JP3470052B2 - 高周波用部品の接続構造 - Google Patents
高周波用部品の接続構造Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は情報通信分野や半導
体分野等における半導体素子等の電子部品や半導体装置
あるいは半導体パッケージ・配線基板等の高周波用部品
同士の高周波信号の伝搬における相互接続に使用される
高周波用部品の接続構造に関し、特に高周波用部品同士
をいわゆるフリップチップ実装法により接続する際の接
続部分における高周波電気特性を改善した高周波用部品
の接続構造に関する。 【０００２】 【従来の技術】従来、高周波用部品である半導体素子を
フリップチップ実装法にて同じく高周波用部品である高
周波用配線基板に接続した構造として、図７に断面図で
示したような接続構造がある。図７において、１は高周
波用半導体素子、６は高周波用配線基板である。高周波
用半導体素子１は基体２の裏面に接地導体３が、また表
面に高周波信号を伝送する線路導体４が形成されてお
り、線路導体４の先端には高周波用入出力部である接続
パッド５が設けられている。一方、高周波用配線基板６
も基体７の裏面に接地導体８が、表面に線路導体９が形
成されており、線路導体９の先端には高周波用入出力部
である接続パッド10が設けられている。 【０００３】そして、これら互いの線路導体４・９同士
を向かい合わせにして、それぞれの高周波用入出力部で
ある接続パッド５と接続パッド10との間を導電性接続部
材、例えば金属バンプ11により接続している。 【０００４】このような高周波用部品の接続構造は、高
周波信号の伝搬経路として見ると、線路導体による高周
波信号の進行方向に対して接続部において垂直に伝搬方
向を変化させ、その後、再度垂直（元の進行方向）に伝
搬方向を変化させるものである。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような高周波用部品の接続構造によれば、高周波信号の
伝搬方向が進行方向に対して垂直に変化することとなる
接続部において、電気的な不連続性による高周波信号の
反射や放射損失が生じてしまうという問題点があった。
また、そのために接続部において電気的特性の劣化をも
たらしてしまうという問題点があった。 【０００６】このような電気的特性の劣化を軽減するた
めの高周波用部品の接続構造として提案されたものに、
例えば特開平９−298218号公報「半導体装置及び半導体
装置の製造方法」がある。同公報によれば、図８に断面
図で示すように、半導体素子21の下面に形成された水平
方向に延在する一の配線層（線路導体）24の接続パッド
25と多層配線基板26の上面に形成された他の配線層（線
路導体）29の接続パッド30とを垂直方向に接続して構成
された高周波信号を伝送する伝送経路において、一の配
線層24の接続パッド25と他の配線層29の接続パッド30と
を垂直方向に接続する接続部を複数のパッド電極31ａ・
31ｂを位置をずらせて積層して斜めに形成することによ
って、接続部による信号伝送研路の垂直方向の屈曲部が
鈍角をなすようにした高周波用部品の接続構造が提案さ
れている。 【０００７】そして、このような構成によれば、接続部
による信号伝送経路の垂直方向の屈曲部が鈍角をなす構
成となっているために、伝送線路の垂直方向の屈曲によ
る信号の反射や放射損失による電気特性の劣化を低減す
ることができ、高周波における電気的特性を向上させる
ことが可能であるというものである。 【０００８】しかしながら、この特開平９−298218号公
報に開示された高周波用部品の接続構造については、垂
直方向に接続する接続部を斜めに安定して形成すること
が非常に困難であるために、良好な電気的特性を有する
接続部を製造上安定して得ることが困難であるという問
題点があった。 【０００９】本発明は上記従来技術における問題点に鑑
みてなされたものであり、その目的は、フリップチップ
実装による接続部における高周波信号の電気的特性を改
善することができるとともに、製造上の困難性が無く、
良好な電気的特性の接続部を安定して得ることができる
高周波用部品の接続構造を提供することにある。 【００１０】 【課題を解決するための手段】本発明の高周波用部品の
接続構造は、基体の裏面側に接地導体が、表面に高周波
信号を伝送する線路導体が形成され、この線路導体の先
端に高周波用入出力部が設けられた２つの高周波用部品
を、前記高周波用入出力部同士を対向させて導電性接続
部材により電気的に接続するとともに、この接続部に対
向する部位の少なくとも一方の前記接地導体に導体非形
成領域を設けたことを特徴とするものである。 【００１１】 【発明の実施の形態】本発明の高周波用部品の接続構造
によれば、基体の表面に高周波信号を伝送する線路導体
が形成され、その先端に高周波用入出力部が設けられた
２つの高周波用部品を、高周波用入出力部同士を対向さ
せて導電性接続部材により電気的に接続するフリップチ
ップ実装において、高周波用部品の裏面側の接地導体の
少なくとも一方について、高周波用入出力部同士が導電
性接続部材により接続された接続部に対向する部位の接
地導体に導体非形成領域を設けていることから、接続部
に対向する部位にも接地導体が形成された従来の接続構
造では接続部の電界分布において最小作用の法則に従っ
て接続部から接地導体へ向かっていた垂直方向の電界成
分が、導体非形成領域へは電界が生じない分布となる。
