(57)【要約】【課題】高周波用マルチチップモジュール基板において、高周波信号伝送特性に優れ、チップを集積効率良く実装でき、また親基板への実装が容易なものを実現する。【解決手段】高周波用マルチチップモジュール基板１は、誘電体基板２の上面にチップ接続用の高周波用信号ライン３、下面に接地導体層４、親基板５への実装用の信号端子３１、接地端子４１を備える。信号ライン３と接地導体層４はマイクロストリップラインを構成する。さらに、接地導体層４に接続され、信号接続部材６と略平行に配置された接地柱７が、信号接続部材６部分の特性インピーダンスを適正化し、接地柱７に接続された調整板８が、信号ライン３から信号接続部材６へと線路構造が変化する部分の特性インピーダンス増を抑制する。下面に集約した信号端子３１と接地端子４１により基板１の親基板５への実装が容易となる。誘電体基板２の上面に接地導体層がなくチップ集積効率が良い。【選択図】図１
2005123894.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体材料からなる誘電体基板と、この誘電体基板の一方の面に設けられたチップ接続用の高周波用信号ラインと、前記信号ラインの設けられた面とは異なる誘電体基板の面に設けられた接地導体層と、親基板への実装用の信号端子及び接地端子とを有し、
前記信号ラインと信号端子とは信号接続部材によって電気的に接続され、
前記接地導体層と接地端子とは電気的に接続して接地電位とされ、
前記信号ラインと接地導体層とは対をなして高周波信号伝送用のマイクロストリップラインを構成して成る高周波用マルチチップモジュール基板において、
前記接地導体層に電気的に接続された接地柱を有し、
前記接地柱は、前記信号接続部材と略平行に配置され、
前記信号端子と接地端子とは、前記誘電体基板の略同一面に配置されていることを特徴とする高周波用マルチチップモジュール基板。
【請求項２】
前記接地柱に接続された調整板をさらに備え、前記調整板は前記信号ラインの配置された前記誘電体基板の面と略同一面に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の高周波用マルチチップモジュール基板。
【請求項３】
前記信号接続部材を接続している部分の信号ラインの線幅が、マイクロストリップラインを構成している部分の信号ラインの線幅よりも広いことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の高周波用マルチチップモジュール基板。
【請求項４】
前記信号接続部材の断面の外周長が、前記接地導体層に近づくにつれて短くなることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の高周波用マルチチップモジュール基板。
【請求項５】
前記接地柱が、信号接続部材の周囲に複数本配置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の高周波用マルチチップモジュール基板。
【請求項６】
前記誘電体基板は、２層以上の誘電体材料層からなり、
前記接地導体層が、前記信号ラインを配置した面と前記接地端子及び信号端子を配置した面との間に配置され、
前記信号接続部材は、前記接地導体層によって囲まれていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の高周波用マルチチップモジュール基板。
【請求項７】
前記接地柱が、前記誘電体基板の外周面に配置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の高周波用マルチチップモジュール基板。
【請求項８】
誘電体材料からなる誘電体ベースと、この誘電体ベースの表面に設けられたチップ接続用の高周波用信号ラインと、接地導体層と、親基板への実装用の信号端子及び接地端子とを有し、
前記信号ラインと接地導体層が、誘電体ベースを挟んで対をなして対向配置されて成る高周波用マルチチップモジュール基板において、
前記信号ラインは、互いに略垂直に位置する信号ライン端部と信号ライン中央部とを有し、
前記接地導体層は、互いに略垂直に位置する接地導体層端部と接地導体層中央部とを有し、
前記信号ライン中央部と接地導体層中央部の対、及び前記信号ライン端部と接地導体層端部の対は、それぞれマイクロストリップラインを形成し、
前記信号端子は、前記信号ライン端部に接続され、
前記接地端子は、前記接地導体層端部に接続され、
前記信号端子と接地端子とは、前記誘電体ベース表面の略同一面に配置されていることを特徴とする高周波用マルチチップモジュール基板。
【請求項９】
請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の高周波用マルチチップモジュール基板上に、
入力信号に応じて光信号を発光する発光素子と、
前記発光素子の光信号を受光して光起電力を発生する受光素子と、
前記受光素子の光起電力がゲート・ソース間に印加されてドレイン・ソース間のインピーダンスが変化する出力用半導体素子と、
前記発光素子を実装する発光素子用回路パターンと、
前記受光素子を実装する受光素子用回路パターンとを備え、
