JP2000068702A - フィルタ素子およびその製造方法 - Google Patents
フィルタ素子およびその製造方法Info
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Abstract
ぼ均一にすることができ、製造の歩留りや信頼性の向上
が図れるフィルタ素子の実現を課題とする。 【解決手段】 誘電体基板1の表面にキヤビティ4を開
口させ、ストリップ導体パターン2の一部をこのキヤビ
ティ4上に形成してインダクタンスを構成するようにす
る。
Description
し、特に分布定数型のフィルタ素子に関する。
ロ波帯、ミリ波帯の周波数をキャリアとする高周波応用
技術においては、ローパスフィルタ(LPF)、バンド
パスフィルタ(BPF)といったフィルタ素子は、イン
ダクタンス、コンデンサ等のチップ部品を使った集中定
数設計ではなく、マイクロストリップライン等による分
布定数にて設計されるのが常である。
平面図であり、インピーダンスを交互に変化させたマイ
クロストリップラインによるLPFを、プリント基板、
セラミック基板などの誘電体基板上のパターンとして形
成した一例である。図8で、1はプリント基板セラミッ
ク基板等の誘電体基板、2はCu印刷にNi/Auめっ
きなどで構成したストリップ導体パターン、3はI/O
電極線路である。また、図8で(a)部分は幅0.1m
m、長さ0.3mm程度でインダクタンスとして機能
し、(b)部分は幅5mm、長さ3mm程度で容量とし
て機能する。この様なパターンを最適化することによ
り、所望の周波数よりも上の帯域の信号を減衰させるこ
とができる。
の平面型構造のフィルタであれば、実装基板上に印刷や
リソグラフィで配線パターンを形成するのと同じ工程に
て、配線と同時に形成することができる。
は次のような問題点がある。マイクロ波やミリ波、特に
5GHzを超えるあたりの周波数になってくると、図9
の等価回路におけるインダクタンスの効果が、基板とパ
ターンの間の誘電体の寄生キャパシタンスの影響のため
に小さくなってしまう。そのため、所望のフィルタ特性
を得るためには、図8の(a)部分の線幅を細くしてイ
ンダクタンスをかせぐ必要がある。また、通過帯域のロ
スを低減するためには、細い(a)の部分の長さはでき
るだけ短くする必要がある。そうしてこのような要請に
従う場合には、次の問題点が生まれる。
必要になる場合があり、したがって製造歩留を上げるの
が難しくなる。 2)(a)部分の長さを短くするとすると、(b)部分
相互間の不要な電磁結合が強くなり、このために所望の
フィルタ特性が得にくくなる。 3)(a)部分と(b)部分の線幅の差がきわめて大き
く10倍以上にもなる場合がある。このために、それら
の接点部分においては、温度サイクル時に大きなストレ
スが発生し、これを受けて断線を起こすおそれがある。
これは信頼性の上で問題である。 4)このフィルタを形成した基板上に、動作時に大きな
放熱を伴うパワーアンプなどのデバイスを実装した場
合、熱の影響で(a)の細いパターンが焼け断線してし
まうおそれがある。
マイクロストリップラインを用いたフィルタ素子では、
インダクタンスとして機能する部分と容量として機能す
る部分の大きさ、ことに線幅が異なり、製造の歩留が悪
かったり、温度サイクルで部分的にストレスを発生した
り、断線を起こしやすいなどの問題があった。
方法で、素子を構成するストリップラインの線幅をほぼ
均一にすることができ、製造の歩留りや信頼性の向上が
図れるフィルタ素子の実現と、その素子を容易に歩留り
よく生産できる製造方法の提供を課題とする。
め、本発明は、誘電体基板上にストリップ導体回路のパ
ターンを形成して構成されるフィルタ素子において、前
記誘電体基板表面に開口されたキヤビティ空間を具備
し、前記ストリップ導体回路のパターンの一部をこのキ
ヤビティ空間上に形成することを特徴とする。
のパターンを形成して構成されるフィルタ素子におい
て、前記ストリップ導体回路のパターンの幅を一定に保
ち、前記誘電体基板の比誘電率を部分的に異ならせるこ
とを特徴とする。
路のパターンを形成して構成するフィルタ素子の製造方
法において、前記誘電体基板表面にキヤビティ空間を開
口する開口工程と、前記キヤビティ空間に充填剤を埋め
こんで平坦にする充填工程と、前記キヤビティ空間に埋
め込まれた前記充填剤上を含めて前記誘電体基板上に前
記ストリップ導体回路のパターンを形成するパターン形
成工程と、前記充填剤を前記キヤビティ空間から除去す
る除去工程とを有することを特徴とする。
子を添付図面を参照にして詳細に説明する。まず、本発
明の基本的な考え方について説明する。図1は本発明の
一実施の形態のフィルタ素子の構成を示す平面図、図2
はその断面図である。
うに、図8の(a)の部分を基板のキヤビティ上に形成
し、一方(b)の部分は基板上に形成し、それらは図8
の場合と同様に連続的なパターンとなるようにした。図
1、図2で、1はプリント基板セラミック基板等の誘電
体基板、2はCu印刷にNi/Auめっきなどで構成し
たストリップ導体パターン、3はI/O電極線路、4は
キヤビティであり、(a)はインダクタンスとして機能
する部分、(b)は容量として機能する部分である。こ
のようにすることで、(a)の部分は基板の誘電体上で
はなく、空間上に形成されることになるので、必要以上
にこの部分のパターンを細くしなくてもインダクタンス
としての効果を果たすことができ、また必要以上にパタ
ーンを短くしなくてもロスを増大させることなく、所望
のフィルタを得ることができる。
間上に形成した場合と従来通り基板の誘電体上に形成し
た場合とで、同じインダクタンスの効果を得るのに必要
なパターンサイズの比較をしてみた。図3は、図1の
(a)部分と図8の(a)部分のパターンにおいて、5
0Ω終端での入力インピーダンス(S11)をシミュレ
ーションした図である。ここで、空間の比誘電率は1.
