JP2010098407A - ストリップラインフィルタ - Google Patents

Abstract

【課題】誘電体基板の下面電極パターンの配置制約を満足しながら、要求されるフィルタ特性の実現と小型化とが容易なストリップラインフィルタを提供する。
【解決手段】ストリップラインフィルタ１は、接地電極２５、入出力電極２６Ａ，２６Ｂ、上面線路２０Ａ〜２０Ｃ、および、側面線路１１Ａ，１１Ｂ，１２Ａ，１２Ｂ，１３，１４を備える。側面線路１１Ａ，１１Ｂ，１２Ａ，１２Ｂは誘電体基板の側面に設けられ、下面に到達する下面側端部で接地電極２５に接続され、上面に到達する上面側端部で上面線路２０Ａ，２０Ｃに接続される。ここで、側面１Ａ，１Ｂ内での基板上下面に平行な方向に側面線路１１Ａ，１１Ｂ，１２Ａ，１２Ｂの下面側端部と上面側端部とがずれる。
【選択図】図２

Description

この発明は、誘電体基板にストリップラインを設けたストリップラインフィルタに関する。

ストリップライン型の共振器を誘電体基板に設けたマイクロストリップラインフィルタが様々な分野で利用されている（例えば、特許文献１参照。）。

ここで従来のマイクロストリップラインフィルタの構成例を説明する。図１（Ａ）は特許文献１を参考にした従来のマイクロストリップラインフィルタの底面図である。また、同図（Ｂ）は同マイクロストリップラインフィルタの分解上面斜視図である。

このマイクロストリップラインフィルタ１００は、誘電体基板１０１に、図示していない誘電体基板を積層してなる。誘電体基板１０１の下面１０１Ａには接地電極１０４Ａと入出力電極１０２Ａ，１０２Ｂ，１０３Ａ，１０３Ｂとが形成されている。誘電体基板１０１の上面１０１Ｂには、上面線路１０６Ａ〜１０６Ｃと引出電極１０５Ａ，１０５Ｂとが形成されている。誘電体基板１０１の側面１０１Ｃには側面接地電極１０４Ｂが形成されている。誘電体基板１０１の側面１０１Ｄには側面線路１０７が形成されている。
特許第３０１８２１４号公報

上面の電極パターンを高精度に形成する必要が有る場合には、その形成にフォトリソグラフィプロセスなどが採用されることがある。その場合であっても、製造コストの要求から、側面や下面の電極パターンの形成には低精度な塗布プロセスを採用することが一般的である。

近年のチップサイズの小型化に伴って電極パターンの縮小が必要になっているが、側面や下面の電極精度は低いため、入出力電極−接地電極間のギャップ幅の狭幅化や入出力電極の小型化は難しく、側面や下面の電極パターンの配置制約は大きい。そのため、上面電極パターンにも制約が及び、要求されるフィルタ特性を満足することが困難な場合がある。

そこで本発明は、誘電体基板下面の電極パターンの配置制約を満足しながら、要求されるフィルタ特性の実現と小型化とが容易なストリップラインフィルタの提供を目的とする。

この発明のストリップラインフィルタは、接地電極、入出力電極、上面線路、および、側面線路を備える。接地電極は矩形平板状の誘電体基板の下面に設けられる。入出力電極は誘電体基板の下面に接地電極から離間して設けられる。上面線路は誘電体基板の上面に設けられる。側面線路は誘電体基板の側面に設けられ、下面に到達する下面側端部で接地電極または入出力電極のいずれか一方に接続され、上面に到達する上面側端部で上面線路に接続される。ここで、側面内での誘電体基板の上下面に平行な方向に下面側端部と上面側端部とがずれた構成の側面線路を設ける。

この構成では、側面線路の上面側端部と下面側端部とをずらすことで、この側面線路に接続する上面線路のレイアウトの自由度が高まり、要求されるフィルタ特性を実現するように上面線路を配置しながら、下面において要求される接地電極−入出力電極間のギャップ幅と入出力電極のサイズを確保することが容易になる。

副側面線路を備え、側面線路および副側面線路が設けられた側面の電極パターンが側面中央に対して点対称であると好適である。副側面線路は側面線路に交差して前記側面に設けられ、上面に到達する上面側端部が上面線路から離間する。副側面線路を設けることで側面線路と副側面線路とで点対称な電極パターンを構成することが可能になり、側面線路の上面側端部と下面側端部とがずれる構成であっても、この側面の電極形成プロセスで、誘電体基板の上下面の区別をする必要がなくなる。

