JP3674693B2 - シールドストリップ線路型素子及びその製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回路基板や電子基板上に実装される線路型素子に関し、特に、主にノイズフィルタ用バイパス素子や電源デカップリング用素子として用いられる高速化、高周波化に適したシールドストリップ線路型素子と、その製造方法とに関する。
【０００２】
【従来の技術】
科学技術の進歩に伴なって、電子機器の小型化及び高性能化が求められている。これらは、例えばスイッチング電源やデジタル信号処理回路部品では、クロック周波数を高めることによって達成されるが、それに伴なって、回路、特に電源回路に流れる高周波電流が増大し、電磁輻射の増大や信号品質の低下が顕著となる。このため、電源デカップリング用の素子に対する性能の要求は、厳しくなる一方である。
【０００３】
これまで、高速デジタル回路の電源デカップリング用の素子として、金属薄膜を蒸着したセラミック材料を多層積層した構造のセラミックコンデンサや、タンタルやアルミニウムなどの弁作用金属の多孔質成形体を陽極としその酸化皮膜を誘電体として導電性高分子を固体電解質とする構造を有する固体電解コンデンサがなど開発されている。
【０００４】
固体電解コンデンサとしては、例えば、特公平４−５６４４５号（特開昭６０−３７１１４号）公報には、誘電体酸化皮膜上にポリピロールもしくはそのアルキル置換体を固体電解質として有する固体電解コンデンサが、また、特開平３−３５５１６号公報には、誘電体酸化皮膜上に固体電解質としてポリアニリンが形成された固体電解コンデンサおよびその製造方法が開示されている。これらのコンデンサでは、それ以前のものに比べて２桁以上導電率の高い導電性高分子を固体電解質に用いているので、等価直列抵抗が小さく、同じ容量のものでもそれ以前のものに比べて２桁以上の高周波領域まで効果を有するものとなった。しかしながら、これらのコンデンサであって１０ＭＨｚを越える高周波数領域ではインピーダンスが激増し、フィルタ用バイパス素子や電源デカップリング用素子として、最近の要求に応えることはできなくなっている。
【０００５】
一方、高周波化に対応するために、フィルタの構成も検討されている。図９は、従来の表面実装型フィルタの構成を示す断面図である。図９に示すように、従来の表面実装型フィルタは、第１誘電体シート１１０と第２誘電体シート１２０と第３誘電体シート１３０とを積層した構成を有し、第１誘電体シート１１０と第２誘電体１２０シートとの界面に、信号伝達に用いられる第１内部導体１１１、蛇行導体１１５及び第２内部導体１１２を配し、第２誘電体シート１２０と第３誘電体シート１３０との界面に、蛇行導体１１５に対向するように接地導体１２５を形成したものである。第１内部導体１１１の一端は第１信号用電極１５１に接続し、第２内部導体１１２の一端は第２信号用電極１５２に接続し、第１内部導体１１１及び第２内部導体１１２の双方の他端の間に蛇行電極１１５が接続されている。このように構成することにより、従来のインダクタンス素子とキャパシタンス素子を組み合わせたノイズフィルタより、高周波のノイズ吸収特性が優れたノイズフィルタを得ることができる。特開平６−５３０４６号公報には、セラミック誘電体シートではさまれた蛇行導体と接地導体からなる、上述したようなノイズフィルタが開示されている。
【０００６】
そしてこのような表面実装型フィルタでは、一方の電極、例えば第１信号電極用１５１から入力された電気信号が濾波され、その濾波された電気信号は他方（第２信号用電極１５２）に出力されることとなる。しかしながらこのような表面実装型フィルタは、容量と直列インダクタとの組み合わせにより動作周波数範囲が限定され、広範囲な周波数帯域にわたり十分なノイズ除去を行うことができなかった。
【０００７】
この課題を解決するために、既に本出願人は、特願２０００−２６１５２９において、固体電解コンデンサや電気二重層コンデンサを分布定数的に構成したフィルタを開示し、また、特願２００１−１３６９５５において、同軸構造で伝送線路型のコンポーネントを構成するフィルタを開示している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、導電性高分子を固体電解質とするコンデンサが開発され、高周波数領域まで使用可能なコンデンサとしてさまざまな用途に使われているが、これらのコンデンサでも１０ＭＨｚを越える高周波数領域ではインピーダンスが激増している。このため、デジタル回路で一般的な数百ＭＨｚのクロック周波数での動作においては、このようなコンデンサを用いる限り、信号発生回路で想定している特性、すなわち周波数にかかわらず電源インピーダンスが限りなくゼロであるという特性を実現できなくなっているという問題点があった。ノイズ除去の目的で表面実装型フィルタも開発されているが、限りなく低いインピーダンス値を実現するものではないため、コンデンサの代替としての使用には限界があり、また、特に１００ＭＨｚ以上の高周波数領域において、低インピーダンスを実現することが難しいという問題点があった。
【０００９】
本発明の目的は、以上の従来技術における課題に鑑みてなされたものであり、主にノイズフィルタのバイパス素子やデカップリング用素子として用いられる、高速化、高周波化に適したシールドストリップ線路型素子とその簡便な製造方法とを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明のシールドストリップ線路型素子は、誘電体酸化皮膜を有する弁作用金属と、弁作用金属の異なる位置に設けられた１対の第１の電極引き出し端子と、弁作用金属の周囲を取り巻くようにその誘電体酸化皮膜を介して配置された導電性物質の層と、を有する。そして、弁作用金属は、相互に対向する一対の端部が同一方向に向くように、屈曲もしくは湾曲する形状を有し、１対の端部に対応して１対の第１の電極引き出し端子が設けられている、あるいは、弁作用金属は、平板あるいは箔として形成され、相互に対向する１対の端部が平板あるいは箔の主面から同一方向に向かって立ち上がるような形状を有し、１対の端部に対応して１対の第１の電極引き出し端子が設けられている。
【００１１】
このように構成することにより、伝送線路構造の１つであるシールドストリップ線路となり、その結果、特性インピーダンスの周波数依存性が少なくなるため、広い周波数帯域にわたり、弁作用金属の一方からすなわち１対の第１の電極引き出し端子のうちの一方から入力された電気信号は、誘電体酸化皮膜の薄膜と導電性物質によって濾波されるので、高速化、高周波化に適した線路型素子が実現できる。
【００１２】
本発明のシールドストリップ線路型素子では、エッチング等によって拡面化した弁作用金属でもその誘電体酸化被膜に密着して導電率の高い導電性物質の層を形成することができるので、導電性物質の層が導電性高分子から構成されることが好ましい。このように構成することにより、高周波数領域まで使用可能なシールドストリップ線路型素子を容易に得ることができる。
【００１３】
また、本発明のシールドストリップ線路型素子を構成するにあたり、導電性高分子がポリピロール、ポリチオフェン、ポリアニリン、およびこれらの誘導体のいずれかであることが好ましい。このように構成することにより、環境安定性に優れ、１００℃以上まで安定導電性物質の層を形成することができ、従って安定性、耐久性に優れ、高周波数領域まで使用可能なシールドストリップ線路型素子を容易に得ることができる。
【００１４】
また、本発明のシールドストリップ線路型素子を構成するにあたり、弁作用金属がアルミニウム、タンタル、もしくはニオブであることが好ましい。このように構成することにより、誘電率が高く均一で安定な誘電体酸化皮膜を形成することができ、従って体積効率の優れた安定なシールドストリップ線路型素子を容易に得ることができる。
【００１５】
また、弁作用金属を、Ｕ字形やＶ字形、Ｌ字形に類する形状とすることで、誘電体酸化皮膜および導電性物質の層をディップイングによって簡便に形成する製造方法が可能となる。
【００１６】
本発明のシールドストリップ線路型素子の製造方法は、両端が同一方向に向くように屈曲もしくは湾曲する形状を有する弁作用金属を用い、弁作用金属の前記両端の近傍にそれぞれ絶縁物質を設け、弁作用金属のうち絶縁物質間の領域を化成用酸化剤に浸漬して化成により当該領域において誘電体酸化膜を弁作用金属の表面に形成し、ついで、弁作用金属のうち絶縁物質間の領域を重合浴槽に浸漬して誘電体酸化膜を上に導電性物質の層を形成し、導電性物質の層に金属板を取り付ける。
【００１７】
