JP5445134B2 - 高周波基板および、これを用いた高周波モジュール - Google Patents

Description

本発明は、高周波伝送線路が形成された高周波基板に関し、特に、基板の異なる層に形成された高周波伝送線路間の相互接続に関する。

高周波半導体素子用パッケージや回路素子実装用配線基板等に用いられている高周波伝送線路においては、電子部品の実装位置により、誘電体基板の表面に形成された表層線路と、誘電体基板の内部に形成された内層線路を相互に接続する場合が多々ある。

誘電体基板の表面に形成される表層線路としてはマイクロストリップ線路やコプレーナ線路が代表的である。また、誘電体基板の内部に形成される内層線路としてはストリップ線路およびコプレーナ線路が代表的に用いられている。そして、表層線路と内層線路間の相互接続は、導電性のあるビアやスルーホール等により接続されている。

例えば、特開2003-133472号公報（以下、特許文献1と称す）に記載されている高周波基板は、図１Ａ〜図１Ｄに示すような高周波伝送線路を有する。なお、図１Ａはこの高周波基板の全体斜視図、図１Ｂはこの高周波基板の第２の誘電体層部分の斜視図、図１Ｃはこの高周波基板の裏面導体パタンの上面図である。図１Ｄは、図１Ａに示す高周波基板の、伝送信号方向に沿ったＸ−Ｘ断面図を示している。

これらの図により示される高周波基板は２層の誘電体層20ａ，20ｂを積層してなる誘電体基板20からなる。そして、異なる層に高周波伝送線路が形成されている。

第１の高周波伝送線路は、誘電体基板20の表面である第１の誘電体層20ａの上面上に形成された第１の信号線路10と、この信号線路10の周りにこれと同一面上に配置された第1のグランドパタン30と、第２の誘電体層20bの上面に形成された第２のグランドパタン32とから構成されている。一方、第2の高周波伝送線路は、上記第１のグランドパタン30と、誘電体基板20の裏面である第２の誘電体層20ｂの下面に形成された第３のグランドパタン31と、これらの間に配置され第２の誘電体層20ｂの上面上に形成された第２の信号線路11と、この信号線路11の周りにこれと同一面上に配置された第２のグランドパタン32とから構成されている。

第１の高周波伝送線路の第１の信号線路10の端部と、第2の高周波伝送線路の第2の信号線路11の端部とは、導電性のあるビア40により接続されている。さらに、第1のグランドパタン30、第２のグランドパタン32、および第3のグランドパタン31は、第１の信号線路10および第２の信号線路11の信号伝送方向に沿って配置される複数の導電性ビア41によって電気的に接続されている。

ところで、第１の高周波伝送線路と第2の高周波伝送線路のように、異なった線路構造同士を接続する場合、接続部付近では、不整合が生じやすく、その結果として、高周波信号になるほど信号反射が生じやすい。

そのため、例えば特開2004-320109号公報（以下、特許文献２と称す）のように、上記第１の高周波伝送線路を構成する第１の信号線路10に相当する信号線路の端部幅、すなわち、導電性ビア40との接続部近傍の幅を変えることによって、インピーダンス不整合を抑制し、信号反射を低減する方法が提案されている。

［特許文献１］特開2003-133472号公報（図５）
［特許文献２］特開2004-320109号公報(図１、段落［0095］)
以上のように、図１Ａ〜図１Ｄにより示される構成において信号線路が異なった層に形成されている異種線路を接続する場合、信号線路間を接続する導電性ビア付近の信号線路幅を変えることにより、信号通過特性（反射特性とも呼ぶ。）を改善していた。しかしながら、この従来技術では、伝送信号が低周波から高周波になればなるほど信号通過特性（反射特性とも呼ぶ。）が劣化していく問題を解決できないことが分かった。

その理由について、図１Ｄを参照して説明する。

図１Ａ〜図１Ｄにより示される構成では、第１の高周波伝送線路から第２の高周波伝送線路へ信号が伝送されていく際に、第１の高周波伝送線路の第１の信号線路10と第１のグランドパタン30を伝わってきた高周波電流のうちの信号線路側の電流は、第２の高周波伝送線路の第２の信号線路11に沿って流れる。ところが、そのグランドパタン側の電流は、第２の高周波伝送線路の第２のグランドパタン32を流れるだけでなく、第１のグランドパタン30にも２つの経路で伝わる。すなわち、図１Ｄに図示するように、第１のグランドパタン30のみを伝わる経路Ａと、第１のグランドパタン30から導電性ビア41ａ、第２のグランドパタン32、信号伝送方向に沿った次の導電性ビア41ｂを順次経由して再び第１のグランドパタン30に戻ってくる経路Ｂとで伝わる。

ここで、２つの物理的な経路長を各々Ｌ1，Ｌ2、経路長差Ｌ1−Ｌ2をΔＬ、伝送信号の真空中における波長をλ0、各々の経路の波数を同一のｋ、各々の経路における実効比誘電率を同一のεとした場合を考えると、２つの経路Ａ，Ｂ間の位相差は、

と表され、ΔＬ／λ0に比例する。

そのため、物理的な経路長差ΔＬが一定であったとしても、伝送信号が低周波から高周波になるほど、すなわち、波長λ0が短くなるほど、経路間位相差が大きくなり、位相干渉を引き起こしやすくなる。

つまり、特許文献２に教示された方法をとっても、図１Ａ〜図１Ｄにより示される構成の場合は、第１の高周波伝送線路から第２の高周波伝送線路への伝送信号が高周波になればなるほど反射特性を改善できないことが分かった。

本発明の目的は、上記背景技術が有する問題を解決することにある。その目的の一例は、異なった層に形成され相互に接続されている高周波異種線路を備える高周波基板において、低周波域から高周波域にわたって反射特性を改善できる構造を提供することにある。

本発明の高周波基板は、第１のコプレーナ線路と前記第２のコプレーナ線路が接続されている高周波基板に係るものであり、その一つの態様は次のとおりである。第１のコプレーナ線路は、第１の信号線路と、該第１の信号線路と同じ配線層に形成された第１の面状グランドパタンとを備える線路である。第２のコプレーナ線路は、第１の信号線路とは異なる配線層に形成された第２の信号線路と、該第２の信号線路と同じ配線層に形成された第２の面状グランドパタンとを備える線路である。そして、第１の信号線路と同じ配線層に在って第１の面状グランドパタンとは異なる位置に第１のグランドパタンが形成されている。この高周波基板において、少なくとも、前記第１の信号線路と前記第２の信号線路の端部どうしの接続部から前記第２の信号線路に沿った領域で、前記第１のグランドパタンと前記第１の面状グランドパタンが前記同一配線層において互いに電気的に接続されないように分離されていることが本発明の特徴である。

さらに本発明の別の態様では、第１の信号線路と第２の信号線路どうしが各々の線路端にて第１の導電性ビアにより接続されている。そして、第１および第２のコプレーナ線路を通る信号伝送方向に沿って所定の間隔で複数の第２の導電性ビアが配設され、これらの中には、第1のコプレーナ線路の面状グランドパタンと第２のコプレーナ線路の面状グランドパタンを接続する導電性ビアａや、第１のグランドパタンと第２のコプレーナ線路の面状グランドパタンを接続する導電性ビアｂや、第1のコプレーナ線路の面状グランドパタンと第２のグランドパタンを接続する導電性ビアｃ等が含まれている。

