JP2008118592A

JP2008118592A - フィルタ

Info

Publication number: JP2008118592A
Application number: JP2006302347A
Authority: JP
Inventors: Masaya Tamura; 昌也田村; Takehiko Yamakawa; 岳彦山川
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2006-11-08
Filing date: 2006-11-08
Publication date: 2008-05-22

Abstract

【課題】インダクタとキャパシタの両方の特性を同時に最大限に発揮できるフィルタを提供することを目的としている。
【解決手段】導線をスパイラル状に巻回したインダクタ３と、２つの平板電極を対向させたキャパシタ４ａ、４ｂとを有し、インダクタ３は絶縁基板１の上面に配置するとともに、キャパシタ４ａ、４ｂは少なくとも一方の平板電極を誘電体基板８の内部に埋設しており、絶縁基板１と誘電体基板８とを対向させ、絶縁基板１と誘電体基板８との対向面において、インダクタ３とキャパシタ４ａ、４ｂとを電気的に接続した構成である。
【選択図】図１

Description

本発明は、携帯電話やデジタル放送等の情報通信機器に用いるフィルタに関するものである。

以下、従来のフィルタについて説明する。

従来のフィルタは、インダクタとキャパシタとを複数の誘電体層を積層して形成した低温焼成セラミックからなる積層基板に埋設している。インダクタは複数の誘電体層に円弧状の導体を形成するとともにこの導体を接続して形成し、キャパシタは誘電体層を介して平板電極を対向配置して形成している。

なお、この出願の発明に関する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１、２が知られている。
実開平５−７８００１号公報特開２００５−１８４７７３号公報

上記構成のフィルタは、複数の誘電体層を積層した積層基板に埋設されて形成されており、入出力インピーダンスが高インピーダンスの場合は大きなインダクタ値が必要となる。すなわち、自己共振周波数近傍で所望の値を持つインダクタが構成されることとなり、非常に高度な製作精度が必要となる。

また、インダクタの外形面積を小さくするために、高誘電率の積層基板を用いた場合は、インダクタの導体間容量が大きくなり、Ｑ値を大きく劣化させる。逆に低誘電率の積層基板を用いた場合は、キャパシタの平板電極の面積が大きくなる。

したがって、インダクタとキャパシタの両方の特性を同時に最大限に発揮できないという問題点を有していた。

本発明は上記問題点を解決し、インダクタとキャパシタの両方の特性を同時に最大限に発揮可能なフィルタを提供することを目的としている。

上記問題点を解決するために本発明は、インダクタとキャパシタとを有し、前記インダクタは絶縁基板の上面に配置するとともに、前記コンデンサは誘電体基板の内部に埋設し、前記インダクタと前記キャパシタとを電気的に接続して形成した構成である。

上記構成により、インダクタは絶縁基板の上面に配置しているので、大きなインダクタ値を得ることができ、かつ高いＱ値を得ることができる。また、キャパシタは複数の誘電体層からなる積層基板の内部に埋設しているので、小型化も図れる。

よって、インダクタとキャパシタの両方の特性を同時に最大限に発揮したフィルタを提供することができる。

以下、本発明の一実施の形態について図面を参照しながら説明する。

図１は本発明の一実施の形態におけるフィルタの断面図、図２は同フィルタの等価回路図、図３は同フィルタのインダクタを配置した絶縁基板の平面図である。

図１〜図３において、フィルタは、単結晶シリコンからなる絶縁基板１を低温焼成セラミックからなる積層基板８に積層しており、基板１上のインダクタ３と、積層基板８に埋設したキャパシタ４ａ、４ｂと電気的に接続したＬＣフィルタを備えている。

図１、図２において、本発明の一実施の形態におけるフィルタは、導線をスパイラル状に巻回したインダクタ３と、２つの平板電極を対向させたキャパシタ４ａ、４ｂとを有し、インダクタ３は絶縁基板１の上面に配置するとともに、キャパシタ４ａ、４ｂは少なくとも一方の平板電極を誘電体基板８の内部に埋設し、インダクタ３とキャパシタ４ａ、４ｂとを電気的に接続してπ型のフィルタを形成している。

絶縁基板１は単結晶シリコンからなり、誘電体基板８は複数の誘電体層を積層した積層基板であって低温焼成セラミックからなり、絶縁基板１と誘電体基板８とを対向させ、絶縁基板１と誘電体基板８との対向面において、インダクタ３とキャパシタ４ａ、４ｂとを電気的に接続している。

インダクタ３は、図３に示すように、インダクタ３の内周端に柱状の導体を接続するとともに内周端から外周端に向かってインダクタ３を跨ぐようにインダクタ３の上方に信号線路９を接続している。例えば、インダクタ３の導線は銅とし、導線幅は４０μｍ、導線間隔２０μｍ、中心径２００μｍ、厚み４０μｍとすればよい。

キャパシタ４ａ、４ｂは、図１に示すように、一方の平板電極を誘電体基板８の内部に埋設し他方の平板電極を誘電体基板８の下面に接地導体５ｂとして配置して形成している。

また、キャパシタ４ａは、誘電体基板８に埋設されているヴィア２ａ、内層パターン６ａ、ヴィア２ｂを介して、誘電体基板８の下面に配置した信号入力端子５ａおよび接地導体５ｂと接続されている。同様に、キャパシタ４ｂは、誘電体基板８に埋設されているヴィア２ｆ、内層パターン６ｂ、ヴィア２ｅを介して、誘電体基板８の下面に配置した信号出力端子５ｃおよび接地導体５ｂと接続されている。

