WO2005013412A1

WO2005013412A1 - 平行平板線路型素子、回路基板

Info

Publication number: WO2005013412A1
Application number: PCT/JP2003/009686
Authority: WO
Inventors: Koichiro Masuda; Hirokazu Tohya
Original assignee: Nec Corporation
Priority date: 2003-07-30
Filing date: 2003-07-30
Publication date: 2005-02-10
Also published as: AU2003252737A1; US20060114076A1; US7242265B2

Abstract

高速化、高周波数化に適した平行平板線路型素子を提供する。　平板部１１と、平板部１１の一方の面上にこの面の略垂直方向に複数の突起が間隙をおいて立設された突起部１２と、を有する第１の金属部材１と、平板部２１と、平板部２１の一方の面上にこの面の略垂直方向に複数の突起が間隙をおいて立設された突起部２２と、を有する第２の金属部材２と、第１の金属部材１の突起を第２の金属部材２の間隙に、第２の金属部材２の突起を第１の金属部材１の間隙に挿入することで形成した平行平板線路型素子の突起と間隙との間に形成された誘電体皮膜３１と、を有し、第１の金属部材１と第２の金属部材２との間に、誘電体皮膜３１に沿って伝送線路が形成され、この伝送線路は、一端から入力する１００ｋＨｚから１０ＧＨｚの高周波電磁波の透過率が−２０ｄＢ以下となるように形成したことを特徴とする。

Description

明細書平行平板線路型素子、回路基板技術分野

本発明は電子基板上に実装される線路型素子に関し、特にノイズフィルタ用バィ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、高周波化に適した平行平板線路型素子に関する。従来技術

科学技術の進歩に伴って電子機器の小型化、および高性能化が求められている。これらの要求は、例えばスイッチング電源やデジタノレ信号処理回路部品ではクロック周波数を高周波数化することによって達成されるが、それに伴って回路、特に電源回路の高周波電流が増大して電磁輻射の増大や信号品質の低下が顕著となる。このため原デカップリング（分離）用の素子に対する性能向上の要求はますます厳しくなつている。

高性能ディジタル βは、高速で動作する高速回路と低速で動作する低速回路が混在しているため、電源分配回路に漏洩する電磁波のスペクトラムは、最近においては数百 k H zから数 +GH zもの非常に広い帯域に分布する。また、ポードに搭載されている比較的大型の半導体集積回路の直流電源電流は数十ァンペアを超える大きなレベルとなっている。なお、電源分配回路とは、図 1に示されるように電源、回路と、電源回路から供給された電源を他の回路に供給する電源分配酉 fi /線とを含む回路である。

漏洩電磁波は電源分配配線や他の回路を経由して電源回路に伝搬し、電源回路から電源を供給された回路に対して障害を発生する。ボードの電源分配配線付近には通常、多数の信号配線が配置されているため、漏洩電磁波は容易に多数の信号配線に結合する。結合した漏洩電磁波は信号品質を劣化させるとともに、信号 ¾镍を高周波電流となってディジタル機器の外部信号ケープノレ伝搬する。そして、外部信号ケープノレがアンテナの役割を果たして空中に高いレべノレの不要電磁波を放射する。

さらに電源分配配線を伝搬する漏洩電磁波の一部は電源回路を通過して商用交流電源線に伝搬し、商用交流電源線がアンテナの役割を果たして空中に高レ、レべルの不要電磁波を放射する。一方、電源分配酉 ¾線を伝搬する漏洩電磁波は電源分配配線の途中で反射を繰り返して進むので、その一部は信号 ¾線にも伝搬して信号波形を劣化させる。

以上のような問題を解決する抜本策は、図 1に示されるように回路の動作（例えば、スイッチング素子によるスイッチング動作）によって発生した電磁波が電源分配配線に漏洩しないようにすることである。このためには電磁波を発生する回路から原分配回路を見たときの高周波に対するインピーダンスを、電磁波に含まれる周波数帯域の全てに対して非常に低くする必要がある。

トランジスタから見た電源分配回路のインピーダンスがゼロであれば、トランジスタ力励起する電磁波は原分配線の入口で反射し電源分配回路に侵入することはなくなる。

電源、分配酉線のインピーダンスを小さくする目的でこれまで使用されてきたのがコンデンサである。コンデンサは電気 ·電子 βに使用される部品としては歴史が古く、これまで種々の形のものが実用化されてきた。現在では、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、タンタルゃアルミニゥムなどの弁作用を有する金属の多孔質成形体を陽極としその酸ィヒ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などが開発されている。

固体電解コンデンサとしては、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コンデンサ（例えば、特許文献 1参照）、あるいは、誘電体酸ィ匕皮膜上に固体電解質としてポリア二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（例えば、特許文献 2参照）が知られている。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は、電荷の充放電という機能を実現するための 2端子構造となっている.ため、 1 0 MH zを超える高周波数領域では端子間のインピーダンスが激増し、ディジタル回路の原分配回路用には適さなくなつてきている。このため、小型の積層セラミックコンデンサチップを、多数並列に接続するコンデンサアレイが開発されているが、 1 O MH zを超える高周波数領域でインピーダンス値を効率的に低下させることは困難であった。

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おり、例えば、セラミック誘電体シートにより挟まれた蛇行導体及び接地導体からなる表面実装型ノイズフィルタが提案されている（例えば、特許文献 3参照）。図 2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記表面実装型ノィズフィルタの構成を示す断面図である。

図 2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 1 1 0と第 2誘電体シート 1 2 0と第 3誘電体シート 1 3 0とを積層した構成を有し、第 1誘電体シート 1 1 0と第 2誘電体シート 1 2 0との界面に、信号伝達に用いられる第 1内部導体 1 1 1、蛇行導体 1 1 5及び第 2内部導体 1 1 2を配し、第 2 誘電体シート 1 2 0と第 3誘電体シート 1 3 0との界面に、蛇行導体 1 1 5に対向するように接地導体 1 2 5を形成したものである。

第 1内部導体 1 1 1の一端は第 1信号用電極 1 5 1に接続し、第 2内部導体 1 1 2の一端は第 2信号用電極 1 5 2に接続し、第 1内部導体 1 1 1及び第 2内部導体 1 1 2双方の他端との間に蛇行導体 1 1 5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とを組み合わせたノイズフィルタよりも高周波のノィ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。

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 1 1 5から入力された電気信号がろ波され、そのろ波された電気信号は他方 ( 第 2信号用電極 1 5 2 ) に出力されることとなる。しかしながらこの表面実装型フィルタでは、分布定数的に形成されるキャパシタンスは、接地導体 1 2 5と蛇行導体 1 1 5およびこれらの間に積層された誘電体シートによって構成されており、この分布キャパシタンスだけでは 1 O MH zを超える高周波数領域でインピ一ダンス値を効率的に低下させることは困難であるため、内部導体の一部を蛇行導体とすることにより、容量と直列インダクタンスとを組み合わせて信号減衰効果を高めている。

〔特許文献 1〕

特公平 4 - 5 6 4 4 5号公報（特開昭 6 0— 3 7 1 1 4号公報）〔特許文献 2〕

特開平 3— 3 5 5 1 6号公報

〔特許文献 3〕

特開平 6— 5 3 0 4 6号公報

発明が解決しょうとする課題

上述したように、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を有する金属の多孔質形成体を陽極とし、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などが開発され、高周波数領域まで使用可能なコンデンサとして様々な用途に使われているが、これらのコンデンサを電磁波伝送という観点から線路型素子として構成することについては考慮されておらず、単に電荷の充放電という機能を実現するための 2端子構造となっているため、 1 O MH zを超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、数百 MH zを超えるクロック周波数での動作においては、このような機能の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、すなわち高周波数における電源の内部ィンピーダンスを十分小さくすることができないという問題点があった。

また、ノイズ除去の目的で表面実装型のフィルタも開発されている力限りなく低レ、ィンピーダンス値を実現するものではないためにコンデンサの代替としての使用には限界があることや、特に 1 0 0 MH z以上の高周波数領域において、低ィ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つた。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、主にノィ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、高周波数化に適した平行平板線路型素子、回路基板を提供することを目的とする。発明の開示

