JP2006210676A - 配線基板 - Google Patents

Abstract

【課題】 信号線路のインピーダンスを所定の値に調整することが可能で、且つ薄型化が容易な配線基板を提供する。
【解決手段】 絶縁基板１の内部に信号線路２を配置させるとともに、信号線路２の上下両側に一対の接地導体層３を配置させてなる配線基板９であって、信号線路２と各接地導体層３との間に、信号線路２の少なくとも一部を挟むようにして一対の補助接地導体層４を対向配置する。
【選択図】図1

Description

本発明は、絶縁基板の内部に信号線路を配置させるとともに、信号線路の上下両側に接地導体層を配置させてなる配線基板に関するものである。

半導体素子や発信素子等の電子部品等に対して送受信される電気信号、特に１ＧＨｚ帯といった高周波信号を伝送する信号線路を備える配線基板は、一般に、酸化アルミニウム質焼結体やガラスセラミック焼結体等のセラミック焼結体、エポキシ樹脂，ポリイミド樹脂等の有機樹脂、または、酸化アルミニウム等の無機粉末をエポキシ樹脂等の有機樹脂で結合してなる複合材料等の電気絶縁材料からなる絶縁層を複数積層して成る絶縁基板と、絶縁基板の内部に形成された信号線路と、信号線路の上下両側（絶縁基板の内部や露出表面）に形成された一対の接地導体層とを有している。

接地導体層と信号線路との間に介在する絶縁層の厚さや層数（つまり介在する誘電体の厚さ）に応じて静電容量（キャパシタンス）が生じ、このキャパシタンスにより信号線路のインピーダンスが所定の値に調整される。

そして、例えば、信号線路の一部を、絶縁基板に形成した貫通導体等を介して絶縁基板の表面に導出させておくとともに、絶縁基板に電子部品を搭載し、電子部品の電極を信号線路の導出部分にボンディングワイヤや半田等を介して電気的に接続し、必要に応じて電子部品を蓋体や封止用樹脂等で封止することにより、信号線路を介して電子部品と外部の電気回路との間で例えば１ＧＨｚ以上の高周波信号等の電気信号の授受が可能な電子装置として完成する。

なお、電子部品は、詳細には、ＩＣ，ＬＳＩ等の半導体集積回路素子、ＬＤ（半導体レーザ），ＬＥＤ（発光ダイオード），ＰＤ（フォトダイオード），ＣＣＤ（電荷結合素子），ラインセンサ，イメージセンサ等の光半導体素子、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）用半導体素子,圧電振動子，水晶振動子等の振動子、容量素子その他の種々の電子部品であり、形成された電子装置は、各種センサ装置，携帯電話，コンピュータ，ルータ等の電子機器の部品として使用される。
特開２００４−２５２３１１号公報 特開２００２−１８４２４５号公報

しかしながら、このような配線基板においては、近年、ひとつの回路に高機能性を持たせるために、インピーダンスの異なる信号線路を複数、絶縁基板に形成するような要求が高まってきている。この場合、配線基板は、それぞれの信号線路に要求される所定のインピーダンスに応じて、上下両側の接地導体層との間に介在する絶縁基板の厚さが異なる信号線路を複数、上下に積層した構造とする必要があり、薄型化が難しいという問題があった。

本発明は、上述の問題点に鑑み案出されたもので、その目的は、インピーダンスが互いに異なる信号線路が内部に配置される配線基板において、信号線路のインピーダンスを所定の値に調整することが可能で、且つ薄型化が容易な配線基板を提供することにある。

本発明の配線基板は、絶縁基板の内部に信号線路を配置させるとともに、該信号線路の上下両側に一対の接地導体層を配置させてなる配線基板であって、前記信号線路と各接地導体層との間に、前記信号線路の少なくとも一部を挟むようにして一対の補助接地導体層が対向配置されていることを特徴とするものである。

