(57)【要約】      （修正有）【課題】高周波特性が改善された配線基板を提供する。【解決手段】配線基板１０は、誘電体から成る表面および裏面を有する基板１と、表面に形成された高周波信号用線路２と、この高周波信号用線路２の両側に間隔を隔てて配された第１接地導体３と、裏面に形成された第２接地導体４とを備えたグランデッドコプレーナ線路を有する。高周波信号用線路２は終端を含む端部１ｂにおいて幅が広く形成されており、第２接地導体４は、高周波信号用線路２の端部１ｂに対応する部位に、開口５を有する。高周波信号用線路２の終端１ａに対応する位置において開口５周囲の導体による短絡部６を有する。短絡部６によって、開口５両端に発生する励振を抑制し、高周波特性を向上することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体から成り表面および裏面を有する基板と、前記表面に形成された高周波信号用線路と、前記表面の前記高周波信号用線路の両側に間隔を隔てて配された第１接地導体と、前記裏面に形成された第２接地導体とを備えたグランデッドコプレーナ線路を有する配線基板において、
前記高周波信号用線路は、終端を含む端部において幅が広く形成されており、前記第２接地導体は、前記高周波信号用線路の前記端部に対応する部位に開口を有することを特徴とする配線基板。
【請求項２】
前記第２接地導体の前記開口は前記高周波信号用線路の前記終端側に、幅を広くした拡幅部を有することを特徴とする請求項１記載の配線基板。
【請求項３】
前記高周波信号用線路の前記終端は、前記基板の周縁部に位置していることを特徴とする請求項１または２記載の配線基板。
【請求項４】
前記拡幅部の長さは、前記高周波信号用線路を伝播する高周波信号の周波数範囲内の少なくとも一部の周波数に対して共振する長さであることを特徴とする請求項２記載の配線基板。
【請求項５】
前記高周波信号用線路の前記終端における特性インピーダンスが、前記高周波信号用線路の特性インピーダンスに対して５％乃至２０％の低インピーダンスとされていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の配線基板。
【請求項６】
前記高周波信号用線路の前記拡幅部における特性インピーダンスが、前記高周波信号用線路の特性インピーダンスに対して５％乃至２０％の高インピーダンスとされていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の配線基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電極端子や配線と接続する接続端を有するプリント基板、回路基板、フレキシブル配線基板等の高周波信号用の配線基板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
高周波用配線基板の一つに、コプレーナ型高周波線路を用いた配線基板がある。コプレーナ型の配線基板には、表面に配置された高周波信号用線路の両側に接地導体が形成されている。コプレーナ型配線基板には、さらに裏面にも接地導体を形成したグランデッドコプレーナ型の高周波線路を用いた配線基板もある。これら高周波用配線基板は、電子部品の電極や他の配線基板と信号を導通させるための接続端部を有している。
【０００３】
図５は、従来のグランデッドコプレーナ型線路を有する配線基板の接続端部の例を示す斜視図である。図５（ａ）は配線基板１００の表面、図５（ｂ）は配線基板１００の裏面の例を示す（例えば、特許文献１）。
【０００４】
図５(ａ)，（ｂ）に示すように、基板１０１の表面に配設された高周波信号用線路１０２の両側には接地導体１０３が形成され、裏面にも高周波信号用線路１０２の配設されている対応部分に接地導体１０４が形成されている。
【０００５】
配線基板１００の終端１０１ａ部では、接続される外部回路のリード端子等の導体幅に合わせて、また、接続を容易にするために、高周波信号用線路１０２の線幅を広くするように形成されることがある。しかし、このように高周波信号用線路１０２の線幅を広くする場合、広くした部分の高周波信号用線路１０２の高周波インピーダンスを、他の部分の高周波インピーダンスとマッチングさせる必要がある。このため、終端１０１ａ部の高周波信号用線路１０２を広くした部分に合わせて接地導体１０３の幅を拡げ、基板１０１が非常に薄い等の理由により、それだけで十分でない場合には、裏面の接地導体１０４の高周波信号用線路１０２の接続端に対応する部分に接地導体１０４の非形成部１０５が設けられる。
