JP2001016009A - ストリップライン共振器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】導体損失を改善することにより、伝送損失量の
低減を実現し、これにより、高いＱ値を得ることができ
るストリップライン共振器を提供することにある。 【解決手段】誘電体ブロック２の表面にアース電極４
を、内部にアース電極に対向する帯状のストリップライ
ン３を形成して成り、ストリップライン３がビアホール
導体２０，２１を介してアース電極４に接続されている
ストリップライン共振器１において、ビアホール導体２
０，２１は、その平面形状が楕円もしくは長方形をな
し、かつ、長径側が帯状のストリップライン３に対し垂
直方向に向くように構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は共振回路や高周波回
路用フィルタ等に使用されるストリップライン共振器に
関するものである。

【０００２】

【従来技術】従来、マイクロ波を利用した携帯電話など
の機器には、小型で高機能性をもつなどの理由でストリ
ップライン共振器が多用されている。このようなストリ
ップライン共振器を、例えば、図７の積層型のストリッ
プライン共振器で説明する。図７に示すように、誘電体
セラミックよりなるグリーンシート１００の主面にアー
ス電極１０１用の導体膜を被着形成し、グリーンシート
１００の所定位置にＮＣパンチにてビアホールを開孔さ
せて導電性ペーストを充填することでビアホール導体１
０２を形成して誘電体層１０ａを構成する。次に、グリ
ーンシート１０３の位置（ビアホール導体１０２に対応
する位置）にＮＣパンチにてビアホールを開孔させて導
電性ペーストを充填させることでビアホール導体１０４
を形成し、その後、ビアホール導体１０４の周囲に導体
からなるビアランド１０５を被着形成して誘電体層１０
ｂを構成する。また、グリーンシート１０６の主面中央
部に延びる帯状のストリップライン１０９を被着形成し
た誘電体層１０ｃを構成する。さらに、グリーンシート
１０７の主面にアース電極１０８を被着形成して誘電体
層１０ｃを構成する。

【０００３】このような誘電体層１０ａ〜１０ｄを積層
させることで誘電体ブロック１１０を形成し、この誘電
体ブロック１１０を焼結することにより、誘電体ブロッ
ク１１０にアース電極１０１，１０８ストリップライン
１０９を一体形成して積層型のストリップライン共振器
を製造していた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このようなストリップ
ライン共振器の特性としては、ストリップライン１０９
の導体損失，誘電体損失及び放射損失の影響によって決
定されるが、特に導体損失における影響が大きいとされ
ている。

【０００５】このような、ストリップライン共振器の導
体損失については、アース電極１０１，１０８に接続し
たビアホール導体１０２，１０４とストリップライン１
０８との接続部分に発生するインピーダンスの不整合や
ストリップライン１０９に接続したビアホール導体１０
２，１０４の径の大きさによって決まることが知られて
いる。

【０００６】しかしながら、従来のストリップライン共
振器は、ビアホール導体１０２，１０４の径が小さく、
それに接続するストリップライン１０９の幅の寸法差が
大きいために、その接続部分でインピーダンスの不整合
が発生する問題点があった。また、ビアホール導体１０
２，１０４の径が小さいと抵抗値が高くなり、これによ
っても、ストリップライン共振器における伝送損失量が
増加し、Ｑ値が劣化するという問題点があった。

【０００７】一方、ビアランド１０５は、通常、誘電体
層１０ａ，１０ｂの界面におけるビアホール導体１０
２，１０４の接続部分に配置し、ビアホール導体１０
２，１０４間の電気的接続を確実に行うために設けられ
ている。即ち、ビアランド１０５は、誘電体層１０ａ〜
１０ｄの積層ズレに対するバラツキや、印刷バラツキが
生じても電気的接続を確実にするために、ビアホール導
体１０４とビアランド１０５の中心が一致した同心円上
で、かつ、ビアホール導体１０４の平面形状より大きく
形成してなる。

