(57)【要約】【課題】信号の伝送効率が良好な配線基板、並びにその配線基板を用いる実装構造体を提供すること。【解決手段】配線基板であって、誘電体基板と、前記誘電体基板の一主面に形成される導電層と、前記誘電体基板の他主面に形成されるグランド層と、を備え、前記誘電体基板は、前記導電層と接する支持部が複数形成されており、前記支持部同士の間から前記誘電体基板と対向する前記導電層の表面の一部が露出することを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体基板と、
前記誘電体基板の一主面に形成される導電層と、
前記誘電体基板の他主面に形成されるグランド層と、を備え、
前記誘電体基板は、前記導電層と接する支持部が複数形成されており、前記支持部同士の間から前記誘電体基板と対向する前記導電層の表面の一部が露出することを特徴とする配線基板。
【請求項２】
請求項１に記載の配線基板であって、
前記支持部は、前記誘電体基板の一主面に複数形成されることを特徴とする配線基板。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の配線基板であって、
前記誘電体基板の一主面と対向する前記導電層の端部は、露出することを特徴とする配線基板。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の配線基板であって、
前記誘電体基板の一主面には、前記導電層と離間して配線層が形成されており、
前記配線層は、前記誘電体基板を貫通する貫通導体を介して前記グランド層と接続されていることを特徴とする配線基板。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の配線基板であって、
前記誘電体基板には、前記グランド層の一主面の一部を露出する空隙が設けられることを特徴とする配線基板。
【請求項６】
請求項５に記載の配線基板であって、
前記導電層の露出する表面の一部と前記グランド層の露出する一主面とが前記空隙を介して対向していることを特徴とする配線基板。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の配線基板と、
前記配線基板に実装する実装素子を備えたことを特徴とする実装構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配線基板、並びにその配線基板を用いる実装構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、誘電体基板の一主面に導電層を形成し、誘電体基板の他主面にグランド層を形成した配線基板が知られている。そして、マイクロ波、ミリ波等の高周波で用いられる配線基板においては、高周波の信号を効率良く伝送するために、比誘電率が低く誘電損失が小さい誘電体基板を使用する必要がある。誘電体基板中に空隙を設け、誘電体基板全体の比誘電率を下げる技術が提案されている（下記特許文献１，２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１８０３７１号公報
【特許文献２】特開２００８−１６０７５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ミリ波のような超高周波帯域では、導電層で発生した電磁波等の信号が誘電体基板中の空隙に達するまでに誘電損失が発生する虞がある。
【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、信号の伝送効率が良好な配線基板、並びにその配線基板を用いる実装構造体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明の第１の態様に係る配線基板は、誘電体基板と、前記誘電体基板の一主面に形成される導電層と、前記誘電体基板の他主面に形成されるグランド層と、を備え、前記誘電体基板は、前記導電層と接する支持部が複数形成されており、前記支持部同士の間から前記誘電体基板と対向する前記導電層の表面の一部が露出することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、信号の伝送効率が良好な配線基板、並びにその配線基板を用いる実装構造体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本実施形態に係る配線基板の概観を示す斜視図である。