すなわち本発明のシールドストリップ線路型素子の製造方法では、弁作用金属をコの字型あるいはＵ字型などの形状とすることで、導電性物質の層を形成する過程でディップイングにより簡便に製造できることを特徴としている。弁作用金属の形状は、電極引き出し端子が溶液に浸漬されない方向になっていれば、特にその形状を限定するものではない。
【００１８】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施の一形態のシールドストリップ線路型素子の構成を示す断面図であり、図２は斜視図である。図１は図２のＡ−Ａ’線での断面に対応する。
【００１９】
このシールドストリップ線路型素子は、表面に誘電体酸化皮膜２０を有する細長い平板状の弁作用金属１０を備えるとともに、誘電体酸化皮膜２０を介して導電性物質からなる層３０によって弁作用金属１０を被覆するようにしたものである。ここで、図２に示すように、このシールドストリップ線路型素子は、長手方向の両端部分を同一方向に向けて屈曲した形状のコの字状となっている。導電性物質からなる層３０は、コの字状に屈曲した両方の先端部分を除いて、弁作用金属１０の全面を覆うように形成されている。また、コの字状に屈曲した一方の先端部分には、弁作用金属１０の一端と電気的に接続する陽電極引き出し端子１１が取り付けられ、同様に、コの字状に屈曲した他方の先端部分には、弁作用金属１０の他端と電気的に接続する陽電極引き出し端子１２が取り付けられている。陽電極引き出し端子１１，１２と導電性物質からなる層３０との間には、これら両者間を絶縁するための絶縁物質６０が設けられている。導電性物質からなる層３０及び絶縁物質６０によって、弁作用金属１０は封止されていることになる。さらに、シールドストリップ線路型素子のコの字型をした底面には、この底面と同じようにコの字型とされた金属板４０が取り付けられており、金属板４０のコの字状に屈曲した両先端部分には、それぞれ、陰電極引き出し端子４１，４２が取り付けられている。
【００２０】
ここで、導電性物質からなる層３０は、導電性である限り特にその材質等に限定されるものではなく、この層３０には、各種金属や、二酸化マンガンや酸化インジウム等の半導体、あるいはテトラシアノキノジメタンとテトラチアフルバレンとの電荷移動錯体などの有機導電体が用いられる。特に、この導電性物質からなる層３０には、ポリピロールやポリチオフェン、ポリエチレンジオキシチオフェン、ポリアニリン、ポリフェニレン、ポリフラン、ポリチアジル、ポリフェニレンビニレン、ポリアセチレン、ポリアズレン等の導電性高分子が好ましく、中でも安定性の観点からポリピロール、ポリチオフェン、ポリアニリン、及びこれらの誘導体が好ましい。本発明においてポリピロール、ポリチオフェン、ポリアニリンの誘導体とは、例えばこれらの化合物に各種置換基を付加したものや、他の高分子と共重合したものなどが挙げられる。本発明では、これらの導電性高分子は、通常、電子供与性もしくは電子吸引性の化合物からなるドーパントと組み合わせて用いられる。本発明では、導電性高分子に組み合わされるドーパントは特に限定されるものではなく、導電性高分子のドーパントとして従来公知のものが用いられる。このようなドーパントとしては、例えば、ヨウ素、塩素、過塩素酸アニオン等のハロゲン化合物や、芳香族スルホン酸化合物等のルイス酸として作用するもの、あるいは、リチウムやテトラエチルアンモニウムカチオンのようなルイス塩基として作用するものが挙げられる。
【００２１】
さらなる低インピーダンス化を実現するために、導電性物質の層３０を挟んで弁作用金属の一方の面あるいは両方の面に対向するようにして、銅、銀、金、アルミニウムその他の電気抵抗が小さい金属板を配置することもできる。図示した例では、金属板４０は、さらなる低インピーダンス化を実現するために設けられている。
【００２２】
本発明では、これらの導電性高分子の形成方法は特に限定されるものではない。導電性高分子層は、誘電体酸化皮膜が形成された弁作用金属の表面（すなわち誘電体酸化皮膜上）に、導電性高分子の溶液を展開して溶剤を蒸発させたり、あるいは導電性高分子を形成するモノマーやオリゴマーと重合触媒を導入して弁作用金属の表面で、直接、導電性高分子の重合を行ったり、導電性高分子の中間体からなる高分子の層を形成して導電性高分子に転換したりして、形成することができる。
【００２３】
本発明において、弁作用金属の異なる位置に設けられた２つ以上の陽電極引き出し端子は、誘電体酸化皮膜で覆われた弁作用金属に電気信号を入力するためのものであり、そのため、ある程度距離を離して配置しておくことが実用的である。本発明では、例えば弁作用金属を両側に突き出させて陽電極引き出し端子としたり、溶接や圧着によって取り付けたものを陽電極引き出し端子としたりすることもできる。
【００２４】
本発明において、弁作用金属の種類は特に限定されるものではなく、弁作用金属としては、タンタルやアルミニウム、ニオブ、チタン、ジルコニウム、ケイ素、マグネシウムなどの表面皮膜形成金属が使用でき、これらは圧延箔や微粉末焼結体などの形で用いられる。弁作用金属としては、特に、タンタル、アルミニウム及びニオブからなる群から選ばれた金属を用いることが好ましい。また、弁作用金属の表面の誘電体酸化皮膜の形成方法も特に限定されるものではなく、例えば、電解質溶液を用いて電解化成したり、適当な酸化剤を用いたりして形成することができ、あるいは空気酸化により形成された酸化膜をそのまま本発明における誘電体酸化皮膜として用いたりしてもよい。ただし、通常は、電解化成により誘電体酸化皮膜は形成される。
【００２５】
弁作用金属の形状も特に限定されるものではないが、特性インピーダンスの計算や加工上の観点から、平板形状（弁作用金属の長手方向に直交する断面形状が長方形）とすることが好ましいが、湾曲したり一部折り曲げたものなども使用できる。さらには、円柱形状あるいは円筒形状としてもよい。本発明では弁作用金属の表面を拡面化したものも使用できる。拡面化した弁作用金属としては、微紛焼結体を平板形状に加工したものや箔を電解液中で電解エッチングしたエッチング箔などが挙げられる。
【００２６】
本発明では、上述したように、導電性物質の層３０を導電性高分子から構成することが好ましいが、誘電体酸化皮膜２０と接する層は導電性高分子とし、さらにこの導電性高分子層の上に他の種類の導電性物質からなる層を形成するようにしてもよい。さらに、導電性物質の固体電解質と金属板はこれらをそのまま接触させたり、導電性カーボンペーストや銀ペーストを用いて接続させたりすることもできる。図示した例では、導電性物質の層３０として、誘電体酸化皮膜２０に接する導電性高分子層３１と、導電性高分子層３１上に設けられた導電性カーボンペースト３２と、導電性カーボンペースト３２の上に設けられた銀ペースト３３とからなる三重構造となっており、導電性カーボンペースト３２及び銀ペースト３３によって金属板４０が取り付けられるようになっている。
【００２７】
本発明のシールドストリップ線路型素子は、配線基板や電子回路基板にそのまま取り付けて用いたり、あるいはリード電極を引き出して樹脂や金属ケース等で封止して用いることもできる。
【００２８】
【実施例】
以下、本発明のシールドストリップ線路型素子及びその製造方法について、実施例に基づいてさらに詳しく説明する。なお、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【００２９】
（実施例１）
図１及び図２に示したシールドストリップ線路型素子を作成した。
【００３０】
本実施例においては、弁作用金属１０として、エッチングによって表面積を約２００倍に拡大した厚さ１１０μｍのアルミニウム箔を用いた。このアルミニウム箔は、幅１０ｍｍのコの字状に打ち抜かれている。アルミニウム箔（弁作用金属１０）の両端部にヘキサフルオロプロピレンからなるフッ素系樹脂である絶縁物質６０を設けた後、このアルミニウム箔を５質量％のホウ酸アンモニウム水溶液中で電圧１０Ｖで陽極酸化し、洗浄及び乾燥して金属酸化皮膜からなる誘電体酸化皮膜２０を有するアルミニウム箔を得た。この箔を０．０５モル／リットルの硫酸水溶液中に浸漬し、静電容量を測定したところ約３８０μＦであった。
【００３１】
次に、ガラス製容器に濃度１０質量％のパラトルエンスルホン酸と５質量％のアニリンを含む水溶液を調製し、上記の誘電体酸化皮膜２０が形成されたアルミニウム箔を浸漬して取り出した。これを空気中、室温で３０分乾燥し、次に１０質量％のペルオキソ二硫酸アンモニウムと１０質量％のパラトルエンスルホン酸を含む水溶液に浸漬し、取り出してさらに２０分間空気中に保持し、アニリンの重合を行った。その後、水、メタノールで洗浄し、８０℃で乾燥した。この操作を４回繰り返したところ、誘電体酸化皮膜２０の表面が導電性高分子層３１によって被覆されたアルミニウム箔（弁作用金属１０）が得られた。この導電性高分子層３１は、パラトルエンスルホン酸をドーパントとするポリアニリンからなっている。もちろん、絶縁物質６０が設けられた部位には導電性高分子層３１が形成されないようにした。
