JP2004193501A - キャパシタ素子 - Google Patents

Abstract

【課題】自己共振周波数を高域側に広げる。
【解決手段】信号出力ライン２９を信号入力ライン２７より幅を広く及び厚みを厚くすることにより、信号出力ライン２９がインピーダンスの増大を抑制させた電気信号をグランド部２８に出力でき、信号出力ライン２９が下電極１９ｂとグランド部２８との間でインダクタンス成分となることが防止されることにより、自己共振周波数を大きくできる。
【選択図】 図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板の主面上にパターン導体を複数積層させることで得られるキャパシタ素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年においては、音楽や、音声、画像等のデータがデジタル化され、パーソナルコンピュータやモバイルコンピュータで容易に扱えるようになってきている。また、音声コーデックや画像コーデックにより帯域が圧縮され、デジタル通信やデジタル放送を利用してそれらのデータを容易に配信できる環境が整ってきている。
【０００３】
これらオーディオ−ビデオ（ＡＶ）データの通信においては、セルラー電話やコードレスフォン等により戸外での送受信が可能になってきている他、家庭内でも様々なホームネットワークが提案されている。このような通信のためのネットワークとしては、例えばIEEE802.11において提案されているような５ＧＨｚ帯のホームネットワークや、２．４５ＧＨｚ帯のＬＡＮ、更には“Bluetooth”と呼ばれる近距離通信、ワイヤレスコミュニケーション方式等が提唱されており、次世代ワイヤレスネットワークとして期待されている。
【０００４】
また、家庭内や戸外でこれらのワイヤレスネットワークを用いることにより、シームレスに様々なデータのやり取りや、インターネットへのアクセス、インターネット上へのデータの送受信等が可能になる。
【０００５】
このような環境を実現するためには、上述した音楽や画像の再生・記録を行う、いわゆるＡＶ機器に通信機能を持たせる必要があり、小型軽量且つ携帯性に優れたものとするためには、通信機能の更なる小型化や低コスト化等が望まれている。
【０００６】
一方、通信用の高周波フロントエンド部においては、高周波アナログ信号の変復調が必要なことから、送受信時に中間周波数への変復調を伴う、いわゆるスーパーヘテロダイン方式を採用する場合が多い。この場合、段間のフィルタや、局発装置（ＶＣＯ）、ＳＡＷフィルタ等の大型の機能部品や、整合回路、バイアス回路等の高周波アナログ回路に特有なインダクタ、キャパシタ、抵抗等の受動部品が多くなり、通信機能の小型化を図る上で大変不利となっている。
【０００７】
そこで、近年では、通信用の高周波フロントエンド部を簡便且つ小型化するために、Ｓｉ−ＣＭＯＳ回路等をベースにした様々な試みがなされており、例えばＳｉＧｅバイポーラ技術や、更にベース領域にＣを添加したＳｉＧｅＣ技術、ＭＥＭＳ技術を応用した共鳴器ＢＰＦ等の研究が盛んに行われている。
【０００８】
ところで、上述した通信用の高周波フロントエンド部を小型化する試みの１つとして、良好な特性を有する受動素子をＳｉ基板上に形成すると共に、フィルタ回路や共振器等をＬＳＩ上に作り込み、ベースバンド部のロジックＬＳＩも集積化することで、１チップ化した高周波モジュール等が提案されている。
【０００９】
しかしながら、この高周波モジュールでは、受動素子等をＳｉ基板上に形成されていることから、加工コストが増加してしまうといった問題がある。
【００１０】
このような問題を解決するために、近年では、Ｓｉ基板の代わりに廉価な多層配線基板を用い、多層配線基板上に受動素子等を形成させた高周波モジュール等が提案されている（例えば、特許文献１を参照。）。
【００１１】
【特許文献１】
特開２００２−９４２４７号公報（第５−６頁）
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
このような高周波モジュールでは、低コスト化を図るために、例えば多層配線基板の主面等を有効に活用できる構造、すなわち受動素子等が設けられる領域に対応した多層配線基板の配線層にグランドプレーン等を設けたマイクロストリップ構造にさせている。
【００１３】
具体的に、図１１及び図１２に示す高周波モジュール２００は、高周波素子部２０１と多層配線基板２０２とを有し、高周波素子部２０１に受動素子としてキャパシタ素子２０３が設けられている。また、高周波モジュール２００においては、多層配線基板２０２の主面２０２ａ側の配線層がグランドプレーン層２０２ｂとして機能している。
