JP2004064174A - 高周波用配線基板 - Google Patents
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Abstract
【課題】同一面接地導体を有する線路導体の一端同士を接続する貫通導体の近傍において各線路導体の直下に存在する同一面接地導体が存在しなくなるため、特性インピーダンスの不整合が生じ、伝送特性が劣化する。
【解決手段】第１および第２の線路導体３・４とその両側の第１および第２の同一面接地導体６・７との間隔をＳとし、第１および第２の線路導体３・４と誘電体基板２を挟んで対向する第２および第１の同一面接地導体７・６との距離をＨとしたとき、Ｓ＜Ｈ／２である高周波用配線基板１である。第１および第２の線路導体３・４と貫通導体５との接続部での特性インピーダンスを整合させることができ、ミリ波帯の高周波信号であっても良好な伝送特性で伝送できる。
【選択図】 図１
【解決手段】第１および第２の線路導体３・４とその両側の第１および第２の同一面接地導体６・７との間隔をＳとし、第１および第２の線路導体３・４と誘電体基板２を挟んで対向する第２および第１の同一面接地導体７・６との距離をＨとしたとき、Ｓ＜Ｈ／２である高周波用配線基板１である。第１および第２の線路導体３・４と貫通導体５との接続部での特性インピーダンスを整合させることができ、ミリ波帯の高周波信号であっても良好な伝送特性で伝送できる。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ミリ波帯の高周波帯域で使用されるＩＣ・ＬＳＩ等の高周波集積回路または高周波回路装置を接続し搭載するための高周波用配線基板に関し、特に高周波信号の伝送特性を改善した信号伝送用の貫通導体を有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】
従来、ミリ波帯の高周波信号を伝送する高周波用配線基板には、例えば図５に平面図で、また図６に断面図で示すようなものがあった。
【０００３】
図５および図６において、２１は高周波用配線基板、２２は誘電体基板であり、誘電体基板２２の上下面に第１の線路導体２３および第２の線路導体２４を有し、第１および第２の線路導体２３・２４の一端間が貫通導体２５で電気的に接続されている。また、誘電体基板２２の上下面に第１および第２の同一面接地導体２６・２７を有し、第１および第２の同一面接地導体２６・２７間は複数の接地用貫通導体２８で電気的に接続されている。
【０００４】
このような高周波用配線基板２１においては、第１および第２の線路導体２３・２４と貫通導体２５との接続部における浮遊容量により、特性インピーダンスの不整合が生じてしまい、その結果、高周波信号の反射損失が増大して伝送特性が劣化するという欠点があった。
【０００５】
そこで、線路導体と貫通導体との接続部の特性インピーダンスを整合する技術として、例えば、線路導体とその周囲の同一面接地導体との間隔を貫通導体との接続部近傍において広くすることにより、浮遊容量を低減し、線路導体と貫通導体との接続部の特性インピーダンスの整合をとることができて高周波信号の伝送特性を改善できるというものが提案されている（特開２０００−１００９９３号公報参照）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の従来の高周波用配線基板においては、線路導体と周囲の同一面接地導体との間隔を貫通導体との接続部近傍において広くした場合には、貫通導体の近傍において各線路導体の直下に存在する同一面接地導体が削除されることとなるため、ミリ波帯の周波数帯域においてはその高周波信号の波長が短いことから、貫通導体による線路導体の接続部近傍において特性インピーダンスの不整合が生じ、その結果、周波数が高くなるに従って伝送特性が大きく劣化するという問題があった。
【０００７】
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、線路導体と貫通導体との接続部での特性インピーダンスを整合させ、その結果、ミリ波帯の高周波帯域であっても高周波信号の良好な伝送特性の得られる高周波用配線基板を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の高周波用配線基板は、誘電体基板の一主面に形成された第１の線路導体と、他主面に前記第１の線路導体と一端同士を対向させて形成された第２の線路導体と、前記第１の線路導体の一端および前記第２の線路導体の一端を前記誘電体基板を貫通して電気的に接続する貫通導体と、前記一主面の前記第１の線路導体の前記一端の周囲に所定の間隔をもって形成された第１の同一面接地導体および前記他主面の第２の線路導体の前記一端の周囲に所定の間隔をもって形成された第２の同一面接地導体とを具備して成り、前記第１の線路導体とその両側の前記第１の同一面接地導体との間隔および第２の線路導体とその両側の前記第２の同一面接地導体との間隔をＳとし、前記第１の線路導体と前記誘電体基板を挟んで対向する前記第２の同一面接地導体との距離および前記第２の線路導体と前記誘電体基板を挟んで対向する前記第１の同一面接地導体との距離をＨとしたとき、Ｓ＜Ｈ／２であることを特徴とするものである。
【０００９】
また、本発明の第２の高周波用配線基板は、複数の誘電体層を積層して成る誘電体基板の前記誘電体層の一主面に形成された第１の線路導体と、前記誘電体層の前記一主面と異なって位置する他主面に前記第１の線路導体と一端同士を対向させて形成された第２の線路導体と、前記第１の線路導体の一端および前記第２の線路導体の一端をこれらの間の前記誘電体層を貫通して電気的に接続する貫通導体と、前記一主面の前記第１の線路導体の前記一端の周囲に所定の間隔をもって形成された第１の同一面接地導体および前記他主面の前記第２の線路導体の前記一端の周囲に所定の間隔をもって形成された第２の同一面接地導体と、前記第１の線路導体と前記他主面との間の前記誘電体層間に形成された第１の層間接地導体および前記第２の線路導体と前記一主面との間の前記誘電体層間に形成された第２の層間接地導体とを具備して成り、前記第１の線路導体とその両側の前記第１の同一面接地導体との間隔および第２の線路導体とその両側の前記第２の同一面接地導体との間隔をＳとし、前記第１の線路導体と前記誘電体層を挟んで対向する前記第１の層間接地導体との距離および前記第２の線路導体と前記誘電体層を挟んで対向する前記第２の層間接地導体との距離をＨとしたとき、Ｓ＜Ｈ／２であ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、上記のように、第１の線路導体とその両側の第１の同一面接地導体との間隔および第２の線路導体とその両側の第２の同一面接地導体との間隔Ｓを、第１の線路導体と誘電体基板を挟んで対向する第２の同一面接地導体との距離および第２の線路導体と誘電体基板を挟んで対向する第１の同一面接地導体との距離Ｈに対して、Ｓ＜Ｈ／２と十分狭くしたことから、あるいは、第１の線路導体とその両側の第１の同一面接地導体との間隔および第２の線路導体とその両側の第２の同一面接地導体との間隔Ｓを、第１の線路導体と誘電体層を挟んで対向する第１の層間接地導体との距離および第２の線路導体と誘電体層を挟んで対向する第２の層間接地導体との距離Ｈに対して、Ｓ＜Ｈ／２と十分狭くしたことから、線路導体を伝搬する電磁波のモードは、主に線路導体および同一面接地導体間による伝搬モードとなるため、貫通導体による接続部近傍において線路導体の直下にその線路導体に対向して存在する同一面接地導体または層間接地導体が存在しなくなったとしても、特性インピーダンスの不整合を抑制することができ、その結果、ミリ波帯の高周波帯域において良好な伝送特性が実現できるものとなる。
