JP5585605B2

JP5585605B2 - フィルタ素子

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Publication number: JP5585605B2
Application number: JP2012066484A
Authority: JP
Inventors: 直樹溝口
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2012-03-23
Filing date: 2012-03-23
Publication date: 2014-09-10
Anticipated expiration: 2032-03-23
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Description

本発明は、インダクタを含むフィルタ素子に関するものである。

現在、通信モジュールに利用する高周波部品として、各種フィルタ素子が実用化されている。このようなフィルタ素子として、インダクタとキャパシタとを用いたＬＣフィルタ素子がある。

このようなフィルタ素子は、例えば特許文献１に示すように、内部導体によってインダクタやキャパシタが形成された積層体によって実現される。

特許文献１のＬＣフィルタ素子は、インダクタとキャパシタとの並列共振器を二つ備える。各並列共振器のインダクタは相互インダクタンスによって磁界結合されている。この磁界結合を利用することによって、所望のフィルタ特性を実現している。

このような磁界結合を得るため、特許文献１では、積層体を形成する異なる層に、それぞれの並列共振器のインダクタ用の線状導体パターンを形成している。そして、各インダクタの線状導体パターンを積層方向に沿って見て重なるように配置し、その間に適切な厚みに調整された相互インダクタンス調整用の絶縁体層を介在している。

特開平１１−９７９６３号公報

しかしながら、特許文献１の構成では、相互インダクタンス調整用の絶縁体層の厚みを変化させることで所望の磁界結合を得ているため、積層体の寸法制約によって、実現できる磁界結合の範囲（取り得る相互インダクタンスの範囲）が制限されてしまう。したがって、積層体の寸法によっては所望のフィルタ特性が得られない等の問題が生じてしまう。また、フィルタ特性の設計自由度が低くなってしまう。

この発明の目的は、積層体の寸法制限に影響されにくく、所望のフィルタ特性をより実現しやすいフィルタ素子を提供することにある。

この発明は、複数の絶縁体層を積層した積層体を有し、該積層体内に第１インダクタと第２インダクタと備えたフィルタ素子に関するものであって、次の特徴を有する。

第１インダクタおよび第２インダクタは、複数の絶縁体層間に形成されたループ状の線状導体パターンと、各絶縁体層間の線状導体パターンを積層方向に接続する絶縁体層を貫通するビア導体と、によって形成され、積層方向に中心軸を有する空芯部を備えるヘリカル形状を備えている。第１インダクタと第２インダクタは、積層方向に沿って見て、積層体の異なる位置に形成されている。

さらに、本発明のフィルタ素子は、次の特徴を有する環状導体パターンを備える。環状導体パターンは、第１インダクタおよび前記第２インダクタの形成される絶縁体層と異なる絶縁体層に、開口部を有するように形成されている。環状導体パターンは、積層方向に沿って見て、第１インダクタの空芯部の少なくとも一部と第２インダクタの空芯部の少なくとも一部が環状導体パターンの内部に配置されている。

この構成では、第１インダクタと第２インダクタとの相互インダクタンスを発生する磁界結合（Ｍ結合）が、第１インダクタの導体パターンと第２インダクタの導体パターンとによる直接的な磁界結合（Ｍ結合）と、環状導体パターンを介した磁界結合（Ｍ結合）とによって構成される。そして、第１インダクタおよび第２インダクタと環状導体パターンとの結合度は、環状導体パターンの形状や、第１インダクタの導体パターンおよび第２インダクタの導体パターンに対する位置関係によって調整可能である。したがって、積層体の厚みを変えることなくＭ結合を調整でき、積層体の寸法規制の影響を受けず、フィルタ特性の設計自由度が改善される。

また、この発明のフィルタ素子の環状導体パターンは、第１インダクタの空芯部と第２インダクタの空芯部が積層方向に沿って見て開口部の内側に配置される形状からなることが好ましい。

この構成では、第１インダクタおよび第２インダクタと環状導体パターンと磁界結合を強めることができる。

また、この発明のフィルタ素子の環状導体パターンは、積層方向に沿って見て、第１インダクタを形成する線状導体パターンの少なくとも一部および第２インダクタを形成する線状導体パターンの少なくとも一部に重なる形状であってもよい。

この構成では、第１インダクタおよび第２インダクタと環状導体パターンと磁界結合を、さらに強めることができる。

また、この発明のフィルタ素子の環状導体パターンは、積層方向に沿って見て、第１インダクタにおける少なくとも環状導体パターンに最も近い絶縁体層に形成された線状導体パターンと、第２インダクタにおける少なくとも環状導体パターンに最も近い絶縁体層に形成された線状導体パターンとに沿って重なり合う形状で形成されていてもよい。