上記インダクタ３とキャパシタ４ａ、４ｂとは、ヴィア２ｂ、２ｅと分岐させた２ｃ、２ｄを積層基板８の上面に配置された半田バンプ７ａ、７ｂに接続し、この半田バンプ７ａ、７ｂとインダクタ３の信号線路９とを接続することによって、互いに電気的に接続させている。信号線路９を用いない場合は、インダクタ３の内周端において、半田バンプ７ａ、７ｂと接続することとなる。

上記構成により、インダクタ３は絶縁基板１の上面に配置しているので、大きなインダクタ値を得ることができ、かつ高いＱ値を得ることができる。また、キャパシタ４ａ、４ｂは複数の誘電体層からなる積層基板の内部に埋設しているので、小型化も図れる。よって、インダクタ３とキャパシタ４ａ、４ｂの両方の特性を同時に最大限に発揮させることができる。例えば、地上波デジタル放送サービスの一つであるワンセグで上記フィルタのＵＨＦ帯域で必要となる段間フィルタを上記構成のフィルタで構成した場合、図４に示すような周波数特性となり、低挿入損失かつ高減衰のフィルタ特性を確保することができる。

Ｑ値の観点からは、インダクタ３は、図５に示すように、絶縁基板１の上面に中空状に配置し、インダクタ３の内周端に柱状の導体を接続するとともに内周端から外周端に向かってインダクタ３をくぐるようにインダクタ３の下方に信号線路９を接続してもよい。

また、導体損失を抑えるために導線幅と厚みの比を１：１以上で構成したり、インダクタ３の線路間結合を抑えるために導線幅と導線間隔の比を１：１以上で構成しても、Ｑ値を向上できる。フィルタの減衰特性の観点からインダクタ３は、線路間結合を抑え、かつ自己共振周波数を所望の値に調整するために導線幅と導線間隔の比が１：１以上で、線路間隔を調整することで、Ｑ値を劣化させることなく減衰極を所望の周波数に調節することができ、フィルタの減衰特性を調節できる。

強度の観点からは、インダクタ３は、単結晶シリコンからなる絶縁基板１に凹部を設け、その凹部にインダクタ３を形成することで、低温焼成セラミックからなる誘電体基板８との密着性を強くできる。

プロセスの観点からは、インダクタ３は、レジスト皮膜として用いる誘電体に埋没していても、Ｑ値、インダクタ値の大幅な変動はないまま、プロセス工程を簡略化することができる。

なお、インダクタ３は、金、白金、銅、アルミニウム、銀、パラジウム、チタン、クロム、タングステンからなる群より選択される一種の金属もしくは二種以上を組み合わせた合金からなるものであればよい。

以上のように本発明にかかるフィルタは、インダクタとキャパシタの両方の特性を同時に最大限に発揮できるので、各種の通信機器に用いることができる。

本発明の一実施形態におけるフィルタの断面図同フィルタの等価回路図同フィルタのインダクタの平面図同フィルタの周波数特性図他のフィルタにおけるインダクタを配置した絶縁基板の断面図

符号の説明

１絶縁基板
２ａヴィア
２ｂヴィア
２ｃヴィア
２ｄヴィア
２ｅヴィア
２ｆヴィア
３インダクタ
４ａキャパシタ
４ｂキャパシタ
５ａ信号入力端子
５ｂ接地導体
５ｃ信号出力端子
６ａ内層パターン
６ｂ内層パターン
７ａ半田バンプ
７ｂ半田バンプ
８誘電体基板

Claims

導線をスパイラル状に巻回したインダクタと、２つの平板電極を対向させたキャパシタとを有し、前記インダクタは絶縁基板の上面に配置するとともに、前記キャパシタは少なくとも一方の平板電極を誘電体基板の内部に埋設し、前記インダクタと前記キャパシタとを電気的に接続して形成したフィルタ。
前記絶縁基板と前記誘電体基板とを対向させ、前記絶縁基板と前記誘電体基板との対向面において、前記インダクタと前記キャパシタとを電気的に接続した請求項１記載のフィルタ。
前記インダクタは前記絶縁基板の上面に直接配置し、前記インダクタの内周端に柱状の導体を接続するとともに内周端から外周端に向かって前記インダクタを跨ぐように前記インダクタの上方に信号線路を接続した請求項１記載のフィルタ。
前記インダクタは前記絶縁基板の上面に中空状に配置し、前記インダクタの内周端に柱状の導体を接続するとともに内周端から外周端に向かって前記インダクタをくぐるように前記インダクタの下方に信号線路を接続した請求項１記載のフィルタ。
前記インダクタは、金、白金、銅、アルミニウム、銀、パラジウム、チタン、クロム、タングステンからなる群より選択される一種の金属もしくは二種以上を組み合わせた合金からなる請求項１記載のフィルタ。
前記インダクタは、導線の線幅と厚みの比が１：１以上、または、導線の線幅と線間隔の比が１：１以上である請求項１記載のフィルタ。
前記絶縁基板には凹部を設け、前記凹部に前記インダクタを形成した請求項１記載のフィルタ。