JP2018064005A - 高周波パッケージ - Google Patents

Abstract

【課題】複数のビア導体の構造に基づき、高周波信号の良好な伝送特性を実現可能な高周波パッケージを提供する。【解決手段】高周波パッケージ１は、複数の誘電体層Ｌのうち誘電体層Ｌ（１）に形成された信号配線１０と、誘電体層Ｌ（１１）に形成された信号配線１１と、複数の誘電体層Ｌを積層方向に貫いて信号配線１０、１１の間を電気的に接続する複数のビア導体（２０、２１、２２）と、複数のビア導体が配置される領域を取り囲むグランドビア導体群２３とを備えている。複数のビア導体は、積層方向に沿って直線状に延びる直線ビア部２０と、直線ビア部２０の上下の斜めビア部２１、２２を含み、Ｘ方向に沿って接続点Ｎ１、直線ビア部２０、接続点Ｎ４が順次ずれた位置に配置される。【選択図】図１

Description

本発明は、高周波信号を伝送可能な高周波パッケージに関し、特に、電子部品が載置され、伝送線路を経由して高周波信号を伝送可能に構成された高周波パッケージに関するものである。

従来から、複数の誘電体層を含む積層基板上に半導体チップ等の電子部品を載置し、電子部品と外部基板の間で伝送される高周波信号の伝送線路を構成した高周波パッケージが用いられている。高周波信号の伝送特性が良好な高周波パッケージを実現するには、配線構造の設計が重要になる。すなわち、信号配線間の容量結合やインダクタンス成分の影響をできるだけ抑制するとともに、入出力部における反射損失を低減するためにインピーダンス整合を考慮した設計が求められる。この種の高周波パッケージにおける一般的な伝送線路としては、例えば、電子部品の端子から、上層の誘電体層に形成された信号配線と、積層方向に延びる複数のビア導体と、下層の誘電体層に形成された信号配線をそれぞれ経由して、外部端子まで電気的に接続される配線構造が知られている（例えば、特許文献１〜４参照）。このうち、特許文献１、２、４に示される複数のビア導体は、各々の誘電体層を貫く個々のビア導体が積層方向に沿って直線状に延びる構造であるに対し、特許文献３に示される複数のビア導体は、断面で見たときに全体が斜め方向に延びる構造となっている。

特許第４４１３２３４号公報 特開２００７−５３４１１号公報 特開平６−２１２５３号公報 特開２０１４−１５４５９３号公報

上記従来の配線構造は、上層及び下層のうち、コプレナー線路構造以外のグランド導体除去領域内の信号配線の長さを短縮することで、この部分のインダクタンス成分の影響の軽減を図っている。これに加えて、上記特許文献３の配線構造は、複数のビア導体には不連続な接続箇所が存在しないため、多重反射による影響を抑制する効果がある。しかしながら、特許文献３の配線構造においては、複数のビア導体の全体が斜め方向に延伸されるので、その周囲を取り囲むグランドビア導体との距離が一定に保たれず、この部分でインピーダンス整合を確保することが難しくなる。よって、上記従来の配線構造を採用したとしても、多重反射による影響の抑制と良好なインピーダンス整合とを両立して良好な高周波特性を実現することは困難であった。

本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、多重反射による影響の抑制と良好なインピーダンス整合とを両立し、高周波信号の良好な伝送特性を実現可能な高周波パッケージを提供するものである。