側面線路は、側面内で誘電体基板の上下面に垂直な方向から、主線路方向が傾斜すると好適である。仮に側面線路が角や隅のある形状であれば、その部位に電流集中が生じて導体損の要因となる。しかしながら、側面線路が傾斜する形状であれば、側面線路に電極の角や隅となる部分を無くすことができ、導体損を抑えてＱ値の良好なフィルタを実現できる。

側面線路は、下面側端部が接地電極に接続されると好適である。この構成では、下面側端部と上面側端部とがずれることで側面線路の線路長が伸張し、共振器長を従来よりも伸張して共振周波数を低くすることが可能になる。換言すれば、同じ周波数であってもフィルタを小型化できる。また、側面電極の傾き具合により、フィルタ特性をコントロールすることが可能になる。

対向する側面に設けられる電極パターンが合同な形状であると好適である。これにより、側面線路の形成時に、誘電体基板の対向する側面との区別をする必要がなくなる。

この発明によれば側面線路の上面側端部と下面側端部とをずらすことで、この側面線路に接続される上面線路のレイアウトの自由度が高まり、要求されるフィルタ特性を実現するように上面線路を配置しても、入出力電極と接地電極とのギャップ幅や入出力電極のサイズを確保できる。したがって、誘電体基板の下面電極パターンの配置制約を満足しながら、要求されるフィルタ特性の実現と小型化とが容易になる。

まず、本発明の第１実施形態のストリップラインフィルタを説明する。

本実施形態のストリップラインフィルタは、ＵＷＢ（Ultra Wide Band）通信のHighBand用帯域通過フィルタである。図２は、本実施形態のストリップラインフィルタ１の展開図である。

ストリップラインフィルタ１の正面１Ａには側面線路１１Ａ，１１Ｂを備える。背面１Ｂには側面線路１２Ａ，１２Ｂを備える。左側面１Ｃには側面線路１３を備える。右側面１Ｄには側面線路１４を備える。実装面となる下面には接地電極２５と入出力電極２６Ａ，２６Ｂとを備える。接地電極２５と入出力電極２６Ａ，２６Ｂとは離間して形成していて、ストリップラインフィルタ１を実装基板に実装する際には、入出力電極２６Ａ，２６Ｂに高周波信号入出力端子が接続され、共振器のグランド面である接地電極２５に実装基板の接地電極が接続される。接地電極２５、入出力電極２６Ａ，２６Ｂ、および、側面線路１１Ａ，１１Ｂ，１２Ａ，１２Ｂ，１３，１４は、それぞれ厚み約１２μｍの銀電極であり、スクリーンマスク又はメタルマスクを用いて非感光性の銀ペーストを塗布し、焼成してなる。

図３は、ストリップラインフィルタ１の上面側分解斜視図である。

ストリップラインフィルタ１は、下面から順に誘電体基板２、ガラス層３、ガラス層４を積層している。

誘電体基板２は酸化チタン等からなる比誘電率が約１１１の矩形平板状のセラミック焼結基板である。基板２は、上面に３段の共振器を構成する上面線路２０Ａ〜２０Ｃを備える。上面線路２０Ａ〜２０Ｃは厚み約４μｍの銀電極であり、基板２に感光性銀ペーストを塗布し、フォトリソグラフィプロセスによりパターン形成し、焼成してなる。これらの電極を感光性銀電極とすることによって、電極の形状精度を高めてＵＷＢ通信に利用可能なストリップラインフィルタとしている。また、側面や下面の電極厚みを上面線路２０Ａ〜２０Ｃの電極厚みより厚いものにすることで、一般に電流集中が生じる共振器の接地端側の部位での電流を分散させ、導体損を低減している。

