成したバンドパスフィルタの等価回路を示す。共振線路である線路ｌｂ１，ｌｂ２と、容量素子ｃｂ１〜ｃｂ６からなる。入出力ポートＰ１と線路ｌｂ１との間に入出力容量ｃｂ１が、線路ｌｂ１とグランドとの間に接地容量ｃｂ２が、同様に、入出力ポートＰ２と線路ｌｂ２との間に入出力容量ｃｂ６が、線路ｌｂ２とグランドとの間に接地容量ｃｂ５が接続される。そして、入出力ポートＰ１と線路ｌｂ２との間に結合容量ｃｂ３が、入出力ポートＰ２と線路ｌｂ１との間に結合容量ｃｂ４が接続される。
【００２５】
図４は、図１に示すバンドパスフィルタの等価回路を示すが、本発明のバンドパスフィルタはこれに限定されるものではなく、例えば結合容量ｃｂ３、ｃｂ４は省略することもできる。この場合、図１の第４層に示す容量電極パターンｃｂ３、ｃｂ４は不要である。
【００２６】
第１１層から順に第１層まで積層され、その積層方向は図１の紙面に直交する方向である。ｌｂ１ａ〜ｌｂ１ｅで構成される共振線路ｌｂ１とｌｂ２ａ〜ｌｂ２ｅで構成される共振線路ｌｂ２が、積層方向に直交する方向（図１の紙面内方向）に並べて配置されている。なお、図１のように２つの共振線路を備えるバンドパスフィルタに限らず、さらに共振線路を並べて配置して２以上の共振線路を備えるバンドパスフィルタを構成することもできる。
【００２７】
図１に示す実施例では、第６層と第７層に形成された第１のコイルパターン部の端部同士が並列接続されて並列線路を構成し、第８〜１０層に形成された第２のコイルパターン部の端部同士が並列接続されて並列線路を構成している。ここで第２のコイルパターン部を形成している各並列線路の形状はその幅の大きさを除き略同じ形状を有している。そして、第６層と第７層の第１のコイルパターン部と、第８〜１０層の第２のコイルパターン部とが、直列に接続されて螺旋状のインダクタンス素子が形成されている。この実施例では、第１、第２のコイルパターン部をそれぞれ並列線路にすることにより導体の抵抗成分を低減し、損失を低減し、Ｑ値を高くしている。なお、第１、第２のコイルパターン部の両方が並列線路である必要はなく、少なくとも一方が複数の誘電体層に並列線路として形成されていれば損失低減の効果を発揮する。ただし、損失低減の効果を十分に発揮するためには、第１、第２のコイルパターン部の両方が並列線路であることがより好ましい。また、共振線路は、第１、第２のコイルパターン部に加えて、さらにコイルパターン部を備えてもよい。この場合、全てのコイルパターン部が並列線路であることがより好ましい。また、一般的なバンドパスフィルタで用いる直線的なインダクタンス素子と比較して、本発明のように螺旋状のインダクタンス素子を形成した方がより大きなインダクタンス成分を実現し易い。このため同じ値のインダクタンス成分を形成する場合を考えると、インダクタンス素子自体のサイズを小さくできるため、バンドパスフィルタ全体の小型化が可能であり、更にそれを用いて複合化した高周波部品の小型化も図ることができる。
【００２８】
図１に示すバンドパスフィルタの一実施例を、各層ごとにさらに詳しく説明する。図中、微小な正方形部分はビア導体１を示している。第１層は、全体にグランド電極を形成したグランド層である。第２層に積層方向に直交する方向に並べて形成された矩形の容量電極ｃｂ２ａ，ｃｂ５ａは、第１層のグランド層（ＧＮＤ）との間で接地容量を形成する。これは、図４に示すバンドパスフィルタの等価回路図の容量ｃｂ２，ｃｂ５に対応する。第３層に形成された容量電極ｃｂ１ａ，ｃｂ６ａおよび、第５層に形成された容量電極ｃｂ１ｂ，ｃｂ６ｂは、第２層に形成された容量電極ｃｂ２ａ，ｃｂ５ａ、および第４層に形成された容量電極ｃｂ２ｂ，ｃｂ５ｂとの間で容量を形成する。これは、図４に示すバンドパスフィルタの等価回路図の入出力ポートＰ１、Ｐ２に接続された容量ｃｂ１，ｃｂ６に対応する。
