JPH0951209A - 誘電体基板および配線基板 - Google Patents
誘電体基板および配線基板Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】本発明の課題は、特性インピーダンスを一定に
保って、異種寸法を有する２つの接続対象間を容易に接
続できる配線基板および配線基板に用いる誘電体基板を
提供することにある。 【解決手段】本発明は、内部の比誘電率分布を変化させ
た誘電体基板１と、該誘電体基板１の表面に形成されて
該誘電体基板１の比誘電率分布に対応して特性インピー
ダンスが一定になるように幅を変化させた導電体パター
ン４と、該誘電体基板１の裏面に形成されたグランド用
導電体パターン５とから構成する。
保って、異種寸法を有する２つの接続対象間を容易に接
続できる配線基板および配線基板に用いる誘電体基板を
提供することにある。 【解決手段】本発明は、内部の比誘電率分布を変化させ
た誘電体基板１と、該誘電体基板１の表面に形成されて
該誘電体基板１の比誘電率分布に対応して特性インピー
ダンスが一定になるように幅を変化させた導電体パター
ン４と、該誘電体基板１の裏面に形成されたグランド用
導電体パターン５とから構成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光／電気通信分
野、光／電気情報処理分野において使用される高速ＩＣ
の信号を伝達する配線基板および配線基板に用いる誘電
体基板に関するものである。
野、光／電気情報処理分野において使用される高速ＩＣ
の信号を伝達する配線基板および配線基板に用いる誘電
体基板に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の配線基板は、ほぼ一様な
比誘電率を持つガラスエポキシ、セラミック材料等の誘
電体基板に薄い導電体パターンを形成して、マイクロス
トリップ線路やコプレーナ線路として用いられている。
これらの配線基板は、単層あるいは積層構造をとるが、
厚さはほぼ一様となっている。
比誘電率を持つガラスエポキシ、セラミック材料等の誘
電体基板に薄い導電体パターンを形成して、マイクロス
トリップ線路やコプレーナ線路として用いられている。
これらの配線基板は、単層あるいは積層構造をとるが、
厚さはほぼ一様となっている。
【０００３】マイクロストリップ線路の場合には、この
特性インピーダンスＺ0 は誘電体基板の厚さＨと導電体
パターン幅Ｗ1 および誘電体基板の比誘電率εr によっ
てほぼ決まる。すなわち、同一の特性インピーダンスＺ
0 を有する配線基板では、誘電体基板の厚さＨが一定な
らば導電体パターン幅Ｗ1 も一定となる。定性的には、
誘電体基板の厚さＨが大、導電体パターン幅Ｗ1 が小、
比誘電率εr が小になるほど特性インピーダンスＺ0 は
大になる。
特性インピーダンスＺ0 は誘電体基板の厚さＨと導電体
パターン幅Ｗ1 および誘電体基板の比誘電率εr によっ
てほぼ決まる。すなわち、同一の特性インピーダンスＺ
0 を有する配線基板では、誘電体基板の厚さＨが一定な
らば導電体パターン幅Ｗ1 も一定となる。定性的には、
誘電体基板の厚さＨが大、導電体パターン幅Ｗ1 が小、
比誘電率εr が小になるほど特性インピーダンスＺ0 は
大になる。
【０００４】一方、コプレーナ線路の場合には、誘電体
基板の厚さＨが一定であっても、中心導電体パターン幅
をＷ2 、中心導電体パターンとグランド導体間の間隙
（ギャップ）をＳとする時、同一の特性インピーダンズ
Ｚ0 を有するためには、Ｗ2 ／（Ｗ2 ＋２Ｓ）が一定で
あればよい。このため、間隙Ｓの値を調整することによ
って中心導電体パターン幅Ｗ2 を変えることが可能であ
る。
基板の厚さＨが一定であっても、中心導電体パターン幅
をＷ2 、中心導電体パターンとグランド導体間の間隙
（ギャップ）をＳとする時、同一の特性インピーダンズ
Ｚ0 を有するためには、Ｗ2 ／（Ｗ2 ＋２Ｓ）が一定で
あればよい。このため、間隙Ｓの値を調整することによ
って中心導電体パターン幅Ｗ2 を変えることが可能であ
る。
【０００５】このような線路（導電体パターン）を有す
