(57)【要約】【課題】帯域通過フィルタを所望のフィルタ特性で小型化する。【解決手段】誘電体層と導体層が複数積層された積層基板の一方の面側に接地導体層を形成し、一端が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共振電極パターン１６１a，１６１bを有する共振パターン導体層を、誘電体層を介して接地導体層と対向して設ける。共振電極の開放端側を入出力端子ＴＰa，ＴＰbと接続し、一方の入出力端子ＴＰa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他方の入出力端子ＴＰbから出力させる。接地導体層と接続される接地パターン１８１からスタブ状あるいはＴ字状に突出させた特性修正パターン１８２を、共振電極パターン１６１a，１６１b上に誘電体層を介して複数設けるものとし、所望のフィルタ特性となるように、特性修正パターン１８２を選択的に接地パターン１８１から切り離す。【選択図】        図２
2006005798.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、前記共振電極の開放端側を入出力端子と接続し、一方の前記入出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他方の前記入出力端子から出力する帯域通過フィルタにおいて、
前記接地導体層と接続される接地パターンからスタブ状あるいはＴ字状に突出させた特性修正パターンを、前記共振電極上に誘電体層を介して１あるいは複数設けた
ことを特徴とする帯域通過フィルタ。
【請求項２】
複数の前記特性修正パターンを、それぞれスイッチを介在させて突出させるものとし、前記スイッチを制御して前記接地パターンと接続される前記特性修正パターンを選択可能とした
ことを特徴とする請求項１記載の帯域通過フィルタ。
【請求項３】
前記共振電極の開放端にコンデンサの一方の端子を接続し、該コンデンサの他方の端子を接地した
ことを特徴とする請求項１記載の帯域通過フィルタ。
【請求項４】
前記共振電極の開放端と該開放端に接続される前記入出力端子との間にコンデンサを設けた
ことを特徴とする請求項１記載の帯域通過フィルタ。
【請求項５】
前記共振電極はミアンダ形状あるいはスパイラル形状に形成した
ことを特徴とする請求項１記載の帯域通過フィルタ。
【請求項６】
前記入出力端子間にインダクタを設けた
ことを特徴とする請求項５記載の帯域通過フィルタ。
【請求項７】
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、前記共振電極の開放端側を入出力端子と接続し、一方の前記入出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他方の前記入出力端子から出力する帯域通過フィルタにおいて、
前記接地導体層と接続される接地パターンからスタブ状あるいはＴ字状に突出させた特性修正パターンを、前記共振電極上に誘電体層を介して複数設けるものとし、
所望のフィルタ特性となるように、前記特性修正パターンを選択的に前記接地パターンから切り離す
ことを特徴とするフィルタ特性設定方法。
【請求項８】
前記複数の特性修正パターンを、それぞれスイッチを介在させて突出させるものとし、前記スイッチを制御して前記特性修正パターンを前記接地パターンから切り離す
ことを特徴とする請求項７記載のフィルタ特性設定方法。
【請求項９】
前記共振電極の開放端にコンデンサの一方の端子を接続し、該コンデンサの他方の端子を接地して、前記フィルタ特性における通過帯域の中心周波数を設定する
ことを特徴とする請求項７記載のフィルタ特性設定方法。
【請求項１０】
前記共振電極の開放端と該開放端と接続される前記入出力端子との間にコンデンサを設け、該コンデンサの静電容量を調整して、前記フィルタ特性における阻止帯域のノッチ周波数を調整する
ことを特徴とする請求項７記載のフィルタ特性設定方法。
【請求項１１】
前共振電極はミアンダ形状あるいはスパイラル形状に形成して、前記入出力端子間にインダクタを設け、該インダクタのインダクタンスを可変して、前記フィルタ特性における通過帯域を調整する
ことを特徴とする請求項７記載のフィルタ特性設定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は帯域通過フィルタとフィルタ特性設定方法に関する。詳しくは、共振電極を用いて形成された帯域通過フィルタにおいて、接地導体層と接続される接地パターンからスタブ状あるいはＴ字状に突出させた特性修正パターンを、共振電極上に誘電体層を介して複数設けるものとし、特性修正パターンを選択的に接地パターンから切り離すことでフィルタ特性を所望のフィルタ特性に近づけるものである。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
このような、通信システムで用いる機器には、低域通過フィルタ（ＬＰＦ）、高域通過フィルタ（ＨＰＦ）、および帯域通過フィルタ（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。
