(57)【要約】【課題】２体の共振器の結合窓の位置ずれが共振器スタックの周波数特性に及ぼす影響を小さくする。【解決手段】本開示の結合構造は、第一誘電体と、前記第一誘電体を挟んで互いに対向した第一導体層及び第二導体層と、前記第一誘電体を貫通するとともに前記第一導体層及び前記第二導体層に接続され、枠状に配列された複数の第一導体ポストと、を有した第一共振器と、第二誘電体と、前記第二誘電体を挟んで互いに対向した第三導体層及び第四導体層と、前記第二誘電体を貫通するともに前記第三導体層及び前記第四導体層に接続され、枠状に配列された複数の第二導体ポストと、を有した第二共振器とを、前記第二導体層と前記第三導体層を対向させた状態で結合する構造であって、前記第二導体層に形成された第一結合窓と、前記第三導体層に形成された第二結合窓と、前記第二導体層と前記第三導体層を接合して、前記第一結合窓と前記第二結合窓を囲繞する導電性接合部と、を備える。【選択図】図２
2018191170.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一誘電体と、前記第一誘電体を挟んで互いに対向した第一導体層及び第二導体層と、前記第一誘電体を貫通するとともに前記第一導体層及び前記第二導体層に接続され、枠状に配列された複数の第一導体ポストと、を有した第一共振器と、
第二誘電体と、前記第二誘電体を挟んで互いに対向した第三導体層及び第四導体層と、前記第二誘電体を貫通するとともに前記第三導体層及び前記第四導体層に接続され、枠状に配列された複数の第二導体ポストと、を有した第二共振器とを、前記第二導体層と前記第三導体層を対向させた状態で結合する構造であって、
前記第二導体層に形成された第一結合窓と、
前記第三導体層に形成された第二結合窓と、
前記第二導体層と前記第三導体層を接合して、前記第一結合窓と前記第二結合窓を囲繞する導電性接合部と、を備える共振器の結合構造。
【請求項２】
前記導電性接合部が、はんだを有する
請求項１に記載の共振器の結合構造。
【請求項３】
前記導電性接合部が、前記はんだを母材として前記はんだに分散した銅の粒子を有する
請求項２に記載の共振器の結合構造。
【請求項４】
前記銅の粒子の粒径が１５〜２５μｍである
請求項３に記載の共振器の結合構造。
【請求項５】
前記第二導体層を被覆するとともに、前記第一結合窓内において前記第一誘電体を被覆する樹脂製の第一誘電体膜と、
前記第三導体層を被覆するとともに、前記第二結合窓内において前記第二誘電体を被覆する樹脂製の第二誘電体膜と、を更に備え、
前記第一誘電体膜には前記第一結合窓を囲繞するよう枠状の溝が形成され、その溝を通じて前記導電性接合部が前記第二導体層に接合され、
前記第二誘電体膜には前記第二結合窓を囲繞するよう枠状の溝が形成され、その溝を通じて前記導電性接合部が前記第三導体層に接合されている
請求項１から４の何れか一項に記載の共振器の結合構造。
【請求項６】
請求項１から５の何れか一項に記載の共振器の結合構造と、前記第一共振器と、前記第二共振器と、を備える共振器スタックであって、
前記第一共振器が、前記第一導体層、前記第二導体層及び前記第一導体ポストによって囲われた領域内の電界又は磁界を外部に結合する端子を有し、
前記第二共振器が、前記第三導体層、前記第四導体層及び前記第二導体ポストによって囲われた領域内の電界又は磁界を外部に結合する端子を有する
共振器スタック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、共振器の結合構造及び共振器スタックに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のポスト壁導波路は、プリント回路基板の製造技術を利用して低コストで製造される。そのポスト壁導波路の誘電体基板の両面に導体層が形成され、配列された多数の導電性ポスト（ビアホール）が誘電体基板を貫通するように形成され、これら導電性ポストによって両側の導体層が導通している。導電性ポストの列が擬似的な導体壁として機能し、導電性ポストの列及び導体層によって囲われた領域が導波路として機能する。
【０００３】
非特許文献１には、ポスト壁導波路を用いた共振器直結フィルタが開示されている。この共振器直結フィルタは、２列の導電性ポスト列の間の導波路の両端が擬似的な短絡壁用のポスト列によって短絡されているとともに、その導波路が擬似的なアイリス壁用のポスト列によって絞られることによってアイリス壁の両側の共振器がアイリス壁の誘導性窓を介して結合されたものである。アイリス壁用のポスト列及び短絡壁用のポスト列の導電性ポストも、誘電体基板を貫通するように誘電体基板に形成されている。
【０００４】
非特許文献１に記載の技術は、同一の誘電体基板に形成された共振器を結合する技術である。一方、非特許文献２に記載の技術は、別々の誘電体基板に形成された共振器を結合したものである。具体的には、２枚の誘電体基板にはポスト列によって囲繞された共振器が形成されており、これら誘電体基板が積み重ねられ、一方の誘電体基板の導体層と他方の誘電体基板の導体層が接合され、これら導体層には結合窓が形成され、これら結合窓が互いに対向している。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Yusuke Uemichi, Osamu Nukaga, Kei Nakamura, Xu Han, Ryouhei Hosono, Ning Guan1 and Shuhei Amakawa, “Compact and low-loss bandpass filter realized in silica-based post-wall waveguide for 60-GHz applications”, IEEE MTTS-S IMS, May 2015
