带通滤波器、高频部件以及通信装置的制作方法

专利名称：带通滤波器、高频部件以及通信装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种带通滤波器、以及利用该带通滤波器的高频部件和通信装置，该 带通滤波器被使用于诸如便携式电话机等移动体通信设备或电子电器设备之间进行无线 传输的无线局域网(LAN)等的无线通信装置等。
背景技术：
当前基于以IEEE802. 11规格为代表的无线LAN的数据通信正被广泛地利用。无 线LAN作为代替诸如个人计算机(PC)、打印机或硬盘等的PC的周边设备、FAX、标准电视机 (SDTV)、高清电视机(HDTV)、便携式电话机等的电子设备、机动车内或飞机内的有线通信的 信号传输手段，正不断被应用。用在这样的无线LAN的多波段通信装置中的高频电路包括在通信频带不同的两 个通信系统(例如，IEEE802. Ila和IEEE802. Ilb以及/或者IEEE802. Ilg)中可进行收发 的一根天线；和切换发送端电路以及接收端电路之间的连接的高频开关，来进行两个通信 系统的发送端电路以及接收端电路的切换。伴随无线装置的小型化以及高性能化，对具体 实现高频电路的高频部件，一体化以及小型化的要求也变得强烈。在这样的高频电路中，使规定频带的信号选择性地通过的带通滤波器是重要的电 路。带通滤波器配置在天线电路的前端、收发电路之间等处，用于去除位于通过频带的外侧 的不需要的波。对带通滤波器，不仅要求在通过频带附近的陡峭的滤波特性，还在高次谐波 频带那样远离通过频带的频带上要求高的衰减量。在此基础上，还要求小型化以及高性能 化。W02008/066198公开了一种小型的层叠型带通滤波器，其包括三个谐振器，通过对 构成各谐振器的谐振线路在多层上形成的电极进行并联连接而构成。这种构成的带通滤波 器由于低阻抗以及低插入损耗而具有好的衰减特性。然而，在这种带通滤波器中，谐振线路 是由多个传输线路构成，故在传输线路之间会产生电磁耦合。因此，若按照小型化的要求来 缩小谐振线路的间隔，则电磁耦合变得过强，插入损耗会增大。这样，W02008/066198的带 通滤波器将不能保持低插入损耗而实现小型化。另外，由于谐振线路分布在多个电介质层 而形成，故还有这样的问题因层叠错移而造成谐振线路的层叠方向配置会错移，滤波特性 会发生变动。

发明内容
因此，本发明的第一目的在于，提供一种带通滤波器、利用该带通滤波器的高频部 件以及通信装置，其不仅在通过频带附近，而且在高频侧具有好的衰减特性。本发明的第二目的在于，提供一种带通滤波器、利用该带通滤波器的高频部件以 及通信装置，其能够实现低损耗和小型化。本发明的带通滤波器，在由多个电介质层构成的层叠基板内，包括配置在两个输 入输出端子之间的两个以上的谐振器，该带通滤波器的特征在于，各谐振器由谐振线路和与其一端连接的谐振电容构成，形成所述谐振电容的电容电极和所述谐振线路，从层叠方 向看时，隔着覆盖带通滤波器的整个构成部分的平面形状的接地电极，配置在不同的电介 质层上，在连接所述两个输入输出端子的谐振器的每一个中，所述谐振线路和所述谐振电 容之间的路径、与所述输入输出端子之间的连接点位于比所述谐振线路更靠近所述谐振电 容的层叠方向位置。根据这种构成，能够使从输入输出端子到谐振电容之间的通孔(via)导体变短， 能够减少从输入输出端子看来到谐振电容的寄生电感。带通滤波器相比通过频带，在高频 侧谐振电容的阻抗接近短路，从而得到高的衰减量，但若通孔导体的寄生电感较大，则谐振 电容的阻抗在高频侧不能充分地成为短路。根据本发明的构成，能够抑制寄生电感，不仅在 通过频带附近，而且在高频侧也得到高的衰减量。在所述带通滤波器中，两个输入输出端子优选在配置有形成谐振电容的电容电极 的电介质层上与所述路径连接。根据这种构成，由于输入输出端子与谐振电容不经由通孔 导体直接连接，故从输入输出端子看来，能够使到谐振电容的通孔导体的寄生电感最小，从 而在高频侧能够进一步得到高的衰减量。在所述带通滤波器中，优选使各谐振线路的一端经由通孔导体与各谐振电容连 接，各谐振线路的另一端经由通孔导体与所述接地电极连接。根据这种构成，通孔导体作为 构成谐振线路的一部分的电感器产生功能。因此，能够使为了得到谐振所需的谐振线路变 短，有利于带通滤波器的小型化以及低损耗化。所述带通滤波器优选包括对谐振线路之间进行耦合的耦合电容，形成谐振电容的 电容电极以及形成耦合电容的电容电极均隔着形成了所述接地电极的相同的电介质层，配 置在与所述谐振线路不同的电介质层上。根据这种构成，谐振线路和电容电极由接地电极 完全分离，故能够减少谐振线路与电容电极之间的寄生电容，实现带通滤波器的宽带化以
及高衰减量化。在所述带通滤波器中，优选使形成谐振电容的电容电极以及形成耦合电容的电容 电极均夹在两个接地电极之间。这样，能够用接地电极分离耦合电容以外的不需要的寄生 电容，能够实现带通滤波器的进一步的宽带化以及高衰减量化。在所述带通滤波器中，所述耦合电容优选由与欲耦合的谐振线路连接的多个对置 电容电极形成，在从层叠方向看时，一个电容电极的对置部包括边沿地覆盖另一个电容电 极的对置部。在此，所谓的“包括边沿地覆盖”指的是从层叠方向看，按照一方的电容电极 的对置部分将另一方的电容电极的对置部分包含在内侧的方式，配置两电容电极。例如， 在电容电极为矩形的情况下，一方的电容电极的对置部分相比另一方的电容电极的对置部 分，将其宽度以及长度均设置得更大。根据这种构成，即使有层叠错移，电容电极的对置面 积也不会发生变化，故能够抑制特性变动。在所述带通滤波器中，优选将所述谐振线路并排设置以使相邻两者电磁耦合，各 谐振线路通过将分布多层而形成的多个带状导体图案(pattern)的两端进行连接而构成， 将这些带状导体图案的一部分配置在相同的电介质层上，剩余的部分配置在不同的电介质 层上，以使相邻的谐振线路在层叠方向上错开配置。