(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体基板の表面に形成された信号導体と、該信号導体と平行に前記誘電体基板内部に形成されたグランド層とからなるマイクロストリップ線路を具備してなり、前記マイクロストリップ線路の終端部を前記誘電体基板の縁部に設けるとともに、前記終端部における前記信号導体の両側に前記グランド層が露出するように切り欠き部を設けた２つの配線基板の前記終端部同士を前記信号導体同士および前記グランド層同士が同一面になるように対峙させ、各配線基板の信号導体同士、および前記両側の切り欠き部に露出した一方側グランド層同士および他方側グランド層同士をそれぞれワイヤ、リボン、ＴＡＢ用テープのいずれかによって電気的に接続したことを特徴とする配線基板。
【請求項２】
前記２つの配線基板のうち、少なくとも一方の基板表面に高周波素子が搭載されてなり、該基板に設けられた信号導体と接続してなることを特徴とする請求項１記載の配線基板。
【請求項３】
前記信号導体の前記終端部両側の前記切り欠き部周囲に導体層を被着形成するとともに、該導体層と前記グランド層とを前記切り欠き部の壁面に形成された導体層を介して電気的に接続してなることを特徴とする請求項１記載の配線基板。
【請求項４】
前記高周波素子は、前記配線基板の前記切り欠き部が設けられた表面と反対側の表面に搭載されてなり、前記高周波素子搭載面側に設けられた前記信号導体と前記グランド層とから成るマイクロストリップ線路と、前記切り欠き部が設けられた表面の前記信号線路と前記グランド層とから成るマイクロストリップ線路とはスルーホール導体によって電気的に接続されていることを特徴とする請求項３記載の配線基板。
【請求項５】
前記高周波素子は、前記配線基板の前記切り欠き部が設けられた表面と反対側の表面に搭載されてなり、前記高周波素子搭載面側に設けられた前記信号導体と前記グランド層とから成るマイクロストリップ線路と、前記切り欠き部が設けられた表面の前記信号線路と前記グランド層とから成るマイクロストリップ線路とはスロットを介して電磁的に結合されていることを特徴とする請求項３記載の配線基板。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多層配線基板や高周波素子を収納するパッケージ等に適用され、信号導体とグランド層を有するマイクロストリップ線路を具備する配線基板と、その基板を他の配線基板に接続するための構造に関し、高周波信号の伝送損失を低減して他の配線基板に接続するための改良に関するものである。
【０００２】
【従来技術】
近年、高度情報化時代を迎え、情報伝達に用いられる電波は１〜３０ＧＨｚのマイクロ波領域から、更に３０〜３００ＧＨｚのミリ波領域の周波数まで活用することが検討されており、例えば、車間レーダーやオフィス内高速データ通信システム（無線ＬＡＮ）のようなミリ波の電波を用いたさまざまな応用システムも提案されるようになっている。
【０００３】
そのようなマイクロ波、ミリ波用のシステムにおいて用いられる配線基板４０としては、例えば、図６に示すように、誘電体基板４１表面に高周波用素子４２が搭載されており、さらに基板４１表面には、その高周波素子４２に信号を伝送するための信号線が設けられている。信号線としては、マイクロ波、ミリ波領域では、一般的な導体線では信号の伝送ができないために、通常、従来より、マイクロストリップ線路、ストリップ線路、コプレーナ線路、グランド付きコプレーナ線路などの高周波用線路が用いられている。
【０００４】
高周波用線路のうち、マイクロストリップ線路４３は、信号導体４４とグランド層４５とから構成され、信号導体４４は誘電体基板４１表面に形成され、グランド層４５は誘電体基板４１の裏面または内部に設けることができるが、配線基板の多層化、高密度配線化の要求に対して、グランド層４５は誘電体基板４１の内部に設けられる。
【０００５】
