(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
積層された複数の誘電体層を有する多層基板と、
互いに異なる前記誘電体層の内部に形成された複数の導体線路と、
各々の前記誘電体層の両面に配置されたグラウンド層と、
各々の前記導体線路の端部に接続され、隣接する前記導体線路の間で互いに対向配置されたパッドと、
前記対向配置された前記パッドの間に存在する前記グラウンド層に設けられ、当該グラウンド層から絶縁された絶縁部と、
前記対向配置された前記パッドを前記絶縁部を介して接続することで、各々の前記導体線路を電気的に縦続接続するスルーホールと、
前記縦続接続された前記導体線路の端部に一端が接続された引出し線路と、
各々の前記誘電体層のうちのいずれかの内部に形成された入出力線路と、
前記引出し線路の他端及び前記入出力線路の一端に接続され、互いに対向配置された入出力用パッドと、
前記対向配置された前記入出力用パッドの間に存在する前記グラウンド層に設けられ、当該グラウンド層から絶縁された入出力用絶縁部と、
前記対向配置された前記入出力用パッドを前記入出力用絶縁部を介して接続する入出力用スルーホールとを備え、
各々の前記導体線路は、隣接する前記導体線路に対して配線方向が異なる
ことを特徴とするフィルタ回路。
【請求項２】
各々の前記導体線路は、隣接する前記導体線路に対して配線方向が反対方向である
ことを特徴とする請求項１記載のフィルタ回路。
【請求項３】
前記多層基板は、異なる誘電率の前記誘電体層を含む
ことを特徴とする請求項１又は請求項２記載のフィルタ回路。
【請求項４】
前記グラウンド層の積層方向に垂直な方向において、前記縦続接続された前記導体線路のうちの少なくとも一部に対向配置され、複数の前記グラウンド層を接続する複数のグランド接続用スルーホールを備えた
ことを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載のフィルタ回路。
【請求項５】
前記グラウンド層の積層方向に垂直な方向において、前記縦続接続された前記導体線路のうちの少なくとも一部に対向配置され、複数の前記グラウンド層を接続する２本以上のグラウンド接続用スルーホールと、
各々の前記グラウンド接続用スルーホールを接続するスルーホール接続用線路とを備えた
ことを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載のフィルタ回路。
【請求項６】
前記縦続接続された前記導体線路は、帯域通過フィルタ、低域通過フィルタ、高域通過フィルタ又は帯域阻止フィルタのうちのいずれかを構成する
ことを特徴とする請求項１から請求項５のうちのいずれか１項記載のフィルタ回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、複数段の導体線路を縦続接続することで構成されるフィルタ回路に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の帯域通過フィルタ（バンドパスフィルタ：ＢＰＦ）では、例えば図１７に示すように、平面回路上に、１対の線路から成る平行結合線路５１を複数段縦続接続している。なお、各平行結合線路５１の長さは、帯域通過フィルタの通過帯域の中心波長λの１／４の長さに設計されている。このように、複数段の平行結合線路５１を縦続接続することにより、帯域通過特性を持たせたフィルタ回路を構成することができる。なお図１７に示す符号５２，５３は入出力線路である。
また、平行結合線路５１を用いた帯域通過フィルタとして、多層基板の各層に平行結合線路５１を形成したものも知られている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平０６−３１８８０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の帯域通過フィルタでは、複数の平行結合線路５１を同一の配線方向に配置して縦続接続しているため、回路が当該配線方向に大きくなるという課題がある。例えば、図１７に示すような４段構成の帯域通過フィルタでは、λ／４×４段の長さが必要となる。また、帯域通過特性への影響を懸念し、周辺回路を帯域通過フィルタから離して配置する必要があるため、帯域通過フィルタの専有面積が大きくなる。
また、同一基板に他の回路を混載する場合、配置方法に自由度が少ないという課題がある。
【０００５】
また、上記の課題は、帯域通過フィルタに限らず、低域通過フィルタ（ローパスフィルタ：ＬＰＦ）、高域通過フィルタ（ハイパスフィルタ：ＨＰＦ）及び帯域阻止フィルタ（バンドリジェクションフィルタ：ＢＲＦ）にも同様に当てはまる。
