JP2006222519A - 信号伝送線路、電子部品及び信号伝送線路の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】導体抵抗による伝送損失を低減させ、受信機の入力段や、鋭い共振が必要な共振器など、僅かな損失も許容できない用途においても、十分に使用できる信号伝送線路、及び、それを用いた電子部品、更にはそのための製造方法を提供する。
【解決手段】接地導体３は、誘電体基体１に設けられている。信号線２は、導体膜２１〜２３で構成され、誘電体基体１に設けられている。信号線２は、接地導体３と平行して延び、導体幅Ｗ１〜Ｗ３が、幅方向の両端において、段階的に変化する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、信号伝送線路、電子部品及び信号伝送線路の製造方法に関する。更に詳しくは、ストリップライン又はマイクロストリップラインなどの伝送線路、この伝送線路を回路要素の一部として用いた共振器、フィルタ、カプラ又はデュプレクサ等の電子部品、更には、これらの製造方法に係る。

高周波回路で用いられる伝送線路としては、信号線の周囲に、誘電体を介して、断面円形の導体を配置した同軸線路と、誘電体中に信号線を一体に形成し、誘電体の少なくとも両面にグランドプレーンを形成したストリップ線路と、誘電体の片面に信号線を形成し、他面にグランドプレーンを形成したマイクロストリップ線路がよく知られている。

このうち、同軸線路は、損失が少ないので、比較的長い伝送や鋭い共振特性を要求される共振器に用いられている。一方、ストリップ線路や、マイクロストリップ線路は、他の回路要素と組み合わせて容易に製造でき、かつ薄形化できるので、機器内部の回路に多く用いられる。

しかし、ストリップ線路およびマイクロストリップ線路は、上述の利点はあるものの、電流が線路の両端部に集中してしまい、導体抵抗による伝送損失が比較的大きいという欠点がある。このため、機器内部での短い伝送には問題はないが、受信機の入力段や、鋭い共振が必要な共振器など、僅かな損失も許容できない用途には向かないという問題点があった。
特開平５−２８３９１１号公報

本発明の課題は、導体抵抗による伝送損失を低減させ、受信機の入力段や、鋭い共振が必要な共振器など、僅かな損失も許容できない用途においても、十分に使用できる信号伝送線路、及び、それを用いた電子部品、更にはそのための製造方法を提供することである。

上述した課題を解決するため、本発明に係る伝送線路は、誘電体基体と、接地導体と、信号線とを含む。前記接地導体は、前記誘電体基体に設けられている。前記信号線は、導体膜で構成され、前記誘電体基体に設けられ、前記接地導体と平行して延び、導体幅が、幅方向の両端において、段階的に変化する。

上述したように、本発明に係る伝送線路では、接地導体が、誘電体基体に設けられており、信号線も誘電体基体に設けられ、接地導体と平行して延びているから、ストリップ線路またはたマイクロストリップ線路として機能する。

上記ストリップ線路またはたマイクロストリップ線路において、信号線は、導体膜で構成され、導体幅が、幅方向の両端において、段階的に変化するから、線路の両端部における電流集中を回避し、電流集中による導体抵抗の増大と、それに伴う伝送損失の増大とを回避し得る。このため、受信機の入力段や、鋭い共振が必要な共振器など、僅かな損失も許容できない用途において有用な信号伝送線路を得ることができる。

一つの具体的態様として、信号線は、複数の導体膜を積層して構成できる。この場合、各層の導体膜は、幅方向の両端において、導体幅が段階的に変化するように構成する。

複数の導体膜のうち、最外側の導体膜が最大幅を持ち、他の導体膜は、前記最外側の導体膜の一面側に積層されていてもよい。この場合は、更に、最外側の導体膜は、表面が外部に露出し、他の導体膜は、誘電体基体の内部に埋設されている構造を採用することができる。

