(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体基板と、
一回以上の巻き数を有する螺旋形状の第一のスロットが形成され、上記誘電体基板の表面に配置された第一の接地導体層と、
一回以上の巻き数を有する螺旋形状の第二のスロットが形成され、上記誘電体基板の裏面に配置された第二の接地導体層とを備え、
上記第一のスロットと上記第二のスロットは、上面視において重なっており、共振周波数にて共振現象を発現する単一のスロット型の共振器。
【請求項２】
上記第一のスロットの巻き方向と上記第二のスロットの巻き方向は、互いに逆向きである請求項１に記載の共振器。
【請求項３】
上記第一のスロット及び上記第二のスロットは、上面視において、それぞれの螺旋の中心が一致するとともに、互いの外縁が略一致するように配置される請求項１に記載の共振器。
【請求項４】
上記第一のスロットにおける外側終端部と、上記第二のスロットにおける外側終端部とが、上面視において、当該第一のスロットにおける上記螺旋の中心に対して、略点対称の位置に配置される請求項３に記載の共振器。
【請求項５】
上記第一のスロットの共振周波数及び上記第二のスロットの共振周波数よりも低い共振周波数にて共振現象を発現する請求項１に記載の共振器。
【請求項６】
上記第一の接地導体層における上記第一のスロットの外縁の外側の接地導体領域と、上記第二の接地導体層における上記第二のスロットの外側の接地導体領域とを接続し、上記誘電体基板を貫通して配置された接続貫通導体を備える請求項１に記載の共振器。
【請求項７】
誘電体基板と、
一回以上の巻き数を有する螺旋形状のスロットが形成され、上記誘電体基板の表面に配置された接地導体層と、
上記誘電体基板の裏面に配置され、一回以上の巻き数を有する螺旋形状の螺旋導体配線とを備え、
上記スロットと上記螺旋導体配線は、上面視において重なっており、共振周波数にて共振現象を発現する共振器。
【請求項８】
上記スロットの巻き方向と上記螺旋導体配線の巻き方向は、互いに逆向きである請求項７に記載の共振器。
【請求項９】
上記スロット及び上記螺旋導体配線は、上面視において、それぞれの螺旋の中心が一致するとともに、互いの外縁が略一致するように配置される請求項７に記載の共振器。
【請求項１０】
上記スロットにおける外側終端部と、上記螺旋導体配線における外側終端部とが、上面視において、当該スロットにおける上記螺旋の中心に対して、略点対称の位置に配置される請求項９に記載の共振器。
【請求項１１】
誘電体基板と、
一回以上の巻き数を有する螺旋形状のスロットが形成され、上記誘電体基板の表面に配置された接地導体層と、
上記誘電体基板の裏面に配置され、一回以上の巻き数を有する螺旋形状の螺旋導体配線と、
上記螺旋導体配線の内側終端部若しくはその近傍と、上記接地導体層における上記スロットの内側の接地導体領域とを接続し、上記誘電体基板を貫通して配置された接続貫通導体とを備え、
上記スロットと上記螺旋導体配線は、上面視において重なっており、共振周波数にて共振現象を発現する共振器。
【請求項１２】
上記接続貫通導体は、上記接地導体層における上記スロットの螺旋の中心付近の接地導体領域と接続される請求項１１に記載に共振器。
【請求項１３】
上記スロットの巻き方向と上記螺旋導体配線の巻き方向は、互いに逆向きである請求項１１に記載の共振器。
【請求項１４】
上記スロット及び上記螺旋導体配線は、上面視において、それぞれの螺旋の中心が一致するとともに、互いの外縁が略一致するように配置される請求項１１に記載の共振器。
【請求項１５】
上記スロットにおける外側終端部と、上記螺旋導体配線における外側終端部とが、上面視において、当該スロットにおける上記螺旋の中心に対して、略点対称の位置に配置される請求項１４に記載の共振器。
【請求項１６】
誘電体基板と、
一回以上の巻き数を有する螺旋形状のスロットが形成され、上記誘電体基板の表面に配置された第一の接地導体層と、
上記誘電体基板の裏面に配置された第二の接地導体層と、
上記誘電体基板の上記表面と上記裏面の間に形成され、一回以上の巻き数を有する螺旋形状の螺旋導体配線と、
上記螺旋導体配線の内側終端部若しくはその近傍と上記第二の接地導体層とを接続し、上記螺旋導体配線と上記第二の接地導体層との間における上記誘電体基板を貫通して配置された接続貫通導体とを備え、
上記スロットと上記螺旋導体配線は、上面視において重なっており、共振周波数にて共振現象を発現する共振器。
【請求項１７】
上記スロットの巻き方向と上記螺旋導体配線の巻き方向は、互いに逆向きである請求項１６に記載の共振器。
【請求項１８】
上記スロット及び上記螺旋導体配線は、上面視において、それぞれの螺旋の中心が一致するとともに、互いの外縁が略一致するように配置される請求項１６に記載の共振器。
【請求項１９】
上記スロットにおける外側終端部と、上記螺旋導体配線における外側終端部とが、上面視において、当該スロットにおける上記螺旋の中心に対して、略点対称の位置に配置される請求項１８に記載の共振器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロ波帯、およびミリ波帯などの高周波信号を伝送、もしくは放射する高周波回路に関するものであって、特に、上記帯域における所定の設計周波数（共振周波数）にて共振現象を発現する共振器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、無線通信機器の小型化、高機能化が進み、携帯電話等に代表される無線通信機器の爆発的な普及を可能にしてきた。今後も、無線通信機器、もしくは無線通信機器内において使用される各デバイスには、機能性、低コスト性を損なうことなく更なる小型化が引き続き要求されるものと思われる。
【０００３】
これらの無線機器に搭載される高周波回路内で使用される共振回路素子（共振器）の一つとして、接地導体配線層からその一部を切除したスロット回路を用いた高周波回路素子がある。例えば長方形状のスロット回路においては、スロット両端間の距離に相当する２分の１波長の周波数において共振現象を起こしうる。さらに、螺旋形状にスロット部を配置すれば、占有面積を増加させることなく、より低周波数帯で、すなわちより長波な電磁波に対して共振現象を起こしうる。例えば、図１４Ａにその断面図を、図１４Ｂにその上面図を示すように、誘電率１０、厚さ６００ミクロンの誘電体基板５０１を用いて、その表面に形成された接地導体層５０３における２０００ミクロン角の正方形状な領域に、巻き数が１．５回転の螺旋形状のスロット回路５０５が作成された共振器５００では、その共振周波数は６．６９ＧＨｚとなる。
【０００４】
また、非特許文献１に示す例においては、巻き数が２〜４．５回転の螺旋形状の２つのスロット回路を同一平面内において線対称に配置し、さらに両者を直列に結合することにより個々の螺旋形状のスロット回路の２分の１の周波数で共振するスロット共振器を構成して、当該スロット共振器をフィルタ回路の一部に適用している。上記例においては、螺旋形状の２つのスロット回路を直列に接続して、その中央部位において入力回路と結合させることにより、強い結合を得ているものである。
【０００５】
【非特許文献１】２００３年ＩＥＥＥ，ＭＴＴ−Ｓ，Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  ｍｉｃｒｏｗａｖｅ  ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ  ダイジェスト，１５９５頁−１５９８頁  “Ｍｉｎｉａｔｕｒｉｚｅｄ  Ｓｌｏｔ−ｌｉｎｅ  ａｎｄ  Ｆｏｌｄｅｄ−ｓｌｏｔ  Ｂａｎｄ−Ｐａｓｓ  Ｆｉｌｔｅｒｓ”
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、このような共振器には更なる小型化の要求があるため、電磁波の２分の１波長に相当するサイズにおいて共振を起こすスロット回路は、マイクロ波帯においては占有面積が大きくなるという問題がある。
【０００７】
非特許文献１において例示されているように、２つのスロット回路を直列に接続すれば、共振波長も２倍に設定できるため、共振周波数を２分の１に減じることが可能となるものの、それぞれのスロット回路が同一平面上に配置されることにより回路占有面積も２倍になってしまい、小型化を図るという観点からは好ましくない。
【０００８】
また、共振周波数低下のためには、回路基板内における実効波長の短縮も有効であるため、高誘電率材料を使用することも可能であるが、樹脂材料や一般の半導体基板と異なり特殊な製造プロセスを必要とするため、製造コストの増大をまねくという問題もある。
【０００９】
従って、本発明の目的は、上記問題を解決することにあって、従来の２分の１波長共振器よりも低い周波数帯域で共振現象を発現させることができ、小型化、小面積化、さらに省容積化を図ることができる共振器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、上記目的を達成するため、以下のように構成している。
【００１１】
本発明の第１態様によれば、誘電体基板と、
一回以上の巻き数を有する螺旋形状の第一のスロットが形成され、上記誘電体基板の表面に配置された第一の接地導体層と、
一回以上の巻き数を有する螺旋形状の第二のスロットが形成され、上記誘電体基板の裏面に配置された第二の接地導体層とを備え、
上記第一のスロットと上記第二のスロットは、上面視において重なっており、共振周波数にて共振現象を発現する単一のスロット型の共振器を提供する。
【００１２】
ここで、「上面視において」とは、上記誘電体基板の上記表面側から上記第一のスロット及び上記第二のスロットを透視して観察することを意味する。言い換えれば、上記第一のスロットを含む面（上記表面）と、第二のスロットを含む面（上記裏面）とを、上記誘電体基板の上記表面に対して垂直な方向（すなわち、当該誘電体基板の厚み方向）に仮想的に平行移動させて、同一面に重ね合わせて視ることを意味する。この「上面視において」の用語の意味については、以降においても同様である。
【００１３】
本発明の第２態様によれば、上記第一のスロットの巻き方向と上記第二のスロットの巻き方向は、互いに逆向きである第１態様に記載の共振器を提供する。
【００１４】
本発明の第３態様によれば、上記第一のスロット及び上記第二のスロットは、上面視において、それぞれの螺旋の中心が一致するとともに、互いの外縁が略一致するように配置される第１態様に記載の共振器を提供する。
【００１５】
本発明の第４態様によれば、上記第一のスロットにおける外側終端部と、上記第二のスロットにおける外側終端部とが、上面視において、当該第一のスロットにおける上記螺旋の中心に対して、略点対称の位置に位置されるように、当該第一のスロットと当該第二のスロットとが配置される第３態様に記載の共振器を提供する。
【００１６】
本発明の第５態様によれば、上記第一のスロットの共振周波数及び上記第二のスロットの共振周波数よりも低い共振周波数にて共振現象を発現する第１態様に記載の共振器を提供する。
【００１７】
本発明の第６態様によれば、上記第一の接地導体層における上記第一のスロットの外縁の外側の接地導体領域と、上記第二の接地導体層における上記第二のスロットの外側の接地導体領域とを接続し、上記誘電体基板を貫通して配置された接続貫通導体を備える第１態様に記載の共振器を提供する。
【００１８】
本発明の第７態様によれば、誘電体基板と、
一回以上の巻き数を有する螺旋形状のスロットが形成され、上記誘電体基板の表面に配置された接地導体層と、
上記誘電体基板の裏面に配置され、一回以上の巻き数を有する螺旋形状の螺旋導体配線とを備え、
上記スロットと上記螺旋導体配線は、上面視において重なっており、共振周波数にて共振現象を発現する共振器を提供する。
【００１９】
