高周波伝送線路およびその製造方法

【目的】製造の手間を要さず、コンパクトかつ低損失の高周波伝送線路を提供する。
【構成】マイクロストリップ伝送線路を構成するストリップ導体層１を、絶縁膜１１とこれを挟んで上下に位置する上側導電膜１２および下側導電膜１３とで構成する。下側導電膜１３により、渦巻き状に成形されたスパイラルインダクタ素子１４と、これの中心部に位置してインダクタ素子１４の内周端１４１に接続された板状電極１５を形成する。また、上側導電膜１２により、絶縁膜１１を介して板状電極１５に対向しキャパシタ素子を構成する板状電極１６を形成する。

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は高周波伝送線路に関し、特にインダクタ素子とキャパシタ素子からなるフィルタを設けた積層型平面伝送線路の構造改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】図６には集中定数型のフィルタを設けた積層型平面伝送線路の代表例として、マイクロストリップ伝送線路の分解斜視図を示す。図において、高周波が伝送される誘電体基板３には下面全面に導体膜２が形成されてアース導体層となっており、一方、上記誘電体基板３の上面には、高周波伝播方向（図の左右方向）へ互いに間隔をおいて、渦巻き状に成形されたスパイラルインダクタ素子１４、矩形の板状電極１５´、およびリード線１８が導体膜により形成されている（図８）。
【０００３】前記インダクタ素子１４の外周端１４２は線路の長手方向へ屈曲してリード部となっており、また、板状電極１５´の角部からは線状のリード部１５１が突出している。これらインダクタ素子１４、板状電極１５´、リード線１８は、前記導体膜２と同一材を誘電体基板３の上面全面に形成した後、所定形状にエッチングして形成される。
【０００４】前記インダクタ素子１４等を覆って絶縁膜１１が形成され、この絶縁膜１１上に間隔をおいて、リード線１７と、前記板状電極１５´よりも大きい板状電極１６´が形成されている（図９）。そして、上記リード線１７の両端は、図７に示すように、上記絶縁膜１１に貫通形成されたスルーホール１１１を経て、誘電体基板３上の前記インダクタ素子１４の内周端１４１と板状電極１５´のリード部１５１にそれぞれ接続されて、両者を結んでいる。
【０００５】また、前記板状電極１６´はその一端部が、絶縁膜１１の端縁に沿って下方へ屈曲して、前記誘電体基板３上面のリード線１８に至り、これに接続されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来の伝送線路では、絶縁膜へのスルーホールの形成等が製造の手間を増大させる原因になるとともに、インダクタ素子とキャパシタ素子を多段で設けようとすると設置面積の増大が避けられず、コンパクト化が困難であった。
【０００７】また、近年、通信回路の低損失化等の観点から、伝送線路の導体膜を超伝導材で構成することが試みられているが、前記スルーホールや絶縁膜端縁での段付きに応じた導体膜の屈曲成形は超伝導材では困難であり、リード線や板状電極に損失の大きいＡｕ等の金属材を使用しているため、低損失化の効果が減殺されていた。
【０００８】本発明はこのような課題を解決するもので、製造の手間を要さず、コンパクトかつ低損失の高周波伝送線路と、その製造方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明においては、積層型平面伝送線路を構成する導体層（１）を、絶縁膜（１１）とこれを挟んで上下に位置する上側導体膜（１２）および下側導体膜（１３）とで構成し、前記上側導体膜（１２）および下側導体膜（１３）の一方により、インダクタ素子（１４）とこれの一端（１４１）に接続された一の板状電極（１５）とを形成するとともに、前記上側導体膜（１２）および下側導体膜（１３）の他方により、前記絶縁膜（１１）を介して前記一の板状電極（１５）に対向してキャパシタ素子を構成する他の板状電極（１６）を形成する。
【００１０】請求項２に記載の発明においては、積層型平面伝送線路を構成する導体層を、絶縁膜とこれを挟んで上下に位置する上側導体膜（１２）および下側導体膜（１３）とで構成し、インダクタ素子（１４）およびこれの一端に接続された一の板状電極（１５）と、前記絶縁膜（１１）を介して前記一の板状電極（１５）に対向してキャパシタ素子を構成する他の板状電極（１６）とを、前記上側導体膜（１２）および下側導体膜（１３）により交互に高周波伝播方向へ複数形成して、前記インダクタ素子（１４）の他端（１４２）に、当該インダクタ素子（１４）の直前ないし直後に位置してインダクタ素子（１４）と同一の導体膜（１２、１３）により形成された前記他の板状電極（１６）を接続する。
【００１１】請求項３に記載の発明では、請求項１又は２に記載の高周波伝送線路において、前記インダクタ素子は渦巻き状に成形されたスパイラルインダクタ素子（１４）であり、当該スパイラルインダクタ素子（１４）の中心部に前記一の板状電極（１５）を形成して、これに前記スパイラルインダクタ素子（１４）の内周端（１４１）を接続する。
