(57)【要約】【課題】小型化と低コスト化が可能であり、高精度で損失の少ない所望の特性の共振器および誘電体フィルタを提供する。【解決手段】共振電極１７１a，１７１b，１９１a，１９１bによって、ループ状あるいは基板積層方向にスパイラル状であって互いに対称な共振電極を形成することで、共振電極の長さ方向の基板スペースを小さくする。接地導体層１２に接続された電極１７２aと、共振電極１９１aの開放端側に接続された電極１９２aと誘電体層１８からなる積層構造の第１コンデンサを設ける。さらに、接地導体層１２に接続された電極１７２bと、共振電極１９１bの開放端側に接続された電極１９２bと誘電体層１８からなる積層構造の第２コンデンサを設けることで、共振電極の長さが短くても所望の特性を得られるものとする。【選択図】        図１
2005109951.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体層と導体層を複数積層してなる積層基板の一方の面側に接地導体層が形成されており、一端が前記接地導体層と接続される短絡端で他端が開放端とされた一対の共振電極を有する共振パターン導体層が前記誘電体層を介して前記接地導体層と対向して設けられて、一方の前記共振電極の開放端側を信号入力端子として用い、他方の前記共振電極の開放端側を信号出力端子として用いる共振器において、
前記一対の共振電極を、ループ状あるいは基板積層方向にスパイラル状であって互いに対称に形成した
ことを特徴とする共振器。
【請求項２】
一方の端子が前記接地導体層に接続されて、他方の端子が前記信号入力端子あるいは開放端側を前記信号入力端子として用いる共振電極と接続される積層構造の第１コンデンサと、一方の端子が前記接地導体層に接続されて、他方の端子が前記信号出力端子あるいは開放端側を前記信号出力端子として用いる共振電極と接続される積層構造の第２コンデンサを設けた
ことを特徴とする請求項１記載の共振器。
【請求項３】
前記第１および第２コンデンサは、誘電体として酸化タンタルを用いたコンデンサである
ことを特徴とする請求項２記載の共振器。
【請求項４】
前記接地導体層と前記共振パターン導体層との間に位置する前記導体層には、前記共振電極と対向する領域を含むようにスロットを形成した
ことを特徴とする請求項１記載の共振器。
【請求項５】
誘電体層と導体層を複数積層してなる積層基板の一方の面側に接地導体層が形成されており、一端が前記接地導体層と接続される短絡端で他端が開放端とされた一対の共振電極を有する共振パターン導体層が前記誘電体層を介して前記接地導体層と対向して設けられて、一方の前記共振電極の開放端側を信号入力端子として用い、他方の前記共振電極の開放端側を信号出力端子として用い、前記信号入力端子に入力された信号から所望の周波数帯の信号を通過させて前記信号出力端子から出力する誘電体フィルタにおいて、
前記一対の共振電極を、ループ状あるいは基板積層方向にスパイラル状であって互いに対称に形成した
ことを特徴とする誘電体フィルタ。
【請求項６】
一方の端子が前記接地導体層に接続されて、他方の端子が前記信号入力端子あるいは開放端側を前記信号入力端子として用いる共振電極と接続される積層構造の第１コンデンサと、一方の端子が前記接地導体層に接続されて、他方の端子が前記信号出力端子あるいは開放端側を前記信号出力端子として用いる共振電極と接続される積層構造の第２コンデンサを設けた
ことを特徴とする請求項５記載の誘電体フィルタ。
【請求項７】
一方の端子が前記信号入力端子あるいは開放端側を前記信号入力端子として用いる共振電極と接続されて、他方の端子が前記信号出力端子あるいは開放端側を前記信号出力端子として用いる共振電極に接続された積層構造の第３コンデンサを設け、
前記第３コンデンサの静電容量を調整して、前記信号入力端子に入力された信号に対して阻止する周波数帯を設定する
ことを特徴とする請求項６記載の誘電体フィルタ。
【請求項８】
前記第１乃至第３コンデンサは、誘電体として酸化タンタルを用いたコンデンサである
ことを特徴とする請求項７記載の誘電体フィルタ。
【請求項９】
前記接地導体層と前記共振パターン導体層との間に位置する前記導体層には、前記共振電極と対向する領域を含むようにスロットを形成した
