JP2003332805A

JP2003332805A - 高周波フィルタおよび高周波モジュール用基板

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Publication number: JP2003332805A
Application number: JP2002135028A
Authority: JP
Inventors: Taketo Kunihisa; 武人國久; Shiyunei Nobusada; 俊英信定; Kazuhiro Hachiman; 和宏八幡; Katsuya Minagawa; 克也皆川
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2002-05-10
Filing date: 2002-05-10
Publication date: 2003-11-21

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】導体配線の設計の自由度が高いマイクロ波フ
ィルタと、それを備えるマイクロ波モジュール用基板と
を提供する。【解決手段】マイクロ波フィルタ１００は、誘電体層
７、８、９および１０と、各誘電体層のそれぞれの上面
上に形成された金属配線層２７、２８、２９および３０
と、プラグ７１、７２、７３、７４、７５および７６と
から構成されている。金属配線層２９には、ステップイ
ンピーダンス型共振器として機能する配線５１、５２お
よび５３が形成されている。配線５１、５２および５３
は、グランド配線である金属配線層２７および３０に接
続されたプラグ７１、７２および７３にそれぞれ接続さ
れている。さらに、配線５１および５３は、それぞれ端
子Ｓ１およびＳ２を備えており、端子Ｓ１およびＳ２に
おいてそれぞれプラグ７４および７５に接続されてい
る。金属配線層２８には、配線５１、５２および５３に
対向して配置され、配線５１、５２および５３に容量結
合する配線６１、６２、６３と、配線６１、６２および
６３を互いに接続する配線６４とが形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高周波フィルタお
よび高周波モジュール用基板に関し、特に、配線設計の
容易化に関する。

【０００２】

【従来の技術】移動体通信機器等には、マイクロ波モジ
ュールが用いられており、近年、マイクロ波モジュール
の薄型化および小型化が強く求められている。

【０００３】従来、マイクロ波フィルタは、チップ抵
抗、チップコンデンサ、チップインダクタおよび半導体
装置等のモジュールと共に、積層基板上に半田実装され
ていた。近年、更なる薄型化、小型化を達成するため
に、マイクロ波フィルタを、積層基板内にストリップラ
イン共振器を組み込むことによって作製されている。こ
の場合、積層基板自体も薄型化（低背化）されており、
また、積層基板内でストリップライン共振器に用いられ
る層数が少なく、且つストリップライン共振器も小型で
あることが必要となる。

【０００４】ストリップライン共振器には様々なものが
ある。種々のストリップライン共振器のうち、ステップ
状に変化したストリップラインの線路幅を備えるステッ
プインピーダンス型共振器が、１／４波長線路や１／８
波長線路を利用した共振器に比べて小型にできるため有
利である。

【０００５】特開平９−３０７３０６号公報には、ステ
ップインピーダンス型共振器を用いて構成されたマイク
ロ波フィルタが開示されている。特開平９−３０７３０
６号公報に開示されているマイクロ波フィルタは、グラ
ンドとなる金属配線層を除いて、わずか１層の金属配線
層を用いてステップインピーダンス型共振器が形成され
ている。特開平９−３０７３０６号公報では、マイクロ
波フィルタが形成されている積層基板を、実装基板とし
て用いる旨の明確な記述は無いが、その応用については
段落番号０００４に記載されている。

【０００６】図１０は、１層の金属配線層を有するマイ
クロ波フィルタの構造を表す斜視図であり、図１１は、
図１０に示すマイクロ波フィルタの構成を表す回路図で
ある。図１０に示すように、マイクロ波フィルタ４００
は、誘電体層４０１ａおよび４０１ｂと、誘電体層４０
１ａの上面を覆うように形成されたグランド層４０２ａ
と、誘電体層４０１ｂの下面を覆うように形成されたグ
ランド層４０２ｂと、誘電体層４０１ｂの上面上に形成
された金属配線層４０３と、誘電体層４０１ａおよび４
０１ｂのそれぞれの側面上に形成された側面金属層４０
４ａおよび４０４ｂとを備える。

【０００７】図６に示すように、金属配線層４０３に
は、入出力端子Ｓ１およびＳ２と、ステップインピーダ
ンス型共振器Ｒ１１およびＲ１２が設けられている。ス
テップインピーダンス型共振器Ｒ１１およびＲ１２は、
線幅の細い部分の端部から側面金属層４０４ｂに接続さ
れている。入出力導体層Ｓ１およびＳ２、ステップイン
ピーダンス型共振器Ｒ１１およびＲ１２は、ｄ１１、ｄ
１２、ｄ１３で示した間隙を利用して、図７に示すよう
に容量Ｃ１１、Ｃ１２、Ｃ１３で結合されている。

【０００８】グランド層４０２ａおよび４０２ｂは、側
面金属層４０４ａおよび４０４ｂで短絡されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】これまで、マイクロ波
モジュールは、受信部の低雑音増幅器、ダウンコンバー
タ、送信電力増幅器およびアップコンバータ等の半導体
チップがそれぞれ個別に基板上に搭載されているものが
主流であり、入出力も非平衡のものが主流であった。従
って、マイクロ波モジュールに必要な端子としては１０
端子程度であり、各端子はマイクロ波モジュールの基板
の側面に設けられた端面電極を介してモジュールの内部
に接続されていた。

