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JP2023031964A - フィルタ装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】サイズを小さくしながら、フィルタ特性の劣化を抑制する。【解決手段】フィルタ装置は、第1誘電体層と、基準電位が供給される基準電極を含む第1配線層と、前記第1誘電体層と前記第1配線層との間に位置し、前記第1誘電体層の厚さと異なる厚さを有する第2誘電体層と、を含む積層基板と、第1端子と第2端子とを電気的に接続する直列配線に設けられた直列受動素子と、前記直列配線と前記基準電極とを電気的に接続する第1並列配線と、前記第1並列配線に設けられた第1並列受動素子と、を備え、前記第1並列配線は、前記第1誘電体層を貫通し、かつ、前記第1並列受動素子に電気的に接続される第1ビアと、前記第2誘電体層を貫通し、かつ、前記第1ビアと前記基準電極とを電気的に接続する第2ビアと、を含み、前記第1並列受動素子と前記第2誘電体層との間に前記第1誘電体層が位置し、前記第1ビアの断面積と前記第2ビアの断面積とは異なる。【選択図】図2

Description

本発明は、フィルタ装置に関する。
回路基板上に複数の部品が実装されたフィルタがある(例えば、特許文献1参照)。
特開2020―115616号公報
特許文献1に記載のフィルタでは、インダクタ、共振回路及び弾性波共振器の各々を搭載する部品が回路基板の上面に実装される。回路基板の下面には、端子が設けられる。端子は、回路基板を貫通するビアを通じて部品と電気的に接続される。
ところで、フィルタのサイズを小さくするために部品同士を近づけて配置した場合、部品間の電磁界的な結合によって、信号の電力ロスが増加したり、減衰特性が劣化したりすることがある。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、サイズを小さくしながら、フィルタ特性の劣化を抑制することが可能なフィルタ装置を提供することを目的とする。
本発明の一側面に係るフィルタ装置は、積層基板であって、第1誘電体層と、基準電位が供給される基準電極を含む第1配線層と、前記第1誘電体層と前記第1配線層との間に位置し、前記第1誘電体層の厚さと異なる厚さを有する第2誘電体層と、を含む積層基板と、第1端子と第2端子とを電気的に接続する直列配線に設けられた直列受動素子と、前記直列配線と前記基準電極とを電気的に接続する第1並列配線と、前記第1並列配線に設けられた第1並列受動素子と、を備え、前記第1並列配線は、前記第1誘電体層を貫通し、かつ、前記第1並列受動素子に電気的に接続される第1ビアと、前記第2誘電体層を貫通し、かつ、前記第1ビアと前記基準電極とを電気的に接続する第2ビアと、を含み、前記第1並列受動素子と前記第2誘電体層との間に前記第1誘電体層が位置しており、前記第1ビアの断面積と前記第2ビアの断面積とは異なる。
本発明によれば、サイズを小さくしながら、フィルタ特性の劣化を抑制することが可能なフィルタ装置を提供することが可能となる。
図1は、フィルタ回路21の回路図である。 図2は、フィルタ回路21が形成されたフィルタ装置11のzx面に平行な断面を模式的に示す図である。 図3は、フィルタ回路21が形成されたフィルタ装置11のxy面に平行な各断面を模式的に示す図である。 図4は、フィルタ装置11の等価回路22の回路図である。 図5は、フィルタ回路21が形成されたフィルタ装置12のzx面に平行な断面を模式的に示す図である。 図6は、フィルタ回路21が形成されたフィルタ装置13のzx面に平行な断面を模式的に示す図である。 図7は、フィルタ回路21が形成されたフィルタ装置14のzx面に平行な断面を模式的に示す図である。 図8は、フィルタ回路21が形成されたフィルタ装置14のxy面に平行な各断面を模式的に示す図である。 図9は、フィルタ装置14の等価回路24の回路図である。 図10は、L型のフィルタ回路が形成されたフィルタ装置15のzx面に平行な断面を模式的に示す図である。 図11は、フィルタ装置15の等価回路25の回路図である。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を極力省略する。
[第1実施形態]
第1実施形態に係るフィルタ装置11及びフィルタ回路21について説明する。図1は、フィルタ回路21の回路図である。図1に示すように、フィルタ回路21は、インダクタL1と、キャパシタC1及びC2と、を備える。
フィルタ回路21は、π型のローパスフィルタである。フィルタ回路21では、直列配線S1は、例えばパワーアンプからのRF(Radio Frequency)信号が供給される入力端子31(第1端子)と、出力端子32(第2端子)と、を電気的に接続する。並列配線P1は、直列配線S1に設けられたノードN1と接地とを電気的に接続する。並列配線P2は、直列配線S1に設けられたノードN2と接地とを電気的に接続する。なお、並列配線P1が「第1並列配線」に相当し、並列配線P2が「第2並列配線」または「分岐配線」に相当する。
インダクタL1は、直列配線S1に設けられ、ノードN1を通じて入力端子31に接続された第1端と、ノードN2を通じて出力端子32に接続された第2端と、を有する。
キャパシタC1は、並列配線P1に設けられ、ノードN1を通じてインダクタL1の第1端に接続された第1端と、接地に接続された第2端と、を有する。キャパシタC2は、並列配線P2に設けられ、ノードN2を通じてインダクタL1の第2端に接続された第1端と、接地に接続された第2端と、を有する。
なお、フィルタ回路21がπ型のフィルタである構成について説明したが、これに限定するものではない。フィルタ回路21は、L型またはT型などの他の接続形態のフィルタであってもよい。
また、フィルタ回路21がローパスフィルタであるである構成について説明したが、これに限定するものではない。例えば、インダクタL1をキャパシタに入れ替えるとともに、キャパシタC1及びC2の各々をインダクタに入れ替えることにより、フィルタ回路21をハイパスフィルタとすることも可能である。また、フィルタ回路21は、バンドパスフィルタまたはバンドエリミネーションフィルタなどとすることも可能である。
