(57)【要約】【課題】同一基板面上に発振器と増幅器を搭載した場合、発振器から放射される電磁波ノイズが、誘電体基板の内層を通過して増幅器に入射し、発振器と増幅器の干渉を生じてしまい、十分なシールド効果を得ることができないという問題があった。【解決手段】筐体と接する基板の外層に、異なる半導体回路を、夫々基板面上で隔離する外層導体パターンを形成し、外層導体パターンと内層導体パターンを、複数のビアで接続するとともに、外層導体パターンの一部に間隙を設けて、間隙内に半導体回路の信号線路を通すことによって、同一基板面に搭載された半導体部品間の電磁干渉を抑制することができる。【選択図】        図１
2004303752.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板外層に設けられ少なくとも一部に離間して間隙を成す間隙部が形成された外層導体パターン、基板内層に設けられた内層導体パターン、当該外層導体パターンと内層導体パターンを接続するビア、および基板外層に設けられ外層導体パターンの間隙部内を通過する外層導体線路とを有して、誘電体が積層されて形成された多層基板と、
前記外層導体パターンに周囲を囲まれて前記基板外層に載置され、前記外層導体線路の一端に接続された第１の半導体部品と、
前記第１の半導体部品とともに、当該第１の半導体部品を囲む外層導体パターンの一部を挟んで前記基板外層に載置され、前記外層導体線路の他端に接続された第２の半導体部品と、
開口を成す壁面が設けられ、当該壁面の端面が前記外層導体パターンに当接して、前記第１の半導体部品を収容する筐体と、
を備えた半導体装置。
【請求項２】
前記間隙部における隙間の間隔は、前記外層導体線路の信号波長の２分の１未満であり、
前記ビアの間隙は、前記外層導体線路の信号波長の２分の１未満であることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項３】
前記間隙部における隙間の間隔は、前記外層導体線路の信号波長の４分の１かもしくはそれ以下であることを特徴とする請求項２記載の半導体装置。
【請求項４】
前記多層基板は、前記内層導体パターンの少なくとも一部に離隔して間隙を成す間隙部が形成され、当該間隙部内に内層導体線路が配置されたことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の半導体装置。
【請求項５】
前記内層導体線路は、前記外層導体線路の地導体線路を成し、当該内層導体線路の両端は、夫々接地面を成す第１、第２の接地導体面に接続され、
前記第１、第２の接地導体面は、前記内層導体パターンに非接触で配置されたことを特徴とする請求項４記載の半導体装置。
【請求項６】
前記外層導体パターンは前記第２の半導体部品を囲むように配置され、前記筐体壁面の端面が前記第２の半導体部品を囲む外層導体パターンに当接して、前記第２の半導体部品を収容することを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の半導体装置。
【請求項７】
前記筐体壁面の端面は、前記外層導体パターンとの間に導電パットを挟んで接合されることを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の半導体装置。
【請求項８】
前記第１、第２の半導体部品は、ビアを介して前記内層導体線路と接続されたことを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の半導体装置。
【請求項９】
前記筐体壁面は、前記外層導体パターンとの接合面の一部に窪みを有し、当該窪みと前記多層基板との接合によって形成される貫通穴に、前記外層導体線路が通過するように配置されたことを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の半導体装置。
【請求項１０】
基板外層に設けられた外層導体パターン、基板の第１の内層に設けられ少なくとも一部に離間して間隙を成す間隙部が形成された第１の内層導体パターン、基板の第２の内層に設けられ少なくとも一部に離間して間隙を成す間隙部が形成された第２の内層導体パターン、前記基板の第１の内層面の第１の内層導体パターンに囲まれて配置され刳り貫き穴の形成された内層接地面、前記外層導体パターンと第１、第２の内層導体パターンを接続するビア、基板外層に設けられた外層導体線路、前記基板の第２の内層に設けられ内層導体パターンの間隙部内を通過する内層導体線路、および前記内層接地面の刳り貫き穴内を通過するとともに前記外層導体線路の一端と前記内層導体線路の一端を接続する信号ビアとを有して、誘電体が積層されて形成された多層基板と、
前記外層導体パターンに周囲を囲まれて前記基板外層に載置され、前記外層導体線路の他端に接続された半導体部品と、
を備えた半導体装置。
【請求項１１】
第１のパターン、一部に離隔して間隙を成す第１の間隙部が形成された第２のパターン、一部に離隔して間隙を成す第２の間隙部が形成された第３のパターンとが接続され、基板外層に設けられた外層導体パターン、
基板内層に設けられた内層導体パターン、
当該外層導体パターンと内層導体パターンを接続するビア、
