JPWO2017170389A1 - 高周波基板、高周波パッケージおよび高周波モジュール - Google Patents

Abstract

本発明の一実施形態にかかる高周波基板１は、絶縁基体２と、第１線路導体３と、第２線路導体４と、コンデンサ５と、第１接合材６と、第２接合材７とを備えている。絶縁基体２は、上面に凹部２１を有する。第１線路導体３は、絶縁基体２の上面に、凹部２１の端部から延びて設けられている。第２線路導体４は、絶縁基体２の上面に、凹部２１を挟んで第１線路導体３と対向して設けられている。コンデンサ５は、凹部２１と重なって設けられている。第１接合材６は、コンデンサ５と第１線路導体３とを接合する。第２接合材７は、コンデンサ５と第２線路導体４とを接合するとともに、第１接合材６と間をあけて設けられている。

Description

本発明は、高周波基板、高周波基板を用いた高周波パッケージ、および高周波モジュールに関する。

近年、携帯電話等の普及により、無線通信機器では、より高速化、大容量の情報を伝送するために高周波化がすすめられている。そのなかでも、高周波の信号を伝送する直流電圧成分を除去するために、信号線路の間にコンデンサを設けた高周波基板が知られている（国際公開第２００９／１１９４４３号参照）。

国際公開第２００９／１１９４４３号に開示された技術では、誘電体基板の一面に信号を伝送する信号線路が設けられており、誘電体基板の一面の信号線路を分離する信号線路の分離部にコンデンサが実装されて、信号線路の分離端部を電気的に接続している高周波基板が記載されている。

しかしながら、コンデンサが誘電体基板の表面に実装されるために、コンデンサの小型化、低背化が進むとコンデンサをはんだ等の導電性の接合材で接合する際に、接合材が信号線路の分離端部に跨って接続される場合があった。接合材が信号線路の分離端部に跨って接続されると、離れた信号線路の分離部同士が電気的に接続されて短絡する場合があった。

本発明の一実施形態にかかる高周波基板は、絶縁基体と、第１線路導体と、第２線路導体と、コンデンサと、第１接合材と、第２接合材とを備えている。絶縁基体は、上面に凹部を有する。第１線路導体は、前記絶縁基体の上面に、前記凹部の端部から延びて設けられている。第２線路導体は、前記絶縁基体の上面に、前記凹部を挟んで前記第１線路導体と対向して設けられている。コンデンサは、前記凹部と重なっている。第１接合材は、前記コンデンサと前記第１線路導体とを接合する。第２接合材は、前記コンデンサと前記第２線路導体とを接合するとともに、前記第１接合材と間をあけて設けられている。

本発明の一実施形態にかかる高周波パッケージは、基板と、枠体と、本発明の実施形態に係る高周波基板とを備えている。枠体は、前記基板の上面を取り囲んで設けられるとともに、貫通孔を有する。高周波基板は、前記貫通孔に取り付けられている。

本発明の一実施形態にかかる高周波モジュールは、本発明の実施形態に係る高周波パッケージと、半導体素子と、蓋体とを備えている。半導体素子は、基板の上面に実装されている。蓋体は、枠体の上端に、高周波パッケージの内部を覆って接合されている。

本発明の一実施形態に係る高周波基板（コンデンサなし）の斜視図である。 本発明の一実施形態に係る高周波基板（コンデンサなし）の分解斜視図である。 本発明の一実施形態に係る高周波基板（コンデンサなし）の要部の拡大図である。 図１に示した本発明の一実施形態に係る高周波基板（コンデンサなし）のＡ−Ａ線での断面図であり、（ａ）は凹部の形状が矩形状、（ｂ）は凹部の形状がテーパ状、（ｃ）は凹部の形状が段差構造の場合である。 本発明の一実施形態に係る高周波基板の要部の拡大図である。 本発明の一実施形態に係る高周波基板のインピーダンスの値を示したグラフである。 本発明の一実施形態に係る高周波基板に、コンデンサが埋め込まれるように設けられた場合の他の実施形態に係る高周波基板の断面図である。 本発明の他の実施形態に係る高周波基板（コンデンサなし）の分解斜視図である。 本発明の他の実施形態に係る高周波基板（コンデンサなし）の要部の拡大図である。 図８に示した本発明の他の実施形態に係る高周波基板（コンデンサなし）をＢ−Ｂ線に沿った最上層から最下層までの断面図であり、（ａ）は凹部の形状が矩形状、（ｂ）は凹部の形状がテーパ状、（ｃ）は凹部の形状が段差構造の場合である。 本発明の一実施形態に係る高周波パッケージの斜視図である。 本発明の一実施形態に係る高周波パッケージの分解斜視図である。 本発明の一実施形態に係る高周波モジュールの斜視図である。

