JP2005079762A - 高周波回路モジュール及び高周波回路基板 - Google Patents

Abstract

【課題】 ＩＣのフリップチップ実装や高周波回路モジュールなどの表面実装に用いられるメタルバンプのパッド部、また、高周波回路基板のスルーホールのパッド部における高周波伝送特性を改善する。
【解決手段】 本発明の高周波回路モジュール１０においては、高周波信号を伝送する伝送路の一部となるメタルバンプパッド１４が対向するグランドメタル１６の対応位置に、高周波信号の１／４波長より小さな開口幅を有するスリット５１が設けられている。これにより、そのメタルバンプパッド１４の部分におけるインピーダンスの不整合を軽減し、さらに、そのスリット５１からの不要放射を軽減することができる。その結果、高周波回路モジュール１０における高周波信号の高周波伝送特性を改善することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、マイクロ波，ミリ波などの高周波で動作する高周波回路モジュール及び高周波回路基板に関する。

近年、マイクロ波及びミリ波帯で動作する高周波回路部品において、低コスト化の要求があり、集積回路（以下「ＩＣ」という）のフリップチップ実装や半田バンプなどを用いたモジュールの回路基板への表面実装など、金ワイヤや金リボンを用いない実装方式が検討されている。図１７はこのような実装方式を採用した高周波回路部品の一例を表す断面図である。

同図に示すように、高周波回路部品１０１は、高周波回路モジュール１１０と、その高周波回路モジュール１１０を半田バンプを介して実装する実装基板１２０とから構成される。図１８（ａ）は図１７のＭ−Ｍ断面矢視図であり、図１８（ｂ）は図１７のＮ−Ｎ断面矢視図である（高周波回路モジュール１１０のみ表示）。また、図１８（ｃ）は図１７のＯ−Ｏ断面矢視図である。

高周波回路モジュール１１０は、図１７，図１８（ａ）及び（ｂ）に示すように、その一方の面にマイクロストリップライン１１１及び複数のパッド１１２，１１３，１１４が形成され、このマイクロストリップライン１１１の先端がそのパッドの一つ（パッド１１３）に接続されている。また、高周波回路モジュール１１０の他方の面には接地用のグランドメタル１１５が形成され、内部のスルーホール１１６，１１７を介してパッド１１２，１１４のそれぞれに接続されている。また、グランドメタル１１５を覆うように封じ樹脂１３０が設けられている。

一方、実装基板１２０は、図１７及び図１８（ｃ）に示すように、その高周波回路モジュール１１０との対向面に伝送線路となるマイクロストリップライン１２１が形成され、また、その対向面の上記パッド１１２，１１３，１１４に対応する位置には、パッド１２２，１２３，１２４がそれぞれ形成されている。マイクロストリップライン１２１は、その先端がパッド１２３に接続されている。そして、対向する各パッド間には半田バンプ１３１，１３２，１３３がそれぞれ介装され、その導通がなされている。このため、高周波回路モジュール１１０と実装基板１２０とは、マイクロストリップライン１１１，パッド１１３，半田バンプ１３２，パッド１２３及びマイクロストリップライン１２１を介して高周波信号を伝送する。そして、他の半田バンプ１３１，１３３を介して図示しない信号線の接地がなされている。また、実装基板１２０のもう一方の面にも接地用のグランドメタル１２５が形成されている。

このような半田バンプ等のメタルバンプを用いる実装方式は、金ワイヤによる接続に比べてその接続長を短くできるため、インダクタンス成分を小さくでき、伝送される高周波信号の高周波特性の急激な劣化を防ぐことができる。

次に、ストリップラインやグランドメタル等のメタル層を複数層含む高周波回路基板の各層間での接続態様の例について、図１９及び図２０に基づいて説明する。図１９はこのような高周波回路基板の一例を表す断面図である。図２０（ａ）は図１９のＰ方向矢視図であり、図２０（ｂ）は図１９のＱ−Ｑ断面矢視図であり、図２０（ｃ）は図１９のＲ方向矢視図である。

図１９に示すように、この高周波回路基板は、内部にスルーホールを備える複数の誘電体基板１６１，１６２と、複数のストリップライン１７１，１７３及びグランドメタル１７２，１７４が積層されて構成されている。

図２０（ａ）に示すように、第１誘電体基板１６１にはスルーホール１９１が形成され、その一方の面にはスルーホール１９１のカバーパッド１８１が設けられている。カバーパッド１８１には伝送線路を構成する帯状のストリップライン１７１の先端が接続されている。さらに、カバーパッド１８１と所定間隔をあけるとともに、ストリップライン１７１とは反対側の領域を覆うように接地用のグランドメタル１７２が設けられている。

第２誘電体基板１６２にはスルーホール１９２，１９３が形成されている。第１誘電体基板１６１と第２誘電体基板１６２との間には、各スルーホール１９１，１９２，１９３に対応したカバーパッド１８３，１８２，１８４と、その中央のカバーパッド１８３から片側に延出して伝送線路を構成する帯状のストリップライン１７３とが設けられている。さらに、第２誘電体基板１６２の他方の面には、その全域を覆うように接地用のグランドメタル１７４が形成されている。カバーパッド１８２，１８４とグランドメタル１７４とは、スルーホール１９２，１９３を介してそれぞれ接続されている。そして、ストリップライン１７１，カバーパッド１８１，スルーホール１９１，カバーパッド１８３，ストリップライン１７３を介して高周波信号が伝送される。また、スルーホール１９２，１９３を介して図示しない他の信号線の接地がなされている。

しかしながら、以上の構成においては、高周波でも特に周波数が高いミリ波帯において問題が発生してしまう。
すなわち、高周波を扱う場合にはその波長が短くなるため、その高周波回路モジュールの伝送線路を構成する基板（誘電体基板）が厚いと、複数の周波数モードが現れて互いに干渉したりする可能性がある。このため、その波長が短くなるにつれて薄い基板が用いられ、また、伝送線路の幅も小さくなるのが普通である。一方、高周波回路モジュールを実装基板に実装するためのメタルバンプについては、その幅（径など）が大きなものの方が一般に接続信頼度が高い。このため、実装基板への接続という点では、メタルバンプを載せるために高周波回路モジュールに設けられるパッドの幅（径など）は大きなものの方が有利である。

