(57)【要約】【課題】  単一のモノリシック構造に少なくとも２つの別個の容量性デバイスを備えた伝送線コンデンサを提供すること。【解決手段】  基板１２は、信号を伝送するために信号経路１４が設けられるプリント回路板である。信号経路１４に設けられた伝送線コンデンサ１０は、コンデンサ１６の間の固定された間隔およびそれぞれの各コンデンサ１６の頂部と底部活性層との間の固定された高さを備えて形成される単一のモノリシック本体１０内に２つの並列コンデンサ１６を備えている。構成が容量性機能を提供する一方、伝送経路間の所望のインピーダンス値の維持もするＰＣＢまたは他の基板上の信号伝送経路の直列の組合せのためのモノリシック伝送線コンデンサを提供することができる。【選択図】  図１Ａ
2004200698.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の誘電体材料で構成されるモノリシック本体と、
該モノリシック本体内に配置され、各々高さによって特徴づけられた少なくとも２つの多層コンデンサを備え、
前記少なくとも２つの多層コンデンサは、互いに実質的に平行に位置決めされ、該多層コンデンサの間に実質的に一定の間隔距離を構成し、
前記多層コンデンサの各々は、複数の絶縁基板の間に挟み込まれた複数の電極から構成され、
該絶縁基板は、第２の誘電体材料で構成され、
前記多層コンデンサの各々は、前記複数の電極から選ばれた電極にそれぞれ接続される第１及び第２の終端部を備えて、該多層コンデンサを介してコンデンサ信号経路を構成し、かつ、
前記各多層コンデンサの高さ、前記間隔距離及び前記第１の誘電体材料は、前記モノリシック本体に対する所定のコンデンサ信号経路対コンデンサ信号経路インピーダンスを生成するために選択されることを特徴とするモノリシック伝送線コンデンサ。
【請求項２】
前記コンデンサ信号経路対コンデンサ信号経路インピーダンスは、前記伝送線コンデンサの外部にある、前記少なくとも２つの多層コンデンサの前記第１の終端部にそれぞれ接続される２つの信号経路の間の回線対回線インピーダンスに実質的に等しいことを特徴とする請求項１に記載のモノリシック伝送線コンデンサ。
【請求項３】
前記コンデンサ信号経路対コンデンサ信号経路インピーダンスは、約１００オームであることを特徴とする請求項１に記載のモノリシック伝送線コンデンサ。
【請求項４】
前記少なくとも２つの多層コンデンサは実質的に同じ高さ、実質的に同じ長さ及び実質的に同じ幅を有することを特徴とする請求項１に記載のモノリシック伝送線コンデンサ。
【請求項５】
（１）前記多層コンデンサの長さ、（２）前記多層コンデンサの高さ、（３）前記多層コンデンサの幅、（４）前記複数の電極を含む電極の数、（５）前記第２の誘電体材料のタイプ、から構成される属性のグループからの少なくとも１つのコンデンサ属性は、隣接する前記多層コンデンサの各々についての所定の容量値を生成するために選択される一方、前記所定のコンデンサ信号経路対コンデンサ信号経路インピーダンスを実質的に維持することを特徴とする請求項１に記載のモノリシック伝送線コンデンサ。
【請求項６】
前記第１及び第２の誘電体材料の選択されたものは、ＮＰＯ（ＣＯＧ）、低Ｋ  Ｘ７Ｒ、高Ｋ  Ｘ７Ｒ、Ｚ５Ｕ及びＹ５Ｖからなるグループから選択される材料で構成されることを特徴とする請求項１に記載のモノリシック伝送線コンデンサ。
【請求項７】
前記第１の誘電体材料は、約５０より大きな誘電定数を有することを特徴とする請求項１に記載のモノリシック伝送線コンデンサ。
【請求項８】
前記第１の誘電体材料は、高Ｋ誘電体材料から構成され、前記第２の誘電体材料は、低Ｋ誘電体材料から構成されることを特徴とする請求項１に記載のモノリシック伝送線コンデンサ。
【請求項９】
前記第１の誘電体材料及び前記第２の誘電体材料は、低Ｋ誘電体材料から構成されることを特徴とする請求項１に記載のモノリシック伝送線コンデンサ。
【請求項１０】
前記第２の誘電体材料は、約２０未満の誘電定数を有することを特徴とする請求項１に記載のモノリシック伝送線コンデンサ。
【請求項１１】
前記第２の誘電体材料は、同時焼成セラミック材料であることを特徴とする請求項１に記載のモノリシック伝送線コンデンサ。
【請求項１２】
前記第１の誘電体材料及び第２の誘電体材料は、同じ材料から構成されることを特徴とする請求項１に記載のモノリシック伝送線コンデンサ。
【請求項１３】
第１の誘電体材料で構成されるモノリシック本体と、
該モノリシック本体内に配置され、各々高さによって特徴づけられた少なくとも２つの多層コンデンサを備え、
前記少なくとも２つの多層コンデンサは、互いに実質的に平行に位置決めされ、該多層コンデンサの間に実質的に一定の間隔距離を構成し、
前記多層コンデンサの各々は、複数の絶縁基板の間に挟み込まれた複数の電極から構成され、
前記モノリシック本体は、前記間隔距離内に形成されるチャネルを備え、該チャネルは、チャネル幅によって特徴づけられるとともに第２の誘電体材料が充填され、
前記多層コンデンサの各々は、前記複数の電極から選ばれた電極にそれぞれ接続される第１及び第２の終端部を備え、該多層コンデンサを介してコンデンサ信号経路を構成し、かつ、
前記多層コンデンサの高さ、前記チャネル幅、前記第１の誘電体材料及び前記第２の誘電体材料の選択されたものは、前記モノリシック本体のための所定のコンデンサ信号経路対コンデンサ信号経路インピーダンスを生成するために選択されることを特徴とするモノリシック伝送線コンデンサ。
【請求項１４】
前記コンデンサ信号経路対コンデンサ信号経路インピーダンスは、前記少なくとも２つの多層コンデンサのそれぞれの終端部に接続される２つの外部伝送線のための回線対回線インピーダンスに実質的に等しいことを特徴とする請求項１３に記載のモノリシック伝送線コンデンサ。
【請求項１５】
前記第２の誘電体材料は、空気であることを特徴とする請求項１３に記載のモノリシック伝送線コンデンサ。
【請求項１６】
前記チャネル幅は、前記間隔距離の幅に実質的に等しいことを特徴とする請求項１３に記載のモノリシック伝送線コンデンサ。
【請求項１７】
