(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンテナとして用いられる共振器であって、
溝が形成された下部基板と、前記溝を充填した誘電体と、前記溝の内壁に備わっており、空気と前記誘電体との間の急激な誘電率変化を防止する物質膜と、前記下部基板と結合されて空洞を形成する上部基板と、前記誘電体と対向するように上部基板の底面に形成され、前記物質膜と接触し、かつ、前記誘電体を露出させるスロットを具備する導電性薄膜と、前記上部基板の上部に形成されていて前記導電性薄膜と連結された導波路用ストリップラインとを具備することを特徴とする共振器。
【請求項２】
前記誘電体は空気に比べて誘電率が大きい第１及び第２誘電体より構成されているが、前記第２誘電体上に形成された前記第１誘電体の誘電率が前記第２誘電体の誘電率より小さなことを特徴とする請求項１に記載の共振器。
【請求項３】
前記物質膜は前記誘電体と空気との間の誘電率を有する誘電膜であることを特徴とする請求項１に記載の共振器。
【請求項４】
前記誘電膜はパラフィン膜またはグリース膜であることを特徴とする請求項３に記載の共振器。
【請求項５】
前記物質膜は金膜であることを特徴とする請求項１に記載の共振器。
【請求項６】
アンテナとして用いられる共振器であって、
溝が形成された下部基板と、前記溝を充填した磁性体と、前記溝の内壁に備わっていて空気と前記磁性体との間の急激な透磁率変化を防止する物質膜と、前記下部基板と結合されて空洞を形成する上部基板と、前記磁性体と対向するように上部基板の底面に形成され、前記物質膜と接触し、前記磁性体を露出させるスロットを具備する導電性薄膜と、前記上部基板の上部に形成されていて前記導電性薄膜と連結された導波路用ストリップラインとを具備することを特徴とする共振器。
【請求項７】
前記磁性体は空気に比べて透磁率が大きい第１及び第２磁性体より構成されているが、前記第２磁性体上に形成された前記第１磁性体の透磁率が前記第２磁性体の透磁率より小さなことを特徴とする請求項６に記載の共振器。
【請求項８】
前記物質膜は前記磁性体と空気との間の透磁率を有する磁性膜であることを特徴とする請求項６に記載の共振器。
【請求項９】
前記物質膜は金膜であることを特徴とする請求項６に記載の共振器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は共振器に係り、詳細には空洞が所定物質で充填された共振器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
共振器は、アンテナ、フィルター、デュプレクサ、その他に通信機器や電子機器の同調回路として用いられる。
【０００３】
図１は従来の共振器を示す分離斜視図であり、図２は図１の共振器の結合状態を示す断面図である。
【０００４】
図１及び図２を参照すれば、共振器は直六面体型凹溝１２が形成された下部基板１１と、下部基板１１と結合されて空洞１３を形成させる上部基板１６とが備えられている。
【０００５】
下部基板１１の凹溝１２の内壁は導電性薄膜１４で覆われている。
上部基板１６の上部には、導波路用ストリップライン１７が形成されており、その底面に一部が切開されたスロット１８を有する導電性薄膜１９が形成されている。導電性薄膜１９は凹溝１２と結合されて空洞１３を形成させる。
【０００６】
ストリップライン１７と導電性薄膜１４、１９とはポール２０により接続されている。
【０００７】
