JP5777318B2

JP5777318B2 - 回路基板、電子部品収納用パッケージおよび電子装置

Info

Publication number: JP5777318B2
Application number: JP2010239796A
Authority: JP
Inventors: 飯野　道信; 道信飯野
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2010-10-26
Filing date: 2010-10-26
Publication date: 2015-09-09
Anticipated expiration: 2030-10-26
Also published as: JP2012094639A

Description

本発明は、例えば高周波信号用のコネクタが電気的に接続される回路基板、電子部品収納用パッケージおよび電子装置に関するものである。

例えば高周波通信の分野において、電子部品収納用パッケージは、例えば電子部品収納用パッケージに接続されるコネクタと電子部品収納用パッケージに実装される電子部品とを電気的に接続するための回路基板を有している。このような回路基板は、誘電材料を含んでいる基体と、基体の上面に形成された複数の信号用配線と、基体の下面に形成された接地用導体層とを有している。複数の信号用配線は、電子部品に電気的に接続される側の端部と例えばコネクタに電気的に接続される側の端部とでは配線間隔が異なるため、異なる配線長を有している。

特開平11−8444号公報

上述の電子部品収納用パッケージの回路基板において、複数の信号用配線が異なる配線長を有するため、複数の信号用配線における信号の伝送タイミングにずれが生じることがある。なお、複数の信号用配線の配線長を揃えるために複数の信号用配線のうち短い信号用配線の配線長を長い信号用配線の配線長に合わせるように設計すると、全体的に配線長が長くなってしまう。配線長が長くなると、信号の伝送損失が増大し、電子部品装置の伝送特性を劣化させる。本発明は、複数の信号用配線の電気的な配線長を短縮させることで伝送損失を低減させ、かつ複数の信号用配線における複数の信号の伝送タイミングのずれを低減させることを目的とするものである。

本発明の一つの態様によれば、回路基板は、誘電材料を含んでいる基板と、基板の上面に形成されており異なる配線長を有する複数の信号用配線とを含んでいる。基板は、平面透視において複数の信号用配線のうち長い信号用配線の直下でありかつ基板の下面に設けられた凹部と、基板を貫通するように基板の内部に設けられた複数のビア導体とを含んでいる。凹部は、長い信号用配線に沿った形状を有している。複数のビア導体は、長い信号用配線および凹部をそれぞれ挟むように配置されている。

本発明の他の態様によれば、電子部品収納用パッケージは、上述の回路基板と、回路基板が接合された基体とを含んでいる。

本発明の他の態様によれば、電子装置は、上述の電子部品収納用パッケージと、電子部品収納用パッケージに実装されており複数の信号用配線に電気的に接続された電子部品とを含んでいる。

本発明の一つの態様による回路基板において、基体が、平面透視において複数の信号用配線のうち長い信号用配線の直下に設けられており長い信号用配線に沿った形状を有している空洞部を含んでいることによって、回路基板は、複数の信号用配線の電気的な配線長を短縮させることで伝送損失を低減させ、かつ複数の信号用配線における複数の信号の伝送タイミングのずれを低減させることができる。

本発明の他の態様による電子部品収納用パッケージは、上述の回路基板と、回路基板が接合された基体とを含んでいることによって、複数の信号用配線の電気的な配線長を短縮させることで伝送損失を低減させ、かつ複数の信号用配線における複数の信号の伝送タイミングのずれを低減させることができる。

本発明の他の態様による電子装置は、上述の電子部品収納用パッケージと、電子部品収納用パッケージに実装されており複数の信号用配線に電気的に接続された電子部品とを含んでいることによって、複数の信号用配線の電気的な配線長を短縮させることで伝送損失を低減させ、かつ例えばコネクタへ出力される複数の信号または例えばコネクタから入力されて電子部品に伝送される複数の信号のタイミングのずれが低減されている。

本発明の第１の実施形態における電子装置の部分的な平面図を示している。図１に示された電子装置のＡ−Ａにおける縦断面図を示している。図１に示された回路基板の平面透視図を示している。図３に示された回路基板の下面透視図を示している。図１に示された回路基板の縦断面図である。（ａ）は図３に示された回路基板の他の例を示す平面図であり、（ｂ）は（ａ）に示された回路基板のＡ−Ａにおける縦断面図である。第１および第２の実施形態における回路基板の他の例を示す縦断面図である。

以下、本発明のいくつかの例示的な実施形態について図面を参照して説明する。

（第１の実施形態）
図１に示されているように、本発明の第１の実施形態における電子装置は、電子部品収納用パッケージ１と、電子部品収納用パッケージ１に実装された電子部品２とを含んでいる。

電子部品収納用パッケージ１は、基体11と、基体11に電気的に接続された回路基板12とを含んでいる。

基体11は、例えば鉄-ニッケル-コバルト（Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ）合金、鉄-ニッケル（Ｆ
ｅ−Ｎｉ）合金、鉄-ニッケル-クロム（Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｒ）合金、銅-タングステン（Ｃ
ｕ−Ｗ）等の金属材料を含んでおり、キャビティ部111を有している。基体11には、接地
電位が印加される。