根据这种构成，由于会减弱级数不同的 相邻的谐振线路的耦合，故能够为了带通滤波器的小型化而缩小谐振线路的间隔。另外，即 使有层叠错移，相邻的谐振线路的层间的电磁耦合也少，故能够抑制基于层叠错移的特性变动。所述带通滤波器优选具有在层叠方向上错开的三个以上的平行的谐振线路。根据 此构成，能够使构成谐振线路的带状导体图案之间进一步接近，从而能够使带通滤波器小 型化。另外，即使有层叠错移，也能够减少相邻的谐振线路的层间的电磁耦合。谐振线路可 以在层叠方向上依次错开，但为了减少构成谐振线路所需的层数，优选在层叠方向上交替 地错开。所述带通滤波器优选具有对多个谐振线路进行耦合的耦合电容，所述耦合电容， 通过使与欲耦合的谐振线路连接的多个电容电极对置而形成，所述多个电容电极，优选隔 着所述接地电极，形成在与形成了所述谐振线路的电介质层不同的电介质层上。根据这种 构成，即使缩小谐振线路的间隔，也能够不受制约地以高设计自由度来形成耦合电容。从层叠方向看所述带通滤波器时，优选使所述耦合电容的一个电容电极的对置部 包括边沿地覆盖另一个电容电极的对置部。根据这种构成，即使发生层叠错移，电容电极的 对置面积也不会变化，从而能够抑制特性变动。本发明的高频部件具有通信装置用高频电路，其特征在于，所述高频电路由形成 了电极图案的多个电介质层所构成的层叠体、和搭载在所述层叠体的表面的元件构成，并 且，具有上述带通滤波器。本发明的通信装置，其特征在于，具有上述高频部件。本发明的带通滤波器不仅在通过频带附近，而且在高频侧也具有好的衰减特性。


图1(a)是表示构成本发明的一实施方式的带通滤波器的层叠基板内的导体图案 的展开图。图1(b)是表示图1(a)所示的带状导体图案的配置的截面图。图1(c)是表示带状导体图案未在层叠方向上交替地错开配置的一例的截面图。图1(d)是表示带状导体图案未在层叠方向上交替地错开配置的其他例的截面 图。图2是表示图1 (a)所示的带通滤波器的等效电路的图。图3是表示构成本发明的其他实施方式的带通滤波器的层叠基板内的导体图案 的展开图。图4是表示构成本发明的其他实施方式的带通滤波器的层叠基板内的导体图案 的展开图。图5(a)是表示图1(a)所示的带通滤波器的衰减特性的图。图5(b)是表示现有技术的带通滤波器的衰减特性的图。图6是表示构成本发明的其他实施方式的带通滤波器的层叠基板内的导体图案 的展开图。图7是表示图6所示的带通滤波器的等效电路的图。图8是表示构成本发明的其他实施方式的带通滤波器的层叠基板内的导体图案 的展开图。图9是表示图8所示的带通滤波器的等效电路的图。
图10是表示构成本发明的其他实施方式的带通滤波器的层叠基板内的导体图案 的展开图。图11是表示本发明的高频部件的一例的等效电路的图。
具体实施例方式以下，参照附图详细说明本发明的各实施方式，但本发明不局限于这些实施方式， 另外，若各实施方式的说明没有特别的提示，则也能应用到其他实施方式。本发明的带通滤 波器是由具有导体图案的多个电介质层组成的层叠基板构成的层叠带通滤波器，在两个输 入输出端子之间包括两个以上的谐振器。各谐振器由诸如谐振线路和与其一端连接的谐振 电容构成。图1(a)表示构成本发明的一实施方式的层叠型带通滤波器的各层的导体图案， 图2表示图1(a)所示的带通滤波器的等效电路的一例。此带通滤波器包括由谐振线路和 谐振电容构成的三个谐振器。将第一 第三谐振线路Ll L3并排设置以使相邻的两者电 磁耦合。在作为电感元件的各谐振线路的一端连接有作为接地电容的谐振电容Cl C3， 而另一端直接接地，从而构成谐振器。在与谐振电容的连接关系中，第二(中央)的谐振线 路L2和谐振电容C2之间的连接方向、与其两侧的第一以及第三的谐振线路Li、L3和谐振 电容Cl、C3之间的连接方向相反。与第一谐振线路Ll和谐振电容Cl之间的连接点Jl连 接有一方的输入输出端子P1，与第三谐振线路L3和谐振电容C3之间的连接点J2连接有另 一方的输入输出端子P2。在连接点Jl与连接点J2之间，作为对谐振线路Ll和谐振线路 L3进行耦合的电容，连接有隔直电容C4。然而，本发明的带通滤波器的等效电路不局限于 图2，还可以有其他的构成。例如，谐振线路的数目不局限于三个，还可以是两个或者四个以 上。另外，谐振线路的方向也不受限制，可以全部是相同的方向，也可以是在三个谐振线路 之中，仅边上一个的方向相反。然而，若设置方向交替的谐振线路，则谐振电容形成的自由 度会变高，这对带通滤波器的小型化有利。可以将输入输出电容与各输入输出端子PI、P2 连接，而作为耦合电容，可以不仅利用隔直电容，还可以利用对相邻的谐振线路进行耦合的 级间的耦合电容。谐振线路、谐振电容以及耦合电容的构成根据必要的特性等，能够酌情改 变。图1(a)所示的本发明的带通滤波器由10层的电介质层构成。在最上面的第1层 和最下面的第10层分别形成有接地电极1、14，在第6层以及第8层也分别形成有接地电极 6、10。夹在具有平面形状的接地电极的第1层与第6层之间的第2层 第5层上形成有构 成作为电感元件产生功能的谐振线路的带状导体图案3 5，在夹在具有平面形状的接地 电极6、14的第6层与第10层之间的第7层 第9层上形成有电容电极图案。图中，带对 角线的小的四边形表示通孔导体，无对角线的小的四边形表示连接通孔导体的部分。沿形 成在第1层、第6层以及第8层上的接地电极1、6、10的四边设置成一列的通孔导体与第10 层的接地电极14连接。通孔电极的列围住构成带通滤波器的区域整体，抑制与外部之间的 干扰。此外，虽未图示，内层的接地电极经由通孔导体等与表面或者背面的接地端子连接。并联配置的谐振线路Ll L3的每一个，通过将分布在多层上所形成的多个带状 导体图案的两端经由通孔导体进行直接连接而构成。通过将谐振线路设置成并联来降低电 阻，从而抑制插入损耗的降低。分别构成第一以及第三谐振线路L1、L3的带状导体图案3、5分布在第2层 第4层的电介质层上而形成，构成第二谐振线路L2的带状导体图案4分 布在第3层 第5层上而形成。即，相邻的谐振线路的多个带状导体图案的一部分配置在 相同的电介质层(第3层以及第4层)上，剩余的配置在不同的电介质层(第2层以及第 5层)上。第一 第三谐振线路Ll L3的带状导体图案可以是相同形状。
