专利摘要:
本発明は、複数の誘電体層(3a、3b、3c)と、短絡電極(4、4’)、第1のキャパシタ電極(5’)及び第2のキャパシタ電極(7)を備える少なくとも1つの共振器(2)とを含むラミネート層による積層構造を有する共振器デバイスに関する。各電極(4、4’、5’、7)は、誘電体層(3a、3b、3c)のうちの1つの表面に設けられる導体材料の層(4、5、7)の少なくとも一部(4’、5’、7)を備える。第2のキャパシタ電極(7)は、積層方向において短絡電極(4、4’)及び第1のキャパシタ電極(5’)から分離されて配置される。短絡電極(4、4’)及び第2のキャパシタ電極(7)は、誘電体層(3a、3b、3c)のうちの1つ又はそれ以上に貫入する少なくとも1つのビアホール(8、8a、8b)を備える第1の電気接続によって電気的に相互接続される。
公开号:JP2011507312A
申请号:JP2010521259
申请日:2008-12-04
公开日:2011-03-03
发明作者:ミヒャエル・ヘフト;英明 中久保;俊雄 石崎
申请人:パナソニック株式会社;
IPC主号:H01P7-08
专利说明:

[0001] 本発明は、複数の誘電体層と、短絡電極、第1のキャパシタ電極及び第2のキャパシタ電極を備える少なくとも1つの共振器とを含み、積層された複数の層による積層構造を有する共振器デバイスに関し、各電極は、誘電体層のうちの1つの表面に設けられる導体材料の層の少なくとも一部を備える。さらに、本発明はこのような共振器デバイスを備える、マイクロ波フィルタ又はデュプレクサ等のRFデバイスに関し、また、このような共振器デバイスの製造方法に関する。]
背景技術

[0002] 電磁スペクトルのマイクロ波領域の用途は、様々な技術分野に広がっている。アプリケーションの例としては、移動体通信及び衛星通信システム等の無線通信システム、並びにナビゲーション/レーダ技術が含まれる。マイクロ波アプリケーション数の増大は、システム内又は異なるシステム間で発生する干渉の可能性を高める。従って、マイクロ波領域は、複数の異なる周波数帯域に分割される。特定のデバイスはそのデバイスに割り当てられた周波数帯域内でのみ通信することを確実にするために、マイクロ波フィルタを利用して送信及び/又は受信の間に帯域通過及び帯域阻止機能が実行される。従って、これらのフィルタは、受信又は送信される信号の品質がこれらのフィルタの特性によって大きく管理されるように、異なる周波数帯域を分離して望ましい信号周波数と望ましくない信号周波数とを識別するために使用される。通常、これらのフィルタは、狭い帯域幅及び高いフィルタ品質をもたらすものでなければならない。]
[0003] 例えば、セルラー技術を基礎とする、広範に使用されているGSMシステム等の通信ネットワークでは、カバレッジエリアが複数の異なるセルに分割される。各セルは、そのセル内に位置づけられる複数のモバイルデバイスと同時に通信しなければならないトランシーバを備える基地局に割り当てられている。この通信は、最小の干渉で処理されなければならない。例えば、900MHz帯域におけるGSMを基礎として通信する基地局及びモバイルデバイスは、1800MHz帯域におけるGSM又はUMTSを基礎とする通信によって生じる干渉信号から保護されなければならない。さらに、基地局及びモバイルデバイスは、指定された周波数帯域以外で送信するべきではない。従って、セルに関連づけられる通信信号用に利用される周波数領域は、基地局並びにモバイルデバイス内のマイクロ波フィルタを使用して隣接する周波数から分離される。さらに、GSM基地局は送受信を同時に行うことから、送信機と受信機を隔離するために、この同一のマイクロ波フィルタは、周波数領域を、基地局によりモバイルデバイスに信号を送信(ダウンリンク)するために使用される第1の周波数帯域と、モバイルデバイスにより基地局に信号を送信(アップリンク)するために使用される第2の周波数帯域とに分割するためにも使用される。これらのフィルタは、効率要件を満たしシステム感度を維持するために、その通過帯域以外での高い減衰性及び低い通過帯域挿入損失を有していなければならない。従って、このような通信システムは、基地局及びモバイルデバイスの両方において、しばしば理論的限界に近づく極めて高い周波数選択性を要求する。]
[0004] このような通信システムのシステムコンポーネントはサイズを縮小し続けていることから、これらのフィルタはさらに、可能な限り小型でコンパクトに構成されることも要求される。特にコンパクトな構造を達成することに適する、ある特定のタイプの共振器デバイスは、積層型の共振器デバイスである。これらの共振器デバイスは、積層配置における複数の誘電体層と、前記積層配置の外面に設けられる、かつ/又は前記誘電体層間に挟まれる導体層とを備える。これらの誘電体層及び導体層は、積層構造として設けられる。このタイプの既知の共振器デバイスでは、導体層は、積層配置の積層方向において2つの接地された導体層間に配置される。外側の2つの導体層と、これらの外側の導体層間に延在して1つ又は複数の誘電体材料層によりこれらから分離される中間の導体層とを備えるこの構造は、ストリップライン伝送線路を構成する。このようなストリップライン伝送線路では、電磁波は導体層が延在する方向で、さらには、共振器デバイスの「水平方向」と見なし得る積層された誘電体層が延在する方向で進む。ストリップライン伝送線路は、外側の導体層が外部導体として機能しかつ外部導体を構成し、中間の導体層が内部導体として機能しかつ内部導体を構成する(擬似)同軸伝送線路と見なすことができる。すなわち、ストリップライン伝送線路は(擬似)同軸特性を示す。これは、このようなストリップライン伝送線路が特定の内径及び特定の外径を有する同軸伝送線路と同一の特性インピーダンスを有し、それ故、ストリップライン伝送線路は、任意の(擬似)同軸伝送線路のように、有効内径及び有効外径を有する同軸伝送線路と同等であると見なされ得ることを意味する。]
[0005] 一般に、(擬似)同軸伝送は、誘電体材料により分離されて伝送線路沿いに基本的に同一の広がりを有して延在する1つ又は複数の電気的に接続された第1の導体及び1つ又は複数の電気的に接続された第2の導体を備える任意のマルチ導体伝送線路であり、この場合、第1の導体は内部導体として機能し、第2の導体は外部導体として機能する。上述のストリップライン伝送線路と同様に、このような伝送線路は(擬似)同軸特性を有し、かつ特定の内径及び特定の外径を有する同軸伝送線路と同一の特性インピーダンスを有し、それ故、これらは、有効内径及び有効外径を有する同軸伝送線路と同等であると見なすことができる。二線式伝送線路は、既に、接地線が外部導体として機能し、信号伝送線が内部導体として機能する(擬似)同軸伝送線路を構成していることに留意されたい。従って、このアプリケーションにおいて、(擬似)同軸伝送線路は上述のように構成されたマルチ導体伝送線路である。好ましくは、これらのマルチ導体伝送線路は、1つの第2の導体が少なくとも部分的に、又は完全に第1の導体を包囲するように、又は第1の導体の周囲に2つ以上の第2の導体が分離されて存在するように構成される。一般に、標準的な同軸伝送線路の場合のように、第1の導体は第2の導体から電気的に絶縁される。しかしながら、後述するように、このアプリケーションの(擬似)同軸伝送線路は一方の端で短絡される。]
先行技術

[0006] 米国特許第5,719,539号明細書。
米国特許第6,965,284号明細書。
米国特許第6,020,798号明細書。
米国特許第6,346,866号明細書。
米国特許第5,945,892号明細書。]
発明が解決しようとする課題

[0007] 共振器デバイスのこの特定の実装とは無関係に、共振器の一般的な1つのタイプは4分の1波長共振器であり、この場合、4分の1波長の長さを有する任意タイプの伝送線路の一片が一方の端で短絡され、もう一方の端は開放されるように駆動されて所望される共振が達成される。実際には、このような共振器は必ず4分の1波長より短いが、その理由は、開端に必ず存在するフリンジ電磁界に起因して回路を理想的には実現できず、それ故、回路がキャパシタとして作用することにある。伝送線路の長さのさらなる短縮は、開端におけるキャパシタンスを増大することによって達成することができる。伝送線路をさらに短縮するために、4分の1波長共振器は、異なる特性インピーダンスZ1及びZ2を有する2つの異なるセクションを有していて低いインピーダンスのセクションが短絡端に設けられ、高いインピーダンスのセクションが開路端に設けられる伝送線路を備えて構成されてきた。これらの共振器は、一般にステップインピーダンス共振器(SIR)という。単純化された等価LC共振器モデルでは、短絡された高インピーダンスセクション1は、インダクタンス



を有するインダクタと見なすことができる。ここで、β1は伝搬定数の位相項であり(β1=2π/λ1、λ1は所定の伝送線路の波長である。)、l1はそのセクションの長さであり、ωは角周波数である。また、開路の低インピーダンスセクション2は、キャパシタンス



を有するキャパシタと見なすことができる。ここで、Y2=1/Z2は特性アドミタンスであり、β2は伝搬定数の位相項であり、l2はそのセクションの長さである。従って、十分に大きいL値を達成するためには、そのセクションのインピーダンスZ1は大きいものであるように選択されなければならず、十分に大きいC値を達成するためには、アドミタンスY2は大きいものであるように選択されなければならない。]
[0008] 例えば十分に確立されている低温同時焼成セラミックス(LTCC)のプロセスを用いることにより製造される上述の積層型共振器デバイスの場合、ストリップラインは、例えば、誘電体層基板上に導体薄層をプリントし、続いてこれらの層を積層して焼結することによって実現される。現時点では、一般的なLTCCプロセスの場合、導体層の厚さは10μmから20μmまでに制限されている。従って、ストリップラインの特性インピーダンスを制御するためには、一般に、中間の導体層の幅を変更しなければならない。現在、一般的なLTCCプロセスの場合、中間の導体層の最小幅は約80μmから100μmまでに制限されている。高インピーダンスのセクションを実現するためには、導体の幅は小さいものであるべきであり(すなわち、最小で例えば100μm)、低インピーダンスのセクションを実現するためには、前記幅はより大きい値(例えば、600μm)に設定されなければならない。このような共振器デバイスは、例えば、特許文献1に開示されている。]
[0009] ストリップラインセクションのインピーダンスの正確な値は、数値計算によって、並びに正確な方程式又は近似によって決定することができる。また、ストリップライン配置の大きさの影響も、これを有効内径Di及び有効外径Doを有する同軸伝送線路と見なすことによって査定することができる。有効直径は、構造体の正確なジオメトリに関連づけられる。例えば、ストリップラインの幅が大きいほどDiは大きくなり、積層共振器デバイスの全体高さが低いほど、すなわち、外側の2つの導体層間の距離が短いほどDoは小さくなる。同軸伝送線路の特性インピーダンスは、



によって与えられる。ここで、Ziは、



により与えられる誘電体材料の固有インピーダンスである。この近似から見なし得るように、特性インピーダンスは単に、内径に対する外径の割合の関数である。アプリケーションに依存して、現行のLTCCフィルタの高さは約850μmであるが、さらに低い特性インピーダンス値をもたらすよりコンパクトな設計では、高さ400μmの低プロファイルフィルタも興味深い。さらに、共振器デバイスは体積が減少されることから、蓄電されるエネルギーは制限される。]
[0010] 挿入損失が低い帯域通過フィルタを実現するためには、対応する共振器の品質係数は可能な限り大きいものであるべきである。品質係数は、蓄電されるエネルギーの共振器損失に対する割合によって決定され、品質係数Qに寄与するものとしては、主に、次式



に従って導体の誘電損失及び導体損失が存在する。]
[0011] 一般に、適切に選択された誘電体材料の場合、誘電損失は導体損失より低く、すなわち、Qcは全体的な品質係数を制限する。共振器の体積が増大されれば、誘電品質係数Qdは同一のままであるが、構造体表面に対する体積の割合の増大に起因して導電品質係数Qcは増大する場合がある。従って、全体的な品質係数を高めるためには、共振器の体積は大きいことが望ましい。]
[0012] 導体の品質係数は、さらに、ストリップライン配置の導体層内の電流分布によって影響される。内部ストリップライン導体の大きいアスペクト比(幅対高さの比)に起因して、電流は一般に導体の端部に集中される。しかしながら、品質係数を高めるためには、電流は、導体表面上により均一に分布されるべきである。特許文献2では、電流分布を均等にするために、内部ストリップライン導体中央上下の周辺誘電体材料よりも高い誘電定数を有する誘電体材料を配置することが示唆されている。特許文献3及び4には、内部ストリップライン導体を誘電体層内に埋め込むことによって内部ストリップライン導体の厚さが増大される別の手法が示唆されている。]
[0013] しかしながら、誘電体層の延在方向又は水平方向で延在するストリップライン伝送線路を含むこれらの従来技術による積層型デバイスでも、達成できる品質係数は限定的であり、品質係数を高めるための既知の対策は製造プロセスをさらに複雑にし、コストを追加する。]
[0014] 特許文献5は、複数の誘電体層を含むラミネートの内部に第1のキャパシタ電極層、第2のキャパシタ電極層及び接地電極層が同じ順序で配置される積層型のLC共振デバイスを開示している。これらの導体層は、誘電体層の少なくとも1つによって互いから分離される。第1のキャパシタ電極は、積層構造の横側面上に1つの層として設けられる外部接地電極に電気的に接続される。2つの導電性ビアホールは、接地電極層と第1のキャパシタ電極層との間を積層構造の積層方向で(これは、共振デバイスの「垂直方向」と見なされてもよい。)延在し、接地電極層と第1のキャパシタ電極層とを電気的に相互接続する。さらに、接地電極と第2のキャパシタ電極層との間には、1つの導電性ビアホールが積層構造の積層方向で延在し、接地電極と第2のキャパシタ電極層とを電気的に相互接続する。これらのビアホールは、接地電極と第2のキャパシタ電極との間に延在する後者のビアホールがインダクタの導体を構成するように、すなわち、共振器のインダクタンスが集中される集中定数インダクタとなるように配置される。しかしながら、この引例は、伝送線路、具体的には(擬似)同軸伝送線路を備える共振器を含む共振器デバイスを開示しているわけではない。]
[0015] 本発明の目的は、積層型であり、伝送線路の形式、具体的には(擬似)同軸伝送線路の形式の共振器を含むコンパクトな共振器デバイスを提供することにあり、本共振器デバイスは、高い品質係数を有し、費用効果的に構成されることが可能である。さらに、本発明の目的は、このような共振器デバイスを備える帯域通過フィルタ等のコンパクトなRFデバイスを提供することにあり、本RFデバイスは上述の特性を呈する。]
課題を解決するための手段

[0016] この目的は、下記の共振器デバイス、下記のRFデバイス及び下記の製造プロセスによって達成される。本発明の好ましい実施形態は、個々の従属クレームに記載されている。]