【００１１】
【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。
【００１２】
図１および図２は、それぞれ本発明の高周波用配線基板の実施の形態の一例を示す平面図および断面図である。図２の断面図は本発明の第１の高周波用配線基板の例を示しており、これらの図において、１は高周波用配線基板、２は誘電体基板であり、誘電体基板２の一主面である上面および他主面である下面にそれぞれ第１の線路導体３および第２線路導体４が、一端同士を対向させて形成されており、第１および第２の線路導体３・４の一端間が貫通導体５で電気的に接続されている。また、誘電体基板２の上下面のそれぞれ第１および第２の線路導体３・４の一端の周囲に、各線路導体３・４の両側との間隔が高周波信号の実効波長の４分の１以下となるようにして第１および第２の同一面接地導体６・７が形成されている。また、第１および第２の同一面接地導体６・７間は、各間隔が高周波信号の実効波長の４分の１以下となるように配置された、誘電体基板２を貫通する複数の接地用貫通導体８で電気的に接続されている。
【００１３】
そして、本発明の第１の高周波用配線基板１においては、図１および図２に示すように、第１および第２の線路導体３・４の所定の特性インピーダンスを有する部分の線路導体とその両側の第１および第２の同一面接地導体６・７との間隔をＳとし、第１の線路導体３と誘電体基板２を挟んで対向する第２の同一面接地導体７との距離および第２の線路導体４と誘電体基板２を挟んで対向する第１の同一面接地導体６との距離をＨとしたとき、Ｓ＜Ｈ／２であることを特徴としている。
【００１４】
なお、図１では誘電体基板２の上面、すなわち第１の線路導体３側の一主面を示しているが、誘電体基板２の下面、すなわち第２の線路導体４側の他主面においても、その第２の線路導体４と第２の同一面接地導体７とは同様の構成とされている。
【００１５】
そして、このような構成により、第１の線路導体３と第１の同一面接地導体６との間隔および第２の線路導体４特許第２の同一面接地導体７との間隔Ｓをだい１の線路導体３と誘電体基板２を挟んで対向する第２の同一面接地導体７との距離および第２の線路導体４と誘電体基板２を挟んで対向する第１の同一面接地導体６との距離Ｈ（高周波用配線基板１においては、誘電体基板２の厚みおよび貫通導体５の長さもＨと等しくなる。）の２分の１より狭くしたことにより、第１および第２の線路導体３・４を伝搬する高周波信号の電磁界分布が第１の線路導体３と第１の同一面接地導体６との間および第２の線路導体４と第２の同一面接地導体７との間に集中することによって、第１および第２の線路導体３・４を伝搬する高周波信号の電磁波のモードは、主に第１の線路導体３と第１の同一面接地導体６間および第２の線路導体４と第２の同一面接地導体７間によって定まる伝搬モードとなるため、貫通導体５の近傍において第１の線路導体３の直下に存在する第２の同一面接地導体７および第２の線路導体４の直下に存在する第１の同一面接地導体６がそれぞれ貫通導体５に接続される一端の手前の部分で存在しないこととなっても、貫通導体５の近傍における特性インピーダンスの不整合を抑制することができる。その結果、ミリ波帯の高周波信号に対しても良好な伝送特性が実現できる。
【００１６】
次に、図３に、本発明の第２の高周波用配線基板の実施の形態の一例を断面図で示す。なお、本発明の第２の高周波用配線基板についての平面図は図１と同様になるので、図１には本発明の第２の高周波用配線基板における符号も併記している。図１および図３において、１１は高周波用配線基板、１２は複数の誘電体層１２ａ・１２ｂを積層して成る誘電体基板、１３は誘電体層１２ａの一主面、この例では上面に形成された第１の線路導体、１４は誘電体層１２ｂの誘電体層１２ａの一主面と異なって位置する他主面に第１の線路導体１３と一端同士を対向させて形成された第２の線路導体、１５は第１の線路導体１３の一端と第２の線路導体１４の一端とをこれらの間の誘電体層１２ａ・１２ｂを貫通して電気的に接続する貫通導体、１６および１７は、それぞれ第１の線路導体１３の一端の周囲に、各線路導体１３・１４の両側との間隔が高周波信号の実効波長の４分の１以下となるようにして形成された第１および第２の同一面接地導体、１８は第１および第２の同一面接地導体１６・１７をその間の誘電体層１２ａ・１２ｂを貫通して電気的に接続する接地用貫通導体、１９ａは第１の線路導体１３と誘電体層１２ｂの他主面との間の誘電体層１２ａ・１２ｂ間に形成された第１の層間接地導体、１９ｂは第２の線路導体１４と誘電体層１２ａの一主面との間の誘電体層１２ａ・１２ｂ間に形成された第２の層間接地導体である。
【００１７】
そして、本発明の第２の高周波用配線基板１１においては、図１および図２に示すように、第１の線路導体１３とその両側の第１の同一面接地導体１６との間隔および第２の線路導体１４とその両側の同一面接地導体１７との間隔をＳとし、第１の線路導体１３と誘電体層１２ａを挟んで対向する第１の層間接地導体１９ａとの距離および第２の線路導体１４と誘電体層１２ｂを挟んで対向する第２の層間接地導体１９ｂとの距離をＨとしたとき、Ｓ＜Ｈ／２であることを特徴としている。
【００１８】
そして、このような構成により、第１の線路導体１３と第１の同一面接地導体１６との間隔および第２の線路導体１４と第２の同一面接地導体１７との間隔Ｓを、第１の線路導体１３と第１の層間接地導体１９ａとの距離および第２の線路導体１４と第２の層間接地導体１９ｂとの距離Ｈより狭くしたことにより、第１および第２の線路導体１３・１４を伝搬する高周波信号の電磁界分布が第１の線路導体１３と第１の同一面接地導体１６との間および第２の線路導体１４と第２の同一面接地導体１７との間に集中することによって、第１および第２の線路導体１３・１４を伝搬する高周波信号の電磁波のモードは、主に第１の線路導体１３と第１の同一面接地導体６間および第２の線路導体１４と第２の同一面接地導体１７間によって定まる伝搬モードとなるため、貫通導体１５の近傍において第１の線路導体１３の直下に存在する第１の層間接地導体１９ａおよび第２の線路導体１４の直下に存在する第２の層間接地導体１９ｂがそれぞれ貫通導体１５に接続される一端の手前の部分で存在しないこととなっても、貫通導体１５の近傍における特性インピーダンスの不整合を抑制することができる。その結果、ミリ波帯の高周波信号に対しても良好な伝送特性が実現できる。
【００１９】
このように、第１の線路導体３・１３、第２の線路導体４・１４、貫通導体５・１５、誘電体基板２・１２（誘電体層１２ａ・１２ｂ）、第１および第２の同一面接地導体６・１６・７・１７、接地用貫通導体８・１８および層間接地導体１９ａ・１９ｂの配置ならびに形状は、様々に設定して形成することができる。
【００２０】
なお、図１に示す例においては、貫通導体５・１５で電気的に接続されている第１および第２の線路導体３・１３・４・１４の一端に対して、第１および第２の同一面接地導体６・１６・７・１７との間隔を、第１の線路導体３・１３とその両側の第１の同一面接地導体６・１６との間隔および第２の線路導体４・１４とその両側の第２の同一面接地導体７・１７との間隔Ｓよりも広くとっている。これにより、線路導体３・１３・４・１４と貫通導体５・１５との接続部の浮遊容量を低減し、特性インピーダンスの整合をとることができる。