また、フィルタ回路21では、入力端子31に信号が供給される構成について説明したが、これに限定するものではない。出力端子32に信号が供給される構成であってもよい。
各図面には、x軸、y軸およびz軸を示すことがある。x軸、y軸およびz軸は、右手系の3次元の直交座標を形成する。以下、x軸の矢印方向をx軸+側、矢印とは逆方向をx軸-側と呼ぶことがあり、その他の軸についても同様である。なお、z軸+側及びz軸-側を、それぞれ「上側」及び「下側」と呼ぶこともある。また、z軸方向を「厚さ方向」と呼ぶこともある。また、x軸、y軸またはz軸にそれぞれ直交する面を、yz面、zx面またはxy面と呼ぶことがある。ここで、上側から下側を見て時計回りに回転する方向を時計方向cwと定義する。また、上側から下側を見て反時計回りに回転する方向を反時計方向ccwと定義する。
図2は、フィルタ回路21が形成されたフィルタ装置11のzx面に平行な断面を模式的に示す図である。図3は、フィルタ回路21が形成されたフィルタ装置11のxy面に平行な各断面を模式的に示す図である。
図2及び図3に示すように、フィルタ装置11は、直列受動素子60と、並列受動素子61(第1並列受動素子)及び62(第2並列受動素子)と、積層基板111と、直列配線S1と、並列配線P1及びP2と、を備える。並列配線P2は、並列配線P1とは独立した配線である。並列配線P1は、ビア41a(第1ビア)、41b及び42(第2ビア)ならびに電極51を含む。並列配線P2は、43a(第3ビア)、43b及び44(第4ビア)ならびに電極52を含む。本実施形態では、各ビアは、導電材料によって形成され、厚さ方向に延びる円柱形状を有する。なお、各ビアの形状は、任意の形状であってもよい。
積層基板111は、誘電体層121a(第1誘電体層)、121b、122(第2誘電体層)、123及び124と、配線層131(第1配線層)、132(第2配線層)、133及び134と、を含む。
誘電体層121b、121a、122、123及び124は、上側から下側に向かってこの順に設けられる。誘電体層122は、例えばコア層である。誘電体層121b、121a、123及び124は、例えばプレプリグによって形成される。
誘電体層121b、121a、122、123及び124の各々は、xy面と略平行な面であって上側に向いた面(以下、上側面と称することがある。)と、xy面と略平行な面であって下側に向いた面(以下、下側面と称することがある。)と、を有する。誘電体層122の上側面は、誘電体層122の上側に位置する誘電体層121aの下側面と対向する。他の誘電体層においても同様である。なお、上側面及び下側面には、製造時に発生する凹凸、または配線層を設けるための凹みなどがあってもよい。
誘電体層122と誘電体層123との間には、配線層131が設けられる。配線層131は、基準電位が供給される基準電極50を含む。基準電極50は、例えば、誘電体層122の下側面の全域にわたって形成され、かつ接地に接続された電極である。なお、基準電極50は必ずしも誘電体層122の下側面の全域にわたって形成される必要はなく、誘電体層122の下側面の少なくとも一部の領域に形成されていればよい。
誘電体層123と誘電体層124との間には、例えば配線層134が設けられる。誘電体層121aと誘電体層121bとの間には、例えば配線層133が設けられる。誘電体層123及び124には、誘電体層123及び124を貫通する複数のビア40が設けられる。ビア40の上側端部は、基準電極50と電気的に接続される。
誘電体層122は、誘電体層121aと配線層131との間に位置し、誘電体層121aの厚さT1と異なる厚さT2を有する。ここでいう「厚さ」とは、積層基板111において誘電体層121b~124が積層される方向における当該誘電体層の大きさ、すなわち当該誘電体層の上側面と下側面との間の距離を指す。本実施形態では、厚さT1は、厚さT2より小さい。なお、厚さT1は、厚さT2より大きくてもよい。
並列受動素子61及び62ならびに直列受動素子60と誘電体層122との間に誘電体層121aが位置する。本実施形態では、並列受動素子61及び62ならびに直列受動素子60は、誘電体層121bの上側面に設けられる。
以下、図2及び図3を参照して、各受動素子、各ビア及び各電極のレイアウトについて説明する。図3には、誘電体層121b及び各受動素子を上側から見た図と、誘電体層121aを上側から見た図と、誘電体層122及び配線層132を上側から見た図と、配線層131を上側から見た図と、が示される。
本実施形態では、フィルタ装置11は、誘電体層121bの上側面をz軸方向に沿って平面視したときに、積層基板111のx軸+側であってy軸-側の隅に設けられる。並列受動素子61、直列受動素子60及び並列受動素子62は、それぞれキャパシタC1、インダクタL1及びキャパシタC2として機能する表面実装デバイス(Surface Mount Device : SMD)である。並列受動素子61、直列受動素子60及び並列受動素子62は、x軸+側からx軸-側に向かってこの順に設けられる。
直列配線S1は、例えば、電極Es1、Es2及びEs3と、ビアVs1及びVs2と、を含む。電極Es1及びEs2は、誘電体層121bの上側面に形成される。電極Es3は、配線層132に形成される。ビアVs1及びVs2は、それぞれz軸と略平行に誘電体層121b及び121aを貫通する。
電極Es1は、入力端子31(図示しない)に接続された第1端と、第2端と、を有する。直列受動素子60は、パッド60aを通じて電極Es1の第2端に接続された第1端と、第2端と、を有する。電極Es2は、パッド60bを通じて直列受動素子60の第2端に接続された第1端と、第2端と、を有する。
ビアVs1の上側端部は、パッド62aを通じて電極Es2の第2端に接続される。ビアVs2の上側端部は、ビアVs1の下側端部に接続される。電極Es3は、ビアVs2の下側端部に接続された第1端と、出力端子32(図示しない)に接続された第2端と、を有する。