【非特許文献２】Zhang Cheng Hao, Wei Hong, Xiao Ping Chen, Ji Xin Chen, Ke Wu and Tie Jun Cui, “Multilayered Substrate Integrated Waveguide (MSIW) Elliptic Filter”, IEEE Microwave and Wireless Components Letters, VOL. 15, NO. 2, February 2005
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、非特許文献２には、２枚の誘電体基板がどのように積み重ねられ、一方の誘電体基板の導体層と他方の誘電体基板の導体層がどのように接合されているか開示されていない。２枚の誘電体基板を積み重ねて、両方の導体層を接合する過程において、両方の結合窓の位置がずれてしまい、結合窓の縁と結合窓の縁が一致しないことがある。その場合、両方の結合窓の位置ずれに伴って、共振器スタックの周波数特性が変化して、設計通りの特性とならない。
【０００７】
そこで、本発明は上記事情に鑑みてなされたものである。本発明の目的は、積み重ねて結合した２体の共振器の結合窓同士が位置ずれしても、それら共振器を結合してなるスタックの周波数特性に及ぼす影響が小さくなるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するための主たる発明は、第一誘電体と、前記第一誘電体を挟んで互いに対向した第一導体層及び第二導体層と、前記第一誘電体を貫通するとともに前記第一導体層及び前記第二導体層に接続され、枠状に配列された複数の第一導体ポストと、を有した第一共振器と、第二誘電体と、前記第二誘電体を挟んで互いに対向した第三導体層及び第四導体層と、前記第二誘電体を貫通するとともに前記第三導体層及び前記第四導体層に接続され、枠状に配列された複数の第二導体ポストと、を有した第二共振器とを、前記第二導体層と前記第三導体層を対向させた状態で結合する構造であって、前記第二導体層に形成された第一結合窓と、前記第三導体層に形成された第二結合窓と、前記第二導体層と前記第三導体層を接合して、前記第一結合窓と前記第二結合窓を囲繞する導電性接合部と、を備える共振器の結合構造である。
【０００９】
本発明の他の特徴については、後述する明細書及び図面の記載により明らかにする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の幾つかの実施形態によれば、第一結合窓と第二結合窓の位置ずれは、第一共振器と第二共振器を結合してなるスタックの周波数特性に大きな影響を及ぼさない。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、第一共振器と第二共振器のスタックの斜視図である。
【図２】図２は、第一共振器と第二共振器のスタックの分解斜視図である。
【図３】図３は、第一共振器及び第二共振器の結合窓及びその周囲の断面図である。
【図４】図４は、入出力用のポートが設けられた共振器スタックの斜視図である。
【図５】図５は、図４に示す共振器スタックの分解斜視図である。
【図６】図６は、多段に積み重ねられた共振器からなる共振器直結フィルタの斜視図である。
【図７】図７は、第一共振器と第二共振器が導電性接合部によって接合されている場合の周波数特性を示したグラフである。
【図８】図８は、第一共振器と第二共振器が直接接合されている場合の周波数特性を示したグラフである。
【図９】図９は、導電性接合部の結合開口のサイズごとの周波数特性を示したグラフである。
【図１０】図１０は、導電性接合部の厚みごとの周波数特性を示したグラフである。
【図１１】図１１は、銅の微粒子を添加したはんだ接合部のＸ線写真である。
【図１２】図１２は、銅の微粒子を添加していないはんだ接合部のＸ線写真である。
【図１３】図１３は、銅の微粒子を添加していないはんだ接合部のＸ線写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
後述する明細書及び図面の記載から、少なくとも以下の事項が明らかとなる。
【００１３】
第一誘電体と、前記第一誘電体を挟んで互いに対向した第一導体層及び第二導体層と、前記第一誘電体を貫通するとともに前記第一導体層及び前記第二導体層に接続され、枠状に配列された複数の第一導体ポストと、を有した第一共振器と、第二誘電体と、前記第二誘電体を挟んで互いに対向した第三導体層及び第四導体層と、前記第二誘電体を貫通するとともに前記第三導体層及び前記第四導体層に接続され、枠状に配列された複数の第二導体ポストと、を有した第二共振器とを、前記第二導体層と前記第三導体層を対向させた状態で結合する構造であって、前記第二導体層に形成された第一結合窓と、前記第三導体層に形成された第二結合窓と、前記第二導体層と前記第三導体層を接合して、前記第一結合窓と前記第二結合窓を囲繞する導電性接合部と、を備える共振器の結合構造が明らかとなる。
