JP2004320556A

JP2004320556A - 受動部品

Info

Publication number: JP2004320556A
Application number: JP2003113318A
Authority: JP
Inventors: Hironobu Kimura; 広伸木村; Takami Hirai; 隆己平井; Yasuhiko Mizutani; 靖彦水谷; Masaki Urano; 正樹浦野
Original assignee: Soshin Electric Co Ltd
Current assignee: Soshin Electric Co Ltd
Priority date: 2003-04-17
Filing date: 2003-04-17
Publication date: 2004-11-11

Abstract

【課題】実装エリアの縮小、高周波技術を不要とした設計が可能で、例えば半導体部品と接続してモジュールを構成した場合の該モジュールの小型化並びにコストの低減を図れるようにする。
【解決手段】受動部品１０は、誘電体基板１２内に２つの共振器を有する非平衡入力型のフィルタ部と、非平衡入力を平衡出力に変換する変換部１６とが形成されている。そして、変換部１６の出力段には、第１の引出し電極による第１のインダクタンス成分Ｌ１と、第１の容量電極による第１の容量成分Ｃ１と、第２の引出し電極による第２のインダクタンス成分Ｌ２と、第２の容量電極による第２の容量成分Ｃ２とを有するインピーダンスマッチング回路９０が接続された形を有する。
【選択図】図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、数百ＭＨｚ〜数ＧＨｚのマイクロ波帯において共振回路を構成する積層型誘電体フィルタ等を含む受動部品に関し、通信機器や電子機器の小型化を有効に図ることができる受動部品に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近時、ＩＣ等の半導体部品の高集積化が進み、半導体部品自体の小型化も急速に進んでいる。これに伴い、半導体部品の周辺に使用されるフィルタ等の受動部品も小型化が進んでいる。また、受動部品の小型化には、誘電体基板を使用した積層型誘電体フィルタが有効である（例えば特許文献１及び２参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−２８０８０５号公報（図１、図９）
【特許文献２】
特開２００２−２６１６４３号公報（図１、段落［００２１］）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図５に示すように、受動部品２００を半導体部品２０２の入出力部に接続する場合、反射特性等を考慮してインピーダンス整合が必須となる。
【０００５】
平衡入出力部を有する半導体部品２０２の入出力インピーダンスは、５０オームや１００オーム等の実部（レジスタンス成分）のみだけではなく、虚部（リアクタンス成分）が含まれている特性のものもある。
【０００６】
従って、受動部品２００をこのような半導体部品２０２に接続する際には、受動部品２００と半導体部品２０２との間に、インダクタやキャパシタで構成されたインピーダンスマッチング回路２０４を挿入接続する必要があった。
【０００７】
しかしながら、上述のようなインピーダンスマッチング回路２０４を挿入接続すると、受動部品２００と半導体部品２０２を含むモジュール２０６全体の実装エリアが大きくなる。しかも、外付けによってインピーダンスマッチング回路２０４を作製する場合、予め回路定数が決められた数種のインダクタやキャパシタから必要なインダクタやキャパシタを選んで設計する必要がある。即ち、高周波設計技術が必要になり、設計製造にかかるコストが高くなる。
【０００８】
このようなことから、従来の受動部品２００においては、半導体部品２０２等と接続してモジュール２０６を構成した場合の該モジュール２０６の小型化やコスト低減に限界が生じるという問題がある。
【０００９】
