JP3829806B2 - 積層基板、積層基板の製造方法、非可逆回路素子および通信装置 - Google Patents
積層基板、積層基板の製造方法、非可逆回路素子および通信装置 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、積層基板、積層基板の製造方法、非可逆回路素子および通信装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、サーキュレータやアイソレータなどの非可逆回路素子は、予め定められた特定方向にのみ電力を伝送し、逆方向には伝送しない特性を有している。この特性を利用して、例えばアイソレータは、自動車電話、携帯電話等の移動体通信機器の送信回路部に使用されている。
【０００３】
そして、この種の非可逆回路素子として、例えば、特許文献１記載のように、積層基板の表面に形成した整合用コンデンサのコンデンサ電極をトリミングして所望の電気特性を得るものが知られている。この非可逆回路素子は、整合用コンデンサと中心電極を接続した後に整合用コンデンサをトリミングする。従って、コンデンサ電極が中心電極によって覆われているため、トリミング可能なコンデンサ電極面積が減少し、電気特性の調整幅が小さくなる。特に近年、移動体通信機器に用いられる非可逆回路素子は小型化が進み、整合用コンデンサの電極面積自体も小さくなっているので、トリミング可能面積が小さくなるのは非常に問題である。さらに、組立後に電気特性の調整をするため、トリミング調整を失敗したものは積層基板だけでなく、フェライトや中心電極などの他の部品も無駄となるので、コストアップになる。
【０００４】
そこで、この問題を解消するため、図１９に示す整合用コンデンサＣ１〜Ｃ３を設けた積層基板３３０と、この積層基板３３０上に実装される中心電極を設けたフェライトと、永久磁石と、これらの部品を覆う金属ケースとで構成された非可逆回路素子（アイソレータ）が提案されている。この非可逆回路素子は、整合用コンデンサＣ１〜Ｃ３と中心電極を接続する前に整合用コンデンサＣ１〜Ｃ３をトリミングする。
【０００５】
すなわち、積層基板３３０は、図２０に示すように、ホット側コンデンサ電極３７１ａ〜３７３ａやグランド用接続電極３３１や回路用電極３１７や抵抗体３７５やビアホール３１８を表面に設けた誘電体シート３４２と、ホット側コンデンサ電極３７１ｂ〜３７３ｂを表面に設けた誘電体シート３４４と、グランド電極３７４をそれぞれ表面に設けた誘電体シート３４３，３４５などにて構成されている。また、誘電体シート３４５の裏面にも金属ケースとはんだ付けするためのグランド電極が形成されている。そして、この積層基板３３０は、単体の状態で、表面に設けたコンデンサ電極３７１ａ，３７２ａ，３７３ａにトリミング溝３８０を形成することにより、コンデンサ電極３７１ａ〜３７３ａを分断するようなトリミングが行なわれる。従って、特許文献１記載の非可逆回路素子が有する問題を解消することができる。
【０００６】
【特許文献１】
特開平９−２８９４０２号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図１９に示す積層基板３３０を備えた非可逆回路素子は、トリミング用コンデンサ電極３７１ａ〜３７３ａをトリミングした後に、これらトリミング用コンデンサ電極３７１ａ〜３７３ａにそれぞれ中心電極をはんだペーストや導電ペーストなどの接続材料を用いて電気的に接続する。従って、トリミング溝３８０の一部がこれら接続材料によって埋まり、分断されたトリミング用コンデンサ電極３７１ａ〜３７３ａが再び接続されるという問題がある。特に、レーザでトリミング用コンデンサ電極３７１ａ〜３７３ａを分断するようなトリミングをした場合、トリミング溝３８０の溝幅は１０μｍ〜１００μｍと狭く、ショートする可能性が高い。分断された不要な部分の電極を全て削除してショートを防止することもできるが、この場合、トリミング時間が長くなる。
【０００８】
また、ホット側コンデンサ電極３７１ａ〜３７３ａとグランド用接続電極３３１が近接しており、トリミング溝３８０以外のところでもショートする可能性が高い。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、高性能で信頼性が高くかつ小型の積層基板、積層基板の製造方法、非可逆回路素子および通信装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段および作用】
前記目的を達成するため、本発明に係る積層基板は、
（ａ）複数の誘電体層を積み重ねて構成した積層体と、
（ｂ）前記積層体の表面に設けられた、非可逆回路素子の中心電極に電気的に接続するための中心電極用接続電極と、
（ｃ）前記積層体の内部に設けられた複数のコンデンサ電極とを備え、
（ｄ）前記複数のコンデンサ電極が前記誘電体層を間に介して対向することによりコンデンサを形成し、該コンデンサが前記中心電極用接続電極に電気的に接続し、前記複数のコンデンサ電極のうち少なくとも一つのコンデンサ電極がトリミングされていること、
を特徴とする。積層体には終端抵抗が内蔵され、その終端抵抗はトリミングされていてもよい。
【００１１】
また、本発明に係る積層基板の製造方法は、
（ｅ）複数の誘電体層と複数のコンデンサ電極と非可逆回路素子の中心電極に電気的に接続するための中心電極用接続電極とを積み重ねて、前記中心電極用接続電極を表面に設けるとともに前記複数のコンデンサ電極を内部に設けた積層体を構成する工程と、
（ｆ）前記複数のコンデンサ電極のうち少なくとも一つのコンデンサ電極を、表層の誘電体とともにトリミングする工程と、
を備えたことを特徴とする。トリミングは、例えばレーザで行なわれる。
【００１２】
以上の構成により、トリミングされるコンデンサ電極を積層体の内部に設けたため、トリミング可能なコンデンサ電極面積が大きくなり、静電容量調整範囲が広がる。さらに、積層基板の表面には、非可逆回路素子の中心電極に電気的に接続するため中心電極用接続電極などの必要最低限の電極しか形成されておらず、はんだ等の導電材料が拡がらない構造になっている。従って、トリミング溝にはんだ等の導電材料が流れ込んで、分断されたトリミング用コンデンサ電極が再び接続されるという不具合を防止できる。
【００１３】
また、トリミングされているコンデンサ電極が、複数のコンデンサ電極のうち最も外側の層に位置するコンデンサ電極であることが好ましい。これにより、トリミング時に削除する誘電体層の厚みを最小限にできる。このとき、トリミングされているコンデンサ電極は、コンデンサのホット側コンデンサ電極であってもよい。さらに、トリミングされるコンデンサ電極を矩形にすることにより、電極幅を一定にし、静電容量の調整を容易にしてもよい。
【００１４】
また、積層体の積み重ね方向において、トリミングされるコンデンサ電極を、中心電極用接続電極にのみ重なるようにすることにより、トリミングの妨げとなる電極がトリミングされるコンデンサ電極とできるだけ重ならないようにすることができる。
【００１５】
さらに、コンデンサが入力側整合用コンデンサ、出力側整合用コンデンサおよび終端抵抗側整合用コンデンサであり、終端抵抗側整合用コンデンサのホット側コンデンサ電極が積層体の終端抵抗側に配置され、入力側整合用コンデンサのホット側コンデンサ電極が積層体の入力側に配置され、出力側整合用コンデンサのホット側コンデンサ電極が積層体の出力側に配設されていることを特徴とする。以上の構成により、トリミングの調整が容易で、かつ、基板面積を有効利用したコンデンサが得られる。
【００１６】
また、画像処理による位置補正のための認識マークを、トリミングを行う側の積層基板表面に設けたり、トリミングされるコンデンサ電極と同じ層に設けたりすることにより、トリミング時の積層基板の位置補正が可能になる。従って、トリミングが正確に行われ、コンデンサの静電容量のばらつきが小さくなる。このとき、認識マークは少なくとも対角の２箇所に設けられていることが好ましい。また、認識マークの大きさは１箇所当たり１ｍｍ２以下であることが好ましい。
【００１７】
また、本発明に係る非可逆回路素子や通信装置は、上述の積層基板を備えることにより、性能や信頼性が向上する。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係る積層基板、積層基板の製造方法、非可逆回路素子および通信装置の実施の形態について添付の図面を参照して説明する。
【００１９】