【００１０】しかし、近年の半導体装置の高集積化に伴
って、例えばＢｌｕｅＴｏｏｔｈと呼ばれる無線通信
システムにおいては、ＲＦ信号をベースバンド信号に変
換する半導体チップが主に用いられており、マイクロ波
モジュールに必要とされる端子数は３０〜４０端子にも
達する。また、マイクロ波モジュール用の基板内にマイ
クロ波フィルタやマイクロ波バランを内蔵させることが
必須となってきている。このため、マイクロ波モジュー
ルに多数の端子を設ける必要がある。

【００１１】例えば７ｍｍ角のマイクロ波モジュールで
は、端面電極で端子を形成しようとしても、端子数が多
くなると現在の端面電極の最小ピッチは１．５ｍｍ程度
であるために不可能である。このため、マイクロ波モジ
ュールを機器に実装するためには、マイクロ波モジュー
ルの実装面をボールグリッドアレイまたはランドグリッ
ドアレイにせざるを得ない。従って、マイクロ波モジュ
ールの構造は、内部で信号線路に接続されたヴィアホー
ルおよびそれを埋めるプラグが、実装面と部品搭載面と
の間を上下に行き交うこととなる。この結果、エッジ結
合線路の近傍に、プラグ等の導体配線を配置せざるを得
ない場合が生じ得る。

【００１２】しかしながら、上述の従来の技術のよう
に、１層の金属配線層でマイクロ波フィルタを構成する
と、結合するための容量を配線間の間隙を利用したエッ
ジ結合線路で構成せざるを得ない。従って、微小な容量
値が微少な容量で結合しなければならない。このため、
エッジ結合線路の近傍に導体配線Ｖ（例えば、ヴィアホ
ールおよびそれを埋めるプラグ等）を設ける必要がある
場合、導体配線Ｖとステップインピーダンス共振器Ｒ１
１およびＲ１２、入出力端子Ｓ１およびＳ２との間に形
成される容量結合によって予期せぬ影響が生じるという
不具合がある。

【００１３】本発明は、上記不具合を解決するためにな
されたものであり、導体配線の設計の自由度が高いマイ
クロ波フィルタと、それを備えるマイクロ波モジュール
用基板とを提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明の高周波フィルタ
は、第１の誘電体層と、上記第１の誘電体層の下面上に
設けられ、共振器として機能する少なくとも１つの第１
の導体膜と、上記第１の誘電体層の上面上に上記第１の
導体膜に対向して設けられ、上記少なくとも１つの第１
の導体膜と容量結合する少なくとも１つの第２の導体膜
とを備える。

【００１５】本発明によれば、第１の導体膜と第２の導
体膜とが、第１の誘電体層を介して対向することによっ
て容量を形成する。この容量の容量値は、従来の配線間
の間隙を利用したエッジ結合線路よりも非常に大きい。
このため、例えばヴィアホールおよびそれを埋めるプラ
グなどを高周波フィルタ内に設ける必要がある場合に
も、第１の導体膜と第２の導体膜との間に形成される容
量に対して、第１および第２の導体膜とプラグとの間に
形成される容量の影響が、従来のマイクロ波フィルタに
比べて著しく小さくなる。従って、プラグおよびそれに
接続される配線の設計の自由度が非常に高くなる。

【００１６】上記少なくとも１つの第１の導体膜は、接
地に対する並列共振器として機能する構成としてもよ
い。

【００１７】上記少なくとも１つの第１の導体膜は、ス
テップインピーダンス型共振器である構成としてもよ
い。

【００１８】上記少なくとも１つの第１の導体膜は、線
対称軸を有するように配置された複数の導体膜であり、
上記少なくとも１つの第２の導体膜は、上記線対称軸に
関して線対称に配置された複数の導体膜であることが好
ましい。

【００１９】このことによって、高周波フィルタの設計
時の電磁界シミュレーションの解析が容易になり、設計
時の電磁界シミュレーションの解析時間を短縮すること
ができる。

【００２０】上記第１の誘電体層の上面上に、上記少な
くとも１つの第１の導体膜を覆うように形成された第２
の誘電体層と、上記第１の誘電体層の下面上に、上記少
なくとも１つの第２の導体膜を覆うように形成された第
３の誘電体層と、上記第２の誘電体層の上面上に形成さ
れた第１グランド導体膜と、上記第２の誘電体層の上面
上に形成された第２グランド導体膜とをさらに備えるこ
とが好ましい。

【００２１】このことによって、第１および第２の導体
膜をシールドすることができる。

【００２２】上記第１の誘電体層の厚さは、上記第２の
誘電体層および上記第３の誘電体層よりも薄いことが好
ましい。

【００２３】このことによって、第１の導体膜と第２の
導体膜との間に形成される容量の容量値をさらに大きく
できる。従って、例えばヴィアホールおよびそれを埋め
るプラグなどを高周波フィルタ内に設ける必要がある場
合にも、第１の導体膜と第２の導体膜との間に形成され
る容量に対して、第１および第２の導体膜とプラグとの
間に形成される容量の影響がさらに小さくなる。

【００２４】上記第２の誘電体層と上記第３の誘電体層
とは、厚さが等しいことが好ましい。

【００２５】このことによって、第１の誘電体層に関し
てほぼ上下対称となる構造となる。このため、高周波フ
ィルタの設計時の電磁界シミュレーションの解析が容易
になり、設計時の電磁界シミュレーションの解析時間を
短縮することができる。

【００２６】上記第１の誘電体層の上面上に設けられ、
上記少なくとも１つの第２の導体膜に接続された共振器
として機能する少なくとも１つの第３の導体膜をさらに
備える構成としてもよい。