以下、本発明の実施形態に係る高周波基板について、図面を参照しながら説明する。

＜高周波基板の構成＞
図１は本発明の一実施形態に係る高周波基板１の斜視図を、図２および図３は本発明の一実施形態に係る高周波基板１の分解斜視図を、図４は図１における本発明の一実施形態に係る高周波基板１のＡ−Ａ線での断面図である。図５は本発明の一実施形態に係る高周波基板の要部の拡大図である。図６は本発明の一実施形態に係る高周波基板のインピーダンスの値を示したグラフである。そして、図７は本発明の一実施形態に係る高周波基板に、コンデンサが埋め込まれるように設けられた場合の他の実施形態に係る高周波基板の断面図である。これらの図において、高周波基板１は、絶縁基体２、第１線路導体３、第２線路導体４、コンデンサ５、第１接合材６および第２接合材７を備えている。

図１および図２に示すように、絶縁基体２は、複数の誘電体からなる絶縁層２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅが積層されてなる。絶縁基体２は、たとえば平面視において、矩形状であり、大きさが４ｍｍ×８ｍｍ〜１５ｍｍ×３０ｍｍで、高さが１ｍｍ〜１０ｍｍである。絶縁基体２を構成する絶縁層の各層は、誘電体材料からなる。誘電体材料としては、例えば、酸化アルミニウム質焼結体、ムライト質焼結体、炭化珪素質焼結体、窒化アルミニウム質焼結体または窒化珪素質焼結体のようなセラミック材料、またはガラスセラミック材料を用いることができる。

絶縁基体２の上面（コンデンサ５が実装される面）には、絶縁層２ａを貫通する凹部２１が設けられている。凹部２１は、平面視において、たとえば矩形状であり、大きさが０．２ｍｍ×０．４ｍｍ〜２ｍｍ×１０ｍｍである。凹部２１は、平面視において、楕円形状、正方形状、角が丸い矩形状であってもよい。また、凹部２１は、断面視において、たとえば矩形状であり、大きさが０．１ｍｍ×０．２ｍｍ〜５ｍｍ×１０ｍｍである。つまり凹部２１の深さは、０．１ｍｍ〜５ｍｍである。また、凹部２１は、たとえば、断面視において、矩形状、テーパ状、逆テーパ状および階段形状である。

絶縁層２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅの上面で、凹部２１と重なる位置の周囲ならびに第１線路導体３および第２線路導体４と重なる位置には、複数の接地導体が設けられており、ビア等で上下の接地導体が電気的に接続されている。図２では、凹部２１と重なる位置を四角で示しており、その周囲に接地導体が設けられている。また、絶縁基体２の下面、つまり絶縁層２ｅの下面には、下面接地導体層が設けられている。この下面接地導体層と各層の接地導体もビア等を介して電気的に接続され、基準電位とされている。

下面接地導体層は、たとえば平面視において、矩形状であり、大きさが０．１ｍｍ×０．２ｍｍ〜２ｍｍ×１０ｍｍである。また、下面接地導体層は、たとえば、タングステン、モリブデンおよびマンガンなどの金属材料から成っている。

図３に示すように、絶縁基体２の上面、つまり絶縁層２ａの上面には、凹部２１の開口部の端部から凹部２１と反対方向に延びている、第１線路導体３が設けられている。第１線路導体３は、コンデンサ５の第１電極５ａが接続される第１電極パッド３ａと、第１電極パッド３ａから凹部２１と反対方向に延びて設けられた第１線路３ｂから構成される。たとえば、平面視において、第１電極パッド３ａは、長さが０．２ｍｍ〜２ｍｍで、幅が０．２ｍｍ〜２ｍｍであり、第１線路３ｂは、高周波信号の伝送方向に平行な方向の長さが０．５ｍｍ〜２０ｍｍで、高周波信号の伝送方向に直交する方向の幅が０．０５ｍｍ〜２０ｍｍである。また、第１電極パッド３ａおよび第１線路３ｂの厚みは、０．０１ｍｍ〜０．１ｍｍである。また、第１電極パッド３ａおよび第１線路３ｂは、たとえば、金、銀、銅、ニッケル、タングステン、モリブデンおよびマンガンなどの金属材料から成り、絶縁層２ａの表面にメタライズ層等の形態で同時焼成されたり、金属めっきされてなる。

