JP2000278008A - 高周波用配線基板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の高周波用配線基板のコプレーナ線路同
士を接続して成る高周波入出力部においては、高周波信
号の反射損失の増大等が発生していた。 【解決手段】 誘電体基板２の上面に形成された第１の
コプレーナ線路５と、誘電体基板２の下面に第１のコプ
レーナ線路５と平行に形成された第２のコプレーナ線路
８とを、内層接地導体９を挟んで対向配置するととも
に、線路導体３・６の先端同士を貫通導体10で電気的に
接続し、かつ貫通導体10から両コプレーナ線路５・８に
直交する方向の両側で高周波信号の波長の１／８〜１倍
の距離の位置において、接地導体４・７同士を接地貫通
導体11で電気的に接続して成る高周波入出力部を具備す
る高周波用配線基板である。グランドの位相のずれが抑
えられ、高周波信号の反射損失の増大を抑制できる。

Description

【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する高周波用配線基板に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】高周波回路用基板や高周波用半導体素子
収納用パッケージ・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高周波用配線基板においては、そ
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
品とその高周波用配線基板が実装される外部電気回路基
板の高周波用回路とを電気的に接続するために、高周波
信号を伝送するための高周波用伝送線路を上面と下面と
に形成してそれらを貫通導体で電気的に接続して成る高
周波入出力部が形成される。そして、その高周波用配線
基板を外部電気回路基板に搭載するとともに下面の高周
波用伝送線路を外部電気回路基板の接続用線路導体に電
気的に接続することにより、高周波用配線基板が実装さ
れて使用されることとなる。

【０００３】そのような従来の高周波用配線基板を高周
波用半導体装置を実装するパッケージに適用した例とし
て、例えば特許第2605502 号公報に記載されたパッケー
ジがある。このパッケージは、パッケージ基板と、この
パッケージに基板に装着されたパッケージ側壁と、パッ
ケージ側壁により囲まれて形成されたキャビティを封止
するフタと、キャビティ内に設けられた半導体集積回路
チップを実装するダイボンディング領域と、キャビティ
内に設けられた誘電体基板の表面上に金属薄膜からなる
内部高周波伝送線路を有し、パッケージ基板の底面部に
金属薄膜により形成したリード端子をなす外部コプレー
ナ線路と、内部高周波伝送線路と外部コプレーナ線路を
電気的に接続する金属からなるバイアホールとから構成
されたパッケージにおいて、キャビティ内に形成される
内部高周波伝送線路を、コプレーナ線路で構成し、内部
高周波伝送線路と外部コプレーナ線路のそれぞれの接地
金属間を金属からなる複数のバイアホールにより接続し
たことを特徴とするものである。

【０００４】これによれば、内部高周波伝送線路をコプ
レーナ線路として構成したので、その信号線と接地金属
との間隔を適切に選択することにより、信号線の線路幅
をＩＣチップ上のマイクロストリップ線路の線路幅と適
合させることが可能となり、損失を低く抑え、反射損失
も低下させることができるというものである。

【０００５】また、外部コプレーナ線路と内部高周波伝
送線路を複数のバイアホールや同軸構造のバイアホール
により接続した場合には、高周波的な不整合も少なく、
かつアイソレーションを高めることが可能であるという
ものである。

【０００６】なお、このように高周波用伝送線路として
コプレーナ線路が用いられるのは、高周波用配線基板に
高周波用部品が搭載される側（上面）の信号線路のパタ
ーン幅と下面の外部電気回路基板に実装される側（下
面）の信号線路のパターン幅との不連続性を補償した
り、信号線間のアイソレーションを向上させる目的から
は、マイクロストリップ線路に比べてコプレーナ線路同
士の接続が好ましいことによるものである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記特
許第2605502 号公報に記載されたパッケージに適用され
た高周波用配線基板では、内部高周波伝送線路であるコ
プレーナ線路と貫通導体であるバイアホールとの接続部
におけるグランドの位相と、外部コプレーナ線路とバイ
アホールとの接続部におけるグランドの位相との間にバ
イアホールを介して表面と裏面のグランドが導通され、
グランド経路が長くなることからずれが発生していた。
そのため、内部のコプレーナ線路と外部コプレーナ線路
との接続部において、伝送される高周波信号の反射が発
生し、反射損失が増大するという問題点があった。