これにより、上記共振器において、上記スロットの共振周波数及び上記螺旋導体配線の共振周波数よりも低い共振周波数にて共振現象を発現させることができる。
【００２０】
本発明の第８態様によれば、上記スロットの巻き方向と上記螺旋導体配線の巻き方向は、互いに逆向きである第７態様に記載の共振器を提供する。
【００２１】
本発明の第９態様によれば、上記スロット及び上記螺旋導体配線は、上面視においてそれぞれの螺旋の中心が一致するとともに、互いの外縁が略一致するように配置される第７態様に記載の共振器を提供する。
【００２２】
本発明の第１０態様によれば、上記スロットにおける外側終端部と、上記螺旋導体配線における外側終端部とが、上面視において、当該スロットにおける上記螺旋の中心に対して、略点対称の位置に配置される第９態様に記載の共振器を提供する。
【００２３】
本発明の第１１態様によれば、誘電体基板と、
一回以上の巻き数を有する螺旋形状のスロットが形成され、上記誘電体基板の表面に配置された接地導体層と、
上記誘電体基板の裏面に配置され、一回以上の巻き数を有する螺旋形状の螺旋導体配線と、
上記螺旋導体配線の内側終端部若しくはその近傍と、上記接地導体層における上記スロットの内側の接地導体領域とを接続し、上記誘電体基板を貫通して配置された接続貫通導体とを備え、
上記スロットと上記螺旋導体配線は、上面視において重なっており、共振周波数にて共振現象を発現する共振器を提供する。
【００２４】
これにより、上記共振器において、上記スロットの共振周波数及び上記螺旋導体配線の共振周波数よりも低い共振周波数にて共振現象を発現させることができる。特に、通常は２分の１波長共振器としてしか機能しないスロット共振器を、共振波長が短い４分の１波長型の共振器の一部として機能させることが可能となるため、従来よりもはるかに低い共振周波数で共振現象を発現するスロット共振器を提供することができる。
【００２５】
本発明の第１２態様によれば、上記接続貫通導体は、上記接地導体層における上記スロットの螺旋の中心付近の接地導体領域と接続される第１１態様に記載に共振器を提供する。
【００２６】
本発明の第１３態様によれば、上記スロットの巻き方向と上記螺旋導体配線の巻き方向は、互いに逆向きである第１１態様に記載の共振器を提供する。
【００２７】
本発明の第１４態様によれば、上記スロット及び上記螺旋導体配線は、上面視において、それぞれの螺旋の中心が一致するとともに、互いの外縁が略一致するように配置される第１１態様に記載の共振器を提供する。
【００２８】
本発明の第１５態様によれば、上記スロットにおける外側終端部と、上記螺旋導体配線における外側終端部とが、上面視において、当該スロットにおける上記螺旋の中心に対して、略点対称の位置に配置される第１４態様に記載の共振器を提供する。
【００２９】
本発明の第１６態様によれば、誘電体基板と、
一回以上の巻き数を有する螺旋形状のスロットが形成され、上記誘電体基板の表面に配置された第一の接地導体層と、
上記誘電体基板の裏面に配置された第二の接地導体層と、
上記誘電体基板の上記表面と上記裏面の間に形成され、一回以上の巻き数を有する螺旋形状の螺旋導体配線と、
上記螺旋導体配線の内側終端部若しくはその近傍と上記第二の接地導体層とを接続し、上記螺旋導体配線と上記第二の接地導体層との間における上記誘電体基板を貫通して配置された接続貫通導体とを備え、
上記スロットと上記螺旋導体配線は、上面視において重なっており、共振周波数にて共振現象を発現する共振器を提供する。
【００３０】
これにより、上記共振器において、上記スロットの共振周波数及び上記螺旋導体配線の共振周波数よりも低い共振周波数にて共振現象を発現させることができる。特に、通常は２分の１波長共振器としてしか機能しないスロット共振器を、共振波長が短い４分の１波長型の共振器の一部として機能させることが可能となるため、従来よりもはるかに低い共振周波数で共振現象を発現するスロット共振器を提供することができる。
【００３１】
本発明の第１７態様によれば、上記スロットの巻き方向と上記螺旋導体配線の巻き方向は、互いに逆向きである第１６態様に記載の共振器を提供する。
【００３２】
本発明の第１８態様によれば、上面視において、上記スロット及び上記螺旋導体配線は、それぞれの螺旋の中心が一致するとともに、互いの外縁が略一致するように配置される第１６態様に記載の共振器を提供する。
【００３３】
本発明の第１９態様によれば、上記スロットにおける外側終端部と、上記螺旋導体配線における外側終端部とが、上面視において、当該スロットにおける上記螺旋の中心に対して、略点対称の位置に配置される第１８態様に記載の共振器を提供する。
【発明の効果】
【００３４】
本発明の上記第１態様によれば、誘電体基板の表裏面において、螺旋形状の第一のスロットが形成された第一の接地導体層と、同じく螺旋形状の第二のスロットが形成された第二の接地導体層とが配置され、上記第一のスロットと上記第二のスロットとが、上面視において重なるように配置されている（すなわち、上記誘電体基板の厚み方向において、その形成位置を違えながら、当該方向において重なる部分を有するように配置されている）ことにより、上記それぞれのスロットにて高周波変位電流が同一方向に流れるような条件において、当該それぞれのスロットの重なる部分にていわゆる偶モードを誘発させることができ、実効誘電率を増大させることができる。その結果、上記それぞれのスロットの積層配置構造を有する共振器構造における共振周波数を、上記各々のスロットが単独で存在するような共振器構造における共振周波数よりも低減させることができる。すなわち、第一のスロットの共振周波数及び第二のスロットの共振周波数よりも低い共振周波数にて共振現象を発現することができる単一のスロット型の共振器を提供することができる。
【００３５】
さらに、このような共振周波数の低減効果は、上記それぞれのスロットの重ね合わせの部分を増大させるに従って高めることができる。このように共振周波数の低減効果が得られることで、例えば、同一平面上に隣接配置されたそれぞれのスロットを直列に結合した構造を有する従来の共振器構造における共振器長よりも長い共振器長を有する２分の１波長共振モードの共振現象を、従来の１つの共振器分の占有面積にて得ることができ、共振器の大幅な小型化・小面積化・省容積化を実現することができる。
【００３６】
本発明のその他の態様によれば、このような共振周波数の低減効果は、上記第一のスロットの螺旋の巻き方向と上記第二のスロットの螺旋の巻き方向とを互いに逆向きとなるように配置させることで高めることができる。
【００３７】
また、上記それぞれのスロットの螺旋の中心及び外縁が、積層方向において一致するように配置されることで、上記共振周波数の低減効果をさらに高めることができる。
【００３８】
さらに、上記第一のスロットにおける外側終端部と、上記第二のスロットにおける外側終端部とが、上記螺旋の中心に対して略点対称の位置となるように、上記それぞれのスロットを配置させることで、上記共振器長を増大させることができ、共振周波数の低減効果をさらに高めることができる。
【００３９】
また、上記第一のスロットの外縁の外側の接地導体領域と、上記第二のスロットの外側の接地導体領域とを接続するように、上記誘電体基板を貫通して配置された接続貫通導体がさらに備えられていることにより、上記それぞれの接地導体層の高周波接地状態を強化させることができる。このように接地状態を強化させることで、上記共振器を外部回路に接続する際におけるその接続状態（実装状態）の相違により上記第一の接地導体層と上記第二の接地導体層との間で接地状態の相違が生じるような場合であっても、当該それぞれの接地導体層の電位を同一とすることができ、共振器の特性を安定化させることができる。
【００４０】
また、上記それぞれのスロットの積層配置構造を有する共振器において得ることができた上記第１態様による共振器の大幅な小型化・小面積化・省容積化の効果を、螺旋形状のスロットと螺旋形状の螺旋導体配線との積層配置構造を有する共振器においても同様に得ることができる。
【００４１】
また、このような上記螺旋導体配線の内側終端部若しくはその近傍と、上記接地導体層における上記スロットの外縁の内側の領域とを接続するように、上記誘電体基板を貫通して配置された接続貫通導体がさらに備えられていることにより、元々２分の１波長共振器であるスロット回路を４分の１波長型の共振器として機能させることができ、更なる共振器の小型化を図ることができるとともに、上記スロットと上記螺旋導体配線との間の交差結合容量によって、共振モードにおける高周波電流において実効的な誘電率の増大を生じさせることができるため、共振周波数をさらに低減させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４２】
本発明の記述を続ける前に、添付図面において同じ部品については同じ参照符号を付している。
【００４３】
以下本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００４４】
（第１実施形態）
図１Ａは、本発明の第１の実施形態にかかる高周波回路を用いた共振器１０の断面図である。
【００４５】
図１において、共振器１０は、第一の誘電体基板６と、第二の誘電体基板７との積層構造を有する多層誘電体基板１を備えている。また、第一の誘電体基板６の表面６ａ（図示上面）と第二の誘電体基板７の裏面７ｂ（図示下面）とが互いに貼り合わせられるように、それぞれの誘電体基板６、７が積層されており、この張り合わせ箇所には、第一の接地導体層２が形成されている。また、第二の誘電体基板７の表面７ａ（図示上面）、すなわち多層誘電体基板１の表面には、第二の接地導体層３が形成されている。なお、第一の誘電体基板６の表面６ａと第二の誘電体基板７の表面７ａ及び裏面７ｂは、互いに平行となるように形成されており、第一の接地導体層２と第二の接地導体層３とは互いに平行に配置されている。
【００４６】
ここで、図１Ａの共振器１０が備える第二の接地導体層３の上面図を図１Ｂに示し、第一の接地導体層２の上面図を図１Ｃに示す。図１Ｃに示すように、第一の接地導体層２には、その導体層を厚み方向に貫通するように導体部分が螺旋形状に除去された第一のスロット４が形成されている。また、図１Ｂに示すように、第二の接地導体層３にも、その導体層を厚み方向に貫通するように導体部分が螺旋形状に除去された第二のスロット５が形成されている。第一のスロット４と第二のスロット５は、例えばその外縁が等しい大きさの正方形状に形成されており、例えばそれぞれ等しい溝幅、隣接する溝間の間隔ピッチ、及び螺旋の巻き数を有するように螺旋形状に形成されている。
【００４７】
また、図１Ａにおいて、仮に、第二の接地導体層３が存在せず、第一のスロット４のみを含む共振器構造を採用した場合に得られる共振周波数をｆ１とし、逆に第一の接地導体層２が存在せず、第二のスロット５のみを含む共振器構造を採用した場合に得られる共振周波数をｆ２とする。そうすると、このように各々のスロット４、５が単独で存在するような場合に得られる共振周波数ｆ１、ｆ２の関係は、スロット４、５の周辺の誘電率分布の差異により、ｆ１＜ｆ２となる。
【００４８】
また、図１Ａ、図１Ｂ、及び図１Ｃに示すように、第一のスロット４の螺旋の中心Ｏ１と第二のスロット５の螺旋の中心Ｏ２とは、それぞれの誘電体基板６、７の積層方向から見て一致するように、第一のスロット４及び第二のスロット５が配置されている。さらに、第一のスロット４と第二のスロット５のそれぞれの正方形状の外縁（すなわち、各々の接地導体層におけるスロットの形成領域の外縁）も略一致するように、それぞれのスロット４、５は配置されている。
【００４９】
