JP2005051584A - High-frequency laminate device, its fabricating method and communication device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は一般に高周波積層デバイスに関するものであり、より特定的にはQ値の高い共振器やインダクタが形成されるように改良された高周波積層デバイスに関する。この発明はまたそのような高周波積層デバイスの製造方法に関する。この発明はさらにそのような高周波積層デバイスを備えた通信機器に関する。 The present invention generally relates to a high-frequency multilayer device, and more particularly to a high-frequency multilayer device improved so that a resonator or inductor having a high Q value is formed. The present invention also relates to a method for manufacturing such a high-frequency laminated device. The present invention further relates to a communication apparatus provided with such a high-frequency laminated device.
従来の共振器等の高周波アプリケーション用の高周波積層デバイスは、図9(A)(B)(C)に示すようなスクリーン印刷法で形成されている(例えば、特許文献1参照)。 Conventional high-frequency laminated devices for high-frequency applications such as resonators are formed by a screen printing method as shown in FIGS. 9A, 9B, and 9C (see, for example, Patent Document 1).
図9(A)を参照して、セラミックグリーンシート1上の所望の位置に、スクリーンメッシュ2で形成された所望の形状の開口部を有するスクリーンステンシルマスク3を位置合わせする。次いで、電極ペースト4をスクリーンステンシルマスク3の上に供給し、ラバースクイジー5を用いて矢印方向に塗り延ばす。これによって、電極ペースト4はスクリーンメッシュ2を通してセラミックグリーンシート1上に塗布され、乾燥後内部電極が形成される。
Referring to FIG. 9A, a screen stencil mask 3 having an opening of a desired shape formed by the
次に、図9(B)を参照して、上面に内部電極6が印刷されたセラミックグリーンシート1に他のセラミックグリーンシート7を積層し、これらシート同士を密着させるためにプレスを行う。次いで焼結処理を施す。
Next, referring to FIG. 9B, another ceramic
図9(C)は、このような方法で形成された従来の高周波積層デバイスの断面図である。図9(C)から明らかなように、内部電極6の中央部は平坦であるが、端部側面8が鋭い先細りの形状となる。図9(D)については、後述する。
FIG. 9C is a cross-sectional view of a conventional high-frequency laminated device formed by such a method. As is clear from FIG. 9C, the central portion of the
さて、周知の通り、導体層を高周波電流が流れる場合、表皮効果により、導体層表面に高周波電流が集中する傾向がある。特に、図9(C)に示すような、先端が尖った形状を有する端部側面8に、高周波電流は集中するため、導体層の電気抵抗が増大し、Q値は劣化する。
As is well known, when a high-frequency current flows through the conductor layer, the high-frequency current tends to concentrate on the surface of the conductor layer due to the skin effect. In particular, as shown in FIG. 9C, the high-frequency current concentrates on the
ここで、Q値について簡単に説明しておく。Q値は、共振の山の鋭さ(選択度、抑圧度)を示す性能を表す指数である。 Here, the Q value will be briefly described. The Q value is an index representing the performance indicating the sharpness (selectivity, suppression degree) of the peak of resonance.
図10(A)は、共振器の共振曲線(図中、縦軸は電流、横軸は周波数ω、ω0は共振周波数)を表しており、Q値が大きいほど、共振の山は鋭く、そして高くなる。なお、図10(B)に示すように、ミクロ的に見て、平滑な表面を有する導体の場合、Q値は高くなり、図10(C)に示すように凹凸のある場合には、抵抗Rが増え、Q値が下がる。 FIG. 10A shows a resonance curve of the resonator (in the figure, the vertical axis represents current, the horizontal axis represents frequency ω, and ω 0 represents resonance frequency), and the larger the Q value, the sharper the resonance peak. And get higher. Note that, as shown in FIG. 10B, in the case of a conductor having a smooth surface as viewed microscopically, the Q value is high, and when there is unevenness as shown in FIG. R increases and Q value decreases.
図9(D)に戻って、本図は特許文献1に開示された、上記従来技術の改良技術を示すものである。これによると、導体ペーストを印刷する印刷技術を用いる方法であっても、内部電極6の端部側面8に面する部分に比誘電率εrの低い空隙部9ができるように工夫すると、内部電極6の端部側面8への電流集中は緩和されるため、抵抗を小さくし、Q値を向上することができる。
Returning to FIG. 9D, this figure shows an improved technique of the above-described prior art disclosed in
しかし、この場合でも、印刷技術を用いて電極を形成しているため、内部電極6の十分な厚みを稼ぐことができないという問題、また積層工程でのプレスなどにより、内部電極6の端部が尖るという問題、さらに電極表面が凹凸になる等により、抵抗が大きくなり、共振器のQ値が劣化するという問題があった。
However, even in this case, since the electrodes are formed using the printing technique, the end of the
そこで、このような問題点を解決するための方法として、印刷技術で共振器を形成するのでなく、金属箔を用いて共振器を形成する技術が開示されている(例えば、特許文献2参照)。 Therefore, as a method for solving such a problem, a technique of forming a resonator using a metal foil instead of forming a resonator by a printing technique is disclosed (for example, refer to Patent Document 2). .
