JP2005217199A

JP2005217199A - 信号線回路装置

Info

Publication number: JP2005217199A
Application number: JP2004022203A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Yamaguchi; 健山口; Shunichi Imaoka; 俊一今岡
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2004-01-29
Filing date: 2004-01-29
Publication date: 2005-08-11
Also published as: TW200525813A; TWI280680B; CN101252814A

Abstract

【課題】信号線回路装置における信号線のトリミングを簡易に行い、装置の特性を調整する。
【解決手段】信号線回路装置１０２は、実装基板１２０上に配置される。信号線回路装置１０２は、誘電体層１０４と、誘電体層１０４の表面に形成された信号線１０６と、実装基板１２０と誘電体層１０４との間に形成され、信号線１０６と実装基板１２０との間に空隙を生じさせるスペーサ（半田１３０またはフォトソルダレジスト１３２）と、を含む。
【選択図】図３

Description

本発明は、信号線回路装置に関する。

特許文献１には、誘電体である絶縁体層の間に線路導体が設けられ、外層側に接地導体が設けられた構成の積層型共振器が開示されている。このように構成された積層型共振器の周波数等を制御するために、線路導体をトリミングする方法が知られている。
特開平６−２２４６０６号公報

しかし、従来、線路導体が絶縁体層により覆われているため、線路導体をトリミングするためには、線路導体を積層体の一側面に露出させ、その側面全体を切削する必要があった。

図１４は、回路素子が形成された絶縁体層の表面に信号線が配置された従来の例を示す図である。
ここで、誘電体層４の表面には信号線６が形成され、誘電体層４の裏面にはグランド線８が形成される。また、図示していないが、誘電体層４の表面には半導体素子や受動素子等の回路素子が配置され、回路素子を覆うモールド樹脂１４が形成される。

従来、このように、信号線６が誘電体層４とモールド樹脂１４に覆われていたため、信号線６のトリミングを行う場合、図１４（ａ）の破線で示すように装置の側面全体を切削するか、または図１４（ｂ）に示すようにモールド樹脂１４を部分的に除去して信号線６を露出させた後にトリミングし、再びモールド樹脂１４を埋め直さなければならなかった。図１４（ａ）に示した方法で信号線６のトリミングを行う場合、信号線６を側面近くに配置しなければならないという場所的制約が生じてしまう。また、図１４（ｂ）に示した方法で信号線６のトリミングを行う場合、モールド樹脂１４を部分的に除去する際に、開口部を設けるための金型が必要であり、またモールド樹脂を埋め直すため、コストがかかり、工程数も増えるという問題があった。

本発明は上記事情を踏まえてなされたものであり、本発明の目的は、信号線回路装置における信号線のトリミングを簡易に行い、装置の特性を調整する技術を提供することにある。

本発明によれば、誘電体層と、誘電体層の一方の面に形成された信号線と、誘電体層の一方の面に設けられ、誘電体層の一方の面側に他の部材が配置されたときに、信号線と当該他の部材との間に空隙を生じさせるスペーサと、を含むことを特徴とする信号線回路装置が提供される。

ここで、誘電体層の一方の面とは反対の面、または信号線の両側にはグランド線が設けられる。信号線は、このグランド線と対となり、マイクロストリップ線路またはコプラナー線路を構成する。ここで、信号線が誘電体層の一方の面に設けられているので、信号線のトリミングを容易に行うことができる。ここで、スペーサは、信号線が形成された領域の周囲に設けられる。また、他の部材は、基板とすることができる。

信号線を誘電体層の表面に形成した状態で、信号線の近傍に他の部材を配置すると、その他の部材からの影響により信号線の特性インピーダンスが変動しやすくなる。とくに、他の部材が導電性の場合、信号線の特性インピーダンスが変動してしまう。そのため、従来、信号線を誘電体層の表面に配置することが実用的に困難であった。しかし、本発明のように、信号線と他の部材との間に空隙を生じさせると、信号線は誘電率の低い空気に囲まれた状態となるので、他の部材による影響を低減して、特性インピーダンスの変動を抑えることができる。

本発明の信号線回路装置において、誘電体層の一方の面とは反対面に配置された回路素子と、誘電体層の反対面において、回路素子を封止する封止樹脂と、をさらに含むことができる。