【０００８】しかしながら、このように電気的導通を確
実にするビアランド１０５であっても、ビアホール導体
１０４とビアランド１０５との接続部分にインピーダン
ス不整合が発生し、これによっても、ストリップライン
共振器における伝送損失量が増加することによってＱ値
が劣化する問題点を有していた。

【０００９】本発明は、上述の問題に鑑みて案出された
ものであり、その目的は、導体損失を改善することによ
り、伝送損失量の低減を実現し、これにより。高いＱ値
を得ることができるストリップライン共振器を提供する
ことにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上述の問題を解決する為
に本発明は、誘電体ブロックの表面にアース電極を、内
部に前記アース電極に対向する帯状のストリップライン
を形成して成り、該ストリップラインがビアホール導体
を介して前記アース電極に接続されているストリップラ
イン共振器において、前記ビアホール導体は、その平面
形状が楕円もしくは長方形をなし、かつ、長径側が帯状
のストリップラインに対し垂直方向に向いていることを
特徴とするストリップライン共振器を提供する。

【００１１】本発明の構成によれば、ビアホール導体
は、その平面形状が楕円もしくは長方形をなし、かつ、
長径側が帯状のストリップラインに対し垂直方向に向い
ているために、ビアホール導体の長径の寸法がストリッ
プラインの幅と同じが又は近くなり、これによって、ビ
アホール導体とストリップラインとの接続部分に発生す
るインピーダンスの不整合が低減され、この結果、伝送
損失を低減させ、高いＱ値を得ることができる。

【００１２】また、長径を持つビアホール導体の平面形
状に変更させることで、従来に比べてビアホール導体の
表面積が大きくなり、これによって、ビアホール導体の
抵抗値を低く抑えることができ、この結果、伝送損失量
を低減させて、高いＱ値を得ることができる。

【００１３】さらに、ビアホール導体を長径を持つ平面
形状にすることにより、ビアホール導体とストリップラ
インとの接合部分の接触面積を大きくすることができ、
これにより、ビアホール導体の周囲に形成するビアラン
ドの平面形状を従来よりも小さくする事が可能となる。
この結果、ビアホール導体とビアランドとの面積の差が
小さくすることができ、ビアホール導体とビアランド接
続部分に発生するインピーダンス不整合が低減させるこ
とができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図に基づい
て説明する。図１は本発明のストリップライン共振器１
の斜視図，図２はストリップライン共振器１における内
部構造を説明した分解斜視図である。

【００１５】本発明のストリップライン共振器１は、例
えば、図１に示すように、誘電体ブロック２と、ストリ
ップライン３と、平面アース電極４とで構成されてい
る。

【００１６】次に、ストリップライン共振器１の各構成
について説明する。誘電体ブロック 誘電体ブロック２は例えば１層あたり５０〜３００μｍ
程度の厚みの誘電体層ａ〜ｄを積層して成り、誘電体層
ａ〜ｄの材料としては誘電体セラミック材料と低温焼成
化された酸化物及び低融点ガラス材料とから構成されて
いる。本発明では誘電体層ａ〜ｄを積層した積層型の誘
電体ブロック２で説明したがこれに限定されるものでは
ない。

【００１７】誘電体セラミック材料としては、例えば、
ＢａＯ−ＴｉＯ₂ 系，Ｃａ−ＴｉＯ₂ 系，ＭｇＯ−Ｔｉ
Ｏ₂ 系等が用いられ、また、低温焼成化するための酸化
物としては、ＢｉＶＯ₄ ，ＣｕＯ，Ｌｉ₂ Ｏ，Ｂ₂ Ｏ₃
等が含有されている。

