(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の誘電体層を積層して成る積層基板内に、ストリップライン導体膜と、前記誘電体層を介して前記ストリップライン導体膜に対向するグランド導体膜とから成る第１及び第２のラインフィルタを配置するとともに、前記積層基板に前記第１のラインフィルタと接続するＳＡＷ素子が実装されてなる高周波フィルタであって、
前記積層基板は、基板厚み方向の中央部に位置する周波数温度特性が正の傾きを有する第１の誘電体層と、該第１の誘電体層の一方主面側に配した周波数温度特性が正の傾きを有する第２の誘電体層と、該第１の誘電体層の他方主面側に配した周波数温度特性が負の傾きを有する第３の誘電体層とからなるとともに、前記第２の誘電体層の一方主面側及び第３の誘電体層の他方主面側のそれぞれに前記グランド導体膜が被着形成されており、且つ、
前記第１の誘電体層と第２の誘電体層の層間に、前記第１のラインフィルタを構成する第１のストリップライン導体膜及び前記第２のラインフィルタを構成する内層グランド導体膜を並設させるとともに、且つ前記第１の誘電体層と第３の誘電体層との層間に、前記第１のラインフィルタを構成する内層グランド導体膜及び第２のラインフィルタを構成する第２のストリップライン導体膜をそれぞれ配置させたことを特徴とする高周波フィルタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＳＡＷフィルタなどのＳＡＷ素子及び積層基板内に第１のラインフィルタ、第２のラインフィルタを具備したＳＡＷ素子を有する高周波フィルタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、誘電体層は、マイクロ波やミリ波等の高周波領域において共振器、ＭＩＣ用誘電体層や導波路等に広く利用されている。そして、近年においては、携帯電話をはじめとする移動体通信等の発達および普及に伴い、これらの誘電体層の需要が増大しつつある。
【０００３】
積層基板に、ＳＡＷフィルタなどのＳＡＷ素子を含んで構成される高周波回路を形成してなるフィルタを形成した場合、ＳＡＷ素子での温度特性の変動を相殺するために、温度補償型コンデンサを配置して、ＳＡＷ素子の温度特性をキャンセル（調整）することが考えられる。しかし、温度補償型コンデンサをＳＡＷ素子に接続すると、コンデンサによる損失が大きく、例えばフィルタの通過特性を大きく劣化させてしまう。
【０００４】
また、ＳＡＷフィルタなどのＳＡＷ素子と直列接続された第１のラインフィルタの周波数温度特性を、ＳＡＷフィルタのＳＡＷ素子の周波数温度特性を補正する特性を持たせるように、誘電体層の組成を調整する方法も考えられる。しかし、同一積層基板に形成した第２のラインフィルタの周波数温度特性が平坦化されず、第２のラインフィルタを有する例えば送信側のフィルタの特性が劣化してしまう。
【０００５】
そこで、図４に示すような高周波フィルタ４０が特願２０００−９５４６４に開示されている。
【０００６】
すなわち、高周波フィルタ４０は、４層の誘電体層４１ａ〜４１ｄからなる積層基板４１からなり、積層基板４１中に、第１のラインフィルタＬＦ1、第２のラインフィルタＬＦ2が内蔵されている。
ここで、誘電体層４１ｂ上には、第１のラインフィルタＬＦ1のストリップライン導体膜５１が形成されている。また、誘電体層４１ｃ上には、内層グランド導体膜５３が形成されている。また、誘電体層４１ｄ上には、第２のラインフィルタＬＦ2のストリップライン導体膜５２が形成されている。そして、積層基板４１の上下主面には、それぞれ外層グランド導体膜５５，５６が形成されている。
【０００７】
また、積層基板４１には、キャビティー部６２が形成され、キャビティー部６２内にＳＡＷ素子６１が収容され、電気的な接続がなされている。なお、ＳＡＷ素子６１が収容されたキャビティー部６２は、金属蓋体６３等により機密的に封止されている。
【０００８】
