(57)【要約】【課題】  配線基板と外部回路基板との接続構造において、誘電体層を劣化させることなく、特性調整から接続までの工程を短縮することのできる配線基板と外部回路基板との接続構造を提供すること。【解決手段】  複数の誘電体層が積層されて成り、貫通導体を介して複数の下面電極に電気的に接続された内層配線導体を有し、複数の下面電極は外部回路に電気的に接続される接続下面電極および外部回路に電気的に接続されない非接続下面電極１１から成る配線基板１０の接続下面電極と、上面に非接続下面電極１１に対向し容量結合するとともに非接続下面電極１１よりも大きい接地導体１４が形成された外部回路基板１５の外部回路とが、導電接続部材１２を介して電気的に接続されている配線基板１０と外部回路基板１５との接続構造であって、外部回路基板１５の接地導体１４は、非接続下面電極１１に対向する部位以外の部位に絶縁保護層１３が形成されている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の誘電体層が積層されて成り、貫通導体を介して複数の下面電極に電気的に接続された内層配線導体を有し、前記複数の下面電極は外部回路に電気的に接続される接続下面電極および前記外部回路に電気的に接続されない非接続下面電極から成る配線基板の前記接続下面電極と、上面に前記非接続下面電極に対向し容量結合するとともに前記非接続下面電極よりも大きい接地導体が形成された外部回路基板の前記外部回路とが、導電接続部材を介して電気的に接続されている配線基板と外部回路基板との接続構造であって、前記外部回路基板の前記接地導体は、前記非接続下面電極に対向する部位以外の部位に絶縁保護層が形成されていることを特徴とする配線基板と外部回路基板との接続構造。
【請求項２】
前記導電接続部材は半田から成る導体バンプであることを特徴とする請求項１記載の配線基板と外部回路基板との接続構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば携帯電話や無線ＬＡＮなどの無線通信機器その他の各種通信機器などにおいて使用される配線基板と外部回路基板との接続構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、携帯電話機を始めとする移動体通信機器などの電子機器には、多数の電子装置が組み込まれている。このような移動体通信機器などの電子機器は、近年小型化が急激に進んでおり、これに搭載される５００ＭＨｚ〜１０ＧＨｚ程度の周波数を送受信する高周波モジュールなども小型化、薄型化が要求されている。このような高周波モジュールなどの外部回路基板に組み込まれる配線基板は、複数の誘電体層を積層して成る配線基板内に形成された内部電極や表面に形成された表面電極を用いて、Ｌ（インダクタンス）、Ｃ（キャパシタンス）が形成されており、これらによってフィルタやスイッチング回路などが構成されている。
【０００３】
また、これらのフィルタやスイッチング回路などを構成するＬ，Ｃの特性は高精度のものが要求されており、配線基板を製造する際の位置ズレや寸法バラツキによる特性バラツキが問題化している。
【０００４】
そこで、配線基板を製造した後にＬ，Ｃの特性の調整を行なうことが一般的である。なかでも、内部電極に関しては配線基板の製造後に特性の調整を直接行なうことが困難であることから、レーザなどによりトリミングが可能な表面電極を内部電極に対向して形成し、これらの内部電極と表面電極に容量結合を発生させ、この容量結合を利用するとともに表面電極の面積を調整することによって、所望のＬやＣの特性を得て、その結果、フィルタやスイッチング回路特性を高精度なものとしていた。
【０００５】
しかしながら、このような内部電極と表面電極による容量結合を利用した方法では、表面電極をレーザ等によってトリミングするため、所望の特性を得るまでに繰り返し表面電極をトリミングする必要があり、トリミングによる熱や衝撃などのダメージによって誘電体層が劣化し配線基板の特性が低下するという問題点があった。また、トリミングに長時間を要することから、タクトタイムが長くなり、高コストになるという問題点があった。
【０００６】
このような問題点を解決するために、特許文献１に示されるような、予備トリミングを行ないトリミングの量と特性変化量との関係を予め求めておき、最終トリミング量を決定することでトリミングの時間（回数）を短縮する方法が提案されている。
【０００７】
以下に、特許文献１に示される従来の方法を図３〜図５を用いて説明する。図３はＬとＣを内蔵した配線基板の断面図であり、図４は積層方向からみた平面図である。図３，図４において、２０は表面電極、２１は表面電極２０と容量結合している内部電極、２２はＬを形成する内部電極、２３は外部回路と接続するための外部電極、２４は誘電体層である。そして、表面電極２０を図５に示すようにトリミング幅Ｔを指定しトリミングして面積を変え、表面電極２０と内部電極２１との間で形成されるＣを変化させることで配線基板の特性を調整している。
