(57)【要約】【課題】  高周波信号の伝送特性が良好な配線基板を提供する。【解決手段】  絶縁基板１の内部に信号線路２を配置させるとともに、該信号線路２と前記絶縁基板１の一主面との間に前記信号線路２と一部対向する導体層５を配置せしめ、前記絶縁基板１の一主面に、前記導体層５の非形成領域を貫通するビア導体４を介して前記信号線路２と電気的に接続される接続パッド３を設けてなる配線基板において、前記接続パッド３の外周部を、平面透視して前記導体層５と重畳するように配置させて該重畳部１cの接続パッド３−導体層5間に空隙部１ａを設ける。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁基板の内部に信号線路を配置させるとともに、該信号線路と前記絶縁基板の一主面との間に前記信号線路と一部対向する導体層を配置せしめ、前記絶縁基板の一主面に、前記導体層の非形成領域を貫通するビア導体を介して前記信号線路と電気的に接続される接続パッドを設けてなる配線基板であって、
前記接続パッドの外周部が、平面透視して前記導体層と重畳するように配置されているとともに該重畳部の前記接続パッド及び前記導体層間に空隙部が設けられていることを特徴とする配線基板。
【請求項２】
前記絶縁基板の一主面に、前記接続パッドを囲繞するとともに前記空隙部と連通する開口が設けられており、該開口の内側に前記導体層の一部が露出されていることを特徴とする請求項１に記載の配線基板。
【請求項３】
前記導体層が、グランド導体層または給電導体層であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の配線基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子や容量素子等の電子部品を搭載するための配線基板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば半導体素子や容量素子等の電子部品を搭載するのに用いられる配線基板としては、酸化アルミニウム質焼結体やガラスセラミック焼結体等のセラミック焼結体、エポキシ樹脂，ポリイミド樹脂等の有機樹脂、または、酸化アルミニウム等の無機粉末をエポキシ樹脂等の有機樹脂で結合してなる複合材料等の電気絶縁材料からなる絶縁基板と、タングステンやモリブデン，銅，銀等の金属材料からなり、絶縁基板に形成された信号伝送用の信号線路と、絶縁基板の一主面に形成された接続パッドと、信号線路と接続パッドとを電気的に接続するように形成されたビア導体と、信号線路と対向して絶縁基板の内部に形成された導体層とを具備した構造のものが知られている。導体層は、信号線路と絶縁基板の一主面との間に配置され、信号線路との間に静電容量（キャパシタンス）を生じて信号線路のインピーダンスを制御する機能を有する。
【０００３】
かかる配線基板は、接続パッドが設けられている絶縁基板の一主面と対向する他主面等に電子部品を搭載するとともに、電子部品の電極を信号線路の露出部分にボンディングワイヤや半田等を介して電気的に接続し、電子部品を蓋体や封止用樹脂等で封止することにより電子装置を構成する。
【０００４】
なお、電子部品としては、ＩＣ，ＬＳＩ等の半導体集積回路素子、ＬＤ（半導体レーザ），ＬＥＤ（発光ダイオード），ＰＤ（フォトダイオード），ＣＣＤ（電荷結合素子），ラインセンサ，イメージセンサ等の光半導体素子、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）用半導体素子,圧電振動子，水晶振動子等の振動子、容量素子、その他の種々の電子部品が用いられ、得られる電子装置は、各種センサ装置，携帯電話，コンピュータ，ルータ等の電子機器の部品として使用される。
【０００５】
そして、このような電子装置の接続パッドを外部電気回路基板の接続用端子に半田等の接合材を介して電気的・機械的に接続することにより、電子部品の電極が信号線路，ビア導体および接続パッドを介して外部電気回路基板と電気的に接続されることとなる。