しかし、このような高周波回路モジュールをメタルバンプを用いて表面実装しようとした場合、従来の低周波帯で用いられていたメタルバンプを使用すると、伝送線路の幅に比べてそれが大きくなってしまうため、そのメタルバンプを載せるパッドの幅をその伝送線路の幅より大きくしなければならない。しかし、このようにパッドの幅を大きくすると、その部分の対接地容量が大きくなってインピーダンスが低下し、その部分でインピーダンスの不整合が起きてしまう。そして、より高い周波数では、そのパッド部の大きさが例えばその高周波信号の１／４波長に対して無視できない大きさになり、複数の周波数モードが現れてしまうなどして高周波特性を劣化させてしまうという問題があった。

また、高周波信号を伝送させる高周波回路基板において、その高周波信号をあるメタル層から別のメタル層にスルーホールを用いて伝送する場合には、一般に低コスト化のためのデザインルールがある。これは、スルーホールとそのカバーパッドとの合わせ精度を落とし、カバーパッドの幅（径など）とスルーホールの幅（径など）との差を大きくすることで、実装時のずれを吸収しようとするものである。また、孔あけ加工の低コスト化のため、スルーホール自体の幅もできるだけ大きくする。しかし、このような状態では、伝送線路よりスルーホールのカバーパッドが幅広になってしまい、より高い周波数では、上記と同様にそのカバーパッドの大きさがその高周波信号の１／４波長に対して無視できない大きさになり、高周波伝送特性を劣化させてしまうという問題があった。

こうした中、例えばグランド電極におけるバイアホール用ランド部と対向する部分を除去して非電極部を形成するなどして、容量結合を回避或いは軽減してインピーダンスの不整合を防止する技術が提案されている（例えば特許文献１）。

また、信号用配線の特性インピーダンスを高めるために、絶縁層に対して反対側にあるアース層にその信号用配線に沿って長いスリットを形成する技術が提案されている（例えば特許文献２）。
特開平５−１６０６０５号公報 特開昭６２−９６９７号公報

しかしながら、上記特許文献記載の技術は、容量結合を防止するために単にスリットを形成したものに過ぎず、特に高周波においてそのスリットから高周波信号が漏洩することの対策については考慮していない。

すなわち、より高周波においては、スリットから高周波信号が漏れて不要放射を発生させることがある。この不要放射により伝送路での高周波信号の通過特性が低下し、良好な高周波伝送特性が得られなくなる虞がある。また、不要放射がスリットを抜けて他の部位に電磁的な悪影響を及ぼす虞もある。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、ＩＣのフリップチップ実装や高周波回路モジュールなどの表面実装に用いられるメタルバンプのパッド部、また、高周波回路基板のスルーホールのパッド部における高周波伝送特性を改善することを目的とする。

本発明では上記問題を解決するために、図１及び図２に示すように、高周波信号を伝送するメタル信号線１２、及び前記メタル信号線１２に対向配置された接地用のグランドメタル層１６を含む複数のメタル層を有し、前記メタル層の外部露出部からなり、前記メタル信号線１２よりも大きな幅を有するメタルバンプパッド１４にメタルバンプ３２を接続し、前記メタルバンプ３２を介して実装基板２０の外部接続端子２４に接続される高周波回路モジュール１０であって、
前記実装基板２０との間で前記高周波信号を伝送する伝送路の一部となるメタルバンプパッド１４が対向するグランドメタル層１６の対応位置に、前記高周波信号の１／４波長より小さな開口幅を有する孔からなるスリット５１を設けたことを特徴とする高周波回路モジュール１０が提供される。

ここで、「高周波信号の１／４波長」とは、当該高周波回路モジュールにて扱う最も周波数の高い高周波信号の１／４波長を意味し、「開口幅」とは、スリット５１を形成する孔の開口部の最も大きい部分の幅を意味する。

このような高周波回路モジュールによれば、メタル信号線１２はグランドメタル層１６に対向配置されているため、ある対接地容量を有するが、その先端部に設けられたメタルバンプパッド１４の幅がそのメタル信号線１２の幅よりも大きい。このため、このままではそのメタルバンプパッド１４の部分で対接地容量が大きく変わってしまい、インピーダンスの不整合は発生してしまうところ、グランドメタル層１６の対応位置にスリット５１を設けることにより、メタルバンプパッド１４の対接地容量を小さくしている。その結果、インピーダンスの不整合が軽減される。

また、スリット５１が、高周波信号の１／４波長より小さな開口幅を有する孔からなるため、高周波信号がそのスリット５１を通過することを防止又は抑制することができる。
すなわち、例えば導波管における電磁波の伝搬特性を例に考えると、その遮断波長が理論上１／２波長になることは学術的に知られている。従って、理論上はスリット５１の開口幅を高周波信号の１／２波長よりも小さくすればよいことになるが、本発明においてはスリット５１の厚みが導波管よりも小さいことから、実際には高周波の回折現象などもあるため、安全率を見込んで高周波信号の１／４波長よりも小さくしている。発明者らは、このようにスリット５１の開口幅を高周波信号の１／４波長よりも小さくすることで、不要放射が大きく軽減されることを実験的に確認している。

また、本発明では、高周波信号を伝送する複数のメタル信号線、及び前記メタル信号線に対向配置された接地用のグランドメタル層を含む複数のメタル層と、前記複数のメタル層間に配置された誘電体層と、前記誘電体層を貫通する複数のスルーホールと、前記メタル信号線よりも大きな幅を有し、前記メタル信号線の先端部に接続されるとともに前記スルーホールの端部に接続される複数のカバーパッドとを備え、前記メタル信号線，前記カバーパッド及び前記スルーホールによって高周波信号の伝送路を形成する高周波回路基板であって、前記高周波信号を伝送する伝送路の一部となるカバーパッドが対向する位置に設けられたグランドメタル層の対応位置に、前記高周波信号の１／４波長より小さな開口幅を有する孔からなるスリットを設けたことを特徴とする高周波回路基板が提供される。

ここで、「高周波信号の１／４波長」とは、当該高周波回路基板にて扱う最も周波数の高い高周波信号の１／４波長を意味し、「開口幅」とは、スリットを形成する孔の開口部の最も大きい部分の幅を意味する。

このような高周波回路基板によれば、伝送路の一部となるカバーパッドが対向する位置に設けられたグランドメタル層の対応位置にスリットを設けることにより、カバーパッドの対接地容量を小さくしている。その結果、上記と同様にインピーダンスの不整合が軽減される。