本発明において、誘電体層上にこのような回路素子や封止樹脂が設けられていても、封止樹脂等が設けられた面とは反対側の面に信号線が設けられるので、信号線をトリミングする調整を容易に行うことができる。

本発明によれば、基板と、基板表面に形成された導電部材と、基板上に配置された誘電体層と、誘電体層の一方の面に形成された信号線と、基板と誘電体層との間に設けられ、信号線と基板との間に空隙を生じさせるスペーサと、を含むことを特徴とする信号線回路装置が提供される。

表面に導電部材が形成された基板が信号線近傍に配置されると、導電部材の影響により、信号線の特性インピーダンスが変動しやすくなる。しかし、本発明において、信号線と基板との間に空隙を生じさせるスペーサが配置されているので、基板による影響を低減して、特性インピーダンスの変動を抑えることができる。

ここで、導電部材は、基板が信号線と対向する面に設けられてもよく、反対側の面に設けられてもよい。導電部材が反対側の面に設けられると、信号線との距離がより一層広くなるので、導電部材による影響を低減することができる。

本発明の信号線回路装置において、スペーサは、前記信号線の膜厚よりも厚く形成することができる。信号線は、誘電体層の一方の面に埋め込まれるように配置されてもよく、一部または全部が一方の面から突出するように配置されてもよい。このような構成とすることにより、信号線の配置位置に関わらず、他の部材や基板との間に空隙を生じさせることができ、これらの部材による信号線への影響を低減することができる。また、信号線と他の部材や基板との距離が大きいほど、これらの部材からの影響を低減することができる。

本発明の信号線回路装置において、信号線は、誘電体層と接する面とは反対の面において、露出して形成することができる。

本発明の信号線回路装置において、信号線は、誘電体層を構成する材料よりも誘電率が低い絶縁材料により覆うことができる。

これにより、信号線により生じる電磁界を絶縁材料内に閉じ込めることができる。

以上、本発明の構成について説明したが、これらの構成を任意に組み合わせたものも本発明の態様として有効である。また、本発明の表現を他のカテゴリーに変換したものもまた本発明の態様として有効である。

本発明によれば、信号線回路装置における信号線のトリミングを簡易に行うことができ、装置の特性を調整することができる。

図１は、本実施の形態における信号線回路装置を増幅器の一部として用いた周辺回路の構成を示す図である。
ここで、増幅器２０１は、入力回路２００と、トランジスタ２０２と、コイル２０４と、信号線回路装置１０２と、出力回路２０６とにより構成される。入力回路２００は、トランジスタ２０２のベースに接続され、出力回路２０６は、コレクタに接続される。また、トランジスタ２０２のコレクタには、コイル２０４および信号線回路装置１０２が接続される。トランジスタ２０２のエミッタは接地される。信号線回路装置１０２の構成の詳細は後述するが、信号線回路装置１０２は、信号線とグランド線とにより構成されるマイクロストリップ線路を含む。ここで、増幅器２０１の特性は、トランジスタ２０２の特性やコイル２０４の特性によって変動するが、信号線回路装置１０２の信号線の長さを調整することにより増幅器２０１の特性の変動を低減することができる。

コイル２０４のインダクタンスの設計値を３．３ｎＨとし、インダクタンスの誤差を±０．５ｎＨとした場合の図中Ｃ−Ｃ’からみた反射特性で検証した。信号線の長さＬ_ｓｔを固定し、コイル２０４のインダクタンス値を２．８ｎＨおよび３．８ｎＨとした場合には、反射特性のシミュレーション結果は設計値からずれていた。しかし、信号線回路装置１０２の信号線の長さＬ_ｓｔを適宜調整することにより、反射特性の設計値に合わせることができ、結果的に増幅器２０１の特性を設計値に合わせることができた。

以下、信号線回路装置１０２のマイクロストリップ線路について詳細に説明する。図２および図３は、図１の信号線回路装置の断面図を示す。図２は図１のＡ−Ａ’断面図、図３はＢ−Ｂ’断面図をそれぞれ示す。