【００１４】
高周波素子部２０１は、導電性金属等からなる複数の配線層２０４の間に誘電絶縁材料等からなる絶縁層２０５が介在された状態で積層形成されたものである。そして、キャパシタ素子２０３は、隣り合う配線層２０４の一部に設けられた一対の上電極２０６及び下電極２０７が絶縁層２０５を介して積層されることで構成されている。
【００１５】
キャパシタ素子２０３おいて、上電極２０６は、所定の配線層２０４の一部に略矩形シート状にパターン形成され、外周側縁に電気信号を入力させるためにパターン配線が信号入力ライン２０８として接続されている。
【００１６】
一方、下電極２０７は、上電極２０６が形成された配線層２０４と隣り合う配線層２０４の一部に略矩形シート状にパターン形成され、信号入力ライン２０８より上電極２０６に入力されて絶縁層２０５を通った電気信号を出力させるパターン配線が信号出力ライン２０９として外周側縁に接続されている。
【００１７】
そして、信号出力ライン２０９は、下電極２０７の外周側縁に接続された一端部とは反対の他端部が、例えば下電極２０７と同一層の配線層２０４に設けられたグランド部２１０に接続されている。すなわち、この高周波モジュール２００では、キャパシタ素子２０３がグランド部２１０に接続されるシャントタイプのキャパシタを構成していることになる。
【００１８】
このような構成のキャパシタ素子２０３では、信号入力ライン２０８及び信号出力ライン２０９が接続連続性を優先させた設計になっている。すなわち、信号入力ライン２０８と信号出力ライン２０９とに流れる電気信号が同一なインピーダンスをもって流れるような設計になっている。
【００１９】
このため、キャパシタ素子２０３においては、信号入力ライン２０８の絶縁層２０５を介したグランドプレーン層２０２ｂまでの距離が、信号出力ライン２０９のグランドプレーン層２０２ｂまでの距離より遠いことから、信号出力ライン２０９が信号入力ライン２０８より幅を狭く及び／又は厚みを薄くして設計されることになる。このような、キャパシタ素子２０３では、信号出力ライン２０８に電気信号が流れる際の電気抵抗、すなわち下電極２０７とグランド部２１０との間のインピーダンスが大きくなる。これにより、キャパシタ素子２０３では、信号出力ライン２０９が下電極２０７とグランド部２１０との間でインダクタンス成分として作用してしまい、自己共振周波数が小さくなって高周波特性を低下させる不具合が生じることになる。
【００２０】
また、図１３に示す高周波モジュール３００のように、ロードタイプのキャパシタ素子３０１、すなわち下電極３０２から導出される信号出力ライン３０３が例えば下電極３０２と同一層の配線層３０４のパターン配線３０４ａに接続された構造のキャパシタ素子３０１でも、信号出力ライン３０３が上電極３０５に接続された信号入力ライン３０６より幅を狭く及び／又は厚みを薄くして設計される。このため、キャパシタ素子３０１でも、信号出力ライン３０３が下電極３０２とパターン配線３０４ａとの間でインダクタンス成分として作用することから、自己共振周波数が小さくなって高周波特性を低下させる不具合が生じることになる。
【００２１】
そこで、本発明はこのような従来の事情に鑑みて提案されたものであり、自己共振周波数を大きくさせて高周波特性に優れたキャパシタ素子を提供することを目的とする。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成する本発明に係るキャパシタ素子は、基板の主面上にパターン配線と共に設けられ、シート状のパターン導体からなる第１の電極及び第２の電極が誘電絶縁層を介して積層されたキャパシタ素子であって、第１の電極に電気的に接続されることで第１の電極に対して電気信号を入力させる信号入力ラインと、一端が第２の電極に電気的に接続され、他端が接地導体又はパターン配線に電気的に接続され、信号入力ラインより第１の電極に入力されて誘電絶縁層を通った電気信号を、第２の電極より接地導体又はパターン配線に出力させる信号出力ラインとを有し、信号出力ラインが、信号入力ラインより幅を広く及び／又は厚みを厚くするようになっていることを特徴としている。
【００２３】
このキャパシタ素子では、信号出力ラインが信号入力ラインより幅を広く及び／又は厚みを厚くするようになっていることより、信号出力ラインが第２の電極と接地導体又はパターン配線との間におけるインピーダンスの増大を抑制させた電気信号を接地導体又はパターン配線に出力できる。したがって、このキャパシタ素子では、信号出力ラインが第２の電極と接地導体又はパターン配線との間でインダクタンス成分となることを防止できることから、自己共振周波数が高域側に広げられることになる。
