(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の誘電体層を積層してなるセラミック誘電体基板と、少なくとも該誘電体基板の一方の表面に設けられた中心導体と前記誘電体基板の内部に設けられたグランド層との電磁気的な結合によって高周波信号を伝送するマイクロストリップ線路またはグランド付きコプレーナ線路からなる高周波伝送線路と、を具備する高周波用配線基板において、前記グランド層を前記誘電体基板との同時焼成により形成し、前記中心導体を薄膜形成法によって形成してなることを特徴とする高周波用配線基板。
【請求項２】
薄膜形成法によって形成された前記中心導体の前記誘電体基板接着面の界面導電率σが、１２ＧＨｚにおいて３．５×１０７Ω−１・ｍ−１以上であることを特徴とする請求項１記載の高周波用配線基板。
【請求項３】
前記薄膜形成法が、蒸着、スパッタリング、ＣＶＤ、イオンプレーティング、レーザーアブレーション等の気相法またはメッキ法である請求項１記載の高周波用配線基板。
【請求項４】
前記誘電体基板が、アルミナ含有量を９８％以上としたアルミナ質セラミックス、ムライト質セラミックス、窒化アルミニウムセラミックス、窒化珪素セラミックス、炭化珪素セラミックスおよびガラスセラミックスから選ばれる少なくとも１種よりなることを特徴とする請求項１記載の高周波用配線基板。
【請求項５】
薄膜形成法によって形成された前記中心導体の厚さが５０μｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の高周波用配線基板。
【請求項６】
前記誘電体基板の薄膜形成法によって形成された前記中心導体接着面の表面粗さ（Ｒａ）が０．５μｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の高周波用配線基板。
【請求項７】
複数の誘電体層からなる誘電体基板と、該誘電体基板の一方の表面に実装された高周波素子と、前記誘電体基板の表面に形成され一方の端部が前記高周波素子と電気的に接続された第１中心導体と誘電体基板内部に設けられたグランド層によって形成された第１の高周波伝送線路と、前記誘電体基板の他方の表面に形成された第２の中心導体と前記誘電体基板内部に設けられた前記グランド層によって形成された第２の高周波伝送線路とを備え、前記第１の高周波伝送線路と、前記第２の高周波伝送線路とを電磁気的に結合してなる高周波用配線基板において、前記第１の中心導体および前記第２の中心導体を薄膜形成法により形成し、前記グランド層を前記誘電体層との同時焼成により形成したことを特徴とする高周波用配線基板。
【請求項８】
前記第１の高周波伝送線路の他方の端部と、前記第２の高周波伝送線路の端部とが、前記グランド層に形成されたスロット孔を介して電磁的に接続してなる請求項７記載の高周波用配線基板。
【請求項９】
前記薄膜形成法が、蒸着、スパッタリング、ＣＶＤ、イオンプレーティング、レーザーアブレーション等の気相法メッキ法である請求項７記載の高周波用配線基板。
【請求項１０】
前記誘電体基板が、アルミナ含有量を９８％以上としたアルミナ質セラミックス、ムライト質セラミックス、窒化アルミニウムセラミックス、窒化珪素セラミックス、炭化珪素セラミックスおよびガラスセラミックスから選ばれる少なくとも１種よりなることを特徴とする請求項７記載の高周波用配線基板。
【請求項１１】
請求項１記載の高周波用配線基板を製造する方法であって、少なくとも１層の誘電体シート表面に、導電性ペーストをグランド層パターンに塗布する工程と、前記グランド層パターンが形成された前記誘電体シートの表面に、他の誘電体シートを積層する工程と、該積層物を同時焼成して内部にグランド層を具備する誘電体基板を形成する工程と、該誘電体基板表面に薄膜形成法により中心導体を形成する工程と、を具備することを特徴とする高周波用配線基板の製造方法。