図２に示すように、信号線回路装置１０２は、誘電体層１０４と、その表面に形成されたグランド線１０８と、誘電体層１０４の裏面に形成された信号線１０６とを含む。信号線１０６は、ストリップ導体であり、グランド線１０８と対となりマイクロストリップ線路を構成する。誘電体層１０４は、たとえばＦＲ−４により構成される基板である。誘電体層１０４を構成する材料については後述する。

ここでは図示していないが、誘電体層１０４の表面上には半導体素子や受動素子等の回路素子が配置されている。半導体素子は、たとえば、トランジスタ、ダイオード、ＩＣチップ等、受動素子は、たとえば、チップコンデンサ、チップ抵抗等である。また、図示していないが、誘電体層１０４上には配線パターンが形成され、回路素子と電気的に接続される。誘電体層１０４上には、回路素子を封止するモールド樹脂１１４が設けられる。

図３は、信号線回路装置１０２が実装基板１２０上に実装された状態を示す。図３に示すように、誘電体層１０４の裏面には、フォトソルダレジスト１３２およびその両側に外部電極１１２が形成される。グランド線１０８の一方（図中左側）と外部電極１１２とはビア１１０を介して電気的に接続されている。

実装基板１２０の表裏にはグランド線１２４およびグランド線１２６がそれぞれ設けられる。信号線回路装置１０２の外部電極１１２と実装基板１２０のグランド線１２４とは半田１３０により接続される。

ここで、半田１３０およびフォトソルダレジスト１３２は、信号線回路装置１０２の信号線１０６と実装基板１２０との間に空隙を生じさせるためのスペーサとして機能する。これにより、信号線回路装置１０２の信号線１０６と実装基板１２０との間に高さＨ_２の空隙を設けることができる。信号線１０６と実装基板１２０との間に、空気のような誘電率の低い材料を介在させることにより、絶縁体層１２２の表面に形成されたグランド線１２４やグランド線１２６による影響を低減して、マイクロストリップ線路の特性インピーダンスの変動を抑えることができる。

上述したように、増幅器２０１（図１）の特性は、信号線１０６の端部をトリミングして信号線１０６の長さを調整することにより調整される。トリミングは、信号線回路装置１０２を実装基板１２０上に実装する前に行われる。なお、信号線１０６のトリミングは、たとえばレーザ照射等により行うことができる。信号線１０６をトリミングした後の端部は、樹脂等により覆うことができる。これにより、信号線１０６が腐食等されるのを防ぐことができる。本実施の形態において、図２に示すように、信号線１０６が信号線回路装置１０２の外部に形成されるので、トリミングを容易に行うことができる。

図１３に、実装装置１００の全体図を示す。ここで、誘電体層１０４上には半導体素子１３６や受動素子１３８等の回路素子が配置されている。ここでは、半導体素子１３６の下面に形成されたグランド線１０８と誘電体層１０４を挟んでその下方に形成された信号線１０６とによりマイクロストリップ線路が構成される。

次に、信号線回路装置１０２を実装基板１２０上に実装した際の、誘電体層１０４の膜厚Ｈ_１と信号線１０６と絶縁体層１２２との間の距離Ｈ_２と、信号線回路装置１０２の特性インピーダンスとの関係を測定した結果を説明する。信号線回路装置１０２の特性インピーダンスは、図４（ａ）に示すように、実装基板１２０の絶縁体層１２２の表面にグランド線１２４を設けた場合と、図４（ｂ）に示すように、絶縁体層１２２の裏面にグランド線１２６を設けた場合についてそれぞれ測定した。

なお、マイクロストリップ線路の特性インピーダンスは、信号線１０６の幅Ｗと、誘電体層１０４の層厚Ｈ_１の比で規定される。つまり、誘電体層１０４の層厚を薄くすると、信号線１０６の幅Ｗも狭くすることができる。これにより、信号線回路装置１０２を実装基板１２０上に実装しても、実装基板１２０による影響を低減することができる。

ここでは、図４に示すように、信号線１０６をフォトソルダレジスト１１６により覆った構成の信号線回路装置１０２を用いて測定した。誘電体層１０４の比誘電率は４．４であり、膜厚Ｈ_１が５０μｍ、１００μｍ、１５０μｍ、３００μｍ時の信号線１０６の幅Ｗは、それぞれ、７０μｍ、１６５μｍ、２６０μｍ、５５０μｍであり、特性インピーダンスはすべて５０Ωになっている。実装基板１２０の絶縁体層１２２はＦＲ−４により構成され、層厚は約５００μｍである。信号線回路装置１０２を実装基板１２０へ実装し、特性インピーダンスを測定した。測定結果を図５に示す。