【００１８】また、図２に示すように、誘電体ブロック
２の積層方向にはビアホールが形成され、そこに導体が
充填されたビアホール導体２０，２１が形成されてお
り、ビアホール導体２０の一方端が平面アース電極４に
接続され、ビアホール導体２１の他方端がストリップラ
イン３の一端側に接続されている。ビアホール導体２
０，２１の材料としてはＡｇ、Ａｇ−Ｐｄ、Ｃｕ等を主
成分とする導体が用いられる。

【００１９】このようなビアホール導体２０，２１の平
面形状は、図３に示すように長径Ｘと短径Ｙを有した長
方形（図３（ａ））若しくは楕円（図３（ｂ））で形成
されている。なお、本発明では長方形であっても、図２
の一部拡大図にしめすような長方形の４角部を丸くした
丸長方形で形成させてもよい。

【００２０】ここで、ビアホール導体２０，２１の長径
Ｘは帯状のストリップライン３の幅方向にである垂直方
向（帯状のストリップライン３が誘電体層ｃの主面に延
びる方向と略直交する方向）に向けて形成され、短径Ｙ
はストリップライン３の延在方向に向けて形成されてい
る。なお、長孔を形成するビアホール導体２０，２１の
開孔には円形状のビアホール開孔部材（不図示）を複数
連続的に、又は、断続的に形成しながら行ってもよい。

【００２１】また、誘電体層ａ，ｂの界面におけるビア
ホール導体２０，２１の接続部分にビアランド２２が形
成されている。ビアランド２２はビアホール導体２１の
外周に形成されており、長径Ｘ’と短径Ｙ’を有してい
る。このビアランド２２は、誘電体層a ，b 間の積層ズ
レが生じてもビアホール導体２０，２１間の電気的接続
を確実にするために設けられている。このようなビアラ
ンド２２は図４（ａ）（ｂ）に示す丸長方形で形成した
ビアホール導体２１の外周に小さい長方形のビアランド
２２で形成してもよい。このように面積の小さい長方形
のビアランド２２を形成することによってビアホール導
体２０，２１とビアランド２２の接続部分に発生するイ
ンピーダンスの不整合が低減され、かつ、ビアホール導
体２０，２１の電流経路としては短くなり、これにより
導体損失が小さくなって高いＱ値を得ることができる。
ビアランド２２の材質としてはビアホール導体２０，２
１に用いた導体と同じものが利用される。

【００２２】以上のように形成されたビアホール導体２
１とビアランド２２の関係としては、ビアホール導体２
１の長径Ｘに対しビアランドの長径Ｘ’の長さ（Ｘ’／
Ｘ）が０．５未満ではビアホール導体２０，２１間の電
気的導通が得られなくなり、長さ（Ｘ’／Ｘ）が２を超
えると、電気的導通は確実に得られるものの、ビアホー
ル導体２１とビアランド２２の接続部分にインピーダン
スの不整合が発生し伝送損失が増大してしまう。従っ
て、ビアホール導体２１の長径Ｘに対しビアランドの長
径Ｘ’の長さ（Ｘ’／Ｘ）を０．５〜２とするのが好ま
しく、より好ましくは０．５〜１に調整される。

【００２３】同様に、ビアホール導体２１の短径Ｙに対
しビアランド２２の短径Ｙ’の長さ（Ｙ’／Ｙ）が１未
満では誘電体層ａ〜ｄの加工バラツキによってビアホー
ル導体２０，２１がズレた場合に、その間の電気的導通
が得られなくなり、また、長さが３を超えると、電気的
導通は確実に得られるものの、ビアホール導体２１とビ
アランド２２の接続部分にインピーダンスの不整合が発
生し伝送損失が増大してしまう。従って、ビアホール導
体２１の短径Ｙに対しビアランドの短径Ｙ’の長さ
（Ｙ’／Ｙ）を１〜３とするのが好ましく、より好まし
くは１〜２に調整される。

