LC滤波器的制作方法

文档序号:13742329阅读:234来源:国知局
LC滤波器的制作方法

本发明涉及具备电感器和电容器的lc滤波器。



背景技术:

作为以往的与lc滤波器相关的发明,例如,已知有专利文献1所记载的低通滤波器。该低通滤波器具备层叠体、线圈以及电容器。层叠体通过在层叠方向上层叠多个绝缘体层而构成。线圈内置于层叠体,呈围绕在与层叠方向平行的轴的周围旋转的螺旋状。电容器设置在层叠体的底面与线圈之间,在从层叠方向观察时,与线圈重叠。

然而,在专利文献1所记载的低通滤波器中,q值的降低成为问题。更详细而言,由于线圈所卷绕的中心轴与层叠方向平行,所以线圈所产生的磁通沿着层叠方向延伸。而且,由于在从层叠方向观察时电容器与线圈重叠,所以磁通贯通电容器。其结果,在电容器中产生涡流,低通滤波器的q值降低。

作为解决这样的问题的方法,例如,如专利文献2所记载的层叠带通滤波器那样,考虑如电感器所产生的磁通沿着与层叠方向(上下方向)正交的方向延伸那样构成电感器。更详细而言,层叠带通滤波器的电感器是由2根通孔电极和电感器电极构成的环形电感器。电感器电极是设置在层叠体的上表面附近的线状的导体。2根通孔电极从电感器电极的两端朝向下方延伸。这样的电感器产生磁通,以沿着与层叠方向(上下方向)正交的方向延伸。其结果,可抑制磁通贯通设置在电感器的下侧的电容器,并可抑制层叠带通滤波器的q值的降低。

然而,在专利文献2所记载的层叠带通滤波器中,由于使用环形的电感器,所以由层叠体的高度来决定电感器的电感值。因此,为了得到较大的电感值,需要高度较高的层叠体。因此,在使用了环形的电感器的情况下,难以使元件的小型化和电感值的增大兼得。

专利文献1:日本特开2013-21449号公报

专利文献2:国际公开第2009/041294



技术实现要素:

鉴于此,本发明的目的在于提供一种能够得到较大的电感值,并且能够提高q值的lc滤波器。

本发明的一方式的lc滤波器,其特征在于,具备:层叠体,在层叠方向层叠多个绝缘体层而构成;电感器,呈围绕在与上述层叠方向平行的轴的周围旋转的漩涡状或者螺旋状;以及电容器,通过多个电容器导体对置而构成,在从上述层叠方向观察时,上述电感器与上述电容器不重叠,并且,在从与上述层叠方向正交的所有的方向观察时,该电感器与该电容器不重叠。

根据本发明,能够得到较大的电感值,并且能够提高q值。

附图说明

图1是lc滤波器10的等价电路图。

图2是lc滤波器10的外观立体图。

图3是lc滤波器10的分解立体图。

图4a是从上侧(层叠方向)透视lc滤波器10得到的图。

图4b是从前侧透视lc滤波器10得到的图。

图4c是从左侧透视lc滤波器10得到的图。

图5a是从前侧透视比较例的lc滤波器100的图。

图5b是从左侧透视比较例的lc滤波器100的图。

图5c是表示计算机模拟的结果的图。

图6是从左侧透视lc滤波器10a的示意图。

具体实施方式

(lc滤波器的结构)

参照附图对本发明的一个实施方式的lc滤波器10的电路结构进行说明。图1是lc滤波器10的等价电路图。

如图1所示,lc滤波器10具备电感器l1~l3、电容器c1~c5以及外部电极14a~14c。外部电极14a、14b是高频信号的输入输出端子。外部电极14c是与接地电位连接的接地端子。

电感器l1和电容器c1以并联的方式电连接,构成lc并联谐振器lc1。电感器l2和电容器c2以并联的方式电连接,构成lc并联谐振器lc2。lc并联谐振器lc1和lc并联谐振器lc2依次以串联的方式电连接在外部电极14a和外部电极14b之间。另外,电感器l1和电感器l2电磁耦合。

