专利名称：平行平板线型元件、电路板的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种贴装在电子电路板上的线型元件，特别涉及一种适用于较高速度和较高频率且尤其用作噪声滤波器和电源去耦元件的旁路元件的线型元件。
背景技术：
随着技术的进步，需要电子设备降低尺寸并且提高性能。例如，对于开关电源和一部分数字信号处理电路，通过把时钟脉冲频率设置为较高的值来满足这些需要。然而，这导致了电路尤其是电源电路中高频电流的增大，因此，电磁辐射增加和信号质量降低都变得很显著。因此，对较高性能的电源去耦元件的需求变得日益严峻。
近年来，由于高性能数字设备包括以高速操作的高速电路和以低速操作的低速电路，所以泄漏到功率分配器电路中的电磁波的频谱具有范围从数百千赫(kHz)到几十千兆赫(Ghz)的相当宽的频带分布。另外，在贴装于板上的相对大的半导体集成电路中，来自直流(dc)电源的电流为大于几十安培的高电平。具体地说，功率分配器电路是如下电路，其包括电源电路和将从电源电路提供的功率提供给其他电路的功率分配导线，如图1所示。
泄漏电磁波通过功率分配导线及其他电路传播到电源电路，并引起由电源电路来供电的电路中的故障。由于大量的信号导线线路通常设置在板的功率分配导线附近，所以泄漏电磁波很容易与信号导线线路耦合。与信号导线线路耦合的泄漏电磁波会使信号质量恶化并且作为高频电流通过信号导线线路传播到数字设备的外部信号电缆。结果，外部信号电缆成为天线，向空中辐射不必要的高电平电磁波。
另外，通过功率分配导线传播的一部分泄漏电磁波通过电源电路而传播到工业交流(ac)电源线路中，该工业交流电源线作为天线向空中辐射不必要的高电平电磁波。另一方面，由于通过功率分配导线传播的泄漏电磁波会通过在功率分配导线的中间点处被重复反射而发展，所以该波的一部分也传播到信号导线线路，从而使信号波形恶化。
解决如上所述问题的强有力措施是防止由图1所示的电路的操作(例如，通过开关元件的切换操作)产生的电磁波泄漏到功率分配导线中。为了这个目的，对于电磁波中包含的所有频带，在从产生电磁波的电路来观察功率分配器电路时所观查到的关于高频功率分配器电路的阻抗应当非常低。
当从晶体管观察到的功率分配器电路的阻抗为零时，由晶体管激发的电磁波会在功率分配导线的入口上反射，因此电磁波不会进入功率分配器电路。
用于降低功率分配导线的阻抗的元件是电容器。电容器作为用于电气和电子设备的部件，具有悠久的历史，并且不同形式的电容器已经投入实际使用中。例如，已经开发了通过层叠多层陶瓷材料而构造的陶瓷电容器，其每一层都包括其上蒸发的金属薄膜，以及具有下述结构的固态电解电容器，即其中采用诸如钽和铝的具有阀功能的金属的多孔铸模体作为阳极，使用导电聚合物作为固态电解质，同时将阳极的氧化膜作为电介质。
关于固态电解电容器，已知有一种包括电介质的氧化膜上的作为固态电解质的聚吡咯(polypyrrole)或其烷基取代材料的固态电解电容器(例如，参考日本专利申请审查特开No.4-56445(日本专利申请特开No.60-37114))，或者一种固态电解电容器及其制造方法，其中在电介质的氧化膜上形成聚苯胺(polyaniline)作为固态电解质
(例如，参考日本专利申请特开No.3-35516)。这些电容器采用一种导电性比这些电容器之前开发的电容器的导电性高至少两个数量级的导电聚合物作为固态电解质。因此，这些电容器具有小的等效串联电阻，和甚至当电容器具有相同电容时，其高频范围也可达到比这些电容器之前所开发的电容器的高频范围大至少两个数量级的优点。
然而，由于这种电容器具有双端结构以实现充电和放电的功能，所以各端之间的阻抗在超过10MHz的高频范围内显著增加，因此该电容器不适于数字电路的功率分配器电路。为了克服这个困难，开发了一种电容器阵列，其中将大量的小型层叠陶瓷电容器芯片彼此并联地设置。然而，它在超过10MHz的高频范围内难以有效地降低阻抗值。
另一方面，为了处理较高的频率，也讨论了滤波器结构。例如，已经提出了一种表面贴装型噪声滤波器，它包括在陶瓷介质片之间所插入的弯曲导体和接地导体(例如，参考日本专利申请特开No.6-53046)。图2是示出了包括插入在陶瓷介质片之间弯曲导体和接地导体的表面贴装型噪声滤波器的结构的剖视图。
如图2所示，传统的表面贴装型滤波器具有这样的结构，其中层叠了第一介质片110、第二介质片120、和第三介质片130。在第一和第二介质片110和120之间的边界上，布置了第一内导体111、弯曲导体115和第二内导体112，以传播信号。在第二和第三介质片120和130之间的边界上，形成接地导体125，以与弯曲导体115相对。
第一内导体111的一端连接到第一信号电极151，第二内导体112的一端连接到第二信号电极152，而弯曲导体115连接在第一和第二内导体111和112的另一端之间。利用这种结构，可获得一种在高频噪声吸收特性方面比通过将电感元件和电容元件相结合而构造的传统噪声滤波器更优越的噪声滤波器。
此外，在这种表面贴装型滤波器中，对经由电极之一例如第一信号电极115提供的电信号进行滤波，并且将滤波的电信号传送给另一个电极(第二信号电极152)。然而，在表面贴装型的滤波器中，由接地导体125、弯曲导体115以及其间层叠的介质片来构造以分布常数方式形成的电容，因此仅通过分布电容难以有效地降低超过10MHz的高频范围内的阻抗值。因此，将内导体的一部分形成弯曲导体，以通过将电容和串联电感相结合来提高信号衰减效果。
本发明要解决的问题如上所述，已经开发了例如将其上蒸发有金属薄膜的多层陶瓷材料进行层叠而构造的陶瓷电容器，以及具有如下结构的固态电解电容器，即其中采用诸如钽和铝的具有阀功能的多孔铸模体作为阳极、使用导电聚合物作为固态电解质，同时将阳极的氧化膜作为电介质，并且为了各种目的而采用所述电容器作为可应用于高频范围的电容器。然而，没有考虑到这样一种结构，其中根据电磁波传输的观点把这些电容器用作线型电容器，并且进而采用双端结构来仅实现充电和放电的功能，以便使阻抗在超过10MHz的高频范围内突然增大。
因此，在时钟频率超过数百兆赫的操作中，产生了这样一个问题，即只要采用具有这种功能的电容器，就不可能完全降低高频下的电源的内阻抗。
另外，尽管已经开发了表面贴装型滤波器来消除噪声，但是该滤波器不会最大程度地降低阻抗值。因此，存在着滤波器限制其作为电容器的使用的问题，尤其是难以在超过100MHz的高频范围内实现低阻抗。
在考虑到如上所述的情况下设计了本发明，并且本发明的目的在于提供一种主要应用于噪声滤波器和去耦元件的旁路滤波器并且适用于较高的速度和较高的频率的平行平板线型元件及电路板。
发明内容
为了实现本发明的目的，提供一种平行平板线型元件，包括第一金属构件，其包括第一平板部件和凸出部件，其中多个凸起被形成为在与第一平板部件的一个表面基本垂直的方向上竖立在该表面上，且其间具有间隔；第二金属构件，其包括第二平板部件和凸出部件，其中多个凸起被形成为在与第二平板部件的一个表面基本垂直的方向上竖立在该表面上，且其间具有间隔；以及介电膜，其形成在平行平板线型元件的凸起与间隔之间，该平行平板线型元件是通过将第一金属构件的凸起插入到第二金属构件的间隔中并且将第二金属构件的凸起插入到第一金属构件的间隔中而形成的；其中沿着介电膜在第一和第二金属构件之间形成传输线路，该传输线路被形成为对于范围从100kHz到10GHz、从传输线路的输入端提供的并被传送到其输出端的高频电磁波，该传输线路具有至多-20dB的透射率。
