(57)【要約】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。
2008090993.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項７】
請求項１〜６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。
【請求項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ァイトを充填した後、セラミック多層基板を焼成する一括焼成工程で、前記グラファ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。
【請求項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工程と、前記開口内にグラファ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、前記グラファ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ァイトを昇華させ、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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
現在、携帯端末や、無線ＬＡＮなどの無線通信技術を用いた電子機器などが製品化され、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、８００ＭＨｚ帯、１．５ＧＨｚ帯、２ＧＨｚ帯、５ＧＨｚ帯など）の周波数を送受信に使用する。そして、一部の電子機器は、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１１と受信回路１２が接続されている。
送信回路１１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１０−１，１０−２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）してパワーコントローラー３−１，３−２へ出力する。パワーコントローラー３−１，３−２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ＴＰＣ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｐｏｗｅｒ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）機能と呼ぶことがある。
ＴＰＣは、携帯端末から送信された信号が基地局側で十分なＳ／Ｎ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０．４ｄＢ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１０は、図９の送信回路１１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１０において、配線７ａ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７ａの両端には、パッド９ａ，９ｂが形成されている。配線７ｂは配線７ａ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７ｂの両端には、パッド９ｃ、９ｄ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１５を用いて製造される。通常、配線７ａ，７ｂ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７ａと配線７ｂとの間にも誘電体が存在する。パッド９ａ，９ｂ，９ｃ及び９ｄ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７ａ又は７ｂ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９ａ，９及び９ｃの各々はボンディングワイヤや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９ｄは終端用の抵抗１０（１０−１，１０−２）を介してグランドに接続される。抵抗１０の抵抗値は、配線の特性イ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、５０Ω程度の値が選ばれる。
上記のように、図９の送信回路１１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１１において、２．４ＧＨｚと５ＧＨｚ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２．４ＧＨｚと５ＧＨｚ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性を確保できないため、カプ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ようとすると、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に近い回路にカプラーが挿入されているため、より高精度な制御が必要とされる。ＧＨｚ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ーは、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、カプラー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１０のカプラー６は、ある一つの周波数帯に合わせて配線７ａ，７ｂ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っている。一つの結合回路で２つの周波数帯に対応するには、図１１に示す結合回路６−３のように、配線７ａの両側に配線７ｂ、７ｃ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１２は、図１１の結合回路６−３の周波数特性について説明する図である。いま、図１１の配線７ａに接続されたパッド９ｂをアンテナ回路または擬似アンテナに、パッド９ａ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７ｂに接続されたパッド９ｃから出力された電力を描画したものが図１２の実線である。なお、パッド９ｄは終端抵抗１０に接続されている。
図１２の実線のグラフは、周波数ｆ１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７ｂを周波数ｆ１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ｆ２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ｆ１、ｆ２は、通信に使用する異なる周波数帯の周波数、例えば、２．４ＧＨｚと５ＧＨｚである。
図１２の破線は、配線７ｃに接続されたパッド９ｅから出力された電力を測定した結果を示す。図１２の破線のグラフは、実線のグラフと異なり、周波数ｆ２近傍で特性が急激に変動し、周波数ｆ１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ｆ１の信号を送信する場合には、配線７ｃを測定に用い、周波数ｆ２の信号を送信する場合には、配線７ｄ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いことが望ましい。
図１１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７ｂ、７ｃ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７ｂ、７ｃの各々と配線７ａ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、その場合は小型化が困難になる。そこで、図１３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１４の結合回路６−５のように、配線７ａ，７ｂ，７ｃを積層した構造とし、配線７ａの上下の層に配線７ｂ及び７ｃをそれぞれ配置する構造が考えられる。この場合、図１５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）１３ａ、１３ｂを配置することにより、配線７ａと測定用の配線７ｂ、７ｃ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、ＬＴＣＣ：Ｌｏｗ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｃｏ−ｆｉｒｅｄ  Ｃｅｒａｍｉｃｓ）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、コンデンサやインクジェットプリンタヘッド、感熱式プリンタヘッドなどがある。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、ＬＴＣＣ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、機械加工や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のセラミックシートを積層する。次に、積層した第１及び第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１８０℃〜２５０℃で液状化し、さらに３５０℃〜４００度で炭化し、５００℃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。
このような技術は、例えば、特開昭５２−１６６５４号公報や特公昭５３−３５０８５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２００３−１７９０９号公報に記載されている。
【発明の開示】
【０００３】
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１５参照）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】
【０００４】
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８Ａ−８Ｄ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１０は、関連する単一バンドの結合回路（カプラー）の構成を説明するための図であり、
図１１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１２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１３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１４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１５は、図１４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】
【０００５】
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１４のＡ−Ａ’線断面に相当する部分、ただし配線７ａ、７ｂのみを有し、配線７ｃ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）１３の内層に形成された信号用の配線７ａと測定用の配線７ｂとを有している。また、配線７ａと配線７ｂ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１４が形成されている。
