(57)【要約】【課題】超高周波領域で平行板漏洩損失を減少させるための多層回路構造及び製造方法を提供する。【解決手段】低誘電率のエアキャビティーを多層回路内部に集積して、背面接地平板形導波管構造の下部接地面と上部接地面からなった平行板導波管の有効誘電率を平板形導波管より相対的に低めることにより、平行板漏洩損失を減少させる。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
低温焼成セラミック（ＬＴＣＣ：Low Temperature Co-fired Ceramic）を用いる超高周波多層回路構造の製造方法において、
（ａ）第１層グリーンシート（green sheet）の内部にビア（via）とエアキャビティー（air cavity）を形成する段階と、
（ｂ）第２層及び第３層グリーンシートの内部にビアを形成する段階と、
（ｃ）前記第１層ないし第３層グリーンシートの前記ビアに伝導性物質を挿入する段階と、
（ｄ）前記第３層グリーンシートの上部に上部接地用伝導体と信号線伝導体を形成し、前記第１層グリーンシートの下部に下部接地用伝導体を形成する段階と、
（ｅ）前記第１層ないし第３層グリーンシートを積層する段階と、
（ｆ）前記積層されたグリーンシートを焼成する段階とを含むことを特徴とする超高周波多層回路構造の製造方法。
【請求項２】
前記第１層グリーンシートの前記エアキャビティーが、前記第１層ないし第３層グリーンシートの前記ビアと同一の大きさを有することを特徴とする請求項１に記載の超高周波多層回路構造の製造方法。
【請求項３】
前記ビアと前記エアキャビティーの直径が約１００〜２００μｍであることを特徴とする請求項２に記載の超高周波多層回路構造の製造方法。
【請求項４】
前記（ｅ）段階が、積層温度約７０℃、積層時間約１０分、積層圧力約２５００〜２７００ｐｓｉに設定された工程条件で行われることを特徴とする請求項１に記載の超高周波多層回路構造の製造方法。
【請求項５】
前記（ｆ）段階が、焼成温度約８５０℃、焼成時間約１５分に設定された条件で行われることを特徴とする請求項１に記載の超高周波多層回路構造の製造方法。
【請求項６】
前記（ｄ）段階は、前記第１層ないし第３層グリーンシートの前記ビアを連結するための伝導性パッドを設けることを特徴とする請求項１に記載の超高周波多層回路構造の製造方法。
【請求項７】
低温焼成セラミックを用いる超高周波多層回路構造において、
ビアとエアキャビティーが内部に形成された下層グリーンシートと、
ビアが内部に形成された上層グリーンシートとを含み、
前記下層及び上層グリーンシートの前記ビアには伝導性物質が挿入され、前記上層グリーンシートの上部には上部接地用伝導体と信号線伝導体が形成され、前記下層グリーンシートの下部には下部接地用伝導体が形成されていることを特徴とする超高周波多層回路構造。
【請求項８】
前記下層グリーンシートの前記エアキャビティーが、前記下層及び上層グリーンシートの前記ビアと同一の大きさを有することを特徴とする請求項７に記載の超高周波多層回路構造。
【請求項９】
前記ビアと前記エアキャビティーの直径が約１００〜２００μｍであることを特徴とする請求項８に記載の超高周波多層回路構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はマルチチップモジュール（ＭＣＭ：Multi-Chip Module）の製造技術に係り、より詳しくは低温焼成セラミック（ＬＴＣＣ：Low Temperature Co-fired Ceramic）を用いる多層回路構造において、超高周波領域で平行板漏洩損失を減少させるに適した多層回路構造及び製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
マルチチップモジュールは多数の半導体チップを単一基板上に搭載してモジュール化してもので、大別すると、多層回路基板（ＰＣＢ）技術を用いるＭＣＭ−Ｌ（Laminated）、薄膜技術を用いるＭＣＭ−Ｄ（Deposited）、及び低温焼成セラミック技術のＭＣＭ−Ｃ（Co-fired）の３種がある。ここで、ＭＣＭ−Ｃの低温焼成セラミックを用いるマルチチップモジュールの製造技術は低温焼成セラミックを基板として使用した３次元超高周波多層回路に主に適用される。
【０００３】
以下、図２に基づいて従来の超高周波多層回路を説明する。