また、この発明のフィルタ素子の環状導体パターンは、次の構成であってもよい。環状導体パターンは、絶縁体層の平板面に直交し第１インダクタの空芯部と第２インダクタの空芯部とが面対称となる仮想平面に対して面対称となる第１開環形状部と第２開環形状部とを含む。環状導体パターンは、積層方向に沿って見て、第１インダクタの空芯部の中心軸と第１開環形状部の中心とが一致し、第２インダクタの空芯部の中心軸と第２開環形状部の中心とが一致する形状である。

この構成では、第１インダクタと環状導体パターンとの磁界結合を強くでき、第２インダクタと環状導体パターンとの磁界結合も強くできるような環状導体パターンの配置となる。

また、この発明のフィルタ素子の環状導体パターンは、フィルタ素子として所望する減衰極周波数の波長の長さであることが好ましい。

この構成では、減衰極形成用の共振回路パターンを別途設けることなく、フィルタ特性の所望周波数に減衰極を形成することができる。

また、この発明のフィルタ素子の環状導体パターンは、フィルタ素子を構成する他の回路素子およびグランドに接続されていなくてもよい。

この構成では、環状導体パターンの具体的な形状例を示している。

また、このフィルタ素子は次の構成であることが好ましい。フィルタ素子は、第１インダクタの線状導体パターン、第２インダクタの線状導体パターン、および環状導体パターンが形成された絶縁体層とは別の絶縁体層に形成された所定面積で対向する第１の平板導体の組からなる第１キャパシタと、第１インダクタの線状導体パターン、第２インダクタの線状導体パターン、および環状導体パターンが形成された絶縁体層とは別の絶縁体層に形成された所定面積で対向する第２の平板導体の組からなる第２キャパシタと、を備える。第１インダクタと第１キャパシタとで第１並列共振器を形成し、第２インダクタと第２キャパシタとで第２並列共振器を形成している。

この構成では、これらの第１並列共振器および第２並列共振器を用いることで、バンドパスフィルタを構成することができる。そして、上述の環状導体パターンの構成を備えることで、積層体の寸法制限に影響され難く所望の帯域通過特性が得られるバンドパスフィルタを実現できる。

この発明によれば、積層体の寸法制限の影響を受け難く、所望のフィルタ特性をより確実に実現することができる。

本発明の実施形態に係るフィルタ素子の等価回路図である。本発明の実施形態に係るフィルタ素子を構成する積層体の分解斜視図である。環状導体パターンと第１インダクタの線状導体パターンと第２インダクタの線状導体パターンとの位置関係を示す平面透視図および部分側面図である。本発明の実施形態に係るフィルタ素子における同相結合の等価回路図である。同相結合した場合で、環状導体パターンの位置を変化させた場合のフィルタ特性を示す図である。本発明の実施形態に係るフィルタ素子における逆相結合の等価回路図である。逆相結合した場合で、環状導体パターンの位置を変化させた場合のフィルタ特性を示す図である。環状導体パターンと第１インダクタの線状導体パターンおよび第２インダクタの線状導体パターンと位置関係によるフィルタ特性の変化を示す図である。環状導体パターンと第１インダクタの線状導体パターンと第２インダクタＬ２の線状導体パターンとの位置関係を示す平面透視図である。

本発明の実施形態に係るフィルタ素子について、図を参照して説明する。本実施形態では、バンドパスフィルタを例に説明するが、複数のインダクタを磁界結合して得られる相互インダクタンスを利用するフィルタであれば、本実施形態の構成を適用することができる。

（フィルタ素子１０の回路構成）
図１は、本発明の実施形態に係るフィルタ素子の等価回路図である。

フィルタ素子１０は、第１入出力端子Ｐ１、第２入出力端子Ｐ２を備える。第１入出力端子Ｐ１と第２入出力端子Ｐ２との間には、キャパシタＣ３が接続されている。キャパシタＣ３の第１入出力端子Ｐ１側は、第１並列共振器２１を介してグランドに接続されている。キャパシタＣ３の第２入出力端子Ｐ２側は、第２並列共振器２２を介してグランドに接続されている。第１共振回路２１のキャパシタＣ３に接続される側と第１入出力端子Ｐ１との間、および、第２共振回路２２のキャパシタＣ３に接続される側と第２入出力端子Ｐ２との間のそれぞれには、入出力キャパシタＣｉｏが接続されている。

第１並列共振器２１は、第１インダクタＬ１と第１キャパシタＣ１とを備える。第２並列共振器２２は、第２インダクタＬ２と第２キャパシタＣ２とを備える。第１並列共振器２１の第１インダクタＬ１と第２並列共振器２２の第２インダクタＬ２とは、磁界結合しており、相互インダクタンスＭ０を生じている。