このような結合構造であれば、第一結合窓と第二結合窓の位置ずれは、第一共振器と第二共振器を結合してなるスタックの周波数特性に大きな影響を及ぼさない。
【００１４】
前記導電性接合部が、はんだを有する。
これにより、第二導体層と第三導体層を容易に接合することができるとともに、導電性接合部による接合に要するコストが低い。
【００１５】
前記導電性接合部が、前記はんだを母材として前記はんだに分散した銅の粒子を有する。
これにより、導電性接合部の形成時にはんだが第二導体層と第三導体層に濡れやすく、導電性接合部が良好に形成される。
【００１６】
前記銅の粒子の粒径が１５〜２５μｍである。
【００１７】
前記結合構造が、前記第二導体層を被覆するとともに、前記第一結合窓内において前記第一誘電体を被覆する樹脂製の第一誘電体膜と、前記第三導体層を被覆するとともに、前記第二結合窓内において前記第二誘電体を被覆する樹脂製の第二誘電体膜と、を更に備え、前記第一誘電体膜には前記第一結合窓を囲繞するよう枠状の溝が形成され、その溝を通じて前記導電性接合部が前記第二導体層に接合され、前記第二誘電体膜には前記第二結合窓を囲繞するよう枠状の溝が形成され、その溝を通じて前記導電性接合部が前記第二導体層に接合されている。
【００１８】
前記結合構造と、前記第一共振器と、前記第二共振器と、を備える共振器スタックであって、前記第一共振器が、前記第一導体層、前記第二導体層及び前記第一導体ポストによって囲われた領域内の電界又は磁界を外部に結合する端子を有し、前記第二共振器が、前記第三導体層、前記第四導体層及び前記第二導体ポストによって囲われた領域内の電界又は磁界を外部に結合する端子を有する。
これにより、第一共振器及び第二共振器に対して信号の入出力を行える。
【００１９】
＝＝＝実施の形態＝＝＝
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。
【００２０】
図１は結合構造１及びそれを用いた共振器スタック２の斜視図であり、図２は共振器スタック２の分解斜視図である。図１及び図２には、方向を表す補助線としてＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸を図示する。これらＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸は互いに直交する。
共振器スタック２は、第一共振器１０と、それに積み重ねられる第二共振器３０と、これら共振器１０，３０を結合する結合構造１とを備える。結合構造１は、第一共振器１０に設けられた第一結合窓７１と、第二共振器３０に設けられた第二結合窓７２とを介して、第一共振器１０と第二共振器３０を電界又は磁界により結合するものである。まず、第一共振器１０及び第二共振器３０について説明する。
【００２１】
第一共振器１０は、第一誘電体基板１１、第一導体層１２、第二導体層１３及びポスト列を備える。ここで、ポスト列は、複数の柱状又は筒状の第一導体ポスト２１の配列をいう。
【００２２】
第一誘電体基板１１は、石英ガラスからなる矩形状の平板である。第一誘電体基板１１の一方の面には第一導体層１２が形成され、第一誘電体基板１１の他方の面には第二導体層１３が形成されている。第一導体層１２と第二導体層１３は、これらの間に第一誘電体基板１１を挟んで互いに対向するとともに、互いに平行に設けられている。なお、図１及び図２において、第一誘電体基板１１の両面がＸ軸及びＹ軸に対して平行であり、第一誘電体基板１１の厚み方向がＺ軸に対して平行である。
【００２３】
第一誘電体基板１１の一方の面から他方の面に複数の第一導体ポスト２１が貫通しており、第一導体層１２と第二導体層１３がこれら第一導体ポスト２１によって導通している。これら第一導体ポスト２１はメタライズされたスルーホール又はビアホールである。
【００２４】
これら第一導体ポスト２１は正方形枠状又は長方形枠状に配列されている。具体的には、これら第一導体ポスト２１のうち導体ポスト２１Ａが等間隔で配列され、導体ポスト２１Ｂが導体ポスト２１Ａの列と平行となるように等間隔で配列され、導体ポスト２１Ｃが導体ポスト２１Ａ，２１Ｂの列の間において導体ポスト２１Ａ，２１Ｂの列の直交方向に等間隔で配列され、導体ポスト２１Ｄが導体ポスト２１Ａ，２１Ｂの列の間において導体ポスト２１Ｃの列と平行となるように等間隔で配列されている。ここで、導体ポスト２１Ａ，２１Ｂの列の方向はＹ軸に対して平行であり、Ｙ軸の負方向を列前方とし、Ｙ軸の正方向を列後方とする。そうした場合、導体ポスト２１Ｃは導体ポスト２１Ａの列の先頭から導体ポスト２１Ｂの列の先頭にかけて配列され、導体ポスト２１Ｄは導体ポスト２１Ａの列の末尾から導体ポスト２１Ｂの列の末尾にかけて配列されている。そのため、導体ポスト２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄの各列は正方形枠状又は長方形枠状の辺を成す。なお、導体ポスト２１Ｃ，２１Ｄの列の方向はＸ軸に対して平行であり、Ｘ軸の負方向を導体ポスト２１Ｃ，２１Ｄの列の前方とし、Ｘ軸の正方向を導体ポスト２１Ｃ，２１Ｄの列の後方とする。
【００２５】