特許文献１に開示される高周波基板の全体斜視図。 図１Ａの高周波基板の第２の誘電体層部分の斜視図。 図１Ａの高周波基板の裏面導体パタンの上面図。 図１Ａに示す高周波基板の、伝送信号方向に沿ったＸ−Ｘ断面図。 第１の実施例の高周波基板の第１配線層を示す平面図。 第１の実施例の高周波基板の第２配線層を示す平面図。 第１の実施例の高周波基板の第３配線層を示す平面図。 図２ＡのＡ-Ａ’における高周波基板の断面図。 図２ＡのＢ-Ｂ’における高周波基板の断面図。 図２ＡのC-C’における高周波基板の断面図。 図２ＡのＤ-Ｄ’における高周波基板の断面図。 図２ＡのＥ-Ｅ’における高周波基板の断面図。 第１の実施例の高周波伝送線路構造に対する電磁界解析結果を基に、信号線路側高周波電流経路とグランドパタン側高周波電流経路を模式的に表した図。 第１の実施例の高周波伝送線路構造において信号伝送方向に沿って配置された導電性ビアの間隔範囲を説明するための図である。 比較例と第１の実施例の入力反射特性の比較を行った電磁界解析結果を示す図。 第１の実施例にて分離幅を変えて入力反射特性の比較を行った電磁界解析結果を示す図。 第２の実施例の高周波基板の第１配線層を示す平面図。 第２の実施例の高周波基板の第２配線層を示す平面図。 第２の実施例の高周波基板の第３配線層を示す平面図。 図７ＡのＡ-Ａ’における高周波基板の断面図。 図７ＡのＢ-Ｂ’ における高周波基板の断面図。 図７ＡのC-C’ における高周波基板の断面図。 図７ＡのＤ-Ｄ’ における高周波基板の断面図。 図７ＡのＥ-Ｅ’ における高周波基板の断面図。 比較例と第２の実施例の入力反射特性の比較を行った電磁界解析結果を示す図。 第３の実施例の高周波基板の第１配線層を示す平面図。 第３の実施例の高周波基板の第２配線層を示す平面図。 第３の実施例の高周波基板の第３配線層を示す平面図。 図９ＡのＡ-Ａ’ における高周波基板の断面図。 図９ＡのＢ-Ｂ’ における高周波基板の断面図。 図９ＡのC-C’ における高周波基板の断面図。 図９ＡのＤ-Ｄ’ における高周波基板の断面図。 図９ＡのＥ-Ｅ’ における高周波基板の断面図。 比較例と第３の実施例の入力反射特性の比較を行った電磁界解析結果を示す図。 本発明の高周波基板を用いたモジュールの例を信号線路に沿って切断した断面図。 本発明の高周波基板を用いたモジュールの例を信号線路に沿って切断した断面図。

以下、本発明の実施例について図面を参照して詳細に説明する。

(第1の実施例)
図２Ａ〜２Ｈは、本発明の第1の実施例による高周波基板の構成を示したものである。詳しく言うと、図２Ａは本実施例の高周波基板の第１配線層を示す平面図、図２Ｂはその第２配線層の平面図、図２Ｃはその第３配線層の平面図である。図２Ｄは図２ＡのＡ-Ａ’における基板断面図、図２Eは図２ＡのＢ-Ｂ’における基板断面図、図２Fは図２ＡのC-C’における基板断面図、図２Gは図２ＡのＤ-Ｄ’における基板断面図、図２Ｈは図２ＡのＥ-Ｅ’における基板断面図である。なお、各図において、図１Ａ〜図１Ｄに示される構成要素と同じ機能部位には同一符号を用いている。

本実施例の高周波基板は２層の誘電体層20ａ，20ｂを積層してなる誘電体基板20からなる。誘電体基板20の表面（第１配線層）である第１の誘電体層20ａの上面に、第１のコプレーナ線路が形成されている（図２Ａ）。この第１のコプレーナ線路は、第１の信号線路10と、第１の信号線路10と同じ層にこれを挟んで形成された面状グランドパタン30ａとで構成される。さらに、誘電体基板20の内部層（第２配線層）である第２の誘電体層20ｂの上面に、第２のコプレーナ線路が形成されている（図２Ｂ）。第２のコプレーナ線路は、第２の信号線路11と、第２の信号線路11と同じ層にこれを挟んで形成された面状グランドパタン32とで構成される。尚、第１および第２のコプレーナ線路の面状グランドパタン30ａ，32は、信号線路を挟む両側位置の一方のみに形成されていてもよい。

第１のコプレーナ線路の第１の信号線路10と、これと異なる配線層にある第２のコプレーナ線路の第２の信号線路１１とは、各々の線路端にて導電性ビア40にて接続されている。

第２の信号線路11が形成されている層を上下から挟むように、第１配線層と第３配線層（誘電体基板20の裏面）には、面状の第1のグランドパタン30ｂと、面状の第２のグランドパタン31が形成されている。この第２のグランドパタン31は第１のコプレーナ線路に対向する領域にも延在し、第1のコプレーナ線路の下層グランドを兼ねている。

一方、第1のグランドパタン30ｂは、背景技術のように第1のコプレーナ線路のグランドパタンを兼ねることなく、そのグランドパタン30ａと分かれている。詳しくは、第1のコプレーナ線路の面状グランドパタン30ａと、第２のコプレーナ線路の上層の第1のグランドパタン30ｂとが、第１の信号線路10と導電性ビア40との接続部付近から第２のコプレーナ線路の延在方向において、所定の幅（誘電体幅）を介して分離されている。

さらに、第1のコプレーナ線路の面状グランドパタン30ａと、第1のコプレーナ線路の下層グランドを兼ねる第２のグランドパタン31は、第１のコプレーナ線路の信号伝送方向に沿って所定の間隔で配置された複数の導電性ビア41によって、相互に接続されている。但し、複数の導電性ビア４１のうち、第１の信号線路10と第２の信号線路１１の接続部近傍における導電性ビア41ａは、第1のコプレーナ線路の面状グランドパタン30ａと、第２のコプレーナ線路の面状グランドパタン32との間も相互接続している。

その上、第２のコプレーナ線路の上層にある第1のグランドパタン30ｂと、第２のコプレーナ線路の面状グランドパタン32と、第２のグランドパタン31は、第２のコプレーナ線路の信号伝送方向に沿って所定の間隔で配置された複数の導電性ビア41（41ｂ）によって、相互に接続されている。

以上のような高周波基板の高周波伝送線路では、第１の信号線路10と導電性ビア40との接続部付近から第２のコプレーナ線路の延在方向において、第1のコプレーナ線路の面状グランドパタン30ａと、第２のコプレーナ線路の上層の第1のグランドパタン30ｂとが分離されている。そのため、第１のコプレーナ線路から第２のコプレーナ線路へ信号が伝送されていく際に、第２のコプレーナ線路の上層の第1のグランドパタン30ｂに伝わる高周波電流経路が一つに限定される。つまり、第２のコプレーナ線路への信号伝送時に第1のグランドパタン30ｂに伝わる高周波電流経路は、第１のコプレーナ線路の面状グランドパタン30ａから導電性ビア41ａ、第２のコプレーナ線路の面状グランドパタン32、信号伝送方向に沿った次の導電性ビア41ｂを順次経由して第１のグランドパタン30ｂに向かう経路のみとなる。これにより、第１のグランドパタン30ｂに伝わる高周波電流の位相干渉が生じない。その結果、低周波から高周波にかけて劣化していく反射特性を改善することができる。

尚、この効果は、第1のコプレーナ線路の面状グランドパタン30ａと第２のコプレーナ線路の上層の第1のグランドパタン30ｂとの間が分離されていれば得られるので、分離部分は任意形状でよい。つまり、面状グランドパタン30ａと第1のグランドパタン30ｂの間の分離部分を形成する対向辺は図示されているような平行で且つ一定間隔に形成する必要はない。

次に、反射特性をさらに良くする追加条件について述べる。但し、以下は面状グランドパタン30ａと第1のグランドパタン30ｂの間を一定間隔の幅で分離した構成を前提とする。

本実施例では、反射特性をより良くする追加条件として、第1のコプレーナ線路の面状グランドパタン30ａと、第２のコプレーナ線路の上層の第1のグランドパタン30ｂとの間の分離の程度を以下のように規定している。すなわち、その分離幅は０よりも大きく、かつ、第１の信号線路10の接続端近傍における導電性ビア41ａから信号伝送方向に向けた次の導電性ビア41ｂまでの間隔ｄｘ以下に規定している。

