(57)【要約】【課題】高価な単板コンデンサ素子を用いなくても不要高周波信号が電源線路から洩れ出ない、不要高周波信号吸収機能を内蔵する配線基板を提供する。【解決手段】誘電体基板４の表面に、少なくとも高周波部品搭載部と、高周波部品７の高周波端子と接続される高周波用伝送回路と、高周波部品７の電源端子と接続される電源回路とが形成された配線基板であって、電源回路の中の電源線路１１ｅやビアホール導体２０を、比透磁率が８０以上、電気抵抗率が１．０（μΩｍ）以下、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉの少なくとも１種を含有する高透磁率低抵抗体で形成することによって不要高周波信号を吸収することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体基板の表面に、少なくとも高周波部品の搭載部と、前記高周波部品の高周波端子と接続される高周波用伝送回路と、前記高周波部品の電源端子と接続される電源回路とが形成された配線基板であって、前記電源回路の一部を高透磁率低抵抗体で形成したことを特徴とする高周波配線基板。
【請求項２】
前記高透磁率低抵抗体の比透磁率が８０以上であることを特徴とする請求項１記載の高周波配線基板。
【請求項３】
前記高透磁率低抵抗体の電気抵抗率が１．０（μΩｍ）以下であることを特徴とする請求項１または請求項２記載の高周波配線基板。
【請求項４】
前記高透磁率低抵抗体が、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉの少なくとも１種を含有することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか記載の高周波配線基板。
【請求項５】
前記高周波用伝送回路に１ＧＨｚ以上の高周波信号が伝送されることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか記載の高周波配線基板。
【請求項６】
前記電源回路が、複数の電源線路と、該電源線路間を接続するビアホール導体を具備してなり、前記電源線路の一部を高透磁率低抵抗体によって形成したことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか記載の高周波配線基板。
【請求項７】
前記電源回路が、複数の電源線路と、該電源線路間を接続するビアホール導体を具備してなり、前記ビアホール導体を高透磁率低抵抗体によって形成したことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか記載の高周波配線基板。
【請求項８】
誘電体基板の表面に、少なくとも高周波部品の搭載部と、前記高周波部品の高周波端子と接続される高周波用伝送回路と、前記高周波部品の電源端子と接続される電源回路とが形成された配線基板であって、該配線基板表面に形成された前記高周波用伝送回路の一部、および前記電源回路の一部の表面にそれぞれ高透磁率低抵抗体を被着形成したことを特徴とする高周波配線基板。
【請求項９】
前記高周波用伝送回路の一部の表面に形成された高透磁率低抵抗体表面に、さらに低透磁率導電性材料を被着形成したことを特徴とする請求項８記載の高周波配線基板。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、マイクロ波やミリ波の領域で、高周波部品から配線基板の電源線路を経由して漏洩し、回路動作に悪影響を与える高周波信号を抑制する高周波配線基板に関する。
【０００２】
【従来技術】近年、高度情報化時代を迎え、情報伝達に用いられる電波は１〜３０ＧＨｚのマイクロ波領域から、更に３０〜３００ＧＨｚのミリ波領域の周波数まで活用することが検討されており、例えば、車間レーダーのようなミリ波の電波を用いた応用システムも提案されるようになっている。
【０００３】
このような高周波用のシステムにおいては、高周波部品から配線基板の電源線路を経由して洩れてくる高周波信号が回路動作に悪影響を及ぼすために、これを遮断することが必要とされる。
【０００４】
図４は、高周波部品から配線基板の電源回路を経由して洩れてくる高周波信号を遮断した通常の高周波配線基板の概略平面図（ａ）と、概略断面図（ｂ）である。図４によれば、高周波配線基板４０は、誘電体基板４１と、蓋体４２とよってキャビティが形成され、その誘電体基板４１の上面には、高周波部品４３と、単板コンデンサ素子４４が実装されている。また、誘電体基板４１の表面には、高周波伝送回路として、マイクロストリップ線路などの信号線路４５、および電源回路として電源線路４６が設けられており、誘電体基板４１の裏面に形成された信号線路４５や電源線路４６とビアホール導体４７によって接続されている。