このような構造の共振器は半導体微細加工技術を用いて製作される。ところが、空洞構造を採用した共振器の共振周波数は空洞１３の大きさに反比例する。したがって、小型化する必要がある移動通信用端末器、例えば、２GHz帯域の周波数を使用する移動通信用装置に空洞を用いた共振器を用い難いが、そのサイズが大きすぎるからである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明が解決しようとする技術的課題は、従来の技術が有する前記問題点を改善するためのものであって、共振周波数に対応する共振構造の大きさを縮められる共振器を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記技術的課題を達成するために本発明は、溝が形成された下部基板と、前記溝を充填した誘電体と、前記溝の内壁に備わっており、前記下部基板と前記誘電体との間の急激な誘電率変化を防止する物質膜と、前記下部基板と共に前記溝を空洞化する上部基板と、前記誘電体と対向するように上部基板の底面に形成され、前記物質膜と接触し、かつ、前記誘電体を露出させるスロットを具備する導電性薄膜と、前記上部基板の上部に形成されていて前記導電性薄膜と連結された導波路用ストリップラインとを具備することを特徴とする共振器を提供する。
【００１０】
ここで、前記誘電体は空気に比べて誘電率が大きい第１及び第２誘電体より構成されているが、前記第２誘電体上に形成された前記第１誘電体の誘電率が前記第２誘電体の誘電率より小さい。
【００１１】
前記物質膜は前記誘電体と前記下部基板との中間程度に当る誘電率を有する誘電膜であり、パラフィン膜またはグリース膜である。
【００１２】
また本発明は、前記技術的課題を達成するために、溝が形成された下部基板と、前記溝を充填した磁性体と、前記溝の内壁に備わっていて前記下部基板と前記磁性体との間の急激な透磁率変化を防止する物質膜と、前記下部基板と共に前記溝を空洞化する上部基板と、前記磁性体と対向するように上部基板の底面に形成され、前記物質膜と接触し、かつ、前記磁性体に露出させるスロットを具備する導電性薄膜と、前記上部基板の上部に形成されていて前記導電性薄膜と連結された導波路用ストリップラインとを具備することを特徴とする共振器を提供する。
前記磁性体は第１及び第２磁性体より構成されている。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、添付した図面を参照して本発明の第１及び第２実施例に係る共振器をより詳細に説明する。
【００１４】
＜第１実施例＞
図３及び図４を参照すれば、共振器は直六面体型凹溝３２が形成された下部基板３１と、下部基板３１と結合されて空洞３３を形成させる上部基板３６が備えられている。
【００１５】
下部基板３１はSi、GaAs、InPのような半導体ウェーハ３１aに直六面体型凹溝３２を形成させ、凹溝３２の内壁は下部基板３１と凹溝３２を充填する誘電体５０との間で空気を排除できる物質膜３４で覆われている。物質膜３４は導電性物質膜であって、例えば金膜である。
【００１６】
上部基板３６の上部には導波路用ストリップライン３７が形成されており、その底部に一部が切開されたスロット３８を有する導電性薄膜３９が形成されている。上部基板３６もSi、GaAs、InPのような半導体ウェーハ３６aに導電性素材でストリップライン３７及び、金のような導電性素材で下部導電性薄膜３９を、導電性素材でポール４０を各々形成させる。
【００１７】
上部基板３６の導電性薄膜３９は下部基板３１の凹溝３２と結合して空洞３３を形成する。空洞３３の内部は空気より誘電率が大きい誘電体５０で充填されている。空洞３３の内部は誘電体５０の代りに空気より透磁率が大きい磁性体で充填されうる。
【００１８】
ストリップライン３７と導電性薄膜３９とはポール４０により接続されている。
このように空洞３３に空気より大きい誘電率を有する誘電体５０(または磁性体)が充填された共振器の共振周波数は次の数学式１で示しうる。
【００１９】
【数１】
0004819257.tif 000002
【００２０】
ここで、μは透磁率定数であり、εは誘電率定数であり、l、m、nは共振モードを示す整数であり、a、b及びhは各々空洞３３の横、縦及び深さを示す。
【００２１】
示した数学式１で分かるように、共振周波数値を単一値に固定させる時に透磁率値や誘電率値が増加すればa、b、hの値が相対的に小さくならねばならない。すなわち、a、b、hの値は同じ共振周波数について空洞３３の内部が空いている時より誘電体５０(または磁性体)で充填されている時にさらに小さくなる。
