JP2004282171A - Broadband dc component eliminating circuit and assembling method therefor - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、広帯域直流成分除去回路に関し、特に高速の光通信装置、および計測器におけるマイクロ波、ミリ波帯の高周波用コンデンサを低周波用コンデンサと並列に接続して広帯域での直流成分を除去(DCカット)する回路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
光通信装置における電子回路内での直流成分を除去するためには、誘電体基板上で向き合った2つのパターン間にコンデンサを接続する構造が採られ、図14の従来例(1)に示す如く、低周波を効率良く伝送するための並行平板型コンデンサ4の電極4a,4bをそれぞれパターン2a,2b間に接続する方法や、図15の従来例(2)に示す如く高周波用の並行平板コンデンサ3の一方の電極3bを一方のパターン2a上に載置して接続し、他方のパターン2bとコンデンサ3の他方の電極3aを金リボン、または金ワイヤー9で接続していた。
【0003】
さらに、通信速度の高速化に伴い広帯域特性(数KHz〜数10GHz)が要求されるに至り、図16の従来例(3)に示すように、図14の従来例(1)と図15の従来例(2)とを組み合わせたり、或いは、図17の従来例(4)(例えば、特許文献1参照。)に示すように、図15の従来例(2)の状態でパターン2aと高周波用コンデンサ3の電極3aにそれぞれ低周波用コンデンサ4の電極4a,4bを電気的に接続することにより、高周波用のコンデンサ3と低周波用のコンデンサ4を並列に接続する方法が用いられていた。
【0004】
さらには、複数の結合コンデンサが搭載される範囲で高周波基板又は裏面の高周波アースの一部分を削除することにより伝達特性を改善したものもある(例えば、特許文献2参照。)。
さらには、高周波特性に優れたチップコンデンサを得るために、凹部を有する基板の上面から凹部にかけて第1の電極を設け、基板の凹部内に誘電体を有し、この誘電体と第2の電極を電気的に接続したものもある(例えば、特許文献3参照。)。
【0005】
さらには、ベースバンド信号を処理する基底帯域部と高周波信号を処理する高周波部とを1つのモジュールとして形成するために、基板と、基板上に形成される第1電気遮蔽線と、受動素子を有し第1電気遮蔽線の上に形成される受動素子層と、受動素子層の上に形成される第2電気遮蔽線と、受動素子と電気的に連結される連結導線を有し第2電気遮蔽線の上に形成される相互連結層と、相互連結層の上に形成される第3電気遮蔽線と、連結導線と電気的に連結され第3電気遮蔽線の外部に形成される多数のバンパーと、バンパーの上に形成される多数の集積回路または電気素子とを含む多層マルチチップモジュールも提案されている(例えば、特許文献4参照。)。
【0006】
【特許文献1】
特開平5−235602号公報(第3頁左欄、図1)
【0007】
【特許文献2】
特開平6−85511号公報(第2−3頁、図2)
【0008】
【特許文献3】
特開2000−269065号公報(要約、図1)
【0009】
【特許文献4】
特開2001−244402号公報(要約、図1)
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
従来の広帯域直流成分除去回路の構造では、高周波用のコンデンサと誘電体基板上のパターン間を接続する金(Au)リボン、または金ワイヤーの長さが、並行平板型のコンデンサの高さ以上必要になり、その長さに比例して増加するL成分と、接続部分のインピーダンスマッチングがとれなくなってしまい、高周波帯域での損失を大きくしてしまうという問題が生じていた。
【0011】
また、高周波特性の要求が高くなるにつれて寄生容量の低減が必要となり、素子の小型化、高密度実装化が進んだことにより、並行平板型の高周波用コンデンサの電極の一方に金リボンを接続すると共にこれにさらに、低周波用コンデンサを積層させる必要が出てくるなど、誘電体基板上への実装が困難になるという問題があった。
【0012】
従って本発明は、誘電体基板上で間隔を置いて向き合った基板パターン間に、高周波用コンデンサと低周波用コンデンサを並列に接続した広帯域直流成分除去回路及びその組立方法において、高周波特性の劣化を招く金リボンや金ワイヤーなどの金属導体の接続長を従来例と同程度か又は以下に短縮して、実装が容易な構造を実現することを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】
図17に示すような低周波用のコンデンサ4と高周波用のコンデンサ3を並列に接続し、コンデンサ3とパターン2b間の接続に金リボン9を用いた場合、この金リボン9の長さは0.3mm程度になる。
【0014】
このような構造の等価回路を、図18に示すような2つのコンデンサC1,C2の並列回路とインダクタンスL1とで構成されたLC回路に置き換え、概算で金リボン1mmに対しL1=1nHとして、L1の値を100〜400pHに変化させることにより伝送特性のシミュレーションを行ったところ、図19の周波数特性(S21)に示すように、金リボンなどの接続長を短くすることにより、伝送特性が平坦に近づき向上させることが可能となることが分かった。
【0015】
そこで、本発明者は以下の通り種々の手段を実現した。
[1]図1は、本発明の概略図(1)を示し、誘電体基板1上に設けたパターン2a,2b間に並行平板型の高周波用コンデンサ3が挿入できる程度の溝5を基板1中に設け、その溝5の中に、両電極3a,3bに金属導体6a,6bを設けた高周波用コンデンサ3を埋め込む。
【0016】
その後、金属導体6a,6bとパターン2a,2bをそれぞれ電気的に接続すると共にその上に並行平板型の低周波用コンデンサ(図示せず)を載置して各パターン2a,2bと該低周波用コンデンサの電極をそれぞれ電気的に接続することにより高周波用コンデンサと低周波用コンデンサを並列接続した広帯域直流成分除去回路を実現する。
【0017】
これにより、高周波用コンデンサ3とパターン2a,2b間を接続する金属導体6a,6bが短くなり、高周波特性を向上させることができる。
[2]図1において、低周波用コンデンサにセラミックコンデンサ、高周波用コンデンサにマイクロチップコンデンサを用い、金属導体6a,6bとしての金リボンをリボンボンディング等により電極3a,3bに接続したマイクロチップコンデンサを溝5内に縦方向に挿入するように埋め込み、金リボン6a,6bの端を両側に開くようにしてパターン2a,2bに、やはりリボンボンディングにより接続することができる。
【0018】
[3]図2は、本発明の概略図(2)を示し、パターン2a,2b間に高周波用コンデンサ3の電極間間隔に相当する高さの溝5を基板1中に設け、一方のパターン2bを溝5内に設けたパターン8と接続し、その溝5内のパターン8上に高周波用コンデンサ3の一方の電極3bが接触するようにコンデンサ3を埋め込み、他方のパターン2aと高周波用コンデンサ3のもう一方の電極3aを金属導体9である金リボン、または金ワイヤーで接続すると共にさらにその上に低周波用コンデンサ(図示せず)を載置して各パターン2a,2bと該低周波用コンデンサの各電極をそれぞれ電気的に接続することにより高周波用コンデンサと低周波用コンデンサを並列接続した広帯域直流成分除去回路を実現する。
【0019】
これにより、高周波用コンデンサに接続される金属導体である金リボン、または金ワイヤーを短くし、高周波特性を向上させることができる。