この基板２の下面には接地電極２５と入出力電極２６Ａ，２６Ｂとを備える。基板２の正面には側面線路１１Ａ，１１Ｂを構成する側面線路２１Ａ，２１Ｂを備える。この側面線路２１Ａ，２１Ｂは上面側端部で上面線路２０Ａ，２０Ｃに接続し、下面側端部で接地電極２５に接続している。背面には側面線路１２Ａ，１２Ｂを構成する側面線路２２Ａ，２２Ｂを備える。この側面線路２２Ａ，２２Ｂは下面側端部で接地電極２５に接続している。左側面には側面線路１３を構成する側面線路２３を備える。この側面線路２３は下面側端部で入出力電極２６Ａに接続している。右側面には側面線路１４を構成する側面線路２４を備える。この側面線路２４は下面側端部で入出力電極２６Ｂに接続している。

ガラス層３は厚み約２０μｍで、誘電体基板２の上面に積層している。ガラス層３の上面には外部結合用線路３０Ａ，３０Ｂを備える。正面には側面線路１１Ａ，１１Ｂを構成する側面線路３１Ａ，３１Ｂを備える。背面には側面線路１２Ａ，１２Ｂを構成する側面線路３２Ａ，３２Ｂを備える。左側面には側面線路１３を構成する側面線路３３を備える。この側面線路３３は上面側端部で外部結合用線路３０Ａに接続している。右側面には側面線路１４を構成する側面線路３４を備える。この側面線路３４は上面側端部で外部結合用線路３０Ｂに接続している。

ガラス層４は遮光性を有し、厚み約２０μｍでガラス層３の上面に積層している。ガラス層４の正面には側面線路１１Ａ，１１Ｂを構成する側面線路４１Ａ，４１Ｂを備える。背面には側面線路１２Ａ，１２Ｂを構成する側面線路４２Ａ，４２Ｂを備える。左側面には側面線路１３を構成する側面線路４３を備える。右側面には側面線路１４を構成する側面線路４４を備える。

ガラス層３，４を誘電体基板２に積層することで、誘電体基板２上面の電極パターン、および、ガラス層３上面の電極パターンの機械的保護、耐環境性を確保している。

ここで、基板２の上面に設けた上面線路２０Ａは、側面線路２１Ａとの接続位置から左側面と背面に沿って延設し、Ｌ字形状に構成している。上面線路２０Ｂは、正面側が開いたＣ字形状に構成している。上面線路２０Ｃは、側面線路２１Ｂとの接続位置から右側面と背面に沿って延設し、Ｌ字形状に構成している。

ガラス層３の上面に設けた外部結合用線路３０Ａは、側面線路３３との接続位置から上面線路２０Ａの開放端に対向する位置まで延設し、ガラス層３の層内に形成したビアホール３５Ａを介して上面線路２０Ａに接続している。

外部結合用線路３０Ｂは、側面線路３４との接続位置から上面線路２０Ｃの開放端に対向する位置まで延設し、ガラス層３の層内に形成したビアホール３５Ｂを介して上面線路２０Ｃに接続している。

したがって、側面線路２１Ａと上面線路２０Ａとが、入力段（出力段）の１／４波長共振線路を構成する。また、側面線路２１Ｂと上面線路２０Ｃとが、出力段（入力段）の１／４波長共振線路を構成する。入力段の共振線路と出力段の共振線路とは、上面線路２０Ｂが構成する中間段の１／２波長共振線路にインターディジタル結合して、３段の共振器からなるフィルタを構成する。上面線路２０Ａの構成する共振線路と入出力電極２６Ａとの外部結合が、外部結合用線路３０Ａを介したタップ接続により実現され、上面線路２０Ｃの構成する共振線路と入出力電極２６Ｂとの外部結合が、外部結合用線路３０Ｂを介したタップ接続により実現される。

ここで、側面線路１１Ａおよび側面線路１１Ｂは、互いの下面側端部の間隔が狭く、互いの上面側端部の間隔が広くなるように構成している。これにより、正面１Ａ内で基板上下面に平行な方向に、側面線路１１Ａの下面側端部と上面側端部とがずれ、側面線路１１Ｂの下面側端部と上面側端部とがずれる。したがって側面線路１１Ａ，１１Ｂの下面側端部を接地電極２５に対して確実に接続したまま、上面線路２０Ａ，２０Ｃのレイアウトの自由度を高められる。