【００２４】
本発明に係るキャパシタ素子は、基板の主面上にパターン配線と共に設けられ、シート状のパターン導体からなる第１の電極及び第２の電極が誘電絶縁層を介して積層されたキャパシタ素子であって、第１の電極に電気的に接続されることで第１の電極に対して電気信号を入力させる信号入力ラインを有し、第２の電極が、信号入力ラインを第１の電極に接続させた範囲よりも広い範囲の外周側縁を接地導体に接続させることで、信号入力ラインより第１の電極に入力されて誘電絶縁層を通った電気信号を、接地導体に出力させていることを特徴としている。
【００２５】
このキャパシタ素子では、第２の電極が、信号入力ラインを第１の電極に接続させた範囲よりも広い範囲の外周側縁で接地導体に接続されることより、第２の電極と接地導体との間におけるインピーダンスの増大を抑制させた電気信号が接地導体に出力される。したがって、このキャパシタ素子では、第２の電極と接地導体との間のインピーダンスがインダクタンス成分となることを防止でき、自己共振周波数を高域側に広げることができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用したキャパシタ素子について図１に示す高周波モジュールを参照にして説明する。高周波モジュール１は、マザーボード（ベース基板）やインターポーザ（中間期板）に対する高密度実装を実現するためのパッケージ形態（ＢＧＡ等）を有し、この装置自体が１つの機能部品として動作するものである。
【００２７】
具体的に、この高周波モジュール１は、誘電層を介して導体パターンが積層されてなる多層配線基板２と、この多層配線基板２の高精度に平坦化された主面２ａ上に薄膜形成技術により形成された高周波素子層３とを備えている。
【００２８】
多層配線基板２は、いわゆるプリント配線基板であり、誘電層となる第１の誘電基板４の両面に導電パターンとなる第１及び第２の配線層５ａ，５ｂが形成された第１の配線基板６と、誘電層となる第２の誘電基板７の両面に導電パターンとなる第３及び第４の配線層８ａ，８ｂが形成された第２の配線基板９とが、誘電層となるプリプレグ（接着樹脂）１０を介して貼り合わされてなる４層ビルトアップ構造を有している。
【００２９】
このうち、第１の誘電基板４及び第２の誘電基板７は、低誘電率且つ低損失（低tanδ）な材料、すなわち高周波特性に優れた材料により形成されていることが好ましく、このような材料として、例えばポリフェニールエチレン（ＰＰＥ）や、ビスマレイドトリアジン（ＢＴ−ｒｅｓｉｎ）、ポリテトラフルオロエチレン、ポリイミド、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ポリノルボルネン（ＰＮＢ）等の有機材料や、セラミック或いはセラミックと有機材料との混合材料等を挙げることができる。また、第１の誘電基板４及び第２の誘電基板７は、上述した材料の他に、耐熱性及び耐薬品性を有する材料により形成されていることが好ましく、このような材料からなる誘電基板として、廉価なエポキシ系基板ＦＲ−５等を挙げることができる。
【００３０】
第１及び第２の配線層５ａ，５ｂ並びに第３及び第４の配線層８ａ，８ｂは、例えばフィルタ１１といった機能素子と、これらを繋ぐ信号配線パターン１２、電源パターン１３及びグランドパターン１４とが、例えば銅箔により薄膜形成されてなる。また、第１及び第２の配線層５ａ，５ｂ並びに第３及び第４の配線層８ａ，８ｂには、上述したフィルタ１１の他に、例えばキャパシタ、インダクタ、レジスタ等といった受動素子、アンテナパターン等も形成可能である。
【００３１】
また、フィルタ１１は、これらを繋ぐ信号配線パターン１２、電源パターン１３及びグランドパターン１４と、第１の誘電基板４及び第２の誘電基板７を貫通して形成された、例えば銅等の導線性金属等からなるビアホール１５やスルーホール１６を介して電気的に接続されている。具体的に、これらビアホール１５やスルーホール１６は、多層配線基板２の一部に、この多層配線基板２を貫通する孔をドリル加工やレーザー加工により穿設し、この穿設された孔に導電性金属等のめっきを施すことで形成される。
【００３２】
この多層配線基板２では、廉価な有機材料からなる第１の配線基板６及び第２の配線基板９を従来と同様の多層配線基板化技術によって積層形成することで、従来のような比較的高価とされるＳｉ基板やガラス基板を用いた場合と比べて、低コスト化を図ることができる。
【００３３】
