JP2002198710A

JP2002198710A - 高周波伝送線路

Info

Publication number: JP2002198710A
Application number: JP2000390681A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Maeda; 泰宏前田
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2000-12-22
Filing date: 2000-12-22
Publication date: 2002-07-12

Abstract

(57)【要約】【課題】上下伝送線路間の結合容量の変動を抑制すると
ともに、自己共振周波数の劣化を押さえる高周波伝送線
路を提供することにある。【解決手段】伝送線路導体６と、伝送線路導体６と接続
され、かつ少なくとも一部が伝送線路導体６に対向した
伝送線路導体７とが誘電体層２を介して積層されるとと
もに、伝送線路導体６と伝送線路導体７とが対向する領
域の線路幅が互いに異なっている高周波伝送線路におい
て、線路幅が広い伝送線路導体７の伝送線路導体６と対
向する領域に切り欠き部１０ｅ〜１０ｇを形成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、誘電体層を積層し
てなる積層体基板内に、互いに異なる誘電体層間に跨が
って接続される高周波伝送線路に関するものである。

【０００２】

【従来技術】近年、携帯電話などの普及が飛躍的に広が
り、それに伴って携帯電話に使用される電子部品に対す
る需要も高まっている。また、それら通信機器に使用さ
れる部品には小型化、軽量化が同時に要求される。電子
部品の小型化を実現する手段の一つとして、高周波信号
等を伝送するためのストリップラインやインダクタをセ
ラミックなどの誘電体層を積層した多層構造の回路基板
内に配置する方法がある。

【０００３】高周波信号等を伝送するためのストリップ
ラインとして、例えば図３及び図４に示すように、複数
の誘電体層１１〜１５間に互いに対向して複数の伝送線
路導体１６〜１９が形成されるとともに、この複数の伝
送線路導体１６〜１９同士が接続されている高周波伝送
線路Ｂが提案されている。

【０００４】即ち、誘電体層１１、１２、１３、１４及
び１５を順次積層し、このうち、誘電体層１２〜１５の
表面に、それぞれ伝送線路導体１６、１７、１８及び１
９を形成すると共に、最上層に位置する誘電体層１１に
は、伝送線路導体１６の一端に対応する位置にスルーホ
ール２０ａが設けられ、図示しない信号入力部から伝送
線路導体１６に対して電気信号が供給される。また、伝
送線路導体１６の他端と伝送線路導体１７の一端、伝送
線路導体１７の他端と伝送線路導体１８の一端、伝送線
路導体１８の他端と伝送線路導体１９の一端は、それぞ
れ誘電体層１２、１３及び１４に設けたスルーホール２
０ｂ、２０ｃ及び２０ｄにより積層状態で接続されてい
る。また、伝送線路導体１６〜１９は、各誘電体層１２
〜１５の積層方向において、一部が対向配置されてお
り、かつ、各伝送線路導体１６〜１９を伝搬する電気信
号が、各伝送線路導体１６〜１９において同方向に流れ
るように構成されている。

【０００５】高周波伝送線路Ｂによれば、伝送線路を多
層にわたって形成しているので線路長を長く取ることが
でき、これを用いたＬＣ共振器等の電子部品の小型化が
達成できる。

【０００６】しかしながら、図３及び図４に示した高周
波伝送線路Ｂにおいて、各伝送線路導体１６〜１９の線
路幅Ｗ１は同じ長さに設定されており、誘電体層１１〜
１５を積層する際には、各誘電体層１１〜１５間で積み
重ねずれ等が生じ、それに伴い、図５に示すように、上
下に対向する伝送線路導体間、例えば、伝送線路導体１
６と１７との間、或いは、伝送線路導体１８と１９との
間等にずれΔｗが生じることがあった。

【０００７】このように、高周波伝送線路における上下
伝送線路導体の対向位置がずれると、伝送線路導体間の
結合容量のバラツキが大きくなって、所望の特性インピ
ーダンスが得られなくなり、ひいては、これを用いた電
子部品の特性変動に大きな影響を与えることになる。

【０００８】この問題に対する対策として、例えば図６
および図７に示すように対向するストリップラインの幅
が互いに異なるように構成された高周波伝送線路が提案
されている（特開平２０００−７７９１１号公報）。

