WO2008090993A1

WO2008090993A1 - 結合回路及びその製造方法

Info

Publication number: WO2008090993A1
Application number: PCT/JP2008/051132
Authority: WO
Inventors: Norio Masuda; Yoshinobu Kobayashi; Syouichi Ozawa
Original assignee: Nec Corporation; Nec Glass Components, Ltd.
Priority date: 2007-01-26
Filing date: 2008-01-21
Publication date: 2008-07-31
Also published as: JP5182517B2; JPWO2008090993A1

Abstract

　信号周波数が高くなっても信号の伝送特性に与える影響が小さく、周波数特性の調整可能範囲を広くすることができる結合回路を提供する。　多層基板として構成され、複数の配線を積層方向あるいは基板面の方向に近接して配置し、配線間の電磁的結合を利用して構成される結合回路において、少なくとも一組の互いに隣り合う配線の間の誘電体を選択的に除去する。

Description

結合回路及びその製造方法技術分野

本発明は、結合回路及びその製造方法に関し、特に誘電体層と配線層とを積層した積層構造を有する結合回路及びその製造方法に関する。

明背景技術

書

現在、携帯端末や、無線 L ANなどの無線通信技術を用いた電子機器などが製品ィ匕され、一般に普及している。この類の電子機器では、それらの機器が採用する通信方式（通信プロトコル、通信速度、及び変調方式など）によって、異なる周波数帯（例えば、 8 0 0 MH z帯、 1 . 5 GH z帯、 2 GH z帯、 5 GH z帯など）の周波数を送受信に使用する。そして、一部の電子匿は、複数の通信方式に対応するように、即ち複数の周波数帯を利用できるように構成されている。関連する複数の周波数帯を利用できるマルチバンド対応の通信機器は、例えば、図 9に示すように構成されている。

図 9は、使用する周波数に応じて出力段を切り換える方式の通信機器の送信回路部分を示す回路図である。図示のように、アンテナ 1にデュプレクサー 2を介して送信回路 1 1と受信回路 1 2が接続されている。

送信回路 1 1は、出力アンプ 4、セレクタ 5、結合回路（カプラー） 6— 1， 6— 2、及び抵抗 1 0 - 1， 1 0— 2を含む。

出力アンプ 4からの出力は、セレクタ 5を介してカプラー 6— 1または 6— 2 に入力される。ここでは出力アンプ 4は一つとしたが、異なる周波数に対応するために 2系統用意されることもある。

カプラー 6— 1、 6— 2は、出力アンプ 4からの出力を計測（検出）してパヮ一コントローラー 3— 1， 3— 2へ出力する。パワーコントローラー 3— 1， 3 一 2は出力アンプ 4の出力を制御、即ち送信電力を制御する。このようなコントローラーによる送信電力制御を T P C (Transmission Power Control) 機能と呼ぶこと力 ^Sfcる。

T P Cは、携帯端末から送信された信号が基地局側で十分な S ZNで受信可能であると判断される場合に携帯端末の送信電力を低下させ、逆に距離そのほかの理由により基地局側で S /Nが低下していると判断された場合に送信電力を増加させる機能である。この機能は通信品質の維持と低消費電力化による携帯端末の連続使用時間の伸長を両立させるために重要な機能となっている。したがって、送信電力の制御には精度が高いことが要求される。この送信電力制御の精度を決める要因の一つがカプラー 6— 1、 6— 2の性能である。具体的には、カプラー 6 _ 1、 6 - 2には、低損失（例えば、電力損失が 0 . 4 d B以下）であることと、高周波の伝送特性が良いことが求められる。

図 1 0は、図 9の送信回路 1 1に使われているカプラー 6 ( 6— 1， 6 - 2 ) の原理説明図である。図 1 0において、配線 7 aは出力アンプ 4からの信号を送信するための配線である。配線 7 aの両端には、パッド 9 a， 9 bが形成されている。配線 7 bは配線 7 aと電磁的に結合し、送信電力をモニターするための測定用の配線である。配線 7 bの両端には、パッド 9 c、 9 dが形成されている。このようなカプラー 6は、高周波特性の良好な誘電体基板、例えば、ガラスセラミック基板 1 5を用いて製造される。通常、配線 7 a， 7 bは、積層される複数の誘電体層の間に挟まれるように形成される。その結果、配線 7 aと配線 7 b との間にも誘電体が存在する。パッド 9 a， 9 b， 9 c及び 9 dの各々は、複数の誘電体層が積層された積層体の表面に形成され、内部に形成されている配線 7 a又は 7 bに接続される。

