(57)【要約】【課題】  直流成分をカットする目的等でチップコンデンサを搭載した基板であって、１５ＧＨｚといった高速デジタル信号を伝送可能とする高周波基板を提供する。【解決手段】  チップコンデンサ１４の電極の配置に合わせて一対の接続パッド１２ａ、１２ｂが形成されたチップコンデンサ搭載用の高周波用基板１０において、前記接続パッド１２ａ、１２ｂ間に、キャパシタンス成分あるいはインダクタンス成分となる回路要素１８が設けられ、前記接続パッド１２ａ、１２ｂにチップコンデンサ１４を接合した際に、チップコンデンサ１４と並列にキャパシタンス成分あるいはインダクタンス成分が付加可能に設けられていることを特徴とする。【選択図】          図１
2005093473.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
チップコンデンサの電極の配置に合わせて一対の接続パッドが形成された高周波用基板において、
前記接続パッド間に、キャパシタンス成分あるいはインダクタンス成分となる回路要素が設けられ、
前記接続パッドにチップコンデンサを接合した際に、チップコンデンサと並列にキャパシタンス成分あるいはインダクタンス成分が付加可能に設けられていることを特徴とする高周波基板。
【請求項２】
前記回路要素が、接続パッドの先端部を互いに対向する接続パッド側に延出させ、接続パッドの延出端を、誘電体層を挟んで積層した形態に形成したものであることを特徴とする請求項１記載の高周波基板。
【請求項３】
前記回路要素が、各々の接続パッドの先端部をチップコンデンサの電極を接合するパッド領域から対向する接続パッド側に延出させ、接続パッドの端縁を細幅で平行に離間させた形態に形成したものであることを特徴とする請求項１記載の高周波基板。
【請求項４】
前記回路要素が、各々の接続パッドの先端部から、結合パターンを対向する接続パッド側に互いに離間する配置に延出させて形成したものであることを特徴とする請求項１記載の高周波基板。
【請求項５】
前記回路要素が、各々の接続パッドの先端部間で、接続パッドとは独立した結合パターンに形成したものであることを特徴とする請求項１記載の高周波基板。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項記載の高周波基板にチップコンデンサを搭載したことを特徴とするチップコンデンサ搭載基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は高周波基板およびチップコンデンサ搭載基板に関し、より詳細にはチップコンデンサを搭載するための高周波基板およびこの高周波基板にチップコンデンサを搭載してなるチップコンデンサ搭載基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
通信機器等の各種電子装置にはチップ抵抗やチップコンデンサといった回路部品が搭載された種々の基板が使用されている。図７(a)は、基板１０にチップコンデンサ１４を搭載した状態を平面方向から見た説明図である。チップコンデンサ１４は配線パターン１２に設けられた一対の接続パッド１２ｄに電極をはんだ付けして搭載される。図７(b)はチップコンデンサ１４の等価回路を示す。チップコンデンサの等価回路は、図のようにキャパシタンス、抵抗、インダクタンスが直列に接続されたものとなる。
【０００３】
チップコンデンサは小型で比較的大きな静電容量を得ることができ、直流成分をカットするという作用を有するが、伝送信号の周波数がある程度以上大きくなると、内在している抵抗成分とインダクタンス成分によってインピーダンスが増大してくるという問題がある。このようなチップコンデンサに内在する抵抗成分あるいはインダクタンス成分が周波数特性に及ぼす影響を回避する方法として、たとえば、特許文献１には、チップコンデンサの電極を接続するパッド部分に欠損部を設けてキャパシタンス成分を減らすことによって高周波特性を改善する方法が記載されており、特許文献２には、接続端子の表面に抵抗を形成して、周波数によりインピーダンスが変動することを抑える方法が記載されている。
【特許文献１】特開２００２−２６１４３０号公報