このような条件で本実施例の反射特性の更なる改善を図れる理由について、図３を用いて説明する。図３は、本実施例の高周波伝送線路構造に対する電磁界解析結果を基に、信号線路10，11を伝わる信号線路側高周波電流経路Ｃと、第２のコプレーナ線路の上層の第１のグランドパタン30ｂに伝わるグランドパタン側高周波電流経路Ｄを模式的に表したものである。尚、この図の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃに対応し、図中のグランドパタン側高周波電流経路Ｄは、第１のコプレーナ線路の面状グランドパタン30ａから導電性ビア41ａを経由して第２のコプレーナ線路の上層の第１のグランドパタン30ｂを伝わる様子を示す。この図から分かるように、対向する信号線路とグランドパタンの外周辺にそれぞれ沿った信号線路側高周波電流経路Ｃとグランドパタン側高周波電流経路Dとの間には経路長差がある。そして、上記の分離幅を大きくする程、導電性ビア41ａとグランドパタン30aの外周辺の間および／または導電性ビア41ｂとグランドパタン30bの外周辺の間が縮まるため、図３中のグランドパタン側高周波電流経路Ｄの長さは短くなり、信号線路側高周波電流経路Ｃとグランドパタン側高周波電流経路Dとの経路長差も短くなる。よって、分離幅が大きくなる程、つまり電流経路Ｃ，Ｄ間の経路長差が短くなる程、前述した（１）式から分かるように、信号線路側高周波電流経路Ｃとグランドパタン側高周波電流経路Dとの位相差を小さくすることができる。

そのため、分離幅の上限を、グランドパタン30ａ，30ｂ間を最大限分離できる導電性ビア４１の間隔ｄｘに設定することにより、反射特性を更に改善することができる。

なお、間隔ｄｘは、第１のコプレーナ線路ではなく第２のコプレーナ線路において形成されている導電性ビア41ａ，41b等の配列間隔で規定することになる。また、第２のコプレーナ線路において形成されている導電性ビア41ａ，41b等の配列間隔は、第２のコプレーナ線路で所望の周波数帯域を実現するために決められる値である。

ここで、ビア間隔ｄｘの算出法を述べる。

本願発明者は、第２のコプレーナ線路の面状グランドパタン32の任意の点から、最寄りの導電性ビアへの最短距離と層厚の和がある所定値以下になるようにすることで、周波数増加に伴う面状グランドパタン32上のインピーダンス偏差の増大が抑制され、その結果として、コプレーナ伝送線路の反射特性が広帯域に渡って改善される旨見いだしている。そこで、この概念に基づいて、ビア間隔dxを規定する式として、式変形も含めて、具体的に以下に記載する。

第２のコプレーナ線路における面状グランドパタン32の外周辺上の任意の点から最寄りのビア外周までの最短距離をR、導電性ビア41bの外周から第２の信号線路11側の面状グランドパタン32の外周辺上への最短距離をＬ３、配線層間の誘電体層20ａの厚さをL５、第２のコプレーナ線路の実効比誘電率をε_２、伝送信号の真空中における波長をλ0とした場合、

を満足するよう、ビア間隔ｄｘを設定する。本実施例では、最も長い最短距離Rは、導電性ビア41の直径をφとしたとき、図４により、

と表される。

上記の（２）式を（３）式に代入して計算すると、ビア間隔ｄｘが満たすべき式は、

となる。

また、上記の分離幅については、以下のように規定することも可能である。すなわち、第１のコプレーナ線路から第２のコプレーナ線路への信号伝送の際に、グランドパタンを伝わる高周波電流と信号線路を伝わる高周波電流との電気的な経路長差（実効比誘電率で換算した電気長差）が大きくずれない条件が望ましい。したがって、ある信号波長λ0（所望の信号帯域の最小波長（最大周波数））において、グランドパタン側と信号線路側の高周波電流の位相が反転しない範囲に分離幅を規定する。

具体的には、図２Ａ，２Ｂ，２Ｅに図示したように、第1のコプレーナ線路に備わった複数の導電性ビア41のうち、第1のコプレーナ線路と第２のコプレーナ線路のグランドを相互接続している導電性ビア41aの外周から、第１の信号線路10側の面状グランドパタン30の外周辺上への最短距離（つまり導電性ビア41aの外周から、第１の信号線路10側に位置する面状グランドパタン30の外周辺上への最短距離）をＬ１とする。

さらに、上記の導電性ビア41aの外周から、第２の信号線路11側の面状グランドパタン32の外周辺上への最短距離をＬ２とする。

第２のコプレーナ線路に備わった複数の導電性ビア41のうち、第1のコプレーナ線路と第2のコプレーナ線路のグランドを相互接続している導電性ビア41aを除いて、導電性ビア40に最も近い導電性ビア41bの外周から、第２の信号線路11側の面状グランドパタン32の外周辺上への最短距離をＬ３とする。

上記の導電性ビア41bの外周から、第1のコプレーナ線路側の第１のグランドパタン30ｂの外周辺上への最短距離をＬ４とする。

第1のグランドパタン30ｂと面状グランドパタン32間の誘電体層厚をＬ５とする。

信号線路10，11を相互接続する導電性ビア40の外周から、第１の信号線路10の外周辺上への最短距離をＬ６とする。

上記の導電性ビア40の外周から、第２の信号線路11の外周辺上への最短距離をＬ７とする。

さらに、導電性ビア41ａの外周から第１のグランドパタン30b側の面状グランドパタン30ａの外周辺上への最短距離をＬ10とする。

以上のように寸法設定したとき、ある信号波長λ0（所望の信号帯域の最小波長（最大周波数））において、図３に示した２つの電流経路Ｃ，Ｄを通る各高周波電流の位相が反転しない範囲は、

すなわち、

と規定することができる。但し、ε_１は第１のコプレーナ線路の実効比誘電率、ε_２は第２のコプレーナ線路の実効比誘電率、φは導電性ビア41の直径を表す。

よって、本実施例では、この式（５）を満足するように、第1のコプレーナ線路の面状グランドパタン30ａと、これと同一層に設けられた、第２のコプレーナ線路の第1のグランドパタン30ｂとの間を分離することが望ましい。

次に、本実施例による反射特性について述べる。

反射特性を検証するにあたって、以下の数値条件とした。誘電体基板20には、比誘電率7.1のLTCC(Low temperature co-fired ceramic)基板からなる3層配線板を用いる。この誘電体基板20の第１および第２の誘電体層20ａ，20ｂは同一材料で、各誘電体層厚Ｌ５を250［μｍ］、導体厚を15［μｍ］とする。さらに、第１の信号線路10の信号幅を150［μｍ］、第１の信号線路10と面状グランドパタン30ａのギャップ間隔を66［μｍ］、第２の信号線路11の信号線路幅を100［μｍ］、第２の信号線路11と面状グランドパタン32のギャップ間隔を120［μｍ］、導電性ビア40の直径を100［μｍ］、導電性ビア41の直径φを150［μｍ］、複数の導電性ビア41の信号伝送方向に沿った全てのビア間隔を500［μｍ］とする。また、導電性ビア41aの外周から第１の信号線路10側の面状グランドパタン30ａの外周辺上への最短距離Ｌ１を135［μｍ］とする。導電性ビア41aの外周から第２の信号線路11側の面状グランドパタン32の外周辺上への最短距離Ｌ２を106［μｍ］とする。導電性ビア41bの外周から第２の信号線路11側の面状グランドパタン32の外周辺上への最短距離Ｌ３を106［μｍ］とする。

このような数値条件による構成に対し、第1のコプレーナ線路の面状グランドパタン30ａと、これと同一層に設けられた、第２のコプレーナ線路の第1のグランドパタン30ｂとを、導電性ビア41ａと導電性ビア４１ｂの中間において、スリット状の分離幅300［μｍ］で分離した場合を考える。

この場合、導電性ビア41bの外周から第1のコプレーナ線路側の第１のグランドパタン30ｂの外周辺上への最短距離Ｌ４は25［μｍ］、導電性ビア40の外周から第１の信号線路10の外周辺上への最短距離Ｌ６は25［μｍ］、導電性ビア40の外周から第２の信号線路11の外周辺上への最短距離Ｌ７は0［μｍ］、導電性ビア41ａの外周から第１のグランドパタン30b側の面状グランドパタン30ａの外周辺上への最短距離Ｌ10は25［μｍ］となる。また、第１のコプレーナ線路の実効比誘電率ε_１は3.723、第２のコプレーナ線路の実効比誘電率ε_２は7.1である。