フィルタ素子３０は、さらにリング共振器３０を備える。リング共振器３０と第１並列共振器２１の第１インダクタＬ１とは、磁界結合しており、相互インダクタンスＭ１を生じている。リング共振器３０と第２並列共振器２２の第２インダクタＬ２とは、磁界結合しており、相互インダクタンスＭ２を生じている。

このような回路構成により、フィルタ素子１０はバンドパスフィルタとして機能する。

（フィルタ素子１０の構造）
図２は、本発明の実施形態に係るフィルタ素子１０を構成する積層体１００の分解斜視図である。

フィルタ素子１０は、複数層（本実施形態では１０層）の絶縁体層１０１−１１０を積層してなる積層体１００によって形成されている。各絶縁体層１０１−１１０は、同じ形状の平板からなり、それぞれ平板が順次重なり合うように積層されている。なお、本実施形態で示す絶縁体層の数は一例であり、積層体は、仕様に応じて適宜所定の層数の絶縁体層で形成すればよい。なお、以下では、絶縁体層１０１−１１０の第１方向を平板面の長手方向に平行な方向とし、絶縁体層１０１−１１０の第２方向を平板面の短手方向に平行な方向として、説明する。

積層体１００の最上層となる絶縁体層１０１には、第１端子用導体１１１、第２端子用導体１１２、第１グランド用導体１１３、および第２グランド用導体１１４が形成されている。第１端子用導体１１１は、絶縁体層１０１の第１方向の一方端面（短側面）に形成されている。第２端子用導体１１２は、絶縁体層１０１の第１方向の他方端面（短側面）に形成されている。第１グランド用導体１１３は、絶縁体層１０１の第２方向の一方端面（長側面）に形成されている。第２グランド用導体１１４は、絶縁体層１０１の第２方向の他方端面（長側面）に形成されている。第１グランド用導体１１３、第２グランド用導体１１４は、絶縁体層１０１の天面（積層体１００の天面）の所定面積部分まで亘るように形成されている。

第１端子用導体１１１、第２端子用導体１１２、第１グランド用導体１１３、および第２グランド用導体１１４は、絶縁体層１０１のみでなく、積層体１００を構成する全ての絶縁体層１０１−１１０に亘って形成されている。第１端子用導体１１１が第１入出力端子Ｐ１（図１参照）に対応し、第２端子用導体１１２が第２入出力端子Ｐ２（図１参照）に対応する。

以下の絶縁体層１０２から絶縁体層１１０の説明では、第１端子用導体１１１、第２端子用導体１１２、第１グランド用導体１１３、および第２グランド用導体１１４の説明を省略する。

絶縁体層１０２は、絶縁体層１０１に隣接する下層側に配置されている。絶縁体層１０２の天面（絶縁体層１０１側の面）には、環状導体パターン２００が形成されている。環状導体パターン２００は、絶縁体層１０２（積層体１００）を平面視して（積層方向に沿って見て）、内側に所定面積の開口部を有する矩形環状の導体である。環状導体パターン２００は、所望の波長と略同じ長さに形成されている。これにより、環状導体パターン２００は、リング共振器として機能する。したがって、環状導体パターン２００の長さを調整し、リング共振器を構成することで、後述するフィルタ特性において、通過帯域の幅を調整し、所望の周波数に減衰極を形成することができる。

絶縁体層１０３は、絶縁体層１０２に隣接する下層側に配置されている。絶縁体層１０３の天面（絶縁体層１０２側の面）には、線状導体パターン２０１，２０２が形成されている。線状導体パターン２０１，２０２は、閉じていない環状（以下、この形状を「ループ形状」と称する）からなる。線状導体パターン２０１，２０２は、第１方向に沿って所定の間隔をおいて形成されている。

線状導体パターン２０１，２０２の一方端は、第２グランド用導体１１４に接続されている。線状導体パターン２０１の他方端は、絶縁体層１０３を貫通するビア導体２２１に接続されている。線状導体パターン２０２の他方端は、絶縁体層１０３を貫通するビア導体２２２に接続されている。

絶縁体層１０４は、絶縁体層１０３に隣接する下層側に配置されている。絶縁体層１０４の天面（絶縁体層１０３側の面）には、線状導体パターン２０３，２０４が形成されている。線状導体パターン２０３，２０４は、ループ形状からなる。線状導体パターン２０３，２０４は、第１方向に沿って所定の間隔をおいて形成されている。

線状導体パターン２０３は、積層体１００を平面視して、線状導体パターン２０１と略重なる形状で形成されている。言い換えれば、線状導体パターン２０３は、導体パターンによって囲まれる内側の領域が線状導体パターン２０１の内側の領域と略一致するように、形成されている。線状導体パターン２０３の一方端は、ビア導体２２１に接続されている。線状導体パターン２０３の他方端は、絶縁体層１０４を貫通するビア導体２２３に接続されている。