【００２１】
このように第１および第２の線路導体３・１３・４・１４の一端に対する第１および第２の同一面接地導体６・１６・７・１７との間隔を広くする場合は、その間隔を、貫通導体５・１５の両側の部分において間隔Ｓよりも広くするとともに、第１および第２の線路導体３・１３・４・１４の一端に対向する部分においてさらにその間隔よりも広くし、それらの間隔をいずれも間隔Ｓの３倍以内に設定することにより、貫通導体５・１５による接続部において例えば５５〜８０ＧＨｚといったマイクロ波帯およびミリ波帯の高周波信号に対して良好なインピーダンスマッチングを行なうことができ、貫通導体５・１５を介することによる伝送特性の劣化を低減することができる。
【００２２】
これに対し、貫通導体５・１５で電気的に接続されている第１および第２の線路導体３・１３・４・１４の一端に対して、第１および第２の同一面接地導体６・１６・７・１７との間隔を、第１の線路導体３・１３とその両側の第１の同一面接地導体６・１６との間隔および第２の線路導体４・１４とその両側の第２の同一面接地導体７・１７との間隔Ｓと同程度としてもよく、間隔Ｓよりも狭くしてもよい。狭くすることにより、線路導体３・１３・４・１４と同一面接地導体６・１６・７・１７との間からの電磁波の不要輻射を抑制することができる。
【００２３】
そのように第１および第２の線路導体３・１３・４・１４の一端に対する第１および第２の同一面接地導体６・１６・７・１７との間隔を狭くする場合は、その間隔を貫通導体５・１５による接続部の周囲において間隔Ｓよりも狭くなるように設定することにより、その間隔を狭くした部分によって電磁界モードの変換部である接続部での電磁界を閉じ込めることができるため、第１および第２の線路導体３・１３・４・１４の一端と第１および第２の同一面接地導体６・１６・７・１７との間からの電磁波の不要輻射を抑制することができ、例えば１１０ＧＨｚといったミリ波帯の高周波信号も良好に伝送することができる。なお、このとき、併せて第１および第２の線路導体３・１３・４・１４の一端の貫通導体５・１５との接続部近傍の線路幅を、第１および第２の同一面接地導体６・１６・７・１７が間隔Ｓで両側に配置された部分の線路幅よりも狭くしておくと、接続部における浮遊容量も低減することができるので、より好ましいものとなる。
【００２４】
本発明の高周波用配線基板１・１１における誘電体基板２・１２（誘電体層１２ａ・１２ｂ）の材料としては、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）セラミックス，ムライト（３Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２）セラミックス等のセラミックス材料やガラスセラミックス等の無機系材料、四ふっ化エチレン樹脂（ポリテトラフルオロエチレン；ＰＴＦＥ），四ふっ化エチレン−エチレン共重合樹脂（テトラフルオロエチレン−エチレン共重合樹脂；ＥＴＦＥ），四ふっ化エチレン−パーフルオロアルコキシエチレン共重合樹脂（テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合樹脂；ＰＦＡ）等のフッ素樹脂，ガラスエポキシ樹脂，ポリフェニレンエーテル樹脂，液晶ポリエステル，ポリイミド等の樹脂系材料等が用いられる。また、高周波用配線基板１・１１の形状・寸法（厚み・幅・長さ）は、使用される高周波信号の周波数や特性インピーダンス等に応じて設定される。
【００２５】
本発明の高周波用配線基板１・１１における第１の線路導体３・１３および第２の線路導体４・１４は、高周波信号伝送用として適した金属材料の導体層から成り、例えばＣｕ層，Ｍｏ−Ｍｎ層，Ｗ層，Ｍｏ−Ｍｎメタライズ層上にＮｉメッキ層およびＡｕメッキ層を被着させたもの，Ｗメタライズ層上にＮｉメッキ層およびＡｕメッキ層を被着させたもの，Ｃｒ−Ｃｕ合金層，Ｃｒ−Ｃｕ合金層上にＮｉメッキ層およびＡｕメッキ層を被着させたもの，Ｔａ２Ｎ層上にＮｉ−Ｃｒ合金層およびＡｕメッキ層を被着させたもの，Ｔｉ層上にＰｔ層およびＡｕメッキ層を被着させたもの，またはＮｉ−Ｃｒ合金層上にＰｔ層およびＡｕメッキ層を被着させたものから成り、厚膜印刷法あるいは各種の薄膜形成法やメッキ処理法等により形成される。その厚みや幅も伝送される高周波信号の周波数や特性インピーダンス等に応じて設定される。
【００２６】
また、第１および第２の同一面接地導体６・１６・７・１７および第１および第２の層間接地導体１９ａ・１９ｂは、第１の線路導体３・１３および第２の線路導体４・１４と同様の材料で同様の方法により形成すればよく、第１の線路導体３・１３および第２の線路導体４・１４と第１および第２の同一面接地導体６・１６・７・１７との間隔は、伝送される高周波信号の周波数や特性インピーダンス等に応じて設定される。また、貫通導体５・１５は、第１の線路導体３・１３の一端と第２の線路導体４・１４の一端とを電気的に接続するように形成され、例えばスルーホール導体やビアホール導体を形成することにより、あるいは金属板，金属棒または金属パイプ等を埋設することにより設けることができる。また、接地用貫通導体８・１８は、第１の同一面接地導体６・１６と第２の同一面接地導体７・１７とを、ならびにこれらと第１および第２の層間接地導体１９ａ・１９ｂとを接続するように形成され、例えばスルーホール導体やビアホール導体を形成することにより、あるいは金属板，金属棒または金属パイプ等を埋設することにより設けることができる。
【００２７】
高周波用配線基板１・１１の作製にあたっては、例えば誘電体基板２・１２がガラスセラミックスから成る場合であれば、まず誘電体基板２・１２（誘電体層１２ａ・１２ｂ）となるガラスセラミックスのグリーンシートを準備し、これに所定の打ち抜き加工やスクリーン印刷法によりＣｕやＡｇ等の導体ペーストを第１および第２の線路導体３・１３・４・１４，貫通導体５・１５，第１および第２の同一面接地導体６・１６・７・１７，第１および第２の層間接地導体１９ａ・１９ｂ，接地貫通導体８・１８の各導体パターンに応じてそれぞれ塗布する。次に１０００℃で焼成を行ない、最後に各導体層上にＮｉメッキおよびＡｕメッキを施す。
【００２８】
【実施例】
本発明の高周波用配線基板の実施例を以下に説明する。
【００２９】
［本発明の第１の高周波用配線基板の実施例］
本発明の第１の高周波用配線基板１として、比誘電率が６のガラスセラミックスから成る厚みが０．２ｍｍの誘電体基板２の上下面に、第１の線路導体３および第２の線路導体４として、Ｃｕメタライズ層上にＮｉメッキ層およびＡｕメッキ層を被着させて成る線路導体をその一端同士を対向させてそれぞれ形成した。また、誘電体基板２の上下面に第１および第２の同一面接地導体６・７として、第１および第２の線路導体３・４の一端の周囲からほぼ全面にＣｕメタライズ層からなる導体を形成した。なお、第１の線路導体３および第２の線路導体４の線幅Ｗ，第１の線路導体３および第２の線路導体４とその両側の第１および第２の同一面接地導体６・７との間隔Ｓ，第１の線路導体３と誘電体基板２を挟んで対向する第２の同一面接地導体７との距離および第２の線路導体４と誘電体基板２を挟んで対向する第１の同一面接地導体６との距離（誘電体基板２の厚みおよび貫通導体５の長さに相当する）Ｈについては、表１に示した通りの組合せとした。第１の線路導体３の一端と第２の線路導体４の一端とを接続する貫通導体５は、Ｃｕメタライズから成る、横断面形状が直径０．１ｍｍの略円形のものとした。これにより、本発明の高周波用配線基板１の試料１から試料３を得た。
