(57)【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る誘電体基板の上面に第１の線路導体および該第１の線路導体の両側にコプレーナ線路の接地導体層として一定間隔をもって形成された第１の同一面接地導体層から成る第１のコプレーナ線路が設けられ、前記誘電体基板の下面の前記第１の線路導体に対向する部位に形成された第２の線路導体および該第２の線路導体の両側にコプレーナ線路の接地導体層として一定間隔をもって形成された第２の同一面接地導体層から成る第２のコプレーナ線路が設けられており、前記第１の線路導体の端部から前記第２の線路導体の端部にかけて形成されるとともに両端部間に設けられた円形の内層導体層の中心部を貫通して形成された貫通導体と、前記内層導体層を中心とした円周上に一定間隔で形成された複数の内層接地導体層の中心部をそれぞれ貫通するとともに前記第１の同一面接地導体層から前記第２の同一面接地導体層にかけて形成された複数の接地貫通導体とを具備した高周波用配線基板において、前記内層接地導体層は、前記接地貫通導体の周囲に環状の導体層が前記貫通導体側の一部を半径に沿って切り取った形状となるように形成されており、かつ前記貫通導体の中心および前記接地貫通導体の中心を通る直線と前記半径とのなす前記導体層側の角度が９０〜１２０°であることを特徴とする高周波用配線基板。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電気的特性を向上させた高周波入出力部を具備した高周波用配線基板に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の高周波用配線基板（以下、高周波基板という）を図４〜図６に示す。図４は高周波基板の斜視図、図５は図４のＡ−Ａ’線における断面図、図６は図５のＢ−Ｂ’線における部分拡大平面図である。この高周波基板は、誘電体基板１１から成り、高周波回路用基板、高周波用半導体素子収納用パッケージまたは高周波用半導体素子搭載用チップキャリア等に用いられる。また、高周波基板の上面に搭載される高周波用半導体素子等の高周波用部品を電気的に接続するものであり、第１の線路導体１２ａと第１の同一面接地導体層１３ａとから成る第１のコプレーナ線路と、高周波基板が実装される外部電気回路基板の回路に電気的に接続されるものであり、第２の線路導体１２ｂと第２の同一面接地導体層１３ｂとから成る第２のコプレーナ線路とが、それぞれ上下面に形成されている。
【０００３】
そして、第１の線路導体１２ａと第２の線路導体１２ｂとを電気的に接続する貫通導体１４、および第１の同一面接地導体層１３ａと第２の同一面接地導体層１３ｂとを電気的に接続する接地貫通導体１５から構成される高周波入出力部が設けられている。貫通導体１４は、平面視形状が略円形の内層導体層１４ａの略中心部を貫通するとともに第１の線路導体１２ａから第２の線路導体１２ｂにかけて形成されている。また、図６に示すように、接地貫通導体１５は、内層導体層１４ａの中心Ｃ１を中心とした円周Ｄ上に略一定間隔で形成された略円形の内層接地導体層１５ａの中心Ｃ２部を貫通するとともに第１の同一面接地導体層１３ａから第２の同一面接地導体層１３ｂにかけて形成されている。
【０００４】
上記の高周波基板は、第１の線路導体１２ａと第２の線路導体１２ｂとを電気的に接続する貫通導体１４の部位で高周波信号の反射損失を抑制するために、貫通導体１４の周囲に内層接地導体層１５ａが形成されている。また、誘電体基板１１の各誘電体層に形成された内層導体層１４ａ，内層接地導体層１５ａは、積層時に位置ずれが起こったとしても、各誘電体層に形成された貫通導体１４，接地貫通導体１５を確実に電気的に接続するためのものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の高周波基板においては、近時の高周波用半導体素子等を作動させる信号の高周波化に伴い、第１の線路導体１２ａと第２の線路導体１２ｂとにより高周波の高周波信号を伝送させた場合、接地貫通導体１５同士の間から高周波信号が漏れ、反射損失が増大して高周波信号の伝送特性が劣化するという問題点を有していた。