係る目的を達成するために請求項 1記載の発明は、第 1の平板部と、該第 1の平板部の一方の面上に、該面の略垂直方向に複数の突起が間隙をおいて立設された突起部と、を有する第 1の金属部材と、第 2の平板部と、該第 2の平板部の一方の面上に、該面の略垂直方向に複数の突起が間隙をおいて立設された突起部と、を有する第 2の金属部材と、第 1の金属部材の突起を第 2の金属部材の間隙に、第 2の金属部材の突起を第 1の金属部材の間隙に揷入することで形成した平行平板線路型素子の突起と間隙との間に形成された誘電体皮膜と、を有し、第 1の金属部材と第 2の金属部材との間に、誘電体皮膜に沿つて伝送線路が形成され、伝送線路は、該伝送線路の入力端から入力する 1 0 0 k H zから 1 0 GH zの高周波電磁波の出力端への透過率が一 2 0 d B以下となるように形成したことを特 ί敷とする。

請求項 2記載の発明は、第 1の平板部と、該第 1の平板部の一方の面上に、該面の略垂直方向に複数の突起が間隙をおいて立設された突起部と、を有する第 1. の金属部材と、第 2の平板部と、該第 2の平板部の一方の面上に、該面の略垂直方向に複数の突起が間隙をおいて立設された突起部と、を有する第 2の金属部材と、第 1の金属部材の突起を第 2の金属部材の間隙に、第 2の金属部材の突起を第 1の金属部材の間隙に挿入することで形成した平行平板線路型素子の突起と間隙との間に形成された誘電体皮膜と、を有し、第 1の金属部材の突起部と第 2の金属部材の突起部とは、平板状の形状であり、第 1の金属部材と第 2の金属部材との間に、誘電体皮膜に沿って伝送線路が形成され、伝送線路は、該伝送線路の入力端から入力する 1 0 0 k H zから 1 0 G H zの高周波電磁波の出力端への透過率がー2 0 d B以下となるように形成したことを特徴とする。

請求項 3記載の発明は、第 1の平板部と、該第 1の平板部の一方の面上に、該面の略垂直方向に複数の突起が間隙をおいて立設された突起部と、を有する第 1 の金属部材と、第 2の平板部と、該第 2の平板部の一方の面上に、該面の略垂直 .

6

方向に複数の突起が間隙をおいて立設された突起部と、を有する第 2の金属部材と、第 1の金属部材の突起を第 2の金属部材の間隙に、第 2の金属部材の突起を第 1の金属部材の間隙に挿入することで形成した平行平板線路型素子の突起と間隙との間に形成された誘電体皮膜と、を有し、第 1の金属部材の突起部は、立設平板部および該立設平板部の表面に所定の間隔で第 1の板部に対して垂直方向に設けられた複数の角柱部から構成されている凹凸板状の形状であり、第 2の金属部材の突起部は、立設平板部および該立設平板部の表面に所定の間隔で第 2の平板部に対して垂直方向に設けられた複数の角柱部から構成されている凹凸板状の形状であり、第 1の金属部材と第 2の金属部材との間に、誘電体皮膜に沿って伝送線路が形成され、伝送線路は、該伝送線路の入力端から入力する 1 0 0 k H zから 1 0 G H zの高周波電磁波の出力端への透過率が一 2 0 d B以下となるように形成したことを特徴とする。

請求項 4記載の発明は、第 1の平板部と、該第 1の平板部の一方の面上に、該面の略垂直方向に複数の突起が間隙をおいて立設された突起部と、を有する第 1 の金属部材と、第 2の平板部と、該第 2の平板部の一方の面上に、該面の略垂直方向に複数の突起が間隙をおいて立設された突起部と、を有する第 2の金属部材と、第 1の金属部材の突起を第 2の金属部材の間隙に、第 2の金属部材の突起を第 1の金属部材の間隙に挿入することで形成した平行平板線路型素子の突起と間隙との間に形成された誘電体皮膜と、を有し、第 1の金属部材の突起部は、該突起部の側面に第 1の平板部と平行な断面が鋸歯状となるように鋸歯状突起が設けられてレヽる H0凸板状の形状であり、第 2の金属部材の突起部は、該突起部の側面に第 2の平板部と平行な断面が鋸歯状となるように鋸歯状突起が設けられている凹凸板状の形状であり、第 1の金属部材と第 2の金属部材との間に、誘電体皮膜に沿って伝送線路が形成され、伝送線路は、該伝送線路の入力端から入力する 1 0 0 k H zから 1 0 G H zの高周波電磁波の出力端への透過率が一 2 0 d B以下となるように形成したことを特徴とする。

請求項 5記載の発明は、請求項 1力ら 4の何れか 1項に記载の発明におレ、て、平行平板線路型素子は、入力する直流電力を第 1の金属部材及び第 2の金属部材に沿って送電することを特徴とする。請求項 6記載の発明は、請求項 1カゝら 5の何れか 1項に記載の発明において、第 1の金属部材、または第 2の金属部材は、弁作用を有する金属からなり、弁作用を有する金属の表面に誘電体皮膜を形成することを特徴とする。

請求項 7記載の発明は、請求項 1力ら 6の何れか 1項に記載の発明におレ、て、誘電体皮膜と第 1の金属部材、または第 2の金属部材との間に、導電性物質からなる導電性物質層が充填されていることを特徴とする。

請求項 8記載の発明は、請求項 7記載の発明において、導電性物質層が導電性高分子から構成されていることを特徴とする。

請求項 9記載の発明は、請求項 8記載の発明において、導電性高分子が、ポリピロール、ポリチェフェン、ポリア二リン、およびこれらの誘導体のいずれかであることを特徴とする。

請求項 1 0記載の発明は、請求項 6記載の発明において、弁作用を有する金属が、ァノレミニゥム、タンタル、ニオブのいずれかであることを特徴とする。請求項 1 1記載の発明は、請求項 1から 1 0の何れか 1項に記载の発明において、第 1および第 2の平板部の側面に、電磁波の外部への漏洩を防止する側面シールド板が設けられていることを特徴とする。

請求項 1 2記載の発明は、間隙部を隔てて略 ψίϊに第 1の平板部に対して立設された第 1の複数の突起部を有し第 1の平板部の両端部を第 1の端子とする第 1 の金属部材と、間隙部を隔てて略平行に第 2の平板部に対して立設された第 2の複数の突起部を有し第 2の平板部の両端部を第 2の端子とする第 2の金属部材とを備え、該突起部が設けられている側の表面には誘電体皮膜が形成され、この誘電体皮膜に沿って伝送線路を形成した平行平板線路型素子と、基板と、基板上に形成された第 1の電源配線と第 2の電源配線とを備え、第 1の電源線と第 2の電源配線に、第 1の平板部の両端部と、第 2の平板部の両端部とがそれぞれ挿入接続され、伝送線路は、該伝送線路の入力端から入力する 1 0 0 k Η _Ζから 1 0 G H zの高周波電磁波の出力端への透過率が一 2 0 d B以下となるように形成したことを特 ί敷とする。

このように本発明は、平行平板線路型素子を構成し、この素子の有する伝送線路の入力端から入力する 1 0 0 1^ト1 ₂から 1 0 ^1 2の高周波電磁波の出力端への透過率が一 2 0 d B以下となるように形成した。このため平行平板線路型素子の特性インピーダンスを十分低く設計することができ、ノィズ源から発生する電磁波の電源分配回路側への侵入を防止することができる。

また、伝送線路構造の 1つである平行平板線路型素子を構成したことにより、線路の特性ィンピーダンスの周波数依存性が少なくなり、また、凹凸状に線路を形成することで金属表面に電力が集中するようになる高周波では一層線路が長くなるため、弁作用を有する金属の一方から入力された高周波電磁波は誘電体皮膜の薄膜と導電性物質によつて広レ、周波数帯域にわたつてろ波されるので、高速ィ匕、高周波化に適した線路型素子が実現できる。

また、導電性物質層が導電性高分子から構成されている場合には、それによつて高周波数領域まで使用可能な平行平板線路型素子を容易に得ることができる。また、その導電性高分子がポリピロール、ポリチォフェン、ポリア二リン、およびこれらの誘導体のレ、ずれかである場合には、それによつて環境安定性に優れ、 1 0 0 °C以上まで安定な導電 ¾Ξ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平行平板線路型素子を容易に得ることができる。

さらに、第 1または第 2の金属部材を構成する弁作用を有する金属がアルミ二ゥム、タンタル、ニオブのいずれかである場合には、それによつて誘電率が高く均一で安定した誘電体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した平行平板線路型素子を容易に得ることができる。図面の簡単な説明

図 1は、 L S Iを構成するスィツチング素子から発生する電力が電源分配配線に与える影響を説明するための図である。

図 2は、表面実装型フィルタの従来の構成を示す断面図である。

図 3は、本発明の平行平板線路型素子の構成とこの素子の動作を説明するための図である。

図 4は、線路における反射計数 Γと透過計数 Tを計算するための透過回路図である。図 5は、透過特性 S 21と線路の特性インピーダンス Z yとの関係を示す図である。

