JP2005109950A - Resonator and dielectric filter - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は共振器および誘電体フィルタに関する。詳しくは、共振電極にオープンスタブを他の共振電極側に突出させて設けるものである。 The present invention relates to a resonator and a dielectric filter. Specifically, an open stub is provided on the resonance electrode so as to protrude toward the other resonance electrode.
マイクロ波帯やミリ波帯の高周波電波をキャリアとした通信システム、例えば携帯電話等の電話システムや無線LAN(ローカルエリアネットワーク)システムの普及に伴い、
家庭内や屋外等の様々な場所において手軽にかつ中継装置等を介することなく様々なデータの送受信が可能となっている。
With the spread of communication systems using high frequency radio waves in the microwave band and millimeter wave band, for example, telephone systems such as mobile phones and wireless LAN (local area network) systems,
Various data can be easily transmitted and received in various places such as home and outdoors without using a relay device or the like.
このような、通信システムで用いる機器には、ローパスフィルタ(LPF)、ハイパスフィルタ(HPF)、およびバンドパスフィルタ(BPF)等のフィルタ素子が設けられている。このフィルタ素子は、高周波数帯の信号を処理するため、集中定数回路ではなく分布定数回路として設計されている。例えば、特許文献1に示されているように、一対の平行する導体パターンを用いて、トリプレート構造のフィルタを形成することが行われている。
Such devices used in the communication system are provided with filter elements such as a low-pass filter (LPF), a high-pass filter (HPF), and a band-pass filter (BPF). This filter element is designed not as a lumped constant circuit but as a distributed constant circuit in order to process a signal in a high frequency band. For example, as shown in
また、機器を容易に携行できるように、高密度実装や基板の多層化等による小型化が図られている。例えば特許文献2に示すように、パターン配線層や誘電絶縁層等を多層する際に、フィルタやコンデンサ,インダクタ,レジスタ等を形成した層や、信号配線や電源供給等のパターン層等を設けて多層することで、高周波モジュール装置とすることが行われている。
In addition, miniaturization by high-density mounting, multilayering of substrates, and the like has been achieved so that devices can be easily carried. For example, as shown in
ところで、高周波数帯の信号を用いる場合、回路間でインピーダンス整合が取られていないと、反射が生じて損失が大きくなってしまう。このため、回路間にインピーダンスを整合させるための整合回路が必要とされる。しかし、整合回路を設けるものとすると、整合回路のための基板スペースが必要となり、小型化の障害となってしまう。 By the way, when using a signal in a high frequency band, if impedance matching is not achieved between circuits, reflection occurs and loss increases. For this reason, a matching circuit for matching impedance between circuits is required. However, if a matching circuit is provided, a board space for the matching circuit is required, which is an obstacle to miniaturization.
また、通過させる信号の1/4波長の長さである1対の導体パターンを電磁界結合させるコムライン型フィルタでは、通過させる信号の周波数が低いと、導体パターンの長さを長くしなければならないことからフィルタを小型化することが出来ない。 Further, in a comb line type filter that electromagnetically couples a pair of conductor patterns having a length of ¼ wavelength of a signal to be passed, if the frequency of the signal to be passed is low, the length of the conductor pattern must be increased. This makes it impossible to reduce the size of the filter.
さらに、分布定数回路として設計されたフィルタの層とパターン配線層等を多層化して機器を小型化するとき、フィルタが信号配線パターン等の影響を受けて、所望のフィルタ特性を得ることができない場合が生ずる。すなわち、特許文献1の接地導体層と導体パターンとの間に信号配線パターンが設けられると、一対の平行する導体パターンの電磁界結合状態が変化して、所望のフィルタ特性を得ることができないおそれが生じる。
Furthermore, when the filter layer designed as a distributed constant circuit and the pattern wiring layer are multi-layered to reduce the size of the device, the filter is affected by the signal wiring pattern, etc., and the desired filter characteristics cannot be obtained. Will occur. That is, if a signal wiring pattern is provided between the ground conductor layer and the conductor pattern of
そこで、この発明では、小型化と低コスト化が可能であり、高精度で損失の少ない所望の特性の共振器および誘電体フィルタを提供するものである。 Accordingly, the present invention provides a resonator and a dielectric filter having desired characteristics that can be reduced in size and cost, and have high accuracy and low loss.
この発明に係る共振器は、誘電体層と導体層を複数積層してなる積層基板の一方の面側に接地導体層が形成されており、一端が前記接地導体層と接続される短絡端で他端が開放端とされた一対の平行する共振電極を有する共振パターン導体層が前記誘電体層を介して前記接地導体層と対向して設けられて、一方の前記共振電極の開放端側を信号入力端子として用い、他方の前記共振電極の開放端側を信号出力端子として用いる共振器において、共振電極にオープンスタブを他の共振電極側に突出させて設けたものである。 In the resonator according to the present invention, a ground conductor layer is formed on one surface side of a multilayer substrate formed by laminating a plurality of dielectric layers and conductor layers, and one end is a short-circuit end connected to the ground conductor layer. A resonance pattern conductor layer having a pair of parallel resonance electrodes with the other end being an open end is provided to face the ground conductor layer with the dielectric layer interposed therebetween, and the open end side of one of the resonance electrodes is In the resonator that is used as a signal input terminal and the open end side of the other resonance electrode is used as a signal output terminal, an open stub is protruded from the resonance electrode to the other resonance electrode side.