这样，将相邻的谐振线路错开一层来进行配置，在第3层和第4层上实现了三个谐 振线路的耦合。根据这样的构成，相比将第一 第三的谐振线路Ll L3的带状导体图案 全部配置到相同的电介质层的情况，整体的电磁耦合变弱，故能够使带状导体图案之间进 一步接近，从而能够使带通滤波器小型化。此外，若将带状导体的图案全部形成在其他层 上，则电磁耦合反而变得过弱。在将谐振线路用分布在多层上的并联线路来构成的情况下， 若有电介质层的层叠错移，则相邻的谐振线路的电磁耦合会在设置在不同的电介质层上的 带状导体图案之间发生，其结果是，带通滤波器的特性有发生变化的可能性。对此，若如图 1 (a)所示，将相邻的谐振线路在层叠方向上错开进行配置，则即使有层叠错移，也能够减少 相邻的谐振线路的层间的电磁耦合。因此，将相邻的谐振线路在层叠方向上错开并按级数 不同地进行配置的构成，在抑制因层叠错移造成的特性变动方面有利。若将第一谐振线路、第二谐振线路以及第三谐振电路在相同的层叠方向上依次错 开，则电介质层的数目将变多，故优选如图1(a)以及图1(b)所示，将相邻的谐振线路在层 叠方向上交替地错开。根据此配置，在诸如错开一层的情况下，仅增加1个电介质层即可， 能够抑制带通滤波器的高度的增加。其结果是，能够使带状导体图案之间进一步接近，从而 能够使带通滤波器小型化。另外，即使有层叠错移，也能够减少相邻的谐振线路的层间的电 磁耦合。即使是相邻的谐振电路在层叠方向上交替地错开的情况，若错开变成两层份，则如 图1(c)所示，也有必要增加两个电介质层。在相邻的谐振线路在层叠方向上依次错开的情 况下，如图1(d)所示，需要增加两个电介质层。图3表示构成谐振线路的带状导体图案的配置与图1(a)不同的实施方式。由于 谐振线路以外的部分与图1(a)相同，故省略其说明。在图3所示的实施方式中，分别构成 第一以及第三谐振线路Li、L3的带状导体图案3、5分布在第2层 第4层而形成，构成第 二谐振线路L2的带状导体图案4形成在第4层 第6层上。即，相邻两者的谐振线路的多 个带状导体图案的一部分配置在相同的电介质层(第4层)上，剩余的配置在不同的电介 质层(第2层、第3层、第5层以及第6层)上。若这样将相邻两者的谐振线路错开两层来 进行配置，则仅在第4层上实现三个谐振线路的电磁耦合，第一 第三谐振线路整体的电 磁耦合进一步变弱。因此，能够使带状导体图案之间进一步接近，从而能够使带通滤波器小 型化。另外，由于对带状导体图案的电磁耦合的层叠错移的影响进一步减弱，故在抑制因层 叠错移造成的特性变动方面更加有利。此外，第一 第三的谐振线路Ll L3的带状导体 图案可以是相同形状。图4表示构成谐振线路的带状导体图案的配置与图1(a)不同的其他实施方式。由 于谐振线路以外的部分与图1(a)相同，故省略其说明。在图4所示的实施方式中，分别构成 第一以及第三谐振线路Li、L3的带状导体图案3、5形成在第2层以及第3层上，构成第二 谐振线路L2的带状导体图案4形成在第3层以及第4层上。即，相邻两者的谐振线路的多 个带状导体图案的一部分配置在相同的电介质层(第3层)上，剩余的配置在不同的电介 质层(第2层以及第4层)上。在图1(a)的实施方式中，由三个带状导体图案形成一个谐振线路，与此相对，在图4所示的实施方式中，由两个带状导体图案形成一个谐振电路。图 4所示的构成在减少使用的电介质层的数目、实现带通滤波器的低背化方面有利。此外，第 一 第三谐振线路Ll L3的带状导体图案可以是相同形状。将谐振线路在层叠方向上错开并进行并排设置的配置对低损耗化以及小型化有 利，但本发明不局限于此。可以不错开谐振线路地配置在同一电介质层上，也可以将各谐振 电路用一个线路来构成。然而，将谐振电路在层叠方向上错开并进行并排设置的配置与输 入输出端子的连接位置或谐振电容电极的配置无关，能够广泛地应用于带通滤波器。例如， 能够提供一种带通滤波器，通过将分布在层叠基板内的多层而形成的多个带状导体图案的 两端进行连接，从而具有并排的多个谐振线路以使相邻两者电磁耦合，将相邻两者的谐振 线路在层叠方向上错开，将多个带状导体图案的一部分配置在相同的电介质层上，将剩余 的配置在不同的电介质层上。谐振线路和电容电极配置在由覆盖带通滤波器的整个构成部分的平面形状的接 地电极所划分的电介质层上。在如图1(a)所示的实施方式中，设置了形成谐振电容C2、C1、 C3的电容电极8、12、13的电介质层(第7层以及第9层)与设置了构成谐振线路Ll L3 的带状导体图案3 5的电介质层(第2层 第4层)不同，在它们之间存在有形成了平 面形状的接地电极6的电介质层(第6层)。由于谐振线路和电容电极通过接地电极而完 全分离，故能够抑制谐振线路与电容电极之间的寄生电容。例如，在图1中，为了形成与第 二谐振线路L2连接的谐振电容C2而形成在第7层上的电容电极8，其虽与形成在第6层 上的接地电极6以及形成在第8层上的接地电极10对置，但通过接地电极6从设置在第2 层 第5层的谐振线路用的带状导体图案3 5中分开。电容电极8与谐振线路L2的一 端由通孔导体连接。在图1 (a)所示的实施方式中，形成在第7层上的电容电极8与形成在第6层上的 接地电极6以及形成在第8层上的接地电极10对置，形成谐振电容C2。