(57)【要約】【課題】  積層ずれが起こってもフィルタ特性に与える影響の極めて少ない積層ストリップラインフィルタを提供する。【解決手段】  複数の誘電体層を積層してなる積層体の内部に、一端が短絡端とされ、他端が開放端とされた一対の線路導体を、間に前記誘電体層を挟んで一部が対向するように配設するとともに、これら線路導体の上下両側に一対の接地電極を配設してなる積層ストリップラインフィルタにおいて、前記一対の線路導体のうち一方の線路導体の幅方向両端を他方の線路導体の幅方向両端よりも外方に延在させた上、前記一方の線路導体を相互に電気的接続された状態で線路方向に分割することにより線路方向と直交する方向に配列する複数の分割導体を形成するとともに、該分割導体の一部と分割導体間に設けられる空白部とを他方の線路導体に対向配置させる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の誘電体層を積層してなる積層体の内部に、一端が短絡端とされ、他端が開放端とされた一対の線路導体を、間に前記誘電体層を挟んで一部が対向するように配設するとともに、これら線路導体の上下両側に一対の接地電極を配設してなる積層ストリップラインフィルタにおいて、
前記一対の線路導体のうち一方の線路導体の幅方向両端を他方の線路導体の幅方向両端よりも外方に延在させた上、前記一方の線路導体を相互に電気的接続された状態で線路方向に分割することにより線路方向と直交する方向に配列する複数の分割導体を形成するとともに、該分割導体の一部と分割導体間に設けられる空白部とを他方の線路導体に対向配置させたことを特徴とする積層ストリップラインフィルタ。
【請求項２】
複数の誘電体層を積層してなる積層体の内部に、一端が短絡端とされ、他端が開放端とされた一対の線路導体を、間に前記誘電体層を挟んで一部が対向するように配設するとともに、これら線路導体の上下両側に一対の接地電極を配設してなる積層ストリップラインフィルタにおいて、
前記一対の線路導体の双方を線路方向に相互に電気的接続された状態で分割することにより線路方向と直交する方向に配列する複数の分割導体を形成した上、一方の線路導体を構成する分割導体のうち隣接する少なくとも２個の分割導体の一部と該分割導体間に設けられる空白部とを、前記隣接する少なくとも２個の分割導体の幅方向両端が他方の線路導体を構成する一分割導体の幅方向両端よりも外方へ延在するようにして前記一分割導体に対向配置させたことを特徴とする積層ストリップラインフィルタ。
【請求項３】
隣接する分割導体同士が、該分割導体間の空白部を前記線路導体の線路方向と直交する方向に横断する連結導体を介して電気的に接続されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の積層ストリップラインフィルタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば携帯電話や無線ＬＡＮ等の無線通信機器その他の各種通信機器等において使用される積層ストリップラインフィルタに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話機等の移動体通信機器等に使用されるフィルタは、移動体通信機器等の薄型化、小型化の要求に伴い、誘電体同軸型共振器を用いたフィルタから分布定数回路を共振器に用いた積層ストリップラインフィルタへと進展してきている。
【０００３】
また、移動体通信機器で使用する周波数の多様化に伴い、容易に様々な周波数特性を得ることのできるフィルタの要求が高まってきている。
【０００４】
これらの要求に対して例えば特許文献１に示されるような構造の積層ストリップラインフィルタが提案されている。特許文献１に示される構造の積層ストリップラインフィルタを図５〜図８を用いて説明する。
【０００５】
図５は特許文献１の積層ストリップラインフィルタを分解した斜視図であり、図６は上面透視図、図７は図５のｂ−ｂ’における断面図、図８は等価回路図である。
【０００６】