配線７ａと配線７ｂ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７ａ，７ｂ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）１４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（配線のエアライン化が可能であるため）、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。ガラスセラミックが用いられる通常のＧＨｚ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１４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）１３の内層に形成された信号用の配線７ａと測定用の配線７ｂ，７ｃとを有している。配線７ａと配線７ｂとの間には、第１の実施の形態と同様、誘電体除去層（空隙）１４が形成されている。一方、配線７ａと配線７ｃ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７ａ，７ｂ間に誘電体除去層１４が、配線７ａ，７ｃ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１５に示す関連する結合回路では、多くの場合、誘電体１３ａ，１３ｂとして比誘電率が５〜１０のガラスセラミック材料が用いられる。つまり、誘電体１３ａの比誘電率を１０、誘電体１３ｂ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１４の比誘電率を１、ガラスセラミック材料の比誘電率を１０とすれば、その比を１０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７ａ，７ｂ，７ｃの長さ方向に沿った縦断面図（図１４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１４は、配線７ａの一部と配線７ｃ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１４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１４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７ａ，７ｃ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１４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、「マイクロ波工学」、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い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１２に示したような伝送特性が急激に変化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ーとして、空隙の形成による局所的な誘電率の変化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１４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）１４と誘電体（ガラスセラミック材料）とが、配線７ａ，７ｂ，７ｃ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１４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１５参照）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７ａ、７ｂ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７ａと７ｂ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７ａ、７ｂ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７ａ、７ｂ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７ａ，７ｂ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７ａ，７ｂ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７ａ，７ｂ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７ａ，７ｂ（及び７ｃ）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い。また、上記第２及び第３の実施の形態では、配線７ａ，７ｂ，７ｃ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７ｂと配線７ｃの配線７ａ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７ｃ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８Ａ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１３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錬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８Ａに示すような第１の誘電体層１３−１を形成する。即ち、第１のシートの表面に配線７ｃ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１３−１とする。
続いて、第１の誘電体層１３−１の表面に配線７ａとなる金属ペーストを塗布形成し、乾燥させる。
次に，図８Ｂに示すように、第２の誘電体層１３−２を第１の誘電体層１３−１の上に積層する。第２の誘電体層１３−２には、配線７ａ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１４となる凹所が形成されている。あるいは、配線７ａを露出させるための開口を設けず、除去層１４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１３−２には、誘電体基板１３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１３−２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い。例えば、第２の誘電体層１３−２は、配線７ａ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７ａとなる金属ペーストの塗布形成工程と第２の誘電体層１３−２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８Ｃに示すように、第２の誘電体層１３−２に形成された凹所内にグラファイト１６を充填する。
次に、配線７ｂとなる金属ペーストを少なくともその一部がグラファイト１６上に位置し、グラファイト１６を介して配線７ａ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。
続いて、配線７ｂを覆うように第２の誘電体層１３−２の上に第３の誘電体層１３−３であるシートを積層する。これにより、グラファイト１６は、誘電体層中に埋め込まれる。
なお、配線７ｂとなる金属ペーストは、第２の誘電体層１３−２の表面上ではなく、第３の誘電体層１３−３の表面（下面）上に形成されてもよい。即ち、配線７ｂが形成された第３の誘電体層１３−３を、配線７ｂがグラファイト１６に接するようにして、第２の誘電体層１３−２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８００℃〜９００℃で一括焼成する。焼成の過程においてグラファイト１６は昇華し、誘電体基板（ガラスセラミック基板）１３内に空隙１４が形成される。
グラファイト１６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ァイトを充填した後、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ァイト（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ロ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菅形状の空隙を形成する場合はカーボンロッドが有効である。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。
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ァイトを充填した後、セラミック多層基板を焼成する一括焼成工程で、前記グラファ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ァ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、前記グラファ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ァイトを昇華させ、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ＬＴＣＣ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ＬＴＣＣ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いる。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い液相化する。このとき、セラミックシートに含まれるバインダー樹脂も液相化する。両者は混和性を持つため、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錬したものであり、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７０〜８０ｖｏｌ％程度にまでしか向上させることができず、プレス時の加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び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２００３−１７９０９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、それによっ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、２００７年１月２６日に出願された日本出願特願２００７−０１６３０７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。
【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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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図８Ｄ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【手続補正書】
【提出日】平成20年5月23日(2008.5.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項７】
請求項１〜６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。
【請求項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ァイトを充填した後、セラミック多層基板を焼成する一括焼成工程で、前記グラファ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。
【請求項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工程と、前記開口内にグラファ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、前記グラファ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ァイトを昇華させ、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。
【請求項１０】
請求項１〜６のいずれか一つに記載の結合回路において、前記一組の隣り合う配線の一方が誘電体を介して別の配線と対向していることを特徴とする結合回路。
【請求項１１】
請求項１〜６のいずれか一つに記載の結合回路において、誘電体を介して互いに隣り合う配線の組を含むことを特徴とする結合回路。
【国際調査報告】
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