第１電極パッド３ａは、少なくとも下面接地導体層および各層の接地導体と重なるように設けられている。また、第１線路３ｂは、少なくとも下面接地導体層および各層の接地導体と重なるように設けられている。このような構成であることにより、第１電極パッド３ａおよび第１線路３ｂと下面接地導体層および各層の複数の接地導体は、ストリップライン構造となり、高周波信号の伝送を円滑に行なうことができる。

また、絶縁基体２の上面、つまり絶縁層２ａの上面には、凹部２１の開口部の端部から凹部２１と反対方向に延びている、第２線路導体４が設けられている。第２線路導体４は、コンデンサ５の第２電極５ｂが接続される第２電極パッド４ａと、第２電極パッド４ａから凹部２１と反対方向に延びて設けられた第２線路４ｂから構成される。第２電極パッド４ａは、平面視において、凹部２１を挟んで第１電極パッド３ａと対向するように設けられている。たとえば、平面視において、第２電極パッド４ａは、長さが０．２ｍｍ〜２ｍｍで、幅が０．２ｍｍ〜２ｍｍであり、第２線路導体４ｂは、高周波信号の伝送方向に平行な方向の長さが０．５ｍｍ〜２０ｍｍで、高周波信号の伝送方向に直交する方向の幅が０．０５ｍｍ〜２０ｍｍである。また、厚みは０．０１ｍｍ〜０．１ｍｍである。また、第２電極パッド４ａおよび第２線路導体４ｂは、たとえば、金、銀、銅、ニッケル、タングステン、モリブデンおよびマンガンなどの金属材料から成り、絶縁層２ａの表面にメタライズ層の形態で同時焼成されたり、金属めっきされる。

第２電極パッド４ａは、少なくとも下面接地導体層および各層の接地導体と重なるように設けられている。また、第２線路４ｂは、少なくとも下面接地導体層および各層の接地導体と重なるように設けられている。このような構成であることにより、第２電極パッド４ａおよび第２線路４ｂと下面接地導体層および各層の接地導体とは、ストリップライン 構造となり、高周波信号の伝送を円滑に行なうことができる。

図５に示すように、凹部２１と重なるとともに、第１線路導体３と第２線路導体４との間を跨いでコンデンサ５が設けられ、コンデンサ５の第１電極５ａと第２電極５ｂとが第１接合材６および第２接合材７を介して、第１電極パッド３ａおよび第２電極パッド４ａに電気的に接続および固定されている。コンデンサ５は、たとえば平面視において、矩形状であり、大きさが０．３ｍｍ×０．４ｍｍ〜２ｍｍ×４ｍｍで、高さが０．３ｍｍ〜２ｍｍである。また、コンデンサ５は、たとえば、フォルステライト、酸化アルミニウム、ニオブ酸マグネシウム酸バリウム、およびチタン酸ネオジウム酸バリウムから成っている。コンデンサ５が第１線路導体３ｂおよび第２線路導体４ｂとの間を跨いで設けられ、電気的に接続および固定されていることによって、高周波信号の直流電流成分を除去することができる。

コンデンサ５の下面（絶縁基体２の上面に対向する面）には、第１電極５ａおよび第２電極５ｂが設けられている。第１電極５ａは、第１電極パッド３ａと第１接合材６を介して電気的に接続および接合される。また、第２電極５ｂは、第２電極パッド４ａと第２接合材７を介して電気的に接続および接合される。第２接合材７は、凹部２１を介して第１接合材６と間を空けて設けられている。第１接合材６は、たとえば、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだ、Ｓｎ−Ｚｎ−Ｂｉ系はんだ、Ｓｎ−Ｃｕ系はんだ等の周知のはんだを用いる。同じく、第２接合材７は、たとえば、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだ、Ｓｎ−Ｚｎ−Ｂｉ系はんだ、Ｓｎ−Ｃｕ系はんだ等の様々なはんだを用いることができる。