根据本发明，提供一种平行平板线型元件，包括第一金属构件，其包括第一平板部件和凸出部件，其中多个凸起被形成为在与第一平板部件的一个表面基本垂直的方向上竖立在该表面上，且其间具有间隔；第二金属构件，其包括第二平板部件和凸出部件，其中多个凸起被形成为在与第二平板部件的一个表面基本垂直的方向上竖立在该表面上，且其间具有间隔；介电膜，其形成在平行平板线型元件的凸起与间隔之间，该平行平板线型元件是通过将第一金属构件的凸起插入到第二金属构件的间隔中并且将第二金属构件的凸起插入到第一金属构件的间隔中而形成的；其中第一金属构件的凸出部件和第二金属构件的凸出部件具有平板的截面轮廓，并且沿着介电膜在第一和第二金属构件之间形成传输线路，该传输线路被形成为对于范围从100kHz到10GHz、从传输线路的输入端提供的并被传送到其输出端的高频电磁波，该传输线路具有至多-20dB的透射率。
根据本发明，提供一种平行平板线型元件，包括第一金属构件，其包括第一平板部件和凸出部件，其中多个凸起被形成为在与第一平板部件的一个表面基本垂直的方向上竖立在该表面上，且其间具有间隔；第二金属构件，其包括第二平板部件和凸出部件，其中将多个凸起被形成为在与第二平板部件的一个表面基本垂直的方向上竖立在该表面上，且其间具有间隔；介电膜，其形成在平行平板线型元件的凸起与间隔之间，该平行平板线型元件是通过将第一金属构件的凸起插入到第二金属构件的间隔中并且将第二金属构件的凸起插入到第一金属构件的间隔中而形成的；其中第一金属构件的凸出部件具有凸出和凹陷的板的截面轮廓并且包括竖立的平板部件和多个棱柱部件，该多个棱柱部件在与第一平板部件垂直的方向上布置在竖立的平板部件的表面上，且其间具有预定间隔，第二金属构件的凸出部件具有凸出和凹陷的板的截面轮廓并且包括竖立的平板部件和多个棱柱部件，该多个棱柱部件在与第二平板部件垂直的方向上布置在竖立的平板部件的表面上，且其间具有预定间隔，并且沿着介电膜在第一和第二金属构件之间形成传输线路，该传输线路被形成为对于范围从100kHz到10GHz、从该传输线路的输入端提供的且被传送到其输出端的高频电磁波，该传输线路具有至多-20dB的透射率。
根据本发明，提供一种平行平板线型元件，包括第一金属构件，其包括第一平板部件和凸出部件，其中多个凸起被形成为在与第一平板部件的一个表面基本垂直的方向上竖立在该表面上，且其间具有间隔；第二金属构件，其包括第二平板部件和凸出部件，其中多个凸起被形成为在与第二平板部件的一个表面基本垂直的方向上竖立在该表面上，且其间具有间隔；介电膜，其形成在平行平板线型元件的凸起与间隔之间，该平行平板线型元件是通过将第一金属构件的凸起插入到第二金属构件的间隔中并且将第二金属构件的凸起插入到第一金属构件的间隔中而形成的；其中第一金属构件的凸出部件具有凸出和凹陷的板的截面轮廓，其中在凸出部件的侧面上布置有锯齿形凸起，该锯齿形凸起具有平行于第一平板部件的锯齿截面轮廓的横截面，第二金属构件的凸出部件具有凸出和凹陷的板的截面轮廓，其中在凸出部件的侧面上布置有锯齿形凸起，该锯齿形凸起具有平行于第二平板部件的锯齿截面轮廓的横截面，以及沿着介电膜在第一和第二金属构件之间形成传输线路，该传输线路被形成为对于范围从100kHz到10GHz、从传输线路的输入端提供的并被传送到其输出端的高频电磁波，该传输线路具有至多-20dB的透射率。
根据本发明，平行平板线型元件的特征在于沿着第一金属构件和第二金属构件传输输入dc功率。
根据本发明，平行平板线型元件的特征在于第一金属构件或第二金属构件包括具有阀功能的金属，并且介电膜形成在该具有阀功能的金属的表面上。
根据本发明，平行平板线型元件的特征在于包括导电材料的导电材料层填充在介电膜与第一金属构件或第二金属构件之间的空间中。
根据本发明，平行平板线型元件的特征在于导电材料层包括导电聚合物。
根据本发明，平行平板线型元件的特征在于导电材料层是从包括聚吡咯、聚噻吩、聚苯胺及其衍生物的组中选择的任意一种。
根据本发明，平行平板线型元件的特征在于具有阀功能的金属是铝、钽或铌。
根据本发明，平行平板线型元件的特征在于包括布置在第一和第二平板部件中的每一个的侧面上以防止电磁波向外泄漏的侧表面屏蔽板。
根据本发明的电路板包括平行平板线型元件，该平行平板线型元件包括第一金属构件，其包括多个第一凸出部件，该多个第一凸出部件布置为基本彼此平行地竖立在第一平板部件上，且其间具有间隔部，第一平板部件的两个端部是第一端；第二金属构件，其包括多个第二凸出部件，该多个第二凸出部件布置为基本彼此平行地竖立在第二平板部件上，且间具有间隔部，第二平板部件的两个端部是第一端；以及介电膜，其形成在布置有凸出部件的那一侧的表面上；以及沿着介电膜形成的传输路径；基板；以及在该基板上形成的第一电源导线和第二电源导线，其中第一平板部件的两个端部和第二平板部件的两个端部分别插入，以连接到第一电源导线和第二电源导线，以及该传输线路被形成为对于范围从100kHz到10GHz、从传输线路的输入端提供的并被传送到其输出端的高频电磁波，该传输线路具有至多-20dB的透射率。
如上所述，根据本发明，构造平行平板线型元件，使得元件的传输线路形成为对于范围从100kHz到10GHz、从传输线路的输入端提供的且被传送到其输出端的高频电磁波，该传输线路具有至多-20dB的透射率。因此，能够将平行平板线型元件的特性阻抗设计得充分低，因此能够防止噪声源中产生的电磁波进入功率分配电路端。
而且，构造作为传输线路构造之一的平行平板线型元件，由此降低了线路特性阻抗的频率相关性；并且以凸起和凹陷的截面轮廓来构造该线路，由此对于功率集中于金属表面的高频，延长了一层线路。因此，由介电膜的薄膜和导电材料在宽频带中对具有阀功能的金属一侧提供的高频电磁波进行滤波，由此可实现适用于较高的速度和较高的频率的线型元件。
此外，当导电材料层包括导电聚合物时，能够容易地获得可应用于直到高频范围的平行平板线型元件。当导电聚合物是聚吡咯、聚苯胺、及其衍生物中的任何一种时，能够形成在环境稳定性方面更优越且直到100摄氏度或以上都稳定的导电材料层，因此能够容易地获得在稳定性和耐用性方面都优越且可应用于直至高频范围内的平行平板线型元件。
另外，当具有阀功能以构成第一或第二金属构件的金属是铝、钽或铌时，能够形成具有高介电常数的均匀且稳定的介电膜，由此能够容易地获得在容积效率方面优越的稳定的平行平板线型元件。
图1是说明将LSI电路中包括的开关元件产生的功率施加到功率分配导线上的影响的示意图。
图2是示出表面贴装型滤波器的常规构造的剖视图。
图3是说明根据本发明的平行平板线型元件的构造与操作的示意图。
图4是计算线路上的反射系数Γ和传输系数T的等效电路图。
图5是示出线路的传输特性S21和特性阻抗Zy之间关系的示意图。
图6是示出网络分析器的构造的示意图。
图7是说明电磁波和传输线路上的电流之间的相互作用的示意图。
图8是根据本发明的第一实施例中的平行平板线型元件的剖视图。
图9是组装之前的根据本发明的第一实施例中的平行平板线型元件的透视图。
图10是根据本发明的第一实施例中的平行平板线型元件的透视图。
图11是根据本发明的第一实施例中的平行平板线型元件的局部剖视图，其中(a)是图10的横截面X-X′的剖视图(在线方向上)，而(b)是图10的横截面Y-Y′的剖视图。
图12是示出组装之前的根据本发明的第二实施例中的平行平板线型元件的结构的透视图。
