(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
相互に電磁結合しているλ／４ストリップラインの組を、２組以上、誘電体チップ中で実装面に対して垂直方向に配列するように埋設する積層チップバラン素子の製造方法において、
各ストリップラインと該ストリップラインに繋がる引き出しパターンを、導体ペーストを用いて全て別工程で誘電体上に印刷し、その積層体を焼成することを特徴とする積層チップバラン素子の製造方法。
【請求項２】
相互に電磁結合しているλ／４ストリップラインの組を、２組、配置する請求項１記載の積層チップバラン素子の製造方法。
【請求項３】
外部電極パターンを誘電体チップ外面に印刷形成する請求項１又は２記載の積層チップバラン素子の製造方法。
【請求項４】
方向識別マーカを誘電体チップ外面に印刷形成する請求項１乃至３のいずれかに記載の積層チップバラン素子の製造方法。
【請求項５】
相互に電磁結合しているストリップラインの組同士の間に中間アース電極パターンが介在するように、該中間アース電極パターンを誘電体上に印刷する請求項１乃至４のいずれかに記載の積層チップバラン素子の製造方法。
【請求項６】
積層されているλ／４ストリップライン群の上方及び／又は下方に外側アース電極パターンが埋設されるように、該外側アース電極パターンを誘電体上に印刷する請求項１乃至５のいずれかに記載の積層チップバラン素子の製造方法。
【請求項７】
各ストリップラインは渦巻き状パターンであり、その内周端はチップ面のほぼ中心に、外周端はチップ面の中心線上の一定点に位置するように形成して、使用周波数帯の異なるバラン素子に対しても全く同じ引き出しパターンを使用し、ストリップラインの長さのみ変更するだけで、複数種類のバラン素子を製造可能とした請求項１乃至６のいずれかに記載の積層チップバラン素子の製造方法。
【請求項８】
１種類のバラン素子を構成する全ての渦巻き状パターンが同一形状をなしている請求項７記載の積層チップバラン素子の製造方法。
【請求項９】
印刷積層法もしくはシート積層法で製造する請求項１乃至８のいずれかに記載の積層チップバラン素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高周波回路において不平衡信号と平衡信号を相互に変換するために用いるバラン素子の製造方法に関し、更に詳しく述べると、ストリップラインとそれに繋がる引き出しパターンとが別個のパターンとして印刷形成され、積層されている構造の積層チップバラン素子の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
バラン素子は、高周波回路において不平衡信号と平衡信号を相互に変換するために用いる変換器である。近年、各種デバイスの小型化の要求に伴って、相互に電磁結合しているストリップラインを誘電体チップ中に埋設した構造の積層チップバラン素子が開発されている。
【０００３】
従来構造の一例としては、λ／２ストリップラインと２つのλ／４ストリップライン（但し、λは使用波長を表す）を対向配置し、λ／２ストリップラインの一部と一方のλ／４ストリップライン、λ／２ストリップラインの残部と他方のλ／４ストリップラインが相互に電磁結合するようにした構造がある。λ／２ストリップラインに不平衡伝送線路を接続し、２つのλ／４ストリップラインのそれぞれに平衡伝送線路を接続して使用する。
【０００４】
しかし、この構造は、λ／２ストリップラインを形成するために広いチップ面積が必要となり、小型化には限界があった。そこで、他の構造として、２組の相互に電磁結合するλ／４ストリップラインの組を用いる構成が提案されている。各ストリップラインは、外部線路に接続するために引き出しパターンを用いて外部端子に繋ぐ必要があり、そのためにストリップラインと引き出しパターンが連続一体となった印刷スクリーンを用いて１回の印刷で形成し、それを積層している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
この構造は、λ／４ストリップラインを形成すればよいためにチップ面積が少なくて済み、小型化できる利点がある。しかし、電磁結合するλ／４ストリップラインと引き出しパターンが連続した印刷スクリーンを用いて印刷形成するために、１種類の積層チップバラン素子の製造に多種類の印刷スクリーンを用意する必要があり、コストがかかる欠点があった。また、異なる周波数帯のバラン素子を製造する場合、殆ど全ての印刷スクリーンを取り替えなければならず、段取り替え工数の増大を招き、製造効率の低下、コストアップを招来していた。