【０００６】
なお、前記接続パッドには、外部電気回路基板に対する接続強度を確保するために比較的大きな面積が必要とされており、例えば、直径０．８ｍｍ程度の円形状等をなすように形成される。
【特許文献１】特開２００３−１４２６２７号公報
【特許文献２】特開２００２−３１４０２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
近年、例えば、コンピュータの高速演算,高速インターネット通信あるいは車載用の衝突防止センサ等の電子機器に使用される信号等の高周波化に伴い、例えば、８００ＭＨｚ〜数十ＧＨｚ帯の高周波信号を伝送する必要が生じてきている。
【０００８】
しかしながら、上述した従来の配線基板の如く、接続パッドの面積を大きくした場合、高周波信号を伝送した際に、接続パッドとその真上近傍に位置する導体層との間にキャパシタンスが発生することから、その部分において接続パッドのインピーダンスが低くなり、インピーダンスの不整合が起きて高周波信号が良好に伝送されず、電気的信頼性を確保することが不可となる欠点を有していた。
【０００９】
本発明は、上記欠点を解消するために案出されたもので、その目的は、高周波信号の伝送特性が良好で、外部電気回路基板に確実に接続することが可能な配線基板を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の配線基板は、絶縁基板の内部に信号線路を配置させるとともに、該信号線路と前記絶縁基板の一主面との間に前記信号線路と一部対向する導体層を配置せしめ、前記絶縁基板の一主面に、前記導体層の非形成領域を貫通するビア導体を介して前記信号線路と電気的に接続される接続パッドを設けてなる配線基板であって、前記接続パッドの外周部が、平面透視して前記導体層と重畳するように配置されているとともに該重畳部の前記接続パッド及び前記導体層間に空隙部が設けられていることを特徴とするものである。
【００１１】
また本発明の配線基板は、前記絶縁基板の一主面に、前記接続パッドを囲繞するとともに前記空隙部と連通する開口が設けられており、該開口の内側に前記導体層の一部が露出されていることを特徴とするものである。
【００１２】
さらに本発明の配線基板は、前記導体層が、グランド導体層または給電導体層であることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の配線基板は、接続パッドの外周部を、平面透視して導体層と重畳するように配置するとともに該重畳部の接続パッド及び導体層間に空隙部を設けるように構成したことから、接続パッドと導体層との間に介在する絶縁基板（誘電体）の一部に誘電率の低い空気が存在することとなり、これによって接続パッドと導体層のキャパシタンスの発生が低減され、接続パッドのインピーダンス低下を有効に抑制することができる。したがって、インピーダンスの整合が良好に図られ、高周波信号の伝送特性に優れた配線基板を得ることができる。
【００１４】
また本発明の配線基板によれば、接続パッドの外周部が、平面透視して導体層と重畳するように配置されていることから、ビア導体との電気的短絡を防ぐための非形成領域を除いて、十分な長さで信号配線との間にキャパシタンスを生じさせることができ、これによって信号線路のインピーダンスも有効に制御することができる。
【００１５】
さらに本発明の配線基板によれば、絶縁基板の一主面に、接続パッドを囲繞するとともに空隙部と連通する開口を設け、該開口の内側に導体層の一部を露出させることにより、接続パッドを囲繞する部位において、導体層と接続パッドの間に空気を介在させ、接続パッドと導体層との間のキャパシタンスをさらに低減することができる。これにより、接続パッドのインピーダンス低下をより有効に防止することができ、高周波信号の伝送特性をより優れたものとなすことができる。
【００１６】