これにより、接続部における垂直方向の電界が減少し、
高周波信号の伝搬経路が斜めになって滑らかな接続状態
となるために、従来の接続構造と比較して電気的な不連
続性による高周波信号の反射や放射損失を軽減すること
ができ、その結果、電気的特性が向上できるので、良好
な電気的特性を有する高周波信号の接続を行なうことが
できる高周波用部品の接続構造となる。 【００１２】さらに、本発明の高周波用部品の接続構造
によれば、接続部に対向する部位の少なくとも一方の接
地導体に導体非形成領域を設ければよいことから、特開
平９−298218号公報の高周波用部品の接続構造のように
接続部における構成が製造上困難なものとなることがな
く、良好で安定した高周波特性を有する接続構造を製造
上容易に得ることができる。 【００１３】以下、図面に基づいて本発明の高周波用部
品の接続構造を詳細に説明する。 【００１４】図１は本発明の高周波用部品の接続構造の
実施の形態の一例を示す断面図である。図１において、
41は高周波用部品としての高周波用半導体素子、46は同
じく高周波用部品としての高周波用配線基板である。高
周波用半導体素子41は基体42の裏面に接地導体43が、ま
た表面に高周波信号を伝送する線路導体44が形成されて
おり、線路導体44の先端には高周波用入出力部である接
続パッド45が設けられている。一方、高周波用配線基板
46も基体47の裏面に接地導体48が、表面に高周波信号を
伝送する線路導体49が形成されており、線路導体49の先
端には高周波用入出力部である接続パッド50が設けられ
ている。 【００１５】これら高周波用半導体素子41と高周波用配
線基板46との接続部においては、互いの線路導体44・49
同士を向かい合わせにして、それぞれの高周波用入出力
部である接続パッド45と接続パッド50との間を導電性接
続部材、例えば金属バンプである信号バンプ51により電
気的に接続している。 【００１６】なお、この例ではそれぞれの接地導体43お
よび48はいずれも基体42・47の裏面に形成しているが、
これら接地導体43・48は、基体42・47の裏面側にあって
線路導体44・49により高周波信号を伝送するための接地
導体として機能するものであれば、基体42・47の内部に
形成してもよい。また、接地導体43・48は通常はそれぞ
れ基体42・47の裏面側のほぼ全面に形成されるが、線路
導体44・49により高周波信号を伝送するための接地導体
として機能するものであれば、線路導体44・49に対応し
た必要な部分のみに形成しておけばよい。また、接続部
における良好な接続状態を得るために、それぞれの線路
導体44・49の先端の接続パッド45・50の両側の基体42・
47の表面に接地用パッドを設けて、これらを信号バンプ
51と同様の金属バンプにより電気的に接続するようにし
てもよい。 【００１７】そして、この例では、高周波用配線基板46
の接地導体48のうち、接続パッド45と接続パッド50とを
信号バンプ51で接続した接続部に対向する部位に、導体
非形成領域52を設けている。これにより、接地導体が接
続部と対向する部位にも形成してある従来の接続構造に
おいて最小作用の法則に従って接地導体へ垂直方向に向
かっていた高周波信号用接続部における電界分布が、導
体非形成領域52へは電界成分が生じない分布となる。こ
れにより、接続部における垂直方向の電界が減少し、高
周波信号の伝搬経路が斜めになって滑らかな接続状態と
なるために、従来の接続構造と比較して電気的な不連続
性による高周波信号の反射や放射損失を軽減することが
でき、その結果、電気的特性が向上できるので、良好な
電気的特性を有する高周波信号の接続を行なうことがで
きる高周波用部品の接続構造となる。 【００１８】次に、図２に本発明の高周波用部品の接続
構造の実施の形態の他の例を図１と同様の断面図で示
す。 【００１９】図２において図１と同様の箇所には同じ符
号を付してあり、41は高周波用半導体素子、42は基体、
43は接地導体、44は線路導体、45は接続パッドである。
また、46は高周波用配線基板、47は基体、48は接地導
体、49は線路導体、50は接続パッドであり、51は信号バ
ンプである。 【００２０】そして、この例では図１の例と同じく高周
波用配線基板46側の接地導体48の接続部と対向する部位
に導体非形成領域52を設けるとともに、もう一方の高周
波用半導体素子41側の接地導体43の接続部と対向する部
位にも導体非形成領域53を設けている。 【００２１】これにより、高周波信号用接続部における
電界分布が、下部の導体非形成領域52とともに上部の導
体非形成領域53にも電界成分が生じない分布となる。こ
れにより、接続部における垂直方向の電界がより効果的
に減少し、高周波信号の伝搬経路が斜めになってさらに
滑らかな接続状態となるために、高周波信号の反射や放
射損失を軽減することができ、その結果、電気的特性を
より効果的に向上できるので、非常に良好な電気的特性
を有する高周波信号の接続を行なうことができる高周波
用部品の接続構造となる。 【００２２】なお、接地導体に設ける導体非形成領域
は、図１に示す例のように高周波用部品の一方に設ける
場合、上部に位置する高周波用部品である高周波用半導
体素子41側の接地導体43に導体非形成領域53を設けるよ
うにしてもよいことは言うまでもない。 【００２３】次に、図３および図４に、本発明の高周波
用部品の接続構造の実施の形態の例をそれぞれ一部を透
視した平面図で示す。 【００２４】図３および図４において、図１・図２と同
