JP2003332486A

JP2003332486A - 高周波パッケ−ジと配線基板との接続構造

Info

Publication number: JP2003332486A
Application number: JP2002135161A
Authority: JP
Inventors: Masato Shiobara; 正人塩原; Yoshio Tsukiyama; 良男築山
Original assignee: Sumitomo Metal SMI Electronics Device Inc
Current assignee: Sumitomo Metal SMI Electronics Device Inc
Priority date: 2002-05-10
Filing date: 2002-05-10
Publication date: 2003-11-21

Abstract

(57)【要約】【課題】高周波パッケ−ジを配線基板に接続する場合に
おいて、低周波信号であっても、２０ＧＨｚ以上の高周
波信号であっても、伝送特性を劣化させることなく、信
号線を伝播する高周波信号の最高周波数の制御が可能
で、しかも実装性を向上させることのできる高周波伝送
特性に優れた高周波パッケ−ジと配線基板との接続構造
を提供すること。【解決手段】高周波パッケ−ジ１０を構成する高周波
伝送線路基板２０の両主面１１ａ、１１ｂに形成された
グランド層２２、２３を接続する導体ビア２４ａ、２４
ｂの間隔と、高周波パッケ−ジ１０が搭載される配線基
板３０の接合部付近の両面３１ａ、３１ｂに形成された
グランド層３４、３５を接続する導体ビア３６ａ、３６
ｂの間隔とを、これら高周波伝送線路基板２０と配線基
板３０との間における高周波伝送特性を高めるために、
高周波伝送線路基板２０の比誘電率と配線基板３０の比
誘電率とを考慮して設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は高周波パッケ−ジと
配線基板との接続構造に関し、より詳細には低周波領域
から高周波領域の広い範囲にわたり、信号の伝送特性を
劣化させることなく高周波パッケ−ジと配線基板とを電
気的に接続させることが可能な高周波パッケ−ジと配線
基板との接続構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の高周波パッケ−ジは、誘電体基板
上に形成された半導体素子実装領域及びその周辺部の高
周波回路を環状枠体及びこの上に設けられた蓋体で封止
することにより構成されている。半導体素子実装領域に
実装された半導体素子は、前記枠体の側壁部を貫通して
形成された信号線層と接続されており、半導体素子が搭
載された高周波パッケ−ジの信号線層が配線基板の信号
線層と接続されることによりパッケ−ジ外部との高周波
信号の入出力が可能になる。このような高周波パッケ−
ジと配線基板との接続においては、高周波信号特性を劣
化させることなく高周波信号を入出力することが可能な
パッケ−ジ構造及び信号線路の形成が求められる。

【０００３】図１１は、従来のこの種の高周波パッケ−
ジと配線基板との接続構造を示した模式図であり、
（ａ）は側面断面図、（ｂ）は（ａ）におけるＢ−Ｂ線
断面斜視図である。

【０００４】誘電体基板４１は厚さＴの略直方体板形状
に形成されており、誘電体基板４１の下面４１ｂにはグ
ランド層４２が形成される一方、誘電体基板４１の上面
４１ａの所定箇所には、環状の誘電体製の枠体４４が形
成されている。枠体４４の内側領域４４ｄにおける誘電
体基板上面４１ａの所定箇所には、幅がｗ_１の薄膜状の
回路部４３ａが複数個形成される一方、枠体４４を挟ん
で回路部４３ａと対向する外側領域４４ｅには、これと
同様（幅がｗ_１）のリ−ド部４３ｂがそれぞれ形成され
ている。回路部４３ａの一端部とリ−ド部４３ｂの一端
部とは幅がｗ_２の導体部４３ｃを介して接続されてお
り、この導体部４３ｃは枠体４４の壁部４４ａ内に埋設
されている。これら回路部４３ａ、リ−ド部４３ｂ、導
体部４３ｃを含んで信号線層４３が構成されている。

【０００５】また導体部４３ｃとこの近傍の壁部４４ａ
とを含んで構成される回路の特性インピーダンスを、回
路部４３ａ、リード部４３ｂのそれと同等にするため、
導体部４３ｃの幅ｗ_２は回路部４３ａ及びリード部４３
ｂの幅ｗ_１よりも小さい値に設定されている。そして信
号線層４３における反射損失を抑えて伝送損失を小さく
するために、回路部４３ａ、リード部４３ｂ、導体部４
３ｃにおける各特性インピーダンスの整合が図られてい
る。

【０００６】誘電体基板上面４１ａにおける枠体内側領
域４４ｄの略中央部には半導体素子４５が実装されるよ
うになっており、半導体素子４５のパッド４５ａと回路
部４３ａの他端部とはボンディングワイヤ４５ｂを介し
て接続されるようになっている。枠体４４の上面には蓋
体４６が接合（ハーメチックシール）されるようになっ
ており、この蓋体４６により誘電体基板４１上の枠体内
側領域４４ｄが封止されるようになっている。これら誘
電体基板４１、グランド層４２、信号線層４３、枠体４
４、蓋体４６等を含んでマイクロストリップラインタイ
プの高周波パッケージ４０が構成されている。

【０００７】そして高周波パッケ−ジ４０の信号線層４
３のリ−ド部４３ｂは、配線基板５０に形成された信号
線層５２の一端と外部リ−ド端子５３を介して電気的に
接続されるようになっている。

【０００８】このような接続構造により、高周波信号
（図示せず）は、配線基板５０の信号線層５２から外部
リ−ド端子５３を介して高周波パッケ−ジ４０の信号線
層４３のリード部４３ｂより導体部４３ｃ、回路部４３
ａ等を介して半導体素子４５に入力される一方、高周波
パッケ−ジ４０の半導体素子４５より出力された高周波
信号は、信号線層４３の回路部４３ａより導体部４３
ｃ、リード部４３ｂ、そして外部リ−ド端子５３を介し
て配線基板５０の信号線層５２に出力されるようになっ
ている。

【０００９】しかしながらこのように構成された高周波
パッケ−ジ４０と配線基板５０との接続構造では、外部
リ−ド端子５３での特性インピ−ダンスを信号線層４
３、５２と等しくすることは非常に困難であり、外部リ
−ド端子５３と配線基板５０上の信号線層５２間、およ
び外部リ−ド端子５３と高周波パッケ−ジ４０の信号線
層４３のリ−ド部４３ｂとの間で、特性インピ−ダンス
の不整合が大きくなり、外部リ−ド端子５３と配線基板
５０上の信号線層５２との接合部、および外部リ−ド端
子５３と高周波パッケ−ジ４０の信号線層４３との接合
部における特性インピ−ダンスの不整合を原因とする信
号反射が大きくなるという問題があった。

【００１０】このような問題に対処するため、高周波パ
ッケ−ジと配線基板との接続に外部リ−ド端子を使用す
ることなく、高周波パッケ−ジの信号線層の配線構造等
を改良して、高周波パッケ−ジの信号線層と配線基板の
信号線層とを直接接続するものが提案されている。

【００１１】特開２０００−１６４７６４号公報には、
高周波パッケ−ジと配線基板との信号線層どうしの接続
部分の両側にそれぞれ接続パッドを形成し、該接続パッ
ドを介して高周波パッケ−ジ内部に形成されたグランド
層と配線基板内部に形成されたグランド層とを接続する
接続導体路（スル−ホ−ル導体）を設けることによっ
て、高周波信号の伝送特性を劣化させることなく接続で
きることが開示されている。

【００１２】図１２は、特開２０００−１６４７６４号
公報記載の高周波パッケ−ジと配線基板との接続構造を
示した側面断面図である。また図１３は図１２に示した
高周波パッケ−ジと配線基板との接続構造の要部を示し
た図であり、（ａ）は高周波パッケ−ジの上面図、
（ｂ）は高周波パッケ−ジの下面図、（ｃ）は配線基板
の上面図である。

【００１３】図中６１は、セラミック等からなる誘電体
基板を示しており、誘電体基板６１の上面の所定箇所に
は、キャップ状の蓋体６２がシ−ル部６３を介して接合
されている。蓋体６２の内側領域６２ａにおける誘電体
基板６１上面の所定箇所には複数の信号線層６４が形成
され、信号線層６４の一端は半導体素子６５と接続され
ている。

【００１４】誘電体基板６１内部にはグランド層６６
が、スリット孔６６ａを除いて誘電体基板６１の全面に
わたり形成されており、グランド層６６と信号線層６４
とから第３の高周波伝送線路Ｃとしてのマイクロストリ
ップ線路が形成されている。

【００１５】さらに、誘電体基板６１の下面の所定箇所
には、信号線層６７が形成されており、信号線層６７と
グランド層６６とから第１の高周波伝送線路Ａとしての
マイクロストリップ線路が形成されている。また、信号
線層６７の一端部６７ａを挟んで、その両側に接続パッ
ド６８が形成されており、信号線層６７の一端部６７ａ
と接続パッド６８とで接続部６９が形成されている。ま
た、接続パッド６８とグランド層６６とはスル−ホ−ル
導体７０により接続されている。そして、第１の高周波
伝送線路Ａと第３の高周波伝送線路Ｃとは、スロット孔
６６ａを介して、電磁結合され、両線路Ａ、Ｃ間で信号
の伝達が行われる。これら、誘電体基板６１、信号線層
６４、グランド層６６、信号線層６７、蓋体６２等を含
んで高周波パッケ−ジ６０が構成されている。

