JP5171751B2

JP5171751B2 - 配線基板、これを用いた能動素子収納用パッケージおよび能動素子装置

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Publication number: JP5171751B2
Application number: JP2009171758A
Authority: JP
Inventors: 隆行白崎
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Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2008-10-28
Filing date: 2009-07-23
Publication date: 2013-03-27
Anticipated expiration: 2029-07-23
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Description

本発明は、配線基板ならびにこれを用いた能動素子収納用パッケージおよび能動素子装置に関するものである。能動素子装置は、例えば、光通信および無線通信の高周波通信の分野で好適に用いることができる。

従来から、能動素子装置には、終端抵抗基板として、一端が能動素子に電気的に接続され、他端が終端抵抗を介して接地される、高周波信号を伝送する線路導体と、線路導体の途中に一方の端部が接続されるとともに他方の端部が直流電源に接続されたバイアス線路と、このバイアス線路の途中に配置された抵抗体（バイアス抵抗）とを備えた配線基板が用いられている（例えば、特許文献１を参照。）。この配線基板によれば、バイアス線路に抵抗体を備えることで、バイアス線路への高周波信号の流れ込みを抑制することができ、バイアス線路からの高周波信号の反射によるノイズによって、能動素子が誤作動するのを防ぐことができる。

また、この従来の配線基板では、終端抵抗とバイアス線路の接続部との間にコンデンサを挿入して、バイアス線路から供給される直流電流が終端抵抗へ流れないようにすることも行なわれている。

特開2006−13351号公報

しかしながら、近年、伝達する情報量の増加に伴い、より高速な信号処理に対応可能な配線基板が求められている。高速信号に含まれる低周波成分を通すためには高容量のコンデンサが求められ、また、ＬＮ変調器に用いられる配線基板においては、駆動電圧が高いことから高耐電圧のコンデンサを搭載する場合が多く、いずれの場合でも大型のコンデンサを搭載することが求められるようになっている。

従来の配線基板において、バイアス線路から終端抵抗へ流れる直流成分を遮断するための大型のコンデンサが搭載される場合は、コンデンサの幅が線路導体の幅より大きくなることから、コンデンサの部分で線路導体の幅が大きくなることによって高周波信号の反射が発生してしまうので、また、高周波領域におけるコンデンサ自体の周波数特性による高周波信号の反射が発生するので、反射によるノイズによって信号線路による高周波信号の伝送特性が低下してしまい、信号線路の端部に接続された終端抵抗による信号の終端ができなくなってしまう場合があるという問題点があった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、終端抵抗を備えた配線基板において、搭載するコンデンサを大型化しても、高周波信号の反射によるノイズ量がより低減され、終端抵抗による良好な終端が可能な配線基板ならびにこれを用いた能動素子収納用パッケージおよび能動素子装置を提供することを目的とする。

本発明の配線基板は、誘電体基板と、該誘電体基板の主面上に配置され、一方の端部が終端抵抗を介して接地導体に接続されて、他方の端部が能動素子に電気的に接続される第１の配線導体と、該第１の配線導体の前記他方の端部と前記終端抵抗との間の途中に直列に接続されたコンデンサと、前記第１の配線導体の前記他方の端部と前記コンデンサとの間の途中に直列に接続された第１の抵抗体と、一方の端部が前記第１の配線導体の前記他方の端部と前記コンデンサとの間において前記第１の配線導体と電気的に接続され、他方の端部が直流電源と電気的に接続される第２の配線導体と、前記第１の配線導体と前記第２の配線導体との間または前記第２の配線導体の前記一方の端部と前記他方の端部との間の途中に直列に接続された第２の抵抗体とを備えており、前記第１の抵抗体の抵抗値をＲ１、前記第２の抵抗体の抵抗値をＲ２、前記終端抵抗の抵抗値をＲｔ、前記能動素子のインピーダンスをＺ１とした場合に、Ｒ１＜Ｚ１＜Ｒ２，０．８Ｚ１≦Ｒ１＋Ｒｔ≦１．２Ｚ１の関係式を満たすことを特徴とするものである。

また、本発明の配線基板は、上記構成において、前記第１の配線導体は、前記他方の端部から前記第１の抵抗体との第１の接続部にかけて幅が大きくなっており、該第１の接続部から前記コンデンサとの第２の接続部にかけて幅がさらに大きくなっており、前記他方の端部と前記第２の接続部との間における、前記他方の端部より幅が大きく前記第２の接続部より幅が小さい部分の長さは、前記第１の配線導体を伝送する高周波信号の波長の４分の１以下であ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、上記各構成において、前記第１の抵抗体が、前記第１の配線導体における前記第２の配線導体の接続部分と前記他方の端部との間に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、上記各構成において、前記第１の抵抗体が、前記第１の配線導体における前記第２の配線導体の接続部分と前記コンデンサとの間に配置されていることを特徴とするものである。

また、本発明の能動素子収納用パッケージは、主面上に能動素子を搭載する搭載部を有する基体と、該基体の主面上に前記搭載部に近接して配設された請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の配線基板および回路基板と、前記基体の主面上に、前記搭載部、前記配線基板および前記回路基板を囲うように配設された枠体とを備えていることを特徴とするものである。