【０００８】
さらに、トリミング前の特性を測定して得られた結果から特性変化率を予測し、所望の特性を超えて変化しない範囲内で予備トリミング幅Ｗ１を適当な値に設定し、そしてＷ１の幅でトリミングした後の特性を測定し、Ｗ１の値とトリミング前後の特性の変化率から所望の特性にするための残りのトリミング幅を算出することで、トリミング時間または回数を短縮することができる。
【特許文献１】特開平９−１９１２２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１に示されるような表面電極をトリミングして特性調整の電極とする従来の方法においても、トリミングの際のレーザなどによって誘電体層の劣化が起こることを完全に防止することはできず、Ｃの特性が変化してしまうという問題点は残されたままであった。
【００１０】
また、誘電体層をなるべく劣化させないように表面電極のみをトリミングするために、表面電極の厚みよりも深くレーザなどが到達しないようにすることは極めて困難であり手間がかかるという問題点があった。
【００１１】
また、トリミングにより特性を調整した後に外部回路基板に接続を行なうため、工程数が増えてしまい、コストが高くなるという問題点もあった。
【００１２】
本発明は、上記の問題点を解決するために完成されたものであり、その目的は、誘電体層を劣化させることなく、特性調整から外部回路基板への接続までの工程を短縮することのできる配線基板と外部回路基板との接続構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の配線基板と外部回路基板との接続構造は、複数の誘電体層が積層されて成り、貫通導体を介して複数の下面電極に電気的に接続された内層配線導体を有し、前記複数の下面電極は外部回路に電気的に接続される接続下面電極および前記外部回路に電気的に接続されない非接続下面電極から成る配線基板の前記接続下面電極と、上面に前記非接続下面電極に対向し容量結合するとともに前記非接続下面電極よりも大きい接地導体が形成された外部回路基板の前記外部回路とが、導電接続部材を介して電気的に接続されている配線基板と外部回路基板との接続構造であって、前記外部回路基板の前記接地導体は、前記非接続下面電極に対向する部位以外の部位に絶縁保護層が形成されていることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明において好ましくは、前記導電接続部材は半田から成る導体バンプであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の配線基板と外部回路基板との接続構造によれば、配線基板の非接続下面電極に対向する部位に非接続下面電極と容量結合する接地導体が外部回路基板に形成され、配線基板の非接続下面電極と外部回路基板の接地導体との間隔を導電接続部材を配することによって変化させることができ、レーザなどのトリミングによらずに導電接続部材の厚み（高さ）を変えることによって所望の容量結合を得ることができることから、誘電体層に熱や衝撃などのダメージを与えることなく特性調整ができる。
【００１６】
また、外部回路基板の接地導体は、配線基板の非接続下面電極の外形に対向する部分以外の部位には絶縁保護層を形成したことから、配線基板の非接続下面電極と外部回路基板の容量結合が発生する部位に、大きい損失（ｔａｎδ）を有する絶縁保護層が存在しないため、極めて小さな損失（ｔａｎδ）を得ることができるため、特に高周波においては挿入損失の小さな特性を実現することができる。
【００１７】
また、外部回路基板において絶縁保護層を形成した部分においては、外部回路基板の表面を絶縁するとともに保護することができ、表面の酸化や水分などの浸入を防止することができる。
【００１８】
また、本発明の配線基板と外部回路基板との接続構造において、配線基板と外部回路基板を接続する導電接続部材を半田からなる導体バンプとした場合、トリミング工程が不要となるだけでなく、配線基板と外部回路基板の接続と所望の容量結合を得ること、すなわち導電接続部材の厚みの調整をすることによって接続および容量結合を一括して行なうことができるため、製造および特性調整が容易で安価な配線基板と外部回路基板の接続構造を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明の配線基板と外部回路基板との接続構造を図面を参照しつつ説明する。図１は本発明の配線基板と外部回路基板との接続構造を示す斜視図、図２は図１の接続構造において配線基板と外部回路基板を接続した状態の断面図である。
【００２０】