[0017] 従って、本共振器デバイスは、複数の誘電体層を含み、すなわち誘電体シートの形式の積層された複数の層による積層配置を備える。この積層配置は、積層方向、すなわち誘電体層に対して垂直の方向を画定する。なお、この場合、誘電体層に対して垂直である両方の方向が等しく積層方向という。本出願においては、誘電体層が延在する方向をまた「水平方向」といい、積層方向をまた「垂直方向」という。本共振器デバイスはさらに、短絡電極と、第1のキャパシタ電極と、第2のキャパシタ電極とを含む少なくとも1つの共振器を備える。これらの電極のそれぞれは、誘電体層のうちの1つの表面に設けられる導体材料による1層の少なくとも一部を備え、好ましくは前記少なくとも一部により構成される。従って、これらの導体層は全て、互いに対して、かつ誘電体層が延在する方向に対して平行な平面内、すなわち誘電体層により画定される平面に対して平行な平面内を延在する。導体層により形成される(本出願においてこの言及は、個々の層全体又はその一部により形成される、を意味する。)これらの電極はそれぞれ、その表面に個々の導体層が設けられる個々の誘電体層の表面の少なくとも一部を覆う。好ましい実施形態において、前記電極及び/又は導体層は、円形、楕円形、正方形、長方形、六角形又は多角形の形状を有する。積層された複数の層の積層配置は、上述の電極及び後述する他のコンポーネントを形成する誘電体層並びに導体層を含むものと見なすことができる。しかしながら、その全体構造は、複数の導体材料層が一体化される本体を形成する誘電体層の積層構造を備えるものと見なすことも可能である。]
[0018] このような各共振器においては、第2のキャパシタ電極(本明細書ではまた、第2のキャパシタ電極層という。)を形成する層が短絡電極(本明細書ではまた、短絡電極層という。)を形成する層及び第1のキャパシタ電極(本明細書ではまた、第1のキャパシタ電極層という。)を形成する層から分離されて配置され、それ故、積層方向又は垂直方向において、第2のキャパシタ電極を形成する層は、誘電体層のうちの少なくとも1つによって短絡電極を形成する層から分離され、第2のキャパシタ電極を形成する層は、誘電体層のうちの少なくとも1つによって第1のキャパシタ電極を形成する層から分離される。言い換えれば、積層方向では、誘電体層のうちの少なくとも1つが第2のキャパシタ電極と短絡電極との間に挿入され、誘電体層のうちの少なくとも1つが第1のキャパシタ電極と第2のキャパシタ電極との間に挿入される。]
[0019] さらに、このような共振器のそれぞれでは、短絡電極と第2のキャパシタ電極は、少なくとも部分的にかつ好ましくは完全に積層配置の内部を延在し短絡電極から第2のキャパシタ電極への電気経路を形成する第1の電気接続によって電気的に相互接続される。第1の電気接続は、連続する貫通孔の形式である少なくとも1つのビアホールを備える。このビアホールは、誘電体層のうちの1つ又はそれ以上に貫入し、貫通孔の両端間に電気接続を設けるように少なくとも部分的に誘電体材料で充填される。このようなビアホールは、好ましくは真っ直ぐな中心線に沿って延在し、例えば円形、楕円形、正方形、長方形又は多角形の断面形状を有する筒形状をしていてもよい。さらに、このようなビアホールは、誘電体層が延在する方向を横断する任意の方向(すなわち、例えば積層方向に対して斜め等の少なくとも部分的には積層方向)に延在してもよいが、誘電体層が延在する方向に対して垂直又は実質的に垂直(すなわち、積層方向)に延在することが好ましい。これらのビアホールのうちの1つ又はそれ以上は、短絡電極又は第2のキャパシタ電極から延在しかつこれらに直接に電気的に接続される。好ましくは、これらのビアホールのうちの1つ又はそれ以上は、短絡電極から延在しかつこれに直接に電気的に接続され、かつこれらのビアホールのうちの1つ又はそれ以上は、第2のキャパシタ電極から延在しかつこれに直接に電気的に接続される。この点において、第1の電気接続のビアホールは、短絡電極及び第2のキャパシタ電極の両方に接続されかつこれらから延在する1つ又は複数のビアホールを含んでも、含まなくてもよい。従って、後述するように、後者の好ましい形式においては、短絡電極から延在しかつこれに電気的に接続されるビアホール及び第2のキャパシタ電極から延在しかつこれに電気的に接続されるビアホールは、同一のビアホールであっても、誘電体層が延在する方向に互いからオフセットされる異なるビアホールであってもよい。]
[0020] さらに、このような共振器のそれぞれでは、短絡電極及び第1のキャパシタ電極は、第1の電気接続とは異なる第2の電気接続によって電気的に相互接続される。従って、個々の共振器に関して、第1及び第2の電気接続は共通部分を持たないか、少なくとも本質的には共通部分を持たない。]
[0021] 短絡電極、第1及び第2のキャパシタ電極及び第1及び第2の電気接続は、第1の電気接続及び第2の電気接続が合同で、かつ両者間の誘電体材料との組合せでλ/200、好ましくはλ/100、より好ましくはλ/50からλ/5、好ましくはλ/8、より好ましくはλ/10までの伝送線路の全体経路長さを有し、短絡電極と第2のキャパシタ電極との間を延在し、それ故、誘電体層を介して少なくとも部分的に積層方向又は垂直方向に延在する伝送線路を形成するように配置される。]
[0022] 伝送線路は、(擬似)同軸伝送線路と見なすことができる。最も単純な構造を構成する好ましい実施形態では、第1の電気接続は、この(擬似)同軸伝送線路の内部導体として機能し、第2の電気接続はその外部導体として機能する。しかしながら、後述するように、伝送線路がその経路に沿って異なるセクションを備える好ましい実施形態も存在し、この場合、一方のセクションでは、第1の電気接続が内部導体として機能し、第2の電気接続が外部導体として機能するのに対して、もう一方のセクションでは、第1の電気接続が外部導体として機能し、第2の電気接続が内部導体として機能する。好ましくは、伝送線路又はその1つのセクションにおける外部導体として機能する電気接続は、もう一方の電気接続を少なくとも部分的に包囲するように配置される。(擬似)同軸伝送線路の概説に関連して既に述べたように、これは、内部導体として機能する電気接続を少なくとも部分的に、かつ好ましくは完全に包囲する少なくとも1つの導電性コンポーネントを備える外部導体として機能する電気接続によって、又は、内部導体として機能する電気接続の周りに分離される2つ以上の導電性コンポーネントを備える外部導体として機能する電気接続によって実現することができる。前者の場合の例は、本体の側面上の導体材料によるプレーティングであり、後者の場合の例は、本体の反対の2側面上にメッキされる2つの導体層(ストリップライン配置に類似する。)、又は内部導体又はその組合せとして機能する電気接続のコンポーネントの周りに分離される2つ以上のビアホールである。]
[0023] いずれにしても、この伝送線路は、一方の端が短絡電極によって短絡され、反対の端が開路される。この端において、第1及び第2のキャパシタ電極は、上述の方法で伝送線路の長さの短縮を達成するために伝送線路を容量的に負荷するキャパシタを形成する。言い換えれば、伝送線路は、第1の電気接続及び第2の電気接続を伝送線路のこの端で短絡するように整えて配置される電極又は電気接続である短絡電極と、第1のキャパシタ電極及び第2のキャパシタ電極及びこれらの間の誘電体材料により形成される平板キャパシタとの間を延在する。平板キャパシタを形成するために、第1のキャパシタ電極及び第2のキャパシタ電極は、互いに対向しかつ重なり合う関係で配置される。第1及び第2のキャパシタ電極はそれぞれ、より大きい導体層の一部として設けられてもよい。この場合、第1及び第2のキャパシタ電極は、これらの層の重なり合う領域によって画定される。短絡電極、第1及び第2のキャパシタ電極及び第1及び第2の電気接続の相対的配置によって、本共振器は、1つの誘電体層又は複数の隣接する誘電体層を含む少なくとも1つのセクションを備え、第1の電気接続並びに第2の電気接続はこのセクションにおいて積層方向で、又は少なくとも部分的に積層方向で延在し、これにより、積層方向又は少なくとも部分的に積層方向で延在する伝送線路のセクションが形成される。]
[0024] 第1のキャパシタ電極、第2のキャパシタ電極及び/又は短絡電極がそれぞれ、連続する層として設けられる第1のキャパシタ電極層、第2のキャパシタ電極層及び短絡電極層の2つ以上の異なるかつ別々である分離された部分を含んでもよいこと、又は好ましくは前記部分により構成されてもよいことに留意されたい。この場合は、対応するキャパシタも2つ以上の異なる分離されたキャパシタと見なされてもよい。さらに、この配置の代替として、又はこの配置との組合せで、第1のキャパシタ電極層、第2のキャパシタ電極層及び/又は短絡電極層が、互いに直接は接続されない2つ以上の異なるかつ別々である分離された部分を備える不連続層として設けられることも可能である。これらの各部分又はその各一部は、それぞれ第1のキャパシタ電極、第2のキャパシタ電極及び短絡電極を形成してもよい。]
[0025] 任意の伝送線路の場合のように、特性インピーダンスを画定するキャパシタンス及び誘導性は特定のロケーション又は部分に集中されず、伝送線路の長さに沿って分散される。その結果、短絡電極、第1及び第2のキャパシタ電極及び第1及び第2の電気接続を含む伝送線路のコンポーネントは、動作中、積層方向又は少なくとも部分的に積層方向で延在する伝送線路の各セクションにおいて、すなわち、伝送線路の垂直な各セクションにおいて、電流が短絡電極から第2のキャパシタ電極の方向で低下するように配置されかつサイズを決定される。好ましくは、第1の電気接続の各ビアホール導体において、電流は、短絡電極から第2のキャパシタ電極の方向で低下する。]
[0026] この構造は、(擬似)同軸伝送線路の、すなわち対応する同軸伝送線路の有効外径Doを、誘電体層が延在する方向に延在するストリップライン伝送線路を有する従来技術による積層型共振器デバイスに比べて大幅に増大することができ、同時に小型設計も可能にするという優位点を有する。この方法では、有効外径の有効内径に対する割合を高めることができ、部分的にビアホールにより形成され、誘電体層が延在する方向を横断して延在する、かつ具体的には積層方向又は垂直方向に延在する伝送線路のより高い特性インピーダンス及びより高い誘電率値がもたらされる。さらに、共振器の体積も増大され、より高い品質係数がもたらされる。加えて、上述の従来技術デバイスによる内部ストリップライン導体層に比べてビアホール導体のアスペクト比を下げる可能性に起因して、電流はより均一に分散され、これにより、導体損失は低下し、品質係数はさらに高まる。ビアホール導体が有する筒形状が円形又は楕円形の断面形状を有する好ましい実施形態では、最大均質化を達成することができる。最終的には、積層構造内部の共振器又は共振器の一部を配置する際に、より大きい柔軟性が存在する。]
[0027] ある好ましい実施形態では、共振器デバイスの共振器のうちの少なくとも1つは、3つの電極が3つの異なる分離された層によって形成される(すなわち、各電極がこのような異なる層によって構成される、又はこのような異なる層の一部である。)ように構成され、第2のキャパシタ電極を形成する層は、積層方向で短絡電極を形成する層と第1のキャパシタ電極を形成する層との間に配置され、誘電体層のうちの少なくとも1つは、積層方向で3つの異なる分離された層の隣接するもの同士の間に配置される。さらに、このような各共振器について言えば、第1の電気接続は、積層方向で短絡電極と第2のキャパシタ電極との間に配置され、好ましくは完全に積層配置の内部を延在し、第1の電気接続の少なくとも1つのビアホールは、短絡電極と第2のキャパシタ電極との間の誘電体層のうちの1つ又はそれ以上に貫入する。例えば、第1の電気接続は、それぞれが短絡電極から第2のキャパシタ電極に延在する1つ又は複数のビアホールによって構成されてもよい。]
[0028] ある好ましい実施形態では、共振器デバイスの共振器のうちの少なくとも1つは、3つの電極が3つの異なる分離された層によって形成される(すなわち、各電極がこのような異なる層によって構成される、又はこのような異なる層の一部である。)ように構成され、第1のキャパシタ電極を形成する層は、積層方向で短絡電極を形成する層と第2のキャパシタ電極を形成する層との間に配置され、誘電体層のうちの少なくとも1つは、積層方向で3つの異なる分離された層の隣接するもの同士の間に配置される。さらに、このような各共振器について言えば、第1の電気接続は、積層方向で短絡電極と第2のキャパシタ電極との間に配置され、好ましくは完全に積層配置の内部を延在し、第1の電気接続の少なくとも1つのビアホールは、短絡電極と第2のキャパシタ電極との間の誘電体層のうちの1つ又はそれ以上に貫入する。例えば、第1の電気接続は、それぞれが短絡電極から第2のキャパシタ電極に延在する1つ又は複数のビアホールによって構成されてもよい。好ましくは、第1の電気接続は第1のキャパシタ電極層の周りを、又はこれを介して延在する。]
[0029] ある好ましい実施形態では、1つ、複数又は全ての共振器について、第2の電気接続は、積層配置の少なくとも1つの側面(積層配置の積層方向の端面を上面及び底面と見なす。)上に導体材料の層を備え、この層は、個々の短絡電極(例えば、個々の短絡電極を形成する層に)及び個々の第1のキャパシタ電極(例えば、個々の第1のキャパシタ電極を形成する層に)の両方に対して直接又は第2の電気接続の別の部分によって電気的に接続され、第1の電気接続の1つ又は複数のビアホール及び/又は誘電体層のうちの1つ又はそれ以上を貫通し、貫通孔の両端間に電気接続を設けるように少なくとも部分的に導体材料で充填される連続する貫通孔の形式である少なくとも1つのビアホールの垂直の延在方向に沿って延在し、このような各ビアホールは、個々の短絡電極(例えば、個々の短絡電極を形成する層に)及び個々の第1のキャパシタ電極(例えば、個々の第1のキャパシタ電極を形成する層に)の両方に直接又は第2の電気接続によって電気的に接続され、かつ少なくとも部分的に、第1の電気接続の1つ又は複数のビアホールの垂直の延在方向に沿って延在する。これにより、設計の高い柔軟性が可能になる。積層配置の側面上に1つ又は複数の層が存在する場合は、積層配置の反対側の両側面にこのような層を少なくとも2つ設けることが好ましい。2つ以上の共振器の場合、個々の第2の電気接続は、積層配置の1つ又は複数もしくは全ての側面上に導体材料による共通の層を備える、又は前記共通の層から成ることが好ましい。第1のキャパシタ電極及び短絡電極が異なる導体層によって形成される共振器の場合、積層配置の側面上のこのような導体層又はこのようなビアホールは、好ましくは短絡電極を形成する層と第1のキャパシタ電極を形成する層との間を延在する。なお、1つ、複数又は全ての共振器に関して、第2の電気接続の代わりに、又は第2の電気接続に加えて第1の電気接続が直前に述べた方式で積層配置の少なくとも1つの側面上に導体材料による1層を備える好ましい実施形態も存在する。]
[0030] ある好ましい実施形態では、1つ、複数又は全ての共振器に関して、第1の電気接続は、同一の誘電体層に貫入しかつ好ましくは互いに対して平行に短絡電極と第2のキャパシタ電極との間の第1の電気接続に沿って電気経路の一部又は全体を延在する少なくとも2つのビアホールを備える。この構造は、個々のビアホール間の距離がインダクタンスに寄与することに起因して、有効内径全体に与えるビアホールの直径の製造公差の影響が低減されるという優位点を有する。しかしながら1つの欠点は、有効内径のサイズがより長く、誘導性が低減されることにある。]