様の箇所には同じ符号を付してあり、いずれも高周波用
配線基板46の裏面側から見た平面図を示している。これ
らの図において、46は高周波用配線基板、47は基体、48
は基体47の裏面に形成された接地導体（斜線を施して示
している）、49は基体の表面に形成された線路導体、50
は線路導体49の先端の高周波用入出力部である接続パッ
ド、51は接続パッド50に接続された金属バンプであり、
52は接地導体48の接続部と対向する部位に設けた導体非
形成領域である。また、54は基体47の表面の接続パッド
50の両側に設けた接地用パッド、55は接地用パッド54に
接続され、もう一方の高周波用部品の表面に対応して形
成された接地用パッド（図示せず）と接続される導電性
接続部材、例えば金属バンプである接地バンプである。 【００２５】図３に示した例では、接地導体48の接続部
と対向する部位に設けた導体非形成領域52として、高周
波信号用接続部の接続パッド50・信号バンプ51・接地用
パッド54・接地バンプ55の全てをその導体非形成領域52
の内部に位置させるような形状および面積の矩形状とし
ている。 【００２６】また、図４に示した例では、導体非形成領
域52として、高周波信号用接続部の接続パッド50・信号
バンプ51・接地バンプ55の全てと、接地用パッド54の一
部をその導体非形成領域52の内部に位置させるような形
状および面積の楕円形状としている。 【００２７】これらのように、接続部の接続パッド50に
対応する部位に導体非形成領域52を線路導体49の先端の
高周波用入出力部を包含するように設けておくことによ
り、高周波信号用接続部における電界分布が導体非形成
領域へは電界成分が生じない分布となって、垂直方向の
電界を減少させて高周波信号の伝搬経路が斜めになって
滑らかな接続とし、電気的な不連続性による信号の反射
や放射損失を軽減することができるので、良好な電気的
特性を有する高周波信号の接続を行なうことができる。 【００２８】このように導体非形成領域52はその形状を
様々な形に形成してもよく、もう一方の高周波用部品で
ある高周波用半導体素子41の接地導体43に設ける導体非
形成領域53も同様に様々な形状とすることができる。ま
た、導体非形成領域52および53をともに設ける場合に
は、両者の形状を一致させる必要はなく、それぞれ線路
導体44および49の先端の高周波用入出力部に対応してそ
れらを包含する位置および形状とすればよい。 【００２９】 【実施例】次に、本発明の高周波用部品の接続構造につ
いて具体例を説明する。 【００３０】まず、比誘電率が9.6 で厚みが100 μｍの
誘電体基板からなる基体に対して、裏面のほぼ全面に金
属導体膜を接地導体として被着形成した。また、基体の
表面にマイクロストリップ線路の線路導体を線路幅100
μｍで形成し、その先端に100 μｍ四方の接続パッドを
接続した。さらに、接続パッドの近傍に間隔50μｍを隔
てて接地用パッドを形成し、これら接地用パッドは各々
ビア導体により裏面の接地導体と電気的に接続した。ま
た、基体の裏面の接地導体に、接続パッドと接地用パッ
ドの中心を通る基体に垂直な面から線路導体側へ150 μ
ｍ移動した面が基体の裏面と共有する線を領域の一端と
し、領域のもう一端を線路導体と反対側の基体端とし
て、接地導体を設けない導体非形成領域を形成した。こ
れにより、第１の高周波用部品を作製した。 【００３１】一方、比誘電率が9.6 で厚みが100 μｍの
誘電体基板からなる基体に対して、裏面のほぼ全面に金
属導体膜を接地導体として被着形成した。また、基体の
表面にマイクロストリップ線路の線路導体を線幅100 μ
ｍで形成し、その先端に100μｍ四方の接続パッドを接
続した。さらに、この接続パッドの近傍にも間隔50μｍ
を隔てて接地用パッドを形成し、これら接地用パッドも
各々ビア導体により裏面の接地導体と電気的に接続し
た。ここで、この基体の裏面には、接続パッドと接地用
パッドの中心を通る基体に垂直な面から線路導体側へ15
0 μｍ移動した面が基体の裏面と共有する線を領域の一
端とし、同様に各パッドの中心を通る面を線路導体の反
対側へ150 μｍ移動した面が基体の裏面と共有する線を
領域のもう一端として、接地導体を設けない導体非形成
領域を形成した。これにより、第２の高周波用部品を作
製した。 【００３２】そして、これら第１の高周波用部品と第２
の高周波用部品とを線路導体の先端の接続パッド同士が
向かい合うようにして直径40μｍ・高さ50μｍの金属バ
ンプである信号バンプおよび接地バンプを用いてフリッ
プチップ実装法により接続した。さらに、比誘電率6.0
のフィラー樹脂を第１の高周波用部品と第２の高周波用
部品との間に充填して硬化させた。これにより、本発明
の高周波用部品の接続構造である試料Ａを作製した。 【００３３】また、比較例として、上記試料Ａと同様に
して、ただし、接地導体には導体非形成領域を設けるこ
となく形成して、従来の高周波用部品の接続構造である
試料Ｂを作製した。 【００３４】これら高周波用部品の接続構造の試料Ａお
よび試料Ｂについて、電磁界シミュレーションにより第
２の高周波用部品の線路導体から第１の高周波用部品の
線路導体への周波数に応じた伝搬特性を抽出した。そし
て、抽出した特性から、入力した信号の内の反射された
量の指標として反射特性を、また、入力した信号の内の
透過された量の指標として透過特性を、それぞれ周波数
に対する伝搬特性として求めた。これらの反射特性の結
