JP2012095259A - フィルターおよびそのレイアウト構造 - Google Patents

Abstract

【課題】周波数応答の共振周波数ｆ₀の右側に転換点を設けることによって、先進規格の要求に符合させることのできるフィルターおよびそのレイアウト構造を提供する。
【解決手段】フィルターは、基板と、第１コンデンサと、第２コンデンサと、第３コンデンサと、第１インダクタと、第２インダクタと、第３インダクタとを備える。第１、第２、第３コンデンサおよび第１、第２インダクタは、基板の上表面上方に配置される。第３インダクタは、基板の側表面に配置される。第１、第３コンデンサの第１電極および第１インダクタの第１端は、前記フィルターの第１端に電気接続される。第２コンデンサの第１電極、第３コンデンサの第２電極および第２インダクタの第１端は、フィルターの第２端に電気接続される。第３インダクタの第１端は、第１および第２コンデンサの第２電極に電気接続される。
【選択図】図７

Description

本発明は、フィルターに関するものであり、特に、薄膜技術（thin film technology）を用いたフィルター回路およびそのレイアウト構造に関するものである。

図１は、従来のバンドパスフィルター１００の概略的回路図である。従来のバンドパスフィルター１００は、第１コンデンサＣ１と、第２コンデンサＣ２と、第３コンデンサＣ３と、第１インダクタＬ１と、第２インダクタＬ２とを備える。第１コンデンサＣ１、第３コンデンサＣ３および第１インダクタＬ１のそれぞれの第１端は、フィルター１００の第１端ＴＡに電気接続される。第２コンデンサＣ２の第１端、第１コンデンサＣ３の第２端および第２インダクタＬ２の第１端は、フィルター１００の第２端ＴＢに電気接続される。第１コンデンサＣ１、第２コンデンサＣ２、第１インダクタＬ１および第２インダクタＬ２の第２端は、接地電圧ＧＮＤに直接接続される。従来のバンドパスフィルター１００は、低温焼成積層セラミック（Low Temperature Co-fired Ceramics，LTCC）プロセスによって製造される。

図２は、図１に示した回路の概略的周波数応答図である。フィルター１００は、パスバンド（passband）の中心に共振周波数ｆ₀を有し、周波数ｆ₀の左側（すなわちｆ₀より小さい周波数範囲）の約１．９ＧＨｚのところに１つの転換点（turning point）を有する。この転換点は、フィルター１００がこの部分の周波数より大きな減衰量（attenuation）を有することを意味する。図２から明確にわかるように、周波数ｆ₀の右側（すなわちｆ₀より大きい周波数範囲）の減衰量は周波数ｆ₀の左側減衰量に及ばないが、この周波数応答は、少ない応用条件の下で受け入れることができる。しかしながら、法規、応用環境または商品規格等の制限を受けるため、従来のバンドパスフィルター１００の共振周波数ｆ₀の右側の減衰量は、要求に符合しない可能性がある。例えば、ある法規または商品規格は、共振周波数ｆ₀の右側のある特定の周波数（例えば、２倍共振周波数、すなわち２ｆ₀）付近の減衰量が必ず定格量（例えば、−３５ｄＢ）に達することを要求しているため、従来のバンドパスフィルター１００は、応用する上で、やはり大きな制限を受ける。

本発明は、周波数応答の共振周波数ｆ₀の右側に転換点を設けたフィルターおよびそのレイアウト構造を提供する。

本発明の実施形態中、基板と、第１コンデンサと、第２コンデンサと、第３コンデンサと、第１インダクタと、第２インダクタと、第３インダクタとを備えたフィルターのレイアウト構造を提供する。第１、第２、第３コンデンサおよび第１、第２インダクタは、基板の上表面上方に配置される。第１コンデンサの第１電極および第１インダクタの第１端は、フィルターの第１端に電気接続される。第２コンデンサの第１電極および第２インダクタの第１端は、フィルターの第２端に電気接続される。第３インダクタは、フィルターの第１端と第２端の間に電気接続される。第３インダクタは、基板の第１側表面に配置される。第３インダクタの第１端は、第１および第２コンデンサの第２電極に電気接続される。

本発明の実施形態中、第１コンデンサと、第２コンデンサと、第３コンデンサと、第１インダクタと、第２インダクタと、第３インダクタとを備えたフィルターを提供する。第１コンデンサの第１電極および第１インダクタの第１端は、フィルターの第１端に電気接続される。第２コンデンサの第１電極および第２インダクタの第１端は、フィルターの第２端に電気接続される。第３インダクタは、フィルターの第１端と第２端の間に電気接続される。第３インダクタの第１端は、第１コンデンサおよび第２コンデンサの第２電極に電気接続され、第３インダクタの第２端は、参考電圧に電気接続される。

以上に基づき、本発明の実施形態は、薄膜技術を用いてフィルター回路のレイアウト構造を実現することによって、製造コストを下げることができる。また、本発明の実施形態が提供するフィルター回路は、周波数応答の共振周波数ｆ₀の右側に転換点を設けることができる。

本発明の上記及び他の目的、特徴、および利点をより分かり易くするため、図面と併せた幾つかの実施形態を以下に説明する。

従来のバンドパスフィルターの概略的回路図である。 図１に示した回路の概略的周波数応答図である。 本発明の実施形態に係るフィルター回路の概略図である。 本発明の別の実施形態に係るフィルター回路の概略図である。 図４に示したフィルター回路の概略的周波数応答特性曲線である。 本発明の実施形態に係る図４に示したフィルターのレイアウト構造の平面図である。 図６に示したレイアウト構造の立体図である。 図７に示したレイアウト構造の展開図である。 図６に示したレイアウト構造の概略的等価回路図である。 本発明の別の実施形態に係る図４に示したフィルター回路の一部のレイアウト構造の概略的立体図である。 本発明の実施形態に係る情報システムの概略的機能ブロック図である。 図１１におけるマッチングネットワークの概略的周波数応答図である。 本発明の実施形態に係る図６に示したフィルターの概略的断面図である。 本発明の実施形態に係るさらに別の実施形態に係るフィルター回路の概略図である。 本発明の実施形態に係る図１４に示したフィルターのレイアウト構造の立体図である。 図１５に示したレイアウト構造の展開図である。

