(57)【要約】【課題】コプレーナ線路が形成された集積回路において、信号線の長さを変化させたときに生じ得る低反射帯域の狭帯域化を抑える。【解決手段】集積回路（３）には、コプレーナ線路（３１）を構成する信号線（３１ａ）及びグランド層（３１ｂ，３１ｃ）が形成されている。信号線（３１ａ）の端部とグランド層（３１ｂ，３１ｃ）との間隔（Ｄ）は、信号線（３１ａ）の中間部とグランド層（３１ｂ，３１ｃ）との間隔（Ｄ’）よりも広い。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コプレーナ線路を構成する信号線及びグランド層が形成された集積回路であって、
前記信号線の端部と前記グランド層との間隔は、前記信号線の中間部と前記グランド層との間隔よりも広い、
ことを特徴とする集積回路。
【請求項２】
前記信号線の端部と前記グランド層との間隔をＤ、前記信号線を介して当該集積回路に入力される、又は、前記信号線を介して当該集積回路から出力される信号の周波数に対応する自由空間波長をλとして、Ｄ／λが０．０５以上である、
ことを特徴とする請求項１に記載の集積回路。
【請求項３】
前記信号線の中間部の幅が前記信号線の端部の幅よりも狭い、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の集積回路。
【請求項４】
配線基板と、該配線基板に実装された請求項１〜３の何れか１項に記載の集積回路と、を備えている、
ことを特徴とする実装基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コプレーナ線路が形成された集積回路に関する。また、そのような集積回路を備えた実装基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線装置においては、ＲＦＩＣ（Radio Frequency Integrated Circuit）などの集積回路を配線基板に実装することにより得られた実装基板が広く用いられている。通信容量の大容量化に対応するために、無線装置の使用周波数帯域の広帯域化及び高周波化が進んでおり、ＲＦＩＣの動作帯域もミリ波帯（３０ＧＨｚ〜３００ＧＨｚ）に及んでいる。
【０００３】
このような高周波信号を扱う実装基板においては、コプレーナ線路が形成された配線基板及び集積回路が用いられる。集積回路を配線基板に実装（例えば、フリップチップ実装）する際には、集積回路側に形成されたコプレーナ線路と配線基板に形成されたコプレーナ線路とが接続される。
【０００４】
コプレーナ線路が形成された集積回路を開示した文献としては、例えば、特許文献１が挙げられる。特許文献１には、コプレーナ線路が形成されたモノリシックミリ波集積回路が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−２９９５０１号（２００２年１０月１１日公開）
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】A. M. Mangan et al., IEEE Trans. on Electron Devices, vol. 53, no. 2, pp. 235-241, Feb. 2006
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、コプレーナ線路が形成された従来の集積回路においては、コプレーナ線路を構成する信号線の長さを変化させると、反射係数Ｓ１１の大きさが所定の値（例えば、−１０ｄＢ）以下になる帯域が狭帯域化するという問題があった。このため、コプレーナ線路が形成された従来の集積回路は、設計の自由度が低かった。
【０００８】
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、コプレーナ線路が形成された集積回路において、信号線の長さを変化させたときに生じ得る低反射帯域の狭帯域化を抑えることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る集積回路は、上記の課題を解決するために、コプレーナ線路を構成する信号線及びグランド層が形成された集積回路であって、前記信号線の端部と前記グランド層との間隔は、前記信号線の中間部と前記グランド層との間隔よりも広い、ことを特徴とする。