そして、このキャビティー部６２を挟んで、例えば、上側にはＳＡＷ素子６１と接続する第１のラインフィルタＬＦ1が、下側には第２のラインフィルタＬＦ2が内蔵されている。さらに、第１のラインフィルタＬＦ1、ＳＡＷ素子６１とが直列的に接続され、第１のフィルタ部Ｆ1を構成している。
【０００９】
誘電体層４１ｂ上には、一端がストリップライン導体５１の開放端側に容量結合し、他端がキャビティー部６２の底面に導出する導体パターン６４が形成されている。この導体パターン６４の他端には、バンプ導体を介してＳＡＷ素子６１の入力電極に接続されている。また、キャビティー部６２の底面となる誘電体層４１ｂ上には、一端がＳＡＷ素子６１の出力電極に接続し、他端が受信端子電極に接続する導体パターン６５が形成されている。
【００１０】
そして、誘電体層４１ａ〜４１ｂは周波数温度特性が正の傾きを有するとともに、誘電体層４１ｃ〜４１ｄは平坦な周波数温度特性を有する。
【００１１】
上記高周波フィルタによれば、第1のフィルタ部Ｆ1においては、ＳＡＷ素子６１の負の周波数温度特性を第１のラインフィルタＬＦ1の正の傾きを有する周波数温度特性により補正し、第１のフィルタ部Ｆ1全体として、周波数温度特性を平坦化する。また、第２のラインフィルタＬＦ2は、根本的に周波数温度特性が平坦である。
【００１２】
これより、第１のフィルタ部Ｆ1が動作しても、第２のラインフィルタＬＦ2が動作しても、周波数温度特性は、非常に安定化することになる。しかも、このように周波数温度係数が根本的に相違する２つのラインフィルタＬＦ1、ＬＦ2を１つの積層基板４１に内蔵することができる。従って、非常に取り扱いが容易な高周波フィルタ４０となり、しかも、その内部配線導体などと一体的に形成することもできる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記高周波フィルタ４０によれば、第１のラインフィルタＬＦ1と第２のラインフィルタＬＦ2を積層方向に重ねる必要があるため、素子が大型化するという問題点があった。また、積層工程が長くなり、コスト高になるという問題点があった。
【００１４】
本発明は上述の問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的は、第１及び第２のラインフィルタを構成する基板材料を調整し、ＳＡＷ素子と接続しないフィルタ部、ＳＡＷ素子と接続するフィルタ部の両者で、安定した周波数温度特性が導出できるＳＡＷ素子を有し、かつ低背化が可能な高周波フィルタを簡単且つ安価な製造方法で提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、  複数の誘電体層を積層して成る積層基板内に、ストリップライン導体膜と、前記誘電体層を介して前記ストリップライン導体膜に対向するグランド導体膜とから成る第１及び第２のラインフィルタを配置するとともに、前記積層基板に前記第１のラインフィルタと接続するＳＡＷ素子が実装されてなる高周波フィルタであって、
前記積層基板は、基板厚み方向の中央部に位置する周波数温度特性が正の傾きを有する第１の誘電体層と、該第１の誘電体層の一方主面側に配した周波数温度特性が正の傾きを有する第２の誘電体層と、該第１の誘電体層の他方主面側に配した周波数温度特性が負の傾きを有する第３の誘電体層とからなるとともに、前記第２の誘電体層の一方主面側及び第３の誘電体層の他方主面側のそれぞれに前記グランド導体膜が被着形成されており、且つ、
前記第１の誘電体層と第２の誘電体層の層間に、前記第１のラインフィルタを構成する第１のストリップライン導体膜及び前記第２のラインフィルタを構成する内層グランド導体膜を並設させるとともに、且つ前記第１の誘電体層と第３の誘電体層との層間に、前記第１のラインフィルタを構成する内層グランド導体膜及び第２のラインフィルタを構成する第２のストリップライン導体膜をそれぞれ配置させたことを特徴とする高周波フィルタである。
【作用】
