JP2012514350A - 組み合わせビア構造体に基づくフィルタ - Google Patents

Abstract

平面伝送線路と、平面伝送線路における一方の端部（両方）に接続された組み合わせビア構造体とを有するフィルタを提供する。平面伝送線路と、組み合わせビア構造体とは、同じ多層基板の中に配置されている。組み合わせビア構造体は、２つの動作部分を含んでいる。第１の動作部分は、信号ビアにおける一部分と、信号ビアを囲む複数のグランドビアにおける一部分とを含んでいる。第２の動作部分は、同じ信号ビアにおける一部分と、同じ複数のグランドビアにおける一部分と、平滑形状の導体プレートと、波型形状の導体プレートとを含んでいる。平滑形状の導体プレートと、波型形状の導体プレートとは、信号ビアに接続されている。第２の動作部分は、同じ信号ビアにおける一部分と、同じ複数のグランドビアにおける一部分と、波型形状の導体プレートとを含んでいる。波型形状の導体プレートは、信号ビアに接続されている。
【選択図】図４Ｂ

Description

本発明は多層基板に形成されたビア構造体と、組み合わせビア構造体に基づくフィルタ素子とに係る。

次世代におけるネットワーキングシステムおよびコンピューティングシステムは、市場に推進するために、小型で、費用対効果の高いデバイスを必要としている。マイクロ波と、さらに高い周波数では、分布定数素子のフィルタおよびその他のデバイスが必要である。費用対効果の高い手法としては、このようなデバイスを設計するために、多層基板技術を適用することが可能である。この技術は、３次元設計の概念を実現し、また、その結果として、これらのシステムを形成する素子の小型化を改善する。

分布定数素子による部品を構築するブロックとして用いられる構造体の一種としては、これらの部品の設計に用いられる、共振オープンスタブおよびショートスタブがある。通常、多層基板内のこれらのスタブは、オープンまたはショートの平面伝送線路セグメントとして形成されている。この場合、寄生カップリング、所望しない放射および十分に大きい寸法が、分布定数素子デバイスの発展における問題点として浮かび上がる。

特開２００８−５０７８５８号公報（米国特許公開公報２００８−００９３１１２Ａ１）は、３次元的なオープンスタブおよびショートシールドスタブの両方を得るために用いられる組み合わせビア構造体が、信号ビアに接続された追加の平滑形状プレートがスタブの特性インピーダンスを調節するために用いられている多層基板の中に形成されていることを開示している。また、信号ビア構造体の周囲におけるグランドビアが、このような組み合わせビア構造体の品質ファクター（Ｑ値）を改善するために適用されている。このような組み合わせビア構造体を利用することは、多層基板内に高性能なフィルタリング素子を形成する可能性を与える。

しかし、多くの場合、固定材料内に充填された多層基板内でのフィルタリング構造体における寸法の縮小が必要である。

また、システム設計の要求を満足するためには、フィルタリング素子における通過帯域および阻止帯域の鋭さを改善することが重要である。

特開２００８−５０７８５８号公報

本発明の目的は、特性インピーダンスおよび伝搬定数が調節自在な、多層基板内の組み合わせビア構造体を提供することである。

本発明の一態様においては、このような組み合わせビア構造体は、垂直方向（多層基板の導体面に対して直交）に配置された２つの動作部分を、片方の次にもう片方を設けることによって提供される。第１の動作部分は、低損失な信号伝搬のために用いられる。この動作部分は、クリアランスホールによって絶縁されたグランドプレートに接続された、信号ビアおよびグランドビアによって形成される。この機能部分において、特性インピーダンスの調節は、信号ビアの横方向の寸法と、信号ビアおよびグランドビアの距離と、さらにクリアランスホールの寸法とで行われる。第２の動作部分は、ショートまたはオープンな共振スタブを多層基板内に得るために用いられる。この動作部分は、さらに、グランドプレーンに接続された信号ビアおよびグランドビアによって形成されている。しかし、この動作部分は、信号ビアに接続されて、かつ、絶縁スリットによって他の導体から絶縁された特徴的な波型プレートを用いる。これらの導体プレートは、第２の動作部分における特性インピーダンスと、伝搬定数とを、その形状および寸法によって調節し、スタブにおける所望の共振周波数を達成する可能性を与える。それ以外にも、これらのプレートの端部における波型形状は、組み合わせビア構造体における横方向の寸法を縮小するために用いられている。

本発明の他の目的は、本発明による多層基板内組み合わせビア構造体を用いたフィルタを提供することと、その結果としての、フィルタの横方向の全体的な寸法の縮小や、その帯域通過性能および帯域阻止性能、例えばそれらの鋭さ、とにある。