このように共振器１０において、第一のスロット４及び第二のスロット５が配置されていることにより、第一のスロット４と第二のスロット５とは、それぞれの誘電体基板６、７の積層方向（厚み方向あるいは高さ方向）における位置を違えながら、当該積層方向において重なる部分を有することとなる。すなわち、第一のスロット４と第二のスロット５とは、上面視（上記積層方向から見た場合）において互いに重なる部分を有している。本明細書においては、このような重なりを「交差結合」と定義し、このような交差結合により生じる容量を「交差結合容量」と定義する。
【００５０】
さらに、このような両スロット４、５の交差結合を強めるほど、共振器１０における共振周波数ｆ０を低減させることができ、例えば、両スロット４、５の積層方向の配置構造を有する共振器構造における共振周波数ｆ０は、スロット４のみを有する共振器構造における共振周波数ｆ１の２分の１の値よりも小さくなりうる。すなわち、両スロット４、５の積層方向の配置構造を有する共振器１０の共振周波数ｆ０と、第一のスロット４のみを含む共振器構造における共振周波数ｆ１と、第二のスロット５のみを含む共振器構造における共振周波数ｆ２との間には、数式（１）のような関係が成り立つこととなる。
【００５１】
（数１）
ｆ０＜ｆ１＜ｆ２          ・・・    （１）
【００５２】
従って、本第１実施形態の共振器１０においては、同一平面上に隣接配置されたそれぞれのスロットを直列に結合した構造を有する従来の共振器よりも長い共振器長を有する新しい２分の１波長共振モードの共振現象が、従来の一つの共振器分の占有面積において得られることになる。なお、このような共振周波数ｆ０が、共振器１０における設計周波数となり、当該設計周波数において共振器１０は共振現象を発現することができる。
【００５３】
このような交差結合が成されるような配置構造が採用されることにより、それぞれのスロット４、５において高周波変位電流が同一方向に流れるような条件においては、両スロット４、５における交差結合が成された各部位にていわゆる偶モードが誘発され、実効誘電率を増大させることが可能となる。効果的に実効誘電率を増大せしめるためには、特に両スロット４、５の最外郭の部位がより広い面積で交差結合することが好ましい。従って、それぞれのスロット４、５の溝幅、溝の間隔ピッチ、及び巻き数が等しくなるように形成されるとともに、それぞれの螺旋の中心及び外縁が一致するようにそれぞれのスロット４、５が配置されることにより、広い面積での交差結合を実現することができ、このような配置が好ましい形態となる。
【００５４】
また、本第１実施形態の共振器構造における共振周波数低減の効果は、交差結合が成された上下のスロット４、５の各部位における同一方向に流れる高周波電流の発生に起因している。さらに詳しく説明すると、共振器の共振周波数は、共振モードにおいて、高周波電流が反射される箇所間の実効的な長さ、すなわち実効的な共振器長に依存する。本第１実施形態の共振器１０においては、共振モードの高周波電流が、上下のスロット４、５に同一方向に流れる高周波電流を誘起することにより、上下のスロット４、５間を交差結合容量を介して移動することができる。交差結合容量は高い周波数の電流ほど多くの電流を移動させることができ、低い周波数の電流ほど移動できる電流量は低下する。よって、共振器１０において、より低い周波数で共振現象を発現させるための方法としては、例えば、以下三つの方法が挙げられる。
【００５５】
第一の方法は、一度も交差結合容量を介さない場合でも十分に低い共振周波数で共振現象が発現するように、上記第一のスロットと第二のスロットの実効的な共振器長を長く設定することである。この方法は、従来の共振周波数低減の手法であり、本発明の請求する範囲には含まれない。
【００５６】
次に、第二の方法は、共振モードにおいて高周波電流が何度も上下のスロット４、５間を移動して、実効的な共振器長を長く稼ぐことである。このためには、第一のスロット４と第二のスロット５が積層される間隔を減じることが有効である。このような手法は、本第１実施形態の共振器１０においても適用することができる。
【００５７】
また、第三の方法は、第一のスロット４と第二のスロット５間において、極めて少ない回数だけ、例えば一回や二回だけ高周波電流が上下のスロット４、５間を移動する場合において、実効的な共振器長を最も長く設定することである。このためには、第一のスロット４と第二のスロット５の配置条件を最適化する必要がある。具体的に、このような両スロットの相対的な配置条件の最適化について、以下に図面を用いて説明する。
【００５８】
まず、図１Ｂ及び図１Ｃとは異なり、両スロット４、５の螺旋形状の巻き方向が同一であり、かつ両スロット４、５の螺旋の巻き数が同一である場合について説明する。このような条件の元で、両スロット４、５を配置する相対角度には複数の組み合わせがあり、例えば、図２Ａ及び図２Ｂに示すように、第一のスロット４に対して第二のスロット５が相対的に１８０度回転して配置されるような場合と、図３Ａ及び図３Ｂに示すように、第一のスロット４に対して第二のスロット５が完全に重なるように配置されるような場合がある。このような２つの配置パターンにおいては、図３Ａ及び図３Ｂに示すように２つのスロット４、５が完全に一致するように配置されるような場合よりも、図２Ａ及び図２Ｂに示すように２つのスロット４、５が１８０度回転して配置されるような場合の方が、低い共振周波数を得ることが可能となる。
【００５９】
例えば、図３Ａと図３Ｂに示すような配置パターンにおいては、第一のスロット４を流れる高周波電流が、交差結合容量を介して第二のスロット５へ移動し、同一方向に流れたとしても、第一のスロット４と比較して実効的な共振器長をあまり長くすることができない。この場合の共振周波数をｆｓ０とする。これに対して、図２Ａと図２Ｂに示すような配置パターンにおいては、第一のスロット４を流れる高周波電流は、交差結合容量を介して第二のスロット５へ移動して同一方向に流れた場合、実効的な共振器長は長くなる。この場合の共振周波数をｆｓ１８０とすると、それぞれの共振周波数の間の関係は、数式（２）のようになる。
【００６０】
（数２）
ｆｓ１８０＜ｆｓ０＜ｆ１＜ｆ２      ・・・    （２）
【００６１】
このような幾何学的な理解から、本第１実施形態の共振器において第一のスロット４と第二のスロット５の螺旋巻き方向が同一巻き方向となるように設定される場合には、第一のスロット４の外縁終端部４ａと第二のスロット５の外縁終端部５ａは、第一のスロット４の螺旋の中心Ｏ１に対して、略点対称の位置に配置されるような設定が、最も低い共振周波数を与えることが分かる。
【００６２】
さらに、このような両スロット４、５の配置パターン組合せは、図１Ｂ及び図１Ｃに示すように第一のスロット４と第二のスロット５との巻き方向が逆の場合であっても同様に考えることができ、それらの組合せの中でも、それぞれのスロット４、５が１８０度回転して配置されるような場合が好ましい。すなわち、第一のスロット４における外側終端部４ａと、第二のスロット５における外側終端部５ａとが、第一のスロット４の螺旋の中心Ｏ１に対して、略点対称の位置に位置されるように、それぞれのスロット４、５が配置されていることが、より低い共振周波数を得るという観点からは好ましい。
【００６３】
また、図１Ｂ及び図１Ｃに示すように、第一のスロット４の巻き方向と第二のスロット５の巻き方向とが、互いに逆向きとなるようにそれぞれのスロット４、５が配置されることが好ましい。すなわち、同一方向に螺旋を回転させるように、交差結合を介して２つのスロット４、５間を接続して高周波変位電流が流れるモードにおいては、それぞれのスロット４、５の巻き方向が同じ向きである場合に比して、逆向きである場合の方が共振器長の増大が最も効果的に得られ、その結果、共振器１０における共振周波数ｆ０の効果的な低減が得られるからである。
【００６４】
以下に上記理由を詳細に示す。まず、図２Ａ及び図２Ｂに示すような配置パターン有する共振器のように、第一のスロット４と第二のスロット５の螺旋の巻き方向が同一設定の場合、共振モードにおいて第一のスロット４を流れていた高周波電流は、同一方向に流れる向きを保ちながら、交差結合容量を介して第二のスロット５へ移動し、第二のスロット５の終端部で反射を受ける。例えば、第二のスロットの外側終端部２０５ａが当該共振器の一方の終端点であるとみなすと、第一のスロット４の内側終端部２０４ｂが当該共振器のもう一方の終端点になり、両終端点間の実効的な距離が上記共振器の実効的な共振器長となる。
【００６５】
これに対して、図１Ｂ及び図１Ｃに示すような配置パターンを有する本第１実施形態の共振器１０のように、第一のスロット４と第二のスロット５の螺旋の巻き方向を互いに逆向きと設定するような場合であっても、共振モードにおいて第一のスロット４を流れていた高周波電流は、同一方向に流れる向きを保ちながら、交差結合容量を介して第二のスロット５へ移動し、第二のスロット５の終端部で反射を受ける点については変化しない。しかしながら、例えば、第二のスロット５の外側終端部５ａが共振器１０の一方の終端点であるとみなすと、高周波電流は第二のスロット５の内側終端部５ｂへと流れ、この内側終端部５ｂにおいて反射される前に、第一のスロット４の内側へと交差結合容量を介して移動し、その後、第一のスロット４の外側終端部４ａにおいて終端される。よって、第一のスロット４と第二のスロット５の螺旋の巻き方向を逆向きに設定することにより、第一のスロット４の外側終端部４ａと第二のスロット５の外側終端部５ａの間で規定される実効的な共振器長は、第一のスロット４と第二のスロット５の螺旋の巻き方向を同じ向きに設定した場合に比べて、幾何学的に長くなる。従って、両スロット４、５の螺旋の巻き方向を互いに逆向きと配置させることにより、より低い共振周波数において共振現象を発現させることが可能となる。すなわち、第一のスロット４と第二のスロット５の螺旋の巻き方向を逆向きへと設定した場合の共振周波数ｆｏと、上記それぞれの共振周波数との関係は、数式（３）のように表すことができ、共振周波数ｆｏが最も低い値となることが判る。
【００６６】
（数３）
ｆｏ＜ｆｓ１８０＜ｆｓ０＜ｆ１＜ｆ２      ・・・    （３）
【００６７】
なお、本第１実施形態においてそれぞれの共振周波数ｆｏ、ｆ１８０、及びｆｓ０は、共振周波数ｆ０の一例であって、共振周波数ｆ０に含まれるものである。
【００６８】
なお、本第１実施形態の共振器１０においては、螺旋形状の第一のスロット４及び第二のスロット５の２つのスロットが積層されて形成される共振器構造について説明しているが、積層される螺旋形状のスロットの数が３つ以上の数に拡張されても同様の効果を得ることができる。特に、積層方向に配置されるそれぞれの螺旋形状のスロットを、その形成領域が重なるように配置することにより交差結合を強めることができ、さらに、積層方向に隣接配置されるそれぞれのスロットの組合せについて、それぞれの螺旋の巻き方向と逆向きに設定すれば、最も低い共振周波数での共振現象を発現させることができる。
【００６９】
２つのスロット回路を隣接させて配置して容量を介して結合することは平面回路においても可能であるが、強い結合度を得るためには、上記２つのスロット回路間の間隙距離を極端に低減する必要があるので、一般的な製造プロセスにおいては実現が極めて困難である。また、このように平面上にスロット回路を隣接して配置した場合、結合をすることができるのはそれぞれのスロット回路の一部分に限定されてしまい、高い結合度を得ることができない。
【００７０】
一方、本第１実施形態の共振器１０が有する共振器構造においては、２つのスロット４、５のほぼ全面にて交差結合が得られるだけでなく、その結合度は第一の接地導体層２と第二の接地導体層３との間の積層間隔を低減させることで増大させることができる。これにより、偶モード誘起による実効誘電率の増大も強く設定することが可能となり、回路面積の効果的な削減を実現することができる。従って、損失の増加による共振Ｑ値の低下を克服できる範囲内、あるいは製造プロセスの製造マージンを許容可能な範囲内で、本第１実施形態の共振器１０における第一の接地導体層２と第二の接地導体層３との間の積層間隔は小さく設定することが好ましい。例えば、上記積層間隔は、０．５μｍ〜５００μｍの範囲で設定することが好ましく、半導体用の用途にて用いられる場合には、当該積層間隔を０．５μｍ〜１０μｍの範囲で設定することが好ましく、プリント基板の用途にて用いられる場合には、当該積層間隔を３０μｍ〜５００μｍの範囲で設定することが好ましい。