図 6は、ネットワーク■アナライザの構成を示す図である。

図 7は、伝送線路での電磁波と電流との相互作用を説明するための図である。図 8は、本発明の第 1の実施の形態における平行平板線路型素子の断面図である。

図 9は、本発明の第 1の実施の形態における ¥ ^平板線路型素子の組立て前の斜視図である。

図 10は、本発明の第 1の実施の形態における平行平板線路型素子の斜視図である。

図 11は、本発明の第 1の実施の形態の平行平板線路型素子の部分断面図であり、（a) は図 10の切断面 X— X' における断面図（線路方向）、（b) は図 10の切断面 Y— Y' の断面図である。

図 12は、本発明の第 2の実施の形態の平行平板線路型素子の構成を示す組立て前の斜視図である。

図 13は、本発明の第 2の実施の形態の平行平板線路型素子の部分断面図であり、（a) は図 12の切断面 X— X' における断面図（線路方向）、（b) は図 12の切断面 Y— Y，における断面図である。

図 14は、本発明の第 3の実施の形態の平行平板線路型素子の構成を示す組立て前の斜視図である。

図 15は、本発明の第 3の実施の形態の平行平板線路型素子の部分断面図であり、（a) は図 14の切断面 X— X' における断面図（線路方向）、（b) は図 14の切断面 Y— Y' における断面図である。

図 16は、アルミニウム片の静電容量の測定方法を説明するための図である。図 17は、本発明に係る ^ίΐ平板型線路素子を印刷配線基板に搭載して回路基板を構成した斜視図である。

上記の各図において、符号 1、 4、 7は、第 1の金属部材を表す。符号 2、 5 、 8は、第 2の金属部材を表す。符号 3、 6、 9は、導電性物質層を表す。符号 1 1、 21、 41、 51、 71、 81は、平板部を表す。符号 1 1 a、 l i b, 41 a、 4 1 b、 7 1 a、 71 bは、陰電極引き出し端子を表す。符号 1 2、 2 2、 42、 5 2、 72、 82は、突起部を表す。符号 1 3、 23、 43、 53、 73、 83は、間隙部を表す。符号 14、 44、 74は、側面シールド板を表す。符号 2 l a、 21 b、 5 1 a、 5 1 b、 8 1 a、 8 1 bは、陽電極引き出し端子を表す。符号 3 1は、誘電体皮膜を表す。符号 42 a、 52 aは、立設平板部を表す。符号 42 b、 52 bは、角柱部を表す。符号 72 b、 82 bは、鋸歯状突起を表す。符号 1 1 0は、第 1誘電体シートを表す。符号 1 1 1は、第 1内部導体を表す。符号 1 1 2は、第 2内部導体を表す。符号 1 1 5は、蛇行導体を表す。符号 1 20は、第 2誘電体シートを表す。符号 1 25は、接地導体を表す。符号 1 30は、第 3誘電体シートを表す。符号 1 5 1は、第 1信号電極を表す。符号 1 52は、第 2信号電極を表す。発明を実施するための最良の形態

まず、図 3を参照しながら本発明の概念を説明する。図 3に示されるように本発明は、略平行に配置された第 1の金属部材 1と第 2の金属部材 2とめ間に、これら金属部材間を蛇行する形状の伝送線路を形成したことを特徴としている。これら第 1の金属部材 1と第 2の金属部材 2とは、平板部（1 1、 21) と、平板. 部の一方の面上に、この面の略垂直方向に複数の突起が間隙部（1 3、 23) をおいて立設された突起部（12、 22) とを有して構成される。また、第 1の金属部材 1と第 2の金属部材 2の何れ力、一方の突起部と間隙部の表面に誘電体皮膜を形成し、第 1の金属部材 1の突起部 1 2を第 2の金属部材の間隙部 23に、第 2の金属部材 2の突起部 22を第 1の金属部材の間隙部 1 3に挿入することで平行平板線路型素子を形成してレヽる。

このようにして形成された本発明の平行平板線路型素子は、第 1の金属部材 1 と第 2の金属部材 2との間に、誘電体皮膜 3 1に沿って伝送線路を形成し、この伝送線路は、伝送線路の入力端から入力する 1 00 kHzから 1 0GHzの高周波電磁波の出力端への透過率が一 20 d B以下、より好ましくは、一 40 d B力ら一 60 dBとなるように形成したことを特@：としている。

平行平板線路型素子のインピーダンスは、図 4に示されるように一定の特性ィンピーダンス z_Q の回路で評価することができる。平行平板線路型素子の特性は、図 4に示されるようにポート 1からポート 2への透過特性で示される。この回路を評価する反射係数 Γと透過係数 Tは、散乱行列 [S] の要素 S 1 1と S 21であり、次式で表される。

Z y

ただし、 Zy =

但し、 Z。は平行平板線路型素子の入出力線路の特性ィンピーダンスを表し、

Zyは平行平板線路型素子のインピーダンスを表すものとする。従って Z。 »

Z _yであれば、 Γ 一 1、 τ^οとなり、入力する高周波電磁波を伝送線路の入口付近で反射させることができる。

本発明は、伝送線路の入力端から入力する 100 kHzから 10GHzの高周波電磁波の出力端への透過率が一 20 d B以下、より好ましくは、 _ 40 d Bから一 60 dBとなるように伝送線路を構成したことを特徴としている。従って、図 5の線路素子の特性インピーダンスと S 21との関係を表す図に示されるように、平行平板線路型素子の特性ィンピーダンスを低く設計することができる。なお、 S 21特性は、図 6に示されたネットワーク ■アナライザの Sパラメ一タ測定セットで測定する。測定系の特性インピーダンスは 50 Ωである。ネットワーク ■アナライザの ft号出力端子、信号入力端子に同軸線（50 Ω) を接続し、中間に図 6に示された測定治具を揷入する。測定治具は、測定のために内部に平行平板線路型素子を実装している。透過係数を表す S 21は、図 6に示されたネットワーク ■アナライザの NAポート 1から印加した信号 a 1と、図 6に示された NAポート 2へ透過した信号 b 2の比（b 2/a l) で得られる。ここで、平行平板線路型素子内での高周波電磁波と直流電力の振る舞いについて説明する。

上述したように本実施形態が対象とする 1 0 0 k H zから 1 0 G H zの高周波電磁波は、伝送線路の入口付近で反射されることになる。しかしながら、この対象周波数以外の周波数の電磁波（例えば、周波数が 1 0 0 k H _Z以下の電磁波）は、伝送線路内を伝わって図 1に示された電源分配配線側に出力される。しかしながら、電源分配酉線側に出力される電磁波の周波数は非常に低レヽものとなるので、源分配配線のノィズ源となるようなことはなレ、。

. また、図 7に示されるように電¾1回路より入力する直流電流（直流電力）は、第 1の金属部材 1及び第 2の金属部材 2を伝わって流れる。この時、例えば第 2 の金属部材 2にプラスの電荷力第 1の金属部材 1にマイナスの電荷が流れるとすると、図 7に示されるように第 2の金属部材 2力ゝら第 1の金属部材 1の方向に電界が生じる。また、図 7の裏から表方向に磁界が生じる。この電磁場により伝送線路内には、電礎波が伝搬することになる。

次に、本発明に係る平行平板線路型素子の実施の形態について図面を参照して説明する。

図 8は本発明の第 1の実施の形態の平行平板線路型素子の断面図であり、図 9 は本発明の第 1の実施の形態の平行平板線路型素子の構成を示す組立て前の斜視図であり、図 1 0は本発明の第 1の実施の形態の平行平板線路型素子の斜視図であり、図 1 1は本発明の第 1の実施の形態の平行平板線路型素子の部分断面図であり、（a ) は図 1 0の切断面 X— X ' における断面図（線路方向）、（b ) は図 1 0の切断面 Y— Y ' の断面図である。

本発明の平行平板線路型素子の第 1の実施形態は、例えば図 8の断面図に示すように、第 1の金属部材 1と、第 2の金属部材 2と、導電性物質層 3とから構成される。