線状導体パターン２０４は、積層体１００を平面視して、線状導体パターン２０２と略重なる形状で形成されている。言い換えれば、線状導体パターン２０４は、導体パターンによって囲まれる内側の領域が線状導体パターン２０２の内側の領域と略一致するように、形成されている。線状導体パターン２０４の一方端は、ビア導体２２２に接続されている。線状導体パターン２０４の他方端は、絶縁体層１０４を貫通するビア導体２２４に接続されている。

絶縁体層１０５は、絶縁体層１０４に隣接する下層側に配置されている。絶縁体層１０５の天面（絶縁体層１０４側の面）には、線状導体パターン２０５，２０６が形成されている。線状導体パターン２０５，２０６は、ループ形状からなる。線状導体パターン２０５，２０６は、第１方向に沿って所定の間隔をおいて形成されている。

線状導体パターン２０５は、積層体１００を平面視して、線状導体パターン２０１，２０３と略重なる形状で形成されている。言い換えれば、線状導体パターン２０５は、導体パターンによって囲まれる内側の領域が線状導体パターン２０１，２０３の内側の領域と略一致するように、形成されている。線状導体パターン２０５の一方端は、ビア導体２２３に接続されている。線状導体パターン２０５の他方端は、絶縁体層１０５，１０６を貫通するビア導体２２５に接続されている。

線状導体パターン２０６は、積層体１００を平面視して、線状導体パターン２０２，２０４と略重なる形状で形成されている。言い換えれば、線状導体パターン２０６は、導体パターンによって囲まれる内側の領域が線状導体パターン２０２，２０４の内側の領域と略一致するように、形成されている。線状導体パターン２０６の一方端は、ビア導体２２４に接続されている。線状導体パターン２０６の他方端は、絶縁体層１０５，１０６を貫通するビア導体２２６に接続されている。

絶縁体層１０３，１０４，１０５に形成された線状導体パターン２０１，２０３，２０５とこれらを連続するように接続するビア導体２２１，２２３と、ビア導体２２５とによって、第１インダクタＬ１（図１参照）が形成される。第１インダクタＬ１は、積層方向に平行な中心軸を有する螺旋状（ヘリカル形状）に形成されている。

絶縁体層１０３，１０４，１０５に形成された線状導体パターン２０２，２０４，２０６とこれらを連続するように接続するビア導体２２２，２２４と、ビア導体２２６とによって、第２インダクタＬ２（図１参照）が形成される。第２インダクタＬ２も、第１インダクタＬ１と同様に、積層方向に平行な中心軸を有する螺旋状（ヘリカル形状）に形成されている。

絶縁体層１０６は、絶縁体層１０５に隣接する下層側に配置されている。絶縁体層１０６の天面（絶縁体層１０５側の面）には、平板導体２１１が形成されている。平板導体とは、線状導体パターンのように一方向へ線状に延伸する形状ではなく、平板面に対して平行な直交する二方向に所定の長さを有する導体パターンである。

平板導体２１１は、絶縁体層１０６を平面視した中央領域を含む略全面に亘って形成されている。ただし、平板導体２１１は、ビア導体２２５，２２６からは離間されている。平板導体２１１は、第１グランド用導体１１３および第２グランド用導体１１４に接続されている。

絶縁体層１０７は、絶縁体層１０６に隣接する下層側に配置されている。絶縁体層１０７の天面（絶縁体層１０６側の面）には、平板導体２１２，２１３が形成されている。

平板導体２１２，２１３は、第１方向に沿って所定の間隔をおいて配置されている。平板導体２１２，２１３は、平板導体２１１に対して所定面積で対向する形状で形成されている。平板導体２１２は、ビア導体２２５に接続されている。平板導体２１３は、ビア導体２２６に接続されている。

絶縁体層１０８は、絶縁体層１０７に隣接する下層側に配置されている。絶縁体層１０８の天面（絶縁体層１０７側の面）には、平板導体２１４，２１５が形成されている。

平板導体２１４，２１５は、第１方向に沿って所定の間隔をおいて配置されている。平板導体２１４は、積層体１００を平面視して、平板導体２１２と略重なる形状で形成されている。平板導体２１４は、第１端子用導体１１１に接続されている。平板導体２１５は、積層体１００を平面視して、平板導体２１３と略重なる形状で形成されている。平板導体２１５は、第２端子用導体１１２に接続されている。