【００７１】
なお、本第１実施形態の共振器１０においては、第一の誘電体基板６の裏面６ｂ（図１Ａにおける下面）に接地導体層が形成されていない場合について説明したが、本第１実施形態はこのような場合についてのみ限定されるものではない。このような場合に代えて、第一の誘電体基板６の裏面６ｂの略全面に第三の接地導体層が形成されているような場合であってもよい。
【００７２】
また、本第１実施形態は上述のような構成についてのみ限られるものではなく、その他様々な態様にて実施することができる。ここで本第１実施形態の変形例に係る共振器１１について、図面を用いて以下に説明する。このような共振器１１における断面図を図４Ａに示し、共振器２０が備える第二の接地導体層３の上面図を図４Ｂに、第一の接地導体層２の上面図を図４Ｃに示す。なお、共振器１１が有する各構成部において、共振器１０が有する構成部と同じ構造を有する部分については、同じ参照番号を付している。
【００７３】
図４Ａ、図４Ｂ、及び図４Ｃに示すように、共振器１１は、第一の接地導体層２と第二の接地導体層３とを電気的に接続する複数の接続貫通導体８を備えている点を除いては共振器１０と同じ構造を有している。具体的には、多層誘電体基板１内において、第一の接地導体層２と第二の接地導体層３とは、その間に配置される第二の誘電体基板７を厚み方向に貫通するように配置された複数、例えば２つの接続貫通導体８により互いに接続されている。このようにそれぞれの接地導体層２、３が、それぞれの接続貫通導体８により接続されることにより、各接地導体層２、３における高周波接地状態を強化させることができる。このように高周波接地状態を強化することにより、例えば、共振器１１を別の回路基板上の高周波回路へ実装する際の実装方法の相違により、それぞれの接地導体層における接地状態の相違が生じるような場合であっても、それぞれの接地導体層間の電位を同一とすることができ、共振器１１の特性を安定させることができる。
【００７４】
また、図４Ｂ及び図４Ｃに示すように、このように形成されるそれぞれの接続貫通導体８は、第一の接地導体層２における第一のスロット４の外縁（略正方形状の形成領域の外縁）の外側の領域と、第二の接地導体層３における第二のスロット５の外縁の外側の領域とを互いに接続するように配置されることが好ましい。すなわち、第一の接地導体層２における第一のスロット４の外縁の内側の領域、又は第二の接地導体層３における第二のスロット５の外縁の内側の領域と接続されるようにそれぞれの接続貫通導体８が配置されることは好ましくない。
【００７５】
スロット共振器は、スロットの長さ方向に沿って高周波電流の位相が回転しており、その位相回転が２分の１波長、すなわち１８０度分の位相回転に相当する周波数において共振現象を果たしうる。すなわち、螺旋形状のスロットの形成領域の内側領域と外側領域とでは、位相が回転していなくてはならない。ところが、２つの積層された第一のスロット４と第二のスロット５の形成領域の内側を接続してしまうと、第一のスロット４の形成領域の内側領域及び外側領域、並びに、第二のスロット５の形成領域の内側領域及び外側領域の全ての箇所が、安定した接地状態として電位が統一されてしまう。すなわち、第一のスロット４は、両端の終端部（すなわち、内側終端部及び外側終端部）が接地された２分の１波長共振器として、第二のスロット５も両端の終端部が接地された２分の１波長共振器として、それぞれが結合することなく分離して動作することとなるため、スロットの形成領域の内側領域が接続されるような接続貫通導体の配置は本発明の請求範囲には相当しない。すなわち、本第１実施形態の変形例の共振器１１においては、図４Ａ、図４Ｂ、及び図４Ｃに示すように、第一のスロット４の形成領域の外側領域と、第二のスロット５の形成領域の外側領域とを接続するように、第二の誘電体層７を貫通してそれぞれの接続貫通導体８が配置されることが好ましい。
【００７６】
また、このようなそれぞれの接続貫通導体８の配置の中でも、スロット４、５の略正方形状の形成領域を２分するような中心線上にそれぞれの接続箇所を配置させるような場合や、上記略正方形状の形成領域の対角線の延長線上にそれぞれの接続箇所を配置させるような場合が、２つの接地導体層２、３における接地状態を安定化させるという観点からは好ましい。
【００７７】
（実施例１）
次に、本第１実施形態の共振器の実施例１−１から１−７について説明する。実施例の構造および共振周波数は比較例と比較するため、実施例１−１から１−６については表１に、実施例１−７については表２にまとめた。
【００７８】
【表１】
0003955308.tif 000002
【００７９】
【表２】
0003955308.tif 000003
【００８０】
本第１実施形態の実施例１−１として、誘電率１０．２、厚さ６４０μｍの樹脂基板をベース基板（第一の誘電体基板６）とし、当該ベース基板の表面に更に誘電率１０．２、厚さ１３０μｍの樹脂基板（第二の誘電体基板７）を貼り合わせて、多層誘電体基板１とし、この多層誘電体基板１に、表１の実施例１−１において示すような条件に基づく高周波回路を作製した。
【００８１】
具体的には、第一の接地導体層２として多層誘電体基板１の内部である上記ベース基板と上記樹脂基板との間に厚さ２０μｍの銅配線を施した。また、第二の接地導体層３として多層誘電体基板１の表面、すなわち、上記樹脂基板の表面に同じく厚さ２０μｍの銅配線を施した。第一の接地導体層２と第二の接地導体層３には、外形が一辺２０００μｍの正方形状の外縁を有する螺旋形状の第一のスロット４と第二のスロット５を形成した。各スロット４、５は、第一の接地導体層２及び第二の接地導体層３における所望の箇所をウェットエッチングにて除去して、導体層を厚み方向に貫通させる貫通溝を形成することにより形成した。各スロット４、５の最小配線幅（溝幅）と配線間（溝間）の最小間隙距離はそれぞれ２００μｍとした。両螺旋形状とも螺旋の巻き数は２回に設定した。第一のスロット４と第二のスロット５の螺旋の巻き方向を互いに逆向きと設定した。このような構造の実施例１−１にかかる共振器においては、周波数１．８８ＧＨｚにて共振現象を示した。
【００８２】
一方、実施例１−１に対する比較例として、第二の接地導体層に第二のスロットを形成せず第一の接地導体層に第一のスロットのみを形成した場合の比較例１−１の共振器においては、得られる共振周波数は４．１０ＧＨｚであった。また、さらに、第一の接地導体層に第一のスロットを形成せず第二の接地導体層に第二のスロットのみを形成した場合の比較例１−２の共振器においては、得られる共振周波数は５．０７ＧＨｚであった。このような結果からは、実施例１−１の共振器は、いずれの比較例と比較しても、低い共振周波数において共振現象を示すことが判る。
【００８３】
また、ベース基板（第一の誘電体基板６）の上に追加して張り合わせる樹脂基板（第二の誘電体基板７）の厚さ寸法を実施例１−１における１３０μｍの設定から８０μｍに減じた実施例１−２の共振器においては、共振周波数が１．４８ＧＨｚであった。また、上記ベース基板の表面に張り合わせる上記樹脂基板の厚さ寸法をさらに３０μｍまで減じた実施例１−３の共振器においては、共振周波数は０．８１ＧＨｚまで低減せしめることが可能であった。
【００８４】
実施例１−１の共振器における共振周波数は、比較例１−１、及び比較例１−２の共振器におけるそれぞれの共振周波数の値の２分の１よりも小さい値となり、さらには、実施例１−３の共振器における共振周波数は、比較例１−１、及び比較例１−２の共振器におけるそれぞれの共振周波数の値の４分の１よりも小さい値となったことから、本第１実施形態の共振器が、２つのスロット回路を同一平面上で隣接配置させるとともに直列接続して構成される従来の共振器よりも遥かに有利な効果を得ることができると言うことができる。
【００８５】
また、実施例１−１と略同一の条件であり、図３Ａ及び図３Ｂに示すような配置で、第一のスロット４と第二のスロット５の螺旋の巻き方向を同一方向とし、第一のスロット４と第二のスロット５の螺旋形状を略重なるように配置した実施例１−４の共振器においては、共振周波数は３．１３ＧＨｚであった。この実施例１−４の共振器では、実施例１−１ほどではないが比較例１−１、及び比較例１−２の共振器よりも低い共振周波数で共振現象を発現させることが可能であった。
【００８６】
また、図２Ａ及び図２Ｂに示すような配置で、実施例１−４における第一のスロット４を第二のスロット５に対して、両スロットの螺旋の中心Ｏ１、Ｏ２を回転軸として１８０度回転した実施例１−５の共振器においては、共振周波数は２．６９ＧＨｚとなって、比較例１−１、比較例１−２、更には実施例１−４よりも低い共振周波数で共振現象を発現させることが可能であった。
【００８７】
また、螺旋形状のスロットの大きさは同一のままで螺旋形状の巻き数を１回から２．５回の範囲で変更した場合においても、螺旋形状のスロットの形成領域をさらに拡張して螺旋形状の巻き数を２．５回から５回までの範囲で増加させた場合においても、実施例１−１の場合と同様に共振周波数の低減効果が得られた。
【００８８】
さらに、２つの螺旋形状の巻き数を異なる値に設定した場合、例えば第一のスロット４の螺旋形状の巻き数を３回とし、第二のスロット５の螺旋形状の巻き数を１．２５回とした場合においても、同様の効果が得られた。ただし、第一のスロット４と第二のスロット５の螺旋形状の巻き数が互いに異なるよりも、同一である方がより顕著な効果が見られた。
【００８９】
また、螺旋形状の外形を正方形以外の多角形、円形などの形状に加工した場合においても、また、第一のスロット４と第二のスロット５のスロット幅を個別に２００μｍから１００μｍ、５０μｍへと減じた場合、２５０μｍ、３００μｍへと増やしたいずれの場合においても、実施例１−１の場合と同様に共振周波数を低減させることができるという有利な効果を得ることができた。
【００９０】
また、実施例１−６の共振器においては、実施例１−１と同一条件において、第一のスロット４、及び第二のスロット５の形成領域である一辺２０００μｍの正方形状の領域から、それぞれ２００μｍ外側方向に位置する一辺２４００μｍの正方形状の領域の境界線上に、６００μｍの間隔ピッチにて第一の接地導体層２と第二の接地導体層３とを接続する直径２００μｍの接続貫通導体８を１６本配置した。実施例１−６の共振器においては、その共振周波数は１．９１ＧＨｚであって、実施例１−１の共振周波数より若干値が上がって本第１実施形態の有利な効果が低減はしたものの、それぞれの接地導体層２、３が接続されることにより、両接地導体層２、３の電位が統一され、高周波接地の強化、すなわち実装条件の変化に対して特性の変化が少ない共振器を提供することができるという有利な効果を得ること画可能となる。
【００９１】
また、実施例１−１の共振器に、さらに１３０μｍ厚、誘電率１０．２の追加基板を張り合わせて、実施例１−７の共振器を作製した。実施例１−１においては螺旋形状のスロットを２つ積層配置させる構造を有していたが、実施例１−７においては螺旋形状スロットの積層数を３つに拡張した。すなわち、第二の接地導体層３を介して上記樹脂基板の表面に上記追加基板（第三の誘電体基板）を積層させるとともに、この追加基板の表面にさらに追加の接地導体層（第三の接地導体層）を設けて、この接地導体層に第三のスロットを形成した構造とした。実施例１−７においては、第三のスロットと第一のスロット４の螺旋形状を同一の巻き方向として、その間に配置される第二のスロット５の螺旋の巻き方向と異ならせることにより、交差結合した全体の共振器構造が最も長い共振器長となるよう設定することができ、比較例１−１、実施例１−１よりも低い周波数である１．５４ＧＨｚでの共振現象を得ることができた。