图13是根据本发明的第二实施例中的平行平板线型元件的局部剖视图，其中(a)是图12的横截面X-X′的剖视图(在线方向上)而(b)是图12的横截面Y-Y′的剖视图。
图14是示出组装之前的根据本发明的第三实施例中的平行平板线型元件的结构的透视图。
图15是根据本发明的第三实施例中的平行平板线型元件的局部剖视图，其中(a)是图14的横截面X-X′的剖视图(在线方向上)而(b)是图14的横截面Y-Y′的剖视图。
图16是说明一种测量铝片的静电电容的方法的示意图。
图17是透视图，其中通过在印刷电路板上贴装根据本发明的平行平板线型元件来构成电路板。
在各示意图中，参考标记1、4和7表示第一金属构件。参考标记2、5和8表示第二金属构件。参考标记11、21、41、51、71和81表示平行平板部件。参考标记11a、11b、41a、41b、71a和71b表示阴极引线端。参考标记12、22、42、52、72和82表示凸出部件。参考标记13、23、43、53、73和83表示间隔部。参考标记14、44和74表示侧面屏蔽板。参考标记21a、21b、51a、51b、81a和81b表示阳极引线端。参考标记31表示介电膜。参考标记42a和52a表示竖立部件。参考标记42b和52b表示棱柱部件。参考标记72a和82b表示锯齿形凸起。参考标记110表示第一介质片。参考标记111表示第一内导体。参考标记112表示第二内导体。参考标记115表示弯曲导体。参考标记120表示第二介质片。参考标记125表示接地导体。参考标记130表示第三介质片。参考标记151表示第一信号电极。参考标记152表示第二信号电极。
具体实施例方式
首先，通过参考图3给出关于本发明的概念的描述。如图3所示，本发明的特征在于，在基本彼此平行设置的第一金属构件1和第二金属构件2之间形成具有在这些金属构件之间弯曲的截面轮廓的传输线路。这些第一和第二金属构件1和2包括平行平板部件(11，21)和每个板部件的一个表面上的凸出部件(12，22)，每个凸出部件包括在基本垂直于该表面的方向上竖立的多个凸起，在多个凸起之间具有间隔部(13，23)。另外，在第一和第二金属构件1和2的任何一个的凸出部件和间隔部的表面上形成介电膜。第一金属构件1的凸出部件12插入到第二金属构件的间隔部23中，而第二金属构件2的凸出部件22插入到第一金属构件的间隔部13中，从而形成平行平板线型元件。
如上形成的本发明的平行平板线型元件的特征在于在第一和第二金属构件1和2之间形成了沿着介电膜31的传输线路，以用于范围从100kHz到10GHz且从该传输线路的输入端提供的并被传送到其输出端的高频电磁波。该传输线路具有至多-20dB的透射率，比较好地，该透射率的范围是从-40dB到-60dB。
该平行平板线型元件的阻抗可由具有固定特性阻抗Z0的电路来评估，如图4所示。平行平板线型元件的特性由图4所示的从端口1到端口2的传输特性来表示。用于评估该电路的反射系数Γ和传输系数T是散射矩阵[S]的元素S11和元素S21，并且由下列表达式来表示反射系数Γ和传输系数T。
=12Z^y+1-12Z^y2Z^y-1---(1)]]>其中，Z^y=ZyZ0]]>Γ=S11=-12Z^y+1=-12(Zy/Z0)+1---(2)]]>T=S21=2Z^y2Z^y+1=2(Zy/Z0)2(Zy/Z0)+1---(3)]]>其中，Z0表示平行平板线型元件的输入/输出线路的特性阻抗而Zy表示其阻抗。因此，如果Z0＞＞Zy，则Γ≈-1且T≈0，因而该元件可在传输线路的入口附近反射输入高频电磁波。
本发明的特征在于为从传输线路的输入端提供的并被传送到其输出端的、范围从100kHz到10GHz的高频电磁波形成一传输线路，该传输线路的透射率至多为-20dB或者比较好地是透射率的范围从-40dB到-60dB。因此，如由图5的示意图所示，能够为该平行平板线型元件设计低特性阻抗，其中图5示出了线路元件的特性阻抗和S21之间的关系。
顺便提及，S21特性是由图6所示的网络分析器的S参数测量装置来测量的。测量系统的特性阻抗是50Ω。同轴电缆(50Ω)连接到网络分析器的信号输入端和信号输出端，并且图6所示的测量装置在同轴电缆的中间点处插入在各端之间。为了测量，平行平板线型元件贴装在测量装置的内部。作为经由图6所示网络分析器的NA端口1而施加的信号a1与传输到图6所示网络分析器的NA端口2的信号b2之间的比值(b2/a1)，获得了传输系数S21。
现在给出关于平行平板线型元件中的高频电磁波和ac功率的特性的描述。
如上所述，在传输线路的入口附近反射由本实施例所处理的范围从100kHz到10GHz的高频电磁波。然而，除了目的频率之外的频率的电磁波(例如，频率等于或小于100kHz的电磁波)在该传输线路内部传播，从而被传送到图1所示功率分配线路。然而，传送到功率分配线路侧的电磁波的频率是相当低的，因此不会成为功率分配线路的噪声源。
另外，经由电源电路而提供的ac电流(ac功率)流经图7所示第一和第二金属构件1和2。在这种情况下，例如，当正电荷流过第二金属构件2并且负电荷流过第一金属构件1时，电场出现在从第二金属构件2到第一金属构件1的方向上，如图7所示。同样，磁场出现在图7的从后向前的方向上。由于该电磁场的原因，电磁波在传输线路内部传播。
接着参考附图，给出对根据本发明的平行平板线型元件的实施例的描述。
图8是根据本发明的第一实施例中的平行平板线型元件的剖视图，图9是示出组装之前本发明的第一实施例中的平行平板线型元件的结构的透视图，图10是本发明的第一实施例中的平行平板线型元件的透视图，以及图11是本发明的第一实施例中的平行平板线型元件的局部剖视图，其中(a)是图10的横截面X-X′的剖视图(在线方向上)而(b)是图10的横截面Y-Y′的剖视图。
例如，本发明的平行平板线型元件的第一实施例包括第一金属构件1、第二金属构件2以及导电材料层3，如图8的剖视图所示。
第一金属构件1包括平行平板部件11和平行平板形的多个凸出部件12，所述多个凸出部件相对于部件11垂直地竖立，且其间具有相等间隔。第二金属构件2包括具有阀功能的金属并且包括平行平板部件21和平行平板形的多个凸出部件22，所述多个凸出部件相对于部件11垂直地竖立，且其间具有相等间隔，介电膜31布置在其上设置有凸出部件22的一侧的表面上。第一和第二金属构件1和2呈这样的截面轮廓以致于各构件的凸出部件12和22与相关构件的间隔部23和13相啮合，其间有预定间隔，并且该间隔用导电材料层3填充。与凸出部件12和22交的方向上的第一和第二金属构件1和2的平行平板部件11和12的两个端部上，构造了阴极引线端11a和11b以及阳极引线端21a和21b。除了在其上构造电极引线端的侧面之外的两个侧面的表面上覆盖有设置在金属构件1上的侧表面屏蔽板14。在这一点上，多个凸出部件12和22仅需要基本正交于平行平板部件11和21，并且没有必要使凸出之间的间隔彼此完全相等。
如上构造的本实施例的特征在于，形成传输线路，使得对于范围从100kHz到10GHz、从传输线路的输入端提供的且被传送到其输出端的高频电磁波，该传输线路具有至多-20dB的透射率，比较好地是透射率的范围从-40dB到-60dB。
用于评估平行平板线型元件的特性的反射系数Γ和传输系数T是散射矩阵[S]的元素S11和S21，并且反射系数Γ和传输系数T由如上所述的表达式(1)表示。