【００１６】また図中８０は、高周波パッケ−ジ６０を
実装するための配線基板を示している。配線基板８０を
構成する誘電体基板８１の上面には、高周波パッケ−ジ
６０の誘電体基板６１の裏面に形成された接続部６９と
整合する位置に、第２の高周波伝送線路Ｂとしての信号
線層８２とその両側に接続パッド８３とが形成され、誘
電体基板８１の内部にはグランド層８４が形成され、接
続パッド８３とグランド層８４とがスル−ホ−ル導体８
５によって接続されている。また、配線基板８０の表面
には、凹部８１ａが形成されている。

【００１７】そして、高周波パッケ−ジ６０の下面の第
１の高周波伝送線路Ａと、配線基板の上面の第２の高周
波伝送線路Ｂとを対面させて、その信号線層６７の一端
部６７ａと信号線層８２の一端部８２ａとを半田等の接
合材７１により接合するとともに、接続パッド６８と接
続パッド８３とも合わせて接合することにより、高周波
パッケ−ジ６０と配線基板８０との接続が行われてい
る。

【００１８】このように構成された高周波パッケ−ジ６
０と配線基板８０との接続構造では、マイクロストリッ
プの伝送モ−ドの伝送線路を有する高周波パッケ−ジ６
０と、同様にマイクロストリップの伝送モ−ドの伝送線
路を有する配線基板８０との間の接続性を高めることが
でき、伝送損失を抑制できるとしている。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】図１１に示した高周波
パッケ−ジ４０と配線基板５０との接続構造において
は、上述したように、外部リ−ド端子５３を介した接続
部分での信号の反射損失が増大し、効率よく信号を伝達
することができず、特に２０ＧＨｚを越えるような準ミ
リ波帯以上では、伝送特性を良好に維持することができ
ないという課題があった。

【００２０】また、図１２、図１３に示した高周波パッ
ケ−ジ６０と配線基板８０との接続構造においては、３
０ＧＨｚ〜４０ＧＨｚの周波数帯域における伝送損失の
低減が確認され、伝送特性が改善されるものの、４０Ｇ
Ｈｚ以上では伝送特性が大きく劣化する傾向になり、４
０ＧＨｚ以上のさらに高周波側の帯域においては、伝送
特性を向上させることができないという課題があった。

【００２１】また、配線基板８０が高周波パッケ−ジ６
０の下部に配置される結果、高周波パッケ−ジ６０単体
では整合が取れていた高周波伝送線路のインピ−ダンス
が変化し、高周波パッケ−ジ６０と配線基板８０全体で
の信号の伝送特性が劣化し、特に、第１の高周波伝送線
路Ａと第３の高周波伝送線路Ｃとの接続部（スロット孔
６６ａ）直下の配線基板８０の影響が問題となってい
た。

【００２２】本発明は上記課題に鑑みなされたものであ
って、高周波パッケ−ジを配線基板に接続する場合にお
いて、低周波信号であっても、２０ＧＨｚ以上の高周波
信号であっても、伝送特性を劣化させることなく、信号
線を伝播する高周波信号の最高周波数の制御が可能で、
しかも実装性を向上させることのできる高周波伝送特性
に優れた高周波パッケ−ジと配線基板との接続構造を提
供することを目的としている。

【００２３】

【課題を解決するための手段及びその効果】上記したよ
うに、従来の高周波パッケ−ジと配線基板との接続構造
においては、直流から高周波にわたる広帯域の信号を、
その伝送特性を劣化させることなく伝送させることがで
きなかった。

【００２４】そこで本発明者は、高周波パッケ−ジを構
成する高周波伝送線路基板及び配線基板に形成された導
体ビアの間隔に着目し、高周波パッケ−ジに形成される
導体ビア列の間隔と、配線基板に形成される導体ビア列
の間隔とを各基板を構成する誘電体基板の比誘電率を考
慮して設定することによって、直流から最高周波数にわ
たる広帯域の高周波信号の伝送特性を劣化させることな
く伝送させることができることを見出し、本発明を完成
するに至った。

【００２５】上記目的を達成するために本発明に係る高
周波パッケ−ジと配線基板との接続構造（１）は、高周
波パッケ−ジを構成する高周波伝送線路基板の両主面に
形成された第１のグランド層を接続する第１の導体ビア
列の間隔と、前記高周波パッケ−ジが搭載される配線基
板における前記高周波パッケ−ジとの接合部付近の両面
に形成された第２のグランド層を接続する第２の導体ビ
ア列の間隔とが、これら高周波伝送線路基板と配線基板
との間における高周波伝送特性を高めるために、前記高
周波伝送線路基板の比誘電率と前記配線基板の比誘電率
とを考慮して設定されていることを特徴としている。

【００２６】上記高周波パッケ−ジと配線基板との接続
構造（１）によれば、マイクロストリップラインを基本
構造とする配線基板であっても、前記高周波パッケ−ジ
と前記配線基板との接続箇所での反射損失の増大を抑制
し、また伝送損失の低減を図ることができ、より波長の
短い高周波領域に渡って伝送特性に優れた高周波パッケ
−ジと配線基板との接続構造とすることができる。

【００２７】また、本発明に係る高周波パッケ−ジと配
線基板との接続構造（２）は、上記高周波パッケ−ジと
配線基板との接続構造（１）において、前記高周波伝送
線路基板の比誘電率をε_ｒ1、前記配線基板の比誘電率
をε_ｒ2、信号線を伝播する高周波の真空中における波
長をλ_０、前記第１の導体ビア列の間隔をＷ_ｐ、及び前
記第２の導体ビア列の間隔をＷ_ｂとした場合、Ｗ_ｐ＜λ
_０／（２×ε_ｒ１ ^１／２）、かつＷ_ｂ＜λ_０／２（ε
_ｒ２／２＋１／２）^１／２の関係が成立することを特徴
としている。

【００２８】上記高周波パッケ−ジと配線基板との接続
構造（２）によれば、前記高周波伝送線路基板に形成さ
れる信号線の略垂直方向に放射された高周波信号におけ
る、前記第１の導体ビア列の間隔Ｗ_ｐに起因する共振の
発生を防止するとともに、リップルの発生を防止するこ
とができ、かつ前記配線基板に形成される信号線の略垂
直方向に放射された高周波信号における、前記第２の導
体ビア列の間隔Ｗ_ｂに起因する共振の発生を防止すると
ともに、リップルの発生を防止することができる。

【００２９】従って、前記高周波パッケ−ジと前記配線
基板との接続箇所での反射損失の増大を抑制し、また伝
送損失の低減を図ることができる。また、前記間隔Ｗ_ｐ
及びＷ_ｂを上記範囲で調整することにより、信号線を伝
播する高周波信号の最高周波数を制御することができ、
ＤＣ（直流）から最高周波数までの広い周波数帯域で信
号を劣化させることなく伝送させることができ、伝送特
性に優れた高周波パッケ−ジと配線基板との接続構造と
することができる。

【００３０】また、本発明に係る高周波パッケ−ジと配
線基板との接続構造（３）は、上記高周波パッケ−ジと
配線基板との接続構造（１）又は（２）において、前記
高周波パッケ−ジと前記配線基板との接合がバンプによ
り行われていることを特徴としている。

【００３１】上記高周波パッケ−ジと配線基板との接続
構造（３）によれば、前記高周波パッケ−ジと前記配線
基板との接合作業を極めて容易に行うことが可能とな
り、実装性を向上させることができる。

【００３２】また、本発明に係る高周波パッケ−ジと配
線基板との接続構造（４）は、上記高周波パッケ−ジと
配線基板との接続構造（３）において、前記高周波パッ
ケ−ジが、前記高周波伝送線路基板の一主面側に第１の
信号線と、該第１の信号線と前記第１のグランド層との
間に設けられた第１のギャップと、前記高周波伝送線路
基板の他主面側に、その一端が前記配線基板と接続さ
れ、他端が第３の導体ビアを介して前記第１の信号線と
接続された第２の信号線と、該第２の信号線と前記第１
のグランド層との間に設けられた第２のギャップとを備
え、前記配線基板が、前記高周波パッケ−ジとの接合面
側に第３の信号線と、該第３の信号線と前記第２のグラ
ンド層との間に設けられた第３のギャップとを備え、前
記高周波伝送線路基板における前記第１の信号線の前記
第３の導体ビア接続側端部から前記配線基板接続側一側
面までの間、及び／又は前記高周波伝送線路基板におけ
る前記配線基板との接合部付近の所定領域部分には、前
記第１のグランド層が形成されていないことを特徴とし
ている。