本発明では、第１のラインフィルタのストリップライン導体膜と第２のラインフィルタの内層グランド導体膜を第１の誘電体層の一方主面側に形成し、第１のラインフィルタの内層グランド導体膜と第２のラインフィルタのストリップライン導体膜を第１の誘電体層の他方主面に各々形成している。即ち、第１の誘電体層は、第１のラインフィルタ、第２のラインフィルタにそれぞれ共用されている。このため、従来のように、第１のラインフィルタと第２のラインフィルタとを仕切るグランド導体膜が不要となり、さらに、共用している分だけ誘電体層の積層数を少なくすることができる。したがって、低背化を実現でき、また、積層数が少なくなるため、積層工程が短縮され、簡単且つ安価な製造方法となる。
【００１６】
また、第１のストリップライン導体膜と第２のストリップライン導体膜との間の第１の誘電体層、第１のストリップライン導体膜と主面側外層グランド導体膜との間の第２の誘電体層は、周波数温度特性が正の傾きを有する。そして、第２のストリップライン導体膜と主面側外層グランド導体膜間の第３の誘電体層は、周波数温度特性が負の傾きを有する。このため、ＳＡＷ素子及び第１のラインフィルタから成る第１のフィルタ部においては、ＳＡＷ素子の負の傾きを有する周波数温度特性を第１のラインフィルタの正の傾きを有する周波数温度特性により補正し、全体として周波数温度特性は平坦化する。一方、第２のラインフィルタから成る第２フィルタ部は、第２の誘電体層の正の傾きを有する周波数温度特性と、第３の誘電体層の負の傾きを有する周波数温度特性が相殺されて、周波数温度特性が平坦な傾きを有する。
【００１７】
従って、従来の高周波フィルタと同様に、第１のフィルタ部、第２のフィルタ部は、ともに略平坦な周波数温度特性が得られ、良好な高周波フィルタとなる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の高周波フィルタを図面に基づいて詳説する。
【００１９】
図１は、本発明の高周波フィルタの等価回路図である。図において、例えばＰＣＳ方式のデュプレクサを例示している。この場合、図１のアンテナＲと受信回路ＲＸとの間に、第１のフィルタ部Ｆ1、即ち、第１のラインフィルタＬＦ1とＳＡＷフィルタＳなどのＳＡＷ素子とが接続されている。また、送信回路ＴＸとアンテナＡとの間には、第２のラインフィルタＬＦ2からなる第２のフィルタ部Ｆ2が配置されている。
【００２０】
上述の等価回路の構成によれば、ラインフィルタの特徴である高いＱ値、さらに、ＳＡＷフィルタの特徴である低損失で急峻な減衰特性を利用したフィルタとなる。
【００２１】
図２は、高周波フィルタの断面構造図である。
【００２２】
本発明の高周波フィルタは、例えば、３層の誘電体層１ａ〜１ｃからなる積層基板１からなり、積層基板１中に、第１のフィルタ部Ｆ1、第２のフィルタ部Ｆ2が内蔵されている。この積層基板１の所定端面には、３つの端子電極（アンテナ端子電極Ａ、受信端子電極ＲＸ、送信端子電極ＴＸ）が形成されている。
【００２３】
誘電体層１ａ〜１ｃはその材質として誘電体セラミック材料と低温焼成化を可能とする酸化物や低融点ガラス材料とから構成されている。具体的には、誘電体セラミック材料とは、例えば、ＢａＯ−ＴｉＯ2系、また、誘電体層１ａ〜１ｃは、それぞれ５０〜３００μｍの誘電体層を３層積層することにより、形成されている。
【００２４】
図２において、第１のフィルタ部Ｆ1は、アンテナ端子電極Ａから、受信側端子電極ＲＸとの間に構成され、アンテナ側からＳＡＷフィルタなどのＳＡＷ素子２（図１ではＳ）、第１のラインフィルタＬＦ1の順に接続されて構成されている。
【００２５】
また、第２のフィルタ部Ｆ2は、送信端子電極３（図１ではＴＸ）とアンテナ端子電極Ａとの間に配置された第２のラインフィルタＬＦ2で構成されている。
【００２６】
ここで、第１のラインフィルタＬＦ1のストリップライン導体膜１１と第２のラインフィルタＬＦ2の内層グランド導体膜２２が第１の誘電体層１ｂ上に形成され、第１のラインフィルタＬＦ1の内層グランド導体膜２１と第２のラインフィルタＬＦ2のストリップライン導体膜１２が第３の誘電体層１ｃ上に形成されている。このストリップライン導体膜１１，１２及び内層グランド導体膜２１，２２は、高周波特性を考慮して、Ａｇ、Ｃｕなどを主成分（Ａｇ単体またはＡｇ−Ｐｄ、Ａｇ−ＰｔなどのＡｇ合金、Ｃｕ単体またはＣｕ合金）とする低抵抗材料（同時に、低融点材料）で形成されている。