図11(A)は、この金属箔を用いる技術によって形成した高周波フィルタの分解斜視図であり、図11(B)は、図11(A)におけるB―B線に沿う断面図である。 FIG. 11A is an exploded perspective view of a high-frequency filter formed by a technique using this metal foil, and FIG. 11B is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG.
これらの図を参照して、高周波フィルタは6枚の誘電体基板11a〜11fより構成される。このうち、金属箔で形成された共振器電極14a、14bが設けられる誘電体基板11dとして、コンポジット材料(エポキシ樹脂よりなる熱硬化性樹脂とAl2O3、MgO等の粉体よりなる無機質フィラーとを混合したもの)で形成された樹脂基板を用いている。共振器電極14a、14bを誘電体基板11d中に埋め込み易くするためである。12a、12bはシールド電極であり、13は段間結合電極であり、15a、15bは、入出力容量電極である。
Referring to these drawings, the high frequency filter is composed of six
この方法によれば、共振器電極14a、14bの端部側面が先細りにならず、かつ金属箔の表面には凹凸が少なく、表面粗さが小さいため、Q値の高い共振器からなる誘電体フィルタが得られる。
従来の高周波積層デバイスは以上のように構成されている。特に、特許文献2に開示されるように、共振器電極14a、14bを金属箔で形成するとQ値を向上することができる。
The conventional high-frequency laminated device is configured as described above. In particular, as disclosed in
しかし、図11を参照して、共振器電極14a、14bを形成する誘電体基板11dを材料自体の損失が大きな樹脂基板で形成しているため、Q値を十分に向上することができないという課題があった。
However, referring to FIG. 11, since the
また、同様の構造を作製するために、異なる手段として、セラミックと金属箔を同時に焼成した場合、金属箔とセラミック誘電体基板11a〜11fとの膨張係数の違いから、大きな割れや変形等が生じ、デバイスとしての完成度が十分でないという課題があった。
Further, when ceramic and metal foil are fired at the same time as different means in order to produce the same structure, large cracks, deformation, etc. occur due to the difference in expansion coefficient between the metal foil and the ceramic
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、Q値の高い高周波積層デバイスを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to provide a high-frequency laminated device having a high Q value.
この発明の他の目的は、割れや変形等が生じないように改良された高周波積層デバイスを提供することにある。 Another object of the present invention is to provide an improved high-frequency laminated device so as not to cause cracking or deformation.
この発明のさらに他の目的は、Q値の高い共振器を含むフィルタが内蔵された高周波積層デバイスを提供することにある。 Still another object of the present invention is to provide a high-frequency laminated device having a built-in filter including a resonator having a high Q value.
この発明のさらに他の目的は、挿入損失が大幅に低下するフィルタを含む高周波積層デバイスを提供することにある。 Still another object of the present invention is to provide a high-frequency laminated device including a filter that greatly reduces insertion loss.
この発明のさらに他の目的は、そのような高周波積層デバイスの製造方法を提供することにある。 Still another object of the present invention is to provide a method for manufacturing such a high-frequency laminated device.
この発明の他の目的は、そのような高周波積層デバイスを備えた通信機器を提供することにある。 Another object of the present invention is to provide a communication apparatus provided with such a high-frequency laminated device.
この発明の第1の局面に従う高周波積層デバイスは、誘電体セラミック層が積層されてなるセラミック積層体と、前記セラミック積層体中に埋め込まれた導体層とを備える。上記導体層の端部側面が面する部分には空隙部が設けられるとともに、上記導体層の中央部の厚みをt2とし、上記導体層の上記端部側面から上記導体層の全幅の5%内側に入った部分の厚みをt1としたときに以下の不等式を満たす。 The high-frequency laminated device according to the first aspect of the present invention includes a ceramic laminate in which dielectric ceramic layers are laminated, and a conductor layer embedded in the ceramic laminate. A gap is provided in the portion of the conductor layer facing the end side surface, and the thickness of the central portion of the conductor layer is t 2, and 5% of the total width of the conductor layer from the end side surface of the conductor layer. The following inequality is satisfied, where t 1 is the thickness of the inside portion.
t1/t2≧0.8
この発明によれば、上記導体層の端部側面が面する部分には空隙部が設けられている。空隙部には空気が存在し、空気の比誘電率εrは1であり、誘電体セラミック層の比誘電率よりも低くなるため、導体層の端部側面の電流集中は緩和され、Q値を向上することができる。
t 1 / t 2 ≧ 0.8
According to this invention, the gap is provided in the portion of the conductor layer facing the end side surface. Air exists in the gap, and the relative permittivity ε r of air is 1, which is lower than the relative permittivity of the dielectric ceramic layer. Therefore, the current concentration on the side surface of the end portion of the conductor layer is reduced, and the Q value is reduced. Can be improved.