上記課題を解決するために、本発明の高周波パッケージは、積層された複数の誘電体層を含む積層基板に電子部品を載置可能な高周波パッケージであって、平面視において、前記電子部品の端子と接続される端子パッドから、前記複数の誘電体層のうち第１の誘電体層に形成された第１の接続点まで第１の方向に延びる第１の信号配線と、平面視において、前記複数の誘電体層のうち第２の誘電体層に形成された第２の接続点から、外部接続用のパッドまで前記第１の方向に延びる第２の信号配線と、前記複数の誘電体層を積層方向に貫き、前記第１の接続点と前記第２の接続点との間を電気的に接続する複数のビア導体と、前記複数の誘電体層の各々には、平面視において前記複数のビア導体が配置される領域を取り囲むように形成されるグランド導体とを備えて構成される。前記複数のビア導体は、前記第１の誘電体層よりも下方の誘電体層に形成された上端部から、前記第２の誘電体層よりも上方の誘電体層に形成された下端部までを、前記積層方向に沿って直線状に延びる直線ビア部と、前記第１の接続点から前記直線ビア部の前記上端部までを斜め方向に延びる第１の斜めビア部と、前記第２の接続点から前記直線ビア部の前記下端部までを斜め方向に延びる第２の斜めビア部とを含み、平面視で前記第１の方向に沿って、前記第１の接続点、前記直線ビア部、前記第２の接続点が順次ずれた位置に配置されることを特徴としている。

本発明の高周波パッケージによれば、第１の信号配線と、複数のビア導体と、第２の信号配線とを含む伝送線路を経由して高周波信号が伝送され、このうちの複数のビア導体は、第１の信号配線側の第１の接続点から第２の信号配線側の第２の接続点に至るまで、第１の斜めビア部と直線ビア部と第２の斜めビア部とを連結した構造を有する。この場合、平面視で第１の方向に沿って、第１の接続点、直線ビア部、第２の接続点の各位置を順次ずらした配置とすることで、第１及び第２の信号配線のグランド導体除去領域内の信号配線の長さを短縮してインダクタンス成分を低減することができる。そして、本発明の配線構造により、積層方向に隣接するビア導体同士の不連続な接続箇所に起因する多重反射を抑制できるとともに、複数のビア導体の全体を斜め方向に配置する場合に比べて第１及び第２の斜めビア部の長さを短縮し、インピーダンスを整合させることができるので良好なインピーダンス整合を確保しやすくなる。

本発明において、第１及び第２の斜めビア部の各々は、複数の誘電体層のうちの２層又は３層の誘電体層を貫くビア部とすることができる。この場合、第１及び第２の斜めビア部の各々が形成される部分は、複数の誘電体層の全体の厚さに対して１５％から３０％までの範囲の厚さを有することが望ましい。第１及び第２の斜めビア部の各々が形成される部分の厚さが薄すぎると、インダクタンス成分の影響によりインピーダンスを整合することができなくなる。また、第１及び第２の斜めビア部の形成部分の厚さが厚すぎると、斜めビア部のインピーダンスが低くなりインピーダンス整合に支障を来す。

本発明において、第１及び第２の斜めビア部のビア径は、平面視で直線ビア部のビア径と比べて同一又は僅かに大きく設定することができる。ここで、「僅かに大きい」とは直線ビア部のビア径に対して、第１及び第２の斜めビア部のビア径が数％（０．１〜１５％）大きいことを示す。この場合、直線ビア部と第１及び第２の斜めビアの各々は、所望の特性インピーダンスとなるように、それぞれのビア径を設定することが望ましい。高周波パッケージの伝送線路の特性インピーダンスを、例えば５０Ωで設計する場合、直線ビア部に対し第１及び第２の斜めビアのそれぞれのビア径を適切に調整することで対応可能である。

本発明によれば、高周波パッケージにおける高周波信号の伝送線路として、上下の信号配線の間を接続する複数のビア導体を、第１の斜めビア部、直線ビア部、第２の斜めビア部を連結し、かつ平面視で第１の方向に沿う所定の配置順を規定することで、上下の信号配線のグランド導体除去領域内の信号配線の長さを短縮してインダクタンス成分を低減しつつ、複数のビア導体の不連続な接続箇所からの多重反射を抑制し、さらに積層方向の中央の直線ビア部によりインピーダンス整合の確保を容易化することができる。よって、これらが相まって、高周波パッケージにおける高周波信号の伝送特性の向上が可能となる。