[4]図3は、本発明の概略図(3)を示し、上記[3]と同様の構造において、溝5内のパターン8を基板1内に延長させ、この延長方向の一方のパターン2bとパターン8の延長部分とを基板1内に設けたビア7により接続するもので、上記[3]と同様の作用として、高周波用コンデンサに接続される金属導体9である金リボン、または金ワイヤーの長さを短くし、高周波特性を向上させることができる。
【0020】
[5]図4は、本発明の概略図(4)を示し、この場合の基板1は誘電体多層基板になっている。すなわち、向き合ったパターン2a,2bの一方2bを、第1層の誘電体基板10に設けたビア7で第2の層の誘電体基板11上のパターン8に接続し、このパターン8ともう一方の基板パターン2aとの間に誘電体基板10を挟み込むことにより高周波用コンデンサを形成する。
【0021】
そして、その上方のパターン2a,2b間に低周波用のコンデンサ(図示せず)を載置することにより、金属導体である金リボン、または金ワイヤーによる接続を無くし、高周波特性の劣化を防ぐとともに、低周波用コンデンサの実装も容易になる。
【0022】
[6]図5は、本発明の概略図(5)を示し、高周波用の並行平板コンデンサ3の片面の電極を複数に分割して電極3b1,3b2を設け、これらをそれぞれパターン2a,2bに接続する。そして、さらにこのコンデンサ3を跨ぐようにパターン2a,2b上に設けた金属導体を介して低周波用コンデンサ(図示せず)の各電極をパターン2a,2bにそれぞれ接続する。
【0023】
これにより、金属導体としての金リボン、または金ワイヤーによる高周波用コンデンサへの接続を無くし、高周波特性の劣化を防ぐことが可能となる。
[7]図6は、本発明の概略図(6)を示し、向き合ったパターン2a,2bの一方2aに高周波用コンデンサ3の一方の電極3bが接触するようにコンデンサ3をパターン2a上に載置し、他方の電極3aを、金属導体である金リボン9、またはワイヤーで他方のパターン2bと電気的に接続し、その上にさらに低周波用のコンデンサ4を金属導体12a,12bを介して積層する。
【0024】
すなわち、高周波用コンデンサ3と金リボン9を跨ぐように金属導体12a,12bをそれぞれパターン2a,2b上に設け、さらに金属導体12a,12bにそれぞれ電極4a,4bが電気的に接続されるように低周波用コンデンサ4を載置する。
これにより、高周波用コンデンサ3及び金リボン9に対して低周波用コンデンサ4を立体的に配置できるので、組立を容易に行うことが可能となる。
【0025】
[8]図1において、誘電体基板1上の2つの向き合ったパターン2a,2b間の容量結合の際に、並行平板型のコンデンサ3の両電極に金属導体をボンディングにより片側の端を接続し、反対側の端を広げて向い合った2つのパターン2a,2bに接続すると共にその上に低周波用コンデンサを載置して各パターン2a,2bと該低周波用コンデンサの各電極をそれぞれ電気的に接続することにより、高周波用コンデンサと低周波用コンデンサを並列接続した広帯域直流成分除去回路の組立方法を用いることにより、金属導体の接続長を短くすることが可能となる。
【0026】
同様にして上記[1]〜[7]の概念により、それぞれ本発明による広帯域直流成分除去回路の組立方法を実現することができる。
【0027】
【発明の実施の形態】
実施例(1)
図7は、図1に示した概略図(1)に対応する本発明の実施例(1)を示し、並行平板型の低周波用のコンデンサ4にセラミックコンデンサ、並行平板型の高周波用のコンデンサ3にマイクロチップコンデンサを用いている。
【0028】
そして、マイクロチップコンデンサ3の両面、すなわち電極3a,3bに、金リボン6a,6bをボンディングし、パターン2a,2b間にコンデンサ3の縦長部分に相当する高さで基板1中に掘った溝5にコンデンサ3を縦方向に差し込む。その際、必要に応じて溝5の底部でマイクロチップコンデンサ3を接着剤で固定する。
【0029】
その後、金リボン6a,6bとパターン2a,2bをそれぞれボンディングし、セラミックコンデンサ4の電極4a,4bを金錫(AuSn)でパターン2a,2bとそれぞれ接続する。
このようにして、金リボン6a,6bの長さを、マイクロチップコンデンサ3の高さ以下にすることができ、高周波特性が向上する。
【0030】
実施例(2)
図8は、図2に示した概略図(2)に対応する本発明の実施例(2)を示し、基板1上のパターン2a,2b間の基板1中に、高周波用コンデンサとしてのマイクロチップコンデンサ3の電極3a,3b間間隔に相当する高さ程度の溝5を堀り、一方のパターン2bを溝5の底部に設けたパターン8と溝5の壁部分に沿って接続し、その溝内のパターン8上にマイクロチップコンデンサ3の電極3bを金錫で接続し、他方のパターン2aとマイクロチップコンデンサ3aの上面の電極3aを金リボン9で電気的に接続する。
【0031】
そして、反対側のパターン2bとマイクロチップコンデンサ3の上面電極3aにそれぞれセラミックコンデンサ4の電極4b,4aを金錫により接続する。
このようにして、マイクロチップコンデンサ3の電極3a面と、パターン2a,2b面の高さを合わせることができ、それらを接続する金リボン9の長さを、図16及び17に示した従来例(3)及び(4)に比べ、マイクロチップコンデンサ3の高さ分だけ短くすることができ、高周波特性が向上する。
【0032】
実施例(3)
図9は、図3に示した概略図(3)に対応する本発明の実施例(3)を示し、図8の実施例(2)と異なる点は、一方のパターン2bと溝5の底部のパターン8との接続を、溝5の壁部分に沿うのではなく、パターン8を誘電体基板1内に延長し、且つこの延長部とその延長方向のパターン2bとをビア7により接続したことである。
【0033】
これにより、図8の場合と同様にマイクロチップコンデンサ3の電極3a,3b面と、パターン2a,2b面の高さ方向を合わせることができ、それらを接続する金リボン9の長さを、従来に比べ、マイクロチップコンデンサ3の高さ程度短くすることができ、高周波特性が向上する。
【0034】
実施例(4)
図10は、図4に示した概略図(3)に対応する本発明の実施例(4)を示し、誘電体基板10上で向き合ったパターン2a,2bの一方2bをビア7で下の層の誘電体基板11上のパターン8に接続する。その際、パターン8ともう一方の基板パターン2aとの間に基板10による高誘電体物質が介在するので、両パターン8−2a間で高周波用コンデンサを形成することになる。そして、表面のパターン2a,2b間にセラミックコンデンサ4の電極4a,4bを金錫で接続する。
【0035】
このようにして、金リボンによる接続が無くなり、高周波特性が向上する。また、高周波用コンデンサを素子として別途用意する必要がなく組立の工程も削減でき、組立が容易になる。
実施例(5)
図11は、図5に示した概略図(5)に対応する本発明の実施例(5)を示し、マイクロチップコンデンサ3の下側の電極を、例えば2つの電極3b1,3b2に分割しておく。そして、その電極3b1,3b2をそれぞれ基板1上のパターン2a,2bに金錫で接続してパターン2a,2b間に高周波用のコンデンサ3を接続したことになる。
【0036】
その後、マイクロチップコンデンサ3の両脇に金属導体としての金ブロック12a,12bを載置し、金錫でパターン2a,2bにそれぞれ接続する。さらに、金ブロック12a,12bの上面間にセラミックコンデンサ4を積層し、その電極4a,4bを金錫により接続する。
【0037】
このようにして、金リボン等を用いることなくマイクロチップコンデンサの電極面を直接パターン接続できるので、高周波特性が向上する。
実施例(6)
図12は、図6に示した概略図(6)に対応する本発明の実施例(6)を示し、この場合には、一方のパターン2aの端部にマイクロチップコンデンサ3の電極3bの全面を金錫により接続し、その上面の電極3aを金リボン9で他方のパターン2bと接続する。
【0038】
