JPH11163219A - 高周波複合回路基板およびその製造方法 - Google Patents
高周波複合回路基板およびその製造方法Info
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Abstract
ップライン型共振器を含む回路の回路Q値を高くするの
に限界があるという問題があった。 【解決手段】 セラミックまたはガラスセラミックから
成る絶縁層10a〜10hを複数積層して成る絶縁基体
1内に一対のアース電極17a、17cを平行に設け、
このアース電極17a、17c間にストリップライン1
7bを設けてストリップライン型共振器Xを形成した高
周波複合回路基板であって、上記アース電極17a、1
7cとストリップライン17bを上記絶縁層10a〜1
0hの積層方向に形成した。
Description
およびその製造方法に関し、例えば電圧制御発振器(V
CO)、ミキサ部、フィルター素子、発振子、コイル、
コンデンサ等の複数の回路機能が内部に形成された高周
波複合回路基板およびその製造方法に関するものであ
る。
年、電子機器は小型軽量化が進んでおり、それに用いら
れる回路基板もその動向に呼応する形で、小型軽量化、
薄型化、表面実装化、複合化が進められている。特に、
携帯通信等の高周波を利用した通信機器においては、セ
ラミックスの優れた誘電特性等と多層化技術から、セラ
ミック回路基板が従来から多用されており、近年では小
型薄型化が進められている。
された高周波回路基板において、その内部にストリップ
ライン型共振器を形成しようとした場合、その基板の薄
層化の要求によって、基板厚みが制限され、回路Qを高
くするのに限界が生じるという問題があった。
ミックやガラスセラミックなどの原料を含有するグリー
ンシートを作成して、このグリーンシートにビアホール
導体となる位置にNCパンチや金型などでビアホール用
貫通孔を形成し、次に内部配線パターンに応じてグリー
ンシート上に導電性ペーストを印刷すると共に、ビアホ
ールに導電性ペーストを充填し、次にこれらグリーンシ
ートを複数積層して、この積層成形体と導電性ペースト
を一括して同時に焼成する、いわゆるグリーンシート積
層方式によって形成していた。
式による製造方法では、グリーンシートの積層方向に電
極を形成しようとすると、絶縁層となるグリーンシート
を作成した後に、NCパンチや金型などで電極用貫通溝
を形成しなければならず、グリーンシートを次工程以降
で取り扱うことが困難であるという問題があった。
なされたものであり、その目的は、回路基板の薄型化に
ともなって回路Q値を高くするのに限界が生じるという
従来技術の問題点を解消した高周波複合回路基板を提供
することを目的とする。
に電極用貫通溝を形成しにくいという従来方法の問題点
を解消した高周波複合回路基板の製造方法を提供するこ
とを目的とする。
に、請求項1に係る高周波複合回路基板では、セラミッ
クまたはガラスセラミックから成る絶縁層を複数積層し
て成る絶縁基体内に一対のアース電極を平行に設け、こ
のアース電極間にストリップラインを設けてストリップ
ライン型共振器を形成した高周波複合回路基板におい
て、前記アース電極とストリップラインを前記絶縁層の
積層方向に形成した。
の製造方法では、支持基板上に、セラミックまたはガラ
スセラミックから成る絶縁層材料、光硬化可能なモノマ
ー、および有機バインダを含有するスリップ材を塗布し
て乾燥することによって絶縁層を形成する工程と、前記
絶縁層の一部を露光して除去する工程と、この除去部分
に導電性ペーストを充填する工程とを繰り返すことによ
って、前記絶縁層の積層方向にストリップライン型共振
器のストリップラインとアース電極となる導電性ペース
トが連続して充填された積層成形体を形成した後に焼成
する。
絶縁層の積層方向に一対のアース電極とストリップライ
ンとから成るストリップライン型共振器を形成すること
により、複合回路基板を薄型化したままでストリップラ
インとアース電極間の距離を大きくすることができ、も
って回路Q値の高いストリップライン型共振器を内蔵す
る高周波複合回路基板を得ることができる。
造方法では、光硬化可能なモノマーを含有するスリップ