なお、この多層配線基板２は、上述した４層ビルトアップ構造のものに限定されず、その積層数については任意である。また、多層配線基板２は、上述した両面配線基板６，９がプリプレグ１０を介して貼り合わされたものに限定されず、例えば両面配線基板の両主面側に樹脂付銅箔を積み重ねていく構造のものであってもよい。
【００３４】
多層配線基板２の主面２ａは、多層配線基板２の最上層、すなわち第２の誘電基板７の第４の配線層８ｂ側が高精度に平坦化されたものである。具体的には、多層配線基板２の主面２ａの全面に亘って、高周波特性に優れた有機材料からなる絶縁膜１７を成膜した後に、この最上層に形成された第４の配線層８ｂが露出するまで絶縁膜１７を研磨する。これにより、第２の誘電基板７と第４の配線層８ｂとの間に絶縁膜１７が埋め込まれ、第２の誘電基板７上の第４の配線層８ｂが形成されていない部分との段差が無くなり、この多層配線基板２の主面２ａが高精度に平坦化されることになる。
【００３５】
高周波素子層３は、高精度に平坦化された多層配線基板２の主面２ａ上に、絶縁層１８が積層され、この積層された絶縁層１８の内層或いは外層に、薄膜形成技術等によって、例えばキャパシタ１９，２０，２１，２２や、インダクタ、レジスタ等といった受動素子が設けられている。そして、高周波素子層３は、これら受動素子を繋ぐ第１のパターン配線２３及び第２のパターン配線２４が薄膜パターンとして形成されると共に、これら第１のパターン配線２３及び第２のパターン配線２４がビア２５によって層間接続されている。
【００３６】
このうち、絶縁層１８は、多層配線基板２の主面２ａ上に第１の絶縁層１８ａ及び第２の絶縁層１８ｂが順次積層されたものである。これら絶縁層１８ａ，１８ｂは、低誘電率且つ低損失（低tanδ）な材料、すなわち高周波特性に優れると共に、耐熱性及び耐薬品性を有する有機材料等により形成されている。このような有機材料としては、例えばベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）や、ポリイミド、ポリノルボルネン（ＰＮＢ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂等を挙げることができる。そして、これら絶縁層１８ａ，１８ｂは、このような有機材料を、例えばスピンコート法や、カーテンコート法、ロールコート法、ディップコート法等の塗布均一性及び膜厚制御に優れた方法により、高精度に平坦化された多層配線基板２の主面２ａ上に、それぞれ精度良く形成されることになる。
【００３７】
また、これら高周波素子層３に形成された受動素子は、第１のパターン配線２３及び第２のパターン配線２４を介して、多層配線基板２側の第４の配線層８ｂと電気的に接続されている。そして、第１のパターン配線２３及び第２のパターン配線２４は、絶縁層１８上に所定の形状にパターン形成させためっき等からなるレジストを覆うようにめっきや、スパッタリング等といった薄膜形成技術で導電性金属等からなる金属膜を成膜させた後に、レジストを除去することで形成される、いわゆるセミアディティブ法等で形成されている。
【００３８】
ビア２５は、上述したビアホール１５やスルーホール１６と同様に、絶縁層１８の一部に、第１の絶縁層１８ａ及び第２の絶縁層１８ｂを貫通する孔をドリル加工やレーザー加工により第１のパターン配線２３及び第２のパターン配線２４と接するように穿設し、この穿設された孔に導電性金属等のめっきを施すことで形成される。
【００３９】
このような構成の高周波モジュール１では、多層配線基板２が多層化されることによって、高周波素子層３における積層数を削減することができる。すなわち、この高周波モジュール１では、高周波素子層３の内層或いは外層に形成された、例えば受動素子や第１のパターン配線２３、第２のパターン配線２４等の薄膜パターンとは別に、多層配線基板２の内層或いは外層に、例えば機能素子や信号配線パターン１２等の導体パターンが形成されることによって、これらを従来のようなＳｉ基板やガラス基板上にまとめて形成する場合に比べて、高周波素子層３にかかる負担を大幅に低減することができる。これにより、高周波素子層３の積層数を低減することが可能となり、装置全体の更なる小型化及び低コスト化が可能となっている。
【００４０】
また、この高周波モジュール１では、上述した多層配線基板２の導電パターンと高周波素子層３の薄膜パターンとが分離されることによって、これらの間で発生する電気的干渉を抑制することができ、その特性の向上が図られている。
【００４１】
さらに、この高周波モジュール１では、多層配線基板２の主面２ａが高精度に平坦化されることから、この上に高周波素子層３を精度良く形成することがで、優れた高周波特性を有する受動素子を得ることができる。