前記第１の誘電体材料は、約５０より大きな誘電定数を有することを特徴とする請求項１３に記載のモノリシック伝送線コンデンサ。
【請求項１８】
前記第２の誘電体材料は、ガラス材料及びエポキシ材料のうちの１つであることを特徴とする請求項１３に記載のモノリシック伝送線コンデンサ。
【請求項１９】
前記複数の絶縁基板は、第３の誘電体材料から構成されることを特徴とする請求項１３に記載のモノリシック伝送線コンデンサ。
【請求項２０】
前記少なくとも２つの多層コンデンサは、実質的に同じ高さ、実質的に同じ長さ、実質的に同じ幅を有することを特徴とする請求項１９に記載のモノリシック伝送線コンデンサ。
【請求項２１】
（１）前記多層コンデンサの高さ、（２）前記多層コンデンサの長さ、（３）前記多層コンデンサの幅、（４）前記複数の電極の数、（５）前記第３の誘電体材料のタイプ、から構成される属性のグループからの少なくとも１つのコンデンサ属性は、前記多層コンデンサの各々についての所定の容量値を生成するために選択される一方、前記コンデンサ信号経路対コンデンサ信号経路インピーダンスを維持することを特徴とする請求項２０に記載のモノリシック伝送線コンデンサ。
【請求項２２】
前記第１の誘電体材料及び第３の誘電体材料の選択されたものは、ＮＰＯ（ＣＯＧ）、低Ｋ  Ｘ７Ｒ、高Ｋ  Ｘ７Ｒ、Ｚ５Ｕ及びＹ５Ｖからなるグループから選択される材料で構成されることを特徴とする請求項１９に記載のモノリシック伝送線コンデンサ。
【請求項２３】
前記第２の誘電体材料は、約２０未満の誘電定数を有することを特徴とする請求項１９に記載のモノリシック伝送線コンデンサ。
【請求項２４】
モノリシック本体内に配置され、該モノリシック本体の一方を構成する第１の誘電体材料と、第２の誘電体材料から構成される間隔層によって隣接する前記モノリシック本体の他方から分離されている少なくとも２つの隣接する多層コンデンサを備え、
前記多層コンデンサの各々は、複数の絶縁基板の間に挟み込まれる複数の電極から構成され、
前記多層コンデンサの各々は、前記複数の電極から選ばれた電極にそれぞれ接続される第１及び第２の終端部を備え、該多層コンデンサを介してコンデンサ信号経路を構成し、
前記間隔層の幅は、前記隣接する多層コンデンサの前記第１の終端部のそれぞれに接続される２つの外部信号経路の間の距離に実質的に等しく、かつ、
前記多層コンデンサの高さ、前記第１の誘電体材料のタイプ及び前記第２の誘電体材料のタイプの選択されたものは、前記隣接する多層コンデンサのための所定のコンデンサ信号経路対コンデンサ信号経路インピーダンスを生成するために選択されることを特徴とするモノリシック伝送線コンデンサ。
【請求項２５】
前記コンデンサ信号経路対コンデンサ信号経路インピーダンスは、前記外部信号経路のための回線対回線インピーダンスに実質的に等しいことを特徴とする請求項２４に記載のモノリシック伝送線コンデンサ。
【請求項２６】
前記コンデンサ信号経路対コンデンサ信号経路インピーダンスは、約１００オームであることを特徴とする請求項２４に記載のモノリシック伝送線コンデンサ。
【請求項２７】
前記第１の誘電体材料は、高Ｋ誘電体材料から構成され、前記第２の誘電体材料は、低Ｋ誘電体材料から構成されることを特徴とする請求項２４に記載のモノリシック伝送線コンデンサ。
【請求項２８】
前記第２の誘電体材料は、約５．０から約１０．０の範囲にある誘電定数を有することを特徴とする請求項２４に記載のモノリシック伝送線コンデンサ。
【請求項２９】
前記第２の誘電体材料は、同時焼成セラミック材料であることを特徴とする請求項２４に記載のモノリシック伝送線コンデンサ。
【請求項３０】
前記複数の絶縁基板は、第３の誘電体材料で構成されることを特徴とする請求項２４に記載のモノリシック伝送線コンデンサ。
【請求項３１】
前記第１の誘電体材料、前記第２の誘電体材料及び第３の誘電体材料の選択されたものは、ＮＰＯ（ＣＯＧ）、低Ｋ  Ｘ７Ｒ、高Ｋ  Ｘ７Ｒ、Ｚ５Ｕ及びＹ５Ｖからなるグループから選択される材料で構成されることを特徴とする請求項３０に記載のモノリシック伝送線コンデンサ。
【請求項３２】
前記第１の誘電体材料は、少なくとも約５０の誘電定数を有し、前記第２の誘電体材料は、約２０未満の誘電定数を有することを特徴とする請求項２４に記載のモノリシック伝送線コンデンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モノリシック伝送線コンデンサに関し、より詳細には、一般にプリント回路板（ＰＣＢ）環境で構成部品および信号接続と共に使用するための結合コンデンサに関する。本発明によるモノリシック伝送線コンデンサを形成するために、少なくとも２つの多層コンデンサが単一のモノリシック本体内に設けられている。
【背景技術】
【０００２】
伝送線は、電源を負荷に接続するために使用される複数の並列導体として一般に定義される。このような用語はしばしば、電力網の複数の電源と負荷との間で電気エネルギーを搬送するために大規模な伝送線を利用する発電および分配システムを想起させる。しかし、伝送線は大規模な環境において利用されるだけではない。事実、最小の電気的応用例でさえ、エネルギーの分配のための伝送線構成をしばしば採用している。一般に本発明の特徴である特定の応用例は、さまざまな構成部品または接続点を接続する並列の信号トレースによって、プリント回路板（ＰＣＢ）環境上に実装される伝送線に相当している。
【０００３】
ＰＣＢ「伝送線」は、多くの従来の回路応用例、特に比較的高い周波数の信号を利用するもののために非常に有用であることが証明されている。しかし、そのような形で移動する高周波数信号は、信号データを変化させ、データエラーをもたらし得るノイズスパイク、ならびに、信号の反射をもたらし得る信号経路のインピーダンス変動を含むさまざまな不要な信号変化現象を直ちに受けやすい可能性がある。
【０００４】
