JPH0983215A - マイクロ波用小形チップアッテネータの製造方法及びマイクロ波用小形チップアッテネータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 チップトランジスタの大きさと同程度に小形
化したマイクロ波用小形チップアッテネータを得る。 【解決手段】 絶縁基板１上に、抵抗膜２と、アース電
極膜３と入出力電極膜４ａ，４ｂとを形成する。抵抗膜
と、アース電極膜及び入出力電極膜は、抵抗膜２を中心
にして対称な形状を有する。抵抗膜２を、熱化成のみに
よりトリミングして、特性インピーダンスの調整を行
う。アース電極膜３を、抵抗膜２の中心からアース電極
膜３の端部までの長さが抵抗膜２の中心から入出力電極
膜４ａ，４ｂの端部までの長さよりも短くなるように形
成し、全体のパターンがＴ字形になるようにする。アー
ス電極膜３の長さを、予め定めた周波数範囲における減
衰量偏差が予め定めた許容範囲内に入るように定める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、マイクロ波領域で
使用するのに好適な小形のチップ型アッテネータである
マイクロ波用小形チップアッテネータの製造方法及びマ
イクロ波用小形チップアッテネータに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】マイクロ波領域で使用されるチップ型ア
ッテネータは、通信機や無線機等においてチップトラン
ジスタの特性補正用として使用される。従来のチップ型
アッテネータの構造は、例えば図５に示すようにアルミ
ナ等の絶縁基板１上に抵抗膜２、アース電極膜３ａ，３
ｂ及び一対の入出力電極膜４ａ，４ｂが対称パターンで
配列されたものが一般的である。このチップ型アッテネ
ータでは、矩形状の抵抗膜２を絶縁基板１のほぼ中央に
配置し、この抵抗膜２の長手方向の両端が接続されるよ
うに絶縁基板１の上下に矩形状のアース電極膜３ａ，３
ｂを設けている。そして抵抗膜２の長手方向のほぼ中央
部には、矩形状の入出力電極膜４ａ，４ｂの一端がそれ
ぞれ接続されている。これらの各膜のパターンの形状
は、チップ型アッテネータの重要な基本特性である特性
インピーダンスと減衰値を想定して設計される。従来販
売されているマイクロ波用小形チップアッテネータの絶
縁基板１は、小形のものでも２ｍｍ×３ｍｍの大きさで
ある 従来、チップ型アッテネータを製造する場合には、真空
蒸着法、スパッタリング法等の薄膜形成技術を用いて膜
形成を行い、膜形成後に熱処理と機械的またはレーザを
用いた光学的トリミングとを行って所定の特性値を得る
ように調整し、所望のチップ型アッテネータを製造して
いる。熱処理では加熱時間と温度とを調整して特性イン
ピーダンスが定められ、機械的またはレーザを用いた光
学的トリミングによって抵抗膜や各電極膜の幅を補正し
て減衰値を調整するようにしている。特に、絶縁基板１
の寸法が小さくなると、トリミングは作業者が手作業で
一個一個行っている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このチップ型アッテネ
ータと一緒に用いるチップトランジスタの大きさは一般
的に１ｍｍ×１ｍｍ程度の大きさである。このため、回
路の高密度化の要請に対しては、チップ型アッテネータ
の大きさもチップトランジスタの大きさに相応して小形
化する必要がある。しかしながら、チップ型アッテネー
タの小形化に当たっては、従来のパターンをそのまま小
形化しても熱処理とトリミング工程による特性値調整を
前提にしているために、所定の特性を得にくいという問
題があった。特に、製造工程としても熱処理とトリミン
グという２段階の特性値調整工程を行うことは煩雑であ
るとともに、小形化のパターンでは幾何学的にパターン
が細かくなっているために、従来の機械的または光学的
トリミングを行うことはきわめて困難であった。更に、
小形化すると、電極寸法が小さくなるために、電極間容
量の影響が大きくなって高周波領域での減衰量の偏差が
大きくなるという問題も生じてきた。