【００２９】
第３層において、バンドパスフィルタを形成している略矩形領域の中心に対して点対称の位置、すなわち対角の位置に、入出力ポートＰ１、Ｐ２に接続される入出力電極ｐ１、ｐ２が側方に向かって延設されている。該入出力電極ｐ１、ｐ２はそれぞれ容量電極ｃｂ１ａ、ｃｂ６ａに接続されて一体の電極パターンを構成している。
【００３０】
第４層には、更に、容量電極ｃｂ２ｂに接続配線で接続された容量電極ｃｂ４が形成され、３層目に形成された容量電極ｃｂ６ａおよび５層目に形成さらた容量電極ｃｂ６ｂとの間で容量を形成する。これは、図４に示すバンドパスフィルタの等価回路図の結合容量ｃｂ４に対応する。第４層には、同様に容量電極ｃｂ５ｂに接続配線で接続された容量電極ｃｂ３が形成され、３層目に形成された容量電極ｃｂ１ａおよび５層目に形成さらた容量電極ｃｂ１ｂとの間で容量を形成する。これは、図４に示すバンドパスフィルタの等価回路図の結合容量ｃｂ３に対応する。ここで、容量電極ｃｂ２ｂと容量電極ｃｂ４とを接続する接続配線と、容量電極ｃｂ５ｂと容量電極ｃｂ３とを接続する接続配線は、接続する両側の電極よりも細くしてある。また、このように細くしてある接続配線の両端側は第３層と第５層に形成した容量電極と、積層方向から見て重なるようにしてある。換言すれば、容量電極ｃｂ２ｂおよび容量電極ｃｂ４と接続配線との接続部分が積層方向から見て、容量電極ｃｂ１ａ、ｃｂ１ｂ、ｃｂ６ａ、ｃｂ６ｂの内側になるようにしてある。同様に、容量電極ｃｂ５ｂおよび容量電極ｃｂ３と接続配線との接続部分が積層方向から見て、容量電極ｃｂ１ａ、ｃｂ１ｂ、ｃｂ６ａ、ｃｂ６ｂの内側（電極面内）になるようにしてある。かかる構成によれば、他の電極との干渉を少なくすることができるとともに、積層ずれが生じた場合の容量変動を最小限に抑えることができる。
【００３１】
第６層と第７層に形成された第１のコイルパターン部の線路同士は並列接続され、第８〜１０層に形成された第２のコイルパターン部の線路同士は並列接続されている。そして、第６層と第７層に並列線路として形成された第１のコイルパターン部と、第８〜１０層に並列線路として形成された第２のコイルパターン部を、直列に接続することで螺旋状のインダクタンス素子として共振線路が形成される。
【００３２】
ここで並列線路について説明する。図２は図１の積層基板の左側の共振線路の接続状態を示す模式図（斜視図）である。第６層に形成された線路ｌｂ１ａの端部と、第７層に形成された線路ｌｂ１ｂの端部とが、各々、ビア導体１で並列接続されて並列線路を形成する。かかる並列線路はターン数、外形、内形とも同じである。そして、同じ電極パターン形状を有し、並列接続された線路ｌｂ１ａ、ｌｂ１ｂは一体となってコイルパターンの一部（第１のコイルパターン部）を構成する。
【００３３】
一方、第８層に形成された線路ｌｂ１ｃの端部、第９層に形成された線路ｌｂ１ｄの端部及び第１０層に形成された線路ｌｂ１ｅの端部とがビア導体で並列接続されて並列線路を形成する。略同じ電極パターン形状を有し、並列接続された線路ｌｂ１ｃ〜ｌｂ１ｅは一体となってコイルパターンの他の一部（第２のコイルパターン部）を構成する。なお、第８層に形成された線路ｌｂ１ｃは線路の幅は線路ｌｂ１ｄ、ｌｂ１ｅと異なるが、ターン数および外形については同じである。そして、並列接続された線路ｌｂ１ａ，ｌｂ１ｂで構成された第１のコイルパターン部と、並列接続された線路ｌｂ１ｃ，ｌｂ１ｄ，ｌｂ１ｅで構成された第２のコイルパターン部とが、直列に接続されて共振線路が螺旋状に形成される。図１の積層基板の左側の共振線路と電磁気的に結合する右側の共振線路も同様にして構成されている。