また、本発明の能動素子装置は、上記構成の本発明の能動素子収納用パッケージと、前記基体の前記搭載部に搭載され、前記回路基板および前記配線基板に電気的に接続された能動素子と、前記枠体に接合され、前記回路基板、前記配線基板および前記能動素子を封止する蓋体とを備え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、コンデンサと第１の配線導体の他方の端部との間の途中に直列に接続された第１の抵抗体を備えていることから、コンデンサ自体の周波数特性による高周波信号の反射を吸収することができ、反射によって第１の配線導体に入射するノイズ量を低減することができるので、第１の配線導体によって高周波信号を良好に伝送して、第１の配線導体の端部に接続された終端抵抗によって高周波信号を終端させることができる配線基板となる。

また、本発明の配線基板によれば、上記構成において、第１の配線導体は、他方の端部から第１の抵抗体との第１の接続部にかけて幅が大きくなっており、第１の接続部からコンデンサとの第２の接続部にかけて幅がさらに大きくなっており、他方の端部と第２の接続部との間における、他方の端部より幅が大きく第２の接続部より幅が小さい部分の長さは、第１の配線導体を伝送する高周波信号の波長の４分の１以下であるときには、能動素子のインピーダンスとマッチングするように微細な幅で形成された第１の配線導体の他方の端部に対して、大型のコンデンサを搭載するために第２の接続部の幅を大きくした場合であっても、それらの間の部分の幅をそれらの幅の中間の幅としているので、第１の配線導体におけるインピーダンスのミスマッチが低減されるとともに、この部分の長さが第１の配線導体を伝送する高周波信号の波長の４分の１以下であることから、この部分における信号の反射が抑えられ、ノイズ量がより低減された配線基板となる。

また、本発明の配線基板によれば、上記構成において、第１の抵抗体が、第１の配線導体における第２の配線導体の接続部分と他方の端部との間に配置されているときには、第１の配線導体と第２の配線導体との接続部分および第２の配線導体の第１の配線導体との接続部分から第２の抵抗体までの間の部分での反射によって、第１の配線導体の他方の端部（に接続される能動素子）に向かって流れ込んだ高周波信号（反射信号）の一部を、第１の抵抗体によって吸収することができ、ノイズ量をより低減することができる。

また、本発明の配線基板によれば、上記構成において、第１の抵抗体が、第１の配線導体における第２の配線導体の接続部分とコンデンサとの接続部との間に配置されているときには、直流電源が接続される第２の配線導体の他方の端部と能動素子が接続される第１の配線導体の他方の端部との間には、第１の抵抗体は存在せずに第２の抵抗体のみが存在することから、この間の抵抗値が小さいものとなるので第２の配線導体によって能動素子に供給する直流バイアス電流を低電圧にすることができる。

本発明の能動素子収納用パッケージによれば、主面上に能動素子を搭載する搭載部を有する基体と、基体の主面上に搭載部に近接して配設された上記構成の本発明の配線基板および回路基板と、基体の主面上に、搭載部、配線基板および回路基板を囲うように配設された枠体とを備えていることから、良好な終端特性を有する能動素子収納用パッケージを提供することができる。

本発明の能動素子装置によれば、上記構成の本発明の能動素子収納用パッケージと、基体の搭載部に搭載され、回路基板および配線基板に電気的に接続された能動素子と、枠体に接合され、回路基板、配線基板および能動素子を封止する蓋体とを備えていることから、内部に載置された能動素子の封止性に優れ、また、良好な終端特性によって能動素子が安定して動作する、信頼性の高い能動素子装置を提供することができる。

（ａ）は本発明の配線基板の実施の形態の一例（第１の実施形態）を示す平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線における断面図である。図１に示す配線基板の等価回路図である。（ａ）は本発明の配線基板の実施の形態の他の例（第２の実施形態）を示す平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線における断面図である。図３に示す配線基板の等価回路図である。（ａ）は本発明の配線基板の実施の形態のさらに他の例（第３の実施形態）を示す平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ部を拡大して示す平面図である。（ａ）は本発明の配線基板の実施の形態のさらに他の例（第４の実施形態）を示す平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ部を拡大して示す平面図である。本発明の能動素子収納用パッケージおよび能動素子装置の実施の形態の一例を示す断面図である。

以下、本発明の配線基板について図面を用いて詳細に説明する。図１〜図７において、１は配線基板、３は誘電体基板、３ａは主面、５はコンデンサ、７は能動素子、９は第１の配線導体、11は第１の抵抗体、13は第２の配線導体、15は第２の抵抗体、17は接地導体、19は終端抵抗、21は能動素子収納用パッケージ、23は基体、25は回路基板、27は枠体、29は能動素子装置、31は蓋体、33はボンディングワイヤ、35は取出電極である。なお、図１（ａ），図３（ａ），図５および図６は平面図であるが、これらの図においては、コンデンサ５，第１の配線導体９，第１の抵抗体11，第２の配線導体13，第２の抵抗体15，接地導体17および終端抵抗19が認識しやすいようにハッチングを施してある。