第 1の金属部材 1は、平板部 1 1と、平板部 1 1に対して垂直に等間隔で立設された平板状の複数の突起部 1 2とを有する。第 2の金属部材 2は、弁作用を有する金属からなり、平板部 2 1と、平板部 2 1に対して垂直に等間隔で立設された平板状の複数の突起部 2 2とを有し、突起部 2 2が設けられている側の表面には誘電体皮膜 3 1が設けられている。第 1の金属部材 1と第 2の金属部材 2とは互いの突起部 12、 22が相手の間隙部 23、 13に所定の隙間を持ってはまり込む形状となっており、その隙間に導電性物質層 3が充填されている。第 1の金属部材 1および第 2の金属部材 2の平板部 1 1、 21における突起部 12、 22 と直交する方向の両端部には、それぞれ、陰電極引き出し端子 1 1 a、 1 1 bおよび陽電極弓 Iき出し端子 21 a、 21 bが設けられており、電極弓 Iき出し端子の設けられていなレヽ両側面は第 1の金属部材 1に設けられた側面シールド板 14でカバーされている。なお、複数の突起部 12、 22は平板部 11、 21に対して略垂直であればよく、突起と突起の間隔もすベて一定である必要はない。

このように構成された本実施形態は、伝送線路の入力端から入力する 100 k Hzから 10GHzの高周波電磁波の出力端への透過率が一 20 d B以下、より好ましくはー40 dBから _60 dBとなるように伝送線路を構成したことを特徴としている。

平行平板線路型素子の特性を評価する反射係数 Γと透過係数 Tは、散乱行列 [S] の要素 S 1 1と S 21であり、上述した式 (1) で示される。

従って、 Z。〉〉Z_yであれば、 Γ^—1、 Τ 0となり、入力する高周波電磁波を伝送線路の入口付近で反射させることができる。本実施形態は、伝送線路の入力端から入力する 100kHzから 10GHzの高周波電磁波の出力端への透過率が一 20 dB以下、より好ましくは一 40 dBから一 60 dBとなるように伝送線路を構成したことにより、図 5に示されるように平行平板線路型素子の特性ィンピーダンスを低く設計することができる。

また、高周波電磁波の透過率が一 20 d B以下、より好ましくは一 40 d Bから一 60 d Bとなる伝送線路を構成するために本実施形態では以下の構成を有している。コンデンサの電極となる弁作用金属（第 2の金属部材）と、導電性高分子との間に挟み込んだ誘電体皮膜の膜厚を非常に薄く形成したことにより極板間距離が短くなりコンデンサの容量を大きくすることができる。また、極板（第 2 の金属部材 2) を構成する金属に弁作用金属を用いて極板の断面積を広くとったことにより、自己ィンダクタンス成分を小さくすることができる。

損失の無視できる伝送線路は単位長さ当たりのィンダクタンスと単位長さ当たりの静電容量により特性インピーダンス Z _sが次式によって決定される。 Z_S=VL / C - · · ( 4 )

従って、特性インピーダンスを小さくするためには単位長さ当たりのィンダクタンスを小さくし、単位長さ当たりの静電容量を大きくすればよレ、。

このため本実施形態の平行平板線路型素子は、単位長さ当たりのィンダクタンスを小さくし、単位長さ当たりの容量を大きくすることにより、線路の特性インピーダンスを小さくし、スイッチング素子等から発生する高周波電磁波をろ波することができる。

導電性物質層 3の材料は、導電性である限り特に限定されず、各種金属や、二酸化マンガンや酸化ィンジゥム等の半導体、テトラシァ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力特にポリピロー/レゃポリチォフェン、ポリエチレンジォキシチォフェン、ポリア二リン、ポリフエ二レン、ポリフラン、ポリチアジル、ポリフエ二レンビニレン、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、ポリチォフェン、ポリア二リン、およびこれらの誘導体が好ましレ、。本発明においてポリピロール、ポリチォフェン、ポリア二リンの誘導体とは、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。本発明ではド一パントは特に限定されず、導電性高分子のドーパント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、過塩素酸ァ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、リチウムゃテトラェチルアンモニゥ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。

本発明の平行平板線路型素子は、第 2の金属部材 2に弁作用を有する金属を用レ、、弁作用を有する金属の表面に一様に誘電体皮膜 3 1を形成し、第 1の金属部材 1と誘電体皮膜 3 1の間隙に導電性物質層 3を充填することで構成する。このとき、導電性物質層 3は、誘電体皮膜 3 1と密着し、なおかつ導電率が高いことが好ましい。第 2の金属部材 2の表面が滑らかであれば、浸透性の低レ、材料であつても差し支えないが、エッチング等により表面積が拡大され、細かな凹凸が生じ、荒れた表面となった弁作用を有する金属を用いる場合、導電性物質層 3は誘電体皮膜 3 1に密着でき、力つ導電性が高い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、高周波領域まで使用可能な平行平板線路型素子を容易に得ることができる。

また、導電性高分子をポリピロール、ポリチォフェン、ポリア二リン、およびこれらの誘導体のいずれかで構成することにより、環境安定性に優れ、 1 0 0 °C以上まで安定な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平行平板線路型素子を容易に得ることができる。

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ず、弁作用を有する第 2の金属部材 2の突起部 2 2の表面に導電性高分子の溶液を浸透させた後に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略平面形状の突起部 2 2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行うことができる。

本発明において第 2の金属部材 2の平板部 2 1において離れた位置に設けられた 2つ以上の陽電極引き出し端子 2 1 a、 2 1 bは、誘電体皮膜 3 1に表面が覆われた弁作用を有する第 2の金属部材 2に直流電力（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おく必要がある。本発明では例えば図 8のように第 2の金属部材 2の平板部 2 1を両側に突き出させて電極弓 I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電極弓 Iき出し端子としたりすることもできる。

本努明において、弁作用を有し平板部 2 1と複数の突起部 2 2を有する第 2の金属部材 2の材料の種類は限定されず、タンタノレやアルミニウム、ニオブ、チタン、ジルコニウム、ケィ素、マグネシウムなどの表面被膜形成が可能な金属が使用でき、圧延箔ゃ微粉末焼結体などの形で用いられる。弁作用を有する金属をァルミ二ゥム、タンタル、もしくはニオブで構成することにより、誘電率が高く均一で安定した誘電体皮]!莫 3 1を形成することができ、従って体積効率の優れた安定した平行平板線路型素子を容易に得ることができる。また、その誘電体皮膜 3 1の形成方法も特に限定されず、電解質溶液を用いて電解化成したり、適当な酸化剤を用レ、て酸化させたり、あるいは空気酸化で形成したものをそのまま用いたりして行うこともできる力通常は電角?化成で行われる。また、第 2の金属部材 2の突起部 2 2の形状も、凹凸状の突起である限り特に限定されず、平板形状のものや湾曲したもの、一部を折り曲げたものなどが使用できる。さらに、本発明において第 2の金属部材 2は弁作用を有する金属の表面積を拡大させたものも使用できる。金属の表面を拡大させた第 2の金属部材 2 としては、微紛焼結体を凹凸突起形状に加工したものゃプレスやレーザー加工した箔を電角液中で電解ェツチしたェツチング箔などが挙げられる。金属の表面を拡大させた第 2の金属部材 2とは、ェツチング等により第 2の金属部材の表面にスポンジ状の穴が形成された金属である。

また、本発明では導電性物質としての固体電解質と第 1の金属部材と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ゃ銀ペーストを用いて接続させたりすることもできる。

本発明の線路型素子は電子回路基板にそのまま取り付けて用いたり、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たりすることもできる。次に、本発明の平行平板線路型素子の第 2の実施の形態について図面を参照して説明する。図 1 2は本発明の第 2の実施の形態の平行平板線路型素子の構成を示す組立て前の斜視図であり、図 1 3は本発明の第 2の実施の形態の平行平板線路型素子の部分断面図であり、（a ) は図 1 2の切断面 X— X ' における断面図（線路方向）、（b ) は図 1 2の切断面 Y— Y ' における断面図である。本発明の第 2の実施形態においても、平行平板線路型素子は、例えば図 1 2に示すように、第 1の金属部材 4と、第 2の金属部材 5と、導電性物質層 6とから構成される。

第 1の金属部材 4は、平板部 4 1に対して垂直に等間隔で立設された複数の突起部 4 2を有し、突起部 4 2は立設平板部 4 2 aと立設平板部 4 2 aの表面に等間隔に平板部 4 1に対して垂直方向に設けられた複数の角柱部 4 2 bとから構成されている。第 2の金属部材 5は、弁作用を有する金属からなっており、平板部 5 1に対して垂直に等間隔で立設された複数の突起部 5 2を有し、突起部 5 2は立設平板部 5 2 aと立設平板部 5 2 aの表面に等間隔に平板部 5 1に対して垂直方向に設けられた複数の角柱部 5 2 bとから構成され、突起部 5 2が設けられている側の表面には誘電体皮膜 6 1を有する。