【００３４】
第６層に形成された略５／８ターンの略コの字状（Ｃの字状）線路は、積層方向から見て矩形の共振線路ｌｂ１，ｌｂ２の一部を構成する。この実施例では、線路ｌｂ１ａと線路ｌｂ２ａとが、それらの一辺同士を平行に対向、配置されている。該一辺同士の間隔によって共振線路の結合度が変化する。それに伴いバンドパスフィルタの通過特性も変化するので、設計にあたっては、適宜変更すれば良い。
【００３５】
第７層にも同様に、共振線路ｌｂ１，ｌｂ２の一部を構成する略５／８ターンの線路が形成されている。第６層に形成された線路と同形状を有する第７層に形成された線路は、第６層に形成された線路と重なるように配置されている。また、第７層の線路と第６層の線路とはビア導体で並列に接続される。
【００３６】
第８層には、共振線路ｌｂ１，ｌｂ２の他の一部を構成する略７／８ターンの略矩形の線路が形成されている。この実施例では、同じ誘電体層に形成され、並べて配置された線路ｌｂ１ｃと線路ｌｂ２ｃの幅を他の誘電体層に形成された線路の幅よりも大きくしている。これは、積層ずれによってフィルタ特性が変動することを防ぐ為である。具体的には、線路ｌｂ１ｃは、並列線路の他の線路よりも螺旋状の共振線路（コイル）の内側が狭くなるように、すなわち螺旋状に形成された共振線路の内側に広がるように線路幅を大きくしている。したがって第２のコイルパターン部を構成する他の線路ｌｂ１ｄ，ｌｂ１ｅとは、外形およびターン数は同じであるが、内形が異なる。同様に、線路ｌｂ２ｃは、他の線路よりも螺旋状の共振線路の内側が狭くなるようにして線路幅を大きくしている。したがって第２のコイルパターン部を構成する他の線路ｌｂ２ｄ，ｌｂ２ｅとは、外形およびターン数は同じであるが、内形が異なる。また、第１のコイルパターン部を構成する線路ｌｂ１ａおよびｌｂ１ｂの外形を成す辺は、幅を大きくした線路ｌｂ１ｃの外形を成す辺に重なるように形成されている。かかる点は、線路ｌｂ２ａ、ｌｂ２ｂおよびｌｂ２ｃの関係においても同様である。すなわち、螺旋状の共振線路を形成する各コイルパターン部の線路は、コイルの外形が全体として一定となるように形成されており、線路ｌｂ１ｃおよびｌｂ２ｃのコイル内側の形状だけが異なる。コイル内側および外側に広がるように線路幅を大きくすることも可能であるが、外側にも大きくする場合は、電磁的に結合する共振線路間の間隔がその部分だけ小さくなり、結合度が変わるため、図１に示すようにコイル内側に広がるように線路幅を大きくすることがより好ましい。線路幅を大きくした線路を配置する効果については後述する。
【００３７】
図１に示すように、他の線路（ｌｂ１ａ，ｌｂ１ｂ，ｌｂ１ｄ，ｌｂ１ｅ，ｌｂ２ａ，ｌｂ２ｂ，ｌｂ２ｄ，ｌｂ２ｅ）よりも幅を大きくする線路（ｌｂ１ｃ、ｌｂ２ｃ）は、共振線路が形成された複数の誘電体層（第６〜第１０層）の中間層（図１の場合は第８層）に配置している。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、他の層に配置した線路の幅を大きくすることもできる。ここで中間層は、共振線路が形成された複数の誘電体層（第６層〜第１０層）のうち、積層方向上端の第６層および下端の第１０層を除く層（第７層〜第９層）をいう。
【００３８】
第９層および第１０層にも同様に、共振線路ｌｂ１，ｌｂ２の他の一部を構成する略７／８ターンの略矩形の線路が形成されている。第８〜第１０層の各線路はビア導体で並列接続される。第１１層は、全体にグランド電極を形成したグランド層である。但し、該グランド層は必ずしも必須ではなく、省略した場合、第６〜１０層に配置した線路のインピーダンスが大きくなる。したがって、大きなインピーダンスが必要な場合には、第１１層のグランド層を省略することもできる。