【０００９】この高周波伝送線路Ｃにおいては、誘電体
層２１、２２、２３、２４及び２５を順次積層し、この
うち、誘電体層２２〜２５の表面に、それぞれ伝送線路
導体２６、２７、２８及び２９が設けられている。そし
て、最上層に位置する誘電体層２１には、伝送線路導体
２６の一端に対応する位置にスルーホール３０ａが設け
られ、図示しない信号入力部から伝送線路導体２６に対
して電気信号が供給される。また、伝送線路導体２６の
他端と伝送線路導体２７の一端、伝送線路導体２７の他
端と伝送線路導体２８の一端、伝送線路導体２８の他端
と伝送線路導体２９の一端は、それぞれ誘電体層２２、
２３及び２４に設けたスルーホール３０ｂ、３０ｃ及び
３０ｄにより積層状態で接続されている。また、伝送線
路導体２６〜２９は、各誘電体層２２〜２５の積層方向
において、一部が対向配置されており、かつ、各伝送線
路導体２６〜２９を伝搬する電気信号が、各伝送線路導
体２６〜２９において同方向に流れるように構成されて
いる。

【００１０】さらに、各伝送線路の線路幅は、対向する
上下伝送線路導体２６〜２９間でそれぞれ異なってい
る。図７に示すように、誘電体層２２上の伝送線路導体
２６は幅Ｗ1、誘電体層２３上の伝送線路導体２７は幅
Ｗ2、誘電体層２４上の伝送線路導体２８は幅Ｗ1、誘電
体層２５上の伝送線路導体２９は幅Ｗ2をそれぞれ有し
ており（Ｗ1＜Ｗ2）、各伝送線路導体２６、２７、２８
及び２９の中心位置はほぼ揃えられている。つまり、対
向位置で幅Ｗ1、Ｗ2、Ｗ3、W4、…、Ｗ2n-1、Ｗ2n（但
し、ｎは任意の自然数であり、Ｗ1＝Ｗ3＝…＝Ｗ2n-1、
かつ、Ｗ2＝W4＝…＝Ｗ2n）を有する複数の伝送線路導
体を誘電体層を介して積層する場合、上下に隣接する伝
送線路導体間でのずれ量をΔｗとすると、Δｗ＜｜Ｗ2n
−Ｗ2n-1｜が成り立つように各伝送線路導体の幅を異な
らせれば、積層時の積み重ねずれや、異なる収縮率によ
る焼成時のずれ等が生じても、線路幅が同じ伝送線路導
体を積み重ねた場合に比べて、このずれを十分に吸収す
ることができ、従って、上下伝送線路導体間に生じる結
合容量の変動を小さくできる。即ち、上下伝送線路にお
ける線路幅の差（｜Ｗ2n−Ｗ2n-1｜）が積み重ねずれ量
（Δｗ）よりも大きいので、伝送線路の結合容量の変動
を最小限に抑制して、所望の特性インピーダンスを有
し、特にインダクタンス成分が高い場合、Ｑ値の大きな
高周波伝送線路を形成でき、ひいては、各種特性に優れ
た電子部品を得ることができる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図６及
び図７に示した高周波伝送線路Ｃにおいて、誘電体層２
３上の伝送線路導体２７の幅Ｗ２は、誘電体層２２上の
伝送線路導体２６の幅Ｗ１に対して大きくなっているた
め、図３及び図４に示すように線路幅Ｗ１が同じ長さに
設定されている高周波伝送線路に比べて、伝送線路の結
合容量が大きくなり、それによって自己共振周波数が低
くなってしまうという問題があった。

【００１２】一般的には伝送線路はインダクタの代用と
して使われるが、自己共振周波数が低くなってしまうと
いうことは伝送線路をインダクタとして使用する場合、
インダクタとして使用できる周波数範囲が狭くなってし
まうことを意味する。