【００２７】本発明の高周波モジュール用基板は、第１
の誘電体層と、上記第１の誘電体層の下面上に設けら
れ、共振器として機能する少なくとも１つの第１の導体
膜と、上記第１の誘電体層の上面上に上記第１の導体膜
に対向して設けられ、上記少なくとも１つの第１の導体
膜と結合する少なくとも１つの第２の導体膜とを有する
高周波フィルタを備える。

【００２８】本発明の高周波モジュール用基板が備える
高周波フィルタは、例えばヴィアホールおよびそれを埋
めるプラグなどを高周波フィルタ内に設ける必要がある
場合にも、第１の導体膜と第２の導体膜との間に形成さ
れる容量に対して、第１および第２の導体膜とプラグと
の間に形成される容量の影響が、従来のマイクロ波フィ
ルタに比べて著しく小さくなる。従って、本発明の高周
波モジュール用基板において、プラグおよびそれに接続
される配線の設計の自由度が非常に高くなる。このた
め、本発明の高周波モジュール用基板を用いれば、高度
に集積化されたマイクロ波モジュールが得られる。

【００２９】

【発明の実施の形態】以下、図を参照しながら本発明の
実施形態を説明する。なお、簡単のため、各実施形態に
共通する構成要素は、同一の参照符号で示す。

【００３０】（実施形態１）本発明の実施形態１につい
て図を参照しながら説明する。図１は、本実施形態のマ
イクロ波フィルタの構成を表す回路図である。図２は、
本実施形態のマイクロ波フィルタの構造を表す分解斜視
図である。

【００３１】図１に示すように、本実施形態のマイクロ
波フィルタ１００は、一端が接地されているステップイ
ンピーダンス型共振器Ｒ１、Ｒ２およびＲ３と、ステッ
プインピーダンス型共振器Ｒ１、Ｒ２およびＲ３を互い
に結合する容量Ｃ１、Ｃ２およびＣ３とから構成されて
いる。ステップインピーダンス型共振器Ｒ１、Ｒ２およ
びＲ３は、いずれも共振周波数近傍では接地に対する並
列共振器とみなせるため、ＬＣの並列共振器で表されて
いる。これが、容量Ｃ１、Ｃ２およびＣ３によって互い
に結合されているので、通過帯域周波数で接地に対する
並列共振を生じるようにステップインピーダンス型共振
器Ｒ１、Ｒ２およびＲ３を設計することによってバンド
パスフィルタとして作用する。なお、本実施形態では、
容量Ｃ２を配置することによって、ステップインピーダ
ンス型共振器Ｒ２と容量Ｃ２とが直列共振を生じ、減衰
極を有するバンドパスフィルタとなっている。

【００３２】なお、本実施形態のマイクロ波フィルタで
は、接地に対する並列共振器が用いられているが、これ
に限られず、入出力間の直列共振器を用いてもよい。

【００３３】具体的には、マイクロ波フィルタ１００
は、図２に示すように、誘電体層７、８、９および１０
と、誘電体層７、８、９および１０のそれぞれの上面上
に形成された金属配線層２７、２８、２９および３０
と、ヴィアホールおよびそれを埋めるプラグ（以下、単
にプラグと称する）７１、７２、７３、７４、７５およ
び７６とから構成されている。

【００３４】金属配線層２７、２８、２９および３０
は、誘電体層７、８、９および１０のそれぞれの上面上
に形成されている。

【００３５】金属配線層２７および３０は、接地電位が
印加されるグランド配線であり、信号線路に接続されて
いるプラグ７４、７５および７６が接触しないように設
けられた開口部８０を有する。

【００３６】金属配線層２９には、ステップインピーダ
ンス型共振器Ｒ１、Ｒ２およびＲ３として機能する配線
５１、５２および５３が形成されている。図３（ａ）
は、本実施形態のマイクロ波フィルタの金属配線層２９
に設けられている配線の形状を示す図である。図３
（ａ）に示すように、配線５１、５２および５３はいず
れも、広幅領域と細幅領域とを有する。また、図２に示
すように、配線５１、５２および５３は、金属配線層２
７および３０に接続されたプラグ７１、７２および７３
にそれぞれ接続されている。さらに、配線５１および５
３は、それぞれ端子Ｓ１およびＳ２を備えており、端子
Ｓ１およびＳ２においてそれぞれプラグ７４および７５
に接続されている。

【００３７】金属配線層２８には、容量Ｃ１、Ｃ２およ
びＣ３として機能する配線６１、６２および６３が形成
されている。図３（ｂ）は、本実施形態のマイクロ波フ
ィルタの金属配線層２８に設けられている配線の形状を
示す図である。図３（ｂ）に示すように、配線６１、６
２および６３は、配線６４によって互いに接続されてい
る。

【００３８】プラグ７１、７２および７３は、誘電体層
７、８、９および１０ならびに金属配線層２７、２８、
２９および３０を貫通するように設けられており、金属
配線層２７および３０に接続されている。

【００３９】プラグ７４、７５および７６もまた、誘電
体層７、８、９および１０ならびに金属配線層２７、２
８、２９および３０を貫通するように設けられている。
但し、プラグ７４、７５および７６は、それぞれ信号線
路（不図示）に接続されているので、金属配線層２７お
よび３０に接触しないように、開口部８０内を通るよう
に設けられている。

【００４０】なお、図２において、プラグ７１、７２、
７３、７４、７５および７６の長さは、実際は各誘電体
層を貫通するだけの長さしかないが、見易さのために全
て実際とは異なり、非常に長く表示している。