本実施形態では、並列配線P1は、ビア41b、41a及び42ならびに電極51を含む。並列配線P2は、ビア43b、43a及び44ならびに電極52を含む。
ビア41b及び43bは、誘電体層121bをz軸と略平行に貫通する。誘電体層121bの上側面をz軸方向に沿って平面視したときに、ビア41b及び43bは、並列受動素子61及び62とそれぞれ重なる。ビア41bの径は、例えば、ビア43bの径と略同じである。
並列受動素子61は、直列配線S1とビア41bとを電気的に接続する。詳細には、並列受動素子61は、パッド61aを通じて電極Es1に接続された第1端と、パッド61bを通じてビア41bの上側端部に接続された第2端と、を有する。
並列受動素子62は、直列配線S1とビア43bとを電気的に接続する。詳細には、並列受動素子62は、パッド62aを通じて電極Es2の第2端に接続された第1端と、パッド62bを通じてビア43bの上側端部に接続された第2端と、を有する。
ビア41a及び43aは、誘電体層121aをz軸と略平行に貫通する。本実施形態では、ビア41a及び43aは、それぞれビア41bの径及びビア43bの径と略同じ径を有する。誘電体層121aの上側面をz軸方向に沿って平面視したときに、ビア41a及び43aは、それぞれビア41b及び43bと略完全に重なる。ビア41aの上側端部及びビア43aの上側端部は、それぞれビア41bの下側端部及びビア43bの下側端部に接続される。
配線層132は、誘電体層122を基準として配線層131の反対側に位置する。本実施形態では、配線層132は、誘電体層121aと誘電体層122との間に位置する。
配線層132は、電極51(第1電極)と、電極52(第2電極)と、を含む。電極51は、ビア41aから引き回され、かつビア41aとビア42とを電気的に接続する。電極52は、ビア43aから引き回され、かつビア43aとビア44とを電気的に接続する。なお、ここで「引き回される」とは、「一定の長さを有するように延ばされる」ことを指す。
なお、配線層132は、誘電体層121aと誘電体層121bとの間に位置してもよい。この場合、誘電体層121aの上側面をz軸方向に沿って平面視したときに、ビア41a及び43aは、例えば、それぞれビア41b及び43bと重ならないように設けられる。電極51は、ビア41aの上側端部とビア41bの下側端部とを電気的に接続する。電極52は、ビア43aの上側端部とビア43bの下側端部とを電気的に接続する。
また、配線層132は、誘電体層121bの上側面に設けられてもよい。この場合、誘電体層121bの上側面をz軸方向に沿って平面視したときに、ビア41b及び43bは、それぞれ並列受動素子61及び62と重ならないように設けられる。電極51は、ビア41bの上側端部と並列受動素子61の第2端とを電気的に接続する。電極52は、ビア43bの上側端部と並列受動素子62の第2端とを電気的に接続する。
電極51及び52の各々は、配線層132が延在する面内において巻回される。また、電極51が巻回される向きと、電極52が巻回される向きとは、互いに逆である。詳細には、電極51は、ビア41aの下側端部に接続された第1端と、当該第1端のx軸-側に位置する第2端と、を有する。電極51は、第1端から第2端まで、xy面内において反時計方向ccwへ1/4回転以上3/4回転未満巻き回される。
電極52は、ビア43aの下側端部に接続された第1端と、当該第1端のx軸+側に位置する第2端と、を有する。電極52は、第1端から第2端まで、xy面内において時計方向cwへ1/4回転以上3/4回転未満巻き回される。
ビア42は、誘電体層122をz軸と略平行に貫通し、ビア41aの断面積と異なる断面積を有する。また、ビア42は、電極51と基準電極50とを電気的に接続する。詳細には、ビア42は、ビア41aの径より大きい径を有する。つまり、ここでいう「断面積」とは、誘電体層121~124の積層方向に直交する方向にビアを断面視した場合の面積のことであり、ビアの径は、その一具体例である。
なお、ある誘電体層を貫通するビアの径が製造ばらつきなどによりその誘電体層中で変化していた場合には、当該ビアの径のうち最も太い径を有する箇所の断面積を、当該ビアの断面積としてもよい。また、ビアの断面の形状は円形に限らず、三角形または四角形などの多角形であってもよい。この場合において、ビアの断面積が誘電体層中で変化していた場合には、当該ビアの断面積のうち最も大きい断面積を、当該ビアの断面積としてもよい。
誘電体層122の上側面をz軸方向に沿って平面視したときに、ビア42は、ビア41aのx軸-側に位置し、ビア41aとは重ならない。ビア42の上側端部及び下側端部は、電極51の第2端及び基準電極50にそれぞれ接続される。
ビア44は、誘電体層122をz軸と略平行に貫通し、ビア43aの断面積と異なる断面積を有する。また、ビア44は、電極52と基準電極50とを電気的に接続する。詳細には、ビア44は、ビア43aの径より大きい径、例えばビア42の径と略同じ径を有する。誘電体層122の上側面をz軸方向に沿って平面視したときに、ビア44は、ビア43aのx軸+側に位置し、ビア43aとは重ならない。ビア44の上側端部及び下側端部は、電極52の第2端及び基準電極50にそれぞれ接続される。
ビア42とビア44との間の距離D2は、ビア41aとビア43aとの間の距離D1より短い。詳細には、距離D2は、例えば、ビア42の中心軸とビア44の中心軸とを結ぶ最短の直線の長さである。距離D1は、例えば、ビア41aの中心軸とビア43aの中心軸とを結ぶ最短の直線の長さである。これによれば、受動素子60~62に相対的に近いビア同士の距離に比べて、受動素子60~62から相対的に遠いビア同士の距離が小さくなっている。そのため、フィルタ装置11をz軸方向に沿って平面視したときに、ビア42及び44を受動素子61、62、及び63が設けられた領域の内側に形成しやすくなる。従って、ビア41a及び43aにより占領される積層基板111のスペースを最小限とできるため、フィルタ装置11の小型化を実現しやすくなる。
図4は、フィルタ装置11の等価回路22の回路図である。図4に示すように、各ビア及び各電極は、インダクタとして機能する。また、各電極は、キャパシタとしても機能する。
