KR100990275B1

KR100990275B1 - 유전체 필터, 칩 소자 및 칩 소자 제조방법

Info

Publication number: KR100990275B1
Application number: KR1020087014307A
Authority: KR
Inventors: 야스노리 타케이; 모토하루 히로시마; 히데유키 카토
Original assignee: 가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼
Priority date: 2006-09-28
Filing date: 2007-06-26
Publication date: 2010-10-26
Also published as: KR20080077624A; US20080224800A1; US7656254B2; CN101361219B; WO2008038443A1; CN101361219A; JPWO2008038443A1; JP4720907B2

Abstract

칩 소자(1)는 평판 형상의 유전체 기판(10)에 접지전극(15)과 복수의 주면전극(13A, 13B, 14)을 형성한 필터이다. 주면전극(13A, 13B)은 단락용 측면전극(11A, 11B)을 개재하여 접지전극(15)에 접속하여 1/4 파장 공진선로를 구성하고 있다. 주면전극(14)은 주면전극(13A, 13B) 사이에 배치되어 있으며, 양끝을 개방하여 반파장 공진선로를 구성하고 있다. 주면전극(13A, 13B)은 각각 주면전극(14)에 평행하게 근접 배치한 평행부(19)와, 평행부(19)에서 굴곡하여 다른쪽 주면전극(13B, 13A)의 방향으로 연장하여 점프 결합하는 굴곡부(18)를 가진다. 단락용 측면전극(11A, 11B)은 굴곡부(18)와 함께 점프 결합한다.

칩 소자, 유전체 기판, 필터, 주면전극, 측면전극, 공진선로

Description

유전체 필터, 칩 소자 및 칩 소자 제조방법{DIELECTRIC FILTER, CHIP ELEMENT, AND CHIP ELEMENT MANUFACTURING METHOD}

본 발명은 복수의 공진선로와 접지전극을 유전체 기판에 형성하여 구성되는 유전체 필터, 그 유전체 필터를 구비하는 칩 소자, 및 그 칩 소자 제조방법에 관한 것이다.

유전체 기판에 복수의 공진기를 형성하여 공진기간의 결합을 이용해서 소망하는 필터특성을 얻는 유전체 필터가 복수 고안되어 있다.

도 1에 특허문헌 1에 개시된 유전체 필터의 구성을 나타낸다. 유전체 필터(101)는 3개의 공진기를 이용한 3단 필터이다. 3개의 공진기 각각은 유전체 기판의 동일 주면(主面)에 형성된 선로(102, 103A, 103B)로 구성되어 있다. 선로(102)는 U자형으로 만곡한 형상이며 양 끝이 개방되어 있다. 선로(103A, 103B)는 한쪽 끝이 접지전극(105)에 접속된 I자형 형상이며 다른쪽 끝이 개방되어 있다. 이 선로(103A, 103B)에는 입출력 전송 선로(104A, 104B)가 각각 접속되어 있다.

이 구성에서는 필터특성 중 특히 통과 주파수대역이 인접하는 공진기간의 결합도에 의해 정해진다. 그래서, 특허문헌 1에서는 선로의 형성 위치를 옮김으로써, 인접하는 선로간의 대향 길이를 조정하여 상기 결합도를 설정하고 있었다.

또한, 특허문헌 2에는 표면 실장형 안테나를 구성한 칩 소자의 제조방법이 개시되어 있다. 이 문헌에 기재된 제조방법은 유전체 모(母)기판에 회로 패턴을 형성하고 그 후 유전체 모기판으로부터 칩 소자 소체를 분할하여, 칩 소자 소체의 측면에 전극을 형성하여 칩 소자를 제조하는 것이다.

특허문헌 1: 일본국 공개특허 2001-358501호 공보

특허문헌 2: 일본국 공개특허 평10-107537호 공보

특허문헌 1에 기재된 유전체 필터에서는 인접하는 선로간의 대향 길이의 조정에 의해 통과 주파수대역의 설정이 가능하다. 그러나 이러한 유전체 필터에 있어서, 통과 주파수대역의 저역(低域)측에 존재하는 감쇠극을 정밀하게 설정할 수는 없으며, 예를 들면 통과 주파수대역의 저역측이 급준하게 내려가는 감쇠 곡선을 실현하는 것이 곤란하였다.

또한, 인접하는 공진선로의 형성 위치를 옮겨 결합도를 조정하기 때문에, 설정하는 결합도에 따라서는 형성 위치의 이동량을 크게 할 필요가 있어 이 경우 필연적으로 회로 면적이 커진다. 따라서 특허문헌 1의 유전체 필터의 구성에서는 소망하는 통과 주파수대역이 얻어진다고 해도, 칩 소자의 기판면적의 제약을 만족시킬 수 없는 경우가 있었다.

그래서 이 발명의 목적은 회로 형성 면적을 저감하여 소망하는 필터특성을 얻을 수 있는 유전체 필터를 제공하는 것에 있다. 또한 이 발명의 다른 목적은 소망하는 필터특성을 구비한 칩 소자를 기판면적의 제약을 만족시켜 제조할 수 있는 칩 소자의 제조방법을 제공하는 것에 있다.

본원 청구항 1에 따른 발명의 유전체 필터는 평판 형상의 유전체 기판의 이면에 형성한 접지전극과, 상기 유전체 기판의 표면에 형성한 복수의 주면전극과, 상기 접지전극과 각 주면전극이 구성하는 공진기 중 어느 하나에 결합하는 입출력 단자를 포함하는 유전체 필터에 있어서, 적어도 2개의 상기 주면전극은 상기 유전체 기판의 측면에 형성한 측면전극을 개재하여 한쪽 끝을 상기 접지전극에 접속하고, 다른쪽 끝을 개방하여 1/4 파장 공진선로를 각각 구성하며, 적어도 1개의 상기 주면전극은 한쪽 끝을 상기 1/4 파장 공진선로의 한쪽에 근접시켜 개방하고, 다른쪽 끝을 상기 1/4 파장 공진선로의 다른쪽에 근접시켜 개방하여 반파장 공진선로를 구성하고, 상기 2개의 1/4 파장 공진선로 중 적어도 한쪽은 상기 반파장 공진선로에 평행하게 배치한 평행부와, 상기 평행부에서 굴곡하여 다른쪽의 1/4 파장 공진선로의 방향으로 연장하여 상기 다른쪽의 1/4 파장 공진선로에 점프 결합(jump-coupled)하는 굴곡부를 가진다.

