(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体基板上に金属導体パターンで伝送線路が形成され、該伝送線路上に能動素子が搭載されたマイクロ波集積回路において、
高周波電界が最小となる点の前記伝送線路上に積層フィルタが配置され、
該積層フィルタは、導体径が大小交互に重なり合い、径の大きい導体の間に径の小さい導体とその周囲に配置する誘電体とが積層しており、
最下層の前記導体が前記伝送線路に接続し、最上層の前記導体に、前記能動素子を動作させる電源を接続したことを特徴とするマイクロ波集積回路。
【請求項２】
請求項１記載のマイクロ波集積回路において、
前記積層フィルタは、前記径の大きい導体の周囲に誘電体が配置され、前記径の小さい導体の周囲に配置する誘電体及び前記径の大きい導体の周囲に配置する誘電体の周縁に導体が被着していることを特徴とするマイクロ波集積回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マイクロ波帯やミリ波帯で使用されるマイクロ波集積回路（ＭＩＣ）に関し、特に、該回路上に搭載された能動素子へ該能動素子を動作させるための電源を接続するための給電回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図６に従来例を示す。ここでは、簡単の為に、マイクロ・ストリップ・ライン回路を用いて説明するが、コプレーナやストリップ・ライン回路でも同様である。本図において、１は伝送線路、２は誘電体基板、３は能動素子、４は電源電圧供給端子、５はグランド端子、９はチョーク回路を示す。
【０００３】
マイクロ・ストリップ・ライン回路では、信号を伝送する伝送線路１をマイクロ・ストリップ・ラインと呼び、テフロンやアルミナ等の誘電体基板２表面に被着した導体金属のパターンで形成されている。伝送線路１には能動素子３がはんだ付けやボンディング等で搭載されており、その動作のための電源（図示せず）が電源電圧供給端子４に接続されている。従来、この電源から電源電圧を供給する際には、図示のようなチョーク回路９を設けていた。
【０００４】
例えば、能動素子３は発振素子として働くフリップチップ型のガンダイオードであり、電源電圧は伝送線路１を介して供給される。ガンダイオードは、所定の閾値を越える直流電圧を供給されると、マイクロ波やミリ波が発振される。その出力は伝送線路１を通してミキサやアンテナ等他の回路へと伝送されて行く。即ち、能動素子３の出力端子と電源端子は共通になっているため、伝送線路１がマイクロ波やミリ波の伝送路であると同時に、電源電圧の供給路も兼ねている。
【０００５】
しかし、伝送線路１に直接電源電圧供給端子４を取り付けて給電すると、それがマイクロ波（ミリ波）の伝送路でもあることから、マイクロ波（ミリ波）が電源電圧供給端子４を介して電源側にリークしてしまい、希望する方向に伝送させることが出来なくなるばかりか、その接続点でマイクロ波電力の反射が生じ、伝送線路１上に不要な定在波が発生して、マイクロ波電力が減衰してしまったり、ガンダイオードの発振が不安定になったり、最悪の場合は、発振停止となったりする特性不良を引き起こすことになる。
【０００６】
そこで、従来、伝送線路１を経由して給電する際には、伝送させる周波数（基本周波数）の波長をλｇとした時に、その波長λｇに対してλｇ／４の長さの伝送線路からなるチョーク回路９を設けて、電源の方にマイクロ波が伝送しないように構成している。なお、能動素子３としてガンダイオードを例に説明したが、他のＭＩＸＥＲダイオードやＦＥＴを使用する場合でも同様である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のようなチョーク回路を使用すると、必要なアイソレーションをとるには、寸法上必ずλｇ／４の２倍以上の場所が必要となるため、回路を小型化しようとすると制限を受けてしまう。
【０００８】