[0031] 好ましい実施形態において、共振器のうちの少なくとも1つの伝送線路は、短絡電極から第2のキャパシタ電極までのその経路に沿って2つの異なる長手方向の伝送線路セクションを備える。このような各伝送線路セクションにおいて、第1の電気接続及び/又は第2の電気接続は、個々のセクションの全体の長手の延在方向に沿って延在する、すなわち伝送線路の経路沿いの個々のセクションの全体の延在方向に沿って延在する少なくとも1つのビアホールを備える。言い換えれば、このような各伝送線路セクションは完全に誘電体層のうちの1つを介して、又は誘電体層の複数の隣接するものを介して延在し、このような各伝送線路セクションは少なくとも1つのビアホールを第1の電気接続の一部として、かつ/又は少なくとも1つのビアホールを第2の電気接続の一部として備え、前記ビアホールは、少なくとも部分的に積層方向で、好ましくは積層方向で、完全に個々の誘電体層又は複数の誘電体層を介して延在する。この理由により、これらの2つの伝送線路セクションは垂直伝送線路セクションと称されてもよい。このような伝送線路を有する共振器はそれぞれ、特性インピーダンスが2つの伝送線路セクションで異なるように配置される。異なる特性インピーダンスは、好ましくは、2つのセクション内の誘電体層のうちの1つ又はそれ以上を異なる物質で準備することによって、かつ/又は2つのセクションにおいて第1の電気接続及び/又は第2の電気接続を異なる配置にすることによって達成される。]
[0032] このような実施形態の場合、2つの垂直伝送線路セクションは、積層構造の一方の端面から積層構造の反対側の端面の方向で順次、積層構造を積層方向に対して垂直な側面から見ると2つの垂直伝送線路セクションが重ならないように配置されてもよい。このような配置は、「直線」配置と称されてもよい。或いは、前記2つの垂直伝送線路セクションは、積層構造を積層方向に対して垂直な側面から見ると互いに部分的又は完全に重なってもよく、短絡電極から第2のキャパシタ電極に伝送線路の経路を辿る際に、2つの伝送線路セクションのうちの一方が積層構造の2つの端面のうちの第1の端面から積層構造の2つの端面のうちの第2の端面の方向で横断され、2つの伝送線路セクションのうちのもう一方が積層構造の第2の端面から積層構造の第1の端面の方向で横断されるように配置されてもよい。2つの垂直伝送線路セクションが部分的又は完全に入れ子にされていると称されてもよいこのような配置は、「折り畳み」配置と称されてもよい。後に明らかとなるように、このような折り畳み配置は、第1の電気接続及び/又は第2の電気接続が、第1の部分において短絡電極から積層構造の2つの端面の一方に向かって延在し、次に、もう1つの部分において逆戻りして積層構造の2つの端面のもう一方に向かって延在することを要求する。]
[0033] このような1つの折り畳み配置において、2つの垂直伝送線路セクションの一方における第1の電気接続の少なくとも1つのビアホール及び2つの垂直伝送線路セクションのもう一方における第1の電気接続の少なくとも1つのビアホールは、誘電体層のうちの1つの表面に設けられる共通の導電性相互接続層に直接に電気的に接続され、この共通の相互接続層の同一の表面から延在する。この実施形態において、2つの垂直伝送線路セクションにおける第2の電気接続は、上述のような積層配置の少なくとも1つの側面上の導体材料層のように、又は1つ又は複数の共通のビアホールのように、1つ又は複数の共通素子によって少なくとも部分的に形成されてもよい。]
[0034] 別のこのような折り畳み配置では、2つの垂直伝送線路セクションの一方において、第1の電気接続の少なくとも一部が外部導体となるように配置され、第2の電気接続の少なくとも一部が内部導体となるように配置され、これに対して2つの垂直伝送線路セクションのもう一方では、第1の電気接続の少なくとも一部が内部導体となるように配置され、第2の電気接続の少なくとも一部が外部導体となるように配置される。例えば、第2の電気接続は、第1の電気接続の1つ又は複数の内部ビアホールの周りに分離配置され、第1の電気接続の複数の外部ビアホールによって包囲される1つ又は複数のビアホール、及び/又は積層構造の反対側の2つの側面上に配置され、第1の電気接続の一部である少なくとも2つの導体材料層を備えてもよい。この配置において、第1の電気接続の外部ビアホール及び/又は層の少なくとも一部は第1の垂直伝送線路セクションにおける外部導体を構成し、この場合、第2の電気接続のビアホールの少なくとも一部が内部導体を構成し、第2の電気接続のビアホールの少なくとも一部は第2の垂直伝送線路セクションにおける外部導体を構成し、この場合、第1の電気接続の1つ又は複数の内部ビアホールの少なくとも一部が内部導体を構成する。]
[0035] いずれにしても、折り畳み配置において、短絡電極及び第1のキャパシタ電極は、好ましくは同一の誘電体層の同一の面上に、すなわち共通平面に配置される。これは、製造プロセスを単純にする。製造プロセスをさらに単純にするためには、短絡電極及び第1のキャパシタ電極が共通の導体層によって形成されること、すなわち、この共通の導体層の一部になることが好ましい。この場合、第1のキャパシタ電極は第2のキャパシタ電極によって画定され、共通の導体層の第2のキャパシタ電極と重なる部分が第1のキャパシタ電極となり、共通の導体層の第1のキャパシタ電極を除いた第1及び第2の電気接続間に短絡を確立する部分が短絡電極になる。]
[0036] 当然ながら、上述の例では、3つ以上の垂直伝送線路セクションが存在してもよく、その全てが異なる特性インピーダンスを有し、又はそのうちの幾つかが他とは異なる特性インピーダンスを有する。]
[0037] ある好ましい実施形態では、1つ、複数又は全ての共振器に関して、第1の電気接続は第1のビアホールセクションと、それとは異なる第2のビアホールセクションとを備え、各セクションは1つ又は複数のビアホールによる特徴のある配置から成る。言い換えれば、第1の電気接続は、それぞれがビアホールのうちの1つ又はそれ以上から成る2つの異なるセクションを備え、これらの2セクションは第1の電気接続の電気経路に沿って重なり合わない。第1のビアホールセクションは、第1の電気接続の電気経路に沿って短絡電極寄りに配置され、第2のビアホールセクションは、第1の電気接続の電気経路に沿って第2のキャパシタ電極寄りに配置される。伝送線路全体のセクションのうちで第1のビアホールセクションがその一部を成すセクションにおいて、伝送線路の特性インピーダンスは、伝送線路全体のセクションのうちで第2のビアホールセクションがその一部を成すセクションの特性インピーダンスとは異なり、それ故、これらの2つのビアホールセクションは、異なる物理特性を有しかつ誘電体層のうちの1つ、又は複数の隣接する誘電体層上を少なくとも部分的に積層方向又は垂直方向で延在する2つの異なる伝送線路セクションを画定する。上述の例と同様に、これらの異なる2つの伝送線路セクションは異なる垂直伝送線路セクションと称されてもよい。]
[0038] この実施形態において、第1のビアホールセクションがその一部である伝送線路セクションの特性インピーダンスは、第2のビアホールセクションがその一部である伝送線路セクションの特性インピーダンスより低いことがさらに好ましい。この構造は、上述のステップインピーダンス共振器の場合のように、伝送線路の長さをさらに短縮できるという優位点を有する。]
[0039] 異なる特性インピーダンス値は、第1のビアホールセクションにより貫入される誘電体層のうちの少なくとも幾つかが第2のビアホールセクションにより貫入される誘電体層とは異なる誘電定数を有する、と規定することによって達成されてもよい。この場合は、互いに端同士で直接接続される2つのビアホールによる少なくとも1つのペアが存在してもよく、2つのビアホールのうちの一方は第1のビアホールセクションに属し、2つのビアホールのうちのもう一方は第2のビアホールセクションに属する。このような各ペアでは、2つのビアホールは単一のビアホールの一部であると見なされる可能性もある。すると、このような単一のビアホールの異なる部分はそれぞれ、第1及び第2のビアホールセクションに属することになる。共振器デバイスの一部におけるより低い誘電定数は、結果的にこの一部における相対波長を増大し、それ故、共振器デバイスの高さを増大するが、より良いスプリアス性能は誘電定数の適切な選択によって達成されてもよい。]
[0040] 代替的に、又は追加的に、異なる特性インピーダンス値は、第1のビアホールセクション及び第2のビアホールセクションのビアホールがそれぞれ、誘電体層のうちの1つの表面に導体材料層として、又はこのような層の一部として設けられる共通の相互接続層で終わり、かつ前記相互接続層によって電気的に相互接続される、と規定することによって達成されてもよい。2つのビアホールセクションは、共通する相互接続層の同一の表面又は異なる表面から延在してもよく、従って、導体材料層を追加して設けなければならない。この配置では、第1のビアホールセクションにおける1つ又は複数のビアホールの数、サイズ及び/又は配置を、第2のビアホールセクションにおける1つ又は複数のビアホールとは相違して選択することが可能である。]
[0041] 後者の場合は、第1のビアホールセクションの1つ又は複数のビアホールが、第2のビアホールセクションの1つ又は複数のビアホールから水平方向に位置合わせされない、又は水平方向に変位されないことが特に好ましい。これらの2つのビアホールセクションは、2つのビアホールセクションにおけるビアホールが第2の電気接続に対して異なる位置を有することに起因して、既に異なる特性インピーダンスを有する。ある実施形態では、第1及び第2のビアホールセクションはそれぞれ、1つのビアホールから成ってもよい。一般に、第1のビアホールセクションは第2のビアホールセクションより少ない、又は多いビアホールから成ってもよく、第1のビアホールセクションの全てのビアホールが同一の誘電体層に貫入し、第2のビアホールセクションの全てのビアホールが同一の誘電体層に貫入する。例えば、第1のビアホールセクションが1つのビアホールから成り、第2のビアホールセクションが同一の誘電体層に貫入する2つのビアホールから成ってもよく、又は、第2のビアホールセクションが同一の誘電体層に貫入する2つのビアホールから成り、第1のビアホールセクションが1つのビアホールから成ってもよい。]
[0042] この配置は、例えばLTCCの燃焼プロセスの間である製造中の誘電体層のより大きい位置的製造公差及びより大きい収縮を見込む、という優位点を有する。さらに、誘電体シートが延在する方向で積層方向に対して垂直に延在する共通の相互接続層も誘導性に寄与し、誘電体層が延在する方向で延在する伝送線路セクションを構成することに起因して、所定の高さの積層配置において、完全にビアホールから成る第1の電気接続よりも高いインダクタンスをもたらすことが可能である。]
[0043] 第1及び第2のビアホールセクション間に共通の相互接続層を含む共振器を備える任意の実施形態では、このような共振器の第1及び第2のビアホールセクションは、共通の相互接続層の同一の表面から延在してもよい。このような配置は、第1の電気接続が共通の相互接続層で逆戻りすることから、「折り畳み」配置と見なすことができる。従って、インダクタンスは、共通の相互接続層のない実施形態よりも増大されることがあり、この場合は、同時に積層配置の高さが低減される。しかしながら、複数の結合されたこのような共振器を共通の積層構造内に配置する際の柔軟性は低下されることがある。この折り畳み配置は先に既に述べた折り畳み配置の一例であり、同一の優位点を有する。折り畳み配置の特定のバージョンでは、第1のキャパシタ電極及び短絡電極は、同一の導体層の分離された部分である。]
[0044] なお、直前に述べた方法で配置される第1のビアホールセクション及びそれと異なる第2のビアホールセクションを有する第1の電気接続を準備することに加えて、又はその代替として、第2の電気接続も、同様にして配置される第1のビアホールセクション及びそれと異なる第2のビアホールセクションを備えてもよい。一方が積層構造の側面上の少なくとも1つの導体層で置換されてもよいこれらの2つのビアホールセクションは、異なる特性インピーダンスを有する2つの垂直伝送線路セクションが画定されるようにして同様に準備されてもよい。]
[0045] ある好ましい実施形態において、共振器は2つ以上の共振器を備え、そのそれぞれが上述のように構成されてもよい。]
[0046] この実施形態の好ましいバージョンでは、共振器デバイスは、隣り合わせに配置される少なくとも3つの共振器を備えるが、誘電体層が延在する方向において、これらの少なくとも3つの共振器は一直線に配置されない。この非直線的配置はコンパクトな構造を見込み、共振器間の選択的な相互結合の準備を容易にする。例えば、3つの共振器は三角形構造に配置されてもよく、4つの共振器は長方形又は正方形構造に配置されてもよい。]
[0047] 有利には、共振器デバイスの2つ以上又は全ての共振器に関して、個々の短絡電極は共通の導体層によって形成され(すなわち、共通の導体層の少なくとも個々の部分であり)、かつ/又は個々の第1のキャパシタ電極は共通の導体層によって形成され、好ましくは共通の導体層の別々の異なる部分である。いずれにしても、このような共通の導体層は、積層配置の外側に設けられてもよい。このような配置は、個々の第1のキャパシタ電極及び個々の短絡電極がそれぞれ共通の電位で存在することを確実にし、第1のキャパシタ電極及び/又は短絡電極用に単一の層を準備するだけでよいことに起因して製造プロセスを容易にする。さらに、横方向の外部導体と、個々の短絡電極と第1のキャパシタ電極との間の個々の第2の電気接続の一部であってもよいビアホール導体とを接続することも特に容易である。]
[0048] 個々の短絡電極が共通の導体層によって形成され、個々の第1のキャパシタ電極が共通の導体層及び好ましくは前記共通の導体層の別々の異なる部分によって形成される2つの共振器から成る少なくとも1つのグループが存在する場合、有利には、誘電体層が延在する方向で前記グループの2つの共振器間に第3の、又は中間の共振器が配置されることが可能である。この中間の共振器に関しては、短絡電極は、グループの2つの共振器の第1のキャパシタ電極を形成する共通の導体層によって形成され、第1のキャパシタ電極は、グループの2つの共振器の短絡電極を形成する共通の導体層によって、好ましくはこの共通の導体層の別々の異なる部分によって形成される。これにより、グループの2つの共振器及び中間の共振器がインターデジタル型共振器の配置を形成する。]
[0049] 少なくとも2つの共振器を有する共振器デバイスの場合、これらの少なくとも2つの共振器は、積層方向で上下に配置されかつ電磁的に結合される2つの共振器から成る少なくとも1つのグループを備えてもよい。このような共振器デバイスは、当然ながら、積層方向に、隣り合わせに配置される共振器しか含まない共振器デバイスの少なくとも2倍の厚さを有する。しかしながら、複数の共振器間に装置を結合する際には、さらなる柔軟性を達成することが可能である。]
[0050] 少なくとも2つの共振器を有する共振器デバイスの場合、本共振器デバイスは、好ましくは隣り合わせに配置されかつ互いに誘導結合されるように配置される2つの共振器から成る少なくとも1つのグループを備えてもよい。]
