JP2001345661A - 高周波回路基板 - Google Patents

高周波回路基板

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JP2001345661A
JP2001345661A JP2000162243A JP2000162243A JP2001345661A JP 2001345661 A JP2001345661 A JP 2001345661A JP 2000162243 A JP2000162243 A JP 2000162243A JP 2000162243 A JP2000162243 A JP 2000162243A JP 2001345661 A JP2001345661 A JP 2001345661A
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conductor
dielectric layer
inductor
circuit board
thickness
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Toshiyuki Saito
利之 齋藤
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Kyocera Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】誘電体層厚みのばらつきの影響を受けにくい高
精度のLCを含む高周波回路内蔵の基板を提供する。 【解決手段】誘電体層の両面に電極及びそれに連なる導
体を形成することにより、インダクタLとコンデンサC
とを内蔵した高周波回路基板であって、前記インダクタ
Lの導体4、5は、前記コンデンサの誘電体層8をその
電極2、3と異なる位置において厚み方向に貫通する複
数本の導体柱6と、前記コンデンサの誘電体層8の上面
又は下面に形成されて前記コンデンサCの一方の電極2
と他方の電極3の間で前記導体柱6を直列に接続する導
体配線4a、4b、5a、5bとからなることを特徴と
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、高周波回路基板
に属し、特に高精度の並列共振回路を含む高周波回路基
板に属する。
【0002】
【従来の技術】従来、インダクタ成分Lとコンデンサ成
分Cとを含む高周波回路内蔵の回路基板の例として、図
3に示すように、デジタル携帯電話などにおいて、1つ
のアンテナANTを送信部Txと受信部Rxとで共用す
るために使用するディプレクサDxなどに用いられてい
る。また、ディプレクサDx以外に、その他の高周波回
路、部品に広く使用されている。
【0003】ディプレクサDxの具体的な回路は一般に
図4のように、送信側においてインダクタL1とコンデ
ンサC1とで、受信側においてインダクタL2とコンデ
ンサC2とで各々並列共振回路が構成されている。各共
振回路は、特定周波数f0(f0=1/(2π(LC)
1/2))に対して帯域阻止となるフィルタとして機能す
る。
【0004】このようなLCを含む高周波回路を多層回
路基板に内蔵させるために、コンデンサ、インダクタを
形成する手段は、通常、次の通りである。即ち図5に示
すように、一方の容量対向電極2とそれに接続するイン
ダクタ導体4とが表面に形成された誘電体層8と、他方
の容量対向電極3とそれに接続するインダクタ導体5と
が表面に形成された誘電体層9とを積層して構成されて
いた。そして、誘電体層8に設けられたビア導体6によ
ってインダクタ導体4とインダクタ導体5とを接続する
ことによって多層回路基板7を構成する。
【0005】この場合、コンデンサの容量値Cは、その
容量対向電極2、3の面積を適宜変えることによって適
切に定められる。また、インダクタ導体4、ビアホール
導体5、インダクタ導体4とからなる全インダクタ導体
のインダクタンス値Lは、インダクタ導体4,5の長
さ、幅によって適切に決定される。
【0006】上記のように多層回路基板7に容量成分を
内蔵した高周波回路は、誘電体層8の厚みばらつきによ
