方向性耦合器的制作方法

專利名稱：方向性耦合器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種方向性耦合器，特別是涉及一種用于移動通信儀器等的方向性耦合器。
并且，如上所述，對于主線路和副線路的組合結構來說，具有在同一平面上(同一層)相鄰地配置主線路和副線路的所謂側邊型結構。或者具有夾著絕緣體層來配置主線路和副線路的所謂寬邊型結構。
可是，如果方向性耦合器進一步小型化，圖案形成區域就會進一步縮小。因此，在該微小的區域內形成具有所需要的自感值的主線路和副線路是困難的。而且，在副線路不能取得充分的自感值的情況下，存在方向性耦合器的隔離惡化這一問題。
并且，為了確保所需要的自感值，簡單地使主線路和副線路的線路寬度變細，就會導致線路的電阻增加，信號的傳送損耗增加。因為導致消耗電能的增加，所以對移動通信儀器，尤其是電池驅動的通信裝置來說，這是不能忽視的問題。
鑒于以上所述問題的存在，本發明的目的在于提供一種主線路和副線路具有充分的自感值，并且插入損耗較少的小型方向性耦合器。
為了達到以上目的，本發明的方向性耦合器其特征在于包括；傳送高頻信號的主線路；與主線路設置于同一平面上并用與主線路相對部分進行電磁耦合的副線路；主線路的自感值比副線路的自感值低。
在此，作為主線路的自感值比副線路的自感值低的構造，例如，副線路的線路寬度比主線路的線路寬度窄。更具體地說，將副線路的線路寬度設定為主線路的線路寬度的50％以上90％以下。
通過以上的構成，需要大的自感值的副線路通過使線路寬度相對地變窄來確保大的自感值。另一方面，與副線路相比，不需要大的自感值的主線路通過使線路寬度相對地變寬來使線路的電阻變小。此時，將主線路的電極厚度設定為5μm以上，并且，將主線路和副線路的電極厚度之比設定為2∶1，由此，主線路和副線路的等效電阻更小，可以抑制信號的傳送損耗。
并且，將配置于同一平面上的主線路和副線路夾著絕緣體層進行疊層，各層的主線路之間和副線路之間分別通過設置于絕緣體層上的柱孔以串聯方式電連接，由此得到多層構造的方向性耦合器。因為該方向性耦合器可以加長主線路和副線路的各自線路長度，所以在高頻波段得到更高的耦合度，在低頻波段也得到充分的耦合度。
并且，本發明的方向性耦合器的特征在于包括傳送高頻信號的主線路；與主線路之間夾著絕緣體層進行疊層，用與主線路相對的部分進行電磁耦合的副線路；設定副線路的線路寬度比主線路的線路寬度窄，并且，主線路的自感值比副線路的自感值低。
在此，接地電極最好隔著絕緣體層與主線路或副線路的至少任意一個線路對置。由此得到所謂的寬邊型構造的方向性耦合器。
圖2是表示與

圖1相連的制造步驟的立體圖。
圖3是表示與圖2相連的制造步驟的立體圖。
圖4是表示與圖3相連的制造步驟的立體圖。
圖5是表示圖4所示的方向性耦合器的隔離特性、插入損耗特性和耦合度特性的圖表。
圖6是表示副線路/主線路之比與隔離的關系的圖表。
圖7是表示本發明的方向性耦合器的實施例2的結構的分解立體圖。
圖8是圖7所示的方向性耦合器的外觀立體圖。
下面簡要說明附圖符號1絕緣性襯底；2主線路；2a、2b主線路用導體圖案；3副線路；3a、3b副線路用導體圖案；10絕緣體層；28、29柱孔；39方向性耦合器；51方向性耦合器；52主線路；53副線路；54、55接地電極；60陶瓷凈化薄板。
