JP3100036B2 - 多層基板を用いたｖｃｏ等の高周波回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、多層基板を利用
したＶＣＯ（電圧制御発振器）等の高周波回路に関する
もので、特に、共振器のＱ値が高く、基板の吸湿による
共振器の周波数変動が少なく、しかも回路部品の特性イ
ンピーダンスを任意に変えることができる高周波回路に
関する。

【０００２】

【従来の技術】携帯電話機やＰＨＳが広範に使用される
に伴い、そこに使用されるＶＣＯの小型化、低価格化が
強く要望されている。これに応える提案の一例は、株式
会社技術調査会発行の雑誌「エレクトロニクス実装技
術」１９９５．１０（第１１巻第１０号）の第３３〜３
５ページに掲載された多層チップＶＣＯである。その断
面図は図３に示すとおりであり、多層チップＶＣＯは多
くのセラミック基板を積層した多層基板１を備えてい
る。これらのセラミック基板のうち、中央よりやや下側
に位置するセラミック基板の一面には、ＶＣＯの一部を
構成するストリップライン共振器の中心導体２が形成さ
れている。また、このストリップライン共振器の接地導
体板として、中心導体２を上下から挟むように、多層基
板１の底面には第１のベタグランド電極３が形成され、
適宜のセラミック基板に第２のベタグランド電極４が形
成される。更に、多層基板１の側面は側面電極５によっ
て被覆されており、ストリップライン共振器の中心導体
２の一端はスルーホール内の接続導体６を介して、多層
基板１の表面に形成された回路パターン７に接続され、
中心導体２の他端は側面電極５に接続される。これによ
り、終端短絡のトリプレート型ストリップライン共振器
が形成される。第２のベタグランド電極４と多層基板１
の上面との間のセラミック基板には、整合ラインやチョ
ークライン等の受動回路として働く内部電極８が形成さ
れ、内部電極８と回路パターン７との間及び回路パター
ン７とベタグランド電極２との間は接続導体によって適
宜接続される。以上のようにして、多層チップＶＣＯが
構成される。

【０００３】同様の提案が特開昭６３−２０９３０５号
公報によりなされており、図４は同公報に開示された発
振器の構造を示している。この発振器は、回路パターン
１０が表面に形成された第１の誘電体基板１１と、ベタ
グランド電極１２が表面に形成された第２の誘電体基板
１３と、表面に中心導体１４が形成され、裏面にベタグ
ランド電極１５が形成された第３の誘電体基板１６と、
裏面に回路パターン１７が形成された第４の誘電体基板
１８とを図示のとおりの順に積層し、更に、側面を側面
電極１９で覆った構造をしている。回路パターン１０、
１７はＶＣＯの発振器部を構成し、中心導体１４と２つ
のベタグランド電極１２、１５とによってＶＣＯのトリ
プレート型ストリップライン共振器が構成される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記のような多層基板
チップＶＣＯは、安価なプリント基板を積層して多層基
板を作成することにより価格を下げることができる。し
かし、プリント基板はｔａｎδが悪いうえに比較的吸湿
し易いので、図３及び図４に示す構造の多層チップＶＣ
Ｏをプリント基板を用いて製作した場合、中心導体とベ
タグランド電極との間に容量が形成されることにより以
下のような問題が生じる。即ち、多層チップＶＣＯを小
型化するにつれ、ストリップライン共振器の一方のベタ
グランド電極４、１２と他方のベタグランド電極３、１
５との間の間隔が極めて狭くなるため、その分、上下の
ベタグランド電極の間に積層されたプリント基板のｔａ
ｎδの影響が大きく現れてストリップライン共振器の電
力損失が大きくなり、そのＱ値が低下する。

【０００５】もう１つの問題は、プリント基板が比較的
吸湿し易いことに起因する。ストリップライン共振器の
共振周波数は、主に中心導体のインダクタンス、中心導
体と上下のベタグランド電極との間の容量及びプリント
基板の誘電率によって決められるが、プリント基板が吸
湿するとプリント基板の誘電率が変化してしまう。この
ため、ストリップライン共振器の共振周波数がプリント
基板の吸湿によって変化してしまうという問題が生じ
る。