因此，如果Z0＞＞Zy，则Γ≈-1且T≈0，因而元件可以在传输线路入口附近反射输入的高频电磁波。在本发明中，构造传输线路，使得对于范围从100kHz到10GHz、从传输线路的输入端提供的且被传送到其输出端的高频电磁波，其透射率至多为-20dB，或者比较好地是，其透射率范围从-40dB到-60dB。因此，能够为图5所示的平行平板线型元件设计低特性阻抗。
此外，为了构造传输线路，使得对于高频电磁波，其透射率至多为-20dB或者比较好地是其透射率范围从-40dB到-60dB，本实施例具有如下构造。在具有阀功能且作为电容器的电极的金属(第二金属构件)和导电聚合物之间插入的介电膜形成为具有很小的厚度，因此减小了电极板之间的距离并且增加了电容器的电容量。此外，将具有阀功能的金属用作用于形成具有大电极板横截面面积的电极板(第二金属构件2)的金属，因此减少了自感元件。
在损耗可忽略的传输线路中，利用单位长度的电感和单位长度的静电电容，由下列表达式来确定特性阻抗Zs。
Zs=L/C---(4)]]>
因此，为了降低特性阻抗，仅需要最小化单位长度电感以增加单位长度静电电容。
所以，在本发明的平行平板线型元件中，通过最小化单位长度电感和通过增加单位长度静电电容，能够降低线路的特性阻抗，从而对从开关元件等中产生的高频电磁波进行滤波。
只要该材料是电气导电的，就不特别地限制导电材料层3的材料，并且可采用各种金属，使用二氧化锰、氧化铟等等的半导体，以及诸如四氰基奎诺二甲烷(tetracyanoquinodimethane)和四硫富瓦烯(tetrathiafulvalene)的电荷转移复合物等有机导体。特别地，比较好地是使用诸如聚吡咯、聚噻吩、聚亚乙基二氧噻吩(polyethylenedioxithiophene)、聚苯胺、聚亚苯基(polyphenylene)、聚呋喃(polyfuran)、聚噻唑基(polythiazyl)、聚亚苯基亚乙烯基(polyphenylenevinylene)、聚亚乙酰基(polyacethylene)以及聚甘菊环(polyazulene)等导电聚合物。在这些材料中，从稳定性的观点考虑，比较好地是使用聚吡咯、聚噻吩、聚苯胺及其衍生物。在本发明中，聚吡咯、聚噻吩、聚苯胺及其衍生物包括例如通过向这些化合物中添加不同的取代基而获得的材料以及通过将这些化合物与其他聚合物进行共聚合而获得的材料。在本发明中，一般通过将聚合物与包括供电子化合物或受电子化合物的掺杂剂相结合来利用导电聚合物。在本发明中，不特别限制掺杂剂，并且可使用任何现在已知的导电聚合物的掺杂剂。这种掺杂剂包括例如，碘、氯、高氯酸阴离子(perchloricacid anion)等卤素化合物，用作诸如芳香砜(aromatic sulfone)化合物的路易斯酸(Lewis acid)的化合物，和/或用作诸如锂和四乙铵阳离子(tetraethylammonium cation)等的路易斯碱(Lewis base)的化合物。
通过以下方式来构造本发明的平行平板线型元件，即对第二金属构件2采用具有阀功能的金属、在具有阀功能的金属表面上均匀地形成介电膜31、以及在第一金属构件1和介电膜31之间的间隔中填充导电材料层3。在这种情况下，较好地是导电材料层3紧密地固定在介电膜31上并且具有高透射率。如果第二金属构件2的表面是平滑的，那么第二金属构件2可以是具有低渗透特性的材料。然而，当使用具有如下表面且具有阀功能的金属时，比较好地是导电材料层3包括可紧密地固定在介电膜31上且具有高导电性的导电聚合物，其中通过蚀刻等形成细小凸起和细小凹陷以具有粗糙表面来扩大金属的表面面积。由于这种构造，能够容易地获得可应用于直到高频范围的平行平板线型元件。
此外，通过使用聚吡咯、聚噻吩、聚苯胺及其衍生物中的任何一个来构造导电聚合物，能够形成具有环境稳定性并且直到100℃或以上仍稳定的导电材料层，因此能够容易地获得在稳定性和耐用性方面优越并且能够用于直至高频范围的平行平板线型元件。
本发明不特别地限制生成这些导电聚合物的方法。可以使用这样的方法，即当导电聚合物溶液渗透具有阀功能的第二金属构件2的凸出部件22的表面之后，蒸发其溶剂；或者使用这样的方法，即其中引入用于形成导电聚合物和聚合催化剂的单体(monomer)和低聚物(oligomer)，以在基本具有平坦表面的形状的凸出部件22的表面上直接聚合导电聚合物；或者采用这样的方法，即形成导电聚合物的中间产物层以在其后将该产物转化成导电聚合物。
在本发明中，在第二金属构件2的板部件21上彼此远离的位置处设置的两个或更多阳极引线端21a和21b被设置成将dc功率(电信号)馈送给第二金属构件2，其中第二金属部件2的表面覆盖有介电膜31并且第二金属部件2具有阀功能。因此，要求端21a和21b彼此分开一定的距离。在本发明中，也能使第二金属构件2的板部件21在例如两侧面上凸出，以作为图8所示的电极引线端，或者通过焊接或压接法(crimping)来将构件连接到电极引线端。
本发明不限制具有阀功能的板部件21以及具有多个凸出部件22的第二金属构件2的材料种类，也就是说，如下金属是可用的，即对于所述金属，能够形成诸如钽、铝、铌、钛、锆、硅和镁等表面膜，并且该金属是以卷起的箔、烧结细粉等形式来使用的。通过使用铝、钽或铌来生成具有阀功能的金属，能够形成具有高介电常数的均匀且稳定的介电膜31，由此可容易地获得具有容积效率(volume efficiency)的稳定的平行平板线型元件。
另外，形成介电膜31的方法不特别地限于使用电解液来电解生成或使用适当的氧化剂来氧化。作为替代，空气氧化的材料可以用作膜。然而，通常使用的是电解生成。而且，第二金属构件2的凸出部件22的截面轮廓不特别地限制，只要凸出是凹陷和凸起的形式，也就是说，凸出部件22可以是平的、卷曲的或部分弯曲的。此外，在本发明中，可采用具有阀功能和扩大的金属表面面积的金属构件作为第二金属构件2。具有扩大的表面面积的第二金属构件2包括通过将烧结细粉加工成凸起和凹陷的形式而获得的构件，通过对压制的箔(pressed foil)进行电解浸蚀而获得的蚀刻箔或在电解溶液中激光加工的箔等等。具有扩大的金属表面面积的第二金属构件2是通过蚀刻等在第二金属构件的表面上形成像海绵那样的孔而获得的金属。
另外，在本发明中，可以使作为导电材料的固态电解质与第一金属构件直接彼此接触，或者可以使用导电碳胶或银膏使它们彼此连接。
本发明的线型元件可直接连接在电子电路板上以便使用，或者可以从中引出引线电极，并且使用树脂、金属壳等密封该元件。
接着参考附图，给出对根据本发明的平行平板线型元件的第二实施例的描述。图12是示出组装之前的根据本发明的第二实施例中的平行平板线型元件的结构的透视图。图13是根据本发明的第二实施例中的平行平板线型元件的局部剖视图，其中(a)是图12的横截面X-X′的剖视图(在线方向上)而(b)是图12的横截面Y-Y′的剖视图。
同样在本发明的第二实施例中，平行平板线型元件包括例如第一金属构件4、第二金属构件5、以及导电材料层6，如图12所示。
第一金属构件4包括相对于板部件41垂直竖立地设置的且其间具有相等间隔的多个凸出部件42，并且凸出部件42包括竖立部件42a和多个棱柱部件42b，其中棱柱部件42b设置在竖立部件42a表面上、其间具有相等间隔、且相对于板部件41垂直。第二金属构件5包括具有阀功能的金属并且包括相对于板部件51垂直竖立地设置的且其间具有相等间隔的多个凸出部件52，并且凸出部件52包括竖立部件52a和多个棱柱部件52b，其中棱柱部件52b设置在竖立部件52a的表面上、其间具有相等的间隔且相对于板部件51垂直，以及介电膜61布置在其上设置有凸出部件52的那一侧的表面上。