이로 인해 1/4 파장 공진선로와 접지전극에 의한 공진기(이하, 간단히 1/4 파장 공진기라고 함)의 공진기 길이를 굴곡부의 분만큼 길게 할 수 있다. 따라서, 평행부의 형상과 굴곡부의 형상(선로 길이 등)의 조정에 의해 1/4 파장 공진기의 공진기 길이를 매우 광범위하게 설정할 수 있게 된다.

또한, 이 1/4 파장 공진기와, 반파장 공진선로에 의한 공진기(이하, 간단히 반파장 공진기라고 함)의 결합도를 평행부의 형상(평행부와 반파장 공진기의 간격 치수나 대향 길이 등)에 의해 조정할 수 있다.

또한, 2개의 1/4 파장 공진기를 굴곡부 부근에서 점프 결합시킬 수 있다. 이로 인해 굴곡부의 형상(굴곡부와, 다른 1/4 파장 공진기의 틈새 치수나 대향 길이 등)의 조정에 의해, 이 점프 결합의 결합량을 매우 광범위하게 조정하는 것이 가능해진다.

또한, 1/4 파장 공진선로를 굴곡시키므로 기판면적을 저감할 수 있다. 이로 인해 회로형성 면적을 저감할 수 있게 된다.

이상과 같이 다양한 특성을 광범위하게 조정하는 것이 가능해지므로, 이 유전체 필터의 회로 형성 면적의 제약을 만족시키면서, 소망하는 통과 주파수대역과 감쇠극을 얻는 유전체 필터를 구성할 수 있다.

또한, 본원 청구항 2에 따른 발명의 상기 굴곡부는 상기 유전체 기판의 표주면(表主面) 단락단(短絡端)측에 형성한 것이며, 상기 굴곡부를 상기 접지전극에 접속하는 상기 측면전극은 상기 다른쪽의 1/4 파장 공진선로를 상기 접지전극에 단락하는 상기 측면 전극에 점프 결합하는 것이다.

이로 인해 이 측면전극에 의해서도 점프 결합의 결합량을 강화할 수 있다. 따라서 측면전극의 형상(2개의 측면전극의 틈새 치수나 대향 길이 등)에 의해, 점프 결합의 결합량을 매우 광범위하게 조정하는 것이 가능해진다.

또한, 본원 청구항 3에 따른 발명의 상기 반파장 공진선로는 상기 1/4 파장공진 선로의 상기 평행부에 평행하게 배치한 부위와, 그 1/4 파장 공진선로의 상기굴곡부에 평행하게 배치한 부위를 가진다.

이로 인해, 반파장 공진선로와 상기 굴곡부가 평행하게 근접 배치한 부분에서의 반파장 공진선로와 1/4 파장 공진선로 사이의 결합도를 강화할 수 있다. 따라서 이 부위의 형상(이 부위와 굴곡부의 틈새 치수와 대향 길이 등)의 조정에 의해, 이 결합도를 매우 광범위하게 조정하는 것이 가능해진다. 또한, 이 부위에 의해 반파장 공진기의 공진기 길이를 길게 할 수 있다. 따라서, 이 부위의 형상(이 부위의 선로 길이 등)의 조정에 의해 반파장 공진기의 공진기 길이를 매우 광범위하게 설정할 수 있다. 또한, 반파장 공진선로를 굴곡시키므로 기판면적을 저감할 수 있다. 이로 인해 기판면적을 매우 광범위하게 설정하는 것이 가능해진다.

또한, 본원 청구항 4에 따른 발명은 상기 2개의 1/4 파장 공진선로끼리를 도 통시키는 결합용 전극을 상기 굴곡부에 포함한다.

이로 인해 2개의 1/4 파장 공진기의 전계(電界) 분포가 서로 역상(逆相)이 되어 중앙에 전기벽이 존재하는 공진 모드(기수 모드; odd mode)의 경우, 상기 결합용 전극에 의해 단락된 상태로 공진한다. 한편 2개의 스트립라인 공진기의 전계 분포가 서로 동일한 상이 되어 중앙에 자기(磁氣)벽이 존재하는 공진 모드(우수 모드; even mode)의 경우, 상기 결합용 전극 부분에서 개방된 상태로 공진한다. 따라서, 기수 모드의 공진기 길이가 짧아져 주파수가 높아지고, 이로 인해 기수 모드와 우수 모드의 공진주파수의 차이가 커져 강한 점프 결합이 얻어진다. 따라서, 이 결합용 전극의 형상(형성 위치 등)의 조정에 의해 점프 결합의 결합량을 매우 광범위하게 설정할 수 있다.

또한, 본원 청구항 5에 따른 발명의 유전체 필터는 상기 반파장 공진선로의 선로폭을 상기 2개의 1/4 파장 공진선로 각각의 선로폭에 비해 두껍게 한 것이다.

이 구성으로 인해 3개의 공진기 중, 중심단의 공진기를 구성하는 반파장 공진선로에서의 도체 손실이 저감한다. 따라서 유전체 필터의 삽입 손실이 작아진다.

또한, 본원 청구항 6에 따른 발명의 칩 소자는 상기 유전체 필터를 회로 구성의 일부로서 포함한다.

이 칩 소자는 소망하는 기판면적과 필터특성을 동시에 만족하게 된다.

또한, 본원 청구항 7에 따른 발명의 칩 소자는 상기 유전체 기판의 표주면측에 절연층을 적층한 것이다.