【０００４】本発明の目的は、従来よりも小形のマイク
ロ波用小形チップアッテネータ及びその製造方法を提供
することにある。

【０００５】本発明の他の目的は、チップトランジスタ
の大きさと同程度またはそれ以下に小形化を図るととも
に製造工程を簡素化したマイクロ波用小形チップアッテ
ネータの製造方法を提供することにある。

【０００６】本発明の更に他の目的は、小形化を図ると
ともに高周波領域での減衰量偏差値を小さくしたマイク
ロ波用小形チップアッテネータを提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、アース電極膜
と、アース電極膜に電気的に接続された抵抗膜と、抵抗
膜を介して互いに直列接続された一対の入出力電極膜と
が絶縁基板上に形成されているマイクロ波用小形チップ
アッテネータ及びその製造方法を対象とする。本発明で
は、その製造工程において、特性インピーダンスの調整
を抵抗膜の熱化成のみで行うようにしている。ここで熱
化成とは、形成した抵抗膜を熱処理により抵抗膜の表面
を酸化してその抵抗膜の表面の一部を実質的に絶縁膜と
し、抵抗体として機能する抵抗膜の厚みを薄くして抵抗
値を増大させるトリミング法である。

【０００８】また本発明では、アース電極膜の長さを周
波数特性の減衰量偏差が許容範囲内に入るように定め
る。ここで「アース電極膜の長さを周波数特性の減衰量
偏差が許容範囲に入るように定める」とは、例えば直流
から１０ＧＨｚを使用周波数範囲とし、許容できる減衰
量偏差の範囲を±１ｄＢにする場合にはアース電極膜の
長さを調整して減衰量偏差の範囲を±１ｄＢの範囲内に
することを意味する。

【０００９】アース電極膜と一対の入出力電極膜とを、
抵抗膜を中心に対称形状になるように絶縁基板上に形成
し、抵抗膜の中心からアース電極膜の端部までの長さが
抵抗膜の中心から入出力電極膜の端部までの長さよりも
短くなるようにアース電極膜を形成するのが好ましい。
電極間寸法が小さくなると電極間の容量が問題になる。
入出力電極の寸法を変えることは、特性に大きな影響を
与えるが、アース電極の寸法は特に特性に大きな影響を
与えない。そこでアース電極膜の長さを短くすれば、電
極間の容量の影響を小さくできる。

【００１０】以上のように構成することにより、マイク
ロ波用小形チップアッテネータを例えばチップトランジ
スタの大きさに相当する程度またはそれ以下に小形化で
きる。そして予め設計したパターンにより周波数特性の
減衰量偏差を一定の許容範囲内に入るように製造できる
とともに、特性インピーダンスの調整が抵抗膜の熱化成
のみで行えることから製造工程が簡素化できるため、安
価且つ小形で特性の良好なマイクロ波用小形チップアッ
テネータを得ることができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の一例
を図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明の一実
施例のマイクロ波用小形チップアッテネータの電極パタ
ーンを示す平面図である。本図において、１は純度９
９．５％で誘電率約９．７のアルミナ基板からなる絶縁
基板で、１ｍｍ×１ｍｍの正方形の形状を有している。
２は絶縁基板１のほぼ中央部に縦長矩形状に形成した抵
抗膜であり、この抵抗膜はタンタル薄膜により形成され
ている。この抵抗膜３を構成するタンタル薄膜は、後述
するアース電極膜３及び一対の入出力電極膜４ａ，４ｂ
の下地層を形成するように、絶縁基板１上に形成され
る。したがって絶縁基板１の表面上には図１に示したＴ
字形のパターンでタンタル薄膜が形成されている。