【００９２】
一方、比較例１−３においては、実施例１−１と同一条件の構成を有する共振器において、第一のスロット、及び第二のスロットの螺旋形状の形成領域である一辺２０００μｍの正方形の領域の中心点において、第一の接地導体層と第二の接地導体層とを接続する直径２００μｍの接続貫通導体を一本追加して配置した。比較例１−３の共振器において共振周波数は５．２１ＧＨｚであって、比較例１−１、及び比較例１−２の共振器の共振周波数と比較して共振周波数が増大してしまっており、本第１実施形態の共振器のような有利な効果を得ることができなかった。
【００９３】
（第２実施形態）
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その他種々の態様で実施できる。例えば、本発明の第２の実施形態にかかる共振器２０の構造を示す断面図を図５Ａに示す。なお、図５Ａにおいて、図１Ａ、図１Ｂ、及び図１Ｃと同じ構成要素については同じ符号を用い、その説明を省略する。
【００９４】
図５Ａに示すように、多層誘電体基板２１は、第一の誘電体基板６と、第二の誘電体基板７の積層構造により構成されている。第一の誘電体基板６の表面６ａと第二の誘電体基板７の裏面７ｂの貼り合わせ箇所には、接地導体層２（すなわち、上記第１実施形態における第一の接地導体層２に相当）が形成されている。また、第二の誘電体基板７の表面７ａ、すなわち多層誘電体基板２１の表面には、導体配線層２３が形成されている。
【００９５】
ここで、図５Ａの共振器２０が備える導体配線層２３の上面図を図５Ｂに示し、接地導体層２の上面図を図５Ｃに示す。また、図５Ｃに示すように、接地導体層２の一部分には、螺旋形状のスロット４（すなわち、上記第１実施形態の第一のスロット４に相当）が形成されている。また、図５Ｂに示すように、導体配線層２３には、螺旋形状の螺旋導体配線２５が形成されている。スロット４と螺旋導体配線２５は例えば等しい大きさの正方形領域に形成されており、それぞれ等しい配線幅、配線間の最小幅、及び螺旋の巻き数を有する螺旋形状に形成されている。
【００９６】
また、図５Ｂ及び図５Ｃに示すように、スロット４の螺旋の中心Ｏ１と、螺旋導体配線２５の螺旋の中心Ｏ３とは、それぞれの誘電体基板６、７の積層方向から見て互いに一致するように、スロット４と螺旋導体配線２５とが配置されている。さらに、スロット４及び螺旋導体配線２５の正方形状の形成領域の外縁も略一致するように、スロット４と螺旋導体配線２５とが配置されている。
【００９７】
また、図５Ａにおいて、仮に、螺旋導体配線２５が存在せず、スロット４のみを含む共振器構造を採用した場合に得られる共振周波数をｆ１とし、逆に、スロット４が存在せず、螺旋導体配線２５のみを含む共振器構造を採用した場合に得られる共振周波数をｆ３とする。そうすると、このようにスロット４又は螺旋導体配線２５が単独で存在するような場合に得られる共振周波数ｆ１、ｆ３の関係は、スロット４又は螺旋導体配線２５の周辺の誘電体の誘電率分布の差により、ｆ１＜ｆ３となる。
【００９８】
スロット４の形成領域である正方形領域と、螺旋導体配線２５の形成領域である正方形領域はそれぞれの積層方向において重なり合う部分を有しており、互いに交差結合している。特に、スロット４と螺旋導体配線２５とが広い面積で交差結合容量が得られるよう配置されることにより、実効誘電率の効果的な増大という効果が得られる。また、図５Ｂ及び図５Ｃに示すように、スロット４の螺旋の巻き方向と螺旋導体配線２５の螺旋の巻き方向とは、互いに逆方向となるように設定されることが好ましい。すなわち、同一方向に螺旋を回転させるように、交差結合を介して高周波変位電流が流れて２つの回路構造を接続した場合に、両端が開放終端された２分の１波長共振モードおける共振器長が最も長く設定され、共振周波数の効果的な低減が得られるからである。また、交差結合を強めるほど、スロット４と螺旋導体配線２５の積層構造を有する共振器構造における共振周波数ｆ０を下げることができ、例えば、共振周波数ｆ０は共振周波数ｆ１の２分の１の値よりも小さくなりうる。すなわち、本第２実施形態の共振器２０においては、同一平面上に隣接配置されたそれぞれのスロットを直列に結合した構造を有する従来の共振器よりも長い共振器長を有する新しい２分の１波長共振モードの共振器が、従来の一つの共振器分の占有面積において得られることになる。
【００９９】
また、上記第１実施形態の共振器１０におけるそれぞれのスロット４、５の配置と同様に、本第２実施形態の共振器２０においても、スロット４の外側終端部４ａと、螺旋導体配線２５の外側終端部２５ａとが、螺旋導体配線２５の螺旋の中心Ｏ３に対して、略点対称の位置に位置されるように、スロット４及び螺旋導体配線２５が配置されていることが、より低い共振周波数を得るという観点からは好ましい。
【０１００】
なお、本第２実施形態の共振器２０においては、螺旋導体配線２５が第二の誘電体基板７の表面７ａに形成されて、螺旋形状のスロット４が第一の誘電体基板６の表面６ａと第二の誘電体基板７の裏面７ｂとの間に形成されるような構成について説明してきたが、本第２実施形態の共振器２０の構成はこのような場合についてのみ限定されるものではない。このような構成に代えて、例えば、螺旋形状の両回路が形成される配置が逆、すなわち、第二の誘電体基板７の表面７ａにスロットが形成され、第一の誘電体基板６の表面６ａと第二の誘電体基板７の裏面７ｂとの間に螺旋導体配線が形成されるような場合であっても、同様に本第２実施形態の有利な効果を得ることができる。
【０１０１】
また、上述の説明においては、共振器２０が有する螺旋形状のスロット４と螺旋導体配線２５とが積層されて形成される配線層の数が２に設定された共振器構造について説明しているが、螺旋形状の回路（すなわち、スロット４や螺旋導体配線２５）が積層されて形成される配線層の数が３以上の数に拡張されても同様の効果を得ることができる。特に、螺旋形状の回路を、その形成領域が概略重なるように設定して積層することにより交差結合を強めることができ、また、各螺旋形状回路の螺旋の巻き方向については、積層方向に隣接して配置されるそれぞれの配線層の組合せにおいて、互いに逆向きとなるように設定することで、最も低い共振周波数での共振現象を発現させることができる。
【０１０２】
（実施例２）
次に、本第２実施形態の共振器の実施例２−１から２−８について説明する。実施例の構造および共振周波数は比較例と比較するため、実施例２−１から２−４については表３に、実施例２−５から２−８については表４にまとめた。
【０１０３】
【表３】
0003955308.tif 000004
【０１０４】
【表４】
0003955308.tif 000005
【０１０５】
本第１実施形態の実施例にかかる共振器として、誘電率１０．２、厚さ６４０μｍの樹脂基板をベース基板（第一の誘電体基板６）とし、当該ベース基板の表面に更に誘電率１０．２、厚さ１３０μｍの樹脂基板（第二の誘電体基板７）を貼り合わせて、多層誘電体基板２１とし、この多層誘電体基板２１に、表３の実施例２−１において示すような条件に基づく高周波回路を作製した。
【０１０６】
具体的には、接地導体層２として多層誘電体基板２１の内部である上記ベース基板と上記樹脂基板との間に厚さ２０μｍの銅配線を施した。また、導体配線層２３として多層誘電体基板１の表面、すなわち、上記樹脂基板の表面に同じく厚さ２０μｍの銅配線を施した。接地導体層２と導体配線層２３には、外形が一辺２０００μｍの正方形状の外縁を有する螺旋形状のスロット４と螺旋導体配線２５を形成した。配線パターンの加工は、接地導体層２と導体配線層２３から所望の箇所をウェットエッチングにて除去することにより形成した。スロット及び配線の最小配線幅と配線間の最小間隙距離はそれぞれ２００μｍとした。両螺旋形状とも螺旋の巻き数は２回に設定した。スロット４と螺旋導体配線２５の螺旋の巻き方向を互いに逆向きと設定した。このような構造の実施例２−１にかかる共振器においては、周波数２．９４ＧＨｚにおいて共振現象を示した。
【０１０７】
一方、実施例２―１に対する比較例として、導体配線層を形成せず接地導体層にスロットのみを形成した場合の比較例２−１の共振器においては、得られる共振周波数は４．１ＧＨｚであった。さらに、接地導体層にスロットを形成せずに、導体配線層に螺旋導体配線のみを形成した場合の比較例２−２の共振器においては、得られる共振周波数は５．１９ＧＨｚであった。実施例２−１の共振器は、いずれの比較例の共振器と比較しても、低い共振周波数において共振現象を示すことが判る。
【０１０８】
また、ベース基板（第一の誘電体基板６）の上に追加して張り合わせる樹脂基板（第二の誘電体基板７）の厚さ寸法を実施例２−１における１３０μｍの設定から３０μｍに減じた実施例２−２の共振器においては、共振周波数が２．４８ＧＨｚであった。
【０１０９】
また、実施例２−１と略同一の条件であり、スロットと螺旋導体配線の螺旋の巻き方向を同一方向とし、螺旋形状について概略重なる配置とした実施例２−３の共振器においては、共振周波数は３．８５ＧＨｚであって、実施例２−１の共振器ほどではないが比較例２−１、比較例２−２の共振器よりも低い共振周波数で共振現象を発現させることが可能であった。また、実施例２−３と同様の構成であり、螺旋導体配線を螺旋導体配線およびスロットの螺旋の中心間を結ぶ線分で１８０度回転した場合（すなわち、互いの螺旋の外側終端部を螺旋の中心に対して点対称の位置に配置した場合）の実施例２−４の共振器においては、共振周波数は３．８３ＧＨｚであって、実施例２−１ほどではないが比較例２−１、比較例２−２よりも低い共振周波数で共振現象を発現させることが可能であった。
【０１１０】
また、実施例２−１の共振器に、さらに１３０μｍ厚、誘電率１０．２の樹脂基板を追加基板として張り合わせて、実施例２−５から２−８の共振器を作製した。すなわち、導体配線層２３を介して、上記樹脂基板（第二の誘電体基板７）の表面に上記追加基板を積層してそれぞれの共振器を作製した。実施例２−１から２−４の共振器については、螺旋形状回路の積層数が２とされていたが、実施例２−５から２−８の共振器については、螺旋形状回路の積層数を３に拡張した。いずれの共振器においても更なる共振周波数の低減という有利な効果を得た。
【０１１１】
具体的には、実施例２−５の共振器においては、上記追加基板の表面にさらに別の接地導体層（第二の接地導体層）を追加形成し、当該別の接地導体層においてスロット４（第一のスロット）及び螺旋導体配線２５のそれぞれの形成領域に重なるように第二のスロットを形成した。第二のスロットは第一のスロットと同一形状、同一螺旋巻き方向である。実施例２−５の共振器においては、周波数２．７２ＧＨｚでの共振現象を得た。
【０１１２】
さらに、実施例２−５において、上記追加基板の表面を上面として、当該上面から順に螺旋形状スロット（第二のスロット）−螺旋導体配線２５−螺旋形状スロット（第一のスロット４）であったそれぞれの螺旋形状回路の積層構造を、螺旋導体配線−螺旋形状スロット−螺旋導体配線、とした実施例２−６の共振器を作製した。この実施例２−６の共振器においては、周波数２．５７ＧＨｚにおいて共振現象を得た。
【０１１３】
さらに実施例２−７においては、それぞれの螺旋形状回路の積層構造を、螺旋導体配線−螺旋導体配線−螺旋形状スロット、へと変更した共振器を作製した。このような実施例２−７の共振器においては、周波数２．３５ＧＨｚでの共振現象を得た。さらに実施例２−８においては、それぞれの螺旋形状回路の積層構造を、螺旋導体配線−螺旋形状スロット−螺旋形状スロット、へと変更した共振器を作製した。このような実施例２−８の共振器においては、周波数１．８０ＧＨｚでの共振現象を得た。
【０１１４】