【０００６】
本発明の目的は、チップの小型化に適し、段取り替え工数が少なくて済み、そのため安価に製造できる積層チップバラン素子の製造方法を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明により作製する積層チップバラン素子は、相互に電磁結合しているλ／４ストリップラインの組が２組以上、誘電体チップ中で実装面に対して垂直方向に配列された状態で埋設されている構造において、各ストリップラインと該ストリップラインに繋がる引き出しパターンとが別個のパターンとして印刷形成され積層されている構造である。外部電極パターン及び方向識別マーカは、誘電体チップ外面に印刷形成するのが好ましい。
【０００８】
典型的な例では、相互に電磁結合しているλ／４ストリップラインの組を２組配置する。各ストリップラインと該ストリップラインに繋がる引き出しパターンとを全て別個のパターンとして印刷形成する。相互に電磁結合しているストリップラインの組の間に、中間アース電極パターンが介在するようにしてもよい。それによってストリップラインの組同士の間の不要な電磁的結合を防止できる。また、それら上下方向に配列したストリップライン群の上方及び／又は下方に、外側アース電極パターンを埋設する構成も有効である。それによって外部への電磁波の漏洩を低減することができ、他のデバイスへ及ぼす悪影響を最小限に低減できる。
【０００９】
各ストリップラインは、例えば渦巻き状パターンであって、その内周端がチップ面のほぼ中心に、外周端がチップ面のほぼ中心線上の一定点に位置するように形成する。
【００１０】
本発明は、相互に電磁結合しているλ／４ストリップラインの組を２組以上、誘電体チップ中で実装面に対して垂直方向に配列するように埋設す積層チップバラン素子を製造する方法において、各ストリップラインと該ストリップラインに繋がる引き出しパターンとを、導体ペーストを用いて全て別工程で誘電体上に印刷し、その積層体を焼成することを特徴とする積層チップバラン素子の製造方法である。
【００１１】
更に本発明は、各ストリップラインを渦巻き状パターンとし、その内周端はチップ面のほぼ中心に、外周端はチップ面の中心線上の一定点に位置するように形成して、使用周波数帯の異なるバラン素子に対しても全く同じ引き出しパターンを使用し、ストリップラインの長さのみ変更するだけで、複数種類のバラン素子を製造可能とした積層チップバラン素子の製造方法である。
【００１２】
本発明では、１種類のバラン素子を構成する全ての渦巻き状パターンを同一形状とすることができ、渦巻き状パターンは１版の印刷スクリーンのみで対応できる。なお、本発明の積層チップバラン素子は、印刷積層法もしくはシート積層法で製造できる。
【００１３】
【実施例】
図１は本発明で作製する積層チップバラン素子の一実施例を示す説明図であり、内部構造を分解して示している。これは誘電体基板上に必要な導体パターンを印刷して積層する構造の例である。
【００１４】
下から上へ、次のような順序で誘電体基板を積層する。まず、ほぼ全面にアース電極パターン１０を形成した誘電体基板１１を用意する。アース電極パターン１０は、横方向（図１で紙面の左右方向）の中央部のみが前後（手前と奥）の外周縁まで達し、それ以外は全体的に誘電体基板の外周縁よりも若干引っ込んでいる形状である。これは外側（下側）アース電極となる。
【００１５】
その上に、引き出しパターン１２を印刷した誘電体基板１３が位置する。この引き出しパターン１２は、誘電体基板１３の中心と中央奥の外周縁とを直線的に繋ぐものである。その上に、第１のλ／４ストリップライン１４と引き出しパターン１５を有する誘電体基板１６、及び第２のλ／４ストリップライン１７と引き出しパターン１８を有する誘電体基板１９が載る。両ストリップライン１４，１７は同一形状の渦巻き状パターンであって、その内周端がチップ面の中心に、外周端がチップ面の中心線上の一定点に位置するように形成されている。誘電体基板１６では、引き出しパターン１５はクランク状であり、渦巻き状パターンの外周端と基板左手前の縁との間を繋ぐように設けられる。誘電体基板１９でも、引き出しパターン１８はクランク状であり、渦巻き状パターンの外周端と基板右手前の縁との間を繋ぐように設けられる。両方のストリップライン１４，１７は上下で対向し相互に電磁結合するように配置されている。ここでストリップライン（渦巻き状パターン）と引き出しパターンは１パターンで描かれているが、実際には別個のものであり、別工程で（２段階で）印刷形成される。本発明はこの点に特徴がある。なお誘電体基板１６の渦巻き状パターンの内周端と、その下層の誘電体基板１３の引き出しパターン１２との間は、チップの中心位置でビア穴接続する。即ち、微小穴に導電材料を埋め込んで、それによって層間の電気的な接続を実現する。誘電体基板１９の渦巻き状パターンの内周端は開放（オープン）である。