【００３３】上記高周波パッケ−ジと配線基板との接続
構造（４）によれば、前記第２の信号線と前記第１のグ
ランド層との間、及び前記第３の信号線と前記第１のグ
ランド層との間の容量成分を小さくすることにより、前
記第２の信号線と前記第３の信号線とにおけるインピ−
ダンスの低下を抑制し、前記接合部におけるインピ−ダ
ンスの整合性を高めることができる。従って、前記高周
波パッケ−ジの前記第２の信号線から前記配線基板の前
記第３の信号線へ、あるいはその逆方向へ伝播する高周
波信号の最高周波数の高周波化を図ることができる。ま
た、中間周波数帯域（１５ＧＨｚ〜４０ＧＨｚ帯域）に
おける反射損失をさらに低減することができ、伝送特性
を向上させることができる。

【００３４】また、本発明に係る高周波パッケ−ジと配
線基板との接続構造（５）は、上記高周波パッケ−ジと
配線基板との接続構造（４）において、前記第１の信号
線の幅をｗ_１、前記第１のギャップの幅をｗ_ｇ１とした
場合、前記所定領域部分が、幅がｗ_１＋２×ｗ_ｇ１に設
定された前記第１の信号線の前記第３の導体ビア接続側
端部から前記配線基板接続側一側面までの間の領域を含
んでいることを特徴としている。

【００３５】上記高周波パッケ−ジと配線基板との接続
構造（５）によれば、前記高周波伝送線路基板における
前記第２の信号線と前記第１のグランド層との間の容量
成分を小さくすることにより、高周波領域における前記
第２の信号線におけるインピーダンスの低下を抑制する
ことができ、前記接合部におけるインピ−ダンスの整合
性を高めることができる。従って、前記高周波パッケ−
ジの前記第２の信号線から前記配線基板の前記第３の信
号線へ、あるいはその逆方向へ伝播する高周波信号の最
高周波数の高周波化を図ることができる。また、中間周
波数帯域（１５ＧＨｚ〜４０ＧＨｚ帯域）における反射
損失をさらに低減することができ、伝送特性をより一層
向上させることができる。

【００３６】また、本発明に係る高周波パッケ−ジと配
線基板との接続構造（６）は、上記高周波パッケ−ジと
配線基板との接続構造（５）において、前記高周波伝送
線路基板の一主面側において、前記第１の信号線の延長
線上を略中心にして、前記配線基板接続側一側面から前
記第１の信号線の長さ方向に前記第１のグランド層が形
成されていない部分の幅をＧ_ｔ、長さをＬ_ｔ、前記高周
波伝送線路基板の他主面側において、前記第２の信号線
を略中心にして、前記配線基板接続側一側面から前記第
２の信号線の長さ方向に前記第１のグランド層が形成さ
れていない部分の幅をＧ_ｂ、長さをＬ_ｂ、前記第２の信
号線の幅をｗ_２、前記第２のギャップの幅をｗ_ｇ2、前
記高周波伝送線路基板の他主面側に形成されている前記
第１のグランド層と前記配線基板の接合面側に形成され
ている前記第２のグランド層とを接合する前記バンプの
配置間隔をＷ_ｒとした場合、前記所定領域部分が、０
＜Ｌ_ｔ≦λ_０／４（ε_ｒ１／２＋１／２）^１／２、Ｇ_ｂ
≦Ｇ_ｔ、かつ０≦Ｌ_ｂ≦Ｌ _ｔ、ｗ_２＋２×ｗ_ｇ２≦Ｇ_ｂ
≦Ｗ_ｒの関係が成立する領域を含んでいることを特徴と
している。

【００３７】上記高周波パッケ−ジと配線基板との接続
構造（６）によれば、より一層接合部近傍における容量
成分の調整の幅を広げることができ、より一層接合部付
近の信号線のインピ−ダンスの整合性を高めることがで
き、極めて優れた伝送特性を有するものとすることがで
きる。特に、中間周波数帯域（１５ＧＨｚ〜４０ＧＨｚ
帯域）における反射損失をさらに低減することがで
き、、前記高周波パッケ−ジの前記第２の信号線から前
記配線基板の前記第３の信号線へ、あるいはその逆方向
へ伝播する高周波信号の最高周波数のより一層の高周波
化を図ることができる。

【００３８】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る高周波パッケ
−ジと配線基板との接続構造の実施の形態を図面に基づ
いて説明する。図１は、実施の形態（１）に係る高周波
パッケ−ジと配線基板との接続構造を模式的に示した部
分断面斜視図である。また、図２（ａ）〜（ｃ）は実施
の形態（１）に係る高周波パッケ−ジと配線基板との接
続構造の要部を拡大して示した模式図であり、（ａ）は
図１におけるＡ−Ａ線断面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）
は（ａ）におけるＣ−Ｃ線断面図である。

【００３９】図中２０は誘電体基板１１を用いて構成さ
れる高周波伝送線路基板を示している。誘電体基板１１
はアルミナセラミック等を用いて厚みがＴ_１の直方体板
形状に形成され、誘電体基板上面１１ａの所定箇所には
キャップ形状をした蓋体１２が接合されている。蓋体１
２は誘電体基板１１と略同様の膨張係数を有するコバ−
ルまたはインバ−合金から構成されている。

【００４０】蓋体内側領域１２ｂの略中央部には半導体
素子（図示せず）を搭載するスペ−ス１１ｃが形成さ
れ、スペ−ス１１ｃを挟んで対向する誘電体基板上面１
１ａの所定箇所には、幅がｗ_１の薄膜状の信号線層１４
が形成されている。信号線層１４の周囲には幅がｗ_ｇ１
のギャップｇ_１を介してグランド層２２が形成されてお
り、これらによりコプレナ・ウェ−ブガイドが構成され
ている。他方、誘電体基板下面１１ｂの所定箇所には、
幅がｗ_２の薄膜状の信号線層１５が形成されている。信
号線層１５の周囲には、幅がｗ_ｇ２のギャップｇ_２を介
してグランド層２３が形成されており、これらによりコ
プレナ・ウェ−ブガイドが構成されている。

【００４１】信号線層１４の端部１４ａは導体ビア１６
の上端部に接続され、導体ビア１６の下端部は信号線層
１５の端部１５ａに接続されている。これら信号線層１
４、導体ビア１６、信号線層１５を含んで信号線電極１
３が構成されている。

【００４２】信号線層１４、１５を挟むその両側には、
グランド層２２とグランド層２３とを接続する導体ビア
２４ａ、２４ｂがそれぞれ形成されている。これら導体
ビア２４ａどうし、導体ビア２４ｂどうしの間隔はＤ_１
に設定されている。この間隔Ｄ_１は、誘電体基板１１の
比誘電率をε_ｒ１、信号線電極１３を伝播する高周波の
真空中における波長をλ_０とするとき、Ｄ_１＜λ_０／
（２×ε_ｒ１ ^１／２）の範囲に設定されている。したが
って、信号線電極１３より信号線層１４、１５の垂直方
向へ放射された高周波信号が導体ビア２４ａ、２４ｂの
隙間Ｄ_１を介して誘電体基板１１側に漏れ出すのを阻止
し、隙間Ｄ_１に起因する不要モ−ドによりリップルが発
生するのを防ぐことができる。なお、間隔Ｄ_１の下限は
小さい程よいが、誘電体基板１１に導体ビア２４ａどう
し、導体ビア２４ｂどうしを接近して形成する技術によ
り自ら限定される。

【００４３】また、信号線層１４、１５を挟んで形成さ
れた導体ビア２４ａの内側と導体ビア２４ｂの内側との
間隔はＷ_ｐに設定されている。この間隔Ｗ_ｐは、誘電体
基板１１の比誘電率をε_ｒ1、信号線電極１３を伝播す
る高周波の真空中における波長をλ_０とすると、Ｗ_ｐ＜
λ_０／（２×ε_ｒ１ ^１／２）・・（１）式の範囲で設定
されている。したがって、信号線電極１３より信号線層
１４、１５に関して略垂直方向に放射された高周波信号
における、導体ビア２４ａと導体ビア２４ｂとの間隔Ｗ
_ｐに起因する共振の発生を防止するとともに、リップル
の発生を防止することができる。また、間隔Ｗ_ｐの下限
は小さい程よいが、実際には、信号線層１４、１５の幅
ｗ_１、ｗ_２、ギャップｇ_１、ｇ_２等により自ら限定され
ることとなる。これらグランド層２２、導体ビア２４
ａ、２４ｂ、グランド層２３を含んでグランド電極２１
が構成されている。またこれらグランド電極２１と信号
線電極１３とを含んでコプレナ・ウェ−ブガイドが構成
されており、スペ−ス１１ｃ近傍のコプレナ・ウェ−ブ
ガイド上には、図示しない半導体素子がワイヤボンディ
ング等により接続されるようになっている。