實施例1如圖1所示，經過研磨使得絕緣性襯底1的上表面變為平滑的表面之后，通過厚膜印刷法或噴鍍、蒸鍍等薄膜形成法在絕緣性襯底1的上表面上形成主線路用導體圖案2a、副線路用導體圖案3a和引出線路5、6。
薄膜形成法例如是以下說明的方法。使用噴鍍和蒸鍍等方法在絕緣性襯底1的上表面的近乎全部表面上形成膜厚比較薄的導電性膜之后，通過旋轉鍍膜或印刷在近乎全部導電膜上形成光敏保護膜(例如感光性樹脂膜等)。接著，將形成給定圖像圖案的薄膜蓋在光敏保護膜的上表面上，通過照射紫外線等方法，使光敏保護膜的期望部分硬化。接著，留存已硬化了的部分并將光敏保護膜剝離之后，使用蝕刻技術除去露出部分的導電性膜，形成期望的圖案形狀的導電體(主線路用圖案2a和副線路用圖案3a等)。此后，除去硬化的光敏保護膜。而且，在使用所謂如此的光蝕法技術的方法中，可以適當地采用濕腐蝕法、干腐蝕法、分離法、添加法、半添加法等眾所周知的技法。
而且，作為另外的薄膜形成法，可以是在絕緣性襯底1的上表面上涂布感光性導電膏，其后將形成給定圖像圖案的薄膜蓋在上面，并進行曝光、顯像的方法。特別是，如果使用感光性導電膏，就可以在導電性膜比較厚的狀態下對其進行微細加工，在本發明的實施中能夠確保低損耗。并且，因為能夠縮短線路間的間隔，所以還有可以取得線路間的高耦合度等的優點。
并且，厚膜印刷法是如下一種方法例如將具有所期望圖案形狀的開口的網版蓋在絕緣性襯底1的上表面上之后，從網版上涂布導電性膏，在從網版的開口露出的絕緣性襯底1的上表面上形成膜厚比較厚的期望的圖案形狀的導電體(主線路用導體圖案2a、副線路用導體圖案3a等)。
主線路用導體圖案2a和副線路用導體圖案3a以并排的狀態(若換言之就是以相同的卷繞方向)形成渦旋形狀。而且，為了使后述的主線路2的自感值La比副線路3的自感值Lb低，就設定副線路用導體圖案3a的線路寬度比主線路用導體圖案2a的線路寬度窄。更具體地說，最好設定副線路用導體圖案3a的線路寬度為主線路用導體圖案2a的線路寬度的50％以上90％以下。由此，即使在微小的圖案形成區域中設置主線路用導體圖案2a和副線路用導體圖案3a，也可以取得大的隔離，可以最適當地進行絕緣性襯底1上的圖案配置。其結果，可以提高方向性耦合器的特性，而不會增大方向性耦合器的尺寸。
在此，假定如以往那樣，使主線路用和副線路用導體圖案的線路寬度相等、主線路和副線路的各自的自感系數近乎相等、來設計與本發明實施例1的方向性耦合器具有同一波段用的方向性耦合器時的自感系數為Lo。針對該自感系數Lo來設計本發明實施例1，使得在主線路2的自感值La和副線路3的自感值Lb之間，下面的關系式(1)或(2)中的任意一個都有成立。
La＜Lb＝Lo…(1)La＝Lo＜Lb…(2)
關系式(1)的物理意義是副線路用導體圖案3a的線路寬度與現有的方向性耦合器的線路用導體圖案的線路寬度相等，主線路用導體圖案2a的線路寬度比現有的方向性耦合器的線路用導體圖案的線路寬度寬。另一方面，關系式(2)的物理意義是主線路用導體圖案2a的線路寬度與現有的方向性耦合器的線路用導體圖案的線路寬度相等，副線路用導體圖案3a的線路寬度比現有的方向性耦合器的線路用導體圖案的線路寬度窄。
并且，為了使副線路3的自感系數Lb更高，副線路用導體圖案3a靠近主線路用導體圖案2a的外側位置并排布置。
而且，在本發明實施例1中，主線路用導體圖案2a的電極厚度為5μm以上，并且，主線路用導體圖案2a和副線路用導體圖案3a的電極厚度之比為2∶1。也就是說，這是因為經主線路2傳送的高頻信號的功率比經副線路3傳送的高頻信號的功率大。由此，可以使主線路2和副線路3的等效電阻值更小，更加能抑制信號的傳送損耗。