【請求項１２】
前記薄膜形成法が、蒸着、スパッタリング、ＣＶＤ、イオンプレーティング、レーザーアブレーション等の気相法メッキ法により作製されることを特徴とする請求項１１記載の高周波用配線基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マイクロ波帯からミリ波帯領域の高周波回路素子を搭載した高周波用配線基板に関し、特に、高周波信号の特性を劣化させることなく半導体素子や回路部品に信号を伝送することができる高周波用配線基板およびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来技術】
従来、マイクロ波やミリ波の信号を取り扱う高周波用配線基板の典型的な応用例である高周波用パッケージは、例えば、誘電体から成る誘電体基板と蓋体により形成された空所に前記高周波素子を収納して気密に封止した構造からなる。
【０００３】
このような構造からなる高周波用パッケージの高周波信号の入出力は、通常、高周波素子と電気的に接続されたストリップ線路等の信号伝送線路を蓋体における枠体を通して空所の内側から外側に引き出し、これをさらに誘電体基板の側面を経由して底面に配設し、該高周波用パッケージの接続端子と外部回路基板の配線層を半田等の接着剤を介して接続していた。また、その他の例として、高周波用パッケージの誘電体基板の底面に接続端子を形成し、この接続端子と高周波素子とをスルーホールを介して接続した高周波用パッケージが提案されている。
【０００４】
また、配線基板の表面に薄膜形成法によって配線層やグランド層等の導体層を形成することにより、微細配線化する方法も知られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前記の構成からなる高周波用配線基板をミリ波帯で用いた場合、ストリップ線路等の信号伝送線路を枠体を通して空所の内側から外側に引き出す際、枠体通過部でインピーダンス整合をとる必要があるため、信号線路幅を狭くする必要がある。その結果、この通過部で反射損、放射損が発生し高周波信号の伝送特性が劣化がするという問題がある。また、スルーホールを誘電体基板の底面に形成して信号線路として用いると、４０ＧＨｚ以上で急激な特性の劣化が生じるため、高周波領域で使用することが困難であった。
【０００６】
そこで本発明者等は、高周波用の配線基板として、電磁結合の機構を組み込み、低損失で信号線路を伝送することができる配線基板を提案した（特開平９−１８６２６８号）。
【０００７】
しかしながら、該高周波用配線基板の製造方法については、前記誘電体基板に内装されるグランド層、配線層、ビアホール等および該誘電体基板表面に形成される高周波用配線層、低周波信号伝送用配線層およびグランド層等の導体層はすべて、誘電体シートに導電性ペーストにて導体層を印刷した後、該誘電体層を積層し誘電体シートとの同時焼成により形成していた。
【０００８】
上記方法により高周波用配線層を形成した場合、焼成を導体層の溶融温度以下で行う必要があるために、誘電体基板として使用可能な誘電体材料が低温で焼成できるものに限られていた。また、誘電体シートと導電性ペーストとの同時焼成温度が８５０℃以上の高温で行われるために、誘電体シートと導電性ペーストとの界面で互いに原子の拡散が生じ、かつ界面の平滑性が損なわれるため、誘電体基板が変色したり、導体層の表面抵抗が高くなり高周波信号の伝送特性が著しく低下するという問題があった。さらに、配線層の端部にダレを生じるため誘電損失が大きくなったり、寸法精度が悪くなり電磁結合による信号のバラツキが生じるという問題があった。
【０００９】
