JPH0479601A - ストリップライン内蔵の多層基板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は，ストリップライン内蔵の多層基板に関し，更
に絆しくいえば，多層基板に，ストリップラインを用い
た共振器を実装する際に用いられ。

特に、上記共振器を高周波゛発振器や，高周波フィルタ
として利用できるようにしたストリップライン内蔵の多
層基板（二関する。

〔従来の技術〕

第６図は、従来の高周波フィルタの構成図、第７図は、
従来の高周波発振器の構成図である。

図中、１は基板、２．３はストリップライン（−方が入
力側、他方が出力側）、４はＧＮＤ電極。

５Ａは多層基板の第１層、５Ｂは第２層、５Ｃは第３層
、５Ｄは第４層、５Ｅは第５層、６は回路パターン、７
はＧＮＤ層、８は線路（ストリップライン）、９は誘電
体、１０は導通部を示す。

従来、高周波フィルタとして、多層基板内；二。

ＬＣ素子を内蔵させてＬＣフィルタを構成したものが知
られていた。このような高周波フィルタは。

使用周波数が５００　ＭＨｚより高くなると、特（二り
素子がＬ素子として機能しなくなってくる。

したがって、５００ＭＨｚ以上の高周波帯で用いる高周
波フィルタとしては１例えば第６図１＝示したようなス
トリップラインフィルタを用いる。

この高周波フィルタは、基板の一面にストリップライン
（マイクロストリップライン）２，３を形成し、更にこ
のストリップライン２，３を取り囲むよう（二〇ＮＤ電
極４を設けたものである。

上記ストリップライン２，３は、それぞれ特定の周波数
で共振する共振器を構成しており、バンドパスフィルタ
として機能する。

また従来、基板内に形成したＬＣ素子（二より構成した
高周波発振器が知られていた。しかし、このような発振
器も、　　５００　ＭＨｚ以上の周波数帯では、Ｌ素子
がＬ素子として機能しなくなってくる。

このため、５００ＭＨｚ以上の高周波帯で用いる高周波
発振器としては２例えば第７図に示したような高周波発
振器を用いる。この高周波発振器は。

発振部にストリップラインを使用し、このストリップラ
インを多層基板に内蔵させたものである。

すなわち、多層基板を構成する第３層５Ｃ上に。

線路（ストリップライン）８を形成し、この線路を用い
て発振器の発振部を構成したものである。

なお、上記の線路８は、２つのＧＮＤ層７（二よってサ
ンドイッチ状に挾んだ構成となっている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記のような従来のものにおいては次のような欠点があ
った。

（１）　　ス）　ＩＪツブラインによる共振器を用いた
高周波フィルタは、対象周波数（波長λ）に対して。

λ／４ｖ７ｒ（ε、は使用材料の比誘電率）以下には小
型化できない。

（２）上記高周波フィルタにおいて、誘電率の高い材料
を基板材料として使用すれば、波長短縮が期待できるの
で、小型化は可能であるが、基板の表面の部品間の配線
等が分布定数回路的になるため困難となる。したがって
、実質的には、高誘電率材料の基板を使用するのは困難
である。

（３）ストリップラインを使用した高周波発振器におい
ても、上記と同様に、小型化は困難である。

基板に高誘電率材料を使用すれば小型化は可能となるが
、多層基板の表面における配線：二おいても波長短縮が
起る。このため、多層基板の表面にディスクリート部品
を配置し、これらの部品を結線することは、簡単にはで
きなくなる。仮りに結線を試ても、仕様通りの動作をさ
せることは困難を伴なう。

（４）ストリップラインを発振部に用いた高周波発振器
（低誘電率基板を使って発振器を使った場合）では、ス
トリップラインにおける共振のＱが低いため、高い周波
数帯において、高いＱの発振特性が得られない。

（表面部品の配線としては、波長短縮の影響は小さいの
で、比較的容易に結線を設計できる。）本発明は、この
ような従来の欠点を解消し、高周波帯；二おける回路モ
ジュール設計の自由度を太きくシ、小型で良好な特性が
得られるようにすることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

第１図は２本発明の原理図であり２図中、１１１〜１１
−４は、多層基板を構成する各誘電体層、１２−１．１
２−２はＧＮＤ電極パターン。

１３はストリップライン（マイクロストリップライン）
＋’ｌ＋　　ε２は、各誘電体層の比誘電率（ε２）ε
、）を示す。

本発明は、上記の目的を達成するため２次のように構成
したものである。

（１）多層基板を構成する。任意の内部誘電体層１１−
３上に、ストリップライン１３を設け、更に、誘電体層
１１−２．１１−３を介して、上記ストリップライン１
３を、サンドイッチ状１：挾むように、２つのＧＮＤ電
極パターン１２−１゜１２−２を設けて多層基板に内蔵
し。