詳細には、並列配線P1に含まれるビア41b、41a及び42は、それぞれインダクタL11、L12及びL14として機能する。並列配線P2に含まれるビア43b、43a及び44は、それぞれインダクタL21、L22及びL24として機能する。
ビア41b、41a、42、43b、43a及び44のインダクタンスは、当該ビアの形状に応じた値を有する。具体的には、ビアの径が大きいほど、当該ビアのインダクタンスが小さくなる。また、ビアの長さすなわち当該ビアが設けられた誘電体層の厚さが大きいほど、当該ビアのインダクタンスが大きくなる。
したがって、ビアの径及び当該ビアが設けられる誘電体層の厚さを調整することで、当該ビアのインダクタンスを調整することができる。
また、並列配線P1に含まれる電極51は、インダクタL13として機能するとともに、基準電極50との間でキャパシタC11を形成する。同様に、並列配線P2に含まれる電極52は、インダクタL23として機能するとともに、基準電極50との間でキャパシタC21を形成する。
電極51及び52のインダクタンスは、当該電極の巻回数、幅及び長さなどに応じた値を有する。また、電極51または52と基準電極50との間で形成されるキャパシタの容量は、当該電極と基準電極50との間の距離、及び当該電極の面積などに応じた値を有する。
したがって、電極51の形状及び配置を調整することで、電極51のインダクタンスを調整することができるとともに、電極51と基準電極50との間で形成されるキャパシタC11の容量を調整することができる。電極52についても、電極51と同様である。
以上のように、等価回路22では、キャパシタC1と接地すなわち基準電極50との間には、インダクタL11、L12、L13及びL14が直列に接続される。インダクタL13の中点と接地との間には、キャパシタC11が接続される。
キャパシタC2と接地との間には、インダクタL21、L22、L23及びL24が直列に接続される。インダクタL23の中点と接地との間には、キャパシタC21が接続される。
[第2実施形態]
第2実施形態に係るフィルタ装置12について説明する。第2実施形態以降では第1実施形態と共通の事柄についての記述を省略し、異なる点についてのみ説明する。特に、同様の構成による同様の作用効果については実施形態毎には逐次言及しない。
図5は、フィルタ回路21が形成されたフィルタ装置12のzx面に平行な断面を模式的に示す図である。図5に示すように、第2実施形態に係るフィルタ装置12は、ビア42とビア44との間の距離D2が、ビア41aとビア43aとの間の距離D1より長くなっている点で第1実施形態に係るフィルタ装置11と異なる。
フィルタ装置12では、ビア41aの径及びビア43aの径は、それぞれビア42の径及びビア44の径より小さい。ビア41aの中心軸とビア43aの中心軸との間の距離D1は、ビア42の中心軸とビア44の中心軸との間の距離D2より短い。
一般に、平行に設けられた2つのビアに信号が流れるときに、2つのビア間の電磁界的な結合は、当該ビアの径が大きいほど大きくなる。フィルタ装置12のように、径の大きいビア42及び44間の距離D2を、径の小さいビア41a及び43a間の距離D1より長くする構成により、ビア42及び44間の電磁界的な結合を小さくし、フィルタ特性の劣化を効果的に抑制することができる。
[第3実施形態]
第3実施形態に係るフィルタ装置13について説明する。図6は、フィルタ回路21が形成されたフィルタ装置13のzx面に平行な断面を模式的に示す図である。図6に示すように、第3実施形態に係るフィルタ装置13は、ビア41aの径及びビア43aの径が、それぞれビア42の径及びビア44の径より大きくなっている点で第1実施形態に係るフィルタ装置11と異なる。
フィルタ装置13では、ビア41aの中心軸とビア43aの中心軸との間の距離D1は、ビア42の中心軸とビア44の中心軸との間の距離D2より長い。
フィルタ装置13のように、径の大きいビア41a及び43a間の距離D1を、径の小さいビア42及び44間の距離D2より長くする構成により、ビア41a及び43a間の電磁界的な結合を小さくし、フィルタ特性の劣化を効果的に抑制することができる。
[第4実施形態]
第4実施形態に係るフィルタ装置14について説明する。図7は、フィルタ回路21が形成されたフィルタ装置14のzx面に平行な断面を模式的に示す図である。図7に示すように、第4実施形態に係るフィルタ装置14は、ビア42及び44が1つのビア42にまとめられた点で第1実施形態に係るフィルタ装置11と異なる。
図8は、フィルタ回路21が形成されたフィルタ装置14のxy面に平行な各断面を模式的に示す図である。なお、図8の見方は、図3と同様である。
図7及び図8に示すように、並列配線P1は、ビア41b、41a及び42ならびに電極51を含む。並列配線P2は、図2に示す並列配線P2と比べて、ビア44を含まない。すなわち、並列配線P2は、ビア43b及び43aならびに電極52を含む。並列配線P2は、並列配線P1から分岐する分岐配線でもある。具体的には、並列配線P2は、並列配線P1と配線層132において共通接続されており、並列配線P1に対して独立していない配線(分岐配線)である。
配線層132は、電極51(第1電極)と、電極52(第2電極)と、を含む。電極51は、ビア41aから引き回され、かつビア41aとビア42とを電気的に接続する。電極52は、ビア43aから引き回され、かつビア43aとビア42とを電気的に接続する。
詳細には、電極51は、ビア41aの下側端部に接続された第1端と、ビア41aの下側端部及びビア43aの下端端部の間に位置する第2端と、を有する。電極51は、第1端から第2端まで、xy面内において反時計方向ccwへ1/4回転以上3/4回転未満巻き回される。
電極52は、ビア43aの下側端部に接続された第1端と、電極51の第2端の位置と同じ位置に位置する第2端と、を有する。電極52は、第1端から第2端まで、xy面内において時計方向cwへ1/4回転以上3/4回転未満巻き回される。なお、電極51及び52の接続部51aと、電極51の第2端との間は、電極51及び52が共用している。