【００１２】３はアース電極膜であり、絶縁基板１の下
部に横長矩形状に形成されている。アース電極膜３の長
手方向の中央部は、抵抗膜２の一端に電気的に接続され
ており、アース電極膜３は抵抗膜２を長手方向に延びる
中心線Ｘ−Ｙに対して左右対称な形になるように形成さ
れている。また、４ａ，４ｂは抵抗膜２の他端に電気的
接続された横長矩形状の入出力電極膜である。入出力電
極膜４ａ，４ｂは、抵抗膜２の他端に接続されており、
抵抗膜２の中心線Ｘ−Ｙに対して左右対称な形になるよ
うに形成されている。そして図に示すように、抵抗膜２
の長手方向の他端の短辺と入出力電極膜４ａ，４ｂの上
部の長辺とは一直線になるように形成されている。

【００１３】アース電極膜３及び入出力電極膜４ａ，４
ｂは、タンタル薄膜の上に５００オングストロームのＮ
ｉＣｒの薄膜を蒸着で形成し、その上に３μｍの厚みの
Ａｕ薄膜を形成して構成される。実際には、タンタル薄
膜の上に全体的にＮｉＣｒの薄膜及びＡｕ薄膜を形成
し、フォトエッチング技術を用いて抵抗膜２の部分を露
出させて、アース電極膜３と入出力電極膜４ａ，４ｂと
を形成する。なお抵抗膜２を形成するタンタル薄膜とア
ース電極膜３及び入出力電極膜４ａ，４ｂを形成する金
薄膜は真空蒸着法、スパッタリング法等の薄膜形成技術
により形成される。

【００１４】これらのパターンが形成されている絶縁基
板１の反対側の裏面には、図示しないがＮｉＣｒの薄膜
を下地としてＡｕ（金）薄膜による導電性電極膜が全面
的に形成されている。これはパターン側の表面と導電性
電極側の裏面との間の絶縁基板１の厚さに基づいて発生
する容量の影響をなくすものである。実際に使用する場
合には、導電性接着剤や半田付け等により裏面の導電性
電極をプリント回路基板等に接続する。

【００１５】一般に小形化した場合には電極間寸法が小
さくなり電極間の容量が特性に効いてくるので、アース
電極膜３の長さを長くすると、アース電極膜３と入出力
電極膜４ａ，４ｂとの間の容量が高周波領域での減衰量
特性に影響する。そこで、本実施例では、アース電極膜
３の長さを短くして電極間容量を調整する。すなわち、
抵抗膜２の中心線Ｘ−Ｙからアース電極膜３の長手方向
の端部までの長さを抵抗膜２の中心線Ｘ−Ｙから入出力
電極膜４ａ，４ｂの長手方向の端部までの長さよりも短
くなるようにして、電極間の容量を調整している。アー
ス電極膜３の長さをどの程度短くするかは、適宜に定め
る。

【００１６】以上の要件から、絶縁基板１上に形成され
た抵抗膜２、アース電極膜３および入出力電極膜４ａ，
４ｂの配置パターンを基本的にＴ字形にしている。な
お、上記のＴ字形パターンを絶縁基板１に配置するにあ
たっては、図１に示すように絶縁基板１の周縁部とＴ字
形パターンの周縁部との間に所定の周囲スペースを形成
するように間隔Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３をあけている。これは
後述する切断、分離工程で生じるおそれがあるクラック
が、パターンまで入り込むのを防止して、特性変化を防
止するためである。