図３は、本発明の実施形態に係るフィルター回路３００の概略図である。フィルター３００は、第１コンデンサＣ１と、第２コンデンサＣ２と、第３コンデンサＣ３と、第１インダクタＬ１と、第２インダクタＬ２と、第３インダクタＬＧ１とを備える。第１コンデンサＣ１の第１電極３０１は、フィルター３００の第１端Ｔ１に電気接続される。第２コンデンサＣ２の第１電極３０３は、フィルター３００の第２端Ｔ２に電気接続される。第３コンデンサＣ３は、フィルター３００の第１端Ｔ１と第２端Ｔ２の間に電気接続される。第３インダクタＬＧ１の第１端は、第１コンデンサＣ１の第２電極３０２および第２コンデンサＣ２の第２電極３０４に電気接続され、第３インダクタＬＧ１の第２端は、参考電圧（例えば、接地電圧ＧＮＤまたはその他の固定電圧）に電気接続される。第１インダクタＬ１の第１端は、フィルター３００の第１端Ｔ１に電気接続される。第２インダクタＬ２の第１端は、フィルター３００の第２端Ｔ２に電気接続される。第１インダクタＬ１と第２インダクタＬ２の間は、交互に磁場を結合することによって、相互インダクタンス（mutual inductance）を生成する。第１インダクタＬ１および第２インダクタＬ２の第２端は、参考電圧（例えば、接地電圧ＧＮＤまたはその他の固定電圧）に電気接続される。フィルター３００は、その周波数応答の共振周波数ｆ₀の右側に転換点（例えば、図５に示した転換点５０２）を設けることができる。コンデンサＣ１、Ｃ２、Ｃ３のキャパシタンスを調整する、および／あるいは、インダクタＬＧ１のインダクタンスを調整することによって、この転換点５０２の位置を変えることができる。例えば、第３インダクタＬＧ１のインダクタンスは、第１インダクタＬ１または第２インダクタＬ２のインダクタンスの０．０１〜０．１倍であってもよい。

図４は、本発明の別の実施形態に係るフィルター回路４００の概略図である。フィルター３００と異なる点は、フィルター４００が、さらに、第４インダクタＬＧ２を備えることである。第４インダクタＬＧ２の第１端は、第１インダクタＬ１および第２インダクタＬ２の第２端に電気接続され、第４インダクタＬＧ２の第２端は、参考電圧（例えば、接地電圧ＧＮＤまたはその他の固定電圧）に電気接続される。第４インダクタＬＧ２のインダクタンスを調整することによっても、転換点５０２の位置を変えることができる。例えば、第４インダクタＬＧ２のインダクタンスは、第１インダクタＬ１または第２インダクタＬ２のインダクタンスの０．０１〜０．１倍であってもよい。

図５は、図４に示したフィルター回路４００の概略的周波数応答特性曲線である。フィルター４００は、パスバンド５１０の中心に共鳴周波数ｆ₀を有し、周波数ｆ₀の左側（すなわちｆ₀より小さい周波数範囲）および右側（すなわちｆ₀より大きい周波数範囲）に、それぞれ１つの第１転換点５０１および１つの第２転換点５０２を有する。転換点は、フィルター４００がこの部分の周波数より大きな減衰量を有することを意味する。例えば、共鳴周波数ｆ₀は、約２．５ＧＨｚである。第１転換点５０１の周波数は、約１．８ＧＨｚであり、減衰量は、約−３６ｄＢである。第２転換点５０２の周波数は、約５ＧＨｚであり、減衰量は、約−５４ｄＢである。

従来のフィルター１００と比較すると、本実施形態のフィルター４００は、周波数応答の共振周波数ｆ₀の右側に第２転換点５０２を設けることができる。コンデンサＣ１、Ｃ２、Ｃ３のキャパシタンスを調整する、および／あるいは、インダクタＬＧ１、ＬＧ２のインダクタンスを調整することによって、この第２転換点５０２の位置を変更することができる。インダクタンスＬＧ１および／またはＬＧ２のインダクタンスが増加した場合、転換点５０１および５０２の周波数は共振周波数ｆ₀に近づいて、転換点５０１および５０２の減衰量がわずかに減少する（すなわち、図５のＹ軸方向に沿って上へ移動する）。逆に、インダクタンスＬＧ１および／またはＬＧ２のインダクタンスが減少した場合、転換点５０１および５０２の周波数は共振周波数ｆ₀から離れて、転換点５０１および５０２の減衰量がわずかに増加する（すなわち、図５のＹ軸方向に沿って下へ移動する）。本実施形態を応用する時は、設計の要求を見て、第２転換点５０２の位置を決定してもよい。例えば、フィルター４００は、第２転換点５０２の位置を２倍の共振周波数（すなわち２ｆ₀）付近に設置して、法規または商品規格の要求に符合させることができる。

本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者であれば、上述した実施形態の教示を参照して、いずれのプロセス、レイアウト構造によってもフィルター３００および４００を実現することができる。例えば、図６は、本発明の実施形態に係る図４に示したフィルター４００のレイアウト構造の平面図である。図７は、図６に示したレイアウト構造の立体図である。図８は、図７に示したレイアウト構造の展開図である。フィルター４００のレイアウト構造は、基板ＳＵＢと、第１コンデンサＣ１と、第２コンデンサＣ２と、第３コンデンサＣ３と、第１インダクタＬ１と、第２インダクタＬ２と、第３インダクタＬＧ１と、第４インダクタＬＧ２と、第１ボンディングパッド６０１とを備える。上述したコンデンサＣ１、Ｃ２、Ｃ３およびインダクタＬ１、Ｌ２は、基板ＳＵＢの上表面上方に配置される。第１コンデンサＣ１および第２コンデンサＣ２は、中央線ＣＬの両側に対称に配置される。第１インダクタＬ１および第２インダクタＬ２も、中央線ＣＬの両側に対称に配置される。本実施形態において、第１インダクタＬ１および第２インダクタＬ２の幾何形状は、図６〜図８に示すように、いずれも長直線導線である。導線の長さと幅を変えることによって、インダクタＬ１およびＬ２のインダクタンスを決定する。