【００３０】
一方、比較例として、図５および図６に示す構成のものについて、試料Ａと同様にして誘電体基板２２，第１の線路導体２３，第２の線路導体２４，貫通導体２５，第１および第２の同一面接地導体２６・２７，接地用貫通導体２８を形成した。ただし、第１の線路導体２３および第２の線路導体２４の線幅Ｗ，第１の線路導体２３とその両側の第１の同一面接地導体２６との間隔および第２の線路導体２４とその両側の第２の同一面接地導体２７との間隔Ｓ，第１の線路導体と誘電体基板２２を挟んで対向する第２の同一面接地導体２７との距離および第２の線路導体２４と誘電体基板２２を挟んで対向する第１の同一面接地導体２６との距離（誘電体基板２２の厚みおよび貫通導体２５の長さに相当する）Ｈについては、表１に示した通りである。これにより、比較例の高周波用配線基板２１の試料４および試料５を得た。
【００３１】
【表１】
【００３２】
これら本発明の実施例および比較例の試料１から試料５について、ウェハープローブを用いてネットワークアナライザに接続し、高周波信号に対する反射損失の測定を行なった。その結果を図４に示す。
【００３３】
図４は、試料１から試料５における５０ＧＨｚまでの周波数範囲における最大反射損失を示したグラフであり、横軸は間隔Ｓと距離Ｈとの比Ｓ／Ｈを、縦軸は反射損失（単位：ｄＢ）を表している。
【００３４】
図４に示す結果より、本発明の実施例である試料１から試料３においては、高周波信号伝送のために必要とされる係数値である反射損失−１５ｄＢを満足していることが分かる。これに対し、比較例の試料４・試料５においては、Ｓ／Ｈが大きくなるにつれて反射損失が増大し、その値はいずれも−１０ｄＢを超えている。
【００３５】
従って、本発明の第１の高周波用配線基板１によれば、第１の線路導体３とその両側の第１の同一面接地導体６との間隔および第２の線路導体４とその両側の第２の同一面接地導体７との間隔をＳとし、第１の線路導体３と誘電体基板２を挟んで対向する第２の同一面接地導体７との距離および第２の線路導体４と誘電体基板２を挟んで対向する第１の同一面接地導体６との距離をＨとしたとき、Ｓ＜Ｈ／２の範囲に設定したことにより、第１の線路導体３と第２の線路導体４との貫通導体５による接続部における特性インピーダンスの不整合を抑制することができ、ミリ波帯の高周波帯域であっても良好な伝送特性が実現できることを確認できた。
【００３６】
［本発明の第２の高周波用配線基板の実施例］
本発明の第２の高周波用配線基板１１として、本発明の第１の高周波用配線基板１と同様にして、第１の線路導体１３，第２の線路導体１４，貫通導体１５，第１および第２の同一面接地導体１６・１７，接地用貫通導体１８を形成した。ただし、誘電体基板１２は厚みが０．２ｍｍの誘電体層１２ａおよび１２ｂの２層から成るものとし、誘電体層１２ａ・１２ｂ間にそれぞれ第１および第２の線路導体１３・１４と対向させて層間接地導体１９ａおよび１９ｂを形成した。
【００３７】
これにより、本発明の第２の高周波用配線基板１の試料１から試料３を得た。
【００３８】
これら本発明の第２の高周波用配線基板１１の実施例の試料１から試料３について、実施例１と同様に高周波信号に対する反射損失の測定を行なったところ、図４に示す実施例１の試料１から試料３と同様の結果が得られた。
【００３９】
従って、本発明の第２の高周波用配線基板１１によれば、第１の線路導体１３とその両側の第１の同一面接地導体１６との間隔および第２の線路導体１４とその両側の第２の同一面接地導体１７との間隔をＳとし、第１の線路導体１３と誘電体層１２ａを挟んで対向する第１の層間接地導体１９ａとの距離および第２の線路導体１４と誘電体層１２ｂを挟んで対向する第２の層間接地導体１９ｂとの距離をＨとしたとき、Ｓ＜Ｈ／２の範囲に設定したことにより、第１の線路導体１３と第２の線路導体１４との貫通導体１５による接続部における特性インピーダンスの不整合を抑制することができ、ミリ波帯の高周波帯域であっても良好な伝送特性が実現できることを確認できた。
【００４０】
なお、本発明は上記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あれば種々の変更は可能である。例えば、上記の実施の形態の例では、本発明の第２の高周波用配線基板１１についても第１の線路導体１３および第２の線路導体１４は誘電体基板１２の上下面にそれぞれ形成したが、誘電体基板１２をさらに多数の誘電体層が積層されたものとして、その誘電体層間に形成して誘電体基板１２の内部にいわゆる内層されたものとしても構わない。
【００４１】
【発明の効果】
本発明の高周波配線基板によれば、第１の線路導体とその両側の第１の同一面接地導体および第２の線路導体とその両側の第２の同一面接地導体との間隔をＳとし、第１の線路導体と誘電体基板を挟んで対向する第２の同一面接地導体との距離および第２の線路導体と誘電体基板を挟んで対向する第１の同一面接地導体との距離をＨとしたとき、Ｓ＜Ｈ／２であるものとしたことから、あるいは、第１の線路導体とその両側の第１の同一面接地導体との間隔および第２の線路導体とその両側の第２の同一面接地導体との間隔をＳとし、第１の線路導体と誘電体層を挟んで対向する第１の層間接地導体との距離および第２の線路導体と誘電体層を挟んで対向する第２の層間接地導体との距離をＨとしたとき、Ｓ＜Ｈ／２であるものとしたことから、線路導体を伝搬する電磁波のモードは、主に線路導体および同一面接地導体間による伝搬モードとなるため、貫通導体による接続部近傍において線路導体の直下にその線路導体に対向して存在する同一面接地導体または層間接地導体が存在しなくなったとしても、特性インピーダンスの不整合を抑制することができ、その結果、ミリ波帯の高周波帯域において良好な伝送特性が実現できるものとなる。
【００４２】
以上により、本発明によれば、信号伝送用の貫通導体で接続された線路導体を有する高周波用配線基板において、線路導体と貫通導体との接続部での特性インピーダンスを整合させ、その結果、ミリ波帯の高周波信号であっても良好な伝送特性で伝送でき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】本発明の高周波用配線基板の実施の形態の一例を示す平面図である。
【図２】本発明の第１の高周波用配線基板の実施の形態の一例を示す断面図である。
【図３】本発明の第２の高周波用配線基板の実施の形態の一例を示す断面図である。
【図４】本発明の実施例および比較例の高周波用配線基板についての高周波信号の反射損失を示すグラフである。
【図５】従来の高周波用配線基板の例を示す平面図である。
【図６】従来の高周波用配線基板の例を示す断面図である。
【符号の説明】
１、１１・・・・・高周波用配線基板
２、１２・・・・・誘電体基板
１２ａ、１２ｂ・・・誘電体層
３、１３・・・・・第１の線路導体
４、１４・・・・・第２の線路導体
５、１５・・・・・貫通導体
６、１６・・・・・第１の同一面接地導体
７、１７・・・・・第２の同一面接地導体
１９ａ・・・・・・第１の層間接地導体
１９ｂ・・・・・・第２の層間接地導体
【発明の属する技術分野】
本発明は、ミリ波帯の高周波帯域で使用されるＩＣ・ＬＳＩ等の高周波集積回路または高周波回路装置を接続し搭載するための高周波用配線基板に関し、特に高周波信号の伝送特性を改善した信号伝送用の貫通導体を有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】