【００３２】
このアルミニウム箔の導電性高分子層３１（ポリアニリン）の形成部分を取り巻くように、導電性カーボンペースト３２及び銀ペースト３３を塗布して導電性物質の層３０を完成し、さらに厚さ約１００μｍの銅箔からなる金属板４０を導電性物質の層３０に取り付け、金属板４０の両端を陰電極引き出し端子４１，４２とした。その後、アルミニウム箔（弁作用金属１０）両端部をテトラヒドロフランに浸漬し、マスク樹脂であるヘキサフルオロプロピレンからなる樹脂を溶解させ、超音波溶接機を用いてアルミニウム箔の両端に２つ（１対）の陽電極引き出し端子１１，１２を取り付けた。
【００３３】
得られたシールドストリップ線路型素子は、アルミニウム箔である弁作用金属１０を陽極、銅箔からなる金属板４０を陰極として容量を測定すると、測定周波数１２０Ｈｚで約３８０μＦであり、誘電体酸化皮膜２０の表面が充分にポリアニリンで被覆されていることがわかった。
【００３４】
このシールドストリップ線路型素子の両端に設けられた二組の電極引き出し端子１１，１２，４１，４２をネットワーク・アナライザに接続して電力透過特性Ｓ21を測定したところ、１００ｋＨｚから１００ＭＨｚまでの周波数範囲で−７０ｄＢ以下であり、１ＧＨｚでも−４０ｄＢ以下であって、高速デジタル回路の電源デカップリング素子としてこのシールドストリップ線路型素子は従来のコンデンサに比べてはるかに優れた特性を有することが分かった。
【００３５】
（実施例２）
図３に示すシールドストリップ線路型素子は、図１及び図２に示すシールドストリップ線路型素子と同様のものであるが、回路基板への表面実装に都合がよいように、陽電極引き出し端子１１，１２を折り曲げて、金属板４０の両端の陰電極引き出し端子４１，４２と陽電極引き出し端子１１，１２の先端とが同一平面内にあるようにしたものである。
【００３６】
（実施例３）
図４に示すシールドストリップ線路型素子は、図１及び図２に示すシールドストリップ線路型素子と同様のものであるが、図１及び図２に示すものが、弁作用金属１０であるアルミニウム箔がコの字状に屈曲している、すなわち直角部分を有するように打ち抜かれているのに対し、より丸みをおびた形状で湾曲してＵ字型にアルミニウム箔が打ち抜かれている点で相違する。
【００３７】
（実施例４）
図５に示すシールドストリップ線路型素子は、図４に示すシールドストリップ線路型素子と同様のものであるが、回路基板への表面実装に都合がよいように、陽電極引き出し端子１１，１２を折り曲げて、金属板４０の両端の陰電極引き出し端子４１，４２と陽電極引き出し端子１１，１２の先端とが同一平面内にあるようにしたものである。
【００３８】
（実施例５）
図６は、実施例５に係るシールドストリップ線路型素子を示す平面図であり、図７は、図６のＢ−Ｂ’線での断面図である。
【００３９】
このシールドストリップ線路型素子は、層構成としては上述した各実施例におけるものと同様であるが、形状において、長手方向の断面形状が皿状となるようにしたものである。すなわち、実施例１〜４に示すものでは、弁作用金属１０であるアルミニウム箔の箔面内方向に湾曲あるいは屈曲した形状にこのアルミニウム箔が打ち抜かれていたが、この実施例では、細長い短冊状のアルミニウム箔を弁作用金属１０として用い、アルミニウム箔の箔面に直交する方向に向かって立ち上がるように、アルミニウム箔の両端を同一方向に屈曲させたものである。そして、このような弁作用金属１０であるアルミニウム箔の両方の先端をそれぞれ陽電極引き出し端子１１，１２とし、弁作用金属１０の表面の誘電体酸化皮膜２０を覆うように導電性物質の層３０を形成して、短冊状の金属板４０を取り付けてある。金属板４０の両端を陰電極引き出し端子４１，４２としている。陽電極引き出し端子１１，１２の先端及び陰電極引き出し端子４１，４２の先端が同一平面上となるようにし、表面実装に都合がよいようにした。
【００４０】
（実施例６）
図１及び図２に示したシールドストリップ線路型素子を作成した。
【００４１】
まず、ガラス製容器に、濃度１０質量％のドデシルベンゼンスルホン酸第二鉄を含むメタノール溶液を調製し、この溶液に実施例１において誘電体酸化皮膜２０までが形成されたアルミニウム箔を浸漬して取り出した。これを空気中、室温で３０分乾燥し、次に５０質量％のピロールを含む水溶液に浸漬し、取り出してさらに３０分間空気中に保持し、ピロールの重合を行った。その後、水、メタノールで洗浄し、８０℃で乾燥した。この操作を４回繰り返したところ、誘電体酸化皮膜２０の表面が導電性高分子層３１によって被覆されたアルミニウム箔（弁作用金属１０）が得られた。この導電性高分子層３１は、ドデシルベンゼンスルホン酸をドーパントとするポリピロールからなる。
【００４２】
このアルミニウム箔の導電性高分子層３１（ポリピロール）の形成部分を取り巻くように、実施例１と同様の方法で導電性物質の層３０を形成し、銅箔からなる金属板４０を取り付け、その金属板４０の両端を陰電極引き出し端子４１，４２とした。その後、実施例１の方法でマスク樹脂を溶解させ、２つの陽電極引き出し端子１１，１２を取り付けた。
【００４３】
得られたシールドストリップ線路型素子は、アルミニウム箔からなる弁作用金属１０を陽極、銅箔からなる金属板４０を陰極として容量を測定すると、測定周波数１２０Ｈｚで約３８０μＦであり、誘電体酸化皮膜２０の表面が充分にポリピロールで被覆されていることがわかった。
【００４４】
このシールドストリップ線路型素子の両端に設けられた二組の電極引き出し端子１１，１２，４１，４２をネットワーク・アナライザに接続して電力透過特性Ｓ21を測定したところ、１００ｋＨｚから１００ＭＨｚまでの周波数範囲で−７０ｄＢ以下であり、１ＧＨｚでも−４０ｄＢ以下であって、高速デジタル回路の電源デカップリング素子としてこのシールドストリップ線路型素子は従来のコンデンサに比べてはるかに優れた特性を有することが分かった。
【００４５】
（実施例７）
図１及び図２に示したシールドストリップ線路型素子を作成した。
【００４６】
まず、ガラス製容器に、濃度５質量％のポリへキシルチオフェンのキシレン溶液を調製し、実施例１において誘電体酸化皮膜２０までが形成したアルミニウム箔のマスクされていない部分にこの溶液を滴下し、８０℃で乾燥した。その後、全体を塩酸水溶液に浸漬し、誘電体酸化皮膜２０の表面が導電性高分子層３１で被覆されるようにした。この導電性高分子層３１は、塩素イオンをドーパントとするポリへキシルチオフェンからなる。
【００４７】
このアルミニウム箔の導電性高分子層３１（ポリへキシルチオフェン）の形成部分を取り巻くように、実施例１と同様の方法で導電性物質の層３０を形成し、銅箔からなる金属板４０を取り付け、その金属板４０の両端を陰電極引き出し端子４１，４２とした。その後、実施例１の方法でマスク樹脂を溶解させ、２つの陽電極引き出し端子１１，１２を取り付けた。
【００４８】
得られたシールドストリップ線路型素子は、アルミニウム箔からなる弁作用金属１０を陽極、銅箔からなる金属板４０を陰極として容量を測定すると、測定周波数１２０Ｈｚで約３８０μＦであり、誘電体酸化皮膜２０の表面が充分にポリへキシルチオフェンで被覆されていることがわかった。
【００４９】
このシールドストリップ線路型素子の両端に設けられた二組の電極引き出し端子１１，１２，４１，４２をネットワーク・アナライザに接続して電力透過特性Ｓ21を測定したところ、１００ｋＨｚから１００ＭＨｚまでの周波数範囲で−６０ｄＢ以下であり、１ＧＨｚでも−４０ｄＢ以下であって、高速デジタル回路の電源デカップリング素子としてこのシールドストリップ線路型素子は従来のコンデンサに比べてはるかに優れた特性を有することが分かった。
【００５０】
（実施例８）
図１及び図２に示したシールドストリップ線路型素子を作成した。
【００５１】
まず、ガラス製容器に、濃度１０質量％のドデシルベンゼンスルホン酸第二鉄を含むエタノール溶液を調製し、この溶液に実施例１において誘電体酸化皮膜２０までが形成されたアルミニウム箔を浸漬して取り出した。これを空気中、室温で３０分乾燥し、次に５０質量％のエチレンジオキシチオフェンを含む水溶液に浸漬し、取り出してさらに３０分間空気中に保持し、エチレンジオキシチオフェンの重合を行った。その後、水、メタノールで洗浄し、８０℃で乾燥した。この操作を４回繰り返したところ、誘電体酸化皮膜２０の表面が導電性高分子層３１によって被覆されたアルミニウム箔（弁作用金属１０）が得られた。この導電性高分子層３１は、ドデシルベンゼンスルホン酸をドーパントとするポリエチレンジオキシチオフェンからなる。