［第１実施形態、図１〜図７］
本発明に係る非可逆回路素子の一実施形態の分解斜視図を図１に示す。該非可逆回路素子１は、集中定数型アイソレータである。図１に示すように、集中定数型アイソレータ１は、概略、金属製上側ケース４と金属製下側ケース８とからなる金属ケースと、永久磁石９と、フェライト２０と中心電極２１〜２３とからなる中心電極組立体１３と、積層基板３０を備えている。
【００２０】
金属製上側ケース４は略箱形状であり、上部４ａおよび四つの側部４ｂからなる。金属製下側ケース８は、左右の側部８ｂと底部８ａからなる。金属製上側ケース４および金属製下側ケース８は磁気回路を形成するため、例えば、軟鉄などの強磁性体からなる材料で形成され、その表面にＡｇやＣｕがめっきされる。
【００２１】
中心電極組立体１３は、矩形状のマイクロ波フェライト２０の上面に三つの中心電極２１〜２３を、絶縁層（図示せず）を介在させて略１２０度ごとに交差するように配置している。本第１実施形態では、中心電極２１〜２３は二つのラインで構成した。中心電極２１〜２３は銅箔を用いてフェライト２０に巻きつけてもよいし、フェライト２０上あるいは内部に銀ペーストを印刷して形成してもよい。ただし、印刷した方が中心電極２１〜２３の位置精度が高いので、積層基板３０との接続が安定する。特に、今回のように微小な中心電極用接続電極Ｐ１〜Ｐ３（後述）で接続する場合には、中心電極２１〜２３を印刷形成した方が信頼性、作業性が良い。
【００２２】
積層基板３０は、図２に示すように、中心電極用接続電極Ｐ１〜Ｐ３やグランド用接続電極３１やビアホール１８を設けた誘電体シート４１と、ホット側コンデンサ電極７１ａ〜７３ａや回路用電極１７や抵抗体７５などを表面に設けた誘電体シート４２と、ホット側コンデンサ電極７１ｂ〜７３ｂを表面に設けた誘電体シート４４と、グランド電極７４をそれぞれ表面に設けた誘電体シート４３，４５などにて構成されている。また、誘電体シート４５の裏面にも下側ケース８とはんだ付けするためのグランド電極が形成されている。
【００２３】
電極Ｐ１〜Ｐ３，１７，３１，７１ａ〜７３ａ，７１ｂ〜７３ｂ，７４は、パターン印刷等の方法により誘電体シート４１〜４５に形成されている。電極Ｐ１〜Ｐ３等の材料としては、抵抗率が低く、誘電体シート４１〜４５と同時焼成可能なＡｇ，Ｃｕ，Ａｇ−Ｐｄなどが用いられる。この電極Ｐ１〜Ｐ３等の表面には、Ｎｉめっきを下地としてＡｕめっきが施されている。Ｎｉめっきは、電極Ｐ１〜Ｐ３等のＡｇとＡｕめっきの固着強度を強くする。Ａｕめっきは、はんだ濡れ性を良くするとともに、導電率が高いのでアイソレータ１を低損失にできる。
【００２４】
電極Ｐ１〜Ｐ３等の厚みは２μｍ〜２０μｍ程度である。誘電体シート４１〜４５の材料は、Ａｌ2Ｏ3を主成分とし、ＳｉＯ2、ＳｒＯ、ＣａＯ、ＰｂＯ、Ｎａ2Ｏ、Ｋ2Ｏ、ＭｇＯ，ＢａＯ，ＣｅＯ２，Ｂ２Ｏ３のうちの１種類あるいは複数種類を副成分として含む低温焼結誘電体材料である。誘電体シート４１〜４５のシート厚みは１０μｍ〜２００μｍ程度である。
【００２５】
抵抗体７５は、パターン印刷等の方法により誘電体シート４２の表面に形成されている。抵抗体７５の材料としては、サーメット、カーボン、ルテニウムなどが使用される。抵抗体７５は単独で終端抵抗Ｒを構成する。
【００２６】
ビアホール１８は、誘電体シート４１〜４３にレーザ加工やパンチング加工などにより、予めビアホール用孔を形成した後、そのビアホール用孔に導電ペーストを充填することにより形成される。
【００２７】
コンデンサ電極７１ａ，７１ｂ、７２ａ，７２ｂ、７３ａ，７３ｂはそれぞれ、誘電体シート４２〜４４を間に挟んでグランド電極７４に対向して整合用コンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３を構成する。これら整合用コンデンサＣ１〜Ｃ３や終端抵抗Ｒは、電極Ｐ１〜Ｐ３，１７，３１やビアホール１８とともに、積層基板３０の内部に電気回路を構成する。
【００２８】
以上の誘電体シート４１〜４５は積層され、さらに、予め表面に電極が形成されていないダミー用誘電体シート４７が複数枚その下に積層された後、一体的に焼成され、図１に示すような積層基板３０とされる。積層基板３０の両端部には、それぞれ入力端子電極１４、出力端子電極１５およびグランド端子電極１６が設けられる。入力端子電極１４はコンデンサ電極７１ａ，７１ｂに電気的に接続され、出力端子電極１５はコンデンサ電極７２ａ，７２ｂに電気的に接続されている。グランド端子電極１６はそれぞれ、回路用電極１７やグランド電極７４に電気的に接続されている。これらの端子電極１４〜１６は、Ａｇ，Ａｇ−Ｐｄ，Ｃｕ等の導電ペーストを塗布後、焼付けたり、乾式めっきしたりすることによって形成される。また、各シートの側面にビアホールを形成することにより電極１４〜１６としてもよい。
【００２９】
なお、この積層基板３０は通常マザーボード状態で作成され（図５、図６参照）、このマザーボード１００に所定のピッチで形成されたハーフカット溝１０１に沿って折ることにより、マザーボード１００から所望のサイズの積層基板３０を得る。あるいは、マザーボード１００をダイサーやレーザなどで切断することにより、マザーボード１００から所望のサイズの積層基板３０を切り出してもよい。
【００３０】
こうして得られた積層基板３０は、内部に整合用コンデンサＣ１〜Ｃ３および終端抵抗Ｒを有している。整合用コンデンサＣ１〜Ｃ３のトリミングは、整合用コンデンサＣ１〜Ｃ３と中心電極２１〜２３を接続する前に行なわれる。
【００３１】
つまり、積層基板３０は、単体の状態で、内部（２層目）のコンデンサ電極７１ａ，７２ａ，７３ａを表層の誘電体とともにトリミング（削除）される。トリミングには、例えば、切削機やＹＡＧの基本波、２倍波、３倍波のレーザが用いられる。レーザを用いれば、早くかつ精度の良い加工が得られる。なお、トリミングは、マザーボード状態の積層基板３０に対して効率良く行ってもよい。
【００３２】
トリミング可能なコンデンサ電極領域は、図３において斜線で表示しているように、トリミング用コンデンサ電極７１ａ，７２ａ，７３ａのうち、中心電極用接続電極Ｐ１〜Ｐ３の部分と、中心電極用接続電極Ｐ１〜Ｐ３と端子電極１４〜１６を繋ぐ部分とを除いた残りの部分である。トリミング用コンデンサ電極７１ａ〜７３ａを積層基板３０の内部に設けているため、トリミング可能なコンデンサ電極領域が大きくなり、静電容量調整範囲が拡がり、積層基板３０の良品率を向上することができる。
【００３３】
さらに、積層基板３０の表面には、必要最低限の接続電極Ｐ１〜Ｐ３，３１しか形成されておらず、はんだ等の導電材料が拡がらない構造になっている。従って、トリミング溝８０（図４参照）に導電材料が流れ込んで、分断されたトリミング用コンデンサ電極が再び接続されるという不具合を防止できる。そして、接続電極Ｐ１〜Ｐ３，３１相互間の距離を長くできるので、中心電極組立体１３のサイズを大きくできる。従って、中心電極２１〜２３が形成するインダクタンスが大きくなるため、アイソレータ１の通過帯域幅を広くでき、電気特性を向上させることができる。
【００３４】
また、コンデンサ電極７１ａ〜７３ｂのうち最も外側の層に位置するコンデンサ電極７１ａ〜７３ａをトリミング用コンデンサ電極としているので、トリミング時に除去する誘電体層の厚みを最小限にできる。さらに、トリミングの障害となる電極が少なくなるので（本第１実施形態の場合は接続電極Ｐ１〜Ｐ３，３１のみ）、トリミング可能なコンデンサ電極領域が広くなり、静電容量調整範囲を広くできる。
【００３５】
さらに、トリミング用コンデンサ電極７１ａ〜７３ａを矩形にすることにより、電極幅を一定にしているので、トリミング溝８０の位置と得られる静電容量の値との間に略比例関係が成立し、静電容量の調整作業が容易になる。
【００３６】
また、トリミング用コンデンサ電極７１ａ〜７３ａは、誘電体シート４１〜４５の積み重ね方向において、中心電極用接続電極Ｐ１〜Ｐ３にのみ重なっている。これにより、トリミングの妨げとなる他の電極が、トリミング用コンデンサ電極７１ａ〜７３ａと重ならないようにすることができる。また、トリミング用コンデンサ電極７１ａ〜７３ａがグランド用接続電極３１と重なると、その部分で静電容量を形成するので、トリミング精度が悪くなるという不具合もある。
【００３７】
