JPH11243281A

JPH11243281A - 高周波回路基板

Info

Publication number: JPH11243281A
Application number: JP10043980A
Authority: JP
Inventors: Hirofumi Toda; 浩文戸田; Shinji Isoyama; 伸治磯山
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1998-02-25
Filing date: 1998-02-25
Publication date: 1999-09-07
Anticipated expiration: 2018-02-25
Also published as: JP3591805B2

Abstract

(57)【要約】【課題】ストリップラインとアース電極とを接続する導
体の高周波信号の伝送性を向上して、回路Ｑを向上でき
る高周波回路基板を提供する。【解決手段】絶縁層１０ａ〜１０ｈを複数積層してなる
絶縁基体１内に、平行に設けられた一対のアース電極１
７ａと、該一対のアース電極１７ａ間に設けられたスト
リップライン１７ｂと、一対のアース電極１７ａとスト
リップライン１７ｂとを接続する板状電極１７ｃとから
なるストリップライン型共振器を形成したものである。
ここで、板状電極１７ｃの幅はストリップライン１７ｂ
の幅と同一であることが望ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は高周波回路基板に関
し、例えば電圧制御発振器（ＶＣＯ）、ミキサ部、フィ
ルター素子、発振子、コイル、コンデンサ等の回路機能
が内部に複数形成された高周波回路基板に関するもので
ある。

【０００２】

【従来技術】近年、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、複合化が押し進
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より多用されて
おり、近年では、高機能化が進められている。

【０００３】従来、高周波回路基板内に１／４波長スト
リップライン型共振器を形成したものが知られている。
このような高周波回路基板では、例えば、絶縁層を複数
積層してなる絶縁基体内に一対のアース電極を平行に設
け、該一対のアース電極間にストリップラインを設け、
一対のアース電極とストリップラインとを絶縁層の積層
方向に形成されたビアホール導体により接続し、１／４
波長ストリップライン型共振器を形成していた。図７に
は、一対のアース電極（図示せず）とストリップライン
２とを、円柱状のビアホール導体３で接続した状態を示
した。

【０００４】このような共振器では、ストリップライン
２に入射した高周波信号がビアホール導体３を介してア
ース電極に伝送され、再度ビアホール導体を介してスト
リップライン２に入射され、このストリップライン２か
ら外部に伝送される。

【０００５】上記のような共振器を有する高周波回路基
板は、従来、セラ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製して、このグリーンシ
ートにビアホールとなる位置に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
によって形成されていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような高周波回路基板では、ストリップライン２とアー
ス電極を、絶縁層の積層方向に形成されたビアホール導
体３により接続していたため、ビアホール導体３の抵抗
が高く、回路Ｑが悪化するという問題が生じていた。

【０００７】即ち、高周波信号は、主に円柱状のビアホ
ール導体３の表皮を伝送し、また、一般に、ビアホール
導体３はストリップライン２の幅よりも十分小さい直径
を有するものしか製造できなかったため、ストリップラ
イン２を伝送してきた高周波信号はアース電極に十分に
伝送されずに、ビアホール導体３に入射する段階で損失
を生じ、一方、アース電極に伝送された高周波信号がス
トリップライン２に伝送される際に、ビアホール導体３
に入射する段階で損失を生じ、回路Ｑが低下するという
問題が生じていた。

【０００８】本発明はこのような問題を解決するために
なされたものであり、その目的は、ストリップラインと
アース電極とを接続する導体の高周波信号の伝送性を向
上して、回路Ｑを向上できる高周波回路基板を提供する
ことにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の高周波回路基板
は、絶縁層を複数積層してなる絶縁基体内に、平行に設
けられた一対のアース電極と、該一対のアース電極間に
設けられたストリップラインと、前記一対のアース電極
と前記ストリップラインとを接続する板状電極とから構
成された１／４波長ストリップライン型共振器を形成し
たものである。