引出線路5的一端與主線路用導體圖案2a連接，另一端在絕緣性襯底1的左端的里側的邊緣上露出來。引出線路6的一端與副線路用導體圖案3a連接，另一端在絕緣性襯底1的左端的跟前這一側的邊緣上露出來。
對于絕緣性襯底1的材料來說，可以使用玻璃、玻璃陶瓷、礬土、斜硅鈣石、純硅(Si)、二氧化硅(SiO2)等。對于主線路用和副線路用導體圖案2a、3a以及引出線路5、6的材料來說，可以使用銀(Ag)、銀鎘合金(Ag-Pd)、銅(Cu)、鎳(Ni)、鋁(Al)等導電性材料。
其次，如圖2所示，形成具有開口部10a、10b的絕緣體層10。即，通過旋轉鍍膜或印刷將液態的絕緣性材料在絕緣性襯底1的全部上表面上進行涂布、干燥和燒制而形成絕緣體層10。對于絕緣性材料可以使用感光性聚酰亞胺樹脂和感光性玻璃膏等。如果使用普通的聚酰亞胺樹脂和玻璃膏形成保護層，就需要對該保護層進行加工，以便得到期望的圖案。但是，如果使用感光性聚酰亞胺樹脂和感光性玻璃膏，因為可以對直接且全部表面涂布的感光性材料進行加工，所以能夠省去保護層涂布和保護層剝離的工序，成為效率更高的加工工序。
接著，將形成給定圖像圖案的薄膜蓋在絕緣性體層10的上表面上，通過照射紫外線等方法，使絕緣體層10中的所期望的部分硬化。接著，除去絕緣體層10的未硬化部分，形成開口部10a、10b。渦旋形狀的主線路用導體圖案2a的其中的一個端部在開口部10a中露出來。渦旋形狀的副線路用導體圖案3a的其中的一個端部在開口部10b中露出來。
接著，如圖3所示，與形成主線路用導體圖案2a等的情況相同，通過厚膜印刷法或噴鍍、蒸鍍等薄膜形成法形成主線路用導體圖案2b、副線路用導體圖案3b和引出線路15、16。在絕緣體層10的開口部10a、10b中填充導電性材料而得到柱孔28、29。
主線路用導體圖案2b通過柱孔28與主線路用導體圖案2a的端部22以串聯方式電連接，構成主線路2。副線路用導體圖案3b通過柱孔29與副線路用導體圖案3a的端部23以串聯方式電連接，構成副線路3。主線路用導體圖案2a、2b和副線路用導體圖案3a、3b分別在絕緣體層10的厚度方向上大致重合。引出線路15的一端與主線路用導體圖案2b連接，另一端在絕緣性襯底1的右端的里側的邊緣上露出來。引出線路16的一端與副線路用導體圖案3b連接，另一端在絕緣性襯底1的右端的跟前這一側的邊緣上露出來。
接著，如圖4所示，通過旋轉鍍膜或印刷等將液態的絕緣性材料在絕緣性襯底1的全部上表面上進行涂布、干燥和燒制，得到覆蓋著主線路用和副線路用導體圖案2b、3b和引出線路15、16的絕緣體層10。其后，根據需要，在絕緣性襯底1的下表面上形成大面積的接地電極。
其次，在絕緣性襯底1的里側和跟前一側的側面部上分別設置輸入輸出外部電極31、32、33、34。輸入外部電極31與引出線路5進行電氣的連接，輸出外部電極32與引出線路15進行電氣的連接。同樣，輸入外部電極33與引出線路6進行電氣的連接，輸出外部電極34與引出線路16進行電氣的連接。在對銀(Ag)、銀鎘合金(Ag-Pd)、銅(Cu)、鎳鉻合金(NiCr)、鎳銅合金(NiCu)、鎳(Ni)等導電性膏進行涂布、燒制的基礎上，通過濕式電鍍法形成鎳(Ni)、錫(Sn)、錫鉛合金(Sn-Pb)等金屬膜，并且，通過噴鍍、蒸鍍等形成外部電極31～34。