絶縁体層１０６，１０７に形成された平板導体２１１，２１２とこれらの間に配置される絶縁体層１０６とによって、第１キャパシタＣ１（図１参照）が形成される。

絶縁体層１０６，１０７に形成された平板導体２１１，２１３とこれらの間に配置される絶縁体層１０６とによって、第２キャパシタＣ２（図１参照）が形成される。

絶縁体層１０９は、絶縁体層１０８に隣接する下層側に配置されている。絶縁体層１０９の天面（絶縁体層１０８側の面）には、平板導体２１６が形成されている。

平板導体２１６は、平板導体２１４，２１５の両方に対して、それぞれ所定面積で対向する形状で形成されている。

絶縁体層１０８，１０９に形成された平板導体２１４，２１５，２１６とこれらの間に配置される絶縁体層１０８とによって、キャパシタＣ３（図１参照）が形成される。

絶縁体層１１０は、絶縁体層１０９に隣接する下層側に配置され、積層体１００の最下層を構成する。絶縁体層１１０には、第１端子用導体１１１、第２端子用導体１１２、第１グランド用導体１１３、および第２グランド用導体１１４のみが形成されている。

このような構造において、環状導体パターン２００と、第１インダクタＬ１の線状導体パターン２０１，２０３，２０５と、第２インダクタＬ２の線状導体パターン２０２，２０４，２０６とは、次のような関係の構造で形成されている。図３（Ａ）は、環状導体パターン２００と第１インダクタＬ１の線状導体パターン２０１，２０３，２０５と第２インダクタＬ２の線状導体パターン２０２，２０４，２０６との位置関係を示す平面透視図である。図３（Ｂ）は、環状導体パターン２００と第１インダクタＬ１の線状導体パターン２０１と第２インダクタＬ２の線状導体パターン２０２との位置関係を示す部分側面図である。

図３に示すように、環状導体パターン２００は、線状導体パターン２０１，２０３，２０５と線状導体パターン２０２，２０４，２０６と略重なる形状に形成されている。言い換えれば、環状導体パターン２００によって囲まれる内側の領域が、線状導体パターン２０１，２０３，２０５の内側領域（第１インダクタＬ１の空芯部に相当）と、線状導体パターン２０２，２０４，２０６の内側領域（第２インダクタＬ２の空芯部に相当）と、を含むように、環状導体パターン２００が形成されている。

このような構造とすることで、線状導体パターン２０１，２０３，２０５を含むヘリカル形状と線状導体パターン２０２，２０４，２０６を含むヘリカル形状とによって、第１インダクタＬ１と第２インダクタＬ２とが直接に磁界結合する。これにより、上述の相互インダクタンスＭ０が実現される。

さらに、第１インダクタＬ１の発生する磁界に環状導体パターン２００が結合し、これにより環状導体パターン２００で誘導される磁界に第２インダクタＬ２が結合する。すなわち、環状導体パターン２００を介して第１インダクタＬ１と第２インダクタＬ２とが磁界結合する。これにより、上述の相互インダクタンスＭ１，Ｍ２が実現される。

そして、このような構成において、線状導体パターン２０１，２０３，２０５および線状導体パターン２０２，２０４，２０６に対する環状導体パターン２００の第１方向または第２方向における位置を変化させることで、間接的な相互インダクタンスＭ１，Ｍ２を変化させることができる。これにより、積層体１００の厚みを変化させることなく、第１インダクタＬ１と第２インダクタＬ２との間の磁界結合（Ｍ結合）量を調整することができ、フィルタ特性を調整することができる。

例えば、上述のような構成では、積層体１００を平面視した状態での第１インダクタＬ１の巻回方向と、第２インダクタＬ２の巻回方向とが逆となる。この場合、図４に示すように、第１インダクタＬ１と第２インダクタＬ２とが同相の磁界結合をする。図４は、同相結合の等価回路図である。この場合、第１インダクタＬ１と第２インダクタＬ２との間で、直接的な磁界結合による相互インダクタンスＭ０ｆが生じ、環状導体パターン２００を介する相互インダクタンスＭ１ｆ、Ｍ２ｆが生じる。

環状導体パターン２００の位置を変化させた場合、相互インダクタンスＭ０ｆは変化しないが、相互インダクタンスＭ１ｆ、Ｍ２ｆが変化する。これにより、フィルタ特性を調整することができる。

図５は、同相結合した場合で、環状導体パターン２００の位置を変化させた場合のフィルタ特性を示す図である。図５は、第１入出力端子Ｐ１と第２入出力端子Ｐ２との間の通過特性（Ｓ２１）を示す。破線は環状導体パターン２００を配置しない場合を示す。細実線は、環状導体パターン２００と第１インダクタＬ１の線状導体パターン２０１，２０３，２０５および第２インダクタＬ２の線状導体パターン２０２，２０４，２０６との重なり面積が小さい場合を示す。太実線は、環状導体パターン２００と第１インダクタＬ１の線状導体パターン２０１，２０３，２０５および第２インダクタＬ２の線状導体パターン２０２，２０４，２０６との重なり面積が大きい場合を示す。