カプラー 6は、送受信回路が搭載されている親基板とは別に製造され、親基板に実装される。パッド 9 a， 9及ぴ 9 cの各々はボンディングワイヤゃフリップチップ実装などの実装技術により親基板の回路と接続される。パッド 9 dは終端用の抵抗 1 0 ( 1 0 - 1 , 1 0 - 2 ) を介してグランドに接続される。抵抗 1 0 の抵抗値は、配線の特性ィンピーダンスやデバイスの入力インピーダンスを考慮して、例えば、 5 0 Ω程度の値が選ばれる。

上記のように、図 9の送信回路 1 1では、通信に使用される周波数に応じて 2 つのカプラー 6— 1、 6— 2が用意されている。その理由として、カプラー 6— 1 , 6 - 2が持つ周波数依存性が挙げられる。

例えば、図 9の送信回路 1 1において、 2 . 4 GH zと 5 GH zの 2つの周波数を使用するものとする。この場合、両方の周波数に対して安定した周波数特性を持つ結合回路を一つの部品で製作することは難しい。これは 2 . 4 GH zと 5 GH zでは波長が 2倍程度も異なるためである。つまり、調整機能を持たないパッシブな部品であるカプラー 6は広帯域な高周波特 1"生を確保できないため、カブラーの出力と送信電力の関係が線形関係から大幅にずれるためである。このような場合に一つのカプラーで無理に対応しょうとすると、パワーコントローラー 3 ( 3— 1， 3— 2 ) に複雑な演算機能と制御機能が要求される。その結果、回路が複雑になる。

また、図 9の送信回路では、最終出力段、すなわちアンテナ 1に近い回路に力ブラーが揷入されているため、より高精度な制御が必要とされる。 GH z帯の周波数を使用する場合、このような最終出力段でのカプラーによる直接的なモニタ一は、出力電力の高精度な制御に有効とされている。しかし、この場合、力ブラ一の設計および実装に関する仕様は厳しくなる。通常、カプラーは別基板で製作され、単体としての特性が確認された後に装置の基板に実装される。したがって、送信周波数ごとにカプラーを用意すると部品点数が増大し、実装時の特性のずれの補正が煩雑になるほか、小型化にも不利となる。

図 1 0のカプラー 6は、ある一つの周波数帯に合わせて配線 7 a , 7 bの寸法や基板の誘電率などが選ばれている。つまり、狭帯域で良い特性が確保できるようになつている。一つの結合回路で 2つの周波数帯に対応するには、図 1 1に示す結合回路 6— 3のように、配線 7 aの両側に配線 7 b、 7 cを配置して一対のカプラーを構成し、それらの高周波特性を調整する方法が考えられる。これは配線の距離、幅などの寸法を変化させて各々の周波数に適するような特性を確保するために有効である。

図 1 2は、図 1 1の結合回路 6— 3の周波数特"生について説明する図である。いま、図 1 1の配線 7 aに接続されたパッド 9 bをアンテナ回路または擬似アンテナに、パッド 9 aをアンプ 4を模擬した信号発生器の出力端子に夫々接続し、一定の電力で周波数を掃引する。この際に、配線 7 bに接続されたパッド 9 cから出力された電力を描画したものが図 1 2の実線である。なお、パッド 9 dは終端抵抗 1 0に接続されている。

図 1 2の実線のグラフは、周波数 1の近傍で特性が急激に変動する伝送特性を示している。つまり、配線 7 bを周波数 f 1近傍の周波数帯の測定に使用した場合、その測定精度は非常に低いものとなる。一方、周波数 f 2近傍では比較的変化が少なく安定しているので、帯域が狭い信号に対しては使用可能である。なお、周波数 f 1、 f 2は、通信に使用する異なる周波数帯の周波数、例えば、 2 . 4 GH zと 5 GH zである。

図 1 2の破線は、配線 7 cに接続されたパッド 9 eから出力された電力を測定した結果を示す。図 1 2の破線のグラフは、実線のグラフと異なり、周波数 f 2 近傍で特性が急激に変動し、周波数 f 1近傍では比較的安定していることを示している。

