JP2006013063A - スパイラル線路及び電気回路部品 - Google Patents

Abstract

【課題】 占有面積を大きくしないで、線路の短絡を防止することができるスパイラル線路および電気回路部品を提供する。
【解決手段】 シート２ａの線路電極５ａ，５ｃ，５ｅとシート２ｂの線路電極５ｂ，５ｄ，５ｆは交互に電気的に接続され、平面視で渦巻き状の線路５とされる。線路電極５ａ，５ｃ，５ｅは、シート２ａの外周部から内側に順に配設されている。線路電極５ｃ，５ｅはそれぞれ、その長さが渦巻き状の線路５の１巻回分より若干長く、両端部が小さな間隔で隣接している。線路電極５ｂ，５ｄ，５ｆは、シート２ｂの外周部から内側に順に配設されている。線路電極５ｂ，５ｄはそれぞれ、その長さが渦巻き状の線路５の１巻回分より若干長く、両端部が小さな間隔で隣接している。
【選択図】 図１

Description

本発明は、積層型のスパイラル線路、及び、このスパイラル線路を用いた積層バラントランスやカプラやフィルタなどの電気回路部品に関する。

従来より、無線通信機器用ＩＣの平衡−不平衡信号変換器や位相変換器などに用いられる積層型のバラントランスとして、例えば、特許文献１に記載のものが知られている。この積層バラントランスにおいては、互いに磁気結合させるための線路を渦巻き状に形成して、部品の占有面積を小さくしている。

しかし、図６に示すように、渦巻き状の線路６１を誘電体シート６５の一平面に形成しようとすると、線路６１の大部分が隣接する周どうしで近接することになる。線路６１は厚膜印刷（スクリーン印刷）によって形成されることが多い。

図７に示すように、スクリーン印刷は、誘電体シート６５上にスクリーン版７１を重ね、導電ペースト８０をスキージ７５によって横移動させる。導電ペースト８０は、スクリーン版７１のエマルジョン７２がない部分（メッシュ７３のみの部分）に流し込まれる。この後、スクリーン版７１を誘電体シート６５から離すことにより、誘電体シート６５表面に所定パターンの線路６１が形成される。

部品の占有面積を小さくするために、線路６１の線路間隔を小さくすると、スクリーン版７１のエマルジョン７２の幅が狭くなる。このため、スキージ７５の移動によりエマルジョン７２が変形し易くなる。この変形により、エマルジョン７２の裏面、つまり誘電体シート６５と接する面に導電ペースト８０が回り込み、スクリーン印刷時のにじみ発生につながる。この結果、線路６１が短絡するおそれがあり、線路間隔を一定以上小さくできないという問題があった。

この問題は、線路６１の隣接本数が多いほど高い確率で発生する。従って、図８に示すように、隣接本数が２本の線路６２の場合には、隣接本数が４本の線路６１（図６参照）と比較して問題は改善される。しかし、隣接本数が２本の線路６２の場合であっても、線路長が長くなれば、問題が発生する確率が増してくる。

また、このにじみによる短絡を低減させるために、導電ペースト８０の粘度を高くすると、かすれが発生して線路６１の断線を発生させる。
特開平９−２６０１４５号公報

そこで、本発明の目的は、占有面積を大きくしないで、線路の短絡を防止することができるスパイラル線路及び電気回路部品を提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明に係るスパイラル線路は、
（ａ）少なくとも二つの線路電極層が絶縁層を介して積み重ねられ、前記線路電極層のそれぞれの層に一つ以上の単位線路電極が形成されてなり、複数の前記単位線路電極を直列接続して、平面視で渦巻き状の線路を構成したスパイラル線路であって、
（ｂ）直列接続の接続点の前後の前記単位線路電極は互いに異なる線路電極層に形成されたものであり、
（ｃ）所定の前記単位線路電極の長さは前記渦巻き状の線路の約１巻回分であること、
を特徴とする。