またさらに本発明の配線基板によれば、導体層をグランド導体層または給電導体層として用いることにより、導体層を他の信号線路用のビア導体の回りだけを非形成部分にしたいわゆるベタ配線とすることができる。これにより、信号線路が同じ層でどこに形成されても、配線基板内部の信号線路とのキャパシタンスを略一定にすることができ、信号線路とのインピーダンスを効率よく維持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明を添付図面に基づき詳細に説明する。図１は本発明の配線基板の実施の形態の一例を示す断面図である。図１において、１は絶縁基板、２は信号線路、３は接続パッド、４はビア導体、５は導体層、１ａは絶縁基板１に形成された空隙部であり、これら絶縁基板１，信号線路２，接続パッド３，ビア導体４，導体層５および空隙部１ａにより配線基板９が構成されている。
【００１８】
絶縁基板１は、酸化アルミニウム質焼結体やガラスセラミック焼結体，窒化アルミニウム質焼結体，ムライト質焼結体等のセラミック焼結体、エポキシ樹脂，ポリイミド樹脂等の有機樹脂、または酸化アルミニウム等の無機粉末をエポキシ樹脂等の有機樹脂で結合してなる複合材料等の電気絶縁材料により形成されている。
【００１９】
絶縁基板１は、例えば酸化アルミニウム質焼結体から成る場合には以下のようにして作製される。まず、酸化アルミニウム，酸化珪素，酸化カルシウム，酸化マグネシウム等の原料粉末に適当な有機バインダー，溶剤を添加混合して泥漿状のセラミックスラリーを作製し、このセラミックスラリーをドクターブレード法やカレンダーロール法等のシート成形技術を採用してシート状となすことによって、セラミックグリーンシート（セラミック生シート）を得る。しかる後、セラミックグリーンシートを所定の順に上下に積層して生セラミック成形体と成す。この生セラミック成形体を還元雰囲気中で約１６００℃の高温で焼成することによって、絶縁基板１が製作される。
【００２０】
絶縁基板１は、内部に信号線路２と導体層５、主面に複数の接続パッド３を有しており、これら信号線路２と接続パッド３とを互いに電気的に接続する複数のビア導体４が、導体層５の非形成領域を貫通して形成されている。ビア導体４が貫通する部分で導体層５を非形成とするのは、ビア導体４と導体層５との電気的短絡を避けるためである。
【００２１】
また、信号線路２，導体層５および接続パッド３は、タングステンやモリブデン，銅，銀，パラジウム等の金属材料から成り、例えば、タングステンから成る場合、タングステン粉末に有機溶剤，バインダーを添加混練して作製した金属ペーストを、絶縁基板１となるセラミックグリーンシートに所定のパターンで印刷しておくことにより形成される。
【００２２】
信号線路２、接続パッド３およびビア導体４は、電子部品の電極と電気的に接続され、これを外部に導出する導電路として機能する。
【００２３】
導体層５は、信号線路２との間で所定のキャパシタンスを形成し、このキャパシタンスで信号線路のインピーダンスを制御する機能をなす。
【００２４】
この場合、上述した導体層５の非形成領域は、ビア導体４との電気的短絡を防ぐ上では広い方がよいが、広くし過ぎると、信号線路２のインピーダンスを制御する機能が阻害されるので、非形成領域は、ビア導体４と導体層５との間の電気的短絡を有効に防止できる範囲で極力狭くすることが好ましい。絶縁基板１が酸化アルミニウム質焼結体等のセラミック材料から成る場合、非形成領域は、ビア導体４の側面から外側に、例えば、５０μｍ〜１５０μｍ程度の範囲で形成される。また、非形成領域は、ビア導体４の全周において、ビア導体４の側面から非形成領域の外縁（導体層５）までの距離を略等しくしておくことが好ましい。
【００２５】
また、ビア導体４は、高周波特性の観点から横断面（信号が伝送される方向に直交する方向の断面）が円形状をなすように形成することが好ましく、その大きさは、直径５０μｍ〜２００μｍ程度に設定することが望ましい。この場合、上述したように非形成領域は、ビア導体４と同心状に配置させておくことが好ましく、内径が約２５０μｍ、外径が約８００μｍの円環状でビア導体４と同心状に形成されることが特に望ましい。
【００２６】