また、このようなマイクロストリップ線路を有する複数の配線基板４０、４０’間を接続してモジュール化する場合、各配線基板４０、４０’の終端部の信号導体４４、４４’の両側に、接続用グランド層４６、４６’を形成し、配線基板４０、４０’内部のグランド層４５、４５’とビアホール導体４７、４７’によって接続する。そして、信号導体４４、４４’と、および接続用グランド層４５、４５’とをそれぞれワイヤやリボンなどの導体線４８によって電気的に接続する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、グランド層４５，４５’が誘電体基板４１、４１’の内部に設けられた配線基板４０、４０’同士を接続する場合、図６に示したように、グランド層４５、４５’とをビアホール導体４７、４７’および接続用グランド層４６、４６’を用いて引き回して接続すると、この接続部における線路としての信号導体とグランド層との間隔が変動して電磁的な結合状態が変化するために、この接続部において信号の伝送の損失が大きくなり、しかも、電磁場分布の位相がずれてしまい信号が反射してしまうという問題があった。
【０００７】
従って、本発明は、誘電体基板表面に形成された信号導体と、誘電体基板内部に形成されたグランド層とからなるマイクロストリップ線路を具備する配線基板を他の配線基板に対して簡単な構造で且つ接続部における信号の伝送損失が小さい配線基板とその接続構造を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、前記課題に対して検討を重ねた結果、誘電体基板縁部のマイクロストリップ線路における信号導体の両側に切り欠き部を設けて、その切り欠き面に誘電体基板内部に形成されているグランド層を露出せしめ、同様に切り欠き部の形成によって信号導体と切り欠き部に露出したグランド層を有する配線基板とを対峙させ、信号導体およびグランド層とを接続することにより、信号導体間およびグランド層間をそれぞれ略同一平面内にて接続することができる結果、配線基板間の接続部での信号の伝送損失を低減できるとともに、他の配線基板との接続構造を簡略化できることを見出した。
【０００９】
即ち、本発明の配線基板は、誘電体基板の表面に形成された信号導体と、該信号導体と平行に前記誘電体基板内部に形成されたグランド層とからなるマイクロストリップ線路を具備してなり、前記マイクロストリップ線路の終端部を前記誘電体基板の縁部に設けるとともに、前記終端部における前記信号導体の両側に前記グランド層が露出するように切り欠き部を設けた２つの配線基板の前記終端部同志を前記信号導体同士および前記グランド層同士が同一面になるように対峙させ、各配線基板の信号導体同士、および前記両側の切り欠き部に露出した一方側グランド層同士および他方側グランド層同士をそれぞれワイヤ、リボン、ＴＡＢ用テープのいずれかによって電気的に接続したことを特徴とするものであり、前記２つの配線基板のうち、少なくとも一方の基板表面には、高周波素子が搭載され、前記高周波素子と前記信号導体とを接続してもよく、さらには、前記信号導体の前記終端部両側の前記切り欠き部周囲に導体層を被着形成するとともに、該導体層と前記グランド層とを前記切り欠き部の壁面に形成された導体層を介して電気的に接続してもよい。
【００１０】
また、本発明の配線基板は、前記高周波素子は、前記配線基板の前記切り欠き部が設けられた表面と反対側の表面に搭載されてなり、前記高周波素子搭載面側に設けられた前記信号導体と前記グランド層とから成るマイクロストリップ線路と、前記切り欠き部が設けられた表面の前記信号線路と前記グランド層とから成るマイクロストリップ線路とはスルーホール導体によって電気的に接続されていることを特徴とするもの、または、前記高周波素子は、前記配線基板の前記切り欠き部が設けられた表面と反対側の表面に搭載されてなり、前記高周波素子搭載面側に設けられた前記信号導体と前記グランド層とから成るマイクロストリップ線路と、前記切り欠き部が設けられた表面の前記信号線路と前記グランド層とから成るマイクロストリップ線路とはスロットを介して電磁的に結合されていることを特徴とするものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の接続構造を具体的に図面を用いて説明する。
まず、図１は、本発明の配線基板の基本構造を説明するための（ａ）概略斜視図、および（ｂ）Ｘ1 −Ｘ1 断面図である。
【００１３】