以上のことから、周波数 f 1の信号を送信する場合には、配線 7 cを測定に用レ、、周波数 f 2の信号を送信する場合には、配線 7 dを測定に用いれば、いずれの場合にも精度良く送信電力を測定することができる。この結合回路は出力アンプの制御用に使われるため、高周波特性の安定性が高!/ヽことが望ましレ、。

図 1 1の結合回路 6— 3を図 9の送信回路に用いる場合に、出力アンプ 4からの出力が大きく変化し、ダイナミックレンジを大きくとらなければならないのであれば、配線 7 b、 7 cからの出力が極端に小さくならないように結合度を高める必要がある。配線 7 b、 7 cの各々と配線 7 aとの電磁的結合度を高めるためには、その間隔を縮小すればよい。しかしながら、配線間の距離を縮小すると高周波特性も変動してしまうので、無制限に距離を縮小することはできない。また、配線の平行に配置された直線部分を延長することにより結合度を高めることもできるが、その場合は小型ィヒが困難になる。そこで、図 1 3のようなスパイラル型の配線を持つ結合回路 6— 4が用いられることがある。しかし、この構造は、配線間の距離を変えて 2種類の周波数に対応させようとすると、スパイラルの巻き数を多くすることができなくなる。そこで、図 1 4の結合回路 6— 5のように、配線 7 a， 7 b , 7 cを積層した構造とし、配線 7 aの上下の層に配線 7 b及ぴ 7 cをそれぞれ配置する構造が考えられる。この場合、図 1 5に示すように各配線間に誘電率が異なる誘電体 (セラミックシート) 1 3 a、 1 3 bを配置することにより、配線 7 aと測定用の配線 7 b、 7 cの各々との間の電磁的結合度を変えることができる。

ところで、セラミック（特に、 L T C C ： Low Temperature Co-fired Ceramic s)多層基板を用いる電子部品には、上述した結合回路のほかに、コンデンサゃィンクジヱットプリンタへッド、感熱式プリンタへッドなどがある。これらの電子部品は、その製造工程においてセラミック中に空隙が形成されることがある。従来、セラミック中への空隙形成は、以下のように行なわれている。

まず、 L T C C基板を例に挙げると、その素材である第 1のセラミックシートに、形成しようとする空隙の形状に応じたパターンの溝を、機械加工ゃフォトリソグラフィー技術により形成する。次に、形成された溝の部分に低温分解性介在物を充填し、それを覆うように第 1のセラミックシート上に第 2のセラミツクシ一トを積層する。次に、積層した第 1及ぴ第 2のセラミックシートをプレスし、焼成する。焼成過程において、低温分解性介在物は、熱分解して昇華し、そこに空隙が形成される。

ここで、低温分解性介在物としては、感光性の有機フィルムや液状有機樹脂、あるいは炭素を主体とするペーストなどが利用できる。また、粉末状の炭素を使用することも可能である。有機材料は約 1 8 0 °C〜 2 5 0 °Cで液状化し、さらに 3 5 0 °C〜4 0 0度で炭化し、 5 0 0 °C近傍で昇華する。炭素ペースト場合は、まず有機ビヒクルが熱分解し、その後粉末炭素が昇華する。

こめような技術は、例えば、特開昭 5 2— 1 6 6 5 4号公報ゃ特公昭 5 3— 3 5 0 8 5号公報に記載されている。

また、セラミック多層基板として、電磁結合により接続される高周波伝送線路間に空隙を形成したものもある。このような基板は、例えば、特開 2 0 0 3— 1 7 9 0 9号公報に記載されている。発明の開示

関連する結合回路は、配線がその周囲を誘電体に囲まれているため、信号周波数がさらに高くなった場合に、誘電体が持つ誘電損失が信号の伝送特性に影響を与えるという問題点がある。

また、 2つの測定用配線と信号用配線との間に誘電率の異なる誘電体を配する関連する結合回路（図 1 5参照）では、誘電体セラミック材料を用いようとすると、製造に焼成が必要になるため、熱膨張係数の大きく異なる材料を使用することができない。つまり、この場合、同種の材料を選ばざるを得ず、誘電率の選択範囲が狭まくなり、周波数特性の調整範囲も狭くなってしまうという問題点がある。

そこで、本発明は、さらに信号周波数が高くなつても信号の伝送特性に与える影響が小さく、周波数特性の調整可能範囲を広くすることができる結合回路を提供することを目的とする。