【００２４】本発明では、ビアホール導体２１の長径Ｘ
がストリップライン３の幅Ｗの長さに近づく，若しくは
同じであるため、ビアホール導体２１の長径Ｘに対しビ
アランド２２の長径Ｘ’の長さ（Ｘ’／Ｘ）を図４
（ａ）（ｂ）に示すように１以下とすることができ、ビ
アランド２２の面積を小さくさせることが可能である。

【００２５】ストリップライン ストリップライン３は、誘電体層ｃの主面に帯状に延ば
して形成されており、その一方端を電気的に開放端と
し、他方端を電気的に短絡端とすることにより１／４波
長共振器を構成できるラインとなる。

【００２６】ストリップライン３における短絡端の接続
としては、例えば、図２に示すようなビアホール導体２
１を介して短絡させても良いし、また、ストリップライ
ン３の短絡端を誘電体ブロック２の端面にまで延在さ
せ、その短絡端が、その端面に形成した平面アース電極
４から接続した導体面（不図示）に接続しても良い。な
お、導体面は、ビアホール導体２０，２１に用いるもの
と同じ材料が用いられ、それに加え、必要に応じてガラ
ス成分などを含有させても良い。

【００２７】ストリップライン３の幅方向の長さをＷと
したときに、ビアホール導体２０，２１の長径Ｘに対し
幅Ｗの長さ（Ｘ／Ｗ）を０．２未満若しくは長さ（Ｘ／
Ｗ）が５を超えるならば、ストリップライン３の幅Ｗと
ビアホール導体２０，２１の寸法差が大きくなり、ビア
ホール導体２０，２１とストリップライン３の幅との接
合部分に発生するインピーダンスの不整合が大きくな
り、伝送損失が増大してしまう。従って、ビアホール導
体２０，２１の長径Ｘに対し幅Ｗの長さ（Ｘ／Ｗ）を
０．２〜５とすることが好ましく、より好ましくは０．
８〜１．２とするのが良い。

【００２８】平面アース電極 平面アース電極４は誘電体ブロック２の外周に被着形成
してなり、平面アース電極４は、誘電体ブロック２の両
主面にストリップライン３と対向するように形成されて
いる。平面アース電極４の材料としては、Ａｇ、Ｃｕ等
を主成分（Ａｇ単体またはＡｇ−Ｐｄ，Ａｇ−Ｐｔ等の
Ａｇ合金やＣｕ単体またはＣｕ合金）とする導体から成
り、この主成分の必要に応じてガラス成分が含有され
る。平面アース電極４を誘電体ブロック２に被着形成す
る場合には、未焼成状態の誘電体ブロック２上に平面ア
ース電極４を被着した後、一体的に焼成して形成され
る。

【００２９】以上のような誘電体ブロック２，ストリッ
プライン３，平面アース電極４の構造により、ストリッ
プライン３と平面アース電極４との間で容量成分と誘導
成分が形成されてＬ−Ｃ共振回路が構成されることにな
る。

【００３０】なお、本発明のストリップライン共振器１
の製造方法については、従来技術で示した例と同様であ
るため説明を省略する。

【００３１】本発明の構成によれば、誘電体ブロック２
の表面に平面アース電極４を形成するとともに、誘電体
ブロック２内に平面アース電極４に対向する帯状のスト
リップライン３を形成して成り、ストリップライン３が
ビアホール導体２０，２１を介して平面アース電極４に
接続されているストリップライン共振器１において、ビ
アホール導体２０，２１は、その平面形状が楕円もしく
は長方形をなし、かつ、長径Ｘ側が帯状のストリップラ
イン３に対し垂直方向に向いているために、ビアホール
導体２０，２１の長径Ｘの寸法差がストリップライン３
の幅に近くなり、これによって、ストリップライン３の
幅方向の接触面積が増加して、ビアホール導体２０，２
１とストリップライン３との接続部分に発生するインピ
ーダンスの不整合が低減され、この結果、伝送損失が低
減され、高いＱ値を得ることができる。