また、導体ポスト２１Ａの列の先頭の前に１つの付加導体ポスト２２が配設され、導体ポスト２１Ａの列の末尾の後ろに２つの付加導体ポスト２３が配設されている。同様に、導体ポスト２１Ｂの列の先頭の前と末尾の後ろにもそれぞれ付加導体ポスト２４，２５が配設されている。また、導体ポスト２１Ｃの列の先頭の前と末尾の後ろにそれぞれ１つずつ付加導体ポスト２６，２７が配設されている。これら付加導体ポスト２４〜２７も第一誘電体基板１１を貫通して、第一導体層１２及び第二導体層１３に導通している。
【００２６】
導体ポスト２１Ａの列は擬似的な導体壁として機能する。導体ポスト２１Ｂの列、導体ポスト２１Ｃの列及び導体ポスト２１Ｄの列も同様である。これら４つの擬似的な導体壁と第一導体層１２と第二導体層１３によって囲まれた直方体型の領域に電磁波が閉じ込められ、その領域の寸法によって定まる周波数の電磁波が共振する。なお、隣り合う第一導体ポスト２１の間隔は、直方体型の領域に閉じ込めようとする電磁波の波長よりも十分に短く、例えばその電磁波の波長の４分の１以下である。
【００２７】
第二共振器３０は、第二誘電体基板３１、第三導体層３２、第四導体層３３、ポスト列（複数の第二導体ポスト４１の配列）及び付加導体ポスト４２〜４７を備える。第一共振器１０と第二共振器３０が同一に構成され、第二共振器３０の第二誘電体基板３１、第三導体層３２、第四導体層３３、ポスト列（複数の第二導体ポスト４１の配列）及び付加導体ポスト４２〜４７は第一共振器１０の第一誘電体基板１１、第一導体層１２、第二導体層１３、ポスト列（複数の第一導体ポスト２１の配列）及び付加導体ポスト２２〜２７にそれぞれ対応する。
【００２８】
以上のような共振器１０，３０が積み重ねられて、第一共振器１０の第二導体層１３と第二共振器３０の第三導体層３２が互いに対向している。その状態で、共振器１０，３０が結合構造１によって結合されている。以下、共振器１０，３０の導体層１３，３２を相対向させた状態で共振器１０，３０を結合する結合構造１について詳細に説明する。
【００２９】
結合構造１は、第一結合窓７１、第二結合窓７２及び導電性接合部５０等を備える。
第一結合窓７１は第一共振器１０の第二導体層１３に形成されている。第一結合窓７１は長方形状の開口であり、第一結合窓７１の長辺が導体ポスト２１Ｃ，２１Ｄの列に対して平行であり、第一結合窓７１の短辺が導体ポスト２１Ａ，２１Ｂの列に対して平行である。なお、第一結合窓７１が正方形状の開口であってもよい。
【００３０】
第一結合窓７１は枠状に配列された複数の第一導体ポスト２１の内側に配置されている。そして、第一結合窓７１は導体ポスト２１Ｄの列よりも導体ポスト２１Ｃの列に寄って配置されている。なお、第一結合窓７１の位置は第一導体ポスト２１の方形配列の内側であれば、他の位置であってもよい。
【００３１】
第二結合窓７２は第二共振器３０の第三導体層３２に形成されている。第二結合窓７２は第一結合窓７１と同様に長方形状の開口であり、第二結合窓７２の長辺が導体ポスト４１Ｃ，４１Ｄの列に対して平行であり、第二結合窓７２の短辺が導体ポスト４１Ａ，４１Ｂの列に対して平行である。なお、第二結合窓７２が正方形状の開口であってもよい。
【００３２】
第二結合窓７２は第二導体ポスト４１の方形配列の内側に配置されている。そして、第二結合窓７２は導体ポスト４１Ｄの列よりも導体ポスト４１Ｃの列に寄って配置されている。なお、第二結合窓７２の位置は枠状に配列された複数の第二導体ポスト４１の内側であれば、他の位置であってもよい。
【００３３】
結合窓７１，７２は同一形状、同一寸法である。結合窓７１，７２が長方形であれば、結合窓７１，７２の短辺が互いに等しく、長辺も互いに等しい。
【００３４】
導電性接合部５０は、第一共振器１０の第二導体層１３と第二共振器３０の第三導体層３２との間に挟まれている。第二導体層１３と第三導体層３２は、導電性接合部５０により接合されることによって、互いに導通する。
【００３５】
導電性接合部５０が長方形枠状に形成されている。そのため、導電性接合部５０の内側に結合開口５１が形成されている。導電性接合部５０は第一共振器１０の第一結合窓７１及び第二共振器３０の第二結合窓７２を囲繞し、結合窓７１，７２は結合開口５１に内包されている。導電性接合部５０の辺が結合窓７１，７２の辺に対してほぼ平行である。なお、結合窓７１，７２が結合開口５１に内包されていれば、導電性接合部５０が正方形枠状に形成されていてもよいし、円形枠状に形成されていてもよい。つまり、結合開口５１の形状が円形状、正方形状又は長方形状の何れであっても、共振器スタック２の周波数特性が適格である。
【００３６】
結合開口５１において、これら結合窓７１，７２が互いに対向し、結合窓７１，７２の長辺同士がほぼ平行であり、短辺同士もほぼ平行である。従って、第一導体ポスト２１の列による擬似的な導体壁と導体層１２，１３によって囲まれた直方体型の領域は、第一結合窓７１、結合開口５１及び第二結合窓７２を介して、第二導体ポスト４１の列による擬似的な導体壁と導体層３２，３３によって囲まれた直方体型の領域に磁気的又は電界的に結合している。
【００３７】
導電性接合部５０は、はんだ（例えば、SnAgCu系、SnZnBi系、SnCu系、SnAgInBi系又はSnZnAl系の鉛フリーはんだ）からなる母材と、その母材に分散した銅の球状の微粒子とからなる。導電性接合部５０の母材の組成の一例として、Sn-3.0Ag-0.5Cuを挙げるが、これに限るものではない。
【００３８】