ことを特徴とする請求項５記載の誘電体フィルタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は共振器および誘電体フィルタに関する。詳しくは、一対の共振電極を、互いに対称なループ状あるいは基板積層方向にスパイラル状として形成したものである。
【背景技術】
【０００２】
マイクロ波帯やミリ波帯の高周波電波をキャリアとした通信システム、例えば携帯電話等の電話システムや無線ＬＡＮ（ローカルエリアネットワーク）システムの普及に伴い、
家庭内や屋外等の様々な場所において手軽にかつ中継装置等を介することなく様々なデータの送受信が可能となっている。
【０００３】
このような、通信システムで用いる機器には、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）、ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）、およびバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）等のフィルタ素子が設けられている。このフィルタ素子は、高周波数帯の信号を処理するため、集中定数回路ではなく分布定数回路として設計されている。例えば、特許文献１に示されているように、一対の平行する導体パターンを用いて、トリプレート構造のフィルタを形成することが行われている。
【０００４】
また、機器を容易に携行できるように、高密度実装や基板の多層化等による小型化が図られている。例えば特許文献２に示すように、パターン配線層や誘電絶縁層等を多層する際に、フィルタやコンデンサ，インダクタ，レジスタ等を形成した層や、信号配線や電源供給等のパターン層等を設けて多層することで、高周波モジュール装置とすることが行われている。
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−２５２７１６
【特許文献２】特開２００２−３３４８０６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、コムライン型フィルタのように、通過させる信号の１／４波長の長さである１対の導体パターンを電磁界結合させるものでは、通過させる信号の周波数が低いと、導体パターンを長くしなければならないことからフィルタを小型化することが出来ない。
【０００７】
さらに、分布定数回路として設計されたフィルタの層とパターン配線層等を多層化して機器を小型化するとき、フィルタが信号配線パターン等の影響を受けて、所望のフィルタ特性を得ることができない場合が生ずる。すなわち、特許文献１の接地導体層と導体パターンとの間に信号配線パターンが設けられると、一対の平行する導体パターンの電磁界結合状態が変化して、所望のフィルタ特性を得ることができないおそれが生じる。
【０００８】
そこで、この発明では、小型化と低コスト化が可能であり、高精度で損失の少ない所望の特性の共振器および誘電体フィルタを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明に係る共振器は、誘電体層と導体層を複数積層してなる積層基板の一方の面側に接地導体層が形成されており、一端が接地導体層と接続される短絡端で他端が開放端とされた一対の共振電極を有する共振パターン導体層が誘電体層を介して接地導体層と対向して設けられて、一方の共振電極の開放端側を信号入力端子として用い、他方の共振電極の開放端側を信号出力端子として用いる共振器において、一対の共振電極を、ループ状あるいは基板積層方向にスパイラル状であって互いに対称に形成したものである。
【００１０】
また、この発明に係る誘電体フィルタは、誘電体層と導体層を複数積層してなる積層基板の一方の面側に接地導体層が形成されており、一端が接地導体層と接続される短絡端で他端が開放端とされた一対の共振電極を有する共振パターン導体層が誘電体層を介して接地導体層と対向して設けられて、一方の共振電極の開放端側を信号入力端子として用い、他方の共振電極の開放端側を信号出力端子として用い、信号入力端子に入力された信号から所望の周波数帯の信号を通過させて信号出力端子から出力する誘電体フィルタにおいて、一対の共振電極を、ループ状あるいは基板積層方向にスパイラル状であって互いに対称に形成したものである。