【０００６】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、従来構成に対して回路の小型化が可能となるフィルタ回路を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係るフィルタ回路は、積層された複数の誘電体層を有する多層基板と、互いに異なる誘電体層の内部に形成された複数の導体線路と、各々の誘電体層の両面に配置されたグラウンド層と、各々の導体線路の端部に接続され、隣接する導体線路の間で互いに対向配置されたパッドと、対向配置されたパッドの間に存在するグラウンド層に設けられ、当該グラウンド層から絶縁された絶縁部と、対向配置されたパッドを絶縁部を介して接続することで、各々の導体線路を電気的に縦続接続するスルーホールと、縦続接続された導体線路の端部に一端が接続された引出し線路と、各々の誘電体層のうちのいずれかの内部に形成された入出力線路と、引出し線路の他端及び入出力線路の一端に接続され、互いに対向配置された入出力用パッドと、対向配置された入出力用パッドの間に存在するグラウンド層に設けられ、当該グラウンド層から絶縁された入出力用絶縁部と、対向配置された入出力用パッドを入出力用絶縁部を介して接続する入出力用スルーホールとを備え、各々の導体線路は、隣接する導体線路に対して配線方向が異なるものである。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、上記のように構成したので、従来構成に対して回路の小型化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】この発明の実施の形態１に係る帯域通過フィルタの構成例を示す斜視図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る帯域通過フィルタの構成例を示す透過側面図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係る帯域通過フィルタの等価回路を示す図である。
【図４】この発明の実施の形態１に係る帯域通過フィルタの別の構成例を示す斜視図である。
【図５】低域通過フィルタの構成例を示す上面図である。
【図６】低域通過フィルタの等価回路を示す図である。
【図７】高域通過フィルタの構成例を示す上面図である。
【図８】高域通過フィルタの等価回路を示す図である。
【図９】帯域阻止フィルタの構成例を示す上面図である。
【図１０】帯域阻止フィルタの等価回路を示す図である。
【図１１】この発明の実施の形態２に係る帯域通過フィルタの構成例を示す透過斜視図である。
【図１２】この発明の実施の形態３に係る帯域通過フィルタの構成例を示す透過側面図である。
【図１３】この発明の実施の形態４に係る帯域通過フィルタの構成例を示す透過斜視図である。
【図１４】この発明の実施の形態４に係る帯域通過フィルタの構成例を示す透過側面図である。
【図１５】この発明の実施の形態５に係る帯域通過フィルタの構成例を示す透過斜視図である。
【図１６】この発明の実施の形態５に係る帯域通過フィルタの構成例を示す透過側面図である。
【図１７】従来の帯域通過フィルタの構成を示す上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお以下では、フィルタ回路として、主に、帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）を用いた場合を例に説明を行う。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係る帯域通過フィルタの構成例を示す斜視図であり、図２は透過側面図であり、図３は等価回路である。なお図１では、多層基板１及びグラウンド層３の図示を省略している。
帯域通過フィルタは、図２に示すように、積層された複数の誘電体層１０１を有する多層基板１を備えている。図２の例では、４つの誘電体層１０１から成る多層基板１を示している。
【００１１】
また、各誘電体層１０１の内部には、導体線路２が形成されている。帯域通過フィルタの場合には、図１，２に示すように、導体線路２として、１対の線路２０１，２０２から成る平行結合線路２ａが形成される。なお、各平行結合線路２ａの長さは、それぞれ、帯域通過フィルタの通過帯域の中心波長λの１／４の長さに設定されている。また、各平行結合線路２ａを構成する１対の線路２０１，２０２の太さ及び間隔は、所望のフィルタ特性に応じて適宜設計される。また、各平行結合線路２ａは、外側からペア（図１，２では、１段目と４段目のペア、２段目と３段目のペア）となって定数が設定されており、偶数段設けられる。
また、各平行結合線路２ａは、隣接する平行結合線路２ａに対して配線方向が異なる。図１，２の例では、各平行結合線路２ａは、隣接する平行結合線路２ａに対して配線方向が反対方向であり、折り返すように配置されている。
【００１２】