別の態様として、複数の導体膜のうち、中間の導体膜が最大幅をもち、他の導体膜は、中間の導体膜の両面に積層されていてもよい。この場合は、複数の導体膜は誘電体基体の内部に埋設されていることが好ましい。

本発明に係る伝送線路は、それ自体、独立して用いることができるほか、高周波電子部品の回路要素として用いることもできる。電子部品の具体例としては、共振器、フィルタまたはカプラ等をあげることができる。伝送線路は、これらの電子部品の内部では、インダクタンス成分として用いられる。そして、これらの電子部品に通常備えられるキャパシタ成分とともに、ＬＣ回路を構成する。

本発明は、更に、上述した信号伝送線路の製造方法を開示する。この製造方法においては、まず、誘電体グリーンシートに予め形成されたスリットに、導電性シートから切り取られた導電片を嵌め込んで複合シートを製造する。この場合、複合シートは、前記スリット及び導電片の幅を段階的に異ならせた複数種のものを準備する。

次に、上述した複合シートの複数枚を、前記導電片の重なりによる導体幅が、幅方向の両端において段階的に変化する関係で積層し、焼成する。上述した工程を含むことにより、本発明に係る信号伝送線路を容易に得ることができる。この製造方法は、共振器、フィルタまたはカプラ等の製造に当たっても適用できる。

以上説明した本発明に係る伝送線路は次のような効果がある。
(１)線路の両端部に集中する高周波電流を分散させて、伝送損失を軽減させることができる。
(２)このため本発明の伝送線を使用した電子デバイスは損失特性が改善される。
(３)本発明の信号伝送線路を用いて共振器を形成した場合、共振特性が鋭くなり、より大きな共振器、ないしは同軸線路による共振器を使用するべき用途にも適応できる。

本発明の他の特徴及びそれによる作用効果は、添付図面を参照し、実施例によって更に詳しく説明する。

図１は本発明に係る信号伝送線路の断面図を示している。図示された伝送線路は、誘電体基体１と、接地導体３と、信号線２とを含む。誘電体基体１は、セラミック誘電体を用いることができるほか、有機誘電体を用いることもできる。図示の誘電体基体１は、板状などに成形されている。接地導体３は、誘電体基体１に設けられている。図では、接地導体３は、誘電体基体１の一面上に広く拡がっている。

信号線２は、導体膜で構成され、誘電体基体１に設けられ、接地導体３と平行して延び、導体幅が、幅方向の両端において、段階的に変化する。即ち、膜厚方向でみて、導体幅が、幅Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３のように、段階的に変化する。

上述したように、本発明に係る伝送線路では、接地導体３が、誘電体基体１に設けられ、信号線２も誘電体基体１に設けられ、接地導体３と平行して延びているから、マイクロストリップ線路として機能する。

上記マイクロストリップ線路において、信号線２は、導体膜で構成され、導体幅が、幅方向の両端において、幅Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３のように、段階的に変化するから、線路の両端部における電流集中を回避し、電流集中による導体抵抗の増大と、それに伴う伝送損失の増大とを回避し得る。このため、受信機の入力段や、鋭い共振が必要な共振器など、僅かな損失も許容できない用途において有用な信号伝送線路を得ることができる。

図示の信号線２は、複数（３層）の導体膜２１〜２３を積層して構成されている。導体膜２１〜２３の層数は任意である。各層の導体膜２１〜２３は、幅方向の両端において、導体幅が、その膜厚の変化につれて、幅Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３のように、段階的に変化する。図示の実施例では、導体膜２１〜２３のうち、最外側の導体膜２３が最大幅Ｗ３（＞Ｗ２＞Ｗ１）を持ち、他の導体膜２１、２２は、最外側の導体膜２３の一面側に積層されている。導体膜２１〜２３は、誘電体基体１の内部に埋設されており、最外側の導体膜２３は、誘電体基体１の接地導体３を設けた面とは反対側の面と同一の平面を構成し、表面が外部に露出している。

