(57)【要約】【課題】フィルター部分を２次元展開以外の設計が可能になり、特に、高周波領域にも強いフィルターを製作出来るだけでなく、マザーボードもしくはＩＣパッケージを小型化に出来る伝送線路フィルターが望まれていた。【解決手段】２階層以上のレイヤー内にある特性インピーダンスが異なる伝送線路が、ビアによる連続接続による接続構造により接続されていることを特徴とする伝送線路フィルターを提供する。特に、レイヤー内に平面的に配置されている伝送線路の接続構造、もしくは重層的接続構造を持つ伝送線路フィルターを提供する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
２階層以上のレイヤー内にある特性インピーダンスが異なる伝送線路が、ビアによる連続接続による接続構造により接続されていることを特徴とする伝送線路フィルター。
【請求項２】
レイヤー内に平面的に配置されている伝送線路の接続構造が、ビアによる接続で連続接続されている、もしくは重層的に配置されている伝送線路の接続構造が、ビアによる接続で連続接続されている、構造を持つ請求項１記載の伝送線路フィルター。
【請求項３】
レイヤー毎の伝送線路が、線路の幅が異なる伝送線路、伝送線路上下にある誘電体の厚みが違う伝送線路、誘電率の異なる材質の伝送線路を重ね合わせるのいずれかの構造を持つ伝送線路からなる事を特徴とする、請求項１または２記載の伝送線路フィルター。
【請求項４】
個々の伝送線路が、５ｃｍ以内の長さであることを特徴とする、請求項１または２または３記載の伝送線路フィルター。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、伝送線路を用いた高周波フィルターを実現する伝送線路フィルターに関する。
【０００２】
【従来の技術】
フィルター特性を得る為には，多くの場合、実装ボード（マザーボード）にレジスタンス・キャパシタンス・インダクタンス素子のような回路素子を用いてフィルター回路を作製する事が行われていた。
【０００３】
また、マイクロストリップラインなどの伝送線路を用いて平面状にフィルター回路を分布定数回路として作製する事が行われていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
近年すべての電子機器は高クロック化が進んでいる。このような高周波回路では従来の回路素子によるフィルターを使用すると、寄生インピーダンスの影響でフィルター特性を発揮する事が難しくなってきている。また、マザーボードの上に回路素子を配置する為、小型化にも向いていない。
【０００５】
マイクロストリップラインを用いた伝送線路フィルターでは、平面状に作製するので、平面で表される回路しか表現できず、２次元展開により回路を作成しないといけないので、こちらも小型化には向いていない。
【０００６】
また、この様な回路は、その伝送線路の長さに大きく依存しているので伝送線路長にかなりの精度が必要とされる。
【０００７】
さらにこの場合、マイクロストリップラインを用いた伝送線路フィルターでは回路が表面に露出しているために、そのストリップライン上に誘電体等が載る等の事が有れば、周波数特性に変化が起きるので、安定的な伝送線路フィルターとはなっていなかった。
【０００８】
そこで、フィルター部分を２次元展開以外の設計が可能になる伝送線路フィルターが求められていた。
【０００９】
特に、高周波領域にも強いフィルターを製作出来るだけでなく、マザーボードもしくはＩＣパッケージを小型化に出来る伝送線路フィルターが求められていた。
【００１０】
【課題を解決する為の手段】
以上の様な課題を解決するため、請求項１記載の発明では、２階層以上のレイヤー内にある特性インピーダンスが異なる伝送線路が、ビアによる連続接続による接続構造により接続されていることを特徴とする伝送線路フィルターを提供するものである。
【００１１】
請求項２記載の発明では、レイヤー内に平面的に配置されている伝送線路の接続構造が、ビアによる接続で連続接続されている、もしくは重層的に配置されている伝送線路の接続構造が、ビアによる接続で連続接続されている、構造を持つ請求項１記載の伝送線路フィルターを提供するものである。
【００１２】
請求項３記載の発明では、レイヤー毎の伝送線路が、線路の幅が異なる伝送線路、伝送線路上下にある誘電体の厚みが違う伝送線路、誘電率の異なる材質の伝送線路を重ね合わせるのいずれかの構造を持つ伝送線路からなる事を特徴とする、請求項１または２記載の伝送線路フィルターを提供するものである。
【００１３】
請求項４記載の発明では、個々の伝送線路が、５ｃｍ以内の長さであることを特徴とする、請求項１または２または３記載の伝送線路フィルターを提供するものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１は、２階層以上のレイヤー内にある特性インピーダンスが異なる伝送線路が、ビアによる連続接続による接続構造により接続されていることを特徴とする伝送線路フィルターであるが、特にレイヤー内に平面的に配置されている伝送線路の接続構造が、ビアによる接続で連続接続されている構造を持つ伝送線路フィルターの例ある。
【００１５】
また、図２は、同様に２階層以上のレイヤー内にある特性インピーダンスが異なる伝送線路が、ビアによる連続接続による接続構造により接続されていることを特徴とする伝送線路フィルターであるが、特に重層的に配置されている伝送線路の接続構造が、ビアによる接続で連続接続されている構造を持つ伝送線路フィルターの例である。
【００１６】