さらに、図４において積層基板３０は、下側に整合用コンデンサＣ３のホット側コンデンサ電極７３ａ，７３ｂを設け、左上側に整合用コンデンサＣ１のホット側コンデンサ電極７１ａ，７１ｂを設け、右上側に整合用コンデンサＣ２のホット側コンデンサ電極７２ａ，７２ｂを設けている。言い換えると、終端抵抗側整合用コンデンサＣ３のホット側コンデンサ電極７３ａ，７３ｂは、積層基板３０の終端抵抗Ｒが配置されている側に配置され、入力側整合用コンデンサＣ１のホット側コンデンサ電極７１ａ，７１ｂは、積層基板３０の入力側に配置され、出力側整合用コンデンサＣ２のホット側コンデンサ電極７２ａ，７２ｂは、積層基板３０の出力側に配置されることになる。これにより、トリミングの調整が容易で、かつ、積層基板３０の面積を有効利用した整合用コンデンサＣ１〜Ｃ３を得ることができる。
【００３８】
また、一般に、移動体通信機器に使用されるアイソレータは、入出力側整合用コンデンサＣ１，Ｃ２の静電容量と比較して、抵抗側整合用コンデンサＣ３の静電容量が大きくなることが多い。従って、抵抗側整合用コンデンサＣ３の静電容量を確保するため、整合用コンデンサＣ３のホット側コンデンサ電極７３ａ，７３ｂの面積が、整合用コンデンサＣ１〜Ｃ３のトータルのホット側コンデンサ電極の面積の１／３以上になるように設定する必要がある。
【００３９】
また、積層基板３０には終端抵抗Ｒも内蔵されており、整合用コンデンサＣ１〜Ｃ３と同様に終端抵抗Ｒも、表層の誘電体とともにトリミングすることにより、抵抗値を調整することができる。抵抗体７５は１箇所でも幅が細くなると抵抗値が上がるので、幅方向の途中まで削る。終端抵抗Ｒは積層基板３０に内蔵されているため、電極Ｐ１〜Ｐ３等の表面にＮｉめっきやＡｕめっきを施す際に、抵抗体７５の表面にＮｉめっき等が施される心配がなく、終端抵抗Ｒの抵抗値が下がることはない。図４に示すように、本第１実施形態では、トリミング用コンデンサ電極７１ａ〜７３ａをそれぞれ分断する３本のトリミング溝８０と、抵抗体７５に切れ込みを入れる１本のトリミング溝８１とを積層基板３０に形成している。
【００４０】
以上の構成部品は以下のようにして組み立てられる。すなわち、図１に示すように、永久磁石９は金属製上側ケース４の天井に接着剤によって固定される。積層基板３０上には、中心電極組立体１３が、中心電極組立体１３の中心電極２１〜２３の各々の一端が積層基板３０の表面に形成された中心電極用接続電極Ｐ１〜Ｐ３にはんだ付けされ、かつ、中心電極２１〜２３の各々の他端がグランド用接続電極３１にはんだ付けされることにより、実装される。接続電極Ｐ１〜Ｐ３，３１は狭面積であるため、はんだ溶融時のセルフアライメント効果により、中心電極組立体１３を位置決めすることができる。
【００４１】
また、中心電極２１〜２３の両端部は、フェライト２０の底面に必要最低限の延在部しか有していないので、積層基板３０の上面のトリミング溝８０，８１を中心電極２１〜２３が横断しない。従って、フェライト２０の底面の中心電極２１〜２３を介して、はんだがトリミング溝８０，８１に流れ込むことが防止され、信頼性の優れたものとなる。なお、中心電極２１〜２３と接続電極Ｐ１〜Ｐ３，３１とのはんだ付けは、マザーボード状態の積層基板３０に対して効率良く行なってもよい。
【００４２】
積層基板３０は金属製下側ケース８の底部８ａ上に載置され、シート４７の裏面に設けた電極がはんだによって底部８ａと接続固定されることにより、グランド端子電極１６が底部８ａに電気的に接続される。これにより、アースを十分にとることができるので、アイソレータ１の電気特性を向上させることができる。
【００４３】
そして、金属製下側ケース８の側部８ｂと金属製上側ケース４の側部４ｂをはんだ等で接合することにより金属ケースとなり、ヨークとしても機能する。つまり、この金属ケースは、永久磁石９と中心電極組立体１３と積層基板３０を囲む磁路を形成する。また、永久磁石９はフェライト２０に直流磁界を印加する。
【００４４】
図７はアイソレータ１の電気等価回路図である。整合用コンデンサＣ３と終端抵抗Ｒは、中心電極用接続電極Ｐ３とグランド端子電極１６の間に並列接続されている。
【００４５】
［第２実施形態、図８および図９］
図８は、積層基板の別の実施形態を示す分解斜視図である。この積層基板３０Ａは、トリミング用コンデンサ電極７１ａ〜７３ａを端子１４〜１６に接続する際、ビアホール１８やコンデンサ電極７１ｂ〜７３ｂや抵抗体７５や回路用電極１７を介して接続している。
【００４６】
この積層基板３０Ａのトリミング可能なコンデンサ電極領域は、図９において斜線で表示しているように、トリミング用コンデンサ電極７１ａ，７２ａ，７３ａのうち、中心電極用接続電極Ｐ１〜Ｐ３の部分を除いた残りの部分である。従って、前記第１実施形態の積層基板３０と同様の作用効果を奏するとともに、積層基板３０よりトリミング可能なコンデンサ電極領域が大きくなり、静電容量調整範囲が広がり、更に良品率が向上する。
【００４７】
［第３実施形態、図１０および図１１］
図１０は積層基板のさらに別の実施形態を示す分解斜視図である。この積層基板３０Ｂは、トリミング用電極を誘電体シート４２上に形成したグランド電極（コールド側コンデンサ電極）７４としたものである。この積層基板３０Ｂのトリミング可能なコンデンサ電極領域は、グランド電極７４のうち、図１１において斜線で表示している接続電極Ｐ１〜Ｐ３，３１を除いた、残りの部分である。図１１に示すように、グランド電極７４に形成されるトリミング溝８０は複雑な形状となる。
【００４８】
なお、図１０においては図示されていないが、積層基板３０Ｂの最下層には図２に示したシート４７が積層されている。
【００４９】
［第４実施形態、図１２および図１３］
図１２は積層基板のさらに別の実施形態を示す分解斜視図である。この積層基板３０Ｃは、表面に形成されたグランド用接続電極３１が一つのものである。一方、この積層基板３０Ｃに実装される中心電極組立体１３のフェライト２０の底面には、図１３に示すように、各中心電極２１〜２３のグランド側が中央部Ｇで連結している。この中心電極組立体１３は中心電極２１〜２３を長くできるため、中心電極２１〜２３のインダクタンスを大きくできる。従って、アイソレーションや挿入損失などの特性を広帯域にできる。また、積層基板３０Ｃに形成するビアホール１８の数を削減することができ、製造コストを低減することができる。
【００５０】
［第５実施形態、図１４〜図１６］
図１４は積層基板のさらに別の実施形態を示す斜視図である。この積層基板３０Ｄは、前記第１実施形態の積層基板３０において、画像処理による位置補正のための認識マーク１２０を、トリミングを行う側の表面に設けたものである。本第５実施形態では、認識マーク１２０を積層基板３０Ｄの対角に２箇所設けることにより、位置補正の精度を高くしている。
【００５１】
また、認識マーク１２０の大きさは１箇所当たり１ｍｍ2以下に設定するのが好ましい。アイソレータのサイズは小さく、積層基板３０Ｄの中に認識マーク１２０を設けることができるスペースは限られたものとなる。認識マーク１２０の大きさを１ｍｍ2以下にすることで、接続電極Ｐ１〜Ｐ３，３１に重ならないようにすることができる。アイソレータのサイズが４ｍｍ角のときには、例えば認識マーク１２０はφ０．４ｍｍの円（面積：０．１２６ｍｍ2）とされる。
【００５２】
積層基板３０Ｄをトリミングする際には、図１５に示すように、レーザトリミング装置のテーブル１４０上にセットされた積層基板３０Ｄの２箇所の認識マーク１２０をＣＣＤカメラなどで撮像し、その位置を確認する。次に、周知の画像処理法によって、ＣＣＤカメラで確認した認識マーク１２０の位置データに基づいて、積層基板３０Ｄの位置補正を行う。すなわち、図１６に示すように、積層基板３０Ｄが載っているテーブル１４０を、Ｘ方向もしくはＹ方向へ平行移動させたり、回転移動させたりしながら、レーザトリミングの加工基準点１３０の位置へ微小移動させる。
【００５３】
位置補正が終了すると、トリミング用コンデンサ電極７１ａ〜７３ａのトリミングが開始される。位置補正により、積層基板３０Ｄの位置のばらつきが小さいため、トリミング後のコンデンサＣ１〜Ｃ３の静電容量のばらつきを小さくできる。従って、中心周波数のばらつきが小さい、高性能なアイソレータを提供することができる。
【００５４】
このように、積層基板３０Ｄのトリミング面に認識マーク１２０を設けることで、位置合わせの自動化が可能となる。これにより、トリミング時における位置合わせの時間が短くなり、製造コストを低減できる。
【００５５】
［第６実施形態、図１７］