第１接合材６と第２接合材７を、間を空けて設けることができるのは、第１電極パッド３ａと第２電極パッド４ａの間に凹部２１が設けられているためである。凹部２１が設けられていることにより、第１接合材６および第２接合材７の量が多くなってしまったとしても、第１接合材６と第２接合材７との間隔を凹部２１によって保持できる。このことから、第１接合材６と第２接合材７とが接触するおそれを低減することができる。特に、高周波基板１とともにコンデンサ５を小型化するために、第１電極パッド３ａと第２電極パッド４ａとの間隔を狭くした場合には、第１接合材６と第２接合材７とが接触するおそれが高くなる。このとき、第１接合材６と第２接合材７とが思わぬ接続をし、電気的に短絡することがある。よって、第１電極パッド３ａと第２電極パッド４ａとの間に凹部２１が設けられていることによって、このような第１接合材６と第２接合材７とが接触するおそれを低減することができ、高周波基板１とともにコンデンサ５の小型化を実現することができる。

第１電極パッド３ａおよび第２電極パッド４ａは、たとえば、凹部２１の開口端から間隔を空けて設けられる。これにより、凹部２１は、第１接合材６と第２接合材７とが接触するおそれをより低減することができる。

凹部２１は、平面視にて、角部が曲線形状に設けられる。これにより、凹部２１は、絶縁基体２の製造工程、または、第１接合材６および第２接合材７を介してコンデンサ５を第１電極パッド３ａおよび第２電極パッド４ａに接合する際に、凹部２１の周囲に生じる応力が局所に集中するおそれを低減することができる。

凹部２１は、平面視にて、第１電極パッド３ａと第２電極パッド４ａとが並ぶ方向に対して直交する方向の長さが、第１電極パッド３ａと第２電極パッド４ａとが並ぶ方向の長さよりも長くなるように設けられる。これにより、凹部２１は、第１接合材６および第２接合材７を介してコンデンサ５を第１電極パッド３ａおよび第２電極パッド４ａに接合する際に、それぞれの接合部に生じる応力が相互に作用し合うおそれを低減することができる。

凹部２１は、平面視にて、第１電極パッド３ａと第２電極パッド４ａとが並ぶ方向に対して直交する方向の長さが、同じ方向のコンデンサ５の長さ（幅）よりも長くなるように設けられる。これにより、凹部２１は、第１接合材６と第２接合材７とが接触するおそれをより低減することができる。

また、第１線路導体３ｂおよび第２線路導体４ｂは、第１電極パッド３ａと第２電極パッド４ａとが並ぶ方向に対して直交する方向の幅が、同じ方向の第１電極パッド３ａおよび第２電極パッド４ａの幅より狭くなるように設けられる。これにより、コンデンサ５は、第１接合材６および第２接合材７を介して第１電極パッド３ａおよび第２電極パッド４ａに強固に接合される。

また、コンデンサ５の下方（絶縁基体２の方向）が凹部２１であることによって空間が形成されるため、第１電極パッド３ａと第２電極パッド４ａ、第１電極５ａと第２電極５ｂ、第１接合材６と第２接合材７のそれぞれの間に生じる静電容量が大きくなるおそれを低減できる。また、静電容量が大きくなるに伴ってインピーダンスが小さくなるおそれを低減できる。その結果、本発明の実施形態に係る高周波基板１は、コンデンサ５と第１接合材６および第２接合材７を介した第１電極パッド３ａと第２電極パッド４ａの間におけるインピーダンスを所望の値に整合することができる。

図６のグラフは、上述したインピーダンスの整合について実験的に示したものである。グラフは、高周波信号が伝送した時間に相当する部位におけるインピーダンスの変化を凹部２１がある場合とない場合で比較したものである。グラフは、横軸が時間で縦軸が伝送信号のインピーダンス値である。破線が絶縁基体２の上面に凹部２１が設けられていない場合であり、実線が絶縁基体２の上面に凹部２１が設けられている場合である。たとえば、図６のグラフでは、第１電極パッド３ａおよび第２電極パッド４ａとコンデンサ５を介した第１線路導体３と第２線路導体４からなる高周波信号の伝送線路におけるインピーダンスの規定値は１００Ωである。この場合に、凹部２１が設けられていない場合には、伝送線路上のコンデンサ５が実装される部位にあたる１５〜２０ｐｓの間において、インピーダンスの値が急激に小さくなり、９０Ω以下になる。しかし、凹部２１を設けることによって、最もインピーダンスの値が小さくなる１０ｐｓ付近でも９５Ω以上を保つことができる。つまり、インピーダンスの値が大きく変化するおそれが低減され、規定値からのずれが小さくなることがわかる。