电容器c3的一个电极连接在lc并联谐振器lc1和lc并联谐振器lc2之间。电容器c4的一个电极与外部电极14a连接。电容器c5的一个电极与外部电极14b连接。电容器c3~c5的另一个电极与电感器l3的一端连接。电感器l3的另一端与外部电极14c连接。由此,电感器l3和电容器c3以串联的方式电连接,构成lc串联谐振器lc3。

如以上那样构成的lc滤波器10作为使具有截止频率(在本实施方式中为1.575ghz)以下的频率的高频信号在外部电极14a和外部电极14b之间通过的低通滤波器发挥功能。以下,以从外部电极14a输入高频信号的情况为例进行说明。

lc并联谐振器lc1、lc2具有比截止频率稍高的谐振频率(例如,1.8ghz)。因此,具有lc并联谐振器lc1、lc2的谐振频率的高频信号即使从外部电极14a输入也不会通过lc并联谐振器lc1、lc2,所以不会从外部电极14b输出。

另外,lc串联谐振器lc3具有比截止频率高的谐振频率(例如,5ghz)。因此,具有lc串联谐振器lc3的谐振频率的高频信号若从外部电极14a输入,则经由lc串联谐振器lc3从外部电极14c输出,所以不会从外部电极14b输出。

另外,电容器c4、c5将从外部电极14a输入的具有比截止频率高的频率的高频信号向外部电极14c导出。通过如以上那样的结构,具有比截止频率低的频率的高频信号能够通过外部电极14a和外部电极14b之间,具有比截止频率高的频率的高频信号不能通过外部电极14a和外部电极14b之间。

(lc滤波器的具体的结构)

接下来,参照附图对lc滤波器10的具体的结构进行说明。图2是lc滤波器10的外观立体图。图3是lc滤波器10的分解立体图。图4a是从上侧(层叠方向)透视lc滤波器10得到的图。图4b是从前侧透视lc滤波器10得到的图。图4c是从左侧透视lc滤波器10得到的图。在lc滤波器10中,将层叠体12的层叠方向定义为上下方向。另外,将在从上侧观察lc滤波器10时,lc滤波器10的上表面的长边延伸的方向定义为左右方向,将lc滤波器10的上表面的短边延伸的方向定义为前后方向。

如图2和图3所示,在lc滤波器10中,作为具体的结构,具备层叠体12、外部电极14a~14c、电感器导体层18a~18f、38a~38f、电容器导体层20a、20b、22、24a、24b、26、40a、40b、42、耦合导体层28、连接导体层30、32、34a、34b、50以及通孔导体v1~v7、v11~v14。

对于层叠体12而言,如图2所示呈长方体状,如图3所示,通过从上侧朝向下侧依次层叠绝缘体层16a~16t而构成。层叠体12的上表面是位于层叠体12的上端的面。层叠体12的底面(绝缘体层16t)是位于层叠体12的下端的面,是在将lc滤波器10安装于电路基板时与电路基板对置的安装面。

在从上侧观察时,绝缘体层16a~16t呈具有沿左右方向延伸的长边的长方形,例如,由陶瓷等制成。以下,将绝缘体层16a~16t的上表面称为表面,将绝缘体层16a~16t的下表面称为背面。

外部电极14a~14c仅设置在层叠体12的底面,未设置在层叠体12的前面、后面、右面以及左面。外部电极14a~14c呈长方形。外部电极14a、14c、14b从层叠体12的底面的左侧开始朝向右侧依次排成一列。外部电极14a~14c例如通过在由银等构成的基底电极上,按照镀ni以及镀sn的顺序实施镀覆、或者按照镀ni以及镀au的顺序实施镀覆而制成。对于层叠体12的各个元件的说明,按照图1所示的等价电路的电容、电感器的数字增大的顺序进行说明。