図１Ａは、本発明の実施形態による組み合わせビア構造体を示す垂直方向の断面図である。 図１Ｂは、図１Ａに示された組み合わせビア構造体の上面図である。 図１Ｃは、図１Ａに示された組み合わせビア構造体の、切断線１Ｃ−１Ｃによる水平方向の断面図である。 図１Ｄは、図１Ａに示された組み合わせビア構造体の、切断線１Ｄ−１Ｄによる水平方向の断面図である。 図１Ｅは、図１Ａに示された組み合わせビア構造体の下面図である。 図２Ａは、本発明の他の実施形態による組み合わせビア構造体を示す垂直方向の断面図である。 図２Ｂは、図２Ａに示された組み合わせビア構造体の上面図である。 図２Ｃは、図２Ａに示された組み合わせビア構造体の、切断線２Ｃ−２Ｃによる水平方向の断面図である。 図２Ｄは、図２Ａに示された組み合わせビア構造体の、切断線２Ｄ−２Ｄによる水平方向の断面図である。 図２Ｅは、図２Ａに示された組み合わせビア構造体の下面図である。 図３Ａは、関連技術による組み合わせビア構造体を示す垂直方向の断面図である。 図３Ｂは、図３Ａに示された組み合わせビア構造体の上面図である。 図３Ｃは、図３Ａに示された組み合わせビア構造体の、切断線３Ｃ−３Ｃによる水平方向の断面図である。 図３Ｄは、図３Ａに示された組み合わせビア構造体の、切断線３Ｄ−３Ｄによる水平方向の断面図である。 図３Ｅは、図３Ａに示された組み合わせビア構造体の下面図である。 図４Ａは、本発明の実施形態によるフィルタの垂直方向の断面図である。 図４Ｂは、図４Ａに示されたフィルタの、切断線４Ｂ−４Ｂによる水平方向の断面図である。 図４Ｃは、図４Ａに示されたフィルタの、切断線４Ｃ−４Ｃによる水平方向の断面図である。 図４Ｄは、図４Ａに示されたフィルタの上面図である。 図４Ｅは、図４Ａに示されたフィルタの下面図である。 図５は、帯域通過フィルタにおける波型形状プレートの効果を、シミュレーションによる反射損失（図４Ａ−４Ｅに示されたフィルタに対応）として示すグラフである。 図６は、帯域通過フィルタにおける波型形状プレートの効果を、シミュレーションによる挿入損失（図４Ａ−４Ｅに示されたフィルタに対応）として示すグラフである。 図７Ａは、本発明の他の実施形態によるフィルタの垂直方向の断面図である。 図７Ｂは、図７Ａに示されたフィルタの、切断線７Ｂ−７Ｂによる水平方向の断面図である。 図７Ｃは、図７Ａに示されたフィルタの、切断線７Ｃ−７Ｃによる水平方向の断面図である。 図７Ｄは、図７Ａに示されたフィルタの上面図である。 図７Ｅは、図７Ａに示されたフィルタの下面図である。 図８は、帯域通過フィルタにおける波型形状プレートの効果を、シミュレーションによる反射損失（図７Ａ−７Ｅに示されたフィルタに対応）として示すグラフである。 図９は、帯域通過フィルタにおける波型形状プレートの効果を、シミュレーションによる挿入損失（図７Ａ−７Ｅに示されたフィルタに対応）として示すグラフである。 図１０Ａは、本発明のさらに他の実施形態によるフィルタの垂直方向の断面図である。 図１０Ｂは、図１０Ａに示されたフィルタの、切断線１０Ｂ−１０Ｂによる水平方向の断面図である。 図１０Ｃは、図１０Ａに示されたフィルタの、切断線１０Ｃ−１０Ｃによる水平方向の断面図である。 図１０Ｄは、図１０Ａに示されたフィルタの上面図である。 図１０Ｅは、図１０Ａに示されたフィルタの下面図である。 図１１は、帯域通過フィルタにおける波型形状プレートの効果を、シミュレーションによる反射損失（図１０Ａ−１０Ｅに示されたフィルタに対応）として示すグラフである。 図１２は、帯域通過フィルタにおける波型形状プレートの効果を、シミュレーションによる挿入損失（図１０Ａ−１０Ｅに示されたフィルタに対応）として示すグラフである。 図１３は、帯域通過フィルタにおける波型形状プレートの凹部の深さの効果を、シミュレーションによる反射損失（図１０Ａ−１０Ｅに示されたフィルタに対応）として示すグラフである。 図１４は、帯域通過フィルタにおける波型形状プレートの凹部の深さの効果を、シミュレーションによる挿入損失（図１０Ａ−１０Ｅに示されたフィルタに対応）として示すグラフである。 図１５Ａは、図１５Ｃに示された、本発明のさらに他の実施形態によるフィルタの、切断線１５Ａ−１５Ａによる垂直方向の断面図である。 図１５Ｂは、図１５Ａに示されたフィルタの、切断線１５Ｂ−１５Ｂによる水平方向の断面図である。 図１５Ｃは、図１５Ａに示されたフィルタの上面図である。 図１５Ｄは、図１５Ａに示されたフィルタの下面図である。 図１６Ａは、本発明のさらに他の実施形態によるフィルタの垂直方向の断面図である。 図１６Ｂは、図１６Ａに示されたフィルタの、切断線１６Ｂ−１６Ｂによる水平方向の断面図である。 図１６Ｃは、図１６Ａに示されたフィルタの、切断線１６Ｃ−１６Ｃによる水平方向の断面図である。 図１６Ｄは、図１６Ａに示されたフィルタの、切断線１６Ｄ−１６Ｄによる水平方向の断面図である。 図１６Ｅは、図１６Ａに示されたフィルタの上面図である。 図１６Ｆは、図１６Ａに示されたフィルタの下面図である。 図１７Ａは、図１７Ｂに示された、本発明のさらに他の実施形態によるフィルタの、切断線１７Ｂ−１７Ｂによる垂直方向の断面図である。 図１７Ｂは、図１７Ａに示されたフィルタの、切断線１７Ｂ−１７Ｂによる水平方向の断面図である。 図１７Ｃは、図１７Ａに示されたフィルタの、切断線１７Ｃ−１７Ｃによる水平方向の断面図である。 図１７Ｄは、図１７Ａに示されたフィルタの、切断線１７Ｄ−１７Ｄによる水平方向の断面図である。 図１７Ｅは、図１７Ａに示されたフィルタの、切断線１７Ｅ−１７Ｅによる水平方向の断面図である。 図１７Ｆは、図１７Ａに示されたフィルタの下面図である。

