JP2016171191A - 配線基板 - Google Patents

Abstract

【課題】信号電極パッドに接続された信号導体群における高周波信号の伝送特性に優れた配線基板を提供すること。
【解決手段】配線基板20は、絶縁基板１と、信号配線層２と、信号電極パッド３と、開口部（９ａ、９ｂ）を有する複数の接地配線層４と、貫通導体８と接続ランド（５ａ、５ｂ）とを含む信号導体群と、信号導体群を取り囲んでいるとともに開口部の外側で接地配線層４に接続された接地貫通導体７とを備えている。第２開口部９ｂと信号電極パッド３と間において、信号導体群の特性インピーダンスと信号電極パッド３の特性インピーダンスとの差が、信号電極パッド３に近い側の方が第２開口部９ｂに近い側よりも小さくなっていることから、信号電極パッド３近傍で特性インピーダンスが急激に変化することを抑制できるので、高周波帯域における電気信号の伝送特性を向上させることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、高周波信号が伝送される貫通導体を有する配線基板に関するものである。

半導体素子、容量素子および圧電振動子等の電子部品が搭載される配線基板として、絶縁基板と、絶縁基板の主面等の表面および内部に設けられた配線層と、端部が配線層の一部と接続された貫通導体とを有するものが多用されている。絶縁基板は、ガラスセラミック焼結体または酸化アルミニウム質焼結体等からなり、互いに積層された複数の絶縁層を含んでいる。この複数の絶縁層の少なくとも一部を貫通導体が厚み方向に貫通している。

配線層のうち絶縁基板の下面に設けられたものは、外部の電気回路と電気的に接続される電極パッドとして機能するものを含んでいる。この電極パッドに上記の貫通導体の端部が接続されている。

信号貫通導体に伝送される信号が高周波信号である場合には、信号貫通導体における特性インピーダンス調整のために、複数の接地貫通導体が、信号貫通導体を取り囲むようにして形成される。この場合には、絶縁基板の内部に設けられた配線層の一部が接地配線層となり、これに複数の接地貫通導体が接続される。

特開2012−248797号公報

しかしながら、上記のような従来の配線基板においては、信号貫通導体と信号電極パッド層との間で特性インピーダンスの不整合が生じやすいという問題点があった。すなわち、互いに対向し合う信号電極パッドと接地配線層との間で不要な容量（キャパシタンス）成分が生じて、この容量に起因して信号電極パッドの特性インピーダンスが低くなりやすい。そのため、信号電極パッドと信号貫通導体との間で特性インピーダンスの整合が取れず、信号電極パッド近傍にて高周波信号の反射が起こり、伝送特性が低下する可能性があった。

このような問題点に対しては、例えば、接地配線層の一部に開口部を設けて、接地配線層と信号電極パッドとが互いに対向し合う距離を大きくして、信号電極パッドにおいて容量成分を低減させることが考えられる。また、複数の信号貫通導体間の一部に、接地配線層の方向に張り出すように接続ランドを設けて容量成分をより大きくし、信号貫通導体の特性インピーダンスが、接地配線層の一部に開口部を設けたことによって大きくなりすぎることを抑制するという手段が考えられる（例えば前掲の特許文献１を参照）。

しかしながら、近年のより一層の高周波化、特に40ＧＨｚを超えるような帯域の高周波信号の伝送に対しては、上記の構成でも特性インピーダンスの整合が不十分な場合があり、信号貫通導体と信号電極パッドとの特性インピーダンスの差によって高周波信号の急激な反射が起こり伝送損失が大きくなってしまう可能性があった。

上記の課題について検討の結果、本発明の発明者は、信号貫通導体と信号電極パッドと
の接続部分における互いの特性インピーダンスの差が高周波信号の反射の一因であり、この接続部分で特性インピーダンスが急に変化することが上記課題の原因であることを突き止め、本発明を完成させるに至った。

すなわち、本発明の一つの態様の配線基板は、互いに積層された複数の絶縁層を含む絶縁基板と、該絶縁基板の内部または上面に形成された信号配線層と、前記絶縁基板の下面に形成された信号電極パッドと、前記複数の絶縁層の間に形成され、開口部を有する複数の接地配線層と、前記開口部において前記複数の絶縁層をそれぞれに厚み方向に貫通しているとともに互いに上下に連結された複数の貫通導体を有しており、一端が前記信号配線層に電気的に接続され他端が前記信号電極パッドに接続された信号貫通導体と、前記複数の貫通導体間に設けられた複数の接続ランドとを含む信号導体群と、該信号導体群を取り囲むようにして前記複数の絶縁層を貫通するとともに、前記開口部の外側で前記接地配線層に接続された複数の接地貫通導体とを備えており、前記複数の接地配線層の前記開口部のうち少なくとも前記絶縁基板の下面に最も近い接地配線層の第１開口部は、平面視において前記信号電極パッドよりも大きく、前記複数の接続ランドのうち前記第１開口部に対応して設けられた複数の第１接続ランドは、それぞれに、前記複数の接地導体層の前記開口部のうち前記第１開口部よりも小さい第２開口部に対応して設けられた第２接続ランドよりも大きく、前記第２開口部と前記信号電極パッドとの間において、前記信号導体群の特性インピーダンスと前記信号電極パッドの特性インピーダンスとの差が、前記信号電極パッドに近い側の方が前記第２開口部に近い側よりも小さいことを特徴とする。