また、本発明の配線基板は、前記一対の補助接地導体層の両端が前記信号線路の幅方向両端よりも外方に延在されていることを特徴とするものである。

さらに、本発明の配線基板は、前記信号線路が前記絶縁基板の内部に複数設けられており、これら複数の信号線路が互いに平行に配置されていることを特徴とするものである。

本発明の配線基板によれば、絶縁基板の内部に信号線路を配置させるとともに、信号線路の上下両側に一対の接地導体層を配置させてなる配線基板において、信号線路と各接地導体層との間に、信号線路の少なくとも一部を挟むようにして一対の補助接地導体層を対向配置させたことから、補助接地導体層と信号線路との間の距離に応じて信号線路のインピーダンスを調整することができ、インピーダンスの異なる信号線路を配置するような場合であっても、上下両側の接地導体層との間に介在する絶縁基板の厚さが異なる信号線路を積層する必要はなく、薄型化を容易に対応することができる。

また、本発明の配線基板によれば、一対の補助接地導体層の両端を信号線路の幅方向両端よりも外方に延在させておくことにより、補助接地導体層と信号線路との間により有効に静電容量を生じさせて、信号線路のインピーダンスの低減が、より大きな幅で、かつ容易に行なえるものとなり、さらに幅広いインピーダンス値に対応することや、より一層の薄型化が可能な配線基板とすることができる。

さらに、本発明の配線基板によれば、前記信号線路を絶縁基板の内部に複数設けるとともに、これら複数の信号線路を互いに平行に配置することにより、信号線路同士お互いの距離が一定になり、部分的にインピーダンスが変化することの無い、より一層安定したインピーダンスを得ることが可能な配線基板とすることができる。

以下、本発明を添付図面に基づき詳細に説明する。図１は、本発明の配線基板の実施の形態の一例を示す断面図であり、図１（ａ）は、本発明の配線基板の実施の形態の一例を示す断面図、図１（ｂ）は図１（ａ）の部分的平面透視図である。

図１において、１は絶縁基板、２は信号線路、３は接地導体層、４は補助接地導体層である。これら絶縁基板１，信号線路２，接地導体層３，補助接地導体層４，により配線基板９が基本的に構成される。

絶縁基板１は、酸化アルミニウム質焼結体やガラスセラミック焼結体，窒化アルミニウム質焼結体，ムライト質焼結体等のセラミック焼結体、エポキシ樹脂，ポリイミド樹脂等の有機樹脂、または酸化アルミニウム等の無機粉末をエポキシ樹脂等の有機樹脂で結合してなる複合材料等の電気絶縁材料により形成されている。

絶縁基板１は、例えば酸化アルミニウム質焼結体から成る絶縁層が複数積層されて成る
場合には以下のようにして作製される。まず、酸化アルミニウム，酸化珪素，酸化カルシウム，酸化マグネシウム等の原料粉末に適当な有機バインダー，溶剤を添加混合して泥漿状のセラミックスラリーを作製し、このセラミックスラリーをドクターブレード法やカレンダーロール法等のシート成形技術を採用してシート状となすことによって、セラミックグリーンシート（セラミック生シート）を得る。しかる後、セラミックグリーンシートを所定の順に上下に積層して生セラミック成形体と成す。この生セラミック成形体を還元雰囲気中で約１６００℃の高温で焼成することによって、絶縁基板１が製作される。

また、絶縁基板１の内部には信号線路２が配置されている。

信号線路２は、半導体素子や発振素子等の電子部品等に対して送受信される電気信号を伝送する機能をなす。信号線路２を伝送される信号は、例えば、配線基板９に電子部品（図示せず）を搭載した場合に、その電子部品と配線基板が実装される外部の電気回路基板の回路との間で授受される信号であり、例えば１ＧＨｚ帯といった高周波信号が伝送される。