回路基板12は、基体11のキャビティ部111内に設けられている。図２〜図４に示されて
いるように、回路基板12は、基板121と、基板121の上面に形成された複数の信号用配線122ａ〜122ｄと、基板121の下面に形成された複数の接地用導体層123とを含んでいる。回路基板12は、複数の信号用配線122ａ〜122ｄの直下でありかつ基板121の下面に設けられた
複数の空洞部を有している。複数の空洞部は、複数の凹部124ａおよび124ｄである。回路基板12は、基板121の上面に形成された複数の接地用導体層125、および接地用導体層123
および125を電気的に接続している複数のビア導体126をさらに含んでいる。図３において、複数の凹部124ａおよび124ｄは、基板121を透視した状態で破線によって示されており
、複数のビア導体126は、複数の接地用導体層125および基板121を透視した状態で破線に
よって示されている。図４において、複数のビア導体126は、複数の接地導体層123および基板121を透視した状態で破線によって示されている。

基板121は、例えばアルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）または窒化アルミ（ＡｌＮ）等の誘電材料を
含んでおり、板形状を有している。

複数の信号用配線122ａ〜122ｄは、コネクタ３が電気的に接続される側の端部における間隔が、電子部品２が電気的に接続される側の端部の間隔に比べて広いため、異なる配線長を有している。複数の信号用配線122ａ〜122ｄのうち信号用配線122ａおよび122ｄは、信号用配線122ｂおよび122ｃに比べて長い配線長を有している。

複数の接地用導体層123は、基板121の下面における複数の凹部124ａおよび124ｄが設けられた領域を除いて全体的に形成されている。

複数の凹部124ａおよび124ｄは、平面透視において複数の信号用配線122ａ〜122ｄのうち長い信号用配線122ａおよび122ｄに対応して配置されており、長い信号用配線122ａお
よび122ｄに沿った形状を有している。複数の凹部124ａおよび124ｄは、信号用配線122ａおよび122ｄの直下に設けられている。図５を参照して、凹部124ａおよび124ｄの深さ124dDは、例えば0.2〜１ｍｍの厚み121ｔを有する基板121において、例えば厚み121ｔの30〜80％である。

再び図２〜図４を参照して、複数の接地用導体層125は、基板121の上面における複数の信号用配線122ａ〜122ｄの形成領域を除いて全体的に形成されている。

複数のビア導体126は、基板121を貫通するように基板121の内部に設けられており、平
面透視において複数の信号用配線122ａ〜122ｄのそれぞれを挟むように配置されている。

電子部品２は、基体11のキャビティ部111内に設けられており、ボンディングワイヤに
よって複数の信号用配線122ａ〜122ｄおよび複数の接地用導体層125に電気的に接続され
ている。電子部品２は、例えばニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ₃）、ガリウム砒素（Ｇａ
Ａｓ）またはインジウムリン（ＩｎＰ）を含む光学素子である。

本実施形態の回路基板12において、基板121が、平面透視において複数の信号用配線122ａ〜122ｄのうち長い信号用配線122ａおよび122ｄに対応して配置されており長い信号用
配線122ａおよび122ｄに沿った形状を有している凹部124ａおよび124ｄを含んでいることによって、本実施形態における回路基板12は、複数の信号用配線122ａおよび122ｄの電気的な配線長を短縮させることで伝送損失を低減させ、かつ複数の信号の伝送タイミングのずれが低減されている。

回路基板12において、基板121が部分的に凹部124ａおよび124ｄを有していることによ
って、例えば回路基板12が接地電位に固定される基体11上に設けられる場合には、信号用配線122ａおよび122ｄと基体11との間において基板121よりも誘電率の低い部分が設けら
れ、信号用配線122ａおよび122ｄは、信号用配線122ｂおよび122ｃに比べて信号の伝送速度が増大されている。誘電率の低い部分とは、基板121の凹部124ａおよび124ｄであって
、例えば空気が存在する部分である。

コネクタ３に電気的に接続される側の端部における間隔が電子部品２に電気的に接続される側の端部の間隔に比べて広いために異なる配線長を有する複数の信号用配線122ａ〜122ｄのうち長い信号用配線122ａおよび122ｄに対応して凹部124ａおよび124ｄが配置されていることによって、長い信号用配線122ａおよび122ｄにおける信号の伝送時間が短縮されて、複数の信号用配線122ａ〜122ｄにおける複数の信号の伝送タイミングのずれが低減されている。

本実施形態における回路基板12は、基板121の下面に凹部124ａおよび124ｄが設けられ
たものであり、例えば基板の材料と異なる材料を用いて部分的に誘電率を変えるという構造に比べて、例えば製造コストの観点等において有利なものである。特に、本実施形態における回路基板12は、例えば基板の材料よりも誘電率の高い材料を用いて部分的に誘電率を高くするという構造に比べて、伝送損失を低減させて伝送タイミングのずれを低減させることができる。誘電率の高い材料を用いた場合、電気的な配線長が大きくなり、信号の伝送損失が大きくなる。