【０００８】本発明は上記従来技術の問題点に鑑みて案
出されたものであり、その目的は、コプレーナ線路と貫
通導体との接続部におけるグランドの位相のずれをなく
し、高周波信号の反射損失を抑えることができる高周波
入出力部を具備する高周波用配線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】本発明の高周波用配線基
板は、誘電体基板の上面に形成された高周波信号を伝送
するための第１のコプレーナ線路と、前記誘電体基板の
下面に前記第１のコプレーナ線路と平行に形成された第
２のコプレーナ線路とを、前記誘電体基板の内部に形成
された内層接地導体を挟んで対向配置するとともに、両
コプレーナ線路の線路導体の先端同士を前記内層接地導
体と絶縁された貫通導体で電気的に接続し、かつこの貫
通導体から前記両コプレーナ線路に直交する方向の両側
で前記高周波信号の波長の１／８〜１倍の距離の位置に
おいて、両コプレーナ線路の接地導体同士を前記内層接
地導体と電気的に接続された接地貫通導体で電気的に接
続して成る高周波入出力部を具備することを特徴とする
ものである。

【００１０】本発明の高周波用配線基板によれば、高周
波入出力部の構成を、誘電体基板内に形成した内層接地
導体を挟んで第１および第２のコプレーナ線路を対向配
置し、両コプレーナ線路の線路導体の先端同士を電気的
に接続した貫通導体から上記所定の位置において内層接
地導体と電気的に接続された接地貫通導体を介して両コ
プレーナ線路の接地導体同士を電気的に接続して成るも
のとしたことから、接続部を貫通導体と内層接地導体と
接地貫通導体とにより貫通導体の周りに接地導体を配し
てインピーダンス整合を行なうため、同軸構造に近い電
気的特性を有するものとすることができ、高周波的な不
整合を少なくして反射損失を低減することができる。ま
た、コプレーナ線路間に内層接地導体を形成し、この内
層接地導体と両方のコプレーナ線路の接地導体とを接地
貫通導体で電気的に接続したことから、接地導体が同一
平面であるため、従来のようなバイアホールの長さに伴
う信号線路が長くなることによるグランドの位相差がな
くなるため、線路導体と貫通導体との接続部におけるグ
ランドの位相を等しくしてそのずれをなくすことがで
き、高周波信号の反射の発生を抑制して反射損失を抑え
ることができる。

【００１１】さらに、本発明の高周波用配線基板によれ
ば、第２のコプレーナ線路の線路導体にリード端子を取
着する場合に、リード端子の取着強度を増すためには線
路導体のパターン幅とリード端子の幅とが関係するのに
対して、第２のコプレーナ線路と内層接地導体との距離
を離してインピーダンスマッチングを行なうことにより
線路導体のパターン幅を広げることができ、リード端子
の取着強度を増すことができる。

【００１２】また、本発明の高周波用配線基板は、上記
構成において、前記第１および第２のコプレーナ線路の
前記接地導体をそれぞれの前記線路導体の先端を囲むよ
うに延設し、かつこの線路導体の先端の前記伝送方向の
延長方向で前記貫通導体から前記高周波信号の波長の１
／８〜１倍の距離の位置において、前記内層接地導体と
前記延設した接地導体とをそれぞれ補助接地貫通導体で
電気的に接続したことを特徴とするものである。

【００１３】このように線路導体の先端の伝送方向の延
長方向に接地導体を延設するとともに、その方向の所定
位置で延設した接地導体と内層接地導体とを補助接地貫
通導体で電気的に接続した場合には、信号伝送方向に接
地貫通導体を設けることによって、接地導体の壁が形成
されることとなるため、線路導体の先端から伝送方向の
延長方向に向かう誘電体基板内への高周波信号の電磁界
の漏れを効果的に抑制することができ、高周波入出力部
における高周波信号の反射損失をさらに抑制することが
できる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の高周波用配線基板
を図面に基づいて説明する。