ここで、導電性接合部５０は、はんだの微粒子（例えば直径１５〜２５μｍの粒径）と銅の微粒子（例えば直径１５〜２５μｍの粒径）との混合粉が加熱処理によって溶融して、それが固化して得られたものである。はんだと銅の混合粉が銅の融点よりも低い温度に加熱されると、銅の微粒子が溶融せず、はんだの微粒子が溶融するので、固化した導電性接合部５０ははんだの母材に銅の微粒子が分散したものとなる。
【００３９】
図３に示すように、第一共振器１０の第二導体層１３は、導電性接合部５０が形成されている領域を除いて誘電体膜６１によって被覆されている。誘電体膜６１には、第一結合窓７１を囲繞するような枠状の溝６１ａが形成されていて、導電性接合部５０がその溝６１ａを通じて第二導体層１３に接合されている。誘電体膜６１は第一結合窓７１の内側にも形成されていて、第一結合窓７１内において第一誘電体基板１１の表面が誘電体膜６１によって被覆されている。同様に、第二共振器３０の第三導体層３２が誘電体膜６２によって被覆され、第二結合窓７２の内側において第二誘電体基板３１の表面が誘電体膜６２によって被覆され、第二結合窓７２を囲繞するとともに誘電体膜６２に形成された枠状の溝６２ａを通じて導電性接合部５０が第三導体層３２に接合されている。
【００４０】
誘電体膜６１，６２は樹脂製のパッシベーションからなる。導電性接合部５０によって第二導体層１３と第三導体層３２を接合する際に、溶融した導電性接合部５０が誘電体膜６１，６２に濡れにくい。それゆえ、導電性接合部５０及び結合開口５１を設計通りの形状及び大きさに形成することができる。
【００４１】
＜効果＞
以上の実施の形態では、導電性接合部５０内の結合開口５１が結合窓７１，７２を内包し、導電性接合部５０が結合窓７１，７２を囲繞しつつ、第一共振器１０の第二導体層１３と第二共振器３０の第三導体層３２が導電性接合部５０によって接合されている。そうすると、導電性接合部５０の厚みによって第二導体層１３と第三導体層３２が離間している。従って、結合窓７１，７２の縁が重なり合う位置から結合窓７１，７２が面方向にずれて配置されていても、第一結合窓７１が第三導体層３２によって部分的に塞がれるということがない。また、第二結合窓７２が第二導体層１３によって部分的に塞がれるということがない。それゆえ、結合窓７１，７２が面方向にずれて配置されていても、そのずれは共振器スタック２の周波数特性に大きな影響を及ぼさない（後述の検証１参照）。つまり、第一結合窓７１と第二結合窓７２の位置合わせを精密にせずに第一共振器１０と第二共振器３０を導電性接合部５０によって接合しても、適格な周波数特性を有した共振器スタック２を製造することができる。
【００４２】
また、導電性接合部５０内の結合開口５１が結合窓７１，７２を内包すれば、結合開口５１の寸法（長辺及び短辺の長さ）や形状は共振器スタック２の周波数特性に大きな影響を及ぼさない（後述の検証２参照）。従って、第一共振器１０と第二共振器３０を導電性接合部５０によって接合する際に結合開口５１の寸法や形状を精密に制御せずとも、適格な周波数特性を有した共振器スタック２を製造することができる。
【００４３】
また、第一誘電体基板１１から第二誘電体基板３１までの導電性接合部５０の厚みは共振器スタック２の周波数特性に大きな影響を及ばさない（後述の検証３参照）。従って、第一共振器１０と第二共振器３０を導電性接合部５０によって接合する際に導電性接合部５０の厚みを精密に制御せずとも、適格な周波数特性を有した共振器スタック２を製造することができる。
【００４４】
導電性接合部５０ははんだの微粒子と銅の微粒子との混合粉を原料としたものであるので、その原料コストが低い。また、従来からある製造設備（はんだ印刷機、リフロー機、実装機、ボンダーなど）を用いて第一共振器１０と第二共振器３０を導電性接合部５０によって容易に接合することができるので、そのコストが低い。
【００４５】
導電性接合部５０に銅の微粒子が分散していると、導電性接合部５０の形成時にはんだが第二導体層１３及び第三導体層３２に濡れやすい。そのため、導電性接合部５０が良好に形成される（後述の検証４参照）。
【００４６】
パッシベージョンからなる誘電体膜６１，６２が結合窓７１，７２内に形成されているため、導電性接合部５０の形成時にはんだが結合窓７１，７２内に濡れることがない。また、導電性接合部５０を誘電体膜６１，６２の溝６１ａ，６２ａの枠形状に正確に形成することができる。
【００４７】
＜変形例＞
以上、本発明を実施するための形態について説明したが、上記実施形態は本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を上記実施形態に限定して解釈するものではない。また、本発明の趣旨を逸脱することなく、上記実施形態から変更或いは改良してもよく、本発明にはその等価物も含まれる。以下に、上記実施形態からの変更点について幾つか説明するが、以下に説明する幾つかの変更点を可能な限り組み合わせてもよい。
【００４８】
（１）  上記実施形態では、第一共振器１０及び第二共振器３０に信号入出力用の端子が設けられていない。それに対して、第一共振器１０及び第二共振器３０に端子が設けられていてもよい。例えば、図４及び図５に示すように、導体ポスト２１の列の中の一体又は連続する複数の導体ポストが設けられておらず（図５に示す例では、導体ポスト２１Ｄの列は中央の四体分の導体ポストが抜けている）、導体ポスト２１の列に窓２９が形成されており、その窓２９が信号入出力用の端子となっている。導体ポスト４１の列についても同様に、信号入出力用の端子としての窓４９が形成されている。窓２９は、第一導体ポスト２１の列、第一導体層１２及び第二導体層１３によって囲われた領域内の電界又は磁界を外部に結合する端子として機能する。窓４９についても同様である。