本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、実装エリアの縮小、高周波設計技術を不要とした設計が可能で、例えば半導体部品と接続してモジュールを構成した場合の該モジュールの小型化並びにコストの低減を図ることができる受動部品を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る受動部品は、複数の誘電体層が積層されて構成された誘電体基板と、前記誘電体基板に形成されたアース電極と、前記誘電体基板内に形成された１以上の受動回路部と、前記誘電体基板内に形成され、かつ、外部回路の入出力インピーダンスと整合をとるためのインピーダンスマッチング回路とを有する。
【００１１】
これにより、本発明に係る受動部品を例えば半導体部品に接続してモジュールを構成する場合に、受動部品と半導体部品との間に別途インピーダンスマッチング回路を挿入接続する必要がない。
【００１２】
その結果、受動部品を含むモジュールの実装エリアの縮小を図ることができ、しかも、高周波設計技術を不要とした設計が可能となる。従って、上述のように本発明に係る受動部品を半導体部品に接続してモジュールを構成した場合の該モジュールの小型化並びにコストの低減を有効に図ることができる。
【００１３】
しかも、本発明に係る受動部品に含まれるインピーダンスマッチング回路は、５０オームや１００オーム等のレジスタンス成分のみを含むインピーダンスとの整合のほか、レジスタンス成分とリアクタンス成分を含むインピーダンスとの整合も行うことができる。
【００１４】
前記インピーダンスマッチング回路は、前記１以上の受動回路部のうち、出力段の受動回路部に接続されていてもよい。
【００１５】
また、前記インピーダンスマッチング回路は、前記出力段の受動回路部と出力端子との間に形成されたストリップラインと、該ストリップラインと前記アース電極との間に形成された容量電極とを有するようにしてもよい。
【００１６】
この場合、ストリップラインの長さや引き回し状態によってインピーダンスマッチング回路のインダクタンス成分を調整することができ、容量電極の面積や該容量電極とアース電極間の誘電率の変更等によってインピーダンスマッチング回路の容量成分を調整することができる。
【００１７】
そして、本発明においては、例えば誘電体基板内に２つの受動回路部が形成され、前記２つの受動回路部のうち、１つの受動回路部は非平衡入力型のフィルタ部であり、前記出力段の受動回路部は、非平衡−平衡変換部である場合に好適である。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る受動部品の実施の形態例を、図１〜図４を参照しながら説明する。
【００１９】
本実施の形態に係る受動部品１０は、図１に示すように、複数の誘電体層（Ｓ１〜Ｓ１４：図２参照）が積層、焼成一体化されて構成された誘電体基板１２を有する。
【００２０】
誘電体基板１２は、図２に示すように、上から順に、第１の誘電体層Ｓ１〜第１４の誘電体層Ｓ１４が積み重ねられて構成されている。これら第１〜第１４の誘電体層Ｓ１〜Ｓ１４は１枚あるいは複数枚の層にて構成される。
【００２１】
誘電体基板１２内には、フィルタ部１４と非平衡−平衡変換部１６（以下、単に変換部と記す）とが形成されている。
【００２２】
フィルタ部１４は、２つの１／４波長の共振器（入力側共振器１８及び出力側共振器２０）を有する。入力側共振器１８は、第４の誘電体層Ｓ４の主面に形成された入力側共振電極２２にて構成され、出力側共振器２０は、同じく第４の誘電体層Ｓ４の主面に形成された出力側共振電極２４にて構成される。
【００２３】
また、第３の誘電体層Ｓ３の主面には、入力側共振電極２２の開放端と対向する内層アース電極２６と、出力側共振電極２４の開放端と対向する内層アース電極２８と、入力側共振器１８と出力側共振器２０間の結合度を調整するための結合調整電極３０とが形成されている。
【００２４】
この受動部品１０は、第２の誘電体層Ｓ２、第６の誘電体層Ｓ６、第１１の誘電体層Ｓ１１、第１３の誘電体層Ｓ１３の各主面にそれぞれ内層アース電極３２、３４、３６及び３８が形成され、第１２の誘電体層Ｓ１２の主面にＤＣ電極４０が形成されている。
【００２５】