本実施形態の高周波パッケージ１の部分的な領域の断面図である。 図１に示す高周波パッケージ１の領域を誘電体層Ｌ（１）の上方から見た平面図である。 図１の配線構造に関し、斜めビア部２１、２２の各々の形成部分が全体の１５〜３０％の範囲の厚さとなる変形例である。 従来の配線構造を有する比較例に関する模式的な断面図である。 比較例（図４）のＳパラメータの検証結果を示す図である。 本実施形態（図１）のＳパラメータの検証結果を示す図である。 比較例（図４）のインピーダンスの検証結果を示す図である。 本実施形態（図１）のインピーダンスの検証結果を示す図である。

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しながら説明する。ただし、以下に述べる実施形態は本発明を適用した形態の一例であって、本発明が本実施形態の内容により限定されることはない。

図１及び図２を参照して、本実施形態の高周波パッケージの構造の概要について説明する。図１は、本実施形態の高周波パッケージ１の部分的な領域の断面図を示し、図２は、図１に示す高周波パッケージ１を誘電体層Ｌ（１）の上方から見た平面図を示している。本実施形態の高周波パッケージ１には、図１及び図２には示されない領域（図１の右側）に半導体チップ等の電子部品（不図示）が載置され、その電子部品の複数の端子と外部回路との間の電気的接続のために本発明の配線構造が形成されている。図１及び図２では、電子部品の端子に接続される１個の端子パッド（不図示）から高周波パッケージ１の底面の１個の外部接続用のパッド（不図示）に至る１つの伝送線路に適用される配線構造が例示される。

図１に示す高周波パッケージ１の積層基板は、全部で複数の誘電体層Ｌが積層された構造を有している。このうち、上層から順に番号を付した１１層の誘電体層Ｌ（１）〜Ｌ（１１）は、本発明の配線構造の形成領域に含まれる複数の誘電体層に相当する。図１には示されないが、高周波パッケージ１に載置された電子部品を取り囲むように壁状の２層の誘電体層Ｌを、１１層の誘電体層Ｌ（１）〜Ｌ（１１）の上部に形成してもよい。各々の誘電体層Ｌは、それぞれに必要な電気的特性に応じた厚さに形成され、その表面には各々に固有の導体パターンが形成されている。例えば、複数の誘電体層Ｌからなる積層基板は、比較的高い誘電率を有する高温焼成の多層セラミックにより形成される。

本発明に係る配線構造の形成領域のうち、最上層の誘電体層Ｌ（１）（本発明の第１の誘電体層）の表面には、前述の１個の端子パッドから延伸される信号配線１０（本発明の第１の信号配線）が形成されている。また、最下層の誘電体層Ｌ（１１）（本発明の第２の誘電体層）の裏面には、外部接続用の１個のパッドに延伸される信号配線１１（本発明の第２の信号配線）が形成されている。図１の下部には、便宜上、紙面横方向をＸ方向（本発明の第１の方向）と定め、複数の誘電体層Ｌの積層方向をＺ方向と定め、Ｘ方向及びＺ方向をそれぞれ矢印にて示している。なお、Ｘ方向の＋（プラス）側の方向を左方向、及び、Ｘ方向の−（マイナス）側の方向を右方向とする。また、Ｚ方向の＋（プラス）側の方向を上方向、及び、Ｚ方向の−（マイナス）側の方向を下方向とする。同様に、図２の下部には、平面視でＸ方向に直交する方向（図１の紙面垂直方向）をＹ方向と定め、Ｘ方向及びＹ方向をそれぞれ矢印にて示している。よって、上下の各信号配線１０、１１は、いずれもＸ方向に延びる伝送線路である。