図１〜図６に示す例のように、本発明の配線基板１は、誘電体基板３と、誘電体基板３の主面３ａ上に配置され、一方の端部が終端抵抗19を介して接地導体に接続され、他方の端部が能動素子７に電気的に接続される第１の配線導体９と、第１の配線導体９の他方の端部と終端抵抗19との間に直列に接続されたコンデンサ５と、コンデンサ５と第１の配線導体９の他方の端部との間に直列に接続された第１の抵抗体11と、一方の端部が第１の配線導体９と電気的に接続されており、他方の端部が直流電源と電気的に接続される、長さ方向の一部が第２の抵抗体15である第２の配線導体13とを備えている配線基板１である。そして、コンデンサ５と第１の配線導体９の他方の端部との間に直列に接続された第１の抵抗体11を備えていることを特徴とするものである。

図１に示す例では、第１の配線導体９の一方の端部は終端抵抗19の一端部に接続され、終端抵抗19の他端部は誘電体基板３の側面に配置された接地導体17に接続されている。この接地導体17は、配線基板１を能動素子収納用パッケージ21に搭載した際に、能動素子収納用パッケージ21の接地電位の部分に接続される。

本発明の配線基板１における第１の配線導体９は、その一方の端部が終端抵抗19を介して接地導体に接続されることで、他方の端部に電気的に接続される能動素子７を終端させるためのものである。第２の配線導体13は、第１の配線導体９および能動素子７に伝送する高周波信号にバイアス電圧をかけるためのものである。この第２の配線導体13と第１の配線導体９との間または第２の配線導体13の一方の端部と他方の端部との間の途中に直列に接続された第２の抵抗体15があることで、第１の配線導体９を伝送する高周波信号がバイアス線路である第２の配線導体13に流れ込むのを抑制しつつ、能動素子７にかかるバイアス電圧をコントロールすることができる。また、第１の配線導体９の他方の端部と終端抵抗19との間にコンデンサ５が直列に接続されていることでバイアス線路である第２の配線導体13から供給される直流電流が終端抵抗19へ流れないようにすることができる。このとき、交流である高周波信号は、コンデンサ５を通過して終端抵抗19まで流れるので、第１の配線導体９の他方の端部に電気的に接続される能動素子７は終端抵抗19により終端される。そして、コンデンサ５と第１の配線導体９の他方の端部との間に直列に接続された第１の抵抗体11を備えていることで、コンデンサ５自体の周波数特性による高周波信号の反射を吸収することができるので、第１の配線導体９に入射するノイズ量を低減することができる。その結果として、第１の配線導体９によって高周波信号を良好に伝送して、第１の配線導体９の端部に接続された終端抵抗19によって高周波信号を終端させることができる配線基板１となる。

第１の抵抗体11および第２の抵抗体15の抵抗値については、能動素子７のインピーダンスをＺｌ、第１の抵抗体11の抵抗値をＲ１、第２の抵抗体15の抵抗値をＲ２とした場合に、Ｒ１＜Ｚｌ＜Ｒ２であることが好ましい。Ｒ１をＺｌより小さくすることによって、能動素子７から第１の配線導体９の他方の端部を介して入力された高周波信号が、第１の抵抗体11にて反射されることなく終端抵抗19まで伝送されるので、終端抵抗19によって効率よく終端させることができる。また、Ｒ２をＺｌより大きくすることで、第２の抵抗体15によって、第１の配線導体９を伝送する高周波信号がバイアス線路である第２の配線導体13に流れ込むのを抑制することができる。

また、終端抵抗19の抵抗値をＲｔとした場合には、Ｒ１＋Ｒｔ＝Ｚｌであることが好ましい。これにより、第１の配線導体９における終端抵抗19と第１の抵抗体11との間の距離よりも十分に長い、伝送される高周波信号に含まれる低周波成分もインピーダンスがマッチングされるので、低周波成分の反射によるノイズ量を低減することができ、ノイズがより低減されてより良好な終端特性を有する配線基板となる。また、実用上は、（Ｒ１＋Ｒｔ）とＺｌとが同じ値でなくても、それらの差が20％程度以内（Ｒ１＋Ｒｔ＝0.8〜1.2Ｚｌ）であれば、低周波成分のインピーダンスのミスマッチは大きな問題とはならないので、第１の抵抗体11の抵抗値Ｒ１および終端抵抗19の抵抗値Ｒｔと能動素子７のインピーダンスＺｌとの関係をこのようにすればよい。

コンデンサ５は、第２の配線導体13から供給される直流電流が終端抵抗19へ流れないようにするためのものであるので、第２の配線導体13から供給される直流電流に対して十分に耐電圧が確保されている必要があり、コンデンサの定格電圧等を考慮して選ばれる。一方、第１の配線導体９を伝送する高周波信号が終端抵抗19まで流れるようにするために、高周波信号に含まれる低周波成分が十分に通過するような静電容量を有するものが選ばれる。例えば、高周波信号が16ｋＨｚ以上の周波数成分からなる場合であれば、最低周波数である16ｋＨｚの通過量が３ｄＢ以上となるようにするには、コンデンサ５は静電容量が0.1μＦ以上であるものを用いればよい。

第１の配線導体９の寸法，第１の抵抗体11の寸法および抵抗値，第２の配線導体13および第２の抵抗体15の寸法や配置および誘電体基板３の比誘電率や厚みは、能動素子７のインピーダンス等に合わせて適宜設定される。