図１７は積層基板のさらに別の実施形態を示す分解斜視図である。この積層基板３０Ｅは、前記第１実施形態の積層基板３０において、画像処理による位置補正のための認識マーク１５０を、トリミング用コンデンサ電極７１ａ〜７３ａと同じ層に設けたものである。
【００５６】
前記第５実施形態では、認識マーク１２０が設けられている層とコンデンサ電極７１ａ〜７３ａが設けられている層が異なっているため、層間位置ずれが発生し、認識マーク１２０とコンデンサ電極７１ａ〜７３ａの相対的な位置ずれが発生することがある。このような状態でレーザトリミングをすると、位置ずれの分だけトリミングを開始する位置がずれてしまう。この結果、トリミング後の静電容量値が狙い値からずれることになり、精度良くトリミングをすることができない。
【００５７】
そこで、この対策として、認識マーク１５０をトリミング用コンデンサ電極７１ａ〜７３ａと同じ層に設けた。これにより、認識マーク１５０とコンデンサ電極７１ａ〜７３ａの相対的な位置ずれが発生しなくなり、トリミングを開始する位置を正確に検出することができる。
【００５８】
また、認識マーク１５０の大きさを１ｍｍ2以下にすることで、必要とされるコンデンサ電極７１ａ〜７３ａの面積が得られるとともに、接続電極Ｐ１〜Ｐ３，３１に重ならないようにすることができる。
【００５９】
また、認識マーク１５０を形成する材料とコンデンサ電極７１ａ〜７３ａを形成する材料を同じにし、コンデンサ電極７１ａ〜７３ａを形成すると同時に認識マーク１５０を印刷法などで形成することにより、認識マーク１５０とコンデンサ電極７１ａ〜７３ａの相対的な位置がより一層正確になる。
【００６０】
［第７実施形態、図１８］
第７実施形態は、本発明に係る通信装置として、携帯電話を例にして説明する。
【００６１】
図１８は携帯電話２２０のＲＦ部分の電気回路ブロック図である。図１８において、２２２はアンテナ素子、２２３はデュプレクサ、２３１は送信側アイソレータ、２３２は送信側増幅器、２３３は送信側段間用帯域通過フィルタ、２３４は送信側ミキサ、２３５は受信側増幅器、２３６は受信側段間用帯域通過フィルタ、２３７は受信側ミキサ、２３８は電圧制御発振器（ＶＣＯ）、２３９はローカル用帯域通過フィルタである。
【００６２】
ここに、送信側アイソレータ２３１として、前記第１実施形態の集中定数型アイソレータ１や、前記第２〜第６実施形態の積層基板３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄ，３０Ｅを有した集中定数型アイソレータを使用することができる。これらのアイソレータを実装することにより、電気的特性の向上した、かつ、信頼性の高い携帯電話を実現することができる。
【００６３】
［他の実施形態］
なお、本発明は前記実施形態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、前記実施形態のコンデンサは、複数のホット側コンデンサ電極と複数のグランド電極からなるものであるが、一つのホット側コンデンサ電極と一つのグランド電極からなるものであってもよい。
【００６４】
さらに、積層基板の内部に形成されるコンデンサは、整合用コンデンサに限るものではなく、低域通過フィルタやトラップ回路などを構成するためのコンデンサであってもよい。また、本発明に係る非可逆回路素子は、アイソレータ以外に、サーキュレータやカップラー内蔵の非可逆回路素子などであってもよい。
【００６５】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明によれば、トリミングされるコンデンサ電極を積層体の内部に設けたので、トリミング可能なコンデンサ電極面積が大きくなり、静電容量調整範囲が広がり、積層基板の良品率を向上させることができる。さらに、積層基板の表面には、非可逆回路素子の中心電極に電気的に接続するため中心電極用接続電極などの必要最低限の電極しか形成されておらず、はんだ等の導電材料が拡がらない構造になっている。従って、トリミング溝にはんだ等の導電材料が流れ込んで、分断されたトリミング用コンデンサ電極が再び接続されるという不具合を防止できる。この結果、高性能で信頼性が高くかつ小型の非可逆回路素子や通信装置を得ることができる。
【００６６】
また、画像処理による位置補正のための認識マークを、トリミングを行う側の積層基板表面に設けたり、トリミングされるコンデンサ電極と同じ層に設けたりすることにより、トリミング時の積層基板の位置補正が可能になる。従って、トリミングが正確に行われ、コンデンサの静電容量のばらつきを小さくできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る非可逆回路素子の一実施形態を示す分解斜視図。
【図２】図１に示した積層基板の分解斜視図。
【図３】トリミング可能なコンデンサ電極領域を示す積層基板の平面図。
【図４】トリミング溝形成の一例を示す積層基板の平面図。
【図５】積層基板のマザーボード状態を示す平面図。
【図６】図５に示した積層基板上に部品を搭載した状態を示す平面図。
【図７】図１に示した非可逆回路素子の電気等価回路図。
【図８】積層基板の別の実施形態を示す分解斜視図。
【図９】トリミング可能なコンデンサ電極領域を示す積層基板の平面図。
【図１０】積層基板のさらに別の実施形態を示す分解斜視図。
【図１１】トリミング可能なコンデンサ電極領域を示す積層基板の平面図。
【図１２】積層基板のさらに別の実施形態を示す分解斜視図。
【図１３】中心電極組立体の底面図。
【図１４】積層基板のさらに別の実施形態を示す斜視図。
【図１５】図１４に示した積層基板をトリミング装置のテーブルにセットした状態を示す平面図。
【図１６】画像処理による位置補正を行った後の状態を示す平面図。
【図１７】積層基板のさらに別の実施形態を示す分解斜視図。
【図１８】本発明に係る通信装置の電気回路ブロック図。
【図１９】従来の積層基板を示す外観斜視図。
【図２０】図１９に示した積層基板の分解斜視図。
【符号の説明】
１…集中定数型アイソレータ
４…金属製上側ケース
８…金属製下側ケース
９…永久磁石
１３…中心電極組立体
２０…フェライト
２１〜２３…中心電極
３０，３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄ，３０Ｅ…積層基板
３１…グランド用接続電極
４１〜４７…誘電体シート
７１ａ〜７３ａ，７１ｂ〜７３ｂ…コンデンサ電極
７４…グランド電極
７５…抵抗体
８０，８１…トリミング溝
１２０，１５０…認識マーク
２２０…携帯電話
Ｃ１〜Ｃ３…整合用コンデンサ
Ｒ…終端抵抗
Ｐ１〜Ｐ３…中心電極用接続電極
【発明の属する技術分野】
本発明は、積層基板、積層基板の製造方法、非可逆回路素子および通信装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、サーキュレータやアイソレータなどの非可逆回路素子は、予め定められた特定方向にのみ電力を伝送し、逆方向には伝送しない特性を有している。この特性を利用して、例えばアイソレータは、自動車電話、携帯電話等の移動体通信機器の送信回路部に使用されている。
【０００３】
そして、この種の非可逆回路素子として、例えば、特許文献１記載のように、積層基板の表面に形成した整合用コンデンサのコンデンサ電極をトリミングして所望の電気特性を得るものが知られている。この非可逆回路素子は、整合用コンデンサと中心電極を接続した後に整合用コンデンサをトリミングする。従って、コンデンサ電極が中心電極によって覆われているため、トリミング可能なコンデンサ電極面積が減少し、電気特性の調整幅が小さくなる。特に近年、移動体通信機器に用いられる非可逆回路素子は小型化が進み、整合用コンデンサの電極面積自体も小さくなっているので、トリミング可能面積が小さくなるのは非常に問題である。さらに、組立後に電気特性の調整をするため、トリミング調整を失敗したものは積層基板だけでなく、フェライトや中心電極などの他の部品も無駄となるので、コストアップになる。
【０００４】
そこで、この問題を解消するため、図１９に示す整合用コンデンサＣ１〜Ｃ３を設けた積層基板３３０と、この積層基板３３０上に実装される中心電極を設けたフェライトと、永久磁石と、これらの部品を覆う金属ケースとで構成された非可逆回路素子（アイソレータ）が提案されている。この非可逆回路素子は、整合用コンデンサＣ１〜Ｃ３と中心電極を接続する前に整合用コンデンサＣ１〜Ｃ３をトリミングする。
【０００５】