电容电极8的一端 通过通孔电极与上层的谐振线路L2的一端连接。另外，形成在第9层上的电容电极12、13 与形成在第8层上的接地电极10以及形成在第10层上的接地电极14对置，并分别形成谐 振电容C1、C3。各电容电极12、13的一端由通孔导体与上层的各谐振线路L1、L3的一端连 接。形成在第7层上的电容电极7以及形成在第9层上的电容电极11经由通孔导体与第 一谐振线路Ll的一端连接。形成在第8层上的电容电极9经由通孔导体与第三谐振线路 L3连接。第一 第三谐振线路Ll L3的另一端(与谐振电容连接的端部相反侧的端部) 经由通孔导体与接地电极6连接。在接地电极6中设置有将谐振线路Ll和谐振电容的电容电极12进行连接的通 孔导体的周边的电极非形成部(电介质层)6a ；将谐振线路L2和谐振电容的电容电极8进 行连接的通孔导体的周边的电极非形成部(电介质层)6b ；以及将谐振线路L3和谐振电容 的电容电极13进行连接的通孔导体的周边的电极非形成部(电介质层)6c。电极非形成部 6b相比电容电极8的外缘更位于内侧，故即使有层叠错移，也能够抑制通过电容电极8和接 地电极6形成的电容的变动。将谐振线路和谐振电容进行连接的通孔导体、以及将谐振线路和接地电极进行连 接的通孔导体，作为电感器产生功能，并与谐振线路成为一体来形成谐振电感器，故能够缩 短谐振所需的线路的长度，从而使带通滤波器小型化以及低损耗化成为可能。通过相邻以及对置的通孔导体，能够调整相邻的谐振器的耦合度。在这种情况下，将与相邻的直线状的 带状导体图案连接的通孔导体的间隔优选设置为与带状导体图案的间隔相等或者比其小。 在层叠基板的背面(安装面)侧的接地电极之中离谐振线路最近的接地电极6，如上所述， 还有减少谐振线路与谐振电容之间的寄生电容的目的。另外，接地电极6经由多个通孔导 体与背面的接地电极14连接。通过将第一 第三谐振线路Ll L3的另一端经由通孔导 体与接地电极6连接，使稳定的接地成为可能。这不仅将通孔导体作为电感进行使用，还与 比放大电路的安装面更远的下侧的接地电极连接，从而能够减少寄生电感。在各电容电极12、13的一端，经由连接线路15、16，连接有各输入输出端子P1、P2。 平面形状的接地电极10，除了用于形成电容电极9的电极非形成部(电介质层)10a，覆盖 了带通滤波器的整个构成部分。通过以用于形成接地电容的接地电极10和形成耦合电容 C4的电容电极9来共用电介质层，从而使带通滤波器小型化。电极非形成部IOa按照贯穿 接地电极10的方式而形成。容量电极12、13的宽度在与电极非形成部10交叉的部分中设 置得较小。与第一谐振线路Ll连接的电容电极7以及11，与第三谐振线路L3连接的电容电 极9对置，形成有对第一谐振线路Ll和第三谐振线路L3耦合的隔直电容C4。由于没有必 要为了耦合电容的形成而使谐振线路与电容电极对置，故即使谐振线路的间隔窄，也能够 容易地形成耦合电容。这种耦合电容的构成，不局限于图1(a)所示的隔直电容，还可以应 用于对相邻的谐振线路进行耦合的级间的耦合电容。如上所述，设置了形成谐振电容C1、C3的电容电极8、12、13的电介质层(第7层以 及第9层)与设置了构成谐振线路Ll L3的带状导体图案3 5的电介质层(第2层 第4层)不同。经由连接线路15、16与输入输出端子P1、P2连接的各谐振器(L1/C1、L3/ C3)具有以下的构成。在图1(a)所示的实施方式中，谐振线路Ll (L3)与谐振电容Cl (C3) 之间的路径主要由形成在第4层 8层上的通孔导体构成，经由连接线路15、16与这些路 径连接有两个输入输出端子PI、P2。这样，两个输入输出端子PI、P2在配置了形成谐振电 容Cl、C3的电容电极12、13的电介质层上与所述路径连接。由于通孔导体具有电感成分， 故在比输入输出端子Pl、P2的连接点Jl、J2 (与图1 (a)中，第8层上设置的通孔导体与第 9层的电极之间的接合部分相当)更靠近谐振线路侧配置通孔导体，从而使通孔导体的电 感成分与作为电感的谐振线路一体化，并且，防止在谐振电容中添加电感成分。这样，能够 抑制高频侧的不需要的谐振。带通滤波器，相比通过频带，在高频中谐振电容的阻抗更易处 于短路侧，表示了高的衰减量，但若通孔导体的寄生电感较大，则谐振电容的阻抗因高频不 会充分地成为短路。此问题能够通过由图1(a)所示的构成来抑制寄生电感而解决，从而能 够在高频侧得到高的衰减量。构成谐振线路和谐振电容之间的路径的通孔导体与输入输出端子PI、P2之间的 连接点J1、J2，如图1(a)所示，优选设置在配置了形成谐振电容的电容电极的电介质层(第 9层)上，但得到高的衰减量的效果，即使不是图1(a)所示的构成，只要连接点J1、J2在比 谐振线路更靠近谐振电容的层叠方向位置，就也能够得到。例如，可以将连接点J1、J2设置 在比接地电极更靠近电容电极侧的第7层或者第8层上。因此，“比谐振线路更靠近谐振电 容的位置”还包含位于与谐振电容相同的电介质层上的情况。根据这样的配置，能够抑制输 入输出端子P1、P2和谐振电容的寄生电感，不仅在通过频带附近，而且在高频侧也能得到高的衰减量。在仅由带通滤波器构成高频部件的情况下，将连接线路15、16经由侧面或者通孔 导体伸出到背面(安装面)，与两个输入输出端子P1、P2连接。另一方面，在为将带通滤波 器与其他电路元件进行综合化的高频部件的情况下，与连接线路15、16连接的两个输入输 出端子P1、P2的至少其中一个与其他的电路元件连接。在将与其他的电路元件连接的通孔 导体形成在与带通滤波器相同层上的情况下，通过将连接用通孔导体配置在沿接地电极的 四边的通孔导体列的外侧，从而能够抑制对带通滤波器的不需要的干扰。