【００１６】
その上に、ほぼ全面のアース電極パターン２０を形成した誘電体基板２１が位置する。このアース電極パターン２０も、横方向の中央部のみが前後の外周縁にまで達し、それ以外は誘電体基板の外周縁よりも一回り小さくなっており、中間アース電極となる。
【００１７】
その上に、引き出しパターン２２を印刷した誘電体基板２３が位置する。この引き出しパターン２２は、誘電体基板２３の中心と基板右手前の縁との間をクランク状に繋ぐものである。その上に、第３のλ／４ストリップライン２４と引き出しパターン２５を有する誘電体基板２６、及び第４のλ／４ストリップライン２７と引き出しパターン２８を有する誘電体基板２９が載る。両ストリップライン２４，２７は同一の渦巻き状パターンであって、その内周端がチップ面の中心に、外周端がチップ面の中心線上の一定点に位置するように形成されている。誘電体基板２６では、引き出しパターン２５はクランク状であり、渦巻き状パターンの外周端と基板右奥の縁との間を繋ぐように設けられる。誘電体基板２９では、引き出しパターン２８は直線状であり、渦巻き状パターンの外周端と基板中央奥の縁との間を繋ぐように設けられる。両方のストリップライン２４，２７は上下で対向し相互に電磁結合するようになっている。ここでも、渦巻き状パターンと引き出しパターンは１パターンで描かれているが別個のものであり、別工程で（２段階で）印刷される。その上に、引き出しパターン３０を印刷した誘電体基板３１が載る。この引き出しパターン３０は、誘電体基板３１の中心と基板左奥の縁との間をクランク状に繋ぐものである。なお、誘電体基板２６の渦巻き状パターンの内周端と、その下層の誘電体基板２３の引き出しパターン２２がチップの中心位置で繋がるように、また誘電体基板２９の渦巻き状パターンの内周端と、その上層の誘電体基板３１の引き出しパターン３０がチップの中心位置で繋がるように、それぞれビア穴接続する。
【００１８】
その上に、ほぼ全面にアース電極パターン３２を形成した誘電体基板３３が位置する。アース電極パターン３２は、横方向の中央部のみが前後の外周縁にまで達し、それ以外は誘電体基板の外周縁よりも若干引っ込んでいる形状である。これは外側（上側）アース電極となる。その上に、必要に応じて、所望の枚数、誘電体基板３４を設ける。
【００１９】
このような順序で誘電体基板を積層して一体化しチップ状とする。相互に電磁結合しているストリップラインの組が２組（第１のストリップライン１４と第２のストリップライン１７の組、及び第３のストリップライン２４と第４のストリップライン２７の組）、誘電体チップ中に埋設されており、それらの間に中間アース電極パターン２０が介在し、更にそれらの上下に外側アース電極パターン１０，３２が埋設された構造となる。中間アース電極パターン２０は、相互に電磁結合しているストリップラインの組同士の間で不要な電磁的結合が生じるのを防止する機能を果たす。外側アース電極パターン１０，３２はチップ外に電磁界が漏れるのを防ぐ機能を果たす。
【００２０】
最終的には、図２に示すように、チップ３５の外表面に６箇所の外部端子３６を設け、チップ側面にて引き出しパターンの端部及びアース電極パターンの突出端部と接続する。従って、各外部端子３６は、導体パターンの端部が露出している側面から下面（実装面）もしくは上下両面に至るように形成し、上面に方向識別マーカ３７（チップの方向性を示すための目印）を付す。６箇所の外部端子のうちの右手前の位置の外部端子によって、第２のストリップライン１７と第３のストリップライン２４とが接続されることになる。
【００２１】
前記のように、各ストリップラインは使用波長λの１／４の長さに設定されている。従って、積層チップバルン素子は、等価回路的には図３のように表せる。各端子の符号は、図２の外部端子の符号に対応している。ａとｄが平衡端子、ｂとｅがアース端子（ＧＮＤ），ｆが不平衡端子となり、ｃは第２と第３のストリップラインを繋ぐ内部接続用の端子となる。
【００２２】
使用する誘電体基板は、例えばアルミナ等からなる。小型化のためには比誘電率の大きな材料が望ましい。製造方法としては、未焼成の誘電体セラミックスシート（グリーンシート）を用い、その上にスクリーン印刷法などによって導体ペースト（例えば銀ペースト）で導体パターンを印刷し、所定の順序で積層して、加圧一体化した後、焼成する方法がある。その他、誘電体基板上に導体パターンを形成し、所定の順序で接着層を介して積層し、一体化する方法でもよい。この方法では、焼結済みの誘電体セラミック基板を用いることもできるし、その他の樹脂基板を用いることもできる。