また、上記導体層の中央部の厚みをt2とし、上記導体層の上記端部側面から上記導体層の全幅の5%内側に入った部分の厚みをt1としたときに、t1/t2≧0.8を満たすように構成されているので、導体層の端部側面の電流集中は緩和され、Q値をさらに向上することができる。 Further, the thickness of the central portion of the conductor layer is t 2, the thickness of 5% inside containing portion of the total width of the conductive layer from the end side of the conductor layer is taken as t 1, t 1 / Since it is configured to satisfy t 2 ≧ 0.8, the current concentration on the side surface of the end portion of the conductor layer is relaxed, and the Q value can be further improved.
本発明の好ましい実施態様によれば、上記導体層は金属箔で形成される。 According to a preferred embodiment of the present invention, the conductor layer is formed of a metal foil.
導体層を金属箔で形成することにより、上記導体層の中央部の厚みをt2とし、上記導体層の上記端部側面から上記導体層の全幅の5%内側に入った部分の厚みをt1としたときに、t1/t2≧0.8を満たすという構成を容易に実現できる。 By the conductive layer formed of a metal foil, the thickness of the central portion of the conductor layer is t 2, the thickness of 5% inside containing portion of the total width of the conductive layer from the end side of the conductor layer t When it is set to 1 , the structure of satisfying t 1 / t 2 ≧ 0.8 can be easily realized.
また、金属箔を用いることで表面粗さを小さくできるため、凹凸のある表面を流れる電流のパスに比較して、電流のパスは相対的に短くなり、Q値が向上する。 In addition, since the surface roughness can be reduced by using the metal foil, the current path is relatively shortened and the Q value is improved as compared with the current path flowing through the uneven surface.
上記金属箔は、好ましくは、AgとCuの少なくとも1つを含む。 The metal foil preferably contains at least one of Ag and Cu.
この発明の好ましい実施態様によれば、上記誘電体セラミック層の比誘電率εrは30以上である。 According to a preferred embodiment of the present invention, the dielectric ceramic layer has a relative dielectric constant ε r of 30 or more.
上記誘電体セラミック層の比誘電率εrを30以上にすると、デバイスを小型化でき、かつ、高周波領域で損失が小さいため低損失化が図れる。 When the relative dielectric constant ε r of the dielectric ceramic layer is 30 or more, the device can be miniaturized and the loss can be reduced because the loss is small in the high frequency region.
上記誘電体セラミック層は、少なくとも酸化ビスマスおよび酸化ニオブを含有するのが好ましい。また、上記誘電体セラミック層は、少なくとも酸化カルシウム、酸化リチウム、酸化ニオブおよびガラスを含有するものであってもよい。このように構成することにより、誘電体セラミック層の比誘電率εrを30以上にすることができる。また、上記誘電体セラミック層を上述のように構成することにより、2GHzにおいて、材料自体のQ値が500以上のものが得られる。さらに、誘電体セラミック層を上述のように構成すると、焼成温度を1050℃以下にすることができるため、AgやCuと同時焼成することができる。その結果、AgやCuを内部電極として用いることができる。 The dielectric ceramic layer preferably contains at least bismuth oxide and niobium oxide. The dielectric ceramic layer may contain at least calcium oxide, lithium oxide, niobium oxide and glass. With such a configuration, the dielectric constant ε r of the dielectric ceramic layer can be 30 or more. Further, by configuring the dielectric ceramic layer as described above, a material having a Q value of 500 or more at 2 GHz can be obtained. Furthermore, when the dielectric ceramic layer is configured as described above, the firing temperature can be set to 1050 ° C. or lower, so that it can be fired simultaneously with Ag and Cu. As a result, Ag or Cu can be used as the internal electrode.
この発明のさらに好ましい実施態様によれば、上記導体層がストリップライン共振器として動作するフィルタが内蔵されている。 According to a further preferred embodiment of the present invention, a filter in which the conductor layer operates as a stripline resonator is incorporated.
この実施態様に内蔵されるフィルタのストリップライン共振器においては、上記セラミック積層体中であって、上記導体層の端部側面が面する部分には空隙部が設けられている。空隙部には空気が存在し、空気の比誘電率εrは1であり、誘電体セラミック層の比誘電率よりも低くなるので、導体層の端部側面の電流集中は緩和されるため、Q値を向上することができる。その結果、フィルタの挿入損失の低減と減衰量の向上を図ることができる。 In the filter stripline resonator incorporated in this embodiment, a gap is provided in a portion of the ceramic laminate facing the side surface of the end portion of the conductor layer. Since air exists in the gap and the relative permittivity ε r of air is 1, which is lower than the relative permittivity of the dielectric ceramic layer, current concentration on the side surface of the end portion of the conductor layer is relaxed. The Q value can be improved. As a result, it is possible to reduce the insertion loss of the filter and improve the attenuation.