図９は、図６に示したフィルター４００のレイアウト構造の概略的等価回路図である。図６〜図９を参照すると、レイアウトから考慮して、このフィルター４００は、互いに直列した第４コンデンサＣ３１および第５コンデンサＣ３２によって、第３コンデンサＣ３を実現する。第４コンデンサＣ３１の第１電極３０５は、フィルター４００の第１端Ｔ１に電気接続される。第５コンデンサＣ３２の第１電極６０９は、第４コンデンサＣ３１の第２電極６０８に電気接続され、第５コンデンサＣ３２の第２電極３０６は、フィルター４００の第２端Ｔ２に電気接続される。第４コンデンサＣ３１および第５コンデンサＣ３２は、中央線ＣＬの両側に対称に配置される。

第１導線６０３は、基板ＳＵＢの上表面の第１外縁に配置される。第１外縁は、基板ＳＵＢの第１側表面に隣接しており、この第１側表面に第３インダクタＬＧ１が配置される。本実施形態において、第３インダクタＬＧ１の幾何形状は、垂直導線である。該垂直導線の線幅を変えることによって、第３インダクタＬＧ１のインダクタンスを決定する。第１導線６０３の中央部は、第３インダクタＬＧ１の第１端に接続される。第１導線６０３の第１端および第２端は、それぞれ１つの延伸部を有し、第１端の延伸部および第２端の延伸部は、それぞれ第１コンデンサＣ１の第２電極３０２および第２コンデンサＣ２の第２電極３０４に接続される。そのため、第３インダクタＬＧ１の第１端は、第１導線６０３を介して、第１コンデンサＣ１の第２電極３０２および第２コンデンサＣ２の第２電極３０４に電気接続される。高周波の応用環境において、第１導線６０３は、インダクタＬＣ２およびＬＣ３とみなすことができ、第１導線６０３の第１端の延伸部および第２端の延伸部は、それぞれインダクタＬＣ１およびＬＣ４とみなすことができる。

第２導線６０２は、基板ＳＵＢの上表面の第２外縁に配置される。第２外縁は、基板ＳＵＢの第２側表面に隣接しており、この第２側表面に第４インダクタＬＧ２が配置される。本実施形態において、第４インダクタＬＧ２の幾何形状は、垂直導線である。この垂直導線の線幅を変えることによって、第４インダクタＬＧ２のインダクタンスを決定する。第２導線６０２の中央部は、第４インダクタＬＧ２の第１端に接続される。第２導線６０２の第１端部分および第２端部分は、それぞれ第１インダクタＬ１の第２端および第２インダクタＬ２の第２端に電気接続される。高周波の応用環境において、第２導線６０２は、インダクタＬＬ２およびＬＬ３とみなすことができる。

第１ボンディングパッド６０１、第２ボンディングパッド６０４および第３ボンディングパッド６０５は、基板ＳＵＢの下表面に配置される。第２ボンディングパッド６０４は、フィルター４００の第１端Ｔ１に電気接続される。第３ボンディングパッド６０５は、フィルター４００の第２端Ｔ２に電気接続される。第１ボンディングパッド６０１は、第３インダクタＬＧ１および第４インダクタＬＧ２の第２端に電気接続される。本実施形態を応用する時は、設計の要求を見て、第１ボンディングパッド６０１をいずれの参考電圧（例えば、接地電圧ＧＮＤまたはその他の固定電圧）に電気接続してもよい。

以下、フィルター４００の製造過程について説明する。図８を参照すると、まず、基板ＳＵＢを提供する。基板ＳＵＢは、ガラス、セラミック、ベークライト、プラスチック、またはその他の絶縁材料、例えばアルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）等であってもよい。続いて、基板ＳＵＢの上に第１導電層Ｍ１を配置してパターン化を行い、第１コンデンサＣ１の第１電極３０１、第４コンデンサＣ３１の第１電極３０５、第５コンデンサＣ３２の第２電極３０６、第２コンデンサＣ２の第１電極３０３、第１導線６０３、第２導線６０２、フィルター４００の第１端Ｔ１およびフィルター４００の第２端Ｔ２を形成する。第１導電層Ｍ１の材料は、主に、低抵抗材料（例えば、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｇ等）である。第１導電層Ｍ１の製造方法は、スパッタリング方式でもよく、さらに黄光リソグラフィエッチングを組み合わせてもよい。

次に、第１導電層Ｍ１の上に第１絶縁層ＤＥ１を配置してパターン化を行い、バイアを選択的に形成する。第１絶縁層ＤＥ１の材料は、有機、無機、またはＳｉＯ₂、ＳｉＮｘ、ＳｉＯＮ、polyimide-based、acrylic-based（アクリル）等の混成（hybrid）材料であってもよい。第１絶縁層ＤＥ１の製造方法は、化学気相成長法（chemical vapor deposition, CVD）、スパッタリング、スピンコーティングまたは塗布等の方式であってもよい。続いて、第２導電層Ｍ２を第１絶縁層ＤＥ１の上に配置してパターン化を行い、第１コンデンサＣ１の第２電極３０２、第４コンデンサＣ３１の第２電極６０８、第５コンデンサＣ３２の第１電極６０９、第２コンデンサＣ２の第２電極３０４、第１導線６０３、第２導線６０２、第１インダクタＬ１および第２インダクタＬ２を形成するとともに、第１絶縁層ＤＥ１のバイアの中にバイアプラグ（via plug）を形成する。第１インダクタＬ１および第２インダクタＬ２の第１端は、それぞれのバイアプラグによって、フィルター４００の第１端Ｔ１および第２端Ｔ２に電気接続される。第２導電層Ｍ２の材料、フィルムの厚さおよび製造方法は、第１導電層Ｍ１と同じであってもよい。