电感器l1通过对电感器导体层18a~18f以及通孔导体v3、v4进行连接而构成。电感器导体层18a~18f分别设置在绝缘体层16g~16l的表面的左半区域,呈长方形的环的一部分被切除的形状。因此,电感器导体层18a~18f卷绕在与上下方向平行的轴ax1(参照图4a)的周围。另外,在从上侧观察时,电感器导体层18a~18f相互重合形成一个长方形的环。在从上侧观察时,电感器导体层18a~18f分别设置在绝缘体层16g~16l的前侧的远离长边的位置。由此,如图4a所示,在电感器l1的前侧形成有空间sp1。另外,电感器导体层18a和电感器导体层18b呈相同的形状,电感器导体层18c和电感器导体层18d呈相同的形状,电感器导体层18e和电感器导体层18f呈相同的形状。以下,将电感器导体层18a~18f的顺时针方向的上游侧的端部称为上游端,将电感器导体层18a~18f的顺时针方向的下游侧的端部称为下游端。

通孔导体v4沿上下方向贯通绝缘体层16i~16k,对电感器导体层18e、18f的下游端和电感器导体层18c、18d的上游端进行连接。通孔导体v3沿上下方向贯通绝缘体层16g~16i,对电感器导体层18c、18d的下游端和电感器导体层18a、18b的上游端进行连接。如以上那样构成的电感器l1沿顺时针方向卷绕在与上下方向平行的轴ax1(参照图4a)的周围,并且形成朝向上侧行进的螺旋状。

电容器c1由电容器导体层20a、20b、22、24a、24b构成。电容器导体层20a、20b、22分别设置在绝缘体层16b、16d、16c的表面的左半区域,呈沿着绝缘体层16b、16d、16c的前侧的长边的左半部分延伸的线状。但是,在从上侧观察时,电容器导体层20a、20b呈相同的形状,一致并重叠,相对于此,电容器导体层22相对于电容器导体层20a、20b向右侧偏移。由此,电容器导体层20a、20b的右端与电容器导体层22的左端对置。

电容器导体层24a、24b分别设置在绝缘体层16b、16d的表面的中央,呈沿着绝缘体层16b、16d的前侧的长边的中央延伸的线状。由此,电容器导体层22的右端与电容器导体层24a、24b的左端对置。

如以上那样,通过电容器导体层20a、20b的右端与电容器导体层22的左端对置而形成的电容、和通过电容器导体层22的右端与电容器导体层24a、24b的左端对置而形成的电容经由电容器导体层22以串联的方式连接,从而如图4a的斜线部分所示,形成有呈长方形的电容器c1。

电感器l1和电容器c1经由通孔导体v1、v2、v5以及连接导体层30、34a、34b以并联的方式电连接。更详细而言,连接导体层30是设置在绝缘体层16s的表面的左半区域的l字型的导体层。通孔导体v2沿上下方向贯通绝缘体层16s、16t,对连接导体层30的一端和外部电极14a进行连接。通孔导体v1沿上下方向贯通绝缘体层16b~16r,对连接导体层30的另一端、电感器导体层18e、18f的上游端以及电容器导体层20a、20b的左端进行连接。

另外,连接导体层34a、34b设置在绝缘体层16b、16d的表面,呈从电容器导体层24a、24b的左右方向的中央朝向后侧延伸的线状。通孔导体v5沿上下方向贯通绝缘体层16b~16g,对连接导体层34a、34b的后端和电感器导体层18a、18b的下游端(电感器导体层38a、电感器导体层38b的上游端)进行连接。

电容器c3由电容器导体层24b、26构成。电容器导体层26设置在绝缘体层16f的表面,呈沿着绝缘体层16f的前侧的长边延伸的线状。通过电容器导体层24b与电容器导体层26对置,形成有电容器c3。

电容器c4由电容器导体层20b、26构成。通过电容器导体层20b的右端与电容器导体层26的左端对置,形成有电容器c4。

电感器l3由通孔导体v6构成。通孔导体v6沿上下方向贯通绝缘体层16f~16r。通孔导体v6的上端与电容器导体层26的左右方向的中央连接。由此,电感器l3与电容器c3、c4以串联的方式电连接。

另外,电感器l3经由连接导体层32和通孔导体v7与外部电极14c连接。连接导体层32设置在绝缘体层16s的表面,呈沿前后方向延伸的线状。通孔导体v6的下端与连接导体层32的前端连接。通孔导体v7沿上下方向贯通绝缘体层16s、16t,对连接导体层32的后端和外部电极14c进行连接。由此,电感器l3与外部电极14c连接。