【０００６】
特許文献１において、回路基板の端子と高周波信号用線路とを金属バンプで接続する際、金属バンプに十分な圧力を加える目的で、接地導体１０４の非形成部１０５に、島状配線パッド１０６が設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−１５１０３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１の例のように、従来の配線基板の端部に備えられた接地導体１０４の非形成部１０５は、配線基板の端面に向けて開くように形成されていた。このような配線基板の高周波信号用線路１０２に導体を接続し、数十ＧＨｚ程度の高周波信号を導通させると、反射損失や挿入損失が生じ、十分な性能が得られないという問題があった。
【０００９】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、高周波特性に優れる配線基板を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一態様の配線基板は、誘電体から成り表面および裏面を有する基板と、前記表面に形成された高周波信号用線路と、前記表面の前記高周波信号用線路の両側に間隔を隔てて配された第１接地導体と、前記裏面に形成された第２接地導体とを備えたグランデッドコプレーナ線路を有する配線基板において、前記高周波信号用線路は、終端を含む端部において幅が広く形成されており、前記第２接地導体は、前記高周波信号用線路の前記端部に対応する部位に、開口を有することを特徴とする。
【００１１】
本発明の一態様の配線基板において、前記第２接地導体の前記開口は前記高周波信号用線路の前記終端側に、幅を広くした拡幅部を有するのが好ましい。
【００１２】
また、前記高周波信号用線路の前記終端は、前記基板の周縁部に位置しているのが好ましい。
【００１３】
また、前記拡幅部の長さは、前記高周波信号用線路を伝播する高周波信号の周波数範囲内の少なくとも一部の周波数に対して共振する長さであのが好ましい。
【００１４】
前記高周波信号用線路の前記終端における特性インピーダンスが、前記高周波信号用線路の特性インピーダンスに対して５％乃至２０％の低インピーダンスとされているのが好ましい。
【００１５】
前記高周波信号用線路の前記拡幅部における特性インピーダンスが、前記高周波信号用線路の特性インピーダンスに対して５％乃至２０％の高インピーダンスとされているのが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の一態様の配線基板によれば、裏面に形成された第２接地導体の高周波信号用線路の端部に対応する部位に、開口を有し、高周波信号用線路の接続端に対応する位置において、第２接地導体の非形成部の両端をとじるように短絡して接続する導体を有することから、非形成部両端の第２接地導体の間に生じる励振を抑制し、高周波特性を向上することができる。
【００１７】
また、高周波信号用線路の終端側に、第２接地導体の開口幅を広くした拡幅部を有すると、非形成部の両端を短絡して接続することによる高周波インピーダンスの変化が緩和され、高周波特性をさらに向上することができる。
【００１８】
高周波信号用線路の終端が、基板の周縁部に位置していると、基板の外側の空間部を用いて、非形成部の両端を短絡して接続することによる高周波インピーダンスの変化を緩和することができる。
【００１９】
拡幅部の長さが、高周波信号用線路を伝播する高周波信号の周波数範囲内の少なくとも一部の周波数に対して共振する長さであると、高周波特性曲線をドロップさせて、高周波特性を向上することができる。
【００２０】
また、高周波信号用線路の終端における特性インピーダンスが高周波信号用線路の特性インピーダンスに対して５％乃至２０％の低インピーダンスとされていると、非形成部の両端を短絡して接続することによる高周波インピーダンスの変化の緩和が最適化されて、高周波特性を向上することができる。
【００２１】
高周波信号用線路の拡幅部における特性インピーダンスが高周波信号用線路の特性イン