【００１０】ここで、板状電極の幅はストリップライン
の幅と同一であることが望ましい。

【００１１】

【作用】本発明の高周波回路基板は、一対のアース電極
とストリップラインとを板状電極により接続したので、
ストリップラインを伝送してきた高周波信号は、板状電
極を介してアース電極に十分に伝送され、また、アース
電極に伝送された高周波信号は、板状電極を介してスト
リップラインに十分に伝送され、板状電極で生じる損失
を最小限に抑制できる。

【００１２】また、板状電極の幅をストリップラインの
幅と同一とすることにより、高周波信号の板状電極への
伝送性をさらに向上でき、板状電極で生じる損失を最小
限に抑制できる。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１および図２は本発明の高周波
回路基板を示すもので、この高周波回路基板内には、図
２に示すように、ストリップラインとアース電極を板状
電極で接続した１／４波長ストリップライン型共振器部
Ｘとミキサ部Ｙの２つの回路機能を有するブロックが複
合化されている。図において、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。

【００１４】絶縁基体１には、図１に示すように、入出
力端子、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にはキャビティ部が形成され、このキ
ャビティ部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。

【００１５】絶縁基体１は、図２に示したように、絶縁
層１０ａ〜１０ｈを複数積層して構成され、また、内部
配線１１やビアホール導体１３、半導体ベアチップ７等
により２つの回路機能Ｘ、Ｙが形成されている。

【００１６】回路機能Ｘは１／４波長ストリップライン
型共振器であり、この１／４波長ストリップライン型共
振器は、絶縁層１０ｈと１０ｇ間、および絶縁層１０ｂ
と１０ａ間にアース電極１７ａが形成され、これらの一
対のアース電極１７ａ間である絶縁層１０ｅと１０ｄ間
にストリップライン１７ｂが形成され、ストリップライ
ン１７ｂと上下のアース電極１７ａが板状電極１７ｃに
より接続されて構成されている。１／４波長ストリップ
ライン型共振器の電極構造を図３に示し、板状電極１７
ｃ近傍を拡大したものを図４に示す。

【００１７】板状電極１７ｃは、図３に示すように、ス
トリップライン１７ｂの一端と、上下のアース電極１７
ａの一端を接続している。また、上側のアース電極１７
ａには挿通孔１８が形成されており、この挿通孔１８を
板状入出力電極１９が挿通し、ストリップライン１７ｂ
に接続されている。板状入出力電極１９は、高周波信号
をストリップライン１７ｂに入出力するためのものであ
る。

【００１８】板状電極１７ｃの幅は高周波信号の伝送性
の点から大きい方が望ましいが、ストリップライン１７
ｂの幅と同一幅が最も望ましい。また、板状電極１７ｃ
の厚みは、抵抗を低くするという点から厚い方が望まし
い。さらに、板状電極１７ｃの幅は、高周波信号の伝送
性の点から、ストリップライン１７ｂと接続される部分
はストリップライン１７ｂの幅と同一幅であり、アース
電極１７ａに向けて次第に幅広になることが望ましい。
特に、アース電極１７ａと接続される部分はアース電極
１７ａの幅と同一幅であることが望ましい。

【００１９】絶縁層１０ａ〜１０ｈはガラスセラミック
スまたはセラミックスからなるものである。絶縁層１０
ａ〜１０ｈの厚みは４０〜１５０μｍとされている。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、銅系の金属材料からな
るものである。

【００２０】また、絶縁層１０ａ〜１０ｈ間の内部配線
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、容量結合等で分布定数的に接続されるものもある。
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なるものである。また、アー
ス電極１７ａ、ストリップライン１７ｂ、板状電極１７
ｃも、金系、銀系、銅系の金属材料からなるものであ
る。

【００２１】以上のように構成された高周波回路基板で
は、一対のアース電極１７ａとストリップライン１７ｂ
とを板状電極１７ｃにより接続したので、ストリップラ
イン１７ｂを伝送してきた高周波信号が、図４に示すよ
うに、板状電極１７ｃで大きな損失を生じることなく、
アース電極１７ａに十分に伝送され、また、アース電極
１７ａに伝送された高周波信号はストリップライン１７
ｂに十分に伝送され、板状電極１７ｃで生じる損失を最
小限に抑制でき、回路Ｑの高い１／４波長ストリップラ
イン型共振器を内蔵することができる。