および基板外層に設けられ外層導体パターンの第１、第２の間隙部内を夫々通過する第１、第２の外層導体線路とを有して、誘電体が積層されて形成された多層基板と、
前記外層導体パターンの第１、第２のパターンに周囲を囲まれて前記基板外層に載置され、前記第１の外層導体線路の一端に接続された送信回路と、
前記送信回路とともに前記外層導体パターンの第１のパターンの一部を挟み、前記外層導体パターンの第１、第３のパターンに周囲を囲まれて前記基板外層に載置され、前記第２の外層導体線路の一端に接続された受信回路と、
前記送信回路とともに前記外層導体パターンの第２のパターンの一部を挟み、前記受信回路とともに前記外層導体パターンの第３のパターンの一部を挟んで前記基板外層に載置され、前記第１、第２の外層導体線路の他端に接続された半導体部品と、
開口を成す第１の隔壁、第２の隔壁を有した壁面が設けられ、当該壁面の端面が前記外層導体パターンに当接するとともに、当該第１の隔壁内に前記送信回路を収容するとともに、当該第２の隔壁内に前記受信回路を収容する筐体と、
を備えた光送受信器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体部品を載置する基板と、基板を収納する筐体とを備えた半導体装置、および筐体内部に送信回路と受信回路を搭載した光送受信器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、光通信システムにおける通信トラフィックの増大に伴ない、システムに搭載される光送受信器の伝送速度の向上が図られている。既に、伝送速度２．５Ｇｂｐｓ、および１０Ｇｂｐｓの高速で信号伝送を行う光送受信器が製品化され、現在４０Ｇｂｐｓの光送受信器が実用化されつつある。この種の光送受信器では、高周波の電気信号が入出力されることによって、筐体内部で電磁波ノイズが放射される。伝送信号の高速化に伴い、この電磁波ノイズを伝送信号と誤認することにより、誤作動を起こしやすくなる。特に、送信回路の高周波回路から放射された信号は高感度の受信回路にとってノイズとみなされ、Ｓ／Ｎ比が劣化する。
【０００３】
従来の光送受信器のノイズ対策として、受光素子からの微弱信号を受信しノイズに弱い光受信回路を、シールドカバーで覆う方法があった。また、硬いリジット基板同士を接続する可撓性のフレキシブル基板に蝶番の役割を持たせて、リジット基板を折り返すことによって、送受信回路をグランド層で包み込んでシールドカバーを形成し、送受信回路をシールドする方法もあった（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−８５７３３号公報
【０００５】
特許文献１に記載されるような送受信器は、シールドカバーで囲まれる同一空間内に、送信回路と受信回路を両方とも配置しているので、送信回路を構成する発振器と、受信回路を構成する増幅器との間でノイズ干渉が発生した。また、特許文献１の図６に開示されるように、基板に設けた切り穴とシールドケースの突起部を嵌合させた場合、切り穴から電磁波が漏れ出てしまい、十分なシールド効果を得られないという問題があった。
【０００６】
この問題を解消するために、送信回路のノイズ放射レベルの大きい部品や、受信回路の受信感度の高い部品の周辺に、電磁波吸収体を近接配置する方法が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００７】
【特許文献２】
特開２００２−１８５４０８号公報
【０００８】
しかし、電磁波吸収体を設けることによって部品数が増え、電磁波吸収体の設置位置を調整する必要があって、光送受信器の低価格化の妨げになっていた。また、電磁波吸収体の設置位置によって、送信回路や受信回路の高周波特性が変動し、一定の品質の光送受信器を製造することが難しかった。また、電磁波吸収体の経年変化によっても高周波特性に変動を生じた。
【０００９】
一方、特許文献２に開示されるように、筐体内部にシールドされた異なる隔壁を設けて、送信回路を搭載する基板と、受信回路を搭載する別の基板とを、夫々異なる隔壁内に収容することによって、送信回路と受信回路を隔離する光送受信器が知られている。この場合、基板が送信回路用と受信回路用の２枚構成となって、シールド用の隔壁と回路基板の側端面との間に隙間を空ける必要があり、回路基板の部品実装範囲や基板の配線パターンに制限が生じる。
【００１０】
このため、同一基板に送信回路と受信回路を搭載した上で、送信回路と受信回路の間で基板にスリットを設け、基板長に比して長さの短い直線状のシールド壁をスリットに差し込むことによって、送信回路と受信回路を部分的にシールドしていた。これによって、基板数を１枚で構成できるとともに基板の実装面積を増やし、部品コストを低減することができる。この構成の詳細については、実施の形態の説明で後述する。
【００１１】
しかし、送信回路と受信回路の間に直線状のシールド壁を挟むだけであり、送信回路と受信回路を完全に隔離した状態でシールドしていないので、送信器から放射される電磁波ノイズが、誘電体基板の内層を通って受信器に回り込んで入射することが考えられ、このような誘電体基板の内層に漏れる電磁波の影響に関してまでは考慮されていなかった。
【００１２】