また、図２に示すように、各誘電体層１０１の両面には、グラウンド層３が配置されている。すなわち、積層された誘電体層１０１の間には層間グラウンド３０１が設けられ、表層（積層された誘電体層１０１のうちの最上位の誘電体層１０１の上面と最下位の誘電体層１０１の下面）には地板３０２が設けられている。
【００１３】
また、図１，２に示すように、各平行結合線路２ａの端部には、隣接する誘電体層１０１の間で互いに対向配置されたパッド４が接続されている。また、上記対向配置されたパッド４の間に存在するグラウンド層３には、当該グラウンド層３から絶縁され、後述するスルーホール６が接地することを防ぐための絶縁部５が設けられている。この絶縁部５は、アンチパッド又は開口から構成される。また、上記対向配置されたパッド４には、絶縁部５を介して、スルーホール（ビア）６が接続されている。このスルーホール６により、各平行結合線路２ａを電気的に縦続接続する。また図１，２では、縦続接続された平行結合線路２ａの両端にそれぞれ入出力線路７，８が接続されている。
以上の構成により、縦続接続された平行結合線路２ａから図３に示す帯域通過フィルタを構成することができる（図１，２の例ではｎ＝４）。
【００１４】
ここで、本発明では、図１，２に示すように、各平行結合線路２ａを互いに異なる誘電体層１０１に設け、各誘電体層１０１の両面にグラウンド層３を配置している。これにより、各平行結合線路２ａを完全に分離させることができ、隣接する平行結合線路２ａによる干渉を回避することができる。そのため、従来構成のように平行結合線路２ａの配線方向を同一方向とする必要がなくなり、従来構成に対して回路を小型化することが可能となる。
【００１５】
例えば４段構成の帯域通過フィルタの場合、図１７に示す従来構成では、縦続接続された平行結合線路５１の全長としてλ／４×４段の長さが必要である。それに対して、図１，２に示す本発明の構成では、縦続接続された平行結合線路２ａの全長がλ／４（λ／４×１段）の長さとなり、専有面積を従来の４分の１に削減することができる。
【００１６】
また、平行結合線路２ａを有する誘電体層１０１の両面にグラウンド層３を配置することで、本発明の帯域通過フィルタは、完全なストリップラインモードで動作することができる。よって、安定した動作が可能となり、また、設計が容易となる。また、平行結合線路２ａ間の飛び越し結合を防ぐことができる。また、各平行結合線路２ａを完全に独立させているため、帯域通過フィルタの段数の追加が容易となる。
また、帯域通過フィルタ全体として完全に閉じた構造であるため、放射を防ぐシールドを取付ける必要がない。よって、他の回路への影響を防ぐことができ、また、シールドが不要となるため回路の小型化及び製作コストの削減に寄与することができる。
【００１７】
また、平行結合線路２ａ間の結合を考慮することなくフィルタ特性の設計が可能となるため、従来技術の設計手法を踏襲することができ、設計が容易となる。
また、各平行結合線路２ａは、グラウンド層３−誘電体層１０１−平行結合線路２ａ−誘電体層１０１−グラウンド層３から成る１つの構成層で、他の平行結合線路２ａと遮断分離されている。そのため、従来技術の設計手法を踏襲することができ、設計が容易となる。
【００１８】
また図１，２では、隣接する平行結合線路２ａの配線方向を反対方向とし、折り返して配置した場合を示した。これにより、縦続接続された平行結合線路２ａの全長を最も短くすることができる。しかしながら、これに限るものではなく、本発明ではグラウンド層３によって各平行結合線路２ａを独立させているため、各平行結合線路２ａの配線方向は任意の角度に設定することができる。これにより、フィルタ特性の劣化なしに、同一基板内に形成される他の回路の配置を考慮して、高密度化に対するレイアウト設計の柔軟性を向上させることができ、構造変更が容易となる。図４の例では、各平行結合線路２ａの配線方向を９０度ずつ変えた場合を示している。
【００１９】
また上記では、フィルタ回路として、帯域通過フィルタを用いた場合を例に説明を行った。しかしながら、これに限るものではなく、平面回路で実現できる図５，６に示す低域通過フィルタ（ローパスフィルタ：ＬＰＦ）、図７，８に示す高域通過フィルタ（ハイパスフィルタ：ＨＰＦ）及び図９，１０に示す帯域阻止フィルタ（バンドリジェクションフィルタ：ＢＲＦ）についても同様に本発明の構成を適用することができる。この際、所望のフィルタ回路に対応したパターンの導体線路２を用いる点以外は、図１，２に示す帯域通過フィルタの構成と同様である。なお図７に示す符号２０３はグラウンド接続用スルーホールである。
【００２０】
以上のように、この実施の形態１によれば、積層された複数の誘電体層１０１を有する多層基板１と、互いに異なる誘電体層１０１の内部に形成された複数の導体線路２と、各誘電体層１０１の両面に配置されたグラウンド層３と、各導体線路２の端部に接続され、隣接する導体線路２の間で互いに対向配置されたパッド４と、対向配置されたパッド４の間に存在するグラウンド層３に設けられ、当該グラウンド層３から絶縁された絶縁部５と、対向配置されたパッド４を絶縁部５を介して接続することで、各導体線路２を電気的に縦続接続するスルーホール６とを備え、各導体線路２は、隣接する導体線路２に対して配線方向が異なるように構成したので、従来構成に対して回路の小型化が可能となる。