以上の数値条件を上記の式（5）に代入すると、その左辺は、

＝2645［μｍ］
となる。

よって、本実施例では、2645［μｍ］＜λ0/2を満足するように、第１配線層にある面状グランドパタン30ａと第1のグランドパタン30ｂを分離している。

ここで、周波数は次式（6）より導き出すことができる。

ｃ＝ｆ・λ0 すなわち、ｆ＝ｃ／λ0 ・・・(6)
(但し、ｃは光速で3.0×10^８ｍ／ｓ、 ｆは周波数 とする。)

2645［μｍ］＜λ0/2の関係式において左辺と右辺が等しい場合を考えて、λ0＝2×2645×10^-６とすると、上記式(6)より、ｆ＝57×10^９［Ｈｚ］＝57［ＧＨｚ］が算出される。

つまり、300［μｍ］の分離幅の場合、2645［μｍ］＜λ0/2を満たす周波数範囲は57［ＧＨｚ］未満であり、57［ＧＨｚ］程度まで反射特性を改善できる分離幅を設定していることになる。

また、第1のコプレーナ線路の面状グランドパタン30ａと第２のコプレーナ線路の第1のグランドパタン30ｂとが分離されていない比較例と、これらのグランドパタン30ａ，30ｂを導電性ビア41ａ，４１ｂの中間において、300［μｍ］のスリット状の分離幅で分離した本実施例とを、上記の数値条件で構成し、入力反射特性の比較を行った。この電磁界解析結果を図５に示す。この図から分かるように、低周波域から60［GHz］付近までの広帯域にわたって、本実施例により反射特性の改善効果が得られている。

尚、第２のコプレーナ線路に形成された複数の導電性ビア41の間隔ｄｘを満たすべき範囲は、前述した式(4)においてφ＝150［μm］、Ｌ３＝106［μm］、Ｌ５＝250［μm］、ε_２＝7.1、λ0＝5450［μm］を代入すると、ｄｘ＜568［μm］となる。しかし、複数の導電性ビア４１の信号伝送方向に沿ったビア間隔ｄｘは500［μm］が設計においてリーズナブルな値であるため、実施例の解析では、ｄｘ＝500［μm］としている。

さらに、図６に、本実施例において、上記の分離幅を変えた場合の電磁界解析結果を示す。この図から分かるように、分離幅が大きい程、広帯域における反射特性の改善効果を奏している。つまり、反射の程度を表すＳパラメータ｜S_11｜は、低周波域から55［GHz］付近までは比較例と比べてスリット幅100μｍの方が低く抑えられ、またスリット幅300μｍの場合は低周波域から60［GHz］付近まで比較例よりも低く抑えられている。

以上説明した第１の実施例の技術思想は以下の実施例にも反映できるものである。

(第２の実施例)
図７Ａ〜７Ｈは、本発明の第２の実施例による高周波基板の構成を示したものである。詳しく言うと、図７Ａは本実施例の高周波基板の第１配線層を示す平面図、図７Ｂはその第２配線層の平面図、図７Ｃはその第３配線層の平面図である。図７Ｄは図７ＡのＡ-Ａ’における基板断面図、図７Eは図７ＡのＢ-Ｂ’における基板断面図、図７Fは図７ＡのC-C’における基板断面図、図７Gは図７ＡのＤ-Ｄ’における基板断面図、図７Ｈは図７ＡのＥ-Ｅ’における基板断面図である。なお、各図において、図１Ａ〜図１Ｄに示される構成要素と同じ機能部位には同一符号を用いている。

本実施例の高周波基板は２層の誘電体層20ａ，20ｂを積層してなる誘電体基板20からなる。誘電体基板20の表面（第１配線層）である第１の誘電体層20ａの上面に、第１のコプレーナ線路が形成されている（図７Ａ）。この第１のコプレーナ線路は、第１の信号線路10と、第１の信号線路10と同じ層にこれを挟んで形成された面状グランドパタン30ａとで構成される。さらに、誘電体基板20の内部層（第２配線層）である第２の誘電体層20ｂの上面に、第２のコプレーナ線路が形成されている（図７Ｂ）。第２のコプレーナ線路は、第２の信号線路11と、第２の信号線路11と同じ層にこれを挟んで形成された面状グランドパタン32とで構成される。尚、第１および第２のコプレーナ線路の面状グランドパタン30ａ，32は、信号線路を挟む両側位置の一方のみに形成されていてもよい。

第１のコプレーナ線路の第１の信号線路10と、これと異なる配線層にある第２のコプレーナ線路の第２の信号線路１１とは、各々の線路端にて導電性ビア40にて接続されている。

第２の信号線路11が形成されている層を上下から挟むように、第１配線層と第３配線層（誘電体基板20の裏面）に、面状の第1のグランドパタン30ｂと、面状の第２のグランドパタン31が形成されている。この第２のグランドパタン31は第１のコプレーナ線路に対向する領域にも延在し、第1のコプレーナ線路の下層グランドを兼ねている。

一方、第1のグランドパタン30ｂは、背景技術のように第1のコプレーナ線路のグランドパタンを兼ねることなく、そのグランドパタン30ａと分かれている。詳しくは、第1のコプレーナ線路の面状グランドパタン30ａと、第２のコプレーナ線路の上層の第1のグランドパタン30ｂとが、第１の信号線路10と導電性ビア40との接続部付近から第２のコプレーナ線路の延在方向において、所定の幅（誘電体幅）を介して分離されている。

さらに、第1のコプレーナ線路の面状グランドパタン30ａと、第1のコプレーナ線路の下層グランドを兼ねる第２のグランドパタン31は、第１のコプレーナ線路の信号伝送方向に沿って所定の間隔で配置された複数の導電性ビア41によって、相互に接続されている。但し、複数の導電性ビア４１のうち、第１の信号線路10と第２の信号線路１１の接続部近傍における導電性ビア41ａは、第1のコプレーナ線路の面状グランドパタン30ａと、第２のコプレーナ線路の面状グランドパタン32との間も相互接続している。

その上、第２のコプレーナ線路の上層にある第1のグランドパタン30ｂと、第２のコプレーナ線路の面状グランドパタン32と、第２のグランドパタン31は、第２のコプレーナ線路の信号伝送方向に沿った所定の間隔で配置された複数の導電性ビア41（41ｂ）によって、相互に接続されている。

以上の構成は第１の実施例と同じであるが、本実施例では、第１の実施例に対して以下の変更を加えている。すなわち、第１の信号線路10と面状グランドパタン30ａを備える第１のコプレーナ線路に対向する領域で、且つ、第２のコプレーナ線路の面状グランドパタン32と同じ層に、グランドパタン50を備えている。このグランドパタン50は、第１のコプレーナ線路の面状グランドパタン30ａと第２のグランドパタン31の両方に、信号伝送方向に沿って所定の間隔で配設された複数の導電性ビア41により電気的に接続されている。

このグランドパタン50は、背景技術のように第２のコプレーナ線路の面状グランドパタンを兼ねることなく、そのグランドパタン32とは分かれている。詳しくは、第２のコプレーナ線路の面状グランドパタン32と、第１のコプレーナ線路の下層のグランドパタン50とが、第２の信号線路11と導電性ビア40の接続部付近から第１のコプレーナ線路の延在方向において、所定の幅（誘電体幅）を介して分離されている。

以上のような高周波基板の高周波伝送線路では、第１の信号線路10と導電性ビア40との接続部付近から第２のコプレーナ線路の延在方向において、第1のコプレーナ線路の面状グランドパタン30ａと、第２のコプレーナ線路の上層の第1のグランドパタン30ｂとが分離されている。そのため、第１のコプレーナ線路から第２のコプレーナ線路へ信号が伝送されていく際に、第２のコプレーナ線路の上層の第1のグランドパタン30ｂに伝わる高周波電流経路が一つに限定される。つまり、第２のコプレーナ線路への信号伝送時に第1のグランドパタン30ｂに伝わる高周波電流経路は、第１のコプレーナ線路の面状グランドパタン30ａから導電性ビア41ａ、第２のコプレーナ線路の面状グランドパタン32、信号伝送方向に沿った次の導電性ビア41ｂを順次経由して第１のグランドパタン30ｂに向かう経路のみとなる。これにより、第１のグランドパタン30ｂに伝わる高周波電流の位相干渉が生じない。その結果、低周波から高周波にかけて劣化していく反射特性を改善することができる。