以上のような構成であることによって、高周波基板１は、凹部２１が設けられていることにより、第１接合材６および第２接合材７の量が多くなってしまったとしても、第１接合材６と第２接合材７との間隔を凹部２１によって保持できる。このことによって、第１接合材６と第２接合材７とが接触するおそれを低減することができる。つまり、高周波基板１は、高周波の信号を良好な条件で伝送することができる。

特に、高周波基板１とともにコンデンサ５を小型化するために、第１電極パッド３ａと第２電極パッド４ａとの間隔を狭くした場合には、接合材同士が接触しやすくなる。このため、第１接合材６と第２接合材７とが思わぬ接続をし、第１線路導体３と第２線路導体４とが電気的に短絡するおそれがある。よって、第１電極パッド３ａと第２電極パッド４ａとの間に凹部２１が設けられていることによって、このような第１接合材６と第２接合材７とが接触するおそれを低減することができる。また、凹部２１が無い場合と比較して、高周波基板１およびコンデンサ５の小型化を実現することができる。

また、コンデンサ５の下面と端部の側面には、第１電極５ａおよび第２電極５ｂが設けられ、コンデンサ５の端部の側面に設けられた第１電極５ａと第２電極５ｂを第１接合材６と第２接合材７を介して第１電極パッド３ａと第２電極パッド４ａに電気的に接続および固定する。コンデンサ５の下面と端部の側面にも第１電極５ａおよび第２電極５ｂが連続して設けられている場合には、コンデンサ５を第１電極パッド３ａと第２電極パッド４ａに、より強固に接続および固定することができる。さらに、コンデンサ５の下面の端部の一部が凹部２１に嵌め込まれた状態で、コンデンサ５の端部の側面に設けられた第１電極５ａと第２電極５ｂを第１電極パッド３ａと第２電極パッド４ａに接続および固定することができる。

この場合には、第１電極パッド３ａと第２電極パッド４ａの上方（コンデンサ５側）にコンデンサ５が設けられている場合と比較して、コンデンサ５の下面の端部の一部が凹部２１に嵌め込まれる深さ分の高周波基板１の低背化を図ることができる。コンデンサ５の一部が凹部２１に嵌め込まれる場合には、凹部２１は、断面視において、テーパ状および段差形状とし、コンデンサ５の下面の端部の一部を凹部２１に嵌め込むようにすれば、コンデンサ５の下方（高周波基板１側）に空間を形成しやすくなる。

また、本発明の実施形態に係る高周波基板１は、第１電極パッド３ａおよび第２電極パッド４ａが絶縁基体２の上面から凹部２１の側面に連続して設けられる。これにより、コンデンサ５は、より強固に第１接合材６および第２接合材７を介して第１電極パッド３ａおよび第２電極パッド４に接続および固定される。そのため、高周波基板１に応力が生じた際にも、コンデンサ５が破損したり、剥がれたりするおそれを低減することができる。

あるいは、図７に示すように、コンデンサ５の下面や端部の側面とともに端部の上面に、第１電極５ａおよび第２電極５ｂが設けられていてもよい。コンデンサ５の下面や端部の側面とともに端部の上面に電極が設けられている場合には、前述の作用効果と同様にコンデンサ５を第１接合材６および第２接合材７を介して第１電極パッド３ａと第２電極パッド４ａに、より強固に接続および固定することができる。さらに、前述と同様にコンデンサ５の下面の端部の一部が凹部２１に嵌め込まれた状態で、コンデンサ５の下面や端部の側面とともに端部の上面に設けられた第１電極５ａと第２電極５ｂを第１接合材６および第２接合材７を介して第１電極パッド３ａと第２電極パッド４ａに接続および固定することができる。

つまり、第１電極パッド３ａと第２電極パッド４ａが設けられる絶縁基体２の上面よりも、コンデンサ５の上面が下方に位置するように、コンデンサ５を第１電極パッド３ａと第２電極パッド４ａに電気的に接続および固定することができる。この場合には、絶縁基体２の上面にコンデンサ５が設けられている場合と比較して、コンデンサ５の高さ分の高周波基板１の低背化を図ることができる。また、コンデンサ５が凹部２１に嵌め込まれる場合には、凹部２１は、断面視において、前述と同様にテーパ状および段差形状とし、コンデンサ５を凹部２１に嵌め込むようにすれば、コンデンサ５の下方に空間を形成することができる。