【００４９】
第一共振器１０及び第二共振器３０に入出力用の端子（窓２９，４９）が設けられていれば、一方の端子から他方の端子に信号が伝搬される際にその信号が濾波されるので、共振器スタック２を共振器直結フィルタ（例えば、バンドパスフィルタ）として利用することができる。
【００５０】
なお、導体ポスト２１，４１の列に窓２９，４９が形成される代わりに、第一共振器１０の第一導体層１２に開口が形成され、第二共振器３０の第四導体層３３に開口が形成され、それら開口が信号入出力用の端子となっていてもよい。
【００５１】
（２）  上記実施形態では、２体の共振器１０，３０が積み重ねられていた。それに対して、図６に示すように、共振器１０，３０と同様に構成された３体以上の共振器１１０が積み重ねられていてもよい（図６では、一例として４体の共振器１１０が積み重ねられている）。この場合、第一共振器１０の第二導体層１３と第二共振器３０の第三導体層３２が導電性接合部５０によって接合されるのと同様に、隣り合う共振器１１０の互いに対向する導体層１１２，１１３が導電性接合部１５０によって接合されている。また、共振器１０，３０が結合窓７１，７２及び結合開口５１を介して磁気的又は電界的に結合されているのと同様に、隣り合う共振器１１０が結合窓１１５，１１６及び結合開口１５１を介して磁気的又は電界的に結合されている。ここで、結合窓１１５は共振器１１０の第一導体層１１２に形成されたものであり、結合窓１１６はその共振器１１０の第二導体層１１３に形成されたものである。
【００５２】
ここで、最上段と最下段以外の１体の共振器１１０について着目すると、導体層１１２に形成された結合窓１１５と導体層１１３に形成された結合窓１１６が面方向（面方向とは、誘電体基板１１１の厚み方向に直交する方向）にずれて配置されている。そのため、複数の導電性接合部１５０に着目すると、これら導電性接合部１５０が面方向にずれて配置されるように互い違いに配置されている。
【００５３】
なお、第一共振器１０の第一誘電体基板１１に導体ポスト２１〜２７が設けられているのと同様に、共振器１１０の誘電体基板１１１にも複数の導体ポスト（図示略）が設けられている。また、図４及び図５に示す第一共振器１０及び第二共振器３０と同様に、最上段と最下段の共振器１１０の導体ポストの列に入出力用の窓１２９が形成されていれば、これら共振器１１０のスタックを共振器直結フィルタ（例えば、バンドパスフィルタ）として利用することができる。
【００５４】
（３）  上記実施形態では、導電性接合部５０ははんだの母材及び銅の微粒子を有したはんだ接合部であったが、銅の微粒子を含まないはんだ接合部であってもよい。また、導電性接合部５０ははんだ以外の導電性ペースト（例えば銀ペースト）が固化したものでもよい。また、導電性接合部５０と第二導体層１３との間に、メッキ法により成長した枠状の導電性凸部（例えば銅メッキ）が第二導体層１３と一体となるように形成されていてもよい。また、導電性接合部５０と第三導体層３２との間に、メッキ法により成長した枠状の導電性凸部（例えば銅メッキ）が第三導体層３２と一体となるように形成されていてもよい。
【００５５】
＜検証１＞
以下、シミュレーションにより導電性接合部５０の有用性について検証する。以下の各シミュレーションにおける条件は、表１の通りである。
【００５６】
【表１】
2018191170.tif 000003
【００５７】
第一共振器１０の第二導体層１３と第二共振器３０の第三導体層３２が導電性接合部５０によって接合されている場合に、図２に示す位置αに信号を入力したときの位置βの出力信号の振幅強度をシミュレーションした。その結果を図７に示す。図７中の実線は、誘電体基板１１，３１の厚み方向に見て、第一結合窓７１の縁と第二結合窓７２の縁が一致した場合のシミュレーション結果を示す。図７中の破線は、誘電体基板１１，３１の厚み方向に見て、第一結合窓７１の縁と第二結合窓７２の縁が短辺方向及び長辺方向に５０μｍの距離だけ位置ずれして、第一結合窓７１と第二結合窓７２が部分的に重なった場合のシミュレーション結果を示す。
【００５８】
一方、第一共振器１０の第二導体層１３と第二共振器３０の第三導体層３２が直接接合されている場合に、図２に示す位置αに信号を入力したときの位置βの信号の振幅強度をシミュレーションした。その結果を図８に示す。図８中の実線は、誘電体基板１１，３１の厚み方向に見て、第一結合窓７１の縁と第二結合窓７２の縁が一致した場合のシミュレーション結果を示す。図８中の破線は、誘電体基板１１，３１の厚み方向に見て、第一結合窓７１の縁と第二結合窓７２の縁が短辺方向及び長辺方向に５０μｍの距離だけ位置ずれして、第一結合窓７１と第二結合窓７２が部分的に重なった場合のシミュレーション結果を示す。
【００５９】
図８に示すように、第一共振器１０の第二導体層１３と第二共振器３０の第三導体層３２が直接接合されている場合（比較例）、第一結合窓７１が第二結合窓７２に対して位置ずれすると、極大値をとる周波数が大きく変化する。つまり、第一結合窓７１が第二結合窓７２に対して位置ずれすると、第一共振器１０と第二共振器３０の結合強度が大きく変化する。