這樣得到的長條線型構造的方向性耦合器39在主線路2和副線路3于同一平面中的相對著的部分進行電磁線路耦合。副線路可以提取出與經主線路2傳送的高頻信號的功率成正比的輸出。
而且，需要較大的自感值的副線路3可以通過使線路寬度相對地變窄來確保大的自感值。其結果，能夠得到具有大的隔離的方向性耦合器39。在圖5中表示方向性耦合器39的隔離特性(參照實線41)。為了比較，在圖5中合并記錄了現有的方向性耦合器的隔離特性(參照虛線44)。而且，與副線路3比較，不需要大的自感值的主線路2可以通過使線路寬度相對地變寬來使線路的電阻變小。因此，可以降低方向性耦合器39的插入損耗(參照在圖5中用實線42表示的插入損耗特性)，能夠抑制電池驅動的移動通信儀器等的消耗電能。
并且，因為方向性耦合器39不是將主線路和副線路夾在絕緣體層的中間而配置在不同層上的結構，所以不會發生因在層間產生調整錯動和層間絕緣體層的厚度變化等造成的特性變化。
并且，本發明實施例1的方向性耦合器39是2層的在同一平面上配置的主線路用和副線路用導體圖案層的方向性耦合器，當然根據需要也可以是1層或3層以上。如果是2層以上的多層結構，就可以增長主線路2和副線路3的線路長度，能夠在高頻帶中得到高的耦合度，同時即使在低頻帶也能夠得到充分的耦合度(參照在圖5中用實線43表示的插入損耗特性)。
并且，圖6是表示副線路/主線路之比與隔離的關系的圖表。由圖6看出，如果將副線路的線路寬度設定為主線路寬度的90％以下，就可以確認增大了提高隔離特性的效果。而且，最好將副線路的線路寬度設定為主線路寬度的50％以上，這是因為如果副線路的線路寬度太窄，副線路的電阻就增加，從而不能忽視信號的傳送損耗。
實施例2下面，在實施例2中說明所謂寬邊型結構的方向性耦合器。
如圖7所示，方向性耦合器51是將在表面上分別設置主線路52、副線路53、接地電極54、55的絕緣性陶瓷凈化薄板60進行疊層，并在該疊層體的上側和下側分別配置保護用陶瓷凈化薄板60，經過疊層、燒制而成的方向性耦合器。
主線路52的兩端52a、52b分別從電路印刷襯底60的里側邊緣的左右位置上露出來。副線路53的兩端53a、53b分別從電路印刷襯底60的跟前一側邊緣的左右位置上露出來。而且，設定副線路53的線路寬度比主線路52的線路寬度窄，使得主線路52的自感值La比副線路53的自感值Lb低。更具體地說，最好設定副線路53的線路寬度為主線路52的線路寬度的50％以上90％以下。
主線路52和副線路53在將陶瓷凈化薄板60夾于中間并相對著的直線形狀的部分中進行電磁的線路耦合。將接地電極54、55配置在主線路52和副線路53的上側和下側并將主線路52和副線路53夾在中間。通過厚膜印刷法或噴鍍、蒸鍍等薄膜形成法(光蝕法)形成這些主線路52。
對于由以上結構構成的陶瓷凈化薄板60進行疊層、一體化燒制而得到疊層體。如圖8所示，在該疊層體的端面部形成主線路52的輸入輸出外部電極61、62；副線路53的輸入輸出外部電極63、64；以及接地外部電極65、66。輸入輸出外部電極61、62分別與主線路52的端部52a、52b進行電氣的連接。輸入輸出外部電極63、64分別與副線路53的端部53a、53b進行電氣的連接。接地外部電極65、66與接地電極54、55連接。該方向性耦合器51起到與所述實施例1的方向性耦合器39同樣的效果。
其他實施例本發明的方向性耦合器并不局限于以上所述的實施例，在不脫離該宗旨的范圍內可以進行各種變形。