【０００４】
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。
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−２５２７１６号公報
【特許文献２】特開２００２−３３４８０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、一対の平行する導体パターンを電磁界結合させて帯域通過フィルタを形成する場合、所望のフィルタ特性が得られるように予め電磁界解析を行い帯域通過フィルタの設計が行われている。しかし、帯域通過フィルタの小型化のため、導体パターンが微細化されると電磁界解析の精度が十分でなくなり、解析結果に基づいて帯域通過フィルタを設計しても所望のフィルタ特性を得ることが出来ない場合が生じてしまう。また、フィルタ特性のばらつきが大きいと、所望のフィルタ特性の帯域通過フィルタを容易に生成することが困難となってしまう場合が生ずる。このような場合、帯域通過フィルタを設定し直さなければならず、ＴＡＴ(Turn Around Time)が長くなってしまう。また、フィルタ特性が所望の特性となるように整合回路を追加するものとした場合、回路規模が大きくなり帯域通過フィルタの小型化が困難となってしまう。さらに、整合回路で損失を生ずることから、損失の少ない帯域通過フィルタを得ることができない。
【０００７】
そこで、この発明では、所望のフィルタ特性で小型化が可能な帯域通過フィルタおよびフィルタ特性設定方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係る帯域通過フィルタは、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共振電極を有する共振パターン導体層が誘電体層を介して接地導体層と対向して設けられて、共振電極の開放端側を入出力端子と接続し、一方の入出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他方の入出力端子から出力する帯域通過フィルタにおいて、接地導体層と接続される接地パターンからスタブ状あるいはＴ字状に突出させた特性修正パターンを、共振電極上に誘電体層を介して１あるいは複数設けたものである。
【０００９】
また、フィルタ特性設定方法は、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共振電極を有する共振パターン導体層が誘電体層を介して接地導体層と対向して設けられて、共振電極の開放端側を入出力端子と接続し、一方の入出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他方の入出力端子から出力する帯域通過フィルタにおいて、接地導体層と接続される接地パターンからスタブ状あるいはＴ字状に突出させた特性修正パターンを、共振電極上に誘電体層を介して複数設けるものとし、所望のフィルタ特性となるように、特性修正パターンを選択的に接地パターンから切り離すものである。
【００１０】
この発明においては、共振電極の開放端にはコンデンサの一方の端子が接続されて、このコンデンサの他方の端子は接地される。このコンデンサと共振電極の線路長に基づき、フィルタ特性における通過帯域の中心周波数が設定される。共振電極の開放端と該開放端と接続される入出力端子との間にはコンデンサが設けられて、このコンデンサの静電容量を調整して、フィルタ特性における阻止帯域のノッチ周波数が調整される。共振電極がミアンダ形状あるいはスパイラル形状に形成されて、共振電極の開放端側に接続される入出力端子間にはインダクタが設けられ、このインダクタのインダクタンスを可変して、フィルタ特性における通過帯域が調整される。また、接地導体層と接続される接地パターンからスタブ状あるいはＴ字状に突出させた特性修正パターンが、共振電極上に誘電体層を介して１あるいは複数設けられる。また、特性修正パターンは、それぞれスイッチを介在させて突出される。このスイッチを制御することによりあるいは特性修正パターンを切断することで特性修正パターンが選択的に接地パターンから切り離される。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、接地導体層と接続される接地パターンからスタブ状あるいはＴ字状に突出させた特性修正パターンが、共振電極上に誘電体層を介して複数設けられて、所望のフィルタ特性となるように、特性修正パターンが選択的に接地パターンから切り離される。このように特性修正パターンを選択的に接地パターンから切り離してフィルタ特性を修正できることから、帯域通過フィルタを設定し直したり整合回路を追加する必要がなく、ＴＡＴが短く小型化された帯域通過フィルタを容易に提供できる。また、所望のフィルタ特性を得ることが出来ない不良品の発生も少なくできる。
【００１２】