在图1(a)所示的实施方式中，形成耦合电容C4的电容电极7、9以及11配置在与 构成谐振线路的带状导体图案3 5 (形成在第2层 第5层)不同的第7层 第9层上， 接地电极6位于电容电极7、9以及11与带状导体图案3 5之间。同样地，形成谐振电容 Cl C3的电容电极8、12以及13也隔着接地电极6配置在与带状导体图案3 5不同的 第7层以及第9层上。这样，通过夹着接地电极在一侧(上侧)上配置谐振线路，在另一侧 (下侧)上配置全部的电容电极(谐振电容、耦合电容等)，从而减少寄生电容。耦合电容 不局限于隔直电容，还可以是相邻的谐振线路之间的级间的耦合电容，或者两者皆是。虽然 在电容电极与谐振线路之间配置形成了接地电极的电介质层即可，但是若如图1(a)所示， 进一步在第10层上形成接地电极，并将电容电极夹在两个接地电极之间，则寄生电容的减 少效果会进一步提高。形成在第8层上的电容电极9的对置部(除去在与通孔导体之间的连接等中使用 的带状部分的矩形的部分)，比分别形成在第7层以及第9层上的电容电极7、11的对置部 (除去在与通孔导体之间的连接等中使用的带状部分的矩形的部分)小，故电容电极9的对 置部整体完全夹在电容电极7、11的对置部之间。这样，一方的电容电极的对置部位于另一 方的电容电极的对置部的内侧，从而即使有层叠错移，也能够抑制电容的变动。在第6层上形成的接地电极6中，在与电容电极7、9连接的通孔导体的周围，形成 有电极非形成部6a、6c。在电容电极7、9之中，与电极非形成部6a、6c交叉的部分比对置部 窄，故即使有层叠错移，也能够抑制特性变动。另外，在电容电极7、9之中形成电容的对置 部，其整体与接地电极6重叠。图5 (a)表示图1 (a)所示的实施方式的带通滤波器的衰减特性，图5 (b)表示现有 技术的带通滤波器(输入输出端子的连接位置在谐振线路侧)的衰减特性。任一带通滤波 器都将通过频带设置为2. 4GHz。如图5(b)所示，现有技术的带通滤波器，相比通过频带，在 高频侧(三次谐波附近)的衰减量小，不能有效地阻止高频侧的不需要的信号。另一方面， 如图5(a)所示，本发明的带通滤波器在高频侧的频带衰减量大，高频带的衰减特性好。图6表示本发明的其他实施方式的带通滤波器的各层的导体图案，图7表示图6 所示的带通滤波器的等效电路。对与图1(a)相同的构成赋予相同的符号，另外，省略与图 1(a)所示的实施方式共用的部分的说明。在图6所示的实施方式中，构成第一 第三谐振 线路Ll L3的带状导体图案17 19分布在第2层 第5层而形成。将各谐振线路用四 个带状导体图案构成，并且，将各带状导体图案全部配置在相同的电介质层，从而能够既抑 制电介质层的数目的增加，又实现低损耗化。与图1(a)所示的实施方式相同，以10层的电 介质层构成了带通滤波器。图7所示的等效电路关于包含耦合电容的电容电极的配置，与图2所示的等效电路不同。在图7所示的等效电路中，在谐振线路Li、L3和谐振电容Cl、C3之间的路径与输 入输出端子P1、P2之间的连接点J1、J2、和与输入输出端子P1、P2之间的点J3、J4、与中央 的谐振线路L2与谐振电容C2之间的路径的点J5之间设置有耦合电容C5、C6。这样，相邻 的谐振器之间通过级间的耦合电容进行耦合。由于这样的电容的差异，在第7层 第9层 中的导体图案的构成与图1(a)不同。经由接地电极6，在与谐振线路Ll L3层叠方向相反侧的第7层上形成有电容电 极20 22，在电容电极20以及21的一端，经由连接线路23、24，连接有输入输出端子P1、 P2。在第9层上，连接线路部分以外形成有与电容电极20 22同形状的电容电极27 四。各电容电极20 22以及各电容电极27 四由通孔导体连接，与形成在第6层上的 接地电极6、形成在第8层上的接地电极沈以及形成在第10层上的接地电极14对置，形成 谐振电容Cl C3。设置在接地电极沈中的长方形的电极非形成部26a中形成有带状的电容电极25， 电容电极25的中央部经由通孔导体与电容电极22J9连接。电容电极25相对谐振线路的 长度方向垂直地进行延长设置，其中一端与电容电极20以及27的一部分对置，另一端与电 容电极21以及观的一部分对置，分别形成级间的耦合电容C5、C6。各电容电极20、21、27 以及观由与接地电极26对置而形成接地电容的部分、与电容电极25对置而形成耦合电容 的部分、以及在接地电容形成部和耦合电容形成部之间的窄的连接部分构成，窄的连接部 分与接地电极26和电极非形成部26a之间的边界部交叉。根据这样的构成，能够抑制发生 层叠错移时的特性变动。另外，由于在电极非形成部26a中配置了形成耦合电容的电容电 极25，故形成接地电容的接地电极和形成耦合电容的电容电极设置在相同的介电质层上， 从而能够实现带通滤波器的小型化。在图6所示的实施方式中，谐振线路L1、L3与谐振电容C1、C3之间的路径主要由 形成在第5层以及第6层上的通孔导体构成，在第7层上经由连接线路23、M与两个输入 输出端子PI、P2连接。这些连接点Jl、J2相当于连接线路23、24与电容电极20、21之间 的接合部分。在此实施方式中，两个输入输出端子P1、P2在配置了形成谐振电容Cl、C3的 电容电极20、21的电介质层上，与谐振线路Li、L3和谐振电容Cl、C3之间的路径连接。这 样，连接点Jl、J2在比谐振线路更靠近谐振电容的位置。当然，“比谐振线路更靠近谐振电 容的位置”也包含位于与谐振电容相同的电介质层上的情况。电容电极25的两端的矩形的对置部，比各电容电极20、21、27以及观的矩形的对 置部小，前者被具有余量的后者完全覆盖。即，从层叠方向看，电容电极25的对置部包含在 各电容电极20、21、27以及观的对置部的内侧。