第 1の金属部材 4と第 2の金属部材 5とは互レ、の突起部 4 2、 5 2が相手の間隙部 5 3、 4 3に所定の隙間を持ってはまり込む形状となっており、その隙間に導電性物質層 6が充填されている。第 1の金属部材 4および第 2の金属部材 5の平板部 4 1、 5 1において突起部 4 2 , 5 2と直交する方向の両端部には、それぞれ、陰電極引き出し端子 4 1 a、 4 1 bおよび陽電極引き出し端子 5 1 a、 5 1 bが設けられており、電極引き出し端子の設けられていない両側面は第 1の金属部材 4に設けられた側面シールド板 4 4でカバーされている。

第 2の実施の形態の平行平板線路型素子は、突起部 4 2、 5 2の形状が第 1の実施の形態の突起部 1 2、 2 2と異なるだけなので、詳細の説明は省略する。次に、本発明の平行平板線路型素子の第 3の実施の形態について図面を参照して説明する。図 1 4は本発明の第 3の実施の形態の平行平板線路型素子の構成を示す組立て前の斜視図であり、図 1 5は本発明の第 3の実施の形態の平行平板線路型素子の部分断面図であり、（a ) は図 1 4の切断面 X— X ' における断面図（線路方向）、 ( b ) は図 1 4の切断面 Y— Y ' における断面図である。本発明の第 3の実施形態においても、平行平板線路型素子は、例えば図 1 4に示すように、第 1の金属部材 7と、第 2の金属部材 8と、導電性物質層 9とから構成される。

第 1の金属部材 7は、平板部 7 1に対して垂直に等間隔で立設された複数の凹凸板状の突起部 7 2を有し、突起部 7 2の長手方向の側面には平板部 7 0 1と平行な断面が鋸歯状となるように鋸歯状突起 7 2 bが設けられている。第 2の金属部材 8は、弁作用を有する金属からなっており、平板部 8 1に対して垂直に等間隔で立設された複数の凹凸板状の突起部 8 2を有し、突起部 8 2の長手方向の側面には平板部 8 1と平行な断面が鋸歯状となるように鋸歯状突起 8 2 bが設けられており、突起部 8 2が設けられている側の表面には誘電体皮膜 9 1を有する。第 1の金属部材 7と第 2の金属部材 8とは互レ、の突起部 7 2、 8 2が相手の間隙部 8 3、 7 3に所定の隙間を持ってはまり込む形状となっており、その隙間に導電性物質層 9が充填されてレ、る。第 1の金属部材 7および第 2の金属部材 8の平板部 7 1、 8 1における突起部 7 2、 8 2と直交する方向の両端部には、それぞれ、陰電極引き出し端子 7 1 a、 7 1 bおよび陽電極引き出し端子 8 1 a、 8 1 bが設けられており、電極引き出し端子の設けられていない両側面は第 1の金属部材 7に設けられた側面シールド板 7 4でカバーされている。

第 3の実施の形態の平行平板線路型素子は、突起部 7 2 , 8 2の形状が第 1の実施の形態の突起部 1 2 , 2 2と異なるだけなので、詳細の説明は省略する。次に、上述した第 1〜第 3の実施形態の製造手順にっレヽて以下に詳述する。

(実施例 1 - 1 )

まず、平板部（1 1、 2 1 ) の一方の面上に、この面の略垂直方向に複数の突起が間隙をおいて立設された第 1の金属部材 1、第 2の金属部材 2を形成する手順を説明する。これには以下に示す 3つの方法が挙げられる。第 1の方法は、金型で平行板をプレスして、凹凸を形成する方法である。第 2の方法は、平行平板に、垂直な板を部品として後付けする方法である。これは、平行平板にスリットを形成し、このスリツトに垂直な板をはめ込み、銀ペーストなどの導電'性接着剤で固定する。あるいは溶接で平行板と垂直な板とを固定する方法である。第 3の方法は、エツチングで凹凸を形成する方法である。この方法は、金属（例えば、ァノレミニゥム片）に絶縁物で被覆して、レジストを塗布しマスクを用いてパターンニングする。次に、フッ酸中で酸ィ匕アルミニウムをエッチングし、酸化ァノレミ二ゥムをマスクにしてホットリン酸中でアルミニウムをエッチングし、被覆している酸ィ匕アルミニウムを全面除去する方法である。

次に、第 1の実施の形態の実施例 1においては、第 2の金属部材 2として、突起部 2 2を形成したアルミニウム片を 5 w t . %のホウ酸アンモニゥムが水に溶けたホウ酸アンモニゥム水溶液中において 1 0 Vで陽極酸ィ匕し、洗浄および乾燥して金属酸化被膜からなる誘電体酸化被膜 3 1を有するアルミニウム片を得た。このアルミニウム片の両端部 5 mmをへキサフルォロプロピレンからなるフッ素系樹脂の溶液に浸漬し、乾燥して両端をマスクした。この片を 0 . 1 N硫酸水溶液中に浸漬し、静電容量を測定したところ約 3 8 0 μ Fであった。なお、静電容量の測定は、図 1 4に示されるように硫酸水溶液中に浸漬した状態で行なう。硫酸水溶液は、電気伝導率が高く誘電体皮膜間の間隙に浸み込むので、正確に誘電体皮膜の面積に比例した静電容量を測定することができる。このとき、硫酸水溶液の応答速度が低レヽ点が危惧されるが、測定周波数が 120 H z程度と低いので、この応答速度は問題にならなレヽ。また、溶液としては、硫酸水溶液に限定されることはなく、導電性を有する水溶液であればよレ、。

次に、ガラス製容器に濃度 1 Ow t. %のパラトルエンスルホン酸と 5 w t. %のァニリンとを含む水溶液を調整し、上記の誘電体皮膜 31を形成したアルミ二ゥム片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 w t . 。のペルォキソ二硫酸アンモニゥムと 10 w t . %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、ァニリンの重合を行った。その後、水、メタノールで洗浄し、 80°Cで乾燥した。この操作を 4回繰り返したところその誘電体皮膜 31の表面がパラトルエンスルホン酸をドーパントとするポリア二リンからなる導電性高分子で'被覆されたアルミ二ゥム片からなる第 2の金属部材 2が得られた。

このアルミニウム片の導電性高分子（ポリア二リン）形成部分を覆うように導電性カーボンペースト、および銀ペーストを形成し、導電性高分子、導電个生カーボンペースト、及び銀ペーストカゝらなる導電性物質層 3を形成し、さらに突起部 12を有する銅金属板からなる第 1の金属部材 1を導電性物質層 3を覆うように取り付け、その金属板 1の両端を陰電極引き出し端子 1 1 a, 1 1 bとした。その後、アルミニウム片からなる第 2の金属部材 2の両端部をテトラヒドロフランに浸漬し、マスク樹脂であるへキサフルォロプロピレンを溶解させ、超音波溶接機を用いて両端に 2つの陽電極引き出し端子 2 l a, 21 bを取り付けた。得られた平行平板線路型素子はアルミニゥム片からなる第 2の金属部材 2を陽極、銅金属板からなる第 1の金属部材 1を陰極として容量を測定すると測定周波数 120 H zで約 380 Fであり、誘電体皮膜 31の表面が充分にポリア二リンで被覆されていることがわかった。

この平行平板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 a, l i b, 21 a, 21 bをネットワーク 'アナライザに接続して電力透過特性 S 21を測定したところ、 100 kHzから 10 OMH zまで一 70 d B以下であり、 1 GHzでも _40 dB以下となって、高速デジタル回路の電源デカツプリング素子として従来コンデンサに比べて遙かに勝る特性を有することが分かった

(実施例 1一 2)

第 1の実施の形態の実施例 2においては、ガラス製容器に濃度 10 w t . %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作製し、この溶液に実施例 1― 1の誘電体皮 J1莫 31を形成したアルミニゥム片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 50wt. %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、ピ口ールの重合を行つた。その後、水、メタノールで洗浄し、 80°Cで乾燥した。この操作を 4回繰り返したところその誘電体皮膜 31の表面がドデシルベンゼンスルホン酸をドーパントとする導電性高分子のポリピロ一ルで被覆されたアルミニウム片が得られた。