図２は本発明に係る信号伝送線路の別の実施例を示す断面図である。図において、図１に現れた構成部分に相当する部分については、同一の参照符号を付し、重複説明は省略する。この実施例では、最外側の導体膜２３が、誘電体基体１の接地導体３を設けた面とは反対側の面の上に付着して設けられ、表面が外部に露出している。したがって、この実施例でも、接地導体３が、誘電体基体１に設けられ、信号線２も誘電体基体１に設けられ、接地導体３と平行して延びているから、マイクロストリップ線路として機能する。

図３は本発明に係る信号伝送線路の更に別の実施例を示す断面図である。図において、図１に現れた構成部分に相当する部分については、同一の参照符号を付し、重複説明は省略する。この実施例では、複数（５層）の導体膜２１〜２５を有しており、そのうち、中間の導体膜２３が最大幅Ｗ３（＞Ｗ２＞Ｗ１）を持っている。他の導体膜２１、２２、２４、２５は、中間の導体膜２３の両面に積層されている。これらの導体膜２１〜２５は誘電体基体１の内部に埋設されている。更に、誘電体基体１の厚み方向の両面に、接地導体３１、３２を設けてある。この実施例では、接地導体３１、３２が誘電体基体１の厚み方向の両面に設けられ、信号線２は誘電体基体１の厚み方向の略中間に埋没して設けられ、接地導体３１、３２と平行して延びているから、ストリップ線路として機能する。

また、図２及び図３に示した実施例の場合も、信号線２は、導体膜で構成され、導体幅が、幅方向の両端において、幅Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３のように、段階的に変化するから、線路の両端部における電流集中を回避し、電流集中による導体抵抗の増大と、それに伴う伝送損失の増大とを回避し得る。

次に、図４及び図５を参照し、本発明に係る信号伝送線路の製造方法を説明する。この製造方法においては、まず、図４のステップＡ１，Ａ２に示すように、誘電体グリーンシートに予め形成されたスリットを形成する。具体的には、ステップＡ１に示すように、誘電体ペーストをドクターブレード法などによって、支持体の上に均一厚みとなるように塗布し、かつ、乾燥させて、グリーンシート１０１を形成する。使用される誘電体材料は一般的な高周波用の誘電体で、Ｑ値が高く、温度特性の良好なものであれば特に限定はない。もっとも、電極を形成する導体と同時焼成するために、導体材料と同程度の温度で焼結が可能なものであることが好ましい。

次に、乾燥工程などの必要な工程を経た後、ステップＡ２に示すように、グリーンシート１０１にスリットＳを入れる。

他方、ステップＢ１に示すように、上記ステップＡ１、Ａ２とは別工程で、支持体の上に電極ペーストを塗布し、かつ、乾燥させることにより、導電性シート２００を形成する。

電極ペーストに含まれる導電性材料は、一般的な高周波用のものであれば、特に限定はないが、収縮挙動が、誘電体シートと類似するものが好ましい。例えば、９００℃程度で焼成可能な誘電体を用いればAg、Au、Cu、Ag-Pd等導電率の高い金属が使用できる。

次に、ステップＢ２に示すように、導電性シート２００からスリットＳと同形状の導電片２０１を切り取る。そして、ステップＣに示すように、ステップＡ２で得られたグリーンシート１０１のスリットＳに、導電性シート２００から切り取られた導電片２０１を、嵌め込んで複合シートを製造する。この場合、複合シートは、スリットＳ及び導電片２０１の幅を段階的に異ならせた複数種のものを準備する。

次に、図５に図示するように、上述の製造工程を経て得られた複数枚の複合シート１０１〜１０３を、導電片２０１〜２０３の重なりによる導体幅が、幅方向の両端において段階的に変化する関係で積層し、焼成する。複合シート１０１〜１０３は、接地導体３００を予め付着させた誘電体基体１００の一面上で積層する。