ビア42は、ビア41aの径より大きく、かつビア43aの径より大きい径を有する。誘電体層122の上側面をz軸方向に沿って平面視したときに、ビア42は、ビア41aとビア43aとの間に位置し、ビア41a及び43aのいずれとも重ならない。ビア42の上側端部は、電極51の第2端及び電極52の第2端に接続される。ビア42の下側端部は、基準電極50に接続される。
図9は、フィルタ装置14の等価回路24の回路図である。図9に示すように、等価回路24では、キャパシタC1と接地との間には、インダクタL11、L12、L13及びL14が直列に接続される。インダクタL13の中点と接地との間には、キャパシタC11が接続される。
インダクタL13及びL14の間に位置するノードN11と、キャパシタC2と、の間には、インダクタL21、L22及びL23が直列に接続される。インダクタL23の中点と接地との間には、キャパシタC21が接続される。
[第5実施形態]
第5実施形態に係るフィルタ装置15について説明する。図10は、L型のフィルタ回路が形成されたフィルタ装置15のzx面に平行な断面を模式的に示す図である。図10に示すように、第5実施形態に係るフィルタ装置15は、並列受動素子62が設けられない点で第4実施形態に係るフィルタ装置14と異なる。
図10に示すように、並列配線P1は、図7に示す並列配線P1と同様である。分岐配線B1は、ビア43b及び43aならびに電極52を含む。図10に示すビア43b及び43aならびに電極52は、図7に示すビア43b及び43aならびに電極52とそれぞれ同様である。なお、分岐配線B1では、ビア43bの上側端部が開放となっている。
図11は、フィルタ装置15の等価回路25の回路図である。図11に示すように、等価回路25は、図9に示す等価回路24と比べて、キャパシタC2が設けられない。このため、インダクタL1の第2端及び出力端子32と、インダクタL21とは、電気的に絶縁されている。
詳細には、等価回路25では、キャパシタC1と接地との間には、インダクタL11、L12、L13及びL14が直列に接続される。インダクタL13の中点との間には、キャパシタC11が接続される。
インダクタL13とインダクタL14との間に位置するノードN11からは、分岐配線B1が分岐する。分岐配線B1では、インダクタL23は、ノードN11に接続された第1端と、第2端と、を有する。インダクタL21は、インダクタL22を通じてインダクタL23の第2端に接続された第1端と、開放端となっている第2端と、を有する。インダクタL23の中点と接地との間には、キャパシタC21が接続される。
このように、インダクタL21の第2端が開放端となっているので、分岐配線B1は、オープンスタブ回路として機能する。
なお、フィルタ装置11~13では、並列配線P1及びP2が設けられる構成について説明したが、これに限定するものではない。並列配線P1及びP2のいずれか一方が設けられる構成であってもよい。このような構成であっても、本願の目的を達成することができる。
また、フィルタ装置11~14では、並列配線P1が、入力端子31とインダクタL1の第1端との間から分岐し、かつ並列配線P2が、出力端子32とインダクタL1の第2端との間から分岐する構成について説明したが、これに限定するものではない。並列配線P1及びP2が、入力端子31とインダクタL1の第1端との間から分岐する構成であってもよいし、並列配線P1及びP2が、出力端子32とインダクタL1の第2端との間から分岐する構成であってもよい。
また、フィルタ装置11~15では、直列受動素子60ならびに並列受動素子61及び62と、誘電体層121aとの間には、誘電体層121bが設けられる構成について説明したが、これに限定するものではない。誘電体層121bが設けられず、誘電体層121aの上側面に直列受動素子60ならびに並列受動素子61及び62が位置する構成であってもよい。
また、フィルタ装置11~15では、誘電体層121aと誘電体層122との間には、配線層132が設けられる構成について説明したが、これに限定するものではない。誘電体層121aと誘電体層122との間には、1または複数の誘電体層が設けられる構成であってもよい。
また、フィルタ装置11~15では、基準電極50が接地に接続される構成について説明したが、これに限定するものではない。基準電極50は、例えば、パワーアンプの電源となる定電圧源に接続される構成であってもよい。
また、フィルタ装置11~15では、受動素子60、61及び62がそれぞれSMDで形成される構成について説明したが、これに限定するものではない。受動素子60、61及び62のうちの少なくとも1つは、積層基板111に設けられた配線のパターンにより形成されていてもよい。
また、フィルタ装置11~14では、電極51及び52が巻回される構成について説明したが、これに限定するものではない。電極51及び52は、例えば直線形状を有することで巻回されない構成であってもよい。
また、フィルタ装置12では、ビア41aの径及びビア43aの径が、それぞれビア42の径及びビア44の径より小さい構成について説明したが、これに限定するものではない。ビア41aの径及びビア43aの径が、それぞれビア42の径及びビア44の径より大きい構成であってもよい。
以上、本発明の例示的な実施形態について説明した。フィルタ装置11、12、13、14及び15では、積層基板111は、誘電体層121aと、基準電位が供給される基準電極50を含む配線層131と、誘電体層121aと配線層131との間に位置し、誘電体層121aの厚さT1と異なる厚さT2を有する誘電体層122と、を含む。直列受動素子60は、入力端子31と出力端子32とを電気的に接続する直列配線S1に設けられる。並列配線P1は、直列配線S1と基準電極50とを電気的に接続する。並列受動素子61は、並列配線P1に設けられる。並列配線P1は、誘電体層121aを貫通し、かつ、並列受動素子61に電気的に接続されるビア41aと、誘電体層122を貫通し、かつ、ビア41aと基準電極50とを電気的に接続するビア42と、を含む。誘電体層121aは、並列受動素子61と誘電体層122との間に位置している。そして、ビア41aの断面積とビア42の断面積とは異なる。