【０００６】
そこで、それぞれの接地貫通導体１５を所謂導波管の如く成るように電気的に接続して高周波信号の伝送特性を向上させることも考えられるが、この場合、貫通導体１４と接地貫通導体１５との間の誘電体層の強度が低下して脆くなり易い。即ち、高周波基板に熱衝撃等が印加されると、貫通導体１４と接地貫通導体１５との間の誘電体基板１１にクラック等の破損が発生し易い。
【０００７】
また、貫通導体１４と接地貫通導体１５との間の距離を極力短くするとともに、接地貫通導体１５同士が電気的に接続されないように形成することも考えられる。しかし、この場合、内層導体層１４ａと内層接地導体層１５ａとが電気的に接続される場合がある。即ち、高周波信号が伝送される部位と、接地用の部位が電気的に短絡され伝送特性が劣化するという問題が生じ易い。
【０００８】
従って、本発明は上記問題点に鑑み完成されたものであり、その目的は、接地貫通導体と貫通導体との距離を短くするとともに、内層導体層と内層接地導体層との短絡を防止することにより、より高い周波数帯域の高周波信号を伝送できる高周波基板を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の高周波基板は、複数の誘電体層が積層されて成る誘電体基板の上面に第１の線路導体および該第１の線路導体の両側にコプレーナ線路の接地導体層として一定間隔をもって形成された第１の同一面接地導体層から成る第１のコプレーナ線路が設けられ、前記誘電体基板の下面の前記第１の線路導体に対向する部位に形成された第２の線路導体および該第２の線路導体の両側にコプレーナ線路の接地導体層として一定間隔をもって形成された第２の同一面接地導体層から成る第２のコプレーナ線路が設けられており、前記第１の線路導体の端部から前記第２の線路導体の端部にかけて形成されるとともに両端部間に設けられた円形の内層導体層の中心部を貫通して形成された貫通導体と、前記内層導体層を中心とした円周上に一定間隔で形成された複数の内層接地導体層の中心部をそれぞれ貫通するとともに前記第１の同一面接地導体層から前記第２の同一面接地導体層にかけて形成された複数の接地貫通導体とを具備した高周波用配線基板において、前記内層接地導体層は、前記接地貫通導体の周囲に環状の導体層が前記貫通導体側の一部を半径に沿って切り取った形状となるように形成されており、かつ前記貫通導体の中心および前記接地貫通導体の中心を通る直線と前記半径とのなす前記導体層側の角度が９０〜１２０°であることを特徴とする。
【００１０】
本発明は、上記の構成により、接地貫通導体と貫通導体との距離を非常に短くするとともに内層導体層と内層接地導体層との短絡を防止できるため、より高い周波数帯域の高周波信号を低損失で伝送できる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の高周波基板について以下に詳細に説明する。図１は本発明の高周波基板の斜視図、図２は図１のＡ−Ａ’線における断面図、図３は図２のＢ−Ｂ’線のおける部分拡大平面図である。これらの図において、１は誘電体基板、２ａ，２ｂは、誘電体基板１の上下面に形成され、高周波信号が伝送される第１の線路導体，第２の線路導体、３ａ，３ｂは、誘電体基板１の上下面に第１の線路導体２ａの両側および第２の線路導体２ｂの両側に略一定間隔をもってそれぞれ形成された第１の同一面接地導体層，第２の同一面接地導体層である。
【００１２】
そして、第１の線路導体２ａと第１の同一面接地導体層３ａとで第１のコプレーナ線路が形成され、第２の線路導体２ｂと第２の同一面接地導体層３ｂとで第２のコプレーナ線路が形成される。なお、第１の線路導体２ａと第１の同一面接地導体層３ａとは電気的に短絡しないように、また、第２の線路導体２ｂと第２の同一面接地導体層３ｂも電気的に短絡しないように形成される。
【００１３】
また、４は第１の線路導体２ａの端部と第２の線路導体２ｂの端部とを接続する貫通導体、５は第１の同一面接地導体層３ａと第２の同一面接地導体層３ｂとを接続する接地貫通導体、４ａは各誘電体層に形成されて各誘電体層の貫通導体４を接続する内層導体層、５ａは各誘電体層に形成されて各誘電体層の接地貫通導体５を接続する内層接地導体層である。これら貫通導体４，内層導体層４ａ，接地貫通導体５，内層接地導体層５ａとで、第１のコプレーナ線路と第２のコプレーナ線路とが電気的に接続され、上面に高周波用半導体素子等の高周波用部品が搭載される高周波基板が構成される。