特許文献１に示す積層ストリップラインフィルタは、順次積層された誘電体層１０〜１２の層間に、第１の片端開放矩形状共振電極２４および第１の片端短絡矩形状共振電極２５を形成し、前記第１の片端開放矩形状共振電極２４の開放端２６と反対側の端部と、前記第１の片端短絡矩形状共振電極２５の短絡端２７と反対側の端部とを電気的に接続して第１の共振器を形成し、さらにこれと異なる層間に第２の片端開放矩形状共振電極２２および第２の片端短絡矩形状共振電極２３を形成し、前記第２の片端開放矩形状共振電極２２の開放端２６と反対側の端部と、前記第２の片端短絡矩形状共振電極２３の短絡端２７と反対側の端部とを電気的に接続して第２の共振器を形成し、前記第１および第２の片端開放矩形状共振電極２４・２２と片端短絡区形状共振電極２５・２３の少なくとも一部が誘電体層１１を挟んで対向するようにし、前記第１および第２の共振器を平面透視して内側に含むようにして、前記第１および第２の共振器の上下に接地電極２０・２１を形成した構造になっている。そして第１および第２の共振器にそれぞれ給電ポート２９・２８を設けている。
【０００７】
この特許文献１の構造は図８に示す等価回路図に置き換えることができる。第１および第２の共振器と設置電極間に形成されるインダクタ成分とキャパシタンス成分がそれぞれＬＢとＣＢに相当し、上面視して第１および第２の共振器が重なる領域ＷＡおよびＷＢで両共振器間で形成されるインダクタンス成分とキャパシタンス成分がそれぞれＬｆｒとＣｆｒに相当する。ＬｆｒとＣｆｒはフィルタ特性における減衰極の発生に寄与する部分であり、各片端開放矩形状共振電極および片端開放矩形状共振電極の大きさ、上面視して共振器が重なる領域の幅、誘電体の厚みや誘電率などを調整することにより様々なフィルタ特性を得ることのできる積層ストリップラインフィルタを実現していた。
【特許文献１】特開平９−３３１２０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に記載の積層ストリップラインフィルタは、第１の共振器と第２の共振器の対向する部分、すなわち上面視して両共振器の重なっている領域での結合量によって、フィルタ特性の減衰極に寄与するインダクタンス成分およびキャパシタンス成分を形成している。そのため、誘電体を積層する過程において積層ずれが発生した場合、共振器間の結合量が変化し、その結果形成されるインダクタンス成分およびキャパシタンス成分が変化してしまう。従ってフィルタ特性の減衰極にずれが生じ、所望のフィルタ特性を得ることが困難であるという問題点があった。
【０００９】
本発明は上記問題点に鑑み案出されたもので、その目的は積層ずれが起こってもフィルタ特性に与える影響の極めて少ない積層ストリップラインフィルタを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の積層ストリップラインフィルタは、複数の誘電体層を積層してなる積層体の内部に、一端が短絡端とされ、他端が開放端とされた一対の線路導体を、間に前記誘電体層を挟んで一部が対向するように配設するとともに、これら線路導体の上下両側に一対の接地電極を配設してなる積層ストリップラインフィルタにおいて、前記一対の線路導体のうち一方の線路導体の幅方向両端を他方の線路導体の幅方向両端よりも外方に延在させた上、前記一方の線路導体を相互に電気的接続された状態で線路方向に分割することにより線路方向と直交する方向に配列する複数の分割導体を形成するとともに、該分割導体の一部と分割導体間に設けられる空白部とを他方の線路導体に対向配置させたことを特徴とするものである。
【００１１】
また、本発明の積層ストリップラインフィルタは、複数の誘電体層を積層してなる積層体の内部に、一端が短絡端とされ、他端が開放端とされた一対の線路導体を、間に前記誘電体層を挟んで一部が対向するように配設するとともに、これら線路導体の上下両側に一対の接地電極を配設してなる積層ストリップラインフィルタにおいて、前記一対の線路導体の双方を線路方向に相互に電気的接続された状態で分割することにより線路方向と直交する方向に配列する複数の分割導体を形成した上、一方の線路導体を構成する分割導体のうち隣接する少なくとも２個の分割導体の一部と該分割導体間に設けられる空白部とを、前記隣接する少なくとも２個の分割導体の幅方向両端が他方の線路導体を構成する一分割導体の幅方向両端よりも外方へ延在するようにして前記一分割導体に対向配置させたことを特徴とするものである。