【００１１】
この発明においては、一対の共振電極が、ループ状あるいは基板積層方向にスパイラル状であって、例えば共振電極間のギャップを基準として対称に形成される。また、一方の端子が接地導体層に接続されて、他方の端子が信号入力端子あるいは開放端側を信号入力端子として用いる共振電極と接続される積層構造の第１コンデンサや、一方の端子が接地導体層に接続されて、他方の端子が信号出力端子あるいは開放端側を信号出力端子として用いる共振電極と接続される積層構造の第２コンデンサ、一方の端子が信号入力端子あるいは開放端側を信号入力端子として用いる共振電極と接続されて、他方の端子が信号出力端子あるいは開放端側を信号出力端子として用いる共振電極に接続された積層構造の第３コンデンサが、例えば酸化タンタルを用いて形成される。さらに、接地導体層と共振パターン導体層との間に位置する導体層には、共振電極と対向する領域を含むようにスロットが形成される。
【発明の効果】
【００１２】
この発明によれば、一対の共振電極が、ループ状あるいは基板積層方向にスパイラル状であって互いに対称に形成される。このため、共振電極の長さ方向の基板スペースを小さくすることが可能となり、共振器や誘電体フィルタを小型化ができる。
【００１３】
また、一方の端子が接地導体層に接続されて、他方の端子が信号入力端子あるいは開放端側を信号入力端子として用いる共振電極と接続される積層構造の第１コンデンサや、一方の端子が接地導体層に接続されて、他方の端子が信号出力端子あるいは開放端側を信号出力端子として用いる共振電極と接続される積層構造の第２コンデンサが設けられるので、共振電極の長さを更に短くでき、装置を更に小型化できる。また、一方の端子が信号入力端子あるいは開放端側を信号入力端子として用いる共振電極と接続されて、他方の端子が信号出力端子あるいは開放端側を信号出力端子として用いる共振電極に接続された積層構造の第３コンデンサが設けられるので、第３コンデンサの容量を調整して、トラップする周波数を調整できる。さらに、酸化タンタルコンデンサを用いることにより、コンデンサの基板占有面積を小さくすることが可能となり、装置を更に小型化できる。また、接地導体層と共振パターン導体層との間に位置する導体層には、共振電極と対向する領域を含むようにスロットが形成されるので、他の信号配線パターンの影響を受けることなく、所望の特性の共振器や誘電体フィルタを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図を参照しながら、この発明の実施の形態について詳細に説明する。図１は本発明の誘電体フィルタ１０の構成を示す平面図、図２は図１に示す誘電体フィルタ１０のＡ−Ａ'位置での断面図、図３は図１に示す誘電体フィルタ１０のＢ−Ｂ'位置での断面図、図４は誘電体フィルタ１０の分解斜視図を示している。この図１〜図４は、誘電体フィルタ１０の一対の共振電極を、基板積層方向にスパイラル状であって互いに対称に形成した場合を示している。
【００１５】
誘電体層と導体層が複数積層された積層基板１１の背面側には、接地導体層としての第１導体層１２を形成する。誘電体層を介して第１導体層１２と対向する積層基板１１の例えば表層側には、第１導体層１２と対向して、共振電極１９１aとコンデンサ電極１９２aと信号入力端子１９３aを有する導体パターンと、共振電極１９１bとコンデンサ電極１９２bと信号出力端子１９３bを有する導体パターン、接地電極１９４，１９５とされる導体パターンからなる第４導体層１９を形成する。
【００１６】
共振電極１９１aと共振電極１９１bは、形状がコの字状であって、互いに所定の間隔を隔てて略平行となるように形成する。共振電極１９１aの一端は、後述する共振電極１７１aと接続し、他方は開放端とする。この共振電極１９１aの開放端側には、共振電極１９１aに対して略直交する方向に信号入力端子１９３aを設ける。また、共振電極１９１bの一端は、後述する共振電極１７１bと接続し、他方は開放端とする。共振電極１９１bの開放端側には、共振電極１９１bに対して略直交する方向に信号出力端子１９３bを設ける。