【００４４】また、図中３０は高周波パッケ−ジ１０を
搭載するための配線基板を示しており、配線基板３０を
構成する誘電体基板３１は、アルミナセラミック等を用
いて形成され、誘電体基板上面３１ａの所定箇所には幅
がｗ_３の薄膜状の信号線層３２が形成され、誘電体基板
下面３１ｂには、グランド層３５が形成されており、こ
れらによりマイクロストリップラインの伝送経路が構成
されている。

【００４５】また、配線基板３０において高周波パッケ
−ジ１０との接合部付近の信号線層端部３２ａの周囲に
は幅がｗ_ｇ３のギャップｇ_３を介してグランド層３４が
形成されており、配線基板３０と高周波パッケ−ジ１０
との接合部付近にのみコプレナ・ウェ−ブガイドが構成
されている。

【００４６】また信号線層端部３２ａを挟む両側には、
グランド層３４（上面）とグランド層３５（下面）とを
接続する導体ビア３６ａ、３６ｂがそれぞれ形成されて
いる。これら導体ビア３６ａどうし、導体ビア３６ｂど
うしの間隔はＤ_２に設定されている。この間隔Ｄ_２は、
誘電体基板３１の比誘電率をε_ｒ２、信号線層３２を伝
播する高周波の真空中における波長をλ_０とするとき、
Ｄ_２＜λ_０／（２×ε _ｒ２ ^１／２）の範囲に設定され
ている。したがって、信号線層端部３２ａの垂直方向へ
放射された高周波信号が導体ビア３６ａ、３６ｂの間隔
Ｄ_２を介して誘電体基板３１側に漏れ出すのを阻止し、
間隔Ｄ_２に起因する不要モ−ドによりリップルが発生す
るのを防ぐことができる。なお、間隔Ｄ_２の下限は小さ
い程よいが、誘電体基板３１に導体ビア３６ａどうし、
導体ビア３６ｂどうしを接近して形成する技術により自
ら限定されることとなる。

【００４７】また、信号線層端部３２ａを挟んで形成さ
れた導体ビア３６ａの内側と導体ビア３６ｂの内側との
間隔はＷ_ｂに設定されている。この間隔Ｗ_ｂは、誘電体
基板３１の比誘電率をε_ｒ2、信号線層３２を伝播する
高周波の真空中における波長をλ_０とすると、Ｗ_ｂ＜λ
_０／２（ε_ｒ２／２＋１／２）^１／２・・（２）式の範
囲で設定されている。したがって、信号線層端部３２ａ
で略垂直方向に放射された高周波信号における、導体ビ
ア３６ａと導体ビア３６ｂとの間隔Ｗ_ｂに起因する共振
の発生を防止するとともに、リップルの発生を防止する
ことができる。なお、間隔Ｗ_ｂの下限は小さい程よい
が、実際には、信号線層３２の幅ｗ_３、ギャップｇ_３等
により自ら限定されることとなる。これらグランド層３
４、導体ビア３６ａ、３６ｂ、グランド層３５を含んで
グランド電極３３が構成されている。

【００４８】また、高周波伝送特性をより改善するため
に設けられる導体ビア３６ａ、３６ｂを配置する範囲
は、誘電体基板３１の比誘電率をε_ｒ2、信号線層３２
を伝播する高周波の真空中における波長をλ_０とする
と、伝送方向にバンプ３７を略中心として、λ_０／（４
×ε_ｒ２ ^１／２）程度以上あることが望ましく、また、
グランド層３４は、上記した導体ビア導体ビア３６ａ、
３６ｂの望ましい配置が実現できる程度の範囲以上で形
成されるのが好ましい。

【００４９】そして、上記高周波パッケ−ジ１０を配線
基板３０に実装するにあたっては、高周波パッケ−ジ１
０の下面の信号線層１５と、配線基板３０の上面の信号
線層３２とを対向させて、信号線層端部１５ｂと信号線
層端部３２ａと、そして、信号線層１５の両側に設けら
れたグランド層２３と信号線層端部３２ａの両側に設け
られたグランド層３４とを高周波パッケ−ジ１０又は配
線基板３０に形成されたバンプ３７により接合する。

【００５０】このように構成された高周波パッケ−ジ１
０と配線基板３０との接続構造では、高周波信号（図示
せず）は、配線基板３０の信号線層端部３２ａよりバン
プ３７を介し、高周波パッケ−ジ１０の信号線層端部１
５ｂ、信号線電極１３、信号線層端部１４ｂを介して半
導体素子（図示せず）に入力される一方、半導体素子よ
り信号線層端部１４ｂ、信号線電極１３、信号線層端部
１５ｂ、そしてバンプ３７を介して、配線基板３０の信
号線層端部３２ａに出力される。

【００５１】上記実施の形態（１）に係る高周波パッケ
−ジ１０と配線基板３０との接続構造によれば、高周波
領域において信号の伝送特性に影響を及ぼす高周波伝送
線路基板２０の比誘電率と配線基板３０の比誘電率とを
考慮して、高周波伝送線路基板２０の両主面に形成され
たグランド層２２、２３を接続する導体ビア２４ａと導
体ビア２４ｂとの間隔と、配線基板３０における高周波
パッケ−ジ１０との接続部付近に形成されたグランド層
３４、３５を接続する導体ビア３６ａと導体ビア３６ｂ
との間隔とが設定されている。従って高周波パッケ−ジ
１０と配線基板３０との接続箇所での反射損失の増大を
抑制し、伝送損失の低減を図ることができ、より波長の
短い高周波領域に渡って伝送特性に優れた高周波パッケ
−ジと配線基板との接続構造とすることができる。

【００５２】また、高周波パッケ−ジ１０の導体ビア２
４ａと導体ビア２４ｂとの間隔をＷ_ｐ、及び配線基板
３０の導体ビア３６ａと導体ビア３６ｂとの間隔をＷ_ｂ
とした場合、Ｗ_ｐ＜λ_０／（２×ε_ｒ１ ^１／２）、かつ
Ｗ_ｂ＜λ_０／２（ε_ｒ２／２＋１／２）^１／２の関係が
成立するので、信号線電極１３より信号線層１４、１５
に関して略垂直方向に放射された高周波信号における、
導体ビア２４ａと導体ビア２４ｂとの間隔Ｗ_ｐに起因す
る共振の発生を防止するとともに、リップルの発生を防
止することができ、かつ信号線層端部３２ａにおいて略
垂直方向に放射された高周波信号における、導体ビア３
６ａと導体ビア３６ｂとの間隔Ｗ_ｂに起因する共振の発
生を防止するとともに、リップルの発生を防止すること
ができる。

【００５３】従って、高周波パッケ−ジ１０と配線基板
３０との接続箇所での反射損失の増大を抑制し、また伝
送損失の低減を図ることができ、間隔Ｗ_ｐ及びＷ_ｂを上
記範囲で調整されることにより、信号線層３２、１５を
伝播する高周波信号の最高周波数を制御することがで
き、ＤＣ（直流）から最高周波数までの広い周波数帯域
で信号を劣下させることなく伝送させることができ、伝
送特性に優れた接続構造とすることができる。

【００５４】また、高周波パッケ−ジ１０と配線基板３
０とがバンプ３７により接合されているので、伝送損失
を抑制する効果を高めることができるとともに、高周波
パッケ−ジ１０と配線基板３０との接合作業を極めて容
易なものとすることができ、実装性を向上させることが
できる。

【００５５】次に実施の形態（２）に係る高周波パッケ
−ジと配線基板との接続構造について説明する。図３
（ａ）、（ｂ）は、実施の形態（２）に係る高周波パッ
ケ−ジと配線基板との接続構造における高周波パッケ−
ジの要部を拡大して示した模式図であり、（ａ）は平面
図、（ｂ）は下面図である。なお、実施の形態（１）と
同一機能を有する構成部分については同一の符号を付
し、また、配線基板は、実施の形態（１）に係る配線基
板３０と同様の構成のものを用いているので、ここでは
その説明を省略する。

【００５６】実施の形態（２）に係る高周波パッケ−ジ
と配線基板との接続構造が実施の形態（１）に係る高周
波パッケ−ジと配線基板との接続構造と相違する点は、
高周波パッケ−ジ１０Ａの構造にある。

【００５７】高周波パッケ−ジ１０Ａを構成する高周波
伝送線路基板２０Ａの誘電体基板上面１１ａの所定箇所
には、幅がｗ_１の薄膜状の信号線層１４が形成されてい
る。信号線層１４の周囲には、幅がｗ_ｇ１のギャップｇ
_１を介してグランド層２２Ａが形成されており、これら
によりコプレナ・ウェ−ブガイドが構成されている。

【００５８】また、幅が（ｗ１＋２×ｗ_ｇ１）に設定さ
れた信号線層１４の導体ビア接続側端部１４ａから配線
基板接続側一側面２０ａまでの間の領域２２ａには、グ
ランド層２２Ａが形成されていない構成となっている。

【００５９】したがって、誘電体基板１１を挟んで対向
する信号線層１５とグランド層２２Ａとの間の容量成分
を小さくして、信号線層１５と信号線層端部３２ａとの
接合部におけるインピーダンスの整合性を高められるよ
うになっている。