低温焼成セラミックを基板として使用する３次元超高周波多層回路は、伝送線として主に背面接地平板形導波管（ＣＢＣＰＷ：Conductor-Backed Coplanar Waveguide）を使用する。ＣＢＣＰＷは、図２に示すように、上部接地用伝導体１００と平板形導波管（ＣＰＷ：Coplanar Waveguide）信号線用伝導体１０４を含む平板形導波管構造と、下部接地用伝導体１０２とを含む。背面接地平板形導波管において、上部接地用伝導体１００と下部接地用伝導体１０２は平行板導波管（parallel plate waveguide）構造をなす。この平行板導波管構造においては、有効誘電率が高くて信号の損失が発生するが、これを平行板漏洩損失（parallel plate leakage）という。
【０００４】
したがって、従来は、上部接地用伝導体１００と下部接地用伝導体１０２間に一定の間隔を置いてビア(via)を位置させることで、上部接地用伝導体１００と下部接地用伝導体１０２の電位を一定にする技法が使用されたが、つぎのような問題点が発生する。
【０００５】
まず、上部及び下部接地用伝導体１００、１０２間のビアと上部及び下部接地用伝導体１００、１０２が長方形導波管（rectangular waveguide）構造を形成するため、共振による信号の損失が発生する。したがって、長方形導波管による共振を防止するため、ビアとビア間の間隔Ｗ１及びＷ２を動作信号波長の１／２より小さい間隔で位置させなければならない。ビアとビア間の間隔は、上部接地用伝導体１００に沿って位置するビアとビア間の間隔Ｗ２だけでなく、両側の上部接地用伝導体１００間に存在するビアとビア間の間隔Ｗ１を意味する。例えば、動作信号の周波数が６０ＧＨｚ以上の場合には、ビアとビア間の間隔Ｗ１及びＷ２をおよそ８００μｍ以下に設定しなければならないが、多層低温焼成セラミック工程によってはこのような構造の具現が難しいという問題点がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、本発明は前記のような従来の問題点を解決するためになされたもので、その目的は、低誘電率のエアキャビティー（air cavity）を多層回路内部に集積して、背面接地平板形導波管構造の下部接地面と上部接地面からなった平行板導波管（ＣＢＣＰＷ：Conductor-Backed Coplanar Waveguide）の有効誘電率を平板形導波管（ＣＰＷ：Coplanar Waveguide）より相対的に低めることにより、平行板漏洩損失を減少させるための超高周波多層回路構造及び製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
このような目的を達成するため、本発明の一実施例によると、低温焼成セラミック（ＬＴＣＣ：Low Temperature Co-fired Ceramic）を用いる超高周波多層回路構造の製造方法において、（ａ）第１層グリーンシート（green sheet）の内部にビア（via）とエアキャビティー（air cavity）を形成する段階と、（ｂ）第２層及び第３層グリーンシートの内部にビアを形成する段階と、（ｃ）前記第１層ないし第３層グリーンシートの前記ビアに伝導性物質を挿入する段階と、（ｄ）前記第３層グリーンシートの上部に上部接地用伝導体と信号線伝導体を形成し、前記第１層グリーンシートの下部に下部接地用伝導体を形成する段階と、（ｅ）前記第１層ないし第３層グリーンシートを積層する段階と、（ｆ）前記積層されたグリーンシートを焼成する段階とを含むことを特徴とする超高周波多層回路構造の製造方法を提供する。
【０００８】
また、本発明のほかの実施例によると、低温焼成セラミックを用いる超高周波多層回路構造において、ビアとエアキャビティーが内部に形成された下層グリーンシートと、ビアが内部に形成された上層グリーンシートとを含み、前記下層及び上層グリーンシートの前記ビアには伝導性物質が挿入され、前記上層グリーンシートの上部には上部接地用伝導体と信号線伝導体が形成され、前記下層グリーンシートの下部には下部接地用伝導体が形成されていることを特徴とする超高周波多層回路構造を提供する。
【発明の効果】
【０００９】
以上のような本発明によると、低誘電率のエアキャビティーを多層回路の内部に集積して、上下部接地面からなった平行板導波管の有効誘電率を平板形導波管より相対的に低めることにより、平行板漏洩損失を減少させることができる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、添付図面に基づいて本発明の好ましい実施例について詳細に説明する。