【００１７】
共振電極１９１aの共振電極１９１b側とは逆側の位置に、共振電極１９１aから突出したコンデンサ電極１９２aを形成する。また、共振電極１９１bの共振電極１９１a側とは逆側の位置に、共振電極１９１bから突出したコンデンサ電極１９２bを形成する。さらに、第４誘電体層１８を介して、第４導体層１９と平行して対向するように第３導体層１７を設ける。この第３導体層１７は、接地電極１７４に共振電極１７１a，１７１bとコンデンサ電極１７２a，１７２bが接続されている導体パターンと、コンデンサ電極１７３とされる導体パターンと、接地電極１７５とされる導体パターンからなるものである。すなわち、図１〜図４で示した誘電体フィルタ１０では、第３導体層１７と第４導体層１９が共振パターン導体層となる。
【００１８】
共振電極１７１aと共振電極１７１bは、形状がＬ字状であって、互いに所定の間隔を隔てて略平行となるように形成する。共振電極１７１aの一端は、上述の共振電極１７１aと接続し、他方は接地電極１７４と接続する。また、共振電極１７１bの一端は、上述の共振電極１７１bと接続し、他方は接地電極１７４と接続する。このように、共振電極１７１a，１７１bと共振電極１９１a，１９１bを接続することで、基板積層方向にスパイラル状とされた共振電極を形成できる。なお、共振電極１７１a，１７１bと共振電極１９１a，１９１bの形状は、共振電極１７１a，１７１bと共振電極１９１a，１９１bを接続することで基板積層方向にスパイラル状となれば、図１〜図４に示す形状に限られるものではない。例えば、共振電極１７１a，１７１bをコの字状で共振電極１９１a，１９１bをＬ字状としても良い。
【００１９】
コンデンサ電極１７２aは、コンデンサ電極１９２aと対向するように形成する。このコンデンサ電極１９２aと第４誘電体層１８とコンデンサ電極１７２aによって、コンデンサＣ１を構成する。また、コンデンサ電極１７２bは、コンデンサ電極１９２bと対向するように形成する。このコンデンサ電極１９２bと第４誘電体層１８とコンデンサ電極１７２bによってコンデンサＣ２を構成する。さらに、接地電極１７４は、共振電極１７１a，１７１b，１９１a，１９１bと対向する領域がスロットとなるように、接地電極１９４と同様な形状とする。
【００２０】
共振電極１９１aは、ビアホール(via hole)やスルーホール(through hole)等の導体層接続部（以下単に「ビア」という）２０によってコンデンサ電極１７３と接続する。コンデンサ電極１７３は、誘電体で構成された第４誘電体層１８を介して共振電極１９１bのパターン面と平行して対向するように形成して、コンデンサ電極１７３と共振電極１９１bによってコンデンサＣ３を構成する。また、ビア２１によって、第１導体層１２と接地電極１７４，１７５，１９４，１９５および第２導体層１４を導通させる。
【００２１】
第１誘電体層１３は、積層基板１１のベースとなる層であり、第１誘電体層１３の一方の面側に第１導体層１２を形成し、逆面側に第２導体層１４を形成する。第２導体層１４では、共振電極１９１a，１９１bと対向する領域を含むようにスロットを形成して、このスロットに第２誘電体層１５を設ける。
【００２２】
このように、スロットを設けることで、共振電極１７１a，１７１b，１９１a，１９１bと第１導体層１２との間に他の導体層が設けられていないので、共振電極１７１a，１９１aと共振電極１７１b，１９１bとの電磁界結合状態が他の導体層によって変化されてしまうことがない。
【００２３】
図５は、誘電体フィルタ１０の等価回路を示している。この誘電体フィルタ１０は、共振電極１７１aのインダクタンスＬa-1と浮遊容量Ｃa-1の並列回路と、共振電極１９１aのインダクタンスＬa-2と浮遊容量Ｃa-2との並列回路が直列接続されて、この直列接続された回路にコンデンサＣ１が並列接続される。また、共振電極１７１ｂのインダクタンスＬb-1と浮遊容量Ｃb-1の並列回路と、共振電極１９１bのインダクタンスＬb-2と浮遊容量Ｃb-2との並列回路が直列接続されて、この直列接続された回路にコンデンサＣ２が並列接続される。このコンデンサＣ１が並列接続された回路と、コンデンサＣ２が並列接続された回路がコンデンサＣ３を介して容量結合した形で表される。また、共振電極１９１a，１９１bが電磁界結合されるとともに、共振電極１９１a，１９１bが電磁界結合される。なお、Ｍ１，Ｍ２は相互インダクタンスを示している。