したがって、本発明は、高周波伝送線路における伝送損失が小さくでき、かつ簡略した構造からなる小型化可能な高信頼性の高周波用配線基板とその製造方法を提供することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、電磁結合により信号を伝送する構造を有する高周波用配線基板において、低損失化をもたらす構造について検討を重ねた結果、誘電体基板の内部に形成されるグランド層を該誘電体層との同時焼成により形成し、かつ誘電体基板の表面に形成される中心導体を薄膜形成法によって形成し、前記中心導体と前記グランド層間の電磁気的な結合によって高周波信号を伝送する線路を形成し、この線路を用いて先に提案した電磁結合構造のパッケージに採用することによって、高周波伝送線路における高周波信号の伝送損失が小さくできることを見出し、本発明に至った。
【００１１】
すなわち、本発明の高周波用配線基板は、複数の誘電体層を積層してなるセラミック誘電体基板と、少なくとも該誘電体基板の一方の表面に設けられた中心導体と前記誘電体基板の内部に設けられたグランド層との電磁気的な結合によって高周波信号を伝送するマイクロストリップ線路またはグランド付きコプレーナ線路からなる高周波用伝送線路と、を具備する高周波用配線基板において、前記グランド層が前記誘電体基板との同時焼成により形成され、前記中心導体が薄膜形成法によって形成されてなることを特徴とするものである。
【００１２】
ここで、前記薄膜形成法が、蒸着、スパッタリング、ＣＶＤ、イオンプレーティング、レーザーアブレーション等の気相法またはメッキ法であることが望ましい。
【００１３】
さらに、前記誘電体基板においては、薄膜形成法によって形成される前記中心導体形成面の表面粗さ（Ｒａ）が０．５μｍ以下、また、該中心導体の前記誘電体基板接着面の界面導電率σが１２ＧＨｚにおいて３．５×１０７  Ω−１・ｍ−１以上、厚みが５０μｍ以下であることが望ましい。
【００１４】
また、前記誘電体基板が、アルミナ含有量を９８％以上としたアルミナ質セラミックス、ムライト質セラミックス、窒化アルミニウムセラミックス、窒化珪素セラミックス、炭化珪素セラミックスおよびガラスセラミックスから選ばれる少なくとも１種よりなることが望ましい。
【００１６】
また、本発明の高周波用配線基板の具体的な例としては、複数の誘電体層からなる誘電体基板と、該誘電体基板の一方の表面に実装された高周波素子と、前記誘電体基板の表面に形成され一方の端部が前記高周波素子と電気的に接続された第１中心導体と誘電体基板内部に設けられたグランド層によって形成された第１の高周波伝送線路と、前記誘電体基板の他方の表面に形成された第２の中心導体と前記誘電体基板内部に設けられた前記グランド層によって形成された第２の高周波伝送線路とを備え、前記第１の高周波伝送線路と、前記第２の高周波伝送線路とを電磁気的に結合してなる構造であることを特徴とするものである。
【００１７】
さらに、本発明の高周波用配線基板の製造方法は、少なくとも１層の誘電体シート表面に、導電性ペーストをグランド層パターンに塗布する工程と、前記グランド層パターンが形成された前記誘電体シートの表面に、他の誘電体シートを積層する工程と、該積層物を同時焼成して内部にグランド層を具備する誘電体基板を形成する工程と、該誘電体基板表面に薄膜形成法により中心導体を形成する工程と、を具備することを特徴とするものである。
【００１８】
【作用】
本発明によれば、中心導体とグランド層とを具備するマイクロストリップ等の線路において、線路の伝送特性を向上させるためには、中心導体の誘電体基板接着面の界面抵抗を小さくするとともに導体の側端部の精度が高いことが重要である。  本発明は、かかる観点から、中心導体の誘電体基板接着面の界面抵抗を小さく、側端部の精度を高めるには、中心導体を薄膜形成法によって形成することが有効であることを見出した。
【００１９】