ここまでは、図17に示した従来例(4)と同様であるが、本実施例ではさらに、コンデンサ3の両脇に金ブロック12a,12bを載置してそれぞれパターン2a,2bに金錫で接続し、上記の実施例(5)と同様にその金ブロック12a,12bの上面間にそれぞれセラミックコンデンサ4を積層し、その電極4a,4bを金錫により接続する。
【0039】
このようにして、マイクロチップコンデンサ3の一方の電極面に、セラミックコンデンサと金リボンの両方を接続する必要がなくなり、組立が容易になる。
実施例(7)
図13は、図7に示した概略図(7)に対応する本発明の実施例(7)を示し、ここでは、図12の金ブロック12a,12bの代わりに、その役割を、セラミックコンデンサ4の延長した電極4a,4bによって果たそうとするものであり、同様の効果を発揮するものである。
(付記1)
誘電体基板上で間隔を置いて向き合った基板パターン間に、共に並行平板型の高周波用コンデンサと低周波用コンデンサを並列に接続した広帯域直流成分除去回路において、
該基板パターン間の該基板中に設けた溝に該高周波用コンデンサを埋め込むと共に、該高周波用コンデンサの各電極と各基板パターンを金属導体で接続し、その上方に該低周波用コンデンサを載置して各基板パターンと該低周波用コンデンサの電極をそれぞれ電気的に接続したことを特徴とする広帯域直流成分除去回路。
(付記2)付記1において、
該低周波用コンデンサにセラミックコンデンサ、該高周波用コンデンサにマイクロチップコンデンサを用い、該マイクロチップコンデンサを、その縦長の深さを有する該溝内に縦方向に埋め込むことを特徴とした広帯域直流成分除去回路。
(付記3)
誘電体基板上で間隔を置いて向き合った基板パターン間に、共に並行平板型の高周波用コンデンサと低周波用コンデンサを並列に接続した広帯域直流成分除去回路において、
該基板パターン間に該高周波用コンデンサの電極間間隔に相当する深さの溝を該基板内に設け、該基板パターンの内の一方を該溝内に設けた溝パターンと接続し、その溝パターンと該高周波用コンデンサの一方の電極が接触するように該高周波用コンデンサを該溝内に埋め込み、該基板パターンの他方と該高周波用コンデンサの他方の電極を金属導体で接続し、さらに該他方の電極と該基板パターンの他方にそれぞれ該低周波用コンデンサの各電極を電気的に接続したことを特徴とする広帯域直流成分除去回路。
(付記4)付記3において、
該溝パターンを該基板中に延長し、該溝パターンの延長部分とその延長方向に存在する該基板パターンの一方との接続を、誘電体基板内に設けたビアにより行うことを特徴とした広帯域直流成分除去回路。
(付記5)
誘電体基板上で間隔を置いて向き合った基板パターン間に、高周波用コンデンサと低周波用コンデンサを並列に接続した広帯域直流成分除去回路において、
該誘電体基板が第1の層を形成し、該基板パターンの一方をビアで第2の層の誘電体基板上の基板パターンに接続し、該第2の層の基板パターンと該第1の層の基板パターンの他方との間に該第1の層の誘電体基板を挟み込むことにより該高周波コンデンサを形成し、さらに該第1の層の各基板パターン間に低周波用コンデンサを載置して各基板パターンにそれぞれ該低周波用コンデンサの各電極を電気的に接続したことを特徴とする広帯域直流成分除去回路。
(付記6)
誘電体基板上で間隔を置いて向き合った基板パターン間に、共に並行平板型の高周波用コンデンサと低周波用コンデンサを並列に接続した広帯域直流成分除去回路において、
該高周波用コンデンサの一方の電極を複数に分割して各基板パターンにそれぞれ接続し、該高周波用コンデンサを跨ぐように各基板パターン上に設けた金属導体を介して各基板パターンに該低周波コンデンサの各電極をそれぞれ電気的に接続したことを特徴とする広帯域直流成分除去回路。
(付記7)
誘電体基板上で間隔を置いて向き合った基板パターン間に、共に並行平板型の高周波用コンデンサと低周波用コンデンサを並列に接続した広帯域直流成分除去回路において、
該基板パターンの一方の上に該高周波用コンデンサを載置してその一方の電極を接続し、他方の電極を金属導体により該基板パターンの他方と接続し、さらに該高周波用コンデンサ及び該金属導体を跨ぐように各基板パターン上に設けた金属導体を介して該基板パターンに該低周波用コンデンサの各電極をそれぞれ電気的に接続したことを特徴とする広帯域直流成分除去回路。
(付記8)付記1から7のいずれか1つにおいて、
該金属導体が、金リボン又は金ワイヤであることを特徴とした広帯域直流成分除去回路。
(付記9)
誘電体基板上で間隔を置いて向き合った基板パターン間に、共に並行平板型の高周波用コンデンサと低周波用コンデンサを並列に接続した広帯域直流成分除去回路の組立方法において、
該基板パターン間の該基板中に設けた溝に該高周波用コンデンサを埋め込むと共に、該高周波用コンデンサの各電極と各基板パターンを金属導体で接続し、その上方に該低周波用コンデンサを載置して各基板パターンと該低周波用コンデンサの電極をそれぞれ電気的に接続したことを特徴とする広帯域直流成分除去回路の組立方法。
(付記10)付記9において、
該低周波用コンデンサにセラミックコンデンサ、該高周波用コンデンサにマイクロチップコンデンサを用い、該マイクロチップコンデンサを、その縦長の深さを有する該溝内に縦方向に埋め込むことを特徴とした広帯域直流成分除去回路の組立方法。
(付記11)
誘電体基板上で間隔を置いて向き合った基板パターン間に、共に並行平板型の高周波用コンデンサと低周波用コンデンサを並列に接続した広帯域直流成分除去回路の組立方法において、
該基板パターン間に該高周波用コンデンサの電極間間隔に相当する深さの溝を該基板内に設け、該基板パターンの内の一方を該溝内に設けた溝パターンと接続し、その溝パターンと該高周波用コンデンサの一方の電極が接触するように該高周波用コンデンサを該溝内に埋め込み、該基板パターンの他方と該高周波用コンデンサの他方の電極を金属導体で接続し、さらに該他方の電極と該基板パターンの他方にそれぞれ該低周波用コンデンサの各電極を電気的に接続したことを特徴とする広帯域直流成分除去回路の組立方法。
(付記12)付記11において、
該溝パターンを該基板中に延長し、該溝パターンの延長部分とその延長方向に存在する該基板パターンの一方との接続を、誘電体基板内に設けたビアにより行うことを特徴とした広帯域直流成分除去回路の組立方法。
(付記13)
誘電体基板上で間隔を置いて向き合った基板パターン間に、高周波用コンデンサと低周波用コンデンサを並列に接続した広帯域直流成分除去回路の組立方法において、
該誘電体基板が第1の層を形成し、該基板パターンの一方をビアで第2の層の誘電体基板上の基板パターンに接続し、該第2の層の基板パターンと該第1の層の基板パターンの他方との間に該第1の層の誘電体基板を挟み込むことにより該高周波コンデンサを形成し、さらに該第1の層の各基板パターン間に低周波用コンデンサを載置して各基板パターンにそれぞれ該低周波用コンデンサの各電極を電気的に接続したことを特徴とする広帯域直流成分除去回路の組立方法。
(付記14)
誘電体基板上で間隔を置いて向き合った基板パターン間に、共に並行平板型の高周波用コンデンサと低周波用コンデンサを並列に接続した広帯域直流成分除去回路の組立方法において、
該高周波用コンデンサの一方の電極を複数に分割して各基板パターンにそれぞれ接続し、該高周波用コンデンサを跨ぐように各基板パターン上に設けた金属導体を介して各基板パターンに該低周波コンデンサの各電極をそれぞれ電気的に接続したことを特徴とする広帯域直流成分除去回路の組立方法。
(付記15)
誘電体基板上で間隔を置いて向き合った基板パターン間に、共に並行平板型の高周波用コンデンサと低周波用コンデンサを並列に接続した広帯域直流成分除去回路の組立方法において、
