JP3885270B2 - フィルタ実装多層基板 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フィルタ実装多層基板に関し、詳細には、フィルタの前記第１ポート側と前記第２ポート側との導通路の経路を長くしたフィルタ実装多層基板に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、移動通信の基地局無線装置，移動局用無線機等には、干渉除去，チャネル選択などの目的で、各種ＲＦ帯、ＩＦ帯フィルタ、ベースバンドフィルタが多数使用されている。フィルタは能動原理や構造により、誘電体フィルタ，ＳＡＷフィルタ、ＬＣフィルタ、水晶フィルタ、圧電セラミックフィルタ、デジタルフィルタなどに分類される。これら各種フィルタは、要求される電気的性能とサイズなどに応じて、最適のフィルタが選択される。
【０００３】
上記したＳＡＷフィルタは、弾性表面波フィルタ（surface acoustic filter）の略で、圧電体基板の表面を伝搬する機械的な振動を利用したフィルタである。ＳＡＷフィルタは、入力電極に交流信号が印加されると圧電効果により弾性表面波が生じ、出力電極へ伝搬する。この電極の電気／弾性表面波の変換の周波数特性をフィルタの振幅特性として利用し、弾性表面波が入出力電極間を伝搬する際の位相特性をフィルタの位相特性として利用するのがＳＡＷフィルタである。
【０００４】
また、ＳＡＷフィルタは、水晶、ＬｉＮｂＯ3、ＺｎＯなどの圧電性のある基板上に交差電極対をホトリソグラフィなどで形成し、これを入出力電極とする。電極ピッチは振動する弾性表面波の波長に等しい。弾性表面波の波長は電磁波に比べて５桁ほど小さい。従って、ＳＡＷフィルタは誘電体フィルタに比べて小型・軽量である。また、ＬＳＩ製造と同じホトリソグラフィで製造できるので、量産化・無調整化に適している。
【０００５】
かかるＳＡＷフィルタは数＋ＭＨｚから準マイクロ波帯に及ぶ周波数帯で使用され、第１ＩＦフィルタやアンテナ共用器、段間フィルタなどの用途がある。ＲＦ帯においては、弾性表面波の波長は１ＧＨｚにおいて、約１μｍ程度なので、電極形成には非常に微細な加工技術が必要になる。この超微細加工技術の進歩に加えて、高音速・低伝搬損失基板の実用化などによりＳＡＷフィルタの高周波化が進み、ＰＤＣ１．５ＧＨｚ用のＲＦフィルタとして用いられている。
【０００６】
また、ＳＡＷフィルタは、帯域制限用などの目的で、バンドパスフィルタとして用いられ、この場合、ＳＡＷフィルタは、帯域内での特性も重要であるが、帯域制限をかけるという目的から、帯域外での信号抑圧レベルが重要になる。この帯域外での信号抑圧レベルは、グランドの取り方により、悪化することがある。
【０００７】
ところで、移動体通信機器等においては、無線回路部分を多層基板上に形成する場合が多い。図２及び図３は、従来のＳＡＷフィルタ実装多層基板の概略構造を示す概略断面図である。
【０００８】
図２に示されるように、多層基板３は、絶縁層３Ａに４層の導電層が配されて成り、ＳＡＷフィルタ２は、この多層基板３の第１層に実装されている。ＳＡＷフィルタ２の入力側及び出力側のグランド２Ｉ，２Ｏは各々、第１層に配されたグランドパターンＧ１にハンダ付け等により直接接続されている。かかる構造では、同図の矢印線Ｐで示す如く、入力側グランド２Ｉと、出力側グランド２Ｏとの導通路の経路（パス）が短くなるため、入力側グランド２１と出力側グランド２０とのアイソレーション（絶縁）を完全にはとれない場合があり、ＳＡＷフィルタ５の帯域外の信号抑圧レベルを悪化させる一因となっている。
【０００９】
また、図３に示す従来技術においては、図２と同様に、多層基板３は、絶縁層３Ａに４層の導電層が配されて成り、ＳＡＷフィルタ２は、この多層基板３の第１層に実装されている。多層基板３の第１層には、互いに分離した一対の第１及び第２グランドパターンＧ１，Ｇ２が、ＳＡＷフィルタ２の入力側及び出力側に夫々配されている。第２層には、ＳＡＷフィルタ２及び第１層に配された第１及び第２グランドパターンＧ１，Ｇ２よりも大なる面積を有する第３グランドパターンＧ３が配されている。上述第１層及び第２層には、ＳＡＷフィルタ２の入力側グランド２Ｉ及び出力側グランド２Ｏに夫々近接して、距離ｔだけ離間した位置に、第１グランドパターンＧ１及び第２グランドパターンＧ２と第３グランドパターンＧ３とを導通させるためのスルーホール（貫通孔）Ｔ１，Ｔ２が形成されている。