【００２４】
このため、共振電極１７１aと共振電極１７１bが隣接して対向する部分の長さ、共振電極１９１aと共振電極１９１bが隣接して対向する部分の長さ、コンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３の容量を調整すれば、信号入力端子１９３aから高周波信号ＲＦinを入力したとき、高周波信号ＲＦinに対してフィルタ処理が行われて、所望の周波数帯の信号を通過させた信号を信号出力端子１９３bから取り出すことができる。
【００２５】
この誘電体フィルタでは、コンデンサＣ１，Ｃ２の静電容量を大きくすると、共振電極１９１a，１９１bを用いて構成される共振器の共振周波数を低周波側に移動させることができる。すなわち、誘電体フィルタの通過域を低周波側に移動させることができる。また、コンデンサＣ１，Ｃ２の容量を小さくすることで共振周波数を高周波側に移動させることができる。すなわち、誘電体フィルタの通過域を高周波側に移動させることができる。
【００２６】
さらに、コンデンサＣ３はトラップとして機能するものであり、コンデンサＣ３の容量を大きくすることでトラップする周波数（ノッチ点）を低周波側に移動させることができるとともに、コンデンサＣ３の容量を小さくすることでノッチ点を高周波側に移動させることができる。さらに、共振電極を基板積層方向にスパイラル状としたことで、共振電極の長手方向を長くしなくとも、隣接して対向する部分が長くなるため、共振周波数は低くなる。
【００２７】
次に、図４に示す分解斜視図を用いて、誘電体フィルタの生成手順を説明する。誘電体フィルタは、いわゆるプリント配線基板をベース基板として用いるものとする。例えば、誘電体基板の両面に導体層が設けられたプリント配線基板をベース基板として用いる。
【００２８】
ベース基板の一方の導体層を第１導体層１２、他方の導体層を第２導体層１４とする。この第１導体層１２と第２導体層１４は、例えば銅からなるビア２１によって電気的に接続する。ビア２１は、誘電体基板の一部に、この誘電体基板を貫通する孔をドリル加工やレーザー加工あるいはプラズマエッチング加工等により穿設する。この穿設された孔にビアメッキ、例えば硫酸銅溶液を用いた電解メッキにより銅からなる導電膜を成膜することで形成できる。
【００２９】
誘電体基板は、第１誘電体層１３に相当するものであり、誘電損失の少ない（低tanδ）材料、すなわち高周波特性に優れた材料により形成されていることが好ましい。このような材料としては、例えばポリフェニールエチレン（ＰＰＥ）や、ビスマレイドトリアジン（ＢＴ−ｒｅｓｉｎ）、ポリテトラフルオロエチレン、ポリイミド、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ポリノルボルネン（ＰＮＢ）等の有機材料や、セラミックあるいはセラミックと有機材料との混合材料等を挙げることができる。また、第１誘電体層１３は、上述した材料の他に、耐熱性及び耐薬品性を有する材料により形成されていることが好ましく、このような材料からなる誘電基板として、廉価なエポキシ系基板ＦＲ−５等を挙げることができる。このように、廉価な有機材料を第１誘電体層１３として用いることで、従来のような比較的高価とされるＳｉ基板やガラス基板を用いた場合と比べて、コストの低減化が図られている。
【００３０】
第２導体層１４には、共振電極１９１a，１９１bと対向する領域を含むようにスロットを形成する。例えばエッチング法を用いてスロット部分の導体を除去する。
【００３１】
スロットが形成された第２導体層１４上には、誘電率の高い絶縁材料例えばエポキシ系樹脂を用いた絶縁膜を形成する。なお、絶縁膜は、ベース基板の両面側に形成しても良い。この場合、第１導体層１２上に形成された絶縁膜によって第１導体層１２を保護することができる。絶縁膜形成後、第２導体層１４上に形成された絶縁膜を、第２導体層１４が露出するまで研磨する。これにより、第２誘電体層１５を形成できるとともに、第２導体層１４と第２誘電体層１５との段差がなくなり、ビルドアップ形成面として用いられる平坦化面を形成できる。