なお、電子部品としては、具体的には、ＩＣ，ＬＳＩ等の半導体集積回路素子、ＬＤ（半導体レーザ），ＬＥＤ（発光ダイオード），ＰＤ（フォトダイオード），ＣＣＤ（電荷結合素子），ラインセンサ，イメージセンサ等の光半導体素子、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）用半導体素子,圧電振動子，水晶振動子等の振動子、容量素子その他の種々の電子部品が用いられる。

そして、上記信号線路２の上下両側（例えば絶縁基板１の両主面側）には、一対の接地導体層３が配置される。

接地導体層３は、信号線路２との間に一定の静電容量を生じさせて、信号線路２のインピーダンスを所定の値に調整する機能をなす。すなわち、接地導体層３と信号線路２との間に介在する絶縁基板１の厚さ（絶縁層１ａの厚さや層数）に応じて、接地導体層３と信号線路２との間に静電容量が生じ、その静電容量に応じて信号線路２のインピーダンスが低くなる。従って、接地導体層３と信号線路２との間の距離を調整することにより、信号線路２のインピーダンスを所定の値に調整することができる。

なお、信号線路２および接地導体層３は、タングステンやモリブデン、マンガン、銅、銀、パラジウム、金、白金等の金属材料により形成される。信号線路２および接地導体層３は、例えばタングステンから成る場合であれば、タングステンの粉末に適当な無機フィラー粉末、有機溶剤、バインダー等を添加して金属ペーストを作製し、その金属ペーストを絶縁基板１となるセラミックグリーンシートに所定の信号線路２や接地導体層３のパターンで印刷しておくことにより形成される。

また、金属材料は、メタライズ層の形態ではなく、めっき層や蒸着層、金属箔等の形態で所定パターンに形成してもよい。

そして、上述した信号線路２と各接地導体層３との間には、信号線路２の少なくとも一部を挟むようにして一対の補助接地導体層４が対向配置される。

このように補助接地導体層４を配置することにより、補助接地導体層４と信号線路２との間の距離に応じて信号線路２のインピーダンスを調整することができ、信号線路２の一部でインピーダンスを異ならせるような場合であっても、上下両側の接地導体層３との間に介在する絶縁基板１の厚さが異なる信号線路２を積層する必要はなく、薄型化に容易に対応することができるようになる。

なお、補助接地導体層４は、接地導体層３と同様の金属材料を用いて、同様の手段（メタライズ層となる金属ペーストの塗布等）により形成することができる。

また、補助接地導体層４は、信号線路２のインピーダンスを所定の値に調整するために、信号線路２の少なくとも一部を挟むようにして対向配置する必要がある。また、調整しようとするインピーダンスの値等に応じて、一部に限らず、全域にわたって挟むようにして対向配置してもよい。

さらに、信号線路２と一対の補助接地導体層４それぞれとの間の距離は、互いに同じ距離とされている。

補助接地導体層４は、信号線路２との間の距離を近づけるほど、両者の間に生じる静電容量が大きくなるので、信号線路２のインピーダンスを低くすることができる。補助接地導体層４と信号線路２との間の距離を小さくするには、例えば、信号線路２と補助接地導体層４との間に介在する絶縁層の厚さを薄くしたり、層数を少なくしたりする。

またさらに、信号線路２の少なくとも一部を挟むようにして一対が対向配置される形状、寸法であれば、その平面視した形状に特に制約はない。信号線路２は線路状（極めて細長い長方形状）であるので、長方形状であれば上記目的に最適であるが、他の信号線路２や絶縁基板１の形状等に応じて、適宜、一部に切り欠き部や膨出部等を備えるものであってもよく、楕円状等でもよい。

また、一対の補助接地導体層４の両端を、信号線路２の幅方向両端よりも外方に延在させた場合には、補助接地導体層４と信号線路２との間により有効に静電容量を生じさせて、信号線路２のインピーダンスの低減が、より大きな幅で、かつ容易に行なえるものとなり、さらに幅広いインピーダンス値に対応することや、より一層の薄型化が可能な配線基板９とすることができる。