また、スリットが高周波信号の１／４波長より小さな開口幅を有する孔からなるため、高周波信号がそのスリットを通過することを防止又は抑制し、不要放射を軽減することができる。

本発明の高周波回路モジュールによれば、高周波信号を伝送する伝送路の一部となるメタルバンプパッドが対向するグランドメタル層の対応位置に、高周波信号の１／４波長より小さな開口幅を有するスリットを設けたため、そのメタルバンプパッド部におけるインピーダンスの不整合を軽減し、さらに、そのスリットからの不要放射を軽減することができる。その結果、高周波回路モジュールにおける高周波信号の高周波伝送特性を改善することができる。

さらに、本発明の高周波回路基板によれば、高周波信号を伝送する伝送路の一部となるカバーパッドが対向する位置に設けられたグランドメタル層の対応位置に、高周波信号の１／４波長より小さな開口幅を有するスリットを設けたため、そのカバーパッド部におけるインピーダンスの不整合を軽減し、さらに、そのスリットからの不要放射を軽減することができる。その結果、高周波回路基板における高周波信号の高周波伝送特性を改善することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
［第１の実施の形態］
まず、本発明の第１の実施の形態について説明する。図１は本実施の形態の高周波回路モジュールを含む高周波回路部品の一部を表す断面図であり、図２（ａ）は図１のＡ−Ａ断面矢視図であり、図２（ｂ）は図１のＢ−Ｂ断面矢視図であり、図２（ｃ）は図１のＣ−Ｃ断面矢視図である。

図１に示すように、高周波回路部品１は、高周波回路モジュール１０と、この高周波回路モジュール１０を複数の半田バンプを介して実装する実装基板２０（高周波回路基板）とから構成される。

高周波回路モジュール１０は、図１，図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、内部にスルーホールを備える長方形板状の誘電体基板１１（誘電体層），ストリップライン１２（メタル信号線）及びグランドメタル１６（グランドメタル層）が積層されて構成されている。尚、各メタル層の金属としては金を用いている。

誘電体基板１１の一方の面の一端部には、複数の正方形状のメタルバンプパッド１３，１４，１５が形成され、その中央のメタルバンプパッド１４には、そのメタルバンプパッド１４の幅よりも小さな幅を有する帯状のマイクロストリップライン１２の先端が接続され、高周波回路モジュール１０における伝送線路を形成している。また、高周波回路モジュール１０の反対側の面を覆うように接地用のグランドメタル１６が形成され、この高周波回路モジュール１０をその厚み方向に貫通するスルーホール１７，１８を介してメタルバンプパッド１３，１５のそれぞれに接続されている。これらスルーホール１７，１８には、炭素を主成分とする導電ペーストが充填されている。さらに、グランドメタル１６を覆うように固定用の封じ樹脂３０が設けられている。

一方、実装基板２０は、図１及び図２（ｃ）に示すように、高周波回路モジュール１０よりもその長手方向に大きく、内部にスルーホールを備える長方形板状の誘電体基板２１（誘電体層），マイクロストリップライン２２（メタル信号線）及びグランドメタル２６（グランドメタル層）が積層されて構成されている。

実装基板２０の中央における高周波回路モジュール１０との対向面には、上記メタルバンプパッド１３，１４，１５に対応するメタルバンプパッド２３，２４，２５がそれぞれ形成されている。そして、その中央のメタルバンプパッド２４には、そのメタルバンプパッド２４の幅と同等の幅を有する帯状のマイクロストリップライン２２の先端が接続されている。マイクロストリップライン２２は、上記マイクロストリップライン１２とは反対側の方向に延出し、実装基板２０における伝送線路を形成する。

そして、高周波回路モジュール１０と実装基板２０との対向する各パッド間には半田バンプ３１，３２，３３がそれぞれ介装され、その導通がなされている。このため、高周波回路モジュール１０と実装基板２０とは、マイクロストリップライン１２，メタルバンプパッド１４，半田バンプ３２，メタルバンプパッド２４，マイクロストリップライン２２を介して高周波信号を伝送する。そして、他の半田バンプ３１，３３を介して図示しない他の信号線の接地がなされている。また、実装基板２０のもう一方の面にも接地用のグランドメタル２６が形成され、図示しないスルーホールを介してメタルバンプパッド２３，２５に接続されている。

そして、本実施の形態の高周波回路モジュール１０では、グランドメタル１６におけるメタルバンプパッド１４と対向する位置には、そのメタルバンプパッド１４の幅（一辺の長さ）より小さく、且つ伝送される高周波信号の１／４波長より狭い開口幅（一辺の長さ）を有する正方形状のスリット５１が形成されている。

このため、グランドメタル１６におけるメタルバンプパッド１４と対向する部分の面積が減少し、メタルバンプパッド１４の対接地容量が小さくなり、その部分のインピーダンスの低下が抑制される。その結果、インピーダンス不整合を軽減することができる。

また、スリット５１の開口幅が高周波信号の１／４波長よりも狭く形成されているため、その高周波信号がスリット５１を透過又は回折するのを防止することができる。その結果、高周波信号の伝送路での通過性能を良好に保つことができ、安定した高周波伝送特性を維持することができる。

図３〜図５は、本実施の形態の効果を確認するために行った電磁界シミュレーションの解析条件及び解析結果を表す説明図である。図３はその解析モデルの３次元構造を表し、図４はその側面図を表している。そして、図５はその電磁界シミュレーションの結果を表している。

図３及び図４に示すように、この電磁界シミュレーションでは、図１に示したものと同様の構造を有する高周波回路部品を対象としている。このため、同様の構成部分については同一の符号を付して示している。そして、グランドメタル１６に高周波信号の１／４波長よりも小さい開口幅を有するスリット５１を設けた実施例と、スリット５１を設けなかった比較例のそれぞれについて、高周波信号の伝送路での通過特性と反射特性とを解析した。

図５において、横軸は高周波信号の周波数を表し、縦軸の右側が通過特性を、左側が反射特性をそれぞれ表している。また矢印で示すように、上段に通過特性を、下側に反射特性をそれぞれ表し、実施例を実線で表し、比較例を点線で表している。この通過特性は、伝送路を通過する高周波信号のロスの大きさを表しており、その絶対値が大きくなるほどロスが大きくなる。一方、反射特性は、伝送路のインピーダンスの影響で反射してくる高周波信号の度合いを表しており、その絶対値が大きくなるほど反射量は小さくなる。