すなわち、伝送線路となる中心導体を薄膜形成法により作製すると、５０〜２００℃程度の低温で形成できるために、前述した同時焼成に見られるような誘電体基板と伝送線路との界面での原子拡散および界面の荒れがなく、導体層の伝送特性に特に影響を与える中心導体の誘電体基板との界面抵抗の上昇や誘電体基板の変色を防止することができ、高周波信号の伝送特性を低下を抑制できる。
【００２０】
また、誘電体基板と中心導体とを別々に形成することから、誘電体基板の焼成温度が中心導体の溶融する温度以上であってもよく、これにより誘電体基板の材質によらず中心導体として伝送特性に最適な導体を選択することができる。
【００２１】
さらに、薄膜形成法によれば、中心導体の側端部へのダレの発生がほとんどないため誘電損失が低減でき、寸法精度を高くできるので電磁結合による信号が精度よく、効率よく伝送でき、誘電体表面において微細配線化が可能である。
【００２２】
本発明の配線基板によれば、誘電体基板の表裏に形成された第１、第２の高周波伝送線路をグランド層に設けたスロット孔を介して電磁結合させるため、伝送線路が誘電体からなる壁体内を通過したり、スルーホール導体等を経由することがないために、高周波信号が線路内を通過する際に生じる反射損や放射損の発生を極力抑制することができ、低伝送損失で且つ小型化が可能な半導体装置を提供することができる。しかも、線路における中心導体を薄膜形成法によって形成することにより、前述の優れた作用効果によって、第１、第２の高周波伝送線路間で良好な信号の伝達が可能となる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
本発明における高周波用配線基板の典型的応用例である高周波用半導体パッケージ構造の例を概略断面図を図１に示した。
図１によれば、高周波用半導体パッケージ１は、セラミック誘電体材料からなる誘電体基板２と蓋体３によりキャビティ４が形成されており、そのキャビティ４内には、ＭＭＩＣ、ＭＩＣ等の高周波素子５が搭載されている。
【００２４】
本発明によれば、上記の半導体装置のキャビティ４内のセラミック誘電体基板２の表面に高周波素子５と電気的に接続された第１の中心導体６が形成されており、また、前記誘電体基板２の他方の表面には第２の中心導体７が形成されている。
【００２５】
一方、誘電体基板２内部にはグランド層８が、セラミック誘電体基板２との同時焼成によりほぼ全面にわたり形成されており、前記第１の中心導体６、第２の中導体７は、いずれも中心導体とグランド層との電磁気的な結合によって高周波信号を伝送する、マイクロストリップ線路を形成している。なお、この中心導体６、７の両側に一対のグランド層を設けて、グランド付きコプレーナ線路を形成してもよい。
【００２６】
また、グランド層８には、スロット孔９が形成されており、第１の中心導体６と第２の中心導体７とは、このスロット孔９を介して、各中心導体６、７の終端部が図１に示すような配置で対峙するように形成することにより、第１の中心導体６と第２の中心導体７とは電磁結合され、第１の中心導体６と第２の中心導体間で損失の小さい信号の伝達が行われる。
【００２７】
より具体的には、このスロット孔９を介した中心導体６、７は、スロット孔９を挟んで必要な周波数伝送信号の１／２波長で平面的にみて重なる対峙位置に形成されることが望ましく、スロット孔９の形状は、長辺と短辺とからなる長方形の孔であり、そのサイズは、使用周波数や周波数の帯域幅により適宜設定される。特に、スロット孔の長辺は信号周波数の１／２波長相当長さにするのが望ましく、スロット孔の短辺は１／５波長相当長さから１／５０波長相当長さに設定することが望ましい。
【００２８】
本発明によれば、これら第１および第２の中心導体６，７は、いずれも蒸着、スパッタリング、ＣＶＤ、イオンプレーティング、レーザーアブレーション等の気相法またはメッキ法などの薄膜形成法により形成されていることが大きな特徴であって、この中心導体を薄膜形成法によって形成することにより、セラミック誘電体基板２との界面における導電率を向上せしめるとともに、精度の高い側端面を形成することができるために、中心導体６、７とグランド層８によって形成されるマイクロトスリップ線路、またはグランド付きコプレーナ線路としての伝送特性を高めることができるとともに、第１中心導体６と第２中心導体７を具備する各線路間の電磁結合性を高めることができる。