また、この受動部品１０は、図１に示すように、誘電体基板１２の外周面のうち、第１の側面１２ａに、それぞれ前記内層アース電極３２、３４、３６、３８、２６及び２８が接続されるアース電極４２が形成されている。前記第１の側面１２ａと反対側の第２の側面１２ｂには、それぞれ前記内層アース電極３２、３４、３６及び３８並びに入力側共振電極２２及び出力側共振電極２４の各一端（短絡端）が接続されるアース電極４４が形成されている。
【００２６】
誘電体基板１２の第３の側面１２ｃには、非平衡入力端子４６とＤＣ端子４８が形成されている。非平衡入力端子４６は、図２に示すように、リード電極５０を介して入力側共振電極２２に電気的に接続される。ＤＣ端子４８は、図示しない外部電源からＤＣ電圧が印加される端子であって、リード電極５２を介してＤＣ電極４０に電気的に接続されている。
【００２７】
図１に示すように、第３の側面１２ｃと反対側の第４の側面１２ｄには、平衡出力端子５４（５４ａ及び５４ｂ）が形成されている。
【００２８】
一方、図２に示すように、第５の誘電体層Ｓ５の主面には、出力側共振電極２４と第４の誘電体層Ｓ４を間に挟んで重なる出力容量電極５６が形成されている。
【００２９】
第７の誘電体層Ｓ７の主面には、後述する変換部１６の第１のストリップライン電極６２の一端６８をＧＮＤ（この場合、第６の誘電体層Ｓ６の主面に形成された内層アース電極３４）に対して容量結合するための容量電極５８が形成されている。この容量電極５８は、第６の誘電体層Ｓ６を貫通するビアホール６０を通じて内層アース電極３４に電気的に接続されている。
【００３０】
第８の誘電体層Ｓ８の主面には、変換部１６を構成する第１のストリップライン電極６２が形成され、第９の誘電体層Ｓ９の主面には、変換部１６を構成する第２及び第３のストリップライン電極６４及び６６が形成されている。
【００３１】
第１のストリップライン電極６２は、一端６８と他端７０とが互いに隣接し、かつ、一端６８から他端７０に向けてほぼ渦巻状あるいはほぼ蛇行状に形成され、ほぼ左右対称の形状を有する。
【００３２】
第２のストリップライン電極６４は、一端７２から一方の平衡出力端子５４ａに向かってほぼ渦巻状あるいはほぼ蛇行状に形成された形状を有する。第３のストリップライン電極６６は、一端７４から他方の平衡出力端子５４ｂに向かってほぼ渦巻状あるいはほぼ蛇行状に形成された形状を有する。これらの第２及び第３のストリップライン電極６４及び６６は、ほぼ左右対称に配置されている。
【００３３】
また、第２のストリップライン電極６４は、その途中から一方の平衡出力端子５４ａにかけてほぼ蛇行した形状（図示の例では、ほぼＬ字状）の第１の引出し電極７６を有する。第３のストリップライン電極６６は、その途中から他方の平衡出力端子５４ｂにかけて蛇行した形状（図示の例では、ほぼＬ字状）の第２の引出し電極７８を有する。
【００３４】
第１０の誘電体層Ｓ１０の主面のうち、第１の引出し電極７６と対向した位置に、前記一方の平衡出力端子５４ａに接続され、かつ、下層の内層アース電極３６との間で容量を形成する第１の容量電極８０が形成されている。また、第２の引出し電極７８と対向した位置に、前記他方の平衡出力端子５４ｂに接続され、かつ、内層アース電極３６との間で容量を形成する第２の容量電極８２が形成されている。
【００３５】
第１のストリップライン電極６２の一端６８は、第５〜第７の誘電体層Ｓ５〜Ｓ７を貫通するビアホール８４を通じて出力容量電極５６と電気的に接続されている。第１のストリップライン電極６２の他端７０は、上述したように、第６の誘電体層Ｓ６の主面に形成された容量電極５８を介してＧＮＤ（この場合、内層アース電極３４）に容量結合されている。内層アース電極３４には、ビアホール８４と絶縁をとるための領域、即ち電極膜が形成されていない領域が確保されている。
【００３６】
第２のストリップライン電極６４の一端７２と第３のストリップライン電極６６の一端７４は、共に第９〜第１１の誘電体層Ｓ９〜Ｓ１１を貫通するビアホール８６及び８８を通じてＤＣ電極４０に電気的に接続されている。内層アース電極３６には、ビアホール８６及び８８と絶縁をとるための領域、即ち電極膜が形成されていない領域が確保されている。
【００３７】