それから、第２導電層Ｍ２の上に第２絶縁層ＤＥ２を配置してパターン化を行い、バイアを選択的に形成する。第２絶縁層ＤＥ２の材料、フィルムの厚さおよび製造方法は、第１絶縁層ＤＥ１と同じであってもよい。続いて、第３導電層Ｍ３を第２絶縁層ＤＥ２の上に配置してパターン化を行い、第１導線６０３、第２導線６０２および内部配線（interconnects）を形成するとともに、第２絶縁層ＤＥ２のバイアの中にバイアプラグを形成する。第３導電層Ｍ３の材料、フィルムの厚さおよび製造方法は、第１導電層Ｍ１と同じであってもよい。

第３導電層Ｍ３の第１導線６０３および第２導線６０２は、それぞれバイアプラグを通って、第２導電層Ｍ２の第１導線６０３および第２導線６０２と、第１導電層Ｍ１の第１導線６０３および第２導線６０２に電気接続される。第４コンデンサＣ３１の第２電極６０８は、バイアプラグおよび内部配線を通って、第５コンデンサＣ３２の第１電極６０９に電気接続される。第１導線６０３は、バイアプラグを通って、第１コンデンサＣ１の第２電極３０２および第２コンデンサＣ２の第２電極３０４に電気接続される。

それから、基板ＳＵＢの第１側表面に第３インダクタＬＧ１を形成し、基板ＳＵＢの第２側表面に第４インダクタＬＧ２を形成する。本実施形態において、第３インダクタＬＧ１および第４インダクタＬＧ２は、いずれも中央線ＣＬに配置され、且つ中央線ＣＬにおいて対称である。プロセス誤差によって、第３インダクタＬＧ１および第４インダクタＬＧ２が中央線ＣＬとそろわない時もある。例えば、第４インダクタＬＧ２の位置が右（Ｔ２の方向）に偏移する、あるいは、第４インダクタＬＧ２の位置が左（Ｔ１の方向）に偏移すると、いずれも第４インダクタＬＧ２の第１端から第１インダクタＬ１の第２端までの距離と第４インダクタＬＧ２の第１端から第２インダクタＬ２の第２端までの距離が同じにならない可能性がある（つまり、寄生インダクタＬＬ２とＬＬ３のインダクタンスが異なる）。上述したプロセス誤差の問題を改善するために、第３インダクタＬＧ１および第４インダクタＬＧ２の位置は、基板ＳＵＢの外縁に隣接しなくてもよい。以下、第４インダクタＬＧ２を例として説明するので、第３インダクタＬＧ１については、これを参照して類推されたい。

本発明を応用する時は、上述した実施形態の教示および設計の要求に基づいて、図８に示したレイアウト構造を適度に修正してもよい。例えば、第４コンデンサＣ３１の第２電極６０８および第５コンデンサＣ３２の第１電極６０９をともに第３導電層Ｍ３に変更して配置する。あるいは、電極６０８を第２導電層Ｍ２に配置して、電極６０９を第３導電層Ｍ３に配置する。あるいは、電極６０８を第３導電層Ｍ３に配置して、電極６０９を第２導電層Ｍ２に配置する。

また、例えば、第１コンデンサＣ１の第２電極３０２および第２コンデンサＣ２の第２電極３０４をともに第３導電層Ｍ３に変更して配置する。あるいは、電極３０２を第２導電層Ｍ２に配置して、電極３０４を第３導電層Ｍ３に配置する。あるいは、電極３０２を第３導電層Ｍ３に配置して、電極３０４を第２導電層Ｍ２に配置する。

さらに、例えば、第１インダクタＬ１および第２インダクタＬ２をともに第３導電層Ｍ３に変更して配置する。あるいは、第１インダクタＬ１を第２導電層Ｍ２に配置して、第２インダクタＬ２を第３導電層Ｍ３に配置する。あるいは、第１インダクタＬ１を第３導電層Ｍ３に配置して、第２インダクタＬ２を第２導電層Ｍ２に配置する。第１インダクタＬ１および第２インダクタＬ２がどの層に配置されても、第１インダクタＬ１および第２インダクタＬ２の第１端は、いずれもそれぞれのバイアプラグによって、フィルター４００の第１端Ｔ１および第２端Ｔ２に電気接続される。

図１０は、本発明の別の実施形態に係る図４に示したフィルター回路４００の一部のレイアウト構造の概略的立体図である。本実施形態において図示および説明をしていない部分については、いずれも図６〜図８の関連説明を参照することができる。図６〜図８に示したレイアウト構造と異なる点は、図１０に示した第２導線６０２が基板ＳＵＢの外縁に隣接していないことである。基板ＳＵＢの上表面に配置された第２導線６０２の外縁と基板ＳＵＢの外縁の間には、わずかな距離がある。第２導線６０２の中央部は、中央延伸部１００１を有する。中央延伸部１００１は、基板ＳＵＢの外縁に延伸して、第４インダクタＬＧ２の第１端に接続される。第２導線６０２の第１端部分および第２端部分は、それぞれ第1インダクタＬ１の第２端および第２インダクタＬ２の第２端に接続される。同じ理由から推測できるように、本実施形態の第１導線６０３も、基板ＳＵＢの外縁に隣接していない。基板ＳＵＢの上表面に配置された第１導線６０３の外縁と基板ＳＵＢの外縁の間にも、わずかな距離がある。第１導線６０３の中央部も、１つの中央延伸部を有し、この中央延伸部は、第３インダクタＬＧ１の第１端に接続される。第１導線６０３の両端は、それぞれ第１端延伸部および第２端延伸部を有し、第１導線６０３の第１端延伸部および第２端延伸部は、それぞれ第１コンデンサＣ１の第２電極および第２コンデンサＣ２の第２電極に接続される。そのため、第４インダクタＬＧ２（または第３インダクタＬＧ１）がプロセス誤差によって中央線ＣＬとそろわなくても、寄生インダクタＬＬ２およびＬＬ３のインダクタンスは、元のままほぼ同じである。したがって、本実施形態は、上述したプロセス誤差の問題を有効に改善することができる。