【００５２】
このアルミニウム箔の導電性高分子層３１（ポリエチレンジオキシチオフェン）の形成部分を取り巻くように、実施例１と同様の方法で導電性物質の層３０を形成し、銅箔からなる金属板４０を取り付け、その金属板４０の両端を陰電極引き出し端子４１，４２とした。その後、実施例１の方法でマスク樹脂を溶解させ、２つの陽電極引き出し端子１１，１２を取り付けた。
【００５３】
得られたシールドストリップ線路型素子は、アルミニウム箔からなる弁作用金属１０を陽極、銅箔からなる金属板４０を陰極として容量を測定すると、測定周波数１２０Ｈｚで約３８０μＦであり、誘電体酸化皮膜２０の表面が充分にポリエチレンジオキシチオフェンで被覆されていることがわかった。
【００５４】
このシールドストリップ線路型素子の両端に設けられた二組の電極引き出し端子１１，１２，４１，４２をネットワーク・アナライザに接続して電力透過特性Ｓ21を測定したところ、１ＭＨｚから１００ＭＨｚまでの周波数範囲で−６０ｄＢ以下であり、１ＧＨｚでも−４０ｄＢ以下であって、高速デジタル回路の電源デカップリング素子としてこのシールドストリップ線路型素子は従来のコンデンサに比べてはるかに優れた特性を有することが分かった。
【００５５】
（実施例９）
図１及び図２に示したシールドストリップ線路型素子を作成した。
【００５６】
まず、ガラス製容器に、濃度３０質量％のドデシルベンゼンスルホン酸第二鉄のメタノール溶液を入れ、−５０℃に冷却した。次に、この溶液に６質量％となるようにピロールを滴下し、−５０℃に保ったまま攪拌して混合した。実施例１において誘電体酸化皮膜２０までが形成したアルミニウム箔のマスクされていない部分にこの溶液を滴下し、室温で６０分保った。その後、水、メタノールで洗浄し、８０℃で乾燥して、誘電体酸化皮膜２０の表面が導電性高分子層３１で被覆されたアルミニウム箔を得た。この導電性高分子層３１は、ドデシルベンゼンスルホン酸をドーパントとするポリピロールからなる。
【００５７】
このアルミニウム箔の導電性高分子層３１（ポリピロール）の形成部分を取り巻くように、実施例１と同様の方法で導電性物質の層３０を形成し、銅箔からなる金属板４０を取り付け、その金属板４０の両端を陰電極引き出し端子４１，４２とした。その後、実施例１の方法でマスク樹脂を溶解させ、２つの陽電極引き出し端子１１，１２を取り付けた。
【００５８】
得られたシールドストリップ線路型素子は、アルミニウム箔からなる弁作用金属１０を陽極、銅箔からなる金属板４０を陰極として容量を測定すると、測定周波数１２０Ｈｚで約３７５μＦであり、誘電体酸化皮膜２０の表面が充分にポリピロールで被覆されていることがわかった。
【００５９】
このシールドストリップ線路型素子の両端に設けられた二組の電極引き出し端子１１，１２，４１，４２をネットワーク・アナライザに接続して電力透過特性Ｓ21を測定したところ、１ＭＨｚから１００ＭＨｚまでの周波数範囲で−６０ｄＢ以下であり、高速デジタル回路の電源デカップリング素子としてこのシールドストリップ線路型素子は従来のコンデンサに比べてはるかに優れた特性を有することが分かった。
【００６０】
（実施例１０）
上述の図１及び図２に示したシールドストリップ線路型素子を製造する工程について、図８を用いて順に説明する。
【００６１】
まず、図８（ａ）に示すように、コの字状の金属箔である弁作用金属１０を用意し、図８（ｂ）に示すように、コの字状に屈曲した両方の端部の近傍に、絶縁物質６０を設ける。この絶縁物質６０は、後工程において溶液がはいあがることを防止する。次に、図８（ｃ）に示すように、弁作用金属１０の表面に誘電体酸化皮膜２０を形成する目的で、５質量％のホウ酸アンモニウム水溶液８０を入れた容器を用意するとともに直流電源７０を用意し、直流電源７０の陰極をホウ酸アンモニウム水溶液８０に、陽極７１を弁作用金属１０に接続し、直流電圧を印加して陽極化成を行う。その際、絶縁物資６０の位置から図示下側の部分の弁作用金属１０がホウ酸アンモニウム水溶液８０に浸漬されるようにする。その結果、図８（ｄ）に示すように、誘電体酸化皮膜２０が弁作用金属１０の表面に形成される。
【００６２】
次に、このように誘電体酸化皮膜２０が形成された弁作用金属１０を、図８（ｅ）に示すように、導電性物質を形成するための溶液９０に浸漬する。その結果、図８（ｆ）に示すように、誘電体酸化皮膜２０の表面に導電性物質の層３０が形成される。最後に、図８（ｇ）に示すように、金属板４０を導電性物質３０の表面に取り付けることによって、シールドストリップ線路型素子が完成する。
【００６３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明は、誘電体酸化皮膜を有する弁作用金属と、弁作用金属の周囲を取り巻くようにその誘電体酸化皮膜を介して配置された導電性物質の層と、弁作用金属の異なる位置に設けられた１対の電極引き出し端子と、導電性物質の層の異なる位置に設けられた１対の２つの電極引き出し端子とからシールドストリップ線路型素子を構成することにより、高速デジタル回路の電源デカップリング素子として従来のコンデンサに比べてはるかに優れたシールドストリップ線路型素子が得られる、という効果がある。また、細長い形状の弁作用金属の両端を一方向に屈曲あるいは湾曲させてコの字型やくの字型、Ｕ字型とすることにより、陽極化成用の溶液や導電性材料の層を形成するための溶液に浸漬するだけで簡便にシールドストリップ線路型素子を製造することが可能となるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態のシールドストリップ線路型素子の構成を示す断面図である。
【図２】図１に示すシールドストリップ線路型素子の斜視図である。
【図３】実施例２のシールドストリップ線路型素子の斜視図である。
【図４】実施例３のシールドストリップ線路型素子の斜視図である。
【図５】実施例４のシールドストリップ線路型素子の斜視図である。
【図６】実施例５のシールドストリップ線路型素子を示す平面図である。
【図７】図６のＢ−Ｂ’線での断面図である。
【図８】実施例１０でのシールドストリップ線路型素子の製造工程を示す図である。
【図９】従来の表面実装型フィルタの従来の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
１０ 弁作用金属
１１，１２ 陽電極引き出し端子
２０ 誘電体酸化皮膜
３０ 導電性物質の層
３１ 導電性高分子層
３２ 導電性カーボンペースト
３３ 銀ペースト
４０ 金属板
４１，４２ 陰電極引き出し端子
６０ 絶縁物質
７０ 直流電源
７１ 陽極
７２ 陰極
８０ ホウ酸アンモニウム水溶液
９０ 溶液
１１０ 第１誘電体シート
１１１ 第１内部導体
１１２ 第２内部導体
１１５ 蛇行導体
１２０ 第２誘電体シート
１２３，１２４ 電気的に絶縁される間隔
１２５ 接地導体
１３０ 第３誘電体シート
１５１ 第１信号用電極
１５２ 第２信号用電極
【発明の属する技術分野】
本発明は、回路基板や電子基板上に実装される線路型素子に関し、特に、主にノイズフィルタ用バイパス素子や電源デカップリング用素子として用いられる高速化、高周波化に適したシールドストリップ線路型素子と、その製造方法とに関する。
【０００２】
【従来の技術】
科学技術の進歩に伴なって、電子機器の小型化及び高性能化が求められている。これらは、例えばスイッチング電源やデジタル信号処理回路部品では、クロック周波数を高めることによって達成されるが、それに伴なって、回路、特に電源回路に流れる高周波電流が増大し、電磁輻射の増大や信号品質の低下が顕著となる。このため、電源デカップリング用の素子に対する性能の要求は、厳しくなる一方である。
【０００３】
これまで、高速デジタル回路の電源デカップリング用の素子として、金属薄膜を蒸着したセラミック材料を多層積層した構造のセラミックコンデンサや、タンタルやアルミニウムなどの弁作用金属の多孔質成形体を陽極としその酸化皮膜を誘電体として導電性高分子を固体電解質とする構造を有する固体電解コンデンサがなど開発されている。
【０００４】