以下に、本発明による、多層基板内に設けられた、複数の種類の組み合わせビア構造体およびこれらのビア構造体に基づくコンパクトフィルタについて、付属の図面を参照して詳細に説明する。しかし、この説明は、添付された請求項を狭めるように解釈されてはならないことをよく理解されたい。

図１Ａ〜図１Ｅには、多層基板内の組み合わせビア構造体の一実施形態が示されている。この多層基板には、複数の導体層１Ｌ１〜１Ｌ６が設けられている。６枚の導体層１Ｌ１〜１Ｌ６は、誘電体１０９によって絶縁されている。導体層１Ｌ１、１Ｌ２、１Ｌ４、１Ｌ５および１Ｌ６は、グランド層として機能する。導体層１Ｌ３は、信号送信層として機能する。

この６重導体層基板は、多層基板の単なる一例であって、導体層の数、充填素材およびその他の基板パラメータは実際の運用によって異なっても良いことに注意されたい。

本実施形態では、組み合わせビア構造体は２つの動作部分を含んでいる。第１の動作部分は、導体層１Ｌ１から導体層１Ｌ３にかけて配置されている。第２の動作部分は、導体層１Ｌ３の底部から導体層１Ｌ６にかけて配置されている。

第１の動作部分は、信号ビア１０１の一部分と、グランドビア１０２の一部分とを含んでいる。これらグランドビア１０２の一部分は、グランドプレーン１１０（導体層１Ｌ１および１Ｌ２）に接続されている。この部分における信号用導体およびグランド用導体は、クリアランス領域１０３によって絶縁されている。最上部の導体プレーン（導体層１Ｌ１）において信号ビア１０１に接続されたパッド１０４と、層１Ｌ３において信号ビアに接続された接続パッド１０５とは、第１の動作部分に含まれている。この部分における特性インピーダンスの調節は、信号ビア１０１の横方向の寸法と、信号ビア１０１およびグランドビア１０２の距離と、クリアランスホール１０３の寸法とによって行われる。

組み合わせビア構造体の第２の動作部分は、信号ビア１０１の一部分と、グランドビア１０２の一部分とを含む。これらグランドビア１０２の一部分は、グランドプレーン１１０（導体層１Ｌ４、１Ｌ５および１Ｌ６）に接続されている。また、この部分は、信号ビア１０１に接続された特殊プレート１０８を含む。これらのプレート１０８は、波型形状の端部を有している。プレート１０８は、グランド用導体から絶縁スリット１０７によって絶縁されている。このようなプレートを使用することで、第２の動作部分における、特性インピーダンスと、伝搬定数とを調節する可能性が与えられる。プレート１０８の端部の波型形状は、調節すべき特性インピーダンスおよび伝搬定数を得て、通過帯域特性および阻止帯域特性を改善するために用いられている。