該基板パターンの一方の上に該高周波用コンデンサを載置してその一方の電極を接続し、他方の電極を金属導体により該基板パターンの他方と接続し、さらに該高周波用コンデンサ及び該金属導体を跨ぐように各基板パターン上に設けた金属導体を介して該基板パターンに該低周波用コンデンサの各電極をそれぞれ電気的に接続したことを特徴とする広帯域直流成分除去回路の組立方法。
(付記16)付記9から15のいずれか1つにおいて、
該金属導体が、金リボン又は金ワイヤであることを特徴とした広帯域直流成分除去回路の組立方法。
【0040】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、高周波用のコンデンサと低周波用のコンデンサを並列に接続した広帯域直流成分除去回路及びその組立方法において、高周波損失の増加の原因となる金リボンや金ワイヤーなどの金属導体の長さを短くすることができ、高周波特性を向上させることができると共に、回路の組立を容易に行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の概略図(1)を示した断面図である。
【図2】本発明の概略図(2)を示した断面図である。
【図3】本発明の概略図(3)を示した断面図である。
【図4】本発明の概略図(4)を示した断面図である。
【図5】本発明の概略図(5)を示した断面図である。
【図6】本発明の概略図(6)を示した断面図である。
【図7】本発明の実施例(1)を示した斜視外観図である。
【図8】本発明の実施例(2)を示した斜視外観図である。
【図9】本発明の実施例(3)を示した斜視外観図である。
【図10】本発明の実施例(4)を示した斜視外観図である。
【図11】本発明の実施例(5)を示した斜視外観図である。
【図12】本発明の実施例(6)を示した斜視外観図である。
【図13】本発明の実施例(7)を示した斜視外観図である。
【図14】積層コンデンサを誘電体基板上のパターン間に接続した従来例(1)を示した斜視外観図である。
【図15】並行平板コンデンサを一方の基板パターン上に接続し、電極と基板パターンを金リボンにより接続した従来例(2)を示した斜視外観図である。
【図16】基板パターン間を横方向に並列に配置した積層コンデンサと並行平板コンデンサにより接続した従来例(3)を示した斜視外観図である。
【図17】並行平板コンデンサを金属導体でパターン間に接続し、並行平板コンデンサと他方のパターンをセラミックコンデンサで接続することにより両コンデンサを並列接続した従来例(4)を示した斜視外観図である。
【図18】広帯域直流成分除去回路の簡略化した等価回路図である。
【図19】図18の等価回路における伝送特性のシミュレーション結果を示したグラフ図である。
【符号の説明】
1 誘電体基板
2a,2b 基板上パターン
3 高周波用コンデンサ
3a,3b,3b1,3b2 電極
4 低周波用コンデンサ
4a,4b 電極
5 溝
6,9 金属導体(金リボン、金ワイヤー)
7 ビア
8 溝内パターン
12a,12b 金属導体
12a,12b 金ブロック
10,11 高誘電体層
図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a broadband DC component removing circuit, and particularly removes a DC component in a wide band by connecting a high-frequency capacitor in a microwave or millimeter wave band in parallel with a low-frequency capacitor in a high-speed optical communication device and a measuring instrument. (DC cut).
[0002]
[Prior art]
In order to remove a DC component in an electronic circuit in an optical communication device, a structure is adopted in which a capacitor is connected between two patterns facing each other on a dielectric substrate, as shown in a conventional example (1) in FIG. A method for connecting the
[0003]
Further, with the increase in communication speed, wideband characteristics (several KHz to several tens of GHz) have been required. As shown in the conventional example (3) in FIG. 16, the conventional example (1) in FIG. 14 and the conventional example (1) in FIG. As shown in the conventional example (4) of FIG. 17 (for example, see Patent Document 1), the
[0004]
Further, there is a device in which a transfer characteristic is improved by removing a part of a high-frequency ground on a high-frequency substrate or a rear surface in a range where a plurality of coupling capacitors are mounted (for example, see Patent Document 2).
Furthermore, in order to obtain a chip capacitor having excellent high-frequency characteristics, a first electrode is provided from the upper surface of the substrate having the concave portion to the concave portion, and a dielectric is provided in the concave portion of the substrate. Are electrically connected (for example, see Patent Document 3).
[0005]
Furthermore, in order to form a baseband unit for processing a baseband signal and a high-frequency unit for processing a high-frequency signal as one module, a substrate, a first electric shield line formed on the substrate, and a passive element are formed. A passive element layer formed on the first electric shield line, a second electric shield line formed on the passive element layer, and a connection conductor electrically connected to the passive element. An interconnecting layer formed on the electrical shielding wire, a third electrical shielding wire formed on the interconnecting layer, and a plurality of electrical connecting wires formed outside the third electrical shielding wire. And a multilayer multi-chip module including a large number of integrated circuits or electric elements formed on the bumper (see, for example, Patent Document 4).