このァノレミニゥム片のポリピロール形成部分を覆うように実施例 1— 1と同様の方法で導電性物質層 3を形成し、銅金属板からなり突起部 12が設けられた第 1の金属部材 1を取り付け、その平板部 1 1の両端を陰電極引き出し端子 11 a ， 11 bとした。その後、実施例 1一 1同様な方法でマスク樹脂を溶解させ、二組の引き出し陽電極弓 Iき出し端子 21 a, 21 bを取り付けた。

得られた平行平板線路型素子はアルミニゥム片からなる第 2の金属部材 2を陽極、銅金属板からなる第 1の金属部材 1を陰極として容量を測定すると 120 H zで約 380 Fであり、誘電体皮膜 31の表面が充分に導電性高分子であるポリピロールで被覆されていることがわかった。

この平行平板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 1 1 a， l i b, 21 a, 21 bをネットワーク ·アナライザに接続して電力透過特性 S 21を測定したところ、 100 kHzから 10 OMHzまでー70 d B以下であり、 1 GHzでも一 40 dB以下となって、高速デジタル回路の電源デカツプリング素子として従来コンデンサに比べて遙かに勝る特性を有することが分かった

(実施例 1— 3) 第 1の実施の形態の実施例 3におレ、ては、ガラス製容器に濃度 5 w t . %のポリへキシルチオフェンのキシレン溶液を作製し、実施例 1一 1の誘電体皮膜 31 が形成されたアルミニウム片のマスクされていない部分に滴下し、 80。Cで乾燥した。その後、全体を塩酸水溶液に浸漬し、誘電体皮膜 31の表面力 S塩素ィォンをドーパントとする導電性高分子のポリへキシルチオフェンからなる誘電体被膜 31で被覆されたアルミニウム片を得た。

このァノレミニゥム片のポリへキシルチオフェン形成部分を覆うように実施例 1 一 1と同様の方法で導電性物質層 3を形成し、銅金属板からなる第 1の金属部材 1を取り付け、その平板部 11の両端を陰電極引き出し端子 1 1 a, 1 1 bとした。その後、実施例 1一 1と同様の方法でマスク樹脂を溶解させ、二組の陽電極引き出し端子 2 l a, 2 l bを取り付けた。

得られた平行平板線路型素子はアルミニゥム片からなる第 2の金属部材 2を陽極、銅金属板からなる第 1の金属部材 1を陰極として容量を測定すると測定周波数 120 H zで約 380 Fであり、誘電体皮膜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つた。

この平行平板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 1 1 a， l i b, 21 a, 21 bをネットワーク ·アナライザに接続して電力透過特性 S 21を測定したところ、 100 kHzから 100MHzまで _60 d B以下であり、 1 GHzでも一 40 dB以下となって、高速デジタル回路の電源デカツプリング素子として従来コンデンサに比べて遙かに勝る特性を有することが分かった

(実施例 1一 4)

第 1の実施の形態の実施例 4においては、ガラス製容器に濃度 10 w t . %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作製し、この溶液に実施例 1一 1の誘電体皮膜 31を形成したアルミニウム片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 50wt. %のエチレンジォキシチォ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、ェチレンジォキシチォフェンの重合を行った。その後、水、メタノールで洗浄し、 80 °Cで乾燥した。この操作を 4回繰り返したところその誘電体皮膜 31の表面が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ォキシチォフェンの導電性高分子 3 1で被覆されたアルミニゥム片が得られた。

このアルミニウム片のポリエチレンジォキシチォフェン形成部分を覆うように実施例 1—1と同様の方法で導電性物質層 3を形成し、銅金属板からなる第 1の金属部材 1を取り付け、その平板部 1 1の両端を陰電極引き出し端子 1 1 a , 1 1 bとした。その後、実施例 1— 1と同様の方法でマスク樹脂を溶解させ、 2つの引き出し陽電極引き出し端子 2 1 a , 2 1 bを取り付けた。

得られた平行平板線路型素子はアルミニゥム片からなる第 2の金属部材 2を陽極、銅金属板からなる第 1の金属部材 1を陰極として容量を測定すると測定周波数 1 2 0 H zで約 3 8 0 μ Fであり、誘電体皮膜 3 1の表面が充分にポリェチレンジォキシチオフンで被覆されていることがわかった。

この平行平板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 1 1 a， l i b , 2 1 a , 2 1 bをネットワーク ■アナライザに接続して電力透過特性 S 2 1を測定したところ、 1 MH zから 1 0 0 MH zまで一 6 0 d B以下であり、 1 GH zでも一 4 0 d B以下となって、高速デジタル回路の電源デカップリング素子として従来コンデンサに比べて遙かに勝る特性を有することが分かった。

(実施例 1— 5 ) - 第 1の実施の形態の実施例 5においては、ガラス製容器に濃度 3 0 w t . %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、一 5 0。Cに冷却した。次に、この溶液に 6 w t . %となるようにピロールを滴下し、一 5 0 °C に保ったまま攪拌して混合した。この溶液を実施例 1― 1の誘電体皮 H莫 3 1を形成したアルミニウム片のマスクされていない部分に滴下し、室温で 6 0分保った。その後、水、メタノールで洗浄し、 8 0 °Cで乾燥して誘電体皮膜 3 1の表面がドデシルベンゼンスルホン酸をドーパントとする導電性高分子のポリピロールで'被覆されたアルミニゥム片を得た。

このァノレミニゥム片のポリピロール形成部分を覆うように実施例 1—1と同様の方法で導電性物質の層 3を形成し、銅金属板からなる第 1の金属部材 1を取り付け、その平坦部 1 1の両端を陰電極引き出し端子 1 1 a , 1 1 bとした。その後、実施例 1一 1と同様の方法でマスク樹脂を溶解させ、二組の陽電極引き出し端子 2 1 a , 2 1 bを取り付けた。

得られた平行平板線路型素子はアルミニゥム片からなる第 2の金属部材 2を陽極、銅金属板からなる第 1の金属部材 1を陰極として容量を測定すると測定周波数 1 2 0 H zで約 3 7 5 μ Fであり、誘電体皮膜 3 1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。

この平行平板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 1 1 a , l i b , 2 1 a , 2 1 bをネットワーク ·アナライザに接続して霄カ透過特性 S 2 1を測定したところ、 1 MH zから 1 0 01^1 2までー6 0 d B以下であり、高速デジタル回路の m デカツプリング素子として従来コンデンサに比べて遙かに勝る特性を有することが分かった。

(実施例 1 _ 6 )

第 1の実施の形態の実施例 6においては、平均粒径 0 . 5 mのタンタル粉末を凹凸突起状の形状を有する空間に充填し、その平坦面にタンタル板を取り付けて加圧成型した。この成型体を真空中で 2 0 0 0 °Cに昇温し、タンタル粉末焼結体の成型体からなる第 2の金属部材 2を得た。この第 2の金属部材 ²を 0. 0 5 w t . %のリン酸水溶液中にお!/、て化成 IIH 1 0 Vで陽極酸化し、洗浄およ 'び乾燥して金属酸化被膜からなる誘電体皮膜 3 1を有するタンタル成型体を得た。この成型体のタンタル線部分をへキサフルォロプロピレンからなるフッ素系樹脂の溶液に浸漬し、乾燥してマスクした。得られた成型体を 0. 1 N硫酸水溶液中に浸漬し、静電容量を測定したところ測定周波数 1 2 0 H zで約 3 0 0 F であった。

次に、ガラス製容器に濃度 1 0 w t . %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作製し、この溶液に誘電体皮膜 3 1を有するタンタル微紛成型体を浸漬して取り出した。これを空気中、室温で 3 0分乾燥し、次に 5 0 w t . %のピロールを含む水溶液に浸漬し、取り出してさらに 3 0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、 8 0 °C で乾燥した。この操作を 4回繰り返したところその誘電体皮膜 3 1の表面がドデシルベンゼンスルホン酸をド一パントとする導電性高分子のポリピロールで被覆されたタンタル微紛成型体が得られた。このタンタル微紛成型体のポリピロール形成部分を覆うように実施例 1— 1と同様の方法で導電性物質の層 3を形成し、銅金属板からなる第 1の金属部材 1を取り付け、その平板部 1 1の両端を陰電極引き出し電極 1 1 a、 1 1 bとした。その後、実施例 1一 1と同様の方法でマスク樹脂を溶解させ、二組の陽電極引き出し端子 21 a， 21 bを取り付けた。

得られた平行平板線路型素子は、タンタル微紛金属からなる第 2の金属部材 2 を陽極、銅金属板からなる第 1の金属部材 1を陰極として容量を測定すると測定周波数 120 H zで約 280 μ Fであり、誘電体皮膜 31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。