前記基板上に設けられた信号ラインが第１の信号ラインと第２の信号ラインとから成り、前記出力用半導体素子が前記信号ライン間に実装され、該出力用半導体素子のドレイン・ソース間のインピーダンス変化により前記信号ライン間の線路が開閉されることを特徴とする半導体リレー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高周波用マルチチップモジュール基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、マイクロ波やミリ波といった高周波信号を伝送する伝送線路構造を有する高周波用配線基板（高周波用マルチチップモジュール基板）に、光学素子やスイッチング素子などの複数のチップ状の高周波対応素子を実装して集積化する高周波用マルチチップモジュールが知られている。高周波用マルチチップモジュールの正常動作（信号品質確保）には、高周波用マルチチップモジュール基板における伝送線路の特性インピーダンスを適正化することが重要である。伝送線路の特性インピーダンスは回路要素の幾何学的構造に依存する。そこで、伝送線路として信号ラインと接地導体層とによるマイクロストリップライン構造の組み込みが図られている。マイクロストリップラインを構成できる部分においては、接地導体層に対する信号ラインの特性インピーダンスを、例えば５０Ωや７５Ωに設計することができる。
【０００３】
上述のマイクロストリップラインを構成できない部分においては他の構造によるインピーダンス適正化が図られている。例えば、多層基板における層間接続導体（層間ビア）による層間信号ライン接続部分において、接地電位とされる第１及び第２導体部材を接続導体の左右対称位置に配置してインピーダンス適正化を図るものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、上述の層間接続導体（層間ビア）が信号周波数の波長との関係から長すぎる場合の対応として、層間接続体を２分割して接地導体層を挿入するものが知られている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平７−２２１５１２号公報
【特許文献２】特開２００２−１９８７０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した特許文献に示されるような高周波用マルチチップモジュール基板においては、特性インピーダンスの適正化について述べられているが、高周波用マルチチップモジュールという観点から言及されていない。すなわち、高周波用マルチチップモジュールを親基板に実装する場合の端子構造や、高周波用マルチチップモジュール基板に集積効率良く複数のチップを実装する回路構造の観点から、回路要素の幾何学的構造を考慮して特性インピーダンスの適正化を図る必要がある。
【０００６】
本発明は、上記課題を解消するものであって、高周波信号伝送特性に優れ、チップを集積効率良く実装でき、また親基板への実装が容易な高周波用マルチチップモジュールを実現できる高周波用マルチチップモジュール基板を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を達成するために、請求項１の発明は、誘電体材料からなる誘電体基板と、この誘電体基板の一方の面に設けられたチップ接続用の高周波用信号ラインと、前記信号ラインの設けられた面とは異なる誘電体基板の面に設けられた接地導体層と、親基板への実装用の信号端子及び接地端子とを有し、前記信号ラインと信号端子とは信号接続部材によって電気的に接続され、前記接地導体層と接地端子とは電気的に接続して接地電位とされ、前記信号ラインと接地導体層とは対をなして高周波信号伝送用のマイクロストリップラインを構成して成る高周波用マルチチップモジュール基板において、前記接地導体層に電気的に接続された接地柱を有し、前記接地柱は、前記信号接続部材と略平行に配置され、前記信号端子と接地端子とは、前記誘電体基板の略同一面に配置されていることを特徴とする高周波用マルチチップモジュール基板である。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１に記載の高周波用マルチチップモジュール基板において、前記接地柱に接続された調整板をさらに備え、前記調整板は前記信号ラインの配置された前記誘電体基板の面と略同一面に配置されていることを特徴とする。
ものである。
【０００９】
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載の高周波用マルチチップモジュール基板において、前記信号接続部材を接続している部分の信号ラインの線幅が、マイクロストリップラインを構成している部分の信号ラインの線幅よりも広いものである。
【００１０】
請求項４の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の高周波用マルチチップモジュール基板において、前記信号接続部材の断面の外周長が、前記接地導体層に近づくにつれて短くなるものである。
【００１１】
請求項５の発明は、請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の高周波用マルチチップモジュール基板において、前記接地柱が、信号接続部材の周囲に複数本配置されているものである。
【００１２】
請求項６の発明は、請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の高周波用マルチチップモジュール基板において、前記誘電体基板は、２層以上の誘電体材料層からなり、前記接地導体層が、前記信号ラインを配置した面と前記接地端子及び信号端子を配置した面との間に配置され、前記信号接続部材は、前記接地導体層によって囲まれているものである。
【００１３】
請求項７の発明は、請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の高周波用マルチチップモジュール基板において、前記接地柱が、前記誘電体基板の外周面に配置されているものである。
【００１４】