材で絶縁層成形体を作成し、露光処理と現像(エッチン
グ)処理を施して導電性ペーストを充填もしくは塗布す
ることを繰り返して積層成形体を形成して焼成すること
によって、高周波複合回路基板を形成するので、ストリ
ップライン型共振器を絶縁層の積層方向に形成すること
ができ、製品の薄型化と高い回路Q値を得ることができ
る高周波複合回路基板を容易に形成できる。
面を用いて詳細に説明する。図1および図2は本発明の
高周波複合回路基板を示すものであり、符号1は絶縁基
体を示している。この絶縁基体1は誘電体としての機能
を有するものである。
子、電源端子、グランド端子等の端面電極2が形成され
ている。この端面電極2はリード端子として形成しても
良い。この絶縁基体1の表面には表面電極3が形成され
ており、この表面電極3には厚膜抵抗体4、抵抗器、コ
ンデンサ等のチップ部品6が接続されている。さらに、
絶縁基体1には凹状のキャビティ部Cが形成され、この
キャビティ部Cには半導体ベアチップ7が配置され、こ
の半導体ベアチップ7はワイヤWを介して表面電極3に
接続されている。
ックなどから成る絶縁層10a〜10hを複数積層して
構成され、また、その内部には内部配線11やビアホー
ル導体13、ストリップライン17b、アース電極17
a、17cが形成されている。このストリップライン1
7bとアース電極17a、17cでストリップライン型
共振器Xが形成され、内部配線11やビアホール導体1
3と半導体ベアチップ7などにより、ミキサ部Yが形成
される。
ランド(不図示)に接続され、ストリップライン17b
の一端はグランドに接続され、他端が信号の入出力部と
なる。ストリップライン17bは絶縁基体1の表面部に
導出されたり、内蔵された他の回路に接続される。一
方、アース電極17a、17cは、ストリップライン1
7bのシールド的な役割を果たすとともに、ストリップ
ライン17bとの間隔を調整することにより、特性イン
ピーダンス値の制御が可能となり、回路Q値を高くでき
る。
はガラスセラミックから成るものである。絶縁層10a
〜10hの厚みは、40〜150μmとされる。このよ
うな複数の絶縁層10a〜10h間に形成されている内
部配線11は、金系、銀系、銅系の金属材料などから成
る。
11は、絶縁層10a〜10hの厚み方向に形成された
ビアホール導体13によって接続されているものもあれ
ば、容量結合などで分布定数的に接続されているものも
ある。このビアホール導体13も内部配線11と同様に
金系、銀系、銅系の金属材料から成る。
10hの積層方向にストリップライン型共振器17(1
7a〜17c)が形成されている。このストリップライ
ン型共振器17(17a〜17c)は、ビアホール導体
13と同様に金系、銀系、銅系の金属材料などから成
る。このストリップライン型共振器17(17a〜17
c)は、図2に示すように、絶縁層10の積層方向に形
成するため、絶縁基体1の厚みとは無関係にストリップ
ライン17bとアース電極17a、17c間の距離を大
きくすることができ、回路Q値の向上が図れる。
の製造方法を図3および図4に基づいて説明する。
する。スリップ材は、例えばセラミック原料粉末と、光
硬化可能なモノマー、例えばポリオキシエチル化トリメ
チロールプロパントリアクリレートと、有機バインダ、
例えばアルキルメタクリレートと、可塑剤とを、有機溶
剤、例えばエチルカルビトールアセテートに混合し、ボ
ールミルで約48時間混練して作製される。セラミック
原料粉末としては、金属元素として少なくともMg、T
i、Caを含有する複合酸化物であって、その金属元素
酸化物による組成式を(1−x)MgTiO3 −xCa
TiO3 (但し、式中xは重量比を表し、0.01≦x
≦0.15)で表される主成分100重量部に対して、
硼素含有化合物をB2 O3 換算で3〜30重量部、アル
カリ金属含有化合物をアルカリ金属炭酸塩換算で1〜2
5重量部添加含有して成るものが用いられる。
作成しているが、親水性の官能基を付加した光硬化可能
なモノマー、例えば多官能基メタクリレートモノマー、
有機バインダ、例えばカルボキシル変性アルキルメタク
リレートを用いて、イオン交換水で混練した水系スリッ
プ材を作成してもよい。