例えば、配線基板１が、比誘電率が9.6の酸化アルミニウム質焼結体からなり、厚みが0.5ｍｍである誘電体基板３を用いた場合であれば、第１の配線導体９は、幅を0.52ｍｍとして、厚みを0.002ｍｍとすることにより、50Ωにインピーダンス整合させたマイクロストリップ線路とすることができる。第２の配線導体13は、第１の配線導体９と同じ厚みで幅を0.1ｍｍとして、その一部を厚みが0.1μｍで長さが0.2ｍｍの窒化タンタルからなる第２の抵抗体15とすれば、Ｒ２は約100ΩとなってＺｌ＜Ｒ２となる。第２の配線導体13の一部を第２の抵抗体15とするには、一部を薄膜や厚膜による抵抗体で形成するか、チップ抵抗を搭載すればよい。また、コンデンサ５は、例えば、静電容量が0.1μＦで定格電圧が16Ｖであるものとして、第１の配線導体９と同等の幅の市販のチップコンデンサを搭載すればよい。また、第１の抵抗体11を厚みが0.1μｍで長さが0.26ｍｍの窒化タンタルによって形成して、その抵抗値をＲ１＝25Ωとすれば、このようなコンデンサ５の周波数特性による高周波信号の反射を吸収することができ、Ｒ１＜Ｚｌ＜Ｒ２となる。そして、終端抵抗19をＲｔ＝25Ωとすると、良好に高周波信号終端することができるとともに、Ｒ１＋Ｒｔ＝Ｚｌとなる。

図１および図２に示す例のような、本発明の第１の実施形態では、第１の抵抗体11が、第１の配線導体９と第２の配線導体13との接続部分と、能動素子７が接続される他方の端部との間に位置している。これにより、コンデンサ５自体の周波数特性による反射信号に加えて、第１の配線導体９と第２の配線導体13との接続部および第２の配線導体13の第１の配線導体９との接続部分から第２の抵抗体13までの間の部分において発生した反射信号を第１の抵抗体11で熱として吸収することができ、このような反射信号（によるノイズ）の第１の配線導体９の他方の端部に接続される能動素子７への入射を抑制することができる。

図３および図４に示す例のような、本発明の第２の実施形態における配線基板１では、第１の実施形態における配線基板１と比較して、第１の抵抗体11が、第１の配線導体９と第２の配線導体13との接続部分と、コンデンサ５との間に位置している。これにより、コンデンサ５自体の周波数特性による高周波信号の反射については、第１の抵抗体11で熱として吸収することができ、かつ、直流電源が接続される第２の配線導体13の他方の端部と能動素子７が接続される第１の配線導体９の他方の端部との間には、第１の抵抗体11は存在せずに第２の抵抗体15のみが存在することから、この間の抵抗値が小さいものとなるので、第２の配線導体13によって能動素子７に供給する直流バイアス電流を低電圧にすることができる。直流バイアス電流が低電圧になると、直流バイアス電流を供給する装置を小型にすることができることから、配線基板１を搭載した能動素子装置が組み込まれたシステムを小型にすることができるので好ましい。

図３に示す例のような第２の実施形態における配線基板１では、第１の配線導体９は一方の端部から他方の端部にかけてその幅が一定であるのに対して、図５に示す例のような本発明の第３の実施形態における配線基板１では、第１の配線導体９は、他方の端部から第１の抵抗体11との第１の接続部にかけて幅が大きくなっており、第１の接続部からコンデンサ５との第２の接続部にかけて幅がさらに大きくなっている。第１の配線導体９は、他方の端部の能動素子７との接続部の幅はＷ１であり、コンデンサ５との第２の接続部の幅はＷ１より大きいＷ３である。そして、その間の幅Ｗ２はＷ１よりも大きくＷ３よりも小さい。つまり、第１の配線導体９は、他方の端部からコンデンサ５との第２の接続部にかけて幅がＷ１＜Ｗ２＜Ｗ３と段階的に大きくなっている。これにより、能動素子７のインピーダンスとマッチングするように微細な幅Ｗ１で形成された第１の配線導体９の他方の端部に対して、高周波信号に含まれる低周波成分が十分に通過するような高容量で、第２の配線導体13から供給される直流電流が終端抵抗19へ流れないような高耐電圧である大型のコンデンサ５を搭載するために、コンデンサ５との第２の接続部の幅Ｗ３を大きくした場合であっても、それらの間の部分の幅Ｗ２をそれらの幅の中間の幅としているので、第１の配線導体９におけるインピーダンスのミスマッチが低減される。このとき、幅Ｗ２の部分に直列に接続されている第１の抵抗体９の幅は、第１の抵抗体９の部分で線路の幅が変わることによって信号の反射が発生しないように、同じくＷ２とするのが好ましい。また、この幅がＷ２の部分の長さＬが第１の配線導体９を伝送する高周波信号の波長の４分の１以下であると、この部分における信号の反射が抑えられ、ノイズ量がより低減するので好ましい。