図５に示すように、グランド線１２４を絶縁体層１２２の表面に設けた場合（図中（ａ）と図示）は、信号線１０６の表面と実装基板１２０との間の距離Ｈ_２が大きいほど、実装基板１２０からの影響を低減でき、特性インピーダンスの変動を抑えることができた。また、誘電体層１０４の層厚Ｈ_１を薄くするほど、信号線１０６の幅Ｗを狭くすることができ、これにより、実装基板１２０からの影響を低減でき、特性インピーダンスの変動を抑えることができた。誘電体層１０４の層厚Ｈ_１を５０μｍ以下とすると、特性インピーダンスの変動を大きく抑えることができた。

また、グランド線１２６を絶縁体層１２２の裏面に設けた場合（図中（ｂ）と図示）は、層厚Ｈ_１の大きさに関わらず実装基板１２０からの影響がほとんどなく、特性インピーダンスの変動は５％以内に抑えることができた。また、絶縁体層１２２の膜厚や誘電率を異ならせても、ほとんど影響がなかった。なお、特性インピーダンスの変動が５％以内であれば、図１に示した増幅回路２０１の特性にほとんど影響がないことを確認した。

誘電体層１０４の層厚Ｈ_１が５０μｍの信号線回路装置１０２を図４（ｂ）に示した構成の実装基板１２０に実装し、信号線１０６と絶縁体層１２２との間の空隙Ｈ_２を約２５μｍとした場合、特性インピーダンスの変動はほとんどなかった。

以上の結果から、誘電体層１０４の層厚Ｈ_１は、５０μｍ以下とすることが好ましい。これにより、実装基板１２０において、グランド線を絶縁体層１２２の表面または裏面のいずれに設けても、実装基板１２０からの影響を低減できる。これにより、信号線回路装置１０２の特性インピーダンスの変動を抑えることができる。

図６〜図８は、信号線回路装置１０２の種々の形態を示す図である。
図６（ａ）、図７（ａ）、および図８（ａ）は、マイクロストリップライン型の信号線回路装置１０２を示す。図６（ｂ）、図７（ｂ）、および図８（ｂ）は、コプラナー型の信号線回路装置１０２を示す。

図６（ａ）および図６（ｂ）において、信号線１０６の下方には空隙が設けられる。これにより信号線回路装置１０２を実装基板１２０（図３）上に配置したときに、信号線１０６と実装基板１２０の間に誘電率の低い空気を介在させることができ、実装基板１２０による影響を受けることなく、信号線回路装置１０２の特性インピーダンスの変動を抑えることができる。

図７（ａ）および図７（ｂ）において、信号線１０６は、フォトソルダレジスト１１６に覆われる。このように、信号線１０６をフォトソルダレジスト１１６で覆うことにより、信号線１０６により生じる電磁界をフォトソルダレジスト１１６内に閉じこめることができる。また、信号線回路装置１０２を実装基板１２０に実装したときに、信号線１０６と実装基板１２０との間隔を広げることができ、実装基板１２０からの影響を低減することができる。ここで、フォトソルダレジスト１１６の比誘電率は、たとえば２．９とすることができる。誘電体層１０４の比誘電率は、たとえば４．４である。このように、信号線１０６を絶縁材料で覆うことにより、実装時に信号線１０６により生じる電磁界を直接空間に放射することなく、電磁界の閉じ込めを効果的に行うことができる。信号線１０６を誘電体層１０４よりも誘電率の低い材料で覆うことにより、このような材料を設けた場合の信号線回路装置１０２の特性への影響を軽減してこのような効果を得ることができる。

図８（ａ）および図８（ｂ）において、信号線１０６は、絶縁体層１３４上に誘電体層１０４を積層し、絶縁体層１３４を部分的に除去した領域に設けられる。絶縁体層１３４は、誘電体層１０４と同じ材料により構成することができる。これにより、信号線回路装置１０２を実装基板１２０に実装したときに、信号線１０６と実装基板１２０との間隔を広げることができ、実装基板１２０からの影響を低減することができる。