【００３９】
共振線路ｌｂ１を構成する第１、第２のコイルパターン部の各線路と、共振線路ｌｂ２を構成する第１、第２のコイルパターン部の各線路とは、それらが形成された各誘電体層全てにおいて、平行な直線部分で対向し、かつ各層とも同じ間隔を持って配置されている。これによって共振線路間の結合を高めることができる。また、本実施例では第１、第２のコイルパターンはバンドパスフィルタの中心点に対して略点対称に形成されているが、線対称に形成する事も可能である。これにより共振線路間の結合をより柔軟に変更可能となり、設計的な自由度が増える。また、各共振線路ｌｂ１、ｌｂ２、その接地容量ｃｂ２、ｃｂ５およびその入出力容量ｃｂ１、ｃｂ６の形成に係る電極はバンドパスフィルタ形成領域の中央を挟んで両側に分けて形成され、それらは互いに重なるように配置されて小型化が図られている。
【００４０】
なお、積層方向から見た共振線路の形状は図１に示す矩形に限らず、例えば円形などでもよい。形状は適宜変更できる。たとえば共振線路同士の結合を大きくしたい場合には、互いに直線部分で隣接することが好ましいため、共振線路の形状は矩形であることが好ましい。なお、矩形には、図１のように角を丸くして、アールをつけた形状も含まれる。またバンドパスフィルタを空間的に無駄なく形成するためには、積層方向から見た共振線路の形状は矩形であることが好ましい。共振線路内の電界分布を考えると、一般的に共振線路のコーナー部分には電界が集中しロスが発生する。これにより共振線路のQが低下する場合がある。このQ低下による特性劣化が顕著な場合には、共振線路は円形で形成した方が好ましい。
【００４１】
図１に示す実施例では、第６層と第７層に形成した線路を並列接続し、第８〜１０層に形成した線路を並列接続したが、別の構成も可能である。例えば、第１０層を省略して、第８、９層の２層に形成した線路で並列線路を構成し、各コイルパターンの並列線路の数を同じにしてもよい。共振線路に必要にインダクタンス値とフィルタ特性の要求に応じて、適宜に設計を変えるのは、発明の技術的思想の範疇内である。
【００４２】
ここで、図３を用いて本発明に係るバンドパスフィルタにおいて、共振線路を形成する線路のうち、他の線路よりも線路幅が大きい線路を配置することによって、積層ずれによるインピーダンスの変動が抑制されることを説明する。図３（ａ）は、図１の第７層における線路ｌｂ１ｂと第８層における線路ｌｂ１ｃを上下重ね合わせて図示したものである。略矩形のコイルパターン部のコイル内側の寸法は、コイルの内径に相当し、かかる寸法が重要である。コイルのインダクタンスは、コイルに流れる電流の微小変化に対するコイルの鎖交磁束量の変化量で決まるからである。コイル内側の寸法は、コイル巻回軸方向から見た形状が円形のコイルの場合は内径を指し、図３のような矩形の場合は、コイル内側の対向する辺同士の間隔のことを指す。図３（ａ）の内側の斜線部分の面積が、鎖交磁束量の変化量に関係する。
【００４３】
図３（ｂ）は上下の線路が積層面内でＸ方向にずれたとき、図３（ｃ）は上下の線路が積層面内でＹ方向にずれたとき、図３（ｄ）は上下の線路が積層面内で斜めにずれた場合を模式的に示す。図３（ａ）〜（ｄ）から分かるように、巻回した線路の内側の斜線部分の空芯断面積（積層方向から投影して見て空芯部分を形成する有効面積）が、積層ずれがある場合でも実質的に不変であることが分かる。これは内側に広がるように線路ｌｂ１ｃの幅を大きくしているからである。並列線路のうち一つの線路の幅を他の並列線路よりも大きくすることによって、幅の差の範囲内で、積層ずれによる特性変動を抑制することができる。