コンデンサは伝送された信号の調節を支援するためにしばしば使用され、不要な信号変化現象が最小に抑えられるように保証する。多くの応用例について、伝送された信号の直流成分を阻止するためのバイアス能力、および（しばしば信号の「データ」部分である）交流電圧成分を通過させるための結合能力を有するコンデンサが望ましい。そのようなコンデンサ（以下、結合コンデンサという）は、典型的には交流信号の伝播を阻止する減結合コンデンサとは区別すべきである。伝送される信号の結合および減結合は、そのような伝送信号が比較的高い周波数を特徴とする時に、しばしばより重要になる。高周波数信号発生の応用例による使用のためのコンデンサ技術の例が開示されている（例えば、特許文献１および特許文献２参照）。
【０００５】
伝送線環境間の結合コンデンサは、独自の設計上の配慮を必要とすることがある。伝送線はあるインピーダンスによって典型的に特徴付けられ、インピーダンスは、それぞれの各信号伝送経路を形成する信号トレースに沿って可能な限り一定の形に維持されることが好ましい。比較的一定の伝送線インピーダンスを維持することは、信号の完全性を保証することに役立つ。
【０００６】
特定のコンデンサ性能特性の決定および保存は、そのようなデバイスに使用される材料の選択によってしばしば対処される。当技術分野で知られているように、多層コンデンサは、少なくとも２つの主な物理的構造、導電性電極板および隣接する誘電体部分を形成するための材料を備えている。特に、コンデンサデバイスで使用するための誘電体材料の選択は、広範な異なる誘電定数（Ｋ）を備えた誘電体の利用可能性により、構成部品の設計および機能に大きく影響し得る。
【０００７】
選択された構成部品の特徴のために比較的高い誘電定数を持つ材料を採用する電子デバイスの例がある（例えば、特許文献３〜８参照）。
【０００８】
多くの電子デバイス、特に容量性構造物は、単一の構造における異なる誘電定数を有する材料の組合せを採用する。誘電体材料のこのような組合せは、広範な機能または固有の性能特性を有するデバイスをしばしば生み出す。異なった誘電体材料を組み込んでいる電子デバイスが例示的に開示されている（例えば、特許文献９〜１３参照）。同様に、異なった強磁性材料が組み込まれた装置の例も提供されている（例えば、特許文献１４参照）。
【０００９】
異なる誘電体材料を利用する容量性構造の形成の態様を開示するさらに他の文献がある（例えば、特許文献１５参照）。このような特許文献は、容量性部自体に使用される材料の誘電定数より低い誘電定数を有する層によって互いから分離された別個の容量性部を有するコンデンサアレイを考慮する。このような開示された容量性構造は、プリント回路板環境での使用に適することがある。
【００１０】
コンデンサの設計および／または誘電体材料の関連する選択の態様に対処するさらなる背景的な特許文献がある（例えば、特許文献１６〜２１参照）。
【００１１】
チップ型コンデンサおよびその誘電体部分の分野において、さまざまな態様および代替となる特徴が知られているが、本明細書において論じられた問題のすべてに全体的に対処するできるようなものは１つも示されていない。すべての米国特許の開示は、本出願に対する参照によるすべての目的のために、本明細書によって本出願に完全に組み込まれる。
【００１２】
【特許文献１】米国特許第６，２７２，００３Ｂ１号明細書
【特許文献２】米国特許第６，０２３，４０８号明細書
【特許文献３】米国特許第６，２７５，３７０Ｂ２号明細書
【特許文献４】米国特許第５，８８３，７８１号明細書
【特許文献５】米国特許第４，８５３，８２７号明細書
【特許文献６】米国特許第４，４６４，７０１号明細書
【特許文献７】米国特許第３，８８３，７８４号明細書
【特許文献８】特開平６−２９０９８４号公報
【特許文献９】米国特許第５，７７９，３７９号明細書
【特許文献１０】米国特許第５，５１７，３８５号明細書
【特許文献１１】米国特許第６，１０８，１９１号明細書
【特許文献１２】米国特許第６，０７２，６９０号明細書
【特許文献１３】特開平１−１８９９９７号公報
【特許文献１４】米国特許第３，２１０，６０７号明細書
【特許文献１５】米国特許第５，５８３，７３８号明細書
【特許文献１６】米国特許第６，３００，２６７Ｂ１号明細書
【特許文献１７】米国特許第６，２０８，５０１Ｂ１号明細書
【特許文献１８】米国特許第６，１１１，７４４号明細書
【特許文献１９】米国特許第６，０９４，３３５号明細書
【特許文献２０】米国特許第５，５６１，５８６号明細書
【特許文献２１】米国特許第３，６９９，６２０号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、上述した種々の問題、結合コンデンサ及びプリント回路板（ＰＣＢ）の応用例のいくつかの態様に関する他の問題を認識し、これらに対処するものである。したがって、広義には、ここに開示する技術の主要な目的は、プリント回路板（ＰＣＢ）環境で構成部品および信号接続と共に使用するための改良された結合デバイスである。さらに詳細には、単一のモノリシック構造に少なくとも２つの別個の容量性デバイスを含む伝送線コンデンサが提供される。
【００１４】
本発明の目的は、構成が容量性機能を提供する一方、伝送経路間の所望のインピーダンス値の維持もするＰＣＢまたは他の基板上の信号伝送経路の直列の組合せのためのモノリシック伝送線コンデンサを提供することである。
【００１５】
本発明の他の目的は、不要な直流電圧を阻止するためのバイアス機能、ならびに、保存されたデータ完全性と共に交流電圧信号を通過させるための交流結合機能の双方を提供するモノリシック伝送線コンデンサを提供することである。
【００１６】
本発明のさらに他の目的は、信号経路インピーダンスを保存し、所望の機能を提供するためのさまざまな潜在的なモノリシック伝送線コンデンサの実施形態を提供することである。このような異なる実施形態は、例えば、特別に設計された構成で提供される、誘電定数の異なる材料を組み込むことができる。より詳細には、比較的高いＫ（Ｋ＞５０）および／または低いＫ（Ｋ＜２０）の誘電体材料は、コンデンサ板の間の活性な高さおよび間隔などの特定の寸法で設計されたコンデンサ構造に提供することができる。
【００１７】