また、半導体部品間で授受される電磁波ノイズの影響を除去するようにシールド壁を設けた場合、基板のグランド面は筐体の接地電位に接続される。このため、筐体を通じて入力される外部ノイズが、送信回路または受信回路の接地電位を揺らしてしまう。さらに、この逆の影響もあり、送信回路や受信回路内の信号源が筐体の電位に影響を与えて、筐体外部に電位変動を与えてしまう。この課題は、電波吸収体を設けていても同様にして存在していた。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の光送受信器のような半導体装置は、基板の実装面積を大きくするとともに部品点数を減らすために、同一基板面に発振器と増幅器を搭載した上で両者の間で基板にスリットを設けて、スリット内に直線状のシールド壁を設置することが考えられていた。しかし、発振器から放射される電磁波ノイズが、誘電体基板の内層を通過して増幅器に入射し、発振器と増幅器の干渉を生じてしまい、十分なシールド効果を得ることができないという問題があった。
【００１４】
また、半導体部品の搭載基板を筐体に対して接地していたので、筐体を通じて入力される外部ノイズが、筐体内でシールドされる半導体部品の接地電位を揺らしてしまい、半導体部品の動作が不安定になってしまうという問題があった。
【００１５】
この発明は、係る課題を解決するためになされたものであって、同一基板面に搭載された半導体部品間の電磁干渉を抑制するための電磁波ノイズのシールド構造を得ることを目的とする。
【００１６】
また、半導体部品間の電磁干渉を抑制するとともに、筐体の電位変動が半導体部品の接地面の電位を変動させないような電磁波ノイズのシールド構造を得ることを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
この発明による半導体装置は、基板外層に設けられ少なくとも一部に離隔して間隙を成す間隙部が形成された外層導体パターン、基板内層に設けられた内層導体パターン、当該外層導体パターンと内層導体パターンを接続するビア、および基板外層に設けられ外層導体パターンの間隙部内を通過する外層導体線路とを有して、誘電体が積層されて形成された多層基板と、前記外層導体パターンに周囲を囲まれて前記基板外層に載置され、前記外層導体線路の一端に接続された第１の半導体部品と、前記第１の半導体部品とともに、当該第１の半導体部品を囲む外層導体パターンの一部を挟んで前記基板外層に載置され、前記外層導体線路の他端に接続された第２の半導体部品と、開口を成す壁面が設けられ、当該壁面の端面が前記外層導体パターンに当接して、前記第１の半導体部品を収容する筐体とを備えたものである。
【００１８】
また、この発明による半導体装置は、基板外層に設けられた外層導体パターン、基板の第１の内層に設けられ少なくとも一部に離間して間隙を成す間隙部が形成された第１の内層導体パターン、基板の第２の内層に設けられ少なくとも一部に離間して間隙を成す間隙部が形成された第２の内層導体パターン、前記基板の第１の内層面の第１の内層導体パターンに囲まれて配置され刳り貫き穴の形成された内層接地面、前記外層導体パターンと第１、第２の内層導体パターンを接続するビア、基板外層に設けられた外層導体線路、前記基板の第２の内層に設けられ内層導体パターンの間隙部内を通過する内層導体線路、および前記内層接地面の刳り貫き穴内を通過するとともに前記外層導体線路の一端と前記内層導体線路の一端を接続する信号ビアとを有して、誘電体が積層されて形成された多層基板と、前記外層導体パターンに周囲を囲まれて前記基板外層に載置され、前記外層導体線路の他端に接続された半導体部品とを備えたものである。
【００１９】
さらにまた、この発明による光送受信器は、第１のパターン、一部に離隔して間隙を成す第１の間隙部が形成された第２のパターン、一部に離隔して間隙を成す第２の間隙部が形成された第３のパターンとが接続され、基板外層に設けられた外層導体パターン、基板内層に設けられた内層導体パターン、当該外層導体パターンと内層導体パターンを接続するビア、および基板外層に設けられ外層導体パターンの第１、第２の間隙部内を夫々通過する第１、第２の外層導体線路とを有して、誘電体が積層されて形成された多層基板と、前記外層導体パターンの第１、第２のパターンに周囲を囲まれて前記基板外層に載置され、前記第１の外層導体線路の一端に接続された送信回路と、前記送信回路とともに前記外層導体パターンの第１のパターンの一部を挟み、前記外層導体パターンの第１、第３のパターンに周囲を囲まれて前記基板外層に載置され、前記第２の外層導体線路の一端に接続された受信回路と、前記送信回路とともに前記外層導体パターンの第２のパターンの一部を挟み、前記受信回路とともに前記外層導体パターンの第３のパターンの一部を挟んで前記基板外層に載置され、前記第１、第２の外層導体線路の他端に接続された半導体部品と、開口を成す第１の隔壁、第２の隔壁を有した壁面が設けられ、当該壁面の端面が前記外層導体パターンに当接するとともに、当該第１の隔壁内に前記送信回路を収容するとともに、当該第２の隔壁内に前記受信回路を収容する筐体とを備えたものである。
【００２０】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は、この発明に係る実施の形態１の半導体装置を説明するための構成図であって、半導体装置として光送受信器を構成する例について示している。図１（ａ）は光送受信器の斜視図であって、筐体を透視した状態を示している。また、図１（ｂ）は光送受信器を構成する基板の斜視図（筐体を外した状態の図）、図１（ｃ）は光送受信器のＡ−Ｂ線断面図である。