本発明によれば、多層基板として構成され、複数の配線を積層方向あるいは基板面の方向に近接して配置し、配線間の電磁的結合を利用して構成される結合回路において、少なくとも一組の互いに隣り合う配線の間の誘電体を選択的に除去したことを特徴とする結合回路が得られる。図面の簡単な説明

図 1は、本発明の第 1の実施の形態に係る結合回路の部分縦断面図であり、図 2は、本発明の第 2の実施の形態に係る結合回路の部分縦断面図であり、図 3は、図 2の結合回路の配線方向に沿った縦断面図であり、

図 4は、本発明の第 2の実施の形態に係る結合回路の変形例を示す縦断面図であり、

図 5は、本発明の第 3の実施の形態に係る結合回路の部分縦断面図であり、図 6は、本発明の第 3の実施の形態に係る結合回路の変形例を示す図であり、図 7は、本発明の第 2及び第 3の実施の形態に係る結合回路の変形例を示す図であり、

図 8 A— 8 Dは、図 2の結合回路の製造工程を説明するための図であり、図 9は、関連するマルチバンド対応型の通信機器の送信回路の構成を示す回路図であり、

図 1 0は、関連する単一パンドの結合回路（カプラー）の構成を説明するための図であり、

図 1 1は、関連するマルチバンド対応の結合回路の構成を説明するための図であり、

図 1 2は、マルチバンド対応型結合回路の伝送特性の一例を示すグラフであり、図 1 3は、関連するスパイラル型の結合回路の構成を説明するための図であり、図 1 4は、関連する積層型の結合回路の構成を説明するための図であり、図 1 5は、図 1 4の A— A' 線断面図である。発明を実施するための最良の形態。

本発明は、異なる周波数に対応したマルチバンド型の結合回路を、多層基板を使用して実現するものである。 2つの異なる周波数を用いる通信システムに用いられ、双方の周波数の送信電力のモニターに共用される高周波回路用部品としての結合回路を提供できる。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。

図 1は、本発明の第 1の実施の形態に係る結合回路の部分縦断面図（図 1 4の A-A' 線断面に相当する部分、ただし配線 7 a、 7 bのみを有し、配線 7 cを有していない場合を示す図）である。

図 1の結合回路は、誘電体基板（ガラスセラミック基板） 1 3の内層に形成された信号用の配線 7 aと測定用の配線 7 bとを有している。また、配線 7 aと配線 7 bとが空隙を介して互いに対向するように、誘電体（ガラスセラミック材料) が選択的に除去されて、誘電体除去層 1 4が形成されている。

配線 7 aと配線 7 bの互いに対向する面の間には、配線間の電磁的結合量に大きな影響を及ぼす強い電界が集中する。この電界が集中する領域の誘電体（ガラスセラミック材料) を選択的に除去して空隙を形成したことにより、そこに誘電体が存在する場合に比べて配線 7 a， 7 b間の静電容量を低下させ、異なる周波数特性を持たせることができる。この周波数特性は、誘電体除去層（空隙） 1 4 の大きさ、数、及び位置などを変更することにより、変更することが可能である。また、配線の周囲を囲む誘電体が減少するため（配線のエアラインィ匕が可能であるため）、誘電体による誘電損失が減少し、より高い周波数に対しても、良好な高周波特性を確保することが可能となる。誘電体除去層は電磁界が集中する範囲、すなわち配線が対向する範囲に設けることが有効であるが、配線が対向する範囲から外れた領域でも強!/、電磁界が分布する場合があるので、その領域に誘電体除去層を広げることにより特性の調整ができる。ガラスセラミックが用いられる通常の GH z帯の信号用の結合回路においても、より高い測定精度が求められる場合には、本実施の形態の構成は有効である。

図 2は、本発明の第 2の実施の形態に係る結合回路の部分縦断面図（図 1 4の A-A' 線断面に相当する部分を示す図）である。

図 2の結合回路は、誘電体基板（ガラスセラミック基板） 1 3の内層に形成された信号用の配線 7 aと測定用の配線 7 b， 7 cとを有している。配線 7 aと配線 7 bとの間には、第 1の実施の形態と同様、誘電体除去層（空隙） 1 4が形成されている。一方、配線 7 aと配線 7 cとの間には、誘電体（ガラスセラミック材料）が存在している。配線 7 a , 7 b間に誘電体除去層 1 4が、配線 7 a， 7 c間にガラスセラミック材料が、夫々存在することにより、これらの配線間の電磁的結合量と周波数特性はそれぞれ互いに異なるものとなっている。