上述した第３インダクタＬＧ１および第４インダクタＬＧ２のインダクタンスは、設計の要求に基づいて決定するものである。例えば、上述した実施形態において、第３インダクタＬＧ１のインダクタンスと第１導線６０３の中央延伸部のインダクタンスの合計は、第１インダクタＬ１と第２インダクタＬ２のインダクタンスの０．０１〜０．１倍である。また、例えば、第４インダクタＬＧ２のインダクタンスと第２導線６０２の中央延伸部１００１のインダクタンスの合計は、第１インダクタＬ１と第２インダクタＬ２のインダクタンスの０．０１〜０．１倍である。

以上のように、本発明の実施形態は、薄膜技術を用いてフィルター回路のレイアウト構造を実現することによって、製造コストを下げることができる。また、本発明の実施形態が提供するフィルター回路は、周波数応答の共振周波数ｆ₀の右側に転換点を設けることによって、先進規格の要求に符合させることができる。

上述したフィルター回路３００およびフィルター回路４００は、どのシステムにも応用することができ、例えば、情報システムに応用することができる。図１１は、本発明の実施形態に係る情報システム１１００の概略的機能ブロック図である。情報システム１１００は、アンテナ１１１０と、マッチングネットワーク（matching network）１１２０と、デュプレクサ（duplexer）１１３０と、デュプレクサ１１４０とを備える。デュプレクサ１１３０は、信号をアンテナ１１１０に伝送する。デュプレクサ１１４０は、アンテナ１１１０から信号を受信する。マッチングネットワーク１１２０は、インピーダンスマッチング（impedance matching）回路とも称される。マッチングネットワーク１１２０は、マッチングインピーダンスを提供して、上述した信号の伝送と信号の受信の間で隔離を強化することができる。設計のパラメータ（例えば、インダクタンス、キャパシタンス等）を調整することによって、上述したフィルター回路３００およびフィルター回路４００を用いて、情報システム１１００中のマッチングネットワーク１１２０を実現することができる。例えば、フィルター回路４００の第１端Ｔ１をアンテナ１１１０に接続し、フィルター回路４００の第２端Ｔ２をデュプレクサ１１３０および／またはデュプレクサ１１４０に接続する。

図１２は、図１１におけるマッチングネットワーク１１２０の概略的周波数応答図である。ここでは、フィルター回路４００を用いて、図１１のマッチングネットワーク１１２０を実現する。インダクタＬＧ１およびＬＧ２のインダクタンスが増加することによって、マッチングネットワーク１１２０のインピーダンスが増加し、曲線１２０１に示すように、インピーダンスバンドが狭くなる。逆に、インダクタＬＧ１およびＬＧ２のインダクタンスが減少することによって、マッチングネットワーク１１２０のインピーダンスが減少し、曲線１２０２に示すように、インピーダンスバンドが広くなる。

いくつかの応用例において、上述したマッチングネットワーク１１２０の製造方法（プロセス）は、デュプレクサ１１３０および１１４０と異なる可能性がある。したがって、マッチングネットワークとデュプレクサは、異なる構成要素として実装され、プリント回路板の面積を占拠してしまう可能性がある。本実施形態は、デュプレクサ１１３０および１１４０をマッチングネットワーク１１２０（すなわち、フィルター回路４００）の上方に積み重ねることができるため、マッチングネットワークとデュプレクサを同じ構成要素として実装し、プリント回路板の面積を節約することができる。

例えば、図１３は、本発明の実施形態に係る図６に示したフィルター４００の概略的断面図である。あるいくつかの実施形態において、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者であれば、設計の要求に基づいて、第３導電層Ｍ３の上にさらに第３絶縁層ＤＥ３を配置してパターン化を行い、バイアを選択的に形成することができる。そして、第４導電層Ｍ４を第３絶縁層ＤＥ３の上に配置してパターン化を行い、チップ領域、第４ボンディングパッド６０６および第５ボンディングパッド６０７を形成することができる。上述した第４ボンディングパッド６０６は、バイアプラグを通って、フィルター４００の第１端Ｔ１に電気接続され、第５ボンディングパッド６０７は、バイアプラグを通って、フィルター４００の第２端Ｔ２に電気接続される。上述したチップ領域は、チップ１３１０、例えば、デュプレクサ・ダイ（duplexer die）を収容することができる。図１１が示すデュプレクサ１１３０および／またはデュプレクサ１１４０は、このデュプレクサ・ダイ１３１０の中で実現される。上述した第４ボンディングパッド６０６および第５ボンディングパッド６０７は、ワイヤーボンディング方式によって、上述したチップ１３１０に電気接続される。したがって、デュプレクサ１１３０および１１４０をマッチングネットワーク１１２０（すなわちフィルター回路４００）の上方に積み重ねることによって、異なる製造方法（プロセス）で実現したマッチングネットワークとデュプレクサを同じ構成要素として実装することができ、それによって、製造コストを下げ、プリント回路板の面積を節約することができる。