同図から分かるように、通過特性については、実施例の方が比較例よりも小さくなっており、スリット５１を設けたことにより改善している。また、高周波になるほど、その改善の度合いが大きくなっている。

一方、反射特性については、実施例の方が比較例よりも大きくなっており、スリット５１を設けたことにより改善している。また、高周波になるほどその改善の度合いが大きくなっている。

以上に説明したように、本実施の形態の高周波回路部品１によれば、高周波回路モジュール１０において、高周波信号を伝送する伝送路の一部となるメタルバンプパッド１４が対向するグランドメタル１６の対応位置に、高周波信号の１／４波長より小さな開口幅を有するスリット５１を設けたため、そのメタルバンプパッド１４の部分におけるインピーダンスの不整合を軽減し、さらに、そのスリット５１からの不要放射を軽減することができる。その結果、高周波回路モジュール１０における高周波信号の高周波伝送特性を改善することができる。

尚、高周波信号がより高周波になるにつれてその波長がさらに短くなり、スリット５１の大きさによってはこれを通過又は回折して漏れてしまうことになる。
そこで、図６に示すように、複数の小さな孔５２ａからなる格子状のスリット５２を形成し、その孔５２ａの一つ一つが高周波信号の１／４波長よりも小さな幅を有するように構成してもよい。

このように、スリット５２を構成する孔５２ａの大きさを小さくすることによって、高周波信号の漏れを抑制してその不要放射を抑えることができる一方、スリット５２全体の面積を確保してメタルバンプパッド１４の部分の対接地容量を小さくすることで、高周波特性の劣化を抑えることができる。つまり、スリットの大きさや数を制御することにより、高周波伝送特性の劣化を抑え、且つスリットから不要放射も抑えることができるのである。

［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。尚、本実施の形態は、本発明の高周波回路モジュールを含む高周波回路部品をより具体化したものである。図７は当該高周波回路部品の平面図であり、図８はその実装断面図である。また、図９（ａ）は図８のＤ−Ｄ断面矢視図であり、図９（ｂ）は図８のＥ−Ｅ断面矢視図である。

図７及び図８に示すように、高周波回路部品２０１は、高周波回路モジュール２１０と、その高周波回路モジュール２１０を複数の半田バンプを介して実装する実装基板２２０（高周波回路基板）とから構成されている。

高周波回路モジュール２１０は、内部にスルーホールを備える長方形板状の誘電体基板２１１（誘電体層），コプレーナライン２１２，ストリップライン２１３，パッド部２１７（メタル信号線）及びグランドメタル２１５，２１６（グランドメタル層）を積層し、さらに、ＩＣ２３０を誘電体基板２１１に対してフリップチップ実装して構成されている。このＩＣ２３０と誘電体基板２１１のインターフェイスはコプレーナラインにより実現されている。

すなわち、図８及び図９（ａ）に示すように、誘電体基板２１１の一方の面には、そのほぼ全域にわたって接地用のグランドメタル２１５が形成され、その長手方向の中央寄りの位置に一対の透孔２１５ａが設けられ、その各透孔２１５ａ内にグランドメタル２１５と所定の間隙をあけて帯状のコプレーナライン２１２が形成されている。

そして、その面の中央にＩＣ２３０が実装されている。すなわち、ＩＣ２３０の長手方向端部から延出する一対のピン２１７ａがコプレーナライン２１２に接続され、その他の複数のピン２１７ｂがグランドメタル２１５に接続されている。これらのピンの接続信頼度を保証するために、ＩＣ２３０と誘電体基板２１１との間には封じ樹脂２４１が充填され、さらにＩＣ２３０を外方から覆うように固定用のモールド樹脂２４２が配設されている。

また、図８及び図９（ｂ）に示すように、誘電体基板２１１の反対側の面には、そのほぼ全域にわたって接地用のグランドメタル２１６が形成され、その長手方向の両端部中央に透孔２１６ａがそれぞれ設けられ、その各透孔２１６ａ内にグランドメタル２１６と所定の間隙をあけてパッド部２１７が設けられている。このパッド部２１７は凸形状をなし、その大領域の部分がメタルバンプパッド２１８を構成し、小領域の部分がホールパッド２１９を構成している。

さらに、誘電体基板２１１の厚み方向中央には、コプレーナライン２１２に対応する位置からホールパッド２１９に対応する位置にかけて延びる一対の帯状のストリップライン２１３が設けられている。グランドメタル２１５，ストリップライン２１３，グランドメタル２１６によってトリプレイトが構成される。ストリップライン２１３は、コプレーナライン２１２及びホールパッド２１９のそれぞれに、スルーホール２３１，２３２を介して接続されている。また、グランドメタル２１５及び２１６は、誘電体基板２１１の中央部に形成された複数のスルーホール２３３を介して互いに接続されている。

そして、メタルバンプパッド２１８には円柱状の半田バンプ２６１が設けられ、グランドメタル２１６にも同形状の複数の半田バンプ２６２が設けられている。高周波回路モジュール２１０は、これらの半田バンプ２６１，２６２を介して実装基板２２０に表面実装され、その導通がなされている。

一方、実装基板２２０は、高周波回路モジュール２１０よりも大きな長方形板状の誘電体基板２２１からなり、図７及び図８に示すように、高周波回路モジュール２１０との対向面の中央部に接地用のグランドメタル２２２が形成されている。このグランドメタル２２２と所定間隔あけて一対の帯状のストリップライン２２３が互いに反対方向に延出して設けられている。高周波回路モジュール２１０は、半田バンプ２６１を介してこのストリップライン２２３の一端に接続され、半田バンプ２６２を介してグランドメタル２２２に接続される。また、実装基板２２０のもう一方の面にも接地用のグランドメタル２２４が形成されている。さらに、誘電体基板２２１の中央部には、グランドメタル２２２とグランドメタル２２４とを接続する複数のスルーホール２２５が貫通して設けられ、これらスルーホール２２５には、炭素を主成分とする導電ペーストが充填されている。