【００４２】
ここで、高周波素子層３に設けられたキャパシタ１９，２０，２１，２２について説明する。先ず、キャパシタ１９について説明する。このキャパシタ１９は、図２及び図３に示すように、第２のパターン配線２４の一部に設けられた略矩形シート状の上電極１９ａと、第１のパターン配線２３の一部に設けられた略矩形シート状の下電極１９ｂとが、第２の絶縁層１８ｂを介して互いに対向するように積層されたものである。また、キャパシタ１９は、多層配線基板２の主面２ａの配線禁止領域２６、すなわち多層配線基板２の第４の配線層８ｂが形成されていない領域の直上に設けられている。
【００４３】
上電極１９ａは、その外周側縁の一部に電気信号を入力させるための信号入力ライン２７が設けられ、この信号入力ライン２７によって第２のパターン配線２４に接続されている。
【００４４】
下電極１９ｂは、第１のパターン配線２３の一部に設けられたグランド部２８が外周側縁の周りを囲むようにされている。グランド部２８は、信号入力ライン２７が接続された第２のパターン配線２４と対向する位置を避けるように配置されている。そして、下電極１９ｂには、その外周側縁の一部に、信号入力ライン２７より第１の電極１８ａに入力されて第２の絶縁層１８ｂを通った電気信号を、グランド部２８に出力させる信号出力ライン２９が設けられている。
ところで、従来のキャパシタ素子においては、上述したように、電気信号の伝達効率を良好にさせるために信号入力ラインと信号出力ラインとに流れる電気信号が同一なインピーダンスをもって流れるような設計させている。
【００４５】
しかしながら、上述した構成のキャパシタ１９においては、下電極１９ｂとグランド部２８との間が狭い、すなわち図２及び図３中矢印Ａで示す信号出力ライン２９の長さが短いことから、信号入力ライン２７と信号出力ライン２９とに流れる電気信号のインピーダンスが異なっても電気信号の伝達効率が低下することが抑制される。
【００４６】
こらにより、キャパシタ１９では、信号出力ライン２９が信号入力ライン２７より幅を広く及び／又は厚みを厚くすることが可能である。したがって、キャパシタ１９では、信号出力ライン２９が下電極１９ｂとグランド部２８との間におけるインピーダンスの増大を抑制させた電気信号をグランド部２８に出力することが可能となる。すなわち、このキャパシタ１９では、信号出力ライン２９が下電極１９ｂとグランド部２８との間でインダクタンス成分となってしまうことを防止できることから、自己共振周波数が高域側に広げられて優れた高周波特性が得られることになる。
【００４７】
また、このキャパシタ１９は、配線禁止領域２６の直上に位置する高周波素子層３内に形成されている。これにより、キャパシタ１９では、下電極１９ｂとグランドパターン１４との間の距離を離すことができ、下電極１９ｂとグランドパターン１４との結合容量が大幅に低減されて高いＱ値を得ることができる。
【００４８】
なお、上述した実施の形態においては、信号出力ライン２９が下電極１９ｂをグランド部２８に接続させるシャントタイプのキャパシタ１９を例に挙げて説明しているが、このことに限定されることはなく、例えば信号出力ラインをパターン配線等に接続させたロードタイプのキャパシタにも適用可能である。
【００４９】
次に、キャパシタ２０，２１について説明する。キャパシタ２０は、図４及び図５に示すように、第２のパターン配線２４の一部に設けられた略矩形シート状の上電極２０ａと、第１のパターン配線２３の一部に設けられた略矩形シート状の下電極２０ｂとが、第２の絶縁層１８ｂを介して互いに対向するように積層されたものである。また、キャパシタ２０は、下層に第１の絶縁層１８ａを介して第４の配線層８ｂの一部がグランドプレーン部３０として設けられている。
【００５０】
上電極２０ａは、上述したキャパシタ１９の上電極１９ａと同様に、その外周側縁の一部に電気信号を入力させるための信号入力ライン３１が設けられ、この信号入力ライン２９によって第２のパターン配線２４に接続されている。
【００５１】
下電極２０ｂは、上述したキャパシタ１９の下電極１９ｂと同様に、第１のパターン配線２３の一部に設けられたグランド部３２が外周側縁の周りを囲むようにされている。このグランド部３２は、上述したキャパシタ１９と同様に、信号入力ライン２９が接続された第２のパターン配線２４と対向する位置を避けるように配置されている。
【００５２】
このような構成のキャパシタ２０は、下電極２０ｂが４辺の外周側縁うちの２辺をグランド部３２に接続させ、信号入力ライン３１より上電極２０ａに入力されて第２の絶縁層１８ｂを通った電気信号を、下電極２０ｂよりグランド部３２に出力させる構成になっている。