果を図５に、透過特性の結果を図６に示す。 【００３５】図５は試料Ａおよび試料Ｂの反射特性を示
す線図であり、横軸は周波数（単位：ＧＨｚ）を、縦軸
は反射係数（単位：ｄＢ）を表わしている。また、特性
曲線のうち実線は試料Ａの、点線は試料Ｂの反射係数の
周波数特性を示している。一方、図６は試料Ａおよび試
料Ｂの透過特性を示す線図であり、横軸は周波数（単
位：ＧＨｚ）を、縦軸は透過係数（単位：ｄＢ）を表わ
している。また、特性曲線のうち実線は試料Ａの、点線
は試料Ｂの透過係数の周波数特性を示している。 【００３６】これらの結果より、55ＧＨｚ〜75ＧＨｚの
高周波帯において、本発明の高周波用部品の接続構造で
ある試料Ａは、従来の高周波用部品の接続構造である試
料Ｂと比べて反射量が３ｄＢ以上減少して透過量が0.01
5 ｄＢ増加する効果が得られており、良好な高周波電気
的特性を有していることが分かる。 【００３７】また、試料Ａに対して、第１の高周波用部
品の接地導体について導体非形成領域を設けないものを
用いて、同じく本発明の高周波用部品の接続構造の試料
を作製して評価したところ、同様に良好な高周波電気的
特性を示した。 【００３８】これにより、本発明の高周波用部品の接続
構造によれば、高周波用入出力部の接続部に対応する部
位の接地導体に導体非形成領域を設けたことにより、電
気的な不連続性による信号の反射や放射損失を軽減する
ことができ、その結果、電気的特性を向上させて良好な
電気的特性を有する高周波信号の接続を行なうことがで
きることが確認できた。 【００３９】なお、以上はあくまで本発明の実施の形態
の例示であって、本発明はこれら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で種々の変更や改
良を加えることは何ら差し支えない。例えば、上記の例
では導電性接続手段として金属バンプを用いた例を示し
たが、導電性接続手段は導体を介して高周波用入出力部
同士を電気的に接続していれば、バンプの他にもボール
やピラーであってもよい。 【００４０】 【発明の効果】本発明の高周波用部品の接続構造によれ
ば、基体の表面に高周波信号を伝送する線路導体が形成
され、その先端に高周波用入出力部が設けられた２つの
高周波用部品を、高周波用入出力部同士を対向させて導
電性接続部材により電気的に接続するフリップチップ実
装において、高周波用部品の裏面側の接地導体の少なく
とも一方について、高周波用入出力部同士が導電性接続
部材により接続された接続部に対向する部位の接地導体
に導体非形成領域を設けていることから、接続部に対向
する部位において従来の接続構造では接続部から接地導
体へ向かっていた垂直方向の電界成分が導体非形成領域
へは電界が生じない分布となり、接続部における垂直方
向の電界が減少し、高周波信号の伝搬経路が斜めになっ
て滑らかな接続状態となる。そのため、従来の接続構造
と比較して電気的な不連続性による高周波信号の反射や
放射損失を軽減することができ、その結果、電気的特性
が向上できるので、良好な電気的特性を有する高周波信
号の接続を行なうことができる。 【００４１】また、本発明の高周波用部品の接続構造に
よれば、接続部に対向する部位の少なくとも一方の接地
導体に導体非形成領域を設ければよいことから、接続部
における構成が製造上困難なものとなることがなく、良
好で安定した高周波特性を有する接続構造を製造上容易
に得ることができる。 【００４２】以上により、本発明によれば、フリップチ
ップ実装による接続部における高周波信号の電気的特性
を改善することができるとともに、製造上の困難性が無
く、良好な電気的特性の接続部を安定して得ることがで
きる高周波用部品の接続構造を提供することができた。
体分野等における半導体素子等の電子部品や半導体装置
あるいは半導体パッケージ・配線基板等の高周波用部品
同士の高周波信号の伝搬における相互接続に使用される
高周波用部品の接続構造に関し、特に高周波用部品同士
をいわゆるフリップチップ実装法により接続する際の接
続部分における高周波電気特性を改善した高周波用部品
の接続構造に関する。 【０００２】 【従来の技術】従来、高周波用部品である半導体素子を
フリップチップ実装法にて同じく高周波用部品である高
周波用配線基板に接続した構造として、図７に断面図で
示したような接続構造がある。図７において、１は高周
波用半導体素子、６は高周波用配線基板である。高周波
用半導体素子１は基体２の裏面に接地導体３が、また表
面に高周波信号を伝送する線路導体４が形成されてお
り、線路導体４の先端には高周波用入出力部である接続
パッド５が設けられている。一方、高周波用配線基板６
も基体７の裏面に接地導体８が、表面に線路導体９が形
成されており、線路導体９の先端には高周波用入出力部
である接続パッド10が設けられている。 【０００３】そして、これら互いの線路導体４・９同士
を向かい合わせにして、それぞれの高周波用入出力部で
ある接続パッド５と接続パッド10との間を導電性接続部
材、例えば金属バンプ11により接続している。 【０００４】このような高周波用部品の接続構造は、高
周波信号の伝搬経路として見ると、線路導体による高周
波信号の進行方向に対して接続部において垂直に伝搬方
向を変化させ、その後、再度垂直（元の進行方向）に伝
搬方向を変化させるものである。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような高周波用部品の接続構造によれば、高周波信号の
