(57)【要約】【課題】共振を低減させて、信号の伝送特性を向上させること。【解決手段】高周波部品は、絶縁基体11と、絶縁基体11の上面に設けられた信号パターン12および第１のグランドパターン13と、絶縁基体11の内部または下面に設けられた第２のグランドパターン15とを含んでいる。第２のグランドパターン15は、ビア導体14の下端に接続されており、信号パターン12の下方に位置している。平面視において、第２のグランドパターン15は、第１のグランドパターン13と重なる領域のうち少なくとも第１の端部13ａと重なる領域において取り除かれた形状を有している。【選択図】図１
2014127502.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁基体と、
該絶縁基体の上面に設けられた信号パターンと、
前記絶縁基体の前記上面に設けられており、前記信号パターンに沿って延びるように設けられており、第１の端部と該第１の端部の反対側に位置する第２の端部とを有する第１のグランドパターンと、
前記絶縁基体内に設けられており、前記第１のグランドパターンの前記第２の端部に接続されているビア導体と、
前記絶縁基体内または下面に設けられており、前記ビア導体の下端に接続されており、前記信号パターンの下方に位置している第２のグランドパターンとを備えており、
平面視において、前記第２のグランドパターンは、前記第１のグランドパターンと重なる領域のうち少なくとも前記第１の端部と重なる領域において取り除かれた形状を有していることを特徴とする高周波部品。
【請求項２】
平面視において、前記第２のグランドパターンは、前記第１のグランドパターンの第１の端部と重なる領域の外側の領域も取り除かれた形状を有していることを特徴とする請求項１に記載の高周波部品。
【請求項３】
平面視において、前記第２のグランドパターンは、前記第１のグランドパターンの第１の端部と重なる領域の内側の領域も取り除かれた形状を有していることを特徴とする請求項２に記載の高周波部品。
【請求項４】
平面視において、前記第２のグランドパターンは、前記第１のグランドパターンに重なる領域のうち前記ビア導体が接続される部分に重なる領域を除いて取り除かれた形状を有していることを特徴とする請求項１に記載の高周波部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高周波信号の伝送に用いられる高周波部品に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
高周波信号の伝送に用いられる高周波部品として、例えば、グランド付きコプレーナ線路を有するものがある。このグランド付きコプレーナ線路を有する高周波部品は、例えば、絶縁基体と、絶縁基体の上面に設けられた信号パターンと、信号パターンに並んで配置された第１のグランドパターンと、信号パターンの下方に設けられた第２のグランドパターンとを含んでいる。第１および第２のグランドパターンは、互いにビア導体によって電気的に接続されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平10−335910号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
伝送信号の高周波化が進んでおり、第１および第２のグランドパターン間において共振が生じる可能性がでてきた。高周波部品において共振が生じると、信号の伝送特性が低下する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一つの態様による高周波部品は、絶縁基体と、絶縁基体の上面に設けられた信号パターンおよび第１のグランドパターンと、絶縁基体の内部または下面に設けられた第２のグランドパターンとを含んでいる。第１のグランドパターンは、信号パターンに沿って延びるように設けられており、第１の端部と第１の端部の反対側に位置する第２の端部とを有している。高周波部品は、ビア導体をさらに含んでおり、ビア導体は、絶縁基体内に設けられており、第１のグランドパターンの第２の端部に接続されている。第２のグランドパターンは、ビア導体の下端に接続されており、信号パターンの下方に位置している。平面視において、第２のグランドパターンは、第１のグランドパターンと重なる領域のうち少なくとも第１の端部と重なる領域において取り除かれた形状を有している。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の一つの態様による高周波部品において、第２のグランドパターンは、平面視において、第１のグランドパターンと重なる領域のうち少なくとも第１の端部と重なる領域において取り除かれた形状を有していることによって、第１のグランドパターンの第１の端部がグランド電位の供給部となる場合にも、第１および第２のグランドパターンにおける共振が発生しにくくなっており、信号の伝送特性の低下を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の実施形態における高周波部品の透視斜視図を示している。