【００２１】
図において、筐体１は、上部筐体２、下部筐体３で構成される。上部筐体２と下部筐体３は基板５を挟んで接合される。基板５は、送信回路１０、受信回路１２が搭載され、誘電体を多層積層して構成されている。送信回路１０は、半導体レーザ（ＬＤ）を収容する発光素子モジュール１５に接続されている。この送信回路１０は、ＬＤを消光（ＯＮ／ＯＦＦ）させるために、振幅が調整され強度変調された駆動電流を発生する駆動回路（ドライバ）としての機能を有している。受信回路１２は、フォトダイオード（ＰＤ）と、ＰＤの出力電流を電圧信号に変換するプリアンプを収容する受光素子モジュール１７に接続されている。この受信回路１２は、受光素子モジュール１７の出力電圧信号を、振幅調整するように増幅する増幅器として機能する。送信回路１０は外層導体線路２０の一端に接続されている。受信回路１２は外層導体線路２２の一端に接続されている。集積回路１３は外層導体線路２０の他端に接続されている。この集積回路１３は、例えば４本の低速（３．１２５Ｇｂ／ｓ）の電気信号を、１本の高速の電気信号（１０．３１２５Ｇｂ／ｓ［＝３．１２５×８／１０×４×６６／６４］）に多重化する多重化回路（ＭＵＸ）で構成される。集積回路１４は外層導体線路２２の他端に接続されている。この集積回路１４は、例えば受信回路１２で増幅され、出力された受信信号について、クロック信号を抽出し、データ信号を再生した後、高速の電気信号（１０Ｇｂ／ｓ）を１６本の低速（３．１２５Ｇｂ／ｓ）の電気信号に分離する多重分離回路（ＤＥＭＵＸ）で構成される。
【００２２】
基板５の外層表面の周縁、送信回路１０の周辺、受信回路１２の周辺には外層導体パターン２４が設けられている。基板５は、外層導体パターン２４によって、送信回路１０の配置される送信部領域２５、受信回路１２の配置される受信部領域２６、集積回路１３および集積回路１４の搭載される集積回路領域２７の３つの領域に区分される。外層導体パターン２４は、第１の導体パターン３０、第２の導体パターン３１、第３の導体パターン３２、第４の導体パターン３３、第５の導体パターン３４から構成される。第１の導体パターン３０は送信回路１０と受信回路１２の間に設けられて、基板外層面で両者を離隔する。第２の導体パターン３１は送信回路１０と集積回路１３の間に設けられる。第３の導体パターン３２は受信回路１２と集積回路１４の間に設けられる。第４の導体パターン３３は送信回路１０側の基板５の周縁に設けられる。第５の導体パターン３４は受信回路１２側の基板５の周縁に設けられる。第２の導体パターン３１と第３の導体パターン３２は、第１の導体パターン３０とＴ字に接続される。第４の導体パターン３３と第２の導体パターン３１はＴ字に接続される。第５の導体パターン３４と第３の導体パターン３２はＴ字に接続される。これによって、送信部領域２５は第１の導体パターン３０、第２の導体パターン３１、第３の導体パターン３３に３方を囲まれて配置される。基板５の発光素子モジュール１５側の周縁には、外層導体パターン２４が部分的に配置されるが、発光素子モジュール１５が配置される領域にはパターンが形成されていない。これによって、発光素子モジュール１５と外層導体パターン２４との電気的な接続を遮断している。同様に、受信部領域２６は第１の導体パターン３０、第３の導体パターン３２、第５の導体パターン３４に３方を囲まれて配置される。基板５の受光素子モジュール１７側の周縁には、外層導体パターン２４が部分的に配置されるが、受光素子モジュール１７が配置される領域にはパターンが形成されていない。
【００２３】
なお、外層導体パターン２４は、送信回路１０、受信回路１２を、夫々３方から囲むように記載したが、回路によっては必ずしもこの限りではない。例えば、発光素子モジュール１５、受光素子モジュール１７が、基板の端縁と電気的に接する部分がなければ、送信回路１０と受信回路１２を四方から囲むようにしても良い。
【００２４】
第２の導体パターン３１には、間隙部３８が設けられ、間隙部３８内を外層導体線路２０が通過する。第３の導体パターン３２には、間隙部３９が設けられ、間隙部３９内を外層導体線路２２が通過する。基板５は、上面に接した導電パッド４０と、下面に接した導電パッド４１に挟まれる。すなわち、上部筐体２と基板５の間に導電パッド４０が挟まれ、下部筐体３と基板５の間に導電パッド４１が挟まれる。上部筐体２の側面に設けられた枠体４３、４４が下部筐体３に嵌合し、下部筐体３と上部筐体２は図示しない締結部品で互いに締結されて固定される。導電パッドは、シリコン樹脂の中にスチール線が網目状に埋設されており、この網目の間隔によって定められる所定数以下の周波数帯域の電磁波ノイズを遮断し、筐体壁面の接合面から電磁波ノイズが漏れ出るもしくは進入することを防止する。
【００２５】
基板５の図示しない信号端子から入力されたデータ信号、電源、または制御信号などの電気信号は、集積回路１３、１４に入力される。集積回路１３では、入力されたデータ信号を多重化して、高ビットレートのデータ信号を出力する。この出力された高周波のデータ信号は、外層導体線路２０を伝送されて送信回路１０に入力される。送信回路１０では、入力されたデータ信号に基づいて振幅の調整された変調信号（ＬＤ駆動電流）を生成し、生成した信号を発光素子モジュール１５に送出する。発光素子モジュール１５では、ＬＤ駆動電流に基づいて、ＬＤを発光／消光動作させて、強度変調されたディジタルの光信号を出力する。