伝搬方向が進行方向に対して垂直に変化することとなる
接続部において、電気的な不連続性による高周波信号の
反射や放射損失が生じてしまうという問題点があった。
また、そのために接続部において電気的特性の劣化をも
たらしてしまうという問題点があった。 【０００６】このような電気的特性の劣化を軽減するた
めの高周波用部品の接続構造として提案されたものに、
例えば特開平９−298218号公報「半導体装置及び半導体
装置の製造方法」がある。同公報によれば、図８に断面
図で示すように、半導体素子21の下面に形成された水平
方向に延在する一の配線層（線路導体）24の接続パッド
25と多層配線基板26の上面に形成された他の配線層（線
路導体）29の接続パッド30とを垂直方向に接続して構成
された高周波信号を伝送する伝送経路において、一の配
線層24の接続パッド25と他の配線層29の接続パッド30と
を垂直方向に接続する接続部を複数のパッド電極31ａ・
31ｂを位置をずらせて積層して斜めに形成することによ
って、接続部による信号伝送研路の垂直方向の屈曲部が
鈍角をなすようにした高周波用部品の接続構造が提案さ
れている。 【０００７】そして、このような構成によれば、接続部
による信号伝送経路の垂直方向の屈曲部が鈍角をなす構
成となっているために、伝送線路の垂直方向の屈曲によ
る信号の反射や放射損失による電気特性の劣化を低減す
ることができ、高周波における電気的特性を向上させる
ことが可能であるというものである。 【０００８】しかしながら、この特開平９−298218号公
報に開示された高周波用部品の接続構造については、垂
直方向に接続する接続部を斜めに安定して形成すること
が非常に困難であるために、良好な電気的特性を有する
接続部を製造上安定して得ることが困難であるという問
題点があった。 【０００９】本発明は上記従来技術における問題点に鑑
みてなされたものであり、その目的は、フリップチップ
実装による接続部における高周波信号の電気的特性を改
善することができるとともに、製造上の困難性が無く、
良好な電気的特性の接続部を安定して得ることができる
高周波用部品の接続構造を提供することにある。 【００１０】 【課題を解決するための手段】本発明の高周波用部品の
接続構造は、基体の裏面側に接地導体が、表面に高周波
信号を伝送する線路導体が形成され、この線路導体の先
端に高周波用入出力部が設けられた２つの高周波用部品
を、前記高周波用入出力部同士を対向させて導電性接続
部材により電気的に接続するとともに、この接続部に対
向する部位の少なくとも一方の前記接地導体に導体非形
成領域を設けたことを特徴とするものである。 【００１１】 【発明の実施の形態】本発明の高周波用部品の接続構造
によれば、基体の表面に高周波信号を伝送する線路導体
が形成され、その先端に高周波用入出力部が設けられた
２つの高周波用部品を、高周波用入出力部同士を対向さ
せて導電性接続部材により電気的に接続するフリップチ
ップ実装において、高周波用部品の裏面側の接地導体の
少なくとも一方について、高周波用入出力部同士が導電
性接続部材により接続された接続部に対向する部位の接
地導体に導体非形成領域を設けていることから、接続部
に対向する部位にも接地導体が形成された従来の接続構
造では接続部の電界分布において最小作用の法則に従っ
て接続部から接地導体へ向かっていた垂直方向の電界成
分が、導体非形成領域へは電界が生じない分布となる。
これにより、接続部における垂直方向の電界が減少し、
高周波信号の伝搬経路が斜めになって滑らかな接続状態
となるために、従来の接続構造と比較して電気的な不連
続性による高周波信号の反射や放射損失を軽減すること
ができ、その結果、電気的特性が向上できるので、良好
な電気的特性を有する高周波信号の接続を行なうことが
できる高周波用部品の接続構造となる。 【００１２】さらに、本発明の高周波用部品の接続構造
によれば、接続部に対向する部位の少なくとも一方の接
地導体に導体非形成領域を設ければよいことから、特開
平９−298218号公報の高周波用部品の接続構造のように
接続部における構成が製造上困難なものとなることがな
く、良好で安定した高周波特性を有する接続構造を製造
上容易に得ることができる。 【００１３】以下、図面に基づいて本発明の高周波用部
品の接続構造を詳細に説明する。 【００１４】図１は本発明の高周波用部品の接続構造の
実施の形態の一例を示す断面図である。図１において、
41は高周波用部品としての高周波用半導体素子、46は同
じく高周波用部品としての高周波用配線基板である。高
周波用半導体素子41は基体42の裏面に接地導体43が、ま
た表面に高周波信号を伝送する線路導体44が形成されて
おり、線路導体44の先端には高周波用入出力部である接
続パッド45が設けられている。一方、高周波用配線基板
46も基体47の裏面に接地導体48が、表面に高周波信号を
伝送する線路導体49が形成されており、線路導体49の先
端には高周波用入出力部である接続パッド50が設けられ
ている。 【００１５】これら高周波用半導体素子41と高周波用配
線基板46との接続部においては、互いの線路導体44・49
同士を向かい合わせにして、それぞれの高周波用入出力
部である接続パッド45と接続パッド50との間を導電性接
続部材、例えば金属バンプである信号バンプ51により電
気的に接続している。 【００１６】なお、この例ではそれぞれの接地導体43お
よび48はいずれも基体42・47の裏面に形成しているが、