【００１３】本発明は、このような従来の問題点を解決
するものであり、その目的は、上下伝送線路間の結合容
量の変動を抑制するとともに、自己共振周波数の劣化を
押さえる高周波伝送線路を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
めに本発明は、第１の伝送線路導体と、該第１の伝送線
路導体と接続され、かつ少なくとも一部が前記第１の伝
送線路導体に対向した第２伝送線路導体とが誘電体層を
介して積層されるとともに、前記第１の伝送線路導体と
第2の伝送線路とが対向する領域の線路幅が互いに異な
っている高周波伝送線路において、前記第1、第2の伝送
線路導体の内、その対向する領域の線路幅が広い伝送線
路内に切り欠き部を形成したことを特徴とする高周波伝
送線路を提供する。

【００１５】本発明の構成によれば、第1、第2の伝送線
路導体が対向する領域の線路幅が広い方の伝送線路内に
切り欠き部を形成したために、その切り欠き部の箇所だ
け第1、第2の伝送線路導体が対向する領域が少なくな
り、これによって結合容量が減少することから自己共振
周波数の劣化を抑えることができる。その結果、伝送線
路の結合容量の変動を最小限に抑制するとともに、広い
周波数範囲にわたって特性の良いインダクタンス成分を
もつ高周波伝送線路を形成できる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明による実施の形態例
を図面を参照に説明する。図１は、本発明の高周波伝送
線路による実施の形態の分解斜視図であり、図２は、そ
の概略断面図である。

【００１７】図１及び図２に示すように、本実施の形態
による高周波伝送線路（高周波伝送線路構造体）Ａは、
誘電体基板或いは誘電体シートのみからなる保護用の誘
電体層１と、伝送線路導体６を有する誘電体層２と、伝
送線路導体６にほぼ対向した伝送線路導体７を有する誘
電体層３と、同じく伝送線路導体７にほぼ対向した伝送
線路導体８を有する誘電体層４と、同じく伝送線路導体
８にほぼ対向した伝送線路導体９を有する誘電体層５と
を順次積層してなる。

【００１８】そして、保護用の誘電体層１には、伝送線
路導体６の一端に対応する位置にスルーホール１０ａが
設けられ、図示しない信号入力部から伝送線路導体６に
対して電気信号が供給される。

【００１９】また、伝送線路導体６の他端と伝送線路導
体７の一端、伝送線路導体７の他端と伝送線路導体８の
一端、伝送線路導体８の他端と伝送線路導体９の一端
は、それぞれ誘電体層２、３及び４に設けたスルーホー
ル１０ｂ、１０ｃ及び１０ｄにより積層状態で接続され
ている。また、伝送線路導体６〜９は、各誘電体層１〜
５の積層方向においてほぼ対向配置されており、かつ、
各伝送線路導体６〜９を伝搬する電気信号は、各伝送線
路導体６〜９において同方向に流れるように構成されて
いる。

【００２０】さらに、各伝送線路の線路幅は、対向する
上下伝送線路導体間でそれぞれ異なっている。本実施の
形態では、図２に示すように、誘電体層２上の伝送線路
導体６は幅Ｗ1、誘電体層３上の伝送線路導体７は線路
幅Ｗ2、誘電体層４上の伝送線路導体８は幅Ｗ1、誘電体
層４上の伝送線路導体９は線路幅Ｗ2をそれぞれ有して
おり（Ｗ1＜Ｗ2）、各伝送線路導体６〜９の中心位置は
略揃えられている。

【００２１】さらに、線幅の太いほうの伝送線路導体７
内には幅Ｗｔの切り欠き部１０ｅ、１０ｆおよび１０ｇ
が形成されており、伝送線路導体７のちょうど中心位置
に揃えられている。同様に伝送線路導体９内には幅Ｗｔ
の切り欠き部１０ｈ、１０ｉおよび１０ｊが形成されて
おり、各切り欠き部１０ｅ〜１０ｊは伝送線路導体７、
９と伝送線路導体６、８とが各対向する領域の個所に形
成されており、これにより、両者の結合容量を減少させ
ている。

【００２２】即ち、本発明において、対向位置で線路幅
Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３、Ｗ４、…、Ｗ２ｎ−１、Ｗ２ｎ（但
し、ｎは上層から数えた積層番号を示し、任意の自然数
である。）で、Ｗ2n-1＜Ｗ2nを有する複数の伝送線路導
体が誘電体層を介して積層する場合、Ｗ2nの幅を持つ各
伝送線路導体７，９の略中心位置にＷ2n-1＜Ｗｔなる幅
を持つ矩形の切り欠き部を据えてやれば、上下の伝送線
路は、それぞれ切り欠き部の箇所だけ重なりがなくな
り、結合容量がそれだけ少なくなることになる。よっ
て、図６および図７で示したような場合よりも自己共振
周波数の劣化を抑えることができる。