这样，在层叠方向上看时，通过使一方的电 容电极的对置部配置到另一方的电容电极的对置部的内侧，即使有层叠错移，也能够抑制 电容的变动。图8是表示在比谐振线路更靠近谐振电容的层叠方向位置，将两个输入输出端子 与谐振线路和谐振电容之间的路径连接的层叠带通滤波器的其他的例子，图9是表示图8 所示的层叠带通滤波器的等效电路。关于与上述相同的构成以及功能，省略说明。此层叠 带通滤波器在两个输入输出端子之间包括四个谐振器，具有好的滤波特性。将第一 第四 谐振线路Ll L4并排设置以使相邻两者电磁耦合。作为电感元件的各谐振线路的一端连 接有作为接地电容的谐振电容Cll C14，另一端直接接地，从而构成了谐振器。在相同的长度方向一侧(图的下侧)与外侧的两个谐振线路Ll以及L4分别连接有谐振电容C11、 C14，在长度方向的另一侧(图的上侧)与内侧的两个谐振线路L2、L3分别连接有谐振电容 C12、C13。这样，外侧的两个谐振线路Ll以及L4、和内侧的两个谐振线路L2以及L3在与 谐振电容的连接方向上相反。根据这样的构成，谐振电容的配置的自由度高。与第一级的 谐振线路Ll和谐振电容Cll之间的连接点Jl连接有一方的输入输出端子P1，与第四级的 谐振线路L4和谐振电容C14之间的连接点J2连接有另一方的输入输出端子P2。在连接点 Jl和连接点J2之间，作为对谐振线路Ll和谐振线路L4耦合的电容，连接有隔直电容C15。图8所示的带通滤波器由8层的电介质层构成。在第1层(最上层)、第5层以及 第8层(最下层)上分别形成有平面形状的接地电极31、39以及47。夹在接地电极31以 及39之间的第2层 第4层上形成有谐振线路的带状导体图案，夹在接地电极39以及47 之间的第6层以及第7层上形成有电容电极图案。即，夹着接地电极39，在层叠方向一侧 配置有谐振线路，在另一侧配置有电容电极。谐振线路和电容电极由接地电极完全地分离， 故能够减少谐振线路与电容电极之间的寄生电容，实现带通滤波器的宽带化以及高衰减量 化。各谐振线路Ll L4，为了低损耗化，将分布在多层(第2层 第4层)而形成的 多个带状导体图案的两端经由通孔导体进行连接而构成。形成在各层上的带状导体图案是 相同的形状。朝向连接用的通孔导体，各带状导体图案的两端部变窄。内侧的带状导体图 案36、37的各端部在宽度方向中央延伸，两端的带状导体图案35、38的各端部偏向并联方 向的外侧而延伸。在带状导体图案35 38的各端部连接有通孔导体。此构成有利于与通 孔导体连接的连接线路的小型化。经由第5层的平面形状接地电极39，形成在与谐振线路的层叠方向相反侧的第7 层上的电容电极43 46，与形成在第5层上的接地电极39以及形成在第8层上的接地电 极47对置，形成了与第一 第四谐振线路Ll L4连接的谐振电容Cll C14。各电容电 极43 46由与接地电极对置且形成电容的矩形部、和与通孔导体连接的宽度窄的连接部 构成。为使外侧的谐振器与内侧的谐振器的朝向不同，将电容电极43 46的矩形部按纵 横两列为单位进行配置。根据此构成，电容电极43 46配置在带状导体图案35 38的 形成区域内，从而使带通滤波器小型化。为了小型化，将电容电极43 46和谐振线路用的带状导体图案35 38配置在 不同的电介质层上，并分别通过通孔导体连接。另外，通过将全部的谐振电容的电容电极形 成在相同的电介质层上，来削减层叠基板的层数，从而实现带通滤波器的低背化以及低成 本化。平面形状接地电极39除了连接谐振线路和谐振电容的通孔导体的周边部分，覆 盖了带通滤波器的整个构成部分。接地电极39具有设置在将内侧的带状导体图案36、37 和电容电极44、45进行连接的通孔导体的周围的绝缘用的电极非形成部39a;和设置在将 外侧的带状导体图案35、38和电容电极43、46进行连接的通孔导体的周围的切离部39b。在第6层上设置有形成耦合电容的矩形的电容电极42。电容电极42的长度方向 两端部与电容电极43、46对置，形成了对第一谐振线路Ll和第四谐振线路L4耦合的隔直 电容C15。这样，通过使与应该耦合的谐振线路连接的多个电容电极(形成在与谐振线路不 同的电介质层上)与进而形成在其他的电介质层上的追加的电容电极对置，来形成多个谐振线路的耦合电容。由于没有必要为了耦合电容的形成而使谐振线路和电容电极对置，故 即使谐振线路的间隔窄，也能够容易地形成耦合电容。进一步地，由于外侧的谐振器的朝向 相同，故相比谐振器的朝向为交替的情况，输入输出之间的隔直电容的配置更加容易。其结 果是，能够减少不需要的寄生电容，实现带通滤波器的宽带化以及高衰减量化。形成耦合电容的电容电极42夹着接地电极39形成在谐振线路的相反侧(与谐振 电容同侧)，故其通过接地电极而与谐振线路完全地分离。电容电极42较长以使长度方向 两端位于比电容电极43、46更靠外侧，且宽度更窄以使宽度方向两端位于比电容电极43、 46更靠内侧。根据这种构成，即使发生层叠错移，也能够抑制特性变动。耦合电容不局限于 图8所示的隔直电容，还可以是相邻的谐振线路的级间的耦合电容。与形成在第5层上的通孔导体(将电容电极43、46和带状导体图案35、38的一端 进行连接)连接有连接线路40以及41，连接线路40、41经由露出第1层的通孔导体33、34， 与输入输出端子P1、P2连接。在图8中，谐振线路Ll (L4)和谐振电容Cll (C14)之间的路 径主要由形成在第4层 第6层上的通孔导体构成，并经由第5层的连接线路40、41，与两 个输入输出端子P1、P2连接。形成了带状导体图案的第4层的厚度比第5层以及第6层的 合计厚度大，以使连接线路40、41和通孔导体之间的连接点与电容电极之间的距离比连接 点与带状导体图案之间的距离小。根据这样的构成，即使是在图8所示的实施方式中，在比 谐振线路更靠近谐振电容的层叠方向位置，两个输入输出端子也与谐振线路和谐振电容之 间的路径连接着。