【０００６】この発明は、上記の課題を解決するために
提案されたものであり、基板のｔａｎδの変動や基板の
吸湿に影響されにくく且つ小型な高周波回路を提供する
ことを一つの目的とする。この発明の他の目的は、この
ような高周波回路の整合ラインやチョークライン等の受
動回路の特性インピーダンスを調整するための手段を提
供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、この発明は、中心導体と該中心導体を挟む２つの
グランド電極とを有するトリプレート型のストリップラ
イン共振器が内部に形成された多層基板の表面に前記ス
トリップライン共振器と電気的に接続された回路パター
ンを備え、前記２つのグランド電極のうちの一方のグラ
ンド電極に、前記中心導体の形状に対応して導体が形成
されていない領域を設けて、該一方のグランド電極と前
記中心導体との間の容量を低減する形状としたＶＣＯ等
の高周波回路であって、前記回路パターンと前記一方の
グランド電極との間に、整合ラインとチョークラインの
うちの少なくとも一方を含む受動回路から成る内部電極
が形成されており、前記受動回路のうち特性インピーダ
ンスを下げるべき受動回路に対応する前記領域内の位置
に、前記の特性インピーダンスを下げるべき受動回路と
同じ形状のグランドラインを設けたことを特徴とする高
周波回路、を提供する。

【０００８】この発明の一つの実施の形態においては、
前記多層基板はプリント基板を積層した基板から成る。

【０００９】

【作用】ストリップライン共振器の一方のグランド電極
はベタグランド電極ではないため、一方のグランド電極
と中心導体との間の容量が減少する。このため、一方の
グランド電極と中心導体との間に積層された基板のｔａ
ｎδによる影響が低減され、また、基板が吸湿したこと
による基板の誘電率の変化によってストリップライン共
振器の共振周波数が変動する度合が小さくなる。

【００１０】

【発明の実施の形態】図１は、この発明に係る高周波回
路の１つの実施の形態を概略的に示す断面図である。こ
の高周波回路２０は複数層の（図１においては第１層〜
第５層の）プリント基板２１、２２、２３、２４、２５
を積層した多層基板を有する。第１層のプリント基板２
１の表面には、第１層の電極である回路パターン２６が
形成されており、回路パターン２６に対して回路部品が
取り付けられる。第２層のプリント基板２２の表面に
は、第２層の電極である整合ラインやチョークライン等
の受動回路を含む内部電極２７が形成され、第３層のプ
リント基板２３の表面には、ストリップライン共振器の
第１のグランド電極２８が第３層の電極として形成さ
れ、第４層のプリント基板２４の表面には、ストリップ
ライン共振器の中心導体２９が第４層の電極として形成
されている。更に、第５層のプリント基板２５の表面に
はストリップライン共振器の第２のグランド電極３０が
第５層の電極として形成されている。図１の高周波回路
は、上記の第１層〜第６層の電極２６〜３０をそれぞれ
第１層〜第５層のプリント基板２１〜２５にそれぞれ形
成してから積層し、その側面に側面電極３２を形成する
ことによって製作される。プリント基板２１〜２５の所
要個所にはスルーホールが形成されており、その内面に
導体を形成することによって回路パターン２６、内部電
極２７及び中心導体２９の間を適宜接続し、高周波回路
を構成することは勿論である。