[0006]
[Patent Document 1]
JP-A-5-235602 (
[0007]
[Patent Document 2]
JP-A-6-85511 (page 2-3, FIG. 2)
[0008]
[Patent Document 3]
JP 2000-269065 A (abstract, FIG. 1)
[0009]
[Patent Document 4]
JP 2001-244402 A (Abstract, FIG. 1)
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
In the structure of the conventional broadband DC component removing circuit, the length of a gold (Au) ribbon or a gold wire connecting between a high-frequency capacitor and a pattern on a dielectric substrate needs to be longer than the height of a parallel plate type capacitor. Therefore, there is a problem that impedance matching of the L component, which increases in proportion to the length thereof, and the connection portion cannot be obtained, thereby increasing the loss in a high frequency band.
[0011]
In addition, as the demand for high-frequency characteristics increases, the parasitic capacitance needs to be reduced, and the miniaturization of elements and high-density mounting have progressed, so that a gold ribbon is connected to one of the electrodes of a parallel-plate high-frequency capacitor. In addition to this, there is a problem that mounting on a dielectric substrate becomes difficult, such as the necessity of laminating a low-frequency capacitor.
[0012]
Accordingly, the present invention provides a broadband DC component removing circuit in which a high-frequency capacitor and a low-frequency capacitor are connected in parallel between substrate patterns facing each other at an interval on a dielectric substrate, and a method for assembling the same. It is an object of the present invention to realize a structure that is easy to mount by reducing the connection length of a metal conductor such as a gold ribbon or a gold wire to be brought about equal to or less than a conventional example.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
When a
[0014]
The equivalent circuit having such a structure is replaced with an LC circuit composed of a parallel circuit of two capacitors C1 and C2 and an inductance L1 as shown in FIG. The simulation of the transmission characteristics was performed by changing the value of 100 to 100 to 400 pH. As shown in the frequency characteristics (S21) of FIG. 19, the transmission characteristics were flattened by shortening the connection length of the gold ribbon or the like. It turned out that it becomes possible to approach and improve.
[0015]
The inventor has realized various means as described below.
[1] FIG. 1 shows a schematic diagram (1) of the present invention, in which a
[0016]
Thereafter, the
[0017]
Thereby, the
[2] In FIG. 1, a ceramic capacitor is used as a low-frequency capacitor, a microchip capacitor is used as a high-frequency capacitor, and a gold ribbon as
[0018]
[3] FIG. 2 shows a schematic diagram (2) of the present invention, in which a
[0019]
Thereby, the gold ribbon or the gold wire, which is the metal conductor connected to the high-frequency capacitor, can be shortened, and the high-frequency characteristics can be improved.