【００２６】
受光素子モジュール１７は、受光したディジタルの光信号を電圧信号（受信信号）として出力する。受光素子モジュール１７から出力された受信信号は、受信回路１２に入力されて、振幅の調整された高周波のディジタル信号として出力される。このディジタル信号は、外層導体線路２２を伝送されて集積回路１４に入力される。集積回路１４では、入力信号からクロック信号とデータ信号を抽出し、多重分離化によって低速のクロックおよびデータ信号を出力する。
【００２７】
なお、この例では、外層導体線路２０、２２として、ＬＤ駆動電流や受信信号を伝送するケースについて説明したが、外層導体線路２０、２２は、他の制御信号や電源を伝送するための信号線として複数本設けても良い。この場合、シールド効果を得る所定の間隙を満足する範囲内であれば、間隙３８、３９を通過する信号線を複数本設けても良い。また、外層導体パターンに、間隙３８、３９と同様の他の間隙を設けて、その間隙内に複数本の信号線を設けても良い。
【００２８】
この外層導体パターンに設けた間隙内を通過させる外層線路２０、２２は、その引き回しが比較的容易であり、線路設計や部品配置の自由度が向上する。また、高周波用の信号伝送線路を基板に設ける際に、ビアを使用して内層に高周波用の信号伝送線路を設ける必要がなく、インピーダンスコントロールを容易に行うことができる。
【００２９】
さらに、外層線路を無くして内層線路のみで構成しても構わない（内層線路を用いた信号伝送線路については、実施の形態２で後述する。）。外層線路は空気に対して電磁波が放射されるので、内層のトリプレートラインを使用することによって、配線の引き回しに関する設計の自由度が下がるものの、電磁放射が極端に少なくなる。
【００３０】
図２は、筐体１（上部筐体２、下部筐体３）の構造を示す斜視図である。図２（ａ）において、上部筐体２は、送信回路１０を覆う第１の隔壁５０と、受信回路１２を覆う第２の隔壁５１と、集積回路１３、１４を覆う第３の隔壁５２が設けられる。夫々の隔壁は、壁面５６と壁面５８で成る仕切版５５で、仕切られている。第１の隔壁５０は、壁面５６、壁面６０、壁面６１、壁面５８で囲まれて形成されている。第２の隔壁５１は、壁面５６、壁面５９、壁面６２、壁面５８で囲まれて形成されている。第３の隔壁５２は、壁面５８、壁面５９、壁面６０、壁面６５で囲まれて形成されている。上部筐体２は、第１の隔壁５０、第２の隔壁５１、第３の隔壁５２を塞ぐ上壁６６が設けられている。
図２（ｂ）において、下部筐体３は、壁面７１、７２、７３、７４で四方が囲まれて、底面７５で塞がれている。また、下部筐体３には、壁面７６ａと壁面７６ｂで成る仕切板７６が、設けられている。ここで、壁面５６は、特に送信回路１０と受信回路１２間のシールド壁として機能する。また、壁面５８は、送信回路１０および受信回路１２と、集積回路１３、１４とのシールド壁として機能する。さらに、仕切板７６は切り欠き部６１から漏れ出る電磁波ノイズが、切り欠き部６２に進入して来ることを防止するためのシールド壁として機能する。但し、発光素子モジュール１５、および受光素子モジュール１７の周囲を、適度の厚みを有した円筒形状の金属部材や導電性の樹脂部材で覆って、切り欠き部６１、６２から電磁波ノイズが漏れでないようにした場合は、仕切板７６を設ける必要はない。この場合の厚さは対象とする電磁量に比例する。
壁面５８は、窪み５０１、窪み５０２が設けられている。
また、筐体側面には、光貫通孔６０１、６０２が設けられ、この光貫通孔を通じて、発光素子モジュールからの光信号が出力される、あるいは、受光素子モジュールへ光信号が入力される。
【００３１】
基板５に設けられた、第１の導体パターン３０、第２の導体パターン３１と第３の導体パターン３２、第４の導体パターン３３、および第５の導体パターン３４は、導電パット４０を介して、夫々筐体２の壁面５６、５８、６０、および５９に当接する。また、壁面５８には窪み５０１、５０２が設けられている。壁面５８と基板５との接合によって貫通穴が形成され、その貫通穴内を外層導体線路２０、２２が通過するように配置される。
【００３２】
図３（ａ）は基板５を示す斜視図であり、図３（ｂ）は基板の外層面８１の平面図、図３（ｃ）は基板の内層面８２の平面図、図３（ｄ）は基板の内層面８３の平面図、図３（ｅ）は基板の内層面８４の平面図、図３（ｆ）は基板の内層面８５の平面図、図３（ｇ）は基板の外層面８６の平面図である。
【００３３】