請求項８の発明は、誘電体材料からなる誘電体ベースと、この誘電体ベースの表面に設けられたチップ接続用の高周波用信号ラインと、接地導体層と、親基板への実装用の信号端子及び接地端子とを有し、前記信号ラインと接地導体層が、誘電体ベースを挟んで対をなして対向配置されて成る高周波用マルチチップモジュール基板において、前記信号ラインは、互いに略垂直に位置する信号ライン端部と信号ライン中央部とを有し、前記接地導体層は、互いに略垂直に位置する接地導体層端部と接地導体層中央部とを有し、前記信号ライン中央部と接地導体層中央部の対、及び前記信号ライン端部と接地導体層端部の対は、それぞれマイクロストリップラインを形成し、前記信号端子は、前記信号ライン端部に接続され、前記接地端子は、前記接地導体層端部に接続され、前記信号端子と接地端子とは、前記誘電体ベース表面の略同一面に配置されていることを特徴とする高周波用マルチチップモジュール基板である。
【００１５】
請求項９の発明は、請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の高周波用マルチチップモジュール基板上に、入力信号に応じて光信号を発光する発光素子と、前記発光素子の光信号を受光して光起電力を発生する受光素子と、前記受光素子の光起電力がゲート・ソース間に印加されてドレイン・ソース間のインピーダンスが変化する出力用半導体素子と、前記発光素子を実装する発光素子用回路パターンと、前記受光素子を実装する受光素子用回路パターンとを備え、前記基板上に設けられた信号ラインが第１の信号ラインと第２の信号ラインとから成り、前記出力用半導体素子が前記信号ライン間に実装され、該出力用半導体素子のドレイン・ソース間のインピーダンス変化により前記信号ライン間の線路が開閉されることを特徴とする半導体リレーである。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１の発明によれば、信号端子と接地端子が略同一面に集約して配置されているので、信号端子及び接地端子を用いて高周波用マルチチップモジュール基板を親基板に容易に実装することできる。また、高周波信号伝送用の信号ラインと信号端子を電気的に接続する信号接続部材に略平行に接地柱を配置して信号接続部材部分の特性インピーダンスが調整されているので、信号伝送線路の特性インピーダンスの不整合が軽減され、高周波信号の波形品質の劣化を軽減することができる。また、信号伝送ラインの特性インピーダンスが、接地柱、及び信号ラインの設けられた面とは異なる面に設けられた接地導体層によって適正化されるので、信号ラインの設けられた面には接地導体層がなく集積効率良くチップを実装することができる。
【００１７】
請求項２の発明によれば、信号ラインと略同一面に配置され接地柱に接続された調整板が、マイクロストリップライン構造の信号ラインから信号接続部材へと線路構造が変化するときの線路の特性インピーダンス増を抑制し、また高周波信号の伝達モードの変化による反射を低減するので、信号ラインを通過する高周波信号の波形劣化を低減できる。
【００１８】
請求項３の発明によれば、信号ラインの線幅拡大部分が上述の調整板と同様に、特性インピーダンス増加抑制に寄与するので、上記同様の効果が得られる。
【００１９】
請求項４の発明によれば、信号接続部材とこれに略平行に配置した接地柱との間隔が、接地導体層に近づくほど広くなり、従って信号接続部材と接地柱との高周波的結合が弱まるので、信号接続部材が接地導体層に近付くほど信号接続部材と接地導体層との高周波的結合が強まる傾向を打ち消すことができ、信号接続部材の特性インピーダンスの変化を抑えて略一定にすることができ、特性インピーダンスが変化することによる信号波形品質の劣化を抑制できる。
【００２０】
請求項５の発明によれば、信号接続部材と平行に配置した接地柱によって、上記の効果をより効果的に実現できる。すなわち、信号接続部材と接地柱の間の電界が分散され、より安定して高周波信号を通過させることができ、また、接地柱によるシールド効果が増して信号接続部材が外乱から受ける影響を小さくできる。
【００２１】
請求項６の発明によれば、複数の接地柱を信号接続部材の周囲に配置する場合よりも全体を小さくした導体構造で高周波用マルチチップモジュール基板を構成して、上記同様の効果を奏することができる。
【００２２】
請求項７の発明によれば、ＭＩＤ（Ｍｏｌｄｅｄ  Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）工法等により誘電体基板の外周面に面的な配線パターンとして接地柱を高密度に形成でき、内部に３次元的な導体構造を構成するよりも小型化した高周波用マルチチップモジュール基板を実現できる。
【００２３】
請求項８の発明によれば、信号端子と接地端子の直近までマイクロストリップライン構造の高周波線路を構成して信号ラインに高周波信号を通過させたときの波形品質の劣化を抑えることができ、かつ、親基板に実装しやすい端子構造を有する高周波用マルチチップモジュール基板を実現できる。ＭＩＤ等の工法を用いて高周波用マルチチップモジュール基板を安価、かつ容易に形成することができる。
【００２４】
請求項９の発明によれば、マイクロストリップラインを構成している信号ラインの部分だけでなく、信号端子付近まで特性インピーダンスの整合が可能であり、高周波信号の波形品質の劣化の少ない半導体リレーを実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の一実施形態に係る高周波用マルチチップモジュール基板について、図面を参照して説明する。図１（ａ）（ｂ）は親基板に実装した状態の高周波用マルチチップモジュール基板１を示し、図１（ｂ）（ｃ）は同モジュール基板下面の端子構造を示す。高周波用マルチチップモジュール基板１は、誘電体材料からなる誘電体基板２と、この誘電体基板２の一方の面（上面）に設けられたチップ接続用の高周波用信号ライン３と、信号ライン３の設けられた面とは異なる誘電体基板の面（下面）に設けられた接地導体層４と、親基板５への実装用の信号端子３１及び接地端子４１とを有し、信号ライン３と信号端子３１とは信号接続部材６によって電気的に接続され、接地導体層４と接地端子４１とは電気的に接続して接地電位とされ、信号ライン３と接地導体層４とは対をなして高周波信号伝送用のマイクロストリップラインを構成している。