従って、一対の補助接地導体層４の両端は、信号線路２の幅方向両端よりも外方に延在されていることが好ましい。

なお、このように、絶縁基板１が、複数の絶縁層を積層してなる場合に、一対の補助接地導体層４の両端を、信号線路２の幅方向両端よりも外方に延在させておくと、信号線路２や補助接地導体層４が形成されている絶縁層の層間で位置ずれが生じたような場合でも、信号線路２と補助接地導体層４との対向面積が変動することを有効に防止することができるので、より一層信頼性に優れた配線基板とすることができる。

また、信号線路２を絶縁基板１の内部に複数設け、これら複数の信号線路２を互いに平行に配置させた場合には、信号線路２同士お互いの距離が一定になり、部分的にインピーダンスが変化することの無い、より一層安定したインピーダンスを得られる配線基板とすることができる。

従って、信号線路２が絶縁基板１の内部に複数設けられており、これら複数の信号線路２が互いに平行に配置されていることが好ましい。

さらに、信号線路２の一部を絶縁基板１の表面に導出する場合の導出部分や、接地導体層３、補助接地導体層４の外部に露出する表面は、ニッケルや金、銅またはこれらを主成分とする合金等のめっき層で被覆することが好ましい。この場合、露出表面の酸化腐食を効果的に防止することができ、より信頼性に優れた配線基板とすることができる。また、信号線路２の導出部分に電子部品を接続するときの半田の濡れ性やボンディングワイヤのボンディング性等の特性を向上させることができる。

以上のような本形態の配線基板９は、信号線路２の一部を、絶縁基板に形成した貫通導体等（図示せず）を介して絶縁基板１の表面に導出させるとともに、絶縁基板１の主面に電子部品を搭載し、電子部品の電極（図示せず）を信号線路２の導出部分にボンディングワイヤや半田等の導電性接続材（図示せず）を介して電気的に接続し、必要に応じて電子部品を蓋体や封止用樹脂等で封止することにより、信号線路２を介して電子部品と外部の電気回路との間で（高周波の）電気信号の授受が可能な電子装置となる。

例えば、電子部品が絶縁基板１の主面（上面等）に電子部品を搭載し、その電子部品を、蓋体を用いて気密封止する場合であれば、絶縁基板１の電子部品が搭載されている領域を覆うような蓋体（図示せず）を準備し、蓋体を絶縁基板１の主面に取着して、絶縁基板１と蓋体とで形成される容器の内部に電子部品を封止することにより電子装置が形成される。蓋体は、鉄−ニッケル−コバルト合金等の金属材料や、酸化アルミニウム質焼結体等のセラミック材料、樹脂、ガラス等により形成される。また、蓋体の絶縁基板１に対する取着は、ろう材や樹脂、ガラス等の接合材を介した接合、溶接等の手段により行なわれる。そして、形成された電子装置は、各種センサ装置，携帯電話，コンピュータ，ルータ等の電子機器の部品として使用される。

なお、本発明は上述の実施の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内であれば種々の変更、改良等が可能である。

（ａ）は、本発明の配線基板の実施の形態の一例を示す断面図、（ｂ）は（ａ）の部分的平面透視図である。

符号の説明

１・・・・絶縁基板
２・・・・信号線路
３・・・・接地導体層
４・・・・補助接地導体層
９・・・・配線基板

Claims (3)

1. 絶縁基板の内部に信号線路を配置させるとともに、該信号線路の上下両側に一対の接地導体層を配置させてなる配線基板であって、
   前記信号線路と各接地導体層との間に、前記信号線路の少なくとも一部を挟むようにして一対の補助接地導体層が対向配置されていることを特徴とする配線基板。
2. 前記一対の補助接地導体層の両端が前記信号線路の幅方向両端よりも外方に延在されていることを特徴とする請求項１に記載の配線基板。
3. 前記信号線路が前記絶縁基板の内部に複数設けられており、これら複数の信号線路が互いに平行に配置されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の配線基板。

Images