特許第6852356号(P6852356)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2022.1.31 β版

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6852356
(24)【登録日】2021年3月15日
(45)【発行日】2021年3月31日
(54)【発明の名称】積層型フィルタ
(51)【国際特許分類】
   H03H 7/01 20060101AFI20210322BHJP
   H01F 27/00 20060101ALI20210322BHJP
   H01F 17/00 20060101ALI20210322BHJP
   H03H 7/075 20060101ALI20210322BHJP
   H03H 7/46 20060101ALI20210322BHJP
【FI】
   H03H7/01 Z
   H01F27/00 S
   H01F17/00 D
   H03H7/075 Z
   H03H7/46 A
【請求項の数】5
【全頁数】10
(21)【出願番号】特願2016-219048(P2016-219048)
(22)【出願日】2016年11月9日
(65)【公開番号】特開2018-78450(P2018-78450A)
(43)【公開日】2018年5月17日
【審査請求日】2019年8月9日
(73)【特許権者】
【識別番号】000003067
【氏名又は名称】TDK株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100088155
【弁理士】
【氏名又は名称】長谷川 芳樹
(74)【代理人】
【識別番号】100113435
【弁理士】
【氏名又は名称】黒木 義樹
(74)【代理人】
【識別番号】100124062
【弁理士】
【氏名又は名称】三上 敬史
(72)【発明者】
【氏名】北見 学
【審査官】 石田 昌敏
(56)【参考文献】
【文献】 特開2003−273689(JP,A)
【文献】 特開2010−141859(JP,A)
【文献】 特開2016−187005(JP,A)
【文献】 特開2010−177380(JP,A)
【文献】 特開平08−046472(JP,A)
【文献】 特開2001−085227(JP,A)
【文献】 特開2001−156569(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
H03H 5/00− 7/13
H01F 17/00
H01F 27/00
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数の絶縁体層が積層されることにより形成された素体と、
前記素体の外表面に配置された入力端子、第1出力端子及びグランド端子と、を備え、
前記素体内には、
前記入力端子と前記第1出力端子とを接続する線路に設けられ、第1インダクタ及び第1キャパシタを含んで構成された第1LC共振回路と、
一端が前記グランド端子に接続されると共に、他端が開放されている開放インダクタと、が設けられており、
前記開放インダクタは、前記第1インダクタと対向して配置されており、
複数の前記絶縁体層が積層されている方向において、前記第1キャパシタ、前記開放インダクタ及び前記第1インダクタの順に配置されている、積層型フィルタ。
【請求項2】
前記開放インダクタと前記第1インダクタとは、複数の前記絶縁体層が積層されている方向で互いに隣り合っている、請求項1に記載の積層型フィルタ。
【請求項3】
前記第1インダクタ及び前記開放インダクタのそれぞれは、複数の前記絶縁体層が積層されている方向に沿った方向を軸心にループ状に構成されており、
前記軸心に沿った方向から見て、前記第1インダクタの内側の幅と、前記開放インダクタの内側の幅とが同じである、請求項2に記載の積層型フィルタ。
【請求項4】
前記第1LC共振回路は、前記入力端子から入力された信号において、第1の周波数帯域内の周波数の第1の信号と、前記第1の周波数帯域よりも高い周波数帯域である第2の周波数帯域内の周波数の第2の信号のうちの、前記第2の信号を減衰させ、