図８は本発明の他の実施形態に係る高周波基板１の分解斜視図を、図９は本発明の他の実施形態に係る高周波基板１の要部を拡大した分解斜視図を、図１０は図８に示した本発明の他の実施形態に係るＢ−Ｂ線における高周波基板１の断面図である。これらの図において、高周波基板１は、本発明の一実施形態に加えて、凹部２１と重なる位置に、平面視において端部が第１電極パッド３ａおよび第２電極パッド４ａに重なるように、内部接地
導体層２２を備えている点が本発明の一実施形態に係る高周波基板１と異なる。

図８〜１０に示すように、絶縁基体２の内部、すなわち、絶縁層２ｃの上面（絶縁層２ｂと対向する面）に、第１接地導体層２２が設けられている。第１接地導体層２２は、たとえば平面視において、楕円形状の一部が周囲の接地導体と接続用の線路導体２４を介して接続される形状であり、楕円の部分は、大きさが０．３ｍｍ×０．４ｍｍ〜２ｍｍ×８ｍｍである。第１接地導体層２２の一部は、円形状および矩形状である。

これにより、本発明の実施形態に係る高周波基板１は、クラックが絶縁基体２の内部に発生するおそれを低減することができる。また、第１接地導体層２２は、平面視において、たとえば接続用の線路導体２４と連続するように設けられた直線形状である。これにより、本発明の実施形態に係る高周波基板１は、絶縁基体２の内部に生じる応力を低減することができる。

第１接地導体層２２および接続用の線路導体２４は、たとえば、タングステン、モリブデンおよびマンガンなどの金属材料から成り、絶縁層２ｃの上面にメタライズ層の形態で同時焼成されるものでもよい。特に、第１接地導体層２２が平面視において、楕円形状のように、曲線の端部を有している場合には、平面視において矩形状である場合と比較して、第１電極パッド３ａと第２電極パッド４ａにおけるインピーダンスの急激な変化を抑制することができる。その結果、高周波信号がコンデンサ５と第１接合材６および第２接合材７を介して第１電極パッド３ａと第２電極パッド４ａを伝送する際に生じる挿入損失や反射損失を抑制することができる。

さらに、図８および図９に示すように、第１接地導体層２２は、凹部２１と重なるよう設けられている。第１接地導体層２２がない場合と比較すると、コンデンサ５を介して高周波信号が伝送される際に生じる、コンデンサ５の周辺に配置される接地導体との間の電界結合を強くすることができる。このため、高周波信号が伝送する際の電界分布が所望の範囲より広がることによって生じる共振を抑制することができる。その結果、第１接地導体層２２との電界結合を介して、高周波信号は円滑にコンデンサ５を伝送することができる。

また、第１接地導体層２２は、端部が第１電極パッド３ａと第２電極パッド４ａと重なるように設けられている。このことによって、前述の作用効果と同様に、第１電極パッド３ａと第２電極パッド４ａを介して高周波信号が伝送される際に生じる、第１電極パッド３ａと第２電極パッド４ａの周辺に配置される接地導体との間の電界結合を強くすることができる。このため、高周波信号が伝送する際の電界分布が所望の範囲より広がることによって生じる共振を抑制することができる。その結果、第１接地導体層２２との電界結合を介して、高周波信号は円滑に第１電極パッド３ａと第２電極パッド４ａを伝送することができる。

図８に示すように、第１接地導体層２２は、接続用の線路導体２４を介して、接地導体と電気的に接続されている。さらに、たとえば、絶縁層２ｂ，２ｃ，２ｄの上下面を貫通するように設けたビア等を介して、各層の上面に設けられた接地導体は、電気的に接続される。

また、図１〜３、図５および図８、図９に示すように、絶縁層２ａの上面には、凹部２１、第１線路導体３、第２線路導体４およびコンデンサ５を間に挟む第２接地導体層２３が設けられている。また、第２接地導体層２３は、第１線路導体３および第２線路導体４のそれぞれの両側に設けられており、コプレーナ線路を形成している。このような場合には、ストリップライン構造と比較して、電界結合を強くすることができる。また、電界の広がりを抑制することができ、高周波信号を円滑に伝送することができる。

また、本発明の他の実施形態に係る高周波基板１は、凹部２１を介して第１電極パッド３ａと第２電極パッド４ａに電気的に接続される電子部品がコンデンサ５のみではなく、たとえば、抵抗、インダクタ、ビーズ等の電子部品である。凹部２１により、電子部品の電極部の間に空間が設けられるため、電子部品と絶縁層２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｅとの間で生じる静電容量の影響を小さくすることができ、高周波信号の伝送線路におけるインピーダンスを所望の値に調整することができる。