第１および第２の動作部分の周囲におけるグランドビアは、組み合わせビア構造体からの漏洩を低減し、共振スタブとして用いられる際の第２の動作部分における品質ファクター（Ｑ値）を増加させる、という重要な役割を演じる。

図１Ａ〜図１Ｅに示された組み合わせビア構造体は、第２の動作部分における信号ビアパッド１１３が底部導体層（層１Ｌ６）からクリアランス領域１１１によって絶縁されているので、オープン共振スタブを設けるために使用可能であることに注意されたい。

図２Ａ〜図２Ｅには、６重導体層基板内の組み合わせビア構造体の他の実施形態が示されている。この、２つの動作部分を含む組み合わせビア構造体は、多層基板内にショートスタブを設けるために提案されている。第１の動作部分は、最上部の導体層（層２Ｌ１）から接続パッド２０５（導体層２Ｌ３）にかけて配置されている。この部分は、信号ビア２０１、グランドプレーン２１０に接続されたグランドビア２０２、信号ビアパッド２０４および接続パッド２０５を含んでいる。第１の動作部分における信号部は、クリアランス領域２０３によって、グランド用導体から離されている。

組み合わせビア構造体の第２の動作部分は、接続パッド２０５の底部（導体層２Ｌ３）から底部導体プレーン（導体層２Ｌ６）にかけて垂直方向に配置されている。この部分は、信号ビア２０１と、グランドプレーン２１０に接続されたグランドビア２０２とを含んでいる。波型形状プレート２０８は、信号ビア２０１に接続されている。この組み合わせビア構造体において、信号ビアの下方端部はグランドプレート（導体層２Ｌ６）に接続されている。この接続は、このような組み合わせビア構造体を用いた共振ショートスタブを設ける可能性を与える。

本発明の主な特徴は、導体プレート２０８の端部に波型形状を使用することにあり、この波型形状は、導体プレートの端部の全体またはその一部に設けることが可能である。

図３Ａ〜図３Ｅには、本発明に関連する技術が示されている。この場合では、ビア構造体は平滑形状導体プレート３０６を含んでいる。

提案されたビア構造体の主な適用例では、多層基板内に配置されたフィルタが提供されている。

図４Ａ〜図４Ｅには、４重導体層基板内に配置された帯域通過フィルタが示されている。このフィルタは、接続パッド４０５がストリップ線路４１２に接続された、本発明の組み合わせビア構造体を２つ含んでいる。このフィルタでは、組み合わせビア構造体における第１の動作部分は、グランドプレーン４１０に接続された信号ビア４０１およびグランドビア４０２と、信号ビアパッド４０４と、接続パッド４０５とを含んでいる。この部分の信号用導体およびグランド用導体は、クリアランス領域４０３によって離されている。この動作部分は、最上部の導体プレーン（層４Ｌ１）から接続パッド４０５（導体層４Ｌ２）にかけて配置されている。

第２の動作部分は、このフィルタの事前に設定された通過帯域を設ける共振ショートスタブを形成し、接続パッド４０５の底部から底部導体層４Ｌ４にかけて配置されている。通過帯域の位置の調節は、信号ビア４０１に接続されて、かつ、絶縁スリット４０７によってグランド用導体から離されている導体プレート４０８の横方向の寸法によって行われる。この位置は、導体プレート４０８の端部の波型形状によっても調整される。さらに、この波型形状は、通過帯域の、特性の鋭さなどのパラメータを改善することが出来る。第２の動作部分における信号ビア４０１がグランド用導体プレーン４Ｌ４に接続されていることに注意されたい。

このフィルタの入出力ポート（ターミナル）は、信号パッド４０４である。

信号ビアに接続されて共振スタブ構造体を形成するプレートの波型形状を用いる、提案された方法に特有の性質を示すために、図４Ａ〜図４Ｅと同じ構造を有する帯域通過フィルタのシミュレーションを、最も広く用いられている方法の一つである有限差分時間領域（ＦＤＴＤ）法によって行った。

図５および図６には、反射損失（｜Ｓ_１１｜パラメータ）および挿入損失（｜Ｓ_２１｜パラメータ）がそれぞれ示されている。これらの図において、「波型形状プレート（垂直）」は、プレート４０８のような端部の波型形状を用いることを意味する。また、比較対象として、波型形状プレートを図３Ａ〜図３Ｅにおけるプレート３０６と同様の平滑形状プレートに置き換えた場合が、「平滑形状プレート」として示されている。

ここに示されたフィルタにおいて、波型形状が、導体プレート４０８における向かい合った２つの端部に設けられており、波型形状の方向が、組み合わせビア構造体を接続するストリップ線路４１２の水平方向に対して垂直であることに注意されたい。