このように、厚さT1と厚さT2とが異なるとともに、ビア41aの断面積とビア42の断面積とが異なる構成により、ビア41a及びビア42の各々について、その長さ及び断面積を互いに異ならせることができる。すなわち、ビア41aの寄生インダクタンス及びビア42の寄生インダクタンスを互いに異ならせることができる。つまり、適切に設計された厚さT1及びT2ならびにビア41aの断面積及びビア42の断面積で形成した積層基板111では、ビア41aの寄生インダクタンス及びビア42の寄生インダクタンスを、フィルタ回路21における調整可能な回路素子とすることができるので、フィルタ特性の調整の自由度を高めることができる。これにより、例えば、フィルタ装置のサイズを小さくするために直列受動素子60と並列受動素子61とを近づけて配置し、これら受動素子間の電磁界的な結合によって、信号の電力ロスが増加したり、減衰特性が劣化したりする場合においても、フィルタ特性を適切に調整することで、信号の電力ロスの増加及び減衰特性の劣化を抑制することができる。したがって、サイズを小さくしながら、フィルタ特性の劣化を抑制することが可能なフィルタ装置を提供することができる。
また、フィルタ装置11、12、13、14及び15では、積層基板111は、誘電体層122を基準として配線層131の反対側に位置する配線層132をさらに含む。並列配線P1は、配線層132において、ビア41aから引き回され、かつビア41aとビア42または並列受動素子61とを電気的に接続する電極51をさらに含む。
このような構成により、フィルタ回路21において調整可能な回路素子として、ビア41aから引き回された電極51と基準電極50との間に寄生容量を有するキャパシタをさらに形成することができる。これにより、フィルタ特性の調整の自由度をより高めることができるので、サイズを小さくしながら、フィルタ特性の劣化を効果的に抑制することができる。
また、フィルタ装置11、12、13、14及び15では、電極51は、配線層132において巻回される。
このような構成により、フィルタ回路21において調整可能な回路素子として、巻回された電極51による、寄生インダクタンスを有するインダクタL13をさらに形成することができる。これにより、フィルタ特性の調整の自由度をより高めることができるので、サイズを小さくしながら、フィルタ特性の劣化を効果的に抑制することができる。
また、フィルタ装置11、12及び13では、並列配線P2は、直列配線S1と基準電極50とを電気的に接続し、かつ、並列配線P1とは独立する。並列受動素子62は、並列配線P2に設けられる。並列配線P2は、誘電体層121aを貫通し、かつ、並列受動素子62に電気的に接続されるビア43aと、誘電体層122を貫通し、かつ、ビア43aと基準電極50とを電気的に接続するビア44と、を含む。誘電体層121aは、並列受動素子62と誘電体層122との間に位置している。そして、ビア43aの断面積とビア44の断面積とは異なる。
このような構成により、適切に設計された厚さT1及びT2ならびにビア43aの断面積及びビア44の断面積で形成した積層基板111では、ビア43aの寄生インダクタンス及びビア44の寄生インダクタンスを、フィルタ回路21における調整可能な回路素子とすることができる。これにより、フィルタ特性の調整の自由度をより高めることができるので、サイズを小さくしながら、フィルタ特性の劣化を効果的に抑制することができる。
また、フィルタ装置11では、ビア42とビア44との間の距離D2は、ビア41aとビア43aとの間の距離D1より短い。
このような構成により、誘電体層121aの上側面をz軸方向に沿って平面視したときに、ビア42及び44をビア41aとビア43aとの間に配置することができるので、フィルタ装置11をコンパクトに形成することができる。これにより、積層基板111において、活用することが可能なスペースをより多く確保することができる。
また、フィルタ装置12のように、ビア41aの断面積及びビア43aの断面積がそれぞれビア42の断面積及びビア44の断面積より小さい場合、ビア41aとビア43aとの間の距離D1は、ビア42とビア44との間の距離D2より短い。また、フィルタ装置13のように、ビア41aの断面積及びビア43aの断面積がそれぞれビア42の断面積及びビア44の断面積より大きい場合、ビア41aとビア43aとの間の距離D1は、ビア42とビア44との間の距離D2より長い。
一般に、平行に設けられた2つのビアに信号が流れるときに、2つのビア間の電磁界的な結合は、当該ビアの径が大きいほど大きくなる。フィルタ装置12及び13のように、径の大きいビア間の距離を、径の小さいビア間の距離より長くする構成により、径の大きいビア間の電磁界的な結合を小さくすることができるので、フィルタ特性の劣化を効果的に抑制することができる。
また、フィルタ装置15では、分岐配線B1は、並列配線P1から分岐する。分岐配線B1は、誘電体層121aを貫通するビア43aを含む。そして、ビア42は、ビア43aと基準電極50とを電気的にさらに接続する。
このように、ビア43aをオープンスタブ回路として機能させることができるので、フィルタの減衰量及び周波数帯域といったフィルタ特性の調整の自由度をより高めることができる。これにより、サイズを小さくしながら、フィルタ特性の劣化を効果的に抑制することができる。
また、フィルタ装置14では、分岐配線(並列配線P2)は、並列配線P1から分岐する。分岐配線(並列配線P2)は、誘電体層121aを貫通するビア43aを含む。ビア42は、ビア43aと基準電極50とを電気的にさらに接続する。分岐配線(並列配線P2)は、直列配線S1と並列配線P1とを電気的に接続する。並列受動素子62は、分岐配線(並列配線P2)に設けられ、直列配線S1とビア43aとを電気的に接続する。誘電体層121aは、並列受動素子62と誘電体層122との間に位置する。そして、ビア43aの断面積は、ビア42の断面積と異なる。
このように、並列受動素子61から基準電極50への経路と並列受動素子62から基準電極50への経路とにおいてビア42を共用する構成により、各径路に伝送される信号を意図的に干渉させることができる。これにより、各径路が独立の場合におけるフィルタ特性と異なるフィルタ特性例えばブロードな周波数特性を実現することができる。これにより、フィルタ特性の調整の自由度を高めることができるので、サイズを小さくしながら、フィルタ特性の劣化を効果的に抑制することができる。