＜高周波基板の製造方法＞
絶縁基体２は、たとえば複数の絶縁層２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅが酸化アルミニウム質焼結体からなる場合であれば、次のようにして製作される。まず、酸化アルミニウムからなる原料粉末に適当な有機バインダおよび溶剤等を添加混合してスラリーを作製する。次に、スラリーをドクターブレード法等の成形法でシート状に成形することにより複数枚のセラミックグリーンシートを作製する。このとき、一番上方に位置するセラミックグリーンシートの一部に凹部２１になる貫通孔が形成されている。

その後、セラミックグリーンシートを切断加工や打ち抜き加工により適当な形状とするとともにセラミックグリーンシートを積層して、圧着する。最後にこの積層されたセラミックグリーンシートを還元雰囲気中において１５００〜１６００℃の温度で焼成することによって絶縁基体２を作製することができる。

第１電極パッド３ａ、第１線路３ｂ、第２電極パッド４ａ、第２線路４ｂ、第１接地導体層２２、第２接地導体層２３、接続用の線路導体２４および各層の上面に設けられる接地導体は、たとえば、タングステンやモリブデン、マンガン等の高融点の金属からなるメタライズ層からなる場合であれば、次のようにして形成することができる。すなわち、まず高融点の金属の粉末を有機溶剤およびバインダとともによく混ざるように練って作製した金属ペーストを、絶縁層２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅの上面となるセラミックグリーンシートの所定部位にスクリーン印刷等の方法で印刷する。その後、これらをセラミックグリーンシートと同時焼成する。以上の工程によって、絶縁基体２の上面や内部、つまり絶縁層の間にメタライズ層が第１電極パッド３ａ、第１線路３ｂ、第２電極パッド４ａ，第２線路４ｂ、第１接地導体層２２、第２接地導体層２３、接続用の線路導体２４および各層の上面に設けられた接地導体として被着される。

ビアは、たとえば複数の絶縁層２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅとなるセラミックグリーンシートに貫通孔を設けておいて、貫通孔内に第１接地導体層２２、第２接地導体層２３、接続用の線路導体２４および各層の上面に設けられた接地導体を形成するのと同様の金属ペーストを充填し、セラミックグリーンシートと同時焼成することによって設けることができる。貫通孔は、たとえば金属ピンを用いた機械的な打ち抜き加工、またはレーザ光を用いた加工等の孔あけ加工によって形成することができる。金属ペーストの貫通孔への充填の際には、真空吸引等の手段を併用して金属ペーストの充填を容易なものとする。

また、絶縁基体２は、たとえば、上面に第１線路導体３、または第２線路導体４を挟むように、絶縁基体２と同様の絶縁材料からなる壁部１３が設けられる。これにより、絶縁基体２は、たとえば、第１線路導体３、または第２線路導体４と、後述する金属部材からなる枠体９との絶縁性を保ちながら、枠体９の貫通孔９１に挿入および固定される。

＜高周波パッケージの構成＞
図１１は本発明の一実施形態に係る高周波パッケージ１０の斜視図を、図１２は本発明の一実施形態に係る高周波パッケージ１０の分解斜視図を示している。これらの図において、高周波パッケージ１０は、基板８、枠体９、リード部材を介して直流電圧が入力される直流端子１４および本発明の実施形態に係る高周波基板１を備えている。

基板８は、平面視において、矩形状であり、大きさが１０ｍｍ×１０ｍｍ〜５０ｍｍ×５０ｍｍで、高さが０．５ｍｍ〜２０ｍｍである。

基板８の上面を取り囲むように、枠体９が設けられている。枠体９は、平面視において矩形状であり、大きさが１０ｍｍ×１０ｍｍ〜５０ｍｍ×５０ｍｍで、高さが２ｍｍ〜１５ｍｍである。また、厚みは０．５ｍｍ〜２ｍｍである。

基板８、枠体９は、たとえば、鉄、銅、ニッケル、クロム、コバルト、モリブデンまたはタングステンのような金属、あるいはこれらの金属の合金、たとえば銅−タングステン合金、銅−モリブデン合金、鉄−ニッケル−コバルト合金などを用いることができる。このような金属材料のインゴットに圧延加工法、打ち抜き加工法のような金属加工法を施すことによって、基板８を構成する金属部材を作製することができる。

枠体９の側壁部には貫通孔９１が設けられている。貫通孔９１には、上記に記載した高周波基板１、直流端子１４が挿入固定されている。つまり、高周波パッケージ１０において、高周波基板１は、高周波信号が入出力される入出力端子の役割を果たし、直流端子１４は直流電圧が入力される端子の役割を果たす。