図 1 5に示す関連する結合回路では、多くの場合、誘電体 1 3 a , 1 3 bとして比誘電率が 5〜1 0のガラスセラミック材料が用いられる。つまり、誘電体 1

3 aの比誘電率を 1 0、誘電体 1 3 bの比誘電率を 5としても、それらの比は高々

2倍である。これに対して、本実施の形態では、除去層 1 4の比誘電率を 1、ガラスセラミック材料の比誘電率を 1 0とすれば、その比を 1 0倍とすることができる。

図 3は、第 2の実施の形態に係る結合回路の配線 7 a , 7 b , 7 cの長さ方向に沿った縦断面図（図 1 4の B— B ' 線断面に相当する部分を示す図）である。図 3から理解されるように、誘電体除去層 1 4は、配線 7 aの一部と配線 7 cの一部とが空隙を介して対向するように設けられている。図 3では、除去層 1 4が一つだけ設けられているが、図 4に示すように、複数の除去層 1 4を設けるようにしてもよい。

図 4では、空隙と誘電体とが配線 7 a , 7 cの長さ方向に沿って交互に並ぶように、（ここでは 3つの）除去層 1 4が実質上一定の間隔で周期的に形成されている。このように、配線間に誘電体を周期的に配置することにより、特定の周波数の伝送特性を変えられることが報告されている（中島将光著、「マイク口波工学」、森北出版)。なお、等価比誘電率を変えることが目的であり、かつ特定の周波数に対する伝送特性を変える必要がない場合、空隙と誘電体とを交互に配列するだけでよく、その周期等を厳密な計算により求める必要はない。

図 4に示すような伝送特性を調整するための配列構造は、後述する製造プロセスを用レヽれば容易に製造可能である。

以上のように、本実施の形態では、 2つのカプラーのうち一方のカプラーを構成する配線間に選択的に空隙を設けたことにより、 2つのカプラーにおける配線間の容量を互いに異なるものとすることができる。これにより、 2つのカプラーの伝送特性を異なるものとすることができる（図 1 2に示したような伝送特性が急激に変ィヒする周波数帯を互いにずらすことができる）。つまり、同一基板上（または内）に周波数特性の異なる 2以上のカプラーが形成された結合回路を設計する際の設計パラメータ一として、空隙の形成による局所的な誘電率の変ィヒを用いることができる。

図 5は、本発明の第 3の実施の形態に係る結合回路の部分縦断面図（図 1 4の A-A' 線断面に相当する部分を示す図）である。本実施の形態では、誘電体除去層（空隙） 1 4と誘電体（ガラスセラミック材料）と力配線 7 a， 7 b , 7 cの幅方向に沿って交互に並ぶように配列されている。本実施の形態では、配線周辺に存在する除去層 1 4とガラスセラミック材料の層の断面積（信号伝送方向に垂直な断面積）を変更することにより、等価比誘電率を変えることができる。これにより、第 2の実施の形態と同様に、関連する結合回路（図 1 5参照）のように異なる誘電率を持つ誘電体を組み合わせることなく、即ち、単一の誘電体を用いて、 2つのカプラーの高周波特性を互いに異ならせることができる。

なお、配線近傍の電磁界分布の対称性を保つことが必要な場合は、図 5に示す通り配線 7 a、 7 bの中心に関して対称となるように誘電体除去層と誘電体層を配置する。配線周辺の電磁界は配線 7 aと 7 bの間に集中するが配線周辺にも電磁界が分布するため配線 7 a、 7 bの両側にも誘電体除去層を配置してある。誘電体除去層と誘電体層の大きさ及び間隔は所望の特性に合わせて調整すればよい。このように配線 7 a、 7 bが対向する範囲から外れた領域でも強い電磁界が分布する場合があるので、その領域に誘電体除去層を広げることにより特性の調整ができる。図 2の場合は配線 7 a , 7 b間に誘電体層が存在しないので、配線周辺の強度低下に伴い基板が変形し、配線がその影響を受けるおそれがあるが、誘電体除去層と誘電体層とを交互に配置することにより配線周辺の強度を増すことができる効果もある。