절연층을 적층함으로써 측면전극이 주면전극의 접속 불필요 부분에 단락해 버리는 것을 방지하기 때문에, 이 칩 소자의 제조시 절연층과 유전체 기판의 측면에 동일하게 측면전극을 형성하는 것만으로 칩 소자를 구성할 수 있다. 따라서 제조 공정이 간편해진다.

또한, 본원 청구항 8에 따른 발명의 칩 소자 제조방법은 표주면에 상기 복수의 주면전극을 형성하고, 이주면에 상기 접지전극을 형성한 평판 형상의 유전체 모기판을 분할하여 복수의 칩 소자 소체를 형성하는 분할 공정과, 상기 분할 공정에 의해 형성된 상기 칩 소자 소체의 측면에 상기 주면전극에서 상기 접지전극에 걸쳐 도전체 페이스트를 인쇄하고, 건조, 소성하여, 상기 측면전극을 형성하는 측면전극 형성 공정을 포함한다.

또한, 본원 청구항 9에 따른 발명의 칩 소자 제조방법의 상기 측면전극 형성 공정은 상기 분할 공정에 의해 형성된 복수의 칩 소자 소체 중에서 골라낸 칩 소자 소체에 대하여, 상기 2개의 1/4 파장 공진선로의 측면전극간의 틈새 치수를 최적화하고, 그 후 상기 복수의 칩 소자 소체 전체에 대하여 상기 측면전극을 상기 최적화한 틈새 치수로 형성하는 공정이다.

이 제조방법에 의해 소망하는 필터특성과 기판면적을 동시에 만족하는 칩 소자의 양산성(量産性)을 높일 수 있다.

<발명의 효과>

본 발명의 유전체 필터 및 칩 소자에 따르면, 점프 결합의 용량을 조정하여 통과 주파수대역의 저역측에 존재하는 감쇠극의 주파수를 소망의 것으로 할 수 있다. 또한, 전극형성 면적을 저감할 수 있다. 따라서, 소망하는 기판면적과 필터특성을 동시에 만족시키는 것이 용이해진다. 또한, 통과 주파수대역의 저역측이 급준하게 올라가는 감쇠 곡선의 유전체 필터를 구성할 수 있다. 또한, 이 발명의 칩 소자 제조방법에 따르면, 유전체 기판 주면에의 회로 패턴이나 절연층 등의 형성 후에도 필터특성의 조정이 가능해져 양산성을 비약적으로 높일 수 있다.

도 1은 종래의 유전체 필터의 구성을 나타내는 도면이다.

도 2는 본 발명의 제1 실시형태에 따른 칩 소자를 설명하는 사시도이다.

도 3은 동 실시형태에 따른 칩 소자의 시뮬레이션 결과를 나타내는 그래프이다.

도 4는 동 실시형태에 따른 칩 소자의 제조 공정을 설명하는 플로우이다.

도 5는 본 발명의 제2 실시형태에 따른 칩 소자를 설명하는 사시도이다.

도 6은 동 실시형태에 따른 칩 소자의 시뮬레이션 결과를 나타내는 그래프이 다.

도 7은 본 발명의 제3 실시형태에 따른 칩 소자의 구성을 설명하는 사시도이다.

<부호의 설명>

1 칩 소자

2 유리층

3 돌출전극

10 유전체 기판

11A, 11B 단락(短絡)용 측면전극

12A, 12B 탭 접속용 인출전극

13A, 13B, 14 주면(主面)전극

15 접지전극

16A, 16B 단자전극

17 전극 비형성 부분

18 굴곡부

19 평행부

27 결합용 전극

102, 103A, 103B 선로

104A, 104B 입출력 전송 선로

105 접지전극

본 발명의 제1 실시형태에 따른 칩 소자에 대하여 각 도를 참조하여 설명한다. 여기서는 도 중에 나타내는 직교 좌표계(X-Y-Z축)를 설명에 이용한다.

우선, 본 실시형태의 칩 소자의 개략구성에 대하여 설명한다. 도 2(A)는 본 실시형태의 칩 소자를 표주면(+Z면)을 위를 향해 배치하고, 정면(+Y면)을 왼쪽 앞을 향해 배치하고, 우측면(+X면)을 오른쪽 앞을 향해 배치한 사시도이다.

이 칩 소자는 ETC통신에 이용하는 필터특성을 실현하는 소형 직육면체 형상의 필터 소자이다. 이 칩 소자(1)는 직사각형 평판 형상의 유전체 기판(10)의 표주면측을 유리층(2)으로 피복한 구성이다. 유전체 기판(10)의 기판두께(Z축 치수)는 500㎛, 유리층(2)의 두께(Z축 치수)는 15∼60㎛이고, 칩 소자(1)의 외형치수는 X축 치수가 약 2.0mm, Y축 치수가 약 1.3mm, Z축 치수가 약 0.56mm이다.

유전체 기판(10)은 산화티탄 등의 세라믹 유전체로 이루어지고 비(比)유전율이 약 110인 기판이다. 또한, 유리층(2)은 결정성 SiO₂ 및 붕규산(borosilicate) 유리 등의 절연체로 이루어지는 유리 페이스트의 스크린 인쇄 및 소성에 의해 형성된 층으로서, 투광성 유리층과 차광성 유리층을 적층한 구성(도시하지 않음)으로 하고 있다.

투광성 유리층은 유전체 기판(10)에 접하도록 형성하는 것으로서, 유전체 기판(10)에 대하여 강한 밀착 강도를 발현하여 유전체 기판(10) 위의 회로 패턴의 박리를 방지하여, 후술하는 주면전극 및 칩 소자(1)의 내(耐)환경 성능을 높인다. 또 한, 차광성 유리층은 상기 투광성 유리층의 상층에 무기 안료를 함유시켜 유리를 적층한 것으로서, 칩 소자(1) 표면에의 인자(印字)를 가능하게 하는 동시에 내부의 회로 패턴의 기밀(機密) 유지를 실현한다. 한편, 유리층(2)을 반드시 2층 구조로 할 필요는 없으며 유리층(2)을 단층구조로 해도 되고, 또는 유리층(2)을 형성하지 않아도 된다. 또한 유전체 기판(10), 유리층(2) 각각의 조성 및 치수는 유전체 기판(10)과 유리층(2)의 밀착도나 내환경성, 필터특성 등을 고려하여 적당히 설정하면 된다.