【００４１】本実施形態では、誘電体層８の厚さは４０
μｍ、誘電体層７、９および１０の厚さは１３０μｍで
あり、それぞれのプラグ間の間隔は、最小でも１００μ
ｍ程度となっている。

【００４２】図４は、本実施形態のマイクロ波フィルタ
１００の配線５１、５２および５３と、配線６１、６２
および６３と、プラグ７１〜７６の位置関係を表す図で
ある。図４に示すように、配線６１、６２および６３
は、それぞれ配線５１、５２および５３の直上に位置す
る。

【００４３】また、図４に示すように、配線６１、６２
および６３の寸法は、配線５１、５２および５３の寸法
よりも小さい。このことによって、製造プロセスにおい
て配線６１、６２および６３と、配線５１、５２および
５３との間に位置ずれが生じた際に発生する容量Ｃ１、
Ｃ２およびＣ３の容量値の変動を抑制できる。特に、本
実施形態では、製造プロセスにおいて予測される配線間
の位置ずれの最大値以上に、配線６１、６２および６３
の寸法を、配線５１、５２および５３の寸法よりも小さ
くしている。このことによって、製造プロセスにおいて
配線間に位置ずれが生じても、容量Ｃ１、Ｃ２およびＣ
３の容量値はほとんど変動しなくなる。

【００４４】また、本実施形態では、グランド配線であ
る金属配線層２７および３０は、マイクロ波フィルタ１
０を上から見たときに、配線５１、５２、５３、６１、
６２および６３が覆われるように設けられている。この
ことによって、配線５１、５２、５３、６１、６２およ
び６３をシールドすることができる。特に、本実施形態
では、配線５１、５２および５３に対して予測される位
置ずれの最大値以上に、金属配線層２７および３０の寸
法を大きくしている。

【００４５】以上に述べたように、マイクロ波フィルタ
１００は、配線５１、５２および５３と、配線６１、６
２および６３とがそれぞれ誘電体層８を介して対向する
構造を有する。すなわち、３つのステップインピーダン
ス型共振器Ｒ１、Ｒ２およびＲ３と、容量Ｃ１、Ｃ２お
よびＣ３とが形成され、図１に示す回路が実現される。

【００４６】本実施形態のマイクロ波フィルタ１００で
は、容量Ｃ１、Ｃ２およびＣ３が、配線５１、５２およ
び５３と、配線６１、６２および６３とをそれぞれ誘電
体層８を介して対向させることによって形成されてい
る。つまり、容量Ｃ１、Ｃ２およびＣ３は、誘電体層を
介して対向する大面積の導電体膜によって形成されてい
る。このため、容量Ｃ１、Ｃ２およびＣ３の容量値は、
従来の配線間の間隙を利用したエッジ結合線路よりも非
常に大きい。

【００４７】このため、本実施形態のマイクロ波フィル
タ１００では、容量Ｃ１、Ｃ２およびＣ３に対して、各
プラグと各配線との間に形成される容量の影響が、従来
のマイクロ波フィルタに比べて著しく小さい。従って、
本実施形態のマイクロ波フィルタ１００では、プラグお
よびそれに接続される配線の設計の自由度が非常に高
い。

【００４８】なお、本実施形態では、誘電体層８の厚さ
を誘電体層７および９よりも薄くしている。このことに
よって、容量Ｃ１、Ｃ２およびＣ３の容量値をさらに大
きくできる。従って、容量Ｃ１、Ｃ２およびＣ３に対し
て、各プラグと各配線との間に形成される容量の影響が
さらに小さくなる。

【００４９】また、誘電体層８の厚さを誘電体層７およ
び９よりも薄くすることによって、本実施形態のマイク
ロ波フィルタ１００が組み込まれたマイクロ波モジュー
ル用積層基板を作製した場合、マイクロ波モジュール用
積層基板の厚さの増大を抑制することができる。従っ
て、本実施形態のマイクロ波フィルタ１００が組み込ま
れたマイクロ波モジュール用積層基板を用いることによ
って、従来よりも小型のマイクロ波モジュールを作製す
ることが可能である。

【００５０】なお、本実施形態では、図３（ａ）および
（ｂ）に示すように、対称軸Ｓに関して配線５１と５
３、ならびに配線６１と６３とが線対称に設けられてい
る。このことによって、設計時の電磁界シミュレーショ
ンの解析が容易になる。このため、設計時の電磁界シミ
ュレーションの解析時間を短縮することができる。

【００５１】また、本実施形態のマイクロ波フィルタ１
００は、誘電体層７、８および９、ならびに金属配線層
２７および３０も、誘電体層８に関してほぼ上下対称と
なる構造となっている。このことによってもまた、設計
時の電磁界シミュレーションの解析が容易になり、設計
時の電磁界シミュレーションの解析時間を短縮すること
ができる。

【００５２】なお、本実施形態では、接地に対する並列
共振器を備えるマイクロ波フィルタを説明したが、これ
に限られず、入出力間の直列共振器を備えるマイクロ波
フィルタにおいても、本実施形態と同様に、各共振器を
結合する容量が誘電体層を介して対向させた導体膜によ
って形成される構成とすることによって、全く同様の効
果が得られる。

【００５３】ここで、以下に本実施形態のマイクロ波フ
ィルタ１００が組み込まれたマイクロ波モジュール用基
板を用いて作製されたマイクロ波モジュールを、図５を
参照しながら説明する。図５は、本実施形態のマイクロ
波フィルタ１００が組み込まれたマイクロ波モジュール
の構造を示す模式的な断面図である。