【００３２】
ビルドアップ形成面上には、第３誘電体層１６が積層され、この第３誘電体層１６上に、薄膜形成技術や厚膜形成技術によって、コンデンサや共振電極が形成される。この第３誘電体層１６は、低誘電損失（低tanδ）の材料、すなわち高周波特性に優れた有機材料により形成されていることが好ましく、また、耐熱性及び耐薬品性を有する有機材料により形成されていることが好ましい。このような有機材料としては、例えばベンゾシクブテン（ＢＣＢ）や、ポリイミド、ポリノルボルネン（ＰＮＢ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂等を挙げることができる。そして、第３誘電体層１６は、このような有機材料を、例えばスピンコート法や、カーテンコート法、ロールコート法、ディップコート法等の塗布均一性及び膜厚制御に優れた方法を用いて、ビルドアップ形成面上に精度良く形成することができる。
【００３３】
次に、第３誘電体層１６上に、例えばニッケルや銅等からなる導電膜を全面に亘って成膜した後に、フォトリソグラフィ技術を用いて、第３導体層１７の導体パターンを形成する。すなわち、所定の形状にパターニングされたフォトレジストをマスクとして、この導電膜をエッチングすることによって、共振電極１７１a，１７１bとコンデンサ電極１７２a，１７２bが接地電極１７４に接続されている導体パターンとコンデンサ電極１７３とされる導体パターンと接地電極１７５とされる導体パターンを形成する。例えば硫酸銅溶液を用いた電解メッキにより、数μｍ程度の銅からなる導電膜を成膜してエッチングすることにより、共振電極１７１a，１７１bとコンデンサ電極１７２a，１７２b，１７３と接地電極１７４，１７５を形成する。また、第３誘電体層１６にビア２１を設けて、第２導体層１４と接地電極１７４，１７５を接続する。
【００３４】
共振電極１７１a，１７１bやコンデンサ電極１７２a，１７２b，１７３、接地電極１７４，１７５が形成された第３誘電体層１６上に、上述した有機材料からなる第４誘電体層１８を形成した後に、例えばニッケルや銅等からなる導電膜を全面にわたって成膜する。その後、上述のようにフォトリソグラフィ技術を用いて、共振電極１９１a，１９１bやコンデンサ電極１９２a，１９２b、信号入力端子１９３a、信号出力端子１９３b、接地電極１９４，接地電極１９５を形成する。また、第４誘電体層１８にビア２１，２２を設けて、ビア２１によって第３導体層１７の接地電極１７４と第４導体層１９の接地電極１９４を接続し、第３導体層１７の接地電極１７５と第４導体層１９の接地電極１９５を接続する。また、ビア２２によって、共振電極１７１aと共振電極１９１aを接続するとともに共振電極１７１bと共振電極１９１bを接続する。
【００３５】
このように、薄膜パターニング技術を使用することで共振電極の配線幅や配線間隔を従来よりも細くすることができる。例えば電極や誘電体層の厚さを１０μｍ〜３０μｍ程度と薄くして、共振電極の配線幅を５μｍ〜２０μｍ程度、共振電極の間隔を５μｍから２０μｍ程度にすることができる。そのため、共振器の自己インダクタンスや相互インダクタンスＭが大きくなり、共振電極の配線長を短くできる。すなわち、誘電体フィルタを小型化することが可能となる。また、共振電極と接地電極との間にコンデンサが追加されるので、このコンデンサの静電容量を調整することによって、通過域を所望の周波数に調整することができる。さらに、共振電極の間に設けたコンデンサを調整することによってトラップを入れることができるので、誘電体フィルタの阻止帯域周波数を調整することも可能となる。
【００３６】
また、薄膜をもちいて積層基板を形成することから誘電体フィルタの薄型化も可能となる。例えば、２００μｍ〜８００μｍ程度の厚さのベース基板を用いて、このベース基板上にビルトアップ形成面を設けるものとする。さらに、このビルドアップ形成面上に導体層や誘電体層を積層して、共振電極やコンデンサが形成されている１０μｍ〜３０μｍ程度の厚さの積層基板を形成することで、薄型化された誘電体フィルタを構成できる。