また、上記したようなマイクロ・ストリップ・ライン回路に比べて伝搬損失が低く、導波管に比べて伝送路の製作が容易であるところから、特に３０ＧＨｚ以上のミリ波帯の伝送線路としてＮＲＤガイド（Non Radiative Dielectic Wave Guide：非放射性誘電体ガイド）回路が注目されているが、上記のようなチョーク回路はＮＲＤガイド回路上に構成することはできない。なぜなら、ＮＲＤガイド回路はその寸法として、λｇ／１０が要求されるためである。
【０００９】
更に、チョーク回路では、周波数帯域が狭いために、伝送させる周波数を変化させると、チョークとして働かなくなるため、広帯域に周波数を変化させるような回路には使用することが出来ない等の問題点があった。
【００１０】
本発明は、上記問題点を解決し、更に小型のＭＩＣを提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本願請求項１に係る発明は、誘電体基板上に金属導体パターンで伝送線路が形成され、該伝送線路上に能動素子が搭載されたマイクロ波集積回路において、高周波電界が最小となる点の前記伝送線路上に積層フィルタが配置され、該積層フィルタは、導体径が大小交互に重なり合い、径の大きい導体の間に径の小さい導体とその周囲に配置する誘電体とが積層しており、最下層の前記導体が前記伝送線路に接続し、最上層の前記導体に、前記能動素子を動作させる電源を接続したことを特徴とする。
【００１２】
また本願請求項２に係る発明は、請求項１記載のマイクロ波集積回路において、前記積層フィルタは、前記径の大きい導体の周囲に誘電体が配置され、前記径の小さい導体の周囲に配置する誘電体及び前記径の大きい導体の周囲に配置する誘電体の周縁に導体が被着していることを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態について図面に沿って説明する。なお、以下に示す図面において、図６と同一または相当するものには同一の符号を付した。
【００１４】
図１は、本発明の実施の形態を示す図で、６はフィルタを示す。本図に示すように、伝送線路１上の適当な位置にフィルタ６が搭載されており、フィルタ６の上部電極が電源電圧供給端子４になっている。即ち、フィルタ６を経由してから伝送線路１に電源電圧を供給する構成となっている。このフィルタ６は、ローパス・フィルタやバンドパスフィルタを構成する。
【００１５】
このフィルタ６の取付位置としては、伝送線路１上でマイクロ波の電界が最小となる点に配置すると良い。このようにすることによって、フィルタ６を通じた電源電圧供給が伝送線路に与える影響を小さくすることができる。
【００１６】
このような構成であるため、マイクロ波がフィルタ６で遮断され、マイクロ波電力が電源側に漏れること無く、また、マイクロ波（ミリ波）電力の反射を生じること無く、ＤＣ電圧を供給することが可能となる。
【００１７】
図２は、上記本発明に使用するフィルタ６の製造工程を示した図で、７は銅板等の導体板、８は誘電体基板等にスルーホールやバイアホール等の加工を施した誘電体板である。
【００１８】
フィルタ６の製造方法としては、まず、テフロン樹脂製誘電体基板等に多数の穴加工を施し、そこに通常の方法で金属を埋め込み、所定の大きさのバイアホール８ａを多数個形成して誘電体板８を形成する（図２（ａ））。
【００１９】
その後、誘電体板８に銅板等の導体板７を重ね合わせて、誘電体８のバイアホール全てと導体板７を半田付けやロウ付け等で接合する。なお、これら導体板７と誘電体８はそれぞれ複数枚用意しておき、図２（ｂ）のように交互に重ね合わせて接合する。重ね合わせる枚数については、必要とするアイソレーションが確保出来る枚数を重ね合わせれば良い。重ね合わせの枚数が多いほど、ＩＣ電源側へ漏れるマイクロ波（ミリ波）電力は小さくなり、電源給電線の影響が小さくなる。
【００２０】
次に、これら重ねて貼り合わせた物を切り抜き、フィルタ６を得る（図２（ｃ））。切り抜く方法としては、プレス加工やワイヤーカット等で良い。この様にしてフィルタを製造することが出来るので、これをマイクロ・ストリップ・ライン上に半田付けやボンディング等の方法で固定する。
【００２１】