また、この発明に係る誘電体フィルタは、誘電体層と導体層を複数積層してなる積層基板の一方の面側に接地導体層が形成されており、一端が前記接地導体層と接続される短絡端で他端が開放端とされた一対の平行する共振電極を有する共振パターン導体層が前記誘電体層を介して前記接地導体層と対向して設けられて、一方の前記共振電極の開放端側を信号入力端子として用い、他方の前記共振電極の開放端側を信号出力端子として用い、前記信号入力端子に入力された信号から所望の周波数帯の信号を通過させて前記信号出力端子から出力する誘電体フィルタにおいて、共振電極に、オープンスタブを他の共振電極側に突出させて設けたものである。 In the dielectric filter according to the present invention, a ground conductor layer is formed on one surface side of a multilayer substrate formed by laminating a plurality of dielectric layers and conductor layers, and one end is connected to the ground conductor layer. A resonance pattern conductor layer having a pair of parallel resonance electrodes, the other end of which is a short-circuited end and an open end, is provided to face the ground conductor layer through the dielectric layer, and one of the resonance electrodes is opened. The end side is used as a signal input terminal, the open end side of the other resonance electrode is used as a signal output terminal, a signal in a desired frequency band is passed from the signal input to the signal input terminal, and the signal output terminal In the output dielectric filter, an open stub is provided on the resonance electrode so as to protrude toward the other resonance electrode.
この発明においては、一対の平行する共振電極のそれぞれに、オープンスタブが互いに対向するよう突出して設けられる。また、一方の端子が接地導体層に接続されて、他方の端子が信号入力端子あるいは開放端側を信号入力端子として用いる共振電極と接続される積層構造の第1コンデンサや、一方の端子が接地導体層に接続されて、他方の端子が信号出力端子あるいは開放端側を信号出力端子として用いる共振電極と接続される積層構造の第2コンデンサ、一方の端子が信号入力端子あるいは開放端側を信号入力端子として用いる共振電極と接続されて、他方の端子が信号出力端子あるいは開放端側を信号出力端子として用いる共振電極に接続された積層構造の第3コンデンサが、例えば酸化タンタルを用いて形成される。さらに、共振電極における第1および第2コンデンサの端子接続位置にオープンスタブが設けられる。さらに、接地導体層と共振パターン導体層との間に位置する導体層には、共振電極と対向する領域を含むようにスロットが形成される。 In the present invention, open stubs are provided so as to protrude from each other in a pair of parallel resonance electrodes. Also, a first capacitor having a laminated structure in which one terminal is connected to a ground conductor layer and the other terminal is connected to a signal input terminal or a resonance electrode using the open end side as a signal input terminal, or one terminal is grounded A second capacitor with a laminated structure connected to the conductor layer and connected to the resonance electrode using the other terminal as a signal output terminal or the open end side as a signal output terminal, and one terminal as a signal input terminal or open end side as a signal A third capacitor having a multilayer structure in which the other terminal is connected to the resonance electrode used as the input terminal and the other terminal is connected to the resonance electrode using the open end side as the signal output terminal is formed using, for example, tantalum oxide. The Furthermore, an open stub is provided at the terminal connection position of the first and second capacitors in the resonance electrode. Furthermore, a slot is formed in the conductor layer located between the ground conductor layer and the resonance pattern conductor layer so as to include a region facing the resonance electrode.
この発明によれば、共振電極に、オープンスタブが他の共振電極側に突出して設けられるので、オープンスタブの大きさを調整することで入力インピーダンスや出力インピーダンスを可変することが可能となり、整合回路を別途設ける必要がなく、共振器や誘電体フィルタを用いる装置の小型化ができる。また部品点数も少なくて済むことから、安価に装置を構成することが可能となる。 According to the present invention, since the open stub is provided on the resonance electrode so as to protrude to the other resonance electrode, the input impedance and the output impedance can be varied by adjusting the size of the open stub, and the matching circuit It is not necessary to provide a separate filter, and the apparatus using the resonator and the dielectric filter can be downsized. In addition, since the number of parts can be reduced, the apparatus can be configured at low cost.