【００２２】尚、図２では、絶縁層１０ｈと１０ｇ間、
および絶縁層１０ｂと１０ａ間にアース電極１７ａを形
成し、絶縁層１０ｅと１０ｄ間にストリップライン１７
ｂを形成した例について説明したが、本発明では、絶縁
層の積層方向にアース電極およびストリップラインを形
成しても良いことは勿論である。この場合でも、板状電
極１７ｃは絶縁層の積層方向に形成されることになる。

【００２３】次に、本発明の高周波回路基板の製造方法
について説明する。先ず、絶縁層１０ａ〜１０ｈとなる
スリップ材を作製する。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。

【００２４】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、Ｔｉ、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−ｘＣａＴｉＯ₃（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、硼素をＢ₂Ｏ₃換算で３〜３
０重量部、アルカリ金属をアルカリ金属炭酸塩換算で１
〜２５重量部含有するものが用いられる。

【００２５】尚、上述の実施例では溶剤系スリップ材を
作製しているが、上述のように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製しても構わない。

【００２６】また、ビアホール導体１３、内部配線１１
およびストリップライン型共振器の電極１７となる導電
性ペーストを作製する。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Ｂ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂−ＢａＯガラ
ス、ＣａＯ−Ｂ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂ガラス、ＣａＯ−Ａｌ
₂Ｏ₃−Ｂ₂Ｏ₃−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−ルモノイソ
ブチレ−トに混合し、３本ローラーにより均質混練して
作製される。

【００２７】次に、図５（ａ）に示すように、まず、絶
縁層用スリップ材を、支持基板３３上に、上述のスリッ
プをドクターブレード法によって塗布し、乾燥して、絶
縁層１０ｈとなる絶縁層成形体３５ｈを形成する。支持
基板３３としてマイラーフイルムを用い、この支持基板
３３は焼成工程前に取り外される。薄層化・乾燥された
絶縁層成形体３５ｈの厚みは４０μｍである。この絶縁
層成形体３５ｈについて、後述する露光処理を施し、硬
化させる。

【００２８】この絶縁層成形体３５ｈにはビアホール導
体等が形成されないため、直ちに、図２中の内部配線１
１となる内部配線パターン、およびアース電極１７ａと
なるアース電極パターンの印刷・乾燥を行う。具体的に
は、図５（ｂ）に示すように上述の導電性ペーストを所
定パターンに形成可能なスクリーン（図示せず）を介し
て、印刷・乾燥することにより、内部配線パターン３６
ａ、アース電極パターン３７ａが形成される。

【００２９】次に、図５（ｃ）に示すように、絶縁層１
０ｇとなる絶縁層成形体３５ｇを、絶縁層成形体３５ｈ
上の内部配線パターン３６ａ、アース電極パターン３７
ａを全て被覆するように絶縁層成形体３５ｈと同様に塗
布・乾燥により形成する。

【００３０】この後、絶縁層成形体３５ｇに板状電極１
７ｃを形成するための板状電極用貫通溝を形成する。板
状電極用貫通溝は、露光処理、現像処理、洗浄・乾燥処
理により形成される。

【００３１】露光処理は、具体的には、絶縁層成形体３
５ｇ上に板状電極１７ｃ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を載置して、超高圧水銀灯（１
０ｍＷ／ｃｍ²）を光源として用いて露光を行なう。

【００３２】露光処理は、例えば、フォトターゲットを
絶縁基板上に近接または載置して、板状電極用貫通溝以
外の領域に、低圧、高圧、超高圧の水銀灯系の露光光を
照射する。これにより、板状電極用貫通溝以外の領域で
は、光硬化可能なモノマーが光重合反応を起こす。従っ
て、板状電極用貫通溝部分のみが現像処理によって除去
可能な溶化部となる。