先ず、図１の配線基板Ａは、誘電体層１ａ、１ｂを積層して形成された誘電体基板１を有し、この誘電体基板１の表面には、信号導体２が被着形成されており、誘電体層１ａと誘電体層１ｂの間には、グランド層３が内蔵されている。そして、この信号導体２と、グランド層３によってマイクロストリップ線路が形成されており、その終端部が誘電体基板１の縁部まで延設されている。
【００１４】
かかる構造の配線基板Ａにおいては、誘電体層１ａの厚みを信号の周波数に応じて適宜厚さを調整することにより、信号導体２とグランド層３との間隔が調整され、良好な高周波伝送特性を有するマイクロストリップ線路を形成することができる。また、誘電体層１ｂの厚みの調整によって、配線基板Ａ全体としての厚みを任意に定めることができるために、配線基板Ａとしての強度を向上することもできる。
【００１５】
本発明においては、配線基板Ａの縁部において、信号導体２の両側の誘電体層１ａを切り欠くことにより、切り欠き部４ａ、４ｂが形成され、その切り欠き面にはグランド層３ａ，３ｂが露出されている。
【００１６】
図２は、本発明の図１の配線基板による他の電気回路との接続構造を説明するための（ａ）概略斜視図、（ｂ）Ｘ2 −Ｘ2 断面図である。本発明の接続構造によれば、図１と同様な接続部構造を有する２つの配線基板を対峙させて接続する。
【００１７】
即ち、図２によれば、図１の配線基板Ａに対峙して配置される配線基板Ｂは、誘電体層５ａと誘電体層５ｂとの積層体からなる誘電体基板５の誘電体層５ａ表面に信号導体６が被着形成されており、また、誘電体基板５の内部には、グランド層７が設けられている。また、配線基板Ｂの配線基板Ａと対峙する縁部には、切り欠き部８ａ、８ｂが設けられており、その切り欠き面にはグランド層９ａ，９ｂが露出している。
【００１８】
そして、配線基板Ａおよび配線基板Ｂの信号導体２と信号導体６、露出しているグランド層３ａとグランド層９ａ、グランド層３ｂとグランド層９ｂとはワイヤ、リボン、ＴＡＢ用テープのいずれかの導体部材１０によってそれぞれ電気的に接続されている。
【００１９】
かかる接続構造によって、配線基板Ａ，配線基板Ｂの信号導体２−６、グランド層３ａ−９ａ，３ｂ−９ｂは、いずれも同一平面内にて導体部材１０によって接続されるために、高周波信号による電磁界分布を乱すことがなく配線基板Ａと配線基板Ｂ間において良好な高周波伝送特性が得られる。なお、配線基板Ａと配線基板Ｂとの隙間は、できるだけ小さいほうが高周波特性を劣化させないために望ましい。
【００２０】
次に、本発明の配線基板とその接続構造の具体例として、高周波素子を搭載した複数のパッケージを相互接続した高周波用モジュールに応用した場合について図３の概略断面図をもとに説明する。
【００２１】
図３における高周波素子収納用パッケージＧ１によれば、誘電体層１１ａ，誘電体層１１ｂを積層してなる誘電体基板１１を具備し、その誘電体層１１ａと誘電体層１１ｂとの界面には、グランド層１２が設けられている。また、誘電体基板１１の中央部には凹部１３が設けられており、凹部１３内のグランド層１２の表面には、高周波素子１４が固着されている。
【００２２】
また、誘電体層１１ｂの表面には、信号導体１５が被着形成されており、誘電体基板１１内部のグランド層１２とともにマイクロストリップ線路を形成しており、信号導体１５は高周波素子１４とワイヤによって接続されている。
【００２３】
そして、誘電体基板１１の高周波素子１４搭載側は、高周波素子１４を気密に封止するためにロウ材や樹脂系接着材などによって金属製の基材１６に固着されている。
【００２４】
一方、誘電体基板１１の高周波素子１４搭載側とは反対の表面には、信号導体１７が設けられており、誘電体基板１１内部のグランド層１２とともにマイクロストリップ線路が形成されている。
【００２５】
そして、高周波素子１４搭載面側に設けられた信号導体１５とグランド層１２からなるマイクロストリップ線路と、高周波素子１４搭載面側の反対側に設けられた信号導体１７とグランド層１２からなるマイクロストリップ線路とは、信号導体１５と信号導体１７との縁部をスルーホール導体１８によって電気的に接続することにより信号の伝達を可能としている。
【００２６】
また、この高周波素子収納用パッケージＧ１によれば、信号導体１７のスルーホール導体１８との接続側と反対側のパッケージ縁部において、信号導体１７の両側に切り欠き部１９が形成されており、その切り欠き面にはグランド層１２が露出しており、接続部を形成している。