また、一方の端子が接地導体層に接続されて、他方の端子が信号入力端子あるいは開放端側を信号入力端子として用いる共振電極と接続される積層構造の第1コンデンサや、一方の端子が接地導体層に接続されて、他方の端子が信号出力端子あるいは開放端側を信号出力端子として用いる共振電極と接続される積層構造の第2コンデンサが設けられるので、共振電極の長さを、通過させる信号の波長よりも短くでき、装置を更に小型化できる。また、オープンスタブは、共振電極における第1および第2コンデンサの端子接続位置に設けたので、電磁界の影響を集中させることができる。さらに、一方の端子が信号入力端子あるいは開放端側を信号入力端子として用いる共振電極と接続されて、他方の端子が信号出力端子あるいは開放端側を信号出力端子として用いる共振電極に接続された積層構造の第3コンデンサが設けられるので、第3コンデンサの容量を調整して、トラップする周波数を調整できる。さらに、酸化タンタルコンデンサを用いることにより、コンデンサの基板占有面積を小さくすることが可能となり、装置を更に小型化できる。また、接地導体層と共振パターン導体層との間に位置する導体層には、共振電極と対向する領域を含むようにスロットが形成されるので、他の信号配線パターンの影響を受けることなく、所望の特性の共振器や誘電体フィルタを得ることができる。 Also, a first capacitor having a laminated structure in which one terminal is connected to a ground conductor layer and the other terminal is connected to a signal input terminal or a resonance electrode using the open end side as a signal input terminal, or one terminal is grounded A second capacitor having a multilayer structure is provided which is connected to the conductor layer and connected to the resonance electrode using the other terminal as the signal output terminal or the open end side as the signal output terminal, so that the length of the resonance electrode is passed. The wavelength can be shorter than the signal wavelength, and the device can be further miniaturized. Further, since the open stub is provided at the terminal connection position of the first and second capacitors in the resonance electrode, the influence of the electromagnetic field can be concentrated. Furthermore, one terminal is connected to a resonance electrode that uses the signal input terminal or the open end side as a signal input terminal, and the other terminal is connected to a resonance electrode that uses the signal output terminal or the open end side as a signal output terminal. Since the third capacitor having the structure is provided, the trapping frequency can be adjusted by adjusting the capacitance of the third capacitor. Furthermore, by using a tantalum oxide capacitor, it is possible to reduce the area occupied by the substrate of the capacitor, and the device can be further miniaturized. In addition, since a slot is formed in the conductor layer located between the ground conductor layer and the resonance pattern conductor layer so as to include a region facing the resonance electrode, without being affected by other signal wiring patterns, A resonator or a dielectric filter having desired characteristics can be obtained.
以下、図を参照しながら、この発明の実施の形態について詳細に説明する。図1は本発明の誘電体フィルタ10の構成を示す平面図、図2は図1に示す誘電体フィルタ10のA−A'位置での断面概略図、図3は誘電体フィルタ10の分解斜視図を示している。誘電体層と導体層が複数積層された積層基板11の背面側には、接地導体層としての第1導体層12を形成する。誘電体層を介して第1導体層12と対向する積層基板11の例えば表層側には、第1導体層12と対向して、共振電極191a,191bやコンデンサ電極192a,192b、信号入力端子193a、信号出力端子193b、接地電極194を有する導体パターンと接地電極195とされる導体パターンからなる共振パターン導体層としての第4導体層19を形成する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a plan view showing a configuration of a