図１は本発明の一実施例による超高周波多層回路構造の全体構成図、図２は同超高周波多層回路構造の断面図である。
図２に示すように、本発明による超高周波多層回路構造は、上部接地用伝導体１００、下部接地用伝導体１０２、ＣＰＷ信号線用伝導体１０４、上下部接地連結用ビア１０６、エアキャビティー１０８、第１層グリーンシート１１１、第２層グリーンシート１１２、及び第３層グリーンシート１１３からなる。
【００１１】
図示のように、超高周波多層回路構造は、多数のグリーンシート１１１、１１２、１１３が積層されており、第１層グリーンシート１１１の下面には下部接地用伝導体１０２が、第３層グリーンシート１１３の上面には上部接地用伝導体１００がそれぞれ設けられる。そして、第３層グリーンシート１１３の上面には、ＣＰＷ信号線用伝導体１０４が設けられる。
【００１２】
第１層ないし第３層グリーンシート１１１、１１２、１１３には、直径が約１００〜２００μｍのビア１０６が形成され、このビアには伝導性物質が満たされる。また、第１層グリーンシート１１１の内部には、本発明により具現されたエアキャビティー１０８が形成される。ここで、エアキャビティー１０８の大きさはビア１０６と同一であることが好ましく、このようなエアキャビティー１０８には、伝導性物質の代わりに空気が満たされる。
【００１３】
以下、このような超高周波多層回路構造を製造する一連の過程を図３のフローチャートに基づいて詳細に説明する。
まず、段階Ｓ３００で、第１層グリーンシート１１１にパンチングなどの方法でビア１０６とエアキャビティー１０８を形成する。段階Ｓ３０２では、第２層グリーンシート１１２及び第３層グリーンシート１１３にビアを形成する。
【００１４】
段階Ｓ３０４で、形成されたビア１０６に伝導性物質を満たす反面、エアキャビティー１０８には何も満たさないでそのままで残す。
段階Ｓ３０６で、第１層ないし第３層グリーンシート１１１、１１２、１１３に設計回路をプリンティングなどの方法で形成する。詳しくは、第１層グリーンシート１１１の下面に下部接地用伝導体１０２を形成し、第３層グリーンシート１１３の上面に上部接地用伝導体１００及びＣＰＷ信号線用伝導体１０４を形成する。もちろん、上層ビアと下層ビアを連結するためのパッドなどを設けることもできる。
【００１５】
段階Ｓ３０８で、形成されたそれぞれのグリーンシート１１１、１１２、１１３を積層する。好ましい積層条件はつぎのようである。
まず、積層温度は約７０℃に維持し、積層時間は約１０分に設定する。また、積層圧力は、一般の積層工程でよりほぼ１０％小さい約２５００〜２７００ｐｓｉに設定する。積層圧力をこの数値に設定する理由は、グリーンシートの陥没を防止し、過度の圧力によりエアキャビティー１０８の周囲にクラックが発生することを抑制するためである。
【００１６】
最終に、段階Ｓ３１０では、積層された多層回路を焼成し、本過程を終了する。焼成条件は約８５０℃の温度で約１５分の焼成時間に設定することが好ましい。
以上では３層構造の多層回路を例として説明したが、ほかのＮ層からなった多層回路にも適用することができる。この場合には、Ｎ層のなかで下部層にエアキャビティーを形成する。
【００１７】
以上、本発明を実施例に基づいて具体的に説明したが、本発明はこのような実施例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多様に変形できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施例による多層回路構造の全体構成図である。
【図２】本発明の一実施例による多層回路構造の断面図ある。
【図３】本発明の一実施例による多層回路構造の製造過程を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００１９】
１００…上部接地用伝導体  １０２…下部接地用伝導体  １０４…平板形導波管（ＣＰＷ：Coplanar Waveguide）信号線用伝導体  １０６…上下部接地連結用ビア  １０８…エアキャビティー  １１１、１１２、１１３…グリーンシート
【図１】
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【図２】
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【図３】
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