[0051] このような誘導結合は、例えば、第1の電気接続のビアホールの少なくとも一部同士が互いに十分に近接して配置されれば実行される。このような結合は、有利には、個々の2つの共振器間に設けられる1つ又は複数の結合調節用ビアホールによって調節されてもよい。このような各結合調節用ビアホールは、誘電体層の少なくとも幾つかに貫入する連続的な貫通孔の形式で設けられ、貫通孔の両端間に電気接続を設けるように少なくとも部分的に導体材料で充填される。このような各結合調節用ビアホールの一方の端は、2つの共振器の2つの短絡電極に電気的に接続され、このような各結合調節用ビアホールのもう一方の端は、2つの共振器の2つの第1のキャパシタ電極に電気的に接続される。代替的に、又は追加的に、この結合は、2つの共振器の第1のキャパシタ電極がそれぞれ個々の第2のキャパシタ電極の中心からオフセットされる少なくとも1つのビアホールセクションを備える、と規定することによって適合化されることが可能であり、前記2つのビアホールセクションは、第2のキャパシタ電極の中心よりも互いに近接するように配置される。言い換えれば、第1の電気接続の少なくとも1つのビアホールセクション、又は、第1の電気接続が短絡電極と第2のキャパシタ電極との間の距離全体を延在する1つ又は複数のビアホールにより構成される場合、2つのビアホールは、互いの方向に向かって、又は互いから離れて移動して結合を選択的に調節する。]
[0052] 誘導結合はさらに、結合ループを個々の2つの共振器間に配置することによって実行又は強化されてもよい。この結合ループは、短絡電極又は第1のキャパシタ電極から延在し誘電体層のうちの少なくとも幾つかに貫入する連続する貫通孔の形式で設けられ、前記貫通孔の両端間に電気接続を設けるように少なくとも部分的に導体材料で充填される2つのビアホールと、誘電体層の表面上に設けられる導電性の相互接続層とを備える。結合ループの2つのビアホールのそれぞれは、2つの共振器のうちの一方の第1の電気接続のビアホール部分として、又は別個のビアホールとして構成される。]
[0053] さらに、誘導結合は、個々の2つの共振器がそれらの第1の電気接続内に共通のビアホールセクションを備える、と規定することによって実行又は強化されてもよい。]
[0054] 誘導結合はさらに、誘電体層が延在する方向で2つの共振器間に結合調節素子を設けることによって適合化されてもよく、この結合調節素子は、誘電体層のうちの少なくとも幾つかに貫入する連続する貫通孔の形式であり前記貫通孔の両端間に電気接続を設けるように少なくとも部分的に導体材料で充填されるビアホールから成り、前記ビアホールは、2つの共振器の第1のキャパシタ電極を形成する共通の導体層と、積層方向で2つの共振器の第2のキャパシタ電極と2つの共振器の短絡電極との間に配置される導体材料層との間を完全に延在しかつこれらに電気的に接続される。十分に広い面積を有しかつ2つの共振器の短絡電極を形成する共通層に十分に近接して設けられる後者の導体材料層の場合には、結果的に上述のインターデジタル型配置が生じることに留意されたい。]
[0055] 少なくとも2つの共振器を有する共振器デバイスの場合、共振器デバイスは、好ましくは隣り合わせに配置されかつ互いに容量結合されるように配置される2つの共振器から成る少なくとも1つのグループを備えてもよい。]
[0056] このような容量結合は、誘電体層のうちの1つの表面上に設けられる導体材料の1つ又は複数の結合層によって実行されてもよく、前記1つ又は複数の結合層は、積層方向から見ると、2つの共振器の少なくとも一方の第2のキャパシタ電極と部分的に重なり合い、かつ積層方向で前記第2のキャパシタ電極から分離される。2つの共振器の一方の第2のキャパシタ電極と重なる結合層の部分、及びこのような第2のキャパシタ電極の対応する部分は、結合層と個々の第2のキャパシタ電極との間の容量結合を実行するキャパシタを形成する。ある実施形態では、結合層の少なくとも1つは、2つの共振器の一方の第2のキャパシタ電極の一部によって形成される。別の実施形態では、結合層の少なくとも1つは、2つの共振器の第2のキャパシタ電極とは異なる追加の層によって形成される。後者の場合は、それぞれが2つの共振器の第2のキャパシタ電極とは異なる追加の層によって形成される2つの結合層が設けられ、これらの2つの結合層は、積層方向に互いから分離される。]
[0057] 上述の共振器デバイスは、例えばデュプレクサ又は帯域通過フィルタ等のRFデバイスの一部であってもよい。この場合、共振器デバイスには容量又は誘導入力カップリング及び容量又は誘導出力カップリングが装備される。]
[0058] 本発明の共振器デバイスは、下記のステップを含む方法によって製造されてもよい。誘電体材料で製造される複数のシートが準備される。少なくとも1つの短絡電極、少なくとも1つの第1のキャパシタ電極及び少なくとも1つの第2のキャパシタ電極が、誘電体シートのうちの1つの表面の一部上に導体材料層を蒸着することによって準備される。第1の電気接続のビアホール、及び任意選択として第2の電気接続又は任意の結合手段のビアホールが、誘電体層のうちの少なくとも幾つかを介して貫通孔を打ち抜き、又はレーザドリル加工を行い、貫通孔の内面を導体材料でメッキすることによって準備される。誘電体シートが様々な導体層と共に積み重ねて積層構造形状にされ、共振器デバイスが形成される。積層加工は、低温同時焼成セラミックス(LTCC)プロセスによって実行されてもよい。]
図面の簡単な説明

[0059] 唯一の共振器を備える共振器デバイスを示す略側断面図である。
図1aの共振器デバイスを示す略平面図である。
図1aの共振器デバイスを示す異なる略側断面図である。
唯一の共振器を備える共振器デバイスの別の実施形態を示す略平面図である。
伝送線路が異なる特性インピーダンスを有する2つの異なるセクションを有する、唯一の共振器を備える共振器デバイスの別の実施形態を示す略側断面図である。
図3aの共振器デバイスを示す略平面図である。
図3aの共振器デバイスを示す異なる略側断面図である。
伝送線路が折り畳み構造で配置され、これにより、異なる特性インピーダンスを有する2つの異なるセクションが実現される、唯一の共振器を備える共振器デバイスの別の実施形態を示す略平面図である。
図4aの共振器デバイスを示す略側断面図である。
唯一の共振器を備え、折り畳み構造に配置された伝送線路を有する共振器デバイスの別の実施形態を示す略平面図である。
図5aの共振器デバイスを示す略側断面図である。
伝送線路が異なる特性インピーダンスを有する2つの異なるセクションを有する、唯一の共振器を備える共振器デバイスの別の実施形態を示す略平面図である。
図6aの共振器デバイスを示す略側断面図である。
図6a及び図6bの実施形態の変形例を示す略平面図である。
図7aの共振器デバイスを示す略側断面図である。
図6a及び図6bの実施形態の変形例を示す略平面図である。
図8aの共振器デバイスを示す略側断面図である。
伝送線路が異なる特性インピーダンスを有する2つの異なるセクションを有する、唯一の共振器を備える共振器デバイスの別の実施形態を示す略側断面図である。
誘導結合された2つの隣接する共振器を備える共振器デバイスの一実施形態を示す略側断面図である。
図10aの共振器デバイスを示す略平面図である。
2つの共振器の各伝送線路が異なる特性インピーダンスを有する2つの異なるセクションを有しかつ図3aから図3cに示す共振器と同様に配置される、誘導結合された2つの隣接する共振器を備える共振器デバイスの別の実施形態を示す略側断面図である。
図11aの共振器デバイスを示す略平面図である。
図11a及び図11bに示す実施形態に類似するが、誘導結合され直線構造に配置される4つの隣接する共振器を備える共振器デバイスの別の実施形態を示す略側断面図である。
図12aの共振器デバイスを示す略平面図である。
図12a及び図12bに示す実施形態に類似するが、隣接する共振器を3つしか備えず、前記共振器は誘導的かつ容量的に結合され非直線構造に配置される、共振器デバイスの別の実施形態を示す略側断面図である。
図13aの共振器デバイスを示す略平面図である。
誘導結合される2つの隣接する共振器を備え、これらの2つの共振器間に結合調節用ビアホールが配置される、共振器デバイスの別の実施形態を示す略側断面図である。
図14aの共振器デバイスを示す略平面図である。
誘導結合される2つの隣接する共振器を備え、これらの2つの共振器間に結合ループが配置される、共振器デバイスの別の実施形態を示す略側断面図である。
図15aの共振器デバイスを示す略平面図である。
図15a及び図15bの実施形態の変形例を示す略側断面図である。
図16aの共振器デバイスを示す略平面図である。
図16a及び図16bの実施形態の変形例を示す略側断面図である。
図17aの共振器デバイスを示す略平面図である。
誘導結合された図5a及び図5bに示す共振器のうちの2つを備える、共振器デバイスの別の実施形態を示す略側断面図である。
図18aの共振器デバイスを示す略側断面図である。
図15a及び図15bの実施形態の別の変形例を示す略側断面図である。
図19aの共振器デバイスを示す略平面図である。
図14a及び図14bに示す実施形態に類似し、2つの隣接する共振器間に配置されるビアホールが互いにオフセットされる2つのセクションを備える、共振器デバイスの一実施形態を示す略平面図である。
図20aの共振器デバイスを示す略側断面図である。
誘導結合される2つの隣接する共振器を備え、これらの2つの共振器の第1の電気接続が共通のビアホールを備える、共振器デバイスの別の実施形態を示す略側断面図である。
図21aの共振器デバイスを示す略平面図である。
誘導結合される2つの隣接する共振器を備え、これらの2つの共振器間に結合調節素子が配置される、共振器デバイスの別の実施形態を示す略側断面図である。
図22aの共振器デバイスを示す略平面図である。
誘導結合されインターデジタル構造で直線的に配置される3つの隣接する共振器を備える共振器デバイスの一実施形態を示す略側断面図である。
図23aの共振器デバイスを示す略平面図である。
容量結合される2つの隣接する共振器を備える共振器デバイスの一実施形態を示す略側断面図である。
図24aの共振器デバイスを示す略平面図である。
図24a及び図24bの共振器デバイスの変形例を示す略側断面図である。
図25aの共振器デバイスを示す略平面図である。
図25a及び図25bの共振器デバイスの別の変形例を示す略側断面図である。
図26aの共振器デバイスを示す略平面図である。
図25a及び図25bの共振器デバイスの別の変形例を示す略側断面図である。
図27aの共振器デバイスを示す略平面図である。
図24a及び図24bに示す実施形態に類似するが、容量結合され直線構造に配置される3つの隣接する共振器を備える、共振器デバイスの別の実施形態を示す略側断面図である。
図28aの共振器デバイスを示す略平面図である。
図28a及び図28bに示す共振器デバイスを示す略等価回路である。
誘導的並びに容量的に結合され長方形構造で非直線的に配置される4つの隣接する共振器を備える、共振器デバイスの一実施形態を示す略側断面図である。
図30aの共振器デバイスを示す略平面図である。
三角形構造に配置された3つの容量結合された共振器のカスケード式トリプレットを備える、共振器デバイスの一実施形態を示す略平面図である。
図31の共振器デバイスを示す略立面図である。
図31及び図32の共振器デバイスを示す略分解図である。
誘導的並びに容量的に結合され図31から図33に示す実施形態に類似する三角形構造に配置された3つの隣接する共振器を備える、共振器デバイスの別の実施形態を示す略側断面図である。
図34aの共振器デバイスを示す略平面図である。
図34a及び図34bの共振器デバイスを示す略立面図である。
図34a、図34b及び図35の共振器デバイスを示す略分解図である。
唯一の共振器を備えかつ伝送線路を装荷するための多層キャパシタを有する、共振器デバイスの別の実施形態を示す略平面図である。
図37aの共振器デバイスを示す略側断面図である。
唯一の共振器を備える共振器デバイスの別の実施形態を示す略平面図である。
図38aの共振器デバイスを示す略側断面図である。
唯一の共振器を備える共振器デバイスの別の実施形態を示す略平面図である。
図39aの共振器デバイスを示す略側断面図である。] 図10a 図11a 図11b 図12a 図12b 図13a 図14a 図14b 図15a 図15b
実施例

[0060] 以下、図面を参照して、本発明の好ましい例示的実施形態についてさらに詳しく述べる。複数の図面を通じて、類似する部分及び対応する部分は同一の参照符号で示す。]
[0061] 図1aには、唯一の共振器2を備える共振器デバイス1が略側断面図で示されている。同共振器デバイス1は、図1bにおいて略平面図で示され、図1cにおいて断面端面図で示されている。共振器デバイス1は、誘電体材料で製造されて互いの上に積み重ねられ合わせて積層された複数のシート3a、3bを含む積層構造3を備える。シート3a、3bが積層構造の層を構成するこの積層構造3は、共振器デバイスの本体として、又は後述する共振器2の本体又は基板コンポーネントが組み込まれる、又は埋め込まれる基板として見なすことができる。なお、シート3a及び/又はシート3bは、互いの上に積み重ねられ合わせて積層され、結果的に3つ以上の層を有する積層構造3になる複数の誘電体シートによって置き替えられてもよい。いずれにしても、この積層構造は、一方の終端誘電体シートから反対側の終端誘電体シートへの積層方向を画定する。これらの2つの終端シートは、それぞれ本体の上部及び底部と見なすことができ、本体の残りの表面は横面又は側面と見なすことができる。この例示的実施形態では、積層構造は立体形状を有し、それ故、底面、上面及び4つの側面を有する。] 図1a 図1b 図1c
[0062] 上面上及び底面上には、それぞれその表面全体を覆う例えば銀等の導体材料の層が設けられる。後述するように、図1aでは本体3の底面上の導体層4は短絡電極を形成し、図1aでは本体3の上面上の導体層5の一部5’は第1のキャパシタ電極を構成する。本構造体は、層4、5を除く積層構造又は本体の上面上及び底面上に2つの層4、5が設けられる、又は配置されると上述した。この場合、積層構造又は本体は誘電体基板である。しかしながら、2つの導体層4、5は積層構造又は本体3の層と見なされる可能性もあり、その場合積層構造又は本体3は完全には誘電性でないことに留意されたい。図1b及び図1cから分かるように、2つの導体層4、5は、とりわけ積層構造3の側面上に設けられる2つの導体層6によって電気的に相互接続される。この実施形態において、層4及び5はそれぞれ、本体3の底面及び上面全体を覆って示されている。この配置は、共振器デバイスの遮蔽を見込んでいる。しかしながら、場合によっては、層4及び/又は層5は本体の個々の表面全体を覆わないことが有利である場合もある。但し、この場合は遮蔽は低減されるか、完全に除去される。] 図1a 図1b 図1c
[0063] 積層方向の2つの導体層4、5間には、積層構造3内部の誘電体層3a、3bの一方の表面の一部分に別の導体層7が設けられる。同じく誘電性の本体又は基板内に埋め込まれているものとして、又は積層構造又は本体の1層として見なされる可能性もあるこの導体層7は長方形形状を有し、導体層4、5より小さい表面積を有する。導体層7は、誘電体層3a、3bの少なくとも一方によって層4、5のそれぞれから分離され、層4よりも層5に近接して配置される。積層構造3への埋込みに起因して、層4、5及び7は互いに平行して延在する。後述するように、層7は第2のキャパシタ電極を構成する。層7は、例えば、積層加工より前に誘電体シートのうちの1つの表面上に例えば銀等の導体材料を蒸着又は印刷することによって、又は積層構造内に導電シートを組み込むことによって生成されてもよい。]