【００１２】請求項４に記載の発明においては、高周波が伝送される誘電体基板（３）の板面全面に下側導体膜（１３）を形成する工程と、押さえ用基板（４）の板面全面に前記上側導体膜（１２）を形成する工程と、前記下側導体膜（１３）および上側導体膜（１２）の一方をエッチングして、インダクタ素子（１４）とこれの一端に接続される一の板状電極（１５）を形成する工程と、前記下側導体膜（１３）および上側導体膜（１２）の他方をエッチングして、他の板状電極（１６）を形成する工程と、前記誘電体基板（３）の板面と前記押さえ用基板（４）の板面とを絶縁膜を介して互いに圧着して、前記絶縁膜（１１）を介して対向する前記一の板状電極（１５）と他の板状電極（１６）によりキャパシタ素子を構成する工程とからなる。
【００１３】なお、上記各手段のカッコ内の符号は、後述する実施例記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【００１４】
【発明の作用効果】請求項１に記載の発明によれば、インダクタ素子とこれの一端に接続された一の板状電極、および他の板状電極が、絶縁膜を挟んだ上側導体膜および下側導体膜のいずれかの平面内で形成される。したがって、従来のようなスルーホールを設ける必要がないから、製造の手間が大幅に軽減されるとともに、膜に屈曲部を生じないから、前記各導体膜を超伝導材で構成することができ、線路の低損失化が実現される。
【００１５】請求項２に記載の発明によれば、インダクタ素子とキャパシタ素子よりなる多段のフィルタが簡易に製造される。請求項３に記載の発明によれば、インダクタ素子を渦巻き状に成形したスパイラルインダクタ素子として、その中心部にキャパシタ素子を構成する板状電極を配したから、フィルタ形状をコンパクトなものにできる。
【００１６】請求項４に記載の発明によれば、絶縁膜を挟んで位置する上側導体膜および下側導体膜が、それぞれ誘電体基板および押さえ基板の板面上に形成されるから、特に導体膜を超伝導材で構成した場合に良好な膜質を得ることができる。
【００１７】
【実施例】以下、本発明を図に示す実施例について説明する。
（第１実施例）図１は本発明をマイクロストリップ伝送線路に適用した場合の線路断面図、図２はその分解斜視図である。図の左右方向へ高周波が伝播する約５００μｍ厚の誘電体基板３には、下面全面にＹＢＣＯ等の超伝導材の導体膜２が形成されてアース導体層となっている。
【００１８】前記誘電体基板３の上面には、ＹＢＣＯ等の超伝導材の導体膜１３により、細線を矩形の渦巻き状としたスパイラルインダクタ素子１４が形成され（図３）、このスパイラルインダクタ素子１４の中心部に矩形の板状電極１５が形成されて、これにスパイラルインダクタ素子１４の内終端１４１が接続されている。スパイラルインダクタ素子１４の外周端１４２は誘電体基板３の長手方向へ屈曲してリード部となっている。
【００１９】スパイラルインダクタ素子１４の上面には一定厚（２〜３μｍ）でポリイミド等の絶縁膜１１が全面に形成され、この絶縁膜１１の上面には、前記板状電極１５に対向して、これとほぼ同形のＹＢＣＯ等の超伝導材の導体膜よりなる矩形の板状電極１６が形成されて（図４）、キャパシタ素子を構成している。前記板状電極１６の角部からは、前記スパイラルインダクタ素子１４のリード部１４１とは反対方向へリード部１６１が延びている。上記板状電極１６の上面には、前記誘電体基板３と同形の、誘電体製の押さえ用基板４が圧接している。
【００２０】これらスパイラルインダクタ素子１４、キャパシタ素子を構成する板状電極１５、１６、絶縁膜１１、および押さえ用基板４により、ストリップ導体層１が構成されている。なお、前記各リード部１４２、１６１には公知の方法で同軸ケーブルが接続されて、外部信号の入出力がなされる。このような構造のマイクロストリップ線路の製造は以下のように行う。
【００２１】すなわち、誘電体基板２の上下面全面に導体膜２、１３を形成した後、上面の導体膜１３を所定形状にエッチングして、前記スパイラルインダクタ素子１４および板状電極１５を成形する。その後、上記スパイラルインダクタ素子１４および板状電極１５を覆って、蒸着等により前記絶縁膜１１を堆積する。一方、押さえ基板４の下面全面に導体膜１２を形成し、この導体膜１２を所定形状にエッチングして前記板状電極１６とする。そして、この押さえ基板４を、前記絶縁膜１１の上から圧着する。
【００２２】このような構造のストリップ伝送線路によれば、スパイラルインダクタ素子１４と、これの中心部に位置する板状電極１５、１６によって構成されるキャパシタ素子とにより、伝送線路中にフィルタがコンパクトに形成される。また、従来のように、絶縁膜にスルーホールを形成する必要がないから、製造の手間が大きく軽減される。そして、スパイラルインダクタ素子や板状電極をいずれも誘電体基板あるいは押さえ基板の平面内に形成しているから、スルーホールや絶縁膜端縁の段付きによる導体膜の屈曲が生じず、導体膜を全て超伝導材で構成することが可能となって、伝送損失の大幅な低減が可能となる。