【００１４】
貫通導体４は、第１の線路導体２ａの端部から第２の線路導体２ｂの端部にかけて形成されるとともに平面視形状が略円形の内層導体層４ａの略中心部を貫通して形成されている。また、複数の接地貫通導体５が、内層導体層４ａの周囲に略一定間隔で内層導体層４ａを中心とした円周Ｄ（図３）上に形成された複数の内層接地導体層５ａの略中心部を第１の同一面接地導体層３ａから第２の同一面接地導体層３ｂにかけてそれぞれ貫通するように形成される。内層接地導体層５ａ同士の間隔は、図３の場合、貫通導体４の中心Ｃ１に対する接地貫通導体５の中心Ｃ２間の角度でいえば７２°であり、接地貫通導体５の中心Ｃ２間の円周Ｄ上の間隔でいえば０．６４ｍｍ程度（接地貫通導体５の直径が０．２ｍｍ程度）、内層接地導体層５ａ同士の間の円周Ｄ上の間隔でいえば０．２５ｍｍ程度以上がよい。この場合、誘電体基板１の破損を有効に防止し得る。また、より好ましくは、内層接地導体層５ａ同士の間の円周Ｄ上の間隔は０．５ｍｍ程度（接地貫通導体５の直径が０．１ｍｍ程度）以下がよく、０．５ｍｍを超えると、接地貫通導体５間の誘電体層にクラックが発生し易くなる。
【００１５】
貫通導体４，接地貫通導体５以外の、第１の線路導体２ａ，第２の線路導体２ｂ，第１の同一面接地導体層３ａ，第２の同一面接地導体層３ｂ，内層導体層４ａ，内層接地導体層５ａは、タングステン（Ｗ），モリブデン（Ｍｏ），マンガン（Ｍｎ）等の粉末に有機溶剤，溶媒を添加混合して得た金属ペーストを、誘電体基板１となる原料粉末に適当な有機バインダや溶剤等を添加混合しペースト状と成し、このペーストをドクターブレード法やカレンダーロール法によって成されたセラミックグリーンシートに、予め従来周知のスクリーン印刷法により所望の形状に印刷塗布し、約１６００℃の高温で焼結することにより製作される。
【００１６】
一方、貫通導体４，接地貫通導体５は、各セラミックグリーンシートの所望に位置に貫通導体４，接地貫通導体５となる貫通孔を形成し、この貫通孔に、Ｗ，Ｍｏ，Ｍｎ等の粉末に有機溶剤，溶媒を添加混合して得た金属ペーストを充填し、第１の線路導体２ａ，第２の線路導体２ｂ，第１の同一面接地導体層３ａ，第２の同一面接地導体層３ｂ，内層導体層４ａ，内層接地導体層５ａとなる金属ペーストと同時に焼結することにより製作される。
【００１７】
また、誘電体基板１は、その誘電率や熱膨張係数等の特性に応じて、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）セラミックスや窒化アルミニウム（ＡｌＮ）セラミックス等が適宜選定される。
【００１８】
本発明において、図３に示すように、内層接地導体層５ａは、接地貫通導体５の周囲に環状の導体層が貫通導体４側の一部を半径Ｒに沿って切り取った形状となるように形成されており、かつ貫通導体４の中心Ｃ１および接地貫通導体５の中心Ｃ２を通る直線Ｌと上記半径Ｒとのなす導体層側の角度が９０〜１２０°である。なお、図３でＬ１は直線Ｌのうち導体層側の線分であり、本発明では換言すると線分Ｌ１と半径Ｒとの角度が９０〜１２０°である。これにより、接地貫通導体５と貫通導体４との距離を非常に短くし得るとともに、内層導体層４ａと内層接地導体層５ａとの短絡を防止し得るため、より高い周波数帯域の高周波信号を伝送できる。
【００１９】
上記角度が９０°未満の場合、内層接地導体層５ａの導体層が小さいため、誘電体基板１の各誘電体層に形成されている接地貫通導体５に少しでも位置ずれがあると、接地貫通導体５と内層接地導体層５ａとが電気的に接続されず、接地電位が強化されなくなる。１２０°を超えると、内層導体層４ａと内層接地導体層５ａとが電気的に短絡する場合があり、高周波信号の伝送特性が劣化する。
【００２０】
また、内層接地導体層５ａ同士は一部が短絡しても高周波信号の伝送特性が劣化することは無いが、貫通導体４と接地貫通導体５との間の強度が低下して脆くなり易い。即ち、この場合に高周波基板１に熱衝撃等が加わると、貫通導体４と接地貫通導体５との間の誘電体基板１にクラック等の破損が発生し易い。