【００２１】
実施の形態２．
図１１はこの発明の実施の形態２に係る帯域通過フィルタの構成例を示す斜視図である。なお図１１では、多層基板１及びグラウンド層３の図示を省略している。この図１１に示す実施の形態２に係る帯域通過フィルタは、図１，２に示す実施の形態１に係る帯域通過フィルタに、引出し線路９、入出力用パッド１０、入出力用絶縁部１１及び入出力用スルーホール（ビア）１２を追加したものである。その他の構成は同様であり、同一の符号を付して異なる部分についてのみ説明を行う。なお、実施の形態２における入出力線路７，８は、各誘電体層１０１のうちのいずれかの内部に形成されている。
【００２２】
引出し線路９は、縦続接続された導体線路２（図１１では平行結合線路２ａ）の端部に一端が接続されたものである。
入出力用パッド１０は、引出し線路９の他端及び入出力線路７，８の一端に接続され、互いに対向配置されたものである。
入出力用絶縁部１１は、対向配置された入出力用パッド１０の間に存在するグラウンド層３に設けられ、当該グラウンド層３から絶縁されたものである。この入出力用絶縁部１１により、入出力用スルーホール１２が接地することを防ぐ。この入出力用絶縁部１１は、アンチパッド又は開口から構成される。
入出力用スルーホール１２は、対向配置された入出力用パッド１０を入出力用絶縁部１１を介して接続するものである。
【００２３】
図１１に示すように、入出力線路７，８の前段に、引出し線路９、入出力用パッド１０、入出力用絶縁部１１及び入出力用スルーホール１２を設けることで、入出力線路７，８を所望の誘電体層１０１に引出すことが可能となる。これにより、高密度化に対するレイアウト設計の柔軟性を向上させることができ、同一基板内に形成される他の回路と入出力線路７，８との接続が容易となる。
【００２４】
なお図１１では、縦続接続された平行結合線路２ａの両端にそれぞれ引出し線路９を接続し、入力側と出力側の入出力線路７，８を所望の誘電体層１０１に引出した場合を示している。しかしながら、これに限るものではなく、入力側及び出力側のうちの一方のみを所望の誘電体層１０１に引出すようにしてもよい。
【００２５】
また上記では、フィルタ回路として帯域通過フィルタを用いた場合を例に説明を行ったが、平面回路で実現できる低域通過フィルタ、高域通過フィルタ及び帯域阻止フィルタにも同様に適用することができる。
【００２６】
実施の形態３．
図１２はこの発明の実施の形態３に係る帯域通過フィルタの構成例を示す透過側面図である。この図１２に示す実施の形態３に係る帯域通過フィルタは、図１，２に示す実施の形態１に係る帯域通過フィルタの多層基板１の構成を変更したものである。その他の構成は同様であり、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００２７】
実施の形態３における多層基板１では、異なる誘電率の誘電体層１０１を含む構成となっている。図１２の例では、４段の誘電体層１０１がそれぞれ異なる誘電率（ε１〜ε４）の材料から構成された場合を示している。
このように、様々な誘電率の誘電体層１０１を組み合わせて各段で独立して設計を行うことで、同一の誘電率の誘電体層１０１から成る多層基板１では実現困難なインピーダンスを得ることができる。すなわち、導体線路２（図１２では平行結合線路２ａ）を誘電体層１０１に印刷する機器では、その導体線路２の太さ及び間隔等の設定可能範囲が定められているため、実現可能なインピーダンスの範囲が存在する。そこで、誘電体層１０１の誘電率を変えることで、導体線路２の太さ及び間隔の調整のみでは得られないインピーダンスを得ることが可能となる。
【００２８】
なお上記では、実施の形態１に構成を元に多層基板１の構造を変えた場合を示した。しかしながら、これに限るものではなく、実施の形態２の構成を元に多層基板１の構造を変えてもよい。
また上記では、フィルタ回路として帯域通過フィルタを用いた場合を例に説明を行ったが、平面回路で実現できる低域通過フィルタ、高域通過フィルタ及び帯域阻止フィルタにも同様に適用することができる。
【００２９】
実施の形態４．
図１３はこの発明の実施の形態４に係る帯域通過フィルタの構成例を示す透過斜視図であり、図１４は透過側面図である。この図１３，１４に示す実施の形態４に係る帯域通過フィルタは、図１，２に示す実施の形態１に係る帯域通過フィルタに複数のグラウンド接続用スルーホール（ビア）１３を追加したものである。その他の構成は同様であり、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００３０】