【０００５】
高周波部品４３の高周波端子は、誘電体基板４１の表面に形成された信号線路４５とワイヤーボンディングによって接続されている。高周波部品４３には隣接して単板コンデンサ素子４４が設置されており、高周波部品４３の電源端子は、単板コンデンサ素子４４の電源端子４８を経由して、誘電体基板４１の電源線路４６とワイヤーボンディングによって接続されている。
【０００６】
このように、高周波部品４３の電源端子と配線基板の電源線路４６との間に低インダクタンスの単板コンデンサ素子４４を介在させることにより、高周波部品４３の電源端子から洩れてくる高周波信号は、単板コンデンサ素子４４を経由して誘電体基板４１のグランド層４９に接地される結果、不要高周波信号が電源線路４６を経由して他の回路に悪影響を与えることを阻止している。
【０００７】
また単板コンデンサ素子４４を高周波部品４３に接続する際、接続のインダクタンスを小さくするために、単板コンデンサ素子４４は高周波部品４３に隣接して搭載し、高周波部品４３−単板コンデンサ素子４４間、単板コンデンサ素子４４−電源線路４６間をワイヤーボンディングによって接続される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このような高周波配線基板４０においては、高価な単板コンデンサ素子４４が必要であり、また高周波部品４３−単板コンデンサ素子４４間、単板コンデンサ素子４４−電源線路４６間をワイヤーボンディング接続する必要性があるため、実装のタクト、歩留まりの向上が困難で、その結果出来上がった高周波配線基板が高価になってしまう。
【０００９】
この高周波信号を遮断する他の方法としては、電源線路をその信号周波数でも容量として機能する低インダクタンスコンデンサで接地すれば良いが、低インダクタンスコンデンサも高価である。
【００１０】
従って、本発明は、高価なコンデンサ素子を用いなくても、高周波信号が配線基板の電源回路から洩れ出ない、不要高周波信号を吸収する機能を内蔵する高周波配線基板を提供することを目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明者は、前記課題に鑑み検討を重ねた結果、配線基板の電源回路に洩れた高周波信号を吸収するには、電源（直流）と不要高周波信号の伝送特性の違いを利用して、電源回路の一部を、直流に対しては損失が小さく、高周波信号に対して損失が大きい高透磁率低抵抗体で形成することにより、不要高周波信号を効果的に吸収できることを見いだし、本発明に至った。
【００１２】
即ち、本発明は、誘電体基板の表面に、少なくとも高周波部品搭載部と、前記高周波部品の高周波端子と接続される高周波用伝送回路と、前記高周波部品の電源端子と接続される電源回路とが形成された配線基板であって、前記電源回路の一部を高透磁率低抵抗体で形成したことによって、不要高周波信号を吸収することができる。
【００１３】
高周波信号の線路における損失は、反射損、放射損、誘電体損、導体損の合計からなる。反射損、放射損は線路構造に由来するものであり、誘電体損、導体損は主に材料に由来するものである。
【００１４】
本発明はこれらの中の導体損の周波数依存性を利用したものである。導体損は信号周波数が高くなると周波数の平方根に比例して大きくなる。これは表皮効果と呼ばれるもので、周波数が高くなると信号の電磁場が導体内部に浸入できなくなり、見かけ上導体の断面積が減少して抵抗が大きくなることによる。
【００１５】
電磁場の導体内部への浸入深さは周波数だけでなく、導体材料の電気抵抗率、透磁率にも依存する。導体損は周波数、導体の電気抵抗率、透磁率の平方根に比例して大きくなる。これらの中で導体の電気抵抗率は、侵入深さが導体厚さよりも薄くなる高周波信号に対してその平方根に比例して損失を大きくするが、一方で侵入深さが導体厚さよりも十分に厚く、表皮効果がほとんど影響しない電源（直流）に対しても、ジュール発熱として電気抵抗率に比例して損失を大きくする。従って、導体の電気抵抗率を大きくすることは高周波信号を吸収する効果はあるが同時に、電子部品が必要とする電源パワーも多く吸収してしまい、モジュールの低消費電力化、温度上昇抑制の面から好ましくない。
【００１６】
以上の理由から、不要高周波信号を電源回路で効果的に吸収するには、電源回路の一部を強磁性体等による高透磁率低抵抗体で形成すれば良く、特にその比透磁率は８０以上、特に９０以上で、電気抵抗率が１．０（μΩｍ）以下、特に０．９（μΩｍ）以下であることが望ましい。
