(57)【要約】【課題】高速伝送に良好に用いることができる交流結合用コンデンサを提供することである。【解決手段】本発明の交流結合用コンデンサ１は、高速伝送に用いる交流結合用コンデンサである。同一配線層７内に、信号成分に含まれる第１直流電圧が供給される第１配線４と、信号成分に含まれる第２直流電圧が供給される第２配線５とを、近接して配置しており、第１配線４と第２配線５との間の基板６を誘電体とする。特に、本発明の交流結合用コンデンサ１は、１０Ｇｂｐｓ以上の高速伝送に用いることが好ましい。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高速伝送に用いる交流結合用コンデンサであって、
同一配線層内に、信号成分に含まれる第１直流電圧が供給される第１配線と、信号成分に含まれる第２直流電圧が供給される第２配線とを、近接して配置しており、前記第１配線と前記第２配線との間の基板を誘電体とする交流結合用コンデンサ。
【請求項２】
１０Ｇｂｐｓ以上の高速伝送に用いることを特徴とする請求項１に記載の交流結合用コンデンサ。
【請求項３】
前記第１配線の端部と前記第２配線の端部とを所定の長さ近接させることを特徴とする請求項１に記載の交流結合用コンデンサ。
【請求項４】
前記第１配線の端部は略Ｌ字形状とし、前記第２配線の端部は略Ｌ字形状とし、
前記第１配線の端部と、前記第２配線の端部とは、相互を噛み合わせるように配置して所定の長さ近接させることを特徴とする請求項１又は３に記載の交流結合用コンデンサ。
【請求項５】
前記第１配線又は前記第２配線の一方の端部に凹み部を形成し、前記凹み部に他方の端部を嵌め込むように配置して相互を所定の長さ近接させることを特徴とする請求項１又は３に記載の交流結合用コンデンサ。
【請求項６】
高速伝送に用いる交流結合用コンデンサの製造方法であって、
同一配線層内に、信号成分に含まれる第１直流電圧が供給される第１配線と、信号成分に含まれる第２直流電圧が供給される第２配線とを、近接して配置し、前記第１配線と前記第２配線との間の基板を誘電体とする交流結合用コンデンサの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は交流結合用コンデンサ及び交流結合用コンデンサの製造方法に関し、特に高速伝送に用いる交流結合用コンデンサ及び交流結合用コンデンサの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンピュータやその周辺装置の性能向上に伴い、装置内部の信号伝送の周波数は年々上昇している。例えば、１０Ｇｂｐｓから数１０Ｇｂｐｓクラスの伝送速度が要求されるアプリケーションも出てきている。
【０００３】
そのような高速伝送では直流成分をカットし、信号成分の高周波信号のみを通過させる交流結合（ＡＣ結合）が一般的に行われている。
交流結合には、配線上に直列にコンデンサを挿入することで実現する。しかし、一般的なセラミックコンデンサ等はコンデンサ自身が持つリード線や電極パタンによるインダクタ成分により所望の特性が得られなくなっている。
【０００４】
具体的にいうと、コンデンサの周波数特性は理想的には、図６に示すように周波数が上昇するほどインピーダンスが小さくなる。しかし、実際にはコンデンサのインダクタ成分により、ある周波数以上になると図７に示すようにインピーダンスが増加していく。この周波数は、一般的なコンデンサでは数１００ＭＨｚから数ＧＨｚ程度である。このようなコンデンサを数１０Ｇｂｐｓクラスの高速伝送の交流結合用として、配線上に直列に挿入すると、信号成分が減衰し、信号伝送が困難となる課題があった。また、周波数特性の優れた特殊なコンデンサは数１００円と高価である。さらに、コンデンサを基板表面上に実装するためには、配線を表面層に出す必要があり、ビアホールやスルーホールのインピーダンスミスマッチにより信号伝送へ影響を受ける。
【０００５】
セラミックコンデンサ等を用いることなく、コンデンサを形成する技術としては、以下の関連技術がある。
特許文献１の関連技術は、上下に隣接する信号層（配線層）間の配線に設けられたパッドと、当該パット間の強誘電体層とでコンデンサを形成している。
特許文献２の関連技術は、同一配線層内に、信号成分に含まれる第１直流電圧が供給される第１配線と、信号成分に含まれる第２直流電圧が供給される第２配線とを、近接して配置し、第１配線と第２配線との間の基板を誘電体としてコンデンサを形成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−３２３８０１号公報
【特許文献２】特開２００２−１００７３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１の関連技術は、上下に隣接する配線層を用いてコンデンサを形成している。すなわち、コンデンサを形成するために、複数の配線層を必要とする。また、特許文献１の関連技術は、高速伝送に用いる交流結合用コンデンサではない。つまり、特許文献１の関連技術は、セラミックコンデンサ等を高速伝送に用いる交流結合用コンデンサとした際に、上述したように高周波領域において当該コンデンサが機能しなくなる課題に注目していない。
【０００８】