【００６０】また、高周波パッケ−ジ１０Ａでは、領域
２２ａにおいてグランド層２２Ａを形成しない効果を確
実に得るために、蓋体１２Ａは、絶縁材料、例えば、ア
ルミナ等のセラミック材料、あるいはプラスチック等を
用いて構成され、その封止には、ガラス材料、あるいは
樹脂製の接着剤が用いられる。

【００６１】あるいは、絶縁材料を用いて構成される蓋
体１２Ａを用いる代わりに、高周波伝送線路基板２０Ａ
の外周部に誘電体基板１１と同じ材質の枠状の壁を同時
焼成により形成し、その壁上に、金属製の蓋体あるいは
枠体により封止してもよい。なお、この場合、高周波パ
ッケ−ジ１０Ａの領域２２ａおいてグランド層２２Ａを
形成しない効果を確実に得るためには、前記枠状の壁の
高さを０．１ｍｍ以上、さらに好ましくは０．２ｍｍ以
上に設定することが好ましい。前記枠状の壁の高さが
０．１ｍｍより低いと、金属製の蓋体あるいは枠体によ
る影響で、領域２２ａにグランド層２２Ａを形成しない
効果を十分に発現させることができず、インピーダンス
の整合が不十分となり、好ましくない。

【００６２】また、図３（ｂ）に示した高周波線路基板
２０Ａの誘電体基板下面１１ｂの配線構造は、図２
（ｃ）に示したものと同様であるので、ここではその詳
細な説明を省略することとする。

【００６３】このように構成された高周波パッケ−ジ１
０Ａと配線基板３０との接続構造では、高周波信号（図
示せず）は、実施の形態（１）に係る高周波パッケ−ジ
１０と配線基板３０との接続構造と同様に入出力され
る。

【００６４】上記実施の形態（２）に係る高周波パッケ
−ジ１０Ａと配線基板３０との接続構造によれば、上記
実施の形態（１）と略同様の効果を得ることができると
ともに、さらに、高周波パッケ−ジ１０Ａの信号線層１
５とグランド層２２Ａとの間、及び配線基板３０の信号
線層端部３２ａとグランド層２２Ａとの間の容量成分を
小さくすることができ、接合部における信号線層１５と
信号線層端部３２ａとのインピ−ダンスの低下を抑制
し、信号線層１５と信号線層端部３２ａとの接合部にお
けるインピーダンスの整合性をさらに高めることができ
る。従って、信号線層１５、３２を伝播する高周波信号
の最高周波数の高周波化を図ることができ、また、中間
周波数帯域（１５ＧＨｚ〜４０ＧＨｚ帯域）における反
射損失をさらに低減することができ、伝送特性をより一
層向上させることができる。

【００６５】次に実施の形態（３）に係る高周波パッケ
−ジと配線基板との接続構造について説明する。図４
（ａ）、（ｂ）は、実施の形態（３）に係る高周波パッ
ケ−ジと配線基板との接続構造における高周波パッケ−
ジの要部を拡大して示した模式図であり、（ａ）は平面
図、（ｂ）は下面図である。なお、実施の形態（１）と
同一機能を有する構成部分については同一の符号を付
し、その説明を省略し、また配線基板は、実施の形態
（１）における配線基板３０と同様の構成のものを用い
ているので、ここでは、その説明を省略する。

【００６６】高周波パッケ−ジ１０Ｂを構成する高周波
伝送線路基板２０Ｂの誘電体基板上面１１ａの所定箇所
には、幅がｗ_１の薄膜状の信号線層１４が形成されてい
る。信号線層１４の周囲には、幅がｗ_ｇ１のギャップｇ
_１を介してグランド層２２Ｂが形成されており、これら
によりコプレナ・ウェ−ブガイドが構成されている。

【００６７】また、幅が（ｗ_１＋２×ｗ_ｇ１）に設定さ
れた信号線層１４の導体ビア接続側端部１４ａから配線
基板接続側一側面２０ａまでの間の部分と、信号線層１
４の延長線上を略中心にして、配線基板接続側一側面２
０ａから信号線層１４の長さ方向に、幅Ｇ_ｔ、長さＬ_ｔ
に設定された部分とを含む領域２２ｂには、グランド層
２２Ｂが形成されていない構成となっている。

【００６８】この長さＬ_ｔは、誘電体基板１１の比誘電
率をε_ｒ１、信号線電極１３を伝播する高周波の真空中
における波長をλ_０とするとき、０＜Ｌ_ｔ≦λ_０／４
（ε_ｒ _１／２＋１／２）^１／２・・・（３）式の範囲に
設定されている。

【００６９】また、高周波パッケ−ジ１０Ｂでは、実施
の形態（２）の場合と同様にグランド層２２Ｂを形成し
ない効果を確実に得るために、蓋体１２Ａは、セラミッ
ク等の絶縁材料を用いて構成されており、その封止には
ガラス等の絶縁材料が用いられる。

【００７０】また、高周波パッケ−ジ１０Ｂを構成する
高周波線路基板２０Ｂの誘電体基板下面１１ｂの所定箇
所には、幅がｗ_２の薄膜状の信号線層１５が形成されて
いる。信号線層１５の周囲には、ギャップｇ_２、ｇ_２１
を介してグランド層２３Ａが形成されており、これらに
よりコプレナ・ウェ−ブガイドが構成されている。

【００７１】ギャップｇ₂₁が形成されている領域２３ａ
は、信号線層１５を略中心にして、配線基板接続側一側
面２０ａから信号線層１５の長さ方向に、幅Ｇ_ｂ、長
さＬ _ｂに設定されており、この領域２３ａには、グラン
ド層２３Ａが形成されていない構成となっている。

【００７２】この長さＬ_ｂは、０≦Ｌ_ｂ≦Ｌ_ｔ・・・
（４）式の範囲に設定されている。Ｌ _ｂがＬ_ｔより大き
くなると、反射損失が目立つようになり、伝送特性が劣
化することとなり、好ましくない。

【００７３】また、高周波パッケ−ジ１０Ｂのグランド
層２３Ａと配線基板３０のグランド層３４とを接合する
バンプ３７の配置間隔をＷ_ｒ、ギャップｇ_２の幅をｗ
_ｇ２とした場合、幅Ｇ_ｂは、ｗ_２＋２×ｗ_ｇ２≦Ｇ_ｂ≦
Ｗ_ｒ・・・（５）式の範囲に設定されており、バンプ３
７の配置間隔Ｗ_ｒを幅Ｇ_ｂ以上にすることによって、信
号線層１５から空気中への高周波信号の放射を低減する
ことができるようになっている。

【００７４】また誘電体基板上面１１ａにおける領域２
２ｂの幅Ｇ_ｔは、Ｇ_ｂ≦Ｇ_ｔ・・・（６）式を満たすよ
うに設定されている。幅Ｇ_ｔが幅Ｇ_ｂより小さくなる
と、グランド層２２Ｂで幅Ｇ_ｔ、長さＬ_ｔに渡ってグラ
ンド電極を形成しないと共に、グランド層２３Ａでも幅
Ｇ_ｂ、長さＬ_ｂに渡ってグランド電極を形成しないこと
によって、容量成分が小さくなり信号線層１５の接合部
におけるインピ−ダンスの低下を抑制する効果が抑制さ
れるため好ましくない。

【００７５】上記した領域２２ｂにグランド層２２Ｂが
形成されてないことから、信号線層１５の接合部におけ
るインピ−ダンスの低下を抑制し、反射損失の増大を抑
制することができる。なお、上記範囲よりＬ_ｔが大きく
なると、信号線層１５のインピーダンスを低下させる効
果が小さくなり、伝送特性を劣化させる傾向が大きくな
り、好ましくない。

【００７６】このように、高周波伝送線路基板２０Ｂに
おける誘電体基板上面１１ａの領域２２ｂ、及び誘電体
基板下面１１ｂの領域２３ａには、それぞれグランド層
２２Ｂ、２３Ａが形成されていないので、誘電体基板１
１を挟んで対向する信号線層１５とグランド層２２Ｂと
の間、及び配線基板３０の信号線層端部３２ａとグラン
ド層２３Ａとの間の容量成分をより一層小さくして、信
号線層１５と信号線層端部３２ａとの接合部におけるイ
ンピーダンスの整合性を高められる。

【００７７】このように構成された高周波パッケ−ジ１
０Ｂと配線基板３０との接続構造では、高周波信号（図
示せず）は、実施の形態（１）に係る高周波パッケ−ジ
１０と配線基板３０との接続構造と同様に入出力され
る。

【００７８】

【実施例及び比較例】以下、実施例に係る高周波パッケ
−ジと配線基板との接続構造を用いて、以下の条件で伝
送特性（挿入損失Ｓ₂₁）と反射特性（反射損失Ｓ₁₁）と
をＴＬＭ（Transmission Line Modeling) 法を用いた３
次元電磁界シミュレ−ションにより解析した結果につい
て説明する。なお上記シミュレ−ションは、１５ＧＨｚ
〜５５ＧＨｚの周波数範囲で適正な結果が得られる条件
で行った。