【００２９】
この中心導体６、７の厚みは０．５〜５０μｍ、特に０．５〜２５μｍ、さらには０．５〜１０μｍであることが望ましい。これは、０．５μｍよりも薄いと導体抵抗が高くなるため中心導体内での伝送損失が増大し、また５０μｍよりも厚いと中心導体の側端面にダレが生じ、誘電損失が大きくなったり、側端部に荒れが生じ寸法精度が悪くなるため、電磁結合による信号のバラツキが生じたり、またコスト高を招くためである。
【００３０】
また、上記の中心導体６、７を具備する線路の信号伝送特性および電磁結合性を向上させる上で、第１の中心導体６および第２の中心導体７の誘電体基板２との界面導電率σが３．５×１０７  Ω−１・ｍ−１以上、特に４．０×１０７  Ω−１・ｍ−１以上であることが望ましい。
【００３１】
上記の誘電体基板２との界面導電率σを上記に範囲に制御するためには、中心導体６，７を薄膜形成法によって形成する際の誘電体基板２の表面粗さ（Ｒａ）が０．５μｍ以下、特に０．３μｍ以下、さらには０．２μｍ以下であることが望ましい。このように、中心導体形成面の表面粗さ（Ｒａ）を上記の範囲とすることにより、中心導体における誘電体基板との界面における導電率を向上させることができるとともに側端部の精度が向上し、中心導体を有するマイクロストリップ線路やコプレーナ線路における信号の伝送損失が低減される。その結果、かかる構成の高周波伝送線路を、前述した電磁結合構造を有する高周波用パッケージに対して適用することにより、第１の中心導体および第２の中心導体間において、伝送損失の小さい優れた伝送特性が得られる。
【００３２】
また、上記の界面導電率を高め、高周波信号の伝送損失を小さくするという観点から、第１の中心導体６、第２の中心導体７は、導体としてＣｕ、Ａｇ、Ａｕ等の低抵抗導体を用いることが望ましい。
【００３３】
この時、誘電体基板２との密着性を高めるために、Ｔａ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｐｄ等金属の化合物からなる緩衝膜を誘電体基板側に形成することもできる。また、Ｃｕを配線層として用いる場合は、酸化防止のため配線層の表面にＡｕ等のメッキを施すことが望ましい。
【００３４】
本発明の配線基板において、誘電体基板２を構成する誘電体材料としてはアルミナ含有量を９８％以上としたアルミナ質セラミックス、ムライト質セラミックス、窒化アルミニウムセラミックス、窒化珪素セラミックス、炭化珪素セラミックスおよびガラスセラミックス等の高周波領域においても誘電損失が小さい材質が望ましい。特に、誘電体基板表面の焼き上げ時の表面平滑性に優れる点において、ガラスセラミックス、高純度アルミナ質セラミックスが好適に使用される。特に、アルミナ質セラミックスについては、１０ＧＨｚでの誘電損失（ｔａｎδ）がアルミナ含有量を９０％程度では１０×１０−４、アルミナ含有量が９８％以上では５×１０−４、アルミナ含有量が９９％以上になると３×１０−４以下となることから、特に、アルミナ含有量が９９％以上の高純度アルミナ質セラミックスを用いることが望ましい。
【００３５】
グランド層８は、誘電体基板２と同時焼成して形成されるために、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｕ等の低抵抗導体、またはＷ、Ｍｏ等の通常導体として用いられる金属群から、誘電体基板２の材質に合わせて同時焼成が可能な金属が用いられる。
【００３６】