【図２】本実施形態に係る配線基板の断面を示す図である。
【図３】実装構造体と同軸コネクタを接続している状態を示す図である。
【図４】一変形例に係る配線基板の断面を示す図である。
【図５】一変形例に係る配線基板の断面を示す図である。
【図６】一変形例に係る配線基板の断面を示す図である。
【図７】一変形例に係る配線基板の断面を示す図である。
【図８】一変形例に係る配線基板の断面を示す図である。
【図９】一変形例に係る配線基板の断面を示す図である。
【図１０】一変形例に係る配線基板の断面を示す図である。
【図１１】一変形例に係る配線基板の断面を示す図である。
【図１２】一変形例に係る配線基板の断面を示す図である。
【図１３】一変形例に係る配線基板の断面を示す図である。
【図１４】一変形例に係る配線基板の断面を示す図である。
【図１５】一変形例に係る配線基板の断面を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に添付図面を参照して、本発明にかかる配線基板の実施形態を詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されないものとする。
【００１０】
＜配線基板の概略構成＞
図１は、本実施形態に係る配線基板１を示す図である。図２は、図１の配線基板の断面を示す図である。配線基板１は、テレビ等の家電機器、携帯電話又はコンピュータ機器等の電子機器に用いるものである。特に、マイクロ波、ミリ波等の高周波で用いられる電子機器の高周波回路に用いられる。
【００１１】
配線基板１は、誘電体基板２と、誘電体基板２の上面に形成される導電層３と、誘電体基板２の下面に形成されるグランド層４とを含んで構成されている。
【００１２】
導電層３は、所定の電気信号を伝達する信号線路としての機能を備えている。導電層３は、例えば、マイクロストリップ線路又はコプレーナ線路として用いる。導電層３は、例えば、銅、銀、金、アルミニウム、ニッケル又はクロム等の金属材料からなる。導電層３の線路幅は、導電層３に伝わる信号の波長の４分の１以下であって、例えば０．０５ｍｍ以上０．５ｍｍ以下に設定されている。
【００１３】
グランド層４は、共通の電位、例えばアース電位にする機能を備えている。また、グランド層４は、例えば、銅、銀、金、アルミニウム、ニッケル又はクロム等の金属材料からなる。グランド層４は、平面視して導電層３と重なる領域に形成されている。なお、グランド層４の線路幅は、伝わる信号の安定化のため、導電層３の線路幅の２倍以上の幅であって、例えば０．１ｍｍ以上１ｍｍ以下に設定されている。
【００１４】
誘電体基板２は、絶縁性の基板であって、例えば、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム又は窒化珪素等の無機材料、或いはエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂又はエチレン樹脂等の有機材料、或いはアルミナ又はムライト等のセラミック材料、或いはガラスセラミック材料などから成る。または、これらの材料のうち複数の材料を混合した複合系材料から成る。なお、誘電体基板２の厚みは、導電層３に伝わる信号の波長の２分の１以下であって、例えば０．１ｍｍ以上１．０ｍｍ以下に設定されている。
【００１５】
また、誘電体基板２には、多数のフィラーが含有されていても構わない。誘電体基板２が有機材料からなる場合、誘電体基板２にフィラーが含有されていることによって、誘電体基板２の硬化前の粘度を調整することができ、誘電体基板２の厚み寸法を所望の値に近づけることができる。フィラーは、球状であって、フィラーの径は、例えば０．０５μｍ以上６μｍ以下に設定されており、熱膨張率は、例えば−５ｐｐｍ／℃以上５ｐｐｍ／℃以下である。なお、フィラーは、例えば、酸化珪素、炭化珪素、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム又は水酸化アルミニウム等から成る。
【００１６】