並列線路のうち他の並列線路よりも幅を大きくする線路は二つ以上でもよいが、幅を大きくした線路同士の間では、積層ずれはコイル内側部分の有効面積の減少につながってしまうので、幅を大きくする線路は、積層方向において一つの層だけに形成されていること、すなわち一つの共振線路あたり一つであることがより好ましい。また、前記空芯断面積が変化しないようにするためには、幅を大きくした線路の形状が３／４ターンを超える略矩形であることが好ましい。かかる形状を有する線路は二対の辺でコイル内側がほぼ閉じた線路が形成されるので、他の線路が平面（ＸＹ平面）内方向のいずれにずれた場合でも、前記空芯断面積が実質的に変化することが抑えられるからである。
【００４４】
また、一般に積層ずれは一方向に生じる場合が多いため、線路幅が大きい線路を形成した層から遠くなればなるほど、積層ずれを吸収する限界に近づく。したがって、同じ積層数であれば、幅を大きくする線路を中間層に配置することが積層ズレに対して好ましい。かかる観点からは、共振線路を形成した複数の誘電体層が奇数である場合はその中央の誘電体層に、偶数であれば中央に位置する一対の誘電体層のいずれかに、幅を大きくした線路を配置することがより好ましい。また、同様の理由から、並列線路の中では、他のコイルパターン部に隣接する層の線路の幅を大きくすることが好ましい。このように、並列線路の少なくとも１つの線路（この例の場合は線路ｌｂ１ｃ，ｌｂ２ｃ）の幅を、他の線路（ｌｂ１ａ，ｌｂ１ｂ，ｌｂ１ｄ，ｌｂ１ｅやｌｂ２ａ，ｌｂ２ｂ，ｌｂ２ｄ，ｌｂ２ｅ）よりも大きくすることにより、製造プロセス上の積層ずれによるインピーダンスの変動、ひいてはバンドパスフィルタの特性変動を防止できる。
【００４５】
本発明に係るバンドパスフィルタは、バンドパスフィルタ単体として構成してもよいが、バンドパスフィルタが必要な高周波回路に使用してもよい。例えば、複数の誘電体層に電極パターンを形成してなる積層体と、前記積層体の表面に搭載された半導体素子やインダクタなどのチップ素子とを具備し、通信装置に用いられる高周波回路を有する高周波部品であって、前記高周波回路が有するバンドパスフィルタとして本発明に係るバンドパスフィルタを用いる。
【００４６】
高周波部品としては、例えば、無線LANなどの無線通信の送受信を切り替えるアンテナスイッチモジュールやアンテナスイッチモジュールと高周波増幅器モジュールを一体化した複合モジュールなどが挙げられる。かかる高周波部品の代表的な構成は、アンテナと接続する少なくとも一つのアンテナ端子と、送信信号が入力される少なくとも一つの送信端子と、受信信号が出力される少なくとも一つの受信端子と、前記アンテナ端子と、前記送信端子又は前記受信端子との接続を切り替える少なくとも一つのスイッチ回路とを有する高周波部品である。
【００４７】
複数の誘電体層に電極パターンを形成してなる積層体と、前記積層体の表面に搭載された素子とを用いて構成した高周波部品の一例として、デュアルバンドの無線ＬＡＮ用フロントエンドモジュールの例を図５および図６に示す。図５は該フロントエンドモジュールの等価回路図である。図５に示すフロントエンドモジュールは、アンテナと接続するアンテナ端子ANTと、２.４ＧＨｚ帯の送信信号が入力される送信端子TX2と、５ＧＨｚ帯の送信信号が入力される送信端子TX5と、２.４ＧＨｚ帯の受信信号が出力される受信端子RX2と、５ＧＨｚ帯の受信信号が出力される受信端子RX5と、アンテナ端子ANTと送信端子TX2、TX5又は受信端子RX2、RX5との接続を切り替えるスイッチ回路SPDTとを有する。