【００１５】図１は本発明の高周波用配線基板の実施の
形態の一例を示すものであり、それぞれ（ａ）は上面
図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’線断面図、（ｃ）は
（ａ）のＢ−Ｂ’線断面図、（ｄ）は下面図である。い
ずれも高周波入出力部の近傍を示している。

【００１６】これらの図において、１は高周波用配線基
板である。２は誘電体基板、３は誘電体基板２の上面に
形成された高周波信号を伝送するための第１の線路導
体、４は第１の線路導体３の両側に配設された第１の接
地導体であり、これら線路導体３と接地導体４とで第１
のコプレーナ線路５が構成されている。６は誘電体基板
２の下面にその先端が第１の線路導体３と対向するよう
にして第１の線路導体３と平行に形成された第２の線路
導体、７は第２の線路導体６の両側に配設された第２の
接地導体であり、これら線路導体６と接地導体７とで第
２のコプレーナ線路８が構成されている。この例では、
第１および第２のコプレーナ線路５・８をそれぞれ２本
ずつ形成している。

【００１７】また、９は誘電体基板２の内部に第１のコ
プレーナ線路５および第２のコプレーナ線路８と対向す
るように形成された内層接地導体、10は第１のコプレー
ナ線路５の線路導体３の先端と第２のコプレーナ線路８
の線路導体６の先端とを電気的に接続する貫通導体であ
り、貫通導体10は内層接地導体９とは電気的に絶縁され
ている。

【００１８】このようにして、誘電体基板２の上面に形
成された第１のコプレーナ線路５と、誘電体基板２の下
面に形成された第２のコプレーナ線路８とを、誘電体基
板２の内部に形成された内層接地導体９を挟んで対向配
置するとともに、両コプレーナ線路５・８の線路導体３
・６の先端同士を貫通導体10で電気的に接続し、高周波
用配線基板１の高周波入出力部を構成している。このよ
うな高周波入出力部では、第２のコプレーナ線路８の線
路導体７は外部電気回路基板との接続用の実装電極も兼
ねるものとなっている。

【００１９】そして、11は接地貫通導体であり、内層接
地導体９と電気的に接続されるとともに、貫通導体10か
ら第１および第２のコプレーナ線路５・８に直交する方
向の両側で高周波信号の波長の１／８（８分の１）〜１
倍の距離の位置において、第１および第２のコプレーナ
線路５・８の接地導体４・７同士を電気的に接続するも
のである。

【００２０】なお、この例では、誘電体基板２の上面に
形成された第１の接地導体４および下面に形成された第
２の接地導体７はそれぞれの線路導体３・６の先端を囲
むように延設しており、これにより、より良好な接地状
態を得ることができるものとしている。

【００２１】また、12は誘電体基板２の上面に接合され
た枠体であり、Ｍは誘電体基板２の上面に形成された半
導体素子等の電子部品の搭載部である。このように搭載
部Ｍおよび枠体12を備えることにより、この高周波用配
線基板１を高周波用電子部品を収容する電子部品収納用
パッケージとして使用することができる。このような高
周波用配線基板１は、例えばセラミックグリーンシート
積層法等により作製することができ、その場合には、誘
電体基板２は複数の誘電体層２ａ・２ｂを積層して形成
される。このとき、誘電体層２ａ・２ｂを適当な厚みに
設定することにより、内層接地導体９の位置すなわち内
層接地導体９と第１および第２のコプレーナ線路５・８
との距離を高周波入出力部に対する要求仕様に応じて所
望の設定とすることができる。