以上の構成により、渦巻き状の線路は略１周ごとに異なる線路電極層に形成されるため、渦巻き状の線路の大部分が隣接する周どうしで同一面で近接することがなくなる。

また、本発明に係る電気回路部品は、バラントランスやカプラやフィルタなどの電気回路部品であり、前述の特徴を有するスパイラル線路を用いていることを特徴とする。

本発明によれば、渦巻き状の線路は略１周ごとに異なる線路電極層に形成されるため、渦巻き状の線路の大部分が隣接する周どうしで同一面で近接しなくなる。この結果、占有面積を大きくしないで、線路の短絡を防止することができるスパイラル線路及び電気回路部品を得ることができる。

以下、本発明に係るスパイラル線路及び電気回路部品の実施例について添付図面を参照して説明する。

［第１実施例、図１及び図２］
図１（Ａ）に示すように、積層型のスパイラル線路１は、線路電極５ａ，５ｃ，５ｅからなる線路電極層を表面に形成した誘電体シート２ａと、線路電極５ｂ，５ｄ，５ｆからなる線路電極層を表面に形成した誘電体シート２ｂとで構成されている。各線路電極５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ，５ｅ，５ｆが本発明の単位線路電極に相当する。誘電体シート２ａ，２ｂの所定の位置にはビアホール２０，２１が設けられている。

図１（Ｂ）に示すように、誘電体シート２ｂの上に誘電体シート２ａを積み重ねることにより、誘電体シート２ａの線路電極５ａ，５ｃ，５ｅは、ビアホール２０を介して誘電体シート２ｂの線路電極５ｂ，５ｄ，５ｆに電気的に直列に接続される。つまり、シート２ａの線路電極５ａ，５ｃ，５ｅとシート２ｂの線路電極５ｂ，５ｄ，５ｆは交互に電気的に接続され、平面視で渦巻き状の線路５とされる。

誘電体シート２ａ上の線路電極５ａ，５ｃ，５ｅは、シート２ａの外周部から内側に順に配設されている。線路電極５ａは、一方の端部がシート２ａの外縁に露出し、他方の端部がビアホール２０に接続している。線路電極５ｃ，５ｅはそれぞれ、その長さが渦巻き状の線路５の１巻回分より若干長く、両端部がわずかな長さだけ小さな間隔で隣接している。線路電極５ｃ，５ｅのそれぞれの両端部には、ビアホール２０が接続している。

誘電体シート２ｂ上の線路電極５ｂ，５ｄ，５ｆは、シート２ｂの外周部から内側に順に配設されている。線路電極５ｂ，５ｄはそれぞれ、その長さが渦巻き状の線路５の１巻回分より若干長く、両端部が小さな間隔で隣接している。線路電極５ｆは一端部が引出用ビアホール２１に接続している。

ここに、本第１実施例の場合、線路電極５ａ，５ｃ，５ｅのそれぞれの導体幅は５０μｍに設定し、線路間隔は１５０μｍに設定した。線路電極５ｂ，５ｄ，５ｆのそれぞれの導体幅は５０μｍに設定し、線路間隔は１５０μｍに設定した。また、誘電体シート２ｂの上に誘電体シート２ａを積み重ねたとき、平面視で、線路電極５ｂ，５ｄが線路電極５ａ，５ｃ，５ｅの間に位置し、かつ、線路電極５ｅが線路電極５ｄ，５ｆの間に位置するように設定した。

従って、線路電極５ａ，５ｃ，５ｅと線路電極５ｂ，５ｄ，５ｆを交互に電気的に接続して構成した線路５は、平面視で、導体幅が５０μｍで、かつ、線路間隔が５０μｍの渦巻き状の線路と同等のものとなる。