り容量値Cが変化する。即ち、誘電体層8の厚みが増す
(又は減る)と容量値Cが小さく(又は大きく)なる。
一方、インダクタのインダクタンス値は、厳密にはイン
ダクタ導体4、5の長さ、幅だけでなく、それらを接続
するビア導体6の長さ及び直径にも依存する。即ち、誘
電体層8の厚みが増す(又は減る)とインダクタンス値
Lが大きく(又は小さく)なり、誘電体層8の厚みのば
らつきに伴う容量値Cの変動に対して打ち消し合う方向
にインダクタンス値Lが変動する。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかし、インダクタン
ス値Lを定める導体長さはインダクタ導体4、5及びビ
ア導体6の合計であるから、そのうち誘電体層8の厚み
のばらつきに伴う変動量Δdはビア導体6のみであって
僅かである。従って、容量値Cは誘電体層8の厚みにほ
ぼ反比例して変動するのに対して、インダクタンス値L
はあまり変化せず、結局は誘電体層8の厚みのばらつき
Δdに伴って帯域阻止周波数が変動する。
【0008】そのために、高精度の高周波回路基板を量
産することができない。
【0009】本発明は、上述の問題点に鑑みて案出され
たものであり、この発明の課題は、誘電体層厚みのばら
つきの影響を受けにくい高精度のLCを含む高周波回路
内蔵の基板を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、この発明の高周波回路基板は、誘電体層の両面に、
容量対向電極及びそれに接続するインダクタ導体を形成
して、インダクタ成分L及びコンデンサ成分Cを具備さ
せて成る高周波回路基板であって、前記インダクタ導体
は、前記誘電体層を前記容量対向電極と異なる位置にお
いて厚み方向に貫通する複数本の導体柱と、前記誘電体
層の上面又は下面に形成され、且つ前記導体柱を介して
直列に接続する複数の導体配線とから成ることを特徴と
する高周波回路基板である。
【0011】また、前記導体柱は、ビア導体でも端面導
体でもよく、それらを組み合わせて複数本としても良
い。
【0012】さらに、前記導体柱の本数は、誘電体層の
厚みd、誘電体層の厚みばらつきΔdとした時、インダク
タ導体のインダクタンス値Lが、厚み及び厚みばらつき
の合計d+Δdに比例する関係となるように設定される
高周波回路基板である。
【0013】この発明の高周波回路基板では、インダク
タLを導体配線と複数本の導体柱にて形成しているた
め、インダクタLを構成する導体の全長が誘電体層の厚
みの変動に伴って大きく変動する。従って、誘電体層の
厚みのばらつきによりインダクタLのインダクタンスが
大きく変化する。このためコンデンサCの容量値が誘電
体層の厚みばらつきにより変動しても、その変動量を充
分に打ち消すほどにインダクタンスが変動する。例え
ば、誘電体層の厚みが設計値よりも厚い場合、コンデン
サCに生じる容量は設計値より小さくなるが、全導体柱
の長さが長くなるので、インダクタLのインダクタンス
値も大きくなり、帯域阻止周波数は設計値に近いほぼ一
定に保たれる。
【0014】従って、前記導体柱の本数は、誘電体層の
厚みが所定範囲でばらつくと仮定したとき、インダクタ
Lのインダクタンス値が厚みdと誘電体層の厚みばらつ
きΔdとの合計(d+Δd)に比例する関係となるよう
に設定されると好ましい。コンデンサの容量値がコンデ
ンサの原理より(d+Δd)に反比例することから、導
体柱の本数をそのように設定することでLC=一定とな
り、帯域阻止周波数も一定に保たれるからである。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、本発明の高周波回路基板を
図面と共に説明する。
【0016】図1は、LC並列共振回路からなる帯域阻
止フィルタを内蔵した実施形態のセラミック多層回路基
板を示す分解斜視図である。
【0017】従来の構成要素に対応する構成要素は同じ
符号で示すが、インダクタ導体4、5及びビア導体6に
ついては形状及び位置関係が異なるので、他の構成要素
と併せて改めて詳述する。
【0018】多層回路基板7は、積層された2枚の誘電
体層8、9を備え、それら誘電体層8、9の上面には各