従来、ミリ波帯の高周波信号を伝送する高周波用配線基板には、例えば図５に平面図で、また図６に断面図で示すようなものがあった。
【０００３】
図５および図６において、２１は高周波用配線基板、２２は誘電体基板であり、誘電体基板２２の上下面に第１の線路導体２３および第２の線路導体２４を有し、第１および第２の線路導体２３・２４の一端間が貫通導体２５で電気的に接続されている。また、誘電体基板２２の上下面に第１および第２の同一面接地導体２６・２７を有し、第１および第２の同一面接地導体２６・２７間は複数の接地用貫通導体２８で電気的に接続されている。
【０００４】
このような高周波用配線基板２１においては、第１および第２の線路導体２３・２４と貫通導体２５との接続部における浮遊容量により、特性インピーダンスの不整合が生じてしまい、その結果、高周波信号の反射損失が増大して伝送特性が劣化するという欠点があった。
【０００５】
そこで、線路導体と貫通導体との接続部の特性インピーダンスを整合する技術として、例えば、線路導体とその周囲の同一面接地導体との間隔を貫通導体との接続部近傍において広くすることにより、浮遊容量を低減し、線路導体と貫通導体との接続部の特性インピーダンスの整合をとることができて高周波信号の伝送特性を改善できるというものが提案されている（特開２０００−１００９９３号公報参照）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の従来の高周波用配線基板においては、線路導体と周囲の同一面接地導体との間隔を貫通導体との接続部近傍において広くした場合には、貫通導体の近傍において各線路導体の直下に存在する同一面接地導体が削除されることとなるため、ミリ波帯の周波数帯域においてはその高周波信号の波長が短いことから、貫通導体による線路導体の接続部近傍において特性インピーダンスの不整合が生じ、その結果、周波数が高くなるに従って伝送特性が大きく劣化するという問題があった。
【０００７】
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、線路導体と貫通導体との接続部での特性インピーダンスを整合させ、その結果、ミリ波帯の高周波帯域であっても高周波信号の良好な伝送特性の得られる高周波用配線基板を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の高周波用配線基板は、誘電体基板の一主面に形成された第１の線路導体と、他主面に前記第１の線路導体と一端同士を対向させて形成された第２の線路導体と、前記第１の線路導体の一端および前記第２の線路導体の一端を前記誘電体基板を貫通して電気的に接続する貫通導体と、前記一主面の前記第１の線路導体の前記一端の周囲に所定の間隔をもって形成された第１の同一面接地導体および前記他主面の第２の線路導体の前記一端の周囲に所定の間隔をもって形成された第２の同一面接地導体とを具備して成り、前記第１の線路導体とその両側の前記第１の同一面接地導体との間隔および第２の線路導体とその両側の前記第２の同一面接地導体との間隔をＳとし、前記第１の線路導体と前記誘電体基板を挟んで対向する前記第２の同一面接地導体との距離および前記第２の線路導体と前記誘電体基板を挟んで対向する前記第１の同一面接地導体との距離をＨとしたとき、Ｓ＜Ｈ／２であることを特徴とするものである。
【０００９】
また、本発明の第２の高周波用配線基板は、複数の誘電体層を積層して成る誘電体基板の前記誘電体層の一主面に形成された第１の線路導体と、前記誘電体層の前記一主面と異なって位置する他主面に前記第１の線路導体と一端同士を対向させて形成された第２の線路導体と、前記第１の線路導体の一端および前記第２の線路導体の一端をこれらの間の前記誘電体層を貫通して電気的に接続する貫通導体と、前記一主面の前記第１の線路導体の前記一端の周囲に所定の間隔をもって形成された第１の同一面接地導体および前記他主面の前記第２の線路導体の前記一端の周囲に所定の間隔をもって形成された第２の同一面接地導体と、前記第１の線路導体と前記他主面との間の前記誘電体層間に形成された第１の層間接地導体および前記第２の線路導体と前記一主面との間の前記誘電体層間に形成された第２の層間接地導体とを具備して成り、前記第１の線路導体とその両側の前記第１の同一面接地導体との間隔および第２の線路導体とその両側の前記第２の同一面接地導体との間隔をＳとし、前記第１の線路導体と前記誘電体層を挟んで対向する前記第１の層間接地導体との距離および前記第２の線路導体と前記誘電体層を挟んで対向する前記第２の層間接地導体との距離をＨとしたとき、Ｓ＜Ｈ／２であ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、上記のように、第１の線路導体とその両側の第１の同一面接地導体との間隔および第２の線路導体とその両側の第２の同一面接地導体との間隔Ｓを、第１の線路導体と誘電体基板を挟んで対向する第２の同一面接地導体との距離および第２の線路導体と誘電体基板を挟んで対向する第１の同一面接地導体との距離Ｈに対して、Ｓ＜Ｈ／２と十分狭くしたことから、あるいは、第１の線路導体とその両側の第１の同一面接地導体との間隔および第２の線路導体とその両側の第２の同一面接地導体との間隔Ｓを、第１の線路導体と誘電体層を挟んで対向する第１の層間接地導体との距離および第２の線路導体と誘電体層を挟んで対向する第２の層間接地導体との距離Ｈに対して、Ｓ＜Ｈ／２と十分狭くしたことから、線路導体を伝搬する電磁波のモードは、主に線路導体および同一面接地導体間による伝搬モードとなるため、貫通導体による接続部近傍において線路導体の直下にその線路導体に対向して存在する同一面接地導体または層間接地導体が存在しなくなったとしても、特性インピーダンスの不整合を抑制することができ、その結果、ミリ波帯の高周波帯域において良好な伝送特性が実現できるものとなる。
【００１１】
【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。
【００１２】
図１および図２は、それぞれ本発明の高周波用配線基板の実施の形態の一例を示す平面図および断面図である。図２の断面図は本発明の第１の高周波用配線基板の例を示しており、これらの図において、１は高周波用配線基板、２は誘電体基板であり、誘電体基板２の一主面である上面および他主面である下面にそれぞれ第１の線路導体３および第２線路導体４が、一端同士を対向させて形成されており、第１および第２の線路導体３・４の一端間が貫通導体５で電気的に接続されている。また、誘電体基板２の上下面のそれぞれ第１および第２の線路導体３・４の一端の周囲に、各線路導体３・４の両側との間隔が高周波信号の実効波長の４分の１以下となるようにして第１および第２の同一面接地導体６・７が形成されている。また、第１および第２の同一面接地導体６・７間は、各間隔が高周波信号の実効波長の４分の１以下となるように配置された、誘電体基板２を貫通する複数の接地用貫通導体８で電気的に接続されている。
【００１３】
そして、本発明の第１の高周波用配線基板１においては、図１および図２に示すように、第１および第２の線路導体３・４の所定の特性インピーダンスを有する部分の線路導体とその両側の第１および第２の同一面接地導体６・７との間隔をＳとし、第１の線路導体３と誘電体基板２を挟んで対向する第２の同一面接地導体７との距離および第２の線路導体４と誘電体基板２を挟んで対向する第１の同一面接地導体６との距離をＨとしたとき、Ｓ＜Ｈ／２であることを特徴としている。
【００１４】