前記素体内には、前記入力端子と前記第1出力端子とを接続する前記線路に設けられ、第2インダクタ及び第2キャパシタを含んで構成されると共に、前記入力端子から入力された前記信号において、前記第1の信号を減衰させる第2LC共振回路が設けられている、請求項1〜3のいずれか一項に記載の積層型フィルタ。
【請求項5】
前記素体の前記外表面に配置された第2出力端子を備え、
前記素体内には、前記入力端子と前記第2出力端子とを接続する線路に設けられ、第3インダクタ及び第3キャパシタを含んで構成された第3LC共振回路が設けられている、請求項1〜4のいずれか一項に記載の積層型フィルタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、積層型フィルタに関する。
【背景技術】
【0002】
従来の積層型フィルタとして、例えば、特許文献1に記載のものが知られている。特許文献1に記載の積層型フィルタは、直列に接続されて、入力端子と出力端子との間に設けられた第1のインダクタ及び第2のインダクタと、第1のインダクタに並列に接続された第1のキャパシタと、第2のインダクタに並列に接続された第2のキャパシタと、第3〜第5のキャパシタと、第3〜第5のインダクタと、を備える。第1インダクタの出力端及び入力端は、直列に接続された第3のキャパシタ及び第3のインダクタを介してグランドに接続されている。第1のインダクタの入力端は、直列に接続された第4のキャパシタ及び第4のインダクタを介してグランドに接続されている。第2のインダクタの出力端は、直列に接続された第6のキャパシタ及び第6のインダクタを介してグランドに接続されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2009−182377号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
従来の積層型フィルタでは、インダクタとキャパシタとにより構成されるLC共振回路を複数設けることにより、減衰領域の拡大を図っている。しかしながら、LC共振回路を複数設ける場合、構成が複雑化すると共に大型化する。積層型フィルタのサイズによっては、LC共振回路を複数設けるスペースを確保できない場合がある。
【0005】
本発明は、小型化を図りつつ、減衰帯域の拡大を図ることができる積層型フィルタを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の一側面に係る積層型フィルタは、複数の絶縁体層が積層されることにより形成された素体と、素体の外表面に配置された入力端子、第1出力端子及びグランド端子と、を備え、素体内には、入力端子と第1出力端子とを接続する線路に設けられ、第1インダクタ及び第1キャパシタを含んで構成された第1LC共振回路と、一端がグランド端子に接続されると共に、他端が開放されている開放インダクタと、が設けられており、開放インダクタは、第1出力端子又は第1インダクタと対向して配置されている。
【0007】
本発明の一側面に係る積層型フィルタでは、素体内に、一端がグランド端子に接続されると共に、他端が開放されている開放インダクタが設けられている。開放インダクタは、第1出力端子又は第1インダクタと対向して配置されている。これにより、開放インダクタと第1出力端子又はインダクタとの間には、容量が形成される。また、開放インダクタは、自身が浮遊容量を有している。これにより、積層型フィルタには、入力端子と第1出力端子とを接続する線路に対して並列接続されるLC回路と同等の回路が形成される。したがって、積層型フィルタでは、LC共振器を複数設けなくても、LC共振回路を複数設けた場合と同様の減衰特性を得ることができる。これにより、積層型フィルタでは、小型化を図りつつ、減衰特性の拡大を図ることができる。
【0008】
一実施形態においては、開放インダクタと第1インダクタとは、複数の絶縁体層が積層されている方向で互いに隣り合っていてもよい。この構成では、開放インダクタと第1インダクタとの間に容量を形成することができる。
【0009】
一実施形態においては、第1インダクタ及び開放インダクタのそれぞれは、複数の絶縁体層が積層されている方向に沿った方向を軸心にループ状に構成されており、軸心に沿った方向から見て、第1インダクタの内側の幅と、開放インダクタの内側の幅とが同じであってもよい。この構成では、第1インダクタの磁束を開放インダクタが阻害することを抑制できる。したがって、Q値の低下を抑制できるため、特性の低下を抑制できる。
