JPWO2011058825A1 - ストリップラインフィルタ、およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

ストリップラインフィルタ（１）の接地電極（９）は基板（２）の底面に設けられ接地される。主面線路（３Ａ〜３Ｅ）は基板（２）の天面に設けられ、基板（２）および接地電極（９）とともに共振器を構成する。入出力電極（１０Ａ，１０Ｂ）は基板（２）の底面に設けられ、共振器のいずれかに結合する。側面線路（５Ａ〜５Ｄ，６Ａ〜６Ｄ，７Ａ，７Ｂ）は誘電体基板（２）およびガラス層（１２，１３）の側面に設けられ、ガラス層（１３）の天面に回り込み電極（１５Ａ〜１５Ｄ，１６Ａ〜１６Ｄ，１７Ａ，１７Ｂ）を形成する。ガラス層（１４）は天面および側面に開口する切り欠き部（１４Ａ）を備え、切り欠き部（１４Ａ）内に回り込み電極（１５Ａ〜１５Ｄ，１６Ａ〜１６Ｄ，１７Ａ，１７Ｂ）を収容する。

Description

この発明は、誘電体基板に主面線路、底面電極、および側面線路を設けて構成したストリップラインフィルタ、およびその製造方法に関する。

チップ型電子部品は、チップ底面に形成した底面電極を実装基板のランドに搭載し、チップ側面に形成した側面電極をハンダ付けすることで、実装基板へ実装される。側面電極の形成をチップ側面に電極ペーストを転写することで行うと、チップ底面およびチップ天面に電極ペーストが回り込み、焼成によりチップ底面およびチップ天面に回り込み電極が形成される（例えば特許文献１参照）。チップ天面の回り込み電極は回路電極との不要な導通を招く危険性があり、チップ天面にはガラスなどからなる絶縁層が形成される。このようなチップ型電子部品の取り回しは吸着ノズルを備える実装装置により行われる。吸着ノズルはチップ天面の回り込み電極に先端が接触した状態で負圧を発生させ、チップ型電子部品を吸着する（例えば特許文献２参照）。

ストリップラインフィルタをチップ型電子部品として構成する場合、誘電体基板の天面にはストリップラインとなる主面線路が設けられ、誘電体基板の主面にガラス層が積層される。主面線路は、誘電体基板の底面に設ける接地電極に対向して共振器として機能する。

特開２００２−３６７８５２号公報 特開２００４−３０３９４７号公報

チップ型電子部品においてガラス層の天面に回り込み電極が存在すると、吸着ノズルによる吸着時に、回り込み電極とガラス層との隙間からのエア漏れが生じる。そのため、回り込み電極の電極厚が厚く隙間が大きければ、吸着力が低下して問題となる。

また、回り込み電極の形成位置によってはノズル先端がチップ天面に対して傾斜した状態でチップ本体を吸着し、チップ姿勢が不安定になって実装基板への実装位置や実装姿勢がばらつくことがある。すると、後のハンダ付けで形成されるハンダフィレットの形状などが安定性を欠き、ストリップラインフィルタの周波数特性が設計から変動する。そのため、吸着時のチップ姿勢は安定させる必要があり、回り込み電極および側面線路の形成位置には制約がある。

さらには、吸着ノズルに接触する位置に圧力が集中し、回り込み電極やその直下のチップ本体に負荷が掛かり問題となる。ストリップラインフィルタでは、チップ本体に圧力負荷が掛かることで誘電体基板や主面線路にダメージが及んで周波数特性が劣化する危険性がある。このため、ストリップラインフィルタの良品率が低下する。

そこで本発明の目的は、吸着ノズルに確実に吸着させることができ、吸着時の姿勢が安定し、チップ本体に掛かる圧力負荷を低減できる形状のストリップラインフィルタ、およびその製造方法を提供することにある。