本発明の他の目的及びその効果は、本明細書における詳細な説明において述べられ、または、その説明から当業者には明らかである。同様に、本明細書の特に例示され、参照され、かつ、論じられた特徴に対する修正および変形形態が、本発明の技術的思想及びその範囲を逸脱することなく、開示される技術のさまざまな実施形態および使用において実現されることを当業者ならさらに理解されたい。そのような変形形態は、それだけに限らないが、均等な手段および特徴、または、示され、参照され、または論じられたそれらのための材料の置き換え、および、さまざまな部品や特徴などの機能的、動作上の、または位置的な反転を含むものである。
【００１８】
さらに、開示される技術の異なる実施形態ならびに異なる現在の好ましい実施形態は、（図面に明示的に示されず、詳細な説明にも明示的には述べられない本発明の特徴または構成の組合せを含む）現在開示されている特徴もしくは要素、または、それらの均等物のさまざまな組合せまたは構成を含むことを理解されたい。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明の第１実施形態は、モノリシック本体内に横並びに設けられた少なくとも２つの多層コンデンサを備えた伝送線コンデンサに関し、各多層コンデンサは誘電体材料の追加的部分によって隣接するコンデンサから分離される。それぞれの多層コンデンサおよび分離部分を形成することに利用される誘電体材料は、好ましくは、比較的低いＫ（例えば、Ｋ〜８）の誘電体材料とすることができる。このような伝送線コンデンサの実施形態における各多層コンデンサの高さおよび間隔は、伝送線コンデンサ１つ当りの特定の容量を作り出すために特別に設計されることができる一方、モノリシック本体内の信号経路の間の特定の回線対回線インピーダンスを維持する。
【００２０】
開示される技術の他の実施形態は、誘電体材料のモノリシック本体内に形成され、そのような誘電体材料の分離部分の間に設けられた少なくとも２つの多層コンデンサで形成される伝送線コンデンサに関する。このような実施形態による誘電体材料は、比較的高い誘電定数とすることができる。空気間隙は、好ましくは、伝送線コンデンサが誘電体材料の分離部分によって部分的に分離され、空気間隙によっても部分的に分離されるように各隣接する多層コンデンサ対の間の分離部分内に切削される。比較的高い容量は、そのような実施形態による伝送線コンデンサを使用して達成可能である。
【００２１】
現在開示されている技術の他の実施形態は、第１の誘電体材料のモノリシック本体内に形成され、第２の異なる誘電体材料を含む分離部分によって少なくとも部分的に分離される少なくとも２つの多層コンデンサを使用して形成される伝送線コンデンサに相当する。いくつかの実施形態において、第１の誘電体材料は、比較的高い誘電定数を有することができ、第２の誘電体材料は、比較的低い誘電定数を有することができる。いくつかの実施形態において、隣接するコンデンサの間に間隔を空ける幅は、第２の誘電体材料によって完全に分離することができる。
【００２２】
本発明のさらに他の実施形態は、第１の多層コンデンサ部分を形成するために、第１の誘電体材料の層と選択的に挟み込まれた活性電極の層を押抜きするための押抜きプレス技術（punch press technology）を使用して形成された伝送線コンデンサに関する。ここで、分離部分は、第１の多層コンデンサ部分の頂部上の第２の誘電体材料の層を押抜きすることによって形成される。続いて、より多くの挟み込まれた活性電極層に加えた第１の誘電体材料の追加の層が、完全に対称なコンデンサの積層を形成するための第２の誘電体材料の後に設けられる。このような薄膜プレス技術は、開示された技術の他の実施形態にも適用することができる。
【００２３】
本発明の追加の実施形態は、上述されていない特徴もしくは部分、および／または、本出願において他に論じられる特徴もしくは構成部品の態様のさまざまな組合せを含み、かつ、それらを組み込むことができる。
【００２４】
当業者は、本明細書の残りの部分を検討すれば、このような実施形態の特徴および態様、その他をより良く理解されよう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
本発明の最良の実施形態を含めて、当業者を対象とする本発明の完全かつ可能にする説明は、添付の図面を参照して以下に説明する。
【００２６】
本明細書及び添付した図面の全体を通じた参照番号の反復する記載は、本発明の同じまたは相同する特徴または要素を示している。
【００２７】
「発明を解決するための手段」に示したように、本発明は、プリント回路板（ＰＣＢ）環境で構成部品および信号接続と共に使用するための改良された結合コンデンサを対象とする。このような結合コンデンサは、図１Ａ及び図１Ｂに関して以下に示し、検討するように、好ましくは、個々の並列信号伝送経路のために容量性機能を提供する一方、伝送経路の間の臨界インピーダンス値を維持する。
【００２８】
本明細書において対処される所望の性能特性を維持するためのいくつかの特定の例示的伝送線コンデンサ実施形態を以下に示す。第１実施形態は、比較的低い誘電定数を有する誘電体材料を使用して形成することができ、異なる容量性構造の間で間隔を固定して、高いコンデンサの「高さ」を可能にする。このような第１実施形態の態様は、それぞれ図２Ａ〜図３Ｂに関して示す。図４Ａ及び図４Ｂに関して示す第２実施形態は、比較的高いＫの誘電体を使用して形成することができ、続いて、容量性構造の間に空気間隙を使用して細溝が付けられる。図５Ａ及び図５Ｂに関して示す第３実施形態は、比較的高いＫの誘電体材料、および容量性構造の間に設けられた比較的低いＫの材料を使用して形成することができる。第４実施形態は、図６Ａ及び図６Ｂに示し、モノリシック薄膜デバイスの形に押抜きされた高いＫおよび低いＫの誘電体材料を使用して形成される伝送線コンデンサの設計に関する。
【００２９】
図１Ａ及び図１Ｂは、本発明のモノリシック伝送線コンデンサの実施形態を説明するための構成図で、基板１２上に配置されたモノリシック伝送線コンデンサ１０を示す図である。図１Ａは、本発明のモノリシック伝送線コンデンサの実施形態を組み合わせた回路板の斜視図で、図１Ｂは、本発明のモノリシック伝送線コンデンサの設計による使用のための平板伝送線の斜視図である。
【００３０】