【図２】図１に示された高周波部品の縦断面図を示している。
【図３】（ａ）は図１に示された高周波部品の平面図を示しており、（ｂ）は第２のグランドパターンを示している。
【図４】共振が生じる構造に関する説明図である。
【図５】図３に示された高周波部品の変形例を示している。
【図６】図３に示された高周波部品の変形例を示している。
【図７】図３に示された高周波部品の変形例を示している。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明の実施形態の高周波部品について図面を参照して説明する。
【０００９】
本実施形態における高周波部品は、グランド付きコプレーナ線路とマイクロストリップ線路との変換線路を有するものである。
【００１０】
図１〜図３に示されているように、本実施形態における高周波部品は、絶縁基体11と、絶縁基体11の上面に設けられている信号パターン12および複数の第１のグランドパターン13と、絶縁基体11内に設けられている複数のビア導体14と、絶縁基体11の内部または下面に設けられた第２のグランドパターン15とを含んでいる。図１に示された例において、第２のグランドパターン15は、絶縁基体11の内部に設けられている。
【００１１】
高周波部品は、グランド付きコプレーナ線路とマイクロストリップ線路との変換線路を有しており、図１および図３において、グランド付きコプレーナ線路が、Ｇ−ＣＰＷとして示されており、マイクロストリップ線路が、ＭＳＬとして示されている。
【００１２】
絶縁基体11は、例えば酸化アルミニウム等のセラミック材料から成り、複数の絶縁層11ａおよび11ｂを含んでいる。
【００１３】
信号パターン12は、絶縁基体11の上面の端部11ｃから延びている。ここでいう“絶縁基体11の上面の端部11ｃ”とは、信号パターン12が絶縁基体11の上面において縁からプルバックして配置されている場合にも、信号パターン12の端部が含まれる程度の領域のことをいう。信号パターン12の端部とは、信号用のボンディングワイヤ16ｓが接続される部分である。
【００１４】
複数の第１のグランドパターン13は、信号パターン12に並んで配置されるように絶縁基体11の上面の端部11ｃから延びている。複数の第１のグランドパターン13は、信号パターン12に沿って延びるように設けられているとともに、信号パターン12を挟むように信号パターン12の両側に配置されている。
【００１５】
複数の第１のグランドパターン13のそれぞれは、絶縁基体11の上面の端部11ｃに位置する第１の端部13ａと第１の端部13ａの反対側に位置する第２の端部13ｂとを有している。グランド用ボンディングワイヤ16ｇが、第１のグランドパターン13の第１の端部13ａに接続される。
【００１６】
複数の第１のグランドパターン13は信号パターン12よりも短く、信号パターン12は複数の第１のグランドパターンの第２の端部13ｂよりもさらに延びている。
【００１７】
この場合、１本の信号用ボンディングワイヤ16ｓと２本のグランド用ボンディングワイヤ16ｇによって高周波信号は本発明の高周波部品に伝送される。高周波においては波長が短いため、信号パターンとグランドパターンによる伝送線路のグランドパターンの電位は位置と時間によって刻々と変化し一定ではない。たとえば導波管は全体が接地された１本の矩形中空金属であり、直流的には全体が接地電位で一定であるが、信号波長の１／２が矩形中空の長辺長さより短くなるような高周波では対向する長辺間に電界が発生し、高周波信号が伝送可能になる。すなわち導波管においては、ある瞬間に片方の長辺がプラス電位、対向する長辺がマイナス電位になって電界を発生させ、次の瞬間には片方の長辺がマイナス電位、対向する長辺がプラス電位になって逆方向の電界を発生させており、一定のグランド電位は存在しない。したがって、グランド用ボンディングワイヤ16ｇによって第
１のグランドパターン13に供給されるグランド電位も、接地電位一定ではなく、シグナル電位との相対的な関係で位置と時間により変化している。
【００１８】