本発明の一つの態様の配線基板によれば、接地配線層の第２開口部と信号電極パッドとの間において、信号導体群の特性インピーダンスと信号電極パッドの特性インピーダンスとの差を、信号電極パッドに近い側の方が第２開口部に近い側よりも小さくしていることから、信号導体群と信号電極パッドとの境界近傍で特性インピーダンスが急激に変化することを抑制できる。そのため、高周波帯域における電気信号の伝送特性を向上させることができる。

したがって、信号電極パッドに接続された信号導体群における高周波信号の伝送特性に優れた配線基板を提供することができる。

本発明の第１の実施形態の配線基板を示す要部拡大断面図である。 （ａ）は図１のＡ−Ａ線における断面図であり、（ｂ）は図１のＢ−Ｂ線における断面図である。 本発明の第１の実施形態の変形例を示す要部拡大断面図である。 本発明の第２の実施形態の配線基板を示す要部拡大断面図である。 本発明の第３の実施形態の配線基板を示す要部拡大断面図である。 本発明の第３の実施形態の変形例を示す要部拡大断面図である。 本発明の第４の実施形態の配線基板を示す要部拡大断面図である。 本発明の第５の実施形態の配線基板を示す要部拡大断面図である。 本発明の第６の実施形態の配線基板を示す要部拡大断面図である。 （ａ）は図９のＡ−Ａ線における断面図であり、（ｂ）は図９のＢ−Ｂ線における断面図である。 本発明の実施例の配線基板および従来の配線基板の反射特性を示すグラフである。

本発明のいくつかの例示的な実施形態について、添付の図面を参照しつつ説明する。な
お、以下の説明における上下の区別は便宜的なものであり、実際に配線基板等が用いられるときの上下を特定するものではない。なお、複数の実施形態は、別々に実施するに限られず、併せて実施してもよい。

（第１の実施形態）
図１は本発明の第１の実施形態の配線基板を示す要部拡大断面図である。また、図２（ａ）は図１のＡ−Ａ線における断面図であり、図２（ｂ）は図１のＢ−Ｂ線における断面図である。

配線基板20は、互いに積層された複数の絶縁層１ａを含む絶縁基板１と、絶縁層１ａ間に形成された信号配線層２と、絶縁基板１の下面に形成された信号電極パッド３と、複数の絶縁層１ａの間に形成され、開口部（９ａ、９ｂ）を有する複数の接地配線層４と、開口部（９ａ、９ｂ）において複数の絶縁層１ａをそれぞれに貫通し、互いに上下に連結された複数の貫通導体８と、複数の貫通導体８間に設けられた複数の接続ランド（５ａ、５ｂ）と、複数の貫通導体８および接続ランド（５ａ、５ｂ）を取り囲むようにして複数の絶縁層１ａを貫通するとともに、開口部（９ａ、９ｂ）の外側で接地配線層４に接続された複数の接地貫通導体７とから基本的に構成されている。

上記の複数の貫通導体８が連結されて信号貫通導体（全体としては符号なし）が形成されている。この信号貫通導体は、その一端が信号配線層２に電気的に接続され他端が信号電極パッド３に接続されている。信号貫通導体および接続ランド（５ａ、５ｂ）によって、絶縁基板１の内部で信号を伝送する信号導体群（信号導体群全体としては符号なし）が形成されている。信号貫通導体を取り囲むようにして接地貫通導体７を配置し、疑似同軸構造とすることで、信号配線層２と信号貫通導体との特性インピーダンスの不連続性を低減させている。また、図２で示した例では、信号貫通導体を取り囲む接地貫通導体７を４つ配置しているが、４つ以上の接地貫通導体７を配置しても構わない。

接地配線層４および接地貫通導体７は基準となる電位（グランド電位等）を持つ電流が流れる導電路である。また、信号配線層２、信号電極パッド３および信号貫通導体は、例えば、配線基板20に搭載される電子部品（図示せず）と外部回路基板（図示せず）に搭載された他の電子部品（図示せず）との間で高周波信号を送受信するための導電路である。異なる電位を持つ導電路は互いに接続されない。このような電子部品等との接続のために、信号配線層２は、絶縁基板１の主面等の露出表面に延出された部分を含んでいる。なお、接続ランド（５ａ、５ｂ）は、上記の導電路の一部を形成しているものであるが、これ以外にも機能を有している。この機能について後述する。