【００１７】減衰量は図１に示す抵抗膜２の幅Ａ、アー
ス電極膜３の幅Ｂ、入出力電極膜４ａ，４ｂの幅Ｃを調
整することにより決定される。本実施例では、アース電
極膜３の長さを０．４ｍｍとし，Ｄ１＝０．２ｍｍ，Ｄ
２＝０．０５ｍｍに定めている。入出力電極膜４ａ，４
ｂの幅Ｃの寸法を余り小さくすると高周波領域での特性
が悪くなるので幅Ｃは大きく変えることができない。な
お、減衰量偏差の周波数特性を良くするためには、電極
間容量を入出力電極膜４ａ，４ｂが持っているＬとＣ
［電極の上側（基板１の厚み方向上方）に形成される静
電容量］とのバランスで定める必要があるが、これはシ
ュミレーションソフトを用いて電子計算機により演算で
決めることができる。実施例における好ましい具体的な
数値を示すと、減衰量が３ｄＢの場合、Ａ＝０．０８９
ｍｍ，Ｂ＝０．２５ｍｍ，Ｃ＝０．２６ｍｍであり、減
衰量が５ｄＢの場合はＡ＝０．１５７ｍｍ，Ｂ＝０．２
５ｍｍ，Ｃ＝０．２６ｍｍとするのが好ましい。更に、
減衰量が１０ｄＢの場合はＡ＝０．３３３ｍｍ，Ｂ＝
０．２５ｍｍ，Ｃ＝０．２６ｍｍである。以上の数値
は、一つの実例を示したものでこれらの数値に限定され
るものではない。即ち、減衰量偏差の許容範囲によって
これらの数値についても許容範囲が定まり、またアース
電極膜、周囲スペースを形成するための間隔等のように
一定値に定めた数値を変えることによっても個々の数値
が変わるからである。

【００１８】次に特性インピーダンスの調整方法につい
て説明する。従来は熱処理と機械的または光学的トリミ
ングを併用して特性インピーダンスの調整を行っていた
が、前述したように小形化することによって従来のトリ
ミング法を用いることは極めて困難である。本発明では
熱化成のみを使って特性インピーダンスの調整を行う。
熱化成では、形成した抵抗膜２を熱処理（数百度の加熱
空気に放置）して抵抗膜２の表面を酸化し、抵抗膜の表
面の一部を絶縁膜（五酸化タンタル）とすることによ
り、抵抗膜２の抵抗値を増大させて特性インピーダンス
の調整を行うものである。

【００１９】これを具体的に示すと、図２に示すような
特性インピーダンスと熱処理時間との関係から特性イン
ピーダンス値を決めることができる。例えば設定しょう
とする特性インピーダンス値を５０Ωとすると、３２０
℃，９０分加熱で５０．３８Ωとなるから図２より約８
０分の熱処理を行うと５０Ωの特性インピーダンス値を
得ることができる。このように加熱温度と熱処理時間と
を調整して特性インピーダンスを決めることができる。

【００２０】次に、本発明によるマイクロ波用小形チッ
プアッテネータの製造工程を説明する。先ず、多数のマ
イクロ波用小形チップアッテネータを形成できる大形の
絶縁基板に、予め設計したパターンに従って、真空蒸着
法、スパッタリング法等の薄膜形成技術を用いて窒化タ
ンタルによる抵抗膜を絶縁基板全体に多数形成する。次
に、同じく予め設計したパターンに従って同様の薄膜形
成技術を用いてＮｉＣｒによる下地層と、その上にＡｕ
の薄膜とを形成する。そしてその後フォトエッチングに
より抵抗膜２を露出させてアース電極膜と入出力電極膜
を同時に形成して、多数個のマイクロ波用小形チップア
ッテネータを一度に大型絶縁基板に形成する。なお、絶
縁基板の裏面の導電性電極膜は、ＮｉＣｒ膜膜と金薄膜
とから形成するので、アース電極膜、入出力電極膜の形
成の際に同時に形成するか、あるいはまとめて最後に形
成しても良い。また、この導電性電極は導電塗料の印刷
塗布技術に形成してもよい。

【００２１】このように形成した多数個のマイクロ波用
小形チップアッテネータの一つ一つの特性を測定した
後、レーザまたはダイヤモンド切断機等により基板を切
断、分離し、特性毎にブループ分けする。これらブルー
プ分けした複数のアッテネータをその特性に従って熱化
成処理を行い、各アッテネータを所定の特性インピーダ
ンスに調整して製品とする。