ピーダンスに対して５％乃至２０％の高インピーダンスとされていると、非形成部の両端を短絡して接続することによる高周波インピーダンスの変化の緩和が最適化されて、高周波特性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態の配線基板示し、（ａ）は配線基板の表面から見た平面図、（ｂ）は配線基板を裏面から見た平面図である。
【図２】本発明の他の実施形態の配線基板を示し、（ａ）は配線基板の表面から見た平面図、（ｂ）は配線基板を裏面から見た平面図である。
【図３】本発明の配線基板の実施形態例の高周波特性を示す線図である。
【図４】本発明の配線基板を用いた電子装置との接続の例を示す斜視図である。
【図５】従来の配線基板の例を示し、（ａ）は配線基板の表面から見た平面図、（ｂ）は配線基板を裏面から見た平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の一実施形態に係る配線基板１０について、図を参照して説明する。なお、図はいずれも模式的なものであって、実際の寸法関係とは異なることがある。また、以下の説明において上下左右表裏という用語は、単に図面上の位置関係を説明するために用いるものであり、実際の使用時における位置関係を意味するものではない。
【００２４】
図１は本発明の一実施形態の配線基板１０を示す平面図であり、図１（ａ）は配線基板１０の表面、図１（ｂ）はその反対面である裏面を示す。なお、図において、分かりやすくするために導体部分にハッチングを付している。これらハッチングは断面を示すものではない。また、それぞれの図において、その反対面の導体形状を破線で示している。図は配線基板の要部である一端部の例を示したもので、他端側や両側を省略して示している。通常は、図の上側および左右側にさらに導体が延びて回路が形成されている。また、図では、高周波信号用線路に差動信号線路を用いた例を示しているが、これに限ることはなく、通常の一本の高周波信号用線路を用いたグランデッドコプレーナ線路でもよい。これらは、他の実施形態における配線基板の図についても同じである。
【００２５】
図１に示すように、配線基板１０には、誘電体から成る基板１の表面に、一対の高周波信号用線路２（２ａ，２ｂ）が形成されており、高周波信号用線路２の両側には、所定間隔を隔てて第１接地導体３が形成されている。配線基板１０の高周波信号用線路２が形成されている部分の裏面には、第２接地導体４が形成されている。基板１の一端（図１においては下端）側が高周波信号用線路の終端１ａとなる。終端１ａ側の他の配線基板の端子や配線との接続処理が行われる部分を端部１ｂまたは接続端部１ｂと呼称する。
【００２６】
高周波信号用線路２は終端１ａの直前の終端１ａを含む接続端部１ｂにおいて線幅を広くするように形成されている。線幅が広い部分と細い部分との間は、高周波インピーダンスを徐々に変化させ、高周波信号の反射を避ける目的で、線幅が広い部分に向けて徐々に幅が広くなるように形成される。線幅の広い部分に、リード端子を介する等して別の高周波回路が接続される。
【００２７】
第１接地導体３は高周波信号用線路２の両側に所定間隔を隔てて形成される。本実施形態において、第１接地導体３は、高周波信号用線路２の線路が広く形成された接続端部１ｂにおいても、他の部分と同じ間隔とされている。しかし、高周波インピーダンス整合の都合によっては、接続端部１ｂにおいてより広い間隔とする場合もある。
【００２８】
第２接地導体４には、接続端部１ｂに開口５が設けられる。開口５は、第２接地導体４の非形成部として設けられている部分の終端１ａ側に第２接地導体４の両側を短絡する導
体を設けて開口５としたものである。この第２接地導体４の両側を短絡する導体を短絡部６とも呼称することとする。
【００２９】
開口５の高周波信号用線路２の線路方向に直交する方向の幅Ｗ１は、高周波インピーダンスに応じて決められる。図１においては、高周波信号用線路２の両端の幅Ｗ２に対して開口５の幅Ｗ１が広い場合を示しているが、狭く形成される場合もある。開口５の終端１ａ側と反対側は、高周波インピーダンスを徐々に変化させるために、終端１ａ側から奥へ行くにしたがって、徐々に幅が狭くなるように形成される。
【００３０】