本発明の第３の実施形態における配線基板１は、例えば、比誘電率が9.6の酸化アルミニウム質焼結体からなり、厚みが0.25ｍｍである誘電体基板３を用いた場合であれば、第１の配線導体９の他方の端部の幅Ｗ１を0.265ｍｍとし、厚みを0.002ｍｍとすることにより、上述した第１の実施形態の例と同様に50Ωにインピーダンス整合させた微細なマイクロストリップ線路とすることができる。第２の配線導体13および第２の抵抗体15は、上述した第１の実施形態の例と同様にすればよい。第３の実施形態の場合は、コンデンサ５としては、第１の配線導体９の他方の端部の幅Ｗ１より大きいサイズのものを選択することができ、例えば、静電容量0.1μＦで定格電圧16Ｖのものとして市販のチップコンデンサから幅が0.5ｍｍである1005型のものを選択して用いることができる。より高静電容量で高定格電圧が必要な場合は、1608型等のより大型のコンデンサを選択することができる。このときの第１の配線導体９のコンデンサ５との接続部分における幅Ｗ３は、コンデンサ５の幅と同じ0.5ｍｍとする。

第１の抵抗体11は、その幅をＷ１より大きくＷ３より小さい幅であるＷ２＝0.38ｍｍとした場合は、厚みが0.1μｍで長さが0.15ｍｍの窒化タンタルによって形成して、その抵抗値をＲ１＝20Ωとすれば、このようなコンデンサ５の周波数特性による高周波信号の反射を吸収することができ、Ｒ１＜Ｚｌ＜Ｒ２となる。このときの第１の配線導体９の第１の抵抗体11との接続部分の幅も、この部分での反射を抑えるためにＷ２であり、第１の抵抗体11を含めた、幅がＷ２である部分９ａの長さＬが、第１の配線導体９を伝送する高周波信号の高周波成分が例えば40ＧＨｚである場合であれば、波長＝3.11ｍｍの４分の１以下となるようにその長さを設定する。この場合は、第１の抵抗体11の両側の第１の配線導体９の長さをともに0.31ｍｍ以下の接続部とすればよい。また、終端抵抗19は、第１の配線導体９と終端抵抗19との接続部での反射を抑えるために、その幅を第１の配線導体９のコンデンサ５との接続部分における幅Ｗ３と同じく0.5ｍｍとし、厚みが0.1μｍで長さが0.3ｍｍの窒化タンタルで形成することによって、その抵抗値Ｒｔ＝30Ωとすることができ、Ｒ１＋Ｒｔ＝Ｚｌとなる。

図６に示す例のような、本発明の第４の実施形態における配線基板１は、図５に示す第３の実施形態における配線基板１と比較して、第１の配線導体９は、その幅がＷ１である部分とＷ２である部分との間、およびＷ２である部分とＷ３である部分との間では、幅が狭いほうから広い方にかけて徐々に幅が広くなるように逆テーパー状となっている。これにより、第１の配線導体９の線幅が変化することによって発生するインピーダンスのミスマッチがさらに低減され、この部分における信号の反射が抑えられて、ノイズ量をより低減することができる。この場合は、幅がＷ２である部分とその両側の線幅が徐々に変化する部分を含めた長さＬが、第１の配線導体９を伝送する高周波信号の波長の４分の１以下であると、この部分における信号の反射が抑えられ、ノイズ量がより低減することができるので好ましい。

誘電体基板３としては、絶縁性の部材を用いることができる。具体的には、酸化アルミニウム，窒化アルミニウム，窒化珪素，ムライト等を主成分とするセラミック材料，ガラス，あるいはガラスとセラミックフィラーとの混合物を焼成して形成されたガラスセラミック材料，エポキシ樹脂，ポリイミド樹脂，四フッ化エチレン樹脂を始めとするフッ素系樹脂等の有機樹脂系材料，有機樹脂−セラミック（ガラスも含む）複合系材料等を用いることができる。

特に、誘電体基板３としてはセラミック材料を用いることが好ましい。これは、セラミック材料は低損失材料であることから、高周波信号を損失なく伝送することができるからである。また、熱伝導率が高く、温度による物性変化が小さいため、抵抗体等で発生した熱による特性変動を抑えることができるからである。

誘電体基板３は、例えば酸化アルミニウム質焼結体から成る場合であれば、まずアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）やシリカ（ＳｉＯ_２），カルシア（ＣａＯ），マグネシア（ＭｇＯ）等の原料粉末に適当な有機溶剤，溶媒を添加混合して泥漿状とし、これを周知のドクターブレード法やカレンダーロール法等によってシート状に成形してセラミックグリーンシート（以下、グリーンシートともいう）を得る。その後、グリーンシートを所定形状に打ち抜き加工するとともに必要に応じて複数枚積層し、これを約1600℃の温度で焼成することによって製作される。または、Ａｌ_２Ｏ_３，ＳｉＯ_２，ＣａＯ，ＭｇＯ等の原料粉末に必要に応じて有機バインダーを加えたものを金型に充填してプレス成型することによって所定の形状に成形して、この成形体を約1600度の温度で焼成することによって製作される。

第１の配線導体９，第２の配線導体13および接地導体17としては、導電性の良い部材を用いればよい。具体的には、Ａｕ，Ａｇ，Ｃｕ，Ａｌ，Ｐｔ，Ｐｄ，ＷおよびＭｏのような金属部材を用いることができる。