２つのＧＮＤ電極パターン１２−１．１２−２の内側（
二形成されたストリップライン層を用いて。

高周波用の共振器を構成したストリップライン内蔵の多
層基板において。

上記ストリップライン層の誘電体層１１−２゜１１−３
を、多層基板の他の誘電体層１１−１゜１１−４の比誘
電率ε１　よりも高い比誘電率ε２（ε２〉ε、）を有
する誘電体材料で形成したことを特徴としたス）　ＩＪ
ツブライン内蔵の多層基板。

（２）上記ストリップライン層を構成する誘電体層１１
−２．１１−３の比誘電率なε２．それ以外の誘電体層
１１−１．１１−４の比誘電率なｔｌとした場合。

εｌ≦（−７−）　　　かつ　ｔｌ＜　ｔｚ（ただし、
ｆは周波数で、単位はＭＨｚ　）の関係を満たすよう（
二、上記比誘電率を選定したことを特徴とする上記（１
）記載のストリップライン内蔵の多層基板。

〔作用〕

本発明は上記のように構成したので２次のような作用が
ある。

（１）多層基板の内部の誘電体層１１−３上にストリッ
プライン１３を形成し、その上下の誘電体層１１−２．
１１−４上にＧＮＤ電極パターン１２−１．１２−２を
設ける。

この２つのＧＮＤ電極パターン１２−１．１２−２の内
側の誘電体層１１−２．１１−３がストリップライン層
となり、この層を用いて高周波用の共振器を構成する。

また、２つのＧＮＤ電極パターン１２−１．１２−２の
外側の層１１−１．１１−４は、配線層となるものであ
り、この層の表裏面には、配線だけでなく、ディスクリ
ート部品等も実装される。

このような構成の多層基板；二おいて、ストリップライ
ン層を構成する誘電体層１１−２．１１−３は、多層基
板の他の誘電体層１１−１．１１−４よりも、高誘電率
材料を用いて構成する。すなわち、誘電体層１１−１と
１１−４の比誘電率なｔｌとし、ストリップライン層で
ある誘電体層１１−２及び１１−３の比誘電率なε２と
すれば。

ε２〉ｔｌとなるよう；二、誘電体層の材料を選定する
０ この、よう（二すれば、ストリップライン層と、配線層
とが、互いに独立してその誘電体材料を選定できるから
、設計の自由度が増す。また、常に最適な材料を選定で
きるから、良好な特性の共振器が形成できる。

更に、ストリップライン層は、比誘電率の高い材料を使
用できると共に、その両側なＧＮＤ電極パターン（１２
−１、１２−２）で挾むよう（二構成されていて、他の
誘電体の影響を受けないため、十分な波長短縮ができ、
共振器の小型化が可能となる。

この場合、もし、ストリップライン層が、ＧＮＤ電極パ
ターンで挾まれていなければ、すなわちトリプレート構
造でなければ、ストリップライン１３を高誘電率材料の
誘電体層１１−２．１１−３で挾んでいても、波長短縮
（高Ｑ化）するための比誘電率は、相対的に低下してし
まい、共振器の小型化はできない。

（２）上記ストリップライン層以外の誘電体層（１１−
１、１１−４）は、配線層として使用されるため、その
防電率ｔｌは９周波数との関係において刀ＬＱＩ ε１≦（）２の関係を満たし、かつε１くｔｚの関係を
満たすことが必要となる。

例えば２表面の部品を結線するにあたり、その配線長じ
ついて、約λ、７１０以下（λ、＝λＯ／％””ｒ　ｅ
λ０　：自由空間波長）にすれば、ある程度、波長によ
る影響を無視して設計することができる。

また、実装部品間の結線を行うためには、結線長におい
て、だいたい１０■以上の自由度があると好ましい。

そこで例えば、３００ＭＨ２帯の１波長は、　　１００
０■であるが、そのｌ＝λｏ　／　１０は、１００ｍ、
このｌを１０■程度にする比誘電ｙ＄　ｔｒは、１００
程度となる。

更に９００　ＭＨｚ帯となると、上記の条件を得る比誘
電率ｔｒは、１０程度となる。

したがって、弐Ｅｌ≦（（）”、（ｆ：ＭＨｚ）の関係
を満たすようにεｌを設定することが必要となる。また
、この場合、上記のＣ１に対して、εｌ＜　ｔｚ　の関
係を満たすことが必要となる。