【特許文献２】特開２００３−８６９２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、一般のチップコンデンサには数百ｐＨのインダクタンス成分が寄生しており、単体の状態のチップコンデンサでは数ＧＨｚの信号しか伝送することができない。このチップコンデンサを基板に搭載すると、接続パッド等による寄生容量によって伝送特性はいくぶん改善されるが、１０Ｇbpsといったきわめて高速のデジタル信号を伝送するような場合には、１５ＧＨｚ程度の高周波信号を伝送できるようにする必要があるのに対して、従来のチップコンデンサを搭載した基板では、１５ＧＨｚといった高周波では信号の反射ロスが大きくあらわれるため、高周波信号を伝送する基板として使用することができないという問題があった。
【０００５】
そこで、本発明はこれらの課題を解決すべくなされたものであり、その目的とするところは、一般に使用されているチップコンデンサを使用して１５ＧＨｚといった高速デジタル信号であっても伝送可能とし、高周波用として好適に使用することができる高周波基板およびこれを用いたチップコンデンサ搭載基板を提供するにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記目的を達成するため次の構成を備える。
すなわち、チップコンデンサの電極の配置に合わせて一対の接続パッドが形成された高周波用基板において、前記接続パッド間に、キャパシタンス成分あるいはインダクタンス成分となる回路要素が設けられ、前記接続パッドにチップコンデンサを接合した際に、チップコンデンサと並列にキャパシタンス成分あるいはインダクタンス成分が付加可能に設けられていることを特徴とする。
【０００７】
また、前記回路要素としては、接続パッドの先端部を互いに対向する接続パッド側に延出させ、接続パッドの延出端を、誘電体層を挟んで積層した形態に形成したもの、各々の接続パッドの先端部をチップコンデンサの電極を接合するパッド領域から対向する接続パッド側に延出させ、接続パッドの端縁を細幅で平行に離間させた形態に形成したものが好適である。
また、前記回路要素として、各々の接続パッドの先端部から、結合パターンを対向する接続パッド側に互いに離間する配置に延出させて形成したものが有効であり、また、各々の接続パッドの先端部間で、接続パッドとは独立した結合パターンに形成したものが有効である。
【０００８】
また、前記高周波基板にチップコンデンサを搭載したチップコンデンサ搭載基板は、チップコンデンサと並列にキャパシタンス成分あるいはインダクタンス成分が設けられることにより、高周波信号の伝送特性が改善され、高周波用特性の優れたチップコンデンサ搭載基板として提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る高周波基板およびチップコンデンサ搭載基板は、一般に使用されているチップコンデンサを搭載して、１５ＧＨｚといった高速デジタル信号であっても伝送可能とする基板として提供することができ、低コストでかつ高周波特性の優れた高周波基板およびチップコンデンサ搭載基板として提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の好適な実施の形態について添付図面にしたがって詳細に説明する。
（実施形態１）
図１は、本発明に係る高周波基板にチップコンデンサを搭載したチップコンデンサ搭載基板の第１の実施形態の構成を示す説明図であり、本発明において特徴的なチップコンデンサを搭載した回路部分を示すものである。図１(a)は配線パターン１２に設けた接続パッド１２ａ、１２ｂにチップコンデンサ１４を搭載した状態の平面図、図１(b)は等価回路とともにチップコンデンサ１４を基板１０に搭載した状態の側断面図を示す。
図１(a)に示すように、配線パターン１２に形成する接続パッド１２ａ、１２ｂの幅寸法は、チップコンデンサ１４の電極と略同幅となるように形成され、接続パッド１２ａ、１２ｂは配線パターン１２の引き回し線部分よりも幅広に形成されている。
【００１１】
本実施形態のチップコンデンサ搭載高周波基板において特徴的な構成は、図１(b)に示すように、チップコンデンサ１４の電極を接合する接続パッド１２ａ、１２ｂの中間のチップコンデンサ１４を搭載する領域内にチップコンデンサ１４と並列にキャパシタ１８を形成したことにある。