【００１２】
さらに本発明の積層ストリップラインフィルタは、隣接する分割導体同士が、該分割導体間の空白部を前記線路導体の線路方向と直交する方向に横断する連結導体を介して電気的に接続されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の請求項１に係る積層ストリップラインフィルタは、複数の誘電体層を積層してなる積層体の内部に、一端が短絡端とされ、他端が開放端とされた一対の線路導体を、間に誘電体層を挟んで一部が対向するように配設するとともに、これら線路導体の上下両側に一対の接地電極を配設してなる積層ストリップラインフィルタにおいて、一対の線路導体のうち一方の線路導体の幅方向両端を他方の線路導体の幅方向両端よりも外方に延在させた上、一方の線路導体を相互に電気的接続された状態で線路方向に分割することにより線路方向と直交する方向に配列する複数の分割導体を形成するとともに、該分割導体の一部と分割導体間に設けられる空白部とを他方の線路導体に対向配置させている。この場合、一対の線路導体の対向している部分、すなわち上面視して線路導体の重なっている部分の電磁界的な結合によってフィルタ特性における減衰極の周波数が決定される。
【００１４】
かかる請求項１の積層ストリップラインフィルタによれば、分割された一方の線路導体を分割して分割導体とするとともに、その分割導体の一部と分割導体間に設けられる空白部とを他方の線路導体に対向配置させたことから、誘電体層に積層ずれが生じたとしても、一部の分割導体での他方の線路導体との対向幅の減少は、他の分割導体での対向幅の増加で相殺される。そのため、一対の線路導体が誘電体層を挟んで対向する幅の総和が変化することはなく、全体として常に同じ大きさの電磁界的な結合を得ることができる。従って積層ずれが発生しても減衰極が変動を極めて小さなものにすることができ、この結果、フィルタ特性の変動に与える影響も極めて小さなものにすることができる。
【００１５】
また本発明の請求項２に係る積層ストリップラインフィルタは、複数の誘電体層を積層してなる積層体の内部に、一端が短絡端とされ、他端が開放端とされた一対の線路導体を、間に前記誘電体層を挟んで一部が対向するように配設するとともに、これら線路導体の上下両側に一対の接地電極を配設してなる積層ストリップラインフィルタにおいて、一対の線路導体の双方を線路方向に相互に電気的接続された状態で分割することにより線路方向と直交する方向に配列する複数の分割導体を形成した上、一方の線路導体を構成する分割導体のうち隣接する少なくとも２個の分割導体の一部と該分割導体間に設けられる空白部とを、隣接する少なくとも２個の分割導体の幅方向両端が他方の線路導体を構成する一分割導体の幅方向両端よりも外方へ延在するようにして前記一分割導体に対向配置させている。この場合、一方の線路導体を構成する分割導体のうち隣接する少なくとも２個の、間に空白部を備える分割導体の一部（ずつ）と、対向配置された他の線路導体の一分割導体との対向している部分の電磁界的な結合によってフィルタ特性における減衰極の周波数が決定される。
【００１６】
かかる請求項２の積層ストリップラインフィルタにおいても、積層ずれが発生した際、一部の分割導体での他方の線路導体との対向幅の減少は、他の分割導体での対向幅の増加で相殺される。同様に他の分割導体においても他方線路導体との対向幅の減少は対抗幅の増加で相殺される。その結果、フィルタ全体としての対向幅の総和が変化することはなく、全体として常に同じ大きさの電磁界的な結合を得ることができる。従って積層ずれが発生しても減衰極が変動を極めて小さなものにすることができ、先に述べた請求項１に係る積層ストリップラインフィルタと同様に、フィルタ特性の変動に与える影響も極めて小さなものにすることができる。