在这里,如以下说明的那样,在从上侧观察时,lc滤波器10关于面s1具有面对称的结构。如图4a所示,面s1是通过层叠体12的上表面的中央(对角线的交点),并且,与上下方向平行的平面。因此,以下的(1)~(4)的关系成立。

(1)构成电感器l2的电感器导体层38a~38f以及通孔导体v13、v14与构成电感器l1的电感器导体层18a~18f以及通孔导体v3、v4关于面s1具有面对称的结构。

(2)构成电容器c2的电容器导体层40a、40b、42、24a、24b与构成电容器c1的电容器导体层20a、20b、22、24a、24b关于面s1具有面对称的结构。

(3)对电感器l2和电容器c2以并联的方式电连接的通孔导体v11、v12、v5以及连接导体层50、34a、34b与对电感器l1和电容器c1以并联的方式电连接的通孔导体v1、v2、v5以及连接导体层30、34a、34b关于面s1具有面对称的结构。

(4)构成电容器c5的电容器导体层40b、26与构成电容器c4的电容器导体层20b、26关于面s1具有面对称的结构。

此外,关于电感器导体层38a~38f、电容器导体层40a、40b、42、连接导体层50以及通孔导体v11~v14的详细内容省略说明。

耦合导体层28设置在绝缘体层16e的表面,呈沿着绝缘体层16e的后侧的长边延伸的线状。在从上侧观察时,耦合导体层28与电感器l1、l2重叠。由此,电感器l1、l2经由耦合导体层28而电磁耦合。

通孔导体v1、v5、v6、v11沿上下方向贯通多个绝缘体层,存在在贯通时不与线路电极连接的绝缘层。因此,为了防止因绝缘体层的层叠偏差,而在通孔导体v1、v5、v6、v11产生断线,设置有焊盘导体层60(参照图3)。焊盘导体层60是正方形的导体层,具有比通孔导体v1、v5、v6、v11的与上下方向垂直的剖面积稍大的面积。这样的焊盘导体层60设置为在绝缘体层的表面上与通孔导体v1、v5、v6、v11重叠。

因此,在绝缘体层16m~16r上,未设置除了沿上下方向贯通成一条直线的通孔导体v1、v6、v11以及绝缘体层16m~16r的边界上的中继通孔导体v1、v6、v11的连接的焊盘导体层60以外的导体。绝缘体层16m~16r是设置在电感器l1、l2与层叠体12的底面之间的绝缘体层16m~16t内的连续层叠的绝缘体层。像这样,通过在电感器l1、l2与层叠体12的底面之间设置未设置不必要的导体的绝缘体层16m~16r,电感器l1、l2与外部电极14a~14c之间的距离增大。

此外,绝缘体层16b~16e的相对介电常数比绝缘体层16a、16f~16t的相对介电常数大。由此,被电容器导体层20a、20b、22、24a、24b、26、40a、40b、42从上下方向夹着的绝缘体层16b~16e的相对介电常数比设置有电感器l1、l2的绝缘体层16g~16l的相对介电常数高。由此,能够通过增大相对介电常数,来增大每单位的电容值。

lc滤波器10为了提高q值,如图4a所示,在从上侧观察时,电容器c1位于空间sp1。由此,在从上侧观察时,电感器l1与电容器c1未重叠。

进一步,如图4b以及图4c所示,电容器c1设置在比电感器l1靠层叠体12的上表面的附近。由此,在从与上侧正交的所有的方向(即,前后方向和左右方向)观察时,电感器l1与电容器c1都不重叠。

另外,在lc滤波器10中,在电感器l1的前后左右不存在电容器,在电感器l1的上下也不存在电容器。即,在从上侧观察时,不存在与电感器l1重叠的电容器,并且,在从与上侧正交的所有方向观察时,不存在与电感器l1重叠的电容器。

此外,对于电容器c2和电感器l2的关系而言,由于与电容器c1和电感器l1的关系相同,所以省略说明。

(效果)