共振電極191aと共振電極191bは、互いに所定の間隔を隔てて、それぞれの長手方向がほぼ平行となるように形成する。また、共振電極191a,191bの一端は接地電極194に接続し、他方は開放端とする。この共振電極191aの開放端側には、共振電極191aに対して略直交する方向に信号入力端子193aを設ける。また、共振電極191bの開放端側にも同様に信号出力端子193bを設ける。さらに、共振電極191aにオープンスタブ191a-sを共振電極191b側に突出させて設け、共振電極191bにオープンスタブ191b-sを共振電極191a側に突出させて設ける。
The
共振電極191aのオープンスタブ191a-s形成側とは逆側の位置に、共振電極191aから突出したコンデンサ電極192aを形成する。また、共振電極191bのオープンスタブ191b-s形成側とは逆側の位置に、共振電極191bから突出したコンデンサ電極192bを形成する。さらに、第4誘電体層18を介して、第4導体層19と平行して対向するように第3導体層17を設ける。
A
第3導体層17は、接地電極174にコンデンサ電極172a,172bが接続されている導体パターンとコンデンサ電極173とされる導体パターンと接地電極175とされる導体パターンからなるものである。コンデンサ電極172aは、コンデンサ電極192aと対向するように形成する。このコンデンサ電極192aと第4誘電体層18とコンデンサ電極172aによって、コンデンサC1を構成する。また、コンデンサ電極172bは、コンデンサ電極192bと対向するように形成する。このコンデンサ電極192bと第4誘電体層18とコンデンサ電極172bによってコンデンサC2を構成する。さらに、接地電極174は、共振電極191a,191bと対向する領域がスロットとなるように、接地電極194と同様な形状とする。
The
共振電極191aは、ビアホール(via hole)やスルーホール(through hole)等の導体層接続部(以下単に「ビア」という)20によってコンデンサ電極173と接続する。コンデンサ電極173は、誘電体で構成された第4誘電体層18を介して共振電極191bのパターン面と平行して対向するように形成して、コンデンサ電極173と共振電極191bによってコンデンサC3を構成する。また、ビア21によって、第1導体層12と接地電極174,175,194,195および第2導体層14を導通させる。
The
第1誘電体層13は、積層基板11のベースとなる層であり、第1誘電体層13の一方の面側に第1導体層12を形成し、逆面側に第2導体層14を形成する。第2導体層14では、共振電極191a,191bと対向する領域を含むようにスロットを形成して、このスロットに第2誘電体層15を設ける。
The first
このように、スロットを設けることで、共振電極191a,191bと第1導体層12との間に他の導体層が設けられていないので、一対の平行する共振電極191a,191bの電磁界結合状態が他の導体層によって変化されてしまうことがない。
Thus, by providing the slot, since no other conductor layer is provided between the
図4は、誘電体フィルタ10の等価回路を示している。この誘電体フィルタ10は、オープンスタブ191a-sが設けられている共振電極191aのインダクタンスLaと浮遊容量Caの並列回路に、コンデンサC1が並列接続されて回路PRaが構成される。また、オープンスタブ191b-sが設けられている共振電極191bのインダクタンスLbと浮遊容量Cbの並列回路に、コンデンサC2が並列接続されて回路PRbが構成される。この回路PRaと回路PRbがコンデンサC3を介して容量結合したものとなる。このため、共振電極191a,191bの長手方向の長さやコンデンサC1,C2,C3の容量を調整すれば、信号入力端子193aから高周波信号RFinを入力したとき、高周波信号RFinに対してフィルタ処理が行われて、所望の周波数帯の信号を通過させた信号を信号出力端子193bから取り出すことができる。また、オープンスタブ191a-s,191b-sの長さ(共振電極191a,191bから突出した長さ)を可変してインピーダンスを調整することで、整合回路を設けなくとも、伝送路を整合させることができる。さらに、オープンスタブ191a-s,191b-sとコンデンサ電極の形成位置を一致させることで、オープンスタブやコンデンサ電極を設けたことによる電磁界の影響を集中させることができる。このため、オープンスタブとコンデンサ電極が、共振電極の長手方向で異なる位置に形成された場合に比べて、インピーダンスのずれや損失を少なくできる。
FIG. 4 shows an equivalent circuit of the
この誘電体フィルタ10では、コンデンサC1,C2の静電容量を大きくすると、共振電極191a,191bを用いて構成される共振器の共振周波数を低周波側に移動させることができる。すなわち、誘電体フィルタ10の通過域を低周波側に移動させることができる。また、コンデンサC1,C2の容量を小さくすることで共振周波数を高周波側に移動させることができる。すなわち、誘電体フィルタ10の通過域を高周波側に移動させることができる。
In the
さらに、コンデンサC3はトラップとして機能するものであり、コンデンサC3の容量を大きくすることでトラップする周波数(ノッチ点)を低周波側に移動させることができるとともに、コンデンサC3の容量を小さくすることでノッチ点を高周波側に移動させることができる。 Further, the capacitor C3 functions as a trap. By increasing the capacitance of the capacitor C3, the trapping frequency (notch point) can be moved to the low frequency side, and by reducing the capacitance of the capacitor C3. The notch point can be moved to the high frequency side.