また、誘電体基板２に含有されるフィラーの比誘電率は、誘電体基板２を構成する材料の比誘電率よりも小さく設定することができる。このように、誘電体基板２の比誘電率よりも小さい低誘電率のフィラーとすることで、誘電体基板２全体を更に低誘電率化することができ、導電層３に伝送される信号の伝送効率を向上させることができる。
【００１７】
また、フィラーは、絶縁性のフィラーとすることができる。フィラーを絶縁性とすることで、導電層３に伝わる信号の特性インピーダンスへの影響を低減することができる。
【００１８】
誘電体基板２は、その上面に複数の支持部２ａが形成されている。支持部２ａの上端は、導電層３を支持するとともに、導電層３と接着している。支持部２ａが導電層３と接着することで、導電層３の下面の一部が露出される。導電層３は、複数の支持部２ａによって支持され、支持部２ａと接着していない箇所が露出する。そして、導電層３の露出する下面と、支持部２ａが形成されていない誘電体基板２との間に空隙ａｓが設けられる。
【００１９】
導電層３の露出する下面を設けることで、露出する導電層３の下面の比誘電率を下げることができ、導電層３に伝送される信号の伝送効率を向上させることができる。
【００２０】
支持部２ａ同士の間は、導電層３に伝わる信号の波長の８分の１程度距離が空いており、例えば０．０２５ｍｍ以上０．２５ｍｍ以下離間している。このように、支持部２ａと該支持部２ａの隣接する支持部２ａとが離間して設けられていることで、導電層３の下面の露出する面積を大きくしつつ、支持部２ａと導電層３との接着強度を良好に維持することができる。
【００２１】
支持部２ａは、誘電体基板２の上面から突出して形成されている。支持部２ａと誘電体基板２とが接する箇所から、支持部２ａと導電層３とが接する箇所までの長さ、即ち、支持部２ａの下端から上端までの長さは、例えば０．０５ｍｍ以上０．５ｍｍ以下に設定されている。
【００２２】
また、導電層３と支持部２ａとが接するため、導電層３の下面の面積のうち、導電層３の下面の露出する面積の割合は、例えば２０％以上８０％以下に設定されている。このように、導電層３の下面の露出する面積の割合を大きく設定することで、導電層３に伝わる信号の伝送効率を向上させることができる。
【００２３】
支持部２ａは、導電層３に沿って誘電体基板２にストライプ状に形成される。支持部２ａと誘電体基板２とは、同一材料であって、支持部２ａが誘電体基板２と一体に設けられていることが好ましい。支持部２ａと誘電体基板２とが一体であれば、両者の熱膨張率を一致させることができ、外部から両者に熱が加えられた場合、両者が剥離するのを抑制することができる。また、両者が一体であれば、両者の間の機械的強度を向上させることができる。なお、支持部２ａは、導電層３を支持することができるのであれば、ストライプ状に限らない。支持部２ａは、平面視して、例えばドット状、円状、楕円状、矩形状又は多角形状等であってもよい。
【００２４】
支持部２ａは、その厚み方向の断面形状が矩形状であれば、支持部２ａと誘電体基板２との接着強度を強くしつつ、支持部２ａと導電層３との接着強度を強くすることができる。また、支持部２ａの断面形状が、上部よりも下部が幅広であれば、導電層３の露出する下面の面積を大きくすることができ、導電層３の信号の伝送効率を効果的に良好にすることができる。また、支持部２ａの断面形状が、上部よりも下部が幅狭であれば、支持部２ａと導電層３との接着強度を強くすることができる。
【００２５】
また、配線基板１に、例えば、半導体素子、抵抗素子、水晶振動子又は圧電素子等の実装素子としての電子部品を半田等のバンプを介してフリップチップ実装することで、実装構造体を構成することができる。ＩＣ又はＬＳＩ等の半導体素子を実装する場合、半導体素子としては、例えばシリコン、ゲルマニウム、ガリウム砒素、ガリウム砒素リン、窒化ガリウム又は炭化珪素等を用いることができる。
【００２６】
さらに、図３に示すように、配線基板１にボンディングワイヤを介して電子部品５を実装した実装構造体と、図示しない外部構造体とを高周波の信号を伝送可能な同軸コネクタ６を介して電気的に接続することができる。具体的には、同軸コネクタ６が半田等からなる接続層７を介して実装構造体と接続される。その結果、実装構造体と外部構造体とをミリ波以上の高周波帯域において、信号の伝送特性を良好に維持することができる。
【００２７】