【００２７】
一方、パッケージＧ１と全く同様の接続部構造を有するパッケージＧ２を互いに接続部同士を対峙させて、信号導体１７同士、および切り欠き部１９の切り欠き面に露出しているグランド層１２同士をワイヤ、リボン、ＴＡＢ用テープのいずれかの導体部材２０によって電気的に接続することにより、各パッケージＧ１、Ｇ２の各マイクロストリップ線路間を高周波信号による電磁界分布を乱すことがなく良好な高周波信号の伝達が可能となる。
【００２８】
また、他の例としては、高周波素子を搭載したパッケージＧ３を所定の金属製ハウジングＨ内に収納した半導体装置の例について図４の概略断面図に基づいて説明する。図４における高周波素子収納用パッケージＧ３は、高周波素子収納用パッケージＧ１と同様に、誘電体層２１ａ、誘電体層２１ｂを積層してなる誘電体基板２１を具備し、誘電体層２１ａと誘電体層２１ｂとの界面には、グランド層２２が設けられている。また、誘電体基板２１の中央部には凹部２３が設けられており、凹部２３内のグランド層２２の表面には、高周波素子２４が固着され、信号導体２５とワイヤによって接続されている。
【００２９】
また、誘電体層２１ｂの表面には、高周波素子２４への信号入力用および出力用の２本の信号導体２５が被着形成されており、誘電体基板２１内部のグランド層２２とともにマイクロストリップ線路を形成している。一方、誘電体基板２１の高周波素子２４搭載側とは反対の表面には、入力用および出力用となる２本の信号導体２６がパッケージの縁部まで延設されており、誘電体基板２１内部のグランド層２２とともにマイクロストリップ線路が形成されている。そして、誘電体基板２１の高周波素子２４搭載側は、高周波素子２４を気密に封止するために金属製ハウジングＨにロウ材や樹脂系接着材などによって固着されている。
【００３０】
そして、高周波素子２４搭載面側に設けられた信号導体２５とグランド層２２からなるマイクロストリップ線路と、高周波素子２４搭載面側の反対側に設けられた信号導体２６とグランド層２２からなるマイクロストリップ線路とは、信号導体２５と信号導体２６との縁部をグランド層２２に設けられたスロット２７を介して対照的に対峙することにより、互いに電磁的に結合され信号の伝達を可能としている。
【００３１】
また、この高周波素子収納用パッケージＧ３によれば、２本の信号導体２６のスロット２７による電磁結合部と反対側のパッケージ縁部において、各信号導体２６の両側に切り欠き部２８が形成されており、その切り欠き面にはグランド層２２が露出しており、接続部を形成している。
【００３２】
一方、パッケージＧ３が収納される金属製ハウジングＨのパッケージＧ３の前記接続部と対峙する２つの部分には、誘電体基板２９が設けられており、その表面にはそれぞれ信号導体３０が被着形成されており、また金属製ハウジングＨは、電気的に接地されており、いわゆるグランド層を形成し、信号導体３０とともにマイクロストリップ線路を形成している。そして、誘電体基板２９の縁部において、信号導体３０の両側に切り欠き部３１が設けられ、金属製ハウジングＨの金属面が露出している。
【００３３】
そして、パッケージＧ３の信号導体２６とハウジングＨの信号導体３０、またパッケージＧ３の切り欠き部２８に露出しているグランド層２２と、ハウジングＨの切り欠き部３１に露出している金属面とをワイヤ、リボン、ＴＡＢ用テープのいずれかの導体部材３２によって電気的に接続することにより、パッケージＧ３とハウジングＨの各マイクロストリップ線路間を高周波信号による電磁界分布を乱すことがなく良好な高周波信号の伝達が可能となる。
【００３４】
また、本発明の配線基板およびその接続構造によれば、図１に示されるように配線基板の縁部における信号導体２の両側のグランド層３ａ、３ｂが信号導体２と同一面に形成されていないために、線路の特性評価のために、一般にコプレーナ線路からなるプローブを接続することが難しくなる。
【００３５】
そこで、図５の概略斜視図に示すように、信号導体２の終端部両側の切り欠き部４ａ、４ｂ周囲に導体層３２を被着形成し、また切り欠き部４ａ，４ｂの壁面にも導体層３３を形成し、導体層３２と、切り欠き部４に露出してなるグランド層３ａ、３ｂとを前記切り欠き部の壁面に形成された導体層３２を介して電気的に接続する。それによって、信号導体２と導体層３２にプローブ（図示せず）を押し当てることにより線路の伝送特性等を容易に評価することが可能となる。