【００１０】
本発明に係る集積回路においては、前記信号線の端部と前記グランド層との間隔をＤ、前記信号線を介して当該集積回路に入力される、又は、前記信号線を介して当該集積回路から出力される信号の周波数に対応する自由空間波長をλとして、Ｄ／λが０．０５以上である、ことが好ましい。
【００１１】
本発明に係る集積回路においては、前記信号線の中間部の幅が前記信号線の端部の幅よりも狭い、ことが好ましい。
【００１２】
本発明に係る実装基板は、配線基板と、該配線基板に実装された上記集積回路と、を備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、コプレーナ線路が形成された集積回路において、信号線の長さを変化させたときに生じ得る低反射帯域の狭帯域化を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】（ａ）は、本発明の一実施形態に係る実装基板の斜視図である。（ｂ）は、（ａ）に実装基板が備える集積回路の下面図である。
【図２】図１に示す集積回路に関して、信号線の中間部の長さを０．５ｍｍ、１．０ｍｍ、２．０ｍｍ、３．０ｍｍとした場合に得られる、反射係数Ｓ１１の大きさ｜Ｓ１１｜の周波数依存性を表すグラフである。
【図３】比較例に係る集積回路の下面図である。
【図４】図３に示す集積回路に関して、信号線の中間部の長さを０．５ｍｍ、１．０ｍｍ、２．０ｍｍ、３．０ｍｍとした場合に得られる、反射係数Ｓ１１の大きさ｜Ｓ１１｜の周波数依存性を表すグラフである。
【図５】比較例に係る集積回路の下面図である。
【図６】図５に示す集積回路に関して、信号線の中間部の長さを０．５ｍｍ、１．０ｍｍ、２．０ｍｍ、３．０ｍｍとした場合に得られる、反射係数Ｓ１１の大きさ｜Ｓ１１｜の周波数依存性を表すグラフである。
【図７】図１に示す集積回路に関して、間隔Ｄを０．１ｍｍ、０．２ｍｍ、０．２５ｍｍ、０．３ｍｍ、０．３５ｍｍとした場合に得られる、反射係数Ｓ１１の大きさ｜Ｓ１１｜の周波数依存性を表すグラフである。
【図８】図１に示す集積回路の下面図である。（ａ）は、各バンプ群が２個のバンプからなる場合、（ｂ）は、各バンプ群が１個のバンプからなる場合を示す。
【図９】図１に示す集積回路に関して、各バンプ群を構成するバンプの個数を３個、２個、１個とした場合に得られる、反射係数Ｓ１１の大きさ｜Ｓ１１｜の周波数依存性を表すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
（実装基板の構成）
本発明の一実施形態に係る実装基板１の構成について、図１を参照して説明する。図１において、（ａ）は、実装基板１の斜視図であり、（ｂ）は、実装基板１が備える集積回路３の下面図である。なお、以下の説明においては、図示した座標系において、ｘ軸正方向を右、ｘ軸負方向を左、ｙ軸正方向を前、ｙ軸負方向を後、ｚ軸正方向を上、ｚ軸負方向を下と呼称する。ただし、これらの呼称は、説明を簡潔に行うための便宜的なものに過ぎず、実装基板１の配置に制限を課すものではない。
【００１６】
実装基板１は、図１に示すように、配線基板２と、配線基板２に実装（本実施形態においては、フリップチップ実装）された集積回路３と、を備えている。
【００１７】
配線基板２は、基板２１と、基板２１の上面に形成されたコプレーナ線路２２とを備えたプリント配線基板である。基板２１は、例えば、厚さ０．１ｍｍの液晶ポリマー基板である。コプレーナ線路２２は、信号線２２ａと、信号線２２ａの両側に配置されたグランド層２２ｂ，２２ｃと、により構成されている。信号線２２ａは、第１信号線２２ａ１と第２信号線２２ａ２とに分けられている。第１信号線２２ａ１は、基板２１の前端部から後方に向かって伸び、集積回路３の前端部と重なる位置において終端する。一方、第２信号線２２ａ２は、基板２１の後端部から前方に向かって伸び、集積回路３の後端部と重なる位置において終端する。
【００１８】