【００２２】特に、内層接地導体９を形成する位置を、
第１のコプレーナ線路５との距離が第２のコプレーナ線
路８との距離よりも小さくなるように設定すると、イン
ピーダンスマッチングができるとともに、第２のコプレ
ーナ線路のパターン幅を広くすることができ、リード端
子の取着強度が増加することとなって好ましいものとな
る。

【００２３】このような本発明の高周波用配線基板１に
よれば、その高周波入出力部において、第１および第２
のコプレーナ線路５・８の接続部を貫通導体10と内層接
地導体９と接地貫通導体11とにより同軸構造に近い電気
的特性を有するものとすることができ、高周波的な不整
合を少なくして反射損失を低減することができ、また、
線路導体３・６と貫通導体10との接続部におけるグラン
ドの位相を等しくしてそのずれをなくすことができ、高
周波信号の反射の発生を抑制して反射損失を抑えること
ができる。

【００２４】ここで、接地貫通導体11を形成する位置が
貫通導体10から第１および第２のコプレーナ線路５・８
に直交する方向の両側で高周波信号の波長の１／８より
近い距離の位置となると、容量性成分が増加するため、
共振点が現れることとなりやすく、また製造も困難とな
る傾向がある。他方、接地貫通導体11を形成する位置が
高周波信号の波長の１倍より遠い距離の位置となると、
誘導性成分が増加するため、共振点が現れることとなる
傾向がある。従って、接地貫通導体11を形成する位置
は、第１および第２のコプレーナ線路５・８に直交する
方向の両側で高周波信号の波長の１／８〜１倍の距離の
位置とすることが必要である。

【００２５】そして、このような本発明の高周波用配線
基板１を外部電気回路基板の上面に搭載するとともに、
第２のコプレーナ線路８の線路導体７を外部電気回路基
板の接続用線路導体に、また接地導体７を外部電気回路
基板の接地導体にそれぞれ半田バンプ等の導電性接続部
材により、あるいは半田材を用いたリフロープロセスに
より電気的に接続することによって、高周波用配線基板
１が外部電気回路基板に実装されることとなる。

【００２６】次に、本発明の高周波用配線基板の実施の
形態の他の例を図２に図１と同様の図で示す。図２にお
いて、それぞれ（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−
Ａ’線断面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ’線断面図、
（ｄ）は下面図であり、いずれも高周波入出力部の近傍
を示している。また、図１と同様の箇所には同じ符号を
付してある。

【００２７】これらの図において、１は高周波用配線基
板、２は複数の誘電体層２ａ・２ｂを積層して形成され
た誘電体基板、３は誘電体基板２の上面に形成された第
１の線路導体、４は第１の線路導体３の両側に配設され
た第１の接地導体、５はこれら線路導体３と接地導体４
とで構成された第１のコプレーナ線路である。６は誘電
体基板２の下面にその先端が第１の線路導体３と対向す
るようにして第１の線路導体３と平行に形成された第２
の線路導体、７は第２の線路導体６の両側に配設された
第２の接地導体、８はこれら線路導体６と接地導体７と
で構成された第２のコプレーナ線路８である。この例で
も図１の例と同様に、第１および第２のコプレーナ線路
５・８をそれぞれ２本ずつ形成している。

【００２８】９は誘電体基板２の内部に第１および第２
のコプレーナ線路５・８と対向するように形成された内
層接地導体、10は第１のコプレーナ線路５の線路導体３
の先端と第２のコプレーナ線路８の線路導体６の先端と
を電気的に接続する貫通導体である。また、11は接地貫
通導体であり、内層接地導体９と電気的に接続されると
ともに、貫通導体10から第１および第２のコプレーナ線
路５・８に直交する方向の両側で高周波信号の波長の１
／８〜１倍の距離の位置において、第１および第２のコ
プレーナ線路５・８の接地導体４・７同士を電気的に接
続している。