例えば、配線基板20の上面（図示せず）に搭載された半導体素子等の電子部品の電極が、信号配線層２と電気的に接続され、電気信号が信号貫通導体および接続ランド（５ａ、５ｂ）を通って信号電極パッド３へ伝播する。この場合、信号配線層２は絶縁基板１の上面に設けられたものを含んでいてもよい。信号電極パッド３は、半田ボール等の導電性接続材によって外部回路基板と電気的および機械的に接続される。この接続によって、電子部品と外部回路基板とが電気的に接続される。

絶縁基板１は、例えば上記のように電子部品を搭載するための基体部分である。また、絶縁基板１は、信号配線層２、信号電極パッド３、信号導体群および接地貫通導体群をそれぞれを互いに電気的に絶縁させた状態で配置するための基体部分でもある。絶縁基板１は、互いに積層された複数の絶縁層１ａを含んでいる。絶縁基板１は、絶縁層１ａ以外に、例えば絶縁層１ａの外表面を覆うコーティング層等の補助部（図示せず）が含まれていても構わない。

複数の絶縁層１ａは、例えば、ガラスセラミック焼結体，酸化アルミニウム質焼結体，窒化アルミニウム質焼結体，ムライト質焼結体，窒化珪素質焼結体もしくは炭化珪素質焼結体等のセラミック焼結材料、または有機材料等からなる。

絶縁基板１は、例えば、それぞれが絶縁層１ａとなる複数のセラミックグリーンシートが積層され、焼成されて作製されている。セラミックグリーンシートは、例えば絶縁層１ａがガラスセラミック焼結体からなる場合であれば、酸化ケイ素，酸化ホウ素および酸化アルミニウム等を主成分とする原料粉末を有機溶剤および有機バインダとともに混練してスラリーを作製し、このスラリーをドクターブレード法またはリップコーター法等の方法でシート状に成形することによって作製することができる。

接地貫通導体７および信号貫通導体（複数の貫通導体８のそれぞれ）は、銅，銀，パラジウム，金，タングステン，モリブデンまたはマンガン等の金属材料により形成されている。接地貫通導体７および貫通導体８を構成する材料は、これらの金属材料のうち複数種の組成物または合金であってもよく、金属材料とは別の無機組成物（絶縁層１ａの主成分等）が混在していてもよい。また、これらの金属材料は、例えば絶縁基板１と一体的に焼成されてなるメタライズ導体の形態で絶縁層１ａを貫通して形成され、上下の絶縁層１ａ間の電気的導通（絶縁層１ａの厚み方向の導通）のために形成されている。

例えば図１の例では、複数の絶縁層１ａを間に挟んで上下に位置し合う信号配線層２と信号電極パッド３とが、複数の貫通導体８（信号貫通導体）によって互いに電気的に接続されている。また、複数の絶縁層１ａを間に挟んで上下に位置し合う複数の接地配線層４同士が、複数の接地貫通導体７によって互いに電気的に接続されている。

接地貫通導体７および信号貫通導体は、例えば銅からなる場合であれば、銅の金属ペーストを、絶縁基板１となるセラミックグリーンシートの積層体にあらかじめ形成した貫通孔に充填しておき、セラミックグリーンシートと同時焼成することにより形成することができる。セラミックグリーンシートの貫通孔は、金属ピンを用いた機械的な打ち抜き加工や、レーザ加工等の孔あけ加工によって形成することができる。この場合、複数の絶縁層１ａとなる複数のセラミックグリーンシートのそれぞれに貫通孔の形成および金属ペーストの充填を行なった後に、これらの複数のセラミックグリーンシートを積層して焼成するようにしてもよい。また、複数のセラミックグリーンシートの少なくとも一部を積層した後に、これらの積層した複数のセラミックグリーンシートにまとめて、貫通孔の形成および金属ペーストの充填を行なうようにしてもよい。

信号電極パッド３、接地配線層４、第１接続ランド５ａおよび第２接続ランド５ｂは、接地貫通導体７および信号貫通導体を形成するのと同様の金属材料（銅等）を用い、同様の金属ペーストを絶縁層１ａとなるセラミックグリーンシートの表面にスクリーン印刷法等の方法で印刷し、同時焼成することによって形成することができる。

信号配線層２、信号電極パッド３、接地配線層４、第１接続ランド５ａおよび第２接続ランド５ｂは、例えば平面視において線状、円形状、楕円形状，四角形状等のパターンで形成されている。また、それぞれの大きさ（平面視における面積）は、それぞれの機能等に応じて適宜設定される。例えば、信号配線層２は、複数の絶縁層１ａ間に微細な回路を形成するためには、線状（幅を持った線状）で設けられ、接地配線層４は、接地電位の安定等のためには、比較的大きいパターン（いわゆるべたパターン等）で設けられる。

接地配線層４が有する開口部（９ａ、９ｂ）は、複数の貫通導体８がそれぞれ設けられている部分であり、信号貫通導体が貫通する部分である。開口部（９ａ、９ｂ）によって接地配線層４と信号貫通導体（貫通導体８）とが互いに電気的に絶縁されている。