さらに、本実施例では、第２の信号線路11と導電性ビア40の接続部付近から第１のコプレーナ線路の延在方向において、第２のコプレーナ線路の面状グランドパタン32と、第１のコプレーナ線路の下層のグランドパタン50とが、所定の幅（誘電体幅）を介して分離されている。そのため、仮に第２のコプレーナ線路から第１のコプレーナ線路へ信号を伝送したとしても、第１のコプレーナ線路の下層のグランドパタン50に伝わる高周波電流経路が一つに限定される。つまり、第１のコプレーナ線路への信号伝送時にグランドパタン50に伝わる高周波電流経路は、第２のコプレーナ線路の面状グランドパタン32から導電性ビア41ａ、第１のコプレーナ線路の面状グランドパタン30ａ、信号伝送方向に沿った次の導電性ビア41ｃを順次経由してグランドパタン50に向かう経路のみとなる。これにより、グランドパタン50に伝わる高周波電流の位相干渉が生じない。その結果、低周波から高周波にかけて劣化していく反射特性を改善することができる。

つまり、本実施例によれば、第１のコプレーナ線路と第２のコプレーナ線路の間の信号伝送方向が高周波基板の適用状態に応じて変更されても、良好な反射特性を維持することが可能となる。

尚、このような効果は、第1のコプレーナ線路の面状グランドパタン30ａと第２のコプレーナ線路の上層の第1のグランドパタン30ｂとの間、ならびに第２のコプレーナ線路の面状グランドパタン32と第１のコプレーナ線路の下層のグランドパタン50との間が分離されていれば得られるので、これらの分離部分は任意形状でよい。つまり、面状グランドパタン30ａと第1のグランドパタン30ｂの間、ならびに面状グランドパタン32とグランドパタン50の間の分離部分を形成する対向辺は、図示されているような平行で且つ一定間隔に形成されている必要はない。

次に、反射特性をさらに良くする追加条件について述べる。但し、以下は面状グランドパタン30ａと第1のグランドパタン30ｂの間、ならびに面状グランドパタン32とグランドパタン50の間を一定間隔の幅で分離した構成を前提とする。

本実施例では、反射特性をより良くする追加条件として、面状グランドパタン30ａと第1のグランドパタン30ｂとの間の第１の分離幅、ならびに、面状グランドパタン32とグランドパタン50との間の第２の分離幅について以下のように規定している。

すなわち、上記の第１の分離幅の上限は、第２のコプレーナ線路にて形成されている導電性ビア41の間隔（導電性ビア41ａ、41bの配列間隔）に規定され、その理由および、ビア間隔の算出法については第１の実施例で説明したとおりである。

一方、上記の第２の分離幅についても、第１の分離幅の規定方法と同じ考え方を採り、第１のコプレーナ線路にて形成されている導電性ビア41の間隔（導電性ビア41ａ、41ｃの配列間隔）に規定される。つまり、第２の分離幅は０よりも大きく、かつ、第２の信号線路11の接続端近傍における導電性ビア41ａから信号伝送方向に向けた次の導電性ビア41ｃまでの間隔以下に規定している。また、第１のコプレーナ線路にて形成されている導電性ビア41ａ，41ｃ等の配列間隔は、第１のコプレーナ線路で所望の周波数帯域を実現するために決められる値である。この値については詳述しないが、第１の実施例で説明した算出法と同じ考え方を用いて求めることができる。

また、上記の第１および第２の分離幅については、第１の実施例と同様に、以下のように規定することも可能である。すなわち、あるコプレーナ線路から他のコプレーナ線路への信号伝送の際に、グランドパタンを伝わる高周波電流と信号線路を伝わる高周波電流との電気的な経路長差（実効比誘電率で換算した電気長差）が大きくずれない条件が望ましいので、ある信号波長λ0（所望の信号帯域の最小波長（最大周波数））において、グランドパタン側と信号線路側の高周波電流の位相が反転しない範囲に、第１および第２の分離幅を規定する。この考え方による第１の分離幅の規定方法については第１の実施例に説明したので、ここでは第２の分離幅の規定方法について説明する。

まず、図７Ａ，７Ｂ，７Ｅに図示したように、第1のコプレーナ線路に備わった複数の導電性ビア41のうち、第1のコプレーナ線路と第２のコプレーナ線路のグランドを相互接続している導電性ビア41aの外周から、第１の信号線路10側の面状グランドパタン30の外周辺上への最短距離をＬ１とする。

さらに、上記の導電性ビア41aの外周から、第２の信号線路11側の面状グランドパタン32の外周辺上への最短距離をＬ２とする。

第1のグランドパタン30ｂと面状グランドパタン32間の誘電体層厚をＬ５とする。

信号線路10，11を相互接続する導電性ビア40の外周から、第１の信号線路10の外周辺上への最短距離をＬ６とする。

上記の導電性ビア40の外周から、第２の信号線路11の外周辺上への最短距離をＬ７とする。

第１のコプレーナ線路に備わった複数の導電性ビア41のうち、第1のコプレーナ線路と第2のコプレーナ線路のグランドを相互接続している導電性ビア41aを除いて、導電性ビア40に最も近い導電性ビア41ｃの外周から、第１の信号線路10側の面状グランドパタン30ａの外周辺上への最短距離をＬ８とする。

上記の導電性ビア41ｃの外周から、第２のコプレーナ線路側のグランドパタン50の外周辺上への最短距離をＬ９とする。

上記の導電性ビア41ａの外周から、第１のグランドパタン30b側の面状グランドパタン30ａの外周辺上への最短距離をＬ10とする。

上記の導電性ビア41ａの外周から、グランドパタン50側の面状グランドパタン32の外周辺上への最短距離をＬ11とする。

そして、導電性ビア41ａ，41ｃの間隔をｄｘ_２とする。

以上のように寸法設定したとき、ある信号波長λ0（所望の信号帯域の最小波長（最大周波数））において、信号線路10，11を伝わる信号線路側高周波電流経路と、第２のコプレーナ線路の面状グランドパタン32から導電性ビア41ａを経由して第１のコプレーナ線路の下層のグランドパタン50を伝わるグランドパタン側高周波電流経路とを通る各高周波電流の位相が反転しない範囲は、

すなわち、

と規定することができる。

よって、本実施例では、この式（7）を満足するように、第２のコプレーナ線路の面状グランドパタン32と、第１のコプレーナ線路の下層のグランドパタン50との間を分離することが望ましい。

次に、本実施例による反射特性について述べる。

反射特性を検証するにあたって、以下の変更点を除いて、第１の実施例と同じ数値条件とした。すなわち、本実施例では第１のコプレーナ線路の下層のグランドパタン50が備えられているため、第１の信号線路10と面状グランドパタン30ａのギャップ間隔を78［μｍ］に変更した。尚、導電性ビア41ｃの外周から第１の信号線路10側の面状グランドパタン30ａの外周辺上への最短距離Ｌ８は距離Ｌ１と同じ135［μｍ］である。

このような数値条件による構成に対し、第1のコプレーナ線路の面状グランドパタン30ａと、これと同一層に設けられた、第２のコプレーナ線路の第1のグランドパタン30ｂとを、導電性ビア41ａと導電性ビア４１ｂの中間において、スリット状の分離幅300［μｍ］で分離する。さらに、第２のコプレーナ線路の面状グランドパタン32と、第１のコプレーナ線路の下層のグランドパタン50とを、導電性ビア41ａと導電性ビア４１ｃの中間において、スリット状の分離幅300［μｍ］で分離する。

この場合、導電性ビア41bの外周から第1のコプレーナ線路側の第１のグランドパタン30ｂの外周辺上への最短距離Ｌ４は25［μｍ］、導電性ビア40の外周から第１の信号線路10の外周辺上への最短距離Ｌ６は25［μｍ］、導電性ビア40の外周から第２の信号線路11の外周辺上への最短距離Ｌ７は0［μｍ］となる。さらに、導電性ビア41ｃの外周から第２のコプレーナ線路側のグランドパタン50の外周辺上への最短距離Ｌ９は25［μｍ］となる。導電性ビア41ａの外周から第１のグランドパタン30b側の面状グランドパタン30ａの外周辺上への最短距離Ｌ10は25［μｍ］となる。導電性ビア41ａの外周から、グランドパタン50側の面状グランドパタン32の外周辺上への最短距離Ｌ11は25［μｍ］となる。また、第１のコプレーナ線路の実効比誘電率ε_１は3.892、第２のコプレーナ線路の実効比誘電率ε_２は7.1である。