【００２３】なお、本発明では線路幅Ｗ1＝Ｗ3＝…＝Ｗ
2n-1、かつ、Ｗ2＝Ｗ４＝…＝Ｗ2nとなっているが、こ
れに限定されることはない。また、本発明では各伝送線
路導体６〜９の中心位置は略揃えられて形成している
が、これに限定されず、互いに隣接する各伝送線路導体
６〜９と重なって対向する領域に切り欠き部１０ｅ〜１
０ｊを形成できれば良い。さらに、伝送線路導体６〜９
は渦巻き状に形成しているがこれに限定されることなく
蛇行状に形成しても良い。

【００２４】ちなみに、上下に隣接する伝送線路導体間
でのずれ量をΔｗとすると、ずれ量Δｗと切り欠き部の
幅Ｗｔとの関係において、｜Δｗ＋Ｗ2n-1｜≦Ｗｔが成
り立つように各伝送線路導体の幅を異ならせれば、積み
重ねずれにより上下伝送線路導体間に生じる結合容量の
変動を小さくする効果は保ったままにすることができ
る。

【００２５】このようにして、伝送線路の結合容量の変
動を最小限に抑制するとともに、自己共振周波数の劣化
を抑えることができるので、特に伝送線路をインダクタ
ンスとして使用する場合、広い周波数範囲にわたって特
性の良いインダクタンス成分をもつ高周波伝送線路を形
成でき、ひいては、各種特性に優れた電子部品を得るこ
とができる。

【００２６】以上、本発明を望ましい実施の形態につい
て説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限定され
るものではない。

【００２７】例えば、誘電体層上の伝送線路導体の形状
は、図示したようにコ字状のものに限定されるものでは
なく、円状、楕円状、矩形状、ミアンダ状など任意の形
状が適用可能である。同様に、伝送線路導体の中央に形
成される切り欠き部は図示したような矩形のものに限ら
ず、任意の形状が適用可能である。また、誘電体層も、
例えば、シート状、板状など様々な形状が適用可能であ
る。また、図示省略したが、各伝送線路導体は、グラン
ド電極（グランドパターン）間に配されていることが望
ましい。また、誘電体層は、セラミック誘電体層、特に
低温焼結セラミック層であることが望ましいが、樹脂、
半導体などからなる誘電体層であってもよい。また、伝
送線路導体についても、銀、パラジウム、銀−パラジウ
ム合金、銅、金など任意の導電材料を用いることができ
る。さらに、所定パターンの伝送線路導体を誘電体層上
に形成する方法としては、スクリーン印刷法、スパッタ
リング法、真空蒸着法など任意の方法を適用できる。

【００２８】また、本発明の高周波伝送線路は、４層や
５層の伝送線路構造に限定されず、２層や３層、さらに
は、６層以上の伝送線路を積層した高周波伝送線路構造
に対しても適用可能である。また、本発明の伝送線路導
体６，８よりも伝送線路導体７，９の方が線路幅を大き
く形成しているがこれに限定されず、伝送線路導体７，
９よりも伝送線路導体６，８の方が線路幅を大きく形成
してもよい。即ち、伝送線路導体６〜９のうち、互いに
隣接する伝送線路導体６〜９で線路幅を異なるように形
成すると良いものである。さらに、本発明の高周波伝送
線路は、コイル等のインダクタ成分の高い伝送線路に限
定されるものではなく、ストリップライン、マイクロス
トリップラインなど任意の伝送線路に適用できる。ま
た、本発明の電子部品は、高周波スイッチ、高周波遅延
回路、高周波フィルタにおける伝送線路など、様々な用
途に対応可能である。