[4] FIG. 3 shows a schematic view (3) of the present invention. In the same structure as in the above [3], the
[0020]
[5] FIG. 4 shows a schematic view (4) of the present invention, in which the
[0021]
By mounting a low-frequency capacitor (not shown) between the
[0022]
[6] FIG. 5 shows a schematic view (5) of the present invention, in which the electrodes on one side of the high-frequency
[0023]
As a result, the connection of the gold ribbon or the gold wire as the metal conductor to the high-frequency capacitor can be eliminated, and the deterioration of the high-frequency characteristics can be prevented.
[7] FIG. 6 shows a schematic diagram (6) of the present invention, in which the
[0024]
That is, the
Thus, the low-
[0025]
[8] In FIG. 1, at the time of capacitive coupling between two
[0026]
Similarly, according to the concepts [1] to [7], the method of assembling the broadband DC component removing circuit according to the present invention can be realized.
[0027]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Example (1)
FIG. 7 shows an embodiment (1) of the present invention corresponding to the schematic diagram (1) shown in FIG. 1. A parallel plate type
[0028]
Then,
[0029]
Thereafter, the
In this manner, the length of the
[0030]
Example (2)
FIG. 8 shows an embodiment (2) of the present invention corresponding to the schematic diagram (2) shown in FIG. 2, in which a microchip as a high-frequency capacitor is provided in the
[0031]
Then, the
In this manner, the height of the
[0032]
Example (3)
FIG. 9 shows an embodiment (3) of the present invention corresponding to the schematic diagram (3) shown in FIG. 3, and is different from the embodiment (2) of FIG. The connection with the
[0033]
8, the height directions of the
[0034]
Example (4)
FIG. 10 shows an embodiment (4) of the present invention corresponding to the schematic diagram (3) shown in FIG. 4, in which one of the
[0035]
In this way, the connection by the gold ribbon is eliminated, and the high-frequency characteristics are improved. Also, there is no need to separately prepare a high-frequency capacitor as an element, and the number of assembling steps can be reduced.
Example (5)
FIG. 11 shows an embodiment (5) of the present invention corresponding to the schematic diagram (5) shown in FIG. 5, in which the lower electrode of the
[0036]
Thereafter,
[0037]
In this way, the electrode surface of the microchip capacitor can be directly connected in pattern without using a gold ribbon or the like, so that high-frequency characteristics are improved.
Example (6)
FIG. 12 shows an embodiment (6) of the present invention corresponding to the schematic view (6) shown in FIG. 6. In this case, the entire surface of the
[0038]
Up to this point, this is the same as the conventional example (4) shown in FIG. 17, but in this embodiment,
[0039]
In this way, it is not necessary to connect both the ceramic capacitor and the gold ribbon to one electrode surface of the
Example (7)
FIG. 13 shows an embodiment (7) of the present invention corresponding to the schematic diagram (7) shown in FIG. 7. Here, instead of the
(Appendix 1)
In a broadband DC component removal circuit in which a parallel plate type high frequency capacitor and a low frequency capacitor are connected in parallel between substrate patterns facing each other at intervals on a dielectric substrate,
The high-frequency capacitor is embedded in a groove provided in the substrate between the substrate patterns, and each electrode of the high-frequency capacitor is connected to each substrate pattern by a metal conductor, and the low-frequency capacitor is mounted above the high-frequency capacitor. A broadband DC component removing circuit, wherein each substrate pattern is electrically connected to an electrode of the low-frequency capacitor.
(Supplementary Note 2) In
A wideband DC component removing device characterized in that a ceramic capacitor is used as the low-frequency capacitor and a microchip capacitor is used as the high-frequency capacitor, and the microchip capacitor is vertically embedded in the groove having a vertically long depth. circuit.
(Appendix 3)
In a broadband DC component removal circuit in which a parallel plate type high frequency capacitor and a low frequency capacitor are connected in parallel between substrate patterns facing each other at intervals on a dielectric substrate,
A groove having a depth corresponding to the distance between the electrodes of the high-frequency capacitor is provided in the substrate between the substrate patterns, and one of the substrate patterns is connected to the groove pattern provided in the groove, and the groove pattern is formed. The high-frequency capacitor is embedded in the groove so that one electrode of the high-frequency capacitor contacts the other electrode of the high-frequency capacitor, and the other electrode of the high-frequency capacitor is connected to the other electrode of the high-frequency capacitor with a metal conductor. A broadband DC component removing circuit, wherein each electrode of the low-frequency capacitor is electrically connected to the other of the electrode and the substrate pattern.
(Supplementary Note 4) In
The groove pattern is extended into the substrate, and connection between an extended portion of the groove pattern and one of the substrate patterns existing in the extension direction is performed by a via provided in a dielectric substrate. DC component removal circuit.
(Appendix 5)
In a broadband DC component removal circuit in which a high-frequency capacitor and a low-frequency capacitor are connected in parallel between substrate patterns facing each other at intervals on a dielectric substrate,
The dielectric substrate forms a first layer, one of the substrate patterns is connected to a substrate pattern on a second layer dielectric substrate by a via, and the second layer substrate pattern is connected to the first layer. The high-frequency capacitor is formed by sandwiching the dielectric substrate of the first layer between the other of the substrate patterns of the layer, and the low-frequency capacitor is mounted between the substrate patterns of the first layer. A broadband DC component removing circuit, wherein each electrode of the low-frequency capacitor is electrically connected to each substrate pattern.
(Appendix 6)
In a broadband DC component removal circuit in which a parallel plate type high frequency capacitor and a low frequency capacitor are connected in parallel between substrate patterns facing each other at intervals on a dielectric substrate,
One electrode of the high-frequency capacitor is divided into a plurality of parts and connected to each substrate pattern, and the low-frequency capacitor is connected to each substrate pattern via a metal conductor provided on each substrate pattern so as to straddle the high-frequency capacitor. Wherein the electrodes are electrically connected to each other.