【００２６】
このように構成された高周波用マルチチップモジュール基板１は、さらに、接地導体層４に電気的に接続された接地柱７を有し、接地柱７は、信号接続部材６と略平行に配置され、接地柱７には調整板８が接続され、調整板８は信号ライン３の配置された誘電体基板２の面と略同一面に配置されており、また、信号端子３１と接地端子４１とは、誘電体基板２の略同一面（下面）に配置されている。
【００２７】
上述の高周波用マルチチップモジュール基板１において、信号接続部材６及び接地柱７は、スルーホール形状になっており、それぞれ誘電体基板２を貫通して設けられている。また、高周波用マルチチップモジュール基板１は、信号端子３１と接地端子４１を親基板５に設けられた配線パターン５１，５２にそれぞれ、はんだ５３等により接続されて、実装される。また、高周波用マルチチップモジュール基板１の上面には、抵抗、コイル、コンデンサ、半導体素子等のチップ素子が実装され（不図示）、高周波用マルチチップモジュールが形成される。
【００２８】
高周波用マルチチップモジュール基板１の各構成要素の機能及び作用について説明する。信号ライン３と接地導体層４はマイクロストリップラインを構成しているので、信号ライン３の接地導体層４に対する特性インピーダンスを任意の値、例えば５０Ωや７５Ωに設計することができる。また、信号接続部材６と接地柱７は、互いに略平行に配設されているので、信号接続部材６と接地柱７の間の距離、又は信号接続部材６や接地柱７の太さを変更することで、信号接続部材６の接地柱７に対する特性インピーダンスを所望の値に設計することができる。
【００２９】
ところで、信号ライン３の信号接続部材６の付近と対向する部分には、信号端子３１と接地導体層４との絶縁を保つため、接地導体層４が配置されていないため、信号ライン３の信号接続部材６の付近にはマイクロストリップラインを形成することができない。従って、この信号ライン３の信号接続部材６の付近について何らかの処置を施さない限り、対向する接地された導体がないので、特性インピーダンスがマイクロストリップラインの特性インピーダンスより高くなる。そこで、高周波用マルチチップモジュール基板１では、信号ライン３と信号端子３１を電気的に接続する信号接続部材６に略平行に接地柱７を配置することによって、信号接続部材６部分の特性インピーダンスが調整されている。
【００３０】
また、信号ライン３と略平行になるように調整板８を配置することで信号ライン３の信号接続部材６付近の特性インピーダンスを、調整板８を加えない状態よりも低くして、マイクロストリップライン部分の特性インピーダンスの値に近づけるように調整されている。また、この調整板８によって、高周波信号の伝達モードの変化による反射を低減することができ、線路構造の変化部分における高周波信号の反射による波形劣化を低減することができる。
【００３１】
上述の各作用を総合すると以下の効果が得られる。高周波用マルチチップモジュール基板１に流入出する高周波信号（例えば、略５００ＭＨｚ以上）は、例えば、親基板５の配線パターン５１から流入し、信号端子３１、信号接続部材６（設置柱７による特性インピーダンス調整）、信号接続部材６付近の信号ライン（調整板８による特性インピーダンス調整）、信号ライン（マイクロストリップ構造による特性インピーダンス調整）からなる一連の信号伝送線路を流れ、同様の構成の信号伝送線路を逆に辿って他の信号端子から流出する。このように、伝送線路の各部の特性インピーダンスが調整されて、インピーダンス不整合が軽減されているので、高周波信号の波形品質の劣化を軽減することができ、高周波信号伝送特性に優れ高周波用マルチチップモジュール基板１が実現される。
【００３２】
また、上記の構成によると信号端子と接地端子を略同一面に集約して配置できる。その結果、高周波用マルチチップモジュール基板１を容易に親基板５に実装することができる。高周波用マルチチップモジュール基板１の親基板５への実装には、例えば、通常の表面実装型のはんだリフロー工程を用いることができる。
【００３３】
さらに、上述の一連の信号伝送線路の特性インピーダンスを適正化する手段が、接地柱７、及び信号ライン３の設けられた面とは異なる面に設けられた接地導体層４等であるので、信号ラインの設けられた誘電体基板の上面を有効に用いることができ、集積効率良くチップを実装することができる。
【００３４】
次に、高周波用マルチチップモジュール基板の他の例を説明する。図２（ａ）（ｂ）は信号ラインの構成が前述のものと異なる高周波用マルチチップモジュール基板を示す。この高周波用マルチチップモジュール基板１の信号ライン３は、信号接続部材６を接続している部分において、マイクロストリップラインを構成している部分の線幅よりも広い線幅を有している。また、調整板８は、前出の図１に示した物より小型になっている。このように、信号ライン３の信号接続部材６付近の線幅を広くすることによって、調整板と同等の効果が得られ、信号ライン３の信号接続部材６付近の特性インピーダンスを低くしてマイクロストリップラインの特性インピーダンスとほぼ同程度にすることができる。つまり、各部分での特性インピーダンスの不整合を軽減することができる。
【００３５】