接続パッド１２ａ、１２ｂの中間にキャパシタ１８を形成するため、接続パッド１２ａ、１２ｂの先端部をチップコンデンサ１４の電極を接合する位置よりも対向する接続パッド側に延出させ、接続パッド１２ａ、１２ｂの延出端を誘電体層１６を挟んで上下に積層した形態に形成する。本実施形態では、一方の接続パッド１２ａの端部を基板１０上でそのまま接続パッド１２ｂ側へ延出させ、他方の接続パッド１２ｂを誘電体層１６の上層に配置してキャパシタ１８としている。
【００１２】
キャパシタ１８を形成する際は、基板１０上に接続パッド１２ａを形成した後、キャパシタ１８を形成する部位に合わせて誘電体層１６を形成し、誘電体層１６の表面を被覆するように接続パッド１２ｂを形成すればよい。２０は接続パッド１２ａ、１２ｂの間、あるいは接続パッド１２ａ、１２ｂとチップコンデンサ１４との間で電気的短絡が生じないよう、キャパシタ１８を形成した部位の表面を被覆した保護膜である。この保護膜２０はソルダーレジスト等の電気的絶縁性材によって形成する。
【００１３】
図１(b)に示すように、誘電体層１６を挟んで接続パッド１２ａ、１２ｂを厚さ方向に重ねて配置すると、キャパシタ１８を配置した領域が段差状となるが、実際に形成されるキャパシタ１８の段差は０．１ｍｍ程度であり、チップコンデンサ１４の電極を接続パッド１２ａ、１２ｂにはんだ付けすることは容易に可能である。
なお、誘電体層１６に酸化タンタル等の誘電率の大きな材料を使用することによってキャパシタ１８の容量を大きくすることができる。
【００１４】
本実施形態のように、チップコンデンサ１４と並列にキャパシタ１８を設ける構成とした場合は、キャパシタ１８に内在するインダクタンス成分と、チップコンデンサ１４の接続部分でのインダクタンス成分は並列回路となり、インダクタンス成分を全体として低減させることができるから、これによって、図７に示すように、単にチップコンデンサ１４を接続パッド１２ａに接合して搭載した場合に比較して、高周波信号に対する伝送特性を改善することが可能になる。
【００１５】
（実施形態２）
図２は、本発明に係る高周波基板およびチップコンデンサ搭載基板の第２の実施形態の構成を示す説明図である。本実施形態の高周波基板において特徴的な構成は、チップコンデンサ１４を搭載する接続パッド１２ａ、１２ｂの形態にある。すなわち、本実施形態においては、チップコンデンサ１４を搭載する接続パッド１２ａ、１２ｂの幅寸法をチップコンデンサ１４と略同幅に形成するとともに、接続パッド１２ａ、１２ｂの端縁をチップコンデンサ１４の電極を接合するパッド領域よりも対向する接続パッド側へ延出させ、接続パッド１２ａ、１２ｂの端縁を近接させて配置したことを特徴とする。
【００１６】
図２(a)において、Ｄは接続パッド１２ａ、１２ｂの端縁の離間間隔を示す。図のように、接続パッド１２ａ、１２ｂの端縁は各々直線状に形成され、接続パッド１２ａ、１２ｂの端縁は平行に細幅に離間する。本実施形態においては、この離間間隔Ｄを５０μｍあるいはこれ以下の近接間隔になるように設定し、接続パッド１２ａ、１２ｂ間で容量結合が作用するようにしたものである。なお、本実施形態においても、接続パッド１２ａ、１２ｂの端縁とその近傍部分を保護膜２０によって被覆して、電気的短絡を防止している。      
【００１７】
本実施形態において接続パッド１２ａ、１２ｂの端縁間隔が微小間隔となるように構成しているのは、接続パッド１２ａ、１２ｂ間での容量結合による作用を利用して高周波特性を改善させるためである。静電容量は電極間の離間間隔が狭いほど大きくなるから、接続パッド１２ａ、１２ｂの端縁の離間間隔Ｄを微小間隔とすることで、チップコンデンサ１４と並列に所要の大きさのキャパシタンス成分を内在させることが可能となり、これによって全体のインダクタンス成分を低減させることができ、チップコンデンサ１４を搭載した回路部分での高周波伝送特性を改善することができる。
【００１８】
（実施形態３）
図３は、本発明に係る高周波基板およびチップコンデンサ搭載基板の第３の実施形態の構成を示す説明図である。本実施形態においては、対向して配置した接続パッド１２ａ、１２ｂの端縁から交互に細幅の短冊状に形成した結合パターン１３ａ、１３ｂを延出させ、線状の結合パターン１３ａ、１３ｂを並列させて設けた例である。