【００５３】
一方、キャパシタ２１は、図６及び図７に示すように、第２のパターン配線２４の一部に設けられた略矩形シート状の上電極２１ａと、第１のパターン配線２３の一部に設けられた略矩形シート状の下電極２１ｂとが、第２の絶縁層１８ｂを介して互いに対向するように積層されたものである。そして、キャパシタ２１も、下層に第１の絶縁層１８ａを介して第４の配線層８ｂの一部がグランドプレーン部３３として設けられている。
【００５４】
上電極２１ａは、上述したキャパシタ２０の上電極２０ａと同様の構成となっており、外周側縁の一部に信号入力ライン３４が設けられ、この信号入力ライン３４により第２のパターン配線２４に接続されている。また、下電極２１ｂも、上述したキャパシタ２０の下電極２０ｂと同様に、信号入力ライン３４が接続された第２のパターン配線２４と対向する位置を避けるようにされたグランド部３５で外周側縁の周りを囲まれている。
【００５５】
このような構成のキャパシタ２１は、下電極２１ｂが４辺の外周側縁うちの３辺をグランド部３５に接続させ、信号入力ライン３４より上電極２１ａに入力されて第２の絶縁層１８ｂを通った電気信号を、下電極２１ｂよりグランド部３５に出力させる構成になっている。
【００５６】
これらのキャパシタ２０，２１では、下電極２０ｂ，２１ｂが、信号入力ライン３１，３４を上電極２０ａ，２１ａに接続させた範囲よりも広い範囲の外周側縁でグランド部３２，３４に接続されることより、下電極２０ｂ，２１ｂとグランド部３２，３５との間におけるインピーダンスの増大を抑制させた電気信号をグランド部３２，３５に出力できる。
【００５７】
したがって、これらのキャパシタ２０，２１では、下電極２０ｂ，２１ｂとグランド部３２，３５との間のインピーダンスがインダクタンス成分となることを防止でき、自己共振周波数が高域側に広げられて優れた高周波特性を得ることができる。
【００５８】
また、キャパシタ２０，２１では、上述したキャパシタ１９に比べ、下電極２０ｂ，２１ｂとグランド部３２，３５との接続範囲が広く、下電極２０ｂ，２１ｂとグランド部３２，３５との間におけるインピーダンスが更に低くなっていることから、下層に配線禁止領域等を設けなくても高いＱ値を得ることができる。したがって、キャパシタ２０，２１では、その下層にグランドプレーン部３０，３３の代わりに導体パターン等からなる第４の配線層８ｂを設けることが可能となり、高周波モジュール１全体の更なる小型化及び低コスト化を図ることができる。
【００５９】
なお、以上では、上電極２０ａ，２１ａ及び下電極２０ｂ，２１ｂが略矩形状シート状に形成されたキャパシタ２０，２１を例に挙げて説明したが、上電極及び下電極が略矩形シート状に形成されていることに限定されず、例えば略円シート状、三角形シート状、多角形シート状等に形成されてもよい。この場合も、キャパシタ２０，２１と同様に、下電極の外周側縁を、信号入力ラインを上電極に接続させた範囲よりも広い範囲でグランド部に接続させることで、優れた高周波特性を有するキャパシタが得られる。
【００６０】
次に、キャパシタ２２について説明する。このキャパシタ２２は、図８及び図９に示すように、第１のパターン配線２３の一部に設けられた略矩形シート状の下電極３６と、下電極３６上に積層された誘電絶縁層３７と、誘電絶縁層３７上に積層された上電極３８とによって構成されている。また、キャパシタ２２は、上述したキャパシタ１９と同様に、多層配線基板２の主面２ａにおける配線禁止領域３９の直上に設けられて高いＱ値が得られるようにされている。
【００６１】
下電極３６は、第１のパターン配線２３の一部に設けられたグランド部４０が外周側縁の周りを囲むようにされている。グランド部４０は、後述する信号入力ラインとなる第２のパターン配線２４と対向する位置を避けるように配置されている。そして、下電極３６には、その外周側縁の一部に、信号入力ラインとなる第２のパターン配線２４より上電極３８に入力されて誘電絶縁層３７を通った電気信号を、グランド部４０に出力させる信号出力ライン４１が設けられている。
【００６２】
誘電絶縁層３７は、例えばタンタル、窒化タンタル等からなる抵抗体膜３７ａと、この抵抗体膜３７ａの表面を酸化させることで得られる酸化タンタル（タンタルオキサイト）等からなる誘電体膜３７ｂとを有している。
【００６３】
抵抗体膜３７ａは、例えば下電極３６の所定の範囲を臨むような開口部を有するめっきレジスト等からなるマスクを第１の絶縁層１８ａ及び第１のパターン配線２３を覆うように設けた後に、スパッタリング法等でタンタル、窒化タンタル等を開口部から臨む下電極３６上に２０００Å程度の厚みになるように成膜させ、マスクを除去することで形成される。