なお、ビア導体４は、信号線路２，導体層５と同様の金属材料から成り、例えば、予め絶縁基板１となるセラミックグリーンシートのうち接続パッド３が形成される部位に貫通孔を形成しておき、このセラミックグリーンシートの表面および貫通孔内に、信号線路２の形成に用いられる金属ペーストと同様の金属ペーストを従来周知のスクリーン印刷法により印刷し、充填しておくことにより形成される。
【００２７】
かかる配線基板９は、絶縁基板１の主面に電子部品（図示せず）を搭載し、電子部品の電極を信号線路２や導体層５にボンディングワイヤや半田等を介して電気的に接続し、必要に応じて電子部品を蓋体や封止用樹脂等で封止することによりＲＦモジュール等の電子装置を構成し、接続パッド３を外部電気回路基板（図示せず）の接続用端子等に半田等からなる接続材を介して接続することにより、電子部品の電極が信号線路２，ビア導体４および接続パッド３を介して外部の電気回路と電気的に接続される。
【００２８】
なお、信号線路２は、例えば、ＲＦモジュールにおいて発振用等の８００ＭＨｚ〜数十ＧＨｚ等の高周波信号を伝送する。また、このような高周波信号の他に、ＫＨｚ帯等の低周波信号を伝送するための信号線路が形成されていてもよい。
【００２９】
さらに、導体層５は信号線路２と絶縁基板１の一主面との間に信号線路２と一部対向するように配置されている。これにより、信号線路２と導体層５とのキャパシタンスが一定に保たれ、信号線路２のインピーダンスが略一定に保たれる。これにより、信号線路２を高周波信号が伝送できる。
【００３０】
そして、上述した配線基板９の接続パッド３は、その外周部が、平面透視して導体層５と重畳するように配置されており、かかる重畳部１ｃの接続パッド３及び導体層５間には空隙部１ａが設けられている
したがって、接続パッド３と重畳部１ｃに位置する導体層５との間に介在する絶縁基板１（誘電体）の一部に誘電率の低い空気（例えば酸化アルミニウム質焼結体等のセラミックスの誘電率に比べ約９分の１の誘電率）が存在することになるため、接続パッド３と導体層５のキャパシタンスの発生が低減され、その部分において接続パッド３のインピーダンスが低くなるという問題の発生を抑えてインピーダンスを整合させることができ、高周波信号の伝送特性に優れた配線基板９を提供することができる。
【００３１】
空隙部１ａの形状は、平面視で円環状または楕円環状、四角枠状、その他複数の直線や曲線を組み合わせた形状等であり、特に、円環状，楕円環状等の、角部の無い形状が、接続パッド３が外部の電気回路に接続する際、応力の集中するところが少ないので好ましい。
【００３２】
なお、インピーダンスの整合をより良好とするには、空隙部１ａが接続パッド３を全周で取り囲むように配置させることが好ましいが、平面視して一部が絶縁基板１と繋がっていても構わない。
【００３３】
また、空隙部１ａは、平面視して、円環状や楕円環状等の、接続パッド３を囲繞する内周および外周を備えた形状の場合、その内周と外周との間で形状が異なっていてもよい。
【００３４】
空隙部１ａを環状や枠状に形成する場合、空隙部１ａの外周は、導体層５と接続パッド３との間のキャパシタンスを低くしてインピーダンスの低下を防ぐ上では、少なくとも接続パッド３の外周まで達するように設けておくことが好ましい。
【００３５】
ただし、空隙部１ａを大きくし過ぎると、絶縁基板１の強度低下を招く恐れがあるので、空隙部１ａを、平面視して、重畳部よりも外側に延出させる場合には、接続パッド３の外周縁と空隙部１ａの外周縁との間の幅が１５０μｍ程度となるように設定することが好ましい。
【００３６】
また、空隙部１ａの内周とビア導体４との距離は、５０〜１５０μｍ程度が好ましい。
【００３７】
このような空隙部１ａは、例えば、絶縁基板１を、複数のセラミックグリーンシートを積層することにより形成するとともに、ビア導体４を囲繞するような環状、枠状の貫通孔を形成しておき、その貫通孔が上下に連通するようにして複数のセラミックグリーンシートを積層することにより形成される。
【００３８】