칩 소자(1)의 표주면, 즉 유리층(2)의 표주면에는 복수의 돌출전극(3)이 형성되어 있다. 이 돌출전극(3)은 후술하는 측면전극 인쇄시에 주면에 돌출한 전극으로서, 인쇄 조건에 따라서는 발생하지 않는 경우도 있을 수 있다. 또한, 칩 소자(1)의 이주면에도 측면전극 인쇄시에 전극이 돌출한다. 이주면에 있어서의 돌출전극은 접지전극(15)이나 단자전극(16A, 16B)에 일체화한다. 유전체 기판(10)의 표주면측에 유리층(2)을 적층하고 있기 때문에, 측면전극 인쇄시에 돌출전극이 주면전극의 접속 불필요 부분에 단락해 버리는 것을 방지할 수 있다.

동 도(B)는 칩 소자(1)에서 유리층(2)을 제거한 도면으로서, 표주면(+Z면)을 위를 향해 배치하고, 정면(+Y면)을 왼쪽 앞을 향해 배치하고, 우측면(+X면)을 오른쪽 앞을 향해 배치한 사시도이다. 또한, 동 도(C)는 유전체 기판(10)을 동 도(B)의 상태에서 X축을 중심으로 180°회전시켜, 이주면(-Z면)을 위를 향해 배치하고, 배면(背面)(-Y면)을 왼쪽 앞을 향해 배치하고, 우측면(+X면)을 오른쪽 앞을 향해 배치한 사시도이다.

유전체 기판(10)과 유리층(2)의 층간에 닿는 유전체 기판(10)의 표주면에는 스트립라인 공진기를 구성하는 복수의 주면전극(13A, 13B, 14)이 형성되어 있다. 주면전극(13A, 13B, 14)은 전극두께(Z축 치수) 약 6㎛의 은(銀) 전극으로서, 감광성 은 페이스트의 포토리소그래픽(photolithographic) 등으로 형성한 전극이다.

유전체 기판(10)의 이주면, 즉 칩 소자(1)의 이주면에는 접지전극(15)과 단자전극(16A, 16B)이 형성되어 있다. 접지전극(15)은 스트립라인 공진기의 접지전극으로서, 칩 소자(1)를 실장기판에 실장하는 전극을 겸하는 것이다. 또한, 단자전극(16A, 16B)은 칩 소자(1)를 실장기판에 실장할 때에 고주파신호 입출력 단자에 접속하는 것이다. 접지전극(15)은 유전체 기판(10)의 이주면측의 거의 전면에 형성되어 있으며, 단자전극(16A, 16B)은 우측면에 접하는 모서리 부근에 각각 접지전극(15)과 분리하여 배치되어 있다. 접지전극(15)과 단자전극(16A, 16B)은 각각, 도전체 페이스트를 스크린 인쇄 등으로 인쇄하여 소성에 의해 형성한 두께(Z축 방향) 약 15㎛의 전극이다.

유전체 기판(10)의 우측면에는 단락용 측면전극(11A, 11B)과 탭 접속용 인출전극(12A, 12B)이 형성되어 있다. 단락용 측면전극(11A, 11B)과 탭 접속용 인출전극(12A, 12B)은 유전체 기판(10)의 우측면뿐 아니라 유리층(2)의 측면에도 형성된다. 단락용 측면전극(11A, 11B)과 탭 접속용 인출전극(12A, 12B)은 각각 유전체 기판(10)의 이주면에서 유리층(2)의 표주면에 걸쳐 Z축 방향으로 연장하는 직사각형 형상의 전극으로서, 도전체 페이스트를 스크린 인쇄 및 소성에 의해 형성한 두께(X축 치수) 약 15㎛의 은 전극이다. 여기서는 각각의 선로폭은 각각이 도통하는 주면 전극과 다르게 하고 있으나 같아도 된다. 또한, 여기서는 단락용 측면 전극(11A, 11B)간의 틈새 치수는 각각이 도통하는 주면전극의 틈새 치수와 동일하게 하고 있으나 다르게 해도 된다.

이 단락용 측면전극(11A, 11B)은 각각 주면전극(13A, 13B)과 접지전극(15)을 도통시킨다. 또한, 탭 접속용 인출전극(12A, 12B)은 각각 주면전극(13A, 13B)과 단자전극(16A, 16B)을 도통시킨다.

상술한 주면전극(13A, 13B, 14)의 전극두께를 약 6㎛로 하고 있는 것에 비해, 상술한 단락용 측면전극(11A, 11B)의 전극두께는 약 15㎛로 하고 있어, 단락용 측면전극(11A, 11B)의 전극두께를 보다 두껍게 하고 있다. 이것은 일반적으로 전류집중이 발생하는 단락단측 부위의 전극두께를 두껍게 설정함으로써 전류를 분산시켜 도체 손실을 저감시키기 위해서이다. 이 구성으로 인해 칩 소자(1)는 삽입 손실이 작은 소체가 된다.

유전체 기판(10)의 표주면에 형성한 주면전극(13A)과 주면전극(13B)은 각각 우측면과 정면 또는 배면을 따라 연장하는 대략 L자 형상의 전극으로서, 각각 접지전극(15)과 함께 한쪽 끝 개방, 한쪽 끝 단락의 1/4 파장 공진기를 구성하고 있다.