図１，図２において、１０は、複数の誘電体層が積層されて成り、貫通導体（図示せず）を介して下面電極に電気的に接続された内層配線導体（図示せず）を有し、外部回路に電気的に接続される接続下面電極（図示せず）と外部回路に電気的に接続されない非接続下面電極１１の複数の下面電極を有する配線基板である。また、１２は配線基板１０と外部回路基板１５の間に配された導電接続部材、１３は外部回路基板１５の表面に形成した絶縁保護層、１４は外部回路基板１５の接地導体である。また、１６は、外部回路基板１５の表面に形成された絶縁保護層１３を配線基板１０の非接続下面電極１１と対向する部位において除去し、外部回路基板１５の接地導体１４を露出させた露出部位（接地導体１４の非形成部）である。
【００２１】
配線基板１０は、貫通導体（図示せず）を介して下面電極に電気的に接続された内層配線導体（図示せず）、および接続下面電極と非接続下面電極１１を有しており、これらの内層配線導体、接続下面電極および非接続下面電極１１は、所望の特性を得るための電気的な回路を構成している。そして、接地導体１４の露出部位１６と配線基板１０の非接続下面導体１１とは容量結合しており、配線基板１０に内蔵された内層配線導体に接続されるキャパシタンスを形成している。そして、配線基板１０と外部回路基板１５とが導電接続部材１２を介して電気的に接続されている。
【００２２】
このような本発明の配線基板１０と外部回路基板１５との接続構造は、配線基板１０の非接続下面電極１１と外部回路基板１５の接地導体１４との間で形成されるキャパシタンスを配線基板１０の特性調整に用いているため、配線基板１０と外部回線基板１５との間に配した導電接続部材１２の厚みを変えることによって特性調整をすることができる。
【００２３】
また、配線基板１０の非接続下面電極１１と対向する絶縁保護層１３の部位を除去していることから、絶縁保護層１３による誘電体損失(ｔａｎδ)を小さくすることができ、その結果、特性調整に用いるキャパシタンスを損失の小さなものとすることができる。
【００２４】
また、配線基板１０と外部回路基板１５との間に配した導電接続部材１２は、好ましくは、半田からなる導体バンプから成り、配線基板１０と外部回路基板１５とを接続している。
【００２５】
本発明における配線基板１０は、例えば無線通信用として５００ＭＨｚ〜１０ＧＨｚ程度の周波数の高周波信号が用いられるが、その誘電体層や導体には周知の高周波用配線基板に使用される種々の材料や形態のものを使用することができる。誘電体層としては、例えばアルミナセラミックス、ムライトセラミックスなどのセラミックス材料やガラスセラミックスなどの無機系材料、あるいは四ふっ化エチレン樹脂（ポリテトラフルオロエチレン；ＰＴＦＥ）、四ふっ化エチレン−エチレン共重合樹脂（テトラフルオロエチレン−エチレン共重合樹脂；ＥＴＦＥ）、四ふっ化エチレン−パーフルオロアルコキシエチレン共重合樹脂（テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合樹脂；ＰＦＡ）などのフッ素樹脂やガラスエポキシ樹脂、ポリイミドなどの樹脂系材料などが用いられる。これらの材料による誘電体層の形状や寸法（厚みや幅、長さ）は、使用される高周波信号の周波数や用途などに応じて設定される。
【００２６】
本発明の配線基板１０における内層配線導体および下面電極は、高周波信号伝送用の金属材料の導体層、例えばＣｕ層、Ｍｏ−Ｍｎのメタライズ層上にＮｉメッキ層およびＡｕメッキ層を被着させたもの、Ｗのメタライズ層上にＮｉメッキ層およびＡｕメッキ層を被着させたもの、Ｃｒ−Ｃｕ合金層、Ｃｒ−Ｃｕ合金層上にＮｉメッキ層およびＡｕメッキ層を被着させたもの、Ｔａ２Ｎ層上にＮｉ−Ｃｒ合金層およびＡｕメッキ層を被着させたもの、Ｔｉ層上にＰｔ層およびＡｕメッキ層を被着させたもの、またはＮｉ−Ｃｒ合金層上にＰｔ層およびＡｕメッキ層を被着させたものなどを用いて、厚膜印刷法あるいは各種の薄膜形成方法やメッキ法などにより形成される。その厚みや幅も、伝送される高周波信号の周波数や用途などに応じて設定される。
【００２７】
また、外部回路基板１５は、所謂プリント基板等に用いられる有機樹脂としてのエポキシ樹脂、フェノール樹脂、アラミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリオレフィン樹脂などから選ばれる少なくとも１種の熱硬化性樹脂を含み、さらにフィラーとしてガラス粒子等を含む、ガラス−エポキシ樹脂、ガラス−ポリイミド樹脂複合材料等の有機樹脂を含む材料等からなる絶縁基体を用いたものである。その絶縁基体の表面には、Ｃｕ，Ａｕ，Ａｌ，Ｎｉ，Ｐｂ−Ｓｎ等から選ばれる少なくとも１種の金属を含む接地電極１４が被着形成されている。なお、接地電極１４の表面をＡｕやＡｕ−Ｎｉ等のメッキ層によって被覆してもよい。更に、その表面に絶縁保護層１３としてレジスト等がコーティングされている。