【００２３】
本発明の特徴であるパターン構造について、図４により更に詳しく説明する。本発明では、誘電体基板上に印刷するストリップライン（渦巻きパターン）と引き出しパターンとは、別個に（即ち、順序は任意であるが別工程で）一部が重なるように形成される。図４のＡ、Ｄに示すように、ストリップラインとして、内周端チップ面の中心に、外終端がチップ面の中心線上の一定点に位置に位置するように決めた、λ／４の長さの渦巻きパターンを用いる。Ａに示す渦巻きパターンとＤに示す渦巻きパターンとは、図からも分かるように、向きが１８０度異なるだけで同一形状である。そのため、１種類のバラン素子の製造に対しては全て同一の（即ち１種類の）渦巻きパターンの印刷スクリーンを用意すればよいことになる。誘電体基板１６では、渦巻き状パターンの外周端と基板左手前の縁との間にクランク状の引き出しパターン１５を設ける（Ｂ参照）。誘電体基板１９では、渦巻き状パターンの外周端と基板右手前の縁との間にクランク状の引き出しパターン１８を設ける（Ｃ参照）。誘電体基板２６では、渦巻き状パターンの外周端と基板右奥の縁との間にクランク状の引き出しパターン２５を設ける（Ｅ参照）。誘電体基板２９では、渦巻き状パターンの外周端と基板中央奥の縁との間に直線的な引き出しパターン２８を設ける（Ｆ参照）。Ｂに示す引き出しパターン１５とＥに示す引き出しパターン２５とは、図からも分かるように、向きが１８０度異なるだけで同一形状である。従って、Ｂの全パターンとＥの全パターンとは同一形状である。これらのことから、１種類のバラン素子の製造に対しては１種類の渦巻きパターンと３種類の引き出しパターンの印刷スクリーンを用意すれば、それらの組み合わせでストリップラインを有する誘電体基板の印刷形成が可能となる。
【００２４】
図４は中心周波数が８００ＭＨｚのバラン素子を想定しているが、使用波長が短い場合（例えば中心周波数２０００ＭＨｚ）には図５のようにすればよい。渦巻きパターンは使用波長が短くなるのでλ／４に相当する長さは短くなる。具体的には、中心周波数８００ＭＨｚでのλ／４ストリップラインの長さは約４２mmであるのに対して、中心周波数２０００ＭＨｚでのλ／４ストリップラインの長さは約１７mmである。しかし、使用波長が変わっても、内終端がチップ面の中心に、外終端がチップ面の中心線上の一定点（前記８００ＭＨｚ用と同じ位置）に設定する。図４のＡ〜Ｆは図５のＡ〜Ｆに対応している（説明を簡略化するために対応する部分には同一符号を付す）。従って、全ての引き出しパターンは共通で使用でき、渦巻きパターンの印刷スクリーンを交換するだけで（引き出しパターンの印刷スクリーンは交換することなく）、異なる使用周波数帯域の複数種類のバラン素子の製造に対応できることになる。
【００２５】
図６は本発明に係る積層チップバラン素子の製造方法の一例を示す工程説明図であり、印刷積層法による製造工程を示している。印刷積層法は、セラミックスペースト（アルミナとガラスなどの粉末を含むスラリー）を用いたセラミックスパターンと導体ペースト（銀ペーストなど）を用いた導体パターンをスクリーン印刷し重ねていくことで積層体とする方法である。
【００２６】
（１）外部電極パターン５０を印刷する。
（２）所定の厚みまでセラミックスパターン５１を重ね印刷する。
（３）導体ペーストで下側のアース電極パターン５２を印刷する。
（４）中心と中央奥の外周縁とを直線的に繋ぐように、導体ペーストで引き出しパターン５３を印刷する。
（５）引き出しパターン５３の内側端部のみが露出し、その大部分が隠れるように、部分的にセラミックスストライプ５４を印刷する。
（６）引き出しパターンの内側端部に内周端が繋がるように、導体ペーストで渦巻き状パターン（第１のストリップライン）５５を印刷する。
（７）渦巻き状パターン５５の外周単に繋がるように、導体ペーストで引き出しパターン５６を印刷する。
（８）セラミックスパターン５７を印刷する。必要に応じて複数層重ねて印刷してもよい。
（９）導体ペーストで引き出しパターン５８を印刷する。
（１０）引き出しパターン５８の内側端部に外周端が繋がるように、導体ペーストで渦巻き状パターン（第２のストリップライン）５９を印刷する。
【００２７】
（１１）所定の厚みまでセラミックスパターン６０を重ね印刷する。
（１２）導体ペーストで中間のアース電極パターン６１を印刷する。
【００２８】