このような数値条件を、第１の実施例で説明した式（5）に代入すると、その左辺は、

＝2658［μｍ］
となる。

よって、本実施例では、2658［μｍ］＜λ0/2を満足するように、第１配線層にある面状グランドパタン30ａと第1のグランドパタン30ｂを分離している。2658［μｍ］＜λ0/2の関係式において左辺と右辺が等しい場合を考えて、λ0＝2×2658×10^-６とすると、第１の実施例で説明した式(6)より、ｆ＝56×10^９［Ｈｚ］＝56［ＧＨｚ］が算出される。つまり、上記第１の分離幅が300［μｍ］である場合、2658［μｍ］＜λ0/2を満たす周波数範囲は56［ＧＨｚ］未満であり、56［ＧＨｚ］程度まで反射特性を改善できる第１の分離幅を設定していることになる。

さらに、上記のような数値条件を、第２の分離幅を規定する上記の式（7）に代入すると、その左辺は、

＝2453［μｍ］
となる。

よって、本実施例では、2453［μｍ］＜λ0/2を満足するように、第２配線層にある面状グランドパタン32とグランドパタン50を分離している。2453［μｍ］＜λ0/2の関係式において左辺と右辺が等しい場合を考えて、λ0＝2×2453×10^-６とすると、上記式(6)より、ｆ＝61×10^９［Ｈｚ］＝61［ＧＨｚ］が算出される。つまり、上記第２の分離幅が300［μｍ］である場合、2453［μｍ］＜λ0/2を満たす周波数範囲は61［ＧＨｚ］未満であり、61［ＧＨｚ］程度まで反射特性を改善できる第２の分離幅を設定していることになる。

また、第1のコプレーナ線路の面状グランドパタン30ａと第２のコプレーナ線路の上層の第1のグランドパタン30ｂとが分離されていない上記第１の実施例で説明した比較例と、本実施例とを、上記の数値条件で構成し、入力反射特性の比較を行った。比較する本実施例は、前述したように300［μｍ］のスリット状の分離幅でグランドパタン30ａ，30ｂ間およびグランドパタン32，50間を分離したものとした。

この電磁界解析結果を図８に示す。この図から分かるように、低周波域から60［GHz］付近までの広帯域にわたって、本実施例により反射特性の改善効果が得られている。さらに、分離幅が大きい程、広帯域における反射特性の改善効果を奏している。つまり、図８にて反射の程度を表すＳパラメータ｜S_11｜は、低周波域から53［GHz］付近までは比較例と比べてスリット幅100μｍの方が低く抑えられ、またスリット幅300μｍの場合は低周波域から60［GHz］付近まで比較例よりも低く抑えられている。

（第３の実施例）
図９Ａ〜９Ｈは、本発明の第３の実施例による高周波基板の構成を示したものである。詳しく言うと、図９Ａは本実施例の高周波基板の第１配線層を示す平面図、図９Ｂはその第２配線層の平面図、図９Ｃはその第３配線層の平面図である。図９Ｄは図９ＡのＡ-Ａ’における基板断面図、図９Eは図９ＡのＢ-Ｂ’における基板断面図、図９Fは図９ＡのC-C’における基板断面図、図９Gは図９ＡのＤ-Ｄ’における基板断面図、図９Ｈは図９ＡのＥ-Ｅ’における基板断面図である。なお、各図において、図１Ａ〜図１Ｄに示される構成要素と同じ機能部位には同一符号を用いている。

本実施例の高周波基板は２層の誘電体層20ａ，20ｂを積層してなる誘電体基板20からなる。誘電体基板20の表面（第１配線層）である第１の誘電体層20ａの上面に、第１のコプレーナ線路が形成されている（図９Ａ）。この第１のコプレーナ線路は、第１の信号線路10と、第１の信号線路10と同じ層にこれを挟んで形成された面状グランドパタン30ａとで構成される。さらに、誘電体基板20の内部層（第２配線層）である第２の誘電体層20ｂの上面に、第２のコプレーナ線路が形成されている（図９Ｂ）。第２のコプレーナ線路は、第２の信号線路11と、第２の信号線路11と同じ層にこれを挟んで形成された面状グランドパタン32とで構成される。尚、第１および第２のコプレーナ線路の面状グランドパタン30ａ，32は、信号線路を挟む両側位置の一方のみに形成されていてもよい。

第１のコプレーナ線路の第１の信号線路10と、これと異なる配線層にある第２のコプレーナ線路の第２の信号線路１１とは、各々の線路端にて導電性ビア40にて接続されている。

第２の信号線路11が形成されている層を上下から挟むように、第１配線層と第３配線層（誘電体基板20の裏面）に、面状の第1のグランドパタン30ｂと、面状の第２のグランドパタン31が形成されている。この第２のグランドパタン31は第１のコプレーナ線路に対向する領域にも延在し、第1のコプレーナ線路の下層グランドを兼ねている。

一方、第1のグランドパタン30ｂは、背景技術のように第1のコプレーナ線路のグランドパタンを兼ねることなく、そのグランドパタン30ａと分かれている。詳しくは、第1のコプレーナ線路の面状グランドパタン30ａと、第２のコプレーナ線路の上層の第1のグランドパタン30ｂとが、第１の信号線路10と導電性ビア40との接続部付近から第２のコプレーナ線路の延在方向において、所定の幅（誘電体幅）を介して分離されている。

さらに、第1のコプレーナ線路の面状グランドパタン30ａと、第1のコプレーナ線路の下層グランドを兼ねる第２のグランドパタン31は、第１のコプレーナ線路の信号伝送方向に沿って所定の間隔で配置された複数の導電性ビア41によって、相互に接続されている。但し、複数の導電性ビア４１のうち、第１の信号線路10と第２の信号線路１１の接続部近傍における導電性ビア41ａは、第1のコプレーナ線路の面状グランドパタン30ａと、第２のコプレーナ線路の面状グランドパタン32との間も相互接続している。

その上、第２のコプレーナ線路の上層にある第1のグランドパタン30ｂと、第２のコプレーナ線路の面状グランドパタン32と、第２のグランドパタン31は、第２のコプレーナ線路の信号伝送方向に沿った所定の間隔で配置された複数の導電性ビア41（41ｂ）によって、相互に接続されている。

以上の構成は第１の実施例と同じであるが、本実施例では、第１の実施例に対して以下の変更を加えている。すなわち、第２のコプレーナ線路の面状グランドパタン32が、第１のコプレーナ線路に対向する領域全体にも形成され、第1のコプレーナ線路の下層グランドを兼ねている。つまり、面状グランドパタン32は、第２の信号線路11を挟む両側位置に形成されているだけでなく、第１のコプレーナ線路が形成されている領域と対向する領域にも形成されている。また、第２の実施例と比較した場合は、図７Ｂに示した第１のコプレーナ線路の下層のグランドパタン50と、これと同層の第２のコプレーナ線路の面状グランドパタン32とが分離されず、連続した一つのグランドパタンに形成されたものになっている。

第1のコプレーナ線路の下層グランドを兼ねる第２のコプレーナ線路の面状グランドパタン32は、第１のコプレーナ線路の面状グランドパタン30ａと第２のグランドパタン31の両方に、信号伝送方向に沿って所定の間隔で配設された複数の導電性ビア41により電気的に接続されている。

以上のような高周波基板の高周波伝送線路では、第１の実施例と同様、第１のコプレーナ線路から第２のコプレーナ線路へ信号が伝送されていく際に、第２のコプレーナ線路の上層の第1のグランドパタン30ｂに伝わる高周波電流経路が一つに限定される。これにより、第１のグランドパタン30ｂに伝わる高周波電流の位相干渉が生じない。その結果、低周波から高周波にかけて劣化していく反射特性を改善することができる。

尚、このような効果は、第1のコプレーナ線路の面状グランドパタン30ａと第２のコプレーナ線路の上層の第1のグランドパタン30ｂとの間が分離されていれば得られるので、これらの分離部分は任意形状でよい。つまり、面状グランドパタン30ａと第1のグランドパタン30ｂの間の分離部分を形成する対向辺は、図示されているような平行で且つ一定間隔に形成する必要はない。