フィルタの特徴的な寸法は、次のとおりである。多層基板の厚さは１．１ｍｍである。各銅製導体層の厚さは０．０３５ｍｍである。組み合わせビア構造体のグランドビアは、一辺３．０ｍｍの正方形状に配置されている。第２の動作部分における垂直方向の長さは０．６ｍｍである。信号ビアに接続された導体プレートは、一辺２．７ｍｍの正方形の形状を有している。これらのプレートをグランド用導体から離す絶縁スリットは、０．０５ｍｍの幅を有している。波型形状は、深さ０．８ｍｍおよび幅０．１ｍｍの長方形の形状を有している。信号ビアの間隔は３．０ｍｍである。

図５および図６で「平滑形状プレート」と付記されたデータとして示された関連技術によるフィルタは、本発明による組み合わせビア構造体を含み、ただし波型形状プレートの代わりに一辺２．７ｍｍの正方形の形状をした平滑形状プレートを用いたフィルタと、同じ寸法を有している。

シミュレーション結果から辿れるように、図４Ａ〜図４Ｅに示された波型形状導体プレートによる主な効果は、次のとおりである。波型形状は、通過帯域を拡げることが出来、その鋭さを大幅に改善することが出来る。

導体プレートにおける波型形状の、平面伝送線路に対する方向が、本発明の組み合わせビア構造体を用いて設計されたフィルタの周波数応答を調節するにあたってもう一つの重要なパラメータであることに注意されたい。

図７Ａ〜図７Ｅに示された、波型形状が異なる導体プレートを有する本発明の組み合わせビア構造体を含む帯域通過フィルタが示された他の実施形態について考える。これらの組み合わせビア構造体における第１の動作部分は、信号ビアパッド７０４（導体層７Ｌ１）から接続パッド７０５（導体層７Ｌ２）にかけて配置されている。この動作部分は、信号ビアパッド７０４および接続パッド７０５が接続されている信号ビアの一部分７０１と、グランドプレーン７１０に接続されたグランドビア７０２とを含んでいる。この部分の信号用導体およびグランド用導体は、クリアランス領域７０３によって絶縁されている。

組み合わせビア構造体における第２の動作部分は、接続パッド７０５の底部側から底部導体層（層７Ｌ４）にかけて配置されている。この動作部分は、接続パッド７０５に接続された信号ビア７０１の一部分と、グランドプレーン７１０に接続されたグランドビア７０２の一部分とを含んでいる。また、この動作部分では、波型形状導体プレート７０８が、信号ビアの一部分７０１に接続されており、グランド用導体から絶縁スリット７０７によって離されている。

このフィルタでは、２つの組み合わせビア構造体が接続パッド７０５によってストリップ線路７１２に接続されており、信号ビア７０１の底部グランドプレーン７１０（導体層７Ｌ４）への接続によって共振ショートスタブが設けられている。

このフィルタの特徴は、組み合わせビア構造体を接続するストリップ線路の向きに対して平行な方向に波型形状が形成された導体プレートを含む組み合わせビア構造体にある。

図８および図９には、図７Ａ〜図７Ｅに示されたフィルタにおける反射損失および挿入損失がそれぞれ示されている。これらの図において、プレート７０８のような端部の波型形状に対して「波型形状プレート（平行）」と記されている。また、波型形状プレートが図３Ａ〜図３Ｅのプレート３０６と同様の平滑形状プレートに置き換えられている場合が、「平滑形状プレート」として示されている。本発明の組み合わせビア構造体を含むフィルタと、従来技術のフィルタとは、寸法が、図５および図６の場合と同じである。

シミュレーション結果から辿ると、導体プレートにおける、ストリップ線路に平行な波型形状の主な効果は、以下のとおりである。このような波型形状は、通過帯域を低い周波数の方向にシフトすることが出来、その結果、従来技術のフィルタと比較するなら、横方向の寸法がより小さなフィルタを設けることが出来る。このような波型形状の適用例における他の重要な特性としては、通過帯域の鋭さの大幅な改善がある。

図１０Ａ〜図１０Ｅには、フィルタの他の実施形態が示されている。このフィルタは、本発明の組み合わせビア構造体を２つ含んでいる。これらの組み合わせビア構造体における第１の動作部分は、垂直方向に、信号ビアパッド１００４（導体層１０Ｌ１）から接続パッド１００５（導体層１０Ｌ２）にかけて配置されている。この動作部分は、信号ビアパッド１００４および接続パッド１００５が結合されている信号ビア１００１の一部分と、グランドプレーン１０１０に接続されたグランドビア１００２とを含んでいる。第１の動作部分における信号用導体およびグランド用導体は、クリアランス領域１００３によって離されている。