ただし、上記の条件で、実質的に意味のある周波帯は、
　　６００　ＭＨｚ以上である。

以上の理由により、ε！≦（−７−）”、がっεｌくＣ
２の関係を満たすように比誘電率を選定すれば、配線の
自由度が増す。

〔実施例〕 以下２本発明の実施例を図面に基づいて説明する０ 第２図は２本発明の第１実施例における高周波フィルタ
の実装図であり、第２図Ａは分解斜視図。

第２図ＢはＸ−Ｙ線断面図、第２図ＣはＭ−Ｎ線断面図
である。

図中、第１図と同符号は、同一のものを示す。また、１
３Ａ、１３Ｂはストリップライン、１４Ａ。

１４Ｂはストリップライン１３Ａ、１３Ｂの給電点、１
５はディスクリート部品、１６は貫通部を示す。

この実施例は、多層基板内蔵のストリップライン層を共
振器とし、これを高周波フィルタとして用いた例である
。

多層基板の内部の誘電体層１１−３上には、２つのスト
リップライン１３Ａ及び１３Ｂを形成し。

これらのストリップラインを共振器として用い。

ストリップラインフィルタを構成する。

この場合、誘電体層１１−２．１１−３は、他の誘電体
層１１−１．１１−４の比誘電率ε１　よりも高い比誘
電率ｔ２　を有する材料を用いて構成する０ また、ストリップラインを設けた誘電体層１１−３の上
下の層である。誘電体層１１−２と１１−３上には、そ
れぞれＧＮＤ電極パターン１２−１゜１２−２を形成し
、ストリップライン１３人。

１３Ｂをサンドイッチ状に挾むようにする。

最上層の誘電体層１１−１上には、ディスクリート部品
１５を実装したり、所定の配線パターンを形成したりす
るが、ストリップライン１３Ａ、及び１３Ｂとの接続は
２貫通部１６を介して行う。

上記ストリップラインフィルタの共振用のストリップラ
イン１３Ａ、１３Ｂは、一方の端をオープンにし、もう
片方をＧＮＤ側に接地させるλ／４型の共振器とした例
であり、給電部１４Ａ。

１４Ｂは、開放端とＧＮＤ端との間に設けである。

なお、この実施例においても、εｌ≦（）２］− （ｆ　：　ＭＨｚ　）ｔかつε！＜Ｃ２の関係を満たす
ように各誘電体の材料を選定する。このようにすれば。

配線層における配線設計の自由度が増す。

第３図及び第４図は、第２実施例として、高周波発振器
に適用した例であり、第３図はＶＣＯ（電圧制御発振器
）の回路例、第４図はＶＣＯの実装断面図である。

図中、第１図、第２図と同符号は同一のものを示す。ま
た、ＯＳＣは発振部、ＢＵＦ’はバッファ部。

Ｃｘ−”Ｃｔｏはコンデンサ、Ｒｔ”−Ｒ６は抵抗、Ｔ
ｒｌ。

Ｔｒ２はトランジスタ、　　Ｌ２はコイル、ＳＬはスト
リップライン、ＶＤは可変容量ダイオード。

Ｃ０ＮＴＩＮは制御入力端子、ＯＵＴは出力端子。

ＩＮは入力端子、　Ｖｃｃは電源を示す。

この実施例は、高周波発振器としてＶＣＯ（電圧制御発
振器）を用い、このＶＣＯの発振部に。

ストリップラインを用いた例である。

ＶＣＯの回路例としては、第３図ＡにＶＣＯのブロック
図、第３図Ｂ（二発振部の回路例、第３図Ｃにバッファ
部の回路例を示す。ＶＣＯは９発振部Ｏ８Ｃとバク７１
部ＢＵＰとで構成され、その発振部の一部にストリップ
ラインＳＬを用いている。

このストリップラインＳＬは、コンデンサと共に共振回
路を構成しており、このようなストリップラインＳＬを
用いたＶＣＯを多層基板に実装すると第４図のようにな
る（図では、ＶＣＯの一部のみを図示）０ この場合、ストリップライン１３（第３図のＳＬに対応
）は、誘電体層１１−３に形成し、その上下の誘電体層
１１−２．１１−４上にはＧＮＤ電極パターン１２−１
．１２−２が形成しである。

このストリップライン１３の一端は、ブラインドスルー
ホール（内部が導体で充満したスルーホール）により、
ＧＮＤ電極パターン１２−２に接続し、他端は、ブライ
ンドスルーホール（二より２貫通部６を介して配線層で
ある誘電体層１１−１上の配線パターンに接続しである
０ なお、上記ストリップライン１３を形成した誘電体層１
１−３及びその上の誘電体層１１−２は。