【0010】
一実施形態においては、第1LC共振回路は、入力端子から入力された信号において、第1の周波数帯域内の周波数の第1の信号と、第1の周波数帯域よりも高い周波数帯域である第2の周波数帯域内の周波数の第2の信号のうちの、第の信号を減衰させ、素体内には、入力端子と第1出力端子とを接続する線路に設けられ、第2インダクタ及び第2キャパシタを含んで構成されると共に、入力端子から入力された信号において、の信号を減衰させる第2LC共振回路が設けられていてもよい。このように、複数のフィルタを構成する場合には、開放インダクタを設ける構成が特に有効となる。
【0011】
一実施形態においては、素体の外表面に配置された第2出力端子を備え、素体内には、入力端子と第2出力端子とを接続する線路に設けられ、第3インダクタ及び第3キャパシタを含んで構成された第3LC共振回路が設けられていてもよい。この構成では、ダイプレクサを構成できる。このように、複数のフィルタを形成する場合には、開放インダクタを設ける構成が特に有効となる。
【発明の効果】
【0012】
本発明の一側面によれば、小型化を図りつつ、減衰帯域の拡大を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
図1図1は、一実施形態に係る積層型フィルタの等価回路を示す図である。
図2図2は、積層型フィルタを示す斜視図である。
図3図3は、素体の分解斜視図である。
図4図4は、素体内の構成を示す斜視図である。
図5図5は、図4に示す素体内の構成を積層方向から見た図である。
図6図6は、積層型フィルタの特性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明において同一又は相当要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
【0015】
一実施形態に係る積層型フィルタの構造を説明するために、積層型フィルタの回路構成について説明する。図1に示されるように、積層型フィルタ1は、信号が入力される入力端子TINと、信号が出力される第1出力端子TOUT1と、信号が出力される第2出力端子TOUT2と、入力端子TINと第1出力端子TOUT1とを接続する線路S1に設けられる第1フィルタFと、入力端子TINと第2出力端子TOUT2とを接続する線路S2に設けられる第2フィルタFと、開放インダクタLOPENと、を備えている。積層型フィルタ1は、ダイプレクサである。
【0016】
第1フィルタF1は、第1LC共振回路(特許請求の範囲における第2LC共振回路)RC1と、第2LC共振回路(特許請求の範囲における第1LC共振回路)RC2と、開放インダクタLOPENと、を有する。第1LC共振回路RC1は、インダクタ(第2インダクタ)L1及び3つのキャパシタ(第2キャパシタ)C11,C12,C13を含んで構成されている。第1LC共振回路RC1は、ハイパスフィルタを構成している。第1LC共振回路RC1は、第1の周波数帯域内の周波数の第1の信号と、第1の周波数帯域よりも高い周波数帯域である第2の周波数帯域内の周波数の第2の信号のうちの、第の信号を減衰させる。
【0017】
第2LC共振回路RC2は、インダクタ(第1インダクタ)L2及びキャパシタ(第1キャパシタ)C2が並列に接続されて構成されている。第2LC共振回路RC2は、ローパスフィルタを構成している。第2LC共振回路RC2は、第1の信号と第2の信号のうちの、第の信号を減衰させる。
【0018】
第2フィルタFは、第3LC共振回路RC3と、第4LC共振回路RC4と、キャパシタCと、を有する。第3LC共振回路RC3と第4LC共振回路RC4とは、直列に接続されている。第3LC共振回路RC3は、インダクタ(第3インダクタ)L3及びキャパシタ(第3キャパシタ)C3が並列に接続されて構成されている。第4LC共振回路RC4は、インダクタ(第3インダクタ)L4及びキャパシタ(第3インダクタ)C4が並列に接続されて構成されている。第3LC共振回路RC3及び第4LC共振回路RC4は、ローパスフィルタを構成している。キャパシタCは、一端が第3LC共振回路RC3と第4LC共振回路RC4との間に接続されていると共に、他端がグランド端子Gに接続されている。