この発明のまた好ましい実施態様によれば、上記導体層がインダクタとして動作するフィルタが内蔵されている。 According to still another preferred embodiment of the present invention, a filter in which the conductor layer operates as an inductor is incorporated.
この実施態様に内蔵されるフィルタのインダクタにおいては、上記セラミック積層体中であって、上記導体層の端部側面が面する部分には空隙部が設けられている。空隙部には空気が存在し、空気の比誘電率εrは1であり、誘電体セラミック層の比誘電率よりも低くなるので、導体層の端部側面の電流集中は緩和されるため、Q値を向上することができる。その結果、フィルタの挿入損失の低減と減衰量の向上を図ることができる。 In the inductor of the filter incorporated in this embodiment, a gap is provided in a portion of the ceramic laminate that faces the side surface of the end portion of the conductor layer. Since air exists in the gap and the relative permittivity ε r of air is 1, which is lower than the relative permittivity of the dielectric ceramic layer, current concentration on the side surface of the end portion of the conductor layer is relaxed. The Q value can be improved. As a result, it is possible to reduce the insertion loss of the filter and improve the attenuation.
この発明の他の実施態様にかかる高周波積層デバイスにおいては、上記セラミック積層体の上に、少なくとも半導体部品、SAWフィルタ、またはチップ部品の一種類以上が実装されている。 In the high-frequency multilayer device according to another embodiment of the present invention, at least one type of semiconductor component, SAW filter, or chip component is mounted on the ceramic laminate.
この発明の第2の局面に従う高周波積層デバイスの製造方法においては、まず、金属箔が上面に設けられたセラミックグリーンシートの上に、他のセラミックグリーンシートを積層し、セラミックグリーンシート積層体を形成する。上記セラミックグリーンシート積層体の最上面および最下面のそれぞれに、上記セラミックグリーンシートよりも焼結温度の高い無機材料を主成分とする、面内方向の収縮を抑制するための拘束用セラミックシートを積層する。上記拘束用セラミックシートが積層された状態で、上記セラミックグリーンシート積層体を上記セラミックグリーンシートの焼結温度で焼結する。 In the method for manufacturing a high-frequency laminated device according to the second aspect of the present invention, first, another ceramic green sheet is laminated on the ceramic green sheet provided with the metal foil on the upper surface to form a ceramic green sheet laminate. To do. A constraining ceramic sheet for suppressing shrinkage in the in-plane direction, mainly composed of an inorganic material having a sintering temperature higher than that of the ceramic green sheet, is provided on each of the uppermost surface and the lowermost surface of the ceramic green sheet laminate. Laminate. The ceramic green sheet laminate is sintered at the sintering temperature of the ceramic green sheet in a state where the constraining ceramic sheets are laminated.
この発明によれば、拘束用セラミックシートがセラミックグリーンシート積層体の最上面および最下面のそれぞれに積層された状態で、セラミックグリーンシート積層体をセラミックグリーンシートの焼結温度で焼結するので、焼結時、セラミックグリーンシート積層体は積層方向には収縮するが、面内方向には収縮しない。焼結時、金属箔は面内方向に膨張し、冷却後、元の大きさに戻る。これらの作用により、金属箔の端部側面が面する部分に空隙部が形成される。 According to this invention, since the ceramic sheet for restraint is sintered at the sintering temperature of the ceramic green sheet in a state where the ceramic sheet for restraint is laminated on each of the uppermost surface and the lowermost surface of the ceramic green sheet laminate, During sintering, the ceramic green sheet laminate shrinks in the laminating direction but does not shrink in the in-plane direction. During sintering, the metal foil expands in the in-plane direction and returns to its original size after cooling. By these actions, a gap is formed in the portion facing the end side surface of the metal foil.
この発明の第3の局面に従う通信機器は、信号の送信および/または受信を利用して通信を行う通信回路と、上記通信に際してフィルタリング機能を有する上述のように構成された高周波積層デバイスとを備える。 A communication device according to a third aspect of the present invention includes a communication circuit that performs communication using signal transmission and / or reception, and a high-frequency multilayer device configured as described above and having a filtering function during the communication. .
この発明にかかる通信機器によれば、挿入損失が大幅に低下したフィルタを用いるので、通信機器としての特性が向上する。 According to the communication device according to the present invention, since the filter having a greatly reduced insertion loss is used, the characteristics as the communication device are improved.