およびストリップライン型共振器17となる導電性ペー
ストを作成する。導電性ペーストは、低融点で且つ低抵
抗の金属材料である例えば銀粉末と、硼珪酸系低融点ガ
ラス、例えばB2 O3 −SiO2 −BaOガラス、Ca
O−B2 O3 −SiO2 ガラス、CaO−Al2 O3−
B2 O3 −SiO2 ガラスと、有機バインダ、例えばエ
チルセルロースとを、有機溶剤、例えば2、2、4−ト
リメチル−1、3−ペンタジオールモノイソブチレート
に混合し、3本ローラーにより均質混練して作成され
る。
持基板33上にスリップ材をドクターブレード法によっ
て塗布して乾燥することにより、図2中の絶縁層10h
となる絶縁層成形体35hを形成する。支持基板33と
してはマイラーフィルムなどを用いることができる。こ
の支持基板33は焼成工程前に取り外される。塗布後の
乾燥条件は60〜80℃で20分乾燥であり、薄層化し
て乾燥された絶縁層成形体35hの厚みは40μm程度
である。
部配線11aとなる内部配線パターンを印刷して乾燥す
る。具体的には、図3(b)に示すように、導電性ペー
ストをスクリーン印刷することにより、内部配線パター
ン36aが形成される。
形成する。具体的には、図3(c)に示すように、絶縁
層成形体35h上の内部配線パターン36aを全て被覆
するように、セラミックのスリップ材を塗布して絶縁層
10gとなる絶縁層成形体35gを形成する。
ライン型共振器用貫通溝およびビアホール用貫通孔を形
成する。ストリップライン型共振器用貫通溝およびビア
ホール用貫通孔は、露光処理、現像(エッチング)処
理、洗浄・乾燥処理により形成される。なお、ストリッ
プライン型共振器やビアホール導体の形成が不要な絶縁
層については、このような貫通溝と貫通孔の形成や、そ
れに続く導電性ペーストの充填工程は省略される。
縁層成形体35g上にストリップライン型共振器用貫通
溝およびビアホール用貫通孔が形成される領域が遮光さ
れるようなフォトターゲット37を載置して、超高圧水
銀灯(10mW/cm2 )を光源として用いて露光す
る。これにより、貫通溝と貫通孔以外の領域では、スリ
ップ材中の光硬化可能なモノマーが光重合反応を起こ
す。従って、貫通溝や貫通孔部分のみが現像処理によっ
て除去可能な溶化部となる。なお、実際には、フォトタ
ーゲット37を絶縁層成形体に接触させて露光した方が
露光精度は向上する。また、最適露光時間は絶縁層成形
体の厚み、ストリップライン型共振器用貫通溝の幅、ビ
アホール用貫通孔の直径などで決まる。露光装置は所謂
写真製版技術に用いられる一般的なものでよい。なお、
40μm程度の絶縁層成形体35gは、超高圧水銀灯
(10mW/cm2 )を5〜10秒程度照射すれば露光
を行うことができる。
した後、絶縁層成形体35gの溶化部をスプレー現像法
やパドル現像法などによって、ストリップ材を現像液で
部分的に除去するもので、具体的には1、1、1−トリ
クロロエタンを用いてスプレー法などで現像する。その
後、必要に応じて洗浄および乾燥を行ない、図3(e)
に示すように、ストリップライン型共振器17のアース
電極17a、17c用の貫通溝38を形成する。
ース電極17a、17c用の貫通溝38に導電性ペース
トを充填することにより、ストリップライン型共振器の
アース電極17a、17cとなる導体部材を形成する。
貫通溝38に相当する部位のみに印刷可能なスクリーン
を用いたスクリーン印刷法によってストリップライン型
共振器17のアース電極17a、17bとなる導体部材
を形成した後、50℃で10分間乾燥する。
a、17c用の導電部材を形成する方法と同様に、図3
(f)に示すように、絶縁層成形体35fにアース電極
17a、17c用の導電部材を形成する。
性ペーストを用いて内部配線11となるパターンを印刷
する。印刷方法は、例えばスクリーン印刷方法で行な
う。具体的には、図3(f)に示すように、図2の絶縁
層10fと絶縁層10eとの間に配置される内部配線1
1を、図3(f)に示す絶縁層成形体35h上に形成し
た内部配線パターン36aと同様のスクリーン印刷法に
て形成して乾燥することにより、内部配線パターン36
を形成する。
乾燥工程を繰り返し、図4に示すような8層の絶縁層成