【0019】
開放インダクタLOPENは、一端がグランド端子Gに接続されていると共に、他端が開放されている。
【0020】
続いて、積層型フィルタ1の構造について説明する。図2に示されるように、積層型フィルタ1は、素体2と、第1端子電極4と、第2端子電極5と、第3端子電極6と、第4端子電極7と、第5端子電極8と、第6端子電極9と、を備えている。
【0021】
素体2は、直方体形状を呈している。素体2は、その外表面として、互いに対向する一対の端面2a,2bと、一対の端面2a,2bの間を連結するように延びており且つ互いに対向している一対の主面2c,2dと、一対の主面2c,2dの間を連結するように延びており且つ互いに対向している一対の側面2e,2fと、を有している。主面2dは、例えば積層型フィルタ1を図示しない他の電子機器(例えば、回路基板、又は、電子部品等)に実装する際、他の電子機器と対向する面として規定される。
【0022】
各端面2a,2bの対向方向と、各主面2c,2dの対向方向と、各側面2e,2fの対向方向とは、互いに略直交している。なお、直方体形状には、角部及び稜線部が面取りされている直方体の形状、及び、角部及び稜線部が丸められている直方体の形状が含まれる。
【0023】
素体2は、複数の絶縁体層10(図3参照)が積層されることによって構成されている。各絶縁体層は6、素体2の各主面2c,2dの対向方向に積層されている。すなわち、各絶縁体層10の積層方向は、素体2の各主面2c,2dの対向方向と一致している。以下、各主面2c,2dの対向方向を「積層方向」ともいう。各絶縁体層10は、略矩形形状を呈している。実際の素体2では、各絶縁体層10は、その層間の境界が視認できない程度に一体化されている。
【0024】
各絶縁体層10は、例えば、誘電体材料(BaTiO系材料、Ba(Ti,Zr)O系材料、(Ba,Ca)TiO系材料、ガラス材料、又はアルミナ材料など)を含むセラミックグリーンシートの焼結体から構成される。実際の素体2では、各絶縁体層10は、層間の境界が視認できない程度に一体化されている。
【0025】
第1端子電極4、第2端子電極5及び第3端子電極6は、素体2の側面2e側に配置されている。第1端子電極4、第2端子電極5及び第3端子電極6は、側面2eの一部を素体2の積層方向に沿って覆うように形成されていると共に、主面2cの一部と主面2dの一部とに形成されている。第1端子電極4は、端面2b側に位置し、第3端子電極6は、端面2a側に位置している。第2端子電極5は、第1端子電極4と第3端子電極6との間に位置している。
【0026】
第4端子電極7、第5端子電極8及び第6端子電極9は、素体2の側面2f側に配置されている。第4端子電極7、第5端子電極8及び第6端子電極9は、側面2fの一部を素体2の積層方向に沿って覆うように形成されていると共に、主面2cの一部と主面2dの一部とに形成されている。第4端子電極7は、端面2b側に位置し、第6端子電極9は、端面2a側に位置している。第5端子電極8は、第4端子電極7と第6端子電極9との間に位置している。
【0027】
各端子電極4〜9は、導電材(たとえば、Ag又はPdなど)を含んでいる。各端子電極4〜9は、導電性材料(たとえば、Ag粉末又はPd粉末など)を含む導電性ペーストの焼結体として構成される。各端子電極4〜9の表面にはめっき層が形成されている。めっき層は、たとえば電気めっきにより形成される。めっき層は、Cuめっき層、Niめっき層、及びSnめっき層からなる層構造、又は、Niめっき層及びSnめっき層からなる層構造などを有する。
【0028】
本実施形態では、第1端子電極4は、図1に示すグランド端子Gを構成している。第2端子電極5は、入力端子TINを構成している。第3端子電極6は、グランド端子Gを構成している。第4端子電極7は、第2出力端子TOUT2を構成している。第5端子電極8は、グランド端子Gを構成している。第6端子電極9は、第1出力端子TOUT1を構成している。
【0029】
積層型フィルタ1は、第1フィルタFと、第2フィルタFと、開放インダクタLOPENと、を素体2内に備えている。
【0030】