【００１０】
ＳＡＷフィルタ２の入力側グランド２Ｉと出力側グランド２Ｏの導通路の経路は、矢印線Ｐで示す如く、入力側グランド２Ｉから第１グランドパターンＧ１及びスルーホールＴ１を経て、第３グランドパターンＧ３を経由し、スルーホールＴ２及び第２グランドパターンＧ２を経て第２出力側グランド２Ｏに至る。
【００１１】
一般に多層基板では、層間距離が小さい場合が多く、かかる構造では、上記した如く、入力側グランド２Ｉと出力側グランド２Ｏとの導通路の経路が短くなるため、上記図２で示した構造と同様に、入力側グランド２Ｉと出力側グランド２Ｏとのアイソレーション（絶縁）が完全にはとれない場合があり、ＳＡＷフィルタの帯域外の信号抑圧レベルを悪化させる一因となっている。
【００１２】
そこで、従来、入力側グランドと出力側グランドとの導通路の経路（パス）を長くするため、図４の如きＳＡＷフィルタ実装多層基板が提案されている。図４は、従来のＳＡＷフィルタ実装多層基板の概略構成を示す図であり、図４（Ａ）は、その概略平面図（同図で絶縁層３Ａ、３層、及び４層は図示を省略する。）、図４（Ｂ）は、図４（Ａ）中のＡ−Ａ部における断面図を各々示している。
【００１３】
本図に示されるように、ＳＡＷフィルタ実装多層基板１の基本構成は、絶縁層３Ａに４層の導電層が配された多層基板３と、当該多層基板３に形成された第１層に実装されたＳＡＷフィルタ２とから成る。
【００１４】
詳述すると、第１層には、互いに電気的に分離した一対のグランドパターンＧ１，Ｇ２が、ＳＡＷフィルタ２の入力側及び出力側に配されており、第２層 には、ＳＡＷフィルタ２及び第１層に配された第１グランドパターンＧ１，Ｇ２よりも大なる面積を有する矩形の第３グランドパターンＧ３が形成されている。そして、多層基板３の第１層及び第２層には、ＳＡＷフィルタ２の入力側グランド２Ｉ及び出力側グランド２Ｏから図３に示した離間距離ｔより大なる距離だけ離間した位置に、第１グランドパターンＧ１及び第２グランドパターンＧ２と第３グランドパターンＧ３とを導通させるためのスルーホール（貫通孔）Ｔ１，Ｔ２が形成されている。
【００１５】
かかる構造によれば、ＳＡＷフィルタ２の入力側グランド２Ｉ及び出力側グランド２ＯとスルーホールＴ１,Ｔ２との離間距離を大としているため、同図の矢印線Ｐで示す如く、入力側グランド２Ｉと出力側グランド２Ｏとの導通路の経路が長くなり、両者間の絶縁性を向上させることができ、ＳＡＷフィルタ２の帯域外の信号抑圧レベルを向上させることが可能となる。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記図４に示す構成では、ＳＡＷフィルタ２とスルーホールＴ１，Ｔ２との距離を大として、ＳＡＷフィルタ２の入力側グランド２Ｉと出力側グランド２Ｏとの導通路の経路を長くし、入力側と出力側との絶縁性を向上さる構成であるため、ＳＡＷフィルタの周りのレイアウトに必要な面積が大きくなり、延いては、レイアウトの自由度を低下させ、高密度実装化の妨げとなるという課題がある。本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、レイアウトスペースを最小限に押さえながら、フィルタの帯域外での信号抑圧レベルを改善することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明に係るフィルタの実装構造は、
多層基板にフィルタを実装したフィルタ実装多層基板において、
前記多層基板の前記フィルタを実装する層に、当該フィルタの第１ポート側及び第２ポート側に夫々電気的に接続され、互いに分離した第１グランドパターン及び第２グランドパターンを形成し、
前記第１ポート側と第２ポート側との導通路の経路を長くすべく、前記多層基板の他の層に、前記第１グランドパターン及び第２グランドパターンに夫々少なくとも一対の貫通孔を介して電気的に接続され、当該少なくとも一対の貫通孔に挟まれる位置に打ち抜き部を有する第３グランドパターンを形成したことより上記課題を解決する。
【００１８】