【００１１】この発明の１つの実施の形態においては、
ストリップライン共振器の２つのグランド電極のうちの
内部電極２７に近い方の第１のグランド電極２８をベタ
グランド電極ではない形状としている。即ち、第１のグ
ランド電極２８はプリント基板２３の面上に、中心導体
２９の形状に対応して導体が形成されない領域を有する
ように適宜の幅と形状で形成される。これにより、スト
リップライン共振器の中心導体２９と第１のグランド電
極２８との間の分布容量を低減することができるので、
ストリップライン共振器はプリント基板のｔａｎδや誘
電率によって影響されにくくなる。。更に、第２層のプ
リント基板２２に形成された内部電極２７に特性インピ
ーダンスを小さくすべき受動回路がある場合には、その
受動回路に対応するプリント基板２３上の位置にグラン
ドラインが形成される。このグランドラインは、例え
ば、整合ラインやチョークライン等の受動回路と同じ形
状であってよいが、グランドラインが電気長を持たない
ように、グランドラインの導体間は適宜短絡される。以
下、第１層〜第５層の電極の具体例について図２を用い
て説明する。なお、図２においては、回路パターンや電
極を構成する導体は黒く塗りつぶされており、白い部分
がプリント基板の面である。

【００１２】図２の（ａ）は、第１層のプリント基板２
１の表面に形成された第１層の電極である回路パターン
２６の一例を示している。回路パターン２６は高周波回
路２０の増幅器、発振器等を構成するよう所要の形状を
有し、これに回路部品が電気的に接続される。

【００１３】（ｂ）は、第２層のプリント基板２２の表
面に形成された第２層の電極である内部電極２７の一例
を示している。内部電極２７は高周波回路のための整合
ラインやチョークライン等の受動回路を含む。内部電極
２７は所定の個所でスルーホールを介して回路パターン
２６と電気的に接続される。

【００１４】（ｃ）は、第３層のプリント基板２３の表
面に形成された第３層の電極である第１のグランド電極
２８の一例を示している。第１のグランド電極２８は、
図のとおり、プリント基板２３の４つの辺に沿う部分に
形成され、中心導体２９の形状に対応してプリント基板
２３には導体が形成されない領域３３が設けられる。こ
れによって、ストリップライン共振器の中心導体２９と
第１のグランド電極２８との間の分布容量が低減され
る。しかし、領域３３を設けたことによって内部電極２
７の整合ラインやチョークライン等の受動回路の特性イ
ンピーダンスが増大し、不整合状態が生じるのを防止す
るために、領域３３内に、所要の受動回路に対応する位
置に、該受動回路と同じ形状のグランドライン３４が形
成される。（ｃ）に示す第１のグランド電極２８におい
ては、内部電極２７のうちの中央の受動回路に対応する
位置にグランドライン３４が形成されている。ただし、
グランドライン３４に電気長を持たせないように、グラ
ンドライン３４においては、受動回路の隣接する折り曲
げ部の間等の所要の部分間は短絡部３５により電気的に
短絡されている。なお、グランドライン３４の導体幅を
変えることにより、内部電極２７の受動回路のと特性イ
ンピーダンスを任意に設定することができる。

【００１５】要するに、第１のグランド電極２８の形状
は、中心導体２９との間の分布容量を低減することがで
きる形状であればよい。なお、ストリップライン共振器
の中心導体２９と第１のグランド電極２８との間の分布
容量との関係で、グランドライン３４に代えて、内部電
極２７のうちの所要の受動回路が占める面に対応するグ
ランド板をプリント基板２３に形成するようにしてもよ
い。

【００１６】（ｄ）は、第４層のプリント基板２４の表
面に形成された第４層の電極である中心導体２９の一例
を示している。中心導体２９は、この図では蛇行してい
る。このため、（ｃ）に示すとおり、第３層のプリント
基板２３には、中心導体２９の形状に対応して、導体が
形成されない領域３３が設けられており、中心導体２９
と第１のグランド電極２８との間の分布容量が低減され
る。

【００１７】（ｅ）は、第５層のプリント基板２５の表
面に形成された第２のグランド電極３０の一例を示して
いる。図に示すとおり、第２のグランド電極３０はベタ
グランド電極である。また、第５層のプリント基板２５
の裏面には、端子電極が形成されている（図示せず）。

【００１８】以上説明した実施の形態においては、第１
のグランド電極２８はベタグランド電極ではないとした
が、逆に、第１のグランド電極をベタグランド電極に
し、第２のグランド電極をベタグランド電極でないよう
に構成してもよい。