この発明のストリップラインフィルタはチップ本体、接地電極、主面線路、入出力電極、および側面線路を備える。チップ本体は誘電体基板の天面に絶縁層を積層してなる。接地電極はチップ本体の底面に設けられ接地される。主面線路は誘電体基板の天面に設けられ、誘電体基板および接地電極とともに共振器を構成する。入出力電極はチップ本体の底面に設けられ、共振器のいずれかに結合する。側面線路はチップ本体の側面に設けられ、チップ本体の天面に回り込み電極を形成する。絶縁層は、チップ本体の天面および側面に開口する切り欠きを備え、切り欠き内に回り込み電極を収容する。
この構成では、絶縁層に設けた切り欠き部に側面電極の回り込み電極を収容することで、回り込み電極のチップ本体天面からの突出を抑制できる。このため、吸着ノズルがチップ本体の天面に直接接触し易くなり、十分な吸着力を確保することが可能になる。吸着ノズルがチップ本体の天面に直接接触すれば吸着時のチップ姿勢が安定するので、側面線路および回り込み電極の形成位置に制約がなくなる。また、ノズル先端から作用する圧力がチップ本体の天面に局所的に集中することが無くなり、チップ本体に掛かる圧力負荷を低減できる。したがって、ストリップラインフィルタの周波数特性を安定させることができ、良品率を高められる。

この発明の絶縁層は複数のガラス層を積層してなり、切り欠き部は最表層のガラス層に形成されると好適である。これにより、チップ本体天面における回り込み電極が、主面線路に不要な導通をもたらすことを防げ、良品率を改善できる。

この発明の回り込み電極の厚みは、切り欠き部の深さに比べて薄いと好適である。これにより、回り込み電極の厚みに製品毎のばらつきがあっても、回り込み電極がチップ本体天面から突出することを防いで良品率を改善できる。

この発明の切り欠き部および回り込み電極は複数設けられ、天面視して異方性のある配置であると好適である。これにより、チップの方向性の判別が容易になり、方向性を判別するためのマーカを設ける必要がなくなる。

この発明によれば、絶縁層に設けた切り欠き部に側面電極の回り込み電極を収容することで、回り込み電極におけるチップ本体の天面からの突出量を抑制でき、より確実にチップの吸着を行える。吸着ノズルがチップ本体の天面に直接接触し易くなり、吸着ノズルがチップ本体の天面に直接接触することで、吸着時のチップ姿勢が安定する。また、ノズル先端から作用する圧力がチップ本体の天面に分散し、チップ本体に掛かる圧力負荷を低減できる。したがって、ストリップラインフィルタの周波数特性を安定させることができ、良品率を高められる。

本発明の第１の実施形態に係るストリップラインフィルタの斜視図である。 図１に示すストリップラインフィルタの分解斜視図である。 図１に示すストリップラインフィルタの製造フローを説明する図である。 本発明の他の実施形態に係るストリップラインフィルタの斜視図である。

以下、本発明の第１の実施形態に係るストリップラインフィルタ１として、帯域通過型のフィルタを例に説明する。フィルタ１は、6GHz以上の高周波帯に対応するＵＷＢ（Ultra Wide Band）通信に利用される。図１（Ａ）はフィルタ１の天面側斜視図であり、図１（Ｂ）はフィルタ1の底面側斜視図である。

フィルタ１は誘電体基板２、ガラス層１２，１３，１４、側面線路５Ａ〜５Ｄ，６Ａ〜６Ｄ，７Ａ，７Ｂ（不図示）、回り込み電極１５Ａ〜１５Ｄ，１６Ａ〜１６Ｄ，１７Ａ，１７Ｂ、接地電極９、および入出力電極１０Ａ，１０Ｂを備える。

基板２は酸化チタン等からなる比誘電率が約１１１の小型直方体状のセラミック焼結誘電体基板である。基板２の組成及び寸法は、周波数特性や仕様などを考慮して設定される。

ガラス層１２は、基板２の主面に積層される厚み約１５μｍの透光性ガラスである。ガラス層１３は、ガラス層１２の主面に積層される厚み約１５μｍの遮光性ガラスである。ガラス層１４は、ガラス層１３の主面に積層される厚み約１５μｍの透光性ガラスであり、外周に沿って設けられた複数の切り欠き部１４Ａを備える。ガラス層１２，１３，１４は本発明の絶縁層に相当し、フィルタ１の機械的保護、耐環境性向上などに寄与する。なお、絶縁層は単層のガラス層で構成してもよいが、好ましくは回り込み電極１５Ａ〜１５Ｄ，１６Ａ〜１６Ｄ，１７Ａ，１７Ｂと後述する主面線路３Ａ〜３Ｅとの絶縁を確保するために切り欠き部を設けるガラス層とは別のガラス層も設けて絶縁層を構成するとよい。