次に、高周波用マルチチップモジュール基板のさらに他の例を説明する。図３（ａ）（ｂ）は信号接続部材の構成が前述までのものと異なる高周波用マルチチップモジュール基板を示す。この高周波用マルチチップモジュール基板１の信号接続部材６は、信号接続部材の断面の外周長が、接地導体層４に近づくほど短い形状（図の例では逆円錐形状）になっている。また、設置導体層４に電気的に接続された２つの接地端子４１が信号端子３１を挟んで配置されると共に、各接地端子４１に接地柱７が電気的に接続されている。各接地柱７の上端には、調整板８が設けられている。
【００３６】
上述のように、信号接続部材６と接地柱７を略平行に配置することで、信号接続部材６の特性インピーダンスを下げて、マイクロストリップ線路における特性インピーダンスに合わせるように設計できるようになるが、信号接続部材６が接地導体層４に近づくほど、信号接続部材６と接地導体層４との高周波的結合が強くなり、特性インピーダンスが下がり過ぎてしまう。そこで、接地導体層４に近いほど信号接続部材６を細く、信号接続部材６の断面の外周長を短くする（すなわち、信号接続部材６と接地柱７との距離を大きくする）ことによって、接地導体層４近傍における信号接続部材６の特性インピーダンス低下が抑制され、略一定の特性インピーダンス特性が実現される。このように、信号接続部材６の特性インピーダンスを略一定に保てるので、特性インピーダンスが変化することによる波形品質の劣化を軽減できる。
【００３７】
また、信号接続部材６と接地柱７とが互いに１本ずつであって、いわゆるスロットラインに近い形状となる線路を、２つの接地柱７により信号接続部材６を挟んで配置することで信号接続部材６の部分をいわゆるコプレーナ型の伝送線路に近い形状にでき、より安定な状態で信号接続部材に高周波信号を通過させることができる。接地柱７を３本以上として信号接続部材６の周囲に配置した場合、その部分の高周波伝送線路形状が同軸線路の形状に近くなり、特性インピーダンス設定が容易となる。さらに、信号接続部材６の両側に接地柱７を配置することは、信号接続部材６が外乱の影響を受けにくくする効果がある。
【００３８】
次に、高周波用マルチチップモジュール基板のさらに他の例を説明する。図４（ａ）（ｂ）は接地導体層を信号ラインに近づけて接地導体層で信号接続部材を囲んだ構造の高周波用マルチチップモジュール基板を示す。この高周波用マルチチップモジュール基板１の誘電体基板２は、２層の誘電体材料層２１、２２から構成され、接地導体層４が、信号ライン３を配置した面と信号端子３１及び接地端子４１を配置した面との間にある誘電体材料２１、２２の接合面に配置され、信号接続部材６が、接地導体層４に設けられた開口４ａを貫通して設けられている。従って、信号接続部材６は接地導体層４によって囲まれた状態になっている。
【００３９】
さらに、接地導体層４と接地端子４１は、誘電体材料層２２を貫通する接地接続部材４２によって接続され、接地導体層４の上部には接続部材４２に連続する位置に誘電体材料層２１を貫通する接地柱７が接続され、接地柱７の上端には調整板８が設けられている。接地接続部材４２と接地柱７は、信号接続部材６に略平行な略一直線上に配置されている。なお、接地導体層４の形状は、前出のいずれかの図に示した接地導体層に限られず、例えば、所定の特性インピーダンスが得られる場合には、図４（ｂ）に示すように、信号ラインの直下付近の狭い範囲に設ける形状であってもよい。
【００４０】
上記構成によれば、信号接続部材６を接地導体（すなわち接地導体層）で取り囲むことができ、接地端子４１の数を増やすことがないので、複数の接地柱７を信号接続部材６の周囲に配置する（図３参照）場合よりも、全体を小さくした導体構造で高周波用マルチチップモジュール基板１を構成して同様の効果を得ることができる。また、信号端子３１及び接地端子４１を配置する面と接地導体層４の配置面とを分離することで、高周波用マルチチップモジュール基板の厚みによる設計上の制約を受けることなく接地導体層４を配置できるのでマイクロストリップラインの設計自由度が増す。つまり、より広範囲の形状及び種類の多層基板に対して、上述の特性インピーダンス適正化の構造を適用することができる。
【００４１】
次に、高周波用マルチチップモジュール基板のさらに他の例を、図５（ａ）（ｂ）に示す。この高周波用マルチチップモジュール基板は、前出の図４に示したものと信号接続部材６の形状が異なったものである。すなわち、接地導体層４で囲まれている信号接続部材６の断面の外周長が一定ではなく、接地導体層４に近づくほど短くなっている。信号接続部材６は、接地導体層４の開口４ａ部分において細く、くびれた構造になっているので、この部分で信号接続部材６と接地導体層４（及び接地柱７）との距離が大きくなり、信号接続部材６が接地導体層４に近づくことによる特性インピーダンスの低下を抑制でき、より効果的に特性インピーダンスの適正化を図ることができる。
【００４２】
次に、高周波用マルチチップモジュール基板のさらに他の例を説明する。図６（ａ）（ｂ）は信号接続部材を誘電体基板の外周面に設けた構造の高周波用マルチチップモジュール基板を示す。この高周波用マルチチップモジュール基板１において、信号ライン３，調整板８，接地導体層４、信号端子３１、及び接地端子４１は前出の図１に示したものと同様に誘電体基板２の表面に設けられているが、信号接続部材６と接地柱７は、誘電体基板２の内部ではなく誘電体基板２の外周面に導体パターンとして形成されている。
【００４３】