【００１７】
さらに、本発明の積層ストリップラインフィルタによれば、隣接する分割導体同士を、該分割導体間の空白部を前記線路導体の線路方向と直交する方向に横断する連結導体を介して電気的に接続しておくことにより、異なる層間や積層体の外に連結導体を設ける場合に比べ最短の距離で分割導体同士を連結することができ、連結導体を最小の大きさに構成することにより、余分なロスやインピーダンスの変動などを最小限に抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明を添付図面に基づいて詳細に説明する。
【００１９】
まず、本発明の請求項１に係る積層ストリップラインフィルタの一例として、誘電体層を３層積層し、その上下面に一対の接地電極を配置し、内部に、第１および第２の一対の線路導体を、一部同士を対向させて上下に配置し、上側の線路導体を線路方向に２つに分割した構造のものについて図１乃至図３を用いて説明する。
【００２０】
図１は本発明の積層ストリップラインフィルタの実施の形態の一例を示す透視斜視図、図２は図１の積層ストリップラインフィルタの上面透視図、図３は図２のａ−ａ’線断面図であり、これらの図において、３０〜３２は第１〜第３の誘電体層、３３および３４は接地電極、３５および３７は分割された第１の線路導体を構成する片端開放振共振電極、３６および３８は分割された第１の線路導体を構成する片端短絡共振電極、３９は第２の線路導体を構成する片端開放共振電極、４０は第２の線路導体を構成する片端短絡共振電極、４１は分割された第１の線路導体を電気的に接続するための複数の連結導体である。
【００２１】
また、分割された第１の線路導体を構成する片端開放振共振電極３５・３７の内側の端面の間および分割された第１の線路導体を構成する片端短絡共振電極３６・３８の内側の端面の間に空白部を形成している。
【００２２】
積層された第２の誘電体３１と第３の誘電体３２の層間に、分割された第１の片端開放共振電極３５・３７の開放端と反対側の端部と、分割された第１の片端短絡共振電極３６・３８の短絡端と反対側の端部とを電気的に接続して第１の線路導体（分割導体）を形成し、積層された第１の誘電体３０と第２の誘電体３１の層間に、第２の片端開放共振電極３９の開放端と反対側の端部と、第２の片端短絡共振電極４０の短絡端と反対側の端部とを電気的に接続して第２の線路導体（分割導体）を形成し、分割された第１の線路導体の一方側の分割導体３５・３６と第２の線路導体はＷＣおよびＷＤの重なり幅をもって対向して配されており、また分割された第１の線路導体の他方側の分割導体３７・３８と第２の線路導体はＷＥおよびＷＦの重なり幅をもって対向して配されている。
【００２３】
そして第１および第２の線路導体を平面透視で内側に含むように積層体の上下に接地電極３３・３４を形成している。また、積層体の側面には接地導体が配されている（図示せず）。
【００２４】
また、第１の線路導体において第１の片端開放共振電極３５・３７と第１の片端短絡共振電極３６・３８の接合部分に入力ポートを設定し、第２の線路導体において第２の片端開放共振電極３９と第２の片端短絡共振電極４０の接合部分に出力ポートを設定している（図示せず）。
【００２５】
フィルタ特性の減衰極は第１の線路導体と第２の線路導体の対向する領域すなわちＷＣ〜ＷＦの大きさによって決定される。本発明の構造によると、図３において例えば第１の線路導体を構成する電極３５・３７が右方向へ１０μm積層ずれをおこしたとすると、ＷＤは１０μm小さくなるが、WFは１０μm大きくなる。従って第１の線路導体と第２の線路導体間で発生する結合量の総和は積層ずれの前後で変化しない。これにより誘電体を積層する過程で積層すれが発生した場合でも、フィルタ特性の減衰極は変動せず、安定した特性を得ることができる。
【００２６】