在具有如图8所示的构成的一例中，连接线路40、41和通孔导体之间的 连接点(两个输入输出端子的连接点)与谐振电容之间的距离为30μπι，连接点与谐振线路 之间的距离为200 μ m。连接线路40、41和通孔导体之间的连接点(两个输入输出端子的连 接点)与谐振电容之间的距离优选在连接点与谐振线路之间的距离的1/3以下。连接线路 40、41和通孔导体之间的连接点(两个输入输出端子的连接点)与谐振电容之间的距离优 选在100 μ m以下。图10是表示在比谐振线路更靠近谐振电容的层叠方向位置，两个输入输出端子 与谐振线路和谐振电容之间的路径连接的带通滤波器的其他的例子。此带通滤波器的等效 电路与图9所示相同。对与图8所示的构成相同的部分赋予相同的符号，并省略相同部分 的说明。与图8所示的构成的不同点是输入输出端子的连接位置。与带状导体图案35连 接的输入输出端子Pl与图8所示的实施方式相同，但带状导体图案38经由形成在第7层 上的连接线路50以及通孔导体52，与输入输出端子P2连接。输入输出端子Pl的连接线路 40的构成与图8所示相同，但输入输出端子P2的连接线路50与电容电极46形成在同层。 即使是图10所示的实施方式，输入输出端子PI、P2在比谐振线路更靠近谐振电容的位置， 与谐振线路和谐振电容之间的路径连接着。在图10中，输入输出端子P1、P2分开在层叠方 向两侧，故在层叠方向上被错开配置的电路元件之间配置带通滤波器的情况下，能够简化 连接构成。另外，还可以将与连接线路50同样的连接线路形成在第7层的电容电极43侧， 将与输入输出端子之间的连接点两者均配置在第7层上。进而，在图10所示的构成中，在 使仅一方的输入输出端子比谐振线路更靠近电容电极的层叠方向位置，即使与谐振线路和 谐振电容之间的路径连接，也能够使本发明的效果在一定程度上发挥出来。上述构成与输入输出端子的连接方式等无关，能够广泛应用于四级的带通滤波 器。例如，一种带通滤波器，在具有多个电介质层的层叠基板内，在两个输入输出端子之间配置了四个谐振器，各谐振器由谐振线路和与其一端连接的谐振电容构成，四个谐振线路 在电介质层的面内方向并排设置，外侧的两个谐振线路的一侧和内侧的两个谐振线路的另 一侧分别连接有谐振电容，得到形成谐振电容的电容电极和谐振线路不同的电介质层所配 置的带通滤波器。在使用频带相近的通信系统的多波段通信中，既要满足小型化的要求，又 需要现有技术的带通滤波器不能满足的陡峭的滤波特性，而上述四级的带通滤波器的构成 能够满足此等要求。本发明的带通滤波器可以是单体部件，也可以是组合在高频电路中的高频部件。 例如，在具备由形成了电极图案的多个电介质层构成的层叠体、和搭载在层叠体表面的半 导体元件或电感等的元件的通信装置用高频部件中，可以组合本发明的带通滤波器。在这 种情况下，若将诸如图1(a)中的第1层设置为芯片元件搭载面侧，将第10层设置为具备外 部电极端子等的端子面侧，且使在半导体元件的正下方配置的接地电极、和与带通滤波器 的谐振电容以及谐振线路连接的接地电极进行分离，则半导体元件和带通滤波器之间的隔 离度(isolation)会提高。作为高频部件，列举诸如用于切换无线LAN等无线通信的收发的天线开关模块 (module)、或将天线开关模块与高频放大器模块一体化的综合模块等。这种高频部件具有 例如，至少一个天线端子；至少一个发送端子；至少一个接收端子；和用于切换天线端子和 发送端子之间的连接以及天线端子和接收端子之间的连接的至少一个开关电路。图11是表示构成作为高频部件的一例的无线LAN用前端模块的高频电路的等效 电路。图11所示的前端模块具有与天线连接的天线端子Ant;输入2. 4GHz带的发送信 号的发送端子Tx_2. 4G ；输入5GHz带的发送信号的发送端子Tx_5G ；输出2. 4GHz带的接收 信号的接收端子Rx_2. 4G ；输出5GHz带的接收信号的接收端子Rx_5G ；和使天线端子Ant 与发送端子Tx_2. 4G、Tx_5G或者接收端子Rx_2. 4G、Rx_5G连接的开关电路SPDT (单刀双 掷)。与开关电路SPDT的共用端子连接有天线端子Ant，与两个切换端子分别连接有发送 端的分波电路DIPl以及接收端的分波电路DIP2。在发送端的分波电路DIPl与发送端子 Tx_2. 4G之间连接有用于放大2. 4GHz带的发送信号的高频放大电路PA1，在发送端的分波 电路DIPl与发送端子Tx_5G之间连接有用于放大5GHz带的发送信号的高频放大电路PA2。 在高频放大电路PA1、PA2的输入侧分别连接有带通滤波器BPF1、BPF2，在输出侧分别连接 有低通滤波器LPF1、LPF2。在接收侧的分波电路DIP2与接收端子Rx_2. 4G之间连接有用 于放大2. 4GHz带的接收信号的低噪声放大器电路LNAl，在接收侧的分波电路DIP2与接收 端子Rx_5G之间连接有用于放大5GHz带的接收信号的低噪声放大器电路LNA2。在低噪声 放大器电路LAN1、LNA2的输出侧分别连接有带通滤波器BPF3、BPF4。带通滤波器BPFl BPF4是本发明的带通滤波器。开关电路SPDT、高频放大电路PA1、PA2以及低噪声放大器电 路LNA1、LNA2的IC芯片搭载在层叠基板上。具有图1(a)、3、4、6、8以及10所示的导体图案的陶瓷层叠基板是通过在诸如由以 1000°C以下的低温可烧结的陶瓷电介质材料LTCC(Low Temperature Co-fired Ceramics 低温共烧陶瓷)构成的厚度为10 200 μ m的绿带(green sheet)中，印刷低电阻率的银 (Ag)或铜(Cu)等导电膏，形成规定的电极图案，并将多个绿带适当地一体层叠，进行烧结， 从而能够制造出来。