高周波回路モジュール２１０と実装基板２２０とは、コプレーナライン２１２，ストリップライン２１３，パッド部２１７，半田バンプ２６１及びストリップライン２２３を介して高周波信号を伝送する。そして、他の半田バンプ２６２及びスルーホール２２５を介して図示しない他の配線の接地がなされている。

そして、本実施の形態の高周波回路基板２２０では、図８及び図９（ａ）に示すように、グランドメタル２１５におけるメタルバンプパッド２１８と対向する位置には、そのメタルバンプパッド２１８の幅（一辺の長さ）より小さく、且つ伝送される高周波信号の１／４波長より狭い開口幅（一辺の長さ）を有する正方形状のスリット２５１が形成されている。

すなわち、誘電体基板２１１が半田バンプ２６１の大きさに比べて薄いため、このままの状態ではメタルバンプパッド２１８のグランドメタル２１５に対する対接地容量が大きく、インピーダンス不整合を起こして高周波特性を劣化させてしまうところ、グランドメタル２１５にスリット２５１を設けることにより、対接地容量を減少させて高周波特性を改善している。

以上に説明したように、本実施の形態の高周波回路部品２０１によれば、高周波回路モジュール２１０において、グランドメタル２１５におけるメタルバンプパッド２１８と対向する位置にスリット２５１を形成したため、メタルバンプパッド２１８の対接地容量が小さくなり、その部分のインピーダンスの低下が抑制される。その結果、インピーダンス不整合を軽減することができる。

また、スリット２５１の開口幅が高周波信号の１／４波長よりも狭く形成されているため、その高周波信号がスリット２５１を透過又は回折するのを防止することができる。その結果、不要放射を軽減して安定した高周波特性を維持することができる。

尚、このスリット２５１からの不要放射レベルが問題になる場合には、第１の実施の形態の図６の変形例のように、小さいスリットを格子状に配置させるなどして、不要放射レベルを減少させることができる。また、モールド樹脂２４２に放射を吸収するためのフィラーからなる電波吸収材料を混ぜておくことにより、不要放射の軽減を図ることも可能である。

［第３の実施の形態］
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。本実施の形態は、メタル信号線やグランドメタル層を含む複数のメタル層と誘電体層とを積層して構成された高周波回路基板にかかり、図１８に示した従来構成を改良したものである。図１０は本実施の形態の高周波回路基板の一例を表す断面図である。図１１（ａ）は図１０のＦ方向矢視図であり、図１１（ｂ）は図１０のＧ−Ｇ断面矢視図であり、図１１（ｃ）は図１０のＨ方向矢視図である。

図１０に示すように、高周波回路基板３０１は、長方形板状の誘電体基板３１１，３１２（誘電体層）と、複数のストリップライン３２１，３２３（メタル信号線）及びグランドメタル３２２，３２４（グランドメタル層）が積層されて構成されている。

図１１（ａ）に示すように、第１誘電体基板３１１の中央にはその厚み方向に貫通する円孔状のスルーホール３４１が形成され、そのスルーホール３４１には、炭素を主成分とする導電ペーストが充填されている。第１誘電体基板３１１の一方の面には、その中央部にスルーホール３４１を覆う円形状のカバーパッド３３１が設けられている。カバーパッド３３１には伝送線路を構成する帯状のストリップライン３２１の先端が接続されている。さらに、カバーパッド３３１と所定間隔をあけるとともに、ストリップライン３２１とは反対側の領域を覆うように接地用のグランドメタル３２２が設けられている。このグランドメタル３２２は、そのストリップライン３２１寄りの端縁中央にＵ字状の凹部３２２ａを有し、この凹部３２２ａにカバーパッド３３１を所定間隔あけた状態で収容している。

同図（ｂ）に示すように、第２誘電体基板３１２の中央部両端近傍には、その厚み方向に貫通する円孔状のスルーホール３４２，３４３が形成されている。各スルーホールには、炭素を主成分とする導電ペーストが充填されている。第１誘電体基板３１１と第２誘電体基板３１２との間には、各スルーホール３４１，３４２，３４３に対応した円形状のカバーパッド３３３，３３２，３３４と、その中央のカバーパッド３３３から片側に延出して伝送線路を構成する帯状のストリップライン３２３とが設けられている。

さらに、同図（ｃ）に示すように、第２誘電体基板３１２の他方の面には、その全域を覆うように接地用のグランドメタル３２４が形成されている。カバーパッド３３２，３３４とグランドメタル３２４とは、スルーホール３４２，３４３を介してそれぞれ接続されている。そして、ストリップライン３２１，カバーパッド３３１，スルーホール３４１，カバーパッド３３３，ストリップライン３２３を介して高周波信号が伝送される。また、スルーホール３４２，３４３を介して図示しない他の信号線の接地がなされている。

そして、本実施の形態の高周波回路基板３０１では、グランドメタル３２４におけるカバーパッド３３３と対向する位置には、そのカバーパッド３３３の径（幅）より小さく、且つ伝送される高周波信号の１／４波長より狭い開口径を有する円形状のスリット３５１が形成されている。

このため、グランドメタル３２４におけるカバーパッド３３３と対向する部分の面積が減少し、カバーパッド３３３の対接地容量が小さくなり、その部分のインピーダンスの低下が抑制される。その結果、インピーダンス不整合を軽減することができる。

また、スリット３５１の開口径が高周波信号の１／４波長よりも狭く形成されているため、その高周波信号がスリット３５１を透過又は回折するのを防止してその不要放射を軽減し、安定した高周波特性を維持することができる。

尚、高周波信号がより高周波になるにつれてその波長が短くなり、スリット３５１の大きさによってはこれを通過又は回折して不要放射を発生させる虞がある。
そこで、図１２（ａ）に示すように、上述した高周波回路基板３０１のスリット３５１側に筐体３６０を実装してもよい。この筐体３６０のスリット３５１に対向する位置には空洞３６１が形成されており、スリット３５１に接しないようになっている。また、少なくとも空洞３６１の表面にはメタルの被覆がなされている。

このような構成によれば、高周波信号の周波数によらず不要放射をほぼ確実に防止することができる。
尚、筐体３６０は、例えば金属部材を成形したものでもよいし、別の誘電体基板に空洞を加工し、その少なくとも空洞の表面を金属膜で被覆したものでもよい。