次に、図3に示す分解斜視図を用いて、誘電体フィルタの生成手順を説明する。誘電体フィルタ10は、いわゆるプリント配線基板をベース基板として用いるものとする。例えば、誘電体基板の両面に導体層が設けられたプリント配線基板をベース基板として用いる。
Next, a procedure for generating a dielectric filter will be described with reference to an exploded perspective view shown in FIG. The
ベース基板の一方の導体層を第1導体層12、他方の導体層を第2導体層14とする。この第1導体層12と第2導体層14は、例えば銅からなるビア21によって電気的に接続する。ビア21は、誘電体基板の一部に、この誘電体基板を貫通する孔をドリル加工やレーザー加工あるいはプラズマエッチング加工等により穿設する。この穿設された孔にビアメッキ、例えば硫酸銅溶液を用いた電解メッキにより銅からなる導電膜を成膜することで形成できる。
One conductor layer of the base substrate is a
誘電体基板は、第1誘電体層13に相当するものであり、誘電損失の少ない(低tanδ)材料、すなわち高周波特性に優れた材料により形成されていることが好ましい。このような材料としては、例えばポリフェニールエチレン(PPE)や、ビスマレイドトリアジン(BT−resin)、ポリテトラフルオロエチレン、ポリイミド、液晶ポリマー(LCP)、ポリノルボルネン(PNB)等の有機材料や、セラミックあるいはセラミックと有機材料との混合材料等を挙げることができる。また、第1誘電体層13は、上述した材料の他に、耐熱性及び耐薬品性を有する材料により形成されていることが好ましく、このような材料からなる誘電基板として、廉価なエポキシ系基板FR−5等を挙げることができる。このように、廉価な有機材料を第1誘電体層13として用いることで、従来のような比較的高価とされるSi基板やガラス基板を用いた場合と比べて、コストの低減化が図られている。
The dielectric substrate corresponds to the
第2導体層14には、共振電極191a,191bと対向する領域を含むようにスロットを形成する。例えばエッチング法を用いてスロット部分の導体を除去する。
A slot is formed in the
スロットが形成された第2導体層14上には、誘電率の高い絶縁材料例えばエポキシ系樹脂を用いた絶縁膜を形成する。なお、絶縁膜は、ベース基板の両面側に形成しても良い。この場合、第1導体層12上に形成された絶縁膜によって第1導体層12を保護することができる。絶縁膜形成後、第2導体層14上に形成された絶縁膜を、第2導体層14が露出するまで研磨する。これにより、第2誘電体層15を形成できるとともに、第2導体層14と第2誘電体層15との段差がなくなり、ビルドアップ形成面として用いられる平坦化面を形成できる。
An insulating film using an insulating material having a high dielectric constant, such as an epoxy resin, is formed on the
ビルドアップ形成面上には、第3誘電体層16が積層され、この第3誘電体層16上に、薄膜形成技術や厚膜形成技術によって、コンデンサや共振電極が形成される。この第3誘電体層16は、低誘電損失(低tanδ)の材料、すなわち高周波特性に優れた有機材料により形成されていることが好ましく、また、耐熱性及び耐薬品性を有する有機材料により形成されていることが好ましい。このような有機材料としては、例えばベンゾシクブテン(BCB)や、ポリイミド、ポリノルボルネン(PNB)、液晶ポリマー(LCP)、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂等を挙げることができる。そして、第3誘電体層16は、このような有機材料を、例えばスピンコート法や、カーテンコート法、ロールコート法、ディップコート法等の塗布均一性及び膜厚制御に優れた方法を用いて、ビルドアップ形成面上に精度良く形成することができる。
A
次に、第3誘電体層16上に、例えばニッケルや銅等からなる導電膜を全面に亘って成膜する。その後、上述したように、フォトリソグラフィ技術を用いて、第3導体層17の導体パターンを形成する。すなわち、所定の形状にパターニングされたフォトレジストをマスクとして、この導電膜をエッチングすることによって、コンデンサ電極172a,172bを有する導体パターンとコンデンサ電極173とされる導体パターンと接地電極175とされる導体パターンを形成する。例えば硫酸銅溶液を用いた電解メッキにより、数μm程度の銅からなる導電膜を成膜してエッチングすることにより、コンデンサ電極172a,172b,173と接地電極175を形成する。また、第3誘電体層16にビア21を設けて、第2導体層14とコンデンサ電極172a,172bおよび接地電極175を接続する。
Next, a conductive film made of, for example, nickel or copper is formed on the
コンデンサ電極172a,172b,173や接地電極175が形成された第3誘電体層16上に、上述した有機材料からなる第4誘電体層18を形成した後に、例えばニッケルや銅等からなる導電膜を全面にわたって成膜する。その後、上述のようにフォトリソグラフィ技術を用いて、共振電極191a,191bやコンデンサ電極192a,192b、信号入力端子193a、信号出力端子193b、接地電極194を有する導体パターンと接地電極195とされる導体パターンを形成する。また、第4誘電体層18にビア21を設けて、第3導体層17のコンデンサ電極172a,172bと第4導体層19の接地電極194を接続し、第3導体層17の接地電極175と第4導体層19の接地電極195を接続する。
After the
このように、薄膜パターニング技術を使用することで共振電極の配線幅や配線間隔を従来よりも細くすることができる。例えば電極や誘電体層の厚さを10μm〜30μm程度と薄くして、共振電極の配線幅を5μm〜20μm程度、共振電極の間隔を5μmから20μm程度にすることができる。そのため、共振器の自己インダクタンスや相互インダクタンスMが大きくなり、共振電極の配線長を短くできる。すなわち、誘電体フィルタを小型化することが可能となる。また、共振電極と接地電極との間にコンデンサが追加されるので、このコンデンサの静電容量を調整することによって、通過域を所望の周波数に調整することができる。さらに、共振電極の間に設けたコンデンサを調整することによってトラップを入れることができるので、誘電体フィルタの阻止帯域周波数を調整することも可能となる。 As described above, by using the thin film patterning technique, the wiring width and the wiring interval of the resonance electrode can be made thinner than the conventional one. For example, the thickness of the electrode or dielectric layer can be reduced to about 10 μm to 30 μm, the wiring width of the resonance electrode can be set to about 5 μm to 20 μm, and the interval between the resonance electrodes can be set to about 5 μm to 20 μm. Therefore, the self-inductance and mutual inductance M of the resonator are increased, and the wiring length of the resonant electrode can be shortened. That is, the dielectric filter can be reduced in size. In addition, since a capacitor is added between the resonance electrode and the ground electrode, the pass band can be adjusted to a desired frequency by adjusting the capacitance of the capacitor. Furthermore, since a trap can be inserted by adjusting a capacitor provided between the resonant electrodes, it is possible to adjust the stop band frequency of the dielectric filter.