また、蓋体３は、キャビティ４からの電磁波が外部に漏洩したり、電磁波が外部にもれるのを防止できる導電材料から構成され、金属、導電性セラミックス、セラミック金属複合材料等が使用できるが、絶縁基体の表面に導電性物質を塗布したものであってもよいが、コストの点から考慮すれば金属であるのがよい。
【００３７】
なお、本発明の高周波用配線基板１においては、誘電体基板２の表面に第１、２の中心導体６、７を一対として、例えば、高周波素子５への入力線路、出力線路以外に複数対形成されてもよい。また、誘電体基板２の表面あるいは内部にグランド層、キャパシタ、抵抗体、インダクタ等、および低周波用伝送線路等が、同時焼成や厚膜形成法により形成されてもよい。また、誘電体基板２の内部においては、グランド層８以外にもビアホールおよび低周波用伝送線路等が同時焼成によって形成されてもよい。但し、誘電体基板表面に形成されるキャパシタ、抵抗体、インダクタ、低周波用伝送線路、グランド層等は、前記中心導体とともに薄膜形成法によって形成することが望ましい。
【００３８】
さらに、誘電体基板２の底面に形成された前記第２の高周波伝送線路の端部を他の高周波素子と接続された他の第１の中心導体と電磁結合等によって接続させるなどして、複数の高周波素子を具備するモジュール基板を形成することも可能である。
【００３９】
また、図１に示した高周波素子５が誘電体基板２と蓋体３によって形成されるキャビティ４内に気密に封止された構造の高周波用配線基板１以外にも、蓋体を用いる代わりに、誘電体基板２の表面において高周波素子５をエポキシ樹脂等の樹脂によって樹脂封止してもよい。
【００４０】
また、誘電体基板２表面の蓋体３との界面にグランド層１０を形成し、ビアホール導体１１を介してグランド層８と電気的に接続することにより、高周波素子５および第１の中心導体６は外部から電磁的に遮蔽され、外部電磁波の影響による誤動作および隣接する回路への悪影響を防止することができ高周波配線基板の信頼性を高めることができる。
【００４１】
高周波素子５は、中心導体６の上に半田や金バンプ等により直接載置されることにより、伝送損失なく接続することができるが、これに限られるものではなく、例えば、金リボンや数本のワイヤボンディングにより接続したり、ポリイミド等の基板にＣｕ等の導体を形成した導体板等により接続したり、フリップチップ実装することもできる。
【００４２】
次に、本発明の高周波用配線基板を製造する方法について説明する。
（１）誘電体基板２を構成する物質の原料を混合し、有機バインダを添加した後、シート状に成形して誘電体シートを作製する。
【００４３】
（２）少なくとも１層の（１）の表面に、グランド層８を構成する金属を含有する導体ペーストをスロット孔を有するグランド層パターンにスクリーン印刷法等により印刷し、必要な場合は前記誘電体シートの所定箇所にスルーホールを形成して前記導体ペーストを充填する。
【００４４】
（３）（２）のシートの表面に（１）の誘電体シートを積層し、圧着する。この時、（２）のシートが複数ある場合は、位置合わせしながらシートを積層する。
（４）（３）の積層体を焼成する。
【００４５】
（５）（４）によって得られたセラミック基板の両面に薄膜形成法により厚み０．５〜５０μｍの中心導体６、７の配線パターンを形成する。薄膜形成法としては、誘電体基板２の表面にマスクを用いて蒸着、スパッタリング、ＣＶＤ、イオンプレーティング、レーザーアブレーション等の気相法により配線パターンを形成する方法、誘電体基板２の表面にメッキ等により導体膜を形成した後、フォトリソグラフィ法により配線パターン化する方法およびメッキ等により他の膜上に金属箔を作製し、フォトリソグラフィ法によりパターン化した配線を誘電体基板２の表面に転写する方法等が望ましい。
【００４６】
この薄膜形成時、セラミック基板の表面粗さ（Ｒａ）が、０．５μｍ以下であることが望ましいが、そのような表面粗さを達成するために、得られたセラミック基板の表面を鏡面研磨するか、または鏡面研磨することなく、スムースな焼き上げ面を形成し得るセラミック基板材料を選択する。