以上説明した通り、この発明にかかる高周波積層デバイスによれば、導体層の端部側面が面する部分には空隙部が設けられるとともに、導体層の中央部の厚みをt2とし、導体層の端部側面から導体層の全幅の5%内側に入った部分の厚みをt1としたときに、t1/t2≧0.8を満たすように構成されているので、導体層の端部側面の電流集中は緩和されるため、Q値を向上することができる。それゆえに、挿入損失が大幅に低下し、減衰量が向上した高周波積層デバイスが得られるという効果を奏する。 As described above, according to the high-frequency laminated device according to the invention, the void part is provided on the side surface facing portion of the conductor layer, the thickness of the central portion of the conductive layer is t 2, the conductive layer Since the thickness of the portion that enters 5% of the entire width of the conductor layer from the side surface of the end portion is t 1 , the end portion of the conductor layer is configured to satisfy t 1 / t 2 ≧ 0.8. Since the current concentration on the side surface is alleviated, the Q value can be improved. Therefore, there is an effect that a high-frequency laminated device in which insertion loss is significantly reduced and attenuation is improved can be obtained.
この発明にかかる高周波積層デバイスの製造方法によれば、金属箔の端部側面が面する部分に空隙部が形成されるので、挿入損失が大幅に低下し、減衰量が向上した高周波積層デバイスが得られるという効果を奏する。 According to the method for manufacturing a high-frequency laminated device according to the present invention, since the gap is formed in the portion facing the side surface of the end portion of the metal foil, the high-frequency laminated device with greatly reduced insertion loss and improved attenuation is obtained. The effect is obtained.
この発明にかかる通信機器によれば、挿入損失が大幅に低下し、減衰量が向上したフィルタを用いるので、通信機器としての特性が向上するという効果を奏する。 According to the communication device according to the present invention, since a filter having a greatly reduced insertion loss and an improved attenuation is used, there is an effect that characteristics as a communication device are improved.
以下、この発明の実施の形態を図を用いて説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
(実施の形態1)
図1は、実施の形態1にかかる高周波積層デバイスの概略的断面図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of the high-frequency laminated device according to the first embodiment.
図1を参照して、高周波積層デバイスは、誘電体セラミック層21a〜21dが積層されてなるセラミック積層体20を備える。
Referring to FIG. 1, the high-frequency laminated device includes a
誘電体セラミック層21a〜21dとしては、比誘電率が30以上のものが好ましく用いられる。誘電体セラミック層の比誘電率εrを30以上にすると、デバイスを小型化でき、かつ、高周波領域で損失が小さいため低損失化が図れる。誘電体セラミック層21a〜21dを、少なくとも酸化ビスマスおよび酸化ニオブを含有するもの、あるいは、少なくとも酸化カルシウム、酸化リチウム、酸化ニオブおよびガラスを含有するもので構成することにより、比誘電率εrを30以上にすることができる。また、誘電体セラミック層を上述のように構成することにより、2GHzにおいて、材料自体のQ値が500以上のものが得られる。さらに、誘電体セラミック層を上述のように構成することにより、焼成温度を1050℃以下にすることができるため、AgやCuと同時焼成することができる。その結果、AgやCuを内部電極として用いることができる。
As the dielectric
セラミック積層体20中に導体層22が埋め込まれている。ここでは、説明を簡単にするために、本発明において重要となる導体層22のみを図示し、他の導体層の図示を省略している。導体層22は、厚さが例えば10μmから400μmの金、銀または銅を主成分とする金属箔で形成される。セラミック積層体20中であって、導体層22の端部側面が面する部分には空隙部23が設けられている。空隙部23には空気が存在する。導体層22の中央部の厚みをt2とし、導体層22の端部側面から5%内側に入った部分(導体層22の全幅の寸法をWとしたとき、(5/100)×Wの距離、内側に入った部分)の厚みをt1としたとき、以下の不等式を満たす。
A
t1/t2≧0.8
本実施の形態によれば、図2(A)を参照して、導体層22の端部側面が面する部分には空隙部23が設けられている。空隙部23には空気が存在し、空気の比誘電率は1で、誘電体セラミック層の比誘電率よりも低くなるので、電気力線24は導体層22の端部側面に集中せず、導体層22の端部側面の電流集中は緩和されるため、Q値を向上することができる。
t 1 / t 2 ≧ 0.8
According to the present embodiment, with reference to FIG. 2 (A), the
また、導体層22の中央部の厚みをt2とし、導体層22の端部側面から5%内側に入った部分の厚みをt1としたとき、t1/t2≧0.8を満たすように構成されているので、導体層22の端部側面が尖らない。これによっても、電気力線24を導体層22の端部側面に集中させない。
Further, when the thickness of the central portion of the
図2(B)は、導体層22に流れる電流の分布を示した図である。縦軸は電流値を示し、横軸に幅方向の距離を示している。点線で示された曲線25は、従来の、空隙部23が全く無い状態で、導体層22の端部側面とセラミック層が密着した場合のデータである。この場合、電流は導体層22の端部側面に集中して流れ、ひいては抵抗が増大し、Q値が下がる。実線で示された曲線26は空隙部23を設けた場合で、電気力線24は導体層22の端部側面に集中せず、幅方向に平均化される。したがって、導体層22の端部側面の電流集中は緩和されるため、抵抗は小さくなり、Q値を向上することができる。
FIG. 2B is a diagram showing a distribution of current flowing through the
また、導体層22として金属箔を用いることで、表面粗さを小さくできるため、凹凸のある表面を流れる電流のパスに比較して、電流のパスは相対的に短くなり、Q値が向上する。さらに、金属箔の端部側面に空隙部が設けられているので、金属箔が膨張するような温度変化が生じても、割れは生じない。
Further, since the surface roughness can be reduced by using the metal foil as the
図3は、導体層の厚みを種々変えて得た高周波積層デバイスのQ値を導体層の厚みに関連付けてプロットし、図示したものである。曲線(1)は、本実施の形態にかかる金属箔を用いた場合であり、曲線(2)は、導体層を従来の印刷技術で形成した場合である。図から明らかなように本実施の形態によれば、導体層の厚みを十分に確保することができ、Q値を著しく向上することができた。 FIG. 3 is a graph plotting the Q value of the high-frequency laminated device obtained by changing the thickness of the conductor layer in association with the thickness of the conductor layer. Curve (1) is when the metal foil according to the present embodiment is used, and curve (2) is when the conductor layer is formed by a conventional printing technique. As is apparent from the figure, according to the present embodiment, a sufficient thickness of the conductor layer can be secured and the Q value can be remarkably improved.