【００１７】
また、具体的な高透磁率低抵抗体は、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉの少なくても１種を成分として含有することにより、これらの特性を得ることが容易になる。
【００１８】
このような構成による不要高周波信号の吸収は、不要高周波信号の周波数即ち高周波用伝送回路に伝送される高周波信号の周波数が１ＧＨｚ以上のときに効果的である。
【００１９】
また、具体的には、前記電源回路が、複数の電源線路と、該電源線路間を接続するビアホール導体を具備してなり、前記電源線路のうちの１つを高透磁率低抵抗体によって形成する、またはビアホール導体を高透磁率低抵抗体によって形成することが望ましい。
【００２０】
また、本発明の他の構成例としては、誘電体基板の表面に、少なくとも高周波部品の搭載部と、前記高周波部品の高周波端子と接続される高周波用伝送回路と、前記高周波部品の電源端子と接続される電源回路とが形成された配線基板であって、該配線基板表面に形成された前記高周波用伝送回路の一部、および前記電源回路の一部の表面にそれぞれ高透磁率低抵抗体を被着形成したことを特徴とするものである。
【００２１】
かかる場合、前記高周波用伝送回路の一部の表面に形成された高透磁率低抵抗体表面に、さらに低透磁率導電性材料を被着形成したことを特徴とするものであり、その厚さは高周波信号の表皮深さ以上であることが望ましい。
【００２２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一例を説明する図１乃至図３をもとに詳述する。
【００２３】
図１は、本発明の高周波配線基板の一例の断面図である。この図１の配線基板Ａは、誘電体層１、２、３の積層構造からなる誘電体基板４を有し、この誘電体基板４の表面に、凹型の蓋体５を接合することによって気密に封止されたキャビティ６が形成されている。また、誘電体基板４の表面には、高周波部品７を搭載する搭載部が形成されている。また誘電体基板４表面および裏面には、高周波伝送回路として、ストリップ導体８ａ、８ｂが形成され、誘電体基板４内部における誘電体層３表面にはグランド層９が形成されており、ストリップ導体８ａとグランド層９によって、またストリップ導体８ｂとグランド導体９によって、それぞれマイクロストリップ線路を構成している。
【００２４】
これらのマイクロストリップ線路は、誘電体基板４に形成されたビアホール導体１０によってストリップ導体８ａ、８ｂ間が接続され、配線基板Ａに搭載された高周波部品７の高周波信号を配線基板Ａ裏面に伝送するための高周波伝送回路を形成している。
【００２５】
また、高周波部品７に電力を供給するための電源回路として、誘電体基板４の表面には、電源線路１１ａが、また裏面にも電源線路１１ｂが被着形成されており、この電源線路１１ａ、１１ｂはビアホール導体１１ｃ、内層電源線路１１ｅ、ビアホール導体１１ｄを経由して電気的に接続されている。
【００２６】
本発明の配線基板Ａによれば、内層電源線路１１ｅを高透磁率低抵抗体で形成している。このように電源回路の一部を高透磁率低抵抗体で形成することにより不要高周波信号を吸収することができるとともに、従来のようなコンデンサ素子を実装する必要がなく、モジュールの低価格化を実現することができる。
【００２７】
また、本発明によれば、高透磁率低抵抗体を強磁性体とすることによって、不要高周波信号を効果的に吸収ことができ、特にその比透磁率は８０以上、特に９０以上、さらには１００以上で、電気抵抗率が１．０（μΩｍ）以下、特に０．９（μΩｍ）であることが望ましい。
【００２８】
また、高透磁率低抵抗体は、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉの少なくても１種を成分として含有することにより、これらの特性を得ることが容易になる。
【００２９】
このような構成による不要高周波信号の吸収は、不要高周波信号の周波数、即ち高周波用伝送回路に伝送される高周波信号の周波数が１ＧＨｚ以上のときに効果的になる。
【００３０】
本発明の配線基板における誘電体基板４を形成する誘電体材料としては、Ａｌ２Ｏ３、ＡｌＮ、Ｓｉ３Ｎ４、ムライトなどを主成分とするセラミック材料、ガラス、あるいはガラスとセラミックフィラーとの混合物を焼成して形成されたガラスセラミック材料、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、テフロン（Ｒ）などのフッ素系樹脂などの有機樹脂系材料、有機樹脂−セラミック（ガラス含む）複合系材料などが用いられる。