図９は、図６（ａ）に示した信号線回路装置１０２の製造工程を示す工程断面図である。
まず、図９（ａ）に示すように、金属箔４００上にフォトレジスト４０１を形成し、信号線１０６を形成する領域において金属箔４００を露出させる。次いで電解めっき法等により、金属箔４００の露出面に信号線１０６を形成する。つづいて、図９（ｂ）に示すように、信号線１０６上に、表面にグランド線１０８が形成された誘電体層１０４を貼り付ける。その後、グランド線１０８と同時に形成される図示しないパターン上に回路素子等を配置し、つづいて回路素子をモールド樹脂１１４で封止する（図９（ｃ））。

その後、金属箔４００をたとえば研磨、研削、エッチング、レーザの金属蒸発等により薄く除去し、除去面にフォトソルダレジスト１３０を形成する（図９（ｄ））。つづいて、フォトソルダレジスト１３０を所定形状にパターニングすることにより、図６（ａ）に示した構成の信号線回路装置１０２が得られる（図９（ｅ））。

図１０は、図８（ａ）に示した信号線回路装置１０２の製造工程を示す工程断面図である。
まず、図９を参照して説明したのと同様、金属箔４００上にフォトレジストを形成し、所定の領域において金属箔４００を露出させ、配線パターン（不図示）を形成する。つづいて、金属箔４００上に、表面に導電箔が設けられた絶縁体層１３４を形成する。その後、エッチングにより導電箔をパターニングし、絶縁体層１３４上に信号線１０６を形成する（図１０（ａ））。その後、信号線１０６上に、表面にグランド線１０８が形成された誘電体層１０４を貼り付ける（図１０（ｂ））。絶縁体層１３４と誘電体層１０４とは、同じ材料により構成することができる。その後、グランド線１０８と同時に形成される図示しないパターン上に回路素子等を配置し、つづいて回路素子をモールド樹脂１１４で封止する（図１０（ｃ））。

その後、金属箔４００を除去し、除去面にフォトソルダレジスト１３０を形成する（図１０（ｄ））。つづいて、フォトソルダレジスト１３０および絶縁体層１３４を選択的に除去して凹部を形成する。これにより、図８（ａ）に示した構成の信号線回路装置１０２が得られる。フォトソルダレジスト１３０および絶縁体層１３４の除去は、たとえば、ドリル加工、レーザ加工、およびこれらの組み合わせのいずれかにより行うことができる。

以上のように、この工程によれば、金属箔４００の除去工程を行うまでは、金属箔４００が支持基板となるので、誘電体層１０４を薄くしても、成形性よく信号線回路装置１０２を製造することができる。これにより、誘電体層１０４を薄く形成することができ、その結果、信号線１０６の幅を狭くすることができる。そのため、信号線１０６を信号線回路装置１０２の外部に設けても、実装基板１２０からの影響を低減することができる。

誘電体層１０４の材料としては、たとえば、エポキシ樹脂、ＢＴレジン等のメラミン誘導体、液晶ポリマー、ＰＰＥ樹脂、ポリイミド樹脂、フッ素樹脂、フェノール樹脂、ポリアミドビスマレイミド等を用いることができる。

エポキシ樹脂としては、ビスフェノールＡ型樹脂、ビスフェノールＦ型樹脂、ビスフェノールＳ型樹脂、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、トリスフェノールメタン型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂等が挙げられる。

メラミン誘導体としては、メラミン、メラミンシアヌレート、メチロール化メラミン、（イソ）シアヌール酸、メラム、メレム、メロン、サクシノグアミン、硫酸メラミン、硫酸アセトグアナミン、硫酸メラム、硫酸グアニルメラミン、メラミン樹脂、ＢＴレジン、シアヌール酸、イソシアヌール酸、イソシアヌール酸誘導体、メラミンイソシアヌレート、ベンゾグアナミン、アセトグアナミン等のメラミン誘導体、グアニジン系化合物等が例示される。