々コンデンサ用の容量対向電極2、3が対向して形成さ
れている。また、一方の容量対向電極2の一部には、イ
ンダクタ導体4が接続されている。このインダクタ導体
4は誘電体層8の上面に形成された複数本の上面導体配
線4a、・・・・4aと、誘電体層9の上面に形成された複
数本の下面導体配線4b、・・・・4bと、容量対向電極
2、3と異なる位置に誘電体層8の厚み方向に貫通して
設けられた複数本の導体柱であるビア導体6、・・・・6と
から構成される。これら導体配線4a、4bとビア導体
6とは、容量対向電極2を始点として上面導体配線4
a、ビア導体6、下面導体配線4b、ビア導体6、上面
導体配線4aといった具合に厚み方向の断面視であたか
もパルス波形のように方形の凹凸を繰り返しながら直列
に接続されている。
【0019】一方、容量対向電極3及びそれに接続され
たインダクタ導体5は、容量対向電極2及びインダクタ
導体4を反転して誘電体層9の上に設けた形状をなして
いる。尚、前記下面導体配線4bは、後述の製造段階で
は誘電体層9の上面に形成されるが、多層回路基板7の
中では誘電体層8からみれば下面に形成されていること
になり、また実際に製造段階より誘電体層8の下面に形
成しても良い。上面導体配線5aも同様である。そし
て、インダクタ導体4とインダクタ導体5とは、インダ
クタ導体4の端部の下面導体配線4bと、インダクタ導
体5の端部の上面導体配線5bと、それら導体配線4
b、5bを接続するために容量対向電極2、3から最も
遠くに設けられたビア導体6とを介して接続されてい
る。
【0020】この多層回路基板に形成されたLC回路部
分は、等価回路では図2のようになる。インダクタ導体
4,5にはインダクタンス成分L4があり、このインダ
クタンス成分は導体4a、4b、5a、5bによるイン
ダクタンスLpとビア導体6によるインダクタンスLvに
分けられる。このため等価回路はコンデンサの容量C4
とインダクタンスLp、Lvとの複合回路となる。
【0021】この回路は特定周波数fo(f0=1/(2
π(L441/2))に対して帯域阻止となるフィルタで
ある。
【0022】この等価回路において、コンデンサの容量
値C4とインダクタンス値L4が、誘電体層8の厚みに
より変化する。しかし、コンデンサの容量値C4は、そ
の厚みに反比例するのに対して、インダクタンス値L4
は、誘電体層8の厚みの増減に伴ってその全導体長とと
もに増減する。しかも所定の厚みの範囲ではインダクタ
ンス値L4が容量値C4の増減を補償できる程度に十分
多数のビア導体6が設けられている。その結果、所定の
厚みの範囲で誘電体層の厚みがばらついても容量値C4
とインダクタンス値L4との積L4×C4はほぼ一定と
なり、帯域阻止周波数のばらつきも抑制される。
【0023】上記の多層回路基板は公知の方法により製
造可能であり、例えば誘電体層8となる誘電体セラミッ
クを主成分とするグリーンシートをドクターブレード法
や引き上げ法等を用いて作成する。このセラミックグリ
ーンシートを所定寸法に切断した後、ビア導体となる貫
通孔を打ち抜き、この貫通孔にビア導体の材料となる導
電性ペーストを充填する。その後、コンデンサの容量対
向電極2やインダクタの導体配線4a、5bとなる線状
導体を導電性ペーストの印刷により形成する。
【0024】次に、誘電体層9となるグリーンシートに
も同様にコンデンサの電極3やインダクタの導体配線4
b、5aとなる線状導体を導電性ペーストの印刷により
形成する。
【0025】このようにして各種導体が形成されたグリ
ーンシートを、積層して、未焼成状態の基板を形成す
る。この基板を、上記セラミック及び導電性ペーストに
適切な所定の焼成条件、例えば、ピーク温度800〜1
000℃、例えば950℃30分の大気雰囲気、また
は、中性雰囲気で焼成する。
【0026】その後、焼成された基板に、必要に応じ
て、表面の導体配線に接続するように厚膜抵抗を焼き付
けたり、また、絶縁材料からなる保護膜を被覆したりし
て、最後に、チップコンデンサなどの各種電子部品を半
田により接合する。これにより、本発明実施形態の高周
波回路基板が完成する。
【0027】尚、上述の製造方法は、グリーンシートを