複数のビア導体14は、最上層に設けられた絶縁層11ａを貫通するように設けられており、複数の第１のグランドパターン13の第２の端部13ｂに接続されている。ビア導体14の長さは、例えば0.1ｍｍである。
【００１９】
第１のグランドパターン13においてグランド用ボンディングワイヤ16ｇが接続されている部分からビア導体14が接続されている部分までの距離13Ｌは、例えば0.4ｍｍである。
【００２０】
第２のグランドパターン15は、複数のビア導体14の下端に接続されており、信号パターン12の下方に位置している。平面視において、第２のグランドパターン15は、第１のグランドパターン13の第１の端部とは重ならないように設けられている。
【００２１】
ここで、本実施形態の高周波部品における信号線路構造について説明する。
【００２２】
信号パターン12のうち絶縁基体11の端部11ｃから延びる部分は、両側に設けられた複数の第１のグランドパターン13と下方に設けられた第２のグランドパターン15とともに信号線路構造を構成している。すなわち、信号パターン12のうち絶縁基体11の端部11ｃから延びる部分は、複数の第１のグランドパターン13と第２のグランドパターン15とともにグランド付きコプレーナ線路構造を構成している。図１および図３において、グランド付きコプレーナ線路構造の部分が、符号“Ｇ−ＣＰＷ”によって示されている。本実施形態における高周波部品は、このグランド付きコプレーナ線路構造を有していることによって、高周波信号の伝送特性に関して向上されている。
【００２３】
さらに、信号パターン12のうちグランド付きコプレーナ線路構造よりも先の部分においては、下方に設けられた第２のグランドパターン15とともに線路構造を構成している。すなわち、信号パターン12のうちグランド付きコプレーナ線路構造よりも先の部分においては、第２のグランドパターン15とともにマイクロストリップ線路構造を構成している。図１および図３において、マイクロストリップ線路構造の部分が、符号“ＭＳＬ”によって示されている。本実施形態における高周波部品は、このマイクロストリップ線路構造を有していることによって、高周波信号の伝送特性に関して向上されている。
【００２４】
このようにグランド付きコプレーナ線路構造およびマイクロストリップ線路構造を有している高周波部品において、第２のグランドパターン15が、第１のグランドパターン13の第１の端部13ａとは重ならないように設けられていることによって、第１のグランドパターン13および第２のグランドパターン15において共振が生じる可能性が低減されている。
【００２５】
なお、絶縁基体11の端部11ｃから内側のある程度の距離の位置までは、グランド付きコプレーナ線路構造としなければならない理由は、本来、伝送特性の観点からマイクロストリップ線路構造としたいが、隣接する高周波素子や配線基板との接続のためには、接続すべき信号パターン12とグランドパターン13の両方が絶縁基体11の表面にあるコプレーナ線路にする必要がある。一方で前述の伝送損失、設計自由度の観点で最終的にマイクロストリップ線路にすることを考慮すると絶縁基板11内部にもグランドパターン15が必要になる。これらを組み合わせると、絶縁基体11の端部11ｃから内側のある程度の距離の位置までは、グランド付きコプレーナ線路構造としなければならない。グランド付きコプレーナ線路からマイクロストリップ線路の変換のためには、グランド付きコプレーナ線路のグランドパターン13とマイクロストリップ線路のグランドパターン15とをビア導体で接続する必要があるため、その位置まではグランド付きコプレーナ線路で伝送する必要がある。絶縁基体11の端部11ｃから内側へある程度の距離だけ入った位置にビア導体14が設けられてい
るのは、絶縁基体11の端部11ｃの近傍にビア導体を設けると、絶縁基体11の端部11ｃにクラックが生じる可能性があるからである。
【００２６】
ここで、図４に示された参考例を参照して、絶縁基体の上面に設けられたグランドパターンおよびその下層に設けられたグランドパターンにおいて生じる共振について説明する。
【００２７】
一般に、電子装置の動作周波数が高くなると、伝送線路によって伝送される信号の波長が短くなる。例えば、周波数が60ＧＨｚ、伝送線路の実効比誘電率が９の場合、伝送線路によって伝送される信号の波長は、例えば約1.7ｍｍになる。
【００２８】
表面グランドパターン端部からビア導体までの距離をＬとすると、たとえば距離Ｌが0.４ｍｍの場合、ボンディングワイヤによって表面グランドパターンの端部に伝送されたグランド電位は、表面グランドパターンによってビア導体まで伝送される。距離Ｌが0.4ｍ