【００２２】
このような原理により空洞３３の内部を誘電体５０や磁性体５０で充填した共振構造を有する本発明の共振器は共振周波数に対応する共振構造の大きさを縮められる。
【００２３】
＜第２実施例＞
一方、誘電体５０の誘電率が大きいほど共振器の大きさが小さくなる原理に基づいてアンテナの大きさを小さくできるが、アンテナが空気中に露出されており、空気の誘電率が１程度であることを勘案すれば、ストリップライン３７とポール４０及び導電性薄膜３９を経由して誘電体５０に到達する電波は空気と誘電体５０との大きい誘電率差によって大部分誘電体５０の境界で反射されて受信率が低下する場合もある。
【００２４】
それで、本発明者は誘電率が相異なる少なくとも２つ以上の誘電体を誘電率が大きくなる順序で構成した誘電体を示す。
【００２５】
具体的に、図５及び図６を参照すれば、空洞３３に充填された誘電体７０は第１及び第２誘電体７０a、７０bより構成されている。第２誘電体７０b上に形成された第１誘電体７０aの誘電率は第２誘電体７０bの誘電率より小さい。
【００２６】
誘電体７０に入射された電波は空洞３３の内壁に形成されたトランジション物質膜７２を経て空洞３３を取り囲む半導体ウェーハ３１aに伝播される。この時、誘電体７０と半導体ウェーハ３１aとの間に空気が存在する場合、前記のような空気と高誘電率を有する誘電体の境界で電波が反射される現象が示されて電波の受信率が落ちる。これにより、空洞３３の内壁に形成されたトランジション物質膜７２は空気と誘電体７０との間の誘電率を有する物質膜であることが望ましい。例えば、トランジション物質膜７２は誘電体７０の挿入を軟らかくしつつ空気の内在を排除できるパラフィン膜あるいはグリース膜のような固形性油膜である場合もある。トランジション物質膜７２がこのような誘電膜である場合、誘電体７０に入射された電波は誘電体７０、パラフィン膜(あるいはグリース膜)及びシリコンの順で伝播されるので、各誘電体の境界で反射率を低められ、したがって電波を効果的に伝播させうる。
【００２７】
前記誘電体７０と第１及び第２誘電体７０a、７０bは同じ性格の磁性体に取り替えられる。
【００２８】
【発明の効果】
前述したように、本発明の実施例に係る共振器は、空洞に誘電体(あるいは磁性体)を充填したり、前記誘電体(あるいは磁性体)を多様化して共振周波数に対応する空洞の大きさを縮められ、前記誘電体を誘電率が順次に増加する複数の誘電体より構成し、前記誘電体と接触される誘電体周りの物質間に空気を排除させうる物質を挿入させて、急激な誘電率差による電波の反射率を低めて電波を効果的に伝播させうる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  従来の技術に係る共振器の分離斜視図及び結合状態を示す断面図である。
【図２】  従来の技術に係る共振器の分離斜視図及び結合状態を示す断面図である。
【図３】  本発明の第１実施例に係る共振器の分離斜視図及び結合状態を示す断面図である。
【図４】  本発明の第１実施例に係る共振器の分離斜視図及び結合状態を示す断面図である。
【図５】  本発明の第２実施例に係る共振器の分離斜視図及び結合状態を示す断面図である。
【図６】  本発明の第２実施例に係る共振器の分離斜視図及び結合状態を示す断面図である。
【符号の説明】
３１  下部基板
３２  直六面体型凹溝
３４  物質膜
３６  上部基板
３７  導波路用ストリップライン
３８  スロット
３９  下部導電性薄膜
４０  ポール
５０  誘電体
【図１】
0004819257.tif 000003
【図２】
0004819257.tif 000004
【図３】
0004819257.tif 000005
【図４】
0004819257.tif 000006
【図５】
0004819257.tif 000007
【図６】
0004819257.tif 000008