【００５４】図５に示すように、本実施形態のマイクロ
波モジュール２００は、誘電体層１〜１２と、金属配線
層２１〜３３とを有するマイクロ波モジュール用基板１
０５を用いて構成される。なお、図５では、煩雑さを避
けるために、金属配線層２１〜３３を各誘電体層の間に
ある、参照符号によって指示された線として表示してい
る。

【００５５】金属配線層３３は、モジュール実装配線層
である。金属配線層３３上には、ボール電極１０１と、
フリップチップ実装されたＲＦ信号をベースバンド信号
まで変換するＲＦＩＣ１０２とが設けられている。

【００５６】金属配線層２１は、部品実装配線層であ
る。金属配線層２１上には、送受切り替えスイッチであ
る半導体チップ１０３ａと、出力整合回路を構成するチ
ップ部品１０３ｂおよび１０３ｃと、入力整合回路を構
成するチップ部品１０３ｄおよび１０３ｅとが実装され
ている。

【００５７】金属配線層２２、２４、２７、３０および
３２は、シールドのためのグランド層であるが、全面が
グランド配線にはなっておらず、各誘電体層を貫通する
プラグが接触しないように形成された開口部を有する。
また、金属配線層３１は金属配線層３３の配線引き回し
用の層、金属配線層２３は金属配線層２２の配線引き回
し用の層である。

【００５８】誘電体層７、８、９および１０と、金属配
線層２８および２９とは、上述のマイクロ波フィルタ１
００を構成しており、誘電体層４、５および６と、金属
配線層２５および２６とは、マイクロ波バラン（平衡非
平衡変換回路）１０４を構成している。

【００５９】ここで、本実施形態のマイクロ波モジュー
ル２００におけるマイクロ波信号の信号線路を簡単に説
明する。

【００６０】マイクロ波信号の受信時では、マイクロ波
信号は、まず、アンテナ端子であるボール電極１０１か
らマイクロ波フィルタ１００の端子Ｓ１に伝搬する（矢
印Ａ）。次に、マイクロ波信号は、マイクロ波フィルタ
１００の端子Ｓ２から送受切り替えスイッチである半導
体チップ１０３ａに伝搬する（矢印Ｂ）。次に、マイク
ロ波信号は、半導体チップ１０３ａからマイクロ波バラ
ン１０４に伝搬し（矢印Ｃ）、マイクロ波バラン１０４
によって平衡信号に変換される。次に、平衡信号は、マ
イクロ波バラン１０４から入力整合回路を構成するチッ
プ部品１０３ｄおよび１０３ｅに伝搬する（矢印Ｄ）。
次に、平衡信号は、入力整合回路を構成するチップ部品
１０３ｄおよび１０３ｅからＲＦｌＣ１０２の受信ポー
トに伝搬する（矢印Ｅ）。

【００６１】一方、マイクロ波信号の送信時では、ＲＦ
ＩＣの送信ポートから平衡信号が出力され、出力整合回
路を構成するチップ部品１０３ｂおよび１０３ｃに伝搬
する（矢印Ｆ）。次に、平衡信号は、出力整合回路を構
成するチップ部品１０３ｂおよび１０３ｃからマイクロ
波バラン１０４に伝搬し（矢印Ｇ）、マイクロ波バラン
１０４によって非平衡のマイクロ波信号に変換される。
次に、マイクロ波信号は、マイクロ波バラン１０４から
送受切り替えスイッチである半導体チップ１０３ａに伝
搬する（矢印Ｈ）。次に、マイクロ波信号は、半導体チ
ップ１０３ａからマイクロ波フィルタ１００の端子Ｓ２
に伝搬する（矢印Ｂ）。次に、マイクロ波信号は、マイ
クロ波フィルタ１００の端子Ｓ１からアンテナ端子であ
るボール電極１０１に伝搬する（矢印Ａ）。

【００６２】上述のように、マイクロ波信号および平衡
信号が伝搬する信号線路は、マイクロ波フィルタ１００
の端子Ｓ１およびＳ２を介して、マイクロ波モジュール
用基板１０５の金属配線層２１と金属配線層３３との間
で往復を繰り返す。

【００６３】特に、本実施形態のマイクロ波モジュール
２００では、４つの信号線路（矢印ＥおよびＦ）のプラ
グがマイクロ波フィルタ１００を構成する誘電体層８お
よび９を貫通することになる。実際は、ＲＦＩＣ１０２
の電源ノイズの接地用容量、ＲＦＩＣ１０２内のＶＣＯ
のループフィルタなども部品実装上のチップ部品で実現
される。このため、さらに多くの信号線路のプラグが、
マイクロ波フィルタ１００を構成する誘電体層８および
９を貫通することになる。また、グランド配線である各
金属配線層を接続するプラグも、マイクロ波フィルタを
構成する誘電体層２８および２９を貫通することにな
る。

【００６４】しかしながら、本実施形態のマイクロ波フ
ィルタ１００では、プラグおよびそれに接続される配線
の設計の自由度が非常に高い。従って、本実施形態のマ
イクロ波フィルタ１００を用いれば、信号線路およびグ
ランド配線に接続されたプラグが、マイクロ波フィルタ
１００を構成する誘電体層８および９を貫通する構成と
しても、不具合が発生しない。すなわち、本実施形態に
よれば、プラグおよびそれに接続される配線の設計の自
由度が非常に高いマイクロ波モジュールが得られる。