上下の信号配線１０、１１は、誘電体層Ｌ（１）〜Ｌ（１１）をＺ方向に貫く複数のビア導体を介して電気的に接続されており、信号配線１０から信号配線１１への信号伝送が可能となっている。図１に示すように、これら複数のビア導体からなるビア部は、Ｚ方向の中央の５層の誘電体層Ｌ（４）〜Ｌ（８）を貫いてＺ方向に沿って直線状に延びる直線ビア部２０と、上部の３層の誘電体層Ｌ（１）〜Ｌ（３）を貫いて斜め方向に延びる斜めビア部２１と、下部の３層の誘電体層Ｌ（９）〜Ｌ（１１）を貫いて斜め方向に延びる斜めビア部２２とに区分される。なお、複数のビア導体の個数については特に制約されないが、例えば、１１層の誘電体層Ｌ（１）〜Ｌ（１１）の各１層に１つのビア導体を形成し、上下に隣接するビア導体同士を接続導体を介して接続する場合は、１１個のビア導体が多段接続される構造になる。

図１には、４つの接続点Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３、Ｎ４が示されている。すなわち、上部から順に、接続点Ｎ１（本発明の第１の接続点）を介して信号配線１０と斜めビア部２１の上端部が接続され、接続点Ｎ２を介して斜めビア部２１の下端部と直線ビア部２０の上端部が接続され、接続点Ｎ３を介して直線ビア部２０の下端部と斜めビア部２２の上端部が接続され、接続点Ｎ４（本発明の第２の接続点）を介して斜めビア部２２の下端部と信号配線１１が接続される。ここで、各接続点Ｎ１〜Ｎ４のＸ方向の位置に着目すると、図１に示すように、１対の接続点Ｎ２、Ｎ３はＸ方向の中央に位置し、そこを基準として、接続点Ｎ１が右側に距離Ｘ１だけ離れ、接続点Ｎ４が左側に同様の距離Ｘ１だけ離れている。また、図１の例では、上下１対の斜めビア部２１、２２は、いずれもＺ方向及びＸ方向で長さが等しく、ＸＺ面内において同じ角度で延伸している。

なお、図１の構造には制約されず、１対の斜めビア部２１、２２は、互いにＸ方向の距離及び延伸方向の角度が異なっていてもよい。ただし、平面視でＸ方向に沿って、端子パッド、接続点Ｎ１、接続点Ｎ２及びＮ３（直線ビア部２０の平面視の位置）、接続点Ｎ４、外部接続用のパッドの順で位置が順次ずれる配置にする必要がある。かかる配置を逸脱すると、信号配線１０、１１の一方又は両方が長くなり過ぎたり、高周波信号の伝送方向が途中でＸ方向に反転するなどの不具合を招くことになる。また、直線ビア部２０に関しては、Ｚ方向に正確に平行な場合に限らず、インピーダンス整合が確保できる範囲内で、概ねＺ方向に平行であればよい。

また、図１において、上層側の信号配線１０と下層側の信号配線１１は、それぞれの全体がＸ方向に直線状に延伸されているが、各信号配線１０、１１は部分的にＸ方向に延びる線路部分を含んでいればよい。例えば、上層側の信号配線１０の接続点Ｎ１と電子部品用の端子パッドとのそれぞれの位置がＹ方向に若干ずれた配置である場合や、下層側の信号配線１１の接続点Ｎ４と外部接続用のパッドのそれぞれの位置がＹ方向に若干ずれた配置である場合が想定される。

また、各々の誘電体層Ｌの周囲には、共通のグランドと電気的に接続されたグランド導体１２が形成されている。図２に示すように、グランド導体１２の中央には、直径Ｄの円形のグランド導体除去領域１３が設けられ、グランド導体除去領域１３の内部だけグランド導体１２が除去されている。１１層の誘電体層Ｌ（１）〜Ｌ（１１）には、平面視で重なる配置でグランド導体１２及びグランド導体除去領域１３が形成されている。

さらに、図２に示すように、各々の誘電体層Ｌには、グランド導体１２のうち円形のグランド導体除去領域１３を取り囲むように配置されたグランド用の複数（図２では、１０個）のビア導体からなるグランドビア導体群２３が形成されている。図１に示すように、グランドビア導体群２３の各々のビア導体は、各層の誘電体層Ｌの同じ位置に配置され、それぞれＺ方向に貫いて多段に接続されている。平面視において、前述の直線ビア部２０及び斜めビア部２１、２２は、円形のグランド導体除去領域１３の範囲内に位置しているため、その周囲をグランド導体１２が取り囲む配置となっている。