上述した工程によれば、本発明に係る信号伝送線路を容易に得ることができる。工法はグリーンシートを用いる工法ではなくても、印刷であってもよいし、また樹脂による多層基板であってもよい。

本発明に係る伝送線路は、それ自体、独立して用いることができるほか、高周波電子部品の回路要素として用いることもできる。電子部品の具体例としては、共振器、フィルタまたはカプラ等を上げることができる。伝送線路は、これらの電子部品の内部では、インダクタンス成分として用いられる。そして、これらの電子部品に通常備えられるキャパシタ成分とともに、ＬＣ回路を構成する。

図６は本発明に係る電子部品の一例を示す分解斜視図、図７は図６に示した電子部品の外観斜視図、図８は図６及び図７に示した電子部品の等価的電気回路図である。この電子部品は、フィルタとして用いられる。まず、図６を参照すると、接地導体３１を形成した誘電体層１１１の上に、信号伝送線路２１１、２１２を有する誘電体層１１２、信号伝送線路２１３、２１４を有する誘電体層１１３、信号伝送線路２１５、２１６を有する誘電体層１１４、信号伝送線路２１７、２１８を有する誘電体層１１５及び信号伝送線路２１９、２２０を有する誘電体層１１６が、順次に積層されている。

信号伝送線路２１１、２１２、信号伝送線路２１３、２１４、信号伝送線路２１５、２１６、信号伝送線路２１７、２１８及び信号伝送線路２１９、２２０は、図８のインダクタ成分Ｌ１，Ｌ２を構成するもので、中間の信号伝送線路２１５、２１６が最大幅を持っている。信号伝送線路２１１、２１２、信号伝送線路２１３、２１４、信号伝送線路２１７、２１８及び信号伝送線路２１９、２２０は、導体幅が、幅方向の両端において段階的に変化するように、信号伝送線路２１５、２１６の両面に順次に積層され、単一の信号伝送線路を構成する。従って、線路の両端部における電流集中を回避し、電流集中による導体抵抗の増大と、それに伴う伝送損失の増大とを回避し得る。

誘電体層１１６の上には、減衰極形成用導体２２７を有する誘電体層１１７、キャパシタ電極２２８、２２９を有する誘電体層１１８、キャパシタ電極２３０、２３１を有する誘電体層１１９、接地導体３２を有する誘電体層１２０、更には、保護層１２１が、この順序で、順次に積層されている。

誘電体層１１６に設けられた信号伝送線２１９、２２０は、ビアホール２２１〜２２６によって、誘電体層１１９に設けられたキャパシタ電極２３０、２３１に電気的に接続される。

キャパシタ電極２２８、２２９の一端は、それぞれ、入出力端子Ｔ１、Ｔ２（図７、図８参照）に接続され、接地導体３１、３２は、接地端子ＧＮＤ１，ＧＮＤ２に接続される。これにより、図８に示す回路構成を持つフィルタが得られる。

但し、本発明に係る信号伝送線路は、図５〜図７に示したフィルタにのみ適用されるものではなく、他の構成を持つフィルタ、カプラ、共振器、デュプレクサなどにも、広く適用できるものである。

次に、本発明の具体的実施例を示す。

実施例の試料として、図６、図７に示す構成のチップ型フィルタを、図４、図５に図示したシート工法により作製した。得られたフィルタの形状は２.０ｍｍ×１.２ｍｍ×１.０ｍｍであり、使用した誘電体は誘電率εr＝６である。使用した誘電体はアルミナ、バリウム、シリカを主成分とし、誘電率εｒ＝６の誘電体シートを準備して、その伝送線路に該当する部分のみ、誘電体を除去し、除去跡に導体のシートをはめ込み、後は通常のシートと同様に必要に応じてビアホール用の孔を穿孔し、導体を適用し、積層した。ビアホールや各導体及び電極を形成する導電性材料はＡｇを使用した。伝送線路を形成するグリーンシートの厚さは各々４０μｍである。