この構成において、接地柱７は、信号接続部材６と略平行に配置されており、接地柱７と信号接続部材６との間の距離を変更することで、信号接続部材６の（接地柱７に対する）特性インピーダンスを設定することができる。また、信号ライン３の信号接続部材６に接続されている付近と対向する誘電体基板２の反対側表面には接地導体層４がなく、代わりに信号端子３１と接地端子４１があり、従ってマイクロストリップラインが形成されていない。そこで、上述した同様の理由で（調整板８を加えない状態では信号ライン３の信号接続部材６付近の特性インピーダンスが高くなるのを抑制して、マイクロストリップライン部分の特性インピーダンスの大きさと合わせる）、信号ライン３と略平行になるように調整板８を配置して、特性インピーダンスを下げる調整が行われる。その結果、前述と同様に、（１）信号接続部材６と、（２）信号ライン３の信号接続部材６が接続される付近と、（３）信号ライン３のマイクロストリップラインを構成する部分との、それぞれの特性インピーダンスをほぼ同程度に揃えることができ、高周波信号がマルチチップモジュールを通過するときの波形品質の劣化を軽減することができる。
【００４４】
また、図６に示した高周波用マルチチップモジュール基板１は、ＭＩＤ（ＭｏｌｄｅｄＩｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）等の工法を用いて、誘電体材料の外周に、信号接続部材６や接地柱７等の導体を面的な配線パターンとして高密度に形成できる。従って、誘電体基板内部に３次元的な導体構造を構成するよりも小型化した高周波用マルチチップモジュール基板を実現できる。
【００４５】
次に、高周波用マルチチップモジュール基板のさらに他の例を図７に示す。図７に示す高周波用マルチチップモジュール基板１は、前出の図６（ａ）〜（ｅ）に示した高周波用マルチチップモジュール基板１における接地導体層４を誘電体基板２の内部に設けたものである。２つの誘電体層２１，２２及び接地接続部材４２と接地柱７の配置、機能、及び作用は、前出の図４や図６に示した高周波用マルチチップモジュール基板１について説明したものと同様である。ただ、接地接続部材４２、接地柱７、及び信号接続部材６等の層間接続導体の構造が、スルーホールを略半分に割った状態で誘電体基板２の端面に設けられている端面スルーホールである点が前述のものと異なっている。
【００４６】
この端面スルーホールを有する高周波用マルチチップモジュール基板１の製造には、通常のスルーホールを挟んで両側に一体形成された複数の高周波用マルチチップモジュール基板１を、スルーホール部分で切断して個片化する工法が用いられる。従って、このような高周波用マルチチップモジュール基板１は、通常の多層基板材料と同じ基板材料を用いて作ることが可能であり、材料による制限が少なく、マイクロストリップライン等の高周波線路の設計の自由度が大きいという利点がある。
【００４７】
次に、本発明の一実施形態に係るさらに他の高周波用マルチチップモジュール基板、及び半導体リレーについて、図８乃至図１０を参照して説明する。まずモジュール基板についてを説明し、その後、半導体リレーについて説明する。この高周波用マルチチップモジュール基板１１は、誘電体材料からなる誘電体ベース２０と、この誘電体ベース２０の表面に設けられたチップ接続用の高周波用信号ライン３Ａ，３Ｂと、接地導体層４と、親基板（不図示）への実装用の信号端子３１及び接地端子４１とを有し、信号ライン３Ａ，３Ｂと接地導体層４が、誘電体ベース２０を挟んで対をなして対向配置され、信号端子３１が、信号ライン端部（後述）３ｃに接続され、接地端子４１が、接地導体層端部（後述）４ｃに接続され、信号端子３１と接地端子４１とは、誘電体ベース２０表面の略同一面に配置されている。
【００４８】
さらに、信号ライン３Ａ，３Ｂと接地導体層４の細部について述べる。信号ライン３Ａ，３Ｂと接地導体層４は誘電体ベース２０を挟んで対向しており、信号ライン３Ａ、３Ｂと接地導体層４は対をなしてマイクロストリップラインを構成している。信号ライン３Ａ，３Ｂは、それぞれ信号ライン中央部３ａと信号ライン屈曲部３ｂと信号ライン端部３ｃ４ｃとから構成されている。信号ライン屈曲部３ｂは、信号ライン中央部３ａと信号ライン端部３ｃとの間に位置している。また、接地導体層４は、接地導体層中央部４ａと接地導体層屈曲部４ｂと接地導体層端部４ｃとから構成されている。接地導体層屈曲部４ｂは、接地導体層中央部４ａと接地導体層端部４ｃとの間に位置している。
【００４９】
そして、信号ライン屈曲部３ｂと接地導体層屈曲部４ｂは、略同心円状に屈曲している。信号ライン端部３ｃは、信号ライン中央部３ａと略垂直に位置している。接地導体層端部４ｃは、接地導体層中央部４ａと略垂直に位置している。信号ライン端部３ｃと接地導体層端部４ｃとの間の距離は、信号ライン中央部３ａと接地導体層中央部３ａとの間の距離と略同一である。信号ライン屈曲部３ｂと接地導体層屈曲部４ｂとの間の距離は、信号ライン中央部３ａと接地導体層中央部４ａとの間の距離と略同一である。
【００５０】
従って、信号ライン３Ａ、３Ｂと接地導体層４（及び誘電体基板２０）とで構成されているマイクロストリップラインは、略同一断面構造となっており、その特性インピーダンスは全長にわたって略一定の値となっている。また、このような構成によると、信号ライン３Ａ，３Ｂと接地導体層４で構成する高周波伝送路の特性インピーダンスを所望の値、例えば７５Ωや５０Ωに設計することができる。高周波伝送路の全長にわたって（信号ライン中央部３ａ、信号ライン屈曲部３ｂ、信号ライン端部３ｃ）、略一様なマイクロストリップラインが形成されているので、高周波信号の波形品質が劣化し難い構造になっている。
【００５１】