このように、細幅に形成した短冊状の結合パターン１３ａ、１３ｂを交互に延出させる配置とすることにより、結合パターン１３ａ、１３ｂの離間間隔を狭く設定し、同時に、結合パターン１３ａ、１３ｂの対向部分の距離を長くとることによってより有効な容量結合作用を得ることができる。
【００１９】
このように、接続パッド１２ａ、１２ｂの端縁から短冊状の結合パターン１３ａ、１３ｂを交互に延出させた配置とした場合には、接続パッド１２ａ、１２ｂ間で容量結合作用が積極的になされ、高周波のカップリングが好適になされて、チップコンデンサ１４を搭載した回路部分での高周波特性を改善することが可能となる。
なお、本実施形態においても、接続パッド１２ａ、１２ｂ間で結合パターン１３ａ、１３ｂを形成した領域については、保護膜２０によって被覆してチップコンデンサ１４等との電気的短絡を防止するようにするとよい。
【００２０】
（実施形態４）
図４は、本発明に係る高周波基板およびチップコンデンサ搭載基板の第４の実施形態の構成を示す説明図である。本実施形態においては、接続パッド１２ａ、１２ｂのチップコンデンサ１４の電極と接合する部位については、チップコンデンサ１４の電極形状に合わせたパッド面積を確保し、接続パッド１２ａ、１２ｂの端縁から互いに対向する配置に平面形状でＬ字状に屈曲する結合パターン１３ａ、１３ｂを延出させている。
結合パターン１３ａ、１３ｂは、図４(a)に示すように、接続パッド１２ａ、１２ｂの端縁から各々逆向きで対向する配置（点対称配置）となるように設け、互いに対向して配置されている線状のパターン部１３ｃ、１３ｃの離間間隔を狭くするように配置している。
【００２１】
本実施形態においては、結合パターン１３ａ、１３ｂを対向させて配置する構成とすることによって接続パッド１２ａ、１２ｂ間で誘電結合が積極的になされるようにしたことを特徴とする。誘電結合を利用することによって高周波のカップリングを可能にし、チップコンデンサを搭載した回路部分での高周波特性を改善することが可能になる。なお、本実施形態においても、結合パターン１３ａ、１３ｂを配置した領域を保護膜２０によって被覆する。
上述した結合パターンを設けた実施形態は、接続パッド１２ａ、１２ｂ間にチップコンデンサ１４と並列にキャパシタンス成分あるいはインダクタンス成分を設けるということであり、チップコンデンサの搭載部を伝送させる高周波信号のうち、低周波側の信号についてはチップコンデンサ１４を通過させ、高周波側の信号については結合パターンを通過させるようにしているということもできる。
【００２２】
（実施形態５）
図５は、本発明に係る高周波基板およびチップコンデンサ搭載基板の第５の実施形態の構成を示す説明図である。本実施形態においては、チップコンデンサ１４の電極を接合する接続パッド１２ａ、１２ｂを、チップコンデンサ１４の電極間隔に一致させて形成するとともに、接続パッド１２ａ、１２ｂの中間に接続パッド１２ａ、１２ｂとは独立したパターンとして結合パターン１３を設けたことを特徴とする。
【００２３】
結合パターン１３は平面形状をＵ字形とし、対向して配置される線状に形成されたパターン部１３ｄ、１３ｄについては、各々接続パッド１２ａ、１２ｂの端縁位置に近接させ、パターン部１３ｄ、１３ｄの相互間隔は比較的広くなるように設定している。
この結合パターン１３は２つの接続パッド１２ａ、１２ｂの中間にあって、パッド間で高周波エネルギーを伝搬する作用をなす。結合パターン１３は分布定数回路として作用するものであり、本実施形態においては１０ＧＨｚ前後の高周波信号が伝搬しやすい長さを確保するためにＵ字状に形成している。結合パターン１３をＵ字状に形成した場合は、接続パッド１２ａ、１２ｂに対向して配置されるパターン部１３ｄ、１３ｄを接続パッド１２ａ、１２ｂに近接して配置することができ、誘導結合が有効になされるという利点がある。
【００２４】
なお、結合パターン１３として所要の長さを確保するために他の形状とすることももちろん可能である。
また、結合パターン１３は伝搬する周波数が狭帯域とならないようにパターン幅、長さ、接続パッド１２ａ、１２ｂの端縁位置との離間間隔を設定する。
また、結合パターン１３を配置した領域を保護膜２０によって被覆するようにすることも前述した実施形態と同様である。
【００２５】
図６は、図５に示す本発明に係るチップコンデンサ１４の搭載方法による基板と、図７に示す従来のチップコンデンサ１４の搭載方法による基板について、高周波信号の伝送特性を測定した結果を示す。