なお、図２では、グランド導体１２に配置されたグランドビア導体群２３は、いずれも円形のグランド導体除去領域１３の近傍に配置されているが、グランド導体１２の全体にわたって分布するグランドビア導体群２３を配置することで、高周波パッケージ１のグランドを強化してもよい。

図１及び図２に示す配線構造の寸法例としては、例えば、グランド導体除去領域１３の直径Ｄとして、Ｄ＝１．２５ｍｍとし、接続点Ｎ１、Ｎ４の各々をグランド導体除去領域１３の外周から０．１５ｍｍ内側の位置に設定し、直線ビア部２０及び斜めビア部２１、２２の各ビア径を０．１１ｍｍ程度に設定することができる。

図１及び図２に示す配線構造を用いて高周波信号を伝送する場合、電子部品の端子から出力される高周波信号は、上層側の信号配線１０から、斜めビア部２１、直線ビア部２０、斜めビア部２２の順に経由した後、下層側の信号配線１１に伝送されて外部接続用のパッドに達する。ここで、上下の信号配線１０、１１に着目すると、グランド導体１２に対向する部分はコプレーナ線路構造としてインピーダンス整合を確保しやすいのに対し、グランド導体除去領域１３に対向する部分はインダクタンス成分の影響でインピーダンスの不整合を生じやすい。そのため、上下の信号配線１０、１１のうちグランド導体除去領域１３に対向する部分をできるだけ短くすることが望ましい。仮に、複数のビア導体の全てがＺ方向に沿う直線状である場合は、信号配線１０、１１をグランド導体除去領域１３の中心まで延伸する必要がある。しかし、本実施形態では、上下１対の斜めビア部２１、２２を設けたことにより、信号配線１０、１１の長さを、グランド導体除去領域１３の中心から距離Ｘ１だけ短く構成することが可能となり、その分だけ信号配線１０、１１のインダクタンス成分を低減することができる。

また、直線ビア部２０及び斜めビア部２１、２２に着目すると、直線ビア部２０が対称的な配置で各層のグランド導体１２及びグランドビア導体群２３に囲まれているのに対し、斜めビア部２１、２２は各層のグランド導体１２及びグランドビア導体群２３とは非対称な位置に配置されている。よって、直線ビア部２０に比べると、斜めビア部２１、２２のインピーダンスの整合を確保しにくい。そのため、本実施形態では、斜めビア部２１、２２のＸＹ面内の断面積を適切に設定することで、斜めビア部２１、２２のインピーダンス整合を確保している

さらに、従来の複数のビア導体の構造としては、例えば特許文献３に開示されるように複数のビア導体の全体が斜め方向に配置される構造や、例えば特許文献１、４に開示されるように複数のビア導体のうち上下に隣接するビア導体がＸ方向の異なる位置で接続導体を介して接続される構造が知られている。しかし、特許文献３の構造によれば、図１の直線ビア部２０に相当する部分がなく斜め方向に長い距離を延伸されるため、ビア導体の位置によりインピーダンスが異なるので、インピーダンス整合が難しくなる。また、特許文献１、４の構造によれば、複数のビア導体がＸ方向に不連続に接続される箇所からの多重反射が避けらない。これに対し、本実施形態の構造によれば、前述したように斜めビア部２１、２２の長さが限られるので、全体的にインピーダンス整合が確保しやすいとともに、接続点Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３、Ｎ４を含めてＸ方向に不連続となる接続箇所がないため前述の多重反射を回避することができる。本実施形態の配線構造に基づく具体的な高周波特性及びインピーダンス特性については後述する。