0、誘電体の比誘電率は5.7で誘電体の厚みは900
μmとしている。インダクティブなふるまいにおいて両
者がほぼ一致した挙動を示すパターンサイズは、[1]
が図1の(a)部分にあたり幅1.0mm、長さ0.7
mmで、[2]が図8の(a)部分にあたり幅0.1m
m、長さ0.3mmとなる。[1]は[2]に対して幅
が10倍、長さが2倍以上となり、これによって前記し
た問題点がかなり緩和されることになる。
成される箇所の比誘電率を、例えば50くらいに大きな
材料にすると、今度は(b)の部分の線幅を逆に小さく
することができる。これと(a)を空間に形成すること
を合わせて用いれば、図4に示すように(a)部分と
(b)部分のパターン幅が全く同じで変化させる必要が
ないまま、所望のフィルタ特性を得ることも可能であ
る。さらに、比誘電率とパターン寸法を最適化すること
によって、図5のように、I/O電極配線3の幅と、フ
ィルタ部分の幅を完全に一致させることも可能である。
図6に示す以下のような工程で製造することができる。
図6で1−1はエポキシ材、フッ素材、セラミック材等
からなる誘電体基板1、1−2は同じくエポキシ材、フ
ッ素材、セラミック材等からなる誘電体基板2、2はC
u印刷にNi/Auめっきなどで構成した金属パター
ン、4は穴、5はフォトレジストなどの穴埋め材であ
る。
穴4を、パンチング、ドリリングなどにより加工・形成
した誘電体層1(エポキシ材、フツ素材、セラミック材
など)を作製する。 b)次に、誘電体1を、別の誘電体2上に積層する。 c)誘電体1の穴4を、穴4の無い部分の表面と面位置
になるように、フォトレジスト材5などを印刷していっ
たん埋め込む。埋め込み方は印刷にかぎらず、例えば全
面にスピンコートしてからドライエッチングでエツチバ
ックを行って作製する等の方法でもよい。 d)いったん穴4が埋め込まれた状態で、金属によるフ
ィルタのパターン2を印刷、メッキ等により形成する。 e)パターン2を形成後、アセトンなどの有機溶剤によ
って穴4を埋め込んだフォトレジスト5等を溶出する。
場合によっては酸素プラズマアッシングによってフォト
レジスト5を除去してもよい。かくして、図1、図2の
構造が出来上がる。
れるキャビティ部分を空間としたが、この部分を比誘電
率の低い材料で満たすようにしても同様な効果を挙げる
ことができる。
限らず、図7のようにフィルタを形成した基板にICな
どのアクティブ素子を実装した基板としても応用するこ
とも可能である。図7で、11はフィルタ部分、12は
MMICなどのアクティブ素子、13は高周波除去パタ
ーン、14はインピーダンスマッチングパターンであ
る。
と、 1)線幅をほぼ均一にすることで、断線の危険を減ずる
ことができる。 2)パターン同士が必要以上に接近して、不要な電磁結
合を起こすことを減ずることができる。 3)従来は細くせざるをえなかった線幅をある程度太く
でき、線幅のバラツキによる歩留劣化を減ずることがで
きる。 4)パワーアンプなどを同一基板上に実装してかなりの
放熱による温度上昇があっても、フィルタのパターンが
焼き切れてしまうような危険を減ずることができる。 5)パターン幅、パターン長を最適化することで、フィ
ルタ入出力部分を、配線引き回しの線幅(通常、50Ω
幅)と同一にすることができる。 6)従来の製造工程に若干の変更を加えることで、この
構造を形成することができる。等の利点がある。
発明は、誘電体基板上にストリップ導体回路のパターン
を形成して構成されるフィルタ素子において、誘電体基
板表面に開口されたキヤビティ空間を具備し、ストリッ
プ導体回路のパターンの一部をこのキヤビティ空間上に
形成することを特徴とする。これにより、キヤビティ空
間を設けた部分での比誘電率を下げることができ、イン
ダクタンスが形成される部分と容量が形成される部分と
のストリップラインの幅をほぼ均一にすることができ、
フィルタ素子の製造の歩留りや信頼性の向上を図ること
ができる。
間を誘電体基板と異なる比誘電率の材料で満たしたこと
を特徴とする。これにより、キヤビティ空間上のストリ