複数のグラウンド接続用スルーホール１３は、グラウンド層３の積層方向に垂直な方向において、縦続接続された導体線路２（図１３，１４では平行結合線路２ａ）のうちの少なくとも一部に対向配置され、複数のグラウンド層３を接続するものである。図１３，１４の例では、縦続接続された平行結合線路２ａのうちの３面に対向して複数のグラウンド接続用スルーホール１３が等間隔で配置された場合を示している。
なお、グラウンド接続用スルーホール１３は、縦続接続された導体線路２のストリップモードでの伝送に影響がない程度に離隔した位置に配置される。また、各グラウンド接続用スルーホール１３の配置間隔は、波長λに応じて適宜設計される。
【００３１】
このように、縦続接続された導体線路２の周囲に複数のグラウンド接続用スルーホール１３を設けることで、簡易な構成で容易に、帯域通過フィルタと同一基板に配置される他の回路とを遮断分離することができ、帯域通過フィルタと他の回路とが相互に影響し合うことを防ぐことができる。その結果、帯域通過フィルタの特性劣化及び他の回路の特性劣化を防ぐことができる。
【００３２】
なお上記では、実施の形態１の構成にグラウンド接続用スルーホール１３を設けた場合を示した。しかしながら、これに限るものではなく、実施の形態２，３の構成にグラウンド接続用スルーホール１３を設けてもよい。
また上記では、フィルタ回路として帯域通過フィルタを用いた場合を例に説明を行ったが、平面回路で実現できる低域通過フィルタ、高域通過フィルタ及び帯域阻止フィルタにも同様に適用することができる。
【００３３】
実施の形態５．
図１５はこの発明の実施の形態５に係る帯域通過フィルタの構成例を示す透過斜視図であり、図１６は透過側面図である。この図１５，１６に示す実施の形態５に係る帯域通過フィルタは、図１，２に示す実施の形態１に係る帯域通過フィルタに２本以上のグラウンド接続用スルーホール（ビア）１３、及びスルーホール接続用線路１４を追加したものである。その他の構成は同様であり、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００３４】
２本以上のグラウンド接続用スルーホール１３は、グラウンド層３の積層方向に垂直な方向において、縦続接続された導体線路２（図１５，１６では平行結合線路２ａ）のうちの少なくとも一部に対向配置され、複数のグラウンド層３を接続するものである。図１５，１６の例では、縦続接続された平行結合線路２ａのうちの３面に対向してその角の４箇所にグラウンド接続用スルーホール１３が配置された場合を示している。なお、グラウンド接続用スルーホール１３は、縦続接続された導体線路２のストリップモードでの伝送に影響がない程度に離隔した位置に配置される。
スルーホール接続用線路１４は、各グラウンド接続用スルーホール１３を接続するものである。図１５，１６の例では、各層にスルーホール接続用線路１４を設けた場合を示している。
【００３５】
このように、縦続接続された導体線路２の周囲に２本以上のグラウンド接続用スルーホール１３を設け、そのグラウンド接続用スルーホール１３をスルーホール接続用線路１４で接続することで、実施の形態４の構成に対してスルーホール１３の数を減らして、帯域通過フィルタと同一基板に配置される他の回路とを遮断分離することができ、帯域通過フィルタと他の回路とが相互に影響し合うことを防ぐことができる。その結果、帯域通過フィルタの特性劣化及び他の回路の特性劣化を防ぐことができる。
【００３６】
なお上記では、実施の形態１の構成にグラウンド接続用スルーホール１３及びスルーホール接続用線路１４を設けた場合を示した。しかしながら、これに限るものではなく、実施の形態２，３の構成にグラウンド接続用スルーホール１３及びスルーホール接続用線路１４を設けてもよい。
また上記では、フィルタ回路として帯域通過フィルタを用いた場合を例に説明を行ったが、平面回路で実現できる低域通過フィルタ、高域通過フィルタ及び帯域阻止フィルタにも同様に適用することができる。
【００３７】
なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
【符号の説明】
【００３８】
１  多層基板、２  導体線路、２ａ  平行結合線路、３  グラウンド層、４  パッド、５  絶縁部、６  スルーホール、７，８  入出力線路、９  引出し線路、１０  入出力用パッド、１１  入出力用絶縁部、１２  入出力用スルーホール、１３  グラウンド接続用スルーホール、１４  スルーホール接続用線路、１０１  誘電体層、２０１，２０２  一対の線路、２０３  グラウンド接続用スルーホール、３０１  層間グラウンド、３０２  地板。
【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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