なお、図１及び図２に示す配線構造は一例であって、かかる構造に限定されることなく、本発明を適用することができる。例えば、図１では、１１層の誘電体層Ｌ（１）〜Ｌ（１１）のうち、直線ビア部２０が５層分の範囲に形成され、斜めビア部２１、２２の各々が３層分の範囲に形成されるが、それぞれが貫く範囲の積層数を変更してもよい。本実施形態の配線構造に基づく高周波特性を考慮すると、全体の厚さに対し、斜めビア部２１、２２の各々を１５〜３０％の範囲の厚さを有する部分に形成し、直線ビア部２０を残余の部分に形成することが望ましい。

図３は、図１の配線構造に関し、斜めビア部２１、２２の各々の形成部分が前述のように全体の１５〜３０％の範囲の厚さとなる一変形例を示している。なお、図３では、図１の配線構造のうち、１１層の誘電体層Ｌ（１）〜Ｌ（１１）、信号配線１０、１１、直線ビア部２０及び斜めビア部２１、２２以外の構成要素については図１と相違がないので図示を省略している。具体的には、直線ビア部２０が７層の誘電体層Ｌ（３）〜Ｌ（９）を貫き、上部の斜めビア部２１が２層の誘電体層Ｌ（１）、Ｌ（２）を貫き、下部の斜めビア部２２が２層の誘電体層Ｌ（１０）、Ｌ（１１）を貫く構造となっている。

しかし、図１の配線構造を例にとると、斜めビア部２１、２２の各々が貫く範囲の積層数は１層又は４層以上に設定するのは、いずれも前述の１５〜３０％の範囲を逸脱するので、良好な高周波特性の観点からは好ましくない。図１の配線構造の場合には、斜めビア部２１、２２の形成範囲が１５〜３０％の範囲となる条件は、積層数が２層（図３）又は３層（図１）に限られる。ただし、全体の誘電体層Ｌの積層数や各誘電体層Ｌの厚さを変更すれば、１層又は４層以上の積層数としても前述の条件を満たす場合がある。この条件に関し、斜めビア部２１、２２の各々を形成する範囲が相対的に短すぎると、インダクタンス成分の影響によりインピーダンスを整合することができなくなる。一方、斜めビア部２１、２２の各々を形成する範囲が相対的に長すぎると、直線ビア部２０を形成する範囲が短くなり、いずれの場合も高周波特性の劣化を招く。

また、上下の斜めビア部２１、２２の断面形状と方向性は互いに異なっていてもよいが、図１及び図２における接続点Ｎ１〜Ｎ４のＸ方向の位置については制約がある。図１の例では、信号配線１０の端部（右端）から、前述したように＋（プラス）Ｘ方向に沿って、接続点Ｎ１の位置、接続点Ｎ２、Ｎ３の位置、接続点Ｎ４の位置、信号配線１１の端部（左端）のように順次ずれた配置となる。この例では、接続点Ｎ１の位置が接続点Ｎ２、Ｎ３の位置より左側にある配置（接続点Ｎ１から接続点Ｎ２まで−（マイナス）Ｘ方向に信号配線１０が延びる）、あるいは接続点Ｎ４の位置が接続点Ｎ２、Ｎ３の位置より右側にある配置（接続点Ｎ３から接続点Ｎ４まで−（マイナス）Ｘ方向に信号配線１１が延びる）は、信号配線１０、１１の長さが長くなるので好ましくない。また、接続点Ｎ１、Ｎ４の位置が接続点Ｎ２、Ｎ３に対して同じ側にある配置（接続点Ｎ１から接続点Ｎ２まで＋（プラス）Ｘ方向に信号配線１０が延び、接続点Ｎ３から接続点Ｎ４まで−（マイナス）Ｘ方向に信号配線１１が延びる）も、信号配線１０、１１の伝送方向の観点から好ましくない。

また、図１及び図２では、１系統の伝送線路を構成する配線構造を示したが、複数の伝送線路を構成する場合は、高周波パッケージ１内に、図１及び図２の構造を並列に複数個形成すればよい。例えば、差動伝送線路を構成する場合、図１及び図２の構造を対称的に配置し、それぞれを経由する２系統の伝送線路を構成すればよい。