複数の接地配線層４の開口部（９ａ、９ｂ）のうち少なくとも絶縁基板１の下面に最も近い接地配線層４の第１開口部９ａは、平面視において信号電極パッド３よりも大きく形成されている。これによって、平面視で接地配線層４と信号電極パッド３とが互いに対向し合う距離が大きくなっている。この距離が大きくなることで、信号電極パッド３の容量成分（対向する接地配線層４との間で信号電極パッド３に生じる静電容量）が小さくなる。そのため、特に20ＧＨｚ未満の周波数の信号が信号導体群を伝播する伝送効率が向上している。

また、接地配線層４のそれぞれの開口部（９ａ、９ｂ）は、第１開口部９ａよりも信号電極パッド３からの距離が大きい部分（例えば図１の上側）において、平面視で第１開口部９ａよりも小さい第２開口部９ｂを含んでいる。第２開口部９ｂが比較的小さいことによって、信号配線層２と接地配線層４とが互いに対向する部分が大きくなるため、信号配線層２の特性インピーダンスを調整することが容易となっている。（ストリップ配線構造を比較的小さい第２開口部９ｂまで形成できる。）また、第２開口部９ｂよりも上側（上部）においては、信号貫通導体と接地貫通導体７との距離をより小さくすることができる。そのため、この部分では信号貫通導体においてより効果的に容量成分が生じ、その特性インピーダンスが効果的に低減される。これによって、絶縁基板１の内部の信号配線層２と上部の信号貫通導体との特性インピーダンスの整合がより容易になっている。

第１開口部９ａと第２開口部９ｂとの距離は、設定される特性インピーダンスの大きさや、信号導体群に伝送される信号の周波数、および絶縁基板１の厚み等の条件に応じて、適宜設定すればよい。

接続ランド（５ａ、５ｂ）は、貫通導体８と機械的および電気的に接続されている。接続ランド（５ａ、５ｂ）は、絶縁層１ａの層間において貫通導体８から外側に、つまり接地配線層４により近付くような方向に延びて形成されている。これによって、貫通導体８と接地配線層４との電磁的な観点での距離がより近くなり、貫通導体８と接地配線層４との間に生じる容量成分が向上する。言い換えれば、接続ランド（５ａ、５ｂ）は、電磁的に、貫通導体８（複数の貫通導体８が連結されてなる信号貫通導体）の径をより大きくした場合と同様の効果を得るためのものである。

複数の接続ランド（５ａ、５ｂ）は、第１開口部９ａに対応して（第２開口部９ｂよりも下側に）設けられた第１接続ランド５ａと、第２開口部９ｂから上側に設けられた第２接続ランド５ｂとを含んでいる。第１接続ランド５ａは、複数の接地配線層４の開口部（９ａ、９ｂ）のうち第１開口部９ａよりも小さい第２開口部９ｂに対応して設けられた第２接続ランド５ｂよりも大きい。また、第１開口部９ａと第２開口部９ｂとの間に、複数の第１接続ランド５ａが形成されている。また、複数の第１接続ランド５ａは第２開口部９ｂから第１開口部９ａに向かって、平面視の大きさが大きくなっている。このように複数の第１接続ランド５ａを設けることで、第２開口部９ｂと信号電極パッド３との間において、信号導体群の特性インピーダンスと信号電極パッド３の特性インピーダンスとの差を、信号電極パッド３に近い側において第２開口部９ｂ側よりも小さくすることができる。すなわち、信号導体群が持つ容量成分が、信号電極パッド３に向かうにしたがって大きくなり、その特性インピーダンスは小さくなるようにすることができる。すなわち、この実施形態の配線基板20について、第２開口部９ｂと信号電極パッド３との間において、信号導体群の特性インピーダンスと信号電極パッド３の特性インピーダンスとの差が、信号電極パッド３に近い側の方が第２開口部９ｂに近い側よりも小さい。そのため、信号電極パッド３と信号導体群（例えば信号貫通導体）との接続部分で特性インピーダンスが急激に変化することを抑制できるので、特に40ＧＨｚ以上の高周波帯域における電気信号の反射を抑制し、伝送特性を向上させることができる。