これらの組み合わせビア構造体における第２の動作部分は、垂直方向に、接続パッド１００５の底部側から底部導体プレーン（層１０Ｌ４）にかけて配置されている。この導体部分は、接続パッド１００５に接続された信号ビア１００１の一部分と、グランドプレーン１０１０に接続されたグランドビア１００２とを含んでいる。この導体部分でも、波型形状導体プレート１００８は、信号ビア１００１に接続されており、グランド用導体から絶縁スリット１００７によって離されている。

ここに示したフィルタにおける共振ショートスタブは、信号ビア１００１の、底部グランドプレーン１０１０（導体層１０Ｌ４）への接続によって設けられている。

このフィルタの特徴は、組み合わせビア構造体を接続するストリップ線路１０１２の方向に対して垂直方向および平行方向の両方の波型形状に形成された導体プレート１００８を含む組み合わせビア構造体にある。

図１１および図１２には、図１０Ａ〜図１０Ｅに示されたフィルタにおける反射損失および挿入損失が、それぞれ示されている。これらの図において、「波型形状プレート（平行および垂直の両方）」は図１０Ａ〜図１０Ｅに示されたプレート端部の波型形状を示している。また、波型形状プレートが、図３Ａ〜図３Ｅのプレート３０６と同様の平滑形状プレートに置き換えられた場合が「平滑形状プレート」として示されている。本発明の組み合わせビア構造体を含むフィルタの寸法と、従来技術によるフィルタの寸法とは、図５および図６の場合と同じである。

組み合わせビア構造体を接続する平面伝送線路の方向に対して、平行および垂直な波型形状の両方を、導体プレートに設けることは、デュアルバンド帯域通過フィルタに通じることが理解できる。

導体プレートにおける波型形状の深さは、周波数領域における通過帯域の位置を調節する上で効果的なパラメータであることに注意されたい。図１３および図１４には、図１０Ａ〜図１０Ｅに示されたものと同様のデュアルバンド帯域通過フィルタにおける反射損失および挿入損失がそれぞれ示されている。これらの図において、波型形状における２つの深さとして０．８ｍｍおよび０．４ｍｍが使用されている。このように示された数値データから、通過帯域の位置と、通過帯域の間隔とは、両方とも、波型形状の深さによって調整可能である。

したがって、フィルタリング素子としての共振スタブを形成する導体プレートにおける特徴的な波型形状を用いる本発明による方法および構造体の、これらの主な利点は、コンピューティングシステムおよび通信システムにおける小型で高性能なフィルタに通じる。

本発明の組み合わせビア構造体に基づくフィルタは、異なる数の導体プレーンを有する多層基板で実現可能である注意されたい。本発明による組み合わせビア構造体の接続においても、異なる種類の平面伝送線路が使用可能である。さらに、本発明による組み合わせビア構造体では、フィルタの通過帯域または阻止帯域を設けるために、信号ビアの周囲におけるグランドビアの配置として異なる形状が適用可能である。

図１５Ａ〜図１５Ｄには、３重導体層基板内のフィルタの他の実施形態が設けられている。組み合わせビア構造体は、２つの動作部分を含んでいる。第１の動作部分は、垂直方向において、信号ビアパッド１５０４で区切られている。また、この動作部分は、導体層１５Ｌ１に配置されたグランドプレーンに接続されたグランドビア１５０２を含んでいる。信号ビアパッド１５０４は、接続パッドとしての役割と、フィルタのターミナルを設ける役割との、両方を演じることに注意されたい。

組み合わせビア構造体における第２の動作部分は、信号ビアパッド１５０４の底部から底部導体層１５Ｌ３にかけて配置されている。この動作部分は、信号ビア１５０１と、グランドプレーン１５１０に接続されたグランドビア１５０２と、信号ビア１５０１に接続された波型形状プレート１５０８とを含んでいる。波型形状プレート１５０８は、グランド用導体から、絶縁スリット１５０７によって離されている。

このフィルタにおける組み合わせビア構造体の、マイクロストリップ線路１５１２への接続は、信号ビアパッド１５０４を介して行われる。

この組み合わせビア構造体において、信号ビアの周囲におけるグランドビアの配置が長方形の形状を有していることに注意されたい。

ここでは、フィルタをシステムに統合する一つの方法として、コプレーナマイクロストリップ線路１５１７が、一例として適用されている。

本発明による組み合わせビア構造体に適用される波型形状の形が異なっても良いことを強調されたい。

図１６Ａ〜図１６Ｆには、フィルタの他の実施形態が示されている。このフィルタは、６重導体層基板に配置された、本発明による組み合わせビア構造体を３つ含んでいる。

この組み合わせビア構造体は、２つの動作部分を含んでいる。第１の動作部分は、信号ビアパッド１６０４（導体層１６Ｌ１）から接続パッド１６０５（導体層１６Ｌ３）にかけて配置されている。この動作部分は、信号ビアの一部分１６０１と、グランドプレーン１６１０に接続されたグランドビア１６０２の一部分と、信号ビアパッド１６０４と、接続パッド１６０５とを含んでいる。信号部はグランド用導体からクリアランス領域１６０３によって離されている。