固体電解コンデンサとしては、例えば、特公平４−５６４４５号（特開昭６０−３７１１４号）公報には、誘電体酸化皮膜上にポリピロールもしくはそのアルキル置換体を固体電解質として有する固体電解コンデンサが、また、特開平３−３５５１６号公報には、誘電体酸化皮膜上に固体電解質としてポリアニリンが形成された固体電解コンデンサおよびその製造方法が開示されている。これらのコンデンサでは、それ以前のものに比べて２桁以上導電率の高い導電性高分子を固体電解質に用いているので、等価直列抵抗が小さく、同じ容量のものでもそれ以前のものに比べて２桁以上の高周波領域まで効果を有するものとなった。しかしながら、これらのコンデンサであって１０ＭＨｚを越える高周波数領域ではインピーダンスが激増し、フィルタ用バイパス素子や電源デカップリング用素子として、最近の要求に応えることはできなくなっている。
【０００５】
一方、高周波化に対応するために、フィルタの構成も検討されている。図９は、従来の表面実装型フィルタの構成を示す断面図である。図９に示すように、従来の表面実装型フィルタは、第１誘電体シート１１０と第２誘電体シート１２０と第３誘電体シート１３０とを積層した構成を有し、第１誘電体シート１１０と第２誘電体１２０シートとの界面に、信号伝達に用いられる第１内部導体１１１、蛇行導体１１５及び第２内部導体１１２を配し、第２誘電体シート１２０と第３誘電体シート１３０との界面に、蛇行導体１１５に対向するように接地導体１２５を形成したものである。第１内部導体１１１の一端は第１信号用電極１５１に接続し、第２内部導体１１２の一端は第２信号用電極１５２に接続し、第１内部導体１１１及び第２内部導体１１２の双方の他端の間に蛇行電極１１５が接続されている。このように構成することにより、従来のインダクタンス素子とキャパシタンス素子を組み合わせたノイズフィルタより、高周波のノイズ吸収特性が優れたノイズフィルタを得ることができる。特開平６−５３０４６号公報には、セラミック誘電体シートではさまれた蛇行導体と接地導体からなる、上述したようなノイズフィルタが開示されている。
【０００６】
そしてこのような表面実装型フィルタでは、一方の電極、例えば第１信号電極用１５１から入力された電気信号が濾波され、その濾波された電気信号は他方（第２信号用電極１５２）に出力されることとなる。しかしながらこのような表面実装型フィルタは、容量と直列インダクタとの組み合わせにより動作周波数範囲が限定され、広範囲な周波数帯域にわたり十分なノイズ除去を行うことができなかった。
【０００７】
この課題を解決するために、既に本出願人は、特願２０００−２６１５２９において、固体電解コンデンサや電気二重層コンデンサを分布定数的に構成したフィルタを開示し、また、特願２００１−１３６９５５において、同軸構造で伝送線路型のコンポーネントを構成するフィルタを開示している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、導電性高分子を固体電解質とするコンデンサが開発され、高周波数領域まで使用可能なコンデンサとしてさまざまな用途に使われているが、これらのコンデンサでも１０ＭＨｚを越える高周波数領域ではインピーダンスが激増している。このため、デジタル回路で一般的な数百ＭＨｚのクロック周波数での動作においては、このようなコンデンサを用いる限り、信号発生回路で想定している特性、すなわち周波数にかかわらず電源インピーダンスが限りなくゼロであるという特性を実現できなくなっているという問題点があった。ノイズ除去の目的で表面実装型フィルタも開発されているが、限りなく低いインピーダンス値を実現するものではないため、コンデンサの代替としての使用には限界があり、また、特に１００ＭＨｚ以上の高周波数領域において、低インピーダンスを実現することが難しいという問題点があった。
【０００９】
本発明の目的は、以上の従来技術における課題に鑑みてなされたものであり、主にノイズフィルタのバイパス素子やデカップリング用素子として用いられる、高速化、高周波化に適したシールドストリップ線路型素子とその簡便な製造方法とを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明のシールドストリップ線路型素子は、誘電体酸化皮膜を有する弁作用金属と、弁作用金属の異なる位置に設けられた１対の第１の電極引き出し端子と、弁作用金属の周囲を取り巻くようにその誘電体酸化皮膜を介して配置された導電性物質の層と、を有する。そして、弁作用金属は、相互に対向する一対の端部が同一方向に向くように、屈曲もしくは湾曲する形状を有し、１対の端部に対応して１対の第１の電極引き出し端子が設けられている、あるいは、弁作用金属は、平板あるいは箔として形成され、相互に対向する１対の端部が平板あるいは箔の主面から同一方向に向かって立ち上がるような形状を有し、１対の端部に対応して１対の第１の電極引き出し端子が設けられている。
【００１１】
このように構成することにより、伝送線路構造の１つであるシールドストリップ線路となり、その結果、特性インピーダンスの周波数依存性が少なくなるため、広い周波数帯域にわたり、弁作用金属の一方からすなわち１対の第１の電極引き出し端子のうちの一方から入力された電気信号は、誘電体酸化皮膜の薄膜と導電性物質によって濾波されるので、高速化、高周波化に適した線路型素子が実現できる。
【００１２】
本発明のシールドストリップ線路型素子では、エッチング等によって拡面化した弁作用金属でもその誘電体酸化被膜に密着して導電率の高い導電性物質の層を形成することができるので、導電性物質の層が導電性高分子から構成されることが好ましい。このように構成することにより、高周波数領域まで使用可能なシールドストリップ線路型素子を容易に得ることができる。
【００１３】
また、本発明のシールドストリップ線路型素子を構成するにあたり、導電性高分子がポリピロール、ポリチオフェン、ポリアニリン、およびこれらの誘導体のいずれかであることが好ましい。このように構成することにより、環境安定性に優れ、１００℃以上まで安定導電性物質の層を形成することができ、従って安定性、耐久性に優れ、高周波数領域まで使用可能なシールドストリップ線路型素子を容易に得ることができる。
【００１４】
また、本発明のシールドストリップ線路型素子を構成するにあたり、弁作用金属がアルミニウム、タンタル、もしくはニオブであることが好ましい。このように構成することにより、誘電率が高く均一で安定な誘電体酸化皮膜を形成することができ、従って体積効率の優れた安定なシールドストリップ線路型素子を容易に得ることができる。
【００１５】
また、弁作用金属を、Ｕ字形やＶ字形、Ｌ字形に類する形状とすることで、誘電体酸化皮膜および導電性物質の層をディップイングによって簡便に形成する製造方法が可能となる。
【００１６】
本発明のシールドストリップ線路型素子の製造方法は、両端が同一方向に向くように屈曲もしくは湾曲する形状を有する弁作用金属を用い、弁作用金属の前記両端の近傍にそれぞれ絶縁物質を設け、弁作用金属のうち絶縁物質間の領域を化成用酸化剤に浸漬して化成により当該領域において誘電体酸化膜を弁作用金属の表面に形成し、ついで、弁作用金属のうち絶縁物質間の領域を重合浴槽に浸漬して誘電体酸化膜を上に導電性物質の層を形成し、導電性物質の層に金属板を取り付ける。
【００１７】
すなわち本発明のシールドストリップ線路型素子の製造方法では、弁作用金属をコの字型あるいはＵ字型などの形状とすることで、導電性物質の層を形成する過程でディップイングにより簡便に製造できることを特徴としている。弁作用金属の形状は、電極引き出し端子が溶液に浸漬されない方向になっていれば、特にその形状を限定するものではない。
【００１８】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施の一形態のシールドストリップ線路型素子の構成を示す断面図であり、図２は斜視図である。図１は図２のＡ−Ａ’線での断面に対応する。
【００１９】
このシールドストリップ線路型素子は、表面に誘電体酸化皮膜２０を有する細長い平板状の弁作用金属１０を備えるとともに、誘電体酸化皮膜２０を介して導電性物質からなる層３０によって弁作用金属１０を被覆するようにしたものである。ここで、図２に示すように、このシールドストリップ線路型素子は、長手方向の両端部分を同一方向に向けて屈曲した形状のコの字状となっている。導電性物質からなる層３０は、コの字状に屈曲した両方の先端部分を除いて、弁作用金属１０の全面を覆うように形成されている。また、コの字状に屈曲した一方の先端部分には、弁作用金属１０の一端と電気的に接続する陽電極引き出し端子１１が取り付けられ、同様に、コの字状に屈曲した他方の先端部分には、弁作用金属１０の他端と電気的に接続する陽電極引き出し端子１２が取り付けられている。陽電極引き出し端子１１，１２と導電性物質からなる層３０との間には、これら両者間を絶縁するための絶縁物質６０が設けられている。導電性物質からなる層３０及び絶縁物質６０によって、弁作用金属１０は封止されていることになる。さらに、シールドストリップ線路型素子のコの字型をした底面には、この底面と同じようにコの字型とされた金属板４０が取り付けられており、金属板４０のコの字状に屈曲した両先端部分には、それぞれ、陰電極引き出し端子４１，４２が取り付けられている。