さらには、側面線路１１Ａおよび側面線路１１Ｂを傾斜した直線状の線路としているので、側面線路１１Ａ，１１Ｂの線路長は、従来の側面線路が垂直方向に延設される構成よりも伸張し、共振器長を伸張して共振周波数を低くすることが可能になる。換言すれば、同じ周波数であってもフィルタを小型化できる。また、側面電極の傾き具合により、フィルタ特性をコントロールすることが可能になる。また、電極に角や隅が無いので、導体損を抑えたＱ値の良好なフィルタを構成できる。

また、側面線路１２Ａ，１２Ｂは、電気的には必須の構成ではなく、上面線路２０Ａ〜２０Ｃから離間して形成して、フィルタ特性に対して影響を殆ど与えないようにしている。しかしながら、ここでは背面電極パターンを、正面電極パターンに対して合同な形状で形成して、製造プロセスの簡易化を図っている。具体的には、正面１Ａと背面１Ｂの電極パターン形成時に、正面１Ａと背面１Ｂの配置区別を行うことなくパターン形成を行えるようにし、且つ、同じメタルマスクやスクリーンマスクを用いることができるようにしている。

さらには、側面線路２３，３３，４３の構成する側面線路１３による左側面電極パターンと、側面線路２４，３４，４４の構成する側面線路１４による右側面電極パターンとを合同、且つ点対称に形成している。これにより、左側面１Ｃと右側面１Ｄの配置区別や上下面の配置区別を行うことなくパターン形成を行えるようにし、且つ、同じメタルマスクやスクリーンマスクを用いることができるようにしている。

以上の構成のストリップラインフィルタ１によれば、側面線路１１Ａ，１１Ｂの上面側端部と下面側端部とをずらすことで、要求されるフィルタ特性を実現するように上面線路２０Ａ〜２０Ｃを配置しても、入出力電極２６Ａ，２６Ｂと接地電極２５とのギャップ幅や入出力電極２６Ａ，２６Ｂのサイズを確保することができる。また、ストリップラインフィルタ１の姿勢制御を行う工程数を抑制して各側面の電極パターンを形成できるようにして、簡易な工程でストリップラインフィルタを製造できる。

次に、本発明の第２実施形態のストリップラインフィルタを説明する。

図４は、本実施形態のストリップラインフィルタ５０の展開図である。ストリップラインフィルタ５０は、正面１Ａおよび背面１Ｂの電極パターンが、第１の実施形態と相違する。ここで、第１の実施形態と同一の構成には同一の符号を付し、その説明を省く。

ストリップラインフィルタ５０の正面１Ａと背面１Ｂには、各面それぞれに２つの側面電極５１を備える。各側面電極５１はＸ字形状に形成されていて、４つの脚部５２Ａ，５２Ｂ，５２Ｃ，５２Ｄを備える。

脚部５２Ａは基板２の下面側、且つ、左側面−右側面間外側のものである。脚部５２Ｂは基板２の下面側、且つ、左側面−右側面間内側のものである。脚部５２Ｃは基板２の上面側、且つ、左側面−右側面間外側のものである。脚部５２Ｄは基板２の上面側、且つ、左側面−右側面間内側のものである。脚部５２Ａ，５２Ｂ，５２Ｃ，５２Ｄは互いの一端が接続されている。

ここで、脚部５２Ｂは接地電極２５に接続している。脚部５２Ｃは上面線路２０Ａに接続している。したがって、脚部５２Ｂと脚部５２Ｃが本発明の側面線路を構成する。一方、脚部５２Ａは接地電極２５や入出力電極２６Ａ，２６Ｂから離間している。脚部５２Ｄは上面線路２０Ａ〜２０Ｃから離間している。したがって、脚部５２Ａと脚部５２Ｄが本発明の副側面線路を構成する。

これらの側面電極５１は、形成面が点対称、且つ、互いに合同になるようにそれぞれ形成・配置されている。これにより、正面１Ａと背面１Ｂの配置区別や上下面の配置区別を行うことなくパターン形成を行えるようにし、且つ、正面１Ａでのパターン形成と背面１Ｂでのパターン形成とで同じメタルマスクやスクリーンマスクを用いることができるようにしている。

次に、本発明の第３実施形態のストリップラインフィルタを説明する。

図５は、本実施形態のストリップラインフィルタ６０の展開図である。ストリップラインフィルタ６０は、正面１Ａおよび背面１Ｂの電極パターンが、第１・第２の実施形態と相違する。ここで、第１の実施形態と同一の構成には同一の符号を付し、その説明を省く。