スイッチ回路SPDTの共通端子にはアンテナ端子ANTが接続され、二つの切り替え端子には、送信側の分波回路DIP1および受信側の分波回路DIP2がそれぞれ接続されている。送信側の分波回路DIP1はハイパスフィルタ部HPFとローパスフィルタ部LPFで構成され、受信側の分波回路DIP2はハイパスフィルタ部HPFとバンドパスフィルタ部BPF4で構成されている。送信側の分波回路DIP1と送信端子TX2との間には２.４ＧＨｚ帯の送信信号を増幅する高周波増幅回路PA1が接続され、送信側の分波回路DIP1と送信端子TX5との間には５ＧＨｚ帯の送信信号を増幅する高周波増幅回路PA2が接続されている。高周波増幅回路PA1、2の入力側にはバンドパスフィルタBPF1、BPF2がそれぞれ接続され、出力側にはローパスフィルタLPF1、LPF2がそれぞれ接続されている。一方、受信側の分波回路DIP2と受信端子RX2との間には２.４ＧＨｚ帯の受信信号を増幅する低雑音増幅器回路LNA1が接続され、受信側の分波回路DIP2と受信端子RX5との間には５ＧＨｚ帯の受信信号を増幅する低雑音増幅器回路LNA2が接続されている。低雑音増幅器回路LNA1の出力側にはバンドパスフィルタBPF3が、低雑音増幅器回路LNA2の出力側にはローパスフィルタLPF3が、それぞれ接続されている。図５に示すフロントエンドモジュールはにおいて、高周波回路は低周波側の２.４ＧＨｚ帯の受信経路にローノイズアンプLNA1を有しており、該ローノイズアンプの入力側に上記本願発明に係るバンドパスフィルタBPF4が接続されている。
【００４８】
図６には、図５に示す等価回路を有するフロントエンドモジュールの積層体の積層パターン図である。バンドパスフィルタBPF1と、受信側の分波回路DIP2の一部を構成するバンドパスフィルタ部BPF4に本発明に係るバンドパスフィルタを用いればよい。スイッチ回路SPDT、高周波増幅回路PA1、PA2、低雑音増幅器回路LNA1、LNA2のＩＣチップは積層基板上に搭載する。積層方向から見た各バンドパスフィルタの配置を図７に示す。２.４ＧＨｚ帯の送信経路に配置されたバンドパスフィルタBPF1は図中、積層体の中央の右下に配置されている。バンドパスフィルタBPF1とバンドパスフィルタ部BPF4のＬＣ用電極パターンは、グランド電極が形成された第３層目と第１３層目に挟まれた第４層目から第１２層目までに形成されている。すなわち、第１のコイルパターン部を構成する線路ltbb1a,ltbb1b、ltbb2a,ltbb2bが第８層および第９層に、第２のコイルパターン部を構成する線路ltbb1c〜e、ltbb2c〜eが第１０層〜第１２層に形成されている。また、バンドパスフィルタBPF1の結合容量や接地容量を構成する容量電極（ctbb1a,ctbb1b,ctbb2,ctbb3a,ctbb3b,ctbb4,ctbb5a,ctbb5b）は４層目〜７層目に形成されている。バンドパスフィルタBPF1を構成する各線路、各容量電極の構成は図１に示したものと同様であるので説明を省略する。
【００４９】
また、図６に示す実施形態では、バンドパスフィルタ部BPF4に関しても、図１に示したバンドパスフィルタと同様の構成が用いられている。バンドパスフィルタBPF1とバンドパスフィルタ部BPF4は、複数のシールドビアおよびそれに接続された帯状のシールド電極を介して配置されているが、結合する共振線路が並置されている方向が９０度異なる。第８層と第９層に形成された第１のコイルパターン部の端部同士が並列接続されて並列線路を構成し、第１０層〜第１２層に形成された第２のコイルパターン部の端部同士が並列接続されて並列線路を構成している点、第８層と第９層の第１のコイルパターン部と、第１０〜１２層の第２のコイルパターン部とが、直列に接続されて螺旋状のインダクタンス素子が形成されている点等は、バンドパスフィルタBPF1と同様である。