図５に示すように、重なり面積を変化させることにより、通過帯域幅を変化させることができる。同時に、減衰極周波数の位置を変化させることもできる。

次に、上述のような構成とは別に、積層体１００を平面視した状態での第１インダクタＬ１の巻回方向と、第２インダクタＬ２の巻回方向とを同じにする。この場合、図６に示すように、第１インダクタＬ１と第２インダクタＬ２とが逆相の磁界結合をする。図６は、逆相結合の等価回路図である。この場合、第１インダクタＬ１と第２インダクタＬ２との間で、直接的な磁界結合による相互インダクタンスＭ０ｉが生じ、環状導体パターン２００を介する相互インダクタンスＭ１ｉ、Ｍ２ｉが生じる。

環状導体パターン２００の位置を変化させた場合、相互インダクタンスＭ０ｉは変化しないが、相互インダクタンスＭ１ｉ、Ｍ２ｉが変化する。これにより、フィルタ特性を調整することができる。

図７は、逆相結合した場合で、環状導体パターン２００の位置を変化させた場合のフィルタ特性を示す図である。図７は、第１入出力端子Ｐ１と第２入出力端子Ｐ２との間の通過特性（Ｓ２１）を示す。破線は環状導体パターン２００を配置しない場合を示す。細実線は、環状導体パターン２００と第１インダクタＬ１の線状導体パターン２０１，２０３，２０５および第２インダクタＬ２の線状導体パターン２０２，２０４，２０６との重なり面積が小さい場合を示す。太実線は、環状導体パターン２００と第１インダクタＬ１の線状導体パターン２０１，２０３，２０５および第２インダクタＬ２の線状導体パターン２０２，２０４，２０６との重なり面積が大きい場合を示す。なお、図では減衰極が表されていないが、図示されない周波数帯域に減衰極が存在する。

図５に示すように、重なり面積を変化させることにより、通過帯域および通過帯域幅を変化させることができる。さらに、減衰極周波数の位置を変化させることもできる。

以上のように、本実施形態の構成を用いることにより、環状導体パターン２００と第１インダクタＬ１の線状導体パターン２０１，２０３，２０５および第２インダクタＬ２の線状導体パターン２０２，２０４，２０６との位置関係を調整するだけで、フィルタ特性を調整することができる。これにより、積層体の寸法制約の影響を受けず、フィルタの設計自由度を向上させることができる。なお、積層体の寸法が許されるのであれば、環状導体パターン２００と第１インダクタＬ１の線状導体パターン２０１，２０３，２０５および第２インダクタＬ２の線状導体パターン２０２，２０４，２０６との間隔を調整することでもフィルタ特性を調整することが可能である。

なお、積層体１００を平面視して、環状導体パターン２００と第１インダクタＬ１の線状導体パターン２０１，２０３，２０５および第２インダクタＬ２の線状導体パターン２０２，２０４，２０６と位置をずらす場合には、環状導体パターン２００によって囲まれた内側の領域に、第１インダクタＬ１の線状導体パターン２０１，２０３，２０５および第２インダクタＬ２の線状導体パターン２０２，２０４，２０６によって囲まれた内側の領域が含まれるように、環状導体パターン２００を形成した方が、より急峻な減衰特性を得ることができ、好適である。

図８は、環状導体パターン２００と第１インダクタＬ１の線状導体パターン２０１，２０３，２０５および第２インダクタＬ２の線状導体パターン２０２，２０４，２０６と位置関係によるフィルタ特性の変化を示す図である。図８において、細実線は上述の図３に示すように、積層体１００を平面視して、環状導体パターン２００と第１インダクタＬ１の線状導体パターン２０１，２０３，２０５および第２インダクタＬ２の線状導体パターン２０２，２０４，２０６とが略一致する場合を示す。太破線は、積層体１００を平面視して、環状導体パターン２００が第１インダクタＬ１の線状導体パターン２０１，２０３，２０５および第２インダクタＬ２の線状導体パターン２０２，２０４，２０６によって囲まれた内側の領域内に形成される場合を示す。太実線は、積層体１００を平面視して、環状導体パターン２００によって囲まれた内側の領域内に第１インダクタＬ１の線状導体パターン２０１，２０３，２０５および第２インダクタＬ２の線状導体パターン２０２，２０４，２０６の領域が含まれる場合を示す。図８からも分かるように、環状導体パターン２００によって第１インダクタＬ１の線状導体パターン２０１，２０３，２０５および第２インダクタＬ２の線状導体パターン２０２，２０４，２０６の領域が含まれる形状にすることで、環状導体パターン２００が第１インダクタＬ１の線状導体パターン２０１，２０３，２０５および第２インダクタＬ２の線状導体パターン２０２，２０４，２０６の領域の内側に形成される形状よりも、通過帯域の低周波数側に急峻な減衰特性を実現することができる。