【００７９】実施例１〜３においては、実施の形態
（１）に係る高周波パッケ−ジ１０と配線基板３０との
接続構造を、実施例４、５においては、実施の形態
（２）に係る高周波パッケ−ジ１０Ａと配線基板３０と
の接続構造を、実施例６〜１０においては、実施の形態
（３）に係る高周波パッケ−ジ１０Ｂと配線基板３０と
の接続構造を使用して、各接続構造における伝送特性
（挿入損失Ｓ₂₁）と反射特性（反射損失Ｓ₁₁）とを調査
した。

【００８０】実施例１〜１０及び比較例１〜６に係る高
周波パッケ−ジの誘電体基板１１の厚さＴ_１、比誘電率
ε_ｒ１、信号線層１４、１５の幅ｗ_１、ｗ_２、信号線層
１４、１５とグランド層２２、２２Ａ、２２Ｂ、２３、
２３Ａとのギャップｇ_１、ｇ _２の幅ｗ_ｇ1、ｗ_ｇ2、及び
配線基板３０の誘電体基板３１の厚さＴ_２については、
共通の値を用い、その値を下記の表１に示した。

【００８１】

【表１】なお、実施例１〜１０及び比較例２、５に係る高周波パ
ッケージの導体ビア２４ａどうし、導体ビア２４ｂどう
しの間隔Ｄ_１は、０．４ｍｍに、実施例１〜１０及び比
較例１、４に係る配線基板の導体ビア３６ａどうし、導
体ビア３６ｂどうしの間隔Ｄ_２は０．５６ｍｍにそれぞ
れ設定した。また、実施例５〜１０及び比較例４〜６に
係る高周波パッケ−ジと配線基板とのグランド層２３、
２３Ａとグランド層３４とを接合するバンプ３７の配置
間隔Ｗ_ｒは、１．７６ｍｍに設定した。

【００８２】また、実施例１〜１０及び比較例１〜６に
係る高周波パッケ−ジの導体ビア２４ａ、２４ｂの間隔
Ｗ_ｐ、領域２２ｂの長さＬ_ｔ、幅Ｇ_ｔ、及び配線基板の
導体ビア３６ａ、３６ｂの間隔Ｗ_ｂ、領域２３ａの長さ
Ｌ_ｂ、幅Ｇ_ｂ、比誘電率ε_ｒ _２、信号線層３２の幅
ｗ_３、ギャップｇ_３の幅ｗ_ｇ３をそれぞれ下記の表２に
示した。

【００８３】

【表２】なお、比較例１、４には高周波パッケ−ジの導体ビア２
４ａ、２４ｂが全く形成されていないもの、比較例２、
５には配線基板の導体ビア３６ａ、３６ｂが全く形成さ
れていないもの、比較例３、６には、高周波パッケ−ジ
の導体ビア２４ａ、２４ｂ、及び配線基板の導体ビア３
６ａ、３６ｂがいずれも形成されていないものを選ん
だ。

【００８４】実施例１〜３における条件でシミュレ−シ
ョンを行い、解析した結果、図５に示す伝送特性（挿入
損失Ｓ_２１）、反射特性（反射損失Ｓ_１１）が得られ
た。実施例１〜３は、配線基板３０の導体ビア３６ａ、
３６ｂの間隔Ｗ_ｂを変化させたときの通過特性を調査し
たものである。図５から明らかなように、挿入損失Ｓ
_２１においては、間隔Ｗ_ｂを２．７２ｍｍ（実施例
１）、２．２４ｍｍ（実施例２）、１．６８ｍｍ（実施
例３）と小さくするにしたがい、挿入損失Ｓ₂₁＞−２ｄ
Ｂとなる周波数が、２９ＧＨｚ、３４ＧＨｚ、３９ＧＨ
ｚと高周波側へとシフトし、伝送特性が向上しているこ
とが分かる。

【００８５】また、このとき（２）式から導き出される
配線基板３０の信号線層３２を伝播し得る高周波信号の
最高周波数は、それぞれ３２ＧＨｚ、３９ＧＨｚ、５２
ＧＨｚとなり、また、（１）式から導き出される高周波
パッケ−ジ１０の信号線電極１３を伝播し得る高周波信
号の最高周波数は、４９ＧＨｚとなるので、配線基板３
０と高周波パッケ−ジ１０とを含めた計算上伝送し得る
最高周波数は、それぞれ３２ＧＨｚ（実施例１）、３９
ＧＨｚ（実施例２）、４９ＧＨｚ（実施例３）となる。

【００８６】その結果、計算上伝送し得る最高周波数の
変化の傾向とシミュレ−ションにより得られた挿入損失
Ｓ₂₁＞−２ｄＢとなる周波数の変化の傾向とが一致し
た。すなわち、配線基板３０の導体ビア３６ａ、３６ｂ
の間隔Ｗ_ｂを制御することにより、信号線層１５、３２
を伝播する高周波信号の最高周波数を制御することがで
きることが確認された。

【００８７】図６は、実施例４における条件でシミュレ
−ションを行い、解析した結果得られた伝送特性（挿入
損失Ｓ₂₁）、反射特性（反射損失Ｓ₁₁）を示している。
なお、比較のため、実施例３（領域２２ａにグランド層
が形成されているもの）の結果も合わせて示している。

【００８８】実施例４は、高周波伝送線路基板２０Ａの
誘電体基板上面１１ａの領域２２ａにグランド層２２Ａ
が形成されていない高周波パッケ−ジ１０Ａを用いた場
合であるが、実施例３と比較して、挿入損失Ｓ₂₁＞−２
ｄＢとなる周波数が、３９ＧＨｚから４４ＧＨｚへさら
に高周波側にシフトしており、上記計算により導かれた
最高周波数である４９ＧＨｚ（Ｗ_ｂ＝１．６８ｍｍ）に
近づく傾向が見られ、伝送特性がさらに向上した。

【００８９】また、実施例４における反射損失Ｓ₁₁は、
１５ＧＨｚ〜４０ＧＨｚの中間周波数帯域において−１
０ｄＢ以下となり、実施例３と比べ、反射特性も改善さ
れている結果が得られた。

【００９０】図７は、実施例５〜７における条件でシミ
ュレ−ションを行い、解析した結果得られた伝送特性
（挿入損失Ｓ₂₁）、反射特性（反射損失Ｓ₁₁）を示して
いる。実施例５〜７は、実施例４における配線基板３０
の比誘電率、信号線層３２の幅ｗ_３、ギャップｇ_３の幅
ｗ_ｇ３、導体ビア３６ａ、３６ｂの間隔Ｗ_ｂを変化させ
たものである。

【００９１】実施例５は、実施例４と同様、高周波伝送
線路基板２０Ａの誘電体基板上面１１ａの領域２２ａに
グランド層２２Ａが形成されていない高周波パッケ−ジ
１０Ａを用いた場合、実施例６は、高周波伝送線路基板
２０Ｂの誘電体基板上面１１ａの領域２２ｂにグランド
層２２Ｂが形成されていない高周波パッケ−ジ１０Ｂを
用いた場合（但し、Ｌ_ｂ＝０）、実施例７は、高周波伝
送線路基板２０Ｂの誘電体基板上面１１ａの領域２２ｂ
と誘電体基板下面１１ｂの領域２３ａとにグランド層２
２Ｂ、２３Ａが形成されていない高周波パッケ−ジ１０
Ｂを用いた場合である。

【００９２】なお、Ｗ_ｐ＝１．０２ｍｍから計算される
高周波パッケ−ジ１０Ａ、１０Ｂの信号線電極１３を伝
播し得る高周波信号の最高周波数は、実施例１〜４まで
と同様に４９ＧＨｚであり、Ｗ_ｂ＝２．２４から計算さ
れる配線基板３０の信号線層３２を伝播し得る高周波信
号の最高周波数は、実施例２と同様に５３ＧＨｚである
ので、高周波パッケ−ジと配線基板とを含めた計算上伝
送し得る最高周波数は４９ＧＨｚとなる。

【００９３】高周波信号の最高周波数が４９ＧＨｚのと
き、誘電体基板上面１１ａの領域２２ｂの長さＬ_ｔ、幅
Ｇ_ｔの設定範囲は、上記（３）、（６）式より０ｍｍ＜
Ｌ_ｔ≦０．６９ｍｍ、１．７６ｍｍ（＝Ｗ_ｒ）≦Ｇ_ｔと
なり、誘電体基板下面１１ｂ領域２３ａの長さＬ_ｂ、幅
Ｇ_ｂの設定範囲は、上記（４）、（５）式より０≦Ｌ _ｂ
≦０．４８ｍｍ（Ｌ_ｔ）、０．８８ｍｍ≦Ｇ_ｂ≦１．７
６ｍｍ（＝Ｗ_ｒ）となり、実施例５〜７では、上記設定
範囲を満たすように領域２２ｂの長さＬ_ｔ、幅Ｇ_ｔ、及
び領域２３ａの長さＬ_ｂ、幅Ｇ_ｂが設定されている。