る配線基板の用途は、［１］パッケージに内蔵されたＩ
Ｃの信号等の供給および取り出しのためのパッケージの
端子として、［２］またＩＣパッケージから直接外部回
路に信号等を伝達させるための接続基板として、［３］
更にはこれらのＩＣパッケージと外部回路との接続が容
易な同軸コネクタ（たとえばＳＭＡコネクタ、Ｋコネク
タなど）間を接続するための接続基板として、などがあ
る。
る配線基板の用途は、［１］パッケージに内蔵されたＩ
Ｃの信号等の供給および取り出しのためのパッケージの
端子として、［２］またＩＣパッケージから直接外部回
路に信号等を伝達させるための接続基板として、［３］
更にはこれらのＩＣパッケージと外部回路との接続が容
易な同軸コネクタ（たとえばＳＭＡコネクタ、Ｋコネク
タなど）間を接続するための接続基板として、などがあ
る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、マイク
ロストリップ線路が形成された配線基板を接続基板とし
て用いる場合、導電体パターン幅Ｗ1 はＩＣパッケージ
のリードの幅に近いものか、あるいは同軸コネクタ中心
導体の直径に近いものが採用されるなど、接続対象のう
ちいずれかの物理的寸法に依存せざるを得ない。ここ
で、ＩＣパッケージのリードの幅は代表的には５０〜１
００μｍであり、同軸コネクタの中心導体径は３００μ
ｍ程度である。
ロストリップ線路が形成された配線基板を接続基板とし
て用いる場合、導電体パターン幅Ｗ1 はＩＣパッケージ
のリードの幅に近いものか、あるいは同軸コネクタ中心
導体の直径に近いものが採用されるなど、接続対象のう
ちいずれかの物理的寸法に依存せざるを得ない。ここ
で、ＩＣパッケージのリードの幅は代表的には５０〜１
００μｍであり、同軸コネクタの中心導体径は３００μ
ｍ程度である。
【０００７】図１１および図１２は、マイクロストリッ
プ線路の配線基板の一端に同軸コネクタ、他端にＩＣパ
ッケージのリードとの接続を示した従来例である。図１
１に示すように、配線基板の導電体パターン４０−ａお
よび４０−ｂの幅をＩＣパッケージ７の小さなボンディ
ングパッド８（寸法５０〜１００μｍ）に合わせると、
他の接続対象となる同軸コネクタ６の中心導体６−ｂと
の接続性が悪く、同軸コネクタ６の中心導体６−ｂとの
接続部で特性インピーダンスが低下するため、反射特性
が劣化しやすい。また、図１２に示すように、配線基板
の導電体パターン４１−ａおよび４１−ｂの幅を同軸コ
ネクタ６の中心導体６−ｂの直径に近い寸法に合わせる
と、配線間クロストークを許容できる配線ピッチにした
時、配線基板の導電体パターン４１−ａおよび４１−ｂ
とＩＣパッケージ７のボンディングパッド８間をそれぞ
れ接続するボンディングワイヤ９が長くなり、そのイン
ダクタンスが大きくなるため、ＩＣパッケージ７の電気
信号に不要なリップル等が生じやすいなど伝送特性が劣
化する欠点があった。
プ線路の配線基板の一端に同軸コネクタ、他端にＩＣパ
ッケージのリードとの接続を示した従来例である。図１
１に示すように、配線基板の導電体パターン４０−ａお
よび４０−ｂの幅をＩＣパッケージ７の小さなボンディ
ングパッド８（寸法５０〜１００μｍ）に合わせると、
他の接続対象となる同軸コネクタ６の中心導体６−ｂと
の接続性が悪く、同軸コネクタ６の中心導体６−ｂとの
接続部で特性インピーダンスが低下するため、反射特性
が劣化しやすい。また、図１２に示すように、配線基板
の導電体パターン４１−ａおよび４１−ｂの幅を同軸コ
ネクタ６の中心導体６−ｂの直径に近い寸法に合わせる
と、配線間クロストークを許容できる配線ピッチにした
時、配線基板の導電体パターン４１−ａおよび４１−ｂ
とＩＣパッケージ７のボンディングパッド８間をそれぞ
れ接続するボンディングワイヤ９が長くなり、そのイン
ダクタンスが大きくなるため、ＩＣパッケージ７の電気
信号に不要なリップル等が生じやすいなど伝送特性が劣
化する欠点があった。
【０００８】一方、コプレーナ線路の場合であっても、
グランド導電体パターン幅の制約により隣接する第２の
コプレーナ線路間の距離（ピッチ）を小さく取ることが