基板１２は、信号を伝送するために信号経路１４が設けられるプリント回路板または他の環境に対応することができる。信号経路１４を介して伝送される信号は、特定の応用例において阻止されることが好ましい直流バイアス電圧を持つ交流「データ」信号として特徴付けることができる。結合コンデンサは、伝送される信号の選択された交流部分を通過させるために設けることができる一方、選択された直流信号を阻止する。同時に、信号経路の間の特定の回線／回線（すなわち、回線対回線）インピーダンスを維持することが望ましい。
【００３１】
図１Ａの２つの信号経路１４は、固定された間隔および約１００Ωの回線／回線インピーダンスＺ０を備えた実質的に平行な構成で設けられていることを仮定する。信号経路１４に設けられた伝送線コンデンサ（モノリシック本体）１０は、コンデンサ１６の間の固定された間隔およびそれぞれの各コンデンサ１６の頂部と底部活性層との間の固定された高さを備えて形成される単一のモノリシック本体１０内に２つの並列コンデンサ１６を含むことができる。伝送線コンデンサ１０のこのような構成は、各単一の経路に（例えば、約１００ｐＦの）容量を提供する一方、Ｚ０にほぼ等しい回線／回線インピーダンスＺ０’を維持する。
【００３２】
したがって、もしＺ０が約１００Ωであれば、Ｚ０’も好ましくは約１００Ωである。伝送線コンデンサ１０は、この伝送線コンデンサ１０に進入、および、これから脱出するために経路１４に沿って信号が伝播することを可能にするために終端部１８が設けられ、したがって、交流結合機能の恩恵を享受する一方、伝送経路の間の変化したインピーダンスによってあまり影響を受けない。
【００３３】
上述したように、伝送線コンデンサ１０は、図１Ａに示すように２つの並列コンデンサ１６を備えている。３つ以上のコンデンサ１６は、現在知られている技術によって形成することができる一方、本発明の技術的思想及びその範囲内に含まれていることを理解されたい。例えば、４つのコンデンサ１６を備えた単一のデバイスは、回路板１２上の４つの並列の信号トレースに隣接して配置するように設計することができる。便利のため、２つのコンデンサ１６を備えた伝送線コンデンサの設計の態様を以下に示す。
【００３４】
図１Ｂは、本発明のモノリシック伝送線コンデンサの設計による使用のための平板伝送線の斜視図で、伝送線コンデンサ１０に含むことができる２つの並列コンデンサ１６の斜視図を示している。図１Ｂに関する以下の検討は、どのようにしてそのようなコンデンサ１６の特性が、特定の容量性機能を提供し、また、特定のインピーダンス特性を維持するように設計されるのかという伝送線理論の基礎に関する理解を提供することを意図している。
【００３５】
そのような解析のために、伝送線コンデンサ１０および個々の容量性構造１６の特定の寸法を表すいくつかの変数を確立することが必要である。距離２０は個々の並列コンデンサ１６の高さを表し、これはコンデンサ１６の最も高い活性板と最も低い活性板との間の距離に相当し、そのような各コンデンサは３枚以上の板を有することができ、いくつかの実施形態において、実際に多くの活性板を含む。距離２２は各コンデンサ１６それぞれの長さを表す一方、距離２４は各コンデンサ１６それぞれの幅を表す。この２つのコンデンサは、距離２８が双方のコンデンサ１６のそれぞれの幅２４に間隔距離２６を加えたものを表すように、間隔距離２６によって分離されている。
【００３６】
図１Ｂに示す２つのコンデンサ１６は、並列平板伝送線として効果的にモデル化することができ、これについて、特性インピーダンスＺ０は以下によって与えられる。
【００３７】
【数１】
2004200698.tif 000003
【００３８】
ここで、ａ＝１／２（距離２０）、ｂ＝１／２（距離２６）、η０≒１２０πΩ（自由空間の固有インピーダンス）、ｅ≒２．７１８２８（自然対数の底）、
【００３９】
【数２】
2004200698.tif 000004
【００４０】
（自由空間の誘電率）、εｒ＝コンデンサ１６を分離する材料の誘電定数、かつ、Ａ、Ｂ、および、Ｃは以下の式によって与えられる。
【００４１】
【数３】
2004200698.tif 000005
【００４２】
したがって、Ｚ０＝Ｚ０（εｒ，ａ，ｂ）かつ、したがって、図１Ａ及び図１Ｂに示す伝送線コンデンサ１０の特性インピーダンスは、コンデンサ１６を分離する材料の誘電定数、並列コンデンサ１６の間の間隔距離（距離２６）、および、コンデンサ１６の高さ（距離２０）の関数として決定することができる。もし１００Ωの特性インピーダンスＺ０が望まれるなら、いかなる特定の応用例にも合わせるために、εｒ、間隔距離２６、および、高さ２０について対応する値を取ることができる。
【００４３】
構造において低温同時焼成セラミック（ＬＴＣＣ）材料を利用する本発明による伝送線コンデンサを形成することは望ましいことがある。そのようなＬＴＣＣ材料は、好ましくは約５．０から約１０．０の範囲などにある比較的低い誘電定数を有するとして特徴付けられ、そのうち、８．１の特定の誘電定数は伝送線コンデンサの間隔および高さのための値を得るために使用することができる。
【００４４】
（実施形態１）
図２Ａ及び図２Ｂは、本発明のモノリシック伝送線コンデンサの第１実施形態を説明するための構成図で、図２Ａは側面図、図２Ｂは斜視図である。
【００４５】
各々がそれぞれの高さ３４および幅３６を有する２つの並列コンデンサ３２は、コンデンサ３２が距離３８によって分離されるように、伝送線コンデンサ３０内に配置される。コンデンサ３２は、全体的に等しい幅マージン４０および４１ならびに頂部高さマージン４２および底部高さマージン４４を備えて伝送線コンデンサ３０内にさらに配置される。コンデンサ３２およびコンデンサ３２を取り囲む誘電体材料を含む伝送線コンデンサ３０は、距離４６によって表される全体的なデバイス高さおよび距離４８によって表される全体的なデバイス幅を特徴とする。
【００４６】
約１００Ωの特性インピーダンスを有すること、および、図２Ａの伝送線コンデンサ３０におけるコンデンサ３２の間の誘電体材料については、約８．１の誘電定数を特徴とすることが望ましいと仮定する。したがって、（１）に与えた特性インピーダンスの式を利用して、上述した例示的性能特性については、約０．３１３の高さ対間隔比（距離３４／距離３８）を有することが所望されると決定される。図３Ａは、図２Ａに示し、１００Ωの特定の特性インピーダンスを有する伝送線コンデンサについての高さ／間隔比に対する誘電定数の間の関係のグラフを示す図である。この関係のいくつかの特定の例を以下の表１に示す。