並列線路を用いて構成されたBPF1およびBPF4は挿入損失に特に優れる。第１のコイルパターン部を構成する線路lrdb1a,lrdb1b、lrdb2a,lrdb2bが第８層および第９層に、第２のコイルパターン部を構成する線路lrdb1c〜e、lrdb2c〜eが第１０層〜第１２層に形成されている。また、バンドパスフィルタBPF4の結合容量や接地容量を構成する容量電極（crdb1a,crdb1b,crdb2,crdb3a,crdb3b,crdb4,crdb5a,crdb5b）は４層目〜７層目に形成されている。同じ誘電体層（第１０層目）に形成され、並べて配置された線路lrdb1cと線路lrdb2cの幅は他の誘電体層に形成された線路の幅よりも大きい。なお、第２のコイルパターン部を構成する線路lrdb1c〜e、lrdb2c〜eの端部（第１のコイルパターンと接続する端部とは反対側の端部）同士を接続するためのビアホールは線路の末端から離間した位置に形成されている。かかる構成によって、積層ずれによる特性変動を抑制することができる。
【００５０】
一方、図６に示す実施形態では、バンドパスフィルタBPF2およびバンドパスフィルタBPF3は、螺旋状の共振線路の代りに、線状の共振線路を用いている。該バンドパスフィルタは優れた減衰量が得られる。すなわち、ローノイズアンプLNA1の出力側に線状の共振線路を用いて構成されたバンドパスフィルタBPF3が接続されている。図７に示すようにバンドパスフィルタBPF2は積層体の右上の角に設けられ、バンドパスフィルタBPF3は右下の角に設けられている。バンドパスフィルタBPF2は共振器三段のバンドパスフィルタであり、直線状の各共振線路が誘電体層上に並置されて、互いに結合する。また、バンドパスフィルタBPF3は共振器二段のバンドパスフィルタであり、折れ線状の各共振線路が誘電体層上に並置されて、互いに結合する。各共振線路パターンは、異なる誘電体層に形成された同形状の線路パターンlrbb1a〜c,lrbb2a〜cの一端同士を接続した並列線路で構成されている。バンドパスフィルタBPF2の共振線路は、第８層〜第１１層に各々形成された線路が一つの共振線路を構成する。同様に、バンドパスフィルタBPF3の共振線路では、第９層〜第１１層に各々形成された直線状の線路ltba1a〜d、ltba2a〜d、ltba3a〜dが一つの共振線路を構成する。上述のBPF1およびBPF4の第１のコイルパターン部と第２のコイルパターン部が形成された第８層〜第１２層を積層方向に隣接して挟む第７層及び第１３層には第１のコイルパターン部と第２のコイルパターンとを挟むように容量電極およびグランド電極が形成されている。一方、BPF2の共振線路が形成された第８層〜第１１層を積層方向に隣接して挟む第７層及び第１２層には、これらを挟むような容量電極およびグランド電極は形成されておらず、一層介して第６層及び第１３層に形成されている。同様に、BPF3の共振線路が形成された第９層〜第１１層を積層方向に隣接して挟む第８層及び第１２層には、これらを挟むような容量電極およびグランド電極は形成されておらず、一層介して第７層及び第１３層に形成されている。
【００５１】