ップラインを補強することができ、フィルタ素子の信頼
性を一層向上することができる。
にストリップ導体回路のパターンを形成して構成される
フィルタ素子において、ストリップ導体回路のパターン
の幅を一定に保ち、誘電体基板の比誘電率を部分的に異
ならせることを特徴とする。これにより、ストリップラ
インの形成が容易になり、フィルタ素子の製造の歩留り
の向上と信頼性の向上を図ることができる。
にストリップ導体回路のパターンを形成して構成するフ
ィルタ素子の製造方法において、誘電体基板表面にキヤ
ビティ空間を開口する開口工程と、キヤビティ空間に充
填剤を埋めこんで平坦にする充填工程と、キヤビティ空
間に埋め込まれた充填剤上を含めて誘電体基板上にスト
リップ導体回路のパターンを形成するパターン形成工程
と、充填剤をキヤビティ空間から除去する除去工程とを
有することを特徴とする。これにより、インダクタンス
が形成される部分と容量が形成される部分とのストリッ
プラインの幅をほぼ均一にしたフィルタ素子を容易に歩
留まり良く製造することができる。
子材料であり、除去工程ではこの高分子材料を溶融する
有機溶剤を用いて充填剤を溶出して除去することを特徴
とする。これにより、キヤビティ空間の形成を一層容易
にし、ストリップラインの幅をほぼ均一にしたフィルタ
素子を容易に歩留まり良く製造することができる。
示す平面図。
部分のインピーダンスのシミュレーション図。
を示す平面図。
を示す平面図。
図。
図。
/O電極線路、4…キヤビティ、穴、5…穴埋め材、1
1…フィルタ部分、12…アクティブ素子、13…高周
波除去パターン、14…インピーダンスマッチングパタ
ーン、(a)…インダクタンスとして機能する部分、
(b)…容量として機能する部分。
Claims (5)
- 【請求項1】 誘電体基板上にストリップ導体回路のパ
ターンを形成して構成されるフィルタ素子において、 前記誘電体基板表面に開口されたキヤビティ空間を具備
し、 前記ストリップ導体回路のパターンの一部をこのキヤビ
ティ空間上に形成することを特徴とするフィルタ素子。 - 【請求項2】 前記キヤビティ空間を前記誘電体基板と
異なる比誘電率の材料で満たしたことを特徴とする請求
項1に記載のフィルタ素子。 - 【請求項3】 誘電体基板上にストリップ導体回路のパ
ターンを形成して構成されるフィルタ素子において、 前記ストリップ導体回路のパターンの幅を一定に保ち、
前記誘電体基板の比誘電率を部分的に異ならせることを
特徴とするフィルタ素子。 - 【請求項4】 誘電体基板上にストリップ導体回路のパ
ターンを形成して構成するフィルタ素子の製造方法にお
いて、 前記誘電体基板表面にキヤビティ空間を開口する開口工
程と、 前記キヤビティ空間に充填剤を埋めこんで平坦にする充
填工程と、 前記キヤビティ空間に埋め込まれた前記充填剤上を含め
て前記誘電体基板上に前記ストリップ導体回路のパター
ンを形成するパターン形成工程と、 前記充填剤を前記キヤビティ空間から除去する除去工程
とを有することを特徴とするフィルタ素子の製造方法。 - 【請求項5】 前記充填剤は高分子材料であり、前記除
去工程ではこの高分子材料を溶融する有機溶剤を用いて
前記充填剤を溶出して除去することを特徴とする請求項
4に記載のフィルタ素子の製造方法。
Priority Applications (3)
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JP10237130A JP2000068702A (ja) | 1998-08-24 | 1998-08-24 | フィルタ素子およびその製造方法 |
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- 1999-08-24 CN CN99118138.7A patent/CN1201427C/zh not_active Expired - Fee Related
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