本実施形態によれば、導電層の下面の一部を露出させて、導電層と誘電体基板との間に空隙を設けることで、導電層の露出する下面に触れる領域において比誘電率を下げることができる。仮に、導電層の下面が空気よりも比誘電率が大きな物質と接していた場合、導電層に伝わる信号が比誘電率の大きな物質中に漏れ、誘電損失が大きくなる。一方、本実施形態によれば、導電層の下面に露出する領域を設けることで、誘電損失を低減することができる。
【００２８】
なお、支持部と導電層の構成材料が異なるため、支持部と導電層の熱膨張率の差に起因して、両者が膨張・収縮しようとする。その結果、両者が離れるように熱応力がかかるが、本実施形態によれば、導電層を支持部によって支持しているため、支持部が変形し、導電層が支持部から離れようとするのを抑制することができる。
【００２９】
＜配線基板の製造方法＞
ここで、図１又は図２に示す配線基板の製造方法を説明する。
【００３０】
誘電体基板２の材料が、酸化アルミニウム質焼結体、窒化アルミニウム質焼結体又はムライト質焼結体等の場合の、配線基板１の作製方法について説明する。
【００３１】
具体的には、誘電体基板２の材料が酸化アルミニウム質焼結体から成る場合、先ず、酸化アルミニウム、酸化珪素、酸化マグネシウム及び酸化カルシウム等の原料粉末に有機バインダー、可塑剤又は溶剤等を添加混合して泥漿状と成す。
【００３２】
次に、泥漿状としたものを、従来周知のドクターブレード法又はカレンダーロール法等のテープ成形技術を用いて、支持部２ａを有するセラミックグリーンシートを得る。そして、タングステン又はモリブデン等の高融点金属粉末を準備し、この粉末に有機バインダー、可塑剤又は溶剤等を添加混合して金属ペーストを得る。
【００３３】
次に、セラミックグリーンシートに対して、金属ペーストをスクリーン印刷法等の厚膜形成技術を用いて、所定パターンに印刷塗布する。更に、金属ペーストを印刷塗布したセラミックグリーンシートを約１６００℃の温度で焼成することにより、下地部材が形成されたセラミックからなる誘電体基板２を得る。
【００３４】
次に、この下地部材にニッケルメッキを施す。更に、誘電体基板２上に、銅からなる金属部材を銀−銅等からなる接合材を介して接合する。そして、下地部材に金メッキを施すことで、誘電体基板２の下面にグランド層４を形成することができる。更に、金属部材に金メッキを施すことで、誘電体基板２の上面に導電層３を形成することができる。このようにして、配線基板１を作製することができる。
【００３５】
ここで、誘電体基板２の材料が有機材料の場合の配線基板１の作製方法について説明する。
【００３６】
まず、直方体状であって、有機材料からなる基板を準備する。当該基板に対して、従来周知のレーザー加工法又はエッチング法を用いて、支持部２ａを有する誘電体基板２を作製する。次に、誘電体基板２の下面に対して、グランド層４としての所望形状の銅箔を、熱圧着により接着する。更に、誘電体基板２の上面に対して、導電層３としての金属部材を熱圧着することで、配線基板１を作製することができる。
【００３７】
次に、準備した配線基板１に半田を介して電子部品を実装することで、実装構造体を作成することができる。
【００３８】
なお、本発明は上述の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良等が可能である。
【００３９】
＜変形例１＞
上記実施形態では、配線基板１の導電層３の端部は、支持部２ａによって接着されていたが、これに限られない。例えば、図４に示すように、誘電体基板２の上面と対向する導電層３の端部の下面は、支持部２ａによって接着されず、露出するように設けられてもよい。導電層３の端部を支持部２ａによって接着しないことで、電気力線が導電層３の端部における電界の発生を抑制することができる。つまり、導電層３を伝わる信号の誘電損失を抑制することができ、伝送効率を向上させることができる。
【００４０】
＜変形例２＞
また、上記実施形態では、支持部２ａは、支持部２ａの上面が誘電体基板２の上面よりも上方に位置するように突出して設けられたが、これに限られない。例えば、図５に示すように、誘電体基板２に複数の凹部を設け、凹部同士で挟まれる箇所に支持部２ａを形成してもよい。
【００４１】
＜変形例３＞