液晶ポリマーとしては、芳香族系液晶ポリエステル、ポリイミド、ポリエステルアミドや、それらを含有する樹脂組成物が例示される。このうち、耐熱性、加工性および吸湿性のバランスに優れる液晶ポリエステルまたは液晶ポリエステルを含有する組成物が好ましい。

以上、本発明を実施の形態および実施例に基づいて説明した。この実施の形態および実施例はあくまで例示であり、種々の変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

以上の実施の形態においては、信号線回路装置１０２を増幅回路の特性を調整するために用いる例を説明したが、信号線回路装置１０２は、たとえば発振器、共振器、バンドパスフィルタ等として用いることもできる。

図１１は、信号線回路装置１０２を発振器に用いた周辺回路の構成を示す図である。信号線回路装置１０２をトランジスタ２１０のベースとコレクタのいずれか一方、または両方に設け、信号線１０６の長さを調整することにより、発振周波数を調整することができる。

図１２は、信号線回路装置１０２をバンドパスフィルタに用いた例を示す図である。ここで、信号線回路装置１０２の信号線１０６の両側には他の信号線１４０が並行して設けられる。これらの伝送路が近接する部分の長さＬをトリミングにより変化させることにより、バンドパスフィルタの中心周波数を変化させることができる。

本発明の実施の形態における信号線回路装置を増幅器の一部として用いた周辺回路の構成を示す図である。図１のＡ−Ａ’断面図である。図１のＢ−Ｂ’断面図である。信号線回路装置を実装基板上に配置した実装装置の構成を示す図である。図４に示した実装装置において、絶縁体層の層厚、信号線と実装基板との距離、および信号線回路装置の特性インピーダンスの関係を示す図である。信号線回路装置の種々の形態を示す図である。信号線回路装置の種々の形態を示す図である。信号線回路装置の種々の形態を示す図である。図６に示した信号線回路装置の製造工程を示す工程断面図である。図８に示した信号線回路装置の製造工程を示す工程断面図である。本発明の実施の形態における信号線回路装置を発振器として用いた周辺回路の構成を示す図である。本発明の実施の形態における信号線回路装置をバンドパスフィルタに用いた例を示す図である。本発明の実施の形態における実装装置の構成を示す断面図である。従来の信号線回路装置の構成を示す断面図である。

符号の説明

１００実装装置、１０２信号線回路装置、１０４誘電体層、１０６信号線、１０８グランド線、１１０ビア、１１２外部電極、１１４モールド樹脂、１１６フォトソルダレジスト、１２０実装基板、１２２絶縁体層、１２４グランド線、１２６グランド線、１３０半田、１３２フォトソルダレジスト、１３４絶縁体層、１３６回路素子、１４０信号線、２００入力回路、２０１増幅器、２０２トランジスタ、２０４コイル、２０６出力回路、２１０トランジスタ、２１２出力回路、２１４信号線回路装置。

Claims

誘電体層と、
前記誘電体層の一方の面に形成された信号線と、
前記誘電体層の前記一方の面に設けられ、前記誘電体層の一方の面側に他の部材が配置されたときに、前記信号線と当該他の部材との間に空隙を生じさせるスペーサと、
を含むことを特徴とする信号線回路装置。
基板と、
前記基板表面に形成された導電部材と、
前記基板上に配置された誘電体層と、
前記誘電体層の一方の面に形成された信号線と、
前記基板と前記誘電体層との間に設けられ、信号線と前記基板との間に空隙を生じさせるスペーサと、
を含むことを特徴とする信号線回路装置。
請求項１または２に記載の信号線回路装置において、
前記スペーサは、前記信号線の膜厚よりも厚く形成されたことを特徴とする信号線回路装置。
請求項１乃至３いずれかに記載の信号線回路装置において、
前記信号線は、前記誘電体層と接する面とは反対の面において、露出して形成されたことを特徴とする信号線回路装置。
請求項１乃至３いずれかに記載の信号線回路装置において、
前記信号線は、前記誘電体層を構成する材料よりも誘電率が低い絶縁材料により覆われたことを特徴とする信号線回路装置。
請求項１乃至５いずれかに記載の信号線回路装置において、
前記誘電体層の前記一方の面とは反対面に配置された回路素子と、
前記誘電体層の前記反対面において、回路素子を封止する封止樹脂と、
をさらに含むことを特徴とする信号線回路装置。