なお、貫通孔は、各層により寸法が異なっていてもよいし、最も大きいものを最下層として積層したり、最も大きいものを最下層にして順に寸法の小さいものが並ぶように積層して形成してもよい。
【００３９】
また、空隙部１ａは、その内側面を垂直な面で形成する必要はなく、空隙部１ａ周辺の絶縁基板１の機械的強度の確保や、生産性等を考慮して、傾斜面や縦方向に湾曲した面としてもよい。
【００４０】
空隙部１ａの内周は、導体層５と接続パッド３との間のキャパシタンスを低くしてインピーダンスの低下を防ぐ上では、その内周が、平面視して、ビア導体４の外縁に近いほど有効である。
【００４１】
またさらに上述した配線基板９は、絶縁基板１の一主面に、接続パッド３を囲繞するとともに空隙部１ａと連通する開口１ｂが設けられており、開口１ｂの内側に導体層５の一部が露出されている。
【００４２】
これにより、接続パッド３を囲繞する部位において、導体層５と接続パッド３の間に絶縁基板１（誘電体）は存在せず、空気だけが存在することとなるため、接続パッド３と導体層５との間のキャパシタンスをさらに低減でき、接続パッド３のインピーダンスが低くなるという問題の発生をより効率よく抑えることができ、高周波信号の伝送特性に極めて優れた配線基板９を提供することができる。
【００４３】
なお、高周波信号の伝送に関しては、電気抵抗が低いほどその特性がよくなることから、信号線路２の材料としては、銅，銀等が適しており、また、信号線路２のパターンは、角部の無い直線が望ましいが、屈曲させることが必要な場合は、屈曲させる部分を円弧状に成形すること（角部の無い半径を形成したコーナーを持つように設計すること）が望ましい。
【００４４】
また、信号線路２を複数形成する場合は、信号線路同士の間をできるだけ離すことが望ましい。
【００４５】
さらにまた、上述した配線基板９の導体層５は、グランド導体層または給電導体層として用いることが好ましい。
【００４６】
この場合、導体層５を他の信号線路２用のビア導体４の回りだけを非形成部分にしたいわゆるベタ配線とすることができるため、信号線路２が同じ層でどこに形成されても、
配線基板９内部の信号線路２とのキャパシタンスを一定にでき、信号線路２のインピーダンスを効率よく維持することができる。
【００４７】
また、導体層５をグランド導体層または給電導体層としておくと、電子部品の電極のうちグランド用のものや給電用のものを導体層と電気的に接続させて、電子部品の接地や給電をより効率よく行なわせることができ、電子部品搭載用の配線基板としての電気的な特性を向上させることができる。
【００４８】
この場合、導体層５を複数の層にわたって形成し、グランド導体層と給電導体層とをともに絶縁基板の内部に設けるようにしてもよい。
【００４９】
接続パッド３は、外部電気回路基板に対する接続強度を確保するために、比較的大きな直径で形成することが好ましい。接続パッド３は外部の電気回路と接続される際、応力が均等にかかるように、また、高周波伝送特性の観点から、角のない円形が望ましく、その大きさは、直径２００μｍ〜８００μｍ程度が望ましい。
【００５０】
なお、本発明は上述した実施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内であれば種々の変更が可能である。
【００５１】
例えば、導体層５の非形成領域に、絶縁基板１を形成するのと同様の絶縁材料から成るコート層を導体層５と同じ厚みで形成して高さを揃え、絶縁基板１の内部に空隙等の不具合が生じることをより確実に防止して信頼性を高めるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の配線基板の実施の形態の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００５３】
１・・・絶縁基板
１ａ・・・空隙部
１ｂ・・・開口
１ｃ・・・重畳部
２・・・信号線路
３・・・接続パッド
４・・・ビア導体
５・・・導体層
９・・・配線基板
【図１】
2006278448.tif 000003