複数の特性修正パターンは、それぞれスイッチを介在させて突出させており、このスイッチを制御して特性修正パターンが接地パターンから切り離される。このため、フィルタ特性の修正を容易に行うことができ、帯域通過フィルタの組み込み後もフィルタ特性を修正することが可能となる。
【００１３】
また、共振電極の開放端にコンデンサの一方の端子が接続されて、このコンデンサの他方の端子が接地されて、フィルタ特性における通過帯域の中心周波数が設定される。このように、共振電極の開放端と接地間にコンデンサを接続することで、共振電極の長さが通過帯域の中心周波数の１／４波長より短くとも、所望のフィルタ特性を得ることができる。また、コンデンサの静電容量がばらつきを生じても、特性修正パターンを選択的に接地パターンから切り離して、所望のフィルタ特性となるようにフィルタ特性を修正でき、所望のフィルタ特性を得ることが出来ない不良品の発生も少なくできる。
【００１４】
また、共振電極の開放端と該開放端と接続される入出力端子との間にコンデンサが設けられて、このコンデンサの静電容量を調整して、フィルタ特性における阻止帯域のノッチ周波数が調整される。このため、阻止帯域での減衰量を大きくできる。
【００１５】
さらに、共振電極はミアンダ形状あるいはスパイラル形状に形成されるとともに、入出力端子間にインダクタが設けられて、このインダクタのインダクタンスを可変して、フィルタ特性における通過帯域が調整される。このため、帯域通過フィルタを更に小型化でき、所望のフィルタ特性を得ることもできる。また、インダクタンスのばらつき等を生じても、特性修正パターンを選択的に接地パターンから切り離して、所望のフィルタ特性となるようにフィルタ特性を修正でき、所望のフィルタ特性を得ることが出来ない不良品の発生も少なくできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図を参照しながら、この発明の実施の形態について説明する。図１は、帯域通過フィルタ１０の等価回路を示している。帯域通過フィルタ１０の共振電極ＰＲaは、一端が接地されており、他端はコンデンサ３２aを介して入出力端子ＴＰaと接続されている。また、共振電極ＰＲaには、コンデンサ３１aが並列接続されている。帯域通過フィルタ１０の共振電極ＰＲbは、一端が接地されており、他端はコンデンサ３２bを介して入出力端子ＴＰbと接続されている。また、共振電極ＰＲbには、コンデンサ３１bが並列接続されている。この共振電極ＰＲaと共振電極ＰＲbは、マイクロストリップあるいはストリップラインで構成されており、電磁界結合を生じるように平行して並べて設けられる。
【００１７】
この帯域通過フィルタ１０の入出力端子ＴＰaから信号ＲＦinを入力すると、信号ＲＦinに対してフィルタ処理が行われて、フィルタ処理後の信号ＲＦoutが入出力端子ＴＰbから出力される。ここで、フィルタ特性における通過帯域の中心周波数は、共振電極ＰＲa，ＰＲbの長手方向の長さＲＬとコンデンサ３１a，３１bの静電容量Ｃ１に基づいて設定される。また、コンデンサ３２a，３２bの静電容量Ｃ２を調整することによって阻止帯域のノッチ周波数を調整して、阻止帯域での減衰量を大きくできる。例えば、静電容量Ｃ１，Ｃ２を大きくすると、共振電極ＰＲa，ＰＲbを用いて構成される共振器の共振周波数やノッチ周波数が低周波側に移動することから、帯域通過フィルタ１０の通過帯域を低周波側に移動させることができる。また、静電容量Ｃ１，Ｃ２を小さくすると、共振周波数やノッチ周波数が高周波側に移動することから、帯域通過フィルタ１０の通過帯域を高周波側に移動させることができる。また、阻止帯域のノッチ周波数を通過帯域よりも僅かに高い周波数あるいは低い周波数とすることにより、通過帯域よりも高い周波数あるいは低い周波数での減衰量を大きくしてフィルタ特性を急峻にできる。
【００１８】
また、共振電極ＰＲa，ＰＲbをミアンダ形状に形成すれば、帯域通過フィルタ１０のサイズを大きくしなくとも、共振電極ＰＲa，ＰＲbの長さＲＬを大きくできるので、低い周波数帯の信号を通過させることが可能となる。しかし、共振電極ＰＲa，ＰＲbをミアンダ形状とした場合、共振電極ＰＲa，ＰＲbが直線形状に形成されている場合に比べて電磁界結合が弱く共振器のＱ値が低くなる。このため、入出力端子ＴＰaと入出力端子ＴＰbとの間にインダクタ３３を設けることで、共振電極ＰＲa，ＰＲbをミアンダ形状にしたことによるＱ値の低下の影響を軽減させる。さらに、インダクタ３３のインダクタンスＬ１を調整することによって通過帯域を調整できる。例えば後述する実施例のように帯域幅等を調整できる。
【００１９】
このように構成された帯域通過フィルタ１０では、小型化のために半導体プロセスを用いて共振電極やコンデンサ３１a，３１b等を形成する。また、半導体プロセスを用いるためＴＡＴが長くなることから、コンデンサ３２a，３２bやインダクタ３３としてチップ部品を用い、チップ部品を載せ替えることで帯域通過フィルタ１０を大きくすることなくフィルタ特性の設定を容易かつ速やかに行うことができるものとする。
【００２０】