形体(35a〜35h)を有する積層成形体41を形成
する。
上層の絶縁層成形体35aの表面に印刷して形成する。
これは、各絶縁層成形体35a〜35h、内部配線11
となる配線パターン36、ビアホール導体13およびス
トリップライン型共振器となる導体部材17a〜17c
の一括焼成時に、表面電極3となる導体膜をも一括的に
焼成しようとするものである。
状をプレスで整えたり、分割溝を形成したり、支持基板
33を取り外す。
工程と、本焼成工程から成る。脱バインダー工程は、概
ね600℃以下の温度領域であり、絶縁層成形体35a
〜35hおよび内部配線パターン36、導体部材に含ま
れている有機バインダ、光硬化可能なモノマーを消失す
る過程であり、本焼成工程は、ピーク温度850〜10
50℃、例えばピーク温度900℃で30分焼成する。
絶縁層10a〜10hからなる絶縁基体1内に、ストリ
ップライン型共振器17(17a〜17c)、内部配線
11、ビアホール導体13が形成され、さらに表面電極
3が形成された高周波複合回路基板が得られる。
な、厚膜抵抗体4や厚膜保護膜の印刷、焼きつけ、メッ
キ処理、さらに半導体ベアチップ7やチップ部品6の接
合を行う。
側のみに表面電極3、厚膜抵抗体4、チップ部品6が形
成されているが、絶縁基体1の下面側にも形成してもよ
い。このときの高周波複合回路基板の製造方法として
は、絶縁層成形体35hを塗布したときに、下面側に延
びるビアホール導体を形成するために、露光処理と現像
処理を行う必要がある。
hの焼成された積層体の表面に印刷して、所定雰囲気で
焼きつけを行っても構わない。例えば内部配線11に銀
系導体を用い、表面電極3として銅系導体を用いる場
合、絶縁層成形体35a〜35hと内部配線11の配線
パターンから成る積層成形体を酸化性雰囲気又は中性雰
囲気で焼成し、焼成された積層体の表面に銅系導体を印
刷し、中性雰囲気又は還元性雰囲気において780℃
(AgとCuの共晶点)以下の温度で焼成する。
ック基板を用いた場合には、焼成前に取り外すことな
く、多層セラミック回路基板の下部層としてそのまま残
存させても構わない。この場合、支持基板33であるア
ルミナセラミック基板にビアホール導体や内部配線パタ
ーンを予め形成しても良い。
金系、銀系、銅系の低融点金属材料を用いた低温焼成複
合回路基板で説明したが、内部配線11としてタングス
テン、モリブデンなどの高融点金属材料を用いた130
0℃前後で焼成される複合回路基板であっても構わな
い。
を平行に配置された二つのアース電極17a、17bか
ら等距離の位置に形成し、この二つのアース電極17
a、17c間の間隔を種々変更して900MHz時のQ
値を測定した。なお、ストリップライン17bの線幅は
0.5mmで、絶縁層10a〜10hは、εr(誘電
率)=19、Q〔2GHz〕=8000である。
隔が1mmのときは、Q=105、1.2mmのとき
は、Q=110、1.5mmのときは、Q=125、2
mmのときは、Q=140、3mmのときは、Q=17
1、4mmのときは、Q=198であった。
アース電極17a、17cを絶縁層10a〜10hの積
層方向に形成すると、アース電極17a、17cの間隔
を広くとることができ、回路Q値も高いことがわかっ
た。
積層方向にストリップライン型共振器を形成することに
より、複合回路基板を薄層化したままでストリップライ
ンとアース電極間の距離を大きくすることができ、もっ
て回路Q値の高いストリップライン型共振器を内蔵した
高周波複合回路基板を得ることができる。
化可能なモノマーを含有するスリップ材で絶縁層成形体
を作成し、露光処理と現像(エッチング)処理を施して
導電性ペーストを充填もしくは塗布することを繰り返し
て積層体を形成して焼成することによって、高周波複合
回路基板を作製するので、絶縁層の積層方向にストリッ
プライン型共振器を容易に形成することができ、製品の
薄型化と高い回路Q値を得ることができる。
トターゲットを用いて、露光と現像処理によって作成さ
れるために、フォトターゲットのパターンによって複数
種類の径の貫通孔を任意に形成することができる。これ
は、例えば多層セラミック回路基板中にアース導体の内
部配線を用いる場合、導電率を考慮して孔径を任意に設
定できるため、極めて有益である。