【００９４】図７から実施例５では、挿入損失Ｓ₂₁＞−
２ｄＢとなる周波数が４２ＧＨｚとなった。また、実施
例６、７では、挿入損失Ｓ₂₁＞−２ｄＢとなる周波数が
４７ＧＨｚとなり、実施例５よりさらに高周波側にシフ
トし、上記計算上伝送し得る高周波信号の最高周波数で
ある４９ＧＨｚにかなり近く、伝送特性がより一層向上
している結果が得られた。

【００９５】また、１５ＧＨｚ〜４０ＧＨｚの中間周波
数帯域における反射損失Ｓ₁₁が実施例５では−１０ｄＢ
以下、実施例６では−１３ｄＢ以下となり、反射特性の
向上も見られた。さらに実施例７では、中間周波数帯域
における反射損失Ｓ₁₁が、実施例６よりもさらに小さく
なり、特に２７ＧＨｚ〜３２ＧＨｚ付近では、−２０ｄ
Ｂ以下となり、優れた反射特性が得られた。

【００９６】図８は、実施例８〜１０における条件でシ
ミュレ−ションを行い、解析した結果得られた伝送特性
（挿入損失Ｓ₂₁）と反射特性（反射損失Ｓ₁₁）とを示し
ている。実施例８〜１０は、実施例７における配線基板
３０の導体ビア３６ａ、３６ｂの間隔Ｗ_ｂ、及び高周波
パッケ−ジ１０Ｂにおける領域２２ｂの長さＬ_ｔ、領域
２３ａの長さＬ_ｂを変えたものである。

【００９７】なお、設定された誘電体基板上面１１ａの
領域２２ｂの長さＬ_ｔ（０．６４ｍｍ）と幅Ｇ_ｔ（２．
９０ｍｍ）は、上記（３）式より導かれる関係式０ｍｍ
＜Ｌ _ｔ≦０．９１ｍｍ（Ｗ_ｂ＝３．２０ｍｍのとき）、
０．７７ｍｍ（Ｗ_ｂ＝２．７２ｍｍのとき）、０．６９
ｍｍ（Ｗ_ｂ＝２．２４ｍｍのとき）、及び上記（６）式
より導かれる関係式（Ｇ_ｂ＝１．４５ｍｍ）≦Ｇ_ｔをそ
れぞれ満たし、誘電体基板下面１１ｂの領域２３ａの長
さＬ_ｂ（０．５２ｍｍ）、幅Ｇ_ｂ（１．４５ｍｍ）は、
上記（４）、（５）式より導かれる関係式０≦Ｌ_ｂ≦
０．６４ｍｍ（＝Ｌ_ｔ）、０．８８ｍｍ≦Ｇ_ｂ≦１．７
６ｍｍ（＝Ｗ_ｒ）を満たすように設定されている。

【００９８】図８から明らかなように、間隔Ｗ_ｂを３．
２０ｍｍ（実施例８）、２．７２ｍｍ（実施例９）、
２．２４ｍｍ（実施例１０）と小さくするにしたがい、
挿入損失Ｓ₂₁が−２ｄＢより大きくなる周波数が、４２
ＧＨｚ、４６ＧＨｚ、４９ＧＨｚとさらに高周波側へと
シフトし、伝送特性が一段と向上している。

【００９９】また、このとき上記（２）式から導き出さ
れる配線基板３０を伝送し得る最高信号周波数は、それ
ぞれ３７ＧＨｚ、４４ＧＨｚ、５３ＧＨｚとなり、上記
（１）式から導き出される高周波パッケ−ジ１０を伝送
し得る最高信号周波数は、４９ＧＨｚとなるので、配線
基板３０と高周波パッケ−ジ１０Ｂとを含めた計算上伝
送し得る最高信号周波数は、それぞれ３７ＧＨｚ（実施
例８）、４４ＧＨｚ（実施例９）、４９ＧＨｚ（実施例
１０）となる。

【０１００】その結果、計算上伝送し得る高周波信号の
最高周波数の変化の傾向とシミュレ−ションにより得ら
れた挿入損失Ｓ₂₁＞−２ｄＢとなる周波数の変化の傾向
とが一致した。すなわち、配線基板３０の導体ビア３６
ａ、３６ｂの間隔Ｗ_ｂを制御することにより、信号線層
１５、３２を伝播し得る高周波信号の最高周波数を制御
することができることが確認された。また、１５ＧＨｚ
〜４０ＧＨｚの中間周波数帯域における反射損失Ｓ
₁₁は、実施例８〜１０のいずれも−１９ｄＢ以下とな
り、極めて優れた反射特性を示し、伝送特性の向上も見
られた。

【０１０１】また図９は、比較例１〜３における条件で
シミュレ−ションを行い、解析した結果得られた伝送特
性（挿入損失Ｓ₂₁）、反射特性（反射損失Ｓ₁₁）を示し
ている。なお、比較のために実施例３のデ−タも合わせ
て示している。

【０１０２】比較例１及び比較例２では、１５ＧＨｚ以
上で挿入損失Ｓ₂₁＜−２ｄＢとなっており、実施例３と
比較しても伝送特性が劣化している結果が得られた。ま
た、反射損失Ｓ₁₁も、中間周波数帯域のほとんどの領域
で実施例３よりも大きくなっており、反射特性が劣化し
ている傾向が見られた。

【０１０３】これは、比較例１及び比較例２では、配線
基板又は高周波パッケ−ジのいずれか一方にしか導体ビ
ア２４ａ、２４ｂ又は導体ビア３６ａ、３６ｂが形成さ
れていないので、接合部におけるインピーダンスの整合
を十分に図ることができなかったためと考えられる。

【０１０４】また、高周波パッケ−ジ及び配線基板のい
ずれにも導体ビア列が形成されていない比較例３では、
比較例１、２よりもさらに顕著にほぼ全周波数領域で挿
入損失Ｓ₂₁が大きくなる傾向を示し、反射損失Ｓ_１１も
中間周波数帯域のほとんどの領域で劣化しているという
結果が得られ、十分な信号を伝送することができなかっ
た。

【０１０５】図１０では、比較例４〜６における条件で
シミュレ−ションを行い、解析した結果得られた伝送特
性（挿入損失Ｓ₂₁）、反射特性（反射損失Ｓ₁₁）を示し
ている。なお、比較のために実施例１０のデ−タも合わ
せて示している。比較例４では、挿入損失Ｓ₂₁＞−２ｄ
Ｂとなる周波数が４２ＧＨｚとなり、実施例１０におけ
る４９ＧＨｚよりも低くなるとともに、１５ＧＨｚ以上
の周波数帯域で実施例１０より挿入損失Ｓ₂₁が小さくな
っており、伝送特性が劣化している傾向がはっきりと見
られた。

【０１０６】比較例５では、挿入損失Ｓ₂₁＞−２ｄＢと
なる周波数が３０ＧＨｚ付近となり実施例１０における
４９ＧＨｚよりもかなり低くなっており、また１５ＧＨ
ｚ以上の周波数帯域では、実施例１０よりも挿入損失Ｓ
₂₁が小さくなっている。また、反射損失Ｓ₁₁は実施例１
０より明らかに大きくなっており、比較例５は、比較例
４よりもさらに伝送特性が劣化している結果が得られ
た。

【０１０７】比較例６では、挿入損失Ｓ₂₁＞−２ｄＢと
なる周波数が２３ＧＨｚ付近となり実施例１０における
４９ＧＨｚよりもさらに一段と低くなっており、また１
５ＧＨｚ以上の周波数帯域では、実施例１０よりも挿入
損失Ｓ₂₁が小さくなっている。また、反射損失Ｓ₁₁は実
施例１０より明らかに大きくなっており、比較例６は、
比較例４及び比較例５よりもさらに伝送特性が劣化して
いる結果が得られた。

【０１０８】比較例４〜６では、領域２２ｂにグランド
層２２Ｂが、領域２３ａにグランド層２３Ａがそれぞれ
形成されていない効果により、比較例１〜３よりも、信
号線層１５と信号線層端部３２ａとの接合部におけるイ
ンピーダンスの整合性を高めている傾向が見られたもの
の、比較例４及び比較例５では、配線基板または高周波
パッケ−ジのいずれか一方にしか導体ビア２４ａ、２４
ｂまたは導体ビア３６ａ、３６ｂが形成されていないの
で、接合部におけるインピーダンスの低下を十分に抑制
することができず、比較例６では、配線基板及び高周波
パッケ−ジのいずれにも導体ビア２４ａ、２４ｂ、導体
ビア３６ａ、３６ｂが形成されていないのでさらに接合
部におけるインピーダンスの低下を十分に抑制すること
ができず、実施例１０よりも明らかに伝送特性が劣るも
のであった。