（１３）左奥の外周縁と中心とをクランク状に繋ぐように、導体ペーストで引き出しパターン６２を印刷する。
（１４）引き出しパターン６２の内側端部のみが露出し、その大部分が隠れるように、部分的にセラミックスストライプ６３を印刷する。
（１５）引き出しパターンの内側端部に内周端が繋がるように、導体ペーストで渦巻き状パターン（第３のストリップライン）６４を印刷する。
（１６）渦巻き状パターンの外周端に繋がるように、導体ペーストで引き出しパターン６５を印刷する。
（１７）セラミックスパターン６６を印刷する。必要に応じて複数層重ねて印刷してもよい。
（１８）導体ペーストで渦巻き状パターン（第４のストリップライン）６７を印刷する。
（１９）渦巻き状パターンの外周端に繋がるように、導体ペーストで引き出しパターン６８を印刷する。
（２０）渦巻き状パターンの内周端が露出し、ほぼ半分が隠れるように、部分的にセラミックスストライプ６９を印刷する。
（２１）渦巻き状パターンの内周端に繋がるように、導体ペーストで引き出しパターン７０を印刷する。
【００２９】
（２２）導体ペーストで上側のアース電極パターン７１を印刷する。
（２３）所定の厚みまでセラミックスパターン７２を重ね印刷する。
（２４）外部電極パターン７３及び方向識別マーカ７４を印刷する。
【００３０】
このようにして積層一体化したチップが得られる。実際には、生産効率を高めるために、同じパターンが前後左右に規則的に配列されるように印刷し、積層後に縦横に切断して１個１個のチップに切り出す多数個取り方式とする。そして、焼成後に側面に外部端子を設ける方法でもよいし、あるいは逆に側面に外部端子を形成した後に焼成する方法でもよい。
【００３１】
使用周波数帯の異なるバラン素子に対しては、渦巻き状パターンの印刷スクリーンのみ交換し、ストリップラインの長さのみ変更すればよい。その場合、渦巻き状パターンは、内周端をチップ面の中心に、外周端をチップ面の中心線上の一定点（使用周波数帯が異なるバラン素子であっても常に同じ位置）となるように形成する。ストリップライン（渦巻き状パターン）の印刷スクリーンを、図６の（６）と（１０）を図７のＡに、図６の（１５）と（１８）を図７のＢにそれぞれ変更するだけで、使用周波数帯の異なるバラン素子が製造可能である。なお、図６の（６）、（１０）、（１５）、（１８）あるいは図７のＡとＢは、向きは１８０度異なるが全く同じ形状である。そのため渦巻き状パターンについては印刷スクリーン１版のみで１種類のバラン素子を製造できることになる。
【００３２】
なお、上記の各実施例では、外部電極パターンは、チップの上下両面に形成されているが、下面（実装面）にのみ形成する構成でもよい。外部電極パターンは、積層印刷時に形成するのが望ましいが、切断焼成後に作製してもよい。アース電極パターンについては、特性向上の観点からは設けることが望ましいが、必要としない場合もある。
【００３３】
【発明の効果】
本発明は上記のように構成した積層チップバラン素子の製造方法であるから、小型化に適することは無論のこと、機種変更の場合でもストリップラインの印刷スクリーンのみ取り替えることで製造でき、そのため、段取り工数が少なく、用意する印刷スクリーンの種類も少なくて済むため、機種の数が多くなるほど安価に且つ容易に製造できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る積層チップバラン素子の一実施例を示す説明図。
【図２】その積層チップバラン素子の外観説明図。
【図３】その積層チップバラン素子の等価回路を示す説明図。
【図４】ストリップラインを有する誘電体基板の一例を示す説明図。
【図５】ストリップラインを有する誘電体基板の他の例を示す説明図。
【図６】本発明に係る積層チップバラン素子の製造方法の一例を示す工程説明図。
【図７】他の使用周波数帯で用いるバラン素子のストリップラインの例を示す説明図。
【符号の説明】
１０，２０，３２  アース電極パターン
１１，１３，１６，１９，２１，２３，２６，２９，３１，３３，３４  誘電体基板
１２，２２，３２  引き出しパターン
１４，１７，２４，２７  ストリップライン
１５，１８，２５，２８  引き出しパターン
【図１】
0003658350.tif 000002
【図２】
0003658350.tif 000003
【図３】
0003658350.tif 000004
【図４】
0003658350.tif 000005
【図５】
0003658350.tif 000006
【図６】
0003658350.tif 000007
【図７】
0003658350.tif 000008