図1に示されるように、第1フィルタFは、第1LC共振回路RC1と、第2LC共振回路RC2と、を有する。第1LC共振回路RC1は、インダクタL1及び3つのキャパシタC1,C1,C1を含んで構成されている。キャパシタC1とキャパシタC1とは、直列に接続されている。キャパシタC1とキャパシタC1及びキャパシタC1とは、並列に接続されている。第2LC共振回路RC2は、インダクタL2及びキャパシタC2を含んで構成されている。
【0031】
インダクタL1は、図3及び図4に示されるように、コイル導体12と、コイル導体15と、コイル導体17と、により構成されている。インダクタL1は、積層方向に沿った方向を軸心にループ状に構成されている。コイル導体12の一端は、第5端子電極8に接続されている。コイル導体17の一端は、スルーホール導体により、内部電極28及び内部電極31に電気的に接続されている。コイル導体12及びコイル導体17は、例えば、Ag及びPdの少なくとも一方を導電性材料として含んで形成される。コイル導体12及びコイル導体17は、導電性材料としてAg及びPdの少なくとも一方を含む導電ペーストの焼結体として構成される。以下の説明において、コイル導体及び内部電極は、同様に形成される。
【0032】
キャパシタC1は、内部電極32と、内部電極34と、により構成されている。内部電極34は、第2端子電極5に接続されている。キャパシタC1は、内部電極31と、内部電極34と、により構成されている。キャパシタC1は、内部電極28と、内部電極32と、により構成されている。
【0033】
インダクタL2は、コイル導体13と、コイル導体16と、コイル導体18と、により構成されている。インダクタL2は、積層方向に沿った方向を軸心にループ状に構成されている。コイル導体18の一端は、スルーホール導体により、内部電極32に電気的に接続されている。キャパシタC2は、内部電極32と、内部電極35と、により構成されている。内部電極35は、第6端子電極9に接続されている。
【0034】
第2フィルタFは、第3LC共振回路RC3と、第4LC共振回路RC4と、キャパシタCと、を有する。第3LC共振回路RC3は、インダクタL3及びキャパシタC3を含んで構成されている。第4LC共振回路RC4は、インダクタL4及びキャパシタC4を含んで構成されている。
【0035】
インダクタL3は、コイル導体11と、コイル導体14と、により構成されている。インダクタL3は、積層方向に沿った方向を軸心にループ状に構成されている。コイル導体11の一端は、第2端子電極5に接続されている。キャパシタC3は、内部電極26と、内部電極27と、により構成されている。内部電極26は、第2端子電極5に接続されている。内部電極27は、スルーホール導体により、コイル導体22に電気的に接続されている。
【0036】
インダクタL4は、コイル導体19と、コイル導体22と、により構成されている。インダクタL4は、積層方向に沿った方向を軸心にループ状に構成されている。コイル導体22の一端は、コイル導体14の一端にスルーホール導体により電気的に接続されている。キャパシタC4は、内部電極30と、内部電極27及び内部電極33と、により構成されている。内部電極30は、第4端子電極7に接続されている。
【0037】
キャパシタCは、内部電極29及び内部電極36と、内部電極27及び内部電極33と、により構成されている。内部電極29は、第1端子電極4に接続されている。内部電極36は、第1端子電極4及び第5端子電極8に接続されている。
【0038】
開放インダクタLOPENは、コイル導体20と、コイル導体23と、コイル導体24と、コイル導体25と、により構成されている。開放インダクタLOPENは、積層方向に沿った方向を軸心にループ状に構成されている。コイル導体20の一端は、第3端子電極6に接続されている。開放インダクタLOPENは、第2LC共振回路RC2のインダクタL2と対向する位置に配置されている。すなわち、開放インダクタLOPENとインダクタL2とは、積層方向で互いに隣り合っている。具体的には、開放インダクタLOPENのコイル導体20は、絶縁体層10を挟んで、インダクタL2のコイル導体18と対向する(素体2の積層方向から見て重なる)位置に配置されている。
【0039】