【００３１】
特に、高周波部品を搭載する配線基板の誘電体基板４としては、誘電正接が小さいとともに、気密封止が可能であることが好適である。特に望ましい誘電体材料としては、Ａｌ２Ｏ３、ＡｌＮ、ガラスセラミック材料の群から選ばれる少なくとも１種の無機系誘電体材料が挙げられる。このような誘電体材料で構成すれば、搭載した高周波部品を気密に封止することができ信頼性を高めるために好ましい。
【００３２】
また、誘電体基板４表面および裏面に形成されたストリップ導体８ａ、８ｂ、誘電体基板４内部に形成されたグランド層９、および高透磁率低抵抗体以外の電源線路１１ａ、１１ｂ、ビアホール導体１０、１１ｃ、１１ｄは、種々の公知の配線用導体材料によって形成され、タングステン、モリブデン、マンガン、銅、銀、金、アルミニウムの群から選ばれる少なくとも１種によって形成される。なお、誘電体基板４が、セラミックスの場合、同時焼成を行うために、アルミナセラミックスの場合には、タングステン、モリブデン、マンガンのうちの１種を含有する導体、ガラスセラミックスなどのように低温焼成材料の場合には、銅、銀、金、アルミニウムの群から選ばれる少なくとも１種によって形成することが望ましい。
【００３３】
また、有機樹脂を含有する誘電体材料の場合には、銅箔など銅を含有する導体材料によって形成することが望ましい。
【００３４】
なお、上記のような積層構造の配線基板においては、電源回路における高透磁率低抵抗体をセラミックスからなる誘電体基板４と同時焼成して形成する場合、配線基板の反りを抑制するためには、高透磁率低抵抗体は配線基板Ａの内層に形成される方が良い。
【００３５】
また、ビアホール導体１１ｃあるいは１１ｄを高透磁率低抵抗体で形成する場合、その工程を高周波信号用ビアホール導体１０の形成工程と別にし、高周波信号用ビアホール導体１０は低透磁率低抵抗体で形成することが高周波信号の損失を小さくする上で望ましい。
【００３６】
次に、本発明の配線基板の他の例を図２の概略断面図を用いて説明する。なお、配線基板Ａと同じ部分には同じ符号を付けている。図２の配線基板Ｂの誘電体基板４は、誘電体層１、２の積層構造からなっている。誘電体基板４表面および裏面のストリップ導体８ａ、８ｂはグランド層９とともにマイクロストリップ線路型の高周波伝送回路を構成してなる。これらのマイクロストリップ線路は、グランド層９に設けられたスロット９ａによって電磁結合されている。また、誘電体基板４表面に電源回路として形成された電源線路１１ａは、裏面の電源線路１１ｂとビアホール導体２０によって電気的に接続されている。
【００３７】
この配線基板Ｂにおいては、電源回路の一部であるビアホール導体２０を高透磁率低抵抗体で形成している。このように電源回路の不要高周波周波信号をビアホール導体２０で吸収する構造にすれば、電磁結合のように平面の積層構造で構成される高周波端子と組み合わせたときに、高周波伝送回路の伝送特性をまったく損なわず、電源回路の不要高周波信号のみを効果的に吸収できる。
【００３８】
次に、本発明の配線基板のさらに他の例を図３の概略断面図を用いて説明する。図３（ａ）は配線基板Ｃの概略断面図、（ｂ）は要部拡大断面図である。
【００３９】
配線基板Ｃにおける誘電体基板４は、配線基板Ｂと同様、誘電体層１、２の積層構造からなっている。高周波部品７の高周波端子と接続されるストリップ導体８ａはグランド層９とともにマイクロストリップ線路型の高周波伝送回路を構成しており、誘電体基板４裏面のマイクロストリップ線路とビアホール導体１０で接続されている。高周波部品７の電源端子と接続される電源線路１１ａは、誘電体基板４裏面の電源線路１１ｂとビアホール導体３０で接続されている。
【００４０】
配線基板Ｃにおいては、誘電体基板４表面の電源線路１１ａの下地層３１上に高透磁率低抵抗体による高損失層３２がめっき法等により被着形成されている。高損失層３２の厚さは、不要高周波信号を効果的に吸収するために、高周波信号に対する表皮深さより厚くすることが望ましい。また高損失層３２表面の酸化防止のため、金などの導電性材料で被覆する場合、その厚さを表皮深さより薄くすれば、不要高周波信号の吸収を妨げることはない。
【００４１】
また、配線基板Ｃにおいては、ストリップ導体８ａの下地層３３上にも高透磁率低抵抗体からなる高損失層３４が被着形成されている。この場合、高周波信号の損失を小さくするために高損失層３４表面に、さらに低透磁率低抵抗体からなる低損失層３５を被着形成することが望ましく、その厚さは高周波信号の表皮深さ以上であることが望ましい。