(Appendix 7)
In a broadband DC component removal circuit in which a parallel plate type high frequency capacitor and a low frequency capacitor are connected in parallel between substrate patterns facing each other at intervals on a dielectric substrate,
The high-frequency capacitor is placed on one of the substrate patterns, one of the electrodes is connected, the other electrode is connected to the other of the substrate patterns by a metal conductor, and the high-frequency capacitor and the metal conductor are connected. A broadband DC component removing circuit, wherein each electrode of the low-frequency capacitor is electrically connected to the substrate pattern via a metal conductor provided on each substrate pattern so as to straddle the substrate.
(Supplementary Note 8) In any one of
A wide-band DC component removing circuit, wherein the metal conductor is a gold ribbon or a gold wire.
(Appendix 9)
In a method of assembling a broadband DC component removing circuit in which a parallel plate type high frequency capacitor and a low frequency capacitor are connected in parallel between substrate patterns facing each other at intervals on a dielectric substrate,
The high-frequency capacitor is embedded in a groove provided in the substrate between the substrate patterns, and each electrode of the high-frequency capacitor is connected to each substrate pattern by a metal conductor, and the low-frequency capacitor is mounted above the high-frequency capacitor. A method for assembling a broadband DC component removing circuit, wherein each substrate pattern is electrically connected to an electrode of the low-frequency capacitor.
(Supplementary Note 10) In
A wideband DC component removing device characterized in that a ceramic capacitor is used as the low-frequency capacitor and a microchip capacitor is used as the high-frequency capacitor, and the microchip capacitor is vertically embedded in the groove having a vertically long depth. How to assemble the circuit.
(Appendix 11)
In a method of assembling a broadband DC component removing circuit in which a parallel plate type high frequency capacitor and a low frequency capacitor are connected in parallel between substrate patterns facing each other at intervals on a dielectric substrate,
A groove having a depth corresponding to the distance between the electrodes of the high-frequency capacitor is provided in the substrate between the substrate patterns, and one of the substrate patterns is connected to the groove pattern provided in the groove, and the groove pattern is formed. The high-frequency capacitor is embedded in the groove so that one electrode of the high-frequency capacitor contacts the other electrode of the high-frequency capacitor, and the other electrode of the high-frequency capacitor is connected to the other electrode of the high-frequency capacitor with a metal conductor. A method for assembling a broadband DC component removing circuit, wherein each electrode of the low-frequency capacitor is electrically connected to the other of the electrode and the substrate pattern.
(Supplementary Note 12) In
The groove pattern is extended into the substrate, and connection between an extended portion of the groove pattern and one of the substrate patterns existing in the extension direction is performed by a via provided in a dielectric substrate. How to assemble a DC component removal circuit.
(Appendix 13)
In a method of assembling a broadband DC component removing circuit in which a high-frequency capacitor and a low-frequency capacitor are connected in parallel between substrate patterns facing each other at intervals on a dielectric substrate,
The dielectric substrate forms a first layer, one of the substrate patterns is connected to a substrate pattern on a second layer dielectric substrate by a via, and the second layer substrate pattern is connected to the first layer. The high-frequency capacitor is formed by sandwiching the dielectric substrate of the first layer between the other of the substrate patterns of the layer, and the low-frequency capacitor is mounted between the substrate patterns of the first layer. A method for assembling a broadband DC component removing circuit, wherein each electrode of the low-frequency capacitor is electrically connected to each substrate pattern.
(Appendix 14)
In a method of assembling a broadband DC component removing circuit in which a parallel plate type high frequency capacitor and a low frequency capacitor are connected in parallel between substrate patterns facing each other at intervals on a dielectric substrate,
One electrode of the high-frequency capacitor is divided into a plurality of parts and connected to each substrate pattern, and the low-frequency capacitor is connected to each substrate pattern via a metal conductor provided on each substrate pattern so as to straddle the high-frequency capacitor. A method for assembling a broadband DC component removing circuit, wherein the electrodes are electrically connected to each other.
(Appendix 15)
In a method of assembling a broadband DC component removing circuit in which a parallel plate type high frequency capacitor and a low frequency capacitor are connected in parallel between substrate patterns facing each other at intervals on a dielectric substrate,
The high-frequency capacitor is placed on one of the substrate patterns, one of the electrodes is connected, the other electrode is connected to the other of the substrate patterns by a metal conductor, and the high-frequency capacitor and the metal conductor are connected. A method of assembling a broadband DC component removing circuit, wherein each electrode of the low-frequency capacitor is electrically connected to the substrate pattern via a metal conductor provided on each substrate pattern so as to straddle the substrate.
(Supplementary Note 16) In any one of
The method for assembling a broadband DC component removing circuit, wherein the metal conductor is a gold ribbon or a gold wire.
[0040]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, in a broadband DC component removing circuit in which a high-frequency capacitor and a low-frequency capacitor are connected in parallel and a method of assembling the same, a gold ribbon or a gold that causes an increase in high-frequency loss is provided. The length of a metal conductor such as a wire can be reduced, the high-frequency characteristics can be improved, and the circuit can be easily assembled.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view showing a schematic diagram (1) of the present invention.
FIG. 2 is a sectional view showing a schematic view (2) of the present invention.
FIG. 3 is a sectional view showing a schematic view (3) of the present invention.
FIG. 4 is a sectional view showing a schematic view (4) of the present invention.
FIG. 5 is a sectional view showing a schematic view (5) of the present invention.
FIG. 6 is a sectional view showing a schematic view (6) of the present invention.
FIG. 7 is a perspective external view showing an embodiment (1) of the present invention.
FIG. 8 is a perspective external view showing an embodiment (2) of the present invention.
FIG. 9 is a perspective external view showing an embodiment (3) of the present invention.
FIG. 10 is a perspective external view showing an embodiment (4) of the present invention.
FIG. 11 is a perspective external view showing an embodiment (5) of the present invention.
FIG. 12 is a perspective external view showing an embodiment (6) of the present invention.
FIG. 13 is a perspective external view showing an embodiment (7) of the present invention.
FIG. 14 is a perspective external view showing a conventional example (1) in which a multilayer capacitor is connected between patterns on a dielectric substrate.
FIG. 15 is a perspective external view showing a conventional example (2) in which a parallel plate capacitor is connected on one substrate pattern and an electrode and the substrate pattern are connected by a gold ribbon.