【００２２】以上の説明において、絶縁基板はセラミッ
ク基板を用いているが、高温処理に耐えられれば絶縁樹
脂基板等を用いても良い。絶縁基板の大きさも１ｍｍ×
１ｍｍに限定されない。本実施例では、抵抗膜をタンタ
ルにより形勢しているが、タングステン、チタン、ニッ
ケルクロム等を用いて抵抗膜を形成してもよい。また、
アース電極膜、入出力電極膜及び導電性電極膜の材質と
してはＮｉＣｒとＡｕとを用いたが、銀、銅等の高導電
材料を使用しても良いことは明らかである。従って、材
質によっては抵抗膜を先に形成するかアース電極膜及び
入出力電極膜を先に形成するか薄膜の形成工程は変わっ
てくるが、これらの工程の順序には制約されない。もち
ろん導電性電極膜の形成工程の順序も制約されない。一
般的に、より高温処理を行う工程を先に行うことが常識
的である。上記の製造工程では切断、分離工程よりも測
定を先に行っていたが、切断、分離工程を先に行っても
良いことは明らかである。また、熱化成工程は、大形の
絶縁基板上の個々のマイクロ波用小形チップアッテネー
タの特性が一様であれば、切断、分離工程の前に大形絶
縁基板毎に行っても良い。更に、切断、分離工程におい
ては、最初に一個一個のマイクロ波用小形チップアッテ
ネータの大きさに合わせて大形の絶縁基板に分割溝を形
成しておき、後から分割するようにしても良い。

【００２３】図３（Ａ）は、本発明の他の実施例を示し
ている。この実施例と図１の実施例とは、実質的に入出
力電極膜４ａ，４ｂの形状が異なっている。本実施例で
は、入出力電極膜４ａ，４ｂが抵抗膜２の幅寸法内側に
突出するオーバラップ部即ち突出電極部４ａ1 ，４ｂ1
を備えている。突出電極部４ａ1 ，４ｂ1 を形成しない
場合には、入出力電極膜と抵抗膜との間に形成される角
部に電流集中が発生して、その部分で抵抗値の変化が生
じ、極端な場合には経年変化によりクラックが発生す
る。また電気的高周波特性も悪化する。図３（Ｂ）は、
図３（Ａ）のＺ−Ｚ線断面図である。熱化成を行うと、
図に表面部２ａは酸化されて五酸化タンタルとなり、内
部２ｂはタンタルのまま残る。表面部２ａの酸化の程度
を変えることにより抵抗膜２の抵抗値を調整する。なお
高周波電流は、内部２ｂを通って流れる。

【００２４】本発明のトリミング方法は図４に示すよう
な両アースパターンを有するマイクロ波用小形チップア
ッテネータにも適用できる。なお図４の実施例では図３
の実施例と同様に一対の入出力電極４´ａ及び４´ｂが
抵抗膜２´の幅方向内側に突出する突出電極部４´ａ1
及び４´ｂ1 を有している。本実施例の絶縁基板１´も
チップトランジスタの寸法にほぼ等しい寸法を有してお
り、抵抗膜２´の抵抗値調整は熱化成だけで行う。この
アッテネータを回路基板上に装着する場合には、絶縁基
板１´の裏面に設けたＮｉＣｒの薄膜とＡｕの薄膜とか
らなる裏電極をＡｕＳｎ半田により回路基板上の電極に
半田付けする。そしてアース電極３´ａ及び３´ｂ並び
に入出力電極４´ａ及び４´ｂはボンディングワイヤに
より回路基板上の電極とボンディングされる。なおアー
ス電極３´ａ及び３´ｂについては半田付けにより電気
的接続を行ってもよい。

【００２５】以下本明細書に記載された複数の発明の中
から選択した一つの発明の構成を記載する。

【００２６】（１）絶縁基板を割り出すための分割溝が
形成された分割用基板の各絶縁基板の上にアース電極膜
と、前記アース電極膜に一端が接続された抵抗膜と、前
記抵抗膜を介して互いに直列接続された一対の入出力電
極膜とを有する回路パターンを形成した後、前記分割溝
に沿って前記分割用基板を分割してマイクロ波用小形チ
ップアッテネータを製造する方法において、前記回路パ
ターンの周囲に前記分割用基板を分割する際に発生する
可能性のある傷が入るスペースを残すように前記回路パ
ターンを形成することを特徴とするマイクロ波用小形チ
ップアッテネータの製造方法。