図5に示されるように、開放インダクタLOPEN及びインダクタL2の軸心に沿った方向から見て、開放インダクタLOPENの内側の幅W1は、インダクタL2の幅W2と同等である。具体的には、素体2における一対の端面2a,2bの対向方向において、開放インダクタLOPENを構成するコイル導体20、コイル導体23及びコイル導体24の内縁の間の距離である幅W1は、インダクタL2を構成するコイル導体13、コイル導体16及びコイル導体18の内縁の距離である幅W2と同等である。
【0040】
以上説明したように、本実施形態に係る積層型フィルタ1では、素体2内に、一端が第3端子電極6(グランド端子)に接続されると共に、他端が開放されている開放インダクタLOPENが設けられている。開放インダクタLOPENは、インダクタL2と対向して配置されている。これにより、開放インダクタLOPENとインダクタL2との間には、容量が形成される。また、開放インダクタLOPENは、自身が浮遊容量を有している。これにより、積層型フィルタ1には、第2端子電極5(入力端子)と第6端子電極9(第1出力端子)とを接続する線路に対して並列接続されるLC回路と同等の回路が形成される。したがって、積層型フィルタ1では、LC共振器を複数設けなくても、図6において破線で囲った部分に示されるように、LC共振回路を複数設けた場合と同様の減衰特性を得ることができる。これにより、積層型フィルタ1では、小型化を図りつつ、減衰特性の拡大を図ることができる。
【0041】
本実施形態に係る積層型フィルタ1では、インダクタL2及び開放インダクタLOPENのそれぞれは、積層方向に沿った方向を軸心にループ状に構成されている。積層型フィルタ1では、軸心に沿った方向から見て、インダクタL2の内側の幅W2と、開放インダクタLOPENの内側の幅W1とが同じである。この構成では、インダクタL2の磁束を開放インダクタLOPENが阻害することを抑制できる。したがって、Q値の低下を抑制できるため、積層型フィルタ1の特性の低下を抑制できる。
【0042】
本実施形態に係る積層型フィルタ1では、素体2内には、第1フィルタFとして第1LC共振回路RC1が設けられている。第1LC共振回路RC1は、ハイパスフィルタである。このように、複数のフィルタを構成する場合には、開放インダクタLOPENを設ける構成が特に有効となる。
【0043】
以上、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明は必ずしも上述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
【0044】
上記実施形態では、積層型フィルタ1が、第1フィルタF及び第2フィルタFを備えるダイプレクサである形態を一例に説明した。しかし、積層型フィルタは、第1フィルタFのみを備える構成であってもよい。更には、積層型フィルタは、第1フィルタFにおける第2LC共振回路RC2のみを備える構成であってもよい。
【0045】
上記実施形態では、開放インダクタLOPENとインダクタL2とにより容量が形成される形態を一例に説明した。しかし、開放インダクタLOPENと第6端子電極9とにより容量が形成されてもよい。この場合、開放インダクタLOPENと第6端子電極9とが対向して配置されればよい。
【0046】
上記実施形態では、開放インダクタLOPEN及びインダクタL2の軸心に沿った方向から見て、開放インダクタLOPENの内側の幅W1は、インダクタL2の幅W2と同等である形態を一例に説明した。
【0047】
上記実施形態では、各端子電極4〜6が側面2e及び主面2c,2dに配置され、各端子電極7〜9が側面2f及び主面2c,2dに配置される形態を一例に説明した。しかし、各端子電極4〜9の形状(配置形態)はこれに限定されない。
【符号の説明】
【0048】
1…積層型フィルタ、2…素体、4…第1端子電極(グランド端子)、5…第2端子電極(入力端子)、6…第3端子電極(グランド端子)、7…第4端子電極(第2出力端子)、8…第5端子電極(グランド端子)、9…第6端子電極(第1出力端子)、10…絶縁体層、C1〜C1…キャパシタ(第2キャパシタ)、C2…キャパシタ(第1キャパシタ)、C3,C4…キャパシタ(第3キャパシタ)、L1…インダクタ(第2インダクタ)L2…インダクタ(第1インダクタ)、L3,L4…インダクタ(第3インダクタ)、RC1…第1LC共振回路(第2LC共振回路)、RC2…第2LC共振回路(第1LC共振回路)、RC3…第3LC共振回路、S1,S2…線路、W1,W2…幅。
図1
図2
図3
図4
図5
図6