【００６５】また、本実施形態のマイクロ波フィルタ１
００を用いたマイクロ波モジュールではプラグおよびそ
れに接続される配線の設計の自由度が非常に高くなるの
で、従来用いられていた端面電極をマイクロ波モジュー
ルに設ける必要もなくなり、高度に集積化されたマイク
ロ波モジュールが得られる。

【００６６】さらに、誘電体層８の厚さを誘電体層７お
よび９よりも薄くすることによって、本実施形態のマイ
クロ波フィルタ１００が組み込まれたマイクロ波モジュ
ール用積層基板１０５を作製した場合、マイクロ波モジ
ュール用積層基板１０５の厚さの増大を抑制することが
できる。従って、マイクロ波モジュール２００の厚さの
増大も抑制することが可能である。

【００６７】つまり、本実施形態のマイクロ波フィルタ
１００が組み込まれたマイクロ波モジュール用基板を用
いることによって、マイクロ波モジュールの配線設計の
容易化、高集積化および小型化などの効果が得られる。

【００６８】（実施形態２）本発明の実施形態２につい
て図６〜９を参照しながら説明する。図６は、本実施形
態のマイクロ波フィルタの構成を表す回路図である。図
７は、本実施形態のマイクロ波フィルタの構造を表す分
解斜視図である。

【００６９】図６に示すように、本実施形態のマイクロ
波フィルタ３００は、一端が接地されているステップイ
ンピーダンス型共振器Ｒ１、Ｒ２およびＲ３と、ステッ
プインピーダンス型共振器Ｒ１、Ｒ２およびＲ３を互い
に結合する容量Ｃ１およびＣ３とから構成されている。
ステップインピーダンス型共振器Ｒ１、Ｒ２およびＲ３
は、いずれも共振周波数近傍では接地に対する並列共振
器とみなせるため、ＬＣの並列共振器で表されている。
これが、容量Ｃ１およびＣ３によって互いに結合されて
いるので、通過帯域周波数で並列共振を生じるようにス
テップインピーダンス型共振器Ｒ１、Ｒ２およびＲ３を
設計することによってバンドパスフィルタとして作用す
る。なお、本実施形態では、上記実施形態１と異なりＣ
２が配置されていないため減衰極を持たないフィルタと
なる。しかし、通過帯域の損失を低減することができ、
帯域を広くとることが可能である。

【００７０】具体的には、マイクロ波フィルタ３００
は、図７に示すように、誘電体層７、８、９および１０
と、誘電体層７、８、９および１０のそれぞれの上面上
に形成された金属配線層２７、２８、２９および３０
と、ヴィアホールおよびそれを埋めるプラグ（以下、単
にプラグと称する）７１、７２、７３、７４、７５およ
び７６とから構成されている。

【００７１】金属配線層２７、２８、２９および３０
は、誘電体層７、８、９および１０のそれぞれの上面上
に形成されている。

【００７２】金属配線層２７および３０は、接地電位が
印加されるグランド配線であり、信号線路に接続されて
いるプラグ７４、７５および７６が接触しないように設
けられた開口部８０を有する。

【００７３】金属配線層２９には、ステップインピーダ
ンス型共振器Ｒ１、Ｒ２およびＲ３として機能する配線
５１および５３が形成されている。図８（ａ）は、本実
施形態のマイクロ波フィルタの金属配線層２９に設けら
れている配線の形状を示す図である。図８（ａ）に示す
ように、配線５１および５３はいずれも、広幅領域と細
幅領域とを有する。また、図７に示すように、配線５１
および５３は、金属配線層２７および３０に接続された
プラグ７１および７３にそれぞれ接続されている。さら
に、配線５１および５３は、それぞれ端子Ｓ１およびＳ
２を備えており、端子Ｓ１およびＳ２においてそれぞれ
プラグ７４および７５に接続されている。

【００７４】金属配線層２８には、容量Ｃ１およびＣ３
として機能する配線６１および６３と、ステップインピ
ーダンス型共振器Ｒ２として機能する配線６２’が形成
されている。配線５２は、金属配線層２７および３０に
接続されたプラグ７２に接続されている。図８（ｂ）
は、本実施形態のマイクロ波フィルタの金属配線層２８
に設けられている配線の形状を示す図である。図８
（ｂ）に示すように、配線６１、６２’および６３は、
配線６４によって互いに接続されている。

【００７５】プラグ７１、７２および７３は、誘電体層
７、８、９および１０ならびに金属配線層２７、２８、
２９および３０を貫通するように設けられており、金属
配線層２７および３０に接続されている。

【００７６】プラグ７４、７５および７６もまた、誘電
体層７、８、９および１０ならびに金属配線層２７、２
８、２９および３０を貫通するように設けられている。
但し、プラグ７４、７５および７６は、それぞれ信号線
路（不図示）に接続されているので、金属配線層２７お
よび３０に接触しないように、開口部８０内を通るよう
に設けられている。

【００７７】なお、図７において、プラグ７１、７２、
７３、７４、７５および７６の長さは、実際は各誘電体
層を貫通するだけの長さしかないが、見易さのために全
て実際とは異なり、非常に長く表示している。

【００７８】本実施形態では、誘電体層８の厚さは４０
μｍ、誘電体層７、９および１０の厚さは１３０μｍで
あり、それぞれのプラグ間の間隔は、最小でも１００μ
ｍ程度となっている。