すなわち、積層基板３３０は、図２０に示すように、ホット側コンデンサ電極３７１ａ〜３７３ａやグランド用接続電極３３１や回路用電極３１７や抵抗体３７５やビアホール３１８を表面に設けた誘電体シート３４２と、ホット側コンデンサ電極３７１ｂ〜３７３ｂを表面に設けた誘電体シート３４４と、グランド電極３７４をそれぞれ表面に設けた誘電体シート３４３，３４５などにて構成されている。また、誘電体シート３４５の裏面にも金属ケースとはんだ付けするためのグランド電極が形成されている。そして、この積層基板３３０は、単体の状態で、表面に設けたコンデンサ電極３７１ａ，３７２ａ，３７３ａにトリミング溝３８０を形成することにより、コンデンサ電極３７１ａ〜３７３ａを分断するようなトリミングが行なわれる。従って、特許文献１記載の非可逆回路素子が有する問題を解消することができる。
【０００６】
【特許文献１】
特開平９−２８９４０２号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図１９に示す積層基板３３０を備えた非可逆回路素子は、トリミング用コンデンサ電極３７１ａ〜３７３ａをトリミングした後に、これらトリミング用コンデンサ電極３７１ａ〜３７３ａにそれぞれ中心電極をはんだペーストや導電ペーストなどの接続材料を用いて電気的に接続する。従って、トリミング溝３８０の一部がこれら接続材料によって埋まり、分断されたトリミング用コンデンサ電極３７１ａ〜３７３ａが再び接続されるという問題がある。特に、レーザでトリミング用コンデンサ電極３７１ａ〜３７３ａを分断するようなトリミングをした場合、トリミング溝３８０の溝幅は１０μｍ〜１００μｍと狭く、ショートする可能性が高い。分断された不要な部分の電極を全て削除してショートを防止することもできるが、この場合、トリミング時間が長くなる。
【０００８】
また、ホット側コンデンサ電極３７１ａ〜３７３ａとグランド用接続電極３３１が近接しており、トリミング溝３８０以外のところでもショートする可能性が高い。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、高性能で信頼性が高くかつ小型の積層基板、積層基板の製造方法、非可逆回路素子および通信装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段および作用】
前記目的を達成するため、本発明に係る積層基板は、
（ａ）複数の誘電体層を積み重ねて構成した積層体と、
（ｂ）前記積層体の表面に設けられた、非可逆回路素子の中心電極に電気的に接続するための中心電極用接続電極と、
（ｃ）前記積層体の内部に設けられた複数のコンデンサ電極とを備え、
（ｄ）前記複数のコンデンサ電極が前記誘電体層を間に介して対向することによりコンデンサを形成し、該コンデンサが前記中心電極用接続電極に電気的に接続し、前記複数のコンデンサ電極のうち少なくとも一つのコンデンサ電極がトリミングされていること、
を特徴とする。積層体には終端抵抗が内蔵され、その終端抵抗はトリミングされていてもよい。
【００１１】
また、本発明に係る積層基板の製造方法は、
（ｅ）複数の誘電体層と複数のコンデンサ電極と非可逆回路素子の中心電極に電気的に接続するための中心電極用接続電極とを積み重ねて、前記中心電極用接続電極を表面に設けるとともに前記複数のコンデンサ電極を内部に設けた積層体を構成する工程と、
（ｆ）前記複数のコンデンサ電極のうち少なくとも一つのコンデンサ電極を、表層の誘電体とともにトリミングする工程と、
を備えたことを特徴とする。トリミングは、例えばレーザで行なわれる。
【００１２】
以上の構成により、トリミングされるコンデンサ電極を積層体の内部に設けたため、トリミング可能なコンデンサ電極面積が大きくなり、静電容量調整範囲が広がる。さらに、積層基板の表面には、非可逆回路素子の中心電極に電気的に接続するため中心電極用接続電極などの必要最低限の電極しか形成されておらず、はんだ等の導電材料が拡がらない構造になっている。従って、トリミング溝にはんだ等の導電材料が流れ込んで、分断されたトリミング用コンデンサ電極が再び接続されるという不具合を防止できる。
【００１３】
また、トリミングされているコンデンサ電極が、複数のコンデンサ電極のうち最も外側の層に位置するコンデンサ電極であることが好ましい。これにより、トリミング時に削除する誘電体層の厚みを最小限にできる。このとき、トリミングされているコンデンサ電極は、コンデンサのホット側コンデンサ電極であってもよい。さらに、トリミングされるコンデンサ電極を矩形にすることにより、電極幅を一定にし、静電容量の調整を容易にしてもよい。
【００１４】
また、積層体の積み重ね方向において、トリミングされるコンデンサ電極を、中心電極用接続電極にのみ重なるようにすることにより、トリミングの妨げとなる電極がトリミングされるコンデンサ電極とできるだけ重ならないようにすることができる。
【００１５】
さらに、コンデンサが入力側整合用コンデンサ、出力側整合用コンデンサおよび終端抵抗側整合用コンデンサであり、終端抵抗側整合用コンデンサのホット側コンデンサ電極が積層体の終端抵抗側に配置され、入力側整合用コンデンサのホット側コンデンサ電極が積層体の入力側に配置され、出力側整合用コンデンサのホット側コンデンサ電極が積層体の出力側に配設されていることを特徴とする。以上の構成により、トリミングの調整が容易で、かつ、基板面積を有効利用したコンデンサが得られる。
【００１６】
また、画像処理による位置補正のための認識マークを、トリミングを行う側の積層基板表面に設けたり、トリミングされるコンデンサ電極と同じ層に設けたりすることにより、トリミング時の積層基板の位置補正が可能になる。従って、トリミングが正確に行われ、コンデンサの静電容量のばらつきが小さくなる。このとき、認識マークは少なくとも対角の２箇所に設けられていることが好ましい。また、認識マークの大きさは１箇所当たり１ｍｍ２以下であることが好ましい。
【００１７】
また、本発明に係る非可逆回路素子や通信装置は、上述の積層基板を備えることにより、性能や信頼性が向上する。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係る積層基板、積層基板の製造方法、非可逆回路素子および通信装置の実施の形態について添付の図面を参照して説明する。
【００１９】
［第１実施形態、図１〜図７］
本発明に係る非可逆回路素子の一実施形態の分解斜視図を図１に示す。該非可逆回路素子１は、集中定数型アイソレータである。図１に示すように、集中定数型アイソレータ１は、概略、金属製上側ケース４と金属製下側ケース８とからなる金属ケースと、永久磁石９と、フェライト２０と中心電極２１〜２３とからなる中心電極組立体１３と、積層基板３０を備えている。
【００２０】
金属製上側ケース４は略箱形状であり、上部４ａおよび四つの側部４ｂからなる。金属製下側ケース８は、左右の側部８ｂと底部８ａからなる。金属製上側ケース４および金属製下側ケース８は磁気回路を形成するため、例えば、軟鉄などの強磁性体からなる材料で形成され、その表面にＡｇやＣｕがめっきされる。
【００２１】
中心電極組立体１３は、矩形状のマイクロ波フェライト２０の上面に三つの中心電極２１〜２３を、絶縁層（図示せず）を介在させて略１２０度ごとに交差するように配置している。本第１実施形態では、中心電極２１〜２３は二つのラインで構成した。中心電極２１〜２３は銅箔を用いてフェライト２０に巻きつけてもよいし、フェライト２０上あるいは内部に銀ペーストを印刷して形成してもよい。ただし、印刷した方が中心電極２１〜２３の位置精度が高いので、積層基板３０との接続が安定する。特に、今回のように微小な中心電極用接続電極Ｐ１〜Ｐ３（後述）で接続する場合には、中心電極２１〜２３を印刷形成した方が信頼性、作業性が良い。
【００２２】
積層基板３０は、図２に示すように、中心電極用接続電極Ｐ１〜Ｐ３やグランド用接続電極３１やビアホール１８を設けた誘電体シート４１と、ホット側コンデンサ電極７１ａ〜７３ａや回路用電極１７や抵抗体７５などを表面に設けた誘電体シート４２と、ホット側コンデンサ電極７１ｂ〜７３ｂを表面に設けた誘電体シート４４と、グランド電極７４をそれぞれ表面に設けた誘電体シート４３，４５などにて構成されている。また、誘電体シート４５の裏面にも下側ケース８とはんだ付けするためのグランド電極が形成されている。
【００２３】