【００４７】
なお、中心導体６、７およびグランド層８以外の低周波信号伝送線路やグランド層および抵抗体、キャパシタ、インダクタ等の導体層については、工程の簡便さの点から、誘電体基板２の表面に形成される導体層を薄膜形成法にて、誘電体基板２の内部に形成される導体層を誘電体基板２との同時焼成により形成されることが望ましい。
【００４８】
【実施例】
実施例１                                                              （１）ほう珪酸ガラス７５重量％およびアルミナ粉末２５重量％を含有する原料を混合し、有機バインダを添加した後、シート状に成形してグリーンシートを作製した。
【００４９】
（２）（１）の表面にＣｕペーストをスロット孔を有するグランド層８のパターンに印刷した。
【００５０】
（３）（２）のシートの表面に（１）の誘電体シートを積層し、圧着した。
【００５１】
（４）（３）の積層体を窒素雰囲気中、９２０℃で焼成した。得られたセラミック基板の表面粗さ（Ｒａ）は０．７８μｍであった。
【００５２】
（５）（４）のセラミック基板の両面を適宜鏡面加工して表１の平均表面粗さ（Ｒａ）を有するセラミック基板を作製した後、スパッタ法により、ＮｉＣｒが０．０５μｍ、Ｃｕにて厚さ２．３μｍの中心導体６、７の配線パターンを形成しさらにその表面に金メッキを施した（中心導体の全体厚み３μｍ）。
【００５３】
上記の方法に従い、全長５０ｍｍで電磁結合部を２個含む高周波用配線基板を作製し、線路端部の伝送特性（測定周波数１０ＧＨｚ）をネットワークアナライザで測定した。結果は、表１に示す。
【００５４】
また、比較のため、中心導体６、７を銅ペーストを塗布後、ガラスセラミックスとの同時焼成によって形成した。なお、中心導体の厚さが１５μｍとした。そして、上記と同様にして、伝送特性を測定し、結果を表１に示した。
【００５５】
また、誘電体基板の全面に上記と全く同様の薄膜形成法によって、中心導体と同じ厚みの導体層を形成し、この導体層と誘電体基板との界面導電率を測定した。この界面導電率の測定は、以下に示す誘電体円柱共振器法にて測定した。
【００５６】
この誘電体円柱共振器法は、比誘電率、誘電正接が既知の誘電体材料からなる誘電体円柱の両端面または一方の端面に、金属層が被着された誘電体基板を所定の関係になるように取り付けて誘電体共振器を形成することにより、金属層と誘電体基板との界面、すなわち金属層界面での導電率を測定する方法である。
【００５７】
この測定方法の原理は、所定の寸法比（高さｔ／直径ｄ）を有する誘電体円柱の両端面に、縁端効果が無視できる程度に充分大きな導体板（通常は、誘電体円柱の直径ｄの３倍程度の直径Ｄを有する導体板）を平行に設けて挟持した電磁界共振器を構成した場合、ＴＥｏｍｎ  共振モードによって導体板に流れる高周波電流は短絡面、即ち、誘電体と導体との界面だけに分布していることによるものである。
【００５８】
より具体的には、図２に示すように、表面に導体層２１が形成された誘電体基板２２を、所定の寸法比（高さｔ／直径ｄ）を有する誘電体円柱２３の端面に、前記配線基板の誘電体基板２２が誘電体円柱２３の端面と接触するようにして、両端から挟持して誘電体共振器２０を構成する。
【００５９】
誘電体共振器２０においては、ＴＥｏｍｎ  モード（ｍ＝１，２，３・・・、ｎ＝１，２，３，・・・）によって導体層２１に流れる高周波電流は、導体層２１と誘電体基板２２の界面だけに分布することを利用して、測定されたＴＥｏｍｎ  モード（ｍ＝１，２，３・・・、ｎ＝１，２，３，・・・）の共振周波数ｆ０  と無負荷Ｑ、Ｑｕから下記数１の（１）  式によって界面導電率σｉｎｔ  を算出することができる。
【００６０】
【数１】
0003554193.tif 000002