また、導体層の厚みが同じ場合、印刷技術で形成した場合のQ値と金属箔で形成した場合のQ値を比較すると、金属箔で形成した方がQ値が高い。すなわち、印刷技術で形成した場合には、不等式t1/t2≧0.8を満たしていないため、Q値は非常に低くなっているのに対し、金属箔で形成した場合には、不等式t1/t2≧0.8を十分に満たすことができるため、Q値を高くすることができる。 Further, when the thickness of the conductor layer is the same, comparing the Q value when formed by printing technology and the Q value when formed by metal foil, the Q value is higher when formed by metal foil. That is, when formed by a printing technique, since the inequality t 1 / t 2 ≧ 0.8 is not satisfied, the Q value is very low, whereas when formed by a metal foil, the inequality Since t 1 / t 2 ≧ 0.8 can be sufficiently satisfied, the Q value can be increased.
なお、図1に戻って、セラミック積層体20の上に電子部品27を搭載することにより、高周波積層デバイスは完成する。
Returning to FIG. 1, the
なお、本実施の形態では、導体層を金属箔で形成する場合を例示したが、この発明はこれに限るものでなく、上記不等式を満たすものならいずれも適用可能である。 In the present embodiment, the case where the conductor layer is formed of a metal foil is exemplified. However, the present invention is not limited to this, and any one that satisfies the above inequality is applicable.
(実施の形態2)
本実施の形態は、高周波積層デバイスの製造方法にかかる。
(Embodiment 2)
The present embodiment relates to a method for manufacturing a high-frequency laminated device.
図4(A)を参照して、セラミックグリーンシート21bの上に金属箔22を配置する。金属箔22が上面に設けられたセラミックグリーンシート21の上下に、他のセラミックグリーンシート21a、21cを積層し、セラミックグリーンシート積層体29を形成する。セラミックグリーンシート21a、21b、21cとして、少なくとも酸化ビスマスおよび酸化ニオブを含有するものが好ましく用いられる。また、セラミックグリーンシート21a、21b、21cとして、少なくとも酸化カルシウム、酸化リチウム、酸化ニオブおよびガラスを含有するものも用いることができる。
Referring to FIG. 4A,
セラミックグリーンシート積層体29の最上面および最下面のそれぞれに、セラミックグリーンシート21a、21b、21cよりも焼結温度の高い無機材料を主成分とする、面内方向の収縮を抑制するための拘束用セラミックシート28を積層する。無機材料としては、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウムの少なくとも1つを含む材料が用いられた。なお、無機材料は、これに限定されるものでない。
Constraints for suppressing shrinkage in the in-plane direction, each containing an inorganic material whose sintering temperature is higher than that of the ceramic
拘束用セラミックシート28が積層された状態で、セラミックグリーンシート積層体29を前記誘セラミックグリーンシートの焼結温度、例えば1000℃以下の温度、好ましくは950℃で焼結する。
In a state where the constraining
図4(B)を参照して、1000℃以下の焼結温度では、拘束用セラミックシート28は収縮しない。このため、セラミックグリーンシート積層体29は積層方向には収縮するが、面内方向には収縮しない。焼結時に、金属箔22は面内方向に膨張し、冷却後、元の大きさに戻る。これらの作用により、金属箔22の端部側面が面する部分に空隙部23が形成される。
With reference to FIG. 4B, the restraining
図4(B)と(C)を参照して、拘束用セラミックシート28を除去し、セラミックグリーンシート積層体29の上に電子部品27を搭載することにより、高周波積層デバイスが完成する。
Referring to FIGS. 4B and 4C, the restraining
(実施の形態3)
図5(A)は、導体層がストリップライン共振器として動作する高周波フィルタの主要部の分解斜視図であり、図5(B)は、その等価回路図である。これらの図を参照して、高周波フィルタは誘電体セラミック層30a〜30dを備える。誘電体セラミック層30aの上にはシールド電極31aが設けられ、誘電体セラミック層30dの裏面にはシールド電極31bが設けられている。誘電体セラミック層30bの上には入出力容量電極33a、33bが設けられている。誘電体セラミック層30dの上には結合容量電極34が設けられている。入出力容量電極33a、33bおよび結合容量電極34は導電性ペーストの印刷により形成される。
(Embodiment 3)