電極Ｐ１〜Ｐ３，１７，３１，７１ａ〜７３ａ，７１ｂ〜７３ｂ，７４は、パターン印刷等の方法により誘電体シート４１〜４５に形成されている。電極Ｐ１〜Ｐ３等の材料としては、抵抗率が低く、誘電体シート４１〜４５と同時焼成可能なＡｇ，Ｃｕ，Ａｇ−Ｐｄなどが用いられる。この電極Ｐ１〜Ｐ３等の表面には、Ｎｉめっきを下地としてＡｕめっきが施されている。Ｎｉめっきは、電極Ｐ１〜Ｐ３等のＡｇとＡｕめっきの固着強度を強くする。Ａｕめっきは、はんだ濡れ性を良くするとともに、導電率が高いのでアイソレータ１を低損失にできる。
【００２４】
電極Ｐ１〜Ｐ３等の厚みは２μｍ〜２０μｍ程度である。誘電体シート４１〜４５の材料は、Ａｌ2Ｏ3を主成分とし、ＳｉＯ2、ＳｒＯ、ＣａＯ、ＰｂＯ、Ｎａ2Ｏ、Ｋ2Ｏ、ＭｇＯ，ＢａＯ，ＣｅＯ２，Ｂ２Ｏ３のうちの１種類あるいは複数種類を副成分として含む低温焼結誘電体材料である。誘電体シート４１〜４５のシート厚みは１０μｍ〜２００μｍ程度である。
【００２５】
抵抗体７５は、パターン印刷等の方法により誘電体シート４２の表面に形成されている。抵抗体７５の材料としては、サーメット、カーボン、ルテニウムなどが使用される。抵抗体７５は単独で終端抵抗Ｒを構成する。
【００２６】
ビアホール１８は、誘電体シート４１〜４３にレーザ加工やパンチング加工などにより、予めビアホール用孔を形成した後、そのビアホール用孔に導電ペーストを充填することにより形成される。
【００２７】
コンデンサ電極７１ａ，７１ｂ、７２ａ，７２ｂ、７３ａ，７３ｂはそれぞれ、誘電体シート４２〜４４を間に挟んでグランド電極７４に対向して整合用コンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３を構成する。これら整合用コンデンサＣ１〜Ｃ３や終端抵抗Ｒは、電極Ｐ１〜Ｐ３，１７，３１やビアホール１８とともに、積層基板３０の内部に電気回路を構成する。
【００２８】
以上の誘電体シート４１〜４５は積層され、さらに、予め表面に電極が形成されていないダミー用誘電体シート４７が複数枚その下に積層された後、一体的に焼成され、図１に示すような積層基板３０とされる。積層基板３０の両端部には、それぞれ入力端子電極１４、出力端子電極１５およびグランド端子電極１６が設けられる。入力端子電極１４はコンデンサ電極７１ａ，７１ｂに電気的に接続され、出力端子電極１５はコンデンサ電極７２ａ，７２ｂに電気的に接続されている。グランド端子電極１６はそれぞれ、回路用電極１７やグランド電極７４に電気的に接続されている。これらの端子電極１４〜１６は、Ａｇ，Ａｇ−Ｐｄ，Ｃｕ等の導電ペーストを塗布後、焼付けたり、乾式めっきしたりすることによって形成される。また、各シートの側面にビアホールを形成することにより電極１４〜１６としてもよい。
【００２９】
なお、この積層基板３０は通常マザーボード状態で作成され（図５、図６参照）、このマザーボード１００に所定のピッチで形成されたハーフカット溝１０１に沿って折ることにより、マザーボード１００から所望のサイズの積層基板３０を得る。あるいは、マザーボード１００をダイサーやレーザなどで切断することにより、マザーボード１００から所望のサイズの積層基板３０を切り出してもよい。
【００３０】
こうして得られた積層基板３０は、内部に整合用コンデンサＣ１〜Ｃ３および終端抵抗Ｒを有している。整合用コンデンサＣ１〜Ｃ３のトリミングは、整合用コンデンサＣ１〜Ｃ３と中心電極２１〜２３を接続する前に行なわれる。
【００３１】
つまり、積層基板３０は、単体の状態で、内部（２層目）のコンデンサ電極７１ａ，７２ａ，７３ａを表層の誘電体とともにトリミング（削除）される。トリミングには、例えば、切削機やＹＡＧの基本波、２倍波、３倍波のレーザが用いられる。レーザを用いれば、早くかつ精度の良い加工が得られる。なお、トリミングは、マザーボード状態の積層基板３０に対して効率良く行ってもよい。
【００３２】
トリミング可能なコンデンサ電極領域は、図３において斜線で表示しているように、トリミング用コンデンサ電極７１ａ，７２ａ，７３ａのうち、中心電極用接続電極Ｐ１〜Ｐ３の部分と、中心電極用接続電極Ｐ１〜Ｐ３と端子電極１４〜１６を繋ぐ部分とを除いた残りの部分である。トリミング用コンデンサ電極７１ａ〜７３ａを積層基板３０の内部に設けているため、トリミング可能なコンデンサ電極領域が大きくなり、静電容量調整範囲が拡がり、積層基板３０の良品率を向上することができる。
【００３３】
さらに、積層基板３０の表面には、必要最低限の接続電極Ｐ１〜Ｐ３，３１しか形成されておらず、はんだ等の導電材料が拡がらない構造になっている。従って、トリミング溝８０（図４参照）に導電材料が流れ込んで、分断されたトリミング用コンデンサ電極が再び接続されるという不具合を防止できる。そして、接続電極Ｐ１〜Ｐ３，３１相互間の距離を長くできるので、中心電極組立体１３のサイズを大きくできる。従って、中心電極２１〜２３が形成するインダクタンスが大きくなるため、アイソレータ１の通過帯域幅を広くでき、電気特性を向上させることができる。
【００３４】
また、コンデンサ電極７１ａ〜７３ｂのうち最も外側の層に位置するコンデンサ電極７１ａ〜７３ａをトリミング用コンデンサ電極としているので、トリミング時に除去する誘電体層の厚みを最小限にできる。さらに、トリミングの障害となる電極が少なくなるので（本第１実施形態の場合は接続電極Ｐ１〜Ｐ３，３１のみ）、トリミング可能なコンデンサ電極領域が広くなり、静電容量調整範囲を広くできる。
【００３５】
さらに、トリミング用コンデンサ電極７１ａ〜７３ａを矩形にすることにより、電極幅を一定にしているので、トリミング溝８０の位置と得られる静電容量の値との間に略比例関係が成立し、静電容量の調整作業が容易になる。
【００３６】
また、トリミング用コンデンサ電極７１ａ〜７３ａは、誘電体シート４１〜４５の積み重ね方向において、中心電極用接続電極Ｐ１〜Ｐ３にのみ重なっている。これにより、トリミングの妨げとなる他の電極が、トリミング用コンデンサ電極７１ａ〜７３ａと重ならないようにすることができる。また、トリミング用コンデンサ電極７１ａ〜７３ａがグランド用接続電極３１と重なると、その部分で静電容量を形成するので、トリミング精度が悪くなるという不具合もある。
【００３７】
さらに、図４において積層基板３０は、下側に整合用コンデンサＣ３のホット側コンデンサ電極７３ａ，７３ｂを設け、左上側に整合用コンデンサＣ１のホット側コンデンサ電極７１ａ，７１ｂを設け、右上側に整合用コンデンサＣ２のホット側コンデンサ電極７２ａ，７２ｂを設けている。言い換えると、終端抵抗側整合用コンデンサＣ３のホット側コンデンサ電極７３ａ，７３ｂは、積層基板３０の終端抵抗Ｒが配置されている側に配置され、入力側整合用コンデンサＣ１のホット側コンデンサ電極７１ａ，７１ｂは、積層基板３０の入力側に配置され、出力側整合用コンデンサＣ２のホット側コンデンサ電極７２ａ，７２ｂは、積層基板３０の出力側に配置されることになる。これにより、トリミングの調整が容易で、かつ、積層基板３０の面積を有効利用した整合用コンデンサＣ１〜Ｃ３を得ることができる。
【００３８】
また、一般に、移動体通信機器に使用されるアイソレータは、入出力側整合用コンデンサＣ１，Ｃ２の静電容量と比較して、抵抗側整合用コンデンサＣ３の静電容量が大きくなることが多い。従って、抵抗側整合用コンデンサＣ３の静電容量を確保するため、整合用コンデンサＣ３のホット側コンデンサ電極７３ａ，７３ｂの面積が、整合用コンデンサＣ１〜Ｃ３のトータルのホット側コンデンサ電極の面積の１／３以上になるように設定する必要がある。
【００３９】
また、積層基板３０には終端抵抗Ｒも内蔵されており、整合用コンデンサＣ１〜Ｃ３と同様に終端抵抗Ｒも、表層の誘電体とともにトリミングすることにより、抵抗値を調整することができる。抵抗体７５は１箇所でも幅が細くなると抵抗値が上がるので、幅方向の途中まで削る。終端抵抗Ｒは積層基板３０に内蔵されているため、電極Ｐ１〜Ｐ３等の表面にＮｉめっきやＡｕめっきを施す際に、抵抗体７５の表面にＮｉめっき等が施される心配がなく、終端抵抗Ｒの抵抗値が下がることはない。図４に示すように、本第１実施形態では、トリミング用コンデンサ電極７１ａ〜７３ａをそれぞれ分断する３本のトリミング溝８０と、抵抗体７５に切れ込みを入れる１本のトリミング溝８１とを積層基板３０に形成している。
【００４０】