この平行平板線路型素子の両端に設けられた二組の引き出し電極 1 1 a， 1 1 b, 21 a, 21 bをネットワーク -アナライザに接続して電力透過特性 S 21 を測定したところ、 100 kHzカゝら 10 OMHzまでおよそ一 60 dB以下であり、 1GHzでも一 40 dB以下となって、高速デジタル回路の電源デカップリング素子として従来コンデンサに比べて遙かに勝る特性を有することが分かつた。

(実施例 2 - 1)

第 2の実施の形態の実施例 1においては、第 2の金属部材 5として、突起部 5 2の形状が断面十字の柱をならベた形状とし、両端を陽電極引き出し端子 51 a ， 51 bとしたアルミニウム片を、 5wt. %のホウ酸アンモニゥム水溶液中において 10 Vで陽極酸化し、洗浄および乾燥して金属酸化被膜からなる誘電体酸化被膜 61を有するアルミニウム片からなる第 2の金属部材 5を得た。この平坦部 51の両端部各 5 mmをへキサフルォ口プロピレンからなるフッ素系樹脂の溶液に浸漬し、乾燥して両端をマスクした。

次に、ガラス製容器に濃度 10 w t. %のパラトルエンスルホン酸と 5 w t . %のァニリンとを含む水溶液を調整し、上記の誘電体皮膜 31を形成したアルミ二ゥム片からなる第 2の金属部材 5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 w t . %のペルォキソニ硫酸ァンモニゥムと 10 w t . %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、ァニリンの重合を行った。その後、水、メタノールで洗浄し、 8 0 °Cで乾燥した。この操作を 4回繰り返したところその誘電体表面がパラトルエンスルホン酸をドーパントとする導電性高分子のポリア二リンで被覆されたアルミニゥム片からなる第 2の金属部材 5が得られた。

このアルミニウム片からなる第 2の金属部材 5のポリア二リン形成部を覆うように導電性カーボンペースト、および銀ペーストカらなる導電性物質の層 6を形成し、さらに厚さ約 1 0 0 μ πιの銅金属板からなる第 1の金属部材 4を第 2の金属部材 5のポリアニリン形成部分を覆うように取り付け、その両端にネジ止め用の孔を設け、陰電極引き出し端子 4 1 a、 4 1 bとした。その後、アルミニゥム片 2からなる第 2の金属部材 5の平坦部 5 1の両端部をテトラヒドロフランに浸漬し、マスク樹脂であるへキサフルォロプロピレンを溶解させた。

得られた平行平板線路型素子はアルミニゥム片 2からなる第 2の金属部材 5を陽極、銅金属板からなる第 1の金属部材 4を陰極として容量を測定すると測定周波数 1 2 0 H zで約 3 1 0 Fであった。

この平行平板線路型素子の両端に設けられた二糸且の電極引き出し端子 4 1 a , 4 1 b， 5 1 a， 5 1 bをネットワーク ·アナライザに接続して電力透過特性 S 2 1を測定したところ、 1 0 0 k H zから 1 G H zまで、一 4 0 d B以下と、高速デジタル回路の原デカツプリング素子として従来コンデンサに比べて遙かに勝る特性特性を有することが判った。

なお、上述した第 1の実施形態の製造手順である実施例 1一 2から実施例 1一 6は、第 2の実施形態にぉレ、ても同様に適用することができる。

(実施例 3 - 1 )

第 3の実施の形態の実施例 1においては、第 2の金属部材 8として、突起部 8 2が鋸歯状の柱をならベた形状となり、両端を陽電極引き出し端子 8 1 a、 8 1 bとしたアルミニウム片を、 5 w t . %のホウ酸アンモニゥム水溶液中において 1 0 Vで陽極酸化し、洗浄および乾燥して金属酸化被膜からなる誘電体酸化被膜 9 1を有するアルミニゥム片からなる第 2の金属部材 8を得た。この第 2の金属部材 8の平坦部 8 1の両端部各 5 mmをへキサフルォ口プロピレンからなるフッ素系樹脂の溶液に浸漬し、乾燥して両端をマスクした。

次に、ガラス製容器に濃度 1 0 w t . %のパラトルエンスルホン酸と 5 w t . %のァニリンとを含む水溶液を調整し、誘電体皮膜 9 1を形成したアルミニウム片を浸漬して取り出した。これを空気中、室温で 3 0分乾燥し、次に 1 0 w t . %のペルォキソ二硫酸アンモニゥムと 1 O w t . 。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 2 0分間空気中に保持し、ァ-リンの重合を行った。その後、水、メタノールで洗浄し、 8 0 °Cで乾燥した。この操作を 4回繰り返したところその誘電体表面がパラトルエンスルホン酸をドーパントとする導電性高分子のポリアユリンで被覆されたアルミニゥム片からなる第 2の金属部材 8が得られた。

このァノレミ二ゥム片からなる第 2の金属部材 8のポリアニリン形成部を覆うように導電性カーボンペースト、および銀ペーストからなる導電性物質層 9を形成し、さらに厚さ約 1 0 0 μ πιの銅金属板からなる第 1の金属部材 7を第 2の金属部材 8のポリアユリン形成部分を覆うように取り付け、その両端にネジ止め用の孔を設け、陰電極引き出し端子 8 1 a、 8 1 bとした。その後、第 2の金属部材 8の平坦部 8 1の両端部をテトラヒドロフランに浸漬し、マスク樹脂であるへキサフルォ口プロピレンを溶解させた。

得られた平行平板線路型素子は、アルミニゥム片からなる第 2の金属部材 2を陽極、銅金属板からなる第 1の金属部材 1 .を陰極として容量を測定すると測定周波数 1 2 0 H zで約 3 1 0 Fであった。 .

この平行平板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 7 1 _a、 7 1 b、 8 1 a、 8 1 bをネットワーク -アナライザに接続して電力透過特性 S 2 1を測定したところ、 1 0 0 k H zから 1 G H zまで、一4 0 d B以下と、高速デジタル回路の電源デカツプリング素子として従来コンデンサに比べて遙かに勝る特性特性を有することが判った。 '

なお、上述した第 1の実施形態の製造手順である実施例 1一 2から実施例 1― 6は、第 3の実施形態においても同様に適用することができる。

次に、図 1 7を参照して、上述した第 1の実施形態の平行平板線路型素子を積層印刷酉線基板に搭載した回路基板について説明する。

図 1 5に示す回路基板は、積層印刷基板 3 0 3と、この積層印刷基板 3 0 3の表面上に搭載された平行平ネ锒路型素子と、平行平板線路型素子の陽電極弓 Iき出一

27

し端子 2 1 a, 21 bにそれぞれ接続する電源酉锒 301 a, 30 1 bと、平行平板線路型素子の陰電極引き出し端子 1 1 a， 1 1 bにそれぞれ接続する接地配線 302 a、 302 bとを備えており、電源酉 3/锒 3 O l a, 30 1 b, 接地配線 302 a, 302 bは、それぞれ積層印刷基板 303上に銅など電気伝導率が高い材料を用いて形成される。

積層印刷基板 303上には、図示しな!/、多数の回路部品が搭載されており、これらの回路部品から発生する高周波雑音が電源線 30 1 a， 301 b, 電源配線 302、 302 bに重畳してこれらの配線を伝搬し回路素子を誤動作させるとレヽう問題があつたが、この雑音を平行平板線路型素子内部でろ波することにより、図 1 5に示す回路基板は高周波雑音に対して誤動作が生じにくく、高周波における回路動作が安定しているという特徵がある。

また、回路基板に、多数の回路部品を搭載した場合に回路部品同士が接近して配置されるので、雑音源とこの雑音源の影響を受ける回路部品とが接近することになる。この場合においても、原配線および接地配線に挿入された平板線路型素子が効率的に電源線及び接地酉線に重畳された雑音をろ波するので、本願発明の平行平板線路型素子を用いた回路基板は、高周波で動作する回路基板を高.密度に実装することが可能である。 - なお、上記において、線と対をなす線は接地配線として説明したが、負電源配線であってもよく、一般的には第 1の直流電源酉 B泉と第 2の直流電源、配線とが、それぞれ平行平板線路型素子の陽電極引き出し端子 2 l a, 21 b、および陰電極引き出し端子 1 1 a, 1 1 bとにそれぞれ接続されて全体の回路が構成される。