困難なため、特に線路とＩＣパッケージとの接続が困難
となるか、線路のインピーダンス不整合が生じるなど、
の欠点を有していた。
グランド導電体パターン幅の制約により隣接する第２の
コプレーナ線路間の距離（ピッチ）を小さく取ることが
困難なため、特に線路とＩＣパッケージとの接続が困難
となるか、線路のインピーダンス不整合が生じるなど、
の欠点を有していた。
【０００９】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
で、特性インピーダンスを一定に保って、異種寸法を有
する２つの接続対象間を容易に接続できる配線基板およ
び配線基板に用いる誘電体基板を提供することを目的と
する。
で、特性インピーダンスを一定に保って、異種寸法を有
する２つの接続対象間を容易に接続できる配線基板およ
び配線基板に用いる誘電体基板を提供することを目的と
する。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は以下の手段をとる。第１の発明は、直方体か
らなる誘電体基板において、直方体の断面（Ｙ方向）内
では一様の比誘電率を有し、該断面に直交する方向（Ｘ
方向）に比誘電率が変化する値εr （ｘ）を持つ誘電体
基板である。
に本発明は以下の手段をとる。第１の発明は、直方体か
らなる誘電体基板において、直方体の断面（Ｙ方向）内
では一様の比誘電率を有し、該断面に直交する方向（Ｘ
方向）に比誘電率が変化する値εr （ｘ）を持つ誘電体
基板である。
【００１１】第２の発明は、第１の発明の誘電体基板の
第１の面に、Ｘ方向に導電体パターン（線路）が形成さ
れ、該導電体パターンの幅Ｗ1 （ｘ）が前記比誘電率ε
r （ｘ）の平方根にほぼ反比例するようにした配線基板
である。
第１の面に、Ｘ方向に導電体パターン（線路）が形成さ
れ、該導電体パターンの幅Ｗ1 （ｘ）が前記比誘電率ε
r （ｘ）の平方根にほぼ反比例するようにした配線基板
である。
【００１２】第３の発明は、一部に開口あるいは切り欠
きが設けられた薄い誘電体層を積層した配線基板であっ
て、該配線基板の断面において誘電体層および開口ある
いは切り欠き部の空気層からなり、導電体パターンが形
成されるＸ方向に該誘電体層と空気層との厚さの比率が
順次変化するようにした配線基板であって、前記厚さの
比率が変化するＸ方向に沿って該配線基板の第１の面に
該比率に応じて幅を変化させた第１の導電体パターン
と、第１の面に対向する第２の面にグランド用の第２の
導電体パターンが形成されたことを特徴とする配線基板
である。なお、この場合の空気層は、該薄い誘電体層と
誘電率の異なる誘電体層でもよい。
きが設けられた薄い誘電体層を積層した配線基板であっ
て、該配線基板の断面において誘電体層および開口ある
いは切り欠き部の空気層からなり、導電体パターンが形
成されるＸ方向に該誘電体層と空気層との厚さの比率が
順次変化するようにした配線基板であって、前記厚さの
比率が変化するＸ方向に沿って該配線基板の第１の面に
該比率に応じて幅を変化させた第１の導電体パターン
と、第１の面に対向する第２の面にグランド用の第２の
導電体パターンが形成されたことを特徴とする配線基板
である。なお、この場合の空気層は、該薄い誘電体層と
誘電率の異なる誘電体層でもよい。
【００１３】第４の発明は、ほぼ一様な比誘電率を有す
る誘電体基板の第１の面に導電体パターンが設けられ、
該誘電体基板の第２の面に導電性基板が接合された配線
基板であって、該誘電体基板の厚さＨ1 （ｘ）が該導電
体パターンの長手方向すなわちＸ方向に沿って薄くなる
ように変化し、これと対向する該導電性基板の厚さＨ2
（ｘ）は逆に大きくなるようにした配線基板である。
る誘電体基板の第１の面に導電体パターンが設けられ、
該誘電体基板の第２の面に導電性基板が接合された配線
基板であって、該誘電体基板の厚さＨ1 （ｘ）が該導電
体パターンの長手方向すなわちＸ方向に沿って薄くなる
ように変化し、これと対向する該導電性基板の厚さＨ2
（ｘ）は逆に大きくなるようにした配線基板である。
【００１４】第５の発明は、第４の発明の配線基板の第