【００３３】尚、実際には、フォトターゲットを絶縁層
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、板状電極用
貫通溝の幅などで決まる。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。これにより、板状電
極用貫通溝が形成される領域の絶縁層成形体３５ｇにお
いては、光硬化可能なモノマの光重合反応がおこらず、
板状電極用貫通溝が形成される領域以外の絶縁層成形体
３５ｇにおいては、光重合反応が起こる。ここで光重合
反応が起こった部位を不溶化部といい、光重合反応が起
こらない部位を溶化部という。尚、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。

【００３４】現像処理は、フォトターゲットを除去した
後、絶縁層成形体３５ｇの溶化部をスプレー現像法やパ
ドル現像法によって、現像液で除去するもので、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
で現像を行う。その後、必要に応じて洗浄及び乾燥を行
ない、図５（ｄ）に示すように、板状電極用貫通溝３７
ｃを形成する。

【００３５】次に、板状電極となる導体部材４７を、絶
縁層成形体３５ｇに形成された板状電極用貫通溝３７ｃ
に導電性ペーストを充填し、乾燥することにより形成す
る。

【００３６】充填方法は、例えばスクリーン印刷方法で
行なう。

【００３７】そして、上記のような工程を繰り返して、
図６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。

【００３８】この後、表面電極３となる導体膜３９を最
上層の絶縁層成形体３５ａの表面に形成する。これは、
配線パターン３６、３６ａ、ビアホール導体１３および
ストリップライン１７ｂとアース電極１７ａ、板状電極
１７ｃとなるアース電極パターン３７ａ、導体部材４７
の一括焼成時に、表面電極３となる導体膜３９をも一括
的に焼成しようとするものである。

【００３９】次に、必要に応じて、積層成形体４１の形
状をプレスで整えたり、分割溝を形成したり、また、支
持基板３３を取り外す。

【００４０】次に、焼成を行う。焼成は、脱バインダー
工程と、本焼成工程からなる。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及び内部配線パターン３６、３６ａ、アース電
極パターン３７ａ、導体部材４７に含まれている有機バ
インダ、光硬化可能なモノマを消失する過程であり、本
焼成工程は、ピーク温度８５０〜１０５０℃、例えば、
ピーク温度９００℃で焼成する。

【００４１】これにより、図２に示したように、８層の
絶縁層１０ａ〜１０ｈからなる高周波回路基板を作製で
きる。

【００４２】その後、表面処理として、さらに、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。

【００４３】尚、表面電極３は、絶縁層１０ａ〜１０ｈ
の焼成された積層体の表面に、印刷・乾燥し、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１
１にＡｇ系導体を用い、表面電極３としてＣｕ系導体を
用いる場合、絶縁層成形体３５ａ〜３５ｈと内部配線１
１の配線パターンからなる積層成形体を、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、
Ｃｕ系導体の印刷・乾燥を行い、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。

【００４４】また、支持基板３３がアルミナセラミック
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。

【００４５】このような方法によれば、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製し、
露光・現像処理を施し、積層していくため、アース電極
１７ａとストリップライン１７ｂを接続する板状電極１
７ｃの層間での不連続が起こりにくく、回路Ｑの悪化が
起こりにくい高周波回路基板を得ることができる。

【００４６】また、板状電極用貫通溝３７ｃが、フォト
ターゲットを用いて、露光・現像処理によって作製され
るために任意の幅や断面積の板状電極１７ｃを形成する
ことができ、板状電極１７ｃの抵抗を小さくでき、回路
Ｑを高くできる。即ち、従来、いわゆるグリーンシート
積層法により作製していたため、グリーンシートの積層
工程においてビアホールにズレが生じ、絶縁層間でビア
ホール導体の不連続が起こり易く、ビアホール導体の抵
抗が高くなり、回路Ｑが悪化しやすかったが、上記のよ
うな方法を採用することにより、板状電極１７ｃの層間
での連続性を向上して、回路Ｑを向上できる。