これら接地導体43・48は、基体42・47の裏面側にあって
線路導体44・49により高周波信号を伝送するための接地
導体として機能するものであれば、基体42・47の内部に
形成してもよい。また、接地導体43・48は通常はそれぞ
れ基体42・47の裏面側のほぼ全面に形成されるが、線路
導体44・49により高周波信号を伝送するための接地導体
として機能するものであれば、線路導体44・49に対応し
た必要な部分のみに形成しておけばよい。また、接続部
における良好な接続状態を得るために、それぞれの線路
導体44・49の先端の接続パッド45・50の両側の基体42・
47の表面に接地用パッドを設けて、これらを信号バンプ
51と同様の金属バンプにより電気的に接続するようにし
てもよい。 【００１７】そして、この例では、高周波用配線基板46
の接地導体48のうち、接続パッド45と接続パッド50とを
信号バンプ51で接続した接続部に対向する部位に、導体
非形成領域52を設けている。これにより、接地導体が接
続部と対向する部位にも形成してある従来の接続構造に
おいて最小作用の法則に従って接地導体へ垂直方向に向
かっていた高周波信号用接続部における電界分布が、導
体非形成領域52へは電界成分が生じない分布となる。こ
れにより、接続部における垂直方向の電界が減少し、高
周波信号の伝搬経路が斜めになって滑らかな接続状態と
なるために、従来の接続構造と比較して電気的な不連続
性による高周波信号の反射や放射損失を軽減することが
でき、その結果、電気的特性が向上できるので、良好な
電気的特性を有する高周波信号の接続を行なうことがで
きる高周波用部品の接続構造となる。 【００１８】次に、図２に本発明の高周波用部品の接続
構造の実施の形態の他の例を図１と同様の断面図で示
す。 【００１９】図２において図１と同様の箇所には同じ符
号を付してあり、41は高周波用半導体素子、42は基体、
43は接地導体、44は線路導体、45は接続パッドである。
また、46は高周波用配線基板、47は基体、48は接地導
体、49は線路導体、50は接続パッドであり、51は信号バ
ンプである。 【００２０】そして、この例では図１の例と同じく高周
波用配線基板46側の接地導体48の接続部と対向する部位
に導体非形成領域52を設けるとともに、もう一方の高周
波用半導体素子41側の接地導体43の接続部と対向する部
位にも導体非形成領域53を設けている。 【００２１】これにより、高周波信号用接続部における
電界分布が、下部の導体非形成領域52とともに上部の導
体非形成領域53にも電界成分が生じない分布となる。こ
れにより、接続部における垂直方向の電界がより効果的
に減少し、高周波信号の伝搬経路が斜めになってさらに
滑らかな接続状態となるために、高周波信号の反射や放
射損失を軽減することができ、その結果、電気的特性を
より効果的に向上できるので、非常に良好な電気的特性
を有する高周波信号の接続を行なうことができる高周波
用部品の接続構造となる。 【００２２】なお、接地導体に設ける導体非形成領域
は、図１に示す例のように高周波用部品の一方に設ける
場合、上部に位置する高周波用部品である高周波用半導
体素子41側の接地導体43に導体非形成領域53を設けるよ
うにしてもよいことは言うまでもない。 【００２３】次に、図３および図４に、本発明の高周波
用部品の接続構造の実施の形態の例をそれぞれ一部を透
視した平面図で示す。 【００２４】図３および図４において、図１・図２と同
様の箇所には同じ符号を付してあり、いずれも高周波用
配線基板46の裏面側から見た平面図を示している。これ
らの図において、46は高周波用配線基板、47は基体、48
は基体47の裏面に形成された接地導体（斜線を施して示
している）、49は基体の表面に形成された線路導体、50
は線路導体49の先端の高周波用入出力部である接続パッ
ド、51は接続パッド50に接続された金属バンプであり、
52は接地導体48の接続部と対向する部位に設けた導体非
形成領域である。また、54は基体47の表面の接続パッド
50の両側に設けた接地用パッド、55は接地用パッド54に
接続され、もう一方の高周波用部品の表面に対応して形
成された接地用パッド（図示せず）と接続される導電性
接続部材、例えば金属バンプである接地バンプである。 【００２５】図３に示した例では、接地導体48の接続部
と対向する部位に設けた導体非形成領域52として、高周
波信号用接続部の接続パッド50・信号バンプ51・接地用
パッド54・接地バンプ55の全てをその導体非形成領域52
の内部に位置させるような形状および面積の矩形状とし
ている。 【００２６】また、図４に示した例では、導体非形成領
域52として、高周波信号用接続部の接続パッド50・信号
バンプ51・接地バンプ55の全てと、接地用パッド54の一
部をその導体非形成領域52の内部に位置させるような形
状および面積の楕円形状としている。 【００２７】これらのように、接続部の接続パッド50に
対応する部位に導体非形成領域52を線路導体49の先端の
高周波用入出力部を包含するように設けておくことによ
り、高周波信号用接続部における電界分布が導体非形成
領域へは電界成分が生じない分布となって、垂直方向の
電界を減少させて高周波信号の伝搬経路が斜めになって
滑らかな接続とし、電気的な不連続性による信号の反射
や放射損失を軽減することができるので、良好な電気的
特性を有する高周波信号の接続を行なうことができる。 【００２８】このように導体非形成領域52はその形状を