したがって、信号電極パッド３に接続された信号貫通導体における高周波信号の伝送特性に優れた配線基板を提供することができる。

具体的な一例を挙げれば、次の通りである。信号導体群のうち第２開口部９ｂ側の特性インピーダンスは、例えば一対の信号導体群を含む差動線路（詳細は後述）構造において、信号配線層２の特性インピーダンス（差動インピーダンス）に合わせて約100Ω程度に
設定されている。これに対して、信号電極パッド３の特性インピーダンス（差動インピーダンス）は、接地配線層４との間に生じる容量成分の影響等によって例えば約85〜95Ω程度と小さい。この場合には、信号導体群の特性インピーダンス（差動インピーダンス）は、第２開口部９ｂ側では約100Ω程度であり、信号電極パッド３側では約85〜95Ω程度で
あるように、調整される。信号導体群等の特性インピーダンス（差動インピーダンス）は、例えば、特性インピーダンス（差動インピーダンス）の測定箇所をオシロスコープに接続して反射波を測定するＴＤＲ（Time Domain Reflectometry）測定によって測定するこ
とができる。 また、複数の第１接続ランド５ａの平面視における大きさが互いに異なるため、平面透視における複数の第１接続ランド５ａの外周が重ならない。そのため、複数の第１接続ランド５ａ近傍にデラミネーション（密着不良）が生じることを防ぐこともできる。すなわち、複数の第１接続ランド５ａの外周が重なってしまうと、その外周部のみに絶縁基板１となるグリーンシート積層体を積層する際の圧力が集中してしまい、複数の第１接続ランド５ａの外側部に積層圧力がかからず、絶縁層１ａ同士が密着せずに、焼成後に空隙となってしまう可能性がある。これに対して、複数の第１接続ランド５ａのそれぞれの外周同士を互いに重ならないようにすることで、積層圧力を分散することができる。言い換えれば、第１接続ランド５ａが設けられた部分でも複数の絶縁層１ａ（グリーンシート積層体）を偏りなく加圧することができる。そのため、層間の密着性を向上させることが従来技術の配線基板よりも容易である。

また、複数の絶縁層１ａの層間（接地配線層４）に比較的大きい第１開口部９ａを連続して形成した場合には、同一平面上における接地配線層４（第１開口部９ａの外周）と第１接続ランド５ａとの距離（クリアランス）が広がる。そのため、接地配線層４および第１接続ランド５ａといった導体層が非形成であるクリアランス部は、導体層の厚み程度の分、他の部位よりも相対的にグリーンシート積層体の厚みが小さくなる。そのため、このクリアランス部では積層圧力が付加されにくくなり、デラミネーションが生じやすくなる可能性がある。このような可能性の低減のためには、平面視で第１接続ランド５ａは第１開口部９ａの50〜60％以上の大きさにすることが好ましい。また、クリアランス部に絶縁層１ａと同様の材料からなるコーティング層（図示せず）を例えば導体層と同じ程度の厚みで形成して、上述のグリーンシート積層体の厚みを平準化する手段を用いてもよい。

図３は本発明の第１の実施形態の変形例を示す要部拡大断面図である。図３において図１と同様の部位には同様の符号を付している。第１の実施形態の変形例の配線基板20においては、第１開口部９ａと第２開口部９ｂとの間の複数の絶縁層１ａの複数の層間の少なくとも一部に、第１接続ランド５ａが配置されていない層間が含まれている。これ以外の部位については、前述した第１の実施形態の配線基板20と同様である。第１の実施形態の変形例の配線基板20において、第１の実施形態の配線基板20と同様の部位については説明を省略する。

特に絶縁基板１の厚みが小さい場合や、複数の絶縁層１ａの厚みが比較的小さい場合、仮に、第１接続ランド５ａを第２開口部９ｂから第１開口部９ａに至るまでのすべての絶縁層１ａ間に配置したとすると、絶縁層１ａと信号導体群の焼成時の収縮量の差により、信号電極パッド３が凸形状になりやすい。そのため、例えば上記の導電性接続材として半田ボールを用いて実装する際等に半田ボールが信号電極パッド３上に固定できず転がりや
すくなってしまい、電気的接続不良が起こりやすくなってしまう可能性がある。このような場合でも、第１開口部９ａと第２開口部９ｂとの間の複数の絶縁層１ａ間の少なくとも一部に、第１接続ランド５ａを配置しない層を設けることで、信号電極パッド３の平坦度を良好に（高く）することができる。また、第１の形態で説明したようなグリーンシート積層体としての厚みを平準化し、積層圧力のばらつきを低減し、デラミネーションを防ぐことも可能である。

（第２の実施形態）
図４は、本発明の第２の実施形態の配線基板を示す要部拡大断面図である。図４において図１と同様の部位には同様の符号を付している。第２の実施形態の配線基板20においては、信号貫通導体が第２開口部９ｂから信号電極パッド３に向かって、平面視の大きさが大きくなっている。これ以外の部位については、前述した第１の実施形態の配線基板20と同様である。第２の実施形態の配線基板20において、第１の実施形態の配線基板20と同様の部位については説明を省略する。

この実施形態では、貫通導体８が第２開口部９ｂから信号電極パッド３に向かって、平面視の大きさが大きくなっていることから、信号導体群のインダクタンス成分が信号電極パッド３に向かって次第に小さくなり、漸次特性インピーダンスが小さくなる構造とすることができる。すなわち、この実施形態においても、信号導体群の特性インピーダンスと信号電極パッド３の特性インピーダンスとの差が、信号電極パッド３に近い側の方が第２開口部９ｂに近い側よりも小さい。

したがって、第２の実施形態の配線基板20についても、信号導体群と信号電極パッド３との境界部分での特性インピーダンスの急激な変化を抑制することができ、高周波帯域における電気信号の伝送特性を向上させることができる。