なお、図１では誘電体基板２の上面、すなわち第１の線路導体３側の一主面を示しているが、誘電体基板２の下面、すなわち第２の線路導体４側の他主面においても、その第２の線路導体４と第２の同一面接地導体７とは同様の構成とされている。
【００１５】
そして、このような構成により、第１の線路導体３と第１の同一面接地導体６との間隔および第２の線路導体４特許第２の同一面接地導体７との間隔Ｓをだい１の線路導体３と誘電体基板２を挟んで対向する第２の同一面接地導体７との距離および第２の線路導体４と誘電体基板２を挟んで対向する第１の同一面接地導体６との距離Ｈ（高周波用配線基板１においては、誘電体基板２の厚みおよび貫通導体５の長さもＨと等しくなる。）の２分の１より狭くしたことにより、第１および第２の線路導体３・４を伝搬する高周波信号の電磁界分布が第１の線路導体３と第１の同一面接地導体６との間および第２の線路導体４と第２の同一面接地導体７との間に集中することによって、第１および第２の線路導体３・４を伝搬する高周波信号の電磁波のモードは、主に第１の線路導体３と第１の同一面接地導体６間および第２の線路導体４と第２の同一面接地導体７間によって定まる伝搬モードとなるため、貫通導体５の近傍において第１の線路導体３の直下に存在する第２の同一面接地導体７および第２の線路導体４の直下に存在する第１の同一面接地導体６がそれぞれ貫通導体５に接続される一端の手前の部分で存在しないこととなっても、貫通導体５の近傍における特性インピーダンスの不整合を抑制することができる。その結果、ミリ波帯の高周波信号に対しても良好な伝送特性が実現できる。
【００１６】
次に、図３に、本発明の第２の高周波用配線基板の実施の形態の一例を断面図で示す。なお、本発明の第２の高周波用配線基板についての平面図は図１と同様になるので、図１には本発明の第２の高周波用配線基板における符号も併記している。図１および図３において、１１は高周波用配線基板、１２は複数の誘電体層１２ａ・１２ｂを積層して成る誘電体基板、１３は誘電体層１２ａの一主面、この例では上面に形成された第１の線路導体、１４は誘電体層１２ｂの誘電体層１２ａの一主面と異なって位置する他主面に第１の線路導体１３と一端同士を対向させて形成された第２の線路導体、１５は第１の線路導体１３の一端と第２の線路導体１４の一端とをこれらの間の誘電体層１２ａ・１２ｂを貫通して電気的に接続する貫通導体、１６および１７は、それぞれ第１の線路導体１３の一端の周囲に、各線路導体１３・１４の両側との間隔が高周波信号の実効波長の４分の１以下となるようにして形成された第１および第２の同一面接地導体、１８は第１および第２の同一面接地導体１６・１７をその間の誘電体層１２ａ・１２ｂを貫通して電気的に接続する接地用貫通導体、１９ａは第１の線路導体１３と誘電体層１２ｂの他主面との間の誘電体層１２ａ・１２ｂ間に形成された第１の層間接地導体、１９ｂは第２の線路導体１４と誘電体層１２ａの一主面との間の誘電体層１２ａ・１２ｂ間に形成された第２の層間接地導体である。
【００１７】
そして、本発明の第２の高周波用配線基板１１においては、図１および図２に示すように、第１の線路導体１３とその両側の第１の同一面接地導体１６との間隔および第２の線路導体１４とその両側の同一面接地導体１７との間隔をＳとし、第１の線路導体１３と誘電体層１２ａを挟んで対向する第１の層間接地導体１９ａとの距離および第２の線路導体１４と誘電体層１２ｂを挟んで対向する第２の層間接地導体１９ｂとの距離をＨとしたとき、Ｓ＜Ｈ／２であることを特徴としている。
【００１８】
そして、このような構成により、第１の線路導体１３と第１の同一面接地導体１６との間隔および第２の線路導体１４と第２の同一面接地導体１７との間隔Ｓを、第１の線路導体１３と第１の層間接地導体１９ａとの距離および第２の線路導体１４と第２の層間接地導体１９ｂとの距離Ｈより狭くしたことにより、第１および第２の線路導体１３・１４を伝搬する高周波信号の電磁界分布が第１の線路導体１３と第１の同一面接地導体１６との間および第２の線路導体１４と第２の同一面接地導体１７との間に集中することによって、第１および第２の線路導体１３・１４を伝搬する高周波信号の電磁波のモードは、主に第１の線路導体１３と第１の同一面接地導体６間および第２の線路導体１４と第２の同一面接地導体１７間によって定まる伝搬モードとなるため、貫通導体１５の近傍において第１の線路導体１３の直下に存在する第１の層間接地導体１９ａおよび第２の線路導体１４の直下に存在する第２の層間接地導体１９ｂがそれぞれ貫通導体１５に接続される一端の手前の部分で存在しないこととなっても、貫通導体１５の近傍における特性インピーダンスの不整合を抑制することができる。その結果、ミリ波帯の高周波信号に対しても良好な伝送特性が実現できる。
【００１９】
このように、第１の線路導体３・１３、第２の線路導体４・１４、貫通導体５・１５、誘電体基板２・１２（誘電体層１２ａ・１２ｂ）、第１および第２の同一面接地導体６・１６・７・１７、接地用貫通導体８・１８および層間接地導体１９ａ・１９ｂの配置ならびに形状は、様々に設定して形成することができる。
【００２０】
なお、図１に示す例においては、貫通導体５・１５で電気的に接続されている第１および第２の線路導体３・１３・４・１４の一端に対して、第１および第２の同一面接地導体６・１６・７・１７との間隔を、第１の線路導体３・１３とその両側の第１の同一面接地導体６・１６との間隔および第２の線路導体４・１４とその両側の第２の同一面接地導体７・１７との間隔Ｓよりも広くとっている。これにより、線路導体３・１３・４・１４と貫通導体５・１５との接続部の浮遊容量を低減し、特性インピーダンスの整合をとることができる。
【００２１】
このように第１および第２の線路導体３・１３・４・１４の一端に対する第１および第２の同一面接地導体６・１６・７・１７との間隔を広くする場合は、その間隔を、貫通導体５・１５の両側の部分において間隔Ｓよりも広くするとともに、第１および第２の線路導体３・１３・４・１４の一端に対向する部分においてさらにその間隔よりも広くし、それらの間隔をいずれも間隔Ｓの３倍以内に設定することにより、貫通導体５・１５による接続部において例えば５５〜８０ＧＨｚといったマイクロ波帯およびミリ波帯の高周波信号に対して良好なインピーダンスマッチングを行なうことができ、貫通導体５・１５を介することによる伝送特性の劣化を低減することができる。
【００２２】
これに対し、貫通導体５・１５で電気的に接続されている第１および第２の線路導体３・１３・４・１４の一端に対して、第１および第２の同一面接地導体６・１６・７・１７との間隔を、第１の線路導体３・１３とその両側の第１の同一面接地導体６・１６との間隔および第２の線路導体４・１４とその両側の第２の同一面接地導体７・１７との間隔Ｓと同程度としてもよく、間隔Ｓよりも狭くしてもよい。狭くすることにより、線路導体３・１３・４・１４と同一面接地導体６・１６・７・１７との間からの電磁波の不要輻射を抑制することができる。
【００２３】
そのように第１および第２の線路導体３・１３・４・１４の一端に対する第１および第２の同一面接地導体６・１６・７・１７との間隔を狭くする場合は、その間隔を貫通導体５・１５による接続部の周囲において間隔Ｓよりも狭くなるように設定することにより、その間隔を狭くした部分によって電磁界モードの変換部である接続部での電磁界を閉じ込めることができるため、第１および第２の線路導体３・１３・４・１４の一端と第１および第２の同一面接地導体６・１６・７・１７との間からの電磁波の不要輻射を抑制することができ、例えば１１０ＧＨｚといったミリ波帯の高周波信号も良好に伝送することができる。なお、このとき、併せて第１および第２の線路導体３・１３・４・１４の一端の貫通導体５・１５との接続部近傍の線路幅を、第１および第２の同一面接地導体６・１６・７・１７が間隔Ｓで両側に配置された部分の線路幅よりも狭くしておくと、接続部における浮遊容量も低減することができるので、より好ましいものとなる。