即ち、請求項１記載の発明によれば、多層基板にフィルタを実装したフィルタ実装多層基板において、フィルタを実装する層に、フィルタの第１ポート側及び第２ポート側に夫々電気的に接続され、互いに分離した第１グランドパターン及び第２グランドパターンを形成し、そして、第１ポート側と第２ポート側との導通路の経路を長くすべく、多層基板の他の層に、第１グランドパターン及び第２グランドパターンに夫々少なくとも一対の貫通孔を介して電気的に接続され、当該少なくとも一対の貫通孔に挟まれる位置に打ち抜き部を有する第３グランドパターンを形成した。
【００１９】
従って、フィルタの第１ポート側と第２ポート側との導通路の経路を長くするために、打ち抜き部を有するグランドパターンを備えた構成であるので、フィルタと貫通孔との距離を小とした場合においても、第１ポート側と第２ポート側との導通路の経路を長くすることが可能となり、レイアウトスペースを最小限に押さえながら、第１ポート側と第２ポート側とのアイソレーションをとることができ、帯域外での信号抑圧レベルを改善することが可能となる。
【００２０】
請求項２に記載の発明に係るフィルタ実装多層基板は、
多層基板にフィルタを実装したフィルタ実装多層基板において、
前記多層基板の前記フィルタを実装する第１層に、当該フィルタの入力側グランド及び出力グランドに夫々電気的に接続され、互いに電気的に分離した第１及び第２グランドパターンを形成し、
前記入力側グランドと前記出力側グランドとの導通路の経路を長くすべく、前記多層基板の第２層に、前記第１グランドパターン及び第２グランドパターンに夫々少なくとも一対のスルーホールを介して電気的に接続され、当該少なくとも一対のスルーホールに挟まれる位置に打ち抜き部を有する第３グランドパターンを形成したことにより上記課題を解決する。
【００２１】
即ち、請求項２記載のフィルタ実装多層基板によれば、多層基板にフィルタを実装したフィルタ実装多層基板において、多層基板の前記フィルタを実装する第１層に、当該フィルタの入力側グランド及び出力グランドに夫々電気的に接続され、互いに分離した第１及び第２グランドパターンを形成し、そして、入力側グランドと出力側グランドとの導通路の経路を長くすべく、多層基板の第２層に、前記第１グランドパターン及び第２グランドパターンに夫々少なくとも一対のスルーホールを介して電気的に接続され、当該少なくとも一対のスルーホールに挟まれる位置に打ち抜き部を有する第３グランドパターンを形成する。
【００２２】
従って、フィルタの入力側グランドと出力側グランドとの導通路の経路を長くするために、打ち抜き部を有するグランドパターンを備えた構成であるので、フィルタと貫通孔との距離を小とした場合においても、入力側グランドと出力側グランドとの導通路の経路を長くすることが可能となり、レイアウトスペースを最小限に押さえながら、入力側グランドと出力側グランドとのアイソレーションをとることができ、帯域外での信号抑圧レベルを改善することが可能となる。
【００２３】
また、この場合、請求項３記載の発明に係るフィルタ実装多層基板の如く、
前記フィルタはＳＡＷフィルタであることにしても良い。
【００２４】
従って、ＳＡＷフィルタを多層基板に実装する場合に、帯域外での信号抑圧レベルを改善することが可能となる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明に係るフィルタ実装多層基板の一実施の形態を説明する。
【００２６】
図１は、本発明に係るＳＡＷフィルタ実装多層基板の概略構成を示す図であり、図１（Ａ）は、その概略平面図（同図で絶縁層３Ａ、３層、及び４層は図示を省略する。）、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）中のＡ−Ａ部における断面図を各々示している。同図で、上記図２〜図４と同等機能を有する部分は同一符号を付してある。
【００２７】
図示されるように、ＳＡＷフィルタ実装多層基板１の基本構成は、絶縁層３Ａに４層の導電層が配された多層基板３と、当該多層基板３に形成された第１層に実装されたＳＡＷフィルタ２とから成る。
【００２８】
詳述すると、図１に示されるように、上記多層基板３は、４層基板からなり、第１層１には、一対の入力及び出力電極パターンＣ１，Ｃ２が、互いに反転対称となる位置に配され、この一対の入力及び出力電極パターンＣ１，Ｃ２を挟み、互いに反転対称となる位置に互いに分離した一対の第１及び第２グランドパターンＧ１，Ｇ２が配されている。