[0064] ビアホール8は、層7から層4に、誘電体層3a、3bが延在する方向に対して垂直方向に、すなわち積層方向に延在する。ビアホールは、垂直な相互接続アクセス孔として、すなわち絶縁基板に貫入して基板の対向する2側面間に電気接続を設ける孔としても知られる。従って、ビアホール8は、導体層4と導体層7との間で誘電体層3a全体に貫入する連続する貫通孔の形態を有する。貫通孔は柱状構造を有し、円形、楕円形、正方形、長方形、六角形又は多角形の断面形状を有する筒状であってもよい。この貫通孔は、貫通孔の両端間に電気接続を設けるために少なくとも部分的に導体材料で充填される。導体材料は、貫通孔の内面にメッキされてもよく、又は貫通孔は導体材料で完全に充填されてもよい。ビアホールの反対側の両端は、2つの導体層4及び7に直接に電気的に接続される。ビアホール8の貫通孔は、打ち抜き又はレーザドリル加工によって製造されてもよい。現時点で、達成可能な最小直径は約80μmから100μmである。]
[0065] 構造がビアホール8に等しい4つの追加的なビアホール9は、導体層7から分離されて設けられる。ビアホール9はそれぞれ、層5から層4に、誘電体層3a、3bが延在する方向に対して垂直方向に、すなわち積層方向に延在する。これらは、積層構造3の対向する2つの側面に設けられる導体層6と共に、導体層4及び5間に良好な電気接続をもたらす。ビアホール8は、ビアホール9とは異なる直径を有することが可能である。]
[0066] 上述の構造は、ストリップライン伝送線路のように、一方の端で短絡され反対端で開路される(擬似)同軸伝送線路である。ビアホール8は、この(擬似)同軸伝送線路の第1の電気接続又は「内部導体」を構成し、導体層6及びビアホール9は組合せによってこの(擬似)同軸伝送線路の第2の電気接続又は「外部導体」を構成する。一方の端において、内部導体8及び外部導体6、9は導体層4の一部によって短絡され、それ故、この一部は短絡電極を構成する。反対端において、内部導体8及び外部導体6、9は、導体層5及び7間の積層構造3の誘電体層3bによって互いから電気絶縁される。図1a及び1cから明らかであるように、導体層7及び導体層5(又は、より具体的には、導体層7に重なる導体層5の部分5’)は集中定数型平行板キャパシタを形成し、(擬似)同軸伝送線路は、伝送線路の長さの短縮を達成するために、この集中定数型平行板キャパシタによりその開端で容量的に装荷される。従って、導体層7に重なる導体層5の部分5’と導体層7とはそれぞれ、第1及び第2のキャパシタ電極を構成する。図1aから図1cにおいては、共振器内部の電界及び磁界が矢印で示されている。] 図1a 図1c
[0067] (擬似)同軸伝送線路構造によれば、共振器2のキャパシタンス及びインダクタンス、さらには特性インピーダンスは特定のロケーション又は集中定数に集中されず、この共振器構造によって分散式に画定される。これまでに参照した共振器2のコンポーネント又は素子の材質、配置及びサイズは、(擬似)同軸伝送線路がλ/200からλ/5の伝送線路全体経路長さを有するように選択される。]
[0068] 誘電体層が延在する方向で延在するストリップライン伝送線路を有する従来技術による積層型共振器を水平共振器又は水平の伝送線路として指定するのであれば、図1aから図1cに示す共振器2を垂直共振器又は垂直の伝送線路と称することも可能である。] 図1a 図1c
[0069] 図2は、図1aから図1cに示す共振器デバイス1の変形例の断面平面図である(他の類似する図と同様に、説明を目的として層5及び層3bは除外してある。)。第2のキャパシタ電極層7は、任意の形状を有してもよい。しかしながら、この形状は中心に対して何らかの対称性を有することが好ましい。例えば、第2のキャパシタ電極層7は、円形形状又は図2に示す六角形形状を有してもよい。さらに、第1の電気接続又は内部導体は、図1aから図1cに示す実施形態の1つの内部導体8より多くを含んでもよい。図2には、平行する3つのビアホール8が三角形に配置されて示されている。このような複数のビアホール8は、(擬似)同軸伝送線路の全体的な有効内径に対する製造公差の影響を低減するという優位点をもたらし、それ故、この全体的な有効内径は、ビアホール8だけでなく、第1の電気接続又は内部導体を形成する複数のビアホール8の相対的な距離及び配置によっても画定される。しかしながら、有効内径の増大に起因して、誘導性は低減される。加えて、図2に示す共振器デバイス1はビアホール9を備えていない。むしろ、(擬似)同軸伝送線路の第2の電気接続又は外部導体は、単に外部導体層6によって構成される。] 図1a 図1c 図2
[0070] 図3aから図3cには、共振器デバイス1の別の好ましい実施形態が示されている。これは、図1aから図1cに示す実施形態に類似するものであるが、(図2に示す実施形態と同様に)ビアホール9は備えず、変形された電気接続又は内部導体を備える。積層構造3は、少なくとも3つの誘電体層3a、3b、3cを備える。さらに、短絡電極層4と第2のキャパシタ電極層7との間の距離全体に延在する単一のビアホール8の代わりに、図3aから図3cに示されている共振器デバイス1の共振器2は、互いに誘電体層が延在する方向に変位される2つの別々のビアホール8a及び8bを備える。これらのビアホール8a及び8bはそれぞれ、短絡電極層4と第2のキャパシタ電極層7との間の距離の一部のみを延在する。ビアホール8aは、積層方向に短絡電極層4から、短絡電極層4と第2のキャパシタ電極層7との間の積層構造3の誘電体層3aの表面上に設けられた導電性の相互接続層10まで延在する。ビアホール8bは、積層方向にこの相互接続層10から第2のキャパシタ電極層7まで延在する。従って、この場合、共振器2の第1の電気接続又は内部導体はビアホール8a、相互接続層10及びビアホール8bから成り、第1の電気接続又は内部導体は、相互接続層10によって電気的に接続される、それぞれがビアホール8a、8bの一方から成る2つのビアホールセクション11a、11bを備える。2つのビアホールセクション8a及び8bはそれぞれ、「垂直の」伝送線路セクションの一部を形成し、一方で、伝送線路全体の特性インピーダンスに、具体的にはインダクタンスにも寄与する相互接続層10は「水平の」伝送線路セクションの一部を形成する。] 図1a 図1c 図2 図3a 図3c
[0071] この構造は、単一のビアホールに比較すると、位置合わせされず相互接続層により相互に接続される複数のビアホールによって、所定の高さの共振器デバイスにおいてより大きいインダクタンス値を達成できるという優位点をもたらす。また、この構造は、例えばLTCC燃焼プロセスの間のセラミックの収縮に対する感受性がより低く、これにより、製造コストは下がり、誘電体材料の選択における柔軟性は増大する。さらに、この構造は、後に述べるように、設計上の柔軟性、及び複数の共振器2を共振器デバイス1内で結合する際の調節機能を高める。]
[0072] 図4a及び図4bには、図3aから図3cの実施形態の変形例が示されている。この変形例において、2つのビアホール8a、8bは相互接続層10の反対側の両面から反対方向では延在せず、相互接続層10の同一の表面から同一の方法で延在している。従って、第1の電気接続は相互接続層10で逆戻りし、又は折り畳まれ、それ故、インダクタンスを維持しながら、共振器デバイス1の全体高さを図3aから図3cに比較して低減することができる。この場合、単一の導体層4、5は短絡電極及び第1のキャパシタ電極の両方を形成し、後者は第2のキャパシタ電極層7に重なる部分5’になる。図3aから図3cに示す実施形態の第1のキャパシタ電極層5の位置を占める導体層28は、電気シールドとして機能する。] 図3a 図3c 図4a 図4b
[0073] 図5a及び図5bは、さらに複雑な折り畳み式の実施形態を示している。これらの図には、積層構造3の誘電体層が示されていない。これは、残りの図のほとんどについても同一のである。しかしながら、積層構造3がこれまでの図に示されているものと同一の構造を有することを理解されたい。図5a及び図5bの実施形態では、第2の電気接続は、短絡電極及び第1のキャパシタ電極及び導電性の環形状層10’の少なくとも一部を形成する導体層4、5から延在する8個のビアホール9を備える。第1の電気接続は、積層構造3の側面上の導体層6と、導体層28と、導体層28と第2のキャパシタ電極を構成する導体層7との間に延在する1つのビアホール8とを備える。図4a及び図4bの実施形態とは異なり、一方が第1の電気接続の一部であり他方が第2の電気接続の一部である2つのビアホールセクションが存在する。これらの2つのビアホールセクションは、共通の相互接続層10のみで相互接続されていない。むしろ、これらは層4、5の部分4’によって相互接続され、前記部分4’は短絡電極、層6及び層28を構成する。この場合、結果として生じる(擬似)同軸伝送線路は、その経路に沿って、第1の電気接続が外部導体として機能しかつ第2の電気接続が内部導体として機能する第1の部分と、第1の電気接続が内部導体として機能しかつ第2の電気接続が外部導体として機能する第2の部分とを備えることに留意されたい。第1の部分では、第1の電気接続の層6及びビアホール8が第2の電気接続のビアホール9を部分的に包囲し、第2の部分では、第2の電気接続のビアホール9が第1の電気接続のビアホール8を部分的に包囲する。従って、第1の電気接続は、その電気経路に沿って、第1の部分では環状に配置されたビアホール9の外部を延在し、次に逆戻りして第2の部分では環状に配置されたビアホール9の内部を延在する。さらに、全体構造は、図23a及び図23bに示されかつ後に詳述する実施形態に類似するインターデジタル型配置で配置される2つの共振器を備えるものとしても同じく十分に説明され得ることに留意されたい。] 図23a 図23b 図4a 図4b 図5a 図5b
[0074] 図6a、図6b及び図7a、図7bには、図3aから図3cの実施形態の他の2つの変形例が示されている。図6a、図6bにおいて、短絡電極層4に近接しているビアホールセクション11aは唯一のビアホール8aから成り、第2のキャパシタ電極層7に近接するビアホールセクション11bは、ビアホール8aに位置合わせされない平行する2つのビアホール8bから成る。既に述べたように、2つのビアホールセクション11a、11bのビアホール8a、8bは、導電性の相互接続層10によって電気的に接続される。ビアホールセクション11b内に分離された2つのビアホール8bが設けられることに起因して、(擬似)同軸伝送線路の有効内径は、このセクションにおいて、ビアホールセクション11a内の伝送線路の有効内径よりも増大される。その結果、SIR概念に関して上述の利点を達成することができる。さらに、1つのみでなく2つのビアホールが第2のキャパシタ電極層7に接触することに起因して、この電極における電流経路は短縮され、その結果、品質係数が高まる。当然ながら、ビアホール9を第2の電気接続の一部又は外部導体として使用する場合には、有効外径を変更することも可能である。] 図3a 図3c 図6a 図6b 図7a 図7b
[0075] 図7a及び図7bに示す共振器デバイスでは、2つのビアホールセクション11a、11bが置き換えられている。すなわち、短絡電極層4の近傍にあるビアホールセクション11aは平行する2つのビアホール8aから成り、第2のキャパシタ電極層7の近傍にあるビアホールセクション11bは、ビアホール8aに位置合わせされない唯一のビアホール8bから成る。この配置も同様に、品質係数の性能を高める。] 図7a 図7b
[0076] 図8a及び図8bには、図7a及び図7bの実施形態に類似する実施形態が示されている。唯一の相違は、ビアホールセクション11aが2つだけではなく8個のビアホール8aを備えることにあり、これらの8個のビアホール8aは導電性の相互接続層10に、その端に近い位置において、かつ単一のビアホール8bが接続される相互接続層10の中心を包囲する位置において接続される。この実施形態では、8個のビアホール8aによって包囲される空きスペースが使用されないことは明らかである。図5a及び図5bを参照して上述のように、この空きスペースは共振器の折り畳み配置を実現するために使用される場合もあり、これにより、同軸伝送線路の所定のインダクタンスに対する共振器デバイス1の高さが低減される。] 図5a 図5b 図7a 図7b 図8a 図8b
[0077] 図9には、図1aから図1cに示す共振器デバイス1を、内部導体が物理的変数の異なる2つの異なるセクションを備えるように変形するさらなる可能性が示されている。この場合、第1の電気接続又は内部導体は単一のビアホール8から成る。しかしながら、ビアホール8は誘電体材料による2つの領域3a及び3bに貫入し、これらの領域3a及び3b内の誘電体材料は異なる誘電定数を有する。それ故、個々の垂直伝送線路セクションのインピーダンスは互いに異なる。領域3a、3bのそれぞれは、例えば誘電体シートの形式である唯一の誘電体層を備えても、複数の誘電体層を備えてもよい。ビアホール8の領域3aに貫入するセクションは第1のビアホールセクション8aであり、ビアホール8の領域3bに貫入するセクションは第2のビアホールセクションである。SIR概念に対する上述の利点を達成するため、領域3a内のより高いインピーダンス値を取得するには、領域3a内の誘電定数が領域3b内より低値であるべきである。当然ながら、図9の配置は、図3aから図8bに示されている装置と組み合わされてもよい。] 図1a 図1c 図3a 図8b 図9
[0078] また、本発明の共振器デバイス1は、有利には、共通の積層構造又は本体3内に上述の共振器2のうちの2つ又はそれ以上を含んでもよい。このような複数の共振器2は、容量結合かつ/又は誘導結合されて帯域通過フィルタ等のRFデバイスを形成する。]
[0079] 図10a及び図10bには、共通の立方形誘電積層構造又は本体3内に2つの共振器2を含む共振器デバイス1の一実施形態が図示されている。2つの共振器2のそれぞれの構造は、一般に、図1aから図1cに示されている共振器デバイスの単一の共振器2と同一である。図から分かるように、短絡電極層4は2つの共振器2に共通であって両方の短絡電極を形成するものであり、1つしか存在しない。同様に、第1のキャパシタ電極層5も2つの共振器2に共通であって1つしか存在しない。層5の別々の部分5’は、個々の2つの第1のキャパシタ電極を構成する。さらに、2つの共振器の第2の電気接続又は外部導体は、積層構造3の対向する2側面上に設けられる2つの共通の導体層6によって形成される。しかしながら、2つの共振器2は別々のビアホール8及び別々の第2のキャパシタ電極層7を有し、該別々の第2のキャパシタ電極層7はそれぞれ2つの第2のキャパシタ電極のうちの一方を構成する。これらの2つの共振器2は、間に誘導結合を達成するために互いに十分に近接して配置される。結合の強さは、2つの第2のキャパシタ電極層7間の距離を維持しながら2つのビアホール8間の距離を変更することによって設定されることが可能である。図10a及び図10bにおいて、2つのビアホール8は、より強い誘導結合を達成するために、個々の第2のキャパシタ電極層7の中心に位置づけられるビアホールに比べてより少ない距離で配置されている。] 図10a 図10b 図1a 図1c