【００２９】12は誘電体基板２の上面に接合された枠体
であり、Ｍは誘電体基板２の上面に形成された半導体素
子等の電子部品の搭載部である。

【００３０】そして、13は補助接地貫通導体であり、誘
電体基板２の上面に形成された第１の接地導体４および
下面に形成された第２の接地導体７をそれぞれの線路導
体３・６の先端を囲むように延設して、より良好な接地
状態を得ることができるものとし、かつ第１のコプレー
ナ線路５の線路導体３および第２のコプレーナ線路８の
線路導体６のそれぞれの先端の伝送方向の延長方向で貫
通導体10から高周波信号の波長の１／８〜１倍の距離の
位置において、内層接地導体９と延設した接地導体４・
７とをそれぞれこれら補助接地貫通導体13で電気的に接
続している。

【００３１】このような本発明の高周波用配線基板１に
よれば、その高周波入出力部において、図１の例と同様
に第１および第２のコプレーナ線路５・８の接続部を貫
通導体10と内層接地導体９と接地貫通導体11とにより同
軸構造に近い電気的特性を有するものとすることがで
き、高周波的な不整合を少なくして反射損失を低減する
ことができ、また、線路導体３・６と貫通導体10との接
続部におけるグランドの位相を等しくしてそのずれをな
くすことができ、高周波信号の反射の発生を抑制して反
射損失を抑えることができる。そして、補助接地貫通導
体13を所定の位置に設けたことにより、前述のように線
路導体の先端から伝送方向の延長方向に向かう誘電体基
板内への高周波信号の電磁界の漏れを効果的に抑制する
ことができ、高周波入出力部における高周波信号の反射
損失をさらに抑制することができるものとなる。

【００３２】ここで、補助接地貫通導体13を形成する位
置が各線路導体３・６の延長方向で貫通導体10から高周
波信号の波長の１／８より近い距離の位置となると、容
量性成分が増加するため、共振点が現れることとなる傾
向がある。他方、接地貫通導体13を形成する位置が高周
波信号の波長の１倍より遠い距離の位置となると、誘導
性成分が増加するため、共振点が現れることとなる傾向
がある。従って、補助接地貫通導体13を形成する位置
は、第１のコプレーナ線路５の線路導体３および第２の
コプレーナ線路８の線路導体６のそれぞれの先端の伝送
方向の延長方向で貫通導体10から高周波信号の波長の１
／８〜１倍の距離の位置とすることが必要である。

【００３３】また、第１のコプレーナ線路５の接地導体
４および第２のコプレーナ線路８の接地導体７をそれぞ
れ線路導体３・６の先端を囲むように延設する場合、第
１のコプレーナ線路５から貫通導体10を介して第２のコ
プレーナ線路８へ、あるいはその逆へ信号を伝達すると
きのロスを極小にするように容量成分を調整し、接地導
体４・７を形成する。また、このとき、抵抗・インダク
タ・容量が、信号線路全体でマッチングした位置に形成
することが好ましい。

【００３４】そして、このような本発明の高周波用配線
基板１についても、これを外部電気回路基板の上面に搭
載するとともに、第２のコプレーナ線路８の線路導体７
を外部電気回路基板の接続用線路導体に、また接地導体
７を外部電気回路基板の接地導体にそれぞれ半田バンプ
等の導電性接続部材により、あるいは半田材を用いたリ
フロープロセスにより電気的に接続することによって、
高周波用配線基板１が外部電気回路基板に実装されるこ
ととなる。

【００３５】なお、本発明は以上の実施の形態の例に限
定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲
で種々の変更・改良を施すことは何ら差し支えない。例
えば、上記の実施の形態の例ではそれぞれ第１および第
２のコプレーナ線路として線路導体を２本ずつ設けた場
合について示したが、線路導体を１本設けた場合やさら
に複数本配設した多ポートの場合であってもよい。

【００３６】また、接地貫通導体の近傍に高周波信号の
波長の１／４以下程度の繰り返し間隔の位置となるよう
にして、さらに複数の接地貫通導体を配設してもよい。
さらにまた、補助接地貫通導体の近傍に高周波信号の波
長の１／４以下程度の繰り返し間隔の位置となるように
して、さらに複数の補助接地貫通導体を配設してもよ
い。