（第３の実施形態）
図５は、本発明の第３の実施形態の配線基板を示す要部拡大断面図である。図５において図１と同様の部位には同様の符号を付している。第３の実施形態の配線基板20においては、第１接続ランド５ａおよび信号貫通導体が第２開口部９ｂから信号電極パッド３に向かって、平面視の大きさが大きくなっている。これ以外の部位については、前述した第１の実施形態の配線基板20と同様である。第３の実施形態の配線基板20において、第１の実施形態の配線基板20と同様の部位については説明を省略する。第３の実施形態の配線基板は、上記第１および第２の実施形態を併せて実施した例とみなすこともできる。

この実施形態では、第１接続ランド５ａが第２開口部９ｂから信号電極パッド３に向かって平面視の大きさが大きくなることで、信号導体群の容量成分が漸次大きくなり、さらに、信号貫通導体が第２開口部９ｂから信号電極パッド３に向かって平面視の大きさが大きくなることで、信号導体群のインダクタンス成分が漸次小さくなる。この実施形態のような構造によって、より効果的に信号導体群の容量成分が信号電極パッド３に向かって漸次大きくなり、特性インピーダンスが漸次小さくなるようにすることができる。

したがって、第３の実施形態の配線基板20についても、信号導体群と信号電極パッド３との境界部分での特性インピーダンスの急激な変化を抑制することができ、高周波帯域における電気信号の伝送特性を向上させることができる。また、このような効果をより有効に得ることもできる。

図６は、本発明の第３の実施形態の変形例を示す要部拡大断面図である。図６において図１と同様の部位には同様の符号を付している。第３の実施形態の変形例の配線基板20においては、第２開口部９ｂから信号電極パッド３間の複数の絶縁層１ａの各層において、
信号貫通導体が平面視で第２開口部９ｂ側が小さく、信号電極パッド３側が大きくなるような形状となっている。言い換えれば、複数の貫通導体８のそれぞれについて、その側面が傾斜または湾曲している。これ以外の部位については、前述した第３の実施形態の配線基板20と同様である。第３の実施形態の変形例の配線基板20において、第３の実施形態の配線基板20と同様の部位については説明を省略する。

この実施形態では第２開口部９ｂから信号電極パッド３間の複数の絶縁層１ａの各層において、貫通導体８が平面視で第２開口部９ｂ側が小さく、信号電極パッド３側が大きくなるような形状となっていることから、第２開口部９ｂから信号電極パッド３に向かって信号貫通導体の平面視の大きさを漸次大きくすることができる。そのため、信号導体群のインダクタンス成分を第３の実施形態に比べてより一層徐々に小さくすることができるため、特性インピーダンスを漸次、より滑らかに小さくすることが可能となる。つまり、高周波帯域における電気信号の伝送特性のより一層の向上に有効な構成とすることができる。

なお、特性インピーダンスのより滑らかな低減とは、信号貫通導体の長さ方向に沿った、単位長さあたりの特性インピーダンスの低減量がより小さくなることを意味する。

貫通導体８を平面視で第２開口部９ｂ側が小さく、信号電極パッド３側が大きくなるような形状にする手法としては、絶縁層１ａとなるセラミックグリーンシートの貫通孔を形成する際に例えば、レーザ加工の焦点や出力を変えて加工する手法等が挙げられる。

（第４の実施形態）
図７は、本発明の第４の実施形態の配線基板を示す要部拡大断面図である。図７において図１等と同様の部位には同様の符号を付している。図７の例では、複数の接地貫通導体７が上側から下側に向かって次第に信号貫通導体に近づくように配置されている。すなわち、複数の貫通導体８と複数の接地貫通導体７との平面視における距離が、第２開口部９ｂに近い側から信号電極パッド３に近い側に向かって次第に小さくなっている。これ以外については第１の実施形態と同様である。この同様の事項については説明を省略する。

この場合にも、信号導体群の容量成分が信号電極パッド３に向かって漸次大きくなり、特性インピーダンスが漸次小さくなるようにすることができる。したがって、信号導体群と信号電極パッド３との間で特性インピーダンスの急激な変化を抑制すること等ができる。

（第５の実施形態）
図８は、本発明の第５の実施形態の配線基板を示す要部拡大断面図である。図８において図１等と同様の部位には同様の符号を付している。図８の例では、複数の絶縁層１ａの層間に、それぞれ第１開口部９ａを有する複数の接地配線層４が設けられている。また、上側から下側に向かって、接地配線層４（第１開口部９ａの外周）と複数の貫通導体８のそれぞれ（つまり信号貫通導体）との間の距離が次第に近付くように、第１開口部９ａの開口寸法が次第に小さくなっている。すなわち、この配線基板20は、第１開口部９ａを有する接地配線層４を複数有しており、複数の第１開口部９ａの平面視における大きさが、第２開口部９ｂに近い側から信号電極パッド３に近い側に向かって次第に小さくなっている。これ以外については第１の実施形態と同様である。この同様の事項については説明を省略する。