１の面に形成された導電体パターン幅Ｗ1 （ｘ）が、Ｘ
方向の位置によって、該誘電体基板の厚さＨ1 （ｘ）に
ほぼ逆比例するように形成された配線基板である。
１の面に形成された導電体パターン幅Ｗ1 （ｘ）が、Ｘ
方向の位置によって、該誘電体基板の厚さＨ1 （ｘ）に
ほぼ逆比例するように形成された配線基板である。
【００１５】第６の発明は、第４の発明の配線基板の第
１の面に、中心導体となる第１の導電体パターンとその
両側にグランド用の第２の導電体パターンが形成され、
中心導電体パターン幅をＷ2 （ｘ）とし、中心導電体パ
ターンとグランド導電体パターンの間の間隙（ギャッ
プ）をＳ（ｘ）とし、前記誘電体基板の厚さをＨ1
（ｘ）とした時、Ｓ（ｘ）とＷ2 （ｘ）の比およびＷ2
（ｘ）とＨ1 （ｘ）との比および該誘電体基板の比誘電
率によって特性インピーダンスが一定になるように平面
導波路を形成した配線基板である。
１の面に、中心導体となる第１の導電体パターンとその
両側にグランド用の第２の導電体パターンが形成され、
中心導電体パターン幅をＷ2 （ｘ）とし、中心導電体パ
ターンとグランド導電体パターンの間の間隙（ギャッ
プ）をＳ（ｘ）とし、前記誘電体基板の厚さをＨ1
（ｘ）とした時、Ｓ（ｘ）とＷ2 （ｘ）の比およびＷ2
（ｘ）とＨ1 （ｘ）との比および該誘電体基板の比誘電
率によって特性インピーダンスが一定になるように平面
導波路を形成した配線基板である。
【００１６】第７の発明は、第４の発明で述べた誘電体
基板および導電性基板の接合部における断面形状が導電
体パターンの長手方向（Ｘ方向）に沿って階段状となっ
ていることを特徴とする配線基板である。
基板および導電性基板の接合部における断面形状が導電
体パターンの長手方向（Ｘ方向）に沿って階段状となっ
ていることを特徴とする配線基板である。
【００１７】第８の発明は、内部の比誘電率分布を変化
させた誘電体基板あるいは一様な比誘電率分布を有し厚
さを変化させた誘電体基板と、該誘電体基板の表面に形
成されて該誘電体基板の比誘電率分布あるいは厚さの変
化に対応して特性インピーダンスが一定になるように幅
を変化させた導電体パターンと、該誘電体基板の裏面に
形成されたグランド用導電体パターンとから構成されて
いることを特徴とする配線基板である。
させた誘電体基板あるいは一様な比誘電率分布を有し厚
さを変化させた誘電体基板と、該誘電体基板の表面に形
成されて該誘電体基板の比誘電率分布あるいは厚さの変
化に対応して特性インピーダンスが一定になるように幅
を変化させた導電体パターンと、該誘電体基板の裏面に
形成されたグランド用導電体パターンとから構成されて
いることを特徴とする配線基板である。
【００１８】本発明の配線基板は、特性インピーダンス
が一定になるように、［１］配線基板内の比誘電率を位
置によって変化させ、その変化に応じて配線基板上に形
成された導電体パターン幅を変化させるか、［２］一様
な誘電率を持つ誘電体基板の厚さを変化させ、それに応
じて配線基板上に形成された導電体パターン幅を変化さ
せるようにしたものである。このため、特性インピーダ
ンスを一定に保ちながら、配線基板の一端の導電体パタ
ーン幅を接続対象物例えば同軸コネクタとほぼ同等の寸
法とし、また配線基板の他端の導電体パターン幅をＩＣ
パッケージの接続パッドと同等の寸法として、配線基板
の両端においてそれぞれの接続対象物に接続することが
できる。この結果、異なる物理的寸法を有する接続対象
物の間を、信号の反射などがない良好な伝送特性を確保
して接続することができるという効果を有する。
が一定になるように、［１］配線基板内の比誘電率を位
置によって変化させ、その変化に応じて配線基板上に形
成された導電体パターン幅を変化させるか、［２］一様
な誘電率を持つ誘電体基板の厚さを変化させ、それに応
じて配線基板上に形成された導電体パターン幅を変化さ
せるようにしたものである。このため、特性インピーダ
ンスを一定に保ちながら、配線基板の一端の導電体パタ
ーン幅を接続対象物例えば同軸コネクタとほぼ同等の寸
法とし、また配線基板の他端の導電体パターン幅をＩＣ
パッケージの接続パッドと同等の寸法として、配線基板