また、フィルタ装置11、12及び13では、積層基板111は、誘電体層122を基準として配線層131の反対側に位置する配線層132をさらに含む。並列配線P1は、配線層132において、ビア41aから引き回され、かつビア41aとビア42または並列受動素子61とを電気的に接続する電極51をさらに含む。並列配線P2は、配線層132において、ビア43aから引き回され、かつビア43aとビア44または並列受動素子62とを電気的に接続する電極52をさらに含む。
このような構成により、フィルタ回路21において調整可能な回路素子として、ビア41aから引き回された電極51と基準電極50との間に寄生容量を有するキャパシタ、及びビア43aから引き回された電極52と基準電極50との間に寄生容量を有するキャパシタをさらに形成することができる。これにより、フィルタ特性の調整の自由度をより高めることができるので、例えば、各寄生容量の自己共振周波数に応じたピークを有する周波数特性などを実現することができる。これにより、サイズを小さくしながら、フィルタ特性の劣化を効果的に抑制することができる。
また、フィルタ装置14では、積層基板111は、誘電体層122を基準として配線層131の反対側に位置する配線層132をさらに含む。並列配線P1は、配線層132において、ビア41aから引き回され、かつビア41aとビア42または並列受動素子61とを電気的に接続する電極51をさらに含む。分岐配線(並列配線P2)は、ビア43aから引き回され、かつビア43aとビア42または並列受動素子62とを電気的に接続する電極52をさらに含む。
このような構成により、フィルタ回路21において調整可能な回路素子として、ビア41aから引き回された電極51と基準電極50との間に寄生容量を有するキャパシタ、及びビア43aから引き回された電極52と基準電極50との間に寄生容量を有するキャパシタをさらに形成することができる。これにより、フィルタ特性の調整の自由度をより高めることができるので、例えば、ブロードな周波数特性などを実現することができる。これにより、サイズを小さくしながら、フィルタ特性の劣化を効果的に抑制することができる。
また、フィルタ装置15では、積層基板111は、誘電体層121aと誘電体層122との間に位置する配線層132をさらに含む。並列配線P1は、配線層132において、ビア41aから引き回され、かつビア41aとビア42とを電気的に接続する電極51をさらに含む。分岐配線B1は、ビア43aから引き回され、かつビア43aとビア42とを電気的に接続する電極52をさらに含む。
このような構成により、フィルタ回路21において調整可能な回路素子として、ビア41aから引き回された電極51と基準電極50との間に寄生容量を有するキャパシタ、及びビア43aから引き回された電極52と基準電極50との間に寄生容量を有するキャパシタをさらに形成することができるので、フィルタ特性の調整の自由度をより高めることができる。これにより、サイズを小さくしながら、フィルタ特性の劣化を効果的に抑制することができる。
また、フィルタ装置11、12、13、14及び15では、電極51及び52の各々は、配線層132において巻回される。
このような構成により、フィルタ回路21において調整可能な回路素子として、巻回された電極51及び52による、寄生インダクタンスをそれぞれ有するインダクタL13及びL24をさらに形成することができる。これにより、フィルタ特性の調整の自由度をより高めることができるので、サイズを小さくしながら、フィルタ特性の劣化を効果的に抑制することができる。
また、フィルタ装置11、12、13、14及び15では、電極51が巻回される向きと、電極52が巻回される向きとは、互いに逆である。
このように、並列受動素子61から電極51を通じて基準電極50へ至る経路に流れる電流によって生ずる磁界の向きと、並列受動素子62から電極52を通じて基準電極50へ至る経路に流れる電流によって生ずる磁界の向きと、を互いに逆向きにすることができる。これにより、各径路に伝送される信号同士の干渉を抑制することができるので、フィルタ特性の劣化を効果的に抑制することができる。
なお、以上説明した各実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更/改良され得るとともに、本発明にはその等価物も含まれる。即ち、各実施形態に当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、各実施形態が備える各要素及びその配置、材料、条件、形状、サイズなどは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、各実施形態は例示であり、異なる実施形態で示した構成の部分的な置換又は組み合わせが可能であることは言うまでもなく、これらも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。
11、12、13、14、15…フィルタ装置
21…フィルタ回路
22、24、25…等価回路
31…入力端子
32…出力端子
40、41a、41b、42、43a、43b、44…ビア
50…基準電極
51、52…電極
60…直列受動素子
61、62…並列受動素子
111…積層基板
121a、121b、122、123、124…誘電体層
131、132、133、134…配線層
L1…インダクタ
C1、C2…キャパシタ
S1…直列配線
Es1、Es2、Es3…電極
Vs1、Vs2…ビア
P1、P2…並列配線
B1…分岐配線
N1、N2、N11…ノード

Claims (13)

  1. 積層基板であって、
    第1誘電体層と、
    基準電位が供給される基準電極を含む第1配線層と、
    前記第1誘電体層と前記第1配線層との間に位置し、前記第1誘電体層の厚さと異なる厚さを有する第2誘電体層と、
    を含む積層基板と、
    第1端子と第2端子とを電気的に接続する直列配線に設けられた直列受動素子と、