ストリップライン層であり、他の誘電体層１１−１．１
１−４より比誘電率の高い材料を用いる０第５図は、第
２図及び第４図に示した貫通部の説明図であり２図中、
１２はＧＮＤ電極パターン。

１７はスルーホール電極、１８はドーナツ状余白（導体
のない部分）を示す。

ＧＮＤ電極パターン１２を貫通する際は、ＧＮＤ電極パ
ターン１２の一部にドーナツ状の余白１８を形成し、そ
の内側のスルーホール電極１７を介して貫通させる。

このようにすれば、ＧＮＤ電極パターン１２と接触しな
いで貫通できる。

以上実施例について説明したが２本発明は次のようにし
ても実施可能である。

（１）　　第２図に示したストリップライン１３Ａ。

１３Ｂは、必ずしも直線である必要はなく２例えば、蛇
行型、スパイラル型等でも実施可能である。

また１図示した２つのストリップラインを入出力用の共
振器とし、その間に更に共振用のストリップラインを設
けてもよい。

更に、λ／４型に限らず、λ／２型（両端開放型）の共
振パターンとしてもよい。

他の部品と組み合わせて共振器を構成してもよい。

（２）使用する多層基板の層数は任意でよく、ストリッ
プライン層を内蔵できればよい。

（３）　　ス）　ＩＪツブライン層を構成する誘電体の
比誘電率をε２とし、その他の誘電体層の比誘電率なε
１とした時、ε２〉ε１の関係があればよく。

この関係を満たす範囲で、それぞれ最適な比誘電率の材
料を選定すればよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように２本発明によれば次のような効果が
ある。

（１）　　ストリップライン層に比誘電率の高い誘電体
層を使用でき、かつ両側をＧＮＤ電極パターンで挾んで
いるため、ストリップライン共振器を。

波長短縮により小型化できる。

（２）上記の理由で、共振線路自体を短かくできるので
、導体損失を下げることができ、Ｑの高い共振を得るこ
とができる。したがって、高周波発振器では有利である
。

（３）ストリップライン層以外の誘電体層は、比誘電率
の低い材料を選定できるので、高誘電率材上（二回路パ
ターンを引き回すよりは、配線の自由度が高くなり、設
計に余裕ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は１本発明の原理図。 第２図は１本発明の第１実施例における高周波フィルタ
の実装図。 第３図は、第２実施例におけるＶＣＯの構成図。 第４図は、第２実施例におけるＶＣＯの実装断面図。 第５図は２貫通部の説明図。 第６図は、従来の高周波フィルタの構成図。 第７図は、従来の高周波発振器の構成図である。 １１−１〜１１−４・・・誘電体層。 １２−１　、１２−２・・・ＧＮＤ電極パターン。 １３・・・ストリップライン （マイクロストリップライン）。 ε１．ε２・・・比誘電率。 ＶＣＯのフロ、７図 発ま反部の回Ｙ各例 Ｃ；バッファ部の回路イクリ −Ｃす ｖｃ５の支装＠面図 第４図 一敏Δ１含’５ｆ１鋭ε髪Ｈ悶 第５図 Ａ：斗 面 薗 劾ミ糺の亀Ｉ娼波フィルタの田ｉ反図 第６図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）多層基板を構成する，任意の内部誘電体層（１１
   −３）上に， ストリップライン（１３）を設け， 更に，誘電体層（１１−２，１１−３）を介して，上記
   ストリップライン（１３）をサンドイッチ状に挾むよう
   に， ２つのＧＮＤ電極パターン（１２−１，１２−２）を設
   けて多層基板に内蔵し， ２つのＧＮＤ電極パターン（１２−１，１２−２）の内
   側に形成されたストリップライン層を用いて，高周波用
   の共振器を構成したストリップライン内蔵の多層基板に
   おいて， 上記ストリップライン層の誘電体層（１１−２，１１−
   ３）を， 多層基板の他の誘電体層（１１−１，１１−４）の比誘
   電率（ε＿１）よりも高い比誘電率（ε＿２）を有する
   誘電体材料で形成したことを特徴とするストリップライ
   ン内蔵の多層基板。
2. （２）上記ストリップライン層を構成する誘電体層（１
   １−２，１１−３）の比誘電率をε＿２，それ以外の誘
   電体層（１１−１，１１−４）の比誘電率をε＿１とし
   た場合， ε＿１≦（３０００／ｆ）＾２，かつε＿１＜ε＿２（
   ただし，ｆは周波数で，単位はＭＨ＿２）の関係を満た
   すように，上記比誘電率を選定したことを特徴とする上
   記請求項（１）記載のストリップライン内蔵の多層基板
   。