側面線路５Ａ〜５Ｄ，６Ａ〜６Ｄ，７Ａ，７Ｂは基板２の側面に天面および底面に対して垂直に設ける。側面線路７Ａは基板２の正面における中心軸に沿って設けられ、入出力電極１０Ａに導通する。側面線路７Ｂ（不図示）は基板２の図示しない背面における中心軸に沿って設けられ、入出力電極１０Ｂに導通する。側面線路５Ａ〜５Ｄは基板２の右側面に正面側から背面側にかけて順に配列して設けられ、接地電極９に導通する。側面線路６Ａ〜６Ｄは基板２の左側面に正面側から背面側にかけて順に配列して設けられ、接地電極９に導通する。

回り込み電極１５Ａ〜１５Ｄ，１６Ａ〜１６Ｄ，１７Ａ，１７Ｂは、それぞれガラス層１４の切り欠き部１４Ａ内に収容され、順に側面線路５Ａ〜５Ｄ，６Ａ〜６Ｄ，７Ａ，７Ｂに導通する。なお、回り込み電極１５Ａ〜１５Ｄ，１６Ａ〜１６Ｄ，１７Ａ，１７Ｂの体積よりも、切り欠き部１４Ａの容積が大きくなるように、切り欠き部１４Ａのサイズおよび形成位置は設定し、回り込み電極１５Ａ〜１５Ｄ，１６Ａ〜１６Ｄ，１７Ａ，１７Ｂがガラス層１４の表面から突出することを防いでいる。

入出力電極１０Ａは矩形状であり、基板２の底面における基板２の正面との境界に接する位置に設ける。入出力電極１０Ｂは矩形状であり、基板２の底面における基板２の背面との境界に接する位置に設ける。接地電極９は、基板２の正面側の縁、基板２の背面側の縁、および入出力電極１０Ａ，１０Ｂの周囲を除く、基板２の底面の略全面に設ける。フィルタ１がセット基板にハンダ付け実装される場合、入出力電極１０Ａ，１０Ｂは、セット基板における入出力端子となるランドに塗布されたハンダペースト上に配置される。また接地電極９は、セット基板における接地端子となるランドに塗布されたハンダペースト上に配置される。そして、加熱により、ハンダペーストを溶融させて各側面線路を濡れ上がらせることでハンダフィレットを形成する。

図２は、フィルタ１の分解斜視図である。フィルタ１は、誘電体基板２の天面に、主面線路３Ａ〜３Ｅ、引出電極１１Ａ，１１Ｂをさらに備える。

主面線路３Ａは、左側面の側面線路６Ａ（不図示）に導通する幅広部位と、幅広部位から基板２の右側面側に延びて先端が開放端となる直線部位とからなる。引出電極１１Ａは、正面の側面線路７Ａに導通する幅広部位と、幅広部位から基板２の背面側に延びて先端が主面線路３Ａの側方に導通する直線部位とからなる。主面線路３Ｂは、右側面の側面線路５Ａ，５Ｂに導通する分岐部位と、分岐部位の中央から基板の左側面側に延びて先端が開放端となる直線部位とからなる。主面線路３Ｃは、右側面側の辺が開口した矩形環状（即ちＣ字状）であり、基板２の天面中央に設ける。主面線路３Ｄは、右側面の側面線路５Ｃ，５Ｄに導通する分岐部位と、分岐部位の中央から基板の左側面側に延びて先端が開放端となる直線部位とからなる。主面線路３Ｅは、左側面の側面線路６Ｄ（不図示）に導通する幅広部位と、幅広部位から基板２の右側面側に延びて先端が開放端となる直線部位とからなる。引出電極１１Ｂは、背面の側面線路７Ｂに導通する幅広部位と、幅広部位から基板２の正面側に延びて先端が主面線路３Ｅの側方に導通する直線部位とからなる。

主面線路３Ａと側面線路６Ａとは共振線路を構成し、基板２を介して接地電極９に対向して入力段（または出力段）の１／４波長共振器を構成する。主面線路３Ｂと側面線路５Ａと側面線路５Ｂとは共振線路を構成し、基板２を介して接地電極９に対向して２段目の１／４波長共振器を構成する。主面線路３Ｃは、基板２を介して接地電極９に対向して３段目の１／２波長共振器を構成する。主面線路３Ｄと側面線路５Ｃと側面線路５Ｄとは共振線路を構成し、基板２を介して接地電極９に対向して４段目の１／４波長共振器を構成する。主面線路３Ｅと側面線路６Ｄとは共振線路を構成し、基板２を介して接地電極９に対向して出力段（または入力段）の１／４波長共振器を構成する。引出電極１１Ａと側面線路７Ａとはタップ電極を構成し、入力段（または出力段）の１／４波長共振器と入出力電極１０Ａとを結合させる。引出電極１１Ｂと側面線路７Ｂ（不図示）とはタップ電極を構成し、出力段（または入力段）の１／４波長共振器と入出力電極１０Ｂとを結合させる。したがって、このフィルタ１は、インターディジタル結合する５段の共振器からなり、ＵＷＢ通信などに適した広帯域な帯域通過フィルタを構成する。