FIG. 5A is an exploded perspective view of the main part of the high-frequency filter in which the conductor layer operates as a stripline resonator, and FIG. 5B is an equivalent circuit diagram thereof. With reference to these drawings, the high-frequency filter includes dielectric
誘電体セラミック層30cの上には、金属箔で形成されたストリップライン共振器32a、32bが設けられている。ストリップライン共振器32a、32bの端部側面が面する部分には空隙部23が設けられている。金属箔の中央部の厚みをt2とし、金属箔の端部側面から金属箔の全幅の5%内側に入った部分の厚みをt1としたときに、t1/t2≧0.8を満たすように構成されている。
空隙部23には空気が存在し、空気の比誘電率は1であり、誘電体セラミック層の比誘電率よりも低くなり、ストリップライン共振器32a、32bの端部側面への電流集中は緩和されるため、抵抗を小さくすることができ、Q値を向上することができる。また、金属箔を用いることで表面粗さを小さくできるため、凹凸のある表面を流れる電流のパスに比較して、電流のパスは相対的に短くなり、Q値が向上する。その結果、Q値の高い共振器を形成でき、フィルタの挿入損失の低減と減衰量の向上を図ることができる。
Air exists in the
ストリップライン共振器32a、32bの開放端側が幅広にされ、短絡端側が幅細にされている。このようにストリップライン共振器32a、32bの、開放端側と短絡端側との間で、幅に差を持たせることにより、ストリップライン共振器32a、32b間の結合度(電磁界結合)をそれぞれ任意に変化させることができ、設計の自由度が向上する。
The open end side of the
なお、本実施の形態において、ストリップライン共振器32a、32b以外の電極もまた金属箔で構成することも可能である。
In the present embodiment, the electrodes other than the
(実施の形態4)
図6(A)は、導体層がインダクタとして動作する高周波フィルタの主要部の分解斜視図であり、図6(B)は、図6(A)におけるB−B線に沿う断面図である。図6(C)は等価回路図である。図6(D)は、かかる高周波フィルタの周波数特性を示す図である。
(Embodiment 4)
6A is an exploded perspective view of the main part of the high-frequency filter in which the conductor layer operates as an inductor, and FIG. 6B is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. 6A. FIG. 6C is an equivalent circuit diagram. FIG. 6D is a diagram showing the frequency characteristics of such a high frequency filter.
これらの図を参照して、本実施の形態に係る高周波フィルタは、誘電体セラミック層40a〜40fを備える。誘電体セラミック層40cの上には、金属箔42で形成された集中定数のインダクタが設けられている。誘電体セラミック層40bの上には、引き出し電極42tが設けられている。引き出し電極42tと金属箔42はスルーホール42pで接続されている。金属箔42の端部側面が面する部分には空隙部23が設けられている。金属箔42の中央部の厚みをt2とし、金属箔42の端部側面から金属箔42の全幅の5%内側に入った部分の厚みをt1としたときに、t1/t2≧0.8を満たすように構成されている。
With reference to these drawings, the high-frequency filter according to the present embodiment includes dielectric
誘電体セラミック層40dの上には、容量C1を形成する容量電極の一方43aと、容量C2を形成する容量電極の一方44aと、それらの引き出し電極43t、44tが設けられている。誘電体セラミック層40eの上には、容量C1を形成する容量電極の他方43bと容量C2を形成する容量電極の他方44bが設けられている。容量電極43a、43b、44a、44bは導電性ペ−ストの印刷によって形成される。誘電体セラミック層40fの上には、シールド電極46sが設けられている。容量電極43b、44bは、スルーホール46によってシールド電極46sに接続され、アースされている。なお、シールド電極40sは、誘電体セラミック層40aの上にも設けられている。以上のように構成することにより、図6(D)に示すような周波数特性を有するローパスフィルタが得られた。
On the dielectric
本実施例にかかる高周波フィルタによれば、インダクタを形成する金属箔42の端部側面が面する部分には空隙部23が設けられている。空隙部23には空気が存在し、空気の比誘電率は1であり、誘電率セラミック層の比誘電率よりも低いので、金属箔42の端部側面への電流集中は緩和されるため、抵抗を小さくすることができ、Q値を向上することができる。また、インダクタとして金属箔を用いることで表面粗さを小さくできるため、凹凸のある表面を流れる電流のパスに比較して、電流のパスは相対的に短くなり、Q値が向上する。その結果、Q値の高いインダクタを形成でき、フィルタの挿入損失の低減と減衰量の向上を図ることができる。
According to the high frequency filter of the present embodiment, the
なお、本実施の形態において、インダクタ以外の電極もまた金属箔で構成することも可能である。 In the present embodiment, the electrodes other than the inductor can also be made of a metal foil.