【０１０９】上記結果から明らかなように、実施例１〜
１０に係る高周波パッケ−ジと配線基板との接続構造で
は、高周波パッケ−ジの導体ビア２４ａ、２４ｂの間隔
Ｗ_ｐと配線基板の導体ビア３６ａ、３６ｂの間隔Ｗ_ｂと
が、誘電体基板１１の比誘電率ε_ｒ1と配線基板３０の
比誘電率ε_ｒ2とを考慮して設定されているため、接続
箇所での伝送特性（挿入損失Ｓ₂₁）の劣下を抑制して、
高周波伝送特性を優れたものにすることができた。

【０１１０】また、実施例１〜３では、導体ビア３６ａ
と導体ビア３６ｂとの間隔Ｗ_ｂを制御することにより、
信号線層１５、３２を伝播する高周波信号の最高周波数
を制御することが可能となり、最高周波数の高周波化を
図ることができ、伝送特性を向上させることができた。

【０１１１】また、実施例４では、接合部での反射損失
Ｓ₁₁の増大を抑制して、インピーダンスの整合性を高め
ることができ、実施例３よりもさらに信号線層１５、３
２を伝播する高周波信号の最高周波数の高周波化を図る
ことができた。

【０１１２】また、実施例５〜７では、実施例１〜４よ
りもさらに中間周波数帯域（１５ＧＨｚ〜４０ＧＨｚ帯
域）における反射損失Ｓ₁₁を低減することができ、接合
部におけるインピーダンスの整合性をさらに高めること
ができ、信号線層１５、３２を伝播し得る高周波信号の
最高周波数のより一層の高周波化を図ることができた。

【０１１３】また、実施例８〜１０では、領域２２ｂ、
２３ａにグランド層２２Ｂ、２３Ａが形成されていない
高周波パッケ−ジ１０Ｂを用いることにより、反射損失
Ｓ₁₁をさらに低減することができ、接合部におけるイン
ピーダンスの整合性を高めることができた。また、導体
ビア３６ａと導体ビア３６ｂとの間隔Ｗ_ｂを制御するこ
とで、信号線層１５、３２を伝播する高周波信号の最高
周波数を計算上伝送し得る最高信号周波数にかなり近い
値まで近づけることができ、極めて優れた伝送特性を有
するものとすることができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態（１）に係る高周波パッケ
−ジと配線基板との接続構造を模式的に示した部分断面
斜視図である。

【図２】実施の形態（１）に係る高周波パッケ−ジと配
線基板との接続構造の要部を拡大して示した模式図であ
り、（ａ）は図１におけるＡ−Ａ線断面図、（ｂ）は平
面図、（ｃ）は（ａ）におけるＣ−Ｃ線断面図である。

【図３】実施の形態（２）に係る高周波パッケ−ジと配
線基板との接続構造における高周波パッケ−ジの要部を
拡大して示した模式図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）
は下面図である。

【図４】実施の形態（３）に係る高周波パッケ−ジと配
線基板との接続構造における高周波パッケ−ジの要部を
拡大して示した模式図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）
は下面図である。

【図５】実施例１〜３に係る高周波パッケ−ジと配線基
板との接続構造のシミュレ−ション結果を示したグラフ
である。

【図６】実施例４に係る高周波パッケ−ジと配線基板と
の接続構造のシミュレ−ション結果を示したグラフであ
る。

【図７】実施例５〜７に係る高周波パッケ−ジと配線基
板との接続構造のシミュレ−ション結果を示したグラフ
である。

【図８】実施例８〜１０に係る高周波パッケ−ジと配線
基板との接続構造のシミュレ−ション結果を示したグラ
フである。

【図９】比較例１〜３に係る高周波パッケ−ジと配線基
板との接続構造のシミュレ−ション結果を示したグラフ
である。

【図１０】比較例４〜６に係る高周波パッケ−ジと配線
基板との接続構造のシミュレ−ション結果を示したグラ
フである。

【図１１】従来の高周波パッケ−ジと配線基板との接続
構造を示した模式図であり、（ａ）は側面断面図、
（ｂ）は（ａ）におけるＢ−Ｂ線断面斜視図である。

【図１２】従来の別の高周波パッケ−ジと配線基板との
接続構造を模式的に示した側面断面図である。

【図１３】図１２の高周波パッケ−ジと配線基板との接
続構造を模式的に示した図であり、（ａ）は高周波パッ
ケ−ジの上面図、（ｂ）は高周波パッケ−ジの下面図、
（ｃ）は配線基板の上面図である。

【符号の説明】

１０、１０Ａ、１０Ｂ高周波パッケージ２０、２０Ａ、２０Ｂ高周波伝送線路基板２２、２２Ａ、２２Ｂ、２３、２３Ａ、３４、３５グ
ランド層２４ａ、２４ｂ、３６ａ、３６ｂ導体ビア３０配線基板

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】高周波パッケ−ジを構成する高周波伝送
線路基板の両主面に形成された第１のグランド層を接続
する第１の導体ビア列の間隔と、前記高周波パッケ−ジが搭載される配線基板における前
記高周波パッケ−ジとの接合部付近の両面に形成された
第２のグランド層を接続する第２の導体ビア列の間隔と
が、これら高周波伝送線路基板と配線基板との間における高
周波伝送特性を高めるために、前記高周波伝送線路基板
の比誘電率と前記配線基板の比誘電率とを考慮して設定
されていることを特徴とする高周波パッケ−ジと配線基
板との接続構造。
【請求項２】前記高周波伝送線路基板の比誘電率をε
_ｒ1、前記配線基板の比誘電率をε_ｒ２、信号線を伝播
する高周波の真空中における波長をλ_０、前記第１の導
体ビア列の間隔をＷ_ｐ、及び前記第２の導体ビア列の間
隔をＷ_ｂとした場合、Ｗ_ｐ＜λ_０／（２×ε_ｒ１ ^１／２）、かつＷ_ｂ＜λ_０／２（ε_ｒ２／２＋１／２）^１／２の関係が成立することを特徴とする請求項１記載の高周
波パッケ−ジと配線基板との接続構造。
【請求項３】前記高周波パッケ−ジと前記配線基板と
の接合がバンプにより行われていることを特徴とする請
求項１又は請求項２記載の高周波パッケ−ジと配線基板
との接続構造。
【請求項４】前記高周波パッケ−ジが、前記高周波伝送線路基板の一主面側に第１の信号線と、該第１の信号線と前記第１のグランド層との間に設けら
れた第１のギャップと、前記高周波伝送線路基板の他主面側に、その一端が前記
配線基板と接続され、他端が第３の導体ビアを介して前
記第１の信号線と接続された第２の信号線と、該第２の信号線と前記第１のグランド層との間に設けら
れた第２のギャップとを備え、前記配線基板が、前記高周波パッケ−ジとの接合面側に第３の信号線と、該第３の信号線と前記第２のグランド層との間に設けら
れた第３のギャップとを備え、前記高周波伝送線路基板における前記第１の信号線の前
記第３の導体ビア接続側端部から前記配線基板接続側一
側面までの間、及び／又は前記高周波伝送線路基板にお
ける前記配線基板との接合部付近の所定領域部分には、
前記第１のグランド層が形成されていないことを特徴と
する請求項３記載の高周波パッケ−ジと配線基板との接
続構造。
【請求項５】前記第１の信号線の幅をｗ_１、前記第１
のギャップの幅をｗ_ｇ１とした場合、前記所定領域部分が、幅がｗ_１＋２×ｗ_ｇ１に設定された前記第１の信号線の
前記第３の導体ビア接続側端部から前記配線基板接続側
一側面までの間の領域を含んでいることを特徴とする請
求項４記載の高周波パッケ−ジと配線基板との接続構
造。
【請求項６】前記高周波伝送線路基板の一主面側にお
いて、前記第１の信号線の延長線上を略中心にして、前
記配線基板接続側一側面から前記第１の信号線の長さ方
向に前記第１のグランド層が形成されていない部分の幅
をＧ_ｔ、長さをＬ_ｔ、前記高周波伝送線路基板の他主面側において、前記第２
の信号線を略中心にして、前記配線基板接続側一側面か
ら前記第２の信号線の長さ方向に前記第１のグランド層
が形成されていない部分の幅をＧ_ｂ、長さをＬ_ｂ、前記第２の信号線の幅をｗ_２、前記第２のギャップの幅
をｗ_ｇ２、前記高周波伝送線路基板の他主面側に形成さ
れている前記第１のグランド層と前記配線基板の接合面
側に形成されている前記第２のグランド層とを接合する
前記バンプの配置間隔をＷ_ｒとした場合、前記所定領域部分が、０＜Ｌ_ｔ≦λ_０／４（ε_ｒ１／２＋１／２）^１／２、Ｇ
_ｂ≦Ｇ_ｔ、かつ０≦Ｌ_ｂ≦Ｌ_ｔ、ｗ_２＋２×ｗ_ｇ２≦Ｇ_ｂ≦Ｗ_ｒの関係が成立する領域を含んでいることを特徴とする請
求項５記載の高周波パッケ−ジと配線基板との接続構
造。