【００２４】
本発明の高周波用配線基板１・１１における誘電体基板２・１２（誘電体層１２ａ・１２ｂ）の材料としては、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）セラミックス，ムライト（３Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２）セラミックス等のセラミックス材料やガラスセラミックス等の無機系材料、四ふっ化エチレン樹脂（ポリテトラフルオロエチレン；ＰＴＦＥ），四ふっ化エチレン−エチレン共重合樹脂（テトラフルオロエチレン−エチレン共重合樹脂；ＥＴＦＥ），四ふっ化エチレン−パーフルオロアルコキシエチレン共重合樹脂（テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合樹脂；ＰＦＡ）等のフッ素樹脂，ガラスエポキシ樹脂，ポリフェニレンエーテル樹脂，液晶ポリエステル，ポリイミド等の樹脂系材料等が用いられる。また、高周波用配線基板１・１１の形状・寸法（厚み・幅・長さ）は、使用される高周波信号の周波数や特性インピーダンス等に応じて設定される。
【００２５】
本発明の高周波用配線基板１・１１における第１の線路導体３・１３および第２の線路導体４・１４は、高周波信号伝送用として適した金属材料の導体層から成り、例えばＣｕ層，Ｍｏ−Ｍｎ層，Ｗ層，Ｍｏ−Ｍｎメタライズ層上にＮｉメッキ層およびＡｕメッキ層を被着させたもの，Ｗメタライズ層上にＮｉメッキ層およびＡｕメッキ層を被着させたもの，Ｃｒ−Ｃｕ合金層，Ｃｒ−Ｃｕ合金層上にＮｉメッキ層およびＡｕメッキ層を被着させたもの，Ｔａ２Ｎ層上にＮｉ−Ｃｒ合金層およびＡｕメッキ層を被着させたもの，Ｔｉ層上にＰｔ層およびＡｕメッキ層を被着させたもの，またはＮｉ−Ｃｒ合金層上にＰｔ層およびＡｕメッキ層を被着させたものから成り、厚膜印刷法あるいは各種の薄膜形成法やメッキ処理法等により形成される。その厚みや幅も伝送される高周波信号の周波数や特性インピーダンス等に応じて設定される。
【００２６】
また、第１および第２の同一面接地導体６・１６・７・１７および第１および第２の層間接地導体１９ａ・１９ｂは、第１の線路導体３・１３および第２の線路導体４・１４と同様の材料で同様の方法により形成すればよく、第１の線路導体３・１３および第２の線路導体４・１４と第１および第２の同一面接地導体６・１６・７・１７との間隔は、伝送される高周波信号の周波数や特性インピーダンス等に応じて設定される。また、貫通導体５・１５は、第１の線路導体３・１３の一端と第２の線路導体４・１４の一端とを電気的に接続するように形成され、例えばスルーホール導体やビアホール導体を形成することにより、あるいは金属板，金属棒または金属パイプ等を埋設することにより設けることができる。また、接地用貫通導体８・１８は、第１の同一面接地導体６・１６と第２の同一面接地導体７・１７とを、ならびにこれらと第１および第２の層間接地導体１９ａ・１９ｂとを接続するように形成され、例えばスルーホール導体やビアホール導体を形成することにより、あるいは金属板，金属棒または金属パイプ等を埋設することにより設けることができる。
【００２７】
高周波用配線基板１・１１の作製にあたっては、例えば誘電体基板２・１２がガラスセラミックスから成る場合であれば、まず誘電体基板２・１２（誘電体層１２ａ・１２ｂ）となるガラスセラミックスのグリーンシートを準備し、これに所定の打ち抜き加工やスクリーン印刷法によりＣｕやＡｇ等の導体ペーストを第１および第２の線路導体３・１３・４・１４，貫通導体５・１５，第１および第２の同一面接地導体６・１６・７・１７，第１および第２の層間接地導体１９ａ・１９ｂ，接地貫通導体８・１８の各導体パターンに応じてそれぞれ塗布する。次に１０００℃で焼成を行ない、最後に各導体層上にＮｉメッキおよびＡｕメッキを施す。
【００２８】
【実施例】
本発明の高周波用配線基板の実施例を以下に説明する。
【００２９】
［本発明の第１の高周波用配線基板の実施例］
本発明の第１の高周波用配線基板１として、比誘電率が６のガラスセラミックスから成る厚みが０．２ｍｍの誘電体基板２の上下面に、第１の線路導体３および第２の線路導体４として、Ｃｕメタライズ層上にＮｉメッキ層およびＡｕメッキ層を被着させて成る線路導体をその一端同士を対向させてそれぞれ形成した。また、誘電体基板２の上下面に第１および第２の同一面接地導体６・７として、第１および第２の線路導体３・４の一端の周囲からほぼ全面にＣｕメタライズ層からなる導体を形成した。なお、第１の線路導体３および第２の線路導体４の線幅Ｗ，第１の線路導体３および第２の線路導体４とその両側の第１および第２の同一面接地導体６・７との間隔Ｓ，第１の線路導体３と誘電体基板２を挟んで対向する第２の同一面接地導体７との距離および第２の線路導体４と誘電体基板２を挟んで対向する第１の同一面接地導体６との距離（誘電体基板２の厚みおよび貫通導体５の長さに相当する）Ｈについては、表１に示した通りの組合せとした。第１の線路導体３の一端と第２の線路導体４の一端とを接続する貫通導体５は、Ｃｕメタライズから成る、横断面形状が直径０．１ｍｍの略円形のものとした。これにより、本発明の高周波用配線基板１の試料１から試料３を得た。
【００３０】
一方、比較例として、図５および図６に示す構成のものについて、試料Ａと同様にして誘電体基板２２，第１の線路導体２３，第２の線路導体２４，貫通導体２５，第１および第２の同一面接地導体２６・２７，接地用貫通導体２８を形成した。ただし、第１の線路導体２３および第２の線路導体２４の線幅Ｗ，第１の線路導体２３とその両側の第１の同一面接地導体２６との間隔および第２の線路導体２４とその両側の第２の同一面接地導体２７との間隔Ｓ，第１の線路導体と誘電体基板２２を挟んで対向する第２の同一面接地導体２７との距離および第２の線路導体２４と誘電体基板２２を挟んで対向する第１の同一面接地導体２６との距離（誘電体基板２２の厚みおよび貫通導体２５の長さに相当する）Ｈについては、表１に示した通りである。これにより、比較例の高周波用配線基板２１の試料４および試料５を得た。
【００３１】
【表１】
これら本発明の実施例および比較例の試料１から試料５について、ウェハープローブを用いてネットワークアナライザに接続し、高周波信号に対する反射損失の測定を行なった。その結果を図４に示す。
【００３３】
図４は、試料１から試料５における５０ＧＨｚまでの周波数範囲における最大反射損失を示したグラフであり、横軸は間隔Ｓと距離Ｈとの比Ｓ／Ｈを、縦軸は反射損失（単位：ｄＢ）を表している。
【００３４】
図４に示す結果より、本発明の実施例である試料１から試料３においては、高周波信号伝送のために必要とされる係数値である反射損失−１５ｄＢを満足していることが分かる。これに対し、比較例の試料４・試料５においては、Ｓ／Ｈが大きくなるにつれて反射損失が増大し、その値はいずれも−１０ｄＢを超えている。
【００３５】