    前記直列配線と前記基準電極とを電気的に接続する第1並列配線と、
    前記第1並列配線に設けられた第1並列受動素子と、
    を備え、
    前記第1並列配線は、
    前記第1誘電体層を貫通し、かつ、前記第1並列受動素子に電気的に接続される第1ビアと、
    前記第2誘電体層を貫通し、かつ、前記第1ビアと前記基準電極とを電気的に接続する第2ビアと、
    を含み、
    前記第1並列受動素子と前記第2誘電体層との間に前記第1誘電体層が位置しており、
    前記第1ビアの断面積と前記第2ビアの断面積とは異なる、
    フィルタ装置。
  2. 請求項1に記載のフィルタ装置であって、
    前記積層基板は、前記第2誘電体層を基準として前記第1配線層の反対側に位置する第2配線層をさらに含み、
    前記第1並列配線は、
    前記第2配線層において、前記第1ビアから引き回され、かつ前記第1ビアと前記第2ビアまたは前記第1並列受動素子とを電気的に接続する第1電極をさらに含む、
    フィルタ装置。
  3. 請求項2に記載のフィルタ装置であって、
    前記第1電極は、前記第2配線層において巻回される、
    フィルタ装置。
  4. 請求項1から請求項3のいずれか一項に記載のフィルタ装置であって、
    前記フィルタ装置は、
    前記直列配線と前記基準電極とを電気的に接続し、かつ、前記第1並列配線とは独立する第2並列配線と、
    前記第2並列配線に設けられた第2並列受動素子と、をさらに備え、
    前記第2並列配線は、
    前記第1誘電体層を貫通し、かつ、前記第2並列受動素子に電気的に接続される第3ビアと、
    前記第2誘電体層を貫通し、かつ、前記第3ビアと前記基準電極とを電気的に接続する第4ビアと、
    を含み、
    前記第2並列受動素子と前記第2誘電体層との間に前記第1誘電体層が位置しており、
    前記第3ビアの断面積と前記第4ビアの断面積とは異なる、
    フィルタ装置。
  5. 請求項4に記載のフィルタ装置であって、
    前記第2ビアと前記第4ビアとの間の距離は、前記第1ビアと前記第3ビアとの間の距離より短い、
    フィルタ装置。
  6. 請求項4に記載のフィルタ装置であって、
    前記第1ビアの断面積及び前記第3ビアの断面積がそれぞれ前記第2ビアの断面積及び前記第4ビアの断面積より小さい場合、前記第1ビアと前記第3ビアとの間の距離は、前記第2ビアと前記第4ビアとの間の距離より短く、
    前記第1ビアの断面積及び前記第3ビアの断面積がそれぞれ前記第2ビアの断面積及び前記第4ビアの断面積より大きい場合、前記第1ビアと前記第3ビアとの間の距離は、前記第2ビアと前記第4ビアとの間の距離より長い、
    フィルタ装置。
  7. 請求項1から請求項3のいずれか一項に記載のフィルタ装置であって、
    前記フィルタ装置は、
    前記第1並列配線から分岐する分岐配線をさらに備え、
    前記分岐配線は、
    前記第1誘電体層を貫通する第3ビアを含み、
    前記第2ビアは、前記第3ビアと前記基準電極とを電気的にさらに接続する、
    フィルタ装置。
  8. 請求項7に記載のフィルタ装置であって、
    前記分岐配線は、前記直列配線と前記第1並列配線とを電気的に接続し、
    前記フィルタ装置は、
    前記分岐配線に設けられ、前記直列配線と前記第3ビアとを電気的に接続する第2並列受動素子をさらに備え、
    前記第2並列受動素子と前記第2誘電体層との間には、前記第1誘電体層が位置しており、
    前記第3ビアの断面積は、前記第2ビアの断面積と異なる、
    フィルタ装置。
  9. 請求項4から請求項6のいずれか一項に記載のフィルタ装置であって、
    前記積層基板は、
    前記第2誘電体層を基準として前記第1配線層の反対側に位置する第2配線層をさらに含み、
    前記第1並列配線は、
    前記第2配線層において、前記第1ビアから引き回され、かつ前記第1ビアと前記第2ビアまたは前記第1並列受動素子とを電気的に接続する第1電極をさらに含み、
    前記第2並列配線は、
    前記第2配線層において、前記第3ビアから引き回され、かつ前記第3ビアと前記第4ビアまたは前記第2並列受動素子とを電気的に接続する第2電極をさらに含む、
    フィルタ装置。
  10. 請求項8に記載のフィルタ装置であって、
    前記積層基板は、
    前記第2誘電体層を基準として前記第1配線層の反対側に位置する第2配線層をさらに含み、
    前記第1並列配線は、
    前記第2配線層において、前記第1ビアから引き回され、かつ前記第1ビアと前記第2ビアまたは前記第1並列受動素子とを電気的に接続する第1電極をさらに含み、
    前記分岐配線は、
    前記第2配線層において、前記第3ビアから引き回され、かつ前記第3ビアと前記第2ビアまたは前記第2並列受動素子とを電気的に接続する第2電極をさらに含む、
    フィルタ装置。
  11. 請求項7に記載のフィルタ装置であって、
    前記積層基板は、
    前記第1誘電体層と前記第2誘電体層との間に位置する第2配線層をさらに含み、
    前記第1並列配線は、
    前記第2配線層において、前記第1ビアから引き回され、かつ前記第1ビアと前記第2ビアとを電気的に接続する第1電極をさらに含み、
    前記分岐配線は、
    前記第2配線層において、前記第3ビアから引き回され、かつ前記第3ビアと前記第2ビアとを電気的に接続する第2電極をさらに含む、
    フィルタ装置。
  12. 請求項9から請求項11のいずれか一項に記載のフィルタ装置であって、
    前記第1電極及び前記第2電極の各々は、前記第2配線層において巻回される、
    フィルタ装置。
  13. 請求項12に記載のフィルタ装置であって、
    前記第1電極が巻回される向きと、前記第2電極が巻回される向きとは、互いに逆である、
    フィルタ装置。
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