また、本形態の積層ストリップラインフィルタにおいては、隣接する分割導体同士を該分割導体間の空白部を線路導体の線路方向と直交する方向に横断する連結導体４１を介して電気的に接続している。これにより、異なる層間や積層体の外に連結導体を設ける場合に比べ最短の距離で分割導体同士が連結されるので、連結導体を最小の大きさに構成することができ、余分なロスやインピーダンスの変動などを最小限に抑えることができる。したがって、隣接する分割導体同士は、分割導体間の空白部を線路導体の線路方向と直交する方向に横断する連結導体を介して電気的に接続させることが好ましい。
【００２７】
なお、誘電体層（第１〜第３の誘電体層３０〜３２）としては、例えばアルミナセラミックス、ムライトセラミックスなどのセラミックス材料やガラスセラミックスなどの無機系材料、あるいは四ふっ化エチレン樹脂（ポリテトラフルオロエチレン；ＰＴＦＥ）、四ふっ化エチレン−エチレン共重合樹脂（テトラフルオロエチレン−エチレン共重合樹脂；ＥＴＦＥ）、四ふっ化エチレン−パーフルオロアルコキシエチレン共重合樹脂（テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合樹脂；ＰＦＡ）などのフッ素樹脂やガラスエポキシ樹脂、ポリイミドなどの樹脂系材料などが用いられる。２次実装の信頼性を重視する場合は、熱膨張率の高い材料も用いられる。これらの材料による誘電体層の形状や寸法（厚みや幅、長さ）は、使用される高周波信号の周波数や用途などに応じて設定される。
【００２８】
また、線路導体は、高周波信号伝送用の金属材料の導体層、例えばＣｕ層、Ｍｏ−Ｍｎのメタライズ層上にＮｉメッキ層およびＡｕメッキ層を被着させたもの、Ｗのメタライズ層上にＮｉメッキ層およびＡｕメッキ層を被着させたもの、Ｃｒ−Ｃｕ合金層、Ｃｒ−Ｃｕ合金層上にＮｉメッキ層およびＡｕメッキ層を被着させたもの、Ｔａ２Ｎ層上にＮｉ−Ｃｒ合金層およびＡｕメッキ層を被着させたもの、Ｔｉ層上にＰｔ層およびＡｕメッキ層を被着させたもの、またはＮｉ−Ｃｒ合金層上にＰｔ層およびＡｕメッキ層を被着させたものなどを用いて、厚膜印刷法あるいは各種の薄膜形成方法やメッキ法などにより形成される。その厚みや幅も、伝送される高周波信号の周波数や用途などに応じて設定される。
【００２９】
セラミック基板として、特に高周波信号を扱う基板には導体材料として高導電率材料のＣｕなどが用いられ、この高導電率材料の融点より低い温度で焼結するガラスセラミックなどが併せて用いられる。
【００３０】
連結導体４１は、例えば、各線路導体を形成する金属材料と同様の金属材料で形成される。
【００３１】
次に、本発明の請求項２に係る積層ストリップラインフィルタの一例として、誘電体層を３層積層し、その上下面に一対の接地電極を配置し、内部に、第１および第２の一対の線路導体を、一部同士を対向させて上下に配置し、上側の線路導体を線路方向に３つに分割し、下側の線路導体を線路方向に２つに分割した構造のものについて図４を用いて説明する。なお、先に述べた図１乃至図３の積層ストリップラインフィルタと同様の構成要素については重複する説明を省略するものとする。
【００３２】
図４において、５０〜５２は第１〜第３の誘電体層、５３および５４は接地電極、５５〜５３は分割された第１の線路導体、５８および５９は分割された第２の線路導体である。また、分割された各々の線路導体間の内側の端面の間（５５・５６の間、５６・５３の間、５８・５９の間）において空白部を形成している。接地電極および入出力ポートは上記説明した実施の形態の一例と同様に形成され、第１の線路導体と第２の線路導体はＷＧ〜ＷＪの対向部分をもって上下に配されている。
【００３３】
かかる構造の積層ストリップラインフィルタにおいて、第１の線路導体と第２の線路導体の対向する領域の総和、すなわちＷＧ〜ＷＪの総和は、積層ずれが発生した場合、対向幅が減少する箇所と増加する箇所で変化量が相殺され、その前後で大きさが変化しない。従って、請求項２に記載の積層ストリップラインフィルタにおいても請求項１に記載の積層ストリップラインフィルタと同様の効果を得ることができる。
【００３４】