従って、本発明の第１の高周波用配線基板１によれば、第１の線路導体３とその両側の第１の同一面接地導体６との間隔および第２の線路導体４とその両側の第２の同一面接地導体７との間隔をＳとし、第１の線路導体３と誘電体基板２を挟んで対向する第２の同一面接地導体７との距離および第２の線路導体４と誘電体基板２を挟んで対向する第１の同一面接地導体６との距離をＨとしたとき、Ｓ＜Ｈ／２の範囲に設定したことにより、第１の線路導体３と第２の線路導体４との貫通導体５による接続部における特性インピーダンスの不整合を抑制することができ、ミリ波帯の高周波帯域であっても良好な伝送特性が実現できることを確認できた。
【００３６】
［本発明の第２の高周波用配線基板の実施例］
本発明の第２の高周波用配線基板１１として、本発明の第１の高周波用配線基板１と同様にして、第１の線路導体１３，第２の線路導体１４，貫通導体１５，第１および第２の同一面接地導体１６・１７，接地用貫通導体１８を形成した。ただし、誘電体基板１２は厚みが０．２ｍｍの誘電体層１２ａおよび１２ｂの２層から成るものとし、誘電体層１２ａ・１２ｂ間にそれぞれ第１および第２の線路導体１３・１４と対向させて層間接地導体１９ａおよび１９ｂを形成した。
【００３７】
これにより、本発明の第２の高周波用配線基板１の試料１から試料３を得た。
【００３８】
これら本発明の第２の高周波用配線基板１１の実施例の試料１から試料３について、実施例１と同様に高周波信号に対する反射損失の測定を行なったところ、図４に示す実施例１の試料１から試料３と同様の結果が得られた。
【００３９】
従って、本発明の第２の高周波用配線基板１１によれば、第１の線路導体１３とその両側の第１の同一面接地導体１６との間隔および第２の線路導体１４とその両側の第２の同一面接地導体１７との間隔をＳとし、第１の線路導体１３と誘電体層１２ａを挟んで対向する第１の層間接地導体１９ａとの距離および第２の線路導体１４と誘電体層１２ｂを挟んで対向する第２の層間接地導体１９ｂとの距離をＨとしたとき、Ｓ＜Ｈ／２の範囲に設定したことにより、第１の線路導体１３と第２の線路導体１４との貫通導体１５による接続部における特性インピーダンスの不整合を抑制することができ、ミリ波帯の高周波帯域であっても良好な伝送特性が実現できることを確認できた。
【００４０】
なお、本発明は上記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あれば種々の変更は可能である。例えば、上記の実施の形態の例では、本発明の第２の高周波用配線基板１１についても第１の線路導体１３および第２の線路導体１４は誘電体基板１２の上下面にそれぞれ形成したが、誘電体基板１２をさらに多数の誘電体層が積層されたものとして、その誘電体層間に形成して誘電体基板１２の内部にいわゆる内層されたものとしても構わない。
【００４１】
【発明の効果】
本発明の高周波配線基板によれば、第１の線路導体とその両側の第１の同一面接地導体および第２の線路導体とその両側の第２の同一面接地導体との間隔をＳとし、第１の線路導体と誘電体基板を挟んで対向する第２の同一面接地導体との距離および第２の線路導体と誘電体基板を挟んで対向する第１の同一面接地導体との距離をＨとしたとき、Ｓ＜Ｈ／２であるものとしたことから、あるいは、第１の線路導体とその両側の第１の同一面接地導体との間隔および第２の線路導体とその両側の第２の同一面接地導体との間隔をＳとし、第１の線路導体と誘電体層を挟んで対向する第１の層間接地導体との距離および第２の線路導体と誘電体層を挟んで対向する第２の層間接地導体との距離をＨとしたとき、Ｓ＜Ｈ／２であるものとしたことから、線路導体を伝搬する電磁波のモードは、主に線路導体および同一面接地導体間による伝搬モードとなるため、貫通導体による接続部近傍において線路導体の直下にその線路導体に対向して存在する同一面接地導体または層間接地導体が存在しなくなったとしても、特性インピーダンスの不整合を抑制することができ、その結果、ミリ波帯の高周波帯域において良好な伝送特性が実現できるものとなる。
【００４２】
以上により、本発明によれば、信号伝送用の貫通導体で接続された線路導体を有する高周波用配線基板において、線路導体と貫通導体との接続部での特性インピーダンスを整合させ、その結果、ミリ波帯の高周波信号であっても良好な伝送特性で伝送でき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】本発明の高周波用配線基板の実施の形態の一例を示す平面図である。
【図２】本発明の第１の高周波用配線基板の実施の形態の一例を示す断面図である。
【図３】本発明の第２の高周波用配線基板の実施の形態の一例を示す断面図である。
【図４】本発明の実施例および比較例の高周波用配線基板についての高周波信号の反射損失を示すグラフである。
【図５】従来の高周波用配線基板の例を示す平面図である。
【図６】従来の高周波用配線基板の例を示す断面図である。
【符号の説明】
１、１１・・・・・高周波用配線基板
２、１２・・・・・誘電体基板
１２ａ、１２ｂ・・・誘電体層
３、１３・・・・・第１の線路導体
４、１４・・・・・第２の線路導体
５、１５・・・・・貫通導体
６、１６・・・・・第１の同一面接地導体
７、１７・・・・・第２の同一面接地導体
１９ａ・・・・・・第１の層間接地導体
１９ｂ・・・・・・第２の層間接地導体
Claims (2)
- 誘電体基板の一主面に形成された第１の線路導体と、他主面に前記第１の線路導体と一端同士を対向させて形成された第２の線路導体と、前記第１の線路導体の一端および前記第２の線路導体の一端を前記誘電体基板を貫通して電気的に接続する貫通導体と、前記一主面の前記第１の線路導体の前記一端の周囲に所定の間隔をもって形成された第１の同一面接地導体および前記他主面の第２の線路導体の前記一端の周囲に所定の間隔をもって形成された第２の同一面接地導体とを具備して成り、前記第１の線路導体とその両側の前記第１の同一面接地導体との間隔および第２の線路導体とその両側の前記第２の同一面接地導体との間隔をＳとし、前記第１の線路導体と前記誘電体基板を挟んで対向する前記第２の同一面接地導体との距離および前記第２の線路導体と前記誘電体基板を挟んで対向する前記第１の同一面接地導体との距離をＨとしたとき、Ｓ＜Ｈ／２であることを特徴とする高周波用配線基板。
- 複数の誘電体層を積層して成る誘電体基板の前記誘電体層の一主面に形成された第１の線路導体と、前記誘電体層の前記一主面と異なって位置する他主面に前記第１の線路導体と一端同士を対向させて形成された第２の線路導体と、前記第１の線路導体の一端および前記第２の線路導体の一端をこれらの間の前記誘電体層を貫通して電気的に接続する貫通導体と、前記一主面の前記第１の線路導体の前記一端の周囲に所定の間隔をもって形成された第１の同一面接地導体および前記他主面の前記第２の線路導体の前記一端の周囲に所定の間隔をもって形成された第２の同一面接地導体と、前記第１の線路導体と前記他主面との間の前記誘電体層間に形成された第１の層間接地導体および前記第２の線路導体と前記一主面との間の前記誘電体層間に形成された第２の層間接地導体とを具備して成り、前記第１の線路導体とその両側の前記第１の同一面接地導体との間隔および第２の線路導体とその両側の前記第２の同一面接地導体との間隔をＳとし、前記第１の線路導体と前記誘電体層を挟んで対向する前記第１の層間接地導体との距離および前記第２の線路導体と前記誘電体層を挟んで対向する前記第２の層間接地導体との距離をＨとしたとき、Ｓ＜Ｈ／２であることを特徴とする高周波用配線基板。
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