ところで、チップ部品を載せ替えてフィルタ特性の設定を行う場合、チップ部品の載せ替えだけではフィルタ特性を所望のフィルタ特性とすることができない場合が生ずる。また、半導体プロセスを用いて形成されたコンデンサやチップ部品等の特性ばらつきによってもフィルタ特性が変わってしまう。このため、フィルタ特性を変化させる特性修正パターンを設けて、チップ部品の載せ替えただけでは所望のフィルタ特性を得ることができない場合に、この特性修正パターンを利用してフィルタ特性を所望のフィルタ特性に近づける。
【００２１】
図２は、マイクロストリップを用いた帯域通過フィルタ１０の構成を示す平面図、図３は図２に示す帯域通過フィルタ１０のＡ−Ａ'位置の断面概略図、図４は帯域通過フィルタ１０の分解斜視図を示している。第１誘電体層（絶縁層）１２の裏面側には、接地導体層としての第１導体層１１が形成されており、表面側には第２導体層１３が形成されている。また、第１誘電体層１２には、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）１２１が設けられて、ビア１２１によって第１導体層１１と第２導体層１３が電気的に接続される。
【００２２】
第２導体層１３上には、ビルドアップ形成面として用いられる平坦化面を形成するための第３誘電体層１５が形成されて、この第３誘電体層１５上に共振パターン導体層である第３導体層１６が形成される。また、第３誘電体層１５には、ビア１５１が設けられて、ビア１５１によって第２導体層１３と第３導体層１６が電気的に接続される。
【００２３】
第３導体層１６は、共振電極ＰＲaとなる共振電極パターン１６１a、共振電極ＰＲbとなる共振電極パターン１６１b、接地パターン１６２で構成される。また、第３導体層１６の接地パターン１６２上にはコンデンサ３１a，３１bが形成される。共振電極パターン１６１aと共振電極パターン１６１bは、ミアンダ形状とされており、電磁界結合を生じるように所定の間隔を隔てて平行かつ線対称となるように並べて設けられている。また、共振電極パターン１６１a，１６１bの一端は接地パターン１６２と接続されており、他方は開放端とされている。
【００２４】
コンデンサ３１a，３１bが形成された第３導体層１６上には、第４誘電体層１７を介して第４導体層１８が形成される。第４導体層１８は、接地パターン１８１、共振電極パターン１６１a，１６１bの並び方向に接地パターン１８１からスタブ状に突出させた１あるいは複数の特性修正パターン１８２、共振電極ＰＲaとコンデンサ３１a，３２aを接続する接続パターン１８３a、共振電極ＰＲbとコンデンサ３１b，３２bを接続する接続パターン１８３b、コンデンサ３２aとインダクタ３３と入出力端子ＴＰaを接続する接続パターン１８４a、コンデンサ３２bとインダクタ３３と入出力端子ＴＰbを接続する接続パターン１８４b、およびフィルタ特性を測定するために用いるプローブを接続するためのプローブ接地パターン１８５a〜１８５eで構成されている。
【００２５】
第３導体層１６における共振電極パターン１６１aの開放端は、第４誘電体層１７に設けられているビア１７２aによって、第４導体層１８の接続パターン１８３aと接続される。同様に、共振電極パターン１６１bの開放端は、ビア１７２bによって接続パターン１８３bと接続される。また、第３導体層上に形成されたコンデンサ３１aの第４誘電体層１７側に設けられている配線膜３１１sは、第４誘電体層１７に設けられたビア１７３aによって、第４導体層１８の接続パターン１８３aと接続される。同様に、コンデンサ３１bの配線膜３１１sは、ビア１７３bによって接続パターン１８３bと接続される。
【００２６】
さらに、第４誘電体層１７のビア１７１によって、第３導体層１６の接地パターン１６２と第４導体層１８の接地パターン１８１およびプローブ接地パターン１８５a〜１８５eが接続される。
【００２７】
なお、第１導体層１１と共振電極パターン１６１a，１６１bが形成されている第３導体層１６との間に位置する導体層、すなわち第２導体層１３には、共振電極パターン１６１a，１６１bやコンデンサ３１a，３１bが形成される領域、接続パターン１８３a，１８３b，１８４a，１８４bを含むようにスロットを設定して、このスロットに第２誘電体層１４を設ける。このように、スロットを設けることで、共振電極パターン１６１a，１６１bと第１導体層１１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パターン１６１a，１６１b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。
【００２８】
第４導体層１８の接続パターン１８３aと接続パターン１８４a上にはコンデンサ３２aが載置されて、コンデンサ３２aの一方の端子が接続パターン１８３aに接続され、他方の端子が接続パターン１８４aに接続される。同様に、接続パターン１８３bと接続パターン１８４b上にコンデンサ３２bが載置されて、コンデンサ３２bの一方の端子が接続パターン１８３bに接続され、他方の端子が接続パターン１８４bに接続される。また、接続パターン１８４aと接続パターン１８４b上にインダクタ３３が載置されて、インダクタ３３の一方の端子が接続パターン１８４aに接続され、他方の端子が接続パターン１８４bに接続される。