【００４７】また、従来のグリーンシート積層法では、
大断面のビアーホールを作製できなかったため、ビアホ
ール導体としても大断面が得られなかったが、上記方法
によれば、板状電極１７ｃの幅、厚みを任意に容易に大
きくすることができる。

【００４８】さらに、絶縁層となるスリップ材の塗布に
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。

【００４９】

【実施例】上記方法にて、図３に示すような１／４波長
ストリップライン型共振器を作製した。ここで、アース
電極の幅を３．５ｍｍ、長さを１６．５ｍｍ、ストリッ
プラインの幅を０．５ｍｍ、長さを１５．５ｍｍ、アー
ス電極とストリップラインの間隔を０．５ｍｍ、絶縁層
に用いる誘電体の比誘電率を１９、測定周波数１ＧＨｚ
におけるＱ値を８０００とし、アース電極とストリップ
ラインを接続する板状電極の幅を０．５ｍｍ、厚みを
０．０２ｍｍ（断面積０．０１ｍｍ²）とした。

【００５０】比較例として、アース電極とストリップラ
インを直径０．１６ｍｍのビアホール導体（断面積０．
０２ｍｍ²）により接続した共振器も作製した。電極材
料としてはＡｇを用いた。

【００５１】作製した共振器のＱ値を測定したところ、
板状電極を用いた本発明の共振器では１３５、比較例で
は１１０であった。

【００５２】尚、上記条件にて、電磁場シミュレーショ
ンによりＱ値を求めたところ、板状電極を用いた場合に
は１４５であり、ビアホール導体を用いた場合には１３
０であった。これより、電磁場シミュレーションからも
板状電極を用いた方がＱ値を向上できることが判る。

【００５３】また、実際作製したビアホール導体を用い
た共振器のＱ値は、理論的なＱ値よりも大きく低下して
いるが、これはビアホール導体の層間の不連続によりＱ
値が悪化していると考えられる。一方、板状電極の場合
には実際作製した共振器のＱ値と理論的なＱ値はあまり
差がなく、層間の連続性が良好であることが判る。

【００５４】さらに、ビアホール導体の断面積の方が板
状電極の断面積よりも大きいにもかかわらずＱ値が低い
ことより、Ｑ値を向上するには板状電極の幅を大きくす
ることが効果的であることが判る。

【００５５】

【発明の効果】本発明の高周波回路基板によれば、スト
リップラインとアース電極の接続に板状電極を使用する
ことにより、ストリップラインを伝送してきた高周波信
号はアース電極に十分に伝送され、また、アース電極に
伝送された高周波信号はストリップラインに十分に伝送
され、板状電極で生じる損失を最小限に抑制でき、高い
回路Ｑを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る高周波回路基板の斜視図である。

【図２】図１のＡ−Ａ線における断面図である。

【図３】図２の１／４波長ストリップライン型共振器の
電極構造を示す斜視図である。

【図４】図３の板状電極近傍を拡大して示す斜視図であ
る。

【図５】本発明の高周波回路基板の製造方法を説明する
ための工程図である。

【図６】本発明の高周波回路基板の製造方法により得ら
れた積層成形体を示す断面図である。

【図７】ストリップラインとアース電極との接続をビア
ホール導体で接続した状態を示す斜視図である。

【符号の説明】

１・・・絶縁基体１０ａ〜１０ｈ・・・絶縁層１７ａ・・・アース電極１７ｂ・・・ストリップライン１７ｃ・・・板状電極

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】絶縁層を複数積層してなる絶縁基体内に、
平行に設けられた一対のアース電極と、該一対のアース
電極間に設けられたストリップラインと、前記一対のア
ース電極と前記ストリップラインとを接続する板状電極
とからなるストリップライン型共振器を形成したことを
特徴とする高周波回路基板。
【請求項２】板状電極の幅はストリップラインの幅と同
一であることを特徴とする請求項１記載の高周波回路基
板。