配線の周辺に設けられる空隙は、必ずしも配線 7 a， 7 b間に形成される空隙と同じ大きさ、形状でなくともよい。例えば、図 6に示すように、対向する配線 7 a , 7 b間に比較的大きな空隙を設け、配線の周辺には比較的小さな空隙を複数設けることができる。このように空隙の一部が縮小された交互配列は、図 5と同様に強度も考慮しながら、周辺部については交互配列が均質化される効果が期待できる。

以上述べた第 1乃至第 3の実施の形態では、複数の配線 7 a , 7 b (及び 7 c ) を積層方向に重ねる場合について説明したが、同一層上に並置するようにしてもよレヽ。また、上記第 2及び'第 3の実施の形態では、配線 7 a， 7 b , 7 cの長さを略同一の長さとしたが（図 3、図 4の比率が正確ではない。）、これらの配線の長さを異なるものとしてもよい。例えば、配線 7 bと配線 7 cの配線 7 aへの結合度を調整するために、図 7に示すように、一方の配線 7 cを短くしてもよい。次に、本発明の結合回路の製造方法について図 8 A乃至 Dを参照して説明する。以下では、図 2に示す結合回路を製造する場合について説明する。

まず、誘電体基板 1 3となるガラスセラミック材料として、粉末ガラスとセラミック粉末と有機樹脂とを混鍊したスラリーを用意する。そして、このスラリーをシート状に成形し、乾燥させて (ガラスセラミック)グリーンシートとする（以下シートと称す)。シートは、所定サイズのものを複数枚用意する。あるいは所定サイズよりも大きなシートを所定サイズにカットしてもよい。

次に、従来と同様の工程により、図 8 Aに示すような第 1の誘電体層 1 3 - 1 を形成する。即ち、第 1のシートの表面に配線 7 cとなる金属ペーストを塗布形成し、乾燥させた後、第 2のシートを積層して、第 1の誘電体層 1 3—1とする。続いて、第 1の誘電体層 1 3 - 1の表面に配線 7 aとなる金属ペーストを塗布形成し、乾燥させる。

次に，図 8 Bに示すように、第 2の誘電体層 1 3— 2を第 1の誘電体層 1 3 - 1の上に積層する。第 2の誘電体層 1 3— 2には、配線 7 aの少なくとも一部を露出させるための開口と、後に除去層 1 4となる凹所が形成されている。あるいは、配線 7 aを露出させるための開口を設けず、除去層 1 4となる凹所に代えて開口を形成するようにしてもよい。いずれにしても、第 2の誘電体層 1 3— 2には、誘電体基板 1 3の内部に空隙を形成するための穴があけられていることが重要である。

第 2の誘電体層 1 3— 2は、単一のシートで構成されてもよいし、複数のシートで構成されていてもよレヽ。例えば、第 2の誘電体層 1 3— 2は、配線 7 aに対応する開口が形成された第 3のシートと、凹所となる開口が形成されたフレーム状の第 4のシートとで構成することができる。

なお、配線 7 aとなる金属ペーストの塗布形成工程と第 2の誘電体層 1 3 - 2 の積層工程の実施順序は、製造の容易性を考慮して逆にしてもよい。

次に、図 8 Cに示すように、第 2の誘電体層 1 3— 2に形成された凹所内にグラフアイト 1 6を充填する。

次に、配線 7 bとなる金属ペーストを少なくともその一部がグラフアイト 1 6 上に位置し、グラフアイト 1 6を介して配線 7 aと対向するように（平行に配置されるように）、第 2の誘電体層 3 - 2の表面上に塗布形成する。

続レヽて、配線 7 bを覆うように第 2の誘電体層 1 3— 2の上に第 3の誘電体層 1 3— 3であるシートを積層する。これにより、グラフアイト 1 6は、誘電体層中に埋め込まれる。

なお、配線 7 bとなる金属ペーストは、第 2の誘電体層 1 3 - 2の表面上ではなく、第 3の誘電体層 1 3— 3の表面（下面）上に形成されてもよい。即ち、配線 7 bが形成された第 3の誘電体層 1 3— 3を、配線 7 bがグラフアイト 1 6に接するようにして、第 2の誘電体層 1 3— 2上に積層してもよい。