【００２９】
次に、帯域通過フィルタ１０の生成手順を説明する。帯域通過フィルタ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（絶縁）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。
【００３０】
ベース基板の一方の導体層を第１導体層１１、他方の導体層を第２導体層１３とする。この第１導体層１１と第２導体層１３は、例えば第１誘電体層１２に設けられたビア１２１によって電気的に接続する。ビア１２１は、第１誘電体層１２の一部に、この第１誘電体層１２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。
【００３１】
第１誘電体層１２は、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、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１２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１２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。
【００３２】
第２導体層１３には、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。このスロットが形成された第２導体層１３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。絶縁膜形成後、第２導体層１３上に形成された絶縁膜を、第２導体層１３が露出するまで研磨する。これにより、スロットの領域に第２誘電体層１４を形成できるとともに、第２導体層１３と第２誘電体層１４との段差がなくなる。この第２導体層１３と第２誘電体層１４上に、ビルドアップ形成面として用いられる平坦化面を形成するための第３誘電体層１５が形成される。
【００３３】
第３誘電体層１５上には、半導体プロセスで用いられる薄膜形成技術や厚膜形成技術によって、第３導体層１６およびコンデンサ３１a，３１bが形成される。第３誘電体層１５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１５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。
【００３４】
次に、第３誘電体層１５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、フォトリソグラフィ技術等を用いて、第３導体層１６の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、共振電極パターン１６１a，１６１bや接地パターン１６２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、共振電極パターン１６１a，１６１bや接地パターン１６２を形成する。また、第３誘電体層１５にはビア１５１を設けておき、第３導体層１６の接地パターン１６２を第２導体層１３に接続する。
【００３５】
コンデンサ３１a，３１bは、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る。酸化タンタルコンデンサは、一方の電極となる接地パターン１６２上に窒化タンタル（ＴａＮ）膜を形成する。窒化タンタル膜は、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３１１sを形成する。
【００３６】
コンデンサ３１a，３１bが形成された第３導体層１６上には、上述した有機材料からなる第４誘電体層１７を形成する。次に、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したのち、上述のようにフォトリソグラフィ技術等を用いて、第４導体層１８の接地パターン１８１、特性修正パターン１８２、接続パターン１８３a，１８３b，１８４a、１８４b、プローブ接地パターン１８５a〜１８５eを形成する。また、第４誘電体層１７には、ビア１７１，１７２a，１７２b，１７３a，１７３bを設けておき第４導体層１８のパターンを第３導体層１６のパターンと接続する。
【００３７】
このように、共振電極パターン１６１a，１６１b上に特性修正パターン１８２を形成したとき、共振電極パターン１６１a，１６１bと特性修正パターン１８２によってコンデンサが構成されて、このときの等価回路は図５に示すものとなる。
【００３８】
次に、帯域通過フィルタの小型化が可能で所望のフィルタ特性を容易に得られるように、コンデンサ３２a，３２b，インダクタ３３としてチップ部品を用い、所望のフィルタ特性となるようにチップ部品の載せ替えを行う。さらに、特性修正パターン１８２を接地パターン１８１から選択的に切り離すことによりフィルタ特性を変化させて、フィルタ特性を所望のフィルタ特性に近づける。
【００３９】