或いは、図１２（ｂ）に示すように、上述した高周波回路基板３０１のスリット３５１側に第３誘電体基板３１３を実装してもよい。
この第３誘電体基板３１３は、その厚み方向に貫通する複数のスルーホール３７１を備えている。これらのスルーホール３７１は、スリット３５１を取り囲むように放射状に配置されている。また、第３誘電体基板３１３の第２誘電体基板３１２とは反対側の面を覆うように、接地及び遮蔽用のグランドメタル３７２が形成されている。このスリット３５１を取り囲む複数のスルーホール３７１は、隣接する互いのスルーホールの間隔が高周波信号の１／４波長より小さくなるように配置されている。

このような構成によれば、スリット３５１から不要放射成分が漏れたとしても、複数のスルーホール３７１の間を通過することが防止又は抑制されるため、その不要放射成分が第３誘電体基板３１３内で拡散することを防止又は抑制することができる。その結果、外部に漏洩する不要放射を軽減することができる。

或いは、図１３に示すように、スリットを複数の小さな孔３５２ａからなる格子状のスリット３５２として構成してもよい。図１３（ａ）はこのような高周波回路基板の断面図であり、同図（ｂ）はそのＩ方向矢視図である。

ここで、スリット３５２を構成する孔３５２ａの一つ一つは、高周波信号の１／４波長よりも小さな幅を有するように構成される。これらの孔は、同図のような角孔であってもよいし、円孔であってもよい。

このように、スリット３５２を構成する孔の大きさを小さくすることによって、高周波信号の漏れを抑制してその不要放射を抑えることができる。
［第４の実施の形態］
次に、本発明の第４の実施の形態について説明する。尚、本実施の形態は、本発明の高周波回路基板を含む高周波回路部品をより具体化したものである。図１４は当該高周波回路部品の実装断面図である。また、図１５（ａ）は図１４のＪ−Ｊ断面矢視図であり、図１５（ｂ）は図１４のＫ−Ｋ断面矢視図である。さらに、図１６（ａ）は図１４のＬ−Ｌ断面矢視図であり、図１６（ｂ）は図１４のＭ方向矢視図である。

図１４に示すように、高周波回路部品４０１は、高周波回路モジュール２１０と、その高周波回路モジュール２１０を複数の半田バンプを介して実装する高周波回路基板４２０とから構成されている。尚、本実施の形態における高周波回路モジュール２１０は、第２の実施の形態で説明した高周波回路モジュール２１０と同様のものであるため、同様の構成部分について必要に応じて同一の符号を付すなどして、その説明を省略する。

高周波回路基板４２０は、それぞれ複数のスルーホールが設けられ長方形板状の誘電体基板４１１，４１２，４１３（誘電体層）と、パッド部４２１，カバーパッド４２４，ストリップライン４２５（メタル信号線）及びグランドメタル４３１，４３２，４３３，４３４（グランドメタル層）が積層されて構成されている。各スルーホールには炭素を主成分とする導電ペーストが充填され、メタル層の導通を図っている。

すなわち、図１４及び図１５（ａ）に示すように、第１誘電体基板４１１には、その厚み方向に貫通する円孔状のスルーホール４４１が複数整列して形成されている。第１誘電体基板４１１の一方の面には、そのほぼ全域にわたって接地用のグランドメタル４３１が形成され、その長手方向の両端部中央に透孔４３１ａがそれぞれ設けられ、さらに、その各透孔４３１ａ内にグランドメタル４３１と所定の間隙をあけてコプレーナラインを形成するパッド部４２１が設けられている。このパッド部４２１は、その大領域の部分を形成する円形状のホールパッド４２２と、そのホールパッド４２２から第１誘電体基板４１１の長手方向中央に向かって延出し、小領域の部分を形成するメタルバンプパッド４２３とから構成されている。

また、図１４及び図１５（ｂ）に示すように、第２誘電体基板４１２には、その厚み方向に貫通する円孔状のスルーホール４４２が、上記スルーホール４４１に対応して複数整列して形成されている。

第２誘電体基板４１２の一方の面には、その長手方向両端部を除くほぼ全域にわたって接地用のグランドメタル４３２が形成され、その長手方向の両端部中央のホールパッド４２２に対応する位置には、円形状のカバーパッド４２４が設けられている。カバーパッド４２４から第２誘電体基板４１２の端部にかけて伝送線路を構成する帯状のストリップライン４２５が形成されている。グランドメタル４３２は、その両端縁中央にＵ字状の凹部４３２ａを有し、この凹部４３２ａにカバーパッド４２４を所定間隔あけた状態で収容している。

図１４及び図１６（ａ）に示すように、第３誘電体基板４１３には、その厚み方向に貫通する円孔状のスルーホール４４３が複数形成されている。
第３誘電体基板４１３の一方の面には、そのほぼ全域にわたって接地用のグランドメタル４３３が形成され、そのグランドメタル４３３の長手方向の両端部中央のカバーパッド４２４と対向する位置には、そのカバーパッド４２４の径（幅）より小さく、且つ伝送される高周波信号の１／４波長より狭い開口径を有する円形状のスリット４５１が形成されている。複数のスルーホール４４３は、スリット４５１を取り囲むように放射状に配置されている。また、第３誘電体基板４１３の第２誘電体基板４１２とは反対側の面を覆うように、接地及び遮蔽用のグランドメタル４３４が形成されている。このスリット３５１を取り囲む複数のスルーホール４４３は、隣接する互いのスルーホールの間隔（図中矢印参照）が高周波信号の１／４波長より小さくなるように配置されている。

以上に説明したように、本実施の形態の高周波回路部品４０１によれば、高周波回路基板４２０において、スリット４５１を設けたことで、グランドメタル４３３におけるカバーパッド４２４と対向する部分の面積が減少し、カバーパッド４２４の対接地容量が小さくなり、その部分のインピーダンスの低下が抑制される。その結果、インピーダンス不整合を軽減することができる。

また、第３誘電体基板４１３において、隣接する互いのスルーホール４４３の間隔が高周波信号の１／４波長より小さくなるように配置されている。このため、スリット４５１から第３誘電体基板４１３に不要放射成分が漏れたとしても、複数のスルーホール４４３の間を通過することが防止又は抑制されるため、その不要放射成分が第３誘電体基板４１３内で拡散することを防止又は抑制することができる。その結果、外部に漏洩する不要放射を軽減することができる。