ストリップラインフィルタ６０の正面１Ａと背面１Ｂには、各面それぞれに２つの側面電極６１を備える。各側面電極６１はＨ字形状に形成されていて、４つの脚部６２Ａ，６２Ｂ，６２Ｃ，６２Ｄと連結部６３とを備える。脚部６２Ａは基板２の下面側、且つ、左側面−右側面間外側のものである。脚部６２Ｂは基板２の下面側、且つ、左側面−右側面間内側のものである。脚部６２Ｃは基板２の上面側、且つ、左側面−右側面間外側のものである。脚部６２Ｄは基板２の上面側、且つ、左側面−右側面間内側のものである。連結部６３により、脚部６２Ａ〜６２Ｄは接続されている。

ここで、脚部６２Ｂは接地電極２５に接続している。脚部６２Ｃは上面線路２０Ａに接続している。したがって、脚部６２Ｂと脚部６２Ｃと連結部６３とが本発明の側面線路を構成する。一方、脚部６２Ａは接地電極２５や入出力電極２６Ａ，２６Ｂから離間している。脚部６２Ｄは上面線路２０Ａ〜２０Ｃから離間している。したがって、脚部６２Ａと脚部６２Ｄと連結部６３とが本発明の副側面線路を構成する。

これらの側面電極６１は、形成面が点対称、且つ、互いに合同になるようにそれぞれ形成・配置されている。これにより、正面１Ａと背面１Ｂの配置区別や上下面の配置区別を行うことなくパターン形成を行えるようにし、且つ、正面１Ａでのパターン形成と背面１Ｂでのパターン形成とで同じメタルマスクやスクリーンマスクを用いることができるようにしている。

次に、本発明の第４実施形態のストリップラインフィルタについて説明する。

図６は、本実施形態のストリップラインフィルタ７０の展開図である。ストリップラインフィルタ７０は、各側面線路の形状が第１〜第３の実施形態と相違し、また、ガラス層３や外部結合用線路３０Ａ，３０Ｂを省いた点でも第１〜第３の実施形態と相違する。ここで、第１の実施形態と同一の構成には同一の符号を付し、その説明を省く。

ストリップラインフィルタ７０の正面１Ａおよび背面１Ｂには基板上下面に垂直な方向に延設された側面線路７１Ａ，７１Ｂ，７２Ａ，７２Ｂを備える。一方、左側面１Ｃおよび右側面１Ｄには、基板上下面に垂直な方向から傾斜する側面線路７３，７４を備える。実装面となる下面には接地電極７５と入出力電極２６Ａ，２６Ｂを備える。基板２の上面には上面線路２０Ａ〜２０Ｃ、および上面引出線路７６Ａ，７６Ｂを備える。

側面線路７３は、上面引出線路７６Ａと入出力電極２６Ａとに接続されていて、上面引出線路７６Ａは上面線路２０Ａの開放端側の側端に直接接続されている。また、側面線路７４は、上面引出線路７６Ｂと入出力電極２６Ｂとに接続されていて、上面引出線路７６Ｂは上面線路２０Ｃの開放端側の側端に接続されている。

ここで、側面線路７３および側面線路７４は、それぞれの下面側端部が基板中央に位置し、それぞれの上面側端部が基板背面側に傾斜する直線状の線路で構成している。これにより、左側面１Ｃ内や右側面１Ｄ内で、基板上下面に平行な方向に、側面線路７３の下面側端部と上面側端部とがずれるとともに、側面線路７４の下面側端部と上面側端部とがずれる。これにより、側面線路７３，７４の下面側端部を入出力電極２６Ａ，２６Ｂに対して確実に接続したまま、上面線路２０Ａ，２０Ｃ，７６Ａ，７６Ｂのレイアウトの自由度を高められる。

次に、本発明の第５実施形態のストリップラインフィルタについて説明する。

図７は、本実施形態のストリップラインフィルタ８０の展開図である。ストリップラインフィルタ８０は、右側面１Ｄの側面線路の形状と、上面線路の形状とが第４の実施形態と相違する。ここで、第４の実施形態と同一の構成には同一の符号を付し、その説明を省く。