比較例は、帯域や中心周波数が同じになるようにするため、伝送線路以外の導電パターンは僅かに形状を変えたが、伝送線路部分以外は、実施例と同一の構造である。

図９に実施例及び比較例の電気的特性を示す。図９において、横軸は周波数（ＧＨｚ）を示し、縦軸は減衰量（ｄＢ）を示す。曲線Ｌ１が実施例の特性、曲線Ｌ２が比較例の特性をそれぞれ示している。

特性Ｌ１及び特性Ｌ２の比較から明らかなように、実施例は、比較例よりも、挿入損失が０.０６ｄＢ程度改善されている。

以上、好ましい実施例を参照して本発明の内容を具体的に説明したが、本発明の基本的技術思想及び教示に基づいて、当業者であれば、種々の変形態様を採り得ることは自明である。

本発明に係る信号伝送線路の断面図である。 本発明に係る信号伝送線路の別の実施例を示す断面図である。 本発明に係る信号伝送線路の別の実施例を示す断面図である。 本発明に係る信号伝送線路の製造方法を説明する図である。 図４に示した工程の後の工程を示す図である。 本発明に係る電子部品の一例を示す分解斜視図である。 図６に示した電子部品の外観斜視図である。 図６及び図７に示した電子部品の等価的電気回路図である。 フィルタの周波数―挿入損失特性データを示す図である。

符号の説明

１ 誘電体基体
２ 信号線
２１〜２３ 導電膜
３ 接地導体

Claims (10)

1. 誘電体基体と、接地導体と、信号線とを含む伝送線路であって、
   前記接地導体は、前記誘電体基体に設けられており、
   前記信号線は、導体膜で構成され、前記誘電体基体に設けられ、導体幅が、幅方向の両端において、段階的に変化する、
   伝送線路。
2. 請求項１に記載された伝送線路であって、前記信号線は、複数の導体膜を積層して構成され、各層の導体膜は、幅方向の両端において、導体幅が段階的に変化する、伝送線路。
3. 請求項２に記載された伝送線路であって、
   前記複数の導体膜のうち、最外側の導体膜が最大幅を持ち、他の導体膜は、前記最外側の導体膜の一面側に積層されている、伝送線路。
4. 請求項３に記載された伝送線路であって、
   前記最外側の導体膜は、表面が外部に露出しており、
   少なくとも、他の導体膜は、前記誘電体基体の内部に埋設されている、
   伝送線路。
5. 請求項２に記載された伝送線路であって、
   前記複数の導体膜のうち、中間の導体膜が最大幅をもち、他の導体膜は、前記中間の導体膜の両面に積層されている、伝送線路。
6. 請求項５に記載された伝送線路であって、
   前記複数の導体膜は、前記誘電体基体の内部に埋設されている、伝送線路。
7. 伝送線路を含む電子部品であって、
   前記伝送線路は、請求項1乃至６の何れかに記載されたものでなる、電子部品。
8. 請求項７に記載された電子部品であって、前記伝送線路は、インダクタンス成分を構成する、電子部品。
9. 請求項８に記載された電子部品であって、更に、一個以上のキャパシタ成分を含み、前記キャパシタ成分は前記インダクタンス成分とともにＬＣ回路を構成する、電子部品。
10. 請求項１乃至６の何れかに記載された伝送線路の製造方法であって、
    誘電体グリーンシートに予め形成されたスリットに、導電性シートから切り取られた導電片を嵌め込んで複合シートを製造し、
    前記複合シートは、前記スリット及び導電片の幅を段階的に異ならせた複数種のものを準備し、
    次に、上述した複合シートの複数枚を、前記導電片の重なりによる導体幅が、幅方向の両端において段階的に変化する関係で積層し、焼成する、
    工程を含む伝送線路の製造方法。

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