また、上記実施形態では、誘電体基板２を導電層３とグランド層４の二層で挟持したが、これに限られない。例えば、図６に示すように、平面視して導電層３とグランド層４とが重ならない誘電体基板２の領域において、誘電体基板２を貫通する貫通導体８を設ける。さらに、誘電体基板２の上面であって、導電層３と離間して配線層９を設ける。そして、配線層９とグランド層４とを貫通導体８を介して接続することで、所謂コプレーナ構造を形成することができる。
【００４２】
＜変形例４＞
また、上記実施形態では、誘電体基板２の上面の一部に支持部２ａを設け、支持部２ａで導電層３を支持し、導電層３の下面の一部を露出したが、これに限られない。例えば、図７に示すように、グランド層４の上面の一部を露出するように、グランド層４側の空隙ａｓｇを設けてもよい。このように、グランド層側に空隙ａｓｇを設けることで、露出するグランド層４の上面の比誘電率を下げることができ、導電層３に伝送される信号の伝送効率を効果的に向上させることができる。
【００４３】
＜変形例５＞
また、図８に示すように、上記変形例４に対して、グランド層４側の空隙ａｓｇを連続させることで、グランド層４の上面の露出する領域を大きくし、導電層３に伝送される信号の伝送効率を更に向上させる構造としてもよい。なお、グランド層４側の空隙ａｓｇの幅を導電層３の幅以上の大きさにすることで、伝送効率を効果的に向上させることができる。
【００４４】
＜変形例６＞
また、上記変形例４及び変形例５では、導電層３の下面を露出する空隙ａｓとグランド層４の上面を露出する空隙ａｓｇとが連続しない構造であったが、空隙ａｓと空隙ａｓｐが連続して繋がった構造であってもよい。このように、図９に示すように、導電層３の露出する下面とグランド層４の露出する上面とが空隙を介して対向させることで、導電層３とグランド層４との間の比誘電率が空隙のみに大きく依存するようにすることができる。その結果、誘電体基板２の比誘電率の影響を大きく低減することができ、導電層３に伝送される信号の伝送効率を、飛躍的に向上させることができる。
【００４５】
＜変形例７＞
また、上記変形例６では、誘電体基板２を導電層３とグランド層４の間に介在させたが、誘電体基板２を取り除いた構造であってもよい。図１０に示すように、導電層３を複数の支持部２ａで支持することで、導電層３とグランド層４との間の距離を効果的に短くすることができる。また、図１１に示すように、導電層３を一つの支持部２ａで支持する構造であってもよい。
【００４６】
＜変形例８＞
また、上記実施形態では、図１又は図２に示すように、所謂マイクロストリップライン構造の配線基板１を示したが、所謂ストリップライン構造の配線基板であってもよい。図１２は、ストリップライン構造の配線基板を示す図である。図１３は、図１２の配線基板の断面を示す図である。
【００４７】
図１２又は図１３に示すように、導電層３を中心として、グランド層４を上下対称にした構造であってもよい。導電層３の上面及び下面のそれぞれについて、露出する領域を確保することで、導電層３の周囲の比誘電率を下げることができ、導電層３に伝送される信号の伝送効率を向上させることができる。
【００４８】
＜変形例９＞
また、上記変形例８では、導電層３の端部は、導電層３の上面及び下面に設けられる支持部２ａによって接着されていが、これに限られない。例えば、図１４に示すように、導電層３の端部が支持部２ａによって接着されず、導電層３の端部の上面及び下面が露出するように設けられてもよい。
【００４９】
＜変形例１０＞
上記変形例８及び変形例９では、導電層３の上方及び下方に設けられる支持部２ａの構造を同じ形状のものを用いたが、これに限られない。例えば、図１５に示すように、導電層３の上方に位置する支持部２ａの形状を上部よりも下部を幅狭とし、導電層３の上面の露出する面積を大きくしてもよい。
【符号の説明】
【００５０】
１  配線基板
２  誘電体基板
２ａ  支持部
３  導電層
４  グランド層
５  電子部品
６  同軸コネクタ
７  接続層
８  貫通導体
９  配線層
ａｓ  空隙
【図１】
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【図２】
2010258290.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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