第一和第二金属构件4和5具有这样的截面轮廓，即使得各构件的凸出部件42和52与相关构件的间隔部53和43相啮合，其间有预定间隔，并且该间隔被导电材料层6填充。与凸出部件42和52正交的方向上的第一和第二金属构件4和5的平行平板部件41和51的两个端部上，布置有阴极引线端41a和41b以及阳极引线端51a和51b。除了在其上布置有电极引线端的侧面之外的两个侧面的表面被设置在金属构件4上的侧表面屏蔽板44覆盖。
在第二实施例的平行平板线型元件中，仅凸出部件42和52的截面轮廓不同于第一实施例的凸出部件12和22的截面轮廓，因此省略对该元件的详细说明。
接着参考附图，给出对根据本发明的平行平板线型元件的第三实施例的描述。图14是示出组装之前的根据本发明的第三实施例中的平行平板线型元件的结构的透视图，而图15是根据本发明的第三实施例中的平行平板线型元件的局部剖视图，其中(a)是图14的横截面X-X′的剖视图(在线方向上)而(b)是图14的横截面Y-Y′的剖视图。
同样在本发明的第三实施例中，平行平板线型元件包括例如第一金属构件7、第二金属构件8、以及导电材料层9，如图14所示。
第一金属构件7包括呈凸起和凹陷形状、相对于板部件71垂直竖立设置的、其间具有相等间隔的多个凸出部件72，以及在沿着凸出部件72的纵向的侧表面上，布置有锯齿形凸起72b以具有平行于板部件71的锯齿形横截面。第二金属构件8包括具有阀功能的金属并且包括凸起和凹陷形状、相对于板部件81垂直竖立设置的、且其间具有相等间隔的多个凸出部件82，以及在沿着凸出部件82的纵向的侧表面上，布置有锯齿形凸起82b以具有平行于板部件81的锯齿形横截面，以及介电膜91布置在设置有凸出部件82的那一侧的表面上。
第一和第二金属构件7和8具有这样的截面轮廓，其使得各构件的凸出部件72和82与相关构件的间隔部83和73相啮合，其间具有预定间隔，并且该间隔被导电材料层9填充。与凸出部件72和82正交的方向上的第一和第二金属构件7和8的平行平板部件71和81的两个端部上，布置了阴极引线端71a和71b以及阳极引线端81a和81b，除了其上布置了电极引线端的侧面之外的两个侧面的表面被设置在第一金属构件7上的侧表面屏蔽板74覆盖。
在第三实施例的平行平板线型元件中，仅凸出部件72和82的截面轮廓不同于第一实施例的凸出部件12和22的截面轮廓，因此省略对该元件的详细说明。
接下来，详细给出对如上所述第一到第三实施例的生产过程的描述。
(实施例1-1)首先，给出对形成第一和第二金属构件1和2的过程的描述，在金属构件1和2中将多个凸起布置成在板部件(11、21)的一侧表面上与该表面基本正交的方向上竖立。为了这个目的，能够使用如下所述的三种方法。第一种方法是使用金属模具冲压平行平板以形成凸起和凹陷的方法。第二种方法是将正交的板作为部件连接到平行平板上的方法。也就是说，在平行平板上形成缝隙，垂直板与该缝隙啮合以使用银膏等来固定于其上。或者，通过焊接将平行平板固定在垂直板上。第三种方法是通过蚀刻形成凸起和凹陷的方法。在这个方法中，用绝缘体覆盖金属(例如，铝片)并且涂覆抗蚀剂以通过使用掩模来进行构图。在这个方法中，然后在氟化氢中蚀刻氧化铝，并且使用氧化铝作为掩模在热磷酸中蚀刻铝，从而从整个表面上除去涂覆的氧化铝。
接下来，在第一实施方式的第一实施例中，对于其上形成了凸出部件22的铝片，在5wt.％硼酸铵溶于水的硼酸铵(ammonium borate)水溶液中在10V下进行阳极氧化，冲洗并烘干该片以得到具有氧化介电膜31的铝片来作为第二金属构件2，其中该氧化介电膜31包括氧化金属膜。把铝片的每个都具有为5mm长度的两个端部浸在包含六氟丙烯(hexafluoropropylene)的氟基树脂(fluorine-based resin)溶液中，并且烘干该片且对两端进行掩模。将该片浸在0.1N的硫酸水溶液中，测量到该片的静电电容为约380μF。在将该片浸在硫酸水溶液中的状态下进行静电电容的测量，图16所示。由于硫酸水溶液具有高电导性并由于硫酸水溶液渗入到介电膜之间的间隔中，所以能够正确地测量出与介电膜面积成正比的静电电容。在这种情况下，虽然应当考虑到硫酸水溶液要花费长的响应时间，但是测量频率低到约120Hz，因此响应时间不会引起任何问题。另外，水溶液不局限于硫酸水溶液，而可以是具有电导性的任何水溶液。
此后，在玻璃容器中制备包含密度为10wt.％的对甲苯磺酸(paratoluensulfonic)和密度为5wt.％的苯胺(aniline)的水溶液。把其上已经形成有介电膜31的铝片浸在该水溶液中，然后将铝片从其之中取出。将铝片在室温下在空气中干燥30分钟，以便然后将其浸在包含密度为10wt.％的过氧化二硫酸铵(ammonium peroxodisulfate)和密度为10wt.％的对甲苯磺酸的水溶液中。从该溶液中取出铝片，以将其保持在空气中20分钟以便苯胺的聚合。然后在水和甲醇中冲洗铝片并且将其在80℃下烘干。重复地进行四次这样的操作以获得第二金属构件2，即其中用具有对甲苯磺酸作为掺杂剂的包含聚苯胺的导电聚合物涂覆介电膜31的表面。
生成导电碳胶和银膏来覆盖其上要形成导电聚合物(聚苯胺)的那部分铝片以便最终产生包含导电聚合物、导电碳胶和银膏的导电材料层3。在层3上，然后连接包含铜板的第一金属构件1以覆盖层3，其中铜板具有凸出部件12。金属板1的两端形成为阴极引线端11a和11b。此后，将包括铝片的第二金属构件2的两个端部浸在四氢呋喃(tetrahydrofuran)中以溶解六氟丙烯作为掩模树脂，此后通过使用超声波焊接机，将两个阳极引线端21a和21b连接在构件2的两端上。
因而，使用第二金属构件2作为包含铝片的阳极并且利用第一金属构件1作为包含铜板的阴极来测量如此制作的平行平板线型元件的电容，从而在约120Hz的测量频率下获得约380μF电容，这表示介电膜31的表面充分地覆盖了聚苯胺。
通过将布置在平行平板线型元件的两端上的两组电极引线端11a、11b、21a和21b连接到网络分析器，来测量功率传输特性S21，结果在范围从100kHz到100MHz的区域中达到-70dB或更少，甚至对于一千兆赫(gigaherz)达到-40dB或更少。这表示作为高速数字电路的电源去耦元件，该元件具有显著优于传统电容器的特性。
(实施例1-2)在第一实施方式的第二实施例中，在玻璃容器中制备包含密度为10wt.％的十二烷基苯磺酸铁(II)盐(iron(II)dodecylbenzenesulfonate)的甲醇溶液，并且将包括在其上形成的介电膜31的实施例1-1的铝片浸在该溶液中，然后从其之中取出铝片。在室温下将铝片在空气中干燥30分钟，然后将其浸在包含密度为50wt.％的吡咯(pyrrole)的水溶液中。从该溶液中取出铝片以将其保持在空气中30分钟，以便吡咯的聚合。然后在水和甲醇中冲洗铝片并且将其在80℃下烘干。重复地进行四次这样的操作以获得铝片2，即其中用具有十二烷基苯磺酸盐作为掺杂剂的聚吡咯的导电聚合物涂覆介电膜31的表面。
按照与实施例1-1相似的方法来生成导电材料层3，以覆盖其上形成有聚吡咯的那部分铝片，连接包括铜板且具有凸出部件12的第一金属构件1，并且将其平行平板部件11的两端形成为阴极引线端11a和11b。此后，按照与实施例1-1相似的方法来溶解掩模树脂，以连接两组阳极引线端21a和21b。