【００３２】また、長径Ｘを持つビアホール導体３の平
面形状に変更させることで、従来に比べてビアホール導
体３の表面積が大きくなり、ビアホール導体３の抵抗値
を低く抑えることができ、これによっても伝送損失量の
低減され、高いＱ値が得られることができる。

【００３３】さらに、ビアホール導体３を長径Ｘを持つ
平面形状にすることにより、ビアホール導体２０，２１
とストリップライン３との接合部分の接触面積を大きく
することができ、これにより、ビアホール導体の周囲に
形成するビアランド２２、特に長径Ｘの方向のビアラン
ド２２が占有する面積を小さくする事が可能となる。こ
の結果、ビアホール導体２０，２１とビアランド２２と
の面積の差が小さくでき、ビアホール導体２０，２１と
ビアランド２２との接続部分に発生するインピーダンス
不整合が低減させることができる。

【００３４】

【実施例】〔実施例１〕上述のようにして構成されるス
トリップライン共振器１を以下の条件で作成した。即
ち、幅５．０ｍｍ，長手方向の長さが１２．０ｍｍ，厚
さが２．０ｍｍの誘電体層ａ〜ｇが積層された誘電体ブ
ロック２を用い、また、図２に示すようにストリップラ
イン３の幅Ｗ＝１．０ｍｍ，ビアホール導体２０，２１
の平面形状を丸長方形に形成し、さらに、ストリップラ
イン３とビアホール導体２１を誘電体層c の幅方向中央
端部で短絡させ、その後、誘電体層ａ及びｇの各主面に
平面アース電極４をスクリーン印刷にて形成し、各誘電
体層ａ〜ｇを積層して共振周波数２．０ＧＨｚの１／４
波長型のストリップライン共振器１を作成した。このと
き、ビアホール導体２０，２１の平面形状における長径
Ｘを１．０ｍｍ，短径Ｙを０．１５ｍｍ，ビアランド２
２の平面形状における長径Ｘ’を１．２ｍｍ，短径Ｙ’
を０．３５ｍｍであった。

【００３５】比較例として、ビアホール導体の平面形状
が円形で、その直径が０．１５ｍｍのものを形成した以
外は実施例１のストリップライン共振器１の構造と同様
なものを用いた。上述の実施例１及び比較例の共振器に
おけるＱ値をＳパラメータによるＳ₂₁により計測して
（以下、同様）比較解析したところ実施例１のストリッ
プライン共振器１の方が、比較例のよりもＱ値が４０以
上向上したことがわかった。比較例はビアホール導体の
直径がストリップライン３の幅Ｗに比べて寸法差が大き
いのに対して、実施例１ではビアホール導体の長径がス
トリップラインの幅Ｗと同一であるため、ビアホール導
体２０，２１とストリップライン３との接続部分に発生
するインピーダンスの不整合が低減されたのが原因であ
ると考える。

【００３６】〔実施例２〕次に、ビアホール導体の長径
Ｘとストリップラインの幅Ｗの関係を検討するために、
ストリップライン３の幅Ｗを１ｍｍにしてビアホール導
体２０，２１の長径Ｘを変化させる以外は実施例１のス
トリップライン共振器１の構造と同様にしてＱ値の計測
を行った。その結果を図５に示す。

【００３７】実験の結果、ビアホール導体の長径Ｘがス
トリップラインの幅Ｗに近づくにつれてＱ値が向上する
ことがわかる。これは、ビアホール導体２０，２１の表
面積が増加して抵抗値が低下し、ストリップライン３に
流れ込む電流が増えて導体損失を低下させ、ビアホール
導体２０，２１とストリップライン３の幅Ｗの寸法差が
小さくなるに従い、ビアホール導体２０，２１とストリ
ップライン３の接合部分に発生するインピーダンスの不
整合が低減された為である。