【００２０】
ここで、導電性物質からなる層３０は、導電性である限り特にその材質等に限定されるものではなく、この層３０には、各種金属や、二酸化マンガンや酸化インジウム等の半導体、あるいはテトラシアノキノジメタンとテトラチアフルバレンとの電荷移動錯体などの有機導電体が用いられる。特に、この導電性物質からなる層３０には、ポリピロールやポリチオフェン、ポリエチレンジオキシチオフェン、ポリアニリン、ポリフェニレン、ポリフラン、ポリチアジル、ポリフェニレンビニレン、ポリアセチレン、ポリアズレン等の導電性高分子が好ましく、中でも安定性の観点からポリピロール、ポリチオフェン、ポリアニリン、及びこれらの誘導体が好ましい。本発明においてポリピロール、ポリチオフェン、ポリアニリンの誘導体とは、例えばこれらの化合物に各種置換基を付加したものや、他の高分子と共重合したものなどが挙げられる。本発明では、これらの導電性高分子は、通常、電子供与性もしくは電子吸引性の化合物からなるドーパントと組み合わせて用いられる。本発明では、導電性高分子に組み合わされるドーパントは特に限定されるものではなく、導電性高分子のドーパントとして従来公知のものが用いられる。このようなドーパントとしては、例えば、ヨウ素、塩素、過塩素酸アニオン等のハロゲン化合物や、芳香族スルホン酸化合物等のルイス酸として作用するもの、あるいは、リチウムやテトラエチルアンモニウムカチオンのようなルイス塩基として作用するものが挙げられる。
【００２１】
さらなる低インピーダンス化を実現するために、導電性物質の層３０を挟んで弁作用金属の一方の面あるいは両方の面に対向するようにして、銅、銀、金、アルミニウムその他の電気抵抗が小さい金属板を配置することもできる。図示した例では、金属板４０は、さらなる低インピーダンス化を実現するために設けられている。
【００２２】
本発明では、これらの導電性高分子の形成方法は特に限定されるものではない。導電性高分子層は、誘電体酸化皮膜が形成された弁作用金属の表面（すなわち誘電体酸化皮膜上）に、導電性高分子の溶液を展開して溶剤を蒸発させたり、あるいは導電性高分子を形成するモノマーやオリゴマーと重合触媒を導入して弁作用金属の表面で、直接、導電性高分子の重合を行ったり、導電性高分子の中間体からなる高分子の層を形成して導電性高分子に転換したりして、形成することができる。
【００２３】
本発明において、弁作用金属の異なる位置に設けられた２つ以上の陽電極引き出し端子は、誘電体酸化皮膜で覆われた弁作用金属に電気信号を入力するためのものであり、そのため、ある程度距離を離して配置しておくことが実用的である。本発明では、例えば弁作用金属を両側に突き出させて陽電極引き出し端子としたり、溶接や圧着によって取り付けたものを陽電極引き出し端子としたりすることもできる。
【００２４】
本発明において、弁作用金属の種類は特に限定されるものではなく、弁作用金属としては、タンタルやアルミニウム、ニオブ、チタン、ジルコニウム、ケイ素、マグネシウムなどの表面皮膜形成金属が使用でき、これらは圧延箔や微粉末焼結体などの形で用いられる。弁作用金属としては、特に、タンタル、アルミニウム及びニオブからなる群から選ばれた金属を用いることが好ましい。また、弁作用金属の表面の誘電体酸化皮膜の形成方法も特に限定されるものではなく、例えば、電解質溶液を用いて電解化成したり、適当な酸化剤を用いたりして形成することができ、あるいは空気酸化により形成された酸化膜をそのまま本発明における誘電体酸化皮膜として用いたりしてもよい。ただし、通常は、電解化成により誘電体酸化皮膜は形成される。
【００２５】
弁作用金属の形状も特に限定されるものではないが、特性インピーダンスの計算や加工上の観点から、平板形状（弁作用金属の長手方向に直交する断面形状が長方形）とすることが好ましいが、湾曲したり一部折り曲げたものなども使用できる。さらには、円柱形状あるいは円筒形状としてもよい。本発明では弁作用金属の表面を拡面化したものも使用できる。拡面化した弁作用金属としては、微紛焼結体を平板形状に加工したものや箔を電解液中で電解エッチングしたエッチング箔などが挙げられる。
【００２６】
本発明では、上述したように、導電性物質の層３０を導電性高分子から構成することが好ましいが、誘電体酸化皮膜２０と接する層は導電性高分子とし、さらにこの導電性高分子層の上に他の種類の導電性物質からなる層を形成するようにしてもよい。さらに、導電性物質の固体電解質と金属板はこれらをそのまま接触させたり、導電性カーボンペーストや銀ペーストを用いて接続させたりすることもできる。図示した例では、導電性物質の層３０として、誘電体酸化皮膜２０に接する導電性高分子層３１と、導電性高分子層３１上に設けられた導電性カーボンペースト３２と、導電性カーボンペースト３２の上に設けられた銀ペースト３３とからなる三重構造となっており、導電性カーボンペースト３２及び銀ペースト３３によって金属板４０が取り付けられるようになっている。
【００２７】
本発明のシールドストリップ線路型素子は、配線基板や電子回路基板にそのまま取り付けて用いたり、あるいはリード電極を引き出して樹脂や金属ケース等で封止して用いることもできる。
【００２８】
【実施例】
以下、本発明のシールドストリップ線路型素子及びその製造方法について、実施例に基づいてさらに詳しく説明する。なお、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【００２９】
（実施例１）
図１及び図２に示したシールドストリップ線路型素子を作成した。
【００３０】
本実施例においては、弁作用金属１０として、エッチングによって表面積を約２００倍に拡大した厚さ１１０μｍのアルミニウム箔を用いた。このアルミニウム箔は、幅１０ｍｍのコの字状に打ち抜かれている。アルミニウム箔（弁作用金属１０）の両端部にヘキサフルオロプロピレンからなるフッ素系樹脂である絶縁物質６０を設けた後、このアルミニウム箔を５質量％のホウ酸アンモニウム水溶液中で電圧１０Ｖで陽極酸化し、洗浄及び乾燥して金属酸化皮膜からなる誘電体酸化皮膜２０を有するアルミニウム箔を得た。この箔を０．０５モル／リットルの硫酸水溶液中に浸漬し、静電容量を測定したところ約３８０μＦであった。
【００３１】
次に、ガラス製容器に濃度１０質量％のパラトルエンスルホン酸と５質量％のアニリンを含む水溶液を調製し、上記の誘電体酸化皮膜２０が形成されたアルミニウム箔を浸漬して取り出した。これを空気中、室温で３０分乾燥し、次に１０質量％のペルオキソ二硫酸アンモニウムと１０質量％のパラトルエンスルホン酸を含む水溶液に浸漬し、取り出してさらに２０分間空気中に保持し、アニリンの重合を行った。その後、水、メタノールで洗浄し、８０℃で乾燥した。この操作を４回繰り返したところ、誘電体酸化皮膜２０の表面が導電性高分子層３１によって被覆されたアルミニウム箔（弁作用金属１０）が得られた。この導電性高分子層３１は、パラトルエンスルホン酸をドーパントとするポリアニリンからなっている。もちろん、絶縁物質６０が設けられた部位には導電性高分子層３１が形成されないようにした。
【００３２】
このアルミニウム箔の導電性高分子層３１（ポリアニリン）の形成部分を取り巻くように、導電性カーボンペースト３２及び銀ペースト３３を塗布して導電性物質の層３０を完成し、さらに厚さ約１００μｍの銅箔からなる金属板４０を導電性物質の層３０に取り付け、金属板４０の両端を陰電極引き出し端子４１，４２とした。その後、アルミニウム箔（弁作用金属１０）両端部をテトラヒドロフランに浸漬し、マスク樹脂であるヘキサフルオロプロピレンからなる樹脂を溶解させ、超音波溶接機を用いてアルミニウム箔の両端に２つ（１対）の陽電極引き出し端子１１，１２を取り付けた。
【００３３】
得られたシールドストリップ線路型素子は、アルミニウム箔である弁作用金属１０を陽極、銅箔からなる金属板４０を陰極として容量を測定すると、測定周波数１２０Ｈｚで約３８０μＦであり、誘電体酸化皮膜２０の表面が充分にポリアニリンで被覆されていることがわかった。
【００３４】
このシールドストリップ線路型素子の両端に設けられた二組の電極引き出し端子１１，１２，４１，４２をネットワーク・アナライザに接続して電力透過特性Ｓ21を測定したところ、１００ｋＨｚから１００ＭＨｚまでの周波数範囲で−７０ｄＢ以下であり、１ＧＨｚでも−４０ｄＢ以下であって、高速デジタル回路の電源デカップリング素子としてこのシールドストリップ線路型素子は従来のコンデンサに比べてはるかに優れた特性を有することが分かった。