【００２９】

【実施例】次に、本発明の高周波伝送線路を以下のよう
に作製して自己共振周波数（ＭＨｚ）、積層ズレに対す
るインダクタンスの変動量（ｎＨ）を調べた。測定結果
を表１に示す。ここで、本実施例では、伝送線路導体６
および８の幅Ｗ１を１００μｍとし、伝送線路導体７お
よび９の幅Ｗ２を３００μｍとした。また、各誘電体層
の厚みを４０μｍとし、切り欠き部の幅Ｗｔを２００μ
ｍとした。伝送線路の長さ、あるいは積層数は１ＧＨｚ
におけるインダクタが約３．６ｎＨになるように調節
し、積層ずれによる変動距離ΔＷ＝１００μｍとした。
誘電体はガラスセラミックで、比誘電率は１８．７であ
る。ちなみに、表１に載せられているインダクタンス値
は１ＧＨｚにおける値である。

【００３０】また、これに対して、比較例１として伝送
線路導体の線路幅がＷ1＝Ｗ2とした場合、比較例２とし
てＷ1＜Ｗ2かつ切り欠き部なしにした場合以外は本実施
例と同様の構成として実験を行った。

【００３１】

【表１】

【００３２】表１より、従来の高周波伝送線路のうち、
比較例２のものは比較例１のものに対して、積層ずれに
対するインダクタンスの変動量が−９．２５％から０．
２５％と大きく改善されているものの、自己共振周波数
が３６１０ＭＨｚから３３６０ＭＨｚと２５０ＭＨｚ低
くなり劣化していることがわかる。これに対して本発明
にかかる伝送線路の場合、自己共振周波数が３５８０Ｍ
Ｈｚと比較例１の自己共振周波数とは３０ＭＨｚしか変
わらない。この値はほとんど誤差の範囲内である。また
本発明の積層ずれに対するインダクタンスの変動量は
１．１８％であり、これも比較例１の−９．２５％に対
して大きく改善されている。なお、比較例２のものに対
して、積層ずれに対するインダクタンスの変動量が少し
悪くなっているが、変動量の絶対値（インダクタンス
値）で見ると、０．０１ｎＨに対して０．０４ｎＨであ
り、大きな差ではないと考えられる。

【００３３】このように、本発明を実施することによっ
て、伝送線路の結合容量の変動を最小限に抑制できると
ともに、自己共振周波数の劣化を抑えることができるこ
とが理解できる。実施例では２層の誘電体層で実験した
が、それ以上の誘電体層に対しても同様の効果を得るこ
とができる。

【００３４】

【発明の効果】本発明の構成によれば、第1、第2の伝送
線路導体が対向する領域の線路幅が広い方の伝送線路内
に切り欠き部を形成したために、その切り欠き部の箇所
だけ第1、第2の伝送線路導体が対向する領域が無くな
り、これによって結合容量がそれだけ少なくなることか
ら自己共振周波数の劣化を抑えることができる。その結
果、伝送線路の結合容量の変動を最小限に抑制するとと
もに、広い周波数範囲にわたって特性の良いインダクタ
ンス成分をもつ高周波伝送線路を提供することが可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態による高周波伝送線路の層
構成を示す分解斜視図である。

【図２】本発明の第施の形態による高周波伝送線路の各
層の概略断面図である。

【図３】従来の高周波伝送線路の一例を示す分解斜視図
である。

【図４】図３に示した従来の高周波伝送線路の概略断面
図である。

【図５】図３に示した従来の高周波伝送線路において伝
送線路導体に積み重ねずれが生じたときの概略断面図で
ある。

【図６】従来の高周波伝送線路について別の一例の層構
成を示す分解斜視図である。

【図７】図６に示した従来の高周波伝送線路の概略断面
図である。

【符号の説明】

Ａ：高周波線路導体１〜５：誘電体層６〜９：伝送線路導体１０ａ〜１０ｃ：ビアホール導体１０ｅ〜１０ｊ：切り欠き部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０５Ｋ 3/46 Ｈ０５Ｋ 3/46 Ｚ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１の伝送線路導体と、該第１の伝送線
路導体と接続され、かつ少なくとも一部が前記第１の伝
送線路導体に対向した第２伝送線路導体とが誘電体層を
介して積層されるとともに、前記第１の伝送線路導体と
第2の伝送線路とが対向する領域の線路幅が互いに異な
っている高周波伝送線路において、前記第1、第2の伝送線路導体の内、その対向する領域の
線路幅が広い伝送線路内に切り欠き部を形成したことを
特徴とする高周波伝送線路。