【００３７】また、コプレーナ線路の線路導体にリード
端子やボール等の接続用金属部材を取り付けた構造とし
てもよい。

【００３８】

【発明の効果】本発明の高周波用配線基板によれば、誘
電体基板内に形成した内層接地導体を挟んで第１および
第２のコプレーナ線路を対向配置し、両コプレーナ線路
の線路導体の先端同士を電気的に接続した貫通導体から
上記所定の位置において内層接地導体と電気的に接続さ
れた接地貫通導体を介して両コプレーナ線路の接地導体
同士を電気的に接続して成る高周波入出力部を具備する
ものとしたことから、接続部を貫通導体と内層接地導体
と接地貫通導体とにより同軸構造に近い電気的特性を有
するものとすることができ、高周波的な不整合を少なく
して反射損失を低減することができる。また、コプレー
ナ線路間に内層接地導体を形成し、この内層接地導体と
両方のコプレーナ線路の接地導体とを接地貫通導体で電
気的に接続したことから、線路導体と貫通導体との接続
部におけるグランドの位相を等しくしてそのずれをなく
すことができ、高周波信号の反射の発生を抑制して反射
損失を抑えることができる。

【００３９】また、本発明の高周波用配線基板によれ
ば、線路導体の先端の伝送方向の延長方向に接地導体を
延設するとともに、その方向の所定位置で延設した接地
導体と内層接地導体とを補助接地貫通導体で電気的に接
続したことから、線路導体の先端から伝送方向の延長方
向に向かう誘電体基板内への高周波信号の電磁界の漏れ
を効果的に抑制することができ、高周波入出力部におけ
る高周波信号の反射損失をさらに抑制することができ
る。

【００４０】以上のように、本発明によれば、コプレー
ナ線路と貫通導体との接続部におけるグランドの位相の
ずれをなくし、高周波信号の反射損失を抑えることがで
きる高周波入出力部を具備する高周波用配線基板を提供
することができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明の高周波用配線基板の実施の形
態の一例を示す上面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’線断
面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ’線断面図、（ｄ）は下
面図である。

【図２】（ａ）は本発明の高周波用配線基板の実施の形
態の他の例を示す上面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’線
断面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ’線断面図、（ｄ）は
下面図である。

【符号の説明】

１・・・・・高周波用配線基板 ２・・・・・誘電体基板 ３、６・・・線路導体 ４、７・・・接地導体 ５・・・・・第１のコプレーナ線路 ８・・・・・第２のコプレーナ線路 ９・・・・・内層接地導体 10・・・・・貫通導体 11・・・・・接地貫通導体 13・・・・・補助接地貫通導体

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 誘電体基板の上面に形成された高周波信
   号を伝送するための第１のコプレーナ線路と、前記誘電
   体基板の下面に前記第１のコプレーナ線路と平行に形成
   された第２のコプレーナ線路とを、前記誘電体基板の内
   部に形成された内層接地導体を挟んで対向配置するとと
   もに、両コプレーナ線路の線路導体の先端同士を前記内
   層接地導体と絶縁された貫通導体で電気的に接続し、か
   つ該貫通導体から前記両コプレーナ線路に直交する方向
   の両側で前記高周波信号の波長の１／８〜１倍の距離の
   位置において、両コプレーナ線路の接地導体同士を前記
   内層接地導体と電気的に接続された接地貫通導体で電気
   的に接続して成る高周波入出力部を具備することを特徴
   とする高周波用配線基板。
2. 【請求項２】 前記第１および第２のコプレーナ線路の
   前記接地導体をそれぞれの前記線路導体の先端を囲むよ
   うに延設し、かつ該線路導体の先端の前記伝送方向の延
   長方向で前記貫通導体から前記高周波信号の波長の１／
   ８〜１倍の距離の位置において、前記内層接地導体と前
   記延設した接地導体とをそれぞれ補助接地貫通導体で電
   気的に接続したことを特徴とする請求項１記載の高周波
   用配線基板。