なお、本発明は以上の実施の形態の例に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変更、改良を加えることは何ら差し支えない。
【００３５】
例えば、第１および第２の線路導体の分割数を適宜変更することもできる。また、入出力ポートの位置も適宜設定することができる。
【００３６】
また、本発明の積層ストリップラインフィルタは、例えば、無線通信用として５００ＭＨｚ〜１０ＧＨｚ程度の周波数の高周波信号が用いられるが、その誘電体層や導体には従来周知の高周波用配線基板に使用される種々の材料や形態のものを使用することができる。
【実施例】
【００３７】
図９に本発明の実施例として、通過帯域を５．３ＧＨｚから５．９ＧＨｚ付近とし、減衰極を４．５ＧＨｚ付近として設計したものを電磁界解析シミュレータによってモデリングし、透過特性の解析を行った結果を示す。横軸が周波数（ＧＨｚ）、縦軸が挿入損失（ｄＢ）である。
【００３８】
誘電体の誘電率は７．７に設定した。そして積層ずれが横方向にプラス５０μm、マイナス５０μm発生したと仮定して再度モデリングし、解析した結果を重ねている。
【００３９】
図９において、Ａは積層ずれが無いモデルでの解析結果、Ｂがプラス５０μm・Ｃがマイナス５０μm積層ずれがあるモデルでの解析結果である。また、図１０は従来の構造で同じフィルタ特性を発生させ、同様に積層ずれによる特性変化を解析した結果である。図１０において、Ａ'が積層ずれが無いモデルでの解析結果、Ｂ’がプラス５０μm・Ｃ’がマイナス５０μm積層ずれのあるモデルでの解析結果である。
【００４０】
図９および図１０の結果から明らかなように、従来の構造では積層ずれによって減衰極が変動しているのに対し、本発明の構造では積層ずれによる減衰極の変動がほとんど無く安定した結果であることがわかる。
【００４１】
この結果から本発明の構造の積層ストリップラインフィルタは従来の構造の積層ストリップラインフィルタより、積層ずれが起こってもフィルタ特性に与える影響が極めて少ないことが確認できた。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の積層ストリップラインフィルタついて実施の形態の一例を示す斜視図である。
【図２】本発明の積層ストリップラインフィルタついて実施の形態の一例を示す上面透視図である。
【図３】本発明の積層ストリップラインフィルタついて実施の形態の一例を示す断面図である。
【図４】本発明の積層ストリップラインフィルタついて実施の形態の一例を示す断面図である。
【図５】従来の積層ストリップラインフィルタの構造を示す斜視図である。
【図６】従来の積層ストリップラインフィルタの構造を示す上面透視図である。
【図７】従来の積層ストリップラインフィルタの構造を示す断面図である。
【図８】従来の積層ストリップラインフィルタの等価回路図である。
【図９】本発明の実施例のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図１０】従来の構造でのシミュレーション結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４３】
３０・・・第1の誘電体
３１・・・第2の誘電体
３２・・・第3の誘電体
３３・・・第1の接地電極
３４・・・第2の接地電極
３５・・・分割された第1の線路導体を構成する片端開放共振電極
３６・・・分割された第1の線路導体を構成する片端短絡共振電極
３７・・・分割された第1の線路導体を構成する片端開放共振電極
３８・・・分割された第1の線路導体を構成する片端短絡共振電極
３９・・・第2の線路導体を構成する片端開放共振電極
４０・・・第2の線路導体を構成する片端短絡共振電極
４１・・・連結導体
【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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