이하의 설명에서는 주면전극(13A)과 주면전극(13B)의 우측면을 따라 연장하는 부위를 굴곡부(18)라고 부른다. 또한, 주면전극(13A)과 주면전극(13B)의 정면 또는 배면을 따라 연장하는 부위를 평행부(19)라고 부른다. 주면전극(13A)과 주면전극(13B)은 각각 유전체 기판(10)의 우측면 중앙 부근의 굴곡부(18) 선단 부근에서 단락용 측면전극(11A, 11B)에 접속하여, 각각 단락용 측면전극(11A, 11B)을 개 재하여 접지전극(15)에 도통한다. 또한, 주면전극(13A)은 평행부(19)가 우측면에 접하는 위치에서 탭 접속용 인출전극(12A)에 접속하여, 탭 접속용 인출전극(12A)을 개재하여 단자전극(16A)에 도통한다. 또한, 주면전극(13B)도 평행부(19)가 우측면에 접하는 위치에서 탭 접속용 인출전극(12B)에 접속하여, 탭 접속용 인출전극(12B)을 개재하여 단자전극(16B)에 도통한다.

굴곡부(18)와 평행부(19)의 안쪽 구석 부근과 굴곡부(18)의 우측면에 접하는 변의 중앙 부근에는 X축 방향으로 연장하는 전극 비형성 부분(17)이 형성되어 있다. 이 전극 비형성 부분(17)은 굴곡부(18)를 만곡시켜 주면전극(13A)과 주면전극(13B) 각각의 선로 길이를 확보하기 위한 구성이며, 이로 인해 공진기 길이의 연장을 더욱 실현하고 있다. 또한, 이 전극 비형성 부분(17)은 반드시 형성할 필요는 없으며, 가령 본 실시형태의 구성에서 전극 비형성 부분(17)을 형성하지 않는다면, 1/4 파장 공진기의 공진기 길이를 짧게 하여 공진주파수를 높일 수 있다. 반대로 더 많은 전극 비형성 부분을 형성하면 1/4 파장 공진기의 공진기 길이를 길게 하여 공진주파수를 낮출 수 있다.

주면전극(14)은 +X방향의 변이 벌어진 대략 C자 형상의 전극으로서, 좌측면에 따라 연장하는 부위와, 그 부위의 양 끝에서 주면전극(13A)과 주면전극(13B)의 평행부(19)를 따라 +X방향으로 연장하는 부위와, 그들 부위의 선단에서 주면전극(13A)과 주면전극(13B)의 굴곡부(18)를 따라 안쪽으로 연장하는 부위와, 그들 선단에서 -X방향으로 연장하는 부위로 구성되어 있다. 따라서 이 주면전극(14)은 접지전극(15)과 함께 양끝 개방의 반파장 공진기를 구성하고 있다. 이와 같이 주면전 극(14)을 만곡시킨 형상으로 하고 있으므로, 한정된 기판면적 내에서의 반파장 공진기의 공진기 길이를 길게 할 수 있다. 따라서, 각 부위의 선로길이의 조정에 의해 반파장 공진기의 공진기 길이를 매우 광범위하게 설정할 수 있다.

또한, 주면전극(13A, 13B, 14)을 구성하는 공진선로의 선로폭은 필요로 하는 주파수특성을 실현하기 위해 조정한 것이다. 여기서는 주면전극(13A, 13B)의 선로폭보다 주면전극(14)의 선로폭을 굵게 하고 있다. 이로 인해 주면전극(14)의 도체 손실이 저감한다. 따라서 이 유전체 필터의 삽입 손실이 작아진다. 한편, 상기 선로폭에 한정되지 않고 본 발명은 실시 가능하다.

이와 같은 주면전극(13A, 13B, 14)을 형성함으로써 주면전극(13A)을 포함하여 구성되는 스트립라인 공진기는 단자전극(16A)에 대하여 탭 결합한다. 주면전극(13A)과 주면전극(14) 각각을 포함하여 구성되는 2개의 스트립라인 공진기는 서로 인터디지털 결합하고, 주면전극(13B)과 주면전극(14) 각각을 포함하여 구성되는 2개의 스트립라인 공진기는 서로 인터디지털 결합한다. 주면전극(13B)을 포함하여 구성되는 스트립라인 공진기는 단자전극(16B)에 대하여 탭 결합한다. 그리고 주면전극(13A)과 주면전극(13B) 각각을 포함하여 구성되는 2개의 스트립라인 공진기는 각각의 굴곡부(18)의 선단과 단락용 측면전극(11A, 11B)이 근접하여 점프 결합한다.

그리고 주면전극(13A)의 평행부(19)와 주면전극(14)이 대향함으로써 발생하는 용량과, 주면전극(13A)의 굴곡부(18)와 주면전극(14)이 대향함으로써 발생하는 용량에 의해 주면전극(13A)과 주면전극(14)의 결합량이 정해진다. 이들 용량은 선 로간의 대향 길이와 틈새 치수에 의해 결정된다. 주면전극(13A)의 굴곡부(18)와 주면전극(14)이 대향함으로써 용량이 발생하므로 규정된 기판면적 이하여도 매우 강한 결합을 얻을 수 있게 된다. 그로 인해 주면전극(13A)과 주면전극(14)의 결합량을 소망의 것으로 설정하는 것이 용이해진다.

또한 주면전극(13B)의 평행부(19)과 주면전극(14)이 대향함으로써 발생하는 용량과, 주면전극(13B)의 굴곡부(18)과 주면전극(14)이 대향함으로써 발생하는 용량에 의해 주면전극(13B)과 주면전극(14)의 결합량이 정해진다. 이들 용량은 선로간의 대향 길이와 틈새 치수에 의해 결정된다. 주면전극(13B)의 굴곡부(18)와 주면전극(14)이 대향함으로써 용량이 발생하므로 규정된 기판면적 이하여도 매우 강한 결합을 얻을 수 있게 된다. 그로 인해 주면전극(13B)과 주면전극(14)의 결합량을 소망의 것으로 설정하는 것이 용이해진다.