図３は、図２に示したフィルタの断面図を示す。７１が銅等の導体の部分で、８１は誘電体の部分となる。本図のように、導体径が大小交互に重なるため、ローパスフィルタとしての機能を持つ。実施に際しての参考として寸法値を示すと、例えば、誘電体８をテフロン（比誘電率ε＝２．１）、導体板７を銅板とし、６０ＧＨｚ帯で使用する場合、外径φ１．２ｍｍ、内径（導体）φ０．４ｍｍ、誘電体厚さ０．６５ｍｍ、銅板厚さ０．４ｍｍ程度である。但し、積層枚数は図示の通り誘電体板３枚、導体板４枚とする。
【００２２】
図４は、本発明に係るフィルタの他の例を示す断面図である。本例は、上記の方法と同様にして製造したフィルタに周縁にも導体７１を被着したものである。これは、メッキ等で形成することが出来る。寸法についても、６０ＧＨｚ帯で使用する場合には、上記の寸法とほぼ同じ寸法となる。但し、図４に示したものは、同軸構造となっているので外部導体を確実にグランドに落とす必要があるが、図３に示したものに比べて周波数帯域が広く取れる利点がある。
【００２３】
一方、用いる誘電体をアルミナ等のセラミックとする場合、焼成前のグリーンシートの状態で穴加工し、スクリーン印刷によってバイアホールを形成したものを使用する。その例を図５に示す。バイアホールを形成したグリーンシートは２種類用意し、図に示すグリーンシート１０のバイアホール１０ａとグリーンシート１１のバイアホール１１ａのように、一方のバイアホールの大きさを他方のバイアホールの大きさより大きく形成しておく。
【００２４】
次に、２種類のグリーンシート１０、１１をそれぞれ複数枚用意し、図示のように一方の種類のグリーンシート１０に他方の種類のグリーンシート１１を交互に重ね合わせ、両者のバイアホール１０ａ、１１ａを重畳させる。その重ね合わせの枚数は、上記の図２の例と同様、必要とするアイソレーションが確保出来る枚数を重ね合わせれば良い。そして、各バイアホール単位にプレス抜きし、最後に焼成してフィルタ６を得る。
【００２５】
以上、実施の形態について述べたが、本発明はこれに限らず特許請求の範囲を逸脱しない限り種々の変更が可能である。例えば、上記実施の形態では、フィルタの導電層としてバイアホールを形成したが、スルーホールでもよい。さらには、銅板等の導体板の代わりに導電性ペーストを使用し、バイアホールまたはスルーホールが形成された誘電体板同士を貼り合わせる構造としても良い。
【００２６】
また、上記実施の形態では、フィルタを円筒状に形成したが、角柱その他の形状でもよいことは言うまでもない。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、積層フィルタを介して電源を接続するので、従来のチョーク回路を介したものに比較して、平面回路上の占有面積が狭くなるため、全体として小型化が図れるようになる。通常、回路の上はある程度の空間をとっているので、その空間を有効利用できる。
【００２８】
また、ローパスフィルタ構造がとれるので、チョーク回路に比較して阻止帯域を広く取れ、使用可能周波数帯を広く取ることが出来る。その為、チョーク回路に比較して、寸法公差を緩くすることが出来る。
【００２９】
更に、必要なアイソレーションを得るために、従来のチョーク回路では２段にすると２倍の占有面積を必要とするが、本発明では、積み重ねる段数を増やすのみで済むので、占有面積は増加しない等の利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す図である。
【図２】本発明に使用するフィルタの製造工程を示す図である。
【図３】図２に示すフィルタの断面図である。
【図４】本発明に使用するフィルタの他の例を示す断面図である。
【図５】本発明に使用するフィルタの製造工程の他の例を示す図である。
【図６】従来のマイクロ・ストリップ・ライン回路の例を示す図である。
【符号の説明】
１：伝送線路、２：誘電体基板、３：能動素子、４：電源電圧供給端子、５：グランド瑞子、６：フィルタ、７：導体板、８：誘電体板、８ａ，１０ａ，１１ａ：バイアホール、９：チョーク回路、１０，１１：グリーンシート、７１：導体、８１：誘電体
【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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