【００３７】
さらに、共振電極を基板積層方向にスパイラル状とすることで、隣接して対向する部分を長くすることができるので、誘電体フィルタにおける共振電極の長さ方向のサイズを大きくしなくとも、通過帯の周波数が低い誘電体フィルタを提供することができる。
【００３８】
また、上述の形態では、２つの導体層を用いてスパイラル状の共振電極を形成したが、さらに多くの導体層を用いて周回数を増やせば、通過帯の周波数を更に低くできる。また、１つの導体層を用いて共振電極を形成する場合には、図６に示すように共振電極１９１a，１９１bをループ状に形成することで、対向する部分での配線長（図６に示す範囲ＯＡの長さ）を長くできる。すなわち、共振電極を直線状に形成した場合に比べて共振周波数を低くすることができる。
【００３９】
ところで、共振電極の配線長とコンデンサの静電容量の関係には相関があり、共振電極の配線長を短くすると、静電容量の大きなコンデンサが必要となる。そのため、基板上の占有面積に対して静電容量が大きいコンデンサを用いるものとすれば、さらに誘電体フィルタを小型化することができる。
【００４０】
次に、第４誘電体層１８を利用したコンデンサよりも、占有面積に対する静電容量が大きいコンデンサを用いる場合について説明する。図７は、誘電体フィルタの他の構成を示しており、コンデンサとして、例えば酸化タンタル（Ｔａ2Ｏ5）を誘電体として用いた酸化タンタルコンデンサを用いている。また、図８は、酸化タンタルコンデンサ部分の一部断面概略図（図７のＣ−Ｃ’位置）である。
【００４１】
酸化タンタルコンデンサは、一方の電極となるコンデンサ電極１７２a，１７２b，１７３上に窒化タンタル（ＴａＮ）膜１７uを形成する。窒化タンタル膜１７uは、ＣＶＤ(Chemical Vapor Deposition)やスパッタリングあるいは蒸着法等によって形成できる。この窒化タンタル膜１７uの表層部を陽極酸化して、高誘電率かつ低損失な高誘電体材料である酸化タンタル（Ｔａ2Ｏ5）膜１７tとする。さらに、酸化タンタル膜上に酸化タンタルコンデンサの他方の電極となる配線膜１７sを形成して、この配線膜１７sをコンデンサ電極１９２a，１９２b、共振電極１９１bと接続することで得られる。配線膜とコンデンサ電極１９２a，１９２b、共振電極１９１bの接続は、例えば配線膜の形成後に上述の第４誘電体層１８を形成して、この第４誘電体層１８にビア２０．２１を形成する際に、配線膜とコンデンサ電極１９２a，１９２b、共振電極１９１bを接続するためのビア２３を設けるものとすれば良い。
【００４２】
このように、酸化タンタルコンデンサを用いるものとすれば、第４誘電体層１８を利用してコンデンサを形成する場合に比べて、同じ静電容量を得るときの占有面積が小さくなり、誘電体フィルタを小型化できる。さらに、コンデンサは、高周波領域で用いられると、電極パターン等によって生じた残留インダクタンスとによって自己共振を起こし、コンデンサとしての働きがなくなる。このため、通過域よりも自己共振周波数を高くなるように設定すれば、通過域よりも高い周波数での阻止レベルを大きくすることが可能となる。
【００４３】
また、図１，図６および図７に示す誘電体フィルタでは、共振電極１９１a，１９１bの途中にコンデンサ電極１９２a，１９２bを接続するものとしたが、コンデンサ電極１９２aを共振電極１９１aの開放端側である信号入力端子１９３aに接続し、コンデンサ電極１９２bを共振電極１９１bの開放端側である信号出力端子１９３bに接続しても良い。この場合、コンデンサ電極を接続したことによる電磁界の影響が平行な電極部分に現れることがないので、誘電体フィルタの設計を容易とすることができる。また、平行な電極部分にコンデンサ電極を接続したことによる電磁界の影響が現れないので、共振電極を有効に利用できる。
【００４４】
さらに、上述の実施の形態では、共振電極１７１a，１７１b，１９１a，１９１bの一方の面側の第１導体層１２を接地導体層としたが、ストリップラインと同様に、誘電体層を介して共振電極１７１a，１７１b，１９１a，１９１bの他方の面側にも接地導体層を設けて、積層基板内に電磁界を閉じこめる構造としても良い。