尚、本実施の形態では、高周波回路基板４２０を中心に説明したが、高周波回路部品４０１全体として本発明を適用させることもできる。
すなわち、例えば、高周波回路モジュール２１０において高周波信号を伝送する半田バンプ２６１が比較的大きく、その大きさを無視できないような場合には、高周波回路基板４２０側のグランドメタル４３２に対する対接地容量が大きくなる可能性がある。

そこで、このような場合には、高周波回路基板４２０において、高周波回路モジュール２１０のパッド部２１７が対向するグランドメタル４３２の対応位置に、高周波信号の１／４波長より小さな開口幅を有する孔からなるスリットを設けるようにしてもよい。

このように構成することで、グランドメタル４３２におけるパッド部２１７と対向する部分の面積が減少し、パッド部２１７の対接地容量が小さくなり、その部分のインピーダンスの低下が抑制され、インピーダンス不整合を軽減することができる。

メタルバンプを介して実装基板に実装される高周波回路モジュール，内部の複数のメタル層をスルーホールで導通する高周波回路モジュール，内部の複数のメタル層をスルーホールで導通する高周波回路基板，及びこのような高周波回路モジュールを高周波回路基板に実装して構成された高周波回路部品に適用することができる。

（付記１）
高周波信号を伝送するメタル信号線、及び前記メタル信号線に対向配置された接地用のグランドメタル層を含む複数のメタル層を有し、前記メタル層の外部露出部からなり、前記メタル信号線よりも大きな幅を有するメタルバンプパッドにメタルバンプを接続し、前記メタルバンプを介して実装基板の外部接続端子に接続される高周波回路モジュールであって、
前記実装基板との間で前記高周波信号を伝送する伝送路の一部となるメタルバンプパッドが対向するグランドメタル層の対応位置に、前記高周波信号の１／４波長より小さな開口幅を有する孔からなるスリットを設けたことを特徴とする高周波回路モジュール。

（付記２）
前記スリットは、前記伝送路の一部となるメタルバンプパッドより小さく形成されたことを特徴とする付記１記載の高周波回路モジュール。

（付記３）
前記スリットは、前記グランドメタル層の対応位置に設けられた複数の孔からなり、
前記複数の孔のそれぞれが、前記高周波信号の１／４波長より小さな開口幅を有するように形成されたことを特徴とする付記１記載の高周波回路モジュール。

（付記４）
前記スリットは、前記複数の孔を整列させて格子状に形成されたことを特徴とする付記３記載の高周波回路モジュール。

（付記５）
前記スリットが設けられたグランドメタル層の前記メタルバンプパッドとは反対側が、モールド樹脂によりモールドされ、
前記モールド樹脂に電波吸収材料が混合されていることを特徴とする付記１記載の高周波回路モジュール。

（付記６）
高周波信号を伝送する複数のメタル信号線、及び前記メタル信号線に対向配置された接地用のグランドメタル層を含む複数のメタル層と、
前記複数のメタル層間に配置された誘電体層と、
前記誘電体層を貫通する複数のスルーホールと、
前記メタル信号線よりも大きな幅を有し、前記メタル信号線の先端部に接続されるとともに前記スルーホールの端部に接続される複数のカバーパッドと、
を備え、
前記メタル信号線，前記カバーパッド及び前記スルーホールによって高周波信号の伝送路を形成する高周波回路基板であって、
前記高周波信号を伝送する伝送路の一部となるカバーパッドが対向する位置に設けられたグランドメタル層の対応位置に、前記高周波信号の１／４波長より小さな開口幅を有する孔からなるスリットを設けたことを特徴とする高周波回路基板。

（付記７）
前記スリットは、前記伝送路の一部となるカバーパッドより小さく形成されたことを特徴とする付記６記載の高周波回路基板。

（付記８）
前記スリットは、前記グランドメタル層の対応位置に設けられた複数の孔からなり、
前記複数の孔のそれぞれが、前記高周波信号の１／４波長より小さな開口幅を有するように形成されたことを特徴とする付記６記載の高周波回路基板。

（付記９）
前記スリットは、前記複数の孔を整列させて格子状に形成されたことを特徴とする付記８記載の高周波回路基板。

（付記１０）
前記スリットの前記カバーパッドとは反対側から前記スリットを覆う筐体が実装され、
前記筐体には、前記スリットとの間に空間を形成する空洞部が設けられ、
前記筐体の少なくとも前記空洞部の表面には、メタルの被覆がなされていることを特徴とする付記６記載の高周波回路基板。

（付記１１）
前記スリットの前記カバーパッドとは反対側に、さらに、別の誘電体層及び遮蔽用のメタル層を追加し、前記追加した誘電体層に前記スリットを取り囲むように複数のスルーホールが配置され、
前記スリットを取り囲む複数のスルーホールは、隣接する互いのスルーホールの間隔が前記高周波信号の１／４波長より小さくなるように配置されたことを特徴とする付記６記載の高周波回路基板。

（付記１２）
高周波信号を伝送するモジュールメタル信号線、及び前記モジュールメタル信号線に対向配置された接地用のモジュールグランドメタル層を含む複数のモジュールメタル層を備え、前記モジュールメタル層の外部露出部からなり、前記モジュールメタル信号線よりも大きな幅を有するメタルバンプパッドにメタルバンプを接続し、前記メタルバンプを介して外部接続端子に接続される高周波回路モジュールと、
高周波信号を伝送する複数の基板メタル信号線、及び前記基板メタル信号線に対向配置された接地用の基板グランドメタル層を含み、その一部が前記外部接続端子を形成する複数の基板メタル層と、前記複数の基板メタル層間に配置された誘電体層と、前記誘電体層を貫通する複数のスルーホールと、前記基板メタル信号線よりも大きな幅を有し、前記基板メタル信号線の先端部に接続されるとともに前記スルーホールの端部に接続される複数のカバーパッドとを備えた高周波回路基板と、
を備え、前記高周波回路モジュールを前記メタルバンプを介して前記高周波回路基板に実装して構成され、前記モジュールメタル信号線，前記メタルバンプパッド，前記メタルバンプ，基板メタル信号線，前記カバーパッド及び前記スルーホールによって前記高周波信号の伝送路を形成する高周波回路部品であって、
前記高周波回路基板において、前記高周波信号を伝送する伝送路の一部となるメタルバンプパッドが対向する基板グランドメタル層の対応位置に、前記高周波信号の１／４波長より小さな開口幅を有する孔からなるスリットを設けたことを特徴とする高周波回路部品。