この場合にも、信号導体群の容量成分が信号電極パッド３に向かって漸次大きくなり、特性インピーダンスが漸次小さくなるようにすることができる。したがって、信号導体群と信号電極パッド３との間で特性インピーダンスの急激な変化を抑制すること等ができる
。

（第６の実施形態）
図９は本発明の第６の実施形態の配線基板を示す要部拡大断面図である。また、図10（ａ）は図９のＡ−Ａ線における断面図であり、図10（ｂ）は図９のＢ−Ｂ線における断面図である。図９および図10において図１等と同様の部位には同様の符号を付している。

図９および図10の例では、信号導体群が、一対の信号貫通導体を有している。これに対応して、絶縁基板１の下面に最も近い接地配線層４には、一対の信号貫通導体が並んで貫通している一つの第１開口部９ａが設けられている。それぞれに信号貫通導体が貫通している一対の第２開口部９ｂが接地配線層４に設けられている。

一対の信号貫通導体は、それぞれに、同一平面内の一対の第２開口部９ｂに設けられた一対の第２接続ランド５ｂとそれぞれ接続されている。また、一対の信号貫通導体は、さらにその下側の同一平面内（絶縁基板１の下面に最も近い接地配線層４）では、上記のような一つの第１開口部９ａ内において一対の第１接続ランド５ａと接続されている。これ以外については第１の実施形態と同様である。この同様の事項については説明を省略する。

この場合にも、信号導体群の容量成分が信号電極パッド３に向かって漸次大きくなり、特性インピーダンスが漸次小さくなるようにすることができる。したがって、信号導体群と信号電極パッド３との間で特性インピーダンスの急激な変化を抑制すること等ができる。

また、一対の第１接続ランド５ａを一つの第１開口部９ａ内に設けることで、より効率的に信号電極パッド３と接地配線層４との間に発生する容量成分を低減することができ、信号電極パッド３における特性インピーダンスの低下を抑制することができる。

なお、第６の実施形態では、例えば一対の信号貫通導体は、差動信号が伝送される差動線路として機能する。差動信号の伝送においても上記のような特性インピーダンスの急激な変化の抑制によって伝送特性の向上が容易である。

なお、本発明は以上の実施形態の例に限らず、本発明の要旨の範囲内であれば、例えば図７および図８に示す例のように、種々の変形は可能である。例えば、第１の実施形態と第２の実施形態とを併せて実施する例（第３の実施形態等）に限らず、例えば、第１および第２の実施形態のいずれかと、第４、第５および第６の実施形態のいずれかとを組み合わせて実施するようにしてもよい。また、複数の絶縁層１ａの材料を一部において他と異ならせて絶縁層１ａの比誘電率を調整し、信号導体群の特性インピーダンスの調整をより容易とするようにしてもよい。

信号導体群の特性インピーダンスを信号電極パッド３に向かって小さくするには、信号導体群の容量成分を信号電極パッド３に向かって大きくする、信号導体群のインダクタ成分を信号電極パッド３に向かって小さくする、といった手段を用いればよい。その具体的な例が上記の実施形態の例である。

図11は本発明の実施例の配線基板および従来例の配線基板の反射特性を示すグラフである。上記実施例の配線基板および従来例の配線基板について、信号配線層および信号導体群および信号電極パッドの特性インピーダンスをオシロスコープによるＴＤＲ測定により測定し、反射特性を算出した。

図11は、実施例の配線基板および従来例の配線基板における伝送される信号の周波数（Frequency）に応じた反射特性（Return Loss）を示すグラフである。図11において、実施例の配線基板の反射特性を実線で示し、従来例の配線基板の反射特性を破線で示している。

なお、実施の条件は以下の通りである。実施例および従来例ともに複数の絶縁層は８層で、それぞれ、ガラスセラミック焼結体からなり、比誘電率が約５〜６であり、各絶縁層の厚みが約0.1ｍｍであった。信号導体群、接地配線層および信号電極パッドは銅からな
り、信号電極パッドは、直径が約0.45ｍｍのものとした。接地貫通導体は、直径が約0.075ｍｍの円柱状とした。

また、一対の信号貫通導体が、これと同一平面内の一対の円形状の第２開口部に設けられた一対の第２接続ランドとそれぞれ接続され、さらにその下側の同一平面内で、一つの第１開口部内において一対の第１接続ランドとそれぞれ接続されている差動線路構造とし、特性インピーダンス（差動インピーダンス）を100Ωに整合させるようにした。一対の
円形状の第２開口部はそれぞれの直径が0.12ｍｍのものとし、一対の第２接続ランドはそれぞれの直径が0.1ｍｍのものとした。