なお、実施例２−５から２−８の共振器においては、積層されたそれぞれの螺旋形状回路の螺旋巻き方向は、その積層方向に隣接配置されるそれぞれの螺旋形状回路間において互いに逆向きであり、このような配置構造によれば共振器長を効果的に長くすることができ、いずれの上記実施例にかかる共振器においても、比較例２−１及び２−２の共振器や、実施例２−１の共振器よりも低い値である２．７２ＧＨｚ以下の周波数で共振現象を発現した。
【０１１５】
また、螺旋形状回路の形成領域のサイズは同一のままとして、螺旋形状の巻き数を１回から２．５回の範囲で変更した場合においても、上記形成領域のサイズをさらに拡張して螺旋形状の巻き数を２．５回から５回までの範囲で増加させた場合においても、上記それぞれの実施例の共振器と同様に、共振周波数の低減効果が得られた。
【０１１６】
さらに、２つの螺旋形状の巻き数を異なる値に設定した場合、例えばスロット４の螺旋形状の巻き数を３回とし、螺旋導体配線２５の螺旋形状の巻き数を１．２５回とした場合においても、同様の効果が得られた。ただし、それぞれの螺旋形状回路の巻き数が互いに異なるよりも、同一とした場合の方が共振周波数低減効果が大きかった。
【０１１７】
また、螺旋形状の形成領域の外形を正方形以外の多角形、円形などの形状に加工した場合においても、実施例２−１の場合と同様に共振周波数の低減の有利な効果が得られた。
【０１１８】
また、スロット幅と螺旋導体配線の配線幅をそれぞれ個別に２００μｍから１００μｍ、５０μｍへと減じた場合、２５０μｍ、３００μｍへと増やしたいずれの場合においても、実施例２−１の場合と同様に共振周波数の低減の有利な効果を得た。
【０１１９】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態にかかる共振器３０の構造を示す断面を図６Ａに示す。図６Ａにおいて、図１Ａ、図４Ａ、及び図５Ａ等に示すこれまでに説明したそれぞれの共振器と同じ構成要素については同じ符号を用い、その説明を省略する。
【０１２０】
図６Ａに示すように、多層誘電体基板２１は、第一の誘電体基板６と、第二の誘電体基板７の積層構造により構成されている。第一の誘電体基板６の表面６ａと第二の誘電体基板７の裏面７ｂの張り合わせ箇所には、接地導体層２（すなわち、上記第１実施形態における第一の接地導体層２に相当）が形成されている。また、第二の誘電体基板７の表面７ａ、すなわち多層誘電体基板２１の表面には、導体配線層２３が形成されている。
【０１２１】
ここで、図６Ａの共振器２０が備える導体配線層２３の上面図を図６Ｂに示し、接地導体層２の上面図を図６Ｃに示す。図６Ｃに示すように、接地導体層２の一部分には、螺旋形状のスロット４（すなわち、上記第１実施形態の第一のスロット４に相当）が形成されている。また、図６Ｂに示すように、導体配線層２３には、螺旋形状の螺旋導体配線２５が形成されている。スロット４と螺旋導体配線２５は例えば等しい大きさの正方形領域に形成されており、それぞれ等しい配線幅、配線間の最小幅、及び螺旋の巻き数を有する螺旋形状に形成されている。
【０１２２】
また、図６Ｂ及び図６Ｃに示すように、スロット４の螺旋の中心Ｏ１と、螺旋導体配線２５の螺旋の中心Ｏ３とは、それぞれの誘電体基板６、７の積層方向から見て互いに一致するように、スロット４と螺旋導体配線２５とが配置されている。さらに、スロット４及び螺旋導体配線２５の正方形状の形成領域の外縁も略一致するように、スロット４と螺旋導体配線２５とが配置されている。
【０１２３】
また、スロット４の内部、すなわち、スロット４における溝形状の部分は誘電体で満たされており、図６Ａにおいて、仮に、螺旋導体配線２５が存在せず、スロット４のみを含む２分の１波長共振器構造を採用した場合に得られる共振周波数をｆ１とし、逆に、スロット４が存在せず、螺旋導体配線１１のみを含む２分の１波長共振器構造を採用した場合に得られる共振周波数をｆ３とする。そうすると、このようにスロット４又は螺旋導体配線２５が単独で存在するような場合に得られる共振周波数ｆ１、ｆ３の関係は、スロット４又は螺旋導体配線２５の周辺の誘電体の誘電率分布の差より、ｆ１＜ｆ３となる。
【０１２４】
スロット４の形成領域である正方形領域と、螺旋導体配線２５の形成領域である正方形領域は互いに重なり合う部分を有して互いに交差結合しており、スロット４と螺旋導体配線２５とが広い面積で交差結合容量が得られるよう配置されている。
【０１２５】
さらに、図６Ａ、図６Ｂ、及び図６Ｃに示すように、接地導体層２におけるスロット４の形成領域の内側の領域と、螺旋導体配線２５の螺旋の内側終端部２５ｂとを互いに接続する接続貫通導体８が、第二の誘電体基板７を貫通するように配置されている。このようにスロット４の形成領域の内側領域と、螺旋導体配線２５の内側終端部２５ｂとが互いに接続されることにより、実効誘電率の効果的な増大という効果が得られるだけでなく、全体の共振器構造を４分の１波長共振器として機能せしめることができるので、共振器における回路サイズの削減を可能とすることができる。
【０１２６】
また、図６Ｂ及び図６Ｃに示すように、スロット４の螺旋の巻き方向と螺旋導体配線２５の螺旋の巻き方向とは、互いに逆向きとなるよう設定されることが好ましい。すなわち、同一方向に螺旋を回転させるように高周波電流を流して、交差結合を介して２つの回路構造を接続した場合に、最も長い共振器長を実現しうるからである。
【０１２７】
本第３実施形態の共振器３０においては、スロット４の外郭部が高周波的にも完全に接地終端されているが、スロット４の螺旋形状に沿って接地導体が周辺の接地導体から分離され、当該螺旋形状により囲まれるように位置された内側の接地導体３２へと導かれるにつれて、高周波的には完全に接地終端されず位相が回転した構造となる。このような構造において、上述したように螺旋形状の内側の接地導体３２と螺旋導体配線２５の内側終端部２５ｂとが接続貫通導体８にて接続される構造が採用されていることにより、上記回転した位相がさらに回転されて、螺旋導体配線２５の螺旋形状に沿って螺旋導体配線２５の外側終端部２５ａにおいて開放終端となる４分の１波長の共振器として機能させることができ、共振器長の増大が効果的に得られ、共振周波数の効果的な低減を得ることができる。また、交差結合を強めるほど、スロット４と螺旋導体配線２５の積層構造を有する共振器構造における共振周波数ｆ０を下げることができるので、例えば、共振周波数ｆ０は共振周波数ｆ１の２分の１の値よりも小さくなりうる。すなわち、本第３実施形態の共振器においては、同一平面上に隣接配置されたそれぞれのスロットを直列に結合した構造を有する従来の共振器よりも長い共振器長を有する新しい共振器が、一つの共振器分の占有面積において得られることになる。
【０１２８】
また、本第３実施形態の共振器３０の共振周波数ｆ０の比較の対象を、同一形状の螺旋導体配線２５の内側終端部２５ｂを接続貫通導体８により接地し、接地導体層２にスロット４を形成しなかった構造の共振器での４分の１波長共振の共振周波数をｆ４とした場合においても、スロット４における位相の進行の分だけ、共振周波数ｆ０はｆ４よりも小さい値となりうる。
【０１２９】
すなわち、本第３実施形態の共振器３０は、省面積な回路サイズで極めて低い周波数で新たな共振現象を発現する、という有利な効果を生むことになるものである。
【０１３０】
（実施例３）
次に、本第３実施形態の共振器の実施例３−１から３−７について説明する。
【０１３１】
それぞれの実施例の構造及び共振周波数は比較例と比較するため、実施例３−１から３−４については表５に、実施例３−１、３−５、３−６、及び３−７は表６にまとめた。
【０１３２】
【表５】
0003955308.tif 000006
【０１３３】
【表６】
0003955308.tif 000007
【０１３４】
本第３実施形態の共振器の実施例として、誘電率１０．２、厚さ６４０μｍの樹脂基板をベース基板（第一の誘電体基板６）とし、当該ベース基板の表面に更に誘電率１０．２、厚さ１３０μｍの樹脂基板（第二の誘電体基板７）を貼り合わせて、多層誘電体基板２１とし、この多層誘電体基板２１に、表５の実施例３−１において示すような条件に基づく高周波回路を作製した。
【０１３５】
具体的には、接地導体層２として多層誘電体基板２１の内部である上記ベース基板と上記樹脂基板との間に厚さ２０μｍの銅配線を施した。また、導体配線層２３として多層誘電体基板２１の表面、すなわち上記樹脂基板の表面に同じく厚さ２０μｍの銅配線を施した。接地導体層２と導体配線層２３には、外形が一辺２０００μｍの正方形状の外縁を有する螺旋形状のスロット４と螺旋導体配線２５をそれぞれ形成した。配線パターンの加工は、接地導体層２と導体配線層２３から所望の箇所をウェットエッチングにて除去することにより形成した。各配線の最小配線幅と配線間の最小間隙距離はそれぞれ２００μｍとした。両螺旋形状とも螺旋の巻き数は２に設定するとともに、スロット４と螺旋導体配線２３の螺旋の巻き方向を互いに逆向きと設定し、螺旋導体配線２５の内側終端部２５ｂとスロット４の螺旋形状により囲まれた内側領域の接地導体とを互いに接続するように、垂直（すなわち、積層方向）に直径２００μｍの接続貫通導体８を形成した。このような構造の実施例３−１にかかる共振器においては、周波数１．６３ＧＨｚにて共振現象を示した。
【０１３６】
一方、実施例３―１に対する比較例として、導体配線層を形成せず接地導体層にスロットのみを形成した場合の比較例３−１の共振器においては、得られる共振周波数は５．０７ＧＨｚであった。また、接地導体層にスロットを形成せず導体配線層に螺旋導体配線のみを形成した場合の比較例３−２の共振器においては、得られる共振周波数は２．８９ＧＨｚであった。また、比較例３−２の共振器において、実施例３−１と同様に螺旋導体配線の内側終端部と接地導体層とを接続するように、直径２００μｍの接続貫通導体を形成した場合の比較例３−３の共振器においては、共振周波数は３．４３ＧＨｚであった。実施例３−１の共振器は、いずれの比較例の共振器と比較しても、低い共振周波数において共振現象を示し、本第３実施形態の有利な効果を得ることができることが判る。
【０１３７】
また、ベース基板（第一の誘電体基板６）の上に追加して張り合わせる樹脂基板（第二の誘電体基板７）の厚さを実施例３−１における１３０μｍの設定から４０μｍに減じた実施例３−２の共振器においては、共振周波数が１．２４ＧＨｚであり、さらに有利な効果が得られた。
【０１３８】
また、実施例３−１と略同一の条件であり、スロット４と螺旋導体配線２５の螺旋の巻き方向を同一方向とし、スロット４と螺旋導体配線２５の螺旋形状を概略重ねて積層した場合の実施例３−３の共振器においては、共振周波数が２．４２ＧＨｚであって、実施例３−１と比較すると共振周波数低減の効果は少ないものの、比較例３−１、比較例３−２と比較すると、より低い共振周波数で共振現象が発現せしめることが可能であった。また、実施例３−３の共振器から、螺旋導体配線２５の形成方向を螺旋の中心点を軸として１８０度回転させて得られた実施例３−４の共振器においては、共振周波数が２．３０ＧＨｚであって、実施例３−１と比較すると共振周波数低減の効果は少ないものの、比較例３−１、比較例３−２と比較すると、より低い共振周波数で共振現象を発現させることが可能であった。
【０１３９】
また、螺旋形成領域のサイズは同一のまま螺旋形状の巻き数を１回から２．５回の範囲で変更した場合においても、本第３実施形態による効果が得られた。
【０１４０】
さらに、螺旋形成領域のサイズをさらに拡張して螺旋形状の巻き数を２．５回から５回までの範囲で増加させた場合においても、２つの螺旋形状の巻き数を異なる値に設定した場合、例えばスロット４の螺旋形状の巻き数を３回とし、螺旋導体配線２５の螺旋形状の巻き数を１．２５回とした場合においても、共振周波数低減効果が見られた。ただし、２つの螺旋形状の巻き数を同一にした方が、異なる巻き数の場合よりも共振周波数低減効果は大きかった。