【００３８】〔実施例３〕次に、ビアホール導体２０，
２１とビアランド２２の長さの関係を検討すべく、ビア
ホール導体２０，２１の短径Ｙに対してビアランド２２
の短径Ｙ’の長さ（Ｙ’／Ｙ）を2 （２００％）に固定
した状態でビアホール導体の長径Ｘに対するビアランド
２２の長径Ｘ’の長さの比率（Ｘ’／Ｘ）を変化させ
た。この実験結果を図６に示す。

【００３９】図６に示すようにＸ／Ｘ’が１（１００
％）の場合（図４（ａ）参照）でも高いＱ値を得ること
ができる。このように、ビアランド２２の面積を増加さ
せるとＱ値が劣化する方向に向かうが、Ｘ’／Ｘが１の
ときはビアランド２２の占める面積を少なくすることが
できる。なお、Ｘ’／Ｘが２（２００％）以上となると
Ｑ値が劣化して高いＱ値を得ることができなかった。

【００４０】

【発明の効果】本発明の構成によれば、ビアホール導体
の平面形状を楕円もしくは長方形をなし、かつ、その長
径側が帯状のストリップラインに対し垂直方向に向いて
いるために、ビアホール導体の長径側の寸法差がストリ
ップラインの幅と同一若しくは近づくこととなり、これ
によって、ビアホール導体とストリップラインとの接続
部分に発生するインピーダンスの不整合が低減される。
この結果、伝送損失を低減することができ、高いＱ値が
得られたストリップライン共振器を提供することができ
る。

【００４１】また、長径を持つビアホール導体の平面形
状に変更させることで、従来に比べてビアホール導体の
表面積が大きくなり、ビアホール導体の抵抗値を低く抑
えることができ、これによっても伝送損失量を低減して
高いＱ値が得られたストリップライン共振器を提供でき
る。

【００４２】さらに、ビアホール導体を長径を持つ平面
形状にすることにより、ビアホール導体とストリップラ
インとの接合部分の面積を大きくすることができ、これ
により、ビアホール導体の周囲に形成するビアランドの
平面形状を従来よりも小さくする事が可能となる。この
結果、ビアホール導体とビアランドとの面積の差が小さ
くすることができ、ビアホール導体とビアランド接続部
分に発生するインピーダンス不整合を低減させたストリ
ップライン共振器が提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のストリップライン共振器の斜視図であ
る。

【図２】本発明のストリップライン共振器の内部構造を
説明する分解斜視図である。

【図３】本発明の他の実施形態におけるビアホール導体
の平面形状を示す図であり、（ａ）は楕円形，（ｂ）は
長方形を示す。

【図４】本発明の他の実施形態におけるビアホール導体
とビアランドの平面形状を示す図であり（ａ）はビアホ
ール導体の長径Ｘに対しビアランドの長径Ｘ’の長さ
（Ｘ’／Ｘ）を１にしたときの図であり、（ｂ）は
（Ｘ’／Ｘ）が１以下にしたときの図である。

【図５】ビアホール導体の長径の長さと共振器Ｑ値の関
係を示す図である。

【図６】ビアホール導体の長径Ｘに対しビアランドの長
径Ｘ’の長さ（Ｘ’／Ｘ）と共振器Ｑ値の関係を示す図
である。

【図７】従来技術のストリップライン共振器の内部構造
を説明する分解斜視図である。

【符号の説明】

１：ストリップライン共振器 ２：誘電体ブロック ２０，２１：ビアホール導体 ２２：ビアランド ３：ストリップライン ４：平面アース電極（アース電極）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 誘電体ブロックの表面にアース電極を、
   内部に前記アース電極に対向する帯状のストリップライ
   ンを形成して成り、該ストリップラインがビアホール導
   体を介して前記アース電極に接続されているストリップ
   ライン共振器において、 前記ビアホール導体は、その平面形状が楕円もしくは長
   方形をなし、かつ、長径側が帯状のストリップラインに
   対し垂直方向に向いていることを特徴とするストリップ
   ライン共振器。