本願発明に係るバンドパスフィルタはフロントエンドモジュールなどの高周波部品内の各バンドパスフィルタに適用することができるが、例えば増幅器の入力側に接続して用いることがより好ましい。特に、受信経路のローノイズアンプの入力側に配置されるバンドパスフィルタには、共振線路を螺旋状に形成した本願発明に係るバンドパスフィルタを用い、受信のローノイズアンプの出力側に配置されるバンドパスフィルタには共振線路を線状に形成したバンドパスフィルタを用いることがより好ましい。この回路構成によれば、本発明のBPFによりローノイズアンプの入力側の挿入損失を低減しながら、ローノイズアンプの出力側のBPFで帯域外の減衰量を確保できるため、受信感度を大幅に改善する事が可能となる。なお、かかる効果は、ローノイズアンプを備えた高周波モジュールにおいて、上記のように相対的に挿入損失および減衰量が異なるバンドパスフィルタをローノイズアンプの前後に配置することによってもたらされるため、本願発明に係るバンドパスフィルタの構成に限らず、他の構成を用いてもよい。
【００５２】
本発明のバンドパスフィルタは高周波スイッチモジュール、フロントエンドモジュールだけではなく、他の高周波部品にも広く適用可能である。また、本発明のバンドパスフィルタおよびそれを用いた高周波部品は、各種通信装置にも展開することが可能である。特に高周波を扱う、携帯電話機、Bluetooth（登録商標）通信機器、無線ＬＡＮ通信機器(802.11a/b/g/n)、WIMAX(802.16e)、IEEE802.20(I-burst)などにも応用することが可能である。例えば、２．４ＧＨｚ帯無線ＬＡＮ（ＩＥＥＥ８０２．１１ｂおよび／あるいはＩＥＥＥ８０２．１１ｇ）と５ＧＨｚ帯無線ＬＡＮ（ＩＥＥＥ８０２．１１ａ）の２つの通信システムを共用可能な高周波フロントエンドモジュールあるいはＩＥＥＥ８０２．１１ｎの規格に対応可能な高周波フロントエンドモジュールとなし、これを備えた小型のマルチバンド通信装置を実現することが出来る。通信システムは上記した周波数帯域や通信規格に限るものではなく各種通信システムに利用可能である。また、２つの通信システムだけではなく、例えば分波回路を更に多段に分岐する態様をとることにより、より多数の通信システムに対応可能となる。マルチバンド通信装置としては、例えば携帯電話に代表される無線通信機器、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）、プリンタやハードディスク、ブロードバンドルータ等のＰＣの周辺機器、ＦＡＸ、冷蔵庫、標準テレビ（ＳＤＴＶ）、高品位テレビ（ＨＤＴＶ）、カメラ、ビデオ、等の家庭内電子機器などに展開が出来る。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の実施形態に係るバンドパスフィルタの電極配置を示すための分解斜視図である。
【図２】積層基板の共振線路の接続状態を積層基板側方から透視的に見た模式図である。
【図３】共振線路を形成する線路同士の重なり状態を示す図である。
【図４】本発明の実施形態に係るバンドパスフィルタの等価回路図である。
【図５】本発明の実施形態に係るフロントエンドモジュールの等価回路図である。
【図６】本発明の実施形態に係るフロントエンドモジュールのシート展開図である。
【図７】本発明の実施形態に係るフロントエンドモジュールにおけるバンドパスフィルタの配置を示す図である。
【符号の説明】
【００５４】
ｃｂ１、ｃｂ６：入出力容量
ｃｂ２、ｃｂ５：接地容量
ｃｂ３、ｃｂ４：結合容量
ｃｂ１ａ、ｃｂ２ａ、ｃｂ５ａ、ｃｂ６ａ：容量電極
ｃｂ１ｂ、ｃｂ２ｂ、ｃｂ５ｂ、ｃｂ６ｂ：容量電極
ｌｂ１，ｌｂ２：共振線路
ｌｂ１ａ〜ｌｂ１ｅ，ｌｂ２ａ〜ｌｂ２ｅ：線路
ＧＮＤ：グランド電極
Ｐ１、Ｐ２：入出力ポート
ｐ１、ｐ２：入出力電極
１：ビア導体
【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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