また、接続は以上の接続の他、適宜多層で縦横に伝送線路を設けても良いものであるが、寄生成分が発生しない様に注意する必要がある。
【００１７】
ここでレイヤーとは、重層的に伝送線路が設けられている場合の、その平面方向の広がりを指す。なお、レイヤーは表面に露出しているものの他、誘電体内に設けられているものをも指す。
【００１８】
各レイヤーは、１つのみ伝送線路が設けられるものでも構わないが、複数設けた方が製造上でも有利である。
【００１９】
この伝送線路はともに特性インピーダンスの異なる伝送線路をビアにより接続した形状となっている。
【００２０】
特性インピーダンスを変化させる方法は、線路幅を変える、伝送線路間の誘電体の厚みを変える、伝送線路間の誘電体の誘電率を変える等で得る。なお、同一レイヤー内においても、その伝送線路の特定インピーダンスは、同一であるとは限らず、線路幅や伝送線路長で適宜調整可能である。
【００２１】
誘電体の例としては、ポリイミド（ε＝３．３）、ＦＲ−４（ε＝４．６）、エポキシ系樹脂（ε＝３．５）などを用いることが可能で、伝送線路としては、マイクロストリップライン、コプレーナーストリップライン、ストリップラインなどを用いる事が可能で、ビアの材質としては、銅などを用いる事が可能で、その製造方法としては、ドリル・レーザーなどで穴を開けメッキをする方法などを用いる事が可能である。
【００２２】
図３は、図１の様に平面的に配置された伝送線路をビア接続により本願発明を実施する構造を表す断面構造の斜視図である。図３では、横方向に階段状に伝送線路を作製した場合であり２レイヤーに伝送線路がまたがっている。
【００２３】
しかしながら、２レイヤー以上にまたがった伝送線路でも同じ効果が得られる。
【００２４】
また、線路長を変えた場合が図５である。異なる線路長を接続する事で自在にフィルタリングできる事がわかる。
【００２５】
さらに、縦方向に階段状伝送線路を作製した場合でも同様な効果が得られる。
【００２６】
フィルターを作製するには、特性インピーダンスが異なる線路の線路長をフィルタリングする波長のａ／４（ａ＝２ｎ−１，ｎ＝１．２．３…）波長の時に大きな効果をえる事が出来る。
【００２７】
特性インピーダンスが異なる線路を連続して接続する際、異なる長さの線路を接続する事で異なる周波数帯域をカットする事も可能となる。
【００２８】
なお、本願発明におけるビアの構造は、厚さ方向が波長のａ／６以下程度である事が必要であり、特に厚さは薄ければ薄いほど望ましい。これにより、このビア部分の伝達係数を１とみなし、反射係数を０とみなす事が可能になる。
【００２９】
【実施例】
（実施例１）
平面的に配置された伝送線路をビア接続により本願発明を実施する構造を表す断面構造を持つ。
【００３０】
内部レイヤーの材質、表面レイヤーの材質はともに銅であり内部レイヤーの厚さは１２［μｍ］、幅は７５［μｍ］であり、誘電体の材質はエポキシ系樹脂（誘電率ε＝３．５）であり、その間のビア接続の材質は銅、直径は５０［μｍ］、厚さ３０［μｍ］である。
【００３１】
その上で伝送線路長を全て９．０９［ｍｍ］とした場合、特性インピーダンス３０［Ω］−７０［Ω］−３０［Ω］−７０［Ω］−３０［Ω］の線路を接続した構造となっている。
【００３２】
なお、この製造方法は、従来のプリント配線板と同様な方法で作成し、ビアも従来のプリント配線板と同様な方法で作成したものである。
【００３３】
その結果を、図４に、Ｓパラメータのシュミレート結果として示す。なお、Ｓ１１（反射係数）およびＳ１２（伝達係数）を示す周波数特性図である。
【００３４】
この周波数特性図より、１２．０〜２８．０［ＧＨｚ］の帯域フィルターとなっている事が分かる。
【００３５】
（実施例２）
実施例１の、伝送線路長のみを変えた。伝送線路長は順に、２ｍｍ、３ｍｍ、２ｍｍ、３ｍｍ、２ｍｍとした。得られたＳパラメータのシュミレート結果は、図５として示す。
【００３６】
これにより、特性インピーダンスが異なる伝送線路、例えば異なる線路長を接続する事で自在にフィルタリング（周波数帯域をカット）できる事がわかる。
【００３７】
以上、実施例１および２より、フィルターを作製するには、特性インピーダンスが異なる伝送線路の伝送線路長をフィルタリングする波長のａ／４（ａ＝２ｎ−１，ｎ＝１．２．３…）波長の時に大きな効果をえる事が出来る。
【００３８】
【発明の効果】
また、特性インピーダンスが異なる線路を連続して接続する際、異なる長さの線路を接続する事で異なる周波数帯域をカットする事も可能となる。
【００３９】
以上のように本発明によれば、高周波領域においてフィルター特性が省スペースで得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】平面的に配置された伝送線路をビア接続により本願発明を実施する構造を表す断面図である。
【図２】伝送線路を重ね、その伝送線路間をビア接続により本願発明を実施する構造を表す断面図である。
【図３】平面的に配置された伝送線路をビア接続により本願発明を実施する構造を表す概念斜視図
【図４】実施例１のＳパラメータのうち、Ｓ１１およびＳ１２を示す周波数特性図
【図５】実施例２のＳパラメータのうち、Ｓ１１およびＳ１２を示す周波数特性図
【符号の説明】
１・・・・伝送線路
２・・・・誘電体
３・・・・ビア
【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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