なお、側面線路６Ｂ，６Ｃ（不図示）は主面線路３Ａ〜３Ｅのいずれにも電気的に接続されず、電気回路的には必須の構成でないが、左側面の電極パターンを右側面の電極パターンと合同にするために設けている。これにより、右側面と左側面とを区別することなく各面の電極を形成可能にしている。また、基板２の正面に設けた側面線路７Ａと基板２の背面に設けた側面線路７Ｂとについても、それぞれ点対称で合同な電極パターンで形成することで、正面と背面とを区別することなく、各面の電極を形成可能にしている。

図３は、フィルタ１の製造フローを説明する図である。

フィルタ１を製造する際には、まず、複数の誘電体基板２を切り出す前の広大な母基板を印刷装置に配置する（Ｓ１）。

次に、母基板にメタルマスクまたはレジストマスクを用いて、所定パターンで電極ペーストを印刷する。この後、母基板は電極ペーストを乾燥させ、焼成炉にて焼成し、これにより入出力電極１０Ａ，１０Ｂおよび接地電極９を形成する（Ｓ２）。これらの電極は電極厚約１２μｍ以上とする。

次に、誘電体基板２を裏返して天面を上にし、感光性銀ペーストを印刷する。そして、感光性銀ペーストを乾燥させた後、フォトレジストを用いて露光し、現像してから焼成炉にて焼成し、主面線路３Ａ〜３Ｅおよび引出電極１１Ａ，１１Ｂを形成する（Ｓ３）。これらの電極は電極厚約５μｍ以上であり、フォトリソグラフィプロセスによりパターン形成することで、電極の形状精度を高めている。

次に、誘電体基板の上面にガラスペーストを印刷し、ガラスペーストを乾燥させた後、焼成してガラス層１２を形成する（Ｓ４）。この工程を繰り返してガラス層１２の上面にガラス層１３を形成する。

次に、ガラス層１３の上面に感光性ガラスペーストを印刷し、乾燥させた後、フォトレジストを用いて露光し、現像してから焼成して切り欠き部１４Ａを設けた所定パターンのガラス層１４を形成する（Ｓ５）。

次に、母基板を切断して複数の誘電体基板２を切り出す（Ｓ６）。

次に、切り出した複数の誘電体基板２の右側面または左側面を揃えて整列させ治具にセットする（Ｓ７）。そして、電極ペーストを印刷し乾燥させた後に焼成炉で焼成して、側面線路５Ａ〜５Ｄまたは側面線路６Ａ〜６Ｄを形成する（Ｓ８）。この工程を2度繰り返して基板２の右側面および左側面に、側面線路５Ａ〜５Ｄおよび側面線路６Ａ〜６Ｄを形成する。次に、複数の誘電体基板２の正面または背面を揃えて整列させて治具にセットし、側面線路７Ａまたは側面線路７Ｂを形成する。そして、この工程を2度繰り返して基板２の正面および背面に、側面線路７Ａおよび側面線路７Ｂを形成する。

上記工程では、電極ペーストが基板２の底面および天面に回り込む。基板２の底面に回り込んだ電極ペーストは、基板２の底面に予め設けられた接地電極９および入出力電極１０Ａ，１０Ｂに一体化する。また、天面に回り込んだ電極ペーストは、ガラス層１４の切り欠き部１４Ａ内に収容された回り込み電極１５Ａ〜１５Ｄ，１６Ａ〜１６Ｄ，１７Ａ，１７Ｂとなる。回り込み電極１５Ａ〜１５Ｄ，１６Ａ〜１６Ｄ，１７Ａ，１７Ｂはガラス層１４の天面から突出することがなく、完成後に吸着ノズルでフィルタ１を取り回す際に、ガラス層１４に直接、吸着ノズルを接触させることが可能になる。これにより、吸着時のフィルタ１の姿勢が安定したものになり、ノズル先端から作用する圧力がフィルタ１の天面全体に分散し、フィルタ１に掛かる圧力負荷を低減できる。したがって、フィルタ１の周波数特性を安定させることができ、良品率を高められる。