第１の配線導体９，第２の配線導体13および接地導体17の形成は、誘電体基板３がセラミック材料からなる場合であれば、上記金属部材の粉末に適当な有機バインダーや溶剤を添加混合してペースト状にしたものを、従来周知のスクリーン印刷法により、セラミックグリーンシートまたはその積層体あるいはセラミックスの成形体に所定形状に印刷塗布しておき、これらと同時焼成することによって形成される。誘電体基板３を作製した後に、誘電体基板３上に同様のペーストを印刷塗布して焼成することによって、メタライズ層を焼き付けてもよい。誘電体基板３が有機樹脂からなる場合は、銅（Ｃｕ）等の金属箔をエッチング加工により第１の配線導体９，第２の配線導体13および接地導体17の形状に加工したものを転写する方法がある。

また、第１の配線導体９，第２の配線導体13および接地導体17を形成する方法としては、誘電体基板３を作製した後に蒸着法やフォトリソグラフィ法により形成する方法がある。半導体素子等の能動素子７の配線は微細であり、これと接続される第１の配線導体９も対応して微細なものとなるため、蒸着法やフォトリソグラフィ法等の薄膜形成法により形成する方法が好ましい。この場合は、第１の配線導体９，第２の配線導体13および接地導体17の形成前に、必要に応じて基板１ａの主面に研磨加工を施すとよい。

以下、第１の配線導体９，第２の配線導体13および接地導体17となる配線導体等を薄膜形成技術により形成する場合について詳細に説明する。配線導体は、例えば密着金属層，拡散防止層および主導体層が順次積層された３層構造の導体層から成る。

密着金属層は、セラミックス等から成る絶縁基板２との密着性を良好とするという観点からは、チタン（Ｔｉ），クロム（Ｃｒ），タンタル（Ｔａ），ニオブ（Ｎｂ），ニッケル−クロム（Ｎｉ−Ｃｒ）合金および窒化タンタル（Ｔａ_２Ｎ）等の熱膨張率がセラミックスと近い金属のうちの少なくとも１種より成るのが好ましく、その厚みは0.01〜0.2μｍ程度が好ましい。密着金属層の厚みが0.01μｍ未満では、密着金属層を誘電体基板３に強固に密着させることが困難となる傾向がある。一方、密着金属層の厚みが0.2μｍを超えると、成膜時の内部応力によって密着金属層が誘電体基板３から剥離し易くなる傾向がある。

拡散防止層は、密着金属層と主導体層との相互拡散を防ぐという観点からは、白金（Ｐｔ），パラジウム（Ｐｄ），ロジウム（Ｒｈ），ニッケル（Ｎｉ），Ｎｉ−Ｃｒ合金およびＴｉ−Ｗ合金等の熱伝導性の良好な金属のうち少なくとも１種より成ることが好ましく、その厚みは0.05〜１μｍ程度が好ましい。拡散防止層の厚みが0.05μｍ未満では、ピンホール等の欠陥が発生して拡散防止層としての機能を果たしにくくなる傾向があり、１μｍを超えると、成膜時の内部応力により拡散防止層が密着金属層から剥離し易く成る傾向がある。なお、拡散防止層にＮｉ−Ｃｒ合金を用いる場合は、Ｎｉ−Ｃｒ合金は誘電体基板３との密着性が良好なため、密着金属層を省くことも可能である。

主導体層は、電気抵抗の小さい金（Ａｕ），Ｃｕ，Ｎｉおよび銀（Ａｇ）の少なくとも１種より成ることが好ましく、その厚みは0.1〜５μｍ程度が好ましい。主導体層の厚みが0.1μｍ未満では、電気抵抗が大きなものとなって接続基板１の第１の配線導体９，第２の配線導体13および接地導体17となる配線導体に要求される電気抵抗を満足できなくなる傾向があり、５μｍを超えると、成膜時の内部応力により主導体層が拡散防止層から剥離し易く成る傾向がある。また、Ｃｕは酸化し易いので、その上にＮｉおよびＡｕからなる保護層を被覆してもよい。

第１の抵抗体11，第２の抵抗体15および終端抵抗19としては、抵抗率の高い材料を用いればよい。具体的には、窒化タンタル（Ｔａ_２Ｎ），酸化ルテニウム（ＲｕＯ_２），ニッケルクロム合金（Ｎｉ−Ｃｒ）、銅ニッケル合金（Ｃｕ−Ｎｉ）または銅マンガン合金（Ｃｕ−Ｍｎ）等の抵抗体材料を用いることができる。

第１の抵抗体11，第２の抵抗体15および終端抵抗19の形成は、例えば抵抗体材料がＴａ_２Ｎからなる場合であれば、薄膜形成技術によって、第１の配線導体９および第２の配線導体13が形成された誘電体基板３上に形成すればよい。あるいは抵抗体材料が、例えばＲｕＯ_２のような酸化物やＮｉ−Ｃｒのような金属の場合であれば、その粉末を主成分とするペーストを第１の配線導体９，第２の配線導体13および接地導体17が形成された誘電体基板３上に印刷塗布して焼結させる厚膜法によって形成すればよい。薄膜によって形成すると、寸法精度に優れることから、抵抗値の精度が高いものとなるので好ましい。厚膜法で形成する場合は、レーザ等によるトリミングで抵抗値を調整するとよい。あるいは、チップ抵抗器をはんだや導電性接着剤により実装してもよい。また、終端抵抗19は、図７に示す例のように、誘電体基板３の側面に形成してもよい。