(実施の形態5)
図7は、実施の形態5にかかる積層モジュールの斜視図である。
(Embodiment 5)
FIG. 7 is a perspective view of the laminated module according to the fifth embodiment.
積層モジュール50は、上記実施の形態で説明された構成を有する高周波積層デバイスを備える。積層モジュール50は、セラミック積層体51を備える。セラミック積層体51の上に、少なくとも半導体部品53、SAWフィルタ53、PINダイオード54、チップコンデンサ55およびチップ抵抗56の一種類以上が実装されている。
The
本実施例にかかる積層モジュールによれば、挿入損失が大幅に低下し、減衰量が向上したフィルタを用いているので、積層モジュールとしての特性が向上する。 According to the laminated module according to the present embodiment, since the filter having the insertion loss greatly reduced and the attenuation is improved, the characteristics as the laminated module are improved.
(実施の形態6)
図8は、実施の形態6にかかる通信機器のブロック図である。通信機器は、アンテナ64と、アンテナ64に接続される共用器65とを備える。共用器65は、送信フィルタと受信フィルタおよび2つのフィルタの間に接続された分波回路の3素子から構成され、通信に際してはフィルタリング機能を有し、上述のように構成されたフィルタを含む。共用器65の両端に、送信回路部62と受信回路部63が接続されている。送信回路部62と受信回路部63はそれぞれベースバンド部61に接続されている。このように構成することにより、信号の送信および/または受信を利用して通信を行うことができる。
(Embodiment 6)
FIG. 8 is a block diagram of a communication device according to the sixth embodiment. The communication device includes an
本実施の形態にかかる通信機器によれば、挿入損失が大幅に低下し、減衰量が向上したフィルタを用いるので、通信機器としての特性が向上する。 According to the communication device according to the present embodiment, since the filter having a greatly reduced insertion loss and an improved attenuation is used, the characteristics as the communication device are improved.
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
本発明の高周波積層デバイスは、高周波フィルタ等として有用である。 The high-frequency laminated device of the present invention is useful as a high-frequency filter or the like.
20 セラミック積層体
21a〜21d 誘電体セラミック層またはセラミックグリーンシート
22 導体層または金属箔
23 空隙部
27 電子部品
DESCRIPTION OF
Claims (11)
前記セラミック積層体中に埋め込まれた導体層とを備え、
前記導体層の端部側面が面する部分には空隙部が設けられるとともに、前記導体層の中央部の厚みをt2とし、前記導体層の前記端部側面から前記導体層の全幅の5%内側に入った部分の厚みをt1としたときに以下の不等式を満たす高周波積層デバイス。
t1/t2≧0.8 A ceramic laminate in which dielectric ceramic layers are laminated;
A conductor layer embedded in the ceramic laminate,
A gap is provided in a portion of the conductor layer facing the end side surface, and the thickness of the central portion of the conductor layer is t 2, and 5% of the total width of the conductor layer from the end side surface of the conductor layer. A high-frequency laminated device that satisfies the following inequality when the thickness of the inside portion is t 1 .
t 1 / t 2 ≧ 0.8
前記セラミックグリーンシート積層体の最上面および最下面のそれぞれに、前記セラミックグリーンシートよりも焼結温度の高い無機材料を主成分とする、面内方向の収縮を抑制するための拘束用セラミックシートを積層する工程と、
前記拘束用セラミックシートが積層された状態で、前記セラミックグリーンシート積層体を前記セラミックグリーンシートの焼結温度で焼結する工程とを備えた高周波積層デバイスの製造方法。 Laminating another ceramic green sheet on the ceramic green sheet provided with the metal foil on the upper surface, forming a ceramic green sheet laminate,
A constraining ceramic sheet for suppressing shrinkage in the in-plane direction, mainly composed of an inorganic material having a sintering temperature higher than that of the ceramic green sheet, on each of the uppermost surface and the lowermost surface of the ceramic green sheet laminate. Laminating steps;
And a step of sintering the ceramic green sheet laminate at a sintering temperature of the ceramic green sheet in a state where the constraining ceramic sheets are laminated.
前記通信に際してフィルタリング機能を有する請求項1から9のいずれか1項に記載の高周波積層デバイスとを備えた通信機器。 A communication circuit for performing communication using signal transmission and / or reception;
The communication apparatus provided with the high frequency lamination | stacking device of any one of Claim 1 to 9 which has a filtering function in the said communication.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2003282583A JP2005051584A (en) | 2003-07-30 | 2003-07-30 | High-frequency laminate device, its fabricating method and communication device |
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