또한 주면전극(13A)의 굴곡부(18)와 주면전극(13B)의 굴곡부(18)가 대향함으로써 발생하는 용량과, 단락용 측면전극(11A, 11B)이 대향함으로써 발생하는 용량에에 의해 주면전극(13A)과 주면전극(13B)의 점프 결합의 결합량이 정해진다. 이들 용량은 선로간의 대향 길이와 틈새 치수에 의해 결정된다. 따라서, 규정된 기판면적 이하여도 매우 강한 결합을 얻을 수 있게 되어, 주면전극(13A)과 주면전극(13B)의 점프 결합의 결합량을 소망의 것으로 설정하는 것이 용이해진다.

따라서 이 칩 소자는 3단 공진기를 구비한 대역 통과 필터를 구성한다. 인터디지털 결합에 의한 강한 결합을 얻는 동시에, 점프 결합 특유의 저역측 감쇠극을 이용하여 소망하는 필터특성을 얻고 있다.

다음으로 주면전극(13A)과 주면전극(13B) 각각의 굴곡부(18)간의 틈새 치수의 설정에 따른 효과에 대하여 도 3에 기초하여 설명한다.

동 도에 나타내는 그래프는 칩 소자(1)의 굴곡부(18)간의 틈새 치수를 다르게 한 각 설정에 따른 감쇠 곡선을 시뮬레이션한 결과로서 가로축이 주파수, 세로축이 감쇠량을 나타내고 있다. 도 중의 실선은 주면전극(13A)의 굴곡부(18)와 주면전극(13B)의 굴곡부(18)간(및 단락용 측면전극(11A, 11B)간)의 틈새 치수를 200㎛로 한 구성에서의 감쇠 곡선을 나타낸 것이다. 또한, 도 중의 파선은 주면전극(13A)의 굴곡부(18)와 주면전극(13B)의 굴곡부(18)간(및 단락용 측면전극(11A, 11B)간)의 틈새 치수를 100㎛로 한 구성에서의 감쇠 곡선을 나타낸 것이다. 또한, 도 중의 일점쇄선은 주면전극(13A)의 굴곡부(18)와 주면전극(13B)의 굴곡부(18)간(및 단락용 측면전극(11A, 11B)간)의 틈새 치수를 60㎛로 한 구성에서의 감쇠 곡선을 나타낸 것이다. 한편, 간격 치수를 좁게 함으로써 각 공진기 길이가 길어지고 그만큼 주파수가 오르므로, 이 시뮬레이션에서는 주파수를 낮은 쪽으로 시프트하여 통과 주파수대역과 그 감쇠량을 일치시키고 있다.

각 설정에서의 감쇠 곡선에 따르면 여기서 시뮬레이션에 이용한 각 설정의 칩 소체(1)는 약 5.6GHz에서 약 7.0GHz의 통과 대역을 구비한다. 또한, 시뮬레이션에 이용한 각 설정의 칩 소자(1)는 통과 대역의 저역측의 감쇠극의 주파수 및 감쇠량이 다르며, 틈새 치수가 200㎛에서 60㎛까지 좁아짐에 따라 감쇠극의 주파수가 높아져 통과 대역에 근접해 가고 감쇠량이 감소해 가는 것을 알았다.

이와 같이 굴곡부간의 틈새 치수를 작게 함으로써 필터에 있어서의 감쇠극의 주파수를 통과 대역에 근접시킬 수 있다. 따라서 틈새 치수의 조정에 의해 감쇠극의 설정이 가능해진다. 그로 인해 본 발명에 따르면 소망하는 주파수에 감쇠극을 설정한 필터 소자를 구성할 수 있다.

또한, 상기의 작용은 굴곡부(18)간 및 단락용 측면전극(11A)과 단락용 측면전극(11B)간의 틈새 치수 이외에, 그들의 대향 길이의 조정에 의해서도 발휘된다. 동일한 틈새 치수이더라도 대향 길이를 길게 함으로써 굴곡부(18)간 및 단락용 측면전극(11A)과 단락용 측면전극(11B)간의 용량을 크게 할 수 있어, 필터에 있어서의 감쇠극의 주파수를 통과 대역에 근접시킬 수 있다.

또한, 본 실시형태 및 이 시뮬레이션에서는 틈새 치수가 굴곡부(18)간 및 단락용 측면전극(11A)과 단락용 측면전극(11B)간에서 일정한 경우의 예를 게시하였으나, 굴곡부(18)간 및 단락용 측면전극(11A)과 단락용 측면전극(11B)간의 틈새 치수를 다르게 구성해도 된다. 따라서, 예를 들면 우선 소정의 틈새 치수로 단락용 측면 전극(11A)과 단락용 측면전극(11B)을 형성해 두고, 이어서 절삭 등에 의해 틈새 치수를 조정함으로써 점프 결합의 결합량을 조정할 수 있다.

다음으로 칩 소자(1)의 제조 공정을 설명한다.

도 4에 나타내는 칩 소자(1)의 제조 공정에서는

(Sl)우선, 어느쪽 면에도 전극을 형성하지 않은 유전체 모기판을 준비한다.

(S2)다음으로 유전체 모기판에 대하여 이주면측에 도전체 페이스트를 스크린 인쇄하고, 건조, 소성을 거쳐 접지전극 및 단자전극을 형성한다.

(S3)다음으로 유전체 모기판에 대하여 표주면측에 감광성 도전체 페이스트를 인쇄하고, 건조, 노광(露光), 현상, 소성을 거쳐 포토리소그패픽법에 의해 각 주면전극을 형성한다.

(S4)다음으로 유전체 모기판의 표주면측에 유리 페이스트를 인쇄하고, 소성을 거쳐 투명 유리층을 형성한다.

(S5)다음으로 유전체 모기판의 표주면측에 무기 안료를 함유시킨 유리 페이스트를 인쇄하고, 소성을 거쳐 차광성 유리층을 형성한다.