【００６４】
誘電体膜３７ｂは、抵抗体膜３７ａに例えば陽極酸化処理等が施されることで抵抗体膜３７aの表面に設けられる。具体的には、抵抗体膜３７ａの所定の範囲を臨むような開口部を有するマスクを第１の絶縁層１８ａ及び第１のパターン配線２３を覆うように設けた後に、例えばホウ酸化アンモニウム等の電解液中でマスクの開口部から臨む抵抗体膜３７ａが陽極となるように１００〜２００Ｖの電圧が３０分程度印加されることによって抵抗体膜３７ａの開口部から臨む部分が酸化され、マスクを除去することで抵抗体膜３７ａの表面にタンタルオキサイトからなる誘電体膜３７ｂが形成される。なお、誘電体膜３７ｂは、抵抗体膜３７ａに印加される電圧や印可している時間等を調節することで所望の厚みに形成させることが可能である。
【００６５】
上電極３８は、誘電絶縁層３７上に例えば銅等の導電性金属で略矩形シート状に積層形成され、略中央部付近でビア２５により第２のパターン配線２４と電気的に接続されている。ビア２５により上電極３８と接続された第２のパターン配線２４は、上電極３８に対して電気信号を入力させることから信号入力ラインとして機能することになる。
【００６６】
このような構成のキャパシタ２２においては、キャパシタ１９の信号出力ライン２９と同様に、図８及び図９中矢印Ｂで示す信号出力ライン４１の長さが短くなっており、信号入力ラインとなる第２のパターン配線２４と信号出力ライン４１とに流れる電気信号のインピーダンスが異なっても電気信号の伝達効率が低下することが抑制される。
【００６７】
したがって、キャパシタ２２では、信号出力ライン４１が信号入力ラインとなる第２のパターン配線２４より幅を広く及び／又は厚みを厚くすることが可能であり、信号出力ライン４１が下電極３６とグランド部４０との間におけるインピーダンスの増大を抑制させた電気信号をグランド部４０に出力できる。すなわち、このキャパシタ２２では、信号出力ライン４１が下電極３６とグランド部４０との間でインダクタンス成分となってしまうことが防止され、自己共振周波数が高域側に広げられて優れた高周波特性を得ることができる。
【００６８】
なお、以上では、下電極３６に信号出力ライン４１が設けられたキャパシタ２２を例に挙げて説明したが、このことに限定されることはなく、例えば信号出力ライン４１を設けずに、下電極３６とグランド部４０との接続を、下電極３６における４辺の外周側縁のうちの１辺以上をグランド部４０に接続させることで行うことも可能である。この場合、信号出力ライン４１により下電極３６とグランド部４０との接続を行うときより、下電極３６とグランド部４１との間におけるインピーダンスを更に低くさせることから、下電極３６とグランド部４１との間でインダクタンス成分が生じることを適切に防止でき、更に優れた高周波特性を得ることができる。
【００６９】
ここで、略矩形シート状の下電極における４辺の外周側縁のうち３辺をグランド部に接続させた、すなわち本発明を適用したシャントタイプのキャパシタ素子と、信号入力ラインと信号出力ラインとに流れる電気信号が同一なインピーダンスされた状態でグランド部に出力される、すなわち従来のシャントタイプのキャパシタ素子について、同等の静電容量値にしたときにそれぞれが有する周波数帯域を測定した結果を図１０に示す。なお、図１０では、横軸に周波数を示し、縦軸にそれぞれのキャパシタ素子が有する静電容量値を示している。また、図１０中１００は、本発明を適用したキャパシタ素子の周波数帯域を示し、図１０中１０１は、信号入力ラインと信号出力ラインとに流れる電気信号を同一なインピーダンスにさせた、すなわち信号出力ラインを信号入力ラインより幅を狭く及び厚みを薄くさせた従来のキャパシタ素子の周波数帯域を示している。
【００７０】
図１０の評価結果から、本発明を適用したキャパシタ素子では、従来のキャパシタ素子に比べ、周波数帯域が高域側に広がっていることがわかる。
【００７１】
従来のキャパシタ素子においては、信号出力ラインが信号入力ラインより幅が狭く及び厚みが薄くされており、信号出力ラインが下電極とグランド部との間でインピーダンスを大きくさせるインダクタンス成分となって自己共振周波数を小さくさせてしまう。
【００７２】
一方、本発明を適用したキャパシタ素子においては、略矩形シート状の下電極における４辺の外周側縁のうち３辺がグランド部に接続されており、下電極とグランド部との間におけるインピーダンスの増大が抑制された電気信号をグランド部に出力できることから、下電極とグランド部との間のインピーダンスがインダクタンス成分となることが防止されて自己共振周波数を大きくできる。