線路電極５ａ〜５ｆは、Ａｇ，Ｐｄ，Ｃｕ，Ｎｉ，Ａｕ，Ａｇ−Ｐｄ等からなり、スクリーン印刷法により誘電体シート２ａ，２ｂ上に形成される。

図２に示すように、スクリーン印刷は、誘電体シート２ａ上にスクリーン版７１を重ね、導電ペースト８０をスキージ７５によって横移動させる。導電ペースト８０は、スクリーン版７１のエマルジョン７２がない部分（メッシュ７３のみの部分）に流し込まれる。この後、スクリーン版７１を誘電体シート２ａから離すことにより、誘電体シート２ａ表面に所定パターンの線路電極５ａ，５ｃ，５ｅが形成される。同様にして、誘電体シート２ｂ表面に所定パターンの線路電極５ｂ，５ｄ，５ｆが形成される。

前述したように、線路電極５ａ，５ｃ，５ｅの線路間隔と線路電極５ｂ，５ｄ，５ｆの線路間隔は、１５０μｍと大きいので、スクリーン版７１のエマルジョン７２の幅は相対的に広くなる。このため、スキージ７５の移動によるエマルジョン７２の変形が起きにくく、エマルジョン７２の裏面、つまり誘電体シート２ａ，２ｂと接する面に導電ペースト８０が回り込みにくい。この結果、スクリーン印刷時のにじみ発生が少なく、線路５が短絡するおそれが少なくなる。

一方、この渦巻き状の線路５を、従来のように誘電体シートの一平面に形成した場合、導体幅が５０μｍで、かつ、線路間隔が５０μｍの渦巻き状の線路パターンを印刷しなければならない。このため、線路パターン路の線路間隔が小さく、スクリーン版のエマルジョンの幅が狭くなる。それゆえ、背景技術で説明したように、スクリーン印刷時のにじみ発生につながり、線路が短絡する可能性が高い。

誘電体シート２ａ，２ｂとしては、例えば、誘電体セラミック粉末を結合剤などとともに混練したものをシート状にしたものを用いた。線路電極５ａ，５ｃ，５ｅと線路電極５ｂ，５ｄ，５ｆとの間の層間厚みは薄くする必要があるため、本第１実施例では誘電体シート２ａ，２ｂの厚みを１２．５μｍに設定した。

こうして得られた積層型のスパイラル線路１は、渦巻き状の線路５が略１周ごとに異なる線路電極層に形成されるため、渦巻き状の線路５の大部分が同一面で近接しなくなる。本第１実施例の場合、同一面での線路５の線路間隔は従来の３倍となる。この結果、占有面積を大きくしないで、線路５の短絡を防止することができるスパイラル線路１を得ることができる。

なお、この渦巻き状の線路５においても、１周ごとに必ず小さな間隔で隣接する領域（図１（Ａ）中の円Ｐ参照）が発生するため、隣の周との間で全く隣接する部分がないようにすることはできない。しかし、この隣接領域の長さを短くすることにより、従来のような小さい間隔で隣接する部分が長いものに比較して、短絡の発生する確率を大幅に低減することができる。

［第２実施例、図３〜図５］
第２実施例は、前記第１実施例のスパイラル線路１を用いた積層型バラントランスについて説明する。

図３に示すように、積層型バラントランス３１は、線路電極５ａ，５ｃ，５ｅからなる線路電極層を表面に形成した誘電体シート２ａと、線路電極５ｂ，５ｄ，５ｆからなる線路電極層を表面に形成した誘電体シート２ｂと、線路電極７ａ，７ｃ，７ｅからなる線路電極層を表面に形成した誘電体シート２ｄと、線路電極７ｂ，７ｄ，７ｆからなる線路電極層を表面に形成した誘電体シート２ｅと、線路電極９ａ，９ｃ，９ｅからなる線路電極層を表面に形成した誘電体シート２ｈと、線路電極９ｂ，９ｄ，９ｆからなる線路電極層を表面に形成した誘電体シート２ｉと、線路電極１０ａ，１０ｃ，１０ｅからなる線路電極層を表面に形成した誘電体シート２ｊと、線路電極１０ｂ，１０ｄ，１０ｆからなる線路電極層を表面に形成した誘電体シート２ｋと、引出電極４，６，８をそれぞれ表面に形成した誘電体シート２ｃ，２ｆ，２ｇと、グランド電極１１，１２，１３をそれぞれ表面に形成した誘電体シート２ｌ，２ｍ，２ｎなどで構成されている。所定の誘電体シートにはビアホール２０，２１が設けられている。各線路電極５ａ〜５ｆ、７ａ〜７ｆ、９ａ〜９ｆ、１０ａ〜１０ｆが本発明の単位線路電極に相当する。