図１４は、本発明の実施形態に係るさらに別の実施形態に係るフィルター回路１４００の概略図である。図１４に示す実施形態は、図４の関連説明を参照することができる。フィルター４００と異なる点は、フィルター１４００が、さらに、第６コンデンサＣ６と、第５インダクタＬ３と、第７コンデンサＣ４と、第８コンデンサＣ５とを備えることである。第６コンデンサＣ６の第１電極１４６１は、第３インダクタＬＧ１の第１端に電気接続される。第６コンデンサＣ６の第２電極１４６２は、第５インダクタＬＧ３の第１端に電気接続される。第５インダクタＬ３の第２端は、第４インダクタＬＧ２の第１端に電気接続される。第１コンデンサＣ１の第１電極３０１、第７コンデンサＣ４の第１電極１４４１および第１インダクタＬ１の第１端は、フィルター１４００の第１端Ｔ１に電気接続される。第２コンデンサＣ２の第１電極３０３、第８コンデンサＣ５の第１電極１４５１および第２インダクタＬ２の第１端は、フィルター１４００の第２端Ｔ２に電気接続される。第７コンデンサＣ４の第２電極１４４２および第８コンデンサＣ５の第２電極１４５２は、第６コンデンサＣ６の第２電極１４６２および第５インダクタＬ３の第１端に電気接続される。

フィルター３００と比較すると、図１４に示したフィルター１４００は、第１組のコンデンサとインダクタのペア（第１コンデンサＣ１と第１インダクタＬ１）および第２組のコンデンサとインダクタのペア（第２コンデンサＣ２と第２インダクタＬ２）の他に、さらに第３組のコンデンサとインダクタのペア（第６コンデンサＣ６と第５インダクタＬ３）を追加している。第１インダクタＬ１、第２インダクタＬ２および第５インダクタＬ３の間は、交互に磁場を結合することによって、相互誘導を生成することができる。

第６コンデンサＣ６のキャパシタンスは、コンデンサＣ１、Ｃ２と同じでもよく、第７コンデンサＣ４および第８コンデンサＣ５のキャパシタンスは、第３コンデンサＣ３と同じでもよく、第５インダクタＬ３のインダクタンスは、インダクタＬ１、Ｌ２と同じでもよい。第３組のコンデンサとインダクタのペア（第６コンデンサＣ６と第５インダクタＬ３）を追加すると、共振周波数の時の減衰量を増加させることができる。図５を例にすると、フィルター１４００は、転換点５０１および５０２を下に引き寄せることができる。

本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者であれば、上述した実施形態の教示を参照して、いずれのプロセス、レイアウト構造によってもフィルター１４００を実現することができる。例えば、図１５は、本発明の実施形態に係る図１４に示したフィルター１４００のレイアウト構造の立体図である。図１６は、図１５に示したレイアウト構造の展開図である。フィルター１４００のレイアウト構造は、フィルター３００およびフィルター４００の関連説明を参照することができる。フィルター４００のレイアウト構造と異なる点は、フィルター１４００のレイアウト構造が、さらに、第５インダクタＬ３と、第６コンデンサＣ６と、第７コンデンサＣ４と、第８コンデンサＣ５とを備えることである。上述したコンデンサＣ４、Ｃ５、Ｃ６およびインダクタＬ３は、基板ＳＵＢの上表面上方に配置される。コンデンサＣ４およびコンデンサＣ５は、中央線ＣＬの両側に対称に配置される。インダクタＬ３は、中央線ＣＬ上に対称に配置される。本実施形態において、インダクタＬ１、Ｌ２およびＬ３の幾何形状は、図１５〜図１６に示すように、いずれも長直線導線である。導線の長さと幅を変えることによって、インダクタＬ１、Ｌ２およびＬ３のインダクタンスを決定する。

図１４〜図１６を参照すると、コンデンサＣ４の第１電極１４４１は、フィルター１４００の第１端Ｔ１に電気接続される。コンデンサＣ４の第２電極１４４２は、内部配線およびバイアプラグを通って、コンデンサＣ６の第２電極１４６２、コンデンサＣ５の第２電極１４５２およびインダクタＬ３の第１端に電気接続される。

本発明を応用する時は、上述した複数の実施形態の教示および設計の要求に基づいて、図１５および図１６に示したレイアウト構造を適度に修正してもよい。例えば、コンデンサＣ４の第２電極１４４２、コンデンサＣ５の第２電極１４５２およびコンデンサＣ６の第１電極１４６２をともに第２導電層Ｍ２に配置する。あるいは、電極１４４２、電極１４５２および電極１４６２をともに第３導電層Ｍ３に変更して配置する。あるいは、電極１４４２、電極１４５２および電極１４６２をそれぞれ異なる導電層に配置し、例えば、電極１４４２、１４５２を第２導電層Ｍ２に配置して、電極１４６２を第３導電層Ｍ３に配置する。

さらに、例えば、インダクタＬ３を第２導電層Ｍ２に配置する。あるいは、インダクタＬ３を第３導電層Ｍ３に変更して配置する。インダクタＬ３がどの層に配置されても、インダクタＬ３の第１端は、いずれもバイアプラグおよび内部配線によって、電極１４４２、電極１４５２および電極１４６２に電気接続される。

以上のごとく、この発明を実施形態により開示したが、もとより、この発明を限定するためのものではなく、当業者であれば容易に理解できるように、この発明の技術思想の範囲内において、適当な変更ならびに修正が当然なされうるものであるから、その特許権保護の範囲は、特許請求の範囲および、それと均等な領域を基準として定めなければならない。