次に、フィルタ特性の設定方法について説明する。フィルタ特性の設定は、帯域通過フィルタ１０が複数形成されている集合基板５の分割前に行うことで、フィルタ特性の設定を効率よく行うことができる。フィルタ特性の設定では、帯域通過フィルタ１０の第４導体層１８に形成されている接続パターンとプローブ接地パターンをプローブパッドとして、図６に示すようにプローブパッドにプローブ７０を接続する。その後、信号発生器から供給された信号の入力およびフィルタ処理後の信号の測定器への出力を、プローブ７０を介して行いフィルタ特性を測定する。このフィルタ特性の測定結果に基づいてチップ部品の載せ替えや特性修正パターン１８２の選択的切り離しを行う。
【００４０】
図７は、フィルタ特性の設定方法の手順を示している。図７Ａに示すように、共振電極パターン１６１a，１６１bやコンデンサ３１a，３１bおよび特性修正パターン１８２等が作り込まれている基板の接続パターン１８３aとプローブ接地パターン１８５aをプローブパッドとして、このプローブパッドにプローブ７１a（先端のフットプリントはＳＧ）を接続する。また、接地パターン１８３bとプローブ接地パターン１８５bをプローブパッドとしてプローブ７１b（先端のフットプリントはＳＧ）を接続する。この２つのプローブ７１a，７１bの一方を信号発生器、他方を測定器に接続して、フィルタ特性を測定する。このときの等価回路は、コンデンサ３２a，３２bとインダクタ３３が接続されていないことから図７Ｂに示すものとなる。
【００４１】
このフィルタ特性の測定結果に基づき、帯域通過フィルタ１０における通過帯域の中心周波数の設定を行う。例えば、図７Ｃに示すように、共振電極パターン１６１a，１６１bの接地側に位置する特性修正パターン１８２を接地パターン１８１から切り離すことで、帯域通過フィルタ１０における中心周波数の設定を行う。この特性修正パターン１８２の切り離しは、レーザーやカッター等を用いて行う。
【００４２】
次に、図７Ｄに示すように、コンデンサ３２a，３２bを載置したのち、プローブ接地パターン１８５cと接続パターン１８４aとプローブ接地パターン１８５dをプローブパッドとしてプローブ７２a（先端のフットプリントはＧＳＧ）を接続する。また、プローブ接地パターン１８５cと接続パターン１８４bとプローブ接地パターン１８５eをプローブパッドとしてプローブ７２b（先端のフットプリントはＧＳＧ）を接続する。この２つのプローブ７２a，７２bの一方を信号発生器、他方を測定器に接続して、フィルタ特性を測定する。この測定結果に基づき、帯域通過フィルタ１０における阻止帯域のノッチ周波数が最適となるようにコンデンサ３２a，３２bの載せ替えを行う。このときの等価回路は、コンデンサ３２a，３２bが接続されて、１つの特性修正パターン１８２が図７Ｃに示すように接地パターン１８１から切り離されているので図７Ｅに示すものとなる。
【００４３】
さらに、コンデンサ３２a，３２bの載せ替え完了後、フィルタ特性の測定結果に基づき、特性修正パターン１８２を利用してノッチ周波数を更に最適な周波数に近づける。例えば、図７Ｆに示すように、共振電極パターン１６１a，１６１bの接地側から２番目に位置する特性修正パターン１８２を接地パターン１８１から選択的に切り離すことで、ノッチ周波数を更に最適な周波数に近づける。
【００４４】
次に、図７Ｇに示すように、インダクタ３３を載置したのち、接続パターン１８４aとプローブ接地パターン１８５dをプローブパッドとしてプローブ７３a（先端のフットプリントはＳＧ）を接続する。また、接続パターン１８４bとプローブ接地パターン１８５eをプローブパッドとしてプローブ７３b（先端のフットプリントはＳＧ）を接続する。この２つのプローブ７３a，７３bの一方を信号発生器、他方を測定器に接続して、フィルタ特性を測定する。この測定結果に基づき、帯域通過フィルタ１０における通過帯域の中心周波数や帯域幅が最適となるようインダクタ３３の載せ替えを行う。このときの等価回路は、インダクタ３３が接続されて、２つの特性修正パターン１８２が図７Ｆに示すように接地パターン１８１から切り離されているので図７Ｈに示すものとなる。
【００４５】
さらに、インダクタ３３の載せ替え完了後、フィルタ特性の測定結果に基づき、特性修正パターン１８２を利用して通過帯域の中心周波数や帯域幅を更に最適な状態に近づける。例えば、図７Ｉに示すように、共振電極パターン１６１a，１６１bの開放端に位置する特性修正パターン１８２を接地パターン１８１から切り離すことで、帯域通過フィルタ１０のフィルタ特性を所望のフィルタ特性に近づける。
【００４６】
なお、図７に示すフィルタ特性の設定方法では、コンデンサ３２a，３２bやインダクタ３３の載置前や載置後に、その都度、特性修正パターン１８２を接地パターン１８１から選択的に切り離す処理を行うものとした。しかし、所望のフィルタ特性に近づけることができれば、コンデンサ３２a，３２bとインダクタ３３の載置後に、特性修正パターン１８２を接地パターン１８１から選択的に切り離す処理を行うものとしても良い。
【００４７】