また、第２の抵抗体15は、第２の配線導体13の第１の配線導体９との接続部近傍に設置されることが好ましい。特に、第２の抵抗体15は第２の配線導体13より抵抗値が高いので、第２の配線導体13の第１の配線導体９との接続部から第２の抵抗体15までの部分がスタブ線路とみなされ、その長さが第１の配線導体９を伝送する信号の波長のｎ／４（ｎは奇数）倍であると共振によるノイズが発生するので、第２の抵抗体15までの長さは第１の配線導体９を伝送する信号に含まれる最も短い波長（最も周波数が高い信号の波長）の４分の１以下とするのが好ましい。また、第２の配線導体13の第１の配線導体９との接続部から第２の抵抗体15までの間の部分によって寄生容量が発生すると、特性インピーダンスの変化により高周波信号が反射するので、この部分の長さは０とすることが、すなわち第１の配線導体９と第２の配線導体13との間に第２の抵抗体15が配置されることが好ましい。

接地導体17は、図３に示す例のように、誘電体基板３の側面から、第１の配線導体９が形成された主面と対向する主面にかけて配置してもよい。このようにすると、配線基板１を能動素子収納用パッケージ21に搭載する際に、はんだ等の接合材によって容易に能動素子収納用パッケージ21に固定することができる。

コンデンサ５としては、積層セラミックコンデンサや単層セラミックコンデンサ等のチップコンデンサを用いればよい。静電容量や定格電圧、または使用環境に合わせて、高誘電率系もしくは温度補償用のチップコンデンサを選ぶことができる。コンデンサ５の第１の配線導体９との電気的接続方法としては、はんだや導電性接着剤（銀ペースト）を用いることができる。

次に、本発明の能動素子収納用パッケージおよび能動素子装置の実施の形態の一例について説明する。

図７に示すように、本例の能動素子収納用パッケージ21は、主面を有する基体23と、基体23の主面上に配設された上記の例に代表される配線基板１と、基体23の主面上に配設された回路基板25と、基体23の主面上に配設され、配線基板１および回路基板25を囲うように配設された枠体27とを備えている。

また、本例の能動素子装置29は、上記の能動素子収納用パッケージ21と、基体23の主面上に配設され、配線基板１および回路基板25に電気的に接続された能動素子７と、枠体27に接合され、配線基板１、回路基板25および能動素子７を封止する蓋体31とを備えている。

基体23は、能動素子７および本発明の配線基板１ならびに回路基板25を搭載するためのものであり、鉄（Ｆｅ）−ニッケル（Ｎｉ）−コバルト（Ｃｏ）合金等の金属や銅（Ｃｕ）−タングステン（Ｗ）の焼結材料等から成る四角形状等の板状体である。これらの焼結材料のインゴットに圧延加工や打ち抜き加工等の従来周知の金属加工法、または押出成形法と切削加工法とを組み合わせて施すこと等によって、所定の形状に製作される。

枠体27は、基体23に搭載された能動素子７、配線基板１および回路基板25を取り囲むように基体23の主面上に形成され、これらを保護するためのものであり、基体23と同様の金属材料からなるものである。枠体27は、基体23と同様にして作製され、Ａｇろう等のろう材を介したろう付け、またはシーム溶接法等の溶接法により基体23と接続される。あるいは、例えばメタル・インジェクション・モールド法等によって基体23と枠体27とを一体成形してもよい。

枠体27には、能動素子７と外部回路との間の信号の入出力を行なうための取り出し電極35が設けられている。図７に示す例では、取り出し電極35は、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金等の金属からなるものが、枠体27に設けられた貫通孔に封止ガラスによって固定されている。Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金等の金属から成る円筒形等の筒状の外周導体にホウケイ酸ガラス等の絶縁体（封止ガラス）が充填され、その中心を貫通して取り出し電極35である線状の中心導体を固定することによって同軸コネクタを作製し、この同軸コネクタの外周導体の外面と枠体27に設けられた貫通孔の内面とを金（Ａｕ）−錫（Ｓｎ）合金や鉛（Ｐｂ）−錫（Ｓｎ）合金からなるろう材（はんだ）で接合するとともに封止することによって取り出し電極35を設けてもよい。

回路基板25は、能動素子７と取出電極35とを電気的に接続するためのものであり、例えば、配線基板１と同様の誘電体基板の上面に形成された一方の端部が能動素子７に接続され、他方の端部が取出電極35に接続される線路導体（図示せず）と下面に形成された接地導体（図示せず）とによってマイクロストリップ線路型の伝送線路が形成されている。このような回路基板25は、配線基板１と同様にして作製される。