ｍなので、ビア導体付近のグランド電位は、ボンディングワイヤ付近のグランド電位に対して位相が約90度早くなる。
【００２９】
ビア導体まで伝送されたグランド電位は、内層グランドパターンによって絶縁基体の端部に伝わる。距離Ｌが0.4ｍｍなので、絶縁基体の端部まで伝送されたグランド電位の位
相はさらに約90度早くなり、トータルで約180度早くなってしまう。
【００３０】
このように、対向する部分においてグランド電位が逆位相になってしまうと、共振が生じる可能性があり、もし共振が生じた場合には信号の伝送ができなくなる。
【００３１】
本実施形態の高周波部品において、第２のグランドパターン15は、平面視において、第１のグランドパターン13と重なる領域15ｃのうち少なくとも第１の端部13ａと重なる領域15ａにおいて取り除かれた形状を有していることによって、第１のグランドパターン13の第１の端部13ａにおいてワイヤボンディングされたとしても、第１および第２のグランドパターン13，15における共振が発生しにくくなっており、信号の伝送特性の低下を抑えることができる。
【００３２】
すなわち、伝送信号の高周波化が進む中で、第２のグランドパターン15の端部におけるグランド電位が、第１のグランドパターン13の第１の端部13ａにおけるグランド電位よりも位相において約180度早くなるようになった場合でも、少なくとも第１の端部13ａと重
なる領域15ａにおいて第２のグランドパターン15が取り除かれていることによって、この端部における共振は生じにくくなっている。
【００３３】
（変形例１）変形例１について説明する。
【００３４】
上述した例においては、第１のグランドパターンの第１の端部13ａとそれに対向する導体パターンが存在する場合の平行平板型の共振について説明した。図５に示されているように、第２のグランドパターン15は、第１のグランドパターン13と重なる領域15ｃのうち第１の端部13ａと重なる領域15ａを取り除いたような形状を有しているとともに、信号パターン12を基準に領域15ａよりもさらに外側の領域も取り除かれたような形状を有していることによって、第１のグランドパターンの第１の端部13ａから第２のグランドパターン15の端部に斜めに電界が発生する平行平板型共振に類似した共振も抑制することができるため、さらに信号の伝送特性の低下を抑えることができる。なお、領域15ａよりも外側とは、平面視において、領域15ａを基準に信号パターン12が設けられた側とは反対側のことをいう。
【００３５】
（変形例２）変形例２について説明する。
【００３６】
図６に示されているように、変形例２における第２のグランドパターン15は、第１のグランドパターン13の第１の端部13ａと重なる領域15ａの内側の領域も取り除かれた形状を有していることによって、第１のグランドパターンの第１の端部13ａから第２のグランドパターン15の端部に信号パターン方向に斜めに電界が発生する平行平板型共振に類似した共振も抑制することができるため、さらに信号の伝送特性の低下を抑えることができる。なお、領域15ａよりも内側とは、平面視において、領域15ａを基準に信号パターン12が設けられた側のことをいう。
【００３７】
（変形例３）変形例３について説明する。
【００３８】
図７に示されているように、変形例３における第２のグランドパターン15は、第１のグランドパターン13に重なる領域15ｃのうちビア導体14が接続される部分に重なる領域を除いて取り除かれた形状を有していることによって、平行平板型共振が発生しにくくなっており、信号周波数がさらに高くなっても信号の伝送特性の低下を抑えることができる。
【００３９】
なお、上述した各構成例においては、信号パターン12および複数の第１のグランドパターン13が絶縁基体11の上面の端部11ｃから延びるような構造について例示的に説明したが、本実施形態における技術的工夫は、信号パターン12および複数の第１のグランドパターン13が絶縁基体11の上面の中央部に設けられているような構造においても適用可能である。
【符号の説明】
【００４０】
11絶縁基体
12信号パターン
13第１のグランドパターン
14ビア導体
15第２のグランドパターン
【図１】
2014127502.tif 000003
【図２】
2014127502.tif 000004
【図３】
2014127502.tif 000005
【図４】
2014127502.tif 000006
【図５】
2014127502.tif 000007
【図６】
2014127502.tif 000008
【図７】
2014127502.tif 000009