組み合わせビア構造体における第２の動作部分は、垂直方向に、接続パッド１６０５から底部導体層１６Ｌ６にかけて配置されている。この部分は、接続パッド１６０５に接続された信号ビア１６０１と、グランドプレーン１６１０に接続されたグランドビア１６０２と、信号ビア１６０１に接続された特殊導体プレート１６０６および１６０８と、クリアランス領域１６１１によってグランド用導体から離された信号ビアパッド１６１３とを含んでいる。本実施形態において、これらのプレートは、以下のとおりであることに注意されたい。プレート１６０６は、平滑形状の端部を有している。プレート１６０８は、波型形状の端部を有している。これらのプレートは、グランド用導体から、絶縁スリット１６０７によって離されている。この組み合わせビア構造体内のプレートにおける波型形状の形は、ほぼ台形である。

このフィルタにおける、本発明による組み合わせビア構造体は、接続パッド１６０５を介して、同じ長さを有するストリップ線路１６１２に接続されている。

ストリップ線路との接触部を１つ有する、組み合わせビア構造体における第１の動作部分の信号ビアパッドは、このフィルタのターミナルとして機能する。本実施形態において、これらは、図１６Ａ〜図１６Ｆに示された左右の組み合わせビア構造体である。

フィルタの、通過帯域または阻止帯域において所望される特性を達成するためには、平面伝送線路によって接続された、異なる数の組み合わせビア構造体を使用することが可能であることを、強調されたい。これはさらに、基本セルとして本発明による組み合わせビア構造体を利用可能な、周期的な構造体が形成可能であることを意味している。

本発明による組み合わせビア構造体に基づくフィルタを、何らかの方法によってシステムに組み込むことが可能であることをよく理解されたい。図１５Ａ〜図１５Ｄには、このような組み込み方法として、平面伝送線路（この例では、コプレーナマイクロストリップ線路）が利用されている。

また、組み込みの目的では、異なる種類の表面搭載技術を利用可能である。

図１７Ａ〜図１７Ｆには、本発明による組み合わせビア構造体に基づくフィルタの他の実施形態が示されている。これらの図には、フィルタのシステムへの組み込みの代表的な例が示されている。

図１７Ａ〜図１７Ｆに示された組み合わせビア構造体は、６重導体層基板内に設けられていて、２つの動作部分を含んでいる。第１の動作部分は、垂直方向に、特徴的な信号ビアパッド１７０４から接続パッド１７０５にかけて配置されている。この動作部分は、信号ビアの一部分１７０１と、グランドプレーン１７１０に接続されたグランドビア１７０２と、特徴的な信号ビアパッド１７０４と、接続パッド１７０５とを含んでいる。信号部は、グランド用導体から、クリアランス領域１７０３によって離されている。

組み合わせビア構造体における第２の動作部分は、垂直方向に、接続パッド１７０５の底部（導体層１７Ｌ３）から底部導体プレーン（導体層１７Ｌ６）にかけて配置されている。この部分は、接続パッド１７０５に接続された信号ビア１７０１の一部分と、グランドプレーン１７１０に接続されたグランドビア１７０２の一部分と、信号ビアの一部分１７０１に接続されて、かつ、グランド用導体から絶縁スリット１７０７によって離されている波型形状導体プレート１７０８とを含んでいる。また、この動作部分において、信号ビア１７０１は、グランド導体から、クリアランス領域１７１４によって離されている。第２の動作部分における、この種類のクリアランス領域の寸法および形状が、フィルタの周波数特性、特に通過帯域、を制御するために使用可能であることに注意されたい。

このフィルタにおける組み合わせビア構造体は、ストリップ線路１７１２に、接続パッド１７０５によって接続されている。

また、この例では、フィルタが、他の回路１７１６に、特徴的な信号ビアパッド１７０４に接続されたソルダーボール１７１５によって組み込まれていることを強調されたい。

前述した図における、全ての垂直方向の断面図は、図１５Ｃおよび図１７Ｂに示されたのと同様の方法で取られることに注意されたい。

本発明について、いくつかの実施形態に関連して説明したが、これらの実施形態は例示による説明を目的としており、限定を目的としていないことを理解されたい。同等の構成要素や技術との様々な変更および置き換えが行えることは、この明細書を読む当業者には自明であろうが、このような変更および置き換えは、請求項として定義された本発明における真の範囲および精神の内にあることは自明である。