【００６１】
但し、Ａ，Ｂ１  、Ｂ２  は下記数２の（２）（３）（４）式により計算する。
【００６２】
【数２】
0003554193.tif 000003
【００６３】
ここで、（１）式のｔａｎδ１  とｔａｎδ２  はそれぞれ誘電体円柱２３と誘電体基板２２の誘電正接、μは導体層２１の透磁率、ωは２πｆ０  、∬｜Ｈ｜２  ｄＳは上下の金属層界面での磁界の積分、Ｗｅ  は共振器の電界エネルギー、Ｗｄ１ｅ  とＷｄ２ｅ  は誘電体円柱２３内と誘電体基板２２内の電界エネルギーである。
【００６４】
なお、Ｗｅ  、Ｗｄ１ｅ  、Ｗｄ２ｅ  の計算に必要な誘電体円柱２３と誘電体基板２２の比誘電率ε’１、ε’２やｔａｎδ１  とｔａｎδ２  は前記文献１に開示された誘電体円柱共振器法や、小林、佐藤らの「信学技法ＭＷ８７−７」（１９８７年）に開示された空洞共振器法によって測定する。
【００６５】
なお、図２の誘電体円柱２３としてＣ軸に垂直な端面を持つサファイア（直径ｄ＝１０．０００ｍｍ、高さｔ＝５．００４ｍｍ）を使用した。この測定結果を中心導体の誘電体基板接着面の界面導電率として表１に示した。
【００６６】
実施例２
誘電体基板として、アルミナを９３重量％、または９９．５重量％、残部がＳｉＯ２  、ＣａＯ，ＭｇＯの助剤成分からなる混合粉末をシート状に成形し、その表面にタングステンペーストを用いてスロット孔を有するグランド層のパターンに印刷塗布し、その表面にグリーンシートを積層一体化した後、これを１６５０℃にて焼成して、グランド層を有するセラミック基板を作製した。
【００６７】
そして、このセラミック基板に対して、適宜鏡面研磨した後、実施例１と全く同様にして誘電体基板の表裏に中心導体を形成し、全長５０ｍｍで電磁結合部を２個含む伝送特性評価用の高周波用配線基板を作製し、実施例１と同様にして、１０ＧＨｚにおける伝送特性および１２ＧＨｚにおける中心導体の誘電体基板との界面導電率を測定した。結果は、表１に示した。
【００６８】
【表１】
0003554193.tif 000004
【００６９】
表１に示すように、中心導体を誘電体基板と同時焼成によって形成した場合、界面導電率は３．１×１０７  Ω−１ｍ−１と低く、伝送特性も低いものであったが、本発明に従い、中心導体を薄膜形成法によって形成することにより、界面導電率は３．７×１０７  Ω−１ｍ−１以上となった。特に、表面粗さ（Ｒａ）が０．５μｍ以下の誘電体基板表面に薄膜形成法によって形成すると、σは４．０×１０７  Ω−１ｍ−１と非常に高くなり、それと同時に、伝送特性も大きく向上した。
【００７０】
【発明の効果】
以上詳述した通り、本発明の高周波用配線基板は、誘電体基板の内部に形成されるグランド層を誘電体層との同時焼成により形成し、かつ誘電体基板の表面の中心導体を薄膜形成法によって形成することにより、前記中心導体の誘電体基板接着面の界面導電率を小さくでき、線路としての伝送損失を小さくできる。従って、この中心導体とグランド層を具備する線路を電磁結合構造を具備するパッケージに適用することにより、パッケージにおける高周波信号の伝送損失をさらに小さくできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の高周波用配線基板の一例を示す概略断面図である。
【図２】本発明の高周波用配線基板における導体層の界面導電率測定に用いられる誘電体共振器の構造を示す概略図である。
【符号の説明】
１  高周波用配線基板
２  誘電体基板
３  蓋体
４  キャビティ
５  高周波素子
６  第１の中心導体
７  第２の中心導体
８、１０  グランド層
９  スロット孔
１１  ビアホール導体
２０  誘電体共振器
２１  導体層
２２  誘電体基板
２３  誘電体円柱
【図１】
0003554193.tif 000005
【図２】
0003554193.tif 000006