【０１４１】
また、螺旋形状の形成領域の外縁形状を正方形以外の多角形、円形などの形状に加工した場合においても、実施例３−１の場合と同様に共振周波数の低減の有利な効果が得られた。
【０１４２】
また、スロット幅と螺旋導体配線の配線幅を個別に２００μｍから１００μｍ、５０μｍへと減じた場合、２５０μｍ、３００μｍへと増やしたいずれの場合においても、実施例３−１の場合と同様に共振周波数の低減の有利な効果を得た。
【０１４３】
また、実施例３−１の共振器にさらに１３０μｍ厚、誘電率１０．２の樹脂基板を追加基板（すなわち、第三の誘電体基板）として張り合わせ、すなわち、第二の誘電体基板７の表面７ａに導体配線層２３を介して上記追加基板を貼り合わせて、実施例３−５から３−７の共振器を作製した。実施例３−１から３−４の共振器については、螺旋形状回路（すなわち、スロット４及び螺旋導体配線２５）の積層数は２に限られていたが、実施例３−５から３−７の共振器については、螺旋形状回路の積層数を３に拡張し、その結果、いずれもさらなる共振周波数の低減という有利な効果を得た。
【０１４４】
ここで、実施例３−５の共振器４０の断面図を図７Ａに示し、この共振器４０が備えるそれぞれの螺旋形状回路の形成層の上面図を図７Ｂ、図７Ｃ、及び図７Ｄに示す。また、同様に、実施例３−６の共振器５０の断面図を図８Ａに示し、この共振器５０が備えるそれぞれの螺旋形状回路の形成層の上面図を図８Ｂ、図８Ｃ、及び図８Ｄに示す。さらに、実施例３−７の共振器６０の断面図を図９Ａに示し、この共振器６０が備えるそれぞれの螺旋形状回路の形成層の上面図を図９Ｂ、図９Ｃ、及び図９Ｄに示す。
【０１４５】
図７Ａ、図７Ｂ、図７Ｃ、及び図７Ｄに示すように、実施例３−５の共振器４０においては、第二の誘電体基板７の表面７ａの貼り合わせられた追加基板４７の表面４７ａにさらに第二の接地導体層４２を追加形成し、その図示積層方向下方に積層された接地導体層２における螺旋形状回路であるスロット４（第一のスロット）の形成領域に重ねるようにして第二のスロット４４を形成した。第二のスロット４４は第一のスロット４と同一形状、同一螺旋巻き方向の配置であり、第二のスロット４４、螺旋導体配線２５、第一のスロット４の螺旋形状は、近接する層においては互いに逆向きに設定した。螺旋導体配線２５は、螺旋形状の内側終端部２５ｂにおいて、接続貫通導体８を用いて第一のスロット４の内側の領域における接地導体層２と接続され、さらに接続用貫通導体４８を用いて第二のスロット４４の内側の領域における第二の接地導体層４２と接続した。このような構造の実施例３−５の共振器４０においては、実施例３−１、比較例３−１、３−２のいずれの共振器よりも低い周波数である１．３９ＧＨｚで共振現象を得た。
【０１４６】
さらに、実施例３−５の共振器４０において、図示上面から積層方向下方に向けて順に、螺旋スロット−螺旋導体配線−螺旋スロットであったそれぞれの螺旋形状回路の積層構造の最上面の螺旋スロットを、第二の螺旋導体配線に置換し、第二の螺旋導体配線−第一の螺旋導体配線−螺旋スロットという積層構造を有する共振器を実施例３−６、及び３−７の共振器５０、６０として作製した。すなわち、図８Ａから図８Ｄ、及び図９Ａから図９Ｄに示すように、追加基板５７、６７の表面５７ａ、６７ａに第二の導体配線層５３、６３を形成し、この第二の導体配線層５３、６３に第二の螺旋導体配線５５、６５が形成された共振器５０、６０の作製を行った。また、実施例３−６の共振器５０、及び実施例３−７の共振器６０においても、積層方向に近接するそれぞれの螺旋形状回路の螺旋巻き方向を互いに逆向きとした。
【０１４７】
また、図９Ａから図９Ｄに示すように、実施例３−７の共振器６０においては、第一の螺旋導体配線２５と第二の螺旋導体配線６５とは、第一の螺旋導体配線２５の外側終端部２５ａにおいて接続貫通導体６８を用いて電気的に接続を行った。これに対して、図８Ａから図８Ｄに示すように、実施例３−６の共振器５０においては、第一の螺旋導体配線２５と第二の螺旋導体配線間５５とは電気的に接続せずに、交差結合容量による結合によってのみ結合を図った。このような構造の実施例３−６の共振器５０においては、１．４１ＧＨｚで共振現象を得、実施例３−７の共振器６０においては、０．９８ＧＨｚで共振現象を得た。
【０１４８】
実施例３−５の共振器４０と実施例３−７の共振器６０においては、近接した螺旋型の共振器構造が互いに逆向きの形状を持つように設定した３つの螺旋型の共振器の積層構造であり、また、近接した螺旋型の構造はすべて接続貫通導体によって接続されているという共通点があるものの、共振器の終端点がスロット型の螺旋構造の終端点に設定されている。従って、全体の共振器構造が２分の１波長型の共振器のように振舞う実施例３−５の共振器４０と比較して、一端を接地終端とされた螺旋導体配線が含まれることにより、全体の共振器構造が４分の１波長型の共振器のように振舞う実施例３−７の共振器６０の方が、より低い共振周波数で共振現象を発現することができた。
【０１４９】
また、実施例３−６の共振器５０においては、実施例３−７の共振器６０と類似の構造であるものの、２つの螺旋導体配線間は接続貫通導体で接続されていない。よって、実施例３−６の共振器５０の構造は、スロットと第一の螺旋導体配線からなる４分の１波長型の共振器構造と、２分の１波長型の共振器である第二の螺旋導体配線とが交差結合容量を介して弱く結合した共振器構造となる。一方、実施例３−７の共振器６０の構造は、第一の螺旋導体配線と第二の螺旋導体配線が強く結合してなる共振器構造をスロットと直接結合することにより全ての層間の結合が強固である４分の１波長型の共振器構造を形成できるため、最も低い共振周波数を得ることが可能となっている。
【０１５０】
（第４実施形態）
次に本発明の第４の実施形態にかかる共振器７０の構成を示す断面図を図１０Ａに示す。なお、図１０Ａにおいて、これまでのそれぞれの実施形態において説明した共振器と同じ構成要素については同じ符号を用い、その説明を省略する。
【０１５１】
図１０Ａに示すように、多層誘電体基板２１は、第一の誘電体基板６と第二の誘電体基板７の積層構造により構成されている。第一の誘電体基板６の表面６ａと第二の誘電体基板７の裏面７ｂとの貼り合わせ箇所には、導体配線層７３が形成されている。また、第二の誘電体基板７の表面７ａ、すなわち多層誘電体基板２１の表面には、第一の接地導体層７２が形成されている。
【０１５２】
ここで、図１０Ａの共振器７０が備える第一の接地導体層７２の上面図を図１０Ｂに示し、導体配線層７３の上面図を図１０Ｃに示す。図１０Ｂに示すように、第一の接地導体層７２には螺旋形状のスロット７４が形成されており、また、図１０Ｃに示すように、導体配線層７３には螺旋形状の螺旋導体配線７５が形成されている。
【０１５３】
また、図１０Ｂ及び図１０Ｃに示すように、スロット７４の螺旋の中心と螺旋導体配線７３の螺旋の中心とは互いに一致するように配置されており、さらにそれぞれの螺旋形状の形成領域の外縁も互いに一致するように配置されている。なお、それぞれの螺旋の巻き方向は互いに逆向きとなるように配置されている。
【０１５４】
さらに、図１０Ａに示すように、第一の誘電体基板６の裏面６ｂ、すなわち多層誘電体基板２１の裏面には、第二の接地導体層７１が形成されている。従って、共振器７０は、その積層方向において、第一の接地導体層７２、導体配線層７３、第二の接地導体層７１の順序の積層構造を有している。なお、この第二の接地導体層７１には、スロットは形成されていない。また、図１０Ａ及び図１０Ｃに示すように、螺旋導体配線７５の内側終端部７５ｂと、第二の接地導体層７１とを接続するように、接続貫通導体７８が第一の誘電体基板６をその積層方向に貫通して配置されている。
【０１５５】
なお、本第４実施形態においては、第一の誘電体基板６と第二の誘電体基板７との積層構造を有する多層誘電体基板２１が誘電体基板の一例となっており、この多層誘電体基板２１の表面２１ａに第一の接地導体層７２が形成されるとともに、多層誘電体基板２１の裏面２１ｂに第二の接地導体層７１が形成されている。さらに、それぞれの接地導体層７１、７２の間、すなわち、多層誘電体基板２１の内層面である第一の誘電体基板６と第二の誘電体基板７の貼り合わせ箇所に、導体配線層７３が形成されている。
【０１５６】
このような構造を有する本第４実施形態の共振器７０によれば、同一平面上に隣接配置されたそれぞれのスロットを直列に結合した構造を有する従来の共振器よりも長い共振器長を有する新しい２分の１波長共振モードの共振現象が、従来の１つの共振器分の占有面積において得ることができる。
【０１５７】
例えば、スロット７４のみが形成されている従来の共振器構造の場合、スロット７４の両端の終端点間の実効的な距離が、２分の１波長共振器の共振器長となる。一方、第４実施形態の共振器においては、例えば、スロット７４の外側終端部７４ａを一端の反射点とする２分の１波長型の共振モードにおいて、高周波電流は螺旋の内側へと最外郭のスロット部に沿って流れた後、スロット部の終端点７４ｂへと到達する前に、交差結合容量を介して螺旋導体配線７５へと移動する。さらに、螺旋導体配線７５において、高周波電流は、同一方向へ流れ、螺旋導体配線７５の終端点へと到達する前に再度スロット７４へ移動するというモードになる。最終的には、スロット７４の両端を終端点とする２分の１波長型の共振器構造となるが、４分の１波長型の螺旋導体配線７５と結合することにより、従来のスロットよりはるかに長い共振器長を得ることができるものである。また、４分の１波長共振器として機能させられる第３実施形態にかかる共振器と比較すると、共振構造が２分の１波長共振器として機能するため、回路面積の低減という点では劣るものの、比較的広い面積を必要とする接続貫通導体７８をスロット形成領域の中央部の狭い箇所に接続する必要がなくなるという点で、製造上有利である。また、回路特性として２分の１波長共振器の特性が必要となる場合においては、本第４実施形態の共振器の構成が回路占有面積が最も少ない構成となる。
【０１５８】
次に、このような本第４実施形態の共振器７０により得られる効果について、さらに実施例を用いて具体的に説明する。
【０１５９】
このような共振器の実施例４−１として、誘電率１０．２、厚さ６４０μｍの樹脂基板をベース基板６（第一の誘電体基板６）とし、ベース基板６の表面にさらに誘電率１０．２、厚さ１３０μｍの樹脂基板７（第二の誘電体基板７）を貼り合わせて、多層誘電体基板２１とし、この多層誘電体基板２１に、本第４実施形態の積層構造を有する高周波回路が形成された共振器を作製した。
【０１６０】
具体的には、第一の接地導体層７２として多層誘電体基板２１の表面に厚さ２０μｍの銅配線を施した。また、第二の接地導体層７１として、多層誘電体基板２１の裏面にも厚さ２０μｍの銅配線を施した。また、導体配線層７３として多層誘電体基板２１の内部、すなわち、ベース基板６と樹脂基板７との貼り合わせ箇所に同じく厚さ２０μｍの銅配線を施した。第一の接地導体層７２と導体配線層７３には、その外形が一辺２０００μｍの正方形螺旋形状のスロット７４と螺旋導体配線７５をそれぞれ形成した。
【０１６１】
また、このような配線パターンの加工は、第一の接地導体層７２と導体配線層７３から所望の箇所をウェットエッチングにて除去することにより形成した。各配線の最小配線幅と配線間の最小間隙距離はそれぞれ２００μｍとした。螺旋の巻き数は、スロット７４は２．５回、螺旋導体配線７５は２回に設定するとともに、スロット７４と螺旋導体配線７５の螺旋の巻き方向は逆向きと設定した。さらに、螺旋導体配線７５の内側終端部７５ｂと第二の接地導体層７１とを直径２００μｍの接続貫通導体７８を介して接続した。
【０１６２】
このような構成を有する実施例４−１の共振器においては、１．７２ＧＨｚにて共振現象を示した。この値は、実施例４−１から、接続貫通導体を削除した比較例４−１の共振器が示した２．９１ＧＨｚという共振周波数よりも低い値であって、本第４実施形態の有利な効果が示された。