【００２１】
また、接地貫通導体５は、内層導体層４ａに短絡しないように、かつ貫通導体４の周囲に略一定間隔で円周Ｄ上に形成される必要がある。接地貫通導体５間の間隔が略一定でないと、高周波信号の伝送特性が劣化し易くなる。即ち、接地貫通導体５は貫通導体４の周囲に接地電位の壁を強固に形成するものであり、同軸構造に近い擬似同軸構造とすることで、高周波信号の伝送特性を向上させ、伝送損失を小さくできる。
【００２２】
そして、本発明の高周波基板１の上面にＩＣ，ＬＳＩ，半導体レーザ（ＬＤ）等の高周波用部品を半田等の接着剤を介して搭載するとともに、高周波用部品の電極パッドと第１の線路導体２ａとをボンディングワイヤにより電気的に接続し、さらに高周波基板１の下面の第２の線路導体２ｂ，第２の同一面接地導体層３ｂを、それぞれ外部電気回路基板の接続用線路導体，接地導体層に半田等の接着剤を介して接続することにより、高周波用部品が高周波基板１を介して外部電気回路基板に接続され、より高周波帯域での高周波信号の入出力を行うことができる。
【００２３】
本発明でいう高周波帯域とは１〜１００ＧＨｚ（ギガヘルツ）程度の高周波帯域およびミリ波帯域であり、好ましくは１〜８０ＧＨｚ程度の帯域で使用するのが好ましい。それは、８０ＧＨｚを超える高周波帯域では高周波信号が外部磁場の影響を受け易くなり、ノイズおよび損失の増大をもたらすからである。より好ましくは１〜４０ＧＨｚ程度が良い。
【００２４】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で変更や改良を施すことは何等差し支えない。例えば、本発明の高周波基板１を半導体パッケージの一部である高周波信号入出力部として用いても良い。
【００２５】
【発明の効果】
本発明は、複数の誘電体層が積層されて成る誘電体基板の上面に第１の線路導体および第１の線路導体の両側に略一定間隔をもって形成された第１の同一面接地導体層から成る第１のコプレーナ線路が設けられ、誘電体基板の下面の第１の線路導体に対向する部位に形成された第２の線路導体および第２の線路導体の両側に略一定間隔をもって形成された第２の同一面接地導体層から成る第２のコプレーナ線路が設けられており、第１の線路導体の端部から第２の線路導体の端部にかけて形成されるとともに両端部間に設けられた略円形の内層導体層の中心部を貫通して形成された貫通導体と、内層導体層を中心とした円周上に略一定間隔で形成された複数の内層接地導体層の中心部をそれぞれ貫通するとともに第１の同一面接地導体層から第２の同一面接地導体層にかけて形成された複数の接地貫通導体とを具備しており、内層接地導体層は、接地貫通導体の周囲に環状の導体層が貫通導体側の一部を半径に沿って切り取った形状となるように形成されており、かつ貫通導体の中心および接地貫通導体の中心を通る直線と上記半径とのなす導体層側の角度が９０〜１２０°であることにより、接地貫通導体と貫通導体との距離を非常に短くするとともに内層導体層と内層接地導体層との短絡を防止できるため、より高い周波数帯域の高周波信号を低損失で伝送できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の高周波基板の斜視図である。
【図２】図１のＡ−Ａ’線における高周波基板の断面図である。
【図３】図２のＢ−Ｂ’線における高周波基板の部分拡大平面図である。
【図４】従来の高周波基板の斜視図である。
【図５】図４のＡ−Ａ’線における高周波基板の断面図である。
【図６】図５のＢ−Ｂ’線における高周波基板の部分拡大平面図である。
【符号の説明】
１：誘電体基板
２ａ：第１の線路導体
２ｂ：第２の線路導体
３ａ：第１の同一面接地導体層
３ｂ：第２の同一面接地導体層
４：貫通導体
４ａ：内層導体層
５：接地貫通導体
５ａ：内層接地導体層
【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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