【実施例１】
【００２８】
実施例１として、通信機器などに使用される周波数の５ＧＨｚを通過帯域とするハイパスフィルタ（ＨＰＦ）を配線基板１０内に形成し、外部回路基板１５との接続構造をコンピュータシミュレーションによってモデル化し、特性解析を行なった。図６はＨＰＦの等価回路図である。図６の等価回路において、Ｌ１およびＣ１によってフィルタ特性の減衰極を発生させている。本実施例１では、このＣ１を配線基板１０の非接続下面電極１１と外部回路基板１５の接地導体１４間で形成し、導電接続部材１２の厚みを変化させて減衰極の変動を解析した。
【００２９】
図７に上記条件でシミュレーションした結果を示す。曲線Ａが基本モデルにおけるシミュレーションの結果、曲線Ｂが基本モデルに対し導電接続部材１２の厚みを０．０５ｍｍ厚くした場合の結果、曲線Ｃが基本モデルに対し導電接続部材１２の厚みを０．０５ｍｍ薄くした場合の結果である。図７より、導電接続部材１２の厚みを変えることによって減衰極の位置を精度良く調整できることが確認できた。
【実施例２】
【００３０】
実施例２として、外部回路基板１５の絶縁保護層１３の影響を検証した。本発明では、配線基板１０の非接続下面電極１１と対向する絶縁保護層１３の部位を除去し、外部回路基板１５の接地導体１４を露出させて露出部位１６を形成しているため、露出部位１６の有無による特性の違いを検証した。
【００３１】
実施例１と同様にコンピュータシミュレーションによってモデルを作成し、特性解析を行なった。絶縁保護層１３がある場合、すなわち露出部位１６がない場合のモデルとして、配線基板１０の非接続下面電極１１と外部回路基板１５の接地導体１４との間に誘電体損失（ｔａｎδ）を持った誘電体層（絶縁保護層１３）を形成したものを作製し、解析した。その誘電体層のｔａｎδは０．０１５に設定した。
【００３２】
また、絶縁保護層１３がない場合、すなわち露出部位１６がある場合のモデルとして、配線基板１０の非接続下面電極１１と外部回路基板１５の接地導体１４との間には空気のみがあるものと設定した。
【００３３】
図８にシミュレーションの結果を示す。図８において、曲線Ｄは露出部位１６がない場合の挿入損失の周波数特性を示す曲線であり、曲線Ｅは露出部位１６がある場合の挿入損失の周波数特性を示す曲線である。両者の特性を比較すると、通過帯域の５ＧＨｚおよびその周辺において約２ｄＢの差がみられ、この結果から、露出部位１６を形成したことによってｔａｎδが小さくなり、約２ｄＢ挿入損失を改善できたことが確認できた。
【００３４】
また、本発明の配線基板１０と外部回路基板１５との接続構造は、特性調整にレーザなどを使用しないので誘電体層が劣化しないため電極間で形成されるキャパシタンスの特性が変動せず、また特性調整と同時に配線基板１０と外部回路基板１５との接続を行なうことから、接続するまでの工程を短縮することができる。
【００３５】
なお、本発明は以上の実施の形態の例に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変更、改良を加えることは何ら差し支えない。例えば、配線基板１０と外部回路基板１５との間に配する導電接続部材１２に導電性の樹脂などを用いてもよい。また、上記実施の形態、実施例で示した周波数以外の周波数で使用する場合においても、各々の周波数に合わせて導電接続部材１２の厚み等を変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の配線基板と外部回路基板との接続構造について実施の形態の一例を示す斜視図である。
【図２】図１の接続構造において配線基板と外部回路基板とが接続された状態を示す断面図である。
【図３】従来の配線基板の回路の特性調整を説明するための配線基板の断面図である。
【図４】図３の配線基板の平面図である。
【図５】図３の配線基板において特性調整のためのトリミングを説明するための配線基板の平面図である。
【図６】本発明の配線基板と外部回路基板との接続構造の実施の形態の一例において、配線基板内に形成したハイパスフィルタの等価回路図である。
【図７】本発明の実施例１のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図８】本発明の実施例２のシミュレーション結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３７】
１０・・・配線基板
１１・・・非接続下面電極
１２・・・導電接続部材
１３・・・絶縁保護層
１４・・・接地導体
１５・・・外部回路基板
１６・・・露出部位
【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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