【０１６３】
（外部回路との接続）
次に、上記それぞれの実施形態にかかる共振器が、外部回路とどのように接続されるかについて以下に説明する。
【０１６４】
このような外部回路との接続形態の一例として、共振器８０と外部回路との接続構造を示す断面図を図１１Ａに示す。また、図１１Ａの共振器１０において、第一の誘電体基板６の裏面からの平面図を図１１Ｂに示し、第一の接地導体層２の裏面からの平面図を図１１Ｃに示す。
【０１６５】
図１１Ａから図１１Ｃに示すように、第一の誘電体基板６と第二の誘電体基板７とからなる多層誘電体基板１において、上記第１実施形態のように、第一の接地導体層２及び第二の接地導体層３とが形成されて、第一のスロット４と第二のスロット５の積層構造を有する共振器８０が形成されている。また、多層誘電体基板１における図示裏面には、外部回路（図示せず）と接続される信号導体配線８１が形成されている。なお、図１１Ｃにおいては、第一の接地導体層２内の第一のスロット４の形成位置を示すとともに、信号導体配線８１と第一のスロット４との重なりを理解できるように、信号導体配線８１の第一の接地導体層２への射影も同時に示している。また、このように形成された信号導体配線８１と第一の接地導体層２から構成される伝送線路８５は、図中ではマイクロストリップ線路構造として示しているがスロット線路、コプレーナ線路などで実現されてよい。また、信号導体配線８１は多層誘電体基板１の裏面でなく、基板内層面に形成されても良いことは言うまでもない。このように共振器８０と信号導体配線８１との接続構造が形成されていることにより、信号導体配線８１を介して共振器８０を外部回路に電磁気的に結合して使用することが可能となる。
【０１６６】
また、共振器８０が形成されている面とはまた異なる面に信号導体配線８１が形成される場合には、共振器８０の一部と重なるように信号導体配線８１を配置すれば、信号導体配線８１と共振器８０との間の十分な結合を得ることができる。この際、信号導体配線８１は開放終端されなくてもよい。また、信号導体配線８１の終端形状はリング形状でもよい。
【０１６７】
次に、外部回路とのさらに別の接続構造について図１２Ａに示す共振器９０の断面図、及び図１２Ｂに示す導体配線層の内面図を用いて説明する。
【０１６８】
図１２Ａに示すように、共振器９０においては、第一の誘電体基板６と第二の誘電体基板７との間に導体配線層２３が形成され、第二の誘電体基板７の表面７ａに接地導体層２が形成された積層構造を有している。また、導体配線層２３には螺旋導体配線２５が形成され、接地導体層２にはスロット４が形成されている。
【０１６９】
さらに、図１２Ｂに示すように、共振器９０が形成される面の少なくとも一層を用いて、例えば、導体配線層２３が形成されている層を用いて信号導体配線９１が形成されて、さらにこの信号導体配線９１は、螺旋導体配線２５と隣接するように配置されている。このように共振器９０が形成されている面の少なくとも一層を用いて信号導体配線９１が形成されるとともに、当該形成された信号導体配線９１が共振器９０の一部と隣接するよう配置されることにより、信号導体配線９１と共振器９０との間の結合を得ることができる。従って、信号導体配線９１と外部回路（図示せず）を接続すれば、共振器９０を上記外部回路と結合させて用いることが可能となる。
【０１７０】
なお、上述のような共振器と外部回路との接続構造においては、共振器の設置数は１つの限定されるものではなく、複数の共振器が集団的に配置されるような場合であってもよい。このような集団的な配置の共振器と伝送線路（信号導体配線）との接続構造の一例を図１３の模式斜視図に示す。なお、図１３においては、複数の共振器１００が整列配置された共振器群１１０を備える多層構造基板１０１における最も表面に近い層の構造のみを部分的に示す透過斜視図となっている。
【０１７１】
図１３に示すように、多層誘電体基板１０１の表面には伝送線路１０２が形成されている。このような構造により、集団的に配置された共振器群１１０が、伝送線路３１の伝送特性に対して強い変調を起こすことが可能となり、移送器、フィルタ等の高周波デバイスへの応用が可能となる。
【０１７２】
なお、本発明の第１から第４の実施形態においては、第二の誘電体基板の上面が空気に設定された構成について説明しているが、本発明はこのような場合についてのみ限られるものではない。このような場合に代えて、例えば、第二の誘電体基板の上面に第三の誘電体基板を設定した場合においても、本発明の有利な効果を得ることが可能である。
【０１７３】
なお、本発明の第１実施形態から第４実施形態の共振器において、共振周波数低減の効果を得るためには、積層された回路間の交差容量結合を増大せしめることが有効であり、第一の誘電体基板６の誘電率ε６と、第二の誘電体基板７の誘電率ε７には、ε６＜ε７の関係を設定することで、さらなる共振周波数の低減という有利な効果を得ることができる。
【０１７４】
なお、上記様々な実施形態のうちの任意の実施形態を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。
【０１７５】
本発明は、添付図面を参照しながら好ましい実施形態に関連して充分に記載されているが、この技術の熟練した人々にとっては種々の変形や修正は明白である。そのような変形や修正は、添付した請求の範囲による本発明の範囲から外れない限りにおいて、その中に含まれると理解されるべきである。
【０１７６】
２００３年１０月１５日に出願された日本国特許出願Ｎｏ．２００３−３５４８１７号の明細書、図面、及び特許請求の範囲の開示内容は、全体として参照されて本明細書の中に取り入れられるものである。
【産業上の利用可能性】
【０１７７】
本発明にかかる共振器は、接地導体層に設定された螺旋形状のスロットと、前記スロットと異なる層に設定された螺旋形状のスロット、もしくは信号導体配線を有し、小型共振器として有用である。また、フィルタ、アンテナ、移相器、スイッチ、発振器等の通信分野の用途に広く応用でき、電力伝送やＩＤタグなどの無線技術を使用する各分野において使用されうる。
【図面の簡単な説明】
【０１７８】
【図１Ａ】本発明の第１実施形態にかかる共振器の断面図である。
【図１Ｂ】図１Ａの共振器が備える第二の接地導体層の上面図である。
【図１Ｃ】図１Ａの共振器が備える第一の接地導体層の上面図である。
【図２Ａ】それぞれの接地導体層に形成されたスロットの螺旋形状の配置例を示す図であって、第二のスロットの配置を示す図である。
【図２Ｂ】第一のスロットの配置を示す図である。
【図３Ａ】それぞれの接地導体層に形成されたスロットの螺旋形状の別の配置例を示す図であって、第二のスロットの配置を示す図である。
【図３Ｂ】第一のスロットの配置を示す図である。
【図４Ａ】上記第１実施形態の変形例にかかる共振器の断面図である。
【図４Ｂ】図４Ａの共振器が備える第二の接地導体層の上面図である。
【図４Ｃ】図４Ａの共振器が備える第一の接地導体層の上面図である。
【図５Ａ】本発明の第２実施形態にかかる共振器の断面図である。
【図５Ｂ】図５Ａの共振器が備える接地導体層の上面図である。
【図５Ｃ】図５Ａの共振器が備える導体配線層の上面図である。
【図６Ａ】本発明の第３実施形態にかかる共振器の断面図である。
【図６Ｂ】図６Ａの共振器が備える接地導体層の上面図である。
【図６Ｃ】図６Ａの共振器が備える導体配線層の上面図である。
【図７Ａ】上記第３実施形態の実施例３−５にかかる共振器の断面図である。
【図７Ｂ】図７Ａの共振器が備える第二の接地導体層の上面図である。
【図７Ｃ】図７Ａの共振器が備える導体配線層の上面図である。
【図７Ｄ】図７Ａの共振器が備える第一の接地導体層の上面図である。
【図８Ａ】上記第３実施形態の実施例３−６にかかる共振器の断面図であり、第一の導体配線層と第二の導体配線層とが互いに接続されていない構成を示す図である。
【図８Ｂ】図８Ａの共振器が備える第二の導体配線層の上面図である。
【図８Ｃ】図８Ａの共振器が備える第一の導体配線層の上面図である。
【図８Ｄ】図８Ａの共振器が備える接地導体層の上面図である。
【図９Ａ】上記第３実施形態の実施例３−７にかかる共振器の断面図であり、第一の導体配線層と第二の導体配線層とが互いに接続されている構成を示す図である。
【図９Ｂ】図９Ａの共振器が備える第二の導体配線層の上面図である。
【図９Ｃ】図９Ａの共振器が備える第一の導体配線層の上面図である。
【図９Ｄ】図９Ａの共振器が備える接地導体層の上面図である。
【図１０Ａ】本発明の第４実施形態にかかる共振器の断面図である。
【図１０Ｂ】図１０Ａの共振器が備える第一の接地導体層の上面図である。
【図１０Ｃ】図１０Ａの共振器が備える導体配線層の上面図である。
【図１１Ａ】本発明の上記それぞれの実施形態にかかる共振器と外部回路との接続構造を示す断面図である。
【図１１Ｂ】外部回路と接続される信号導体配線の示す平面図である。
【図１１Ｃ】図１１Ａの共振器が備える第一の接地導体層の内表面図である。
【図１２Ａ】共振器と外部回路とのさらに別の接続構造を示す断面図である。
【図１２Ｂ】図１２Ａの共振器が備える導体配線層の内表面図である。
【図１３】共振器群と外部回路との接続構造を示す透過斜視図である。
【図１４Ａ】従来の共振器の断面図である。
【図１４Ｂ】図１４Ａの共振器が備える接地導体層の上面図である。
【図１Ａ】
0003955308.tif 000008
【図１Ｂ】
0003955308.tif 000009
【図１Ｃ】
0003955308.tif 000010
【図２Ａ】
0003955308.tif 000011
【図２Ｂ】
0003955308.tif 000012
【図３Ａ】
0003955308.tif 000013
【図３Ｂ】
0003955308.tif 000014
【図４Ａ】
0003955308.tif 000015
【図４Ｂ】
0003955308.tif 000016
【図４Ｃ】
0003955308.tif 000017
【図５Ａ】
0003955308.tif 000018
【図５Ｂ】
0003955308.tif 000019
【図５Ｃ】
0003955308.tif 000020
【図６Ａ】
0003955308.tif 000021
【図６Ｂ】
0003955308.tif 000022
【図６Ｃ】
0003955308.tif 000023
【図７Ａ】
0003955308.tif 000024
【図７Ｂ】
0003955308.tif 000025
【図７Ｃ】
0003955308.tif 000026
【図７Ｄ】
0003955308.tif 000027
【図８Ａ】
0003955308.tif 000028
【図８Ｂ】
0003955308.tif 000029
【図８Ｃ】
0003955308.tif 000030
【図８Ｄ】
0003955308.tif 000031
【図９Ａ】
0003955308.tif 000032
【図９Ｂ】
0003955308.tif 000033
【図９Ｃ】
0003955308.tif 000034
【図９Ｄ】
0003955308.tif 000035
【図１０Ａ】
0003955308.tif 000036
【図１０Ｂ】
0003955308.tif 000037
【図１０Ｃ】
0003955308.tif 000038
【図１１Ａ】
0003955308.tif 000039
【図１１Ｂ】
0003955308.tif 000040
【図１１Ｃ】
0003955308.tif 000041
【図１２Ａ】
0003955308.tif 000042
【図１２Ｂ】
0003955308.tif 000043
【図１３】
0003955308.tif 000044
【図１４Ａ】
0003955308.tif 000045
【図１４Ｂ】
0003955308.tif 000046