根据如以上那样构成的lc滤波器10,能够增大电感值。更详细而言,电感器l1、l2卷绕在与上下方向平行的轴ax1、ax2(参照图4a)的周围,并且呈朝向上侧行进的螺旋状。由于这样的螺旋状的电感器l1、l2具有容易在较小的区域形成较多的匝数的结构,所以容易得到比环形的电感器大的电感值。

另外,根据lc滤波器10,能够提高q值。更详细而言,如图4b以及图4c所示,螺旋状的电感器l1、l2分别产生沿着上下方向延伸的磁通φ1、φ2。因此,若在电感器l1、l2的上下存在电容器,则磁通φ1、φ2贯通电容器产生涡流。这样的涡流成为使lc滤波器10的q值降低的原因。

进一步,如图4b以及图4c所示,螺旋状的电感器l1、l2分别产生卷绕在电感器l1、l2的周围的磁通φ3、φ4。因此,若在电感器l1、l2的前后左右存在电容器,则磁通φ3、φ4贯通电容器产生涡流。这样的涡流成为使lc滤波器10的q值降低的原因。

因此,在lc滤波器10中,在从上侧观察时,电感器l1与电容器c1不重叠,并且,在从与上下方向正交的所有方向观察时,电感器l1与电容器c1都不重叠。由此,可抑制电感器l1所产生的磁通φ1、φ3贯通电容器c1。同样地,在从上侧观察时,电感器l2与电容器c2不重叠,并且,在从与上下方向正交的所有方向观察时,电感器l2与电容器c2不重叠。由此,可抑制电感器l2所产生的磁通φ2、φ4贯通电容器c2。其结果,可抑制电容器c1、c2中的涡流的产生,且lc滤波器10的q值提高。

另外,在lc滤波器10中,可减少在电感器l1、l2和电容器c1、c2之间形成的电容。更详细而言,在lc滤波器10中,在从上侧观察时,电感器l1与电容器c1不重叠,并且,在从与上下方向正交的所有方向观察时,电感器l1与电容器c1不重叠。由此,电感器l1和电容器c1在导体层的面彼此不对置,并且可抑制电感器l1和电容器c1在前后方向以及左右方向接近。其结果,可减少在电感器l1和电容器c1之间形成的电容。由于相同的理由,可减少在电感器l2和电容器c2之间形成的电容。

另外,在lc滤波器10中,可减少在外部电极14a~14c和电感器l1、l2之间形成的电容。更详细而言,外部电极14a~14c仅设置在层叠体12的底面。即,外部电极14a~14c未设置在层叠体12的前面、后面、右面以及左面。因此,可抑制外部电极14a~14c与电感器l1、l2接近,并可减少在它们之间形成的电容。

另外,在lc滤波器10中,通过在电感器l1、l2与层叠体12的底面之间设置未设置不必要的导体的绝缘体层16m~16r,电感器l1、l2与外部电极14a~14c之间的距离增大。由此,贯通外部电极14a~14c的磁通φ1~φ4减少。其结果,可抑制外部电极14a~14c中的涡流的产生,且lc滤波器10的q值提高。进一步,可减少在电感器l1、l2与外部电极14a~14c之间形成的电容。

另外,在lc滤波器10中,由于以下的理由,也能够提高q值。更详细而言,被电容器导体层20a、20b、22、24a、24b、26、40a、40b、42从上下方向夹着的绝缘体层16b~16e的相对介电常数比设置有电感器l1、l2的绝缘体层16g~16l的相对介电常数高。因此,很容易增大电容器c1~c5的电容值。换言之,能够维持电容器c1~c5的电容值,并且减小电容器导体层20a、20b、22、24a、24b、26、40a、40b、42的面积。由此,贯通电容器导体层20a、20b、22、24a、24b、26、40a、40b、42的磁通φ1~φ4减少,lc滤波器10的q值提高。