特許文献２の関連技術も、高速伝送に用いる交流結合用コンデンサではない。つまり、特許文献２の関連技術も、セラミックコンデンサ等を高速伝送に用いる交流結合用コンデンサとした際に、上述したように高周波領域において当該コンデンサが機能しなくなる課題に注目していない。
【０００９】
本発明の目的は、上述した課題を解決する交流結合用コンデンサ及び交流結合用コンデンサの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の交流結合用コンデンサは、高速伝送に用いる交流結合用コンデンサであって、同一配線層内に、信号成分に含まれる第１直流電圧が供給される第１配線と、信号成分に含まれる第２直流電圧が供給される第２配線とを、近接して配置しており、前記第１配線と前記第２配線との間の基板を誘電体とする。
【００１１】
本発明の交流結合用コンデンサの製造方法は、高速伝送に用いる交流結合用コンデンサの製造方法であって、同一配線層内に、信号成分に含まれる第１直流電圧が供給される第１配線と、信号成分に含まれる第２直流電圧が供給される第２配線とを、近接して配置し、前記第１配線と前記第２配線との間の基板を誘電体とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、高速伝送に良好に用いることができる交流結合用コンデンサ及び交流結合用コンデンサの製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態１の交流結合用コンデンサの使用形態を概略的に示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態１の交流結合用コンデンサを概略的に示す平面図である。
【図３】本発明の実施の形態１の交流結合用コンデンサを拡大して示す斜視図である。
【図４】本発明の実施の形態１の交流結合用コンデンサにおいて、コンデンサとして機能する部分を概略的に示す平面図である。
【図５】本発明の実施の形態２の交流結合用コンデンサを概略的に示す平面図である。
【図６】セラミックコンデンサ等の理想的な周波数特性を示す図である。
【図７】セラミックコンデンサ等の現実的な周波数特性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明に係る交流結合用コンデンサ及び交流結合用コンデンサの製造方法の実施の形態について説明する。但し、本発明が以下の実施の形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。
【００１５】
＜実施の形態１＞
本発明の実施の形態１を説明する。
本実施の形態の交流結合用コンデンサ１は、図１に示すように、例えば、送信回路２と受信回路３との間に、第１配線４と第２配線５とを介して直列に挿入される。この交流結合用コンデンサ１は、高速伝送に用いる交流結合用コンデンサであり、直流信号をカットし交流信号を通過するために用いられる。
【００１６】
交流結合用コンデンサ１及び交流結合用コンデンサ１の製造方法は、図２及び３に示すように、プリント配線基板６上の同一配線層７内に、第１配線４と、第２配線５とを所定の長さ近接して配置した。第１配線４には、送信回路２から出力される第１直流電圧と第１交流電圧とが供給される。第２配線５には、受信回路３から入力端子に設定された第２直流電圧と、交流結合用コンデンサ１を介して送信回路２から与えられる第２交流電圧と、が供給される。
【００１７】
第１配線４と第２配線５とが近接する間の部分におけるプリント配線基板６を誘電体とした。その結果、図４に示すように、第１配線４と第２配線５とを近接して配置した部分は、交流結合用コンデンサとして機能させることができる。すなわち、高速伝送に用いる交流結合用コンデンサとして、セラミックコンデンサ等を用いないので、高周波領域においても良好にコンデンサとして機能させることができる。特に、当該交流結合用コンデンサ１を、１０Ｇｂｐｓ以上の高速伝送が要求されるアプリケーションに用いても良好にコンデンサとして機能させることができる。一方、交流結合用コンデンサ１は、低周波領域においてはイコライズ効果を発揮する。
【００１８】
しかも、交流結合用コンデンサ１は、セラミックコンデンサ等を基板表面上に実装する必要がないため、セラミックコンデンサ等と配線層とを接続するビヤホールやスルーホールを省略することができる。そのため、ビヤホールやスルーホールのインピーダンスミスマッチによる信号伝送への影響を軽減することができる。
【００１９】
しかも、第１配線４と第２配線５とを同一配線層内に配置したので、交流結合用コンデンサを最小限の基板層数で実現することができる。さらに交流結合用コンデンサを小さなスペースで、少ない部品点数で実現することができる。そのため、交流結合用コンデンサを小型化することができる。
【００２０】
ここで、交流結合用コンデンサ１のコンデンサ容量（Ｃ）は、以下の式の通り、プリント配線基板６の比誘電率（Ｅｒ）、対向面積（Ｓ＝Ｌ×ｔ）、第１配線４と第２配線５との間隔（ｄ）によって決まる。
Ｃ＝Ｅ０×Ｅｒ×（Ｓ／ｄ）
但し、Ｅ０：真空の誘電率（８．８５Ｅ−１２Ｆ／ｍ）、Ｌ：第１配線４と第２配線５とが相互に隣接する長さ、ｔ：第１配線４及び第２配線５の膜厚
【００２１】