このように、特性修正パターン１８２を接地パターン１８１から選択的に切り離すことでフィルタ特性を修正可能とすることにより、チップ部品の載せ替えのみを行う場合に比べてフィルタ特性を所望のフィルタ特性に近づけることができる。また、チップ部品等の特性ばらつきが生じても、特性修正パターン１８２を利用してフィルタ特性を所望のフィルタ特性に近づけることができる。さらに、特性修正パターンを選択的に接地パターンから切り離してフィルタ特性を修正できることから、帯域通過フィルタを設計し直したり整合回路を追加する必要がなく、ＴＡＴが短く小型化された帯域通過フィルタを容易に提供できる。また、所望のフィルタ特性を得ることが出来ない不良品の発生も少なくできる。
【００４８】
さらに、共振電極パターン１６１a，１６１bの開放端と接地間にコンデンサ３１a，３１bが接続されているので、共振電極パターン１６１a，１６１bの長さが通過帯域の中心周波数の１／４波長より短くとも、所望のフィルタ特性を得ることができる。また、共振電極パターン１６１a，１６１bはミアンダ形状あるいはスパイラル形状に形成されるとともに、入出力端子間にインダクタが設けられて、このインダクタのインダクタンスを可変して、フィルタ特性における通過帯域が調整されるので、帯域通過フィルタを更に小型化でき、所望のフィルタ特性を得ることもできる。
【００４９】
ところで、特性修正パターン１８２は、共振電極パターン１６１a，１６１b上に設けられて、一端が開放端で他端が接地されていれば良く、上述の形態のように接地パターン１８１からスタブ状に１あるいは複数突出させた形状に限られるものではない。例えば図８に示すように、接地パターン１８１からＴ字状の特性修正パターンを１あるいは複数突出させても良い。
【００５０】
さらに、図９に示すように特性修正パターン１８２を接地パターン１８１から切り離して形成し、接地パターン１８１と特性修正パターン１８２を接続状態あるいは非接続状態とするスイッチ４１を設けるものとしても良い。この場合、スイッチ４１の一方接点端子が接地パターン１８１に接続され、他方の接点端子が特性修正パターン１８２に接続される。また、スイッチ４１の制御端子が駆動信号パターン１８７と接続されて、駆動信号パターン１８７を介して供給された駆動信号圧によってスイッチ４１の接点端子間が接続状態あるいは非接続状態とされる。
【００５１】
スイッチ４１は、ＭＥＭＳ(Micro Electro Mechanical System)スイッチ素子やガリウムヒ素(ＧａＡｓ)を用いて構成された広帯域スイッチＭＭＩＣ(Monolithic microwave Integrated Circuit)を使用することで、帯域通過フィルタ１０のサイズが大きくなってしまうことを防止できる。
【００５２】
図１０は、ＭＥＭＳスイッチ素子の要部概略構成、図１１は図１０におけるＢ−Ｂ’位置での断面概略図である。ＭＥＭＳスイッチ素子は、第１及び第２の制御電極パターン５０１，５０２、第１及び第２の固定接点電極パターン５０３，５０４が互いに絶縁された状態で形成された基板５１と、基板５１上で第１の制御電極パターン５０１の位置に一端が固定されることにより片持ち状態で支持された可撓性を有する薄板状の誘電体材料からなるカンチレバー５２からなる。
【００５３】
カンチレバー５２には、第１の制御電極パターン５０１に電気的に接続され第２の制御電極パターン５０２に対向する位置まで延設された対向電極パターン５２１が設けられている。また、カンチレバー５２の自由端側に第１及び第２の固定接点電極パターン５０３，５０４の両方に対向する可動切片５２２が設けられている。
【００５４】
このような構造のＭＥＭＳスイッチ素子５０では、第１及び第２の制御電極パターン５０１，５０２間に印加される駆動電圧により、第１の制御電極パターン５０１に接続されている対向電極パターン５２１と第２の制御電極パターン５０２間で静電的な吸引力が発生される。そして、この吸引力によって、片持ち支持構造のカンチレバー５２が撓み、自由端に設けられている可動切片５２２が第１及び第２の固定接点電極パターン５０３，５０４に当接することにより、第１及び第２の固定接点電極パターン５０３，５０４間は接続状態とされる。また、駆動電圧の印加が停止されて、第１の制御電極パターン５０１に接続されている対向電極パターン５２１と第２の制御電極パターン５０２間で静電的な吸引力の発生が終了すると、片持ち支持構造のカンチレバー５２が初期状態に戻り、自由端に設けられている可動切片５２２は、第１及び第２の固定接点電極パターン５０３，５０４から離れて、固定接点電極パターン５０３，５０４間は非接続状態とされる。このため、例えば第１の固定接点電極パターン５０３を特性修正パターン１８２、第２の固定接点電極パターン５０４と第１の制御電極パターンを接地パターン１８１、第２の制御電極パターン５０２を駆動信号パターン１８７にそれぞれ接続すれば、駆動信号パターン１８７から供給された駆動電圧によって、特性修正パターン１８２を接地状態あるいは非接地状態とすることができることから、スイッチ４１によって特性修正パターン１８２を接地パターン１８１から選択的に切り離すことができる。このように、スイッチ４１を制御して接地パターン１８１から特性修正パターン１８２を切り離すことができるので、特性修正パターン１８２の切り離しを容易に行うことができる。また、フィルタ特性の修正を容易に行うことができる。さらに、帯域通過フィルタの組み込み後もフィルタ特性を修正することが可能となる。