因此，使用包括铝片的第二金属构件2作为阳极并且使用包括铜板的第一金属构件1作为阴极来测量如此制作的平行平板线型元件的电容，从而在120Hz的测量频率下获得约380μF电容。这表示介电膜31的表面充分地被聚吡咯的导电聚合物覆盖。
通过将布置在平行平板线型元件的两端的两组电极引线端11a、11b、21a和21b连接到网络分析器，来测量功率传输特性S21，结果在范围从100kHz到100MHz的区域中达到-70dB或更少，甚至对于一千兆赫达到-40dB或更少。这表示作为高速数字电路的电源去耦元件，该元件具有显著优于传统电容器的特性。
(实施例1-3)在第一实施方式的第三实施例中，在玻璃容器中制备密度为5wt.％的聚己基噻吩(polyhexylthiophene)溶液并且将该溶液滴在实施例1-1的铝片上的未掩模的部分上，然后在80℃下烘干。此后，将整体浸在盐酸水溶液中以获得铝片，其中介电膜31的表面被涂覆有包括具有盐酸离子(hydrochloric ions)作为掺杂剂的聚己基噻吩的介电膜31作为导电聚合物。
按照与实施例1-1相似的方法生成导电材料层3，以覆盖在其上形成有聚己基噻吩的那部分铝片，连接包括铜板的第一金属构件1，并且将其平行平板部件11的两端形成为阴极引线端11a和11b。此后，按照与实施例1-1相似的方法来溶解掩模树脂，以连接两组阳极引线端21a和21b。
因此，使用包括铝片的第二金属构件2作为阳极并且使用包括铜板的第一金属构件1作为阴极来测量如此制作的平行平板线型元件的电容，从而在120Hz的测量频率下获得约380μF电容。这表示介电膜31的表面充分地被聚己基噻吩覆盖。
通过将布置在平行平板线型元件的两端上的两组电极引线端11a、11b、21a和21b连接到网络分析器上，来测量功率传输特性S21，结果在范围从100kHz到100MHz的区域中达到-60dB或更少，甚至在一千兆赫达到-40dB或更少。这表示作为高速数字电路的电源去耦元件，该元件具有显著优于传统电容器的特性。
(实施例1-4)在第一实施方式的第四实施例中，在玻璃容器中生成包含密度为10wt.％的十二烷基苯磺酸铁(II)盐的乙醇溶液，并且将包括在其上形成的介电膜31的实施例1-1的铝片浸在该溶液中，然后从其中取出该铝片。在室温下将铝片在空气中干燥30分钟，然后将其浸在包含密度为50wt.％的亚乙基二氧噻吩的水溶液中。从该溶液中取出铝片以将其保持在空气中30分钟以便亚乙基二氧噻吩的聚合。然后在水和甲醇中冲洗铝片并且将其在80℃下烘干。重复地进行四次这样的操作以获得铝片2，即其中用具有十二烷基苯磺酸盐作为掺杂剂的聚亚乙基二氧噻吩的导电聚合物31涂覆介电膜31的表面。
按照与实施例1-1相似的方法生成导电材料层3，以覆盖在其上形成有聚亚乙基二氧噻吩的那部分铝片，连接包括铜板的第一金属构件1，并且将其平行平板部件11的两端形成为阴极引线端11a和11b。此后，按照与实施例1-1相似的方法溶解掩模树脂，来连接两组阳极引线端21a和21b。
因此，使用包括铝片的第二金属构件2作为阳极并且使用包括铜板的第一金属构件1作为阴极来测量如此制作的平行平板线型元件的电容，从而在120Hz的测量频率下获得约380μF电容。这表示介电膜31的表面充分地被聚亚乙基二氧噻吩覆盖。
通过将布置在平行平板线型元件两端的两组电极引线端11a、11b、21a和21b连接到网络分析器上，来测量功率传输特性S21，结果在范围为1MHz到100MHz的区域中达到-60dB或更少，甚至在一千兆赫达到-40dB或更少。这表示作为高速数字电路的电源去耦元件，该元件具有显著优于传统电容器的特性。
(实施例1-5)在第一实施方式的第五实施例中，在玻璃容器中充满包含密度为30wt.％的十二烷基苯磺酸铁(II)盐的甲醇溶液，将该甲醇溶液冷却到-50℃。接下来，将吡咯滴入到该溶液中，密度为6wt.％，并且通过搅拌使吡咯混合，同时使溶液保持在-50℃。将该溶液滴到在其上形成有实施例1-1的介电膜31的铝片的未掩模部分上，并将所述铝片部分保持在室温下60分钟。然后在水和甲醇中冲洗该铝片，并且将其在80℃下烘干以获得铝片，其中用具有十二烷基苯磺酸盐作为掺杂剂的聚吡咯的导电聚合物31来涂覆介电膜31的表面。
按照与实施例1-1相似的方法生成导电材料层3，以覆盖在其上形成有聚吡咯的那部分铝片，连接包括铜板的第一金属构件1，并且将其平板部件11的两端形成为阴极引线端11a和11b。此后，按照与实施例1-1相似的方法来溶解掩模树脂之后，连接两组阳极引线端21a和21b。
因此，使用包括铝片的第二金属构件2作为阳极并且使用包括铜板的第一金属构件1作为阴极来测量如此制作的平行平板线型元件的电容，从而在120Hz的测量频率下获得约375μF电容。这表示介电膜31的表面充分地被聚吡咯覆盖。
通过将布置在平行平板线型元件两端的两组电极引线端11a、11b、21a和21b连接到网络分析器上，来测量功率传输特性S21，结果在范围为1MHz到100MHz的区域中达到-60dB或更少。这表示作为高速数字电路的电源去耦元件，该元件具有显著优于传统电容器的特性。
(实施例1-6)在第一实施方式的第六实施例中，将具有平均粒子直径为0.5μm的钽粉填充在具有凸起和凹陷的截面轮廓的空间中，并且将钽板附在其平面上以进行模压成型。这样，将成型的铸体在真空中加热到2000°以获得包括烧结钽粉的铸体的第二金属构件2。在0.05wt.％的磷酸水溶液中，对第二金属构件2在10V成形电压下进行阳极氧化。通过冲洗和烘干构件2，可获得包括介电膜31的钽铸体，其中介电膜31包括氧化金属膜。将铸体的钽线部分浸在包括六氟丙烯的氟基树脂溶液中，并且烘干该部分然后将其掩模。将获得的铸体浸在0.1N硫酸水溶液中，并测量其静电电容，在120Hz的测量频率下获得约300μF电容。
接下来，在玻璃容器中生成包含密度为10wt.％的十二烷基苯磺酸铁(II)盐的甲醇溶液，并且将包括介电膜31的钽细粉铸体浸在该溶液中，以及然后将其从中取出。在室温下将铸体在空气中干燥30分钟，然后将其浸在包括密度为50wt.％的吡咯水溶液中。取出铸体并且将其保持在空气中30分钟以便吡咯的聚合。此后，在水和甲醇中冲洗铸体并且将其在80℃下烘干。重复进行四次这样的操作以获得钽细粉铸体，其中用十二烷基苯磺酸(dodecylbenzenesulfonic acid)作为掺杂剂的聚吡咯的导电聚合物来涂覆介电膜31的表面。
按照与实施例1-1相似的方法生成导电材料层3，以覆盖在其上形成有聚吡咯的那部分钽细粉铸体，连接包括铜金属板的第一金属构件1，并且将其平板部件11的两端形成为阴极引线端11a和11b。此后，按照与实施例1-1相似的方法溶解掩模树脂之后，连接两组阳极引线端21a和21b。
使用包括钽细粉金属的第二金属构件2作为阳极并且使用包括铜金属板的第一金属构件1作为阴极来测量如此制作的平行平板线型元件的电容，从而在120Hz的测量频率下达到约280μF电容。这表示介电膜31的表面充分地被聚吡咯覆盖。
通过将布置在平行平板线型元件两端的两组电极引线端11a、11b、21a和21b连接到网络分析器上，来测量功率传输特性S21，结果在范围从100kHz到100MHz的区域中达到约-60dB或更少，甚至在一千兆赫达到-40dB或更少。这表示作为高速数字电路的电源去耦元件，该元件具有显著优于传统电容器的特性。
(实施例2-1)