(S6)다음으로 상기한 바와 같이 하여 구성한 유전체 모기판으로부터 다이싱 등에 의해 다수의 칩 소자 소체를 잘라낸다. 잘라낸 후에 일부의 칩 소자 소체의 표면 패턴에 대하여 전기특성의 예비측정을 행한다.

(S7)다음으로 잘라낸 복수의 칩 소자 소체에서 1개 또는 소수의 칩 소자 소체를 골라내 단락용 측면전극의 시행 형성을 실시하여 소망하는 필터특성이 얻어지는 최적화한 단락용 측면전극의 틈새 치수를 선택한다.

(S8)골라낸 칩 소자 소체에의 단락용 측면전극의 시행 형성에 의해 소망하는 필터특성이 얻어지는 틈새 치수를 선택하고, 그 후 동일 기판 로트의 복수의 칩 소자 소체에 대하여 최적화한 틈새 치수로 측면에 도전체 페이스트를 인쇄하고 소성을 거쳐 단락용 측면전극을 형성한다.

이상의 제조방법에 의해 표주면에의 주면전극의 형성 후에 측면에의 단락용 측면 전극의 형성에 의해 필터특성을 조정할 수 있어, 소망하는 필터특성을 확실하게 얻을 수 있다.

한편, S7에 나타내는 시행 형성에 있어서는, 우선 단락용 측면전극(11A, 11B)간의 틈새 부분에도 전극을 형성해 두어서 필터특성을 측정하고, 절삭 등에 의해 틈새 부분의 폭을 점차 넓히면서 필터특성을 측정하여 소망하는 필터특성이 얻어지는 틈새 치수를 선택하고, 다음의 S8에 나타내는 본 형성의 공정에서 상기 선택한 틈새 치수로 단락용 측면전극(11A, 11B)을 형성하도록 하면 바람직하다.

다음으로 본 발명의 제2 실시형태의 칩 소자에 대하여 도 5에 기초하여 설명한다. 동 도(A)는 본 실시형태의 칩 소자의 유전체 기판을 표주면(+Z면)을 위를 향해 배치하고, 정면(+Y면)을 왼쪽 앞을 향해 배치하고, 우측면(+X면)을 오른쪽 앞을 향해 배치한 사시도이다. 또한, 동 도(B)는 유전체 기판(10)을 동 도(B)의 상태로부터 X축을 중심으로 180°회전시켜, 이주면(-Z면)을 위를 향해 배치하고, 배면(-Y면)을 왼쪽 앞을 향해 배치하고, 우측면(+X면)을 오른쪽 앞을 향해 배치한 사시도이다.

본 실시형태의 칩 소자는 제1 실시형태의 칩 소자와 거의 동일한 구성으로서, 주면전극(23A)과 주면전극(23B)의, 굴곡부간 및 단락용 측면전극간에 결합용 전극(27)을 형성하는 점에서 다르다. 이러한 구성에 의해 점프 결합을 제1 실시형태의 칩 소자에 비해 더욱 강하게 하고 있다.

구체적으로는 주면전극(23A)과 주면전극(23B) 각각을 포함하여 구성되는 2개의 공진기는 서로 결합하고, 이 2개의 공진기간에는 공진 모드로서, 공진선로간 의 중앙에 전기벽이 존재하는 odd모드와, 공진선로간의 중앙에 자기벽이 존재하는 even모드가 생긴다. odd모드의 경우 2개의 공진기는 결합용 전극(27)에 의해 단락된다. 한편 even모드의 경우 2개의 스트립라인 공진기는 결합용 전극(27) 부분에서 개방된다. 따라서 even모드에 비해 odd모드의 공진기 길이가 짧아져 주파수가 높아지고, 이로 인해 odd모드와 even모드의 공진주파수의 차이가 커져 인터디지털 결합에 필적하는 강한 점프 결합이 얻어진다.

다음으로 결합용 전극(27)에 의한 효과에 대하여 도 6에 기초하여 설명한다.

동 도에 나타내는 그래프는 칩 소자의 감쇠 곡선을 시뮬레이션한 결과로서 가로축이 주파수, 세로축이 감쇠량을 나타내고 있다. 도 중의 실선은 결합용 전극(27)을 형성하지 않고 틈새 치수를 200㎛로 한 구성에서의 감쇠 곡선을 나타낸 것이다. 또한, 도 중의 이점쇄선은 결합용 전극(27)을 형성한 구성에서의 감쇠 곡선을 나타낸 것이다. 또한 결합용 전극(27)을 형성함으로써 각 공진기 길이가 길어져 그만큼 주파수가 오르므로, 이 시뮬레이션에서는 주파수를 낮은 쪽으로 시프트하여 필터특성을 일치시키고 있다.

각 설정에서의 감쇠 곡선에 따르면, 여기서 시뮬레이션에 이용한 각 설정의 칩 소자(1)는 약 5.6GHz에서 약 7.0GHz의 통과 대역을 구비한다. 또한, 시뮬레이션에 이용한 각 설정의 칩 소자(1)는 통과 대역의 저역측 감쇠극의 주파수 및 감쇠량이 다르며, 결합용 전극(27)을 형성함으로써 감쇠극의 주파수가 매우 높아져 통과 대역에 매우 근접하는 것을 알 수 있다.

이와 같이, 굴곡부간에 결합용 전극(27)을 형성함으로써 필터에 있어서의 감쇠극의 주파수를 통과 대역에 매우 근접시킬 수 있다.

다음으로 본 발명의 제3 실시형태의 칩 소자에 대하여 도 7에 기초하여 설명한다. 동 도(A)는 본 실시형태의 칩 소자의 유전체 기판을 표주면(+Z면)을 위를 향 해 배치하고, 정면(+Y면)을 왼쪽 앞을 향해 배치하고, 우측면(+X면)을 오른쪽 앞을 향해 배치한 사시도이다. 또한, 동 도(B)는 유전체 기판(10)을 동 도(B)의 상태로부터 Y축을 중심으로 180°회전시켜, 이주면(-Z면)을 위를 향해 배치하고, 정면(+Y면)을 왼쪽 앞을 향해 배치하고, 좌측면(-X면)을 오른쪽 앞을 향해 배치한 사시도이다.