【００２７】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、マイク
ロ波用小形チップアッテネータを従来よりも小形化する
ことができる。また減衰量偏差が一定の許容範囲内に入
るマイクロ波用小形チップアッテネータを簡単に製造す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のマイクロ波用小形チップア
ッテネータのパターンを示す平面図である。

【図２】本発明で用いる熱化成を説明するための特性イ
ンピーダンスと熱処理時間との関係を示す図である。

【図３】（Ａ）及び（Ｂ）は本発明の他の実施例のマイ
クロ波用小形チップアッテネータのパターンを示す平面
図及び図３（Ａ）のＺ−Ｚ線断面図である。

【図４】本発明更に他の実施例のマイクロ波用小形チッ
プアッテネータのパターンを示す平面図である。

【図５】従来のチップ型アッテネータの一例を示すパタ
ーンの平面図である。

【符号の説明】

１ 絶縁基板 ２ 抵抗膜 ３ アース電極膜 ４ａ，４ｂ 入出力電極膜

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小原 陽三 富山県上新川郡大沢野町下大久保3158番地 北陸電気工業株式会社内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アース電極膜と、前記アース電極膜に電
   気的に接続された抵抗膜と、前記抵抗膜を介して互いに
   直列接続された一対の入出力電極膜とが絶縁基板上に形
   成されているマイクロ波用小形チップアッテネータの製
   造方法において、 特性インピーダンスの調整を前記抵抗膜の熱化成のみに
   より行うことを特徴とするマイクロ波用小形チップアッ
   テネータの製造方法。
2. 【請求項２】 アース電極膜と、前記アース電極膜に電
   気的に接続された抵抗膜と、前記抵抗膜を介して互いに
   直列接続された一対の入出力電極膜とが絶縁基板上に形
   成されているマイクロ波用小形チップアッテネータの製
   造方法において、 特性インピーダンスの調整を前記抵抗膜の熱化成のみに
   より行い、 前記アース電極膜の長さを周波数特性の減衰量偏差が許
   容範囲内に入るように定めたことを特徴とするマイクロ
   波用小形チップアッテネータの製造方法。
3. 【請求項３】 アース電極膜と、前記アース電極膜に電
   気的に接続された抵抗膜と、前記抵抗膜を介して互いに
   直列接続された一対の入出力電極膜とが絶縁基板上に形
   成されているマイクロ波用小形チップアッテネータにお
   いて、 前記抵抗膜は熱化成によりトリミングされており、 前記アース電極膜の長さが周波数特性の減衰量偏差が許
   容範囲内に入るように定められていることを特徴とする
   マイクロ波用小形チップアッテネータ。
4. 【請求項４】 アース電極膜と、前記アース電極膜に一
   端が接続された抵抗膜と、前記抵抗膜を介して互いに直
   列接続された一対の入出力電極膜とが前記抵抗膜を中心
   にして対称形状になるように絶縁基板上に形成されてい
   るマイクロ波用小形チップアッテネータにおいて、 前記抵抗膜は熱化成によりトリミングされており、 前記抵抗膜の中心から前記アース電極膜の端部までの長
   さが前記抵抗膜の中心から前記入出力電極膜の端部まで
   の長さよりも短くなるように前記アース電極膜が形成さ
   れており、 前記アース電極膜の長さは、予め定めた周波数範囲にお
   ける減衰量偏差が予め定めた許容範囲内に入るように定
   められていることを特徴とするマイクロ波用小形チップ
   アッテネータ。
5. 【請求項５】 前記一対の入出力電極膜は前記抵抗膜の
   側に突出する突出電極部を有している請求項１，２，３
   または４に記載のマイクロ波用小形チップアッテネー
   タ。