そして、開口５には終端１ａ部において、第２接地導体４の非形成部を閉じるように左右の第２接地導体４同士を短絡する短絡部６が形成され、開口５が形成される。短絡部６は、第２接地導体４を形成する際に、同時に一体形成されるが、第２接地導体４を形成後にこれと接続するように形成してもよい。短絡部６は、開口５の終端１ａ側と反対側とは異なり、徐々に高周波インピーダンスが変化するようにはされていない。すなわち、例えば図に示すように、一定幅で高周波信号用線路２を横切るように形成される。
【００３１】
このように短絡部６を形成することによって、高周波信号の反射損失の増大や挿入損失の増大等が抑制される。これは、終端１ａにおける両側の第２接地導体４間に生じる励振が短絡部６によって抑制されるためと考えられる。
【００３２】
短絡部６によって、この部位における高周波信号用線路２の高周波インピーダンスは、高周波信号用線路２の他の部位における特性インピーダンスより低インピーダンスとなる。好ましくは、この部位における高周波インピーダンスが他の部位における特性インピーダンスの５％〜２０％低くなる範囲とするのがよい。例えば、高周波信号用線路２ａ，２ｂの特性インピーダンスが１００Ωである場合、短絡部６部分においての高周波インピーダンスが８０Ω〜９５Ωとするのがよい。インピーダンスのミスマッチ量を適度なものとし、高周波特性の改善が劣化しないようにできる。
【００３３】
次に、図２は本発明の他の実施形態の配線基板１１を示す平面図であり、図２（ａ）は配線基板１１の表面、図２（ｂ）はその反対面である裏面を示す。図２も図１と同様の形式で示している。また、図１と対応する部位には同じ符号を示している。
【００３４】
図１に対して、図２に示す実施形態では、開口５の終端１ａ側であって、短絡部６に隣接した部位に開口５の幅Ｗ１を広くした拡幅部７が設けられている。このような、高周波信号用線路２の線路方向に直角な方向の幅Ｗ４が開口５の幅Ｗ１より広く形成された拡幅部７を設けるのが好ましい。拡幅部７を設けることによって、終端１ａにおいて低くなる高周波インピーダンスを拡幅部７において高くし、短絡部６での高周波インピーダンスの変化を補償することができるので、高周波特性をさらに改善することができる。
【００３５】
拡幅部７の短絡部６と反対側の面は、開口５の短絡部６と反対側の面と同様に、奥に向けて次第に幅が狭くなり、開口５の幅Ｗ１と同じになるようにして接続されている。なお、配線基板１０，１１の終端１ａより外側では第２接地導体４は当然配設されないので、高インピーダンス領域になることを考慮する必要がある。
【００３６】
拡幅部７の幅Ｗ４は、高周波信号用線路２の他の部位における特性インピーダンスに対して５％〜２０％の高インピーダンスとするのが好ましい。例えば、高周波信号用線路２ａ，２ｂの特性インピーダンスが１００Ωである場合は、拡幅部７における高周波インピーダンスを１０５Ω〜１２０Ωとするのがよい。このように、高周波信号用線路の高周波インピーダンスは、短絡部６において低インピーダンスとし、拡幅部７において高インピーダンスとするのが好ましい。
【００３７】
また、拡幅部７の高周波信号用線路２と平行な方向の長さＬ１を高周波信号用線路２の周波数帯域における少なくとも一部の周波数が共振する長さとしておくのが好ましい。これによって、周波数帯域中に共振に伴うディップを生じさせ、高周波特性のピークを下げて高周波特性を良好なものとすることができる。
【００３８】
図３は、終端１ａから高周波線路２ａを見たときの反射損失をシミュレーションしたものである。実線Ａは、図５に示すような従来の短絡部６がない場合の反射損失を示す。実線Ａに示されるように、従来のものは、３６ＧＨｚ付近に−５ｄＢを超える極大部を有している。
【００３９】
一点鎖線Ｂは、図１に示す実施形態のものを同様にシミュレーションしたものである。実線Ａに現れていた極大部はなくなり、２５ＧＨｚより高い周波数領域において、ほぼ−１５ｄＢの一定な反射損失となるように改善されることがわかる。
【００４０】
二点差線Ｃは、図２に示す実施形態のものを同様にシミュレーションしたものである。一点鎖線Ｂに示すものよりも反射損失が少なくなり、さらに改善されていることがわかる。
【００４１】