この後、上記工程より得られた積層体をプレスし、約 8 0 0 ° (：〜 9 0 0 °Cで一括焼成する。焼成の過程においてグラフアイト 1 6は昇華し、誘電体基板（ガラスセラミック基板） 1 3内に空隙 1 4が形成される。グラフアイト 1 6は、プレスによっても変形せず、また、有機樹脂を含まないのでシートの無機粉末を剥離させることもない。その結果、ガラスセラミック基板に形成される空隙の形状は、所望の形状を維持することができる。

なお、上記説明では、複数の配線が積層方向に重ねられる場合について説明したが、同一平面上に形成される場合であっても同様に、配線間に空隙を形成することができる。即ち、配線間に空隙が形成されるよう開口または穴が形成された誘電体層（シート）を、配線が表面に形成された誘電体層（シート）上に積層し、開口または穴にグラフアイトを充填した後、それを覆うようにさらに誘電体層を積層することにより、上記と同様にセラミック基板内部に空隙を形成することができる。

図 4や図 5あるいは図 6に示す構造の結合回路も、シートに形成される穴の位置、大きさ等を適切に設定することにより、上記と同様にして製造することができる。

このように、本実施の形態では、空隙を形成するために、露光及び現像や、圧膜印刷などの複雑な工程を追加する必要がないので、空隙を形成することによるコスト上昇を抑えることができる。

なお、空隙の形状によってはグラフアイ 1、 (シート状の充填材) 以外にペースト状のカーボンや棒状のカーボン口ッド等を用いて行なうことにより同様の空隙を形成できる。特に微細形状を有する空隙に付いてはカーボンペーストが有効であり、又ガラスセラミック基板内に細营形状の空隙を形成する場合はカーボン口ッドが有効である。このようなケースとして図 6に示す配線両側に配置された複数の小さい空隙があげられる。このような空隙は複数を誘電体と交互に配置してその配置されている領域内の等価的なあるいは平均的な誘電率を制御することが目的であるので、その形状が厳密には角型でなくとも角型と同等の効果が生じる場合も有りうる。

以下、本発明のいくつかの他の実施の形態について説明する。

本発明の他の実施の形態は、結合回路において、誘電体を除去したことにより生じる空隙と誘電体とが交互に並ぶように前記誘電体を除去するようにしている。これにより、等価的な誘電率の調整が可能となり、強度を増すことが可能となる。また、交互配列を配線の周囲に拡張することにより配線間の結合を制御する際の設計上の自由度が増す。空隙と誘電体が配置される位置によってその配列や大きさを変化させることにより、生産性および強度を向上させることが可能となる。また、本発明の他の実施の形態は、複数の誘電体層と少なくとも一つの配線層と力 ^S積層され、前記配線層に含まれる少なくとも一組の隣り合う配線が互いに電磁的結合を生じるように近接配置された結合回路において、前記一組の隣り合う配線の少なくとも一部が空隙を介して互いに対向している。

さらに、本発明の他の実施の形態は、結合回路の製造方法において、誘電体としてセラミック材料を使用し、セラミック材料を除去する箇所に予め穴あけ加工し、この穴あけ部分にグラフアイトを充填した後、セラミック多層基板を焼成する一括焼成工程で、前記グラフアイトを昇華させることにより、互いに隣り合う配線の間に誘電体除去層を形成するようにしている。

さらにまた、本発明の他の実施の形態は、結合回路の製造方法において、第 1 の誘電体層の上に、開口が形成された第 2の誘電体層を積層する工程と、前記開口内にグラフアイトを充填する工程と、前記第 2の誘電体層の上に第 3の誘電体層を積層し、前記グラフアイトを埋め込む工程と、少なくともその一部が前記グラファイトを挟んで並置されるように 2本の配線パターンを形成する工程と、得られた積層体を一括焼成して前記グラフアイトを昇華させ、それによつて前記積層体の内部に空隙を形成する工程とを含んでよい。

本願発明によれば、互いに対向する配線間に空隙を形成したことで、誘電体による誘電損失が低減するとともに、結合回路の周波数特性の変更可能範囲を広くすることができる。

なお、関連する L T C Cに空隙を形成する方法には、以下のような問題点がある。

関連する L T C Cに空隙を形成する方法において用いられる低温分解性介在物は、その主成分または一部として有機材料を含んでレヽる。この有機材料は、セラミックシートの焼成過程における温度上昇に伴レ、液相化する。このとき、セラミックシートに含まれるバインダ一樹脂も液相化する。両者は混和性を持っため、介在物とセラミックシートの接触部分において混ざり合い、その後の炭化、昇華過程においてセラミックシートの一部（無機粉末）が剥離する。その結果、空隙の断面形状が変化する。