信号貫通導体を形成している複数の貫通導体は、従来例の配線基板においてはそれぞれ直径が0.075ｍｍとし、実施例の配線基板においてはそれぞれ直径が約0.05〜0.2ｍｍの円柱状とし、第２開口部に近い側から信号電極パッドに近い側に向かって貫通導体の直径が大きい形状とした。なお、貫通導体の個数（貫通導体が設けられている絶縁層の層数）は、一つの信号貫通導体につき５つ（５層）とした。層間の数は４つであり、第１接続ランドの個数を４つとした。

そして、第１接続ランドは、従来例の配線基板においてはそれぞれ直径が0.2ｍｍとし
、実施例の配線基板においてはそれぞれ直径が約0.1〜0.3ｍｍとし, 第２開口部に近い側から信号電極パッドに近い側に向かって第１接続ランドの直径が大きい形状とした。

実施例および従来例の配線基板において、信号電極パッドにおける特性インピーダンス（差動インピーダンス）は約90Ωであった。また、従来例の配線基板においては、信号導体群の特性インピーダンス（差動インピーダンス）が、第２開口部と信号電極パッドとの間において約100Ωと一定であった。これに対し、実施例の配線基板においては、信号導
体群の特性インピーダンス（差動インピーダンス）が、第２開口部と信号電極パッドとの間で、第２開口部に近い側から信号電極パッド側にかけて約100Ωから約90Ωまで次第に
小さくなり、信号電極パッド側で約90Ωであった。

また、この測定結果より算出した図11に示す反射特性のグラフから、実施例の配線基板においては、特に周波数が約35ＧＨｚを超える高周波帯域において信号導体群と信号電極パッドとの間で特性インピーダンス（差動インピーダンス）の急激な変化を抑制し、反射特性が良好であることを確認できた。

１・・・絶縁基板
１ａ・・絶縁層
２・・・信号配線層
３・・・信号電極パッド
４・・・接地配線層
５ａ・・第１接続ランド
５ｂ・・第２接続ランド
７・・・接地貫通導体
８・・・貫通導体
９ａ・・第１開口部
９ｂ・・第２開口部
20・・・配線基板

Claims (7)

1. 互いに積層された複数の絶縁層を含む絶縁基板と、
   該絶縁基板の内部または上面に形成された信号配線層と、
   前記絶縁基板の下面に形成された信号電極パッドと、
   前記複数の絶縁層の間に形成され、開口部を有する複数の接地配線層と、
   前記開口部において前記複数の絶縁層をそれぞれに厚み方向に貫通しているとともに互いに上下に連結された複数の貫通導体を有しており、一端が前記信号配線層に電気的に接続され他端が前記信号電極パッドに接続された信号貫通導体と、前記複数の貫通導体間に設けられた複数の接続ランドとを含む信号導体群と、
   該信号導体群を取り囲むようにして前記複数の絶縁層を貫通するとともに、前記開口部の外側で前記接地配線層に接続された複数の接地貫通導体とを備えており、
   前記複数の接地配線層の前記開口部のうち少なくとも前記絶縁基板の下面に最も近い接地配線層の第１開口部は、平面視において前記信号電極パッドよりも大きく、
   前記複数の接続ランドのうち前記第１開口部に対応して設けられた複数の第１接続ランドは、それぞれに、前記複数の接地導体層の前記開口部のうち前記第１開口部よりも小さい第２開口部に対応して設けられた第２接続ランドよりも大きく、
   前記第２開口部と前記信号電極パッドとの間において、前記信号導体群の特性インピーダンスと前記信号電極パッドの特性インピーダンスとの差が、前記信号電極パッドに近い側の方が前記第２開口部に近い側よりも小さいことを特徴とする配線基板。
2. 前記信号導体群の特性インピーダンスと前記信号電極パッドの特性インピーダンスとの差が、前記第２開口部に近い側から前記信号電極パッドに近い側に向かって次第に小さくなっていることを特徴とする請求項１に記載の配線基板。
3. 前記複数の第１接続ランドは、平面視におけるそれぞれの大きさが、前記第２開口部に近い側から前記信号電極パッドに近い側に向かって次第に大きくなっていることを特徴とする請求項２に記載の配線基板。
4. 前記複数の貫通導体は、平面視におけるそれぞれの大きさが、前記第２開口部に近い側から前記信号電極パッドに近い側に向かって次第に大きくなっていることを特徴とする請求項２に記載の配線基板。
5. 前記複数の貫通導体と前記複数の接地貫通導体との平面視における距離は、前記第２開口部に近い側から前記信号電極パッドに近い側に向かって次第に小さくなっていることを特徴とする請求項２に記載の配線基板。
6. 第１開口部を有する接地配線層を複数備えており、複数の前記第１開口部の平面視における大きさが、前記第２開口部に近い側から前記信号電極パッドに近い側に向かって次第に小さくなっていることを特徴とする請求項２に記載の配線基板。
7. 前記複数の貫通導体のうち前記第１開口部と前記第２開口部との間に位置する貫通導体間の少なくとも一部において、前記第１接続ランドが設けられていないことを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかに記載の配線基板。

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