以上の構成部品は以下のようにして組み立てられる。すなわち、図１に示すように、永久磁石９は金属製上側ケース４の天井に接着剤によって固定される。積層基板３０上には、中心電極組立体１３が、中心電極組立体１３の中心電極２１〜２３の各々の一端が積層基板３０の表面に形成された中心電極用接続電極Ｐ１〜Ｐ３にはんだ付けされ、かつ、中心電極２１〜２３の各々の他端がグランド用接続電極３１にはんだ付けされることにより、実装される。接続電極Ｐ１〜Ｐ３，３１は狭面積であるため、はんだ溶融時のセルフアライメント効果により、中心電極組立体１３を位置決めすることができる。
【００４１】
また、中心電極２１〜２３の両端部は、フェライト２０の底面に必要最低限の延在部しか有していないので、積層基板３０の上面のトリミング溝８０，８１を中心電極２１〜２３が横断しない。従って、フェライト２０の底面の中心電極２１〜２３を介して、はんだがトリミング溝８０，８１に流れ込むことが防止され、信頼性の優れたものとなる。なお、中心電極２１〜２３と接続電極Ｐ１〜Ｐ３，３１とのはんだ付けは、マザーボード状態の積層基板３０に対して効率良く行なってもよい。
【００４２】
積層基板３０は金属製下側ケース８の底部８ａ上に載置され、シート４７の裏面に設けた電極がはんだによって底部８ａと接続固定されることにより、グランド端子電極１６が底部８ａに電気的に接続される。これにより、アースを十分にとることができるので、アイソレータ１の電気特性を向上させることができる。
【００４３】
そして、金属製下側ケース８の側部８ｂと金属製上側ケース４の側部４ｂをはんだ等で接合することにより金属ケースとなり、ヨークとしても機能する。つまり、この金属ケースは、永久磁石９と中心電極組立体１３と積層基板３０を囲む磁路を形成する。また、永久磁石９はフェライト２０に直流磁界を印加する。
【００４４】
図７はアイソレータ１の電気等価回路図である。整合用コンデンサＣ３と終端抵抗Ｒは、中心電極用接続電極Ｐ３とグランド端子電極１６の間に並列接続されている。
【００４５】
［第２実施形態、図８および図９］
図８は、積層基板の別の実施形態を示す分解斜視図である。この積層基板３０Ａは、トリミング用コンデンサ電極７１ａ〜７３ａを端子１４〜１６に接続する際、ビアホール１８やコンデンサ電極７１ｂ〜７３ｂや抵抗体７５や回路用電極１７を介して接続している。
【００４６】
この積層基板３０Ａのトリミング可能なコンデンサ電極領域は、図９において斜線で表示しているように、トリミング用コンデンサ電極７１ａ，７２ａ，７３ａのうち、中心電極用接続電極Ｐ１〜Ｐ３の部分を除いた残りの部分である。従って、前記第１実施形態の積層基板３０と同様の作用効果を奏するとともに、積層基板３０よりトリミング可能なコンデンサ電極領域が大きくなり、静電容量調整範囲が広がり、更に良品率が向上する。
【００４７】
［第３実施形態、図１０および図１１］
図１０は積層基板のさらに別の実施形態を示す分解斜視図である。この積層基板３０Ｂは、トリミング用電極を誘電体シート４２上に形成したグランド電極（コールド側コンデンサ電極）７４としたものである。この積層基板３０Ｂのトリミング可能なコンデンサ電極領域は、グランド電極７４のうち、図１１において斜線で表示している接続電極Ｐ１〜Ｐ３，３１を除いた、残りの部分である。図１１に示すように、グランド電極７４に形成されるトリミング溝８０は複雑な形状となる。
【００４８】
なお、図１０においては図示されていないが、積層基板３０Ｂの最下層には図２に示したシート４７が積層されている。
【００４９】
［第４実施形態、図１２および図１３］
図１２は積層基板のさらに別の実施形態を示す分解斜視図である。この積層基板３０Ｃは、表面に形成されたグランド用接続電極３１が一つのものである。一方、この積層基板３０Ｃに実装される中心電極組立体１３のフェライト２０の底面には、図１３に示すように、各中心電極２１〜２３のグランド側が中央部Ｇで連結している。この中心電極組立体１３は中心電極２１〜２３を長くできるため、中心電極２１〜２３のインダクタンスを大きくできる。従って、アイソレーションや挿入損失などの特性を広帯域にできる。また、積層基板３０Ｃに形成するビアホール１８の数を削減することができ、製造コストを低減することができる。
【００５０】
［第５実施形態、図１４〜図１６］
図１４は積層基板のさらに別の実施形態を示す斜視図である。この積層基板３０Ｄは、前記第１実施形態の積層基板３０において、画像処理による位置補正のための認識マーク１２０を、トリミングを行う側の表面に設けたものである。本第５実施形態では、認識マーク１２０を積層基板３０Ｄの対角に２箇所設けることにより、位置補正の精度を高くしている。
【００５１】
また、認識マーク１２０の大きさは１箇所当たり１ｍｍ2以下に設定するのが好ましい。アイソレータのサイズは小さく、積層基板３０Ｄの中に認識マーク１２０を設けることができるスペースは限られたものとなる。認識マーク１２０の大きさを１ｍｍ2以下にすることで、接続電極Ｐ１〜Ｐ３，３１に重ならないようにすることができる。アイソレータのサイズが４ｍｍ角のときには、例えば認識マーク１２０はφ０．４ｍｍの円（面積：０．１２６ｍｍ2）とされる。
【００５２】
積層基板３０Ｄをトリミングする際には、図１５に示すように、レーザトリミング装置のテーブル１４０上にセットされた積層基板３０Ｄの２箇所の認識マーク１２０をＣＣＤカメラなどで撮像し、その位置を確認する。次に、周知の画像処理法によって、ＣＣＤカメラで確認した認識マーク１２０の位置データに基づいて、積層基板３０Ｄの位置補正を行う。すなわち、図１６に示すように、積層基板３０Ｄが載っているテーブル１４０を、Ｘ方向もしくはＹ方向へ平行移動させたり、回転移動させたりしながら、レーザトリミングの加工基準点１３０の位置へ微小移動させる。
【００５３】
位置補正が終了すると、トリミング用コンデンサ電極７１ａ〜７３ａのトリミングが開始される。位置補正により、積層基板３０Ｄの位置のばらつきが小さいため、トリミング後のコンデンサＣ１〜Ｃ３の静電容量のばらつきを小さくできる。従って、中心周波数のばらつきが小さい、高性能なアイソレータを提供することができる。
【００５４】
このように、積層基板３０Ｄのトリミング面に認識マーク１２０を設けることで、位置合わせの自動化が可能となる。これにより、トリミング時における位置合わせの時間が短くなり、製造コストを低減できる。
【００５５】
［第６実施形態、図１７］
図１７は積層基板のさらに別の実施形態を示す分解斜視図である。この積層基板３０Ｅは、前記第１実施形態の積層基板３０において、画像処理による位置補正のための認識マーク１５０を、トリミング用コンデンサ電極７１ａ〜７３ａと同じ層に設けたものである。
【００５６】
前記第５実施形態では、認識マーク１２０が設けられている層とコンデンサ電極７１ａ〜７３ａが設けられている層が異なっているため、層間位置ずれが発生し、認識マーク１２０とコンデンサ電極７１ａ〜７３ａの相対的な位置ずれが発生することがある。このような状態でレーザトリミングをすると、位置ずれの分だけトリミングを開始する位置がずれてしまう。この結果、トリミング後の静電容量値が狙い値からずれることになり、精度良くトリミングをすることができない。
【００５７】
そこで、この対策として、認識マーク１５０をトリミング用コンデンサ電極７１ａ〜７３ａと同じ層に設けた。これにより、認識マーク１５０とコンデンサ電極７１ａ〜７３ａの相対的な位置ずれが発生しなくなり、トリミングを開始する位置を正確に検出することができる。
【００５８】
また、認識マーク１５０の大きさを１ｍｍ2以下にすることで、必要とされるコンデンサ電極７１ａ〜７３ａの面積が得られるとともに、接続電極Ｐ１〜Ｐ３，３１に重ならないようにすることができる。
【００５９】
また、認識マーク１５０を形成する材料とコンデンサ電極７１ａ〜７３ａを形成する材料を同じにし、コンデンサ電極７１ａ〜７３ａを形成すると同時に認識マーク１５０を印刷法などで形成することにより、認識マーク１５０とコンデンサ電極７１ａ〜７３ａの相対的な位置がより一層正確になる。
【００６０】
［第７実施形態、図１８］
第７実施形態は、本発明に係る通信装置として、携帯電話を例にして説明する。
【００６１】
図１８は携帯電話２２０のＲＦ部分の電気回路ブロック図である。図１８において、２２２はアンテナ素子、２２３はデュプレクサ、２３１は送信側アイソレータ、２３２は送信側増幅器、２３３は送信側段間用帯域通過フィルタ、２３４は送信側ミキサ、２３５は受信側増幅器、２３６は受信側段間用帯域通過フィルタ、２３７は受信側ミキサ、２３８は電圧制御発振器（ＶＣＯ）、２３９はローカル用帯域通過フィルタである。
【００６２】