このように、本実施の形態に係る受動部品１０は、誘電体基板１２内であって、かつ、図３に示すように、変換部１６の出力段に、第１の引出し電極７６による第１のインダクタンス成分Ｌ１と、第１の容量電極８０による第１の容量成分Ｃ１と、第２の引出し電極７８による第２のインダクタンス成分Ｌ２と、第２の容量電極８２による第２の容量成分Ｃ２とを有するインピーダンスマッチング回路９０が接続された形となる。
【００３８】
これにより、図３に示すように、本実施の形態に係る受動部品１０を例えば半導体部品９２に接続してモジュール９４を構成する場合に、受動部品１０と半導体部品９２との間に別途インピーダンスマッチング回路を挿入接続する必要がない。
【００３９】
その結果、受動部品１０を含むモジュール９４の実装エリアの縮小を図ることができ、しかも、高周波技術を不要とした設計が可能となる。従って、上述のように受動部品１０を半導体部品９２に接続してモジュール９４を構成した場合の該モジュール９４の小型化並びにコストの低減を有効に図ることができる。
【００４０】
また、通常、従来の外付けによるインピーダンスマッチング回路は、５０オームや１００オームのレジスタンス成分に対するインピーダンス整合を念頭に構成されている。従って、従来の外付けによるインピーダンスマッチング回路のインピーダンスの変化範囲は、例えば図４の曲線Ａに示すように、例えば５０オームのポイントを中心とした範囲となっている。
【００４１】
しかし、図３に示すような平衡入出力部を有する半導体部品９２においては、図４の曲線Ｂに示すように、レジスタンス成分のみだけではなく、リアクタンス成分が含まれた特性のものがある。
【００４２】
このような半導体部品９２に対しては、レジスタンス成分の整合のみを考慮した従来の外付けによるインピーダンスマッチング回路では、インピーダンス整合させることができない。
【００４３】
これに対して、本実施の形態に係る受動部品１０に内蔵させたインピーダンスマッチング回路９０では、第１の引出し電極７６及び／又は第２の引出し電極７８の長さや引き回し状態によってインピーダンスマッチング回路９０のインダクタンス成分Ｌ１及び／又はＬ２を調整することができ、第１の容量電極８０及び／又は第２の容量電極８２の面積や、これら第１の容量電極８０及び／又は第２の容量電極８２と内層アース電極３６間の誘電率（第１０の誘電体層Ｓ１０の誘電率）の変更等によってインピーダンスマッチング回路９０の容量成分Ｃ１及び／又はＣ２を調整することができる。
【００４４】
従って、図４の曲線Ｃに示すように、半導体部品９２のインピーダンスに対して複素共役となるインピーダンスを簡単に得ることができる。つまり、５０オームや１００オーム等のレジスタンス成分のみを含むインピーダンスとの整合のほか、レジスタンス成分とリアクタンス成分を含むインピーダンスとの整合も行うことができる。
【００４５】
本実施の形態に係る受動部品１０の基本的な特有の作用・効果は以上の通りであるが、本実施の形態に係る受動部品１０のその他の作用・効果は以下の通りである。
【００４６】
即ち、フィルタ部１４と変換部１６との間に内層アース電極３４を介在させることで、双方の不要な結合を回避するようにしている。
【００４７】
また、例えばフィルタ部１４の出力側共振電極２４と、変換部１６における第１のストリップライン電極６２の一端６８とを直接ビアホールで電気的に接続すると、不要な整合が生じ、特性が悪化するおそれがある。しかし、この実施の形態では、その途中に出力容量電極５６を配置し、出力側共振電極２４と第１のストリップライン電極６２とを容量を介して接続するようにしているため、上記のような不要な整合は発生しない。
【００４８】
また、例えば結合調整電極３０を出力容量電極５６の近傍に形成すると、浮遊結合が生じ、上述した不要な整合をなくすことができないため、本実施の形態では、結合調整電極３０を出力容量電極５６とは離れた位置、図２の例では、入力側共振電極２２及び出力側共振電極２４が形成された第４の誘電体層Ｓ４を間に挟んだ第３の誘電体層Ｓ３に形成するようにしている。これにより、フィルタ部１４と変換部１６との不要な整合がなくなり、周波数特性が改善する。なお、非平衡入力端子４６と入力側共振電極２２との接続は、リード電極５０による直接接続（タップ結合）であってもよいし、容量を介して接続するようにしてもよい。
【００４９】