FIG. 16 is a perspective external view showing a conventional example (3) in which a multilayer capacitor in which substrate patterns are arranged in parallel in a horizontal direction and a parallel plate capacitor are connected.
FIG. 17 is a perspective external view showing a conventional example (4) in which a parallel plate capacitor is connected between patterns by a metal conductor and both capacitors are connected in parallel by connecting the parallel plate capacitor and the other pattern by a ceramic capacitor. is there.
FIG. 18 is a simplified equivalent circuit diagram of a broadband DC component removing circuit.
FIG. 19 is a graph showing a simulation result of transmission characteristics in the equivalent circuit of FIG. 18;
[Explanation of symbols]
7 Via 8 In-
Claims (5)
該基板パターン間の該基板中に設けた溝に該高周波用コンデンサを埋め込むと共に、該高周波用コンデンサの各電極と各基板パターンを金属導体で接続し、その上方に該低周波用コンデンサを載置して各基板パターンと該低周波用コンデンサの電極をそれぞれ電気的に接続したことを特徴とする広帯域直流成分除去回路。In a broadband DC component removal circuit in which a parallel plate type high frequency capacitor and a low frequency capacitor are connected in parallel between substrate patterns facing each other at intervals on a dielectric substrate,
The high-frequency capacitor is embedded in a groove provided in the substrate between the substrate patterns, and each electrode of the high-frequency capacitor is connected to each substrate pattern by a metal conductor, and the low-frequency capacitor is mounted above the high-frequency capacitor. A broadband DC component removing circuit, wherein each substrate pattern is electrically connected to an electrode of the low-frequency capacitor.
該基板パターン間に該高周波用コンデンサの電極間間隔に相当する深さの溝を該基板内に設け、該基板パターンの内の一方を該溝内に設けた溝パターンと接続し、その溝パターンと該高周波用コンデンサの一方の電極が接触するように該高周波用コンデンサを該溝内に埋め込み、該基板パターンの他方と該高周波用コンデンサの他方の電極を金属導体で接続し、さらに該他方の電極と該基板パターンの他方にそれぞれ該低周波用コンデンサの各電極を電気的に接続したことを特徴とする広帯域直流成分除去回路。In a broadband DC component removal circuit in which a parallel plate type high frequency capacitor and a low frequency capacitor are connected in parallel between substrate patterns facing each other at intervals on a dielectric substrate,
A groove having a depth corresponding to the distance between the electrodes of the high-frequency capacitor is provided in the substrate between the substrate patterns, and one of the substrate patterns is connected to the groove pattern provided in the groove, and the groove pattern is formed. The high-frequency capacitor is embedded in the groove so that one electrode of the high-frequency capacitor contacts the other electrode of the high-frequency capacitor, and the other electrode of the high-frequency capacitor is connected to the other electrode of the high-frequency capacitor with a metal conductor. A broadband DC component removing circuit, wherein each electrode of the low-frequency capacitor is electrically connected to the other of the electrode and the substrate pattern.
該誘電体基板が第1の層を形成し、該基板パターンの一方をビアで第2の層の誘電体基板上の基板パターンに接続し、該第2の層の基板パターンと該第1の層の基板パターンの他方との間に該第1の層の誘電体基板を挟み込むことにより該高周波コンデンサを形成し、さらに該第1の層の各基板パターン間に低周波用コンデンサを載置して各基板パターンにそれぞれ該低周波用コンデンサの各電極を電気的に接続したことを特徴とする広帯域直流成分除去回路。In a broadband DC component removal circuit in which a high-frequency capacitor and a low-frequency capacitor are connected in parallel between substrate patterns facing each other at intervals on a dielectric substrate,
The dielectric substrate forms a first layer, one of the substrate patterns is connected to a substrate pattern on a second layer dielectric substrate by a via, and the second layer substrate pattern is connected to the first layer. The high-frequency capacitor is formed by sandwiching the dielectric substrate of the first layer between the other of the substrate patterns of the layer, and the low-frequency capacitor is mounted between the substrate patterns of the first layer. A broadband DC component removing circuit, wherein each electrode of the low-frequency capacitor is electrically connected to each substrate pattern.
該高周波用コンデンサの一方の電極を複数に分割して各基板パターンにそれぞれ接続し、該高周波用コンデンサを跨ぐように各基板パターン上に設けた金属導体を介して各基板パターンに該低周波コンデンサの各電極をそれぞれ電気的に接続したことを特徴とする広帯域直流成分除去回路。In a broadband DC component removal circuit in which a parallel plate type high frequency capacitor and a low frequency capacitor are connected in parallel between substrate patterns facing each other at intervals on a dielectric substrate,
One electrode of the high-frequency capacitor is divided into a plurality of parts and connected to each substrate pattern, and the low-frequency capacitor is connected to each substrate pattern via a metal conductor provided on each substrate pattern so as to straddle the high-frequency capacitor. Wherein the electrodes are electrically connected to each other.
該基板パターン間の該基板中に設けた溝に該高周波用コンデンサを埋め込むと共に、該高周波用コンデンサの各電極と各基板パターンを金属導体で接続し、その上方に該低周波用コンデンサを載置して各基板パターンと該低周波用コンデンサの電極をそれぞれ電気的に接続したことを特徴とする広帯域直流成分除去回路の組立方法。In a method of assembling a broadband DC component removing circuit in which a parallel plate type high frequency capacitor and a low frequency capacitor are connected in parallel between substrate patterns facing each other at intervals on a dielectric substrate,
The high-frequency capacitor is embedded in a groove provided in the substrate between the substrate patterns, and each electrode of the high-frequency capacitor is connected to each substrate pattern by a metal conductor, and the low-frequency capacitor is mounted above the high-frequency capacitor. A method for assembling a broadband DC component removing circuit, wherein each substrate pattern is electrically connected to an electrode of the low-frequency capacitor.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008227588A (en) * | 2007-03-08 | 2008-09-25 | Mitsubishi Electric Corp | High frequency device and high-frequency apparatus |
JP2011103385A (en) * | 2009-11-11 | 2011-05-26 | Tdk Corp | Electronic component mounting structure |
-
2003
- 2003-03-12 JP JP2003067192A patent/JP2004282171A/en not_active Withdrawn
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