誘電体シート２ａ上の線路電極５ａ，５ｃ，５ｅは、シート２ａの外周部から内側に順に配設されている。線路電極５ａは、一方の端部がシート２ａの外縁に露出し、他方の端部がビアホール２０に接続している。線路電極５ｃ，５ｅはそれぞれ、その長さが渦巻き状の線路５の１巻回分より若干長く、両端部が小さな間隔で隣接している。線路電極５ｃ，５ｅのそれぞれの両端部には、ビアホール２０が接続している。

誘電体シート２ｂ上の線路電極５ｂ，５ｄ，５ｆは、シート２ｂの外周部から内側に順に配設されている。線路電極５ｂ，５ｄはそれぞれ、その長さが渦巻き状の線路５の１巻回分より若干長く、両端部が小さな間隔で隣接している。線路電極５ｆは一端部が引出用ビアホール２１に接続している。

誘電体シート２ａの線路電極５ａ，５ｃ，５ｅは、ビアホール２０を介して誘電体シート２ｂの線路電極５ｂ，５ｄ，５ｆと交互に電気的に直列に接続される。つまり、シート２ａの線路電極５ａ，５ｃ，５ｅとシート２ｂの線路電極５ｂ，５ｄ，５ｆは交互に電気的に接続され、平面視で渦巻き状の１／４波長線路５とされる。線路５の一方の端部はシート２ａの奥側の辺の左側に露出し、他方の端部はシート２ｂの中央部に位置している。線路５の他方の端部は、シート２ｂに設けた引出用ビアホール２１を介して、引出電極４に電気的に接続している。引出電極４はシート２ｃの手前側の辺の左側に露出している。この線路５は前段平衡ラインとして機能する。

また、誘電体シート２ｄ上の線路電極７ａ，７ｃ，７ｅは、シート２ｄの外周部から内側に順に配設されている。線路電極７ａは、一方の端部がシート２ｄの外縁に露出し、他方の端部がビアホール２０に接続している。線路電極７ｃ，７ｅはそれぞれ、その長さが渦巻き状の線路７の１巻回分より若干長く、両端部が小さな間隔で隣接している。線路電極７ｃ，７ｅのそれぞれの両端部には、ビアホール２０が接続している。

誘電体シート２ｅ上の線路電極７ｂ，７ｄ，７ｆは、シート２ｅの外周部から内側に順に配設されている。線路電極７ｂ，７ｄはそれぞれ、その長さが渦巻き状の線路７の１巻回分より若干長く、両端部が小さな間隔で隣接している。線路電極７ｆは一端部がビアホール２０に接続し、他方の端部が引出用ビアホール２１に接続している。

誘電体シート２ｄの線路電極７ａ，７ｃ，７ｅは、ビアホール２０を介して誘電体シート２ｅの線路電極７ｂ，７ｄ，７ｆと交互に電気的に直列に接続される。つまり、シート２ｄの線路電極７ａ，７ｃ，７ｅとシート２ｅの線路電極７ｂ，７ｄ，７ｆは交互に電気的に接続され、平面視で渦巻き状の１／４波長線路７とされる。線路７の一方の端部はシート２ｄの奥側の辺の右側に露出し、他方の端部はシート２ｅの中央部に位置している。線路７の他方の端部は、シート２ｅに設けた引出用ビアホール２１を介して、引出電極６に電気的に接続している。引出電極６はシート２ｆの手前側の辺の左側に露出している。この線路７は後段平衡ラインとして機能する。