様々な形に形成してもよく、もう一方の高周波用部品で
ある高周波用半導体素子41の接地導体43に設ける導体非
形成領域53も同様に様々な形状とすることができる。ま
た、導体非形成領域52および53をともに設ける場合に
は、両者の形状を一致させる必要はなく、それぞれ線路
導体44および49の先端の高周波用入出力部に対応してそ
れらを包含する位置および形状とすればよい。 【００２９】 【実施例】次に、本発明の高周波用部品の接続構造につ
いて具体例を説明する。 【００３０】まず、比誘電率が9.6 で厚みが100 μｍの
誘電体基板からなる基体に対して、裏面のほぼ全面に金
属導体膜を接地導体として被着形成した。また、基体の
表面にマイクロストリップ線路の線路導体を線路幅100
μｍで形成し、その先端に100 μｍ四方の接続パッドを
接続した。さらに、接続パッドの近傍に間隔50μｍを隔
てて接地用パッドを形成し、これら接地用パッドは各々
ビア導体により裏面の接地導体と電気的に接続した。ま
た、基体の裏面の接地導体に、接続パッドと接地用パッ
ドの中心を通る基体に垂直な面から線路導体側へ150 μ
ｍ移動した面が基体の裏面と共有する線を領域の一端と
し、領域のもう一端を線路導体と反対側の基体端とし
て、接地導体を設けない導体非形成領域を形成した。こ
れにより、第１の高周波用部品を作製した。 【００３１】一方、比誘電率が9.6 で厚みが100 μｍの
誘電体基板からなる基体に対して、裏面のほぼ全面に金
属導体膜を接地導体として被着形成した。また、基体の
表面にマイクロストリップ線路の線路導体を線幅100 μ
ｍで形成し、その先端に100μｍ四方の接続パッドを接
続した。さらに、この接続パッドの近傍にも間隔50μｍ
を隔てて接地用パッドを形成し、これら接地用パッドも
各々ビア導体により裏面の接地導体と電気的に接続し
た。ここで、この基体の裏面には、接続パッドと接地用
パッドの中心を通る基体に垂直な面から線路導体側へ15
0 μｍ移動した面が基体の裏面と共有する線を領域の一
端とし、同様に各パッドの中心を通る面を線路導体の反
対側へ150 μｍ移動した面が基体の裏面と共有する線を
領域のもう一端として、接地導体を設けない導体非形成
領域を形成した。これにより、第２の高周波用部品を作
製した。 【００３２】そして、これら第１の高周波用部品と第２
の高周波用部品とを線路導体の先端の接続パッド同士が
向かい合うようにして直径40μｍ・高さ50μｍの金属バ
ンプである信号バンプおよび接地バンプを用いてフリッ
プチップ実装法により接続した。さらに、比誘電率6.0
のフィラー樹脂を第１の高周波用部品と第２の高周波用
部品との間に充填して硬化させた。これにより、本発明
の高周波用部品の接続構造である試料Ａを作製した。 【００３３】また、比較例として、上記試料Ａと同様に
して、ただし、接地導体には導体非形成領域を設けるこ
となく形成して、従来の高周波用部品の接続構造である
試料Ｂを作製した。 【００３４】これら高周波用部品の接続構造の試料Ａお
よび試料Ｂについて、電磁界シミュレーションにより第
２の高周波用部品の線路導体から第１の高周波用部品の
線路導体への周波数に応じた伝搬特性を抽出した。そし
て、抽出した特性から、入力した信号の内の反射された
量の指標として反射特性を、また、入力した信号の内の
透過された量の指標として透過特性を、それぞれ周波数
に対する伝搬特性として求めた。これらの反射特性の結
果を図５に、透過特性の結果を図６に示す。 【００３５】図５は試料Ａおよび試料Ｂの反射特性を示
す線図であり、横軸は周波数（単位：ＧＨｚ）を、縦軸
は反射係数（単位：ｄＢ）を表わしている。また、特性
曲線のうち実線は試料Ａの、点線は試料Ｂの反射係数の
周波数特性を示している。一方、図６は試料Ａおよび試
料Ｂの透過特性を示す線図であり、横軸は周波数（単
位：ＧＨｚ）を、縦軸は透過係数（単位：ｄＢ）を表わ
している。また、特性曲線のうち実線は試料Ａの、点線
は試料Ｂの透過係数の周波数特性を示している。 【００３６】これらの結果より、55ＧＨｚ〜75ＧＨｚの
高周波帯において、本発明の高周波用部品の接続構造で
ある試料Ａは、従来の高周波用部品の接続構造である試
料Ｂと比べて反射量が３ｄＢ以上減少して透過量が0.01
5 ｄＢ増加する効果が得られており、良好な高周波電気
的特性を有していることが分かる。 【００３７】また、試料Ａに対して、第１の高周波用部
品の接地導体について導体非形成領域を設けないものを
用いて、同じく本発明の高周波用部品の接続構造の試料
を作製して評価したところ、同様に良好な高周波電気的
特性を示した。 【００３８】これにより、本発明の高周波用部品の接続
構造によれば、高周波用入出力部の接続部に対応する部
位の接地導体に導体非形成領域を設けたことにより、電
気的な不連続性による信号の反射や放射損失を軽減する
ことができ、その結果、電気的特性を向上させて良好な
電気的特性を有する高周波信号の接続を行なうことがで
きることが確認できた。 【００３９】なお、以上はあくまで本発明の実施の形態
の例示であって、本発明はこれら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で種々の変更や改
良を加えることは何ら差し支えない。例えば、上記の例
では導電性接続手段として金属バンプを用いた例を示し
たが、導電性接続手段は導体を介して高周波用入出力部
同士を電気的に接続していれば、バンプの他にもボール