そして、破線Ｄは、図２の拡幅部７の長さＬを周波数４２ＧＨｚ付近で共振する長さとし、短絡部６における高周波インピーダンスを８５Ω、拡幅部７における高周波インピーダンスを１１５Ωに最適化した場合の反射特性を示す。４２ＧＨｚ付近に極小点が現れるとともに、５０ＧＨｚ以下の周波数領域で反射損失が−２０ｄＢ以下の良好な特性を示すことがわかる。なお、反射特性の他、挿入損失等の高周波特性も改善される。
【００４２】
基板１には、誘電体、すなわち電気的絶縁材が用いられる。具体的には、ポリイミド樹脂等を用いたフレキシブル基板や、エポキシ樹脂等の樹脂を用いた有機基板、セラミックスまたはガラス等の無機材を用いたリジッド回路基板等、一般的に回路基板に用いられる電気的絶縁材を用いることができる。
【００４３】
これら基板１の表面に、銅や銀，マンガン，モリブデン，その他の金属や合金から成る金属導体をめっき、印刷、蒸着、焼結等することによって、高周波信号用線路２，第１接地導体３，短絡部６および／または拡幅部７を有する開口５を備えた第２接地導体４等が形成される。
【００４４】
これら配線基板１０，１１の接続端１ａに外部回路基板の高周波線路が接続される。図４に、その一例として、半導体パッケージ２１に高周波半導体が封止された半導体装置２０と配線基板１０との接続例を示す。なお、図４において、半導体パッケージ２１内部の半導体素子等の図示は省略している。
【００４５】
この半導体パッケージ２１は、一例を挙げると、筐体が鉄−ニッケル−コバルト合金等の金属やアルミナセラミック等のセラミックス材によって形成される。その筐体の一側壁を貫通するように、アルミナセラミック等のセラミックスから成り、半導体パッケージ２１の内外を接続する接続導体を備えた入出力端子２２が嵌着されたものである。
【００４６】
図４に示すように、配線基板１０，１１は、半導体パッケージ２１の高周波入出力端子２２にリード端子２３を介して半田等で接続される。リード端子２３は、それぞれ入出力端子２２の高周波線路と配線基板１０，１１の高周波信号用線路２同士、および接地導体と配線基板１０，１１の第１接地導体３同士を電気的に接続する。配線基板１０，１１の第１接地導体３と第２接地導体４とは配線基板１０，１１の内部でビア導体を介する等に
よって接続されているので、このように接続することによって、半導体装置２０と配線基板１０，１１とを接続できる。
【００４７】
図４に示した例の他に、配線基板１０，１１を上下反対の配置とし、リード端子２２の上面に配線基板１０，１１の高周波信号用線路２および第１接地導体３を接続してもよい。また、リード端子２２を省略し、入出力端子２２の線路導体に配線基板１０，１１の高周波信号用線路２および第１接地導体３を半田バンプ等を介して直接接続することもできる。
【００４８】
このように、配線基板１０，１１を用いて半導体パッケージ２１内部の高周波半導体と外部回路とを接続することによって、高周波入出力信号の接続端における高周波特性が改善されるので、良好な性能を有する半導体装置２０とすることができる。
【００４９】
なお、本発明は上述の実施形態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において種々の変更、改良等が可能である。
【００５０】
例えば、本実施形態においては、基板１の表面に高周波信号用線路２および第１接地導体３、裏面に第２接地導体４を形成した配線基板１０，１１を示したが、これら配線の上層または下層にさらに他の回路配線を積層し、多層の配線基板としてもよい。
【００５１】
また、本実施形態では、一本の高周波信号用線路２（または一対の高周波信号用線路２）と第１接地導体３および第２接地導体４とから成る一本のグランデッドコプレーナ配線を用いた例を示したが、これら高周波配線を複数並列に配置し、複数のグランデッドコプレーナ配線を有する配線基板１０，１１としてもよいことは言うまでもない。
【符号の説明】
【００５２】
１：基板
１ａ：終端
１ｂ：接続端部
２（２ａ，２ｂ）：高周波信号用線路
３：第１接地導体
４：第２接地導体
５：開口
６：短絡部
７：拡幅部
１０，１１：配線基板
【図１】
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【図２】
2013197435.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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