互いの電磁結合により形成される第１のストリップライン電極６２、第２のストリップライン電極６４及び第３のストリップライン電極６６はほぼ渦巻状もしくはほぼ蛇行状に引き回したほぼ左右対称の線路としたので、位相及び振幅のバランスがとれた特性となる。その結果、減衰特性でみた場合、非平衡入出力型のフィルタよりも良質な特性を有する非平衡入力−平衡出力型のフィルタあるいは平衡入出力型のフィルタを得ることができる。
【００５０】
また、変換部１６の第２及び第３のストリップライン電極６４及び６６の各一端７２及び７４は、それぞれビアホール８６及び８８を通じてＤＣ電極４０に接続され、しかも、このＤＣ電極４０は、上層の内層アース電極３６及び下層の内層アース電極３８と対向して配置されている。つまり、ＤＣ端子４８とＧＮＤ間に容量が形成されることとなる。この容量は、コモンモードノイズを抑圧する容量として機能することから、コモンモードノイズの抑圧を目的とした外付けコンデンサを接続する必要がない。
【００５１】
ＤＣ電極４０の上下に内層アース電極３６及び３８を配置することで、外部や内部からの影響を抑圧することができ、アイソレーション特性を改善することができる。これにより、特性をより安定にすることができる。
【００５２】
また、周波数特性において、位相及び振幅のバランスを調整するには、ＤＣ電極４０の面積を変更したり、変換部１６における第２及び第３のストリップライン電極６４及び６６の各一端７２及び７４とＤＣ電極４０とを電気的に接続するビアホール８６及び８８の位置を平行移動させることで調整することができる。
【００５３】
なお、この発明に係る受動部品は、上述の実施の形態に限らず、この発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。
【００５４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る受動部品によれば、実装エリアの縮小、高周波技術を不要とした設計が可能で、例えば半導体部品と接続してモジュールを構成した場合の該モジュールの小型化並びにコストの低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態に係る受動部品を示す透視斜視図である。
【図２】本実施の形態に係る受動部品を示す分解斜視図である。
【図３】本実施の形態に係る受動部品を半導体部品に接続してモジュールとした場合を示す構成図である。
【図４】本実施の形態に係る受動部品、従来例に係る受動部品及び半導体部品のインピーダンスの変化の範囲を示すスミスチャートである。
【図５】従来例に係る受動部品をインピーダンスマッチング回路を介して半導体部品に接続して構成されるモジュールを示す構成図である。
【符号の説明】
１０…受動部品１２…誘電体基板
１４…フィルタ部１６…変換部
７６…第１の引出し電極７８…第２の引出し電極
８０…第１の容量電極８２…第２の容量電極
９０…インピーダンスマッチング回路９２…半導体部品
９４…モジュール

Claims

複数の誘電体層が積層されて構成された誘電体基板と、
前記誘電体基板に形成されたアース電極と、
前記誘電体基板内に形成された１以上の受動回路部と、
前記誘電体基板内に形成され、かつ、外部回路の入出力インピーダンスと整合をとるためのインピーダンスマッチング回路とを有することを特徴とする受動部品。
請求項１記載の受動部品において、
前記外部回路の前記入出力インピーダンスは、リアクタンス成分を有することを特徴とする受動部品。
請求項１又は２記載の受動部品において、
前記インピーダンスマッチング回路は、前記１以上の受動回路部のうち、出力段の受動回路部に接続されていることを特徴とする受動部品。
請求項３記載の受動部品において、
前記インピーダンスマッチング回路は、前記出力段の受動回路部と出力端子との間に形成されたストリップラインと、該ストリップラインと前記アース電極との間に形成された容量電極とを有することを特徴とする受動部品。
請求項４記載の受動部品において、
前記誘電体基板内に２つの受動回路部が形成され、
前記２つの受動回路部のうち、１つの受動回路部は非平衡入力型のフィルタ部であり、前記出力段の受動回路部は、非平衡−平衡変換部であることを特徴とする受動部品。