やピラーであってもよい。 【００４０】 【発明の効果】本発明の高周波用部品の接続構造によれ
ば、基体の表面に高周波信号を伝送する線路導体が形成
され、その先端に高周波用入出力部が設けられた２つの
高周波用部品を、高周波用入出力部同士を対向させて導
電性接続部材により電気的に接続するフリップチップ実
装において、高周波用部品の裏面側の接地導体の少なく
とも一方について、高周波用入出力部同士が導電性接続
部材により接続された接続部に対向する部位の接地導体
に導体非形成領域を設けていることから、接続部に対向
する部位において従来の接続構造では接続部から接地導
体へ向かっていた垂直方向の電界成分が導体非形成領域
へは電界が生じない分布となり、接続部における垂直方
向の電界が減少し、高周波信号の伝搬経路が斜めになっ
て滑らかな接続状態となる。そのため、従来の接続構造
と比較して電気的な不連続性による高周波信号の反射や
放射損失を軽減することができ、その結果、電気的特性
が向上できるので、良好な電気的特性を有する高周波信
号の接続を行なうことができる。 【００４１】また、本発明の高周波用部品の接続構造に
よれば、接続部に対向する部位の少なくとも一方の接地
導体に導体非形成領域を設ければよいことから、接続部
における構成が製造上困難なものとなることがなく、良
好で安定した高周波特性を有する接続構造を製造上容易
に得ることができる。 【００４２】以上により、本発明によれば、フリップチ
ップ実装による接続部における高周波信号の電気的特性
を改善することができるとともに、製造上の困難性が無
く、良好な電気的特性の接続部を安定して得ることがで
きる高周波用部品の接続構造を提供することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の高周波用部品の接続構造の実施の形態
の例を示す断面図である。 【図２】本発明の高周波用部品の接続構造の実施の形態
の他の例を示す断面図である。 【図３】本発明の高周波用部品の接続構造の実施の形態
の例を示す一部を透視した平面図である。 【図４】本発明の高周波用部品の接続構造の実施の形態
の他の例を示す一部を透視した平面図である。 【図５】高周波用部品の接続構造における周波数に対す
る反射特性を示す線図である。 【図６】高周波用部品の接続構造における周波数に対す
る透過特性を示す線図である。 【図７】従来の高周波用部品の接続構造の例を示す断面
図である。 【図８】従来の高周波用部品の接続構造の他の例を示す
断面図である。 【符号の説明】 41・・・・・・高周波用半導体素子（高周波用部品） 42・・・・・・基体 43・・・・・・接地導体 44・・・・・・線路導体 45・・・・・・接続パッド（高周波用入出力部） 46・・・・・・高周波用配線基板（高周波用部品） 47・・・・・・基体 48・・・・・・接地導体 49・・・・・・線路導体 50・・・・・・接続パッド（高周波用入出力部） 51・・・・・・信号バンプ（導電性接続部材） 52、53・・・・導体非形成領域
の例を示す断面図である。 【図２】本発明の高周波用部品の接続構造の実施の形態
の他の例を示す断面図である。 【図３】本発明の高周波用部品の接続構造の実施の形態
の例を示す一部を透視した平面図である。 【図４】本発明の高周波用部品の接続構造の実施の形態
の他の例を示す一部を透視した平面図である。 【図５】高周波用部品の接続構造における周波数に対す
る反射特性を示す線図である。 【図６】高周波用部品の接続構造における周波数に対す
る透過特性を示す線図である。 【図７】従来の高周波用部品の接続構造の例を示す断面
図である。 【図８】従来の高周波用部品の接続構造の他の例を示す
断面図である。 【符号の説明】 41・・・・・・高周波用半導体素子（高周波用部品） 42・・・・・・基体 43・・・・・・接地導体 44・・・・・・線路導体 45・・・・・・接続パッド（高周波用入出力部） 46・・・・・・高周波用配線基板（高周波用部品） 47・・・・・・基体 48・・・・・・接地導体 49・・・・・・線路導体 50・・・・・・接続パッド（高周波用入出力部） 51・・・・・・信号バンプ（導電性接続部材） 52、53・・・・導体非形成領域
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 基体の裏面側に接地導体が、表面に高周
波信号を伝送する線路導体が形成され、該線路導体の先
端に高周波用入出力部が設けられた２つの高周波用部品
を、前記高周波用入出力部同士を対向させて導電性接続
部材により電気的に接続するとともに、この接続部に対
向する部位の少なくとも一方の前記接地導体に導体非形
成領域を設けたことを特徴とする高周波用部品の接続構
造。
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|---|---|---|---|
| JP34208398A JP3470052B2 (ja) | 1998-12-01 | 1998-12-01 | 高周波用部品の接続構造 |
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|---|---|---|---|
| JP34208398A JP3470052B2 (ja) | 1998-12-01 | 1998-12-01 | 高周波用部品の接続構造 |
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