次に、図４〜図８を参照して、本実施形態の高周波パッケージ１の電気的特性について説明する。以下では、本実施形態の配線構造の電気的特性との対比のための比較例として、複数のビア導体の全体が斜め方向に延伸される従来の配線構造を想定する。図４は、特許文献３の配線構造を有する比較例に関し、１１層の誘電体層Ｌ（１）〜Ｌ（１１）を貫く全てのビア導体からなる斜めビア部３０を介して上下の信号配線１０、１１が電気的に接続される構造の模式的な断面図を示している。なお、図４では、図１の配線構造のうち、１１層の誘電体層Ｌ（１）〜Ｌ（１１）、信号配線１０、１１以外の構成要素は図１と相違がないので図示を省略している。

図５は、比較例（図４）のＳパラメータの検証結果を示しており、図６は、本実施形態（図１）のＳパラメータの検証結果を示している。図５及び図６では、周波数４０ＧＨｚ以下の範囲で、電子部品の端子から、それぞれの配線構造を経由して外部接続用のパッドに至る伝送線路に対し、シミュレーションによりＳパラメータの周波数特性を検証したものである。Ｓパラメータとしては、反射特性を表すＳ１１、Ｓ２２及び透過特性を表すＳ２１が含まれるが、高周波特性の良否は主にＳパラメータＳ１１、Ｓ２２に基づいて判断することができる。なお、図５で用いた斜めビア部３０と図６で用いた直線ビア部２０及び斜めビア部２１、２２とは、いずれもビア径がＸＹ面内で０．１１ｍｍに設定されるものとする。

まず、図５に示す比較例においては、特に２０ＧＨｚを超えるような高周波帯域において反射損失（Ｓ１１、Ｓ２２）の劣化が顕著であり、高周波信号の伝送特性としては不十分であることがわかる。これに対し、図６に示す本実施形態においては、広い周波数範囲にわたって反射損失を抑制でき、図５に比べて高周波信号の伝送特性を改善することができる。これは、上述したように、直線ビア部２０及び斜めビア部２１、２２を連結した構造により、多重反射を回避しつつ、斜めビア部２１、２２を短縮してインピーダンス不整合の影響を抑制することの効果によるものである。

次に、図７は、比較例（図４）のインピーダンスの検証結果を示しており、図８は、本実施形態（図１）のインピーダンスの検証結果を示している。図７及び図８では、図５及び図６の場合と同様の条件で、シミュレーションにより信号配線とビア導体の各位置のインピーダンス特性を検証したものである。なお、図７及び図８においては、電子部品用の端子パッド側からパルス信号を入力し、信号配線とビア導体の各位置から端子側への反射信号に基づいて計算したインピーダンスを示している。また、図７には、パルス信号の入力位置からの距離に対応する時間領域の区分として、ａ部（信号配線１０の領域）、ｂ部（信号配線１０近傍の斜めビア部３０の領域）、ｃ部（斜めビア部３０の中央領域）、ｄ部（信号配線１１近傍の斜めビア部３０の領域）、ｅ部（信号配線１１の領域）をそれぞれ示している。

一般的には、伝送線路の特性インピーダンスを５０Ωとして設計することが前提であり、この場合は時間範囲の全体にわたって５０Ωを保つことが理想的である。図７及び図８のいずれの特性においても、時間範囲の特定部分でインピーダンスの変動が増加しているが、これは主に入力部から接続点Ｎ１〜Ｎ４などの接合箇所までの距離を反映している。しかし、図７に示す比較例に比べ、図８に示す本実施形態においては、インピーダンスの変動幅が相対的に小さくなっており、前述のＳパラメータの検証結果と相まって、本実施形態の配線構造の採用により高周波特性の向上に有効であることが確認された。