Claims (11)

1. 平面伝送線路と、
   複数の組み合わせビア構造体と
   を具備し、
   前記平面伝送線路および前記複数の組み合わせビア構造体は、多層基板内に設けられており、
   前記複数の組み合わせビア構造体のそれぞれは、
   ２つの動作部分
   を具備しており、
   第１の動作部分は、
   前記多層基板の一方の側に設けられた第１のパッドと、
   前記多層基板に埋め込まれた接続パッドと、
   一方の端部および他方の端部が前記第１のパッドおよび前記接続パッドにそれぞれ接続されている信号ビアにおける第１の部分と、
   前記信号ビアの第１の部分を囲む複数のグランドビアの第１の部分と、
   前記複数のグランドビアの第１の部分に接続された第１の複数のグランドプレーンと、
   前記第１のパッド、前記接続パッドおよび前記信号ビアの第１の部分を前記第１の複数のグランドプレーンから絶縁する第１のクリアランス領域と
   を具備し、
   第２の動作部分は、
   前記多層基板の他方の側に設けられた第２のパッドと、
   一方の端部が前記接続パッドに接続されて、他方の端部が前記第２のパッドに接続された、信号ビアの第２の部分と、
   前記信号ビアの第２の部分に接続された波型形状の導体プレートと、
   前記信号ビアの第２の部分を囲み、前記複数のグランドビアの第１の部分に接続された、複数のグランドビアの第２の部分と、
   前記複数のグランドビアの第２の部分に接続されて、そのうちの１枚のグランドプレーンは前記多層基板における他方の側に設けられている、第２の複数のグランドプレーンと、
   前記第２のパッドを、前記多層基板における前記他方の側に設けられた前記１枚のグランドプレーンから絶縁する第２のクリアランス領域と、
   前記波型形状導体プレートを、前記波型形状導体プレートと同じ導体層に設けられた、前記第２の複数のグランドプレーンにおける第２のグランドプレーンから離す絶縁スリットと
   を具備し、
   第１の組み合わせビア構造体における前記接続パッドおよび第２の組み合わせビア構造体における前記接続パッドは、前記平面伝送線路における第１の端部および第２の端部にそれぞれ接続されており、
   前記第１の組み合わせビア構造体における前記第１のパッドおよび前記第２の組み合わせビア構造体における前記第１のパッドは、前記フィルタのターミナルとして機能する
   フィルタ。
2. 前記組み合わせビア構造体の前記第２の動作部分における前記第２のパッドは、前記多層基板の前記他方の側に設けられた前記１枚のグランドプレーンに接続されている
   請求項１に記載のフィルタ。
3. 前記波型形状の導体プレートにおける波型形状の向きは、前記平面伝送線路の方向に対して平行である
   請求項１または２に記載のフィルタ。
4. 前記波型形状の導体プレートにおける波型形状の向きは、前記平面伝送線路の方向に対して垂直である
   請求項１または２に記載のフィルタ。
5. 前記波型形状の導体プレートにおける波型形状の向きは、前記平面伝送線路の方向に対して平行および垂直の両方である
   請求項１または２に記載のフィルタ。
6. 前記波型形状の導体プレートにおける波型形状は、部分的である
   請求項１〜５のいずれかに記載のフィルタ。
7. 前記波型形状の導体プレートの横にある前記第２の動作部分は、
   平滑形状の導体プレート
   を具備し、
   前記平滑形状の導体プレートは、
   前記平滑形状の導体プレートと同じ導体層に設けられた、前記第２の複数のグランドプレーンにおける第３のグランドプレートから絶縁スリットによって離されている
   請求項１〜６のいずれかに記載のフィルタ。
8. 前記平面伝送線路は、
   直列に接続されて、かつ、同じ長さを有する複数の部分
   を具備し、
   前記少なくとも２つの組み合わせビア構造体は、前記平面伝送線路に沿って、前記複数の部分の各端部に、周期的に配置されており、
   前記複数の組み合わせビア構造体は、前記接続パッドによって前記複数の部分に接続されており、
   前記複数の組み合わせビア構造体のそれぞれは、前記フィルタにおける基本セルとして機能し、
   前記平面伝送線路における前記複数の部分との接続を１つだけ有する、前記複数の組み合わせビア構造体における前記第１のパッドは、前記フィルタのターミナルとして機能する
   請求項１〜７のいずれかに記載のフィルタ。
9. 前記ターミナルは、前記フィルタをシステムに組み込むために、平面伝送線路に接続されている
   請求項１〜８のいずれかに記載のフィルタ。
10. 前記ターミナルは、ソルダーボールに接続されている
    請求項９に記載のフィルタ。
11. 請求項１〜１０のいずれかに記載の組み合わせビア構造体。

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