また、介在物として炭素ペーストを用いる場合は、上記問題のほかに、さらに、セラミックシートを積層した積層体をプレスする際にも断面形状が変化するという問題がある。これは、炭素ペーストが粉末炭素と有機ビヒクルとを混鍊したものであり、炭素粉末の比表面積が大きいことから、ペーストの総体積に占める炭素の割合を 7 0〜8 0 v o 1 %程度にまでしか向上させることができず、プレス時のカロ圧力により体積収縮するからである。

さらに、有機材料を用いる場合には、マスクを用いた UV光による露光工程及ぴ現像工程が必要であったり、炭素ペーストを用いる場合には、混練工程や圧膜印刷工程が必要であったりして、作業工程が多くコスト高である上、各工程における位置ずれの問題もある。

本発明によれば、簡単な工程でコストがかからず、位置ずれの生じ難い方法により空隙を形成する方法を提供し、もって空隙を有する結合回路の簡易な製造方法を提供することができる。

なお、特開 2 0 0 3— 1 7 9 0 9号公報に記載されたセラミック多層基板は、誘電体、導体層に形成されたスロット、空隙、導体層に形成されたスロット、及び誘電体を介して、高周波伝送路間を電磁結合により接続するものであって、配線間（の一部）を空隙のみを介して直接対向させ、それによつて電磁的に結合させる本発明とは全く異なるものである。

以上、本発明についていくつかの実施の形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明のスコープ内で当業者が理会し得る様々な変更をすることができる。この出願は、 2 0 0 7年 1月 2 6日に出願された日本出願特願 2 0 0 7 - 0 1 6 3 0 7号を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

Claims

請求の範囲

1 . 多層基板として構成され、複数の配線を積層方向あるいは基板面の方向に近接して配置し、配線間の電磁的結合を利用して構成される結合回路にぉレ、て、少なくとも一組の互いに隣り合う配線の間の誘電体を選択的に除去したことを特徴とする結合回路。

2 . 請求項 1の結合回路において、誘電体を除去したことにより生じる空隙と誘電体とが交互に並ぶように前記誘電体を除去したことを特徴とする結合回路。

3 . 請求項 1または 2の結合回路において、誘電体を除去したことにより生じる空隙または誘電体を除去したことにより生じる空隙と誘電体との交互配列を配線の周囲に拡張したことを特徴とする結合回路。

4 . 請求項 2または 3の結合回路において、部分的に縮小された交互配列を形成したことを特徴とする結合回路。

5 . 複数の誘電体層と少なくとも一つの配線層とが積層され、前記配線層に含まれる少なくとも一組の隣り合う配線が互いに電磁的結合を生じるように近接配置された結合回路において、前記一組の隣り合う配線の少なくとも一部が空隙を介して互いに対向していることを特徴とする結合回路。

6 . 請求項 5に記載の結合回路において、前記一組の隣り合う配線の少なくとも一部が一定間隔で形成された複数の空隙のうちの一つまたは複数を介して互いに対向していることを特徴とする結合回路。

7. 請求項：！〜 6のいずれか一つに記載の結合回路において、前記誘電体層がセラミック材料からなることを特徴とする結合回路。

8 . 誘電体としてセラミック材料を使用し、セラミック材料を除去する箇所に予め穴あけ加工し、この穴あけ部分にグラフアイトを充填した後、セラミック多層基板を焼成する一括焼成工程で、前記グラフアイトを昇華させることにより、互いに隣り合う配線の間に誘電体除去層を形成することを特徴とする結合回路の製造方法。

9 . 第 1の誘電体層の上に、開口が形成された第 2の誘電体層を積層するェ程と、前記開口内にグラフアイトを充填する工程と、前記第 2の誘電体層の上に第 3の誘電体層を積層し、前記グラフアイトを埋め込む工程と、少なくともその一部が前記ダラファイトを挟んで並置されるように 2本の配線パターンを形成する工程と、得られた積層体を一括焼成して前記グラフアイトを昇華させ、それによって前記積層体の内部に空隙を形成する工程と、を含むことを特徴とする結合回路の製造方法。