[0080] 図11a及び図11bには、図10a及び図10bに示す共振器2が図3aから図3cに示されていて各セクション内に単一のビアホール8a、8bを有する2つの伝送線路セクション11a、11bを有し、前記ビアホール8a、8bが導電性の相互接続層10によって相互接続されている共振器2によって置き換えられる、類似の構造が示されている。個々のビアホールセクションは、所望される結合を達成するように互いに相対的に配置されてもよいことから、結合の柔軟性が向上することは明らかである。] 図10a 図10b 図11a 図11b 図3a 図3c
[0081] 図12a及び図12bは、図3aから図3cの共振器2が直線沿いに4つ配置されるバージョンを示す。内側の2つの共振器は、ビアホール8bがビアホールセクション11bの領域において強い相互的な誘導結合を達成するために互いに近接するように配置され、外側の2つの共振器2は、これらのビアホール8aがビアホールセクション11aの領域において強い相互的な誘導結合を達成するために個々の隣接する共振器2のビアホール8aに近接するように配置される。このようにして隣接する共振器2間の相互結合を調整することは、個々の共振器のインダクタンス値にも影響を与えるが、この影響は、個々のキャパシタを適切に変更することによって補償されなければならないことに留意されたい。さらに、図12a及び図12bは、外側の2つの共振器2と個々の入力/出力結合側面電極13との個々の第2のキャパシタ電極層7の延設部12による直接誘導結合も示している。従って、図12a及び図12bは、鏡面対称を有する4ポールフィルタデバイスを示す。] 図12a 図12b 図3a 図3c
[0082] 図13a及び図13bには、類似する構造の3ポールフィルタデバイスが示されている。この実施形態では、図3aから図3cの3つの共振器2が、ビアホールセクション11aの領域において、すなわち短絡電極層4に近接して、強い相互的な誘導結合を達成するためにこれらのビアホール8aがこれらのビアホール8bよりも互いに近接するように配置される。ビアホールセクション11bの領域では、3つの共振器2間の相互結合が、3つの第2のキャパシタ電極層7の下に位置づけられる追加的な導体層19及び23を設けることによって強化される。図24a、図24b及び図28a、図28bを参照して後に詳述するように、2つの層19はそれぞれ隣接する2つの共振器間に容量結合をもたらし、層23は外側の2つの共振器間に容量結合をもたらす。ビアホールセクション11aにおける相互的な誘導結合は、伝送ゼロを制御するために、ビアホールセクション11bにおける容量結合と併せて使用されてもよい。第1の電気接続の、中央の共振器の相互接続層10によって準備される部分の長さは、外側の2つの共振器の相互接続層10によって準備される対応する長さと同一のであっても、異なってもよい。両図から分かるように、ビアホール8bは、長方形である個々の第2のキャパシタ電極層7に中心からオフセットされて接続される。これは、容量結合をもたらす層19、23のためにより多くのスペースが残されるという優位点を有するが、その理由は、製造設計規則に起因して、これらの層はビアホール8bから十分に分離されなければならないことにある。さらに、第1の電気接続の、相互接続層により準備される部分の長さは、誘導性をさらに増大するために延長されることが可能である。最後に、ビアホール8bのオフセットされた配置に起因して、ビアホール8aがその一部である伝送線路セクションにおけるインピーダンスは、ビアホール8bがその一部である伝送線路セクションにおけるインピーダンスより高く、これにより、SIR概念の優位点がもたらされ、同時に負荷キャパシタが実現される。] 図13a 図13b 図24a 図24b 図28a 図28b 図3a 図3c
[0083] また、2つの共振器2間の誘導結合は、短絡電極層4から第1のキャパシタ電極層5まで延在し2つの共振器2間に設けられる1つ又は複数の追加的なビアホール14(図14a及び図14b参照)によって作用又は調節されてもよい。これらのビアホール14は、誘導結合を低減する。] 図14a 図14b
[0084] 2つの共振器2間の誘導結合を増大させるさらなる可能性は、2つの共振器2間に結合ループを設けることにある。図15a及び図15bに示すように、このような結合ループは、短絡電極層4から延在するが第1のキャパシタ電極層5には至らない別個の2つの追加的なビアホール15から成ってもよい。互いに分離されて平行に積層方向で延在するこれらの2つのビアホール15と、短絡電極層4とは反対側のこれらの端は、誘電体層のうちの1つの表面部分上に設けられる追加的な導電性の相互接続層16によって電気的に相互接続される。図16a及び図16bに描かれている変形例では、結合ループの2つのビアホール15が、2つの共振器2の第1の電気接続又は内部導体のビアホール8の部分によって形成される。この方法では、誘導結合をさらに増大することができる。さらに大きい増大を達成するためには、ビアホール8全体を結合ループのビアホール15として利用することも可能であり、この場合、2つの第2のキャパシタ電極層7は結合ループの相互接続層16によって電気的に相互接続される。図17a及び図17bには、このような配置が示されている。また、同様の配置は、図5a及び図5bを参照して上述のタイプの2つの隣接する共振器2を結合するために使用されてもよい。対応する共振器デバイス1は、図18a及び図18bに示されている。この実施形態において、相互接続層16は、折り畳まれた第1の電気接続又は内部導体の一部をバイパスすることに留意されたい。] 図15a 図15b 図16a 図16b 図17a 図17b 図18a 図18b 図5a 図5b
[0085] さらに、図19a及び図19bに示すように、全体的なカップリング値は、結合ループを一方のビアホール15が相互接続層16から第1のキャパシタ電極層5まで延在して、対応する誘導結合の符号が変わる結果となるように配置することによって低減されてもよい。結合ループ15、16は2つの共振器の同軸伝送線路の第2の電気接続又は外部導体の一部も形成すること、及び2つのビアホール15は2つのビアホール8のそれぞれから異なる距離を有することに起因して、伝送線路が、図3aから図3cに示す共振器デバイス1の共振器2に酷似するステップインピーダンスを有することに留意しなければならない。図3aから図3cにおいて、この効果は、第1の電気接続の2つのビアホール8a、8bを第2の電気接続の素子から異なる距離に設けることによって達成されるが、図19a及び図19bでは、この効果は反対の方法で達成される。同様にして、この同一の効果は、図14a及び図14bの実施形態の場合のように、短絡電極層4から第1のキャパシタ電極層5まで延在し2つの共振器2間に設けられる1つ又は複数の追加的なビアホール14を使用して2つの共振器2間の誘導結合に作用する、又はこれを調整する際に実現されてもよい。図20a及び図20bに示すこの例では、ビアホール14は、ビアホール14a、ビアホール14b及び共通の相互接続層14cによって、図19a及び図19bの素子15、16に類似して構成される。さらに、この実施形態では、2つの共振器2のインターデジタル型配置の実装によって小型化が促進される。このようなインターデジタル型配置については、図23a及び図23bを参照して後述する。] 図14a 図14b 図19a 図19b 図20a 図20b 図23a 図23b 図3a 図3c
[0086] 図21a及び図21bに示すように、2つの共振器2間の誘導結合の増大は、第1の電気接続又は2つの共振器2のビアホール8のパーツを組み合わせることによっても達成されることが可能である。結果として生じる構造は、図6a及び図6bに示す単一の共振器構造と同等であるが、2つの共振器2用に2つの別個の第2のキャパシタ電極層7が設けられる点において異なる。] 図21a 図21b 図6a 図6b
[0087] 図22a及び図22bには、2つの共振器2間の誘導結合に作用する別の可能性が示されている。2つの共振器2の間には、空洞共振器の分野で既知である同調ねじに類似する調節素子が設けられる。この調節素子は、第1のキャパシタ電極層5から積層方向で導体材料の層18まで延在するビアホール17を備え、前記層18は、誘電体層のうちの1つの表面部分上に短絡電極層4に平行に、かつ短絡電極層4から分離された関係性で配置される。この素子17、18は、誘導結合を増大させる働きをする。導体層18の表面積が増大すると誘導結合が変化し、結果的に、あるポイントで素子17、18が共振を開始することに留意されたい。この場合、素子17、18は、層4及び層5の役割が交換される第3の共振器2を構成する。図23a及び図23bに示すこの配置は、3つの垂直共振器によるインターデジタル型配置である。異なる共振器に対する2つの層4、5の異なる役割を指示するために、これらの層を「4、5」で示す。この場合、図23aの下端に示されている層4、5は、2つの最外共振器の短絡電極層4及び中央の共振器の第1のキャパシタ電極層5であり、図23aの上端に示されている層4、5は、中央の共振器の短絡電極層4及び2つの最外共振器の第1のキャパシタ電極層5であることは理解される。] 図22a 図22b 図23a 図23b
[0088] また、隣接する2つの共振器2を容量的に結合することも可能である。図24a及び図24bに示すように、これは、導電性の結合キャパシタ層19を2つの共振器2の第2のキャパシタ電極層7の一部の下に、これらに重なって設けることにより達成されてもよい。層19と2つの第2のキャパシタ電極層7の個々の部分とが重なる領域は、平行する2つの平板結合キャパシタを形成する。これらが直列に接続されることに起因して、2つの結合キャパシタが等しいキャパシタンスを有していれば、結合キャパシタ全体は僅かに前記キャパシタンスの半分を有する。従って、図25a及び図25bに示す代替配置において、層19は、実質的に1つの結合キャパシタのみが第2のキャパシタ電極層7と共働して形成され、この結合キャパシタがビアホール20によりもう一方の共振器2のキャパシタに短絡されるように成形されている。それでもなお、図25a及び図25bの配置は、製造公差に関して2つの優位点を有する。第1に、平行する2つの平板結合キャパシタの高さ又はサイズが変異しても、この変異の効果は結合キャパシタ全体の半分にしか寄与しない。第2に、両方の結合キャパシタが同一のキャパシタンスを有することが意図されていれば、合計キャパシタンスが1/2×C×[1−(ΔC/C)2]によって与えられること、すなわち、偏差の一次項ΔC/Cは相殺し合うことに起因して、それぞれ+ΔC及びΔCのキャパシタンス変化に繋がる誘電体シートが延在する方向での層19のアライメント誤差はほとんど影響を与えない。] 図24a 図24b 図25a 図25b
[0089] 図26a及び図26bには、図25a及び図25bに示す実施形態の変形例が示されている。この例では、ビアホール20は備えず、層19が2つの共振器2の一方の第2のキャパシタ電極層7に直接に接続される、又はその一部を形成する。従って、2つのキャパシタ電極層7は、積層方向の異なる位置に配置されなければならない。層19を備える共振器2のキャパシタのサイズを最小限に抑えるために、第1のキャパシタ電極層5と個々の第2のキャパシタ電極層7との間に配置されかつ複数のビアホール21を介して第1のキャパシタ電極層5に、任意選択として側面層6に接続される追加的な接地面22が導入される。この例において、第1のキャパシタ電極は層22によって構成され、第2のキャパシタ電極は層22と重なり合う層7の部分7’によって構成されることに留意されたい。] 図25a 図25b 図26a 図26b
[0090] また、単一の結合キャパシタによる容量結合は、2つの別々の結合キャパシタ層19を積層方向で分離された関係性で、かつ部分的に重なり合う関係性で設け、これらの2つの層19のそれぞれを2つの共振器のビアホール8の異なる1つに電気的に接続することによって達成されてもよい。図27a及び図27bに示す有利なバージョンでは、2つの層19は、対応する層19のミスアライメントに起因する結合キャパシタ値の変化を最小限に抑えるために異なるサイズを有する。] 図27a 図27b
[0091] 図28a及び図28bは、3ポール帯域通過フィルタを形成するために、図1aから図1cの共振器2が3つ直線に沿って配置され、図24a及び図24bを参照して上述の手法を使用して容量的に結合されるバージョンを示す。図12a及び図12bと同様に、図28a及び図28bは、外側の2つの共振器2と個々の入力/出力結合側面電極13との、個々の第2のキャパシタ電極層7の入力/出力結合キャパシタ層12による直接容量結合を示す。これらのポートのための接触パッドは、任意の従来方法で実現されてもよいが、図28a及び図28bでは、接触パッドは側壁において実現される。隣接する共振器2同士は、対応する結合キャパシタ層19によって容量結合される。さらに、外側の2つの共振器2間の容量性クロス結合は、2つの層19の下に、前記2つの層19から分離されかつ前記2つの層19と部分的に重なって設けられる追加的なクロス結合キャパシタ層23によって達成される。図29には、このフィルタの等価回路図が描かれている。平行する平板結合キャパシタが、要求されるクロス結合キャパシタの実質的に8倍の大きさでなければならないことは計算で求めることができる。クロス結合値は一般に小値であることから、これは、より正確な値を達成する上での優位点と見なされる場合もある。] 図12a 図12b 図1a 図1c 図24a 図24b 図28a 図28b 図29
[0092] 図30a及び図30bは、図1aから図1cの共振器2が4つ、長方形又は実質的に正方形の形状で配置されるバージョンを示す。これらの共振器2aから2dは、4ポール帯域通過フィルタを形成するために、図24a、図24b及び図25a、図25bを参照して上述の手法の組合せを使用して容量的に結合される。図28a及び図28bと同様に、図30a及び図30bは、外側の2つの共振器2a及び2dと、個々の入力/出力結合側面電極13との、個々の第2のキャパシタ電極層7の入力/出力結合キャパシタ層12による直接容量結合を示す。正規経路における隣接する共振器2a、2b及び2b、2c及び2c、2dのペアは、対応する結合キャパシタ層19のみによって(図24a及び図24b参照)、又はビアホール20及び結合キャパシタ層19の対応する組合せによって(図25a及び図25b参照)容量結合される。2つの共振器2b及び2cのビアホール8及び2つの共振器2a及び2dのビアホール8の互いの距離は、2つの共振器2a及び2bのビアホール8及び2つの共振器2c及び2dのビアホール8よりも遙かに短い。これにより、クロス結合のために、2つの共振器2b及び2c間、及び2つの共振器2a及び2d間に比較的強い相互的な誘導結合が存在し、2つの共振器2b及び2c間の誘導結合は容量結合と共に追加的な伝送ゼロを生成する。さらに、クロス結合は、2つの共振器2a及び2dを容量結合する結合キャパシタ層19によって実現される。このクロス結合は、容量的及び誘導的寄与によって制御されることも可能である。容量的なメイン結合を有するカスケード型4組配置の所定の例の場合、誘導クロス結合は、通過帯域の上下に1つずつ2つの伝送ゼロを生成することになる。クロス結合への追加的な容量的寄与に起因して、通過帯域より上の伝送ゼロを抑制することが可能である。] 図1a 図1c 図24a 図24b 図25a 図25b 図28a 図28b 図30a 図30b