【００２７】
具体的には、積層基板１には、第１のフィルタ部Ｆ1は、ＳＡＷ素子２が収容されるキャビティー部３が形成され、キャビティー部３内にＳＡＷ素子２が収容され、電気的な接続がなされている。なお、ＳＡＷ素子２が主要されたキャビティー部３は、金属蓋体４等により機密的に封止されている。
【００２８】
そして、このキャビティー部３を挟んで、例えば、右側にはＳＡＷ素子２と接続する第１のラインフィルタＬＦ1が、左側には第２のラインフィルタＬＦ2が内蔵されている。
【００２９】
ここで、第１のラインフィルタＬＦ1、ＳＡＷ素子２、第２のラインフィルタＬＦ2の接続関係は、第１のフィルタ部Ｆ1においては、第１のラインフィルタＬＦ1、ＳＡＷ素子２とが直列的に接続されることになる。また、第２のフィルタ部Ｆ2は、第２のラインフィルタＬＦ2のみで構成されることになる。
【００３０】
誘電体層１ｂ上には、一端がストリップライン導体１１の開放端側に容量結合し、他端がキャビティー部３の底面に導出する導体パターン５が形成されている。この導体パターン５の他端には、バンプ導体を介してＳＡＷ素子２の入力電極に接続されている。また、キャビティー部３の底面となる誘電体層１ｂ上には、一端がＳＡＷ素子２の出力電極に接続し、他端が受信端子電極ＲＸに接続する導体パターン６が形成されている。
【００３１】
次に本発明の特徴である温度特性の補正方法について説明する。
【００３２】
上述のように、第１のフィルタＦ1において、第1、第２の誘電体層１ｂ，１ａにより決定さらる第１のフィルタＦ1全体の周波数温度特性で、ＳＡＷ素子２の周波数温度特性を相殺（補正）するように、その誘電体層1ｂ、１aが決定される。
【００３３】
また、第２のフィルタＦ2内において、第１の誘電体層１ｂと第３の誘電体層１ｃ、特に、第３の誘電体層１cは、第１の誘電体層１ｂと第３の誘電体層１ｃの両者によって、第２のフィルタＦ2全体の周波数温度特性で平坦によるように、各誘電体層の周波数温度特性が互いに異なるものを用いる。
【００３４】
ここで、ＳＡＷ素子２は負の温度特性であることから、第1、第２の誘電体層１ｂ、１ａには正の温度特性を示す誘電体層を、第３の誘電体層１ｃには負の温度特性を示す誘電体層を配置している。
【００３５】
即ち、負の温度特性を示す材料として高誘電率で、かつ、高Ｑ値の材料であるＢａＯ−ＴｉＯ2を用いた場合には、図３の高周波フィルタ１０における周波数温度特性のグラフに示すように、高周波フィルタ１０自体は高温域と低温域において使用すると所定の周波数の変化がみられる。
【００３６】
このように周波数が変化する理由としては、誘電体基板を構成する誘電体層１a〜1ｃの比誘電率が温度の変化により変わり、これにより、高周波フィルタ１０のストリップライン導体膜１１，１２を挟む内層グランド導体膜２１、２２及び外層グランド導体膜３１，３２で発生する容量成分Ｃ1、Ｃ2が変化するからである。
【００３７】
ところで、高周波フィルタ１０における周波数温度係数をτf、誘電体ブロック１の比誘電率をεｒ、比誘電率温度係数をτεrとした場合、
τf＝−（τεr／２εｒ）−α（αは熱膨張係数）
の関係が成り立つことが知られている。従って、予め、誘電体層１の材質によって周波数温度特性τf、熱膨張係数αがわかるため、これにより、高周波フィルタ１０が持つ容量成分Ｃ1、Ｃ2を示した比誘電率温度係数τεrが所定の係数として算出できる。
【００３８】
従って、第１の内層グランド導体膜２１、ストリップライン導体膜１１、主面側外層グランド導体膜３１からなる第１のラインフィルタＦ1は、周波数温度特性が正の傾きを有する。そして、ＳＡＷフィルタなどのＳＡＷ素子２と第１のラインフィルタＬＦ1からなる第１のフィルタ部Ｆ1は平坦な傾きを有する周波数温度特性を有する。
【００３９】
一方、第２の内層グランド導体膜２２、ストリップライン導体膜１２、外層グランド導体膜３２からなる第２のラインフィルタＬＦ2は、周波数温度特性が正の傾きを有する第１の誘電体層１ｂと、周波数温度特性が負の傾きを有する第２の誘電体層１ｃが相殺されて、周波数温度特性が平坦な傾きを有する。