また、このように環状導体パターン２００と第１インダクタＬ１の線状導体パターン２０１，２０３，２０５および第２インダクタＬ２の線状導体パターン２０２，２０４，２０６と位置関係は、環状導体パターン２００が次の要件を満たすようにするとよい。

積層体１００を平面視して、環状導体パターン２００を、第１インダクタＬ１側の第１開環形状部（「Ｃ」字状導体部）と、第２インダクタＬ２側の第２開環形状部（「Ｃ」字状導体部）と、２つの開環形状部を接続する導体部とに区分する。この際、絶縁体層１０２の平板面に直交し第１インダクタＬ１の空芯部（内側領域）と第２インダクタＬ２の空芯部（内側領域）とが面対称となる仮想平面（図３の二点鎖線参照）を設定し、当該仮想平面に対して面対称となるように区分する。その上で、積層体１００を平面視して、線状導体パターン２０１，２０３，２０５の中心すなわち第１インダクタＬ１の中心軸と第１開環形状の中心とが一致するようにし、線状導体パターン２０２，２０４，２０６の中心すなわち第２インダクタＬ２の中心軸と第２開環形状の中心とが一致するようにするとよい。これにより、環状導体パターン２００と第１インダクタＬ１および第２インダクタＬ２とが強く磁界結合する。これにより、急峻なフィルタ特性をより容易に実現できる。

なお、上述の説明では、積層体１００を平面視して、第１インダクタＬ１の線状導体パターン２０１，２０３，２０５および第２インダクタＬ２の線状導体パターン２０２，２０４，２０６を同時に囲う長方形に沿った形状であり、線状導体パターン２０１，２０３，２０５および線状導体パターン２０２，２０４，２０６と重なる形状に環状導体パターン２００を形成する例を示した。しかしながら、図９に示すような形状であってもよく、これらの形状も利用することで、フィルタ特性のバリエーションを増やすことができる。

図９（Ａ）は、環状導体パターン２００Ａと第１インダクタＬ１の線状導体パターン２０１，２０３，２０５と第２インダクタＬ２の線状導体パターン２０２，２０４，２０６との位置関係を示す平面透視図である。図９（Ｂ）は、環状導体パターン２００Ｂと第１インダクタＬ１の線状導体パターン２０１，２０３，２０５と第２インダクタＬ２の線状導体パターン２０２，２０４，２０６との位置関係を示す平面透視図である。図９（Ｃ）は、環状導体パターン２００Ｃと第１インダクタＬ１の線状導体パターン２０１，２０３，２０５と第２インダクタＬ２の線状導体パターン２０２，２０４，２０６との位置関係を示す平面透視図である。

図９（Ａ）に示す環状導体パターン２００Ａは、第１方向に沿った部分のみが線状導体パターン２０１，２０３，２０５および線状導体パターン２０２，２０４，２０６と重なったものである。この場合、図３の形状と比較して、第１インダクタＬ１および第２インダクタＬ２と環状導体パターンとの磁界結合度を低下させることができる。

図９（Ｂ）に示す環状導体パターン２００Ｂは、線状導体パターン２０１，２０３，２０５および線状導体パターン２０２，２０４，２０６の外周に沿っており、当該外周から外側へ所定距離離間した形状からなる。この場合、第１インダクタＬ１および第２インダクタＬ２と環状導体パターンとの磁界結合度を所定の値に保ちながら、環状導体パターンの長さを調整することができる。

図９（Ｃ）に示す環状導体パターン２００Ｃは、線状導体パターン２０１，２０３，２０５および線状導体パターン２０２，２０４，２０６を同時に囲う長方形に一部が沿うとともに、線状導体パターン２０１，２０３，２０５および線状導体パターン２０２，２０４，２０６の互いに近接する側の辺にも一部沿った形状からなる。この場合、図３の形状と比較して、第１インダクタＬ１および第２インダクタＬ２と環状導体パターンとの磁界結合度を増加させることができる。

なお、これらは、環状導体パターンの形状の数例を示すものであり、これらの形状を組み合わせてもよく、第１インダクタＬ１の空芯部の少なくとも一部と第２インダクタＬ２の空芯部の少なくとも一部とが、環状導体パターンの内側領域内に含まれる形状であれば、他の形状であってもよい。