【００４５】
このように、共振電極を互いに対称なループ状あるいは基板積層方向にスパイラル状に形成したので、共振電極が対向する部分の配線長が長くなる。このため、通過帯の周波数が低くても、誘電体フィルタの小型化が可能となる。また、共振電極と対向する領域を含むようにスロットを形成することで、接地電極と共振電極との間に他の信号配線パターン等が設けられることがないので、所望のフィルタ特性である小型の誘電体フィルタを得ることができる。また、スロット部分に誘電率の高い絶縁材料を用いて第２誘電体層１５を構成しているので、波長短縮効果により共振電極の配線長を短縮できる。
【００４６】
さらに、薄膜パターニング技術を用いることで、共振電極の配線や間隔を小さくすることが可能となり、電磁界結合を強めて損失を低く抑えることができるとともに、精度の向上かつ薄型化が可能となる。また、コンデンサを内蔵していることから、外付けコンデンサ部品を用いる場合に比べて寄生容量等を抑えることができるとともに、外付け部品を少なくできるので、小型化や低コスト化も可能となる。
【実施例】
【００４７】
図９は、誘電体フィルタの実施例を示している。共振電極の配線長ＲＬを６００μｍ、配線長Ｋ1を１５０μｍ、配線長Ｋ2を２００μｍ、共振電極の配線幅Ｗを５０μｍ、共振電極の間隔Ｇを１３０μｍ、共振電極とスロット領域の端部との間隔Ｓ1，Ｓ2を２００μｍ、コンデンサＣ１，Ｃ２の静電容量を４．６ｐＦ、コンデンサＣ３の静電容量を３．７ｐＦとしたとき、誘電体フィルタの通過特性は図１０、反射特性は図１１の実線で示すものとなる。なお、図１０および図１１に示す破線は、共振電極を直線状に形成して接地電極に接続し、共振電極とスロット領域の端部との間隔Ｓ2を２００μｍとした場合を示している。
【００４８】
この図９で示されているように、共振電極を基板積層方向にスパイラル状として、対向する部分の配線長を長くすることで、通過域の周波数を低下させることができる。すなわち、誘電体フィルタのサイズを大きくすることなく、図１０に示されているように通過帯の周波数を２．５ＧＨｚから１．５ＧＨｚ程度に低くすることができる。さらに、損失も少なくできる。また、図１１に示されているように反射も少なくできる。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
以上のように、本発明にかかる共振器および誘電体フィルタは、マイクロ波やミリ波等の高周波信号から所望の周波数の信号を通過させるときに有用であり、携帯電話や無線ＬＡＮ，ＧＰＳなど高周波信号を用いる携帯用機器に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】誘電体フィルタの構成を示す図である。
【図２】誘電体フィルタの断面概略図（Ａ−Ａ’）である。
【図３】誘電体フィルタの断面概略図（Ｂ−Ｂ’）である。
【図４】誘電体フィルタの分解斜視図である。
【図５】等価回路を示す図である。
【図６】誘電体フィルタの他の構成を示す図である。
【図７】誘電体フィルタの他の構成を示す図である。
【図８】酸化タンタルコンデンサ部分の一部断面概略図である。
【図９】誘電体フィルタの実施例を示す図である。
【図１０】実施例の通過特性を示す図である。
【図１１】実施例の反射特性を示す図である。
【符号の説明】
【００５１】
１０・・・誘電体フィルタ、１１・・・積層基板、１２・・・第１導体層、１３・・・第１誘電体層、１４・・・第２導体層、１５・・・第２誘電体層、１６・・・第３誘電体層、１７・・・第３導体層、１８・・・第４誘電体層、１９・・・第４導体層、２０，２１，２２，２３・・・ビア、１７２a，１７２b，１７３，１９２a，１９２b・・・コンデンサ電極、１７４，１７５，１９４，１９５・・・接地電極、１７１a，１７１b，１９１a，１９１b・・・共振電極、１９３a・・・信号入力端子、１９３b・・・信号出力端子
【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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