【００３５】
（実施例２）
図３に示すシールドストリップ線路型素子は、図１及び図２に示すシールドストリップ線路型素子と同様のものであるが、回路基板への表面実装に都合がよいように、陽電極引き出し端子１１，１２を折り曲げて、金属板４０の両端の陰電極引き出し端子４１，４２と陽電極引き出し端子１１，１２の先端とが同一平面内にあるようにしたものである。
【００３６】
（実施例３）
図４に示すシールドストリップ線路型素子は、図１及び図２に示すシールドストリップ線路型素子と同様のものであるが、図１及び図２に示すものが、弁作用金属１０であるアルミニウム箔がコの字状に屈曲している、すなわち直角部分を有するように打ち抜かれているのに対し、より丸みをおびた形状で湾曲してＵ字型にアルミニウム箔が打ち抜かれている点で相違する。
【００３７】
（実施例４）
図５に示すシールドストリップ線路型素子は、図４に示すシールドストリップ線路型素子と同様のものであるが、回路基板への表面実装に都合がよいように、陽電極引き出し端子１１，１２を折り曲げて、金属板４０の両端の陰電極引き出し端子４１，４２と陽電極引き出し端子１１，１２の先端とが同一平面内にあるようにしたものである。
【００３８】
（実施例５）
図６は、実施例５に係るシールドストリップ線路型素子を示す平面図であり、図７は、図６のＢ−Ｂ’線での断面図である。
【００３９】
このシールドストリップ線路型素子は、層構成としては上述した各実施例におけるものと同様であるが、形状において、長手方向の断面形状が皿状となるようにしたものである。すなわち、実施例１〜４に示すものでは、弁作用金属１０であるアルミニウム箔の箔面内方向に湾曲あるいは屈曲した形状にこのアルミニウム箔が打ち抜かれていたが、この実施例では、細長い短冊状のアルミニウム箔を弁作用金属１０として用い、アルミニウム箔の箔面に直交する方向に向かって立ち上がるように、アルミニウム箔の両端を同一方向に屈曲させたものである。そして、このような弁作用金属１０であるアルミニウム箔の両方の先端をそれぞれ陽電極引き出し端子１１，１２とし、弁作用金属１０の表面の誘電体酸化皮膜２０を覆うように導電性物質の層３０を形成して、短冊状の金属板４０を取り付けてある。金属板４０の両端を陰電極引き出し端子４１，４２としている。陽電極引き出し端子１１，１２の先端及び陰電極引き出し端子４１，４２の先端が同一平面上となるようにし、表面実装に都合がよいようにした。
【００４０】
（実施例６）
図１及び図２に示したシールドストリップ線路型素子を作成した。
【００４１】
まず、ガラス製容器に、濃度１０質量％のドデシルベンゼンスルホン酸第二鉄を含むメタノール溶液を調製し、この溶液に実施例１において誘電体酸化皮膜２０までが形成されたアルミニウム箔を浸漬して取り出した。これを空気中、室温で３０分乾燥し、次に５０質量％のピロールを含む水溶液に浸漬し、取り出してさらに３０分間空気中に保持し、ピロールの重合を行った。その後、水、メタノールで洗浄し、８０℃で乾燥した。この操作を４回繰り返したところ、誘電体酸化皮膜２０の表面が導電性高分子層３１によって被覆されたアルミニウム箔（弁作用金属１０）が得られた。この導電性高分子層３１は、ドデシルベンゼンスルホン酸をドーパントとするポリピロールからなる。
【００４２】
このアルミニウム箔の導電性高分子層３１（ポリピロール）の形成部分を取り巻くように、実施例１と同様の方法で導電性物質の層３０を形成し、銅箔からなる金属板４０を取り付け、その金属板４０の両端を陰電極引き出し端子４１，４２とした。その後、実施例１の方法でマスク樹脂を溶解させ、２つの陽電極引き出し端子１１，１２を取り付けた。
【００４３】
得られたシールドストリップ線路型素子は、アルミニウム箔からなる弁作用金属１０を陽極、銅箔からなる金属板４０を陰極として容量を測定すると、測定周波数１２０Ｈｚで約３８０μＦであり、誘電体酸化皮膜２０の表面が充分にポリピロールで被覆されていることがわかった。
【００４４】
このシールドストリップ線路型素子の両端に設けられた二組の電極引き出し端子１１，１２，４１，４２をネットワーク・アナライザに接続して電力透過特性Ｓ21を測定したところ、１００ｋＨｚから１００ＭＨｚまでの周波数範囲で−７０ｄＢ以下であり、１ＧＨｚでも−４０ｄＢ以下であって、高速デジタル回路の電源デカップリング素子としてこのシールドストリップ線路型素子は従来のコンデンサに比べてはるかに優れた特性を有することが分かった。
【００４５】
（実施例７）
図１及び図２に示したシールドストリップ線路型素子を作成した。
【００４６】
まず、ガラス製容器に、濃度５質量％のポリへキシルチオフェンのキシレン溶液を調製し、実施例１において誘電体酸化皮膜２０までが形成したアルミニウム箔のマスクされていない部分にこの溶液を滴下し、８０℃で乾燥した。その後、全体を塩酸水溶液に浸漬し、誘電体酸化皮膜２０の表面が導電性高分子層３１で被覆されるようにした。この導電性高分子層３１は、塩素イオンをドーパントとするポリへキシルチオフェンからなる。
【００４７】
このアルミニウム箔の導電性高分子層３１（ポリへキシルチオフェン）の形成部分を取り巻くように、実施例１と同様の方法で導電性物質の層３０を形成し、銅箔からなる金属板４０を取り付け、その金属板４０の両端を陰電極引き出し端子４１，４２とした。その後、実施例１の方法でマスク樹脂を溶解させ、２つの陽電極引き出し端子１１，１２を取り付けた。
【００４８】
得られたシールドストリップ線路型素子は、アルミニウム箔からなる弁作用金属１０を陽極、銅箔からなる金属板４０を陰極として容量を測定すると、測定周波数１２０Ｈｚで約３８０μＦであり、誘電体酸化皮膜２０の表面が充分にポリへキシルチオフェンで被覆されていることがわかった。
【００４９】
このシールドストリップ線路型素子の両端に設けられた二組の電極引き出し端子１１，１２，４１，４２をネットワーク・アナライザに接続して電力透過特性Ｓ21を測定したところ、１００ｋＨｚから１００ＭＨｚまでの周波数範囲で−６０ｄＢ以下であり、１ＧＨｚでも−４０ｄＢ以下であって、高速デジタル回路の電源デカップリング素子としてこのシールドストリップ線路型素子は従来のコンデンサに比べてはるかに優れた特性を有することが分かった。
【００５０】
（実施例８）
図１及び図２に示したシールドストリップ線路型素子を作成した。
【００５１】
まず、ガラス製容器に、濃度１０質量％のドデシルベンゼンスルホン酸第二鉄を含むエタノール溶液を調製し、この溶液に実施例１において誘電体酸化皮膜２０までが形成されたアルミニウム箔を浸漬して取り出した。これを空気中、室温で３０分乾燥し、次に５０質量％のエチレンジオキシチオフェンを含む水溶液に浸漬し、取り出してさらに３０分間空気中に保持し、エチレンジオキシチオフェンの重合を行った。その後、水、メタノールで洗浄し、８０℃で乾燥した。この操作を４回繰り返したところ、誘電体酸化皮膜２０の表面が導電性高分子層３１によって被覆されたアルミニウム箔（弁作用金属１０）が得られた。この導電性高分子層３１は、ドデシルベンゼンスルホン酸をドーパントとするポリエチレンジオキシチオフェンからなる。
【００５２】
このアルミニウム箔の導電性高分子層３１（ポリエチレンジオキシチオフェン）の形成部分を取り巻くように、実施例１と同様の方法で導電性物質の層３０を形成し、銅箔からなる金属板４０を取り付け、その金属板４０の両端を陰電極引き出し端子４１，４２とした。その後、実施例１の方法でマスク樹脂を溶解させ、２つの陽電極引き出し端子１１，１２を取り付けた。
【００５３】
得られたシールドストリップ線路型素子は、アルミニウム箔からなる弁作用金属１０を陽極、銅箔からなる金属板４０を陰極として容量を測定すると、測定周波数１２０Ｈｚで約３８０μＦであり、誘電体酸化皮膜２０の表面が充分にポリエチレンジオキシチオフェンで被覆されていることがわかった。
【００５４】
このシールドストリップ線路型素子の両端に設けられた二組の電極引き出し端子１１，１２，４１，４２をネットワーク・アナライザに接続して電力透過特性Ｓ21を測定したところ、１ＭＨｚから１００ＭＨｚまでの周波数範囲で−６０ｄＢ以下であり、１ＧＨｚでも−４０ｄＢ以下であって、高速デジタル回路の電源デカップリング素子としてこのシールドストリップ線路型素子は従来のコンデンサに比べてはるかに優れた特性を有することが分かった。
【００５５】
（実施例９）
図１及び図２に示したシールドストリップ線路型素子を作成した。
【００５６】