【００２３】なお、本実施例のストリップ伝送線路の製造方法としては、前記押さえ用基板を使用せず、前記絶縁膜１１をＣｅＯ₂等で構成して、その上に上記導体膜１２を蒸着等で積層形成した後、これを所定形状にエッチングして板状電極１６としても良い。
（第２実施例）図５には、上記第１実施例におけるフィルタを、高周波伝播方向へ多段に設けた場合を示す。図において、誘電体基板３の上面には導体膜１３により、中心部に板状電極１５を配したスパイラルインダクタ素子１４と板状電極１６とが交互に形成され、中間位置のスパイラルインダクタ素子１４の外周端１４２は、高周波伝播方向の直前に位置する板状電極１６に接続されている。
【００２４】一方、絶縁膜１１上にも、スパイラルインダクタ素子１４と板状電極１５とが、誘電体基板３上のものとは前後に位置をずらして交互に形成してあり、各スパイラルインダクタ素子１４の外周端１４２はそれぞれ直前に位置する板状電極１６に接続されている。そして、前記絶縁膜１１を介した上下の板状電極１５、１６は互いに対向してそれぞれキャパシタ素子を構成し、全体として高周波伝播方向へ４段のフィルタが形成されている。
【００２５】このように、フィルタを高周波伝播方向へ多段で設ける場合に、本発明の高周波伝送線路によれば、全体の長さが短くなってコンパクト化が実現されるとともに、スルーホール形成の手間が削減され、かつ超伝導材導体膜の使用による損失低減が図られて、より大きな効果が得られる。なお、伝送線路のコンパクト化を図るためには、上記各実施例に示す如く、インダクタ素子としてスパイラル形状のものを使用するのが有利であるが、他の形状のインダクタ素子を使用することもできる。
【００２６】また、上記各実施例におけるインダクタ素子および各板状電極の形成位置を、実施例とは反対側の導体膜にしても良い。本発明の適用対象はマイクロストリップ伝送線路に限られず、積層型の平面伝送線路に広く利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例に係る、伝送線路の垂直断面図である。
【図２】本発明の第１の実施例に係る、伝送線路の分解斜視図である。
【図３】本発明の第１の実施例に係る、伝送線路を構成する誘電体基板上の平面図である。
【図４】本発明の第１の実施例に係る、伝送線路を構成する絶縁膜上の平面図である。
【図５】本発明の第２の実施例に係る、伝送線路の分解斜視図である。
【図６】従来例に係る、伝送線路の分解斜視図である。
【図７】従来例に係る、伝送線路の垂直断面図である。
【図８】従来例に係る、伝送線路を構成する誘電体基板上の平面図である。
【図９】従来例に係る、伝送線路を構成する絶縁膜上の平面図である。
【符号の説明】
１…ストリップ導体層、１１…絶縁膜、１２…上側導体膜、１３…下側導体膜、１４…インダクタ素子、１４１…一端（内周端）、１４２…他端（外周端）、１５…一の板状電極、１６…他の板状電極。

【特許請求の範囲】
【請求項１】積層型平面伝送線路を構成する導体層を、絶縁膜とこれを挟んで上下に位置する上側導体膜および下側導体膜とで構成し、前記上側導体膜および下側導体膜の一方により、インダクタ素子とこれの一端に接続された一の板状電極とを形成するとともに、前記上側導体膜および下側導体膜の他方により、前記絶縁膜を介して前記一の板状電極に対向してキャパシタ素子を構成する他の板状電極を形成したことを特徴とする高周波伝送線路。
【請求項２】積層型平面伝送線路を構成する導体層を、絶縁膜とこれを挟んで上下に位置する上側導体膜および下側導体膜とで構成し、インダクタ素子およびこれの一端に接続された一の板状電極と、前記絶縁膜を介して前記一の板状電極に対向してキャパシタ素子を構成する他の板状電極とを、前記上側導体膜および下側導体膜により交互に高周波伝播方向へ複数形成して、前記インダクタ素子の他端に、当該インダクタ素子の直前ないし直後に位置してインダクタ素子と同一の導体膜により形成された前記他の板状電極を接続したことを特徴とする高周波伝送線路。
【請求項３】前記インダクタ素子は渦巻き状に成形されたスパイラルインダクタ素子であり、当該スパイラルインダクタ素子の中心部に前記一の板状電極を形成して、これに前記スパイラルインダクタ素子の内周端を接続したことを特徴とする請求項１又は２に記載の高周波伝送線路。
【請求項４】高周波が伝送される誘電体基板の板面全面に下側導体膜を形成する工程と、押さえ用基板の板面全面に前記上側導体膜を形成する工程と、前記下側導体膜および上側導体膜の一方をエッチングして、インダクタ素子とこれの一端に接続される一の板状電極を形成する工程と、前記下側導体膜および上側導体膜の他方をエッチングして、他の板状電極を形成する工程と、前記誘電体基板の板面と前記押さえ用基板の板面とを絶縁膜を介して互いに圧着して、前記絶縁膜を介して対向する前記一の板状電極と他の板状電極によりキャパシタ素子を構成する工程とからなることを特徴とする高周波伝送線路の製造方法。

【図１】