在第二实施方式的第一实施例中，形成第二金属构件5，使得凸出部件52的截面轮廓包括杆的阵列，每个杆都具有十字形横截面。对于两端形成为阳极引线端51a和51b的铝片，在5wt.％的硼酸铵(ammonium borate)水溶液中在10V下进行阳极氧化，并且冲洗和烘干该铝片以获得包括铝片的第二金属构件5，该铝片具有包括氧化金属膜的氧化介电膜61。将铝片的每个都具有5mm长度的两个端部浸在包含六氟丙烯的氟基树脂溶液中，并且烘干该片以及将两端掩模。
接着，在玻璃容器中制备包含密度为10wt.％的对甲苯磺酸和密度为5wt.％的苯胺(aniline)的水溶液。将包括在其上形成有介电膜31的铝片的第二金属构件5浸在该水溶液中，然后从其中取出该第二金属构件5。将铝片在室温下在空气中干燥30分钟，然后将其浸在包含密度为10wt.％的过氧化二硫酸铵和密度为10wt.％的对甲苯磺酸的水溶液中。从该溶液中取出铝片以将其保持在空气中20分钟以便苯胺的聚合。然后在水和甲醇中冲洗铝片并且将其在80℃下烘干。重复地进行四次该操作以获得包括铝片的第二金属构件2，其中电介质的表面涂覆有对甲苯磺酸作为掺杂剂的聚苯胺的导电聚合物。
生成包括导电碳胶和银膏的导电材料层6，以覆盖包括其上形成有聚苯胺的铝片的那部分第二金属构件5，然后连接包括厚度约100μm的铜金属板的第一金属构件4，以覆盖包括其上形成有聚苯胺的铝片的第二金属构件5，并且在其两端布置螺丝孔以形成阴极引线端41a和41b。此后，将包括铝片2的第二金属构件5的两端部浸在四氢呋喃中以溶解六氟丙烯的掩模树脂。
使用包括铝片2的第二金属构件5作为包括铝片的阳极并且使用包括铜金属板的第一金属构件4作为阴极来测量如此制作的平行平板线型元件的电容，从而在120Hz的测量频率下获得约310μF电容。
通过将布置在平行平板线型元件的两端的两组电极引线端41a、41b、51a和51b连接到网络分析器上，来测量功率传输特性S21，结果在范围从100kHz到1GHz的区域中达到-40dB或更少。这表示作为高速数字电路的电源去耦元件，该元件具有显著优于传统电容器的特性。
顺便提及，如上所述的作为第一实施方式的制作过程的实施例1-2到1-6也类似地可应用于第二实施方式。
(实施例3-1)在第三实施方式的第一实施例中，形成第三金属构件8，使得凸出部件82的截面轮廓具有锯齿形杆的阵列的截面轮廓。对于其两端形成为阳极引线端81a和81b的铝片，在5wt.％的硼酸铵水溶液中在10V下进行阳极氧化，并且冲洗和烘干该铝片以获得包括铝片的第二金属构件8，该铝片具有包括氧化金属膜的氧化介电膜91。将第二金属构件8的平板部件81的两个端部都浸在包含六氟丙烯的氟基树脂溶液中达5mm，并且烘干该片以及将两端掩模。
接下来，在玻璃容器中制备包含密度为10wt.％的对甲苯磺酸和密度为5wt.％的苯胺的水溶液。将其上已经形成了介电膜91的铝片浸在该水溶液中，然后从其中取出该铝片。将铝片在室温下在空气中干燥30分钟，以便然后将其浸在包含密度为10wt.％的过氧化二硫酸铵和密度为10wt.％的对甲苯磺酸的水溶液中。从该溶液中取出铝片以将其保持在空气中20分钟以便苯胺的聚合。然后在水和甲醇中冲洗铝片并且将其在80℃下烘干。重复地进行四次该操作以获得包括铝片的第二金属构件8，其中电介质的表面被对甲苯磺酸作为掺杂剂的聚苯胺的导电聚合物涂覆。
生成包括导电碳胶和银膏的导电材料层9以覆盖包括其上要形成聚苯胺的铝片的那部分第二金属构件8，然后连接包括宽度约100μm的铜金属板的第一金属构件7，以覆盖其上要形成聚苯胺的那部分第二金属构件8，并且在其两端布置螺丝孔以形成阴极引线端81a和81b。此后，将第二金属构件8的平板部件81的两端部浸在四氢呋喃中以溶解六氟丙烯的掩模树脂。
使用包括铝片的第二金属构件2作为包括铝片的阳极并且使用包括铜板的第一金属构件1作为阴极来测量如此制作的平行平板线型元件的电容，从而在120Hz的测量频率下获得约310μF电容。
通过将布置在平行平板线型元件的两端的两组电极引线端71a、71b、81a和81b连接到网络分析器上，来测量功率传输特性S21，结果在范围从100kHz到1GHz的区域中达到-40dB或更少。这表示作为高速数字电路的电源去耦元件，该元件具有显著优于传统电容器的特性。
顺便提及，如上所述的作为第一实施方式的制作过程的实施例1-2到1-6也类似地可应用于第三实施方式。
接下来，参考图17，给出对下述电路板的描述，即其中如上所述第一实施方式的平行平板线型元件贴装在层叠印刷电路板上。
图17所示的电路板包括层叠印刷电路板303、贴装在板303的表面上的平行平板线型元件、分别连接到元件的阳极引线端21a和21b的电源导线301a和301b、以及分别连接到元件的阴极引线端11a和11b的接地导线302a和302b。在板303上使用诸如铜的具有高导电性的材料来分别形成导线301a、301b、302a和302b。
在该层叠印刷电路板303上，贴装了大量的电路元件，未示出。存在这样问题，即这些电路元件产生的高频噪声与电源导线301a和301b以及接地导线302a和302b相结合并通过这些导线进行传播，引起电路元件中的误操作。然而，图17所示的电路板的特征在于，通过在平行平板线型元件中对噪声进行滤波，不容易发生电路板由于高频噪声而进行误操作，因此该电路板可对高频进行稳定的电路操作。
此外，当在电路板上贴装大量的电路元件时，这些元件彼此很接近地布置，因此，噪声源就在受噪声源影响的电路元件的附近。而且在这种情况下，介于电源导线与接地导线之间的平行平板线型元件有效地对与电源导线和接地导线相结合的噪声进行滤波，因此，使用本申请的发明的平行平板线型元件的电路板可用于密集地贴装工作在高频下的电路板。
顺便提及，虽然在本申请中与电源导线配对的导线是接地导线，但是所述导线也可以是负电源导线(negative power source wiring)。通常，第一dc电源导线和第二dc电源导线分别连接到平行平板线型元件的阳极引线端21a和21b和阴极引线端11a和11b，从而构成整个电路。
此外，结合图17和如上所述的构造，给出对于将平行平板线型元件贴装在层叠印刷电路板303的表面上的情况的描述。然而，通过将本发明的平行平板线型元件贴装在多层板内部的内部基板的表面上也可得到类似的优点，其中多层板用于构成层叠印刷电路板303。另外，在电路板的实施方式的描述中，贴装了如上所述第一实施方式的平行平板线型元件。然而，平行平板线型元件的第二和第三实施方式也可以类似地应用于该电路板上。
上述实施方式是本发明的较好的实施方式。然而，本发明被该实施方式限制，而是在不脱离本发明的范围和精神的情况下能够以不同的方式来改变或改进。
工业适用性如上所述，根据本发明，构造平行平板线型元件，使得对于范围从100kHz到10GHz、从元件的传输线路的输入端提供的并被传送到其输出端的高频电磁波，该传输线路具有至多-20dB的透射率。因此，能够将该平行平板线型元件设计成具有足够低的特性阻抗，由此可防止从噪声源产生的电磁波进入功率分配电路侧。
此外，构造作为传输线路构造之一的平行平板线型元件，由此降低了线路的特性阻抗的频率相关性；并且以凸起和凹陷的截面轮廓来构造该线路，由此对于功率集中于金属表面的高频，延长了一层线路。因此，由介电膜的薄膜和导电材料在宽频带中对具有阀功能的金属一侧提供的高频电磁波进行滤波，由此可实现适用于较高的速度和较高的频率的线型元件。
当导电材料层包括导电聚合物时，能够容易地获得可应用于直到高频范围的平行平板线型元件。当导电聚合物是聚吡咯、聚苯胺、及其衍生物中的任何一种时，能够形成在环境稳定性方面更优越且直到100摄氏度或以上都稳定的导电材料层，因此能够容易地获得在稳定性和耐用性方面都优越且可应用于直至高频范围内的平行平板线型元件。