＜高周波モジュールの構成＞
図１３は本発明の一実施形態に係る高周波モジュール１００の斜視図を、を示している。これらの図において、高周波モジュール１００は、本発明の実施形態に係る高周波パッケージ１０、半導体素子１１および蓋体１２を備えている。

半導体素子１１は、たとえばレーザーダイオード（ＬＤ）である。半導体素子１１は、ＰＤ等であってもよい。半導体素子１１は、配線基板１５に載置され、はんだ、ボンディングワイヤ等の電気接続部材によって電気的に接続される。ＬＤの場合には、枠体９に高周波基板１を取り付ける貫通孔９１以外に、貫通孔を設けて光ファイバを取り付けてもよい。

蓋体１２は、枠体９の上端に、高周波パッケージ１０の内部を覆うように接合される。蓋体１２は、平面視において、矩形状であり、大きさが１０ｍｍ×１０ｍｍ〜５０ｍｍ×５０ｍｍで、高さが０．５ｍｍ〜２ｍｍである。蓋体１２は、たとえば、鉄、銅、ニッケル、クロム、コバルト、モリブデンまたはタングステンのような金属、あるいはこれらの金属の合金、たとえば銅−タングステン合金、銅−モリブデン合金、鉄−ニッケル−コバルト合金などを用いることができる。このような金属材料のインゴットに圧延加工法、打ち抜き加工法のような金属加工法を施すことによって、蓋体１２を構成する金属部材を作製することができる。

以上、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等が可能である。さらに、特許請求の範囲に属する変更等は全て本発明の範囲内のものである。

１ 高周波基板
２ 絶縁基体
２１ 凹部
２２ 第１接地導体層
２３ 第２接地導体層
２４ 接続用の線路導体
３ 第１線路導体
３ａ 第１電極パッド
３ｂ 第１線路
４ 第２線路導体
４ａ 第２電極パッド
４ｂ 第２線路
５ コンデンサ
６ 第１接合材
７ 第２接合材
８ 基板
９ 枠体
９１ 貫通孔
１０ 高周波パッケージ
１１ 半導体素子
１２ 蓋体
１３ 壁部
１４ 直流端子
１５ 配線基板
１００ 高周波モジュール

Claims (8)

1. 上面に凹部を有する絶縁基体と、
   前記絶縁基体の上面に、前記凹部の端部から延びて設けられた、第１線路導体と、
   前記絶縁基体の上面に、前記凹部を挟んで前記第１線路導体と対向して設けられた、第２線路導体と、
   前記凹部と重なっている、コンデンサと、
   前記コンデンサと前記第１線路導体とを接合する第１接合材と、
   前記コンデンサと前記第２線路導体とを接合するとともに、前記第１接合材と間をあけて設けられた、第２接合材とを備えていることを特徴とする高周波基板。
2. 請求項１に記載の高周波基板であって、
   前記コンデンサの上面は前記絶縁基体の上面よりも下方に位置することを特徴とする高周波基板。
3. 請求項１または請求項２に記載の高周波基板であって、
   前記絶縁基体の内部に、前記凹部と重なっている第１接地導体層を備えていることを特徴とする高周波基板。
4. 請求項３に記載の高周波基板であって、
   前記第１接地導体層は、前記第１線路導体および前記第２線路導体と重なっていることを特徴とする高周波基板。
5. 請求項３または請求項４に記載の高周波基板であって、
   前記第１接地導体層は、前記凹部と重なる箇所において、曲線の端部を有していることを特徴とする高周波基板。
6. 請求項１〜５のいずれか１つに記載の高周波基板であって、
   前記絶縁基体の上面に、前記第１線路導体および前記第２線路導体の両側に、前記第１線路導体および前記第２線路導体と間を空けて第２接地導体層が設けられていることを特徴とする高周波基板。
7. 基板と、
   前記基板の上面を取り囲んで設けられた、貫通孔を有する枠体と、
   前記貫通孔に取り付けられた請求項１〜６のいずれか１つに記載の高周波基板とを備えていることを特徴とする高周波パッケージ。
8. 請求項７に記載の高周波パッケージと、
   前記基板の上面に実装された半導体素子と、
   前記枠体の上端に、前記高周波パッケージの内部を覆って接合された蓋体とを備えていることを特徴とする高周波モジュール。

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