【００４７】
【表１】
2004200698.tif 000006
【００４８】
第１実施形態などの伝送線コンデンサ実施形態を設計する時は、高さおよび間隔がそのようなデバイスの特に重要な設計態様であることに注意されたい。したがって、各コンデンサ３２の高さ３４は誘電体材料の厚さだけでなく、コンデンサ内の各活性導電性板の厚さも含むという事実に備えることも重要である。コンデンサ３２は、個々の多層コンデンサを作るために一緒に並列に接続される複数の活性板を特徴とすることができることは既に述べた。これは、伝送線コンデンサ３０の容量性要素３２の例示的実施形態を図２Ｂの斜視図に示す。多層コンデンサ３２は、誘電体材料５２の層によって分離される複数の活性電極層５０を使用して形成されることが好ましい。３つの誘電体層５２は例示的な目的のみのために図２Ｂに示す。多くのより多い層が本発明の伝送線コンデンサの実施形態によって潜在的に設けることができることを理解されたい。
【００４９】
例えば、計算の目的で、コンデンサ３２の間の間隔３８が約３００μｍであること、および、各活性層５０が約２．０μｍ（約０．０７９ｍｉｌ）の厚さ５４にまで導電性金属の層を組み上げることによって形成されることを想定する。０．３１３の間隔対高さ比が８．１の誘電定数を有するデバイスのために望ましいことは既に決定された。したがって、３００μｍ（１１．８１ｍｉｌ）のコンデンサ３２の間の特定の間隔３８のためには、コンデンサ高さが好ましくは（０．３１３）＊（３００μｍ）＝９３．９６μｍ（３．６９９ｍｉｌ）となる。そのため、９３．９６μｍのコンデンサ高さを達成するためには、各活性層５０の厚さ５４が２．０μｍである時、かつ、各誘電体層の厚さ５６が約６．０μｍであると仮定すると、組み合わせた層（１つの活性層５０および１つの誘電体層５２）の数（Ｎ）は以下のように決定される。
【００５０】
【数４】
2004200698.tif 000007
【００５１】
天井関数（ｘ）はｘの次の最大整数を決定する。
【００５２】
各コンデンサ３２が特定の容量関数（例えば、１００ｐＦ）を提供することも望ましい可能性がある。各コンデンサ３２の容量を決定するために、各コンデンサの幅３６が確立されなければならない。３００μｍの例示的な間隔３８、約１２５μｍのマージン距離４０および４１の双方、および、約１．２５ｍｍの全体的デバイス距離４８の場合、各コンデンサ３２の幅３６は、約１／２［（距離４８）−（距離４０）−（距離４１）−（距離３８）≒３５０μｍ≒１３．７８ｍｉｌであると決定される。
【００５３】
幅距離３６が与えられれば、コンデンサ３２の容量は以下のように長さ距離５８（図１Ｂの距離２２）の関数として決定することができる。
【００５４】
【数５】
2004200698.tif 000008
【００５５】
約２．０ｍｍの例示的長さ距離５８、約３５０μｍの例示的幅距離、１２の例示的層、約６．０μｍの誘電体層５２当りの厚さ５６が与えられれば、約１００．４ｐＦの容量が達成される。このような容量（Ｃ）がコンデンサ３２の長さおよび幅に依存することに注意すると、そのような長さおよび幅とそれらの結果として達成される容量との潜在的な組合せの追加の例を図３Ｂにグラフとして示す。図３Ｂのグラフには３本の曲線を示し、各々は異なる幅（Ｗ）３６についての容量対長さを示す。
【００５６】
上述した計算は、伝送線コンデンサがいかなる数の望ましい基準値にも整合するように設計できるように提示される。そのような例示的な計算に従う上で、図２Ａのデバイス全体の伝送線コンデンサ３０のためのいくつかの例示的寸法を掲げることはさらに有用となることがある。伝送線コンデンサ３０は、８．１の誘電定数および約１００Ωの特性インピーダンスを備えた機能を有する材料で構築される。上述した実施例に示す数と同じ数を仮定して、以下の表２は伝送線コンデンサ３０の幅４８および長さ５８のためのいくつかの例示的寸法、ならびに、結果として得られるコンデンサ３２当りの容量を提示する。
【００５７】
【表２】
2004200698.tif 000009
【００５８】
本発明による伝送線コンデンサを形成する際、低Ｋ誘電体材料を使用することは必ずしも好ましくないことがある。したがって、比較的高い誘電定数を持つ材料をより良く利用することができる第２実施形態を示す。
【００５９】
（実施形態２）
図４Ａは、本発明のモノリシック伝送線コンデンサの第２実施形態を説明するための構成図で、伝送線コンデンサ６０の側面図を示している。このような伝送線コンデンサ６０は、伝送線コンデンサ３０のコンデンサ３２と同じ方法で形成される２つの並列コンデンサ６２を含む。このような並列コンデンサ６２および取り囲む誘電体部分６４に利用される誘電体材料は、ＮＰＯ（ＣＯＧ）、（約２，０００の誘電定数（Ｋ）を有するものなどの）比較的低いＫのＸ７Ｒ、（約３，０００の誘電定数（Ｋ）を有するものなどの）比較的高いＫのＸ７Ｒ、Ｚ５Ｕ、および／または、Ｙ５Ｖを含むいかなる数の材料にも対応させることができる。当業者には知られているように、Ｘ７Ｒは比較的高いＫの材料であり、そのため、２，０００という誘電定数は、Ｘ７Ｒに対しては比較的低く、３，０００はそのような例示的材料に対しては比較的高いことに注意されたい。これらは、本明細書に示す実施形態のいずれかと使用するための誘電体材料の例として提供されているにすぎず、他の誘電体材料も本発明の伝送線コンデンサに利用できる一方、本発明の技術的思想及びその範囲内に含まれるものである。事実、本発明の実施態様が比較的高いＫおよび／または比較的低いＫの誘電体材料との使用のために示されたが、いかなる特定の誘電定数を持つ材料も、開示される技術の選択された実施形態との使用のために構成することができることを理解されたい。
【００６０】