（付記１３）
前記スリットは、前記伝送路の一部となるメタルバンプパッドより小さく形成されたことを特徴とする付記１２記載の高周波回路部品。

（付記１４）
前記スリットは、前記基板グランドメタル層の対応位置に設けられた複数の孔からなり、
前記複数の孔のそれぞれが、前記高周波信号の１／４波長より小さな開口幅を有するように形成されたことを特徴とする付記１２記載の高周波回路部品。

本発明の第１の実施の形態にかかる高周波回路モジュールを含む高周波回路部品を表す断面図である。 図１の所定の断面矢視図である。 第１の実施の形態の効果を確認するために行った解析モデルの３次元構造を表す説明図である。 図３の解析モデルの側面図である。 図３の解析モデルを対象とした電磁界シミュレーションの結果を表す説明図である。 第１の実施の形態の変形例を表す説明図である。 第２の実施の形態にかかる高周波回路モジュールを含む高周波回路部品を表す平面図である。 第２の実施の形態にかかる高周波回路モジュールを含む高周波回路部品を表す断面図である。 図８の所定の断面矢視図である。 第３の実施の形態にかかる高周波回路基板を含む高周波回路部品を表す断面図である。 図１０の所定の矢視図及び断面矢視図である。 第３の実施の形態の変形例を表す説明図である。 第３の実施の形態の変形例を表す説明図である。 第４の実施の形態にかかる高周波回路基板を含む高周波回路部品を表す断面図である。 図１４の所定の断面矢視図である。 図１４の所定の断面矢視図である。 従来の高周波回路モジュールを含む高周波回路部品を表す断面図である。 図１７の所定の断面矢視図である。 従来の高周波回路基板を表す断面図である。 図１９の所定の矢視図及び断面矢視図である。

符号の説明

１ 高周波回路部品
１０ 高周波回路モジュール
１１，２１ 誘電体基板
１２，２２ マイクロストリップライン
１３，１４，１５，２３，２４，２５ メタルバンプパッド
１６，２６ グランドメタル
１７，１８ スルーホール
２０ 実装基板
３０ 封じ樹脂
３１，３２，３３ 半田バンプ
５１，５２ スリット
５２ａ 孔
２０１ 高周波回路部品
２１０ 高周波回路モジュール
２１１，２２１ 誘電体基板
２１２ コプレーナライン
２１３，２２３ ストリップライン
２１５，２１６，２２２，２２４ グランドメタル
２１５ａ，２１６ａ 透孔
２１７ パッド部
２１８ メタルバンプパッド
２１９ ホールパッド
２２０ 実装基板
２２５，２３１，２３２，２３３ スルーホール
２４１ 封じ樹脂
２４２ モールド樹脂
２５１ スリット
２６１，２６２ 半田バンプ
３０１ 高周波回路基板
３１１ 第１誘電体基板
３１２ 第２誘電体基板
３１３ 第３誘電体基板
３２１ ストリップライン
３２２ グランドメタル
３２３ ストリップライン
３２４，３７２ グランドメタル
３３１，３３２，３３３，３３４ カバーパッド
３４１，３４２，３４３，３７１ スルーホール
３５１，３５２ スリット
３５２ａ 孔
３６０ 筐体
３６１ 空洞
４０１ 高周波回路部品
４１１ 第１誘電体基板
４１２ 第２誘電体基板
４１３ 第３誘電体基板
４２０ 高周波回路基板
４２１ パッド部
４２２ ホールパッド
４２３ メタルバンプパッド
４２４ カバーパッド
４２５ ストリップライン
４３１，４３２，４３３，４３４ グランドメタル
４４１，４４２，４４３ スルーホール
４５１ スリット

Claims (5)

1. 高周波信号を伝送するメタル信号線、及び前記メタル信号線に対向配置された接地用のグランドメタル層を含む複数のメタル層を有し、前記メタル層の外部露出部からなり、前記メタル信号線よりも大きな幅を有するメタルバンプパッドにメタルバンプを接続し、前記メタルバンプを介して実装基板の外部接続端子に接続される高周波回路モジュールであって、
   前記実装基板との間で前記高周波信号を伝送する伝送路の一部となるメタルバンプパッドが対向するグランドメタル層の対応位置に、前記高周波信号の１／４波長より小さな開口幅を有する孔からなるスリットを設けたことを特徴とする高周波回路モジュール。
2. 前記スリットは、前記グランドメタル層の対応位置に設けられた複数の孔からなり、
   前記複数の孔のそれぞれが、前記高周波信号の１／４波長より小さな開口幅を有するように形成されたことを特徴とする請求項１記載の高周波回路モジュール。
3. 高周波信号を伝送する複数のメタル信号線、及び前記メタル信号線に対向配置された接地用のグランドメタル層を含む複数のメタル層と、
   前記複数のメタル層間に配置された誘電体層と、
   前記誘電体層を貫通する複数のスルーホールと、
   前記メタル信号線よりも大きな幅を有し、前記メタル信号線の先端部に接続されるとともに前記スルーホールの端部に接続される複数のカバーパッドと、
   を備え、
   前記メタル信号線，前記カバーパッド及び前記スルーホールによって高周波信号の伝送路を形成する高周波回路基板であって、
   前記高周波信号を伝送する伝送路の一部となるカバーパッドが対向する位置に設けられたグランドメタル層の対応位置に、前記高周波信号の１／４波長より小さな開口幅を有する孔からなるスリットを設けたことを特徴とする高周波回路基板。
4. 前記スリットの前記カバーパッドとは反対側から前記スリットを覆う筐体が実装され、
   前記筐体には、前記スリットとの間に空間を形成する空洞部が設けられ、
   前記筐体の少なくとも前記空洞部の表面には、メタルの被覆がなされていることを特徴とする請求項３記載の高周波回路基板。
5. 前記スリットの前記カバーパッドとは反対側に、さらに、別の誘電体層及び遮蔽用のメタル層を追加し、前記追加した誘電体層に前記スリットを取り囲むように複数のスルーホールが配置され、
   前記スリットを取り囲む複数のスルーホールは、隣接する互いのスルーホールの間隔が前記高周波信号の１／４波長より小さくなるように配置されたことを特徴とする請求項３記載の高周波回路基板。

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