また、薄膜をもちいて積層基板を形成することから誘電体フィルタの薄型化も可能となる。例えば、200μm〜800μm程度の厚さのベース基板を用いて、このベース基板上にビルトアップ形成面を設けるものとする。さらに、このビルドアップ形成面上に導体層や誘電体層を積層して、共振電極やコンデンサが形成されている10μm〜30μm程度の厚さの積層基板を形成することで、薄型化された誘電体フィルタを構成できる。 In addition, since the multilayer substrate is formed using a thin film, the dielectric filter can be thinned. For example, a base substrate having a thickness of about 200 μm to 800 μm is used, and a built-up formation surface is provided on the base substrate. Furthermore, a conductor layer or a dielectric layer is laminated on the build-up formation surface to form a laminated substrate having a thickness of about 10 μm to 30 μm on which a resonance electrode and a capacitor are formed, thereby reducing the thickness of the dielectric. A body filter can be constructed.
ところで、共振電極の配線長とコンデンサの静電容量の関係には相関があり、共振電極の配線長を短くすると、静電容量の大きなコンデンサが必要となる。そのため、基板上の占有面積に対して静電容量が大きいコンデンサを用いるものとすれば、さらに誘電体フィルタを小型化することができる。 By the way, there is a correlation between the wiring length of the resonance electrode and the capacitance of the capacitor, and if the wiring length of the resonance electrode is shortened, a capacitor having a large capacitance is required. Therefore, if a capacitor having a large capacitance with respect to the occupied area on the substrate is used, the dielectric filter can be further downsized.
次に、第4誘電体層18を利用したコンデンサよりも、占有面積に対する静電容量が大きいコンデンサを用いる場合について説明する。図5は、誘電体フィルタの他の構成を示しており、コンデンサとして、例えば酸化タンタル(Ta2O5)を誘電体として用いた酸化タンタルコンデンサを用いている。また、図6は、酸化タンタルコンデンサ部分の一部断面概略図(図5のB−B’位置)である。
Next, a case where a capacitor having a larger capacitance with respect to the occupied area than a capacitor using the
酸化タンタルコンデンサは、一方の電極となるコンデンサ電極172a,172b,173上に窒化タンタル(TaN)膜17uを形成する。窒化タンタル膜17uは、CVD(Chemical Vapor Deposition)やスパッタリングあるいは蒸着法等によって形成できる。この窒化タンタル膜17uの表層部を陽極酸化して、高誘電率かつ低損失な高誘電体材料である酸化タンタル(Ta2O5)膜17tとする。さらに、酸化タンタル膜上に酸化タンタルコンデンサの他方の電極となる配線膜17sを形成して、この配線膜17sをコンデンサ電極192a,192b、共振電極191bと接続することで得られる。配線膜17sとコンデンサ電極192a,192b、共振電極191bの接続は、例えば配線膜の形成後に上述の第4誘電体層18を形成して、この第4誘電体層18にビア20,21を形成する際に、配線膜とコンデンサ電極192a,192b、共振電極191bを接続するためのビア22を設けるものとすれば良い。
In the tantalum oxide capacitor, a tantalum nitride (TaN)
コンデンサとして酸化タンタルコンデンサを用いた場合、第4誘電体層18を利用してコンデンサを形成する場合に比べて、同じ静電容量を得るときの占有面積が小さくなるため、誘電体フィルタを小型化できる。さらに、コンデンサは、高周波領域で用いられると、電極パターン等によって生じた残留インダクタンスとによって自己共振を起こし、コンデンサとしての働きがなくなる。このため、通過域よりも自己共振周波数を高くなるように設定すれば、通過域よりも高い周波数での阻止レベルを大きくすることが可能となる。
When a tantalum oxide capacitor is used as the capacitor, the area occupied when obtaining the same capacitance is reduced compared to the case where the capacitor is formed using the
さらに、上述の実施の形態では、共振電極191a,191bの一方の面側の第1導体層12を接地導体層としたが、ストリップラインと同様に、誘電体層を介して共振電極191a,191bの他方の面側にも接地導体層を設けて、積層基板内に電磁界を閉じこめる構造としても良い。
Further, in the above-described embodiment, the
このように、共振電極にオープンスタブを設けることで、伝送路の整合を図ることができ、所望の周波数での反射を少なくした誘電体フィルタを生成できる。すなわち、外部に整合回路を設ける必要がないことから、誘電体フィルタを安価に構成できる。また、共振電極と対向する領域を含むようにスロットを形成することで、接地電極と共振電極との間に他の信号配線パターン等が設けられることがないので、所望のフィルタ特性である小型の誘電体フィルタを得ることができる。また、スロット部分に誘電率の高い絶縁材料を用いて第2誘電体層15を構成しているので、波長短縮効果により共振電極の配線長を短縮できる。
Thus, by providing an open stub in the resonant electrode, it is possible to match the transmission path and generate a dielectric filter with less reflection at a desired frequency. That is, since it is not necessary to provide an external matching circuit, the dielectric filter can be configured at low cost. In addition, since the slot is formed so as to include the region facing the resonance electrode, no other signal wiring pattern or the like is provided between the ground electrode and the resonance electrode. A dielectric filter can be obtained. In addition, since the