【００３６】
本発明の配線基板の誘電体基板は、アルミナ、ムライト、ガラス、ガラスセラミックス、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化珪素等の焼結体や、有機樹脂を構成要素として含有する有機質絶縁材によって構成される。また、グランド層、信号導体などは、高周波信号の伝送損失を小さくするためには、導体層材料としてＡｇ、Ｃｕ、Ａｕ等の低抵抗導体によって形成されていることが望ましく、そのために、誘電体基板を焼結体によって形成する場合には、焼成温度が８００〜１０００℃程度のガラス、ガラスセラミックス等の低温焼成の焼結体が最適であり、この組み合わせにより誘電体層と信号導体やグランド層とを同時焼成によって形成することも可能である。
【００３７】
また、本発明における配線基板は、例えば、ガラスセラミックスを構成する原料粉末に有機物系のバインダーを混合して調製した成形材料を、ドクターブレード法やプレス成形法、圧延法等の周知の成形方法でシート状の成形体を得た後、各シート状成形体に適宜打ち抜き加工して凹部やスルーホール等を形成し、次いでスルーホール内にＡｇ、Ｃｕ、Ａｕ等の低抵抗金属を主体とするペーストを用いてスルーホール導体や、信号導体、グランド層などの線路パターンを印刷形成する。
【００３８】
そして、複数のシート状成形体のうちグランド層の上側に位置するシート状成形体の信号導体の両側部分を切り欠いて積層して、切り欠き部にグランド層を露出させる。その後、この該積層体を８００〜１０００℃の温度で、窒素等の非酸化性雰囲気中で焼成することにより配線基板が得られる。
【００３９】
また、切り欠き部の形成は、焼成した配線基板から、グランド層の上側、または下側の誘電体層を研削加工してグランド層を露出させることも可能である。
【００４０】
かくして得られた配線基板の凹部内に高周波素子をＡｕ・Ｇｅ合金、Ａｕ・Ｓｎ合金等により凹部内の所定位置に接着固定した後、ワイヤボンディングやリボンなどにより信号導体と電気的に接続する。
【００４１】
【発明の効果】
以上詳述した通り、本発明の配線基板およびその接続構造は、信号導体とグランド層とからなるマイクロストリップ線路が形成された配線基板において、その縁部おいてグランド層が露出した切り欠き部を形成し、また同様に他の回路も同様な構造となし、信号導体間、グランド層間をそれぞれ略同一平面内にて接続することにより、接続部における信号導体とグランド層間の極端な間隙の変化を抑制することができるために、簡略化した構造からなり、接続部での伝送損失の小さい接続構造を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の配線基板の基本的な構造を説明するための（ａ）概略斜視図、（ｂ）Ｘ1 −Ｘ1 断面図である。
【図２】本発明の配線基板の基本的な接続構造を説明するための（ａ）概略斜視図、（ｂ）Ｘ2 −Ｘ2 断面図である。
【図３】本発明の配線基板とその接続構造の具体例として、高周波素子を搭載した複数のパッケージを相互接続した高周波用モジュールの概略断面図である。
【図４】本発明の配線基板とその接続構造の具体例として、高周波素子を搭載したパッケージＧ３を所定の金属製ハウジングＨ内に収納した半導体装置の概略断面図である。
【図５】本発明の配線基板における接続部の他の例を説明するための概略斜視図である。
【図６】従来のマイクロストリップ線路を有する配線基板の接続構造を説明するための（ａ）概略斜視図と（ｂ）Ｙ−Ｙ断面図である。
【符号の説明】
１ａ，１ｂ  誘電体層
Ａ  配線基板
２  信号導体
３ａ，３ｂ，３  グランド層
４ａ，４ｂ，４  切り欠き部
【図１】
0003786545.tif 000002
【図２】
0003786545.tif 000003
【図３】
0003786545.tif 000004
【図４】
0003786545.tif 000005
【図５】
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【図６】
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