【００７９】図９は、本実施形態のマイクロ波フィルタ
１００の配線５１および５３と、配線６１、６２’およ
び６３と、プラグ７１〜７６の位置関係を表す上面図で
ある。図９に示すように、配線６１および６３は、それ
ぞれ配線５１および５３の直上に位置する。

【００８０】また、図９に示すように、配線６１および
６３の寸法は、配線５１および５３の寸法よりも小さ
い。このことによって、製造プロセスにおいて配線６１
および６３と、配線５１および５３との間に位置ずれが
生じた際に発生する容量Ｃ１およびＣ３の容量値の変動
を抑制できる。本実施形態でも上記実施形態１と同様
に、製造プロセスにおいて予測される配線間の位置ずれ
の最大値以上に、配線６１および６３の寸法を、配線５
１および５３の寸法よりも小さくしている。このことに
よって、製造プロセスにおいて配線間に位置ずれが生じ
ても、容量Ｃ１およびＣ３の容量値はほとんど変動しな
くなる。

【００８１】また、本実施形態では、グランド配線であ
る金属配線層２７および３０は、マイクロ波フィルタ１
０を上から見たときに、配線５１、５３、６１、６２’
および６３が覆われるように設けられている。このこと
によって、配線５１、５３、６１、６２’および６３を
シールドすることができる。特に、本実施形態では、金
属配線層２７および３０の寸法を、配線５１および５３
に対して予測される位置ずれの最大値以上に大きくして
いる。

【００８２】以上に述べたように、マイクロ波フィルタ
３００は、配線５１および５３と、配線６１および６３
とがそれぞれ誘電体層８を介して対向する構造を有す
る。すなわち、３つのステップインピーダンス型共振器
Ｒ１、Ｒ２およびＲ３と、容量Ｃ１およびＣ３とが形成
され、図６に示す回路が実現される。

【００８３】本実施形態のマイクロ波フィルタ３００で
は、容量Ｃ１およびＣ３が、配線５１および５３と、配
線６１および６３とをそれぞれ誘電体層８を介して対向
させることによって形成されている。つまり、容量Ｃ１
およびＣ３は、誘電体層を介して対向する大面積の導電
体膜によって形成されている。このため、容量Ｃ１およ
びＣ３の容量値は、従来の配線間の間隙を利用したエッ
ジ結合線路よりも非常に大きい。

【００８４】このため、本実施形態のマイクロ波フィル
タ３００では、容量Ｃ１およびＣ３に対して、各プラグ
と各配線との間に形成される容量の影響が、従来のマイ
クロ波フィルタに比べて著しく小さい。従って、本実施
形態のマイクロ波フィルタ３００では、プラグおよびそ
れに接続される配線の設計の自由度が非常に高い。

【００８５】なお、本実施形態では、誘電体層８の厚さ
を誘電体層７および９よりも薄くしている。このことに
よって、容量Ｃ１およびＣ３の容量値をさらに大きくで
きる。従って、容量Ｃ１およびＣ３に対して、各プラグ
と各配線との間に形成される容量の影響がさらに小さく
なる。

【００８６】従って、本実施形態のマイクロ波フィルタ
３００でも、上記実施形態１と同様に、プラグおよびそ
れに接続される配線の設計の自由度が非常に高い。従っ
て、図５に示すマイクロ波モジュール２００のマイクロ
波フィルタ１００を、本実施形態のマイクロ波フィルタ
３００と入れ替えて、マイクロ波モジュールを作製する
こともできる。

【００８７】本実施形態のマイクロ波フィルタ３００を
用いたマイクロ波モジュールでは、信号線路およびグラ
ンド配線に接続されたプラグが、マイクロ波フィルタ３
００を構成する誘電体層８および９を貫通する構成とし
ても、不具合が発生しない。すなわち、本実施形態によ
れば、プラグおよびそれに接続される配線の設計の自由
度が非常に高いマイクロ波モジュールが得られる。

【００８８】また、本実施形態のマイクロ波フィルタ３
００を用いたマイクロ波モジュールではプラグおよびそ
れに接続される配線の設計の自由度が非常に高くなるの
で、従来用いられていた端面電極をマイクロ波モジュー
ルに設ける必要もなくなり、高度に集積化されたマイク
ロ波モジュールが得られる。

【００８９】また、誘電体層８の厚さを誘電体層７およ
び９よりも薄くすることによって、本実施形態のマイク
ロ波フィルタ３００が組み込まれたマイクロ波モジュー
ル用積層基板を作製した場合、マイクロ波モジュール用
積層基板の厚さの増大を抑制することができる。従っ
て、本実施形態のマイクロ波フィルタ３００が組み込ま
れたマイクロ波モジュール用積層基板を用いることによ
って、小型のマイクロ波モジュールを作製することが可
能である。

【００９０】つまり、本実施形態のマイクロ波フィルタ
１００が組み込まれたマイクロ波モジュール用基板を用
いることによって、マイクロ波モジュールの配線設計の
容易化、高集積化および小型化などの効果が得られる。

【００９１】なお、本実施形態では、図８（ａ）および
（ｂ）に示すように、対称軸Ｓに関して配線５１と５
３、ならびに配線６１と６３とが線対称に設けられてい
る。このことによって、設計時の電磁界シミュレーショ
ンの解析が容易になる。このため、設計時の電磁界シミ
ュレーションの解析時間を短縮することができる。

【００９２】また、本実施形態のマイクロ波フィルタ３
００は、誘電体層７、８および９、ならびに金属配線層
２７および３０も、誘電体層８に関してほぼ上下対称と
なる構造となっている。このことによってもまた、設計
時の電磁界シミュレーションの解析が容易になり、設計
時の電磁界シミュレーションの解析時間を短縮すること
ができる。