積層する方法を利用しているが、誘電体層となるスラリ
ーや、導体配線となる導電性ペーストを順次印刷して積
層してもよい。この場合、スラリーに光硬化可能なモノ
マーを添加しておき、印刷した誘電体塗布膜を選択的に
露光・現像処理しても構わない。また、未焼成状態の基
板を複数の基板が合体した大きな形状としておき、焼成
前に必要に応じて分割溝を形成し、焼成後に個々の回路
基板に分割しても構わない。
【0028】
【実施例】図1に示した回路基板において誘電体層の厚
みd=0.2mm、誘電体層の厚みのばらつきΔd=±
0.004mm、誘電体層の比誘電率εr=18、イン
ダクタ導体のうちの導体配線の幅w=0.1mm、イン
ダクタ導体長(ビア導体を含まず)lp=1.1mm、
ビア導体径r=0.1mm、ビア導体の数n=11本、
ビア導体長は誘電体層の厚みdと同じ、コンデンサ電極
面積S=0.3mm×0.3mmとなるように、高周波
回路基板を製造した。
【0029】この回路基板の帯域阻止となる周波数を測
定した結果、表1及び図6に示すようになった。
【0030】
【表1】
【0031】この結果、誘電体層の厚みのばらつきΔd
による帯域阻止となる周波数foのばらつきは4%以下
であった。 比較例 図5に示した回路基板において誘電体層の厚みd=0.
2mm、誘電体層の厚みのばらつきΔd=±0.004
mm、誘電体層の比誘電率εr=18、インダクタ導体
の幅w=0.1mm、インダクタ導体長(ビア導体を含
まず)lp=3.1mm、ビア導体径r=0.1mm、
ビア導体の数n=1本、ビア導体長は誘電体層の厚みd
と同じ、コンデンサ電極面積S=0.3mm×0.3m
mとなるように、高周波回路基板を製造した。
【0032】この回路基板の帯域阻止となる周波数を測
定した結果、表2及び図7に示すようになった。
【0033】
【表2】
【0034】この結果、誘電体層の厚みのばらつきΔd
による帯域阻止となる周波数foのばらつきは10%以
上であった。
【0035】
【発明の効果】以上のように、この発明によると、誘電
体層の厚みにばらつきが生じても周波数特性が略一定に
保たれるので、高精度な高周波回路基板を高い歩留まり
で安価に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の高周波回路基板を示す分解斜視図であ
る。
【図2】図1の高周波回路基板の等価回路図である。
【図3】この発明の高周波回路基板が適用される回路例
である。
【図4】図3の実体的な回路図である。
【図5】従来の高周波回路基板を示す分解斜視図であ
る。
【図6】本発明の高周波回路基板における誘電体層の厚
みと帯域周波数との関係を示す特性図である。
【図7】比較例の、高周波回路基板における誘電体層の
厚みと帯域周波数との関係を示す特性図である。
【符号の説明】
2、3 電極 4、5 インダクタ導体 6 ビア導体 7 多層回路基板(高周波回路基板) 8、9 誘電体層

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】誘電体層の両面に、容量対向電極及びそれ
    に接続するインダクタ導体を形成して、インダクタ成分
    L及びコンデンサ成分Cを具備させて成る高周波回路基
    板であって、 前記インダクタ導体は、前記誘電体層を前記容量対向電
    極と異なる位置において厚み方向に貫通する複数本の導
    体柱と、前記誘電体層の上面又は下面に形成され、且つ
    前記導体柱を介して直列に接続する複数の導体配線とか
    ら成ることを特徴とする高周波回路基板。
  2. 【請求項2】前記導体柱は、ビア導体及び端面導体のう
    ちから選ばれる1種以上である請求項1に記載の高周波
    回路基板。
  3. 【請求項3】前記導体柱の本数は、誘電体層の厚みd、
    誘電体層の厚みばらつきΔdとした時、インダクタ導体
    のインダクタンス値Lが、厚み及び厚みばらつきの合計
    d+Δdに比例する関係となるように設定される請求項
    1又は2に記載の高周波回路基板。
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