また、本実施例のように面状グランドパタン30ａと第1のグランドパタン30ｂの間を一定間隔の幅で分離した構成では、面状グランドパタン30ａと第1のグランドパタン30ｂとの間の分離幅の上限を、第２のコプレーナ線路にて形成されている導電性ビア41の間隔（導電性ビア41ａ、41bの配列間隔）に規定することにより、反射特性の更なる改善が得られる。この理由および、ビア間隔の算出法については第１の実施例で説明したとおりである。

また、上記の分離幅については、第１の実施例と同様に、以下のように規定することも可能である。すなわち、第１のコプレーナ線路から第２のコプレーナ線路への信号伝送の際に、グランドパタンを伝わる高周波電流と信号線路を伝わる高周波電流との電気的な経路長差（実効比誘電率で換算した電気長差）が大きくずれない条件が望ましいので、ある信号波長λ0（所望の信号帯域の最小波長（最大周波数））において、グランドパタン側と信号線路側の高周波電流の位相が反転しない範囲に分離幅を規定する。

具体的には、第１の実施例で説明した式（５）を満足するように、第1のコプレーナ線路の面状グランドパタン30ａと、これと同一層に設けられた、第２のコプレーナ線路の第1のグランドパタン30ｂとの間を分離している。

この分離幅の規定方法については第１の実施例に説明したので、ここでは割愛する。

次に、本実施例による反射特性について述べる。

反射特性を検証するにあたって、以下の変更点を除いて、第１の実施例と同じ数値条件とした。すなわち、本実施例では第１のコプレーナ線路の下層にグランドパタンが備えられているため、第１の信号線路10と面状グランドパタン30ａのギャップ間隔を78［μｍ］に変更した。

このような数値条件による構成に対し、第1のコプレーナ線路の面状グランドパタン30ａと、これと同一層に設けられた、第２のコプレーナ線路の第1のグランドパタン30ｂとを、導電性ビア41ａと導電性ビア４１ｂの中間において、スリット状の分離幅300［μｍ］で分離する。

この場合、導電性ビア41bの外周から第1のコプレーナ線路側の第１のグランドパタン30ｂの外周辺上への最短距離Ｌ４は25［μｍ］、導電性ビア40の外周から第１の信号線路10の外周辺上への最短距離Ｌ６は25［μｍ］、導電性ビア40の外周から第２の信号線路11の外周辺上への最短距離Ｌ７は0［μｍ］、導電性ビア41ａの外周から第１のグランドパタン30b側の面状グランドパタン30ａの外周辺上への最短距離Ｌ10は25［μｍ］となる。また、第１のコプレーナ線路の実効比誘電率ε_１は3.892、第２のコプレーナ線路の実効比誘電率ε_２は7.1である。

このような数値条件を、第１の実施例で説明した式（5）に代入すると、その左辺は、

＝2658［μｍ］
となる。

よって、本実施例では、2658［μｍ］＜λ0/2を満足するように、第１配線層にある面状グランドパタン30ａと第1のグランドパタン30ｂを分離している。つまり、分離幅が300［μｍ］である場合、第１の実施例で説明した式(6)より、2658［μｍ］＜λ0/2を満たす周波数範囲は56［ＧＨｚ］未満であり、56［ＧＨｚ］程度まで反射特性を改善できる分離幅を設定していることになる。

また、第1のコプレーナ線路の面状グランドパタン30ａと第２のコプレーナ線路の上層の第1のグランドパタン30ｂとが分離されていない上記第１の実施例で説明した比較例と、本実施例とを、上記の数値条件で構成し、入力反射特性の比較を行った。比較する本実施例は、前述したように300［μｍ］のスリット状の分離幅でグランドパタン30ａ，30ｂ間を分離し、かつ、第２のコプレーナ線路の面状グランドパタン32が第1のコプレーナ線路の下層グランドを兼ねるものとした。

この電磁界解析結果を図１０に示す。この図から分かるように、低周波域から60［GHz］付近までの広帯域にわたって、本実施例により反射特性の改善効果が得られている。

以上、本発明の各実施例では、第１のコプレーナ線路から第２のコプレーナ線路へ信号が伝送されていく際に、第２のコプレーナ線路の上層の第1のグランドパタンに伝わる高周波電流経路が一つに限定される。つまり、第２のコプレーナ線路への信号伝送時に第1のグランドパタンに伝わる高周波電流経路は、第１のコプレーナ線路の面状グランドパタンから第２の導電性ビアａ、第２のコプレーナ線路の面状グランドパタン、信号伝送方向に沿った次の第２の導電性ビアｂを順次経由して第１のグランドパタンに向かう経路のみとなる。

これにより、第１のグランドパタンに伝わる高周波電流の位相干渉が抑制されるので、低周波から高周波にかけて劣化していく反射特性を改善することができる。

さらに、第１のグランドパタンに伝わる高周波電流の位相と信号線路を伝わる高周波電流の位相の差、すなわち、波長に換算した電気長差を小さくすることにより、低周波から高周波にかけて劣化していく反射特性をより一層改善することができる。

（その他の実施例）
上記の各実施例では、異なる層間を接続する手段として導電性ビアを用いているが、その限りではなく、スルーホール等のように、導電性を有する電気的な接続手段であれば適用可能である。また、3層配線板の場合について説明したが、3層以上の多層配線板についても適用可能あり、また、第１の信号線路10およびグランドパタン30ａ，30bが誘電体基板20の内部にある構成においても適用可能である。

また、各実施例を示す図において、第１の信号線路１０と第２の信号線路１１は直線上でなくても、多少ずれていても構わない。また、この場合、第1のコプレーナ線路の面状グランドパタン30ａと第２のコプレーナ線路の上層の第1のグランドパタン30ｂとの間の分離幅を規定する対向辺や、第２のコプレーナ線路の面状グランドパタン32と第３のグランドパタン50との間の分離幅を規定する対向辺については、必ずしも一定間隔に形成されていなくてもよい。

また、各実施例に基づく本発明の高周波基板は、例えば携帯電話装置、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）端末およびその他多くの電子機器に組み込まれる高周波モジュールの基板として適用することができる。

例えば、高周波モジュールは、図１１および図１２に示すように、誘電体基板20に窪みを設けて、クロック信号により動作する電子装置であるＬＳＩチップ60を収容し、誘電体基板20の表面に形成された第１のコプレーナ線路の第１の信号線路10とボンディングワイヤー70によって電気接続した後、蓋80でＬＳＩチップ60を覆うことで得られる。但し、図１１は、ＬＳＩチップ60に接続された第１のコプレーナ線路の第１の信号線路10を、これと同じ誘電体基板20の表面に形成された別の第１のコプレーナ線路の第１の信号線路10に、誘電体基板20の内部に形成された第２のコプレーナ線路の第２の信号線路11を介して接続した構造を示している。また、図１２は、ＬＳＩチップ60に接続された第１のコプレーナ線路の第１の信号線路10を、誘電体基板20の裏面に形成された別の第１のコプレーナ線路の第１の信号線路10に、誘電体基板20の内部に形成された第２のコプレーナ線路の第２の信号線路11を介して接続した構造を示している。

いずれの構造においても、導電性ビア40で接続された第１のコプレーナ線路から第２のコプレーナ線路への配線方向において、第１のコプレーナ線路の面状グランドパタン（不図示）が、これと同一層の第１のグランドパタン30または第２のグランドパタン31から分離されていることを特徴とする。尚、図１１および図１２に示される形態ではＬＳＩチップ60を高周波基板に埋め込んでいるが、本発明の高周波モジュールはこれらの形態に限定されない。したがって、用途に応じて、ＬＳＩチップを配線基板にフリップチップ接続方式やワイヤーボンディング方式等で表面実装してもよい。また、蓋80を使用しないで、モールド樹脂でＬＳＩチップ６０を封止する形態でも構わない。

以上のように本発明の高周波基板および、これを用いた高周波モジュールについて幾つかの実施例を示して説明したが、本願発明はこれらの実施例に限定されるものではなく、その技術思想を逸脱しない範囲で種々変更して実施することが可能であることは言うまでもない。

この出願は、2007年9月18日に出願された日本出願特願2007-241104を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