[0093] 図31から図33は、容量結合された3つの共振器2によるカスケード式トリプレットを有する帯域通過フィルタの別の実施形態を示す。図31はこのフィルタを平面図で示し、図32は略三次元図を示し、図33はフィルタを分解図で示している。図31から分かるように、3つの共振器2はそれぞれ2つのビアホール8を有し、三角形構造に配置されている。図31の最左及び最右に示されている2つの共振器は、個々の共振器の第2のキャパシタ電極層7から共振器デバイス1の底面に設けられる接触パッド27まで延在するビアホール26を備える誘導性の入力/出力結合装置25と結合される。これらの2つの共振器2はそれぞれ、導電性の結合キャパシタ層19によって図31の上端部に示されている共振器2に別々に容量結合され、隣接する共振器2のビアホール8間の狭い距離によってこの共振器2に誘導結合される。さらに、入力/出力結合装置25に結合される2つの共振器2間の容量性クロス結合は、導電性のクロス結合キャパシタ層23によって提供される。これらの2つの共振器2間の誘導クロス結合を抑制する、又は少なくとも低減するために、2つの共振器2間には、短絡電極層4から第1のキャパシタ電極層5まで延在する4つのビアホール14が配置される。積層構造内部には、クロス結合キャパシタ層23の下で終わらなければならないビアホール14を接地するために、追加的な導体層24が設けられる。] 図31 図32 図33
[0094] 図33から分かるように、このフィルタは、様々なビアホールを積層状態で提供するために、貫通孔がレーザドリル加工され又は打ち抜かれて導体材料でメッキされた後に互いに積層される6つの誘電体層を備える。これらの誘電体層の適切な表面部分上には、様々な導体層が、これらが積層構造の内側に配置されるか外側に配置されるかに依存して積層加工の前又は積層加工に続いてプリントされる。本発明の全ての実施形態の導体層は、有利にはこの方法で製造されてもよい。] 図33
[0095] 図33において、最下から2つの誘電体層上にはプリントされる導体がないことから、原則的には、最下から3つ分の誘電体層が組み合わされて1つの層にされることも可能である点に留意されたい。これは、個々の共振器の性能が低下する可能性に繋がる個々の層内のビアホール間のアライメント誤差を回避する働きをする可能性もある。しかしながら、有利なレーザドリル加工方法を使用して様々な貫通孔を製造することが望ましい場合は、誘電体層の厚さは制限される。] 図33
[0096] 有利には、3つの(クロス)結合キャパシタ層19、23は、同一の誘電体層の同一の表面上に配置される。従来技術による水平に延在するストリップライン積層型共振器を使用する類似配置の場合、結合層及びストリップラインは異なる層上に置かれなければならなくなるが、これは、層間のミスアライメントに起因して離調をより強くする。]
[0097] 図34a、図34b、図35及び図36は、図31から図33に示す容量結合された3つの共振器2によるカスケード式トリプレットを有する帯域通過フィルタの変形された実施形態を示す。図34a及び図34bはこのフィルタを平面図で示し、図35は略三次元図を示し、図36はフィルタを分解図で示している。図34a及び図34bから分かるように、この場合も3つの共振器2はそれぞれ2つのビアホール8を有し、三角形構造に配置されている。図34a及び図34bの最左及び最右に示されている2つの共振器は誘導性の入力/出力結合装置25と結合され、前記入力/出力結合装置25は、図34aでは共振器デバイス1の底面上に設けられる個々の接触パッド27から上に中間導体層30aまで延在するビアホール26aと、前記層30aと、図34aでは層30bから上にかつビアホール26aからオフセットされて別の中間導体層30bまで延在するビアホール26bと、前記層30bと、図34aでは層30bから下に個々の共振器2の第2のキャパシタ電極層7まで延在するビアホール26cとを備える。この入力/出力結合装置25は、入力/出力結合度の調節に関して、図31から図33に示す実施形態の入力/出力結合装置25よりも大きい自由度を与える結合ループを構成する。例えば、結合度は、個々の共振器2のビアホール26bとビアホール8との距離を変更することによって、かつ/又はビアホール26b及び26cの長さを変更することによって調節されてもよい。] 図31 図33 図34a 図34b 図35 図36
[0098] 図34a及び図34bの最左及び最右に示されている2つの共振器2はそれぞれ、この場合もやはり導電性の結合キャパシタ層19によって図34bの上端部に示されている共振器2に別々に容量結合され、隣接する共振器2のビアホール8間の狭い距離によってこの共振器2に誘導結合される。図31から図33に示す実施形態とは異なり、この容量結合は、図25a及び図25bに示されているような、2つの共振器のうちの一方の第2のキャパシタ電極層7と結合キャパシタ層19との間に接続される追加的なビアホール20を備える配置によって実現される。図25a及び図25bに対する変形として、結合キャパシタ層19のサイズは、これが図34bの最上部に示されている共振器2の第2のキャパシタ電極層7の上端を超えて延在するように選択される。これは、アライメント公差の補償に備えるものである。さらに、入力/出力結合装置25に結合される2つの共振器2間の容量性クロス結合は、導電性のクロス結合キャパシタ層23によって提供される。これらの2つの共振器2間の誘導クロス結合を抑制する、又は少なくとも低減するために、これらの2つの共振器2間には、短絡電極層4から第1のキャパシタ電極層5まで延在する3つのビアホール14が配置される。] 図25a 図25b 図31 図33 図34a 図34b
[0099] 図36から分かるように、このフィルタもやはり、様々なビアホールを積層状態で提供するために、貫通孔がレーザドリル加工され又は打ち抜かれて導体材料でメッキされた後に互いに積層される6つの誘電体層を備える。これらの誘電体層の適切な表面部分上には、様々な導体層が、これらが積層構造の内側に配置されるか外側に配置されるかに依存して積層加工の前又は積層加工に続いてプリントされる。] 図36
[0100] 一般に、マルチプルデバイスは、単一の積層構造に製造されて、例えば側面電極6の製造に先行してカットされることも可能である。LTCC側面電極の場合、プリントは個々のデバイスの焼結後に実行される。]
[0101] 本発明による共振器は全て、適切な結合メカニズムを適用することにより、水平に延在する積層型ストリップライン共振器等の他のタイプの共振器に結合されてもよいことに留意されたい。]
[0102] 上述の実施形態では、個々の共振器の伝送線路における2端部の一方の容量装荷は、第1のキャパシタ電極、第2のキャパシタ電極及びこれらの間に配置される誘電体材料により形成されるキャパシタのみによって実行されている。一般に、第1の電気接続に電気的に接続される1つ又は複数の追加的なキャパシタ電極、及び/又は第2の電気接続に電気的に接続される1つ又は複数の追加的なキャパシタ電極を設けることによって、キャパシタンスをさらに高めることも可能であり、また有利である場合があり、前記追加的なキャパシタ電極は、これらが第1のキャパシタ電極及び第2のキャパシタ電極と共に多層キャパシタ、すなわち分離された2つの「平板」だけでなく少なくとも3つのこのような分離された「平板」を備えるキャパシタ、を形成するように、第1のキャパシタ電極及び第2のキャパシタ電極から積層方向で分離して配置される。]
[0103] 図37a及び図37bには、伝送線路の容量装荷のためのこのような多層キャパシタを含む例示的な実施形態が示されている。この実施形態は図1aから図1cに示す実施形態にかなり類似しているが、第2のキャパシタ電極7の第1のキャパシタ電極5’とは反対側に配置される追加的なキャパシタ電極31a、31b、32、33a、33bを含む。追加的なキャパシタ電極31a、31bは、誘電体層のうちの少なくとも1つによって第2のキャパシタ電極7から分離され、誘電体層のうちの1つの表面上に層として設けられる導体材料による(誘電体層が延在する方向に)分離された2つの部分31a、31bを備える。各部分31a及び31bは、第2のキャパシタ電極7と部分的に重なるように、第2の電気接続の一部である横方向に配置された層6に接続されかつ前記層6から延在する。追加的なキャパシタ電極32は、誘電体層のうちの少なくとも1つによって追加的なキャパシタ電極31a、31bから分離され、誘電体層のうちの1つの表面上に導体材料の層として設けられる。電極32は、第1の電気接続のビアホール8に電気的に接続されかつ前記ビアホール8から延在する。追加的なキャパシタ電極33a、33bは、誘電体層のうちの少なくとも1つによって追加的なキャパシタ電極32から分離され、電極31a、31bのように、誘電体層のうちの1つの表面上に層として設けられる導体材料による(誘電体層が延在する方向に)分離された2つの部分33a、33bを備える。各部分33a及び33bは、追加的なキャパシタ電極32と部分的に重なるように、第2の電気接続の一部である横方向に配置された層6に接続されかつ前記層6から延在する。] 図1a 図1c 図37a 図37b
[0104] この例では、第1のキャパシタ電極層5における、事実上の第1のキャパシタ電極5’(第2のキャパシタ電極7と重なり合う部分)から外側の部分もキャパシタンス値に寄与する場合があることに留意されたい。これは、層31a、31b、32、33a、33bにおける直近の層と重ならない部分についても同様である。さらに、一般に、唯一の追加的なキャパシタ電極(電極31a/31b等)、2つのみの追加的なキャパシタ電極(電極31a/31b、32等)又は図37a及び図37bの例示的実施形態の3つの追加的なキャパシタ電極より多くを設けることが可能である点に留意されたい。さらに、当然ながら、直前に述べた追加的なキャパシタ電極の代わりに、もしくはこれらに追加して、第1のキャパシタ電極5’の第2のキャパシタ電極7とは反対の側面に1つ又は複数の追加的なキャパシタ電極を設けることも可能である。好ましくは、これらの追加的なキャパシタ電極は、これらが第1及び第2のキャパシタ電極5’、7と共に、キャパシタ電極が第1の電気接続及び第2の電気接続にそれぞれ交互に電気的に接続される多層キャパシタを形成するように配置される。] 図37a 図37b
[0105] 上述の実施形態では、第2のキャパシタ電極は常に、短絡電極から始まる伝送線路の経路を辿る際には第1のキャパシタ電極より前に位置づけられていた。しかしながら、一般に、第2のキャパシタ電極は第1のキャパシタ電極の後に位置づけられることも可能である。これらの場合、第1の電気接続は第1のキャパシタ電極の周りを、又は第1のキャパシタ電極を介して延在する。図38a及び図38bには、このような配置の例示的実施形態が示されている。この実施形態において、第1のキャパシタ電極層5は、それぞれが積層配置の反対の両側面における側面層6の一方に電気的に接続されかつ前記側面層6から延在する2つの別々の部分5a、5bで設けられ、それ故、部分5a、5b間に間隙が残される。第1の電気接続のビアホール8はこの間隙を介して延在し、第2のキャパシタ電極層7は、第1のキャパシタ電極層5が積層方向で短絡電極層4と第2のキャパシタ電極層7との間に置かれるように配置される。この場合、キャパシタンスが層部分5aと第2のキャパシタ電極層7、及び層部分5bと第2のキャパシタ電極層7’の2つの別々の重なった部位によって決定されることに留意されたい。言い換えれば、この共振器2は、第1のキャパシタ電極5a’及び第2のキャパシタ電極7a’を備える第1のキャパシタと、第1のキャパシタ電極5b’及び第2のキャパシタ電極7b’を備える第2のキャパシタとを有するものとして見なされる可能性もある。部分5a’、5b’は、複数部分から成る単一の第1のキャパシタ電極5’として見なされる可能性もあり、部分7a’、7b’は、複数部分から成る単一の第2のキャパシタ電極7’として見なされる可能性もある。] 図38a 図38b
[0106] 図39a及び図39bには、図38a及び図38bに示す実施形態の変形例が示されている。この実施形態では、第1のキャパシタ電極層5は2つの別々の部分ではなく、積層配置の反対の両側面上の対向する2つの側面層6に電気的に接続され、前記2つの側面層6から延在する連続した層として設けられる。第1の電気接続のビアホール8は、第1のキャパシタ電極層5内に設けられる孔34を介して延在する。この場合も、第2のキャパシタ電極層7は、第1のキャパシタ電極層5が積層方向で短絡電極層4と第2のキャパシタ電極層7との間に置かれるように配置される。従来通り、第1のキャパシタ電極5’及び第2のキャパシタ電極7’は、層5と層7との間の重なり合う領域によって決定される。] 図38a 図38b 図39a 図39b
[0107] 図38a、図38b、図39a及び図39bに示す実施形態では、第2のキャパシタ電極層7が積層配置の端面のうちの1つに配置されて示され、かつその端面全体を覆わないものとして示されている。このような配置の1つの欠点は、積層配置のこの側面にシールドが存在しないことにある。] 図38a 図38b 図39a 図39b
[0108] 図37a、図37b、図38a、図38b、図39a及び図39bに示す類の、隣接する2つの共振器を容量結合する可能性のある結合電極の配置に関しては、以下に留意すべきである。図38a、図38b、図39a及び図39bでは、このような結合電極層は、第2のキャパシタ電極の第1のキャパシタ電極とは反対側の側面に配置される可能性もあり、図37a、図37b、図38a及び図38bでは、このような結合電極が同一の誘電体層表面上の第1のキャパシタ電極層5の2つの部分5a、5b間の間隙に、かつ/又は同一の個々の誘電体層表面上の追加的なキャパシタ電極層31a、31b、33a、33bのうちの1つ又はそれ以上のそれぞれ2つの部分31a、31b間及び33a、33b間の間隙に配置される可能性もある。後者の配置による結合電極は、それぞれ第1のキャパシタ電極層5及び追加的なキャパシタ電極層31a、31b、33a、33bの一部であると見なされる可能性もあり、この場合、第1のキャパシタ電極層5及び追加的なキャパシタ電極層31a、31b、33a、33bは少なくとも3つの別々の部分を含む。] 図37a 図37b 図38a 図38b 図39a 図39b
[0109] 一般に、場合によっては、第1及び第2の電気接続を、第1の電気接続がビアホールを備えず、上述の層6に類似する導体材料の外層として設けられ、代わりに第2の電気接続が上述のタイプのビアホールを備える、又は前記ビアホールから成るように構成することも可能であり、有利である場合がある。]
权利要求:

請求項1