図において、基板５は、外層面８１の下方に、内層面８２、８３、８４、８５が配置されるように積層され、内層面８５の下方に外層面８６が配置される。外層面８１上には、外層導体パターン２４、外層導体線路２０、２２、送信回路１０、受信回路１２が設けられる。外層導体パターン２４の構成については、図２で説明したとおりである。内層面８２上には、内層導体パターン８９、接地導体９０、９１が設けられる。内層導体パターン８９は、外層導体パターン２４と同一形状で構成されて、内層導体パターン８９の一部には、夫々間隙部２０３、２０４の形成された導体パターン２０１、２０２が設けられている。導体パターン２０１、２０２は、第２、第３の導体パターン３１、３２が夫々投影される位置に配置される。接地導体９０は、内層導体線路９０１の両端に夫々、矩形状の接地面９０２、９０３が接続されて構成され、接地面９０２、９０３は内層導体パターン８９の内周に添って配置される。間隙部２０３は、内層導体線路９０１が通過する。接地導体９１は、内層導体線路９０４の両端に夫々、矩形状の接地面９０５、９０６が接続されて構成され、接地面９０５、９０６は内層導体パターン８９の内周に添って配置される。間隙部２０４は、内層導体線路９０４が通過する。接地導体９０は導体線路２０とともにマイクロストリップ線路を構成し、グランド面を成す。接地導体９１は導体線路２２とともにマイクロストリップ線路を構成し、グランド面を成す。内層導体パターン８９は外層導体パターン２４と、複数本並置された（垂直）ビア３００で接続される。
【００３４】
内層面８３上には、内層導体パターン１０１が設けられる。内層導体パターン１０１は、導体パターン１１１、１１２、１１３、１１４で構成される。導体パターン１１１は導体パターン１１２とＴ字に接続される。導体パターン１１３は導体パターン１１１とＴ字に接続され、基板内層の端縁周縁に設けられる。導体パターン１１４は導体パターン１１１とＴ字に接続され、基板内層の端縁周縁に設けられる。導体パターン１１１は導体パターン３１、３２を接続したパターンの投影面に配置される。導体パターン１１２は導体パターン３０の投影面に配置される。内層導体パターン１０１は外層導体パターン２４とビア３００で接続される。
【００３５】
内層面８４上には、内層導体パターンが設けられる。内層導体パターン１０２は、導体パターン１２１、１２２、１２３、１２４で構成される。導体パターン１２１は導体パターン１２２とＴ字に接続される。導体パターン１２３は導体パターン１２１とＴ字に接続され、基板内層の端縁周縁に設けられる。導体パターン１２４は導体パターン１２１とＴ字に接続され、基板内層の端縁周縁に設けられる。導体パターン１２１は導体パターン３１、３２を接続したパターンの投影面に配置される。導体パターン１２２は導体パターン３０の投影面に配置される。内層導体パターン１０２は外層導体パターン２４とビア３００で接続される。
【００３６】
内層面８５上には、内層導体パターン１０３が設けられる。内層導体パターン１０３は、導体パターン１３１、１３２、１３３、１３４で構成される。導体パターン１３１は導体パターン１３２とＴ字に接続される。導体パターン１３３は導体パターン１３１とＴ字に接続され、基板内層の端縁周縁に設けられる。導体パターン１３４は導体パターン１３１とＴ字に接続され、基板内層の端縁周縁に設けられる。導体パターン１３１は導体パターン３１、３２を接続したパターンの投影面に配置される。導体パターン１３２は導体パターン３０の投影面に配置される。内層導体パターン１０３は外層導体パターン２４とビア３００で接続される。
【００３７】
外層面８６上には、外層導体パターン１０４が設けられる。外層導体パターン１０４は、導体パターン１４１、１４２、１４３、１４４で構成される。導体パターン１４１は導体パターン１２２とＴ字に接続される。導体パターン１４３は導体パターン１４１とＴ字に接続され、基板内層の端縁周縁に設けられる。導体パターン１４４は導体パターン１４１とＴ字に接続され、基板内層の端縁周縁に設けられる。導体パターン１４１は導体パターン３１、３２を接続したパターンの投影面に配置される。導体パターン１４２は導体パターン３０の投影面に配置される。外層導体パターン１０４は外層導体パターン２４とビア３００で接続される。なお、外層導体パターン１０４は、下部筐体３の仕切板７６に当接する。
【００３８】
ここで、接地導体９０と接地導体９１は、互いに電気的に絶縁されており、また、内層導体パターン８９に接続された外層導体パターン３３とも電気的に絶縁されている。このため、送信回路１０と受信回路１２で使用される基準電位が分離されるので、送信用基準電位および受信用基準電位を別々に構成することができる。また、筐体２と接地された外層導体パターン３３を介して、接地導体９０と接地導体９１に電位変動が伝播することがなく、したがって、筐体を通じて入力される外部ノイズが、送信回路または受信回路の接地電位を揺らしてしまうことはない。
【００３９】
以上のように、外層導体パターンと内層導体パターンは複数並置されたビア３００で接続され、ビア３００は所定の間隔で配置される。ここで、ビア３００を並置したことによるシールド効果について説明する。
【００４０】
図４（ａ）は、実施の形態１の垂直ビアを示す拡大透視斜視図、図４（ｂ）は、断面図である。
図において、外層面８１に設けられた外層導体パターン３３と、内層面８２に設けられた内層導体パターン８２は、このパターン間の垂直方向に配置されたビア３００で接続される。このとき、図４（ｃ）において、外層導体パターン３３、内層導体パターン８２夫々の線路幅をＬ、シールドを必要とする周波数の波長λ、遮断波長λｃとしたときの、ビアの間隔ｄを示す関係式（式１）、線路幅Ｌとシールド遮蔽量Ａの関係式（式２）を示す。
【００４１】
ここで、図５において、外層導体パターン３３および内層導体パターン８２の線路幅をＬ＝１ｍｍ、シールドを必要とする周波数の遮断周波数ｆｃ＝１５［ＧＨｚ］、基板の比誘電率を３．６とした場合の、ビア間隔ｄとシールド遮蔽量Ｐとの関係を示す。