본 실시형태의 칩 소자는 5단 필터를 구성하고, 그 입출력 단을 제외하고 정중앙의 3단 공진기에 본 발명의 구성을 이용한 예이다. 이와 같이 3단 이상의 복수단의 필터에 대하여도 본 발명을 채용할 수 있다.

또한, 본 실시형태에서는 주면전극(33A)의 단락단측에 형성한 단락용 측면전극(31A)과, 주면전극(33B)의 단락단측에 형성한 단락용 측면전극(31B)을 각각의 굴곡부로서 이용하는 예를 나타내고 있다.

단락용 측면전극(31A, 31B)이 대향함으로써 발생하는 용량에 의해 주면전극(33A)에 따른 공진기와 주면전극(33B)에 의한 공진기의 점프 결합의 결합량이 정해진다. 이 용량은 단락용 측면전극(31A, 31B)간의 대향 길이와 틈새 치수에 의해 정해진다. 따라서 규정된 기판면적 이하이더라도 매우 강한 결합을 얻을 수 있게 되어, 주면전극(33A)과 주면전극(33B) 각각에 의한 공진기간의 점프 결합의 결합량을 소망의 것으로 설정하는 것이 용이해진다. 이로 인해 점프 결합 특유의 저역측 감쇠극을 이용하여 소망하는 필터특성을 얻을 수 있다.

또한, 상기한 각 실시형태에서의 주면전극이나 단락용 측면전극의 배치 구성은 제품 사양에 따른 것이며, 제품사양에 따른 어떠한 형상이어도 된다. 또한 스트 립라인 공진기의 단수도 상기한 단수에 한정되는 것은 아니다. 본 발명은 상기 구성 이외에도 적용할 수 있으며 다양한 회로 패턴의 형상에 이용할 수 있다. 또한 유전체 필터 이외의 다양한 구성을 칩 소자 내에 배치해도 된다.

Claims

평판 형상의 유전체 기판의 이면에 형성한 접지전극과, 상기 유전체 기판의 표면에 형성한 복수의 주면(主面)전극과, 상기 접지전극과 각 주면전극이 구성하는 공진기 중 어느 하나에 결합하는 입출력 단자를 포함하는 유전체 필터에 있어서,

적어도 2개의 상기 주면전극은 상기 유전체 기판의 측면에 형성한 측면전극을 개재하여 한쪽 끝을 상기 접지전극에 접속하고, 다른쪽 끝을 개방하여 1/4 파장 공진선로를 각각 구성하며,

적어도 1개의 상기 주면전극은 한쪽 끝을 상기 1/4 파장 공진선로의 한쪽에 근접시켜 개방하고, 다른쪽 끝을 상기 1/4 파장 공진선로의 다른쪽에 근접시켜 개방하여 반파장 공진선로를 구성하며,

상기 2개의 1/4 파장 공진선로 중 적어도 한쪽은 상기 반파장 공진선로에 평행하게 배치한 평행부와, 상기 평행부에서 굴곡하여 다른쪽의 1/4 파장 공진선로의 방향으로 연장하여 상기 다른쪽의 1/4 파장 공진선로에 점프 결합하는 굴곡부를 갖고,

상기 반파장 공진선로는 상기 1/4 파장 공진선로의 상기 평행부에 평행하게 배치한 부위와, 상기 1/4 파장 공진선로의 상기 굴곡부에 평행하게 배치한 부위를 갖는 것을 특징으로 하는 유전체 필터.
제1항에 있어서,

상기 굴곡부는 상기 유전체 기판의 표주면(表主面) 단락단측에 형성한 것으로서,

상기 굴곡부를 상기 접지전극에 접속하는 측면전극은 상기 다른쪽의 1/4 파 장 공진선로를 상기 접지전극에 단락(短絡)하는 측면전극에 점프 결합(jump-coupled)하는 것을 특징으로 하는 유전체 필터.
삭제
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 2개의 1/4 파장 공진선로끼리를 도통시키는 결합용 전극을 상기 굴곡부에 포함하는 것을 특징으로 하는 유전체 필터.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 반파장 공진선로의 선로폭을 상기 2개의 1/4 파장 공진선로 각각의 선로폭에 비해 두껍게 한 것을 특징으로 하는 유전체 필터.
제1항 또는 제2항에 기재된 유전체 필터를 회로 구성의 일부로서 포함하는 것을 특징으로 하는 칩 소자.
제6항에 있어서,

상기 유전체 기판의 표주면측에 절연층을 적층한 것을 특징으로 하는 칩 소자.
제6항에 기재된 칩 소자의 제조방법으로서,

표주면에 상기 복수의 주면전극을 형성하고, 이주면에 상기 접지전극을 형성한 평판 형상의 유전체 모기판을 분할하여 복수의 칩 소자 소체를 형성하는 분할 공정과,

상기 분할 공정에 의해 형성된 상기 칩 소자 소체의 측면에 상기 주면전극에서 상기 접지전극에 걸쳐 도전체 페이스트를 인쇄하고 건조, 소성하여, 상기 측면 전극을 형성하는 측면전극 형성 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 칩 소자 제조방법.
제8항에 있어서,

상기 측면전극 형성 공정은 상기 분할 공정에 의해 형성된 복수의 칩 소자 소체 중에서 골라낸 칩 소자 소체에 대하여, 상기 2개의 1/4 파장 공진선로의 측면전극 사이의 틈새 부분에 전극을 형성하여 필터특성을 측정하고, 상기 틈새 부분의 폭을 넓히면서 필터특성을 측정하여 기 설정된 필터특성을 만족하는 틈새 치수를 선택하고, 그 후 상기 복수의 칩 소자 소체 전체에 대하여 상기 측면전극을 상기 선택된 틈새 치수로 형성하는 공정인 것을 특징으로 하는 칩 소자 제조방법.