このような、高周波用マルチチップモジュール基板１１は、ＭＩＤ等の工法を用いることにより製造可能である。すなわち、ＭＩＤ工法によると、平板基板を積層する通常の基板工法と異なり、信号ライン屈曲部３ｂや接地導体層屈曲部４ｂの構造を容易に形成することが可能である。そこで、前出の図１に示した高周波用マルチチップモジュール基板１における信号接続部材６及び接地柱７と調整板８に代わるものとして、信号ライン端部３ｃと接地導体層端部４ｃを設けることが可能であり、さらに、これらの信号ライン端部３ｃと接地導体層端部４ｃはマイクロストリップラインを構成するように形成することができる。このように、信号ライン端部３ｃに信号端子３１を直接接続でき、また、接地導体層端部４ｃに接地端子４１を信号接地部材や接地柱を用いることなく直接接続することができるので、親基板に接続するための端子部に至るまでマイクロストリップラインを延長して、高周波用マルチチップモジュール基板１１における高周波信号の波形品質の劣化を抑えることができる。さらに加えて、親基板に実装しやすい端子構造を保持した高周波用マルチチップモジュール基板１１を実現できる。
【００５２】
次に、上述の高周波用マルチチップモジュール基板１１を半導体リレーに適用した例を説明する。上記の高周波用マルチチップモジュール基板１１（図８）上には、入力信号に応じて光信号を発光する発光素子Ｐ１と、発光素子Ｐ１の光信号を受光して光起電力を発生する受光素子Ｐ２と、受光素子Ｐ２の光起電力がゲート・ソース間に印加されてドレイン・ソース間のインピーダンスが変化する出力用半導体素子（例えば、ＭＯＳＦＥＴ）Ｍ１，Ｍ２と、発光素子Ｐ１を実装する発光素子用回路パターン１３、１４と、受光素子Ｐ２を実装する受光素子用回路パターン１５，１６が備えられている。また、発光素子用回路パターン１３、１４には、それぞれ親基板に電気接続するための入力端子１７，１８が接続されている。図１０（ａ）に示すように、発光素子Ｐ１と受光素子Ｐ２は、ともに透明樹脂により封止され、その表面は、光を遮断する外部薄膜２４によって覆われている。さらに、図１０（ｂ）に示すように、外部封止部材２５が、透明樹脂を覆った外部薄膜２４と、出力用半導体素子Ｍ１、Ｍ２と、信号ライン３Ａ、３Ｂと、を一体に封止（パッケージング）して、高周波用半導体リレー１２が形成される。以下に、上述の各素子の実装形態、及び半導体リレー１２の動作について説明する。
【００５３】
まず、上述の各素子の実装形態について説明する（図８参照）。発光素子Ｐ１は、発光ダイオードとして表裏に電極を有している。その裏面電極は、導電性ボンディング材によって発光素子用回路パターン１３に電気接続され、表面電極はワイヤＷ１によって発光素子用回路パターン１４に電気接続されている。
【００５４】
受光用素子Ｐ２は、裏面にソース用電極、表面にゲート用電極を有している。裏面のソース用電極は、導電性ボンディング材によって受光素子用回路パターン（ソース用パターン）１５に電気接続され、受光素子Ｐ２の表面のゲート用電極は、ワイヤＷ２によって受光素子用回路パターン（ゲート用パターン）１６に電気接続されている。
【００５５】
ＭＯＳＦＥＴからなる出力用半導体素子Ｍ１，Ｍ２は、裏面にドレイン電極、表面にゲート電極及びソース電極を有している。裏面の各ドレイン電極は、導電性ボンディング材によって信号ライン３Ａ，３Ｂに電気接続され、表面の各ゲート電極は、ゲートワイヤＷ５，Ｗ６によって受光素子用回路パターン１６に電気接続されている。また、出力用半導体素子Ｍ１表面のソース電極は、ソースワイヤＷ３によって受光素子用回路パターン１５に電気接続されるとともに、ソースワイヤＷ４によって出力用半導体素子Ｍ２の表面のソース電極に電気接続されている。
【００５６】
発光素子Ｐ１と受光素子Ｐ２は光信号を効率良く授受できるように対向して配置されている。これらは透明樹脂で封止され、その透明樹脂の表面は光を遮断する外部薄膜２４によって覆われている（図１０）。透明樹脂を覆った外部薄膜２４を含む誘電体基板２０上の出力用半導体素子Ｍ１，Ｍ２及び各回路パターンの一部は、耐湿性及び遮光性を有する封止樹脂２５で封止され、一体化したパッケージとして半導体リレー１２が形成される。
【００５７】
次に、半導体リレー１２の電気回路的な構成を、図１１に示す回路図を参照して説明する。半導体リレー１２の電気回路において、発光素子Ｐ１の発光部Ｄ１は、例えば、発光ダイオードである。受光用素子Ｐ２は、複数のフォトダイオード（受光部）Ｄ２を直列接続したフォトダイオードアレイと充放電制御回路９とを一体化して構成されている。充放電制御回路９はフォトダイオードアレイが光起電力を発生しているときに、その起電力によって出力用半導体（ＭＯＳＦＥＴ）Ｍ１，Ｍ２の各ゲート・ソース電極間に効率よく電荷を充電できるよう制御する。また、充放電制御回路９は、フォトダイオードアレイが光起電力を発生していないときは、各ゲート・ソース電極間に充電された電荷の放電経路になる。
【００５８】
次に、上記構成された半導体リレー１２の動作を説明する。引き続いて、図１１の回路図を参照する。入力端子ａ（１７：図８における入力端子１７に対応、以下同様），ｂ（１８）間に入力信号が入力されると、発光素子Ｐ１の発光部Ｄ１が光信号を発光する。この発光信号は、受光素子Ｐ２の受光部Ｄ２によって受光される。受光部Ｄ２は、発光素子Ｐ１の発光した光信号を受光することにより、光起電力を発生する。光起電力は充放電制御回路９を介して、ゲート用端子ｃ、ソース用端子ｄへと出力される。出力用半導体素子Ｍ１，Ｍ２のゲートｆ，ｅとソースｓ、ｓ間に光起電力が印加されると、ゲート・ソース間が充電され、出力用半導体素子Ｍ１のドレインｉ・ソースｓ間、及び出力用半導体素子５のドレインｈ・ソースｓ間が導通する。従って、信号ラインｉ（３Ａ），ｈ（３Ｂ）間が導通する（リレー閉）。
【００５９】
入力端子ａ（１７），ｂ（１８）間に信号の入力がなくなると、発光素子Ｐ１が光信号を発光しなくなり、受光素子Ｐ２が光起電力を発生しなくなる。出力用半導体素子Ｍ１，Ｍ２のゲート・ソース間に充電されていた電荷が、充放電制御回路９を介して放電され、出力用半導体素子Ｍ１，Ｍ２のドレイン・ソース間が遮断され、信号ラインｉ（３Ａ），ｈ（３Ｂ）間が遮断される（リレー開）。このような半導体リレー１２によれば、一方の信号端子から他方の信号端子までの全長にわたって特性インピーダンスの整合が可能であり、波形品質の劣化の少ない高周波信号の開閉を実現できる。