まず、ガラス製容器に、濃度３０質量％のドデシルベンゼンスルホン酸第二鉄のメタノール溶液を入れ、−５０℃に冷却した。次に、この溶液に６質量％となるようにピロールを滴下し、−５０℃に保ったまま攪拌して混合した。実施例１において誘電体酸化皮膜２０までが形成したアルミニウム箔のマスクされていない部分にこの溶液を滴下し、室温で６０分保った。その後、水、メタノールで洗浄し、８０℃で乾燥して、誘電体酸化皮膜２０の表面が導電性高分子層３１で被覆されたアルミニウム箔を得た。この導電性高分子層３１は、ドデシルベンゼンスルホン酸をドーパントとするポリピロールからなる。
【００５７】
このアルミニウム箔の導電性高分子層３１（ポリピロール）の形成部分を取り巻くように、実施例１と同様の方法で導電性物質の層３０を形成し、銅箔からなる金属板４０を取り付け、その金属板４０の両端を陰電極引き出し端子４１，４２とした。その後、実施例１の方法でマスク樹脂を溶解させ、２つの陽電極引き出し端子１１，１２を取り付けた。
【００５８】
得られたシールドストリップ線路型素子は、アルミニウム箔からなる弁作用金属１０を陽極、銅箔からなる金属板４０を陰極として容量を測定すると、測定周波数１２０Ｈｚで約３７５μＦであり、誘電体酸化皮膜２０の表面が充分にポリピロールで被覆されていることがわかった。
【００５９】
このシールドストリップ線路型素子の両端に設けられた二組の電極引き出し端子１１，１２，４１，４２をネットワーク・アナライザに接続して電力透過特性Ｓ21を測定したところ、１ＭＨｚから１００ＭＨｚまでの周波数範囲で−６０ｄＢ以下であり、高速デジタル回路の電源デカップリング素子としてこのシールドストリップ線路型素子は従来のコンデンサに比べてはるかに優れた特性を有することが分かった。
【００６０】
（実施例１０）
上述の図１及び図２に示したシールドストリップ線路型素子を製造する工程について、図８を用いて順に説明する。
【００６１】
まず、図８（ａ）に示すように、コの字状の金属箔である弁作用金属１０を用意し、図８（ｂ）に示すように、コの字状に屈曲した両方の端部の近傍に、絶縁物質６０を設ける。この絶縁物質６０は、後工程において溶液がはいあがることを防止する。次に、図８（ｃ）に示すように、弁作用金属１０の表面に誘電体酸化皮膜２０を形成する目的で、５質量％のホウ酸アンモニウム水溶液８０を入れた容器を用意するとともに直流電源７０を用意し、直流電源７０の陰極をホウ酸アンモニウム水溶液８０に、陽極７１を弁作用金属１０に接続し、直流電圧を印加して陽極化成を行う。その際、絶縁物資６０の位置から図示下側の部分の弁作用金属１０がホウ酸アンモニウム水溶液８０に浸漬されるようにする。その結果、図８（ｄ）に示すように、誘電体酸化皮膜２０が弁作用金属１０の表面に形成される。
【００６２】
次に、このように誘電体酸化皮膜２０が形成された弁作用金属１０を、図８（ｅ）に示すように、導電性物質を形成するための溶液９０に浸漬する。その結果、図８（ｆ）に示すように、誘電体酸化皮膜２０の表面に導電性物質の層３０が形成される。最後に、図８（ｇ）に示すように、金属板４０を導電性物質３０の表面に取り付けることによって、シールドストリップ線路型素子が完成する。
【００６３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明は、誘電体酸化皮膜を有する弁作用金属と、弁作用金属の周囲を取り巻くようにその誘電体酸化皮膜を介して配置された導電性物質の層と、弁作用金属の異なる位置に設けられた１対の電極引き出し端子と、導電性物質の層の異なる位置に設けられた１対の２つの電極引き出し端子とからシールドストリップ線路型素子を構成することにより、高速デジタル回路の電源デカップリング素子として従来のコンデンサに比べてはるかに優れたシールドストリップ線路型素子が得られる、という効果がある。また、細長い形状の弁作用金属の両端を一方向に屈曲あるいは湾曲させてコの字型やくの字型、Ｕ字型とすることにより、陽極化成用の溶液や導電性材料の層を形成するための溶液に浸漬するだけで簡便にシールドストリップ線路型素子を製造することが可能となるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態のシールドストリップ線路型素子の構成を示す断面図である。
【図２】図１に示すシールドストリップ線路型素子の斜視図である。
【図３】実施例２のシールドストリップ線路型素子の斜視図である。
【図４】実施例３のシールドストリップ線路型素子の斜視図である。
【図５】実施例４のシールドストリップ線路型素子の斜視図である。
【図６】実施例５のシールドストリップ線路型素子を示す平面図である。
【図７】図６のＢ−Ｂ’線での断面図である。
【図８】実施例１０でのシールドストリップ線路型素子の製造工程を示す図である。
【図９】従来の表面実装型フィルタの従来の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
１０ 弁作用金属
１１，１２ 陽電極引き出し端子
２０ 誘電体酸化皮膜
３０ 導電性物質の層
３１ 導電性高分子層
３２ 導電性カーボンペースト
３３ 銀ペースト
４０ 金属板
４１，４２ 陰電極引き出し端子
６０ 絶縁物質
７０ 直流電源
７１ 陽極
７２ 陰極
８０ ホウ酸アンモニウム水溶液
９０ 溶液
１１０ 第１誘電体シート
１１１ 第１内部導体
１１２ 第２内部導体
１１５ 蛇行導体
１２０ 第２誘電体シート
１２３，１２４ 電気的に絶縁される間隔
１２５ 接地導体
１３０ 第３誘電体シート
１５１ 第１信号用電極
１５２ 第２信号用電極
Claims (11)
- 誘電体酸化皮膜を有する弁作用金属と、
前記弁作用金属の異なる位置に設けられた１対の第１の電極引き出し端子と、
前記弁作用金属の周囲を取り巻くようにその誘電体酸化皮膜を介して配置された導電性物質の層と、
を有し、
前記弁作用金属は、相互に対向する一対の端部が同一方向に向くように、屈曲もしくは湾曲する形状を有し、前記１対の端部に対応して前記１対の第１の電極引き出し端子が設けられている、シールドストリップ線路型素子。 - 前記弁作用金属は、平板あるいは箔として形成され、前記相互に対向する１対の端部が前記平板あるいは箔の面内で前記同一方向に向くように、屈曲もしくは湾曲する、請求項１に記載のシールドストリップ線路型素子。
- 誘電体酸化皮膜を有する弁作用金属と、
前記弁作用金属の異なる位置に設けられた１対の第１の電極引き出し端子と、
前記弁作用金属の周囲を取り巻くようにその誘電体酸化皮膜を介して配置された導電性物質の層と、
を有し、
前記弁作用金属は、平板あるいは箔として形成され、相互に対向する１対の端部が前記平板あるいは箔の主面から同一方向に向かって立ち上がるような形状を有し、前記１対の端部に対応して前記１対の第１の電極引き出し端子が設けられている、シールドストリップ線路型素子。 - 前記導電性物質の層が、導電性高分子の層を含む、請求項１乃至３のいずれか１項に記載のシールドストリップ線路型素子。
- 前記導電性高分子は、ポリピロール、ポリチオフェン及びポリアニリンからなる群から選ばれた１以上の化合物、あるいは前記化合物の誘導体である、請求項４に記載のシールドストリップ線路型素子。
- 前記導電性物質の層は、前記誘電体酸化皮膜側に設けられた前記導電性高分子の層と、前記導電性高分子の層上に形成された導電性ペースト層とを有する、請求項４または５に記載のシールドストリップ線路型素子。
- 前記導電性ペースト層に金属板が固着されている請求項６に記載のシールドストリップ線路型素子。
- 前記１対の第１の電極引き出し端子に対応して１対の第２の電極引き出し端子が前記金属板に設けられている、請求項７に記載のシールドストリップ線路型素子。
- 前記弁作用金属は、アルミニウム、タンタル及びニオブからなる群から選ばれた金属である、請求項１乃至８のいずれか１項に記載のシールドストリップ線路型素子。
- 前記弁作用金属は円筒もしくは円柱形状である請求項１乃至９のいずれか１項に記載のシールドストリップ線路型素子。
- 両端が同一方向に向くように屈曲もしくは湾曲する形状を有する弁作用金属を用い、
前記弁作用金属の前記両端の近傍にそれぞれ絶縁物質を設け、
前記弁作用金属のうち前記絶縁物質間の領域を化成用酸化剤に浸漬して化成により当該領域において誘電体酸化膜を前記弁作用金属の表面に形成し、
ついで、前記弁作用金属のうち前記絶縁物質間の領域を重合浴槽に浸漬して前記誘電体酸化膜を上に導電性物質の層を形成し、
前記導電性物質の層に金属板を取り付ける、
シールドストリップ線路型素子の製造方法。
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