NCパンチの打ち抜きや、スリップ材の印刷パターンに
よる接続では得ることができない径、例えば80μmで
さらに相対位置精度の高い貫通孔の形成が可能であるた
め、高密度の内部配線パターンを有する多層セラミック
回路基板を容易に製造できる。
より絶縁層成形体が形成されるため、絶縁層成形体の表
面が内部配線の配線パターンの積層状態にかかわらず常
に平面状態が維持でき、絶縁層成形体上に配線パターン
を形成するにあたって、非常に精度が高くなる。
ある。
を説明する工程図である。
における積層成形体を示す断面図である。
極、4・・・厚膜抵抗体、6・・・チップ部品、7・・
・半導体ベアチップ、10a〜10h・・・絶縁層、1
1・・・内部配線、13・・・ビアホール導体、17・
・・ストリップライン型共振器、35a〜35h・・・
絶縁層成形体、36・・・内部配線パターン、37・・
・フォトターゲット、41・・・積層成形体、X、Y・
・・回路機能
Claims (2)
- 【請求項1】 セラミックまたはガラスセラミックから
成る絶縁層を複数積層して成る絶縁基体内に一対のアー
ス電極を平行に設け、このアース電極間にストリップラ
インを設けてストリップライン型共振器を形成した高周
波複合回路基板において、前記アース電極とストリップ
ラインを前記絶縁層の積層方向に形成したことを特徴と
する高周波複合回路基板。 - 【請求項2】 支持基板上に、セラミックまたはガラス
セラミックから成る絶縁層材料、光硬化可能なモノマ
ー、および有機バインダを含有するスリップ材を塗布し
て乾燥することによって絶縁層を形成する工程と、前記
絶縁層の一部を露光して除去する工程と、この除去部分
に導電性ペーストを充填する工程とを繰り返すことによ
って、前記絶縁層の積層方向にストリップライン型共振
器のストリップラインとアース電極となる導電性ペース
トが連続して充填された積層成形体を形成した後に焼成
する高周波複合回路基板の製造方法。
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---|---|---|---|
JP32496797A JP3563580B2 (ja) | 1997-11-26 | 1997-11-26 | 高周波複合回路基板およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
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JP32496797A JP3563580B2 (ja) | 1997-11-26 | 1997-11-26 | 高周波複合回路基板およびその製造方法 |
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Publication Number | Publication Date |
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JPH11163219A true JPH11163219A (ja) | 1999-06-18 |
JP3563580B2 JP3563580B2 (ja) | 2004-09-08 |
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JP (1) | JP3563580B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6906411B1 (en) | 2000-06-29 | 2005-06-14 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Multilayer substrate module and portable wireless terminal |
-
1997
- 1997-11-26 JP JP32496797A patent/JP3563580B2/ja not_active Expired - Fee Related
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