【００９３】なお、本実施形態では、接地に対する並列
共振器を備えるマイクロ波フィルタを説明したが、これ
に限られず、入出力間の直列共振器を備えるマイクロ波
フィルタにおいても、本実施形態と同様に、各共振器を
結合する容量が誘電体層を介して対向させた導体膜によ
って形成される構成とすることによって、全く同様の効
果が得られる。

【００９４】

【発明の効果】本発明によれば、導体配線の設計の自由
度が高い高周波フィルタ、および高周波モジュールの作
製に適した高周波モジュール用基板を提供することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、実施形態１のマイクロ波フィルタの等
価回路図である。

【図２】図２は、実施形態１のマイクロ波フィルタの分
解斜視図である。

【図３】図３（ａ）および（ｂ）は、実施形態１のマイ
クロ波フィルタの金属配線層の配線形状を示す図であ
る。

【図４】図４は、実施形態１のマイクロ波フィルタの配
線間の位置関係を表す図である。

【図５】図５は、実施形態１のマイクロ波フィルタが組
み込まれたマイクロ波モジュールの構造を示す模式的な
断面図である。

【図６】図６は、実施形態２のマイクロ波フィルタの等
価回路図である。

【図７】図７は、実施形態２のマイクロ波モジュールの
分解斜視図である。

【図８】図８（ａ）および（ｂ）は、実施形態２のマイ
クロ波フィルタの金属配線層の配線形状を示す図であ
る。

【図９】図９は、実施形態２のマイクロ波フィルタの配
線間の位置関係を表す図である。

【図１０】従来のマイクロ波フィルタの分解斜視図であ
る。

【図１１】従来のマイクロ波フィルタの等価回路図であ
る。

【符号の説明】

１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１
２誘電体層２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７、２８、２
９、３０、３１、３２、３３金属配線層５１、５２、５３、６１、６２、６２’、６３、６４
配線７１、７２、７３、７４、７５、７６プラグ８０開口部１００、３００マイクロ波フィルタ１０１ボール電極１０２ＲＦＩＣ１０３ａ半導体チップ１０３ｂ、１０３ｃ、１０３ｄ、１０３ｅチップ部品１０４送受信マイクロ波バラン１０５マイクロ波モジュール用積層基板２００マイクロ波モジュール

フロントページの続き (72)発明者八幡和宏大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者皆川克也大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内Ｆターム(参考） 5J006 HA35 HB04 HB05 HB17 HB21 HB22 JA01 JA02 JA12 LA13 LA23 NA03 NB07 NC03 PA03

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１の誘電体層と、上記第１の誘電体層の下面上に設けられ、共振器として
機能する少なくとも１つの第１の導体膜と、上記第１の誘電体層の上面上に上記第１の導体膜に対向
して設けられ、上記少なくとも１つの第１の導体膜と容
量結合する少なくとも１つの第２の導体膜と、を備える高周波フィルタ。
【請求項２】請求項１に記載の高周波フィルタにおい
て、上記少なくとも１つの第１の導体膜は、接地に対する並
列共振器として機能することを特徴とする高周波フィル
タ。
【請求項３】請求項２に記載の高周波フィルタにおい
て、上記少なくとも１つの第１の導体膜は、ステップインピ
ーダンス型共振器であることを特徴とする高周波フィル
タ。
【請求項４】請求項３に記載の高周波フィルタにおい
て、上記少なくとも１つの第１の導体膜は、線対称軸を有す
るように配置された複数の導体膜であり、上記少なくとも１つの第２の導体膜は、上記線対称軸に
関して線対称に配置された複数の導体膜であることを特
徴とする高周波フィルタ。
【請求項５】請求項１から４のいずれか１つに記載の
高周波フィルタにおいて、上記第１の誘電体層の上面上に、上記少なくとも１つの
第１の導体膜を覆うように形成された第２の誘電体層
と、上記第１の誘電体層の下面上に、上記少なくとも１つの
第２の導体膜を覆うように形成された第３の誘電体層
と、上記第２の誘電体層の上面上に形成された第１グランド
導体膜と、上記第２の誘電体層の上面上に形成された第２グランド
導体膜と、をさらに備えることを特徴とする高周波フィルタ。
【請求項６】請求項５に記載の高周波フィルタにおい
て、上記第１の誘電体層の厚さは、上記第２の誘電体層およ
び上記第３の誘電体層よりも薄いことを特徴とする高周
波フィルタ。
【請求項７】請求項５または６に記載の高周波フィル
タにおいて、上記第２の誘電体層と上記第３の誘電体層とは、厚さが
等しいことを特徴とする高周波フィルタ。
【請求項８】請求項１から７に記載の高周波フィルタ
において、上記第１の誘電体層の上面上に設けられ、上記少なくと
も１つの第２の導体膜に接続された共振器として機能す
る少なくとも１つの第３の導体膜をさらに備えることを
特徴とする高周波フィルタ。
【請求項９】第１の誘電体層と、上記第１の誘電体層
の下面上に設けられ、共振器として機能する少なくとも
１つの第１の導体膜と、上記第１の誘電体層の上面上に
上記第１の導体膜に対向して設けられ、上記少なくとも
１つの第１の導体膜と結合する少なくとも１つの第２の
導体膜とを有する高周波フィルタを備える高周波モジュ
ール用基板。