さらに、図 1 7および上記において、積層印刷基板 303の表面に TO平板線路型素子が実装される場合について説明したが、積層印刷基板 303を構成する多層基板のうちで、内部の基板表面に本願発明の平行平板線路型素子を実装しても同様の効果が得られる。また、この回路基板の実施形態では、上述した第 1の実施形態の平行平板線路型素子を実装して説明を行なったが、平行平板線路型素子の第 2、第 3の実施形態にっレ、ても同様に回路基板に適用することができる。上述した実施形態は本発明の好適な実施の形態である。但し、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施可能であ。産業上の利用可能性

以上説明したように、本発明は、平行平板線路型素子を構成し、この素子の有する伝送線路の入力端から入力する 1 0 0 k H zから 1 0 GH zの高周波電磁波の出力端への透過率が一 2 0 d B以下となるように形成した。このため平行平板線路型素子の特性ィンピーダンスを十分低く設計することができ、ノィズ源から発生する電磁波の電源分配回路側への侵入を防止することができる。

また、伝送線路構造の 1つである平行平板線路型素子を構成したことにより、線路の特性ィンピーダンスの周波数依存性が少なくなり、また、凹凸状に線路を形成することで金属表面に電力が集中するようになる高周波では一層線路が長くなるため、弁作用を有する金属の一方から入力された高周波電磁波は誘電体皮膜の薄膜と導電性物質によつて広！/、周波数帯域にわたつてろ波されるので、高速ィ匕、高周波ィヒに適した線路型素子が実現できる。

導電性物質層が導電性高分子から構成されている場合には、それによつて高周波数領域まで使用可能な平行平板線路型素子を容易に得ることができる。また、その導電性高分子がポリピロール、ポリチォフェン、ポリア二リン、およびこれらの誘導体のいずれかである場合には、それによつて環境安定性に優れ、 1 0 0 °c以上まで安定な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平行平板線路型素子を容易に得ることができる。

さらに、第 1または第 2の金属部材を構成する弁作用を有する金属がアルミ二ゥム、タンタル、ニオブのいずれかである場合には、それによつて誘電率が高く均一で安定した誘電体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した平行平板線路型素子を容易に得ることができる。

Claims

請求の範囲

1. 第 1の平板部と、該第 1の平板部の一方の面上に、該面の略垂直方向に複数の突起が間隙をおレ、て立設された突起部と、を有する第 1の金属部材と、第 2の平板部と、該第 2の平板部の一方の面上に、該面の略垂直方向に複数の突起が間隙をおいて立設された突起部と、を有する第 2の金属部材と、

前記第 1の金属部材の突起を前記第 2の金属部材の間隙に、第 2の金属部材の突起を前記第 1の金属部材の間隙に挿入することで形成した平行平板線路型素子の前記突起と前記間隙との間に形成された誘電体皮膜と、を有し、

前記第 1の金属部材と前記第 2の金属部材との間に、前記誘電体皮膜に沿って伝送線路が形成され、

前記伝送線路は、該伝送線路の入力端から入力する 100 kHzから 10GH zの高周波電磁波の出力端への透過率が一 20 d B以下となるように形成したことを特徴とする平行平板線路型素子。

2. 第 1の平板部と、該第 1の平板部の一方の面上に、該面の略垂直方向に複数の突起が間隙をおいて立設された突起部と、を有する第 1の金属部材と、第 2の平板部と、該第 2の平板部の一方の面上に、該面の略垂直方向に複数の突起が間隙をおヽて立設された突起部と、を有する第 2の金属部材と、

前記第 1の金属部材の突起部と前記第 2の金属部材の突起部とは、平板状の形状であり、

前記伝送線路は、該伝送線路の入力端から入力する 100 kHzから 10GH zの高周波電磁波の出力端への透過率が一 20 dB以下となるように形成したことを特徴とする平行平板線路型素子。

3. 1の平板部と、該第 1の平板部の一方の面上に、該面の略垂直方向に複数の突起が間隙をおいて立設された突起部と、を有する第 1の金属部材と、第 2の平板部と、該第 2の平板部の一方の面上に、該面の略垂直方向に複数の突起が間隙をおいて立設された突起部と、を有する第 2の金属部材と、

前記第 1の金属部材の突起を前記第 2の金属部材の間隙に、第 2の金属部材の突起を前記第 1の金属部材の間隙に揷入することで形成した平行平板線路型素子の前記突起と前記間隙との間に形成された誘電体皮膜と、を有し、

前記第 1の金属部材の前記突起部は、立設平板部および該立設平板部の表面に所定の間隔で前記第 1の平板部に対して垂直方向に設けられた複数の角柱部から構成されている凹凸板状の形状であり、

前記第 2の金属部材の前記突起部は、立設平板部および該立設平板部の表面に所定の間隔で前記第 2の平板部に対して垂直方向に設けられた複数の角柱部から構成されている凹凸板状の形状であり、

前記伝送線路は、該伝送線路の入力端から入力する 1 0 0 k H zから1 0 G H zの高周波電磁波の出力端への透過率が一 2 0 d B以下となるように形成したことを特徴とする平行平板線路型素子。 .

4 . 第 1の平板部と、該第 1の平板部の一方の面上に、該面の略垂直方向に複数の突起が間隙をおいて立設された突起部と、を有する第 1の金属部材と、第 2の平板部と、該第 2の平板部の一方の面上に、該面の略垂直方向に複数の突起が間隙をおいて立設された突起部と、を有する第 2の金属部材と、

前記第 1の金属部材の前記突起部は、該突起部の側面に前記第 1の平板部と平行な断面が鋸歯状となるように鋸歯状突起が設けられている凹凸板状の形状であ、 - 前記第 2の金属部材の前記突起部は、該突起部の側面に前記第 2の平板部と平行な断面が鋸歯状となるように鋸歯状突起が設けられている凹凸板状の形状であり、

前記第 1の金属部材と前記第 2の金属部材との間に、前記誘電体皮膜に沿つて伝送線路が形成され、

前記伝送線路は、該伝送線路の入力端から入力する 1 0 0 k H zから 1 0 G H zの高周波電磁波の出力端への透過率が一 2 0 d B以下となるように形成したことを特徴とする平行平板線路型素子。

5 · 前記平行平板線路型素子は、

入力する直流電力を前記第 1の金属部材及び前記第 2の金属部材に沿って送電することを特徴とする請求項 1カゝら 4の何れか 1項に記載の平行平板線路型素子

6 . 前記第 1の金属部材、または前記第 2の金属部材は、弁作用を有する金属からなり、

前記弁作用を有する金属の表面に前記誘電体皮膜を形成することを特徴とする請求項 1力ら 5の何れか 1項に記載の平行平板線路型素子。

7 . 前記誘電体皮膜と前記第 1の金属部材、または前記第 2の金属部材との間に、導電性物質からなる導電性物質層が充填されていることを特徴とする請求項 1力、ら 6の何れか 1項に記載の平行平板線路型素子。

8 . 前記導電性物質層が導電性高分子から構成されていることを特徴とする請求項 7記載の平行平板線路型素子。

9 . 前記導電性高分子が、ポリピロール、ポリチェフェン、ポリア二リン、およびこれらの誘導体のレ、ずれかであることを特徴とする請求項 8記載の平行平板線路型素子。

1 0 . 前記弁作用を有する金属が、アルミニウム、タンタル、ニオブのいずれかであることを特徴とする請求項 6記載の ¥ f平板線路型素子。

1 1 . 前記第 1および前記第 2の平板部の側面に、電磁波の外部への漏洩を防止する側面シールド板が設けられていることを特徴とする請求項 1から 1 0 の何れか 1項に記載の平行平板線路型素子。

1 2 . 間隙部を隔てて略平行に第 1の平板部に対して立設された第 1の複数の突起部を有し前記第 1の平板部の両端部を第 1の端子とする第 1の金属部材と、

間隙部を隔てて略平行に第 2の平板部に対して立設された第 2の複数の突起部を有し前記第 2の平板部の両端部を第 2の端子とする第 2の金属部材とを備え、該突起部が設けられている側の表面には誘電体皮膜が形成され、この誘電体皮膜に沿って伝送線路を形成した平行平板線路型素子と、

基板と、

前記基板上に形成された第 1の電源配線と第 2の電源配線とを備え、前記第 1の電源配線と前記第 2の電源 S線に、前記第 1の平板部の両端部と、前記第 2の平板部の両端部とがそれぞれ揷入接続され、

前記伝送線路は、該伝送線路の入力端から入力する 100 kHzから 10GH zの高周波電磁波の出力端への透過率が一 20 d B以下となるように形成したことを特徴とする回路基板。