１００、３００、４００、１４００ バンドパスフィルター
３０１ 第１コンデンサＣ１の第１電極
３０２ 第１コンデンサＣ１の第２電極
３０３ 第２コンデンサＣ２の第１電極
３０４ 第２コンデンサＣ２の第２電極
３０５ 第４コンデンサＣ３１の第１電極
３０６ 第５コンデンサＣ３２の第２電極
５０１ 第１転換点
５０２ 第２転換点
５１０ パスバンド
６０１ 第１ボンディングパッド
６０２ 第２導線
６０３ 第１導線
６０４ 第２ボンディングパッド
６０５ 第３ボンディングパッド
６０６ 第４ボンディングパッド
６０７ 第５ボンディングパッド
６０８ 第４コンデンサＣ３１の第２電極
６０９ 第５コンデンサＣ３２の第２電極
１００１ 中央延伸部
１１００ 情報システム
１１１０ アンテナ
１１２０ マッチングネットワーク
１１３０、１１４０ デュプレクサ
１２０１、１２０２ 特性曲線
１３１０ チップ
１４４１ 第７コンデンサＣ４の第１電極
１４４２ 第７コンデンサＣ４の第２電極
１４５１ 第８コンデンサＣ５の第１電極
１４５２ 第８コンデンサＣ５の第２電極
１４６１ 第６コンデンサＣ６の第１電極
１４６２ 第６コンデンサＣ６の第２電極
Ｃ１ 第１コンデンサ
Ｃ２ 第２コンデンサ
Ｃ３ 第３コンデンサ
Ｃ４ 第７コンデンサ
Ｃ５ 第８コンデンサ
Ｃ６ 第６コンデンサ
Ｃ３１ 第４コンデンサ
Ｃ３２ 第５コンデンサ
ＣＬ 中央線
ＤＥ１ 第１絶縁層
ＤＥ２ 第２絶縁層
ＤＥ３ 第３絶縁層
Ｌ１ 第１インダクタ
Ｌ２ 第２インダクタ
Ｌ３ 第５インダクタ
ＬＣ１〜ＬＣ４ インダクタ
ＬＧ１ 第３インダクタ
ＬＧ２ 第４インダクタ
ＬＬ２、ＬＬ３ 寄生インダクタ
Ｍ１ 第１導電層
Ｍ２ 第２導電層
Ｍ３ 第３導電層
Ｍ４ 第４導電層
ＳＵＢ 基板
Ｔ１ バンドパスフィルター３００の第１端、バンドパスフィルター４００の第１端、バンドパスフィルター１４００の第１端
Ｔ２ バンドパスフィルター３００の第２端、バンドパスフィルター４００の第２端、バンドパスフィルター１４００の第２端
ＴＡ バンドパスフィルター１００の第１端
ＴＢ バンドパスフィルター１００の第２端

Claims (31)