集積回路３は、例えば、シリコンを基材とする厚さ１．０ｍｍのＲＦＩＣである。集積回路３の裏面には、コプレーナ線路３１が形成されている。コプレーナ線路３１は、信号線３１ａと、信号線３１ａの両側に配置されたグランド層３１ｂ，３１ｃと、により構成されている。信号線３１ａの前端部及び後端部には、それぞれ、円柱状のバンプ３２ａ１及びバンプ３２ａ２が設けられている。バンプ３２ａ１は、金属（例えば、銅）により構成されており、配線基板２の第１信号線２２ａ１の後端部に接続（例えば、半田接続）される。同様に、バンプ３２ａ２は、金属（例えば、銅）により構成されており、配線基板２の第２信号線２２ａ２の前端部に接続（例えば、半田接続）される。また、グランド層３１ｂの前端部及び後端部には、それぞれ、左右に並んだ３つの円柱状のバンプからなるバンプ群３２ｂ１及びバンプ群３２ｂ２が設けられている。これらのバンプ群３２ｂ１，３２ｂ２は、金属（例えば、銅）により構成されており、配線基板２のグランド層２２ｂに接続（例えば、半田接続）される。同様に、グランド層３１ｃの前端部及び後端部には、それぞれ、左右に並んだ３つの円柱状のバンプからなるバンプ群３２ｃ１及びバンプ群３２ｃ２が設けられている。これらのバンプ群３２ｃ１，３２ｃ２は、金属（例えば、銅）により構成されており、配線基板２のグランド層２２ｃに接続（例えば、半田接続）される。
【００１９】
本実施形態に係る集積回路３の第１の特徴は、信号線３１ａの端部とグランド層３１ｂ，３１ｃとの間隔Ｄが、信号線３１ａの中間部とグランド層３１ｂ，３１ｃとの間隔Ｄ’よりも広い点である。また、本実施形態に係る集積回路３の第２の特徴は、信号線３１ａの中間部の幅Ｗ’が、信号線３１ａの端部の幅Ｗよりも狭い点である。これらの特徴により、信号線３１ａの長さを変化させたときに生じ得る低反射帯域の狭帯域化を抑えることができる。なお、本明細書においては、反射係数Ｓ１１の大きさ｜Ｓ１１｜が−１０ｄＢ以下になる帯域を低反射帯域とする。ただし、低反射帯域の定義に用いる｜Ｓ１１｜の下限値を−１０ｄＢ以外の値としても、上記の効果が得られる点に変わりはない。
【００２０】
図２は、本実施形態に係る集積回路３に関して、信号線３１ａの中間部の長さＬを０．５ｍｍ、１ｍｍ、２ｍｍ、３ｍｍとした場合に得られる、反射係数Ｓ１１の大きさ｜Ｓ１１｜の周波数依存性を表すグラフである。
【００２１】
図２からは、以下のことが読み取れる。（１）Ｌ＝０．５ｍｍのとき、３０ＧＨｚ〜７０ＧＨｚの帯域全体が低反射帯域となる。（２）Ｌ＝１ｍｍのとき、６５ＧＨ〜７０ＧＨｚの帯域が低反射帯域から外れ、３０ＧＨｚ〜６５ＧＨｚの帯域が低反射帯域になる。（３）Ｌ＝２ｍｍのとき、４６ＧＨ〜５０ＧＨｚの帯域が低反射帯域から外れ、３０ＧＨｚ〜４６ＧＨｚ、５０ＧＨｚ〜７０ＧＨｚの帯域が低反射帯域となる。（４）Ｌ＝３ｍｍのとき、５３ＧＨ〜５９ＧＨｚの帯域が低反射帯域から外れ、３０ＧＨｚ〜５３ＧＨｚ、５９ＧＨｚ〜７０ＧＨｚの帯域が低反射帯域になる。すなわち、信号線３１ａの長さに依らず、３０ＧＨｚ〜７０ＧＨｚの帯域の略全体が低反射帯域となる。
【００２２】
（集積回路の第１の特徴とその効果）
上述したように、本実施形態に係る集積回路３は、信号線３１ａの端部とグランド層３１ｂ，３１ｃとの間隔Ｄが、信号線３１ａの中間部とグランド層３１ｂ，３１ｃとの間隔Ｄ’よりも広い、ことを第１の特徴とする。そして、この特徴により、信号線３１ａの長さを変化させたときに生じ得る反射帯域の狭帯域化を抑えることができる、という効果を奏する。以下、反射係数Ｓ１１の大きさ｜Ｓ１１｜が−１０ｄＢ以下になる帯域を低反射帯域と見做し、この効果について確認する。
【００２３】
図３は、比較例に係る集積回路４の下面図である。比較例に係る集積回路４においては、信号線４１ａの端部とグランド層４１ｂ，４１ｃとの間隔Ｄが、信号線４１ａの中間部とグランド層４１ｂ，４１ｃとの間隔Ｄ’と一致している。
【００２４】
図４は、比較例に係る集積回路４に関して、信号線４１ａの中間部の長さＬを０．５ｍｍ、１ｍｍ、２ｍｍ、３ｍｍとした場合に得られる、反射係数Ｓ１１の大きさ｜Ｓ１１｜の周波数依存性を表すグラフである。
【００２５】