さらに、薄膜パターニング技術を用いることで、共振電極の配線や間隔を小さくすることが可能となり、電磁界結合を強めて損失を低く抑えることができるとともに、精度の向上かつ薄型化が可能となる。また、コンデンサを内蔵していることから、外付けコンデンサ部品を用いる場合に比べて寄生容量等を抑えることができるとともに、外付け部品を少なくできるので、小型化や低コスト化も可能となる。 Furthermore, by using the thin film patterning technique, it is possible to reduce the wiring and interval of the resonance electrode, to increase the electromagnetic coupling, to suppress the loss, and to improve accuracy and reduce the thickness. In addition, since the capacitor is built in, parasitic capacitance and the like can be suppressed as compared with the case where an external capacitor component is used, and the number of external components can be reduced, so that downsizing and cost reduction are possible.
図7は、誘電体フィルタの実施例を示している。共振電極の配線長Lを600μm、共振電極の配線幅Wを50μm、共振電極の間隔Gを130μm、共振電極とスロット領域の端部との間隔Sを200μmとして、コンデンサC1,C2の静電容量を4.6pF、コンデンサC3の静電容量を3.7pF、スタブの幅pを240μm、長さdを40μmとしたとき、誘電体フィルタの通過特性は図8、反射特性は図9に示す実線のようになる。なお、図8および図9の破線は、スタブを設けていない場合の特性を示している。 FIG. 7 shows an embodiment of a dielectric filter. Resonance electrode wiring length L is 600 μm, resonance electrode wiring width W is 50 μm, the distance G between the resonance electrodes is 130 μm, and the distance S between the resonance electrode and the end of the slot region is 200 μm. Is 4.6 pF, the capacitance of the capacitor C3 is 3.7 pF, the width p of the stub is 240 μm, and the length d is 40 μm, the pass characteristic of the dielectric filter is shown in FIG. 8, and the reflection characteristic is shown in FIG. become that way. The broken lines in FIGS. 8 and 9 indicate the characteristics when no stub is provided.
この図8で示されているように、通過域が2.5GHzで、損失が−1.5dBと低損失の誘電体フィルタを構成できる。また、図9に示されているように、通過域の中心周波数における反射を−10dB以上改善することができる。 As shown in FIG. 8, a low-loss dielectric filter having a passband of 2.5 GHz and a loss of -1.5 dB can be configured. Further, as shown in FIG. 9, reflection at the center frequency of the pass band can be improved by -10 dB or more.
以上のように、本発明にかかる共振器および誘電体フィルタは、マイクロ波やミリ波等の高周波信号から所望の周波数の信号を通過させるときに有用であり、携帯電話や無線LAN,GPSなど高周波信号を用いる携帯用機器に好適である。 As described above, the resonator and the dielectric filter according to the present invention are useful when passing a signal of a desired frequency from a high-frequency signal such as a microwave or a millimeter wave, and a high-frequency such as a mobile phone, a wireless LAN, or a GPS. It is suitable for a portable device using a signal.
10・・・誘電体フィルタ、11・・・積層基板、12・・・第1導体層、13・・・第1誘電体層、14・・・第2導体層、15・・・第2誘電体層、16・・・第3誘電体層、17・・・第3導体層、18・・・第4誘電体層、19・・・第4導体層、20,21,22・・・ビア、172a,172b,173,192a,192b・・・コンデンサ電極、174,175,194,195・・・接地電極、191a,191b・・・共振電極、191a-s,191b-s・・・オープンスタブ、193a・・・信号入力端子、193b・・・信号出力端子
DESCRIPTION OF
Claims (11)
前記共振電極に、オープンスタブを他の共振電極側に突出させて設けた
ことを特徴とする共振器。 A ground conductor layer is formed on one side of a laminated substrate formed by laminating a plurality of dielectric layers and conductor layers, one end being a short-circuited end connected to the ground conductor layer and the other end being an open end A resonance pattern conductor layer having a pair of parallel resonance electrodes is provided to face the ground conductor layer through the dielectric layer, and the open end side of one of the resonance electrodes is used as a signal input terminal, and the other In the resonator using the open end side of the resonance electrode as a signal output terminal,
A resonator having an open stub protruding from the resonance electrode toward the other resonance electrode.