基板に搭載したチップコンデンサは、長さ２．０ｍｍ、幅１．２５ｍｍ、容量０．１μＦのものである。実験は図５、７に示す回路で、チップコンデンサ１４を挟んで配置されている一方の配線パターン１２を終端させ、他方の配線パターン１２から高周波信号を伝送させた際の反射特性Ｓ１１を測定したものである。
【００２６】
図６に示すグラフで、グラフＣについてはチップコンデンサ単体での反射特性を示す。グラフＣをみると、高周波信号の周波数が高くなるにしたがって反射ロスが大きくなっていることがわかる。これはチップコンデンサに内在しているインダクタンス成分による作用である。
グラフＢは、図７に示す従来の接続パッド１２ｄの配置でチップコンデンサ１４を搭載した場合の反射特性を示す。一般的に高周波基板では信号伝送時の反射ロスが−１５ｄＢ以下であることが望ましいとされており、基板の高周波特性としては、反射ロス−１５ｄＢ以下となることがめやすとなっている。グラフＢで反射ロスが−１５ｄＢ以下となるのは１０ＧＨｚ以下の範囲であり、したがって、この場合は、１０Ｇbpsといった高速のデジタル信号の伝送に使用することができない。
なお、チップコンデンサの単体の場合、反射ロスが−１５ｄＢ以下となるのは４ＧＨｚ以下の周波数域である。
【００２７】
一方、グラフＡについてみると、周波数が１５ＧＨｚ以下の範囲で反射ロスが−１５ｄＢ以下となっている。すなわち、図５に示す配線パターン１２、結合パターン１３を用いたチップコンデンサ１４の搭載形態による場合は、１５ＧＨｚまでの帯域で反射ロスを十分に抑えることができ、１０Ｇbpsといった高速のデジタル信号の伝送に十分に利用することができ、高周波信号の伝送特性として満足できる結果が得られた。
なお、図５に示す実施形態以外の図１〜４に示すチップコンデンサ１４の搭載形態についても、従来の搭載形態と比較して良好な結果が得られている。
【００２８】
チップコンデンサを搭載した高周波基板の高周波特性は、使用する高周波信号の周波数やチップコンデンサの大きさ、特性、結合パターンのパターン幅等によってさまざまに変動する。したがって、実際には個々の基板について最適条件となるように接続パッド１２ａ、１２ｂの形状や接合パターン１３等の形態を設計する必要がある。
本実施形態のチップ搭載基板で使用するチップコンデンサは、直流成分をカットすることを目的とするもので、とくに高周波用途として提供されているものではない。本発明に係る高周波基板は、一般用のチップコンデンサを使用し、チップコンデンサを接合する接合する接続パッドの形状を変更するだけで高周波用とすることが可能であり、低コストで高周波用基板として提供できるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】基板にチップコンデンサを搭載した状態を示す第１の実施形態の構成を示す説明図である。
【図２】基板にチップコンデンサを搭載した状態を示す第２の実施形態の構成を示す説明図である。
【図３】基板にチップコンデンサを搭載した状態を示す第３の実施形態の構成を示す説明図である。
【図４】基板にチップコンデンサを搭載した状態を示す第４の実施形態の構成を示す説明図である。
【図５】基板にチップコンデンサを搭載した状態を示す第５の実施形態の構成を示す説明図である。
【図６】高周波基板の高周波伝送特性を測定した結果を示すグラフである。
【図７】基板にチップコンデンサを搭載した従来の構成を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３０】
１０  基板
１２  配線パターン
１２ａ、１２ｂ、１２ｄ  接続パッド
１３、１３ａ、１３ｂ  結合パターン
１３ｃ、１３ｄ  パターン部
１４  チップコンデンサ
１６  誘電体層
１８  キャパシタ
２０  保護膜
【図１】
2005093473.tif 000003
【図２】
2005093473.tif 000004
【図３】
2005093473.tif 000005
【図４】
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【図５】
2005093473.tif 000007
【図６】
2005093473.tif 000008
【図７】
2005093473.tif 000009