【実施例】
【００５５】
図１２は、帯域通過フィルタ１０の実施例を示している。共振電極パターン１６１a，１６１bにおける長さＴＬを５００μm、共振電極パターン１６１a，１６１bの配線幅Ｗを５０μｍ、ミアンダ形状とされた共振電極パターン１６１a，１６１bのパターン間隔Ｓを１１０μｍ、共振電極パターン１６１a（１６１b）からスロット端まで幅ＳＬ1を２００μｍ、幅ＳＬ2を３００μｍ、幅ＳＬ3を５０μｍ、特性修正パターン１８２の先端と接地パターン１８１とのギャップ幅ＧＰ1と隣接する特性修正パターン１８２までのギャップ幅ＧＰ2を５０μｍ、特性修正パターン１８２のパターン幅ＷＧを７０μｍとする。また、第１導体層１１及び第２導体層１３は厚さ２０μｍ、第３導体層１６は厚さ３μｍ、第４導体層１８は厚さ１０μｍ、第１誘電体層１２は厚さ４００μｍで誘電率３．１、第２誘電体層１４は厚さ２０μｍで誘電率３．８、第３誘電体層１５と第４誘電体層１７は厚さ１１μｍで誘電率２．６とする。なお、導体層や誘電体層が積層された基板の両面には、厚さ２０μｍで誘電率４．３のレジスト層を設けるものとする。
【００５６】
このように構成された帯域通過フィルタ１０において、コンデンサ３１a，３１bの静電容量Ｃ１を８ｐＦ、コンデンサ３２a，３２bの静電容量Ｃ２を２０ｐＦ、インダクタ３３のインダクタンスＬ１を５．５ｎＨとすると、フィルタ特性は図１３の実線で示す特性となる。また、コンデンサ３１a，３１bの静電容量Ｃ１を８ｐＦ、コンデンサ３２a，３２bの静電容量Ｃ２を１５ｐＦ、インダクタ３３のインダクタンスＬ１を４．５ｎＨとすると破線の特性となり、帯域通過フィルタ１０の通過帯域や阻止帯域のノッチ周波数が変化する。
【００５７】
また、コンデンサ３１a，３１bの静電容量Ｃ１を８ｐＦ、コンデンサ３２a，３２bの静電容量Ｃ２を２０ｐＦ、インダクタ３３のインダクタンスＬ１を５．５ｎＨとして、特性修正パターン１８２の切り離し数を替えると、例えば図１４の実線や破線あるいは一点鎖線で示すように、通過帯域が僅かに変化する。このため、プローブを用いて行ったフィルタ特性の測定結果に応じて特性修正パターン１８２を接地パターン１８１から選択的に切断することで、コンデンサ３２a，３２bやインダクタ３３の載せ替えのみを行ってフィルタ特性を設定する場合に比べて、フィルタ特性を所望のフィルタ特性に更に近づけることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
以上のように、本発明にかかる帯域通過フィルタは、高周波信号の帯域フィルタ処理に有用であり、帯域通過フィルタの小型化やフィルタ特性の精度を高めるのに適用している。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】帯域通過フィルタの等価回路を示す図である。
【図２】帯域通過フィルタの平面図である。
【図３】Ａ−Ａ’位置の断面概略図である。
【図４】帯域通過フィルタの分解斜視図である。
【図５】特性修正パターンを設けたときの等価回路を示す図である。
【図６】１つのプローブを接続したときの状態を示す図である。
【図７】フィルタ特性の設定方法を説明するための図である。
【図８】帯域通過フィルタの他の構成を示す図である。
【図９】帯域通過フィルタの他の構成を示す図である。
【図１０】ＭＥＭＳスイッチ素子の要部概略構成を示す図である。
【図１１】Ｂ−Ｂ’位置の断面概略図である。
【図１２】帯域通過フィルタの実施例を示す図である。
【図１３】実施例のフィルタ特性を示す図である。
【図１４】特性修正パターンの切り離しを行ったときのフィルタ特性を示す図である。
【符号の説明】
【００６０】
５・・・集合基板、１０・・・帯域通過フィルタ、１１・・・第１導体層、１２・・・第１誘電体層、１３・・・第２導体層、１４・・・第２誘電体層、１５・・・第３誘電体層、１６・・・第３導体層、１７・・・第４誘電体層、１８・・・第４導体層、３１a，３１b，３２a，３２b・・・コンデンサ、３３・・・インダクタ、４１・・・スイッチ、５０・・・ＭＥＭＳスイッチ素子、５１・・・基板、５２・・・カンチレバー、７０，７１a，７１b，７２a，７２b，７３a，７３b・・・プローブ、１２１，１５１，１７１，１７２a，１７２b，１７３a，１７３b・・・ビア、１６１a，１６１b・・・共振電極パターン、１６２，１８１・・・接地パターン、１８２・・・特性修正パターン、１８３a，１８３b，１８４a、１８４b・・・接続パターン、１８５a〜１８５e・・・プローブ接地パターン、１８７・・・駆動信号パターン、３１１s・・・配線膜、５０１，５０２・・・制御電極パターン、５０３，５０４・・・固定接点電極パターン、５２１・・・対向電極パターン、５２２・・・可動切片
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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