チャネル６６は、高さ６８及び２つのコンデンサ６２の間の幅７０を備える部分を切り出すことによって伝送線コンデンサ６０内に形成される。各コンデンサ６２はそれぞれの例示的高さ７２および幅７４を有する。伝送線コンデンサの全体は高さ７６および幅７８を有するとして示すことができる。コンデンサ６２は頂部マージン距離８０および底部マージン距離８２を備えて伝送線コンデンサ内に配置される。横マージン８４も伝送線コンデンサ６０内に設けることができ、コンデンサ６２の間の全体的な間隔は距離８６として規定される。
【００６１】
図４Ａに示す伝送線コンデンサ６０を形成する場合、伝送経路の間の材料の誘電定数（εｒ）はコンデンサ本体に使用される材料６４についての誘電定数（εｒ１）とチャネル６６に存在する材料の誘電定数（εｒ２）との組合せとなる。このような第２実施形態の場合、チャネル６６は、単に空気で満たされることができ、これは約１．０の誘電定数を有する。以下の例示的評価の目的のために、チャネル高さ６８は距離８０と距離７２の組み合わされた値より大きいことを仮定する。したがって、２つの並列コンデンサ６２の間の等価誘電定数（εｒ）は以下のようにチャネル幅７０の関数として決定することができる。
【００６２】
【数６】
2004200698.tif 000010
【００６３】
例示的計算の目的のため、εｒ１＝１００．０であること、および、εｒ２＝１．０であることを仮定する。もしεｒ＝１０の値が所望されるなら、式（３）は距離７０が０．２７３ｍｍであることを必要とすることを決定するために解くことができる。同様に、もしεｒ＝２０の値が所望されるなら、式（３）は距離７０が０．２４２ｍｍであることを必要とすることを決定するために解くことができる。図４Ｂは、εｒ１＝１００．０およびεｒ２＝１．０であることを仮定する図４Ａに示す伝送線コンデンサ６０についての等価誘電定数（εｒ）に対する切削幅のグラフ表示を与える。
【００６４】
第２実施形態に関して、上述した例示的な数値解析は、本発明による、内部に形成されたチャネル部分を有する伝送線コンデンサをどのようにして形成するかの例としてのみ与える。コンデンサ６２の間の特定の等価誘電定数（εｒ）を保証するために、チャネル領域が非常に正確に切削される必要があることに、例示的なデータから注意されたい。したがって、空気よりわずかに高い誘電定数を有する他の誘電体材料でチャネル領域６６を満たすことが好まれることがある。距離７０が距離６８に近づく時はいつでも空気以外の他の誘電体材料でチャネル領域６６を満たすことが特に好まれることがある。これは、コンデンサ６２内のいずれの活性電極層も露出されたままではないことを保証するのに役立つ。
【００６５】
（実施形態３）
図５Ａは、本発明のモノリシック伝送線コンデンサの第３実施形態を説明するための構成図である。この第３実施形態における伝送線コンデンサ９０は、幅９４を有するモノリシック構造内に２つの並列コンデンサ９２を設ける。各コンデンサ９２は、好ましくは、高さ９６および幅９７を特徴とする。誘電定数（εｒ１）を有する誘電体材料９８は個々のコンデンサ９２の実質的な部分の周囲に設けられる。コンデンサ９２は分離されて形成することができ、チャネルが一般的な中央部分に切り抜かれる単一のコンデンサとして形成することもできる。チャネルは、誘電定数（εｒ２）を有するパッシベーション材料１００で満たすことができる幅１０２を有するように規定される。図５Ａに示した伝送線コンデンサ９０（または、他の実施形態）における潜在的な使用のための材料の例は、誘電体９８のためにはＮＰＯ（ＣＯＧ）であり、誘電体１００のためにはガラスまたはエポキシ材料である。コンデンサ９２は、横マージンに個々の距離１０４が設けられるように、伝送線コンデンサ９０内にさらに配置することができる。
【００６６】
例示的計算の目的のために、コンデンサ９２の間の間隔１０２が約３００μｍであること、および、各コンデンサ９２が（図２Ｂに示すものなどの）複数の活性層を使用して形成されることを仮定する。コンデンサ９２の各活性層は、約２．０μｍ（約０．０７９ｍｉｌ）の厚さにまで導電性金属の層を組み上げることによって形成し、約１２５μｍ（４．９２１ｍｉｌ）のマージン距離１０４を備えて配列することができる。間隔距離１０２、マージン距離１０４が与えられ、１．２５ｍｍの全体的なデバイス幅９４が仮定されれば、各コンデンサ９２の幅９７は約３５０μｍ（２．８０８ｍｉｌ）と決定される。
【００６７】
図５Ａに示した伝送線コンデンサ９０のための幅および間隔の寸法、ならびに、材料１００のための誘電定数（εｒ２）が与えられ、約１００Ωのコンデンサ９２の間の特性インピーダンスＺ０を有することが所望されることが仮定されれば、式を満足する高さ値９６を決定するために、上述した式（１）を解くことができる。
【００６８】
特定のコンデンサ高さ９６を達成するために、各活性層の厚さが約２．０μｍである時で、各誘電体層の厚さを約６．０μｍであると仮定すると、高さ９６を達成するために必要な組み合わせた層（１つの活性層および１つの誘電体層）の数（Ｎ）は以下のように決定される。
【００６９】
【数７】
2004200698.tif 000011
【００７０】
各コンデンサ９２の容量を決定するためには、各コンデンサの寸法が必要である。各コンデンサ９２の容量は以下のようにそのような寸法の関数として決定することができる。
【００７１】
【数８】
2004200698.tif 000012
【００７２】
長さおよび幅とそれらの結果として達成される容量との潜在的組合せの例は、図５Ｂにグラフとして示す。図５Ｂに示したグラフには３本の曲線を示し、各々は異なる幅についての容量対長さを示す。
【００７３】
（実施形態４）
図６Ａ及び図６Ｂは、本発明のモノリシック伝送線コンデンサの第４実施形態を説明するための構成図で、図６Ａは斜視図、図６Ｂは、図６Ａの切断線Ａ−Ａに沿って取られ、約９０度の角度で回転された側断面図である。
【００７４】
この第４実施形態における伝送線コンデンサ１０６は、第１の誘電体材料で形成され、第２の誘電体材料で形成される分離部分１１０の間に定置される少なくとも２つの容量性部分１０８を含むことができる。
【００７５】