【００２９】
第２層には、略中央部に矩形の打ち抜き部Ｇ３Ｈを有する第３グランドパターンＧ３が配されており、第１層に配された第１及び第２グランドパターンＧ１，Ｇ２と第２層に配された第３グランドパターンＧ３とを導通せしめるスルーホール（貫通孔）Ｔ１，Ｔ２が、上記第３グランドパターンＧ３の打ち抜き部Ｇ３Ｈを挟む位置に形成されている。また、第３層及び第４層には、図１（Ｂ）に示す如く、配線パターンＣ３・・・が配されている。
【００３０】
上記したＳＡＷフィルタ２は、例えば、ＬｉＮｂＯ3等の圧電性のある基板上に不図示の交差電極対がホトリソグラフィなどで形成されて成り、これら交差電極対の各々が入力電極及び出力電極となる。このＳＡＷフィルタ２は、第１層に形成された一対の第１及び第２グランドパターンＧ１，Ｇ２に跨がって実装され、その入力端子２Ｃ及び出力端子２Ｄは、夫々、入力電極パターンＣ１及び出力電極パターンＣ２にハンダ付け等により接続されており、また、ＳＡＷフィルタ２の入力側グランド２Ｉは第１グランドパターンＧ１に、出力側グランド２Ｏは第２グランドパターンＧ２に夫々ハンダ付等により接続されている。
【００３１】
上記構成からなるＳＡＷフィルタ実装多層基板１においては、図１中に矢印線Ｐで示す如く、ＳＡＷフィルタ２の入力側グランド２Ｉと出力側グランド２Ｏとの導通路の経路は、入力側グランド２Ｉから第１層の第１グランドパターンＧ１及びスルーホールＴ１を経て、第２層の第３グランドパターンＧ３の打ち抜き部Ｇ３Ｈを迂回する最短経路を辿り、スルーホールＴ２及び第１層の第２グランドパターンＧ２を経て出力側グランド２Ｏに至る。
【００３２】
それ故、第２層の第３グランドパターンＧ３に打ち抜き部Ｇ３Ｈを形成しているため、打ち抜き部Ｇ３Ｈを形成していない構成に比して、ＳＡＷフィルタ２の入力側グランド２Ｉと出力側グランド２Ｏとの導通路の経路を長くすることができ、入出力間の絶縁性を向上させることが可能となる。付言すると、上記図３で示した従来技術の如く、ＳＡＷフィルタとスルーホールとの距離を大とすることなく、入出力グランド間の導通路の経路を長くすることが可能となり、入出力グランド間の絶縁性を向上させることが可能となる。換言すると、レイアウトスペースを最小限に押さえながら、ＳＡＷフィルタの入出力間の導通路の経路を長くすることができ、両者間のアイソレーションが可能となり、帯域外での信号抑圧レベルを改善することができる。
【００３３】
以上説明したように、本実施の形態のＳＡＷフィルタ実装多層基板１は、多層基板３の第１層に、ＳＡＷフィルタ２の入力側グランド２Ｉと、出力側グランド２Ｏとに夫々接続される互いに分離した第１及び第２グランドパターンＧ１，Ｇ２を形成し、第２層には、上記第１層の第１及び第２グランドパターンＧ１，Ｇ２と夫々スルーホールＴ１，Ｔ２を介して接続され、かつ、当該スルーホールＴ１，Ｔ２に挟まれる位置に打ち抜き部Ｇ３Ｈを有する第３グランドパターンＧ３を形成した構成であるので、ＳＡＷフィルタ２とスルーホールＴ１，Ｔ２との距離を小とした場合においても、入出力グランド間の導通路の経路を長くすることが可能となり、レイアウトスペースを最小限に押さえながら、入出力間のアイソレーションをとることができ、帯域外での信号抑圧レベルを改善することが可能となる。
【００３４】
付言すると、予めレイアウトの終了している基板において、試作後、アイソレーションが取れていないことが判明した場合においても、本実施の形態の如く、グランドパターンに打ち抜き部を形成して、パターン変更を行えば、大幅なレイアウト変更、及びパターン検討を必要とせずに、特性（信号抑圧レベル）の改善対策を行うことができるという効果を奏する。
【００３５】
尚、上記実施の形態においては、ＳＡＷフィルタを実装した例を示したが、本発明はこれに限られるものではなく、他のフィルタにも適用可能である。
【００３６】
また、上記実施の形態においては、多層基板３の第１層にＳＡＷフィルタを実装し、第２層に打ち抜き部を有するグランドパターンを形成する構成であるが、本発明は、かかる構成に限られるものではなく、打ち抜き部を有するグランドパターンを、３層若しくは４層に形成する構成としても良い。