Claims (12)

1. 第１の信号線路と、該第１の信号線路と同じ配線層に形成された第１の面状グランドパタンとを備える第１のコプレーナ線路と、
   前記第１の信号線路とは異なる配線層に形成された第２の信号線路と、該第２の信号線路と同じ配線層に形成された第２の面状グランドパタンとを備える第２のコプレーナ線路と、
   前記第１の信号線路と同じ配線層に在って前記第１の面状グランドパタンとは異なる位置に形成された第１のグランドパタンと、を有し、
   前記第１のコプレーナ線路と前記第２のコプレーナ線路が接続されている、高周波基板であって、
   少なくとも、前記第１の信号線路と前記第２の信号線路の端部どうしの接続部から前記第２の信号線路に沿った領域で、前記第１のグランドパタンと前記第１の面状グランドパタンが前記同じ配線層において互いに電気的に接続されないで物理的に分離されている、高周波基板。
2. 第１の信号線路と、該第１の信号線路と同じ配線層に形成された第１の面状グランドパタンとを備える第１のコプレーナ線路と、
   前記第１の信号線路とは異なる配線層に形成された第２の信号線路と、該第２の信号線路と同じ配線層に形成された第２の面状グランドパタンとを備える第２のコプレーナ線路と、
   前記第１の信号線路と同じ配線層に在って前記第１の面状グランドパタンとは異なる位置に形成された第１のグランドパタンと、を有し、
   前記第１のコプレーナ線路から前記第２のコプレーナ線路へ信号を伝送するよう前記第１のコプレーナ線路と前記第２のコプレーナ線路が接続されている、高周波基板であって、
   前記第１のコプレーナ線路から前記第２のコプレーナ線路へ信号が伝送されていく際に前記第１の面状グランドパタンから前記第１のグランドパタンに伝わる高周波電流の経路が前記第２の面状グランドパタンを介してのみとなる箇所を含んでいる、高周波基板。
3. 前記第１のコプレーナ線路における前記第１の信号線路は、誘電体基板の内部または表面に形成され、前記第１の面状グランドパタンは、該第１の信号線路と同じ配線層において前記第１の信号線路を挟む両側位置の少なくとも一方に形成されており、
   前記第２のコプレーナ線路における前記第２の面状グランドパタンは、前記第２の信号線路と同じ配線層において前記第２の信号線路を挟む両側位置の少なくとも一方に形成されている、請求項１または２に記載の高周波基板。
4. 前記第１の信号線路と前記第２の信号線路を各々の線路端にて接続する第１の導電性ビアと、
   前記第２のコプレーナ線路が形成されている配線層に対し、前記第１のグランドパタンの層とは反対側の配線層に形成された第２のグランドパタンと、
   前記第１および第２のコプレーナ線路を通る信号伝送方向に沿って所定の間隔で配設された複数の第２の導電性ビアであり、その中に、前記第1の面状グランドパタンと前記第２の面状グランドパタンを接続する導電性ビアａ、前記第１のグランドパタンと前記第２の面状グランドパタンを接続する導電性ビアｂ、および前記第1の面状グランドパタンと前記第２のグランドパタンを接続する導電性ビアｃを含む第２の導電性ビアと、を有し、
   前記第１の信号線路と前記第１の導電性ビアとの接続部付近から前記第２のコプレーナ線路の信号伝送方向にかけて、前記第１のグランドパタンが、前記第１の面状グランドパタンから分離されている、請求項１から３のいずれか１項に記載の高周波基板。
5. 分離されている前記第１のグランドパタンと前記第1の面状グランドパタンとの間の幅は、前記第２のコプレーナ線路にて設定される前記第２の導電性ビアの間隔以下の幅である、請求項４に記載の高周波基板。
6. 請求項４に記載の高周波基板であって、
   前記第１のコプレーナ線路に備わる複数の前記第２の導電性ビアのうちの、前記第１の面状グランドパタンと前記第２の面状グランドパタンを相互接続している前記導電性ビアａの外周から、前記第１の面状グランドパタンの前記第１の信号線路側の外周辺への最短距離をＬ１、
   前記導電性ビアａの外周から、前記第２の面状グランドパタンの前記第２の信号線路側の外周辺への最短距離をＬ２、
   前記第２のコプレーナ線路に備わる複数の前記第２の導電性ビアのうちの、前記導電性ビアａを除いて、前記第１の導電性ビアに最も近い前記導電性ビアｂの外周から、前記第２の面状グランドパタンの前記第２の信号線路側の外周辺への最短距離Ｌ３、
   前記導電性ビアｂの外周から、前記第１のグランドパタンの前記第１のコプレーナ線路側の外周辺への最短距離をＬ４、
   前記第１のグランドパタンと前記第２の面状グランドパタンの間の誘電体層厚をＬ５、
   前記第１の導電性ビアの外周から、前記第１の信号線路の外周辺への最短距離をＬ６、
   前記第１の導電性ビアの外周から、前記第２の信号線路の外周辺への最短距離をＬ７、
   前記導電性ビアａの外周から、前記第１の面状グランドパタンの前記第１のグランドパタン側の外周辺への最短距離をＬ１０、
   前記第１のコプレーナ線路の実効比誘電率をε_１、
   前記第２のコプレーナ線路の実効比誘電率をε_２、
   前記第２の導電性ビアの直径をφ、
   伝送する信号帯域における真空中での最小波長をλ0としたとき、次の関係式
   
   

   

   を満足するように、前記第１の面状グランドパタンと、これと同一層に設けられた前記第１のグランドパタンとの間が分離されている、請求項４に記載の高周波基板。
7. 前記第２のコプレーナ線路と同じ配線層の、前記第１のコプレーナ線路が形成されている領域と対向する領域に形成された第３のグランドパタンをさらに備え、
   前記第１の信号線路と前記第２の信号線路の端部どうしの接続部付近から前記第１のコプレーナ線路の伝送方向にかけて、前記第３のグランドパタンが前記第２の面状グランドパタンから分離されている、請求項１から６のいずれかに記載の高周波基板。
8. 前記第２のコプレーナ線路と同じ配線層の、前記第１のコプレーナ線路が形成されている領域と対向する領域に形成され、かつ、前記第１の面状グランドパタンと前記第２のグランドパタンの両方に前記第２の導電性ビアにより電気的に接続された第３のグランドパタンをさらに備え、
   前記第２の信号線路と前記第１の導電性ビアとの接続部付近から前記第１のコプレーナ線路の伝送方向にかけて、前記第３のグランドパタンが、前記第２の面状グランドパタンから分離されている、請求項４から６のいずれかに記載の高周波基板。
9. 分離されている前記第３のグランドパタンと前記第２の面状グランドパタンとの間の幅が、前記第１のコプレーナ線路にて設定される前記第２の導電性ビアの間隔以下の幅である、請求項８に記載の高周波基板。
10. 請求項８または９に記載の高周波基板であって、
    前記第１のコプレーナ線路に備わる複数の前記第２の導電性ビアのうちの、前記導電性ビアaを除いて、前記第１の導電性ビアに最も近い前記導電性ビアｃの外周から、前記第１の面状グランドパタンの前記第１の信号線路側の外周辺への最短距離Ｌ８、
    前記導電性ビアｃの外周から、前記第３のグランドパタンの前記第２のコプレーナ線路側の外周辺への最短距離をＬ９、
    前記導電性ビアａの外周から、前記第２の面状グランドパタンにおける前記第３のグランドパタン側の外周辺への最短距離をＬ１１、
    伝送する信号帯域における真空中での最小波長をλ0としたとき、次の関係式
    

    

    ＜λ0/２
    を満足するように、前記第２の面状グランドパタンと、これと同一層に設けられた前記第３のグランドパタンとの間が分離されている、請求項８または９に記載の高周波基板。
11. 前記第２の面状グランドパタンが、前記第２の信号線路を挟む両側位置の少なくとも一方に形成されているだけでなく、前記第２のコプレーナ線路と同じ配線層の、前記第１のコプレーナ線路が形成されている領域と対向する領域にも延在している、請求項１から１０のいずれかに記載の高周波基板。
12. 請求項１から１１のいずれかに記載の高周波基板に半導体集積回路チップが実装された高周波モジュール。

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