以單個進行生產的情況為例說明了所述實施例，但在批量生產時，最有效果的方法是以具有多個方向性耦合器的母襯底(單晶片)的狀態進行制造，在最后工序通過分割、劃線器分開、激光等技術切割為每個制品尺寸的方法。
而且，也可以通過在形成有電路圖案的印刷襯底上直接形成主線路和副線路，來構成方向性耦合器。并且，主線路和副線路的形狀也可以是任意的，即可以是所述實施例的渦旋形狀，也可以是直線形狀或其它的蛇行形狀等。
由以上說明可知，根據本發明，因為主線路和副線路在處于同一平面上的相對著的部分中進行電磁耦合，并且使主線路的自感值比副線路的自感值低，所以可以得到較大的隔離，能夠降低插入損耗。而且，通過將副線路的線路寬度設為主線路的線路寬度的50％以上90％以下，即使在微小的圖案形成區域中設置主線路和副線路，也可以取得大的隔離，可以提高方向性耦合器的特性，而不會增大方向性耦合器的尺寸。
并且，在所謂寬邊型結構的方向性耦合器中，通過設定副線路的線路寬度比主線路的線路寬度窄，并且，主線路的自感值比副線路的自感值低，就可以使主線路和副線路具有充分的自感值，同時減少插入損耗，獲得小型的方向性耦合器。
權利要求
1.一種方向性耦合器，其特征在于包括傳送高頻信號的主線路；與所述主線路設置在同一平面上，并用與所述主線路相對的部分進行電磁耦合的副線路；使所述主線路的自感值比所述副線路的自感值低。
2.根據權利要求1所述的方向性耦合器，其特征在于夾著絕緣體層來疊層配置在同一平面上的所述主線路和副線路，并分別通過設置在所述絕緣體層上的柱孔使各層的主線路之間和副線路之間以串聯方式電連接。
3.根據權利要求1或2所述的方向性耦合器，其特征在于使所述副線路的線路寬度比所述主線路的線路寬度更窄，同時將所述主線路的電極厚度設定為5μm以上，并且，將所述主線路和所述副線路的電極厚度比設定為2∶1。
4.根據權利要求1或2所述的方向性耦合器，其特征在于使所述副線路的線路寬度為所述主線路的線路寬度的50％以上90％以下。
5.一種方向性耦合器，其特征在于包括傳送高頻信號的主線路；與所述主線路之間夾著絕緣體層進行疊層，并用與所述主線路相對的部分進行電磁耦合的副線路；設定所述副線路的線路寬度比所述主線路的線路寬度窄，并且，使所述主線路的自感值比所述副線路的自感值低。
6.根據權利要求5所述的方向性耦合器，其特征在于接地電極隔著絕緣體層與所述主線路或所述副線路的至少任意一條線路對置。
7.根據權利要求2或5所述的方向性耦合器，其特征在于使用感光性導電膏，通過光蝕法形成所述主線路和所述副線路，并且，使用感光性玻璃膏通過光蝕法形成所述絕緣體層。
全文摘要
一種方向性耦合器,通過光蝕法在絕緣性襯底1的上表面上形成主線路用導體圖案2a和副線路用導體圖案3a。主線路用導體圖案2a和副線路用導體圖案3a以并排狀態形成渦旋形狀。而且,為了使主線路的自感值比副線路的自感值低,設定副線路用導體圖案3a的線路寬度比主線路用導體圖案2a的線路寬度窄。更具體地說,將副線路用導體圖案3a的線路寬度設定為主線路用導體圖案2a的線路寬度的50%以上90%以下。主線路和副線路具有充分的自感值,并且插入損耗較少。
文檔編號H01P5/18GK1375889SQ02107588
公開日2002年10月23日 申請日期2002年3月18日 優先權日2001年3月16日
發明者飯田直樹, 川口正彥 申請人:株式會社村田制作所