【００１９】

【実施例】以上、図１〜図２により説明した構成の高周
波回路を５．０×５．０×０．８ｍｍの大きさに製作し
た。その特性を測定したところ、ストリップライン共振
器のＱ値が向上し、Ｃ／Ｎが最高で４ｄＢ改善され、こ
の高周波回路が吸湿したときの周波数変動は、従来のも
のに比べて３０％低減された。また、内部電極の所要の
整合ラインに対応して第１のグランド電極にグランドラ
インを設け、該整合ラインの特性インピーダンスを下げ
ることができたので、従来と同様の整合状態を実現する
ことができ、高周波回路の出力の低下を回避できた。第
１のグランド電極の幅を変化させることで、内部電極の
整合ラインの特性インピーダンスを任意に変えることが
できた。第１のグランド電極はシールドとしても働くの
で、表層の回路パターンとストリップライン共振器との
間のクロストークを無視できるほど小さくすることがで
きた。

【００２０】

【発明の効果】以上、図を参照しながら１つの実施の形
態について詳述したところから明らかなとおり、この発
明は、ストリップライン共振器の一方のグランド電極を
ベタグランド電極ではない構成とし、一方のグランド電
極と中心導体との間の容量を低減したため、高周波回路
を小型化しても、ストリップライン共振器は基板のｔａ
ｎδによる影響を受けにくくなり、ストリップライン共
振器のＱ値を向上させることができる。しかも、基板の
吸湿によって基板の誘電率が変化しても、それによって
ストリップライン共振器の共振周波数が変動する度合を
従来に比べて極めて小さくすることができる。

【００２１】また、ストリップライン共振器と表層の回
路パターンとの間に内部電極を設けると共に、一方のグ
ランド電極に、中心導体の形状に対応して、導体が形成
されていない領域を設け、内部電極の所要の受動回路に
対応する該領域内の位置に、該所要の受動回路と同じ形
状のグランドラインを設けたので、該所要の受動回路の
特性インピーダンスを調整することができる。また、該
グランドラインの幅を変えることによって、内部電極の
特性インピーダンスを任意に設定することが可能にな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る高周波回路の１つの実施の形態
の構成を概略的に示す断面図である。

【図２】図１の高周波回路の各層の回路パターンの形状
の一例を示す図である。

【図３】従来の高周波回路の一例を説明するための断面
図である。

【図４】従来の高周波回路の他の例を説明するための図
である。

【符号の説明】

２０：高周波回路、２１：第１層のプリント基板、 ２
２：第２層のプリント基板、２３：第３層のプリント基
板、 ２４：第４層のプリント基板、 ２５：第５層の
プリント基板、２６：回路パターン、 ２７：内部電
極、 ２８：第１のグランド電極、 ２９：中心導体、
３０：第２のグランド電極、 ３３：領域、 ３４：グ
ランドライン、 ３５：短絡部

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 中心導体と該中心導体を挟む２つのグラ
   ンド電極とを有するトリプレート型のストリップライン
   共振器が内部に形成された多層基板の表面に前記ストリ
   ップライン共振器と電気的に接続された回路パターンを
   備え、前記２つのグランド電極のうちの一方のグランド
   電極に、前記中心導体の形状に対応して導体が形成され
   ていない領域を設けて、該一方のグランド電極と前記中
   心導体との間の容量を低減する形状としたＶＣＯ等の高
   周波回路であって、 前記回路パターンと前記一方のグランド電極との間に、
   整合ラインとチョークラインのうちの少なくとも一方を
   含む受動回路から成る内部電極が形成されており、 前記受動回路のうち特性インピーダンスを下げるべき受
   動回路に対応する前記領域内の位置に、前記の特性イン
   ピーダンスを下げるべき受動回路と同じ形状のグランド
   ラインを設けたことを特徴とする高周波回路。
2. 【請求項２】 請求項１記載の高周波回路であって、前
   記多層基板がプリント基板を積層した基板から成ること
   を特徴とする高周波回路。