【００４２】
図に示すとおり、シールドを必要とする周波数の波長λの１／２未満の間隔でビアを形成すれば、並置されたビアがシールド効果を発揮する。それ以上の間隔であれば、シールド遮蔽量が０［ｄＢ］となって、シールドとしての効果をもたなくなる。また、ビアの間隔をλ／２よりも小さくして間隔を狭くしていくにつれて、シールド遮蔽量が増加する。好ましくは、ビアの間隔をλ／４とするのが良い。これによって、１０ｄＢ近くのシールド効果を得られる（すなわち、所定の間隔で複数並置されたビアが電磁シールド壁として作用する）。また、ビアの間隔がλ／８になるとシールド効果が急激に増加し、２０ｄＢものシールド効果を得られる。したがって、より好ましくはビアの間隔をλ／８以下とするのが良い。
【００４３】
ここで、外層導体パターンに設けられた間隙部３８、３９内を、外層導体線路２０、２２が横切っている。この間隙部３８、３９は適切な幅を有して、２つの導体が対向して配置されている。この間隙部の幅は、シールドを必要とする周波数の波長λの１／２未満、より好ましくは１／８以下であれば良い。また、筐体の壁面に配線を通すための窪み５０１、５０２を設ける必要があるが、この切り欠きの幅も、シールドを必要とする周波数の波長λの１／２未満、より好ましくは１／８以下とするのが良い。さらに、筐体側面に設けられた光貫通孔６０１、６０２は、その径がシールドを必要とする周波数の波長λの１／２未満、より好ましくは１／８以下とするのが良い。
【００４４】
これによって、基板５に外層導体パターン３１、３２とビア３００を設けているので、送信回路１０や受信回路１２を構成する発振器や増幅器から放射された電磁波ノイズは、基板５の内層を通じて、送信回路１０と受信回路１２との間で電磁干渉を生じさせることもない。また、導電パッドを設けているので、この電磁波ノイズは、筐体２と基板５との接合面から漏れ出ることがない。また、壁面５６、５８を設けているので、基板５と上部筐体２の内壁との間の空間を介して伝播する電磁ノイズを、シールドすることができる。
【００４５】
以上により、各層の外層シールドパターン、内層シールドパターン、筐体およびシールド壁と、導電パッドと、最適化された間隔のビアを設けることによって、所望の遮蔽効果をもつ電磁波シールドを形成することができる。
【００４６】
また、これによって、同一基板面上に送信回路と受信回路を並列に配置しても、両回路間の電磁干渉を防止することができる。したがって、送信回路と受信回路を同一面上に並行にかつ最短間隔で配置することが可能である。
【００４７】
ここで、比較例として、図６に基板面にスリットを設けた場合のシールド構造を示す。
図において、基板６００は、上面に筐体６０１が当接されている。筐体６０１は互いに仕切られた二つの隔壁６０３、６０４を有する。また、シールド壁６０５が設けられて、筐体内の他の空間６０７に対してシールドがなされている。基板６００上には送信回路１０、受信回路１２が配置されている。送信回路１０、受信回路１２は、夫々隔壁６０３、６０４内に収容されてシールドされている。また、基板６００はスリット６０４が設けられており、このスリット６０４内に隔壁６０３と６０４の仕切り板  （シールド壁）が設けられる。基板６００の上面には、送信回路１０、受信回路１２と対向する位置に切り穴６０８が形成されている。シールド壁６０５は下端に突出部を有しており、この突出部が切り穴６０８に嵌合し、半田付けされる。これは、特許文献１の図６に記載された脚部７とスルーホール６の接合構造と同様のものである。
【００４８】
このように構成された図６の比較例では、筐体６０１と基板６００の接合面に隙間を生じる可能性があり、この隙間から電磁波ノイズが漏れることが懸念される。また、切り穴を設ける分だけ実装スペースや配線スペースが削減されてしまう。また、この切り穴部分や、基板内層を通じて電磁波ノイズが漏洩してしまう可能性があった。
【００４９】
このように、図６に示すような例では、同一基板に送信回路と受信回路を搭載していても、送信回路と受信回路を完全に隔離した状態でシールドしていないので、送信器から放射される電磁波ノイズが、誘電体基板の内層を通って受信器に回り込んで入射することが考えられ、このような誘電体基板の内層に漏れる電磁波ノイズの影響が懸念されていた。
【００５０】
しかし、この実施の形態１による発明では、筐体と接する基板の外層に、異なる半導体部品を基板上面で夫々離隔する外層導体パターンを形成し、内層導体パターンとビアで接続するとともに、外層導体パターンの一部に間隙を設けて信号伝送を行うことによって、同一基板面に搭載された半導体部品間の電磁干渉を抑制することができるという効果を奏する。
【００５１】
実施の形態２．
図７は、この発明の実施の形態２による半導体装置の構成を示す斜視図である。図において、基板５０１の上面に筐体５０２の壁面の端面が接合されている。基板５０１には半導体部品５０３が搭載されている。筐体５０２は、内側に半導体部品５０３を収納するシールド用の隔壁５０４が設けられている。基板５０１と筐体５０２の間に導電パッド５０５が把持され、接合面が電磁シールドされている。基板５０１には、信号ビア５１０が設けられており、ビア５１０は半導体部品５０３と接続されている。半導体部品５０３は信号ビア５１０を介して導体線路５１２に接続されている。また、基板５０１には、半導体部品５０３を囲むように外層導体パターン５１５が形成されている。