能動素子７としては、具体的には、半導体素子あるいは光変調素子を用いることができる。半導体素子としては、例えば、Ｓｉ，ＧａＡｓまたはＩｎＰを主成分とする基板上に回路等が形成された、レーザーダイオード，フォトダイオード，アンプ，ＩＣおよびＬＳＩが挙げられる。また、光変調素子としては、例えば、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ_３）やＩｎＰまたはポリマー材からなる基板を用いたマッハツェンダー型変調器が挙げられる。

能動素子７は、Ａｕ−Ｓｎ合金やＰｂ−Ｓｎ合金等からなるはんだ、または銀ペースト等の導電性の樹脂接着材を用いることにより、能動素子７を基体23の主面上に固定することができる。

また、基体23の主面上には回路基板25および上記の例に代表される配線基板１が配設されている。回路基板25および配線基板１は、能動素子７と同様に、はんだや樹脂接着材を用いることによって、基体23の主面上に固定される。回路基板25および配線基板１は、能動素子７と電気的に接続されている。具体的には、回路基板25の上面に被着形成されている線路導体と、配線基板１の第１の配線導体９とにそれぞれボンディングワイヤ33を介して電気的に接続されている。

このように、本発明の能動素子収納用パッケージおよび能動素子装置は、上記の例に代表されるように、信号の反射によるノイズ量がより低減された本発明の配線基板を備えている。そのため、能動素子における誤作動の発生の可能性が低減されるので、信頼性の高い能動素子収納用パッケージおよび能動素子装置を提供することが可能となる。

本例の能動素子装置29においては、配線基板１における信号の反射によるノイズ量が低減されているので、ボンディングワイヤ33を介して能動素子７にノイズが伝わることによる、能動素子７の誤作動の可能性が低減される。

なお、本発明は、上記の実施の形態の例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種々の変更を行なうことは何ら差し支えない。例えば、図１，図３，図５および図６に示す例では高周波伝送線路としてマイクロストリップラインの場合を示したが、高周波伝送線路は一部もしくは全体にわたって第１の配線導体９と同一面に接地導体が配置されたコプレーナ線路等であっても構わない。また、終端抵抗19は接地導体17に対して並列に２つ以上に分割しても構わない。その場合には、２つ以上の終端抵抗19の合成抵抗値を終端抵抗値Ｒｔとする。

１・・・配線基板
３・・・誘電体基板
５・・・コンデンサ
７・・・能動素子
９・・・第１の配線導体
11・・・第１の抵抗体
13・・・第２の配線導体
15・・・第２の抵抗体
17・・・接地導体
19・・・終端抵抗
21・・・能動素子収納用パッケージ
23・・・基体
25・・・回路基板
27・・・枠体
29・・・能動素子装置
31・・・蓋体
33・・・ボンディングワイヤ
35・・・取出電極

Claims

誘電体基板と、該誘電体基板の主面上に配置され、一方の端部が終端抵抗を介して接地導体に接続されて、他方の端部が能動素子に電気的に接続される第１の配線導体と、該第１の配線導体の前記他方の端部と前記終端抵抗との間の途中に直列に接続されたコンデンサと、前記第１の配線導体の前記他方の端部と前記コンデンサとの間の途中に直列に接続された第１の抵抗体と、一方の端部が前記第１の配線導体の前記他方の端部と前記コンデンサとの間において前記第１の配線導体と電気的に接続され、他方の端部が直流電源と電気的に接続される第２の配線導体と、前記第１の配線導体と前記第２の配線導体との間または前記第２の配線導体の前記一方の端部と前記他方の端部との間の途中に直列に接続された第２の抵抗体とを備えており、
前記第１の抵抗体の抵抗値をＲ１、前記第２の抵抗体の抵抗値をＲ２、前記終端抵抗の抵抗値をＲｔ、前記能動素子のインピーダンスをＺ１とした場合に、
Ｒ１＜Ｚ１＜Ｒ２
０．８Ｚ１≦Ｒ１＋Ｒｔ≦１．２Ｚ１
の関係式を満たすことを特徴とする配線基板。
前記第１の配線導体は、前記他方の端部から前記第１の抵抗体との第１の接続部にかけて幅が大きくなっており、該第１の接続部から前記コンデンサとの第２の接続部にかけて幅がさらに大きくなっており、前記他方の端部と前記第２の接続部との間における、前記他方の端部より幅が大きく前記第２の接続部より幅が小さい部分の長さは、前記第１の配線導体を伝送する高周波信号の波長の４分の１以下であることを特徴とする請求項１に記載の配線基板。
前記第１の抵抗体が、前記第１の配線導体における前記第２の配線導体の接続部分と前記他方の端部との間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。
前記第１の抵抗体が、前記第１の配線導体における前記第２の配線導体の接続部分と前記コンデンサとの間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。
主面上に能動素子を搭載する搭載部を有する基体と、該基体の主面上に前記搭載部に近接して配設された請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の配線基板および回路基板と、前記基体の主面上に、前記搭載部、前記配線基板および前記回路基板を囲うように配設され
た枠体とを備えていることを特徴とする能動素子収納用パッケージ。
請求項５に記載の能動素子収納用パッケージと、前記基体の前記搭載部に搭載され、前記回路基板および前記配線基板に電気的に接続された能動素子と、前記枠体に接合され、前記回路基板、前記配線基板および前記能動素子を封止する蓋体とを備えていることを特徴とする能動素子装置。