複数の誘電体層(3a、3b、3c)と、短絡電極(4、4’)、第1のキャパシタ電極(5’)及び第2のキャパシタ電極(7)を備える少なくとも1つの共振器(2)とを含み、積層された複数の層による積層構造を有する共振器デバイスであって、各電極(4、4’、5’、7)は、前記誘電体層(3a、3b、3c)のうちの1つの表面に設けられる導体材料の層(4、5、7)の少なくとも一部(4’、5’、7)を備え、前記各共振器(2)において、積層方向において、前記第2のキャパシタ電極(7)は前記短絡電極(4、4’)から前記誘電体層(3a、3b、3c)の少なくとも1つによって分離され、かつ前記第2のキャパシタ電極(7)は前記第1のキャパシタ電極(5’)から前記誘電体層(3a、3b、3c)の少なくとも1つによって分離されるように、前記第2のキャパシタ電極(7)は前記短絡電極(4、4’)及び第1のキャパシタ電極(5’)から分離して配置され、前記短絡電極(4、4’)及び前記第2のキャパシタ電極(7)は、前記誘電体層(3a、3b、3c)のうちの1つ又はそれ以上に貫入しかつ少なくとも部分的に導体材料で充填されて貫通孔の両端間に電気接続を設ける連続する貫通孔の形式である少なくとも1つのビアホール(8、8a、8b)を備える第1の電気接続によって電気的に相互接続され、前記ビアホール(8、8a、8b)のうちの少なくとも1つは前記短絡電極(4、4’)及び/又は前記第2のキャパシタ電極(7)から延在し、かつ前記短絡電極(4、4’)及び/又は前記第2のキャパシタ電極(7)に直接に電気的に接続され、前記短絡電極(4)及び前記第1のキャパシタ電極層(5)は、前記第1の電気接続とは異なる第2の電気接続によって電気的に相互接続され、これにより、前記第1及び第2の電気接続及び、当該前記第1及び第2の電気接続の間の前記誘電体材料(3)は、1/200から1/5までの全体長さの伝送線路経路を有し、前記短絡電極(4、4’)と前記第2のキャパシタ電極(7)との間を延在し、一方の端で前記短絡電極(4、4’)により短絡される、伝送線路を形成し、前記共振器(2)のうちの少なくとも1つにおいて、前記第1の電気接続は、前記第1の電気接続の電気経路に沿って重なり合わない第1のビアホールセクション(11a)と第2のビアホールセクション(11b)とを備え、前記第1のビアホールセクション(11a)は、前記第1の電気接続の電気経路に沿って前記短絡電極(4、4’)の近傍に配置され、前記第2のビアホールセクション(11b)は、前記第1の電気接続の電気経路に沿って前記第2のキャパシタ電極(7)の近傍に配置され、前記第1のビアホールセクション(11a)及び前記第2のビアホールセクション(11b)のビアホール(8a、8b)はそれぞれ、前記誘電体層のうちの1つ(3a)の表面に導体材料の層として、又は当該層の少なくとも一部として設けられる共通の相互接続層(10)において終端しかつ前記共通の相互接続層(10)によって電気的に相互接続され、前記第1のビアホールセクション(11a)は、前記第2のビアホールセクション(11b)より少ない、又は多いビアホール(8a)から成り、前記第1のビアホールセクション(11a)のビアホール(8a)は同一の誘電体層(3a)に貫入し、前記第2のビアホールセクション(11b)のビアホール(8b)は同一の誘電体層(3b)に貫入する共振器デバイス。
請求項2
前記共振器(2)のうちの少なくとも1つにおいて、前記第2のキャパシタ電極(7)は前記短絡電極(4、4’)と前記第1のキャパシタ電極(5’)との間に配置され、前記第1の電気接続は前記短絡電極(4、4’)と前記第2のキャパシタ電極(7)との間に配置され、前記第1の電気接続の少なくとも1つのビアホール(8、8a、8b)は、前記短絡電極(4、4’)と前記第2のキャパシタ電極(7)との間で前記誘電体層(3a、3b、3c)のうちの1つ又はそれ以上に貫入する請求項1記載の共振器デバイス。
請求項3
前記共振器(2)のうちの少なくとも1つにおいて、前記第1のキャパシタ電極(5’)は前記短絡電極(4、4’)と前記第2のキャパシタ電極(7)との間に配置され、前記第1の電気接続は前記短絡電極(4、4’)と前記第2のキャパシタ電極(7)との間に配置され、前記第1の電気接続の少なくとも1つのビアホール(8、8a、8b)は、前記短絡電極(4、4’)と前記第2のキャパシタ電極(7)との間で前記誘電体層(3a、3b、3c)のうちの1つ又はそれ以上に貫入する請求項1又は2記載の共振器デバイス。
請求項4
前記共振器(2)のうちの少なくとも1つにおいて、前記第2の電気接続は前記積層配置の少なくとも1つの側面に導体材料の層(6)を備え、前記層(6)は前記個々の短絡電極(4、4’)及び前記個々の第1のキャパシタ電極(5’)の両方に電気的に接続され、かつ/又は連続する貫通孔の形式である少なくとも1つのビアホール(9)は前記誘電体層(3a、3b、3c)のうちの1つ又はそれ以上に貫入しかつ少なくとも部分的に導体材料で充填されて前記貫通孔の両端間に電気接続を設け、当該各ビアホール(9)は、前記個々の短絡電極(4、4’)及び前記個々の第1のキャパシタ電極(5’)の両方に電気的に接続される請求項1から3のいずれか1つに記載の共振器デバイス。
請求項5
前記共振器(2)のうちの少なくとも1つにおいて、前記第1の電気接続は、前記同一の誘電体層(3a、3b、3c)に貫入しかつ前記短絡電極(4、4’)と前記第2のキャパシタ電極(7)との間で前記第1の電気接続に沿って前記電気経路の少なくとも一部を延在する少なくとも2つのビアホール(8、8a、8b)を備える請求項1から4のいずれか1つに記載の共振器デバイス。
請求項6
前記第1のビアホールセクション(11a)がその一部である伝送線路セクションの特性インピーダンスは、前記第2のビアホールセクション(11b)がその一部である伝送線路セクションの特性インピーダンスより低い請求項1記載の共振器デバイス。
請求項7
前記第1のビアホールセクション(11a)により貫入される誘電体層(3a)のうちの少なくとも幾つかは、前記第2のビアホールセクション(11b)により貫入される前記誘電体層(3b)とは異なる誘電定数を有する請求項1記載の共振器デバイス。
請求項8
前記第1のビアホールセクション(11a)のビアホール(8a)は、前記第2のビアホールセクション(11b)のビアホール(8b)と位置合わせされない請求項1記載の共振器デバイス。
請求項9
前記第1及び第2のビアホールセクション(11a、11b)はそれぞれ1つのビアホール(8a、8b)から成る請求項8記載の共振器デバイス。
請求項10
前記第1のビアホールセクション(11a)は1つのビアホール(8a)から成り、前記第2のビアホールセクション(11b)は、前記同一の誘電体層(3b)に貫入する2つのビアホール(8b)から成る請求項1記載の共振器デバイス。
請求項11
前記第1のビアホールセクション(11a)は、前記同一の誘電体層(3a)に貫入する2つのビアホール(8a)から成り、前記第2のビアホールセクション(11b)は1つのビアホール(8b)から成る請求項1記載の共振器デバイス。
請求項12
前記共振器(2)のうちの少なくとも1つにおいて、前記第1のキャパシタ電極(5’)及び前記短絡電極(4’)は、同一の導体層(4、5)の分離した部分である請求項1記載の共振器デバイス。
請求項13
前記共振器(2)のうちの少なくとも2つをさらに備える請求項1から12のいずれか1つに記載の共振器デバイス。
請求項14
前記共振器(2)のうちの少なくとも3つをさらに備え、前記誘電体層(3a、3b、3c)が延在する方向において前記少なくとも3つの共振器(2)は直線に沿って配置されない請求項13記載の共振器デバイス。
請求項15
前記共振器(2)のうちの少なくとも2つにおいて、前記個々の短絡電極(4、4’)は共通の導体層(4)の少なくとも個々の部分(4’)によって形成される請求項13又は14記載の共振器デバイス。
請求項16
前記共通の導体層(4)は前記積層配置の外側に設けられる請求項15記載の共振器デバイス。
請求項17
前記共振器(2)のうちの少なくとも2つにおいて、前記個々の第1のキャパシタ電極(5’)は共通の導体層(5)の少なくとも個々の部分によって形成される請求項13から16のいずれか1つに記載の共振器デバイス。
請求項18
前記共通の導体層(5)は前記積層配置の外側に設けられる請求項17記載の共振器デバイス。
請求項19
前記個々の短絡電極(4’)が共通の導体層(4)の少なくとも個々の部分によって形成され、前記個々の第1のキャパシタ電極(5’)が共通の導体層(5)の少なくとも個々の部分によって形成される2つの共振器(2)から成る少なくとも1つのグループをさらに備え、前記誘電体層(3a、3b、3c)が延在する方向において、前記グループの前記2つの共振器(2)間に1つの共振器(2)が配置され、中間の共振器(2)において、前記短絡電極(4’)が前記グループの前記2つの共振器(2)の前記第1のキャパシタ電極(5’)を形成する前記共通の導体層(5)によって形成され、前記第1のキャパシタ電極(5’)が前記グループの前記2つの共振器(2)の前記短絡電極(4’)を形成する前記共通の導体層(4)によって形成され、これにより、インターデジタル型共振器装置が形成される請求項15から18のいずれか1つに記載の共振器デバイス。
請求項20
前記少なくとも2つの共振器(2)は、積層方向に上下に配置されかつ電磁結合される2つの共振器(2)から成る少なくとも1つのグループを備える請求項13から19のいずれか1つに記載の共振器デバイス。
請求項21
互いに誘導結合されるように配置される2つの共振器(2)から成る少なくとも1つのグループをさらに備える請求項13から20のいずれか1つに記載の共振器デバイス。
請求項22
前記誘導結合される共振器(2)から成るグループのうちの少なくとも1つにおいて、前記2つの共振器(2)間に少なくとも1つの結合調節用ビアホール(14)が設けられ、前記少なくとも1つの結合調節用ビアホール(14)は、前記誘電体層(3a、3b、3c)のうちの少なくとも幾つかに貫入し、貫通孔の両端間に電気接続を設けるように少なくとも部分的に導体材料で充填される連続する貫通孔の形式で設けられ、前記端の一方は前記2つの共振器(2)の2つの短絡電極(4、4’)に電気的に接続され、もう一方の端は前記2つの共振器(2)の2つの第1のキャパシタ電極(5’)に電気的に接続される請求項21記載の共振器デバイス。
請求項23
前記誘導結合される共振器(2)から成るグループのうちの少なくとも1つにおいて、前記2つの共振器(2)の第1の電気接続はそれぞれ、前記個々の第2のキャパシタ電極(7)の中心からオフセットされる少なくとも1つのビアホールセクション(8、11a、11b)を備え、前記2つのビアホールセクション(8、11a、11b)は、前記第2のキャパシタ電極(7)の中心よりも互いに近接するように配置された請求項21又は22記載の共振器デバイス。
請求項24
前記誘導結合される共振器(2)から成るグループのうちの少なくとも1つにおいて、前記共振器(2)間に、前記誘電体層(3a、3b、3c)のうちの少なくとも幾つかに貫入しかつ貫通孔の両端間に電気接続を設けるように少なくとも部分的に導体材料で充填される連続する貫通孔の形式である2つのビアホール(15)を備える結合ループ(15、16)が設けられ、1つの誘電体層(3a、3b、3c)の表面には導電性の相互接続層(16)が設けられ、前記結合ループ(15、16)の2つのビアホール(15)のそれぞれは、前記2つの共振器(2)のうちの一方の第1の電気接続のビアホール部分として、又は別個のビアホールとして構成される請求項21から23のいずれか1つに記載の共振器デバイス。
請求項25
前記誘導結合される共振器(2)から成るグループのうちの少なくとも1つにおいて、前記2つの共振器(2)は、当該2つの共振器(2)の第1の電気接続内に共通のビアホールセクション(8a)を備える請求項21から24のいずれか1つに記載の共振器デバイス。
請求項26
前記誘導結合される共振器(2)から成るグループのうちの少なくとも1つにおいて、前記誘電体層(3a、3b、3c)が延在する方向で前記2つの共振器(2)間に結合調節素子(17、18)が設けられ、前記結合調節素子(17、18)は、前記誘電体層(3a、3b、3c)のうちの少なくとも幾つかに貫入しかつ貫通孔の両端間に電気接続を設けるように少なくとも部分的に導体材料で充填される連続する貫通孔の形式であるビアホール(17)から成り、前記ビアホール(17)は、前記2つの共振器(2)の第1のキャパシタ電極(5’)を形成する共通の導体層(5)と、前記積層方向で前記2つの共振器(2)の第2のキャパシタ電極(7)と前記2つの共振器(2)の短絡電極(4、4’)との間に配置される導体材料の層(18)との間全体を延在しかつ前記導体層(5)及び導体材料の層(18)に電気的に接続される請求項21から25のいずれか1つに記載の共振器デバイス。
請求項27
互いに容量結合されるように配置される2つの共振器(2)から成る少なくとも1つのグループをさらに備える請求項13から26のいずれか1つに記載の共振器デバイス。
請求項28
前記容量結合される共振器(2)から成るグループのうちの少なくとも1つにおいて、容量結合は、前記誘電体層(3a、3b、3c)のうちの1つの表面に設けられる導体材料の少なくとも1つの結合層(19、23)によって実行され、前記少なくとも1つの結合層(19、23)は、積層方向から見ると前記2つの共振器(2)のうちの少なくとも一方の第2のキャパシタ電極(7)と部分的に重なり、かつ積層方向に前記第2のキャパシタ電極(7)から分離される請求項27記載の共振器デバイス。
請求項29
前記結合層(19)のうちの少なくとも1つは、前記2つの共振器(2)のうちの一方の第2のキャパシタ電極層(7)の一部によって形成される請求項28記載の共振器デバイス。
請求項30
前記結合層(19、23)のうちの少なくとも1つは、前記2つの共振器(2)の第2のキャパシタ電極層(7)とは異なる追加的な層によって形成される請求項28記載の共振器デバイス。
請求項31
それぞれが前記2つの共振器(2)の第2のキャパシタ電極層(7)とは異なる追加的な層によって形成される2つの結合層(19)が設けられ、前記2つの結合層(19)は積層方向に互いに分離される請求項30記載の共振器デバイス。
請求項32
容量性(12、13)又は誘導性(25)入力カップリング及び容量性(12、13)又は誘導性(25)出力カップリングを装備した請求項1から31のいずれか1つに記載の共振器デバイス(1)を備えるRFデバイス。
請求項33
請求項1から31のいずれか1つに記載の共振器デバイスを製造する方法であって、誘電体材料から成る複数の誘電体シート(3a、3b、3c)を準備するステップと、前記複数の誘電体シート(3a、3b、3c)のうちの1つの表面の少なくとも一部の上に導体材料の層(4、5、7)を蒸着することによって、少なくとも1つの短絡電極(4、4’)、少なくとも1つの第1のキャパシタ電極(5’)及び少なくとも1つの第2のキャパシタ電極(7)のそれぞれを準備するステップと、前記複数の誘電体シート(3a、3b、3c)のうちの少なくとも幾つかに貫通孔を打ち抜く、又はレーザドリル加工し、前記貫通孔の内面を導体材料でメッキすることによって前記ビアホール(8、8a、8b、9、14、17、21、26)を準備するステップと、前記複数の誘電体シート(3a、3b、3c)をスタックして積層して前記共振器デバイス(1)を形成するステップとを含む方法。
請求項34
前記誘電体層(3a、3b、3c)は低温同時焼成セラミックス(LTCC)プロセスによって積層される請求項33記載の方法。
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引用文献:
公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
法律状态:
优先权:
申请号 | 申请日 | 专利标题
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