【００６０】
次に、本発明の一実施形態に係るさらに他の半導体リレーについて説明する。図１２（ａ）（ｂ）（ｃ）は接地柱７と調整板８を備えた構造の伝送線路を有する半導体リレー１３を示す（ただし、封止樹脂及び誘電体部分は不図示）。この半導体リレー１３に用いられている高周波用マルチチップモジュール基板は、前出の図４に示したように、２つの誘電体材料層２１，２２間に接地導体層４を備え、また、接地接続部材４２と接地柱７を略直線状に配置して備え、さらに接地柱７の先端には調整板８を備えており、マイクロストリップラインを構成している信号ライン３Ａ、３Ｂの部分だけでなく、信号端子３１付近まで特性インピーダンス整合が行われている。このモジュール基板に、上述の半導体リレー１２と同様に、各素子を実装、封止して半導体リレーが形成される。半導体リレー１３の回路構成及び回路動作は、上述の半導体リレー１２と同様であり、高周波信号の波形品質の劣化の少ない半導体リレーが実現される。
【００６１】
なお、上述した図１乃至図７において、基板全体を図示せずに端子部及び信号ラインに注目してこれらの主要部を含む部分のみを示して説明しているが、本発明はこのような主要部を有する高周波用マルチチップモジュール基板全体を含むものである。誘電体材料層や誘電体基板を貫通する信号接続部材、接地柱、接地接続部材等は、内面をめっきにより導体化したスルーホールであってもよく、また、貫通孔に導電性材料を充填して構成したものでものよい。また、接地接続部材と接地柱は必ずしも同一直線上に配置される必要はなく、また、同一断面形状である必要はない。また、本発明は、上記説明で示した構成の端子数や信号ライン数、実装できる素子数、モジュール基板形状等に限られることなく種々の変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】（ａ）は本発明の一実施形態に係る高周波用マルチチップモジュール基板を親基板に実装した状態を示す斜視図、（ｂ）は同モジュール基板の導体部分のみを示した斜視図、（ｃ）は同モジュール基板の下面斜視図、（ｄ）同モジュール基板の導体部分のみを示した下面斜視図。
【図２】（ａ）は本発明の一実施形態に係る高周波用マルチチップモジュール基板の他の例を示す斜視図、（ｂ）は同モジュール基板の導体部分のみを示した斜視図。
【図３】（ａ）は本発明の一実施形態に係る高周波用マルチチップモジュール基板のさらに他の例を示す斜視図、（ｂ）は同モジュール基板の導体部分のみを示した斜視図。
【図４】（ａ）は本発明の一実施形態に係る高周波用マルチチップモジュール基板のさらに他の例を示す斜視図、（ｂ）は同モジュール基板の導体部分のみを示した斜視図。
【図５】（ａ）は本発明の一実施形態に係る高周波用マルチチップモジュール基板のさらに他の例を示す斜視図、（ｂ）は同モジュール基板の導体部分のみを示した斜視図。
【図６】（ａ）は本発明の一実施形態に係る高周波用マルチチップモジュール基板のさらに他の例を示す斜視図、（ｂ）は同モジュール基板の導体部分のみを示した斜視図。
【図７】（ａ）は本発明の一実施形態に係る高周波用マルチチップモジュール基板のさらに他の例を示す斜視図、（ｂ）は同モジュール基板の導体部分のみを示した斜視図、（ｃ）〜（ｅ）は同モジュール基板の導体層の平面図。
【図８】（ａ）は半導体リレー用にチップを実装した本発明の一実施形態に係る高周波用マルチチップモジュール基板のさらに他の例を示す斜視図、（ｂ）は同モジュール基板から誘電体部分を除いた斜視図、（ｃ）は同モジュール基板の接地導体層の斜視図、（ｄ）は同モジュール基板の接地導体層を除いた導体及び実装状態素子の斜視図。
【図９】（ａ）は同上モジュール基板の下面斜視図、（ｂ）は同上モジュール基板の断面図。
【図１０】（ａ）は同上モジュール基板のチップ実装状態斜視図、（ｂ）は同上モジュール基板を用いて構成した半導体リレーの外観斜視図。
【図１１】図８に示した構成の半導体リレーの回路図。
【図１２】（ａ）は半導体リレー用にチップを実装した本発明の一実施形態に係る高周波用マルチチップモジュール基板のさらに他の例を示す斜視図、（ｂ）（ｃ）は同モジュール基板から誘電体部分を除いた斜視図。
【符号の説明】
【００６３】
１，１１    高周波用マルチチップモジュール基板
２    誘電体基板
３，３Ａ，３Ｂ    信号ライン
４    接地導体層
５    親基板
６    信号接続部材
７    接地柱
８    調整板
１２，１３    半導体リレー
２０    誘電体ベース
２１，２２    誘電体材料層
３１    信号端子
４１    接地端子
３ａ    信号ライン中央部
３ｃ    信号ライン端部
４ａ    接地導体層中央部
４ｃ    接地導体層端部
Ｐ１    発光素子
Ｐ２    受光素子
Ｍ１，Ｍ２    出力用半導体素子
１３，１４    発光素子用回路パターン
１５，１６    受光素子用回路パターン
【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】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2005123894.tif 000011
【図１０】
2005123894.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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