【００４２】
上記の構成において、低透磁率低抵抗体としては、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌの群から選ばれる少なくとも１種を含有し、透磁率が１０以下、電気抵抗率が１．０（μΩｍ）以下であることが適当である。また、下地層３１、３３は、前述したような一般の線路形成用導体材料によって形成される。
【００４３】
【実施例】
本発明の効果を確認すべく、以下の実験を行なった。評価用配線基板として、焼成後、１０ＧＨｚにおける誘電正接が０．０００８になるアルミナセラミックスのグリーンシートと、タングステンメタライズインク、ニッケルメタライズインクを用いて、通常の積層、同時焼成技術によって先に説明した配線基板Ａ、Ｂ、Ｃを作製した。
【００４４】
実装する高周波部品は、７６ＧＨｚ帯のミキサで、ゲートバイアス条件として５０ｐＦのバイパスコンデンサを用いることが推奨されているものである。
【００４５】
配線基板には、７６ＧＨｚ用電磁結合あるいはビアホールによる高周波端子を２ケ所設け、それぞれ高周波入力端子と局部発振信号端子とした。ミキシング後の中間周波は０．１ＧＨｚであり、その端子はビアホール導体で形成した。
【００４６】
なお、高周波配線基板に誘電体基板４表面および裏面に形成されたストリップ導体８ａ、８ｂ、誘電体基板４内部に形成されたグランド層９、および高透磁率低抵抗体以外の電源線路１１ａ、１１ｂ、ビアホール導体１０、１１ｃ、１１ｄ、さらには、高周波配線基板Ｃの下地層３１、３３はタングステンペーストを用いて焼成後の厚さが１５μｍとなるように形成した。
【００４７】
また、高透磁率低抵抗体は、図１の高周波配線基板Ａでは、ニッケルメタライズインクによって焼成後の厚さが１５μｍとなるように形成し、また、図２の高周波配線基板Ｂでは、ニッケルメタライズによる直径が２００μｍのビアホール導体をそれぞれ形成した。さらに、図３の高周波配線基板Ｃにおける高損失層を厚さ５μｍのニッケルめっきによりそれぞれ形成した。
【００４８】
実験に用いたニッケルメタライズの透磁率は、単体をリング状に成形、焼結させたサンプルの測定から約１００と見積られた。また直流における電気抵抗率は約０．８μΩｍであった。
【００４９】
また、比較例として配線基板Ａの電源線路をすべてタングステンメタライズで形成した比較用配線基板Ｄも作製した。
【００５０】
作製した配線基板にミキサを搭載し、配線基板の裏面から高周波信号、局部発振信号、電源を入力し、中間周波信号を測定して、素子が正常に動作するか調べた。
【００５１】
評価の結果、電源線路にまったく高透磁率低抵抗体を用いなかった比較用配線基板Ｄの場合、ミキサは正常に動作しなかったが、電源線路の一部に高透磁率低抵抗体を用いた配線基板Ａ、Ｂ、Ｃの場合、いずれもミキサは正常に動作し、高透磁率低抵抗体による効果が確認できた。
【００５２】
また、高透磁率低抵抗体として、Ｆｅメタライズインク（透磁率：４１０，
直流における電気抵抗率：０．２μΩｍ）、Ｃｏメタライズインク（透磁率：８０，直流における電気抵抗率：１．０μΩｍ）を用いた場合も、上記と同様の結果を得た。
【００５３】
【発明の効果】以上詳述した通り、本発明によれば、高周波配線基板における電源回路の一部を高透磁率低抵抗体によって形成することによって、高価なコンデンサ素子を用いなくても、高周波信号が配線基板の電源回路から洩れ出ない、不要高周波信号を吸収する機能を内蔵する高周波配線基板を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の高周波配線基板の一例を示す概略断面図である。
【図２】本発明の高周波配線基板の他の例を示す概略断面図である。
【図３】本発明の高周波配線基板のさらに他の例を示す（ａ）概略断面図と、（ｂ）要部拡大断面図である。
【図４】従来の高周波配線基板を説明するための（ａ）概略平面図、（ｂ）概略断面図である。
【符号の説明】Ａ〜Ｄ　高周波配線基板
１、２、３　誘電体層
４　誘電体基板
５　蓋体
６　キャビティ
７　高周波部品
８ａ、８ｂ　ストリップ導体
９　グランド層
１０、１１ｃ、１１ｄ，２０　ビアホール導体
１１ａ、１１ｂ、１１ｅ　電源線路
【図１】
2004039739.tif 000003
【図２】
2004039739.tif 000004
【図３】
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【図４】
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