ここに、送信側アイソレータ２３１として、前記第１実施形態の集中定数型アイソレータ１や、前記第２〜第６実施形態の積層基板３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄ，３０Ｅを有した集中定数型アイソレータを使用することができる。これらのアイソレータを実装することにより、電気的特性の向上した、かつ、信頼性の高い携帯電話を実現することができる。
【００６３】
［他の実施形態］
なお、本発明は前記実施形態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、前記実施形態のコンデンサは、複数のホット側コンデンサ電極と複数のグランド電極からなるものであるが、一つのホット側コンデンサ電極と一つのグランド電極からなるものであってもよい。
【００６４】
さらに、積層基板の内部に形成されるコンデンサは、整合用コンデンサに限るものではなく、低域通過フィルタやトラップ回路などを構成するためのコンデンサであってもよい。また、本発明に係る非可逆回路素子は、アイソレータ以外に、サーキュレータやカップラー内蔵の非可逆回路素子などであってもよい。
【００６５】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明によれば、トリミングされるコンデンサ電極を積層体の内部に設けたので、トリミング可能なコンデンサ電極面積が大きくなり、静電容量調整範囲が広がり、積層基板の良品率を向上させることができる。さらに、積層基板の表面には、非可逆回路素子の中心電極に電気的に接続するため中心電極用接続電極などの必要最低限の電極しか形成されておらず、はんだ等の導電材料が拡がらない構造になっている。従って、トリミング溝にはんだ等の導電材料が流れ込んで、分断されたトリミング用コンデンサ電極が再び接続されるという不具合を防止できる。この結果、高性能で信頼性が高くかつ小型の非可逆回路素子や通信装置を得ることができる。
【００６６】
また、画像処理による位置補正のための認識マークを、トリミングを行う側の積層基板表面に設けたり、トリミングされるコンデンサ電極と同じ層に設けたりすることにより、トリミング時の積層基板の位置補正が可能になる。従って、トリミングが正確に行われ、コンデンサの静電容量のばらつきを小さくできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る非可逆回路素子の一実施形態を示す分解斜視図。
【図２】図１に示した積層基板の分解斜視図。
【図３】トリミング可能なコンデンサ電極領域を示す積層基板の平面図。
【図４】トリミング溝形成の一例を示す積層基板の平面図。
【図５】積層基板のマザーボード状態を示す平面図。
【図６】図５に示した積層基板上に部品を搭載した状態を示す平面図。
【図７】図１に示した非可逆回路素子の電気等価回路図。
【図８】積層基板の別の実施形態を示す分解斜視図。
【図９】トリミング可能なコンデンサ電極領域を示す積層基板の平面図。
【図１０】積層基板のさらに別の実施形態を示す分解斜視図。
【図１１】トリミング可能なコンデンサ電極領域を示す積層基板の平面図。
【図１２】積層基板のさらに別の実施形態を示す分解斜視図。
【図１３】中心電極組立体の底面図。
【図１４】積層基板のさらに別の実施形態を示す斜視図。
【図１５】図１４に示した積層基板をトリミング装置のテーブルにセットした状態を示す平面図。
【図１６】画像処理による位置補正を行った後の状態を示す平面図。
【図１７】積層基板のさらに別の実施形態を示す分解斜視図。
【図１８】本発明に係る通信装置の電気回路ブロック図。
【図１９】従来の積層基板を示す外観斜視図。
【図２０】図１９に示した積層基板の分解斜視図。
【符号の説明】
１…集中定数型アイソレータ
４…金属製上側ケース
８…金属製下側ケース
９…永久磁石
１３…中心電極組立体
２０…フェライト
２１〜２３…中心電極
３０，３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄ，３０Ｅ…積層基板
３１…グランド用接続電極
４１〜４７…誘電体シート
７１ａ〜７３ａ，７１ｂ〜７３ｂ…コンデンサ電極
７４…グランド電極
７５…抵抗体
８０，８１…トリミング溝
１２０，１５０…認識マーク
２２０…携帯電話
Ｃ１〜Ｃ３…整合用コンデンサ
Ｒ…終端抵抗
Ｐ１〜Ｐ３…中心電極用接続電極
Claims (16)
- 複数の誘電体層を積み重ねて構成した積層体と、
前記積層体の表面に設けられた、非可逆回路素子の中心電極に電気的に接続するための中心電極用接続電極と、
前記積層体の内部に設けられた複数のコンデンサ電極とを備え、
前記複数のコンデンサ電極が前記誘電体層を間に介して対向することによりコンデンサを形成し、該コンデンサが前記中心電極用接続電極に電気的に接続し、前記複数のコンデンサ電極のうち少なくとも一つのコンデンサ電極がトリミングされていること、
を特徴とする積層基板。 - トリミングされている前記コンデンサ電極が、前記複数のコンデンサ電極のうち最も外側の層に位置するコンデンサ電極であることを特徴とする請求項１に記載された積層基板。
- トリミングされている前記コンデンサ電極が、前記コンデンサのホット側コンデンサ電極であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載された積層基板。
- トリミングされている前記コンデンサ電極が矩形であることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載された積層基板。
- 前記積層体の積み重ね方向において、トリミングされている前記コンデンサ電極は、前記中心電極用接続電極にのみ重なっていることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載された積層基板。
- 前記積層体に終端抵抗が内蔵されていることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載された積層基板。
- 前記終端抵抗がトリミングされていることを特徴とする請求項６に記載された積層基板。
- 前記コンデンサが入力側整合用コンデンサ、出力側整合用コンデンサおよび終端抵抗側整合用コンデンサであり、
前記終端抵抗側整合用コンデンサのホット側コンデンサ電極が前記積層体の終端抵抗側に配置され、前記入力側整合用コンデンサのホット側コンデンサ電極が前記積層体の入力側に配置され、前記出力側整合用コンデンサのホット側コンデンサ電極が前記積層体の出力側に配設されていることを特徴とする請求項６または請求項７に記載された積層基板。 - 画像処理による位置補正のための認識マークを、トリミングを行う側の表面に設けたことを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれかに記載された積層基板。
- 画像処理による位置補正のための認識マークを、トリミングされる前記コンデンサ電極と同じ層に設けたことを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれかに記載された積層基板。
- 前記認識マークが少なくとも対角の２箇所に設けられていることを特徴とする請求項９または請求項１０に記載された積層基板。
- 前記認識マークの大きさが１箇所当たり１ｍｍ２以下であることを特徴とする請求項９〜請求項１１のいずれかに記載された積層基板。
- 複数の誘電体層と複数のコンデンサ電極と非可逆回路素子の中心電極に電気的に接続するための中心電極用接続電極とを積み重ねて、前記中心電極用接続電極を表面に設けるとともに前記複数のコンデンサ電極を内部に設けた積層体を構成する工程と、
前記複数のコンデンサ電極のうち少なくとも一つのコンデンサ電極を、表層の誘電体とともにトリミングする工程と、
を備えたことを特徴とする積層基板の製造方法。 - 前記トリミングをレーザで行なうことを特徴とする請求項１３に記載された積層基板の製造方法。
- 請求項１〜請求項１２のいずれかに記載された積層基板と、
永久磁石と、
前記永久磁石により直流磁界が印加されるフェライトと、
前記フェライトに配置されている複数の中心電極と、
前記フェライトに配置されている積層基板用接続電極と、
を備えたことを特徴とする非可逆回路素子。 - 請求項１５に記載の非可逆回路素子を備えたことを特徴とする通信装置。
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