【００４０】
従って、従来の高周波フィルタ４０と同様に、第１、第２のフィルタ部Ｆ1、Ｆ2の何れも、周波数温度特性に優れた安定した特性の高周波フィルタ１０となる。
【００４１】
また、第１の誘電体層を共用して、第１のラインフィルタ、第２のラインフィルタが構成されているため、低背化を実現できる。また、積層数が少なくなるため、積層工程が短縮され、簡単且つ安価な製造方法となる。
【００４２】
なお、本発明は上記の実施の形態例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内での種々の変更や改良等は何ら差し支えない。
【００４３】
【発明の効果】
以上詳述した通り、本発明によれば、第１のラインフィルタのストリップライン導体膜と第２のラインフィルタの内層グランド導体膜を第１の誘電体層の一方主面に形成し、第１のラインフィルタの内層グランド導体膜と第２のラインフィルタのストリップライン導体膜を第１の誘電体層の他方主面に各々形成している。このため、第１の誘電体層を共用して、第１のラインフィルタ、第２のラインフィルタが構成されているため、低背化を実現できる。また、積層数が少なくなるため、積層工程が短縮され、簡単且つ安価な製造方法となる。
【００４４】
また、第１のストリップライン導体膜と第２のストリップライン導体膜との間の第１の誘電体層及び第１のストリップライン導体膜と主面側外層グランド導体膜との間の第２の誘電体層は、周波数温度特性が正の傾きを有する。そして、第２のストリップライン導体膜と主面側外層グランド導体膜との間の第３の誘電体層は、周波数温度特性が負の傾きを有する。
【００４５】
このため、ＳＡＷ素子及び第１のラインフィルタから成る第１のフィルタ部においては、ＳＡＷ素子の負の周波数温度特性を第１のラインフィルタＬＦ1の正の傾きを有する周波数温度特性により補正し、全体として周波数温度特性は平坦化する。一方、第２のラインフィルタは、第２の誘電体層の正の傾き有する周波数温度特性と、第３の誘電体層の負の周波数温度特性が相殺されて、周波数温度特性が平坦な傾きを有する。
【００４６】
従って、第１のフィルタ部、第２のフィルタ部は、ともに略平坦な周波数温度特性が得られ、良好な高周波フィルタとなる。
【００４７】
しかも、このように周波数温度係数が根本的に相違する２つのラインフィルタを１つの積層基板に内蔵することができる。従って、非常に取り扱いが容易な高周波フィルタとなり、しかも、その内部配線導体などと一体的に形成することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の高周波フィルタの等価回路面を示す。
【図２】本発明の高周波フィルタの断面図である。
【図３】本発明の高周波フィルタの第1の誘電体層と第３の誘電体層の中心周波数温度特性を示す図である。
【図４】従来の高周波フィルタの断面図である。
【符号の説明】
１０，４０                高周波フィルタ
１，４２                  積層基板
２，６１                  ＳＡＷ素子
ＲＸ                      受信側端子電極
Ａ                        アンテナ端子電極
Ｆ1                       第１のフィルタ部
ＬＦ1                     第１のラインフィルタ
ＬＦ2                     第２のラインフィルタ
１１，１２，５１，５２    ストリップライン導体膜
２１，２２，５３          内層グランド導体膜
３１，３２，５５，５６    外層グランド導体膜
３，６２                  キャビティー部
４，６３                  金属蓋体
５，６，６４，６５        導体パターン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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