1. フィルターのレイアウト構造であって、
   基板と、
   前記基板の上表面上方に配置され、第１電極が前記フィルターの第１端に電気接続された第１コンデンサと、
   前記上表面上方に配置され、第１電極が前記フィルターの第２端に電気接続された第２コンデンサと、
   前記上表面上方に配置され、前記フィルターの第１端と第２端の間に電気接続された第３コンデンサと、
   前記上表面上方に配置され、第１端が前記フィルターの第１端に電気接続された第１インダクタと、
   前記上表面上方に配置され、第１端が前記フィルターの第２端に電気接続された第２インダクタと、
   前記基板の第１側表面に配置され、第１端が前記第１コンデンサおよび前記第２コンデンサの第２電極に電気接続された第３インダクタと、
   を備えたフィルターのレイアウト構造。
2. 前記基板の下表面に配置され、前記第３インダクタの第２端に電気接続された第１ボンディングパッドをさらに備えた請求項１記載のフィルターのレイアウト構造。
3. 前記上表面の第１外縁に配置され、前記第１外縁が前記第１側表面に隣接しており、中央部が前記第３インダクタの第１端に接続され、第１端延伸部および第２端延伸部それぞれ前記第１コンデンサおよび前記第２コンデンサの第２電極に接続された第１導線をさらに備えた請求項１記載のフィルターのレイアウト構造。
4. 前記上表面に配置され、中央部延伸部が前記第３インダクタの第１端に接続され、第１端延伸部および第２端延伸部それぞれ前記第１コンデンサおよび前記第２コンデンサの第２電極に接続された第１導線をさらに備えた請求項１記載のフィルターのレイアウト構造。
5. 前記第３インダクタのインダクタンスと前記中央延伸部のインダクタンスの合計が、前記第１インダクタまたは前記第２インダクタのインダクタンスの０．０１〜０．１倍である請求項４記載のフィルターのレイアウト構造。
6. 前記第３インダクタのインダクタンスが、前記第１インダクタまたは前記第２インダクタのインダクタンスの０．０１〜０．１倍である請求項１記載のフィルターのレイアウト構造。
7. 前記第３インダクタが垂直導線であり、前記垂直導線の線幅を変えることによって、前記第３インダクタのインダクタンスを決定する請求項１記載のフィルターのレイアウト構造。
8. 前記フィルターの周波数応答特性曲線において共振周波数を有し、前記共振周波数の左側および右側にそれぞれ第１転換点および第２転換点を有し、前記第３インダクタのインダクタンスを調整することによって前記第２転換点の位置を変更する請求項１記載のフィルターのレイアウト構造。
9. 前記基板の第２側表面に配置され、第１端が前記第１インダクタおよび前記第２インダクタの第２端に電気接続され、第２端が第１ボンディングパッドに電気接続された第４インダクタをさらに備えた請求項１記載のフィルターのレイアウト構造。
10. 前記上表面の第２外縁に配置され、前記第２外縁が前記第２側表面に隣接しており、中央部が前記第４インダクタの第１端に接続され、第１端部分および第２端部分がそれぞれ前記第１インダクタおよび前記第２インダクタの第２端に接続された第２導線をさらに備えた請求項９記載のフィルターのレイアウト構造。
11. 前記上表面に配置され、中央延伸部が前記第４インダクタの第１端に接続され、第１端部分および第２端部分がそれぞれ前記第１インダクタおよび前記第２インダクタの第２端に接続された第２導線をさらに備えた請求項９記載のフィルターのレイアウト構造。
12. 前記第４インダクタのインダクタンスと前記中央延伸部のインダクタンスの合計が、前記第１インダクタまたは前記第２インダクタのインダクタンスの０．０１〜０．１倍である請求項１１記載のフィルターのレイアウト構造。
13. 前記第４インダクタのインダクタンスが、前記第１インダクタまたは前記第２インダクタのインダクタンスの０．０１〜０．１倍である請求項９記載のフィルターのレイアウト構造。
14. 前記上表面上方に配置され、第１電極が前記第３インダクタの第１端に電気接続された第６コンデンサと、
    前記上表面上方に配置され、第１電極が前記フィルターの第１端に電気接続され、第２電極が前記第６コンデンサの第２電極に電気接続された第７コンデンサと、
    前記上表面上方に配置され、第１電極が前記フィルターの第２端に電気接続され、第２電極が前記第６コンデンサの第２電極に電気接続された第８コンデンサと、
    前記上表面上方に配置され、第１端が前記第６コンデンサの第２電極に電気接続され、第２端が前記第４電極の第１端に電気接続された第５インダクタと、
    をさらに備えた請求項９記載のフィルターのレイアウト構造。
15. 前記第３コンデンサが、
    前記上表面上方に配置され、第１電極が前記フィルターの第１端に電気接続された第４コンデンサと、
    前記上表面上方に配置され、第１電極が前記第４コンデンサの第２電極に電気接続され、第２電極が前記フィルターの第２端に電気接続された第５コンデンサと、
    を備えた請求項１記載のフィルターのレイアウト構造。
16. 前記第４コンデンサの第１電極および前記第５コンデンサの第２電極が第１導電層に配置され、前記第４コンデンサの第２電極が第２導電層または第３導電層に配置され、前記第５コンデンサの第１電極が前記第２導電層または前記第３導電層に配置され、前記第１インダクタが前記第２導電層または前記第３導電層に配置され、前記第２インダクタが前記第２導電層または前記第３導電層に配置された請求項１５記載のフィルターのレイアウト構造。
17. 前記第１コンデンサの第１電極および前記第２コンデンサの第１電極が第１導電層に配置され、前記第１コンデンサの第２電極が第２導電層または第３導電層に配置され、前記第２コンデンサの第２電極が前記第２導電層または前記第３導電層に配置され、前記第１インダクタが前記第２導電層または前記第３導電層に配置され、前記第２インダクタが前記第２導電層または前記第３導電層に配置された請求項１記載のフィルターのレイアウト構造。
18. 前記第１コンデンサ、前記第２コンデンサおよび前記第３コンデンサの間の内部配線が前記第３導電層に配置され、前記第３導電層の上方にチップ領域があってチップを収容する請求項１７記載のフィルターのレイアウト構造。
19. 前記第３導電層の上方の第４導電層に配置され、前記フィルターの第１端に電気接続された第４ボンディングパッドと、
    前記第４導電層に配置され、前記フィルターの第２端に電気接続された第５ボンディングパッドと、
    をさらに備えた請求項１８記載のフィルターのレイアウト構造。
20. 前記第１コンデンサおよび前記第２コンデンサが、それぞれ中央線の両側に配置され、且つ前記中央線に対称である請求項１記載のフィルターのレイアウト構造。
21. 前記第１インダクタおよび前記第２インダクタが、それぞれ中央線の両側に配置され、且つ前記中央線に対称である請求項１記載のフィルターのレイアウト構造。
22. 前記下表面に配置され、前記フィルターの第１端に電気接続された第２ボンディングパッドと、
    前記下表面に配置され、前記フィルターの第２端に電気接続された第３ボンディングパッドと、
    をさらに備えた請求項１記載のフィルターのレイアウト構造。
23. フィルターであって、
    第１電極が前記フィルターの第１端に電気接続された第１コンデンサと、
    第１電極が前記フィルターの第２端に電気接続された第２コンデンサと、
    前記フィルターの第１端と第２端の間に電気接続された第３コンデンサと、
    第１端が前記フィルターの第１端に電気接続された第１インダクタと、
    第１端が前記フィルターの第２端に電気接続された第２インダクタと、
    第１端が前記第１コンデンサおよび前記第２コンデンサの第２電極に電気接続され、第２端が参考電圧に電気接続された第３インダクタと、
    を備えたフィルター。
24. 前記第１インダクタおよび前記第２インダクタの第２端が、前記参考電圧に接続された請求項２３記載のフィルター。
25. 前記フィルターの周波数応答特性曲線において共振周波数を有し、前記共振周波数の左側および右側にそれぞれ第１転換点および第２転換点を有し、前記第３インダクタのインダクタンスを調整することによって前記第２転換点の位置を変更する請求項２３記載のフィルター。
26. 前記第３インダクタのインダクタンスが、前記第１インダクタまたは前記第２インダクタのインダクタンスの０．０１〜０．１倍である請求項２３記載のフィルター。
27. 前記第３コンデンサが、
    第１電極が前記フィルターの第１端に電気接続された第４コンデンサと、
    第１電極が前記第４コンデンサの第２電極に電気接続され、第２電極が前記フィルターの第２端に電気接続された第５コンデンサと、
    を備えた請求項２３記載のフィルター。
28. 第１端が前記第１インダクタおよび前記第２インダクタの第２端に電気接続され、第２端が前記参考電圧に電気接続された第４インダクタをさらに備えた請求項２３記載のフィルター。
29. 前記フィルターの周波数応答特性曲線において共振周波数を有し、前記共振周波数の左側および右側にそれぞれ第１転換点および第２転換点を有し、前記第４インダクタのインダクタンスを調整することによって前記第２転換点の位置を変更する請求項２８記載のフィルター。
30. 前記第４インダクタのインダクタンスが、前記第１インダクタまたは前記第２インダクタのインダクタンスの０．０１〜０．１倍である請求項２８記載のフィルター。
31. 第１電極が前記第３インダクタの第１端に電気接続された第６コンデンサと、
    第１端が前記第６コンデンサの第２電極に電気接続され、第２端が前記第４コンデンサの第１端に電気接続された第５インダクタと、
    第１電極が前記フィルターの第１端に電気接続され、第２電極が前記第６コンデンサの第２電極に電気接続された第７コンデンサと、
    第１電極が前記フィルターの第２端に電気接続され、第２電極が前記第６コンデンサの第２電極に電気接続された第８コンデンサと、
    をさらに備えた請求項２８記載のフィルター。
    

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