另外,由于电容器c1、c2呈长方形,所以如以下说明的那样,不会进一步妨碍电感器l1、l2所产生的磁通φ1~φ4,并且能够增大电容器c1、c2的电容。更详细而言,在从上侧观察时,未形成电感器l1、l2的区域的形状呈长方形。因此,在从上侧观察时,电容器c1、c2与电感器l1、l2不重叠,并且,若想要尽可能增大电容器c1、c2,则电容器c1、c2的形状为长方形。即,通过电容器c1、c2呈长方形,不会进一步妨碍电感器l1、l2所产生的磁通φ1~φ4,并且能够增大电容器c1、c2的电容。

然而,本申请发明者为了进一步明确lc滤波器10所起到的效果,进行了以下说明的计算机模拟。图5a是从前侧透视比较例的lc滤波器100得到的图。图5b是从左侧透视比较例的lc滤波器100得到的图。

本申请发明者作为与实施例相当的第一模型创建了lc滤波器10,作为与比较例相当的第二模型创建了lc滤波器100。在从上侧观察时,lc滤波器100的电感器l11与电容器c11重叠,并且电感器l12与电容器c12重叠。电感器l11、l12分别与电感器l1、l2对应,电容器c11、c12分别与电容器c1、c2对应。此外,lc滤波器100的等价电路图与lc滤波器10的等价电路图相同。

图5c是表示计算机模拟的结果的图。纵轴表示通过特性,横轴表示频率。另外,表1是示有计算机模拟的结果的表。

[表1]

与第二模型相比,第一模型的q值良好。其结果,如图5c所示,可知与第二模型相比,第一模型的比截止频率(1.575ghz)高的频率中的衰减量增大。具体而言,如表1所示,与第二模型相比,第一模型的在1.575ghz、1.805ghz以及5ghz产生的衰减极点上的衰减量增大。因此,可知与第二模型相比,第一模型的q值良好,所以可得到良好的通过特性。

另外,与第二模型相比,第一模型的q值良好。其结果,根据表1可知,第一模型的插入损失(il)比第二模型的小。

(变形例)

以下,参照附图对变形例的lc滤波器10a进行说明。图6是从左侧透视lc滤波器10a得到的示意图。

在lc滤波器10中,电容器c1、c2设置在比电感器l1、l2靠上侧。另一方面,如图6所示,在lc滤波器10a中,电容器c1、c2设置在比电感器l1、l2靠下侧。

另外,优选在lc滤波器10a中,在比电感器l1、l2靠上侧连续地设置未设置有通孔导体、导体层的多个绝缘体层。由此,由于即使在层叠体12的上表面的附近配置有金属,金属与电感器l1、l2也分离,所以可抑制在金属与电感器l1、l2之间形成电容。进一步,利用金属难以妨碍电感器l1、l2所产生的磁通。

(其它实施方式)

本发明的lc滤波器并不局限于lc滤波器10、10a,能够在其主旨的范围内变更。

此外,也可以对lc滤波器10的结构和lc滤波器10a的结构任意地进行组合。

此外,电感器l1和电容器c1构成了lc并联谐振器lc1,但也可以构成lc串联谐振器。电感器l2和电容器c2构成了lc并联谐振器lc2,但也可以构成lc串联谐振器。

此外,外部电极14a~14c仅设置在层叠体12的底面,但也可以设置在底面以外的部分。

此外,焊盘导体层60不是必须的也可以不存在。

此外,电感器l1、l2呈螺旋状,但也可以是漩涡状。

此外,绝缘体层16a~16t的相对介电常数也可以全部相等。

此外,lc滤波器10是低通滤波器,但也可以是高通滤波器、带通滤波器等。

如以上那样,本发明对于lc滤波器有用,特别是,在能够得到较大的电感值,并且能够提高q值方面优异。

附图标记说明

10、10a…lc滤波器;12…层叠体;14a~14c…外部电极;16a~16t…绝缘体层;18a~18f、38a~38f…电感器导体层;20a、20b、22、24a、24b、26、40a、40b、42…电容器导体层;28…耦合导体层;30、32、34a、34b、50…连接导体层;60…焊盘导体层;c1~c5、c11、c12…电容器;l1~l3、l11、l12…电感器;lc1、lc2…lc并联谐振器;lc3…lc串联谐振器;v1~v7、v11~v14…通孔导体。

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