【００６０】
一方、図７に示すように、第一共振器１０の第二導体層１３と第二共振器３０の第三導体層３２が導電性接合部５０によって接合されている場合（実施例）、第一結合窓７１が第二結合窓７２に対して位置ずれすると、極大値をとる周波数の変化が小さい。つまり、第一結合窓７１が第二結合窓７２に対して位置ずれすると、第一共振器１０と第二共振器３０の結合強度の変化が小さい。
【００６１】
以上のことから、第一共振器１０の第二導体層１３と第二共振器３０の第三導体層３２が導電性接合部５０によって接合されていると、第一結合窓７１と第二結合窓７２の位置ずれは、共振器スタック２の周波数特性に大きな影響を及ぼさないことが分かる。
【００６２】
なお、信号の振幅強度に極大値が表れるのは、共振器１０，３０間の過結合によるものである。
【００６３】
＜検証２＞
第一共振器１０の第二導体層１３と第二共振器３０の第三導体層３２が導電性接合部５０によって接合されている場合、導電性接合部５０の結合開口５１の大きさが共振器スタック２の周波数特性に及ぼす影響についてシミュレーションにより検証した。
【００６４】
第一誘電体基板１１から第二誘電体基板３１までの導電性接合部５０の厚みを５０μｍとした場合に、図２に示す位置αに信号を入力したときの位置βの信号の強度をシミュレーションした。その結果を図９に示す。図９中の実線は、導電性接合部５０の結合開口５１の短辺の長さが６００μｍであり、長辺の長さが１６００μｍである場合のシミュレーション結果を示す。破線は、結合開口５１の短辺の長さが８００μｍであり、長辺の長さが１８００μｍである場合のシミュレーション結果を示す。一点鎖線は、結合開口５１の短辺の長さが１４００μｍであり、長辺の長さが２４００μｍである場合のシミュレーション結果を示す。
【００６５】
図９に示すように、導電性接合部５０の結合開口５１の大きさを変えても、極大値をとる周波数が殆ど変わらない。よって、結合開口５１の寸法（長辺及び短辺の長さ）は共振器スタック２の周波数特性に大きな影響を及ぼさないことが分かる。
【００６６】
＜検証３＞
第一共振器１０の第二導体層１３と第二共振器３０の第三導体層３２が導電性接合部５０によって接合されている場合、導電性接合部５０の厚みが共振器スタック２の周波数特性に及ぼす影響についてシミュレーションにより検証した。
【００６７】
導電性接合部５０の結合開口５１の短辺の長さを５００μｍとし、長辺の長さを１５００μｍとした場合に、図２に示す位置αに信号を入力したときの位置βの信号の振幅強度をシミュレーションした。その結果を図１０に示す。図１０中の実線は、導電性接合部５０の厚みが１００μｍである場合のシミュレーション結果を示す。破線は、導電性接合部５０の厚みが５０μｍである場合のシミュレーション結果を示す。
【００６８】
図１０に示すように、導電性接合部５０の厚みを変えても、極大値をとる周波数が殆ど変わらない。よって、導電性接合部５０の厚みは共振器スタック２の周波数特性に大きな影響を及ぼさないことが分かる。
【００６９】
＜検証４＞
導電性接合部５０に銅の微粒子が分散していると、導電性接合部５０が良好であることについて検証した。以下、詳細に説明する。
【００７０】
第一共振器１０の第一誘電体基板１１に相当するガラス布エポキシ基板（ＦＲ４からなる基板）を準備するとともに、第二共振器３０の第二誘電体基板３１に相当するガラス基板を準備した。ガラス布エポキシ基板は１５．８ｍｍ四方の大きさであり、その厚みは約０．６ｍｍである。ガラス基板は１９．０ｍｍ四方の大きさであり、その厚みは約１．０ｍｍである。
【００７１】
ガラス布エポキシ基板には矩形枠状の銅メッキ層（第一共振器１０の第二導体層１３に相当）を形成し、ガラス基板には矩形枠状の金フラッシュメッキ層（第二共振器３０の第三導体層３２に相当）を形成した。三種類のはんだペーストＡ〜Ｃ（表２参照）を準備し、銅メッキ層及び金フラッシュメッキ層にはんだペーストをオンコンタクト方式で印刷した。そして、銅メッキ層と金フラッシュメッキ層を対向させるようにガラス布エポキシ基板とガラス基板を重ねて、印刷したはんだをリフローすることによって、銅メッキ層と金フラッシュメッキ層をはんだにより接合した。銅メッキ層と金フラッシュメッキ層との間の固化したはんだが導電性接合部５０に相当する。
【００７２】
【表２】
2018191170.tif 000004
【００７３】
はんだの固化後、はんだをＸ線により撮影して、そのはんだを観察した。はんだペーストＡによって銅メッキ層と金フラッシュメッキ層を接合した場合のＸ線写真を図１１に示す。はんだペーストＢによって銅メッキ層と金フラッシュメッキ層を接合した場合のＸ線写真を図１２に示す。はんだペーストＣによって銅メッキ層と金フラッシュメッキ層を接合した場合のＸ線写真を図１３に示す。
【００７４】
銅の微粒子が添加されたはんだペーストＡの場合、はんだは１６体のサンプルの全てにおいて良好であった（図１１参照）。
銅の微粒子が添加されていないはんだペーストＢの場合、はんだにボイドが形成されたサンプルがあった（図１２参照）。さらに、はんだが枠状に形成されなかったサンプルが１体あった。
銅の微粒子が添加されていないはんだペーストＣの場合、はんだにボイドが形成されたサンプルがあった（図１３参照）。さらに、はんだが枠状に形成されなかったサンプルが２体あった。
【００７５】