本実施形態の回路基板12において、空洞部が基板121の下面に設けられた凹部124ａおよび124ｄであることによって、例えば基板121を製造した後にも誘電率を調整しやすい等製造上の自由度が高められている。

本実施形態の電子部品収納用パッケージ１は、上述の回路基板12と、回路基板12の接地用導体層123に電気的に接続されており金属材料を含んでいる基体11とを有していること
によって、複数の信号用配線122ａおよび122ｄの電気的な配線長を短縮させることで伝送損失を低減させ、かつ複数の信号の伝送タイミングのずれが低減されている。

本実施形態における電子装置は、上述の電子部品収納用パッケージ１と、電子部品収納用パッケージ１に実装されており複数の信号用配線122ａ〜122ｄに電気的に接続された電子部品２とを含んでいることによって、複数の信号用配線122ａおよび122ｄの電気的な配線長を短縮させることで伝送損失を低減させ、かつ例えばコネクタ３へ出力される複数の信号または例えばコネクタ３から入力されて電子部品２に伝送される複数の信号のタイミングのずれが低減されている。

図６（ａ）および（ｂ）を参照して、本実施形態における回路基板12の他の例について説明する。図６（ａ）に示されているように、他の例における回路基板12は、信号用配線122ａ、122ｂ、122ｃおよび122ｄの配線長を122aL、122bL、122cLおよび122dLとしたときに、122aL＞122bL＞122cL＞122dLの関係を有する複数の信号用配線122ａ〜122ｄを含んでいる。図６（ａ）において、複数の凹部124ａ、124ｂおよび124ｃは、基板121を透視した状態で破線によって示されており、複数のビア導体126は、複数の接地用導体層125および基板121を透視した状態で破線によって示されている。

図６（ｂ）に示されているように、基板121は、複数の信号用配線122ａ〜122ｃの配線
長に対応した深さを有する複数の凹部124ａ〜124ｃを含んでおり、凹部124ａ〜124ｃの深さ124aD〜124cDは、124aD＞124bD＞124cDの関係を有している。凹部の有無および凹部の
深さの違いによって、信号用配線122ｃにおける伝送速度は信号用配線122ｄにおける伝送速度より速く、信号用配線122ｂにおける伝送速度は信号用配線122ｃにおける伝送速度より速く、信号用配線122ａにおける伝送速度は信号用配線122ｂにおける伝送速度より速い。

回路基板12は、複数の信号用配線122ａ〜122ｄの配線長の違いに応じてそれぞれ深さの異なる複数の凹部124ａ〜124ｃを有していることによって、電気的な配線長を最も短い信
号用配線122ｄに揃えて電気的な配線長を短縮させることで伝送損失を低減させ、かつ複
数の信号の伝送タイミングのずれが低減されている。

本実施形態において、電子部品２として例えば上面に接地端子を有するニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ₃）を含む光学素子を例として挙げて説明したため、回路基板12はグラン
デッドコープレーナ構造を有しているが、電子部品２が例えば下面に接地端子を有するレーザー素子等の光学素子である場合には、回路基板12はストリップライン構造を有するものでよい。具体的には、基板121の上面に形成された複数の接地用導体層125および基板121の内部に形成された複数のビア導体126を除いた構造でよい。本実施形態において、回路基板12は、基板121の下面に形成された複数の接地導体層123および基板121の内部に形成
された複数のビア導体126を除いたコプレーナ構造でもよい。

（第１の実施形態の他の例）
図12を参照して、第１の実施形態の他の例を第１の実施形態の変形例として説明する。回路基板12は、複数の凹部124ａおよび124ｄ内に設けられており、基板111よりも誘電率
の低い材料から成る充填部材127ａおよび127ｄをさらに含んでいる。充填部材127ａおよ
び127ｄは、例えば樹脂材料から成る。第２の実施形態においては、基板111よりも誘電率の低い材料から成る充填部材が、例えば中空部224ａおよび224ｄ内に設けられる。

１電子部品収納用パッケージ
11 基体
12 回路基板
121 基板
122ａ〜122ｄ信号用配線
123 接地用導体層
124ａ、124ｄ凹部
125 接地用導体層
126ビア導体
２電子部品

Claims

誘電材料を含んでいる基板と、
該基板の上面に形成されており、異なる配線長を有する複数の信号用配線とを備えており、
前記基板が、平面透視において前記複数の信号用配線うち前記長い信号用配線の直下でありかつ前記基板の下面に設けられており前記長い信号用配線に沿った形状を有している凹部と、前記基板を貫通するように前記基板の内部に設けられた複数のビア導体とを含み、前記長い信号用配線および前記凹部をそれぞれ挟むように前記複数のビア導体が配置されていることを特徴とする回路基板。
請求項１に記載された回路基板と、
該回路基板が接合された基体とを備えたことを特徴とする電子部品収納用パッケージ。
請求項２に記載された電子部品収納用パッケージと、
該電子部品収納用パッケージに実装されており、前記複数の信号用配線に電気的に接続された電子部品とを備えたことを特徴とする電子装置。