ストリップラインフィルタ８０の右側面１Ｄには側面線路８４を備え、左側面１Ｃには側面線路８３を備える。基板上面には上面線路８０Ａ〜８０Ｄ、上面引出線路８６Ａ，８６Ｂを備える。上面線路８０Ａ〜８０Ｄは、それぞれ１／４波長共振器を構成し、それぞれの共振器はインターディジタル結合する。側面線路７１Ａは上面線路８０Ａと接地電極７５とに接続される。側面線路７１Ｂは上面線路８０Ｃと接地電極７５とに接続される。側面線路７２Ａは上面線路８０Ｂと接地電極７５とに接続される。側面線路７２Ｂは上面線路８０Ｄと接地電極７５とに接続される。側面線路８３は、上面引出線路８６Ａに直接接続され、上面引出線路８６Ａは上面線路８０Ａの開放端に直接接続される。側面線路８４は上面引出線路８６Ｂに直接接続され、上面引出線路８６Ｂは上面線路８０Ｄの開放端に直接接続される。

ここで、側面線路８４は、下面側端部が基板中央に位置し、上面側端部が基板正面側に傾斜する直線状の線路で構成している。これにより、右側面１Ｄ内で、基板上下面に平行な方向に、側面線路８４の下面側端部と上面側端部とがずれ、側面線路８４の下面側端部を入出力電極２６Ｂに対して確実に接続しながら、上面線路８０Ｄ，８６Ｂのレイアウトの自由度を高められる。

また、側面線路８３と側面線路８４とを合同な形状で形成している。このような構成により、左側面１Ｃと右側面１Ｄの配置区別を行うことなくパターン形成を行えるようにし、且つ、左側面１Ｃでのパターン形成と右側面１Ｄでのパターン形成とで同じメタルマスクやスクリーンマスクを用いることができるようにしている。

以上に上述した実施形態での上面共振線路や引出電極の配置位置や形状は製品仕様に応じたものであり、製品仕様に応じたどのような配置位置や形状であっても良い。本発明は上記構成以外であっても適用でき、多様なフィルタのパターン形状に採用できる。また、このフィルタに、他の構成（高周波回路）をさらに配しても良い。

従来のストリップラインフィルタの構成例を示す図である。 第１の実施形態に係るストリップラインフィルタの展開図である。 図２に示すストリップラインフィルタの上面側分解斜視図である。 第２の実施形態に係るストリップラインフィルタの展開図である。 第３の実施形態に係るストリップラインフィルタの展開図である。 第４の実施形態に係るストリップラインフィルタの展開図である。 第５の実施形態に係るストリップラインフィルタの展開図である。

符号の説明

１…ストリップラインフィルタ
２…誘電体基板
３，４…ガラス層
１１Ａ，１１Ｂ，１２Ａ，１２Ｂ，１３，１４…側面線路
２０Ａ〜２０Ｃ…上面線路
２５…接地電極
２６Ａ，２６Ｂ…入出力電極
３０Ａ，３０Ｂ…外部結合用線路
３５Ａ，３５Ｂ…ビアホール

Claims (5)

1. 矩形平板状の誘電体基板の下面に設けられる接地電極、
   前記下面に前記接地電極から離間して設けられる入出力電極、
   前記誘電体基板の上面に設けられる上面線路、および、
   前記誘電体基板の側面に設けられ、前記下面に到達する下面側端部で前記接地電極または前記入出力電極のいずれか一方に接続され、前記上面に到達する上面側端部で前記上面線路に接続され、前記側面内で前記誘電体基板の上下面に平行な方向に前記下面側端部と前記上面側端部とがずれた側面線路、を備えるストリップラインフィルタ。
2. 前記側面線路に交差して前記側面に設けられ、前記上面に到達する上面側端部が前記上面線路から離間する副側面線路を備え、前記側面線路および前記副側面線路が設けられた側面の電極パターンが側面中央に対して点対称な形状である、請求項１に記載のストリップラインフィルタ。
3. 前記側面線路は、前記側面内で前記誘電体基板の上下面に垂直な方向から、主線路方向が傾斜する、請求項１または２に記載のストリップラインフィルタ。
4. 前記側面線路は、前記下面側端部が前記接地電極に接続される、請求項１〜３のいずれかに記載のストリップラインフィルタ。
5. 対向する側面に設けられる電極パターンが合同な形状である、請求項１〜４のいずれかに記載のストリップラインフィルタ。

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