図６Ｂに示した断面図は、どのようにしてコンデンサ１０６が押抜きプレスのタイプの技術を使用して形成することができるかの理解の提供に役立つことを意図する。伝送線理論および式を利用して、伝送線コンデンサ１０６の寸法が一旦決定されれば（この態様は本明細書に開示されている）、図６Ａ及び図６Ｂに示す伝送線コンデンサを構築することができる。この伝送線コンデンサ１０６は、（押抜きプレスとしても知られている）高圧貼り合わせプレスなどの薄膜技術を利用して形成することができる。
【００７６】
第１の誘電体材料１１２の層は、選択的に挟み込まれた活性導電性電極層１１４が設けられる。この交番活性層１１４（alternating active layer）および誘電体材料１１２は、第１の容量性部分１０８を作り出す。続いて、第２の誘電体材料１１０の層を設けるために、第誘電体材料１１２の層の提供は中断される。誘電体材料１１０は誘電体材料１１２の誘電定数に比較して、比較的低い誘電定数を有することができる。伝送線コンデンサ１０６の特定の容量およびインピーダンス特性を達成するために十分な量の誘電体材料１１０を設けた後、付加的な活性層１１４を挟み込まれた第１の誘電体材料１１２の層を設けることによって第２のコンデンサ部分１０８が形成される。対称な伝送線コンデンサを製造するために、第１および第２のコンデンサ部分は相対的サイズおよび全体的な性能特性に関して全体的に等価な構造とすることができる。
【００７７】
伝送線コンデンサ１０６に関して論じられる多くの層の各々は、空洞押型（cavity mold）に押し込まれ、高圧下で張り合わせることができる。続いて、伝送線コンデンサ１０６は空洞押型から取り出され、焼成される。続いて、個々のコンデンサ部分１０８に電気的接続を供給するために、終端部１１６は焼成された構成部品に沿って設けることができる。このような終端部１１６は、他の従来の多層コンデンサ終端部とは逆の方向に配置される。伝送線コンデンサ１０６を形成する上での押抜きプレス技術の態様は開示される技術の他の実施形態にも適用できることを理解されたい。さらに、本明細書に示す他の伝送線コンデンサの実施形態も、図６Ａ及び図６Ｂに関して論じられた実施形態に適用することができる。
【００７８】
本発明は、その特定の実施形態に関して詳細に説明された一方、当業者は、上述の内容を理解すると、そのような実施形態の変更、変形形態、および、等価物のために本発明を容易に適合することができることが理解されよう。したがって、本発明の技術的範囲は、本明細書の記載に限定されるものではなく、一例を示しているものであり、本発明の開示は、当業者に直ちに明らかな本発明に対する修正、変形形態、および／または、付加を含むことを妨げない。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１Ａ】本発明のモノリシック伝送線コンデンサの実施形態を説明するための構成図で、回路板の斜視図である。
【図１Ｂ】本発明のモノリシック伝送線コンデンサの実施形態を説明するための構成図で、平板伝送線の斜視図である。
【図２Ａ】本発明のモノリシック伝送線コンデンサの第１実施形態を説明するための側面図である。
【図２Ｂ】本発明のモノリシック伝送線コンデンサの第１実施形態を説明するための斜視図である。
【図３Ａ】図２Ａ及び図２Ｂに示した第１実施形態についての高さ／間隔比に対する誘電定数のグラフを示す図である。
【図３Ｂ】図２Ａ及び図２Ｂに示した第１実施形態についての容量に対する形態寸法のグラフを示す図である。
【図４Ａ】本発明のモノリシック伝送線コンデンサの第２実施形態を説明するための側面図である。
【図４Ｂ】図４Ａに示した第２実施形態についての等価誘電定数に対する切削幅のグラフを示す図である。
【図５Ａ】本発明のモノリシック伝送線コンデンサの第３実施形態を説明するための側面図である。
【図５Ｂ】図５Ａに示した第３実施形態についての容量に対する形態寸法のグラフを示す図である。
【図６Ａ】本発明のモノリシック伝送線コンデンサの第４実施形態を説明するための斜視図である。
【図６Ｂ】図６Ａの切断線Ａ−Ａに沿って取られ、約９０度の角度で回転された側断面図である。
【符号の説明】
【００８０】
１０、３０、６０、９０、１０６  伝送線コンデンサ
１２  基板
１４  信号経路
１６、３２、６２、９２  並列コンデンサ
１８  終端部
２０、２２、２４、２６、２８、４６、４８、８０、８２、８６  距離
３４、６８、７２、９６  高さ
３６、７０、７４、７８、９４、９７  幅
４０、４１、４２、４４  マージン
５０  活性層
５２  誘電体材料
５４、５６  厚さ
５８  長さ
６４  誘電体部分
６６  チャネル
９８、１００、１１０、１１２  誘電体材料
１１４  活性層
１１６  終端部
【図１Ａ】
2004200698.tif 000013
【図１Ｂ】
2004200698.tif 000014
【図２Ａ】
2004200698.tif 000015
【図２Ｂ】
2004200698.tif 000016
【図３Ａ】
2004200698.tif 000017
【図３Ｂ】
2004200698.tif 000018
【図４Ａ】
2004200698.tif 000019
【図４Ｂ】
2004200698.tif 000020
【図５Ａ】
2004200698.tif 000021
【図５Ｂ】
2004200698.tif 000022
【図６Ａ】
2004200698.tif 000023
【図６Ｂ】
2004200698.tif 000024
【外国語明細書】
2004200698.tif 000025
2004200698.tif 000026
2004200698.tif 000027
2004200698.tif 000028
2004200698.tif 000029
2004200698.tif 000030
2004200698.tif 000031
2004200698.tif 000032
2004200698.tif 000033
2004200698.tif 000034
2004200698.tif 000035
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