図４からは、以下のことが読み取れる。（１）Ｌ＝０．５ｍｍのとき、５５ＧＨ〜７０ＧＨｚの帯域が低反射帯域から外れ、３０ＧＨｚ〜５５ＧＨｚの帯域が低反射帯域になる。（２）Ｌ＝１ｍｍのとき、スパイク状の低反射帯域を無視すれば、３８ＧＨｚ〜６５ＧＨｚの帯域が低反射帯域から外れ、３０ＧＨｚ〜３８ＧＨ、６５ＧＨｚ〜７０ＧＨｚの帯域が低反射帯域になる。（３）Ｌ＝２ｍｍのとき、スパイク状の低反射帯域を無視すれば、４７ＧＨｚ〜６７ＧＨｚの帯域が低反射帯域から外れ、３０ＧＨｚ〜４７ＧＨ、６７ＧＨｚ〜７０ＧＨｚの帯域が低反射帯域になる。（３）Ｌ＝３ｍｍのとき、スパイク状の低反射帯域を無視すれば、３８ＧＨｚ〜４８ＧＨｚ、５２ＧＨｚ〜６５ＧＨｚの帯域が低反射帯域から外れ、３０ＧＨｚ〜３８ＧＨｚ、４８ＧＨｚ〜５２ＧＨｚ、６５ＧＨｚ〜７０ＧＨｚの帯域が低反射帯域になる。
【００２６】
図２と図４とを比較すると、本実施形態に係る集積回路３の方が比較例に係る集積回路４よりも信号線３１ａ，４１ａの長さを変化させたときに生じ得る反射帯域の狭帯域化が抑え込まれていることが分かる。
【００２７】
（集積回路の第２の特徴とその効果）
上述したように、本実施形態に係る集積回路３は、信号線３１ａの中間部の幅Ｗ’が、信号線３１ａの端部の幅Ｗよりも狭い、ことを第２の特徴とする。そして、この特徴により、信号線３１ａの長さを変化させたときに生じ得る反射帯域の狭帯域化を抑えることができる、という効果を奏する。以下、反射係数Ｓ１１の大きさ｜Ｓ１１｜が−１０ｄＢ以下になる帯域を低反射帯域と見做し、この効果について確認する。
【００２８】
図５は、比較例に係る集積回路５の下面図である。比較例に係る集積回路５においては、信号線５１ａの中間部の幅Ｗ’が、信号線５１ａの端部の幅Ｗと一致している。
【００２９】
図６は、比較例に係る集積回路５に関して、信号線５１ａの中間部（信号線３１ａの中間部に相当する部分）の長さＬを０．５ｍｍ、１ｍｍ、２ｍｍ、３ｍｍとした場合に得られる、反射係数Ｓ１１の大きさ｜Ｓ１１｜の周波数依存性を表すグラフである。
【００３０】
図６からは、以下のことが読み取れる。（１）Ｌ＝０．５ｍｍのとき、４６ＧＨｚ〜５１ＧＨｚ、６６ＧＨｚ〜７０ＧＨｚの帯域が低反射帯域から外れ、３０ＧＨｚ〜４６ＧＨｚ、５１ＧＨｚ〜６６ＧＨｚの帯域が低反射帯域となる。（２）Ｌ＝１ｍｍのとき、４５ＧＨ〜５４ＧＨｚ、６６ＧＨｚ〜７０ＧＨｚの帯域が低反射帯域から外れ、３０ＧＨｚ〜４５、５４ＧＨｚ〜６６ＧＨｚの帯域が低反射帯域になる。（３）Ｌ＝２ｍｍのとき、３０ＧＨｚ〜３２ＧＨｚの帯域が低反射帯域から外れ、３２ＧＨｚ〜７０ＧＨｚの帯域が低反射帯域となる。（４）Ｌ＝３ｍｍのとき、５７ＧＨ〜６６ＧＨｚの帯域が低反射帯域から外れ、３０ＧＨｚ〜５７ＧＨｚ、６６ＧＨｚ〜７０ＧＨｚの帯域が低反射帯域になる。
【００３１】
図２と図６とを比較すると、本実施形態に係る集積回路３の方が、比較例に係る集積回路５よりも、信号線３１ａ，５１ａの長さを変化させたときに生じ得る反射帯域の狭帯域化が抑え込まれていることが分かる。
【００３２】
なお、信号線３１ａの中間部の幅Ｗ’が信号線３１ａの端部の幅Ｗよりも狭い集積回路３のコプレーナ線路３１は、集積回路３の基材がシリコンであっても、配線基板２のコプレーナ線路２２とインピーダンスが整合するのに対して、信号線４１ａの中間部の幅Ｗ’が信号線４１ａの端部の幅Ｗよりも狭い集積回路４のコプレーナ線路４１は、集積回路４の基材がシリコンであると、配線基板２のコプレーナ線路２２とインピーダンスが整合しない。そこで、上述した比較に用いた集積回路４は、基材の誘電率を調整することによって、コプレーナ線路４１のインピーダンスが配線基板２のコプレーナ線路２２のインピーダンスと整合するようにしたものである。
【００３３】
（信号線の端部とグランド層との間隔）
次に、本実施形態に係る集積回路３における信号線３１ａの端部とグランド層３１ｂ，３１ｃとの間隔Ｄについて、図７を参照してその好ましい値を検討する。
【００３４】
図７は、間隔Ｄを０．１ｍｍ、０．２ｍｍ、０．２５ｍｍ、０．３ｍｍ、０．３５ｍｍとした場合に得られる、反射係数Ｓ１１の大きさ｜Ｓ１１｜の周波数依存性を表すグラフである。間隔Ｄが０．３５ｍｍの場合、グランド層３１ｂ，３１ｃの外縁がバンプと接触する。