そこで、交流結合用コンデンサ１のコンデンサ容量Ｃを大きくするために、第１配線４と第２配線５とが相互に隣接する長さＬを長くすることが好ましい。しかし、第１配線４と第２配線５とを単に並列に配置しただけでは、交流結合用コンデンサ１を形成するために、広いスペースを必要とする。
【００２２】
そのため、本実施の形態では、第１配線４の端部を平面視略Ｌ字形状としている。つまり、第１配線４における第２配線５の端部と近接させる部分４ａの中心線Ｔ１は、当該近接させる部分４ａの直前部分４ｂの中心線Ｔ２に対して略平行で、且つ重ならないように、図２の紙面上では上方にずれて配置している。第１配線４における第２配線５の端部と近接させる部分４ａは、少なくても長さＬを有する。
【００２３】
また、第２配線５の端部も平面視略Ｌ字形状としている。つまり、第２配線５における第１配線４の端部と近接させる部分５ａの中心線Ｔ３は、当該近接させる部分５ａの直前部分５ｂの中心線Ｔ４に対して略平行で、且つ重ならないように、図２の紙面上では下方にずれて配置している。第２配線５における第１配線４の端部と近接させる部分５ａは、少なくとも長さＬを有する。
【００２４】
第１配線４の端部と第２配線５の端部とは、相互を噛み合わせるように配置して所定の長さ近接させている。つまり、第１配線４の端部を略Ｌ字形状とすることによって形成された空隙部分４ｃに、第２配線５における第１配線４と近接させる部分５ａが配置されている。このとき、第２配線５における第１配線４と近接させる部分５ａは、第１配線４における第２配線５と近接させる部分４ａと所定の間隔ｄを開けて平行で、且つ長さＬ近接している。
【００２５】
第２配線５の端部を略Ｌ字形状とすることによって形成された空隙部分５ｃに、第１配線４における第２配線５と近接させる部分４ａが配置されている。このとき、第１配線４における第２配線５と近接させる部分４ａは、第２配線５における第１配線４と近接させる部分５ａと所定の間隔ｄを開けて平行で、且つ長さＬ近接している。
【００２６】
そのため、第１配線４における第２配線５と近接させる部分の直前部分４ｂと、第２配線５における第１配線４と近接させる部分の直前部分５ｂとを、当該間隔ｄ分ずらせて配置する必要がない。よって、少ないスペースで交流結合用コンデンサ１を形成することができる。
【００２７】
ちなみに、各種パラメータＥ０、ｄ、Ｌ、ｔは、コンデンサ容量Ｃやプリント配線基板の設計条件などによって、適宜変更させる。例えば、微細配線が可能なビルドアップ基板（比誘電率：Ｅｒ＝３．５）を想定した場合、第１配線４と第２配線５とが相互に隣接する長さＬを３０ｍｍ、第１配線４及び第２配線５の膜厚ｔを２０μｍ、第１配線４と第２配線５との間隔ｄを１０μｍとした場合のコンデンサ容量は、１．９ｐＦ程度となる。この場合、信号伝送が４０Ｇｂｐｓでは、インピーダンスが４Ω程度となる。低い周波数成分はインピーダンスが高くなるが、これはイコライズの効果を発揮する。
【００２８】
＜実施の形態２＞
本発明の実施の形態２を説明する。
本実施の形態２の交流結合用コンデンサ１００は、上記実施の形態１の交流結合用コンデンサ１と略同様の構成とされているが、第１配線４及び第２配線５の端部の形状のみが異なる。そのため、重複する説明は省略する。
【００２９】
すなわち、交流結合用コンデンサ１００は、図５に示すように、第１配線４の端部に矩形状の凹み部４ｄを形成している。当該凹み部４ｄは、第１配線４と第２配線５とを近接させる長さＬよりも若干深い。第２配線５の端部は、第１配線４の凹み部４ｄ内に嵌め込まれている部分の幅寸法が縮小されており、当該凹み部４ｄより小さな矩形状の凸部５ｄとされている。第２配線５の凸部５ｄが第１配線４の凹み部４ｄ内に嵌め込んだ配置とすることで、第２配線５の凸部５ｄと第１配線４の凹み部４ｄとの間に所定の間隔ｄが形成され、且つ第１配線４と第２配線５とが所定の長さＬ近接する。このような形態とすることで、より小さなスペースで交流結合用コンデンサを形成することができる。
【００３０】
本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、上記実施の形態では、図２において第１配線４を上側に、第２配線５を下側に配置しているが、逆の配置でも同様に実施できる。また、上記実施の形態では、第１配線４の端部に凹み部４ｄを形成し、当該凹み部４ｄに第２配線５の端部を嵌め込んだ配置としているが、逆の配置でも良い。また、当該嵌合形状は一つに限らず、複数個あっても良い。
【符号の説明】
【００３１】
１  交流結合用コンデンサ
２  送信回路
３  受信回路
４  第１配線
４ａ  第２配線と近接する部分
４ｂ  第２配線と近接する部分の直前部分
４ｃ  略Ｌ字形状とすることによって形成された空隙部分
４ｄ  凹み部
５  第２配線
５ａ  第１配線と近接する部分
５ｂ  第１配線と近接する部分の直前部分
５ｃ  略Ｌ字形状とすることによって形成された空隙部分
５ｄ  凸部
６  プリント配線基板
７  同一配線層
１００  交流結合用コンデンサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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