ことを特徴とする請求項1記載の共振器。 A first capacitor having a multilayer structure in which one terminal is connected to the ground conductor layer and the other terminal is connected to the signal input terminal or a resonance electrode using the open end side as the signal input terminal, and one terminal is 2. A second capacitor having a multilayer structure connected to the ground conductor layer and having the other terminal connected to the signal output terminal or a resonance electrode using the open end side as the signal output terminal is provided. 1. The resonator according to 1.
前記第2コンデンサの他方の端子は、開放端側を前記信号出力端子として用いる共振電極と接続し、
前記オープンスタブは、前記第1および第2コンデンサの他方の端子の接続位置に設けた
ことを特徴とする請求項2記載の共振器。 The other terminal of the first capacitor is connected to a resonance electrode using the open end side as the signal input terminal,
The other terminal of the second capacitor is connected to a resonance electrode using the open end side as the signal output terminal,
The resonator according to claim 2, wherein the open stub is provided at a connection position of the other terminal of the first and second capacitors.
ことを特徴とする請求項2記載の共振器。 The resonator according to claim 2, wherein the first and second capacitors are capacitors using tantalum oxide as a dielectric.
ことを特徴とする請求項1記載の共振器。 The resonator according to claim 1, wherein a slot is formed in the conductor layer located between the ground conductor layer and the resonance pattern conductor layer so as to include a region facing the resonance electrode.
前記共振電極に、オープンスタブを他の共振電極側に突出させて設けた
ことを特徴とする誘電体フィルタ。 A ground conductor layer is formed on one side of a laminated substrate formed by laminating a plurality of dielectric layers and conductor layers, one end being a short-circuited end connected to the ground conductor layer and the other end being an open end A resonance pattern conductor layer having a pair of parallel resonance electrodes is provided to face the ground conductor layer through the dielectric layer, and the open end side of one of the resonance electrodes is used as a signal input terminal, and the other In the dielectric filter that uses the open end side of the resonance electrode as a signal output terminal, passes a signal in a desired frequency band from the signal input to the signal input terminal, and outputs the signal from the signal output terminal.
A dielectric filter characterized in that an open stub is provided on the resonance electrode so as to protrude toward the other resonance electrode.
前記第1および第2コンデンサの静電容量を調整して、前記信号入力端子に入力された信号から所望の周波数帯の信号を通過させて前記信号出力端子から出力させる
ことを特徴とする請求項6記載の誘電体フィルタ。 A first capacitor having a multilayer structure in which one terminal is connected to the ground conductor layer and the other terminal is connected to the signal input terminal or a resonance electrode using the open end side as the signal input terminal, and one terminal is A second capacitor having a multilayer structure connected to the ground conductor layer and connected to the resonance electrode using the other terminal as the signal output terminal or the open end side as the signal output terminal;
The capacitance of the first and second capacitors is adjusted, and a signal in a desired frequency band is passed from the signal input to the signal input terminal and output from the signal output terminal. 6. The dielectric filter according to 6.
前記第2コンデンサの他方の端子は、開放端側を前記信号出力端子として用いる共振電極と接続し、
前記オープンスタブは、前記第1および第2コンデンサの他方の端子の接続位置に設けた
ことを特徴とする請求項7記載の誘電体フィルタ。 The other terminal of the first capacitor is connected to a resonance electrode using the open end side as the signal input terminal,
The other terminal of the second capacitor is connected to a resonance electrode using the open end side as the signal output terminal,
8. The dielectric filter according to claim 7, wherein the open stub is provided at a connection position of the other terminal of the first and second capacitors.
前記第3コンデンサの静電容量を調整して、前記信号入力端子に入力された信号に対して阻止する周波数帯を設定する
ことを特徴とする請求項7記載の誘電体フィルタ。 One terminal is connected to the resonance electrode using the signal input terminal or the open end side as the signal input terminal, and the other terminal is connected to the resonance electrode using the signal output terminal or the open end side as the signal output terminal. A third capacitor having a multilayer structure is provided,
The dielectric filter according to claim 7, wherein a frequency band for blocking a signal input to the signal input terminal is set by adjusting a capacitance of the third capacitor.
ことを特徴とする請求項9記載の誘電体フィルタ。 The dielectric filter according to claim 9, wherein the first to third capacitors are capacitors using tantalum oxide as a dielectric.
ことを特徴とする請求項6記載の誘電体フィルタ。
7. The dielectric filter according to claim 6, wherein a slot is formed in the conductor layer located between the ground conductor layer and the resonance pattern conductor layer so as to include a region facing the resonance electrode. .
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