例えば、図２に示した環状導体パターン２００において、第１インダクタＬ１の線状導体パターン２０１，２０３，２０５と重なる部分と、第２インダクタＬ２の線状導体パターン２０２，２０４，２０６と重なる部分を異なる絶縁体層に形成し、互いにビア導体で接続するようにしてもよい。この場合、第１インダクタＬ１とリング共振器３０の第１インダクタＬ１に対向する部分の間隔と、第２インダクタＬ２とリング共振器３０の第２インダクタＬ２に対向する部分の間隔とを異ならせることができる。これにより、リング共振器３０と第１インダクタＬ１との結合と、リング共振器３０と第２インダクタＬ２との結合を、個別に調整できる。

１０：フィルタ素子、
２１：第１並列共振器、２２：第２並列共振器、
３０：リング共振器、
１００：積層体、
１０１−１１０：絶縁体層、
１１１：第１端子用導体、１１２：第２端子用導体、１１３：第１グランド用導体、１１４：第２グランド用導体、
２００，２００Ａ，２００Ｂ，２００Ｃ：環状導体パターン、
２０１，２０２，２０３，２０４，２０５，２０６：線状導体パターン、
２１１，２１２，２１３，２１４，２１５，２１６：平板導体、
２２１，２２２，２２３，２２４，２２５，２２６：ビア導体、
Ｌ１：第１インダクタ、Ｌ２：第２インダクタ、
Ｃ１：第１キャパシタ、Ｃ２：第２キャパシタ、Ｃ３：キャパシタ、
Ｐ１：第１入出力端子、Ｐ２：第２入出力端子

Claims

複数の絶縁体層を積層した積層体を有し、該積層体内に第１インダクタと第２インダクタと備えたフィルタ素子であって、
前記第１インダクタおよび前記第２インダクタは、複数の絶縁体層間に形成されたループ状の線状導体パターンと、各絶縁体層間の線状導体パターンを積層方向に接続する前記絶縁体層を貫通するビア導体と、によって形成され、前記積層方向に中心軸を有する空芯部を備えるヘリカル形状を備え、
前記第１インダクタと前記第２インダクタは、前記積層方向に沿って見て、前記積層体の異なる位置に形成されており、
前記第１インダクタおよび前記第２インダクタの形成される絶縁体層と異なる絶縁体層に、開口部を有する環状導体パターンが形成されており、
前記積層方向に沿って見て、前記第１インダクタの空芯部の少なくとも一部と前記第２インダクタの空芯部の少なくとも一部が前記環状導体パターンの内部に配置されたフィルタ素子。
前記環状導体パターンは、
前記第１インダクタの空芯部と前記第２インダクタの空芯部が前記積層方向に沿って見て前記開口部の内側に配置される形状からなる、請求項１に記載のフィルタ素子。
前記環状導体パターンは、
前記第１インダクタを形成する線状導体パターンの少なくとも一部、および前記第２インダクタを形成する線状導体パターンの少なくとも一部に、前記積層方向に沿って見て、重なる形状である、請求項１に記載のフィルタ素子。
前記環状導体パターンは、
前記積層方向に沿って見て、
前記第１インダクタにおける少なくとも前記環状導体パターンに最も近い絶縁体層に形成された線状導体パターンと、前記第２インダクタにおける少なくとも前記環状導体パターンに最も近い絶縁体層に形成された線状導体パターンとに沿って重なり合う形状で形成されている、請求項１又は請求項３のいずれかに記載のフィルタ素子。
前記環状導体パターンは、
前記絶縁体層の平板面に直交し前記第１インダクタの空芯部と前記第２インダクタの空芯部とが面対称となる仮想平面に対して面対称となる第１開環形状部と第２開環形状部とを含み、
前記積層方向に沿って見て、前記第１インダクタの空芯部の中心軸と前記第１開環形状部の中心とが一致し、前記第２インダクタの空芯部の中心軸と前記第２開環形状部の中心とが一致する形状である、請求項４に記載のフィルタ素子。
前記環状導体パターンは、フィルタ素子として所望する減衰極周波数の波長の長さである、請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のフィルタ素子。
前記環状導体パターンは、フィルタ素子を構成する他の回路素子およびグランドに接続されていない、請求項１乃至請求項６のいずれかに記載のフィルタ素子。
前記第１インダクタの線状導体パターン、前記第２インダクタの線状導体パターン、および前記環状導体パターンが形成された絶縁体層とは別の絶縁体層に形成された所定面積で対向する第１の平板導体の組からなる第１キャパシタと、
前記第１インダクタの線状導体パターン、前記第２インダクタの線状導体パターン、および前記環状導体パターンが形成された絶縁体層とは別の絶縁体層に形成された所定面積で対向する第２の平板導体の組からなる第２キャパシタと、を備え、
前記第１インダクタと前記第１キャパシタとで第１並列共振器を形成し、
前記第２インダクタと前記第２キャパシタとで第２並列共振器を形成した、請求項１乃至請求項７のいずれかに記載のフィルタ素子。