【００３５】
図７によれば、間隔Ｄを大きくするほど、各周波数における反射係数Ｓ１１の大きさ｜Ｓ１１｜が小さくなり、低反射帯域の帯域幅が広がっていく。特に、間隔Ｄが０．２５ｍｍ以上であれば、３０ＧＨｚ〜７０ＧＨｚの帯域全体が低反射帯域となることが分かる。したがって、間隔Ｄは、０．２５ｍｍ以上であることが好ましい。
【００３６】
なお、ここで説明した結果は、信号線３１ａを介して集積回路３に入出力される信号の周波数を６０ＧＨｚ（対応する自由空間波長５ｍｍ）とした場合の結果である。信号の周波数を２倍にすれば（対応する自由空間波長を１／２にすれば）、３０ＧＨｚ〜７０ＧＨｚの帯域全体が低反射帯域となる間隔Ｄの下限値は１／２になり、信号の周波数を３倍にすれば（対応する自由空間波長を１／３にすれば）、３０ＧＨｚ〜７０ＧＨｚの帯域全体が低反射帯域となる間隔Ｄの下限値は１／３になる。すなわち、集積回路３における信号線３１ａの端部とグランド層３１ｂ，３１ｃとの間隔をＤ、集積回路３に入出力される信号の周波数に対応する自由空間波長をλとすると、Ｄ／λは、０．０５（＝０．２５ｍｍ／５ｍｍ）以上であることが好ましい。
【００３７】
（バンプの個数）
本実施形態に係る集積回路３におけるバンプ群３２ｂ１，３２ｂ２，３２ｃ１，３２ｃ２について、図８及び図９を参照して好ましいバンプの個数を検討する。
【００３８】
図８は、本実施形態に係る集積回路３の下面図である。（ａ）は、バンプ群３２ｂ１，３２ｂ２，３２ｃ１，３２ｃ２の各々が２個のバンプからなる場合、（ｂ）は、バンプ群３２ｂ１，３２ｂ２，３２ｃ１，３２ｃ２の各々が１個のバンプからなる場合を示す。バンプ群３２ｂ１，３２ｂ２，３２ｃ１，３２ｃ２の各々が３個のバンプからなる場合の集積回路３の下面図は、図１の（ｂ）を参照されたい。
【００３９】
図９は、バンプ群３２ｂ１，３２ｂ２，３２ｃ１，３２ｃ２の各々を構成するバンプの個数を３個、２個、１個とした場合に得られる、反射係数Ｓ１１の大きさ｜Ｓ１１｜の周波数依存性を表すグラフである。
【００４０】
図９からは、以下のことが読み取れる。（１）バンプの個数が１個のとき、６６ＧＨｚ〜７０ＧＨｚの帯域が低反射帯域から外れ、３０ＧＨｚ〜６６ＧＨｚの帯域が低反射帯域となる。（２）バンプの個数が２個のとき、６９ＧＨｚ〜７０ＧＨｚの帯域が低反射帯域から外れ、３０ＧＨｚ〜６９ＧＨｚの帯域が低反射帯域となる。（３）バンプの個数が３個のとき、３０ＧＨｚ〜７０ＧＨｚの帯域全体が低反射帯域となる。すなわち、バンプの個数が増えるほど、低反射帯域の帯域幅が広くなる。
【００４１】
なお、バンプ群３２ｂ１，３２ｂ２，３２ｃ１，３２ｃ２の各々を構成するバンプの個数を３個、２個、１個とした場合に得られる、反射係数Ｓ１１の大きさ｜Ｓ１１｜の最悪値及び平均値は、下表のようになる。したがって、｜Ｓ１１｜の最悪値に着目すると、バンプの個数は３個であることが好ましく、｜Ｓ１１｜の平均値に着目すると、バンプの個数は２個であることが好ましいと言える。
【００４２】
【表１】
2018152709.tif 000003
【００４３】
〔付記事項〕
本発明は、上述した各実施形態に限定されるものでなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００４４】
１        実装基板
２        配線基板
３        集積回路
３１      コプレーナ線路
３１ａ    信号線
３１ｂ    グランド層
３１ｃ    グランド層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2018152709.tif 000009
【図７】
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【図８】
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【図９】
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