また、誘電体シート２ｈ上の線路電極９ａ，９ｃ，９ｅは、シート２ｈの外周部から内側に順に配設されている。線路電極９ａは、一方の端部がシート２ｈの外縁に露出し、他方の端部がビアホール２０に接続している。線路電極９ｃ，９ｅはそれぞれ、その長さが渦巻き状の線路９の１巻回分より若干長く、両端部が小さな間隔で隣接している。線路電極９ｃ，９ｅのそれぞれの両端部には、ビアホール２０が接続している。

誘電体シート２ｉ上の線路電極９ｂ，９ｄ，９ｆは、シート２ｉの外周部から内側に順に配設されている。線路電極９ｂ，９ｄはそれぞれ、その長さが渦巻き状の線路９の１巻回分より若干長く、両端部が小さな間隔で隣接している。線路電極９ｆは一端部が引出用ビアホール２１に接続している。

誘電体シート２ｈの線路電極９ａ，９ｃ，９ｅは、ビアホール２０を介して誘電体シート２ｉの線路電極９ｂ，９ｄ，９ｆと交互に電気的に直列に接続される。つまり、シート２ｈの線路電極９ａ，９ｃ，９ｅとシート２ｉの線路電極９ｂ，９ｄ，９ｆは交互に電気的に接続され、平面視で渦巻き状の１／４波長線路９とされる。線路９の一方の端部はシート２ｈの奥側の辺の中央に露出し、他方の端部はシート２ｉの中央部に位置している。線路９の他方の端部は、シート２ｇ，２ｈに設けた引出用ビアホール２１を介して、引出電極８に電気的に接続している。引出電極８はシート２ｇの手前側の辺の中央に露出している。この線路９は前段不平衡ラインとして機能する。線路９は、シート２ｉを挟んで線路５に対向するように形成されている。従って、線路５と９は電磁結合して結合器を構成する。

誘電体シート２ｊ上の線路電極１０ａ，１０ｃ，１０ｅは、シート２ｊの外周部から内側に順に配設されている。線路電極１０ａは、一方の端部がシート２ｊの外縁に露出し、他方の端部がビアホール２０に接続している。線路電極１０ｃ，１０ｅはそれぞれ、その長さが渦巻き状の線路１０の１巻回分より若干長く、両端部が小さな間隔で隣接している。線路電極１０ｃ，１０ｅのそれぞれの両端部には、ビアホール２０が接続している。

誘電体シート２ｋ上の線路電極１０ｂ，１０ｄ，１０ｆは、シート２ｋの外周部から内側に順に配設されている。線路電極１０ｂ，１０ｄはそれぞれ、その長さが渦巻き状の線路１０の１巻回分より若干長く、両端部が小さな間隔で隣接している。線路電極１０ｆは一端部がビアホール２０に接続し、他端が開放されている。

誘電体シート２ｊの線路電極１０ａ，１０ｃ，１０ｅは、ビアホール２０を介して誘電体シート２ｋの線路電極１０ｂ，１０ｄ，１０ｆと交互に電気的に直列に接続される。つまり、シート２ｊの線路電極１０ａ，１０ｃ，１０ｅとシート２ｋの線路電極１０ｂ，１０ｄ，１０ｆは交互に電気的に接続され、平面視で渦巻き状の１／４波長線路１０とされる。線路１０の一方の端部はシート２ｊの奥側の辺の中央に露出し、他方の端部はシート２ｋの中央部に位置して開放端となっている。この線路１０は後段不平衡ラインとして機能する。線路１０は、シート２ｋを挟んで線路７に対向するように形成されている。従って、線路７と１０は電磁結合して結合器を構成する。

ここに、本第２実施例の場合、線路電極５ａ〜５ｆ，７ａ〜７ｆ，９ａ〜９ｆ，１０ａ〜１０ｆのそれぞれの導体幅は５０μｍに設定し、線路間隔は１５０μｍに設定した。従って、線路５，７，９，１０はそれぞれ、平面視で、導体幅が５０μｍで、かつ、線路間隔が５０μｍの渦巻き状の線路と同等のものとなる。線路電極５ａ〜１０ｆの線路間隔は１５０μｍと大きいので、各線路５，７，９，１０が短絡するおそれがなくなる。