以下、本発明の他の実施形態に係るストリップラインフィルタについて説明する。

図４（Ａ）はフィルタ５１の天面側斜視図である。フィルタ５１は２段の１／４波長共振器を有し、共振器それぞれを構成する側面線路５５，５６（不図示）とタップ電極を構成する側面線路５７，５８（不図示）と回り込み電極５５Ａ，５６Ａ，５７Ａ，５８Ａとを備える。フィルタ５１における共振器の段数がどのようであっても、本発明は好適に実施できる。

図４（Ｂ）はフィルタ６１の天面側斜視図である。フィルタ６１は上記フィルタ５１とほぼ同様な構成であるが回り込み電極５５Ａ，５６Ａに替えて、回り込み電極６５Ａ，６６Ａを採用している。回り込み電極６６Ａは回り込み電極６５Ａよりもサイズを大きくしていて、これにより、切り欠き部および回り込み電極の配置に、天面視した異方性を持たせている。このような構成により、フィルタ６１はマーカを設けなくてもチップの方向性の判別が容易になる。

図４（Ｃ）はフィルタ７１の天面側斜視図である。フィルタ７１は上記フィルタ５１とほぼ同様な構成であるが回り込み電極５５Ａ，５６Ａに替えて、回り込み電極７５Ａ，７６Ａを採用している。回り込み電極７５Ａ，７６Ａは回り込み電極５５Ａ，５６Ａよりも背面側にずらして配置していて、これにより、切り欠き部および回り込み電極の配置に、天面視した異方性を持たせている。このような構成により、フィルタ７１はマーカを設けなくてもチップの方向性の判別が容易になる。

図４（Ｄ）はフィルタ８１の天面側斜視図である。フィルタ８１はマーカ８２を設けて、チップの方向性の判別を可能にしたものである。

上述した各実施形態での側面線路や回り込み電極の配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。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく特許請求の範囲によって示され、本発明の範囲には特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

１、５１，６１，７１，８１…ストリップラインフィルタ
２…誘電体基板
３Ａ〜３Ｅ…主面線路
５Ａ〜５Ｄ，６Ａ〜６Ｄ，７Ａ，７Ｂ，５５，５６，５７，５８…側面線路
９…接地電極
１０Ａ，１０Ｂ…入出力電極
１１Ａ，１１Ｂ…引出電極
１２，１３，１４…ガラス層
１４Ａ…切り欠き部
１５Ａ〜１５Ｄ，１６Ａ〜１６Ｄ，１７Ａ，１７Ｂ，５５Ａ，５６Ａ，５７Ａ，５８Ａ，６５Ａ，６６Ａ，７５Ａ，７６Ａ…回り込み電極
８２…マーカ

Claims (5)

1. 誘電体基板の天面に絶縁層を積層してなるチップ本体、
   前記チップ本体の底面に設けられ接地される接地電極、
   前記誘電体基板の天面に設けられ、前記誘電体基板および前記接地電極とともに共振器を構成する主面線路、
   前記チップ本体の底面に設けられ、前記共振器のいずれかに結合する入出力電極、および、
   前記チップ本体の側面に設けられ、前記チップ本体の天面に回り込み電極を形成する側面線路を備えるストリップラインフィルタであって、
   前記絶縁層は、前記チップ本体の天面および側面に開口する切り欠き部を備え、前記切り欠き部内に前記回り込み電極を収容するストリップラインフィルタ。
2. 前記絶縁層は複数のガラス層を積層してなり、前記切り欠き部は最表層のガラス層に形成される、請求項１に記載のストリップラインフィルタ。
3. 前記回り込み電極の厚みは、前記切り欠き部の深さに比べて薄い、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. 前記切り欠き部および前記回り込み電極は複数設けられ、天面視して異方性のある配置である、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. 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の製造方法であって、
   前記チップ本体の天面および側面に開口する切り欠き部を設けて絶縁層を形成する工程と、
   前記チップ本体の側面に前記側面線路を形成し、前記回り込み電極を前記切り欠き部内に収容する工程と、
   を備える、ストリップラインフィルタの製造方法。

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