【００７３】
したがって、本発明を適用したキャパシタ素子では、有効に使用できる周波数帯域が広がり、高周波特性が向上されていることがわかる。
【００７４】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明に係るキャパシタ素子では、電気信号のインピーダンスの増大を抑制させた状態で接地導体又はパターン配線に出力させることで、第２の電極と接地導体又はパターン配線との間のインピーダンスがインダクタンス成分となることを防止できる。したがって、このキャパシタ素子では、自己共振周波数を高域側に広げることが可能となり、優れた高周波特性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用したキャパシタを備える高周波モジュールの一例を示す断面図である。
【図２】同キャパシタを階層毎に分解して示す高周波モジュールの要部斜視図である。
【図３】同キャパシタを拡大して示す高周波モジュールの要部断面図である。
【図４】同キャパシタの他の例を階層毎に分解して示す高周波モジュールの要部斜視図である。
【図５】同キャパシタの他の例を拡大して示す高周波モジュールの要部断面図である。
【図６】同キャパシタの他の例を階層毎に分解して示す高周波モジュールの要部斜視図である。
【図７】同キャパシタの他の例を拡大して示す高周波モジュールの要部断面図である。
【図８】同キャパシタの他の例を階層毎に分解して示す高周波モジュールの要部斜視図である。
【図９】同キャパシタの他の例を拡大して示す高周波モジュールの要部断面図である。
【図１０】所定の静電容量値を有するキャパシタ素子の高周波帯域を示した特性図である。
【図１１】従来のキャパシタ素子を示す高周波モジュールの要部斜視図である。
【図１２】同キャパシタ素子を示す高周波モジュールの要部断面図である。
【図１３】同キャパシタ素子の他の例を示す高周波モジュールの要部斜視図である。
【符号の説明】
１ 高周波モジュール、２ 多層配線基板、３ 高周波素子層、８ｂ 第４の配線層、１７ 絶縁膜，１８ 絶縁層、１８ａ 第１の絶縁層、１８ｂ 第２の絶縁層、１９，２０，２１，２２ キャパシタ、１９ａ，２０ａ，２１ａ，３８上電極、１９ｂ，２０ｂ，２１ｂ，３６ 下電極、２３ 第１のパターン配線、２４ 第２のパターン配線、２５ ビア、２６，３９ 配線禁止領域、２７，３１，３４ 信号入力ライン、２８，３２，３５，４０ グランド部、２９，４１ 信号出力ライン、３０，３３ グランドプレーン部、３７ 誘電絶縁層、３７ａ 抵抗体膜、３７ｂ 誘電体膜

Claims (6)

1. 基板の主面上にパターン配線と共に設けられ、シート状のパターン導体からなる第１の電極及び第２の電極が誘電絶縁層を介して積層されたキャパシタ素子において、
   上記第１の電極に電気的に接続されることで上記第１の電極に対して電気信号を入力させる信号入力ラインと、
   一端が上記第２の電極に電気的に接続され、他端が接地導体又は上記パターン配線に電気的に接続され、上記信号入力ラインより上記第１の電極に入力されて上記誘電絶縁層を通った上記電気信号を、上記第２の電極より上記接地導体又は上記パターン配線に出力させる信号出力ラインとを有し、
   上記信号出力ラインは、上記信号入力ラインより幅が広く及び／又は厚みが厚くなっていることを特徴とするキャパシタ素子。
2. 上記基板は、上記主面が平坦化された多層配線基板であることを特徴とする請求項１記載のキャパシタ素子。
3. 上記誘電絶縁層は、タンタルオキサイトを含有していることを特徴とする請求項１記載のキャパシタ素子。
4. 基板の主面上にパターン配線と共に設けられ、シート状のパターン導体からなる第１の電極及び第２の電極が誘電絶縁層を介して積層されたキャパシタ素子において、
   上記第１の電極に電気的に接続されることで上記第１の電極に対して電気信号を入力させる信号入力ラインを有し、
   上記第２の電極は、上記信号入力ラインを上記第１の電極に接続させた範囲よりも広い範囲の外周側縁を接地導体に接続させることで、上記信号入力ラインより上記第１の電極に入力されて上記誘電絶縁層を通った上記電気信号を、上記接地導体に出力させていることを特徴とするキャパシタ素子。
5. 上記基板は、上記主面が平坦化された多層配線基板であることを特徴とする請求項４記載のキャパシタ素子。
6. 上記誘電絶縁層は、タンタルオキサイトを含有していることを特徴とする請求項４記載のキャパシタ素子。

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