【００３７】
また、上記実施の形態においては、グランドパターンの打ち抜き部を矩形としたが、打ち抜き部の形状はこれに限られるものではなく、入出力グランド間の導通路の経路を長くすることが可能な形状であれば、如何なる形状としても良い。
【００３８】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、フィルタの第１ポート側と第２ポート側との導通路の経路を長くするために、打ち抜き部を有するグランドパターンを備えた構成であるので、フィルタと貫通孔との距離を小とした場合においても、第１ポート側と第２ポート側との導通路の経路を長くすることが可能となり、レイアウトスペースを最小限に押さえながら、第１ポート側と第２ポート側とのアイソレーションをとることができ、帯域外での信号抑圧レベルを改善することが可能となる。
【００３９】
請求項２の発明によれば、フィルタの入力側グランドと出力側グランドとの導通路の経路を長くするために、打ち抜き部を有するグランドパターンを備えた構成であるので、フィルタと貫通孔との距離を小とした場合においても、入力側グランドと出力側グランドとの導通路の経路を長くすることが可能となり、レイアウトスペースを最小限に押さえながら、入力側グランドと出力側グランドとのアイソレーションをとることができ、帯域外での信号抑圧レベルを改善することが可能となる。
【００４０】
請求項３記載の発明によれば、ＳＡＷフィルタを多層基板に実装する場合に、帯域外での信号抑圧レベルを改善することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るＳＡＷフィルタ実装多層基板の概略構成図であり、図１（Ａ）は、その概略平面図、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）中のＡ−Ａ部における断面図である。
【図２】従来のＳＡＷフィルタ実装多層基板の概略構造を示す概略断面図である。
【図３】従来のＳＡＷフィルタ実装多層基板の概略構造を示す概略断面図である。
【図４】従来のＳＡＷフィルタ実装多層基板の概略構成を示す図であり、図４（Ａ）は、その概略平面図、図４（Ｂ）は、図４（Ａ）中のＡ−Ａ部における断面図である。
【符号の説明】
１ ＳＡＷフィルタ実装多層基板
２ ＳＡＷフィルタ
２Ｉ 入力側グランド
２Ｏ 出力側グランド
２Ｃ 入力端子
２Ｄ 出力端子
３ 多層基板
Ｇ１ 第１グランドパターン
Ｇ２ 第２グランドパターン
Ｇ３ 第３グランドパターン
Ｇ３Ｈ 打ち抜き部
Ｃ１ 入力電極パターン
Ｃ２ 出力電極パターン
Ｃ３ 配線パターン
３Ａ 絶縁層

Claims (3)

1. 多層基板にフィルタを実装したフィルタ実装多層基板において、
   前記多層基板の前記フィルタを実装する層に、当該フィルタの第１ポート側及び第２ポート側に夫々電気的に接続され、互いに分離した第１グランドパターン及び第２グランドパターンを形成し、
   前記第１ポート側と前記第２ポート側との導通路の経路を長くすべく、前記多層基板の他の層に、前記第１グランドパターン及び第２グランドパターンに夫々少なくとも一対の貫通孔を介して電気的に接続され、当該少なくとも一対の貫通孔に挟まれる位置に打ち抜き部を有する第３グランドパターンを形成したことを特徴とするフィルタ実装多層基板。
2. 多層基板にフィルタを実装したフィルタ実装多層基板において、
   前記多層基板の前記フィルタを実装する第１層に、当該フィルタの入力側グランド側及び出力グランド側に夫々電気的に接続され、互いに分離した第１及び第２グランドパターンを形成し、
   前記入力側グランド側と前記出力側グランド側との導通路の経路を長くすべく、前記多層基板の第２層に、前記第１グランドパターン及び第２グランドパターンに夫々少なくとも一対のスルーホールを介して電気的に接続され、当該少なくとも一対のスルーホールに挟まれる位置に打ち抜き部を有する第３グランドパターンを形成したことを特徴とするフィルタ実装多層基板。
3. 前記フィルタはＳＡＷフィルタであることを特徴とする請求項１又は２記載のフィルタ実装多層基板。

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