なお、本実施形態の高周波パッケージ１の電気的特性に関し、図６及び図８では、前述のように直線ビア部２０及び斜めビア部２１、２２のＸＹ面内でのビア径がＸＹ面内で０．１１ｍｍに設定される例を示したが、斜めビア部２１、２２のビア径を直線ビア部２０に比べて若干増加させてもよい。斜めビア２１、２２のビア径を増加させることにより、インダクタンス成分が減少し、容量成分が増加することにより、インピーダンスを低くすることが可能となる。この場合、直線ビア部２０及び斜めビア部２１、２２の最適なビア径は、高周波信号の周波数や高周波パッケージ１の製造条件など多様な要素によって定まるので、例えばシミュレーションに基づき適切に調整することが望ましい。また、図１の配線構造のように、１１層の誘電体層Ｌ（１）〜Ｌ（１１）のうち、斜めビア部２１、２２の各々の積層数を３層とする場合が最も良好な高周波特性が得られるが、この点に関しても前述の多様な要素に応じて最適な積層数が変わる可能性がある。

以上、本実施形態に基づき本発明の内容を具体的に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を施すことができる。例えば、本実施形態の高周波パッケージ１に載置される電子部品としては、半導体チップを含めた多様な電子部品を用いることができる。また、本実施形態の高周波パッケージ１において、誘電体層Ｌの積層数や構成材料は多様な選択が可能である。その他の点についても上記実施形態により本発明の内容が限定されるものではなく、本発明の作用効果を得られる限り、上記実施形態に開示した内容には限定されることなく適宜に変更可能である。

１…高周波パッケージ
１０、１１…信号配線
１２…グランド導体
１３…グランド導体除去領域
２０…直線ビア部
２１、２２…斜めビア部
２３…グランドビア導体群
Ｌ…誘電体層
Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３、Ｎ４…接続点

Claims (5)

1. 積層された複数の誘電体層を含む積層基板に電子部品を載置可能な高周波パッケージであって、
   平面視において、前記電子部品の端子と接続される端子パッドから、前記複数の誘電体層のうち第１の誘電体層に形成された第１の接続点まで第１の方向に延びる第１の信号配線と、
   平面視において、前記複数の誘電体層のうち第２の誘電体層に形成された第２の接続点から、外部接続用のパッドまで前記第１の方向に延びる第２の信号配線と、
   前記複数の誘電体層を積層方向に貫き、前記第１の接続点と前記第２の接続点との間を電気的に接続する複数のビア導体と、
   前記複数の誘電体層の各々に形成され、平面視において前記複数のビア導体が配置される領域を取り囲むグランド導体と、
   を備え、
   前記複数のビア導体は、
   前記第１の誘電体層よりも下方の誘電体層に形成された上端部から、前記第２の誘電体層よりも上方の誘電体層に形成された下端部までを、前記積層方向に沿って直線状に延びる直線ビア部と、
   前記第１の接続点から前記直線ビア部の前記上端部までを斜め方向に延びる第１の斜めビア部と、
   前記第２の接続点から前記直線ビア部の前記下端部までを斜め方向に延びる第２の斜めビア部と、
   を含み、
   平面視で前記第１の方向に沿って、前記第１の接続点、前記直線ビア部、前記第２の接続点が順次ずれた位置に配置される、
   ことを特徴とする高周波パッケージ。
2. 前記第１及び第２の斜めビア部の各々は、前記複数の誘電体層のうちの２層又は３層の誘電体層を貫くビア部であることを特徴とする請求項１に記載の高周波パッケージ。
3. 前記第１及び第２の斜めビア部の各々が形成される部分は、前記複数の誘電体層の全体の厚さに対して１５％から３０％までの範囲の厚さを有することを特徴とする請求項１又は２に記載の高周波パッケージ。
4. 前記第１及び第２の斜めビア部のビア径は、平面視で前記直線ビア部のビア径と比べて同一又は僅かに大きく設定されていることを特徴とする請求項１に記載の高周波パッケージ。
5. 前記直線ビア部と前記第１及び第２の斜めビアの各々は、所望の特性インピーダンスとなるように前記ビア径が設定されていることを特徴とする請求項４に記載の高周波パッケージ。
   

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