グランド電極１１〜１３はそれぞれ、シート２ｌ，２ｍ，２ｎの略全面に設けられ、その引出部はシート２ｌ，２ｍ，２ｎの手前側の辺の左右に露出している。

各シート２ａ〜２ｎは積み重ねられ、一体的に焼成される。これにより、図４に示す積層体３５とされる。積層体３５の手前側の側面には左側から外部電極４１，４２，４３が形成され、奥側の側面には左側から外部電極４４，４５，４６が形成されている。

グランド外部電極４１，４３はグランド電極１１〜１３の引出部に電気的に接続されるとともに、さらにグランド外部電極４１は線路５，７の引出電極４，６にも電気的に接続されている。これによって線路５の他端、線路７の他端が接地される。不平衡外部電極４２は線路９の引出電極８に電気的に接続されている。これが不平衡端子となる。中継外部電極４５は線路９，１０に電気的に接続されている。これによって線路９，１０が直列に接続される。平衡外部電極４４，４６はそれぞれ、線路５，７に電気的に接続されている。これが二つの平衡端子となる。図５はバラントランス３１の電気等価回路図である。

［他の実施例］
なお、本発明は前記実施例に限定するものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更することができる。例えば、一つの線路を構成する線路電極層は二つに限るものではなく、三つ以上であってもよい。

また、電気回路部品は、前記第２実施例のバラントランスの半分を取り出して各端部を端子とすれば、実質的にカプラとして機能するので、同様の構成でカプラも実現できる。さらに、一つの線路だけでも小型のインダクタンス素子として利用できるので、それを用いてフィルタを構成することもできる。

さらに、前記実施例は、誘電体シートを積み重ねた後、一体的に焼成するものであるが、必ずしもこれに限定されない。誘電体シートは予め焼成されたものを用いてもよい。また、以下に説明する製法によってスパイラル線路を製造してもよい。印刷等の方法によりペースト状の誘電体材料にて誘電体層を形成した後、その誘電体層の表面にペースト状の導電性材料を塗布して線路電極層を形成する。次にペースト状の誘電体材料を上から塗布して誘電体層とする。同様にして、順に重ね塗りすることにより積層構造を有するスパイラル線路が得られる。

本発明に係るスパイラル線路の構成を示す平面図。 図１に示したスパイラル線路のスクリーン印刷を説明するための一部拡大断面図。 本発明に係る電気回路部品の構成を示す分解斜視図。 図３に示した電気回路部品の外観斜視図。 図４に示した電気回路部品の電気等価回路図。 従来のスパイラル線路の構成を示す平面図。 図６に示したスパイラル線路のスクリーン印刷を説明するための一部拡大断面図。 従来の別のスパイラル線路の構成を示す平面図。

符号の説明

１…スパイラル線路
２ａ，２ｂ…誘電体シート
５…線路
５ａ〜５ｆ…線路電極
２０…ビアホール
３１…バラントランス
２ｃ〜２ｎ…誘電体シート
７，９，１０…線路
７ａ〜７ｆ，９ａ〜９ｆ，１０ａ〜１０ｆ…線路電極
３５…積層体

Claims (3)

1. 少なくとも二つの線路電極層が絶縁層を介して積み重ねられ、前記線路電極層のそれぞれの層に一つ以上の単位線路電極が形成されてなり、複数の前記単位線路電極を直列接続して、平面視で渦巻き状の線路を構成したスパイラル線路であって、
   直列接続の接続点の前後の前記単位線路電極は互いに異なる線路電極層に形成されたものであり、
   所定の前記単位線路電極の長さは前記渦巻き状の線路の約１巻回分であること、
   を特徴とするスパイラル線路。
2. 前記線路電極層が二つであることを特徴とする請求項１に記載のスパイラル線路。
3. 請求項１又は請求項２に記載のスパイラル線路を備えたことを特徴とする電気回路部品。
   
   

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