【００５２】
図８は、半導体装置の基板５０１の積層構造を示す図である。
図において、基板５０１は、外層面５５１に一辺が基板の端縁に配置され、当該一辺とこれよりも長さが短い他の三辺とで長方形を成す、導体線路で形成された外層導体パターン５１５が設けられている。外層導体パターン５１５の内側には、半導体部品５０３が搭載されている。半導体部品５０３は導体線路５１１に接続されている。導体線路５１１は信号ビア５１０に接続されている。外層導体パターン５１５で四方を囲まれた領域外には、図示しない他の半導体部品が配置されている。
【００５３】
また、内層面５５２において、内層導体パターン５１６が設けられている。内層導体パターン５１６は、一部に間隙を有している点以外は外層導体パターン５１５と同形状を有している。外層導体パターン５１５は内層導体パターン５１６と複数並置されたビア５２０で接続される。内層導体パターン５１６は一部に間隙を有している。この間隙内を通過して内層導体面５１７の接続線路５１８が設けられている。内層導体面５１７は接続線路５１８の両端に夫々接地面が設けられる。内層導体面５１７には、刳り貫き穴７００が設けられており、刳り貫き穴内に信号ビア５１０が配置されている。
【００５４】
内層面５５３には、一部に間隙を有した内層導体パターン５３０が設けられている。この内層導体パターン５３０は、内層導体パターン５１６と同形状を成している。内層導体パターン５３０内には、信号ビア５１０が配置されている。この信号ビア５１０は、一端が内層導体線路５１２と接続され、他端が内層導体パターン５３０の間隙を通過して内層導体パターン５３０に囲まれた領域外に通じている。内層導体パターン５３０はビア５２０で内層導体パターン５１６に接続される。
【００５５】
内層面５５４には、一部に間隙を有した内層導体パターン５３１が設けられており、内層導体パターン５１６と同形状を成し、この間隙内を通過する接続線路５５９が設けられている。内層導体面５１９は接続線路５５９の両端に夫々接続された接地面が設けられる。内層導体パターン５３１はビア５２０で内層導体パターン５３０に接続される。
【００５６】
外層面５５５には、内層導体パターン５４０が設けられており、ビア５２０で内層導体パターン５３１に接続される。これによって、内層導電パターン５４０内に配置された半導体部品５０３は、他の半導体部品と接続される。
【００５７】
この実施の形態によれば、内層導体パターンに設けられた間隙を通過するように、内層線路を設けている。これによって、半導体部品と、他の半導体部品との基板内層を介した電磁干渉を防止しながら、内層を通じて信号伝送を行うことができる。なお、この場合、上述した信号ビア５１０、内層導体線路５１２と同様の伝送経路を用いて、他の半導体部品との接続がなされる。
【００５８】
【発明の効果】
この発明によれば、筐体と接する基板の外層に、異なる半導体部品を基板上面で夫々離隔する外層導体パターンを形成し、内層導体パターンとビアで接続するとともに、外層導体パターンの一部に間隙を設けて信号伝送を行うことによって、同一基板面に搭載された半導体部品間の電磁干渉を抑制することができる。
【００５９】
また、内層導体パターンの一部に間隙を設けて、間隙内に接地面を接続する接続部を通過させることによって、接地面と外層導体パターンとを絶縁することによって、筐体の電位変動が半導体部品の接地面の電位を変動させないようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１による光送受信器の構成を示す斜視図である。
【図２】この発明の実施の形態１による筐体の構造を示す斜視図である。
【図３】この発明の実施の形態１による基板を示す斜視図である。
【図４】この発明の実施の形態１による垂直ビアを示す拡大透視斜視図である。
【図５】この発明の実施の形態１によるビア間隔とシールド遮蔽量との関係を示す図である。
【図６】基板上にスリットを設けた比較例のシールド構造を示す図である。
【図７】この発明の実施の形態１による半導体装置の構成を示す斜視図である。
【図８】この発明の実施の形態１による半導体装置の基板の積層構造を示す図である。
【符号の説明】
１  筐体、２  上部筐体、３  下部筐体、５  基板、１０  送信回路、１２受信回路、２４  外層導体パターン、２０、２２  外層導体線路、４０、４１導電パッド、５５、７６  仕切板、９０、９１  接地導体、３００  ビア、５１０  信号ビア、５１２  内層導体線路、５１６  内層導体パターン、５１７  内層導体面。
【図１】
2004303752.tif 000003
【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】
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【図７】
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【図８】
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