以上のことから、銅の微粒子が分散した導電性接合部５０の形成時にはんだが第二導体層１３及び第三導体層３２に濡れやすく、導電性接合部５０が良好に形成されることが分かる。
【符号の説明】
【００７６】
１０…第一共振器，  １１…第一誘電体基板（第一誘電体），  １２…第一導体層，  １３…第二導体層，  ２１…第一導体ポスト，  ２９…窓（端子），  ３０…第二共振器，  ３１…第二誘電体基板（第二誘電体），  ３２…第三導体層，  ３３…第四導体層，  ４１…第二導体ポスト，  ４９…窓（端子），  ５０…導電性接合部，  ６１…第一誘電体膜，  ６２…第二誘電体膜，  ７１…第一結合窓，  ７２…第二結合窓
【図１】
2018191170.tif 000005
【図２】
2018191170.tif 000006
【図３】
2018191170.tif 000007
【図４】
2018191170.tif 000008
【図５】
2018191170.tif 000009
【図６】
2018191170.tif 000010
【図７】
2018191170.tif 000011
【図８】
2018191170.tif 000012
【図９】
2018191170.tif 000013
【図１０】
2018191170.tif 000014
【図１１】
2018191170.tif 000015
【図１２】
2018191170.tif 000016
【図１３】
2018191170.tif 000017
【手続補正書】
【提出日】平成30年4月13日(2018.4.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一誘電体と、前記第一誘電体を挟んで互いに対向した第一導体層及び第二導体層と、前記第一誘電体を貫通するとともに前記第一導体層及び前記第二導体層に接続され、枠状に配列された複数の第一導体ポストと、を有した第一共振器と、
第二誘電体と、前記第二誘電体を挟んで互いに対向した第三導体層及び第四導体層と、前記第二誘電体を貫通するとともに前記第三導体層及び前記第四導体層に接続され、枠状に配列された複数の第二導体ポストと、を有した第二共振器とを、前記第二導体層と前記第三導体層を対向させた状態で結合する構造であって、
前記第二導体層に形成された第一結合窓と、
前記第三導体層に形成された第二結合窓と、
前記第二導体層と前記第三導体層を接合して、前記第一結合窓と前記第二結合窓を囲繞する導電性接合部と、
前記第二導体層を被覆するとともに、前記第一結合窓内において前記第一誘電体を被覆する樹脂製の第一誘電体膜と、
前記第三導体層を被覆するとともに、前記第二結合窓内において前記第二誘電体を被覆する樹脂製の第二誘電体膜と、を備え、
前記第一誘電体膜には前記第一結合窓を囲繞するよう枠状の溝が形成され、その溝を通じて前記導電性接合部が前記第二導体層に接合され、
前記第二誘電体膜には前記第二結合窓を囲繞するよう枠状の溝が形成され、その溝を通じて前記導電性接合部が前記第三導体層に接合されている
共振器の結合構造。
【請求項２】
前記導電性接合部が、はんだを有する
請求項１に記載の共振器の結合構造。
【請求項３】
前記導電性接合部が、前記はんだを母材として前記はんだに分散した銅の粒子を有する請求項２に記載の共振器の結合構造。
【請求項４】
前記銅の粒子の粒径が１５〜２５μｍである
請求項３に記載の共振器の結合構造。
【請求項５】
請求項１から４の何れか一項に記載の共振器の結合構造と、前記第一共振器と、前記第二共振器と、を備える共振器スタックであって、
前記第一共振器が、前記第一導体層、前記第二導体層及び前記第一導体ポストによって囲われた領域内の電界又は磁界を外部に結合する端子を有し、
前記第二共振器が、前記第三導体層、前記第四導体層及び前記第二導体ポストによって囲われた領域内の電界又は磁界を外部に結合する端子を有する
共振器スタック。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
上記目的を達成するための主たる発明は、第一誘電体と、前記第一誘電体を挟んで互いに対向した第一導体層及び第二導体層と、前記第一誘電体を貫通するとともに前記第一導体層及び前記第二導体層に接続され、枠状に配列された複数の第一導体ポストと、を有した第一共振器と、第二誘電体と、前記第二誘電体を挟んで互いに対向した第三導体層及び第四導体層と、前記第二誘電体を貫通するとともに前記第三導体層及び前記第四導体層に接続され、枠状に配列された複数の第二導体ポストと、を有した第二共振器とを、前記第二導体層と前記第三導体層を対向させた状態で結合する構造であって、前記第二導体層に形成された第一結合窓と、前記第三導体層に形成された第二結合窓と、前記第二導体層と前記第三導体層を接合して、前記第一結合窓と前記第二結合窓を囲繞する導電性接合部と、前記第二導体層を被覆するとともに、前記第一結合窓内において前記第一誘電体を被覆する樹脂製の第一誘電体膜と、前記第三導体層を被覆するとともに、前記第二結合窓内において前記第二誘電体を被覆する樹脂製の第二誘電体膜と、を備え、前記第一誘電体膜には前記第一結合窓を囲繞するよう枠状の溝が形成され、その溝を通じて前記導電性接合部が前記第二導体層に接合され、前記第二誘電体膜には前記第二結合窓を囲繞するよう枠状の溝が形成され、その溝を通じて前記導電性接合部が前記第三導体層に接合されている共振器の結合構造である。