此外，当具有阀功能以构成第一或第二金属构件的金属是铝、钽或铌时，能够形成具有高介电常数的均匀且稳定的介电膜，由此能够容易地获得在容积效率方面优越的稳定的平行平板线型元件。
权利要求
1.一种平行平板线型元件，包括第一金属构件，其包括第一平板部件和凸出部件，其中多个凸起被形成为在与第一平板部件的一个表面基本垂直的方向上竖立在该表面上，且其间具有间隔；第二金属构件，其包括第二平板部件和凸出部件，其中多个凸起被形成为在与第二平板部件的一个表面基本垂直的方向上竖立在该表面上，且其间具有间隔；以及介电膜，其形成在平行平板线型元件的凸起与间隔之间，该平行平板线型元件是通过将第一金属构件的凸起插入到第二金属构件的间隔中并且将第二金属构件的凸起插入到第一金属构件的间隔中而形成的，其中沿着介电膜在第一和第二金属构件之间形成传输线路，该传输线路被形成为对于范围从100kHz到10GHz、从传输线路的输入端提供的并被传送到其输出端的高频电磁波，该传输线路具有至多-20dB的透射率。
2.一种平行平板线型元件，包括第一金属构件，其包括第一平板部件和凸出部件，其中多个凸起被形成为在与第一平板部件的一个表面基本垂直的方向上竖立在该表面上，且其间具有间隔；第二金属构件，其包括第二平板部件和凸出部件，其中多个凸起被形成为在与第二平板部件的一个表面基本垂直的方向上竖立在该表面上，且其间具有间隔；介电膜，其形成在平行平板线型元件的凸起与间隔之间，该平行平板线型元件是通过将第一金属构件的凸起插入到第二金属构件的间隔中并且将第二金属构件的凸起插入到第一金属构件的间隔中而形成的；其中第一金属构件的凸出部件和第二金属构件的凸出部件具有平板的截面轮廓；并且沿着介电膜在第一和第二金属构件之间形成传输线路，该传输线路被形成为对于范围从100kHz到10GHz、从传输线路的输入端提供的并被传送到其输出端的高频电磁波，该传输线路具有至多-20dB的透射率。
3.一种平行平板线型元件，包括第一金属构件，其包括第一平板部件和凸出部件，其中多个凸起被形成为在与第一平板部件的一个表面基本垂直的方向上竖立在该表面上，且其间具有间隔；第二金属构件，其包括第二平板部件和凸出部件，其中多个凸起被形成为在与第二平板部件的一个表面基本垂直的方向上竖立在该表面上，且其间具有间隔；介电膜，其形成在平行平板线型元件的凸起与间隔之间，该平行平板线型元件是通过将第一金属构件的凸起插入到第二金属构件的间隔中并且将第二金属构件的凸起插入到第一金属构件的间隔中而形成的，其中第一金属构件的凸出部件具有凸出和凹陷的板的截面轮廓，并且包括竖立的平板部件和多个棱柱部件，该多个棱柱部件在与第一平板部件垂直的方向上布置在竖立的平板部件的表面上，且其间具有预定间隔；第二金属构件的凸出部件具有凸出和凹陷的板的截面轮廓并且包括竖立的平板部件和多个棱柱部件，该多个棱柱部件在与第二平板部件垂直的方向上布置在竖立的平板部件的表面上，且其间具有预定间隔；并且沿着介电膜在第一和第二金属构件之间形成传输线路，该传输线路被形成为对于范围从100kHz到10GHz、从该传输线路的输入端提供的且被传送到其输出端的高频电磁波，该传输线路具有至多-20dB的透射率。
4.一种平行平板线型元件，包括第一金属构件，其包括第一平板部件和凸出部件，其中多个凸起被形成为在与第一平板部件的一个表面基本垂直的方向上竖立在该表面上，且其间具有间隔；第二金属构件，其包括第二平板部件和凸出部件，其中多个凸起被形成为在与第二平板部件的一个表面基本垂直的方向上竖立在该表面上，且其间具有间隔；介电膜，其形成在平行平板线型元件的凸起与间隔之间，该平行平板线型元件是通过将第一金属构件的凸起插入到第二金属构件的间隔中并且将第二金属构件的凸起插入到第一金属构件的间隔中而形成的，其中第一金属构件的凸出部件具有凸出和凹陷的板的截面轮廓，其中在凸出部件的侧面上布置有锯齿形凸起，该锯齿形凸起具有平行于第一平板部件的锯齿截面轮廓的横截面；第二金属构件的凸出部件具有凸出和凹陷的板的截面轮廓，其中在凸出部件的侧面上布置有锯齿形凸起，该锯齿形凸起具有平行于第二平板部件的锯齿截面轮廓的横截面；并且沿着介电膜在第一和第二金属构件之间形成传输线路，该传输线路被形成为对于范围从100kHz到10GHz、从传输线路的输入端提供的并被传送到其输出端的高频电磁波，该传输线路具有至多-20dB的透射率。
5.根据权利要求1到4之一的平行平板线型元件，其中沿着第一金属构件和第二金属构件来传送输入dc功率。
6.根据权利要求1到5之一的平行平板线型元件，其中第一金属构件或第二金属构件包括具有阀功能的金属；以及介电膜形成在该具有阀功能的金属的表面上。
7.根据权利要求1到6之一的平行平板线型元件，其中将包括导电材料的导电材料层填充在介电膜与第一金属构件或第二金属构件之间的空间中。
8.根据权利要求7的平行平板线型元件，其中导电材料层包括导电聚合物。
9.根据权利要求8的平行平板线型元件，其中导电材料层是从包括聚吡咯、聚噻吩、聚苯胺及其衍生物的组中选择的任何一种。
10.根据权利要求6的平行平板线型元件，其中具有阀功能的金属是铝、钽或铌。
11.根据权利要求1到10之一的平行平板线型元件，其中包括的是布置在第一和第二平板部件中的每一个的侧面上的侧表面屏蔽板，以防止电磁波向外泄漏。
12.一种电路板，包括平行平板线型元件，其包括第一金属构件，其包括多个第一凸出部件，该多个第一凸出部件布置为基本彼此平行地竖立在第一平板部件上，且其间具有间隔部，第一平板部件的两个端部是第一端；第二金属构件，其包括多个第二凸出部件，该多个第二凸出部件布置为基本彼此平行地竖立在第二平板部件上，且间具有间隔部，第二平板部件的两个端部是第一端；以及介电膜，其形成在布置有凸出部件的那一侧的表面上；以及沿着介电膜形成的传输路径；基板；以及在该基板上形成的第一电源导线和第二电源导线，其中第一平板部件的两个端部和第二平板部件的两个端部分别插入，以连接到第一电源导线和第二电源导线；以及该传输线路被形成为对于范围从100kHz到10GHz、从传输线路的输入端提供的并被传送到其输出端的高频电磁波，该传输线路具有至多-20dB的透射率。
全文摘要
提出了一种适合于工作在较高的速度和较高的频率下的平行平板线型元件。该元件的特征在于包括第一金属构件(1)，其包括平板部件(11)和凸出部件(12)，其中多个凸起被形成为在基本垂直于第一平板部件(11)的一个表面的方向上竖立在该表面上，且其间具有间隔；第二金属构件(2)，其包括第二平板部件(21)和凸出部件(22)，其中多个凸起被形成为在基本垂直于第二平板部件(21)的一个表面的方向上竖立在该表面上，且其间具有间隔；以及介电膜(31)，其形成在平行平板线型元件的凸起与间隔之间，该平行平板线型元件是通过将第一金属构件(1)的凸起插入到第二金属构件(2)的间隔中并且将第二金属构件(2)的凸起插入到第一金属构件(1)的间隔中而形成的，其中沿着介电膜在第一和第二金属构件之间形成传输线路，该传输线路被形成为对于从一端提供的、范围从100kHz到10GHz的高频电磁波，具有至多－20dB的透射率。
文档编号H05K1/02GK1799164SQ0382672
公开日2006年7月5日 申请日期2003年7月30日 优先权日2003年7月30日
发明者增田幸一郎, 远矢弘和 申请人:日本电气株式会社