作为陶瓷电介质材料，可以利用诸如(a)以铝(Al)、硅(Si)、锶(Sr) 为主成分，以钛(Ti)、铋(Bi)、铜、锰(Mn)、钠(Na)、钾(K)为副成分的材料；(b)以铝、硅、锶为主成分，以钙(Ca)、铅(Pb)、钠、钾为副成分的材料；(c)包含铝、镁(Mg)、硅、钆(Gd)的材 料；(d)包含铝、硅、锆(&)、镁的材料等介电常数在5 15左右的材料。另外，作为电介质 材料，可以使用树脂或树脂与陶瓷电介质粉末的复合材料。此外，通过使用以氧化铝为主体 的陶瓷电介质材料和钨(tungsten)或钼(molybdenum)等的可高温烧结的金属的HTCC(高 温共烧陶瓷)技术，可以制作层叠基板。在用陶瓷层叠基板构成带通滤波器的情况下，在各 层形成谐振线路用带状导体图案、电容电极图案、布线用电极图案、接地电极图案、以及通 孔导体，以构成期望的电路。 本发明的带通滤波器不仅能够使用于高频开关模块，还能够使用于其他的高频部 件，利用本发明的带通滤波器的高频部件能够使用在便携式电话机、Bluetooth(注册商标) 通信设备、无线 LAN 通信设备(802. lla/b/g/n)、WIMAX (802. 16e)、IEEE802. 20 (I-burst) 等的各种通信设备中。例如，能够将本发明的高频部件设置成可共用2. 4GHz带无线 LAN(IEEE802. lib 以及 / 或者 IEEE802. Ilg)和 5GHz 带无线 LAN(IEEE802. Ila)的两个通 信系统的高频前端模块，用在小型的多波段通信装置中。通信系统不局限于上述频带以及 规格。另外，不仅对应两个通信系统，还能够多级地利用诸如分波电路来对应更多的通信系 统。作为多波段通信装置，可列举诸如便携式电话机等无线通信设备、个人计算机(PC)、打 印机或硬盘、宽带路由器等PC的周边设备、传真机(FAX)、电冰箱、标准电视机(SDTV)、高清 电视机(HDTV)、数码相机、数码摄像机等家庭用电子设备。
权利要求
1.一种带通滤波器，其在由多个电介质层构成的层叠基板内，包括配置在两个输入输 出端子之间的两个以上的谐振器，该带通滤波器的特征在于，各谐振器由谐振线路和与该谐振线路的一端连接的谐振电容构成， 所述谐振线路和形成所述谐振电容的电容电极，从层叠方向看时，隔着对带通滤波器 的整个构成部分进行覆盖的平面形状的接地电极，被配置在不同的电介质层，在所述两个输入输出端子所连接的谐振器的每一个中，所述谐振线路和所述谐振电容 间的路径与所述输入输出端子之间的连接点位于比所述谐振线路更靠近所述谐振电容的 层叠方向位置。
2.如权利要求1所述的带通滤波器，其特征在于，所述两个输入输出端子在形成所述谐振电容的电容电极所配置的电介质层与所述路 径连接。
3.如权利要求1或2所述的带通滤波器，其特征在于，各谐振线路的一端经由通孔导体与各谐振电容连接，各谐振线路的另一端经由通孔导 体与所述接地电极连接。
4.如权利要求1 3中任意一项所述的带通滤波器，其特征在于， 包括对所述谐振线路彼此之间进行耦合的耦合电容，形成所述谐振电容的电容电极以及形成所述耦合电容的电容电极均隔着形成了所述 接地电极的相同的电介质层，被配置在与所述谐振线路不同的电介质层。
5.如权利要求4所述的带通滤波器，其特征在于，形成所述谐振电容的电容电极以及形成所述耦合电容的电容电极均夹在两个接地电 极之间。
6.如权利要求4或5所述的带通滤波器，其特征在于，所述耦合电容由与要耦合的谐振线路连接的多个对置电容电极形成，在从层叠方向看时，一个电容电极的对置部具有余量地覆盖另一个电容电极的对置部。
7.如权利要求1所述的带通滤波器，其特征在于， 将所述谐振线路并排设置以使相邻两者电磁耦合，各谐振线路通过将分布在多层而形成的多个带状导体图案的两端进行连接而构成， 将这些带状导体图案的一部分配置在相同的电介质层上，剩余的部分配置在相互不同 的电介质层上，以使相邻的谐振线路在层叠方向上错开配置。
8.如权利要求7所述的带通滤波器，其特征在于， 具有在层叠方向上错开的三个以上的平行的谐振线路。
9.如权利要求7或8所述的带通滤波器，其特征在于， 具有对所述多个谐振线路彼此之间进行耦合的耦合电容，所述耦合电容，通过使与要耦合的谐振线路连接的多个电容电极对置而形成， 所述多个电容电极，隔着所述接地电极，形成在与形成了所述谐振线路的电介质层不 同的电介质层。
10.如权利要求9所述的带通滤波器，其特征在于，从层叠方向上看时，所述耦合电容的一个电容电极的对置部具有余量地覆盖另一个电 容电极的对置部。
11.一种高频部件，其具有通信装置用高频电路，其特征在于，所述高频电路由形成了电极图案的多个电介质层所构成的层叠体、和搭载在所述层叠 体的表面的元件构成，并且，具有权利要求1 10中任意一项所述的带通滤波器。
12.一种通信装置，其特征在于， 具有权利要求11所述的高频部件。
全文摘要
一种带通滤波器，其在由多个电介质层构成的层叠基板内，包括配置在两个输入输出端子之间(15，16)的两个以上的谐振器，在该带通滤波器中，各谐振器由谐振线路(3～5)和与其一端连接的谐振电容(8，12，13)构成，用于形成所述谐振电容的电容电极和所述谐振线路，从层叠方向看时，隔着对带通滤波器的整个构成部分进行覆盖的平面形状的接地电极(6)而配置在不同的电介质层，在连接有所述两个输入输出端子的谐振器的每一个中，所述谐振线路和所述谐振电容之间的路径、与所述输入输出端子之间的连接点位于比所述谐振线路更靠近所述谐振电容的层叠方向位置(第9层)。
文档编号H03H7/09GK102119485SQ200980131208
公开日2011年7月6日 申请日期2009年8月7日 优先权日2008年8月11日
发明者山下贵弘, 梅山贵博, 深町启介 申请人:日立金属株式会社