の両端においてそれぞれの接続対象物に接続することが
できる。この結果、異なる物理的寸法を有する接続対象
物の間を、信号の反射などがない良好な伝送特性を確保
して接続することができるという効果を有する。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下図面を参照して本発明の実施
の形態例を詳細に説明する。図１は第１の発明に係わる
誘電体基板の実施形態例を示し、（ａ）は直方体形状の
誘電体基板１の斜視図、（ｂ）は誘電体基板内の比誘電
率の曲線２を示したのもである。本誘電体基板１は、ガ
ラスエポキシやセラミック材料などの誘電体材料からな
り、ＹＺ面内では比誘電率が一様であり、Ｘ方向に比誘
電率εr を変化させた構成としている。この例では、ｘ
＝０でεr ＝１０、ｘ＝Ｌの点でεｒ＝５となるような
比誘電率分布が形成されている。ｘ＝０からｘ＝Ｌの間
の誘電率分布は、図には指数関数的に変化するものを示
したが、直線的に変化しても差し支えない。なお、従来
の誘電体基板のＸ方向の比誘電率は一様である。
の形態例を詳細に説明する。図１は第１の発明に係わる
誘電体基板の実施形態例を示し、（ａ）は直方体形状の
誘電体基板１の斜視図、（ｂ）は誘電体基板内の比誘電
率の曲線２を示したのもである。本誘電体基板１は、ガ
ラスエポキシやセラミック材料などの誘電体材料からな
り、ＹＺ面内では比誘電率が一様であり、Ｘ方向に比誘
電率εr を変化させた構成としている。この例では、ｘ
＝０でεr ＝１０、ｘ＝Ｌの点でεｒ＝５となるような
比誘電率分布が形成されている。ｘ＝０からｘ＝Ｌの間
の誘電率分布は、図には指数関数的に変化するものを示
したが、直線的に変化しても差し支えない。なお、従来
の誘電体基板のＸ方向の比誘電率は一様である。
【００２０】誘電体基板１の厚さＨが数μｍと薄い場合
には、このような誘電体の誘電率は、イオンドーピング
法等により所望の分布形状にすることができる。また、
厚さＨがｍｍオーダーと厚い場合には、上記所望の誘電
率分布を持つ薄層を重ね合せ、多層構造として所望の厚
さの比誘電率傾斜形誘電体基板が形成される。
には、このような誘電体の誘電率は、イオンドーピング
法等により所望の分布形状にすることができる。また、
厚さＨがｍｍオーダーと厚い場合には、上記所望の誘電
率分布を持つ薄層を重ね合せ、多層構造として所望の厚
さの比誘電率傾斜形誘電体基板が形成される。
【００２１】図２は第２の発明の実施形態例であって、
第１の発明の比誘電率分布を持つ誘電体基板１を用いて
構成した配線基板である。図２（ａ）は平面図で第１の
発明の誘電体基板１の表面に幅Ｗ１ （ｘ）がテーパー
状に変化する導電体パターン４が設けてある。導電体と
しては、たとえば銅などを使用する。図２（ｂ）は導電
体パターン４の中央についての断面図であり、基板裏面
全体にグランド用導電体パターン５が形成されている。
誘電体基板１の位置Ｘでの導電体パターン４の幅Ｗ1
（ｘ）は、その位置での比誘電率をεr （ｘ）とした
時、
第１の発明の比誘電率分布を持つ誘電体基板１を用いて
構成した配線基板である。図２（ａ）は平面図で第１の
発明の誘電体基板１の表面に幅Ｗ１ （ｘ）がテーパー
状に変化する導電体パターン４が設けてある。導電体と
しては、たとえば銅などを使用する。図２（ｂ）は導電
体パターン４の中央についての断面図であり、基板裏面
全体にグランド用導電体パターン５が形成されている。
誘電体基板１の位置Ｘでの導電体パターン４の幅Ｗ1
（ｘ）は、その位置での比誘電率をεr （ｘ）とした
時、
【００２２】
【数１】 が大きくなるに従い、反比例して小さくなるようにして
ある。これは、従来技術で説明したように、導電体パタ
ーン４とグランド用導電体パターン５で構成されるマイ
クロストリップ線路の特性インピーダンスＺ0 は、誘電
体基板１の厚さＨ、導電体パターン４の幅Ｗ1 （ｘ）で
決まる実効比誘電率εre（ｘ）に依存するため、実効比
誘電率εre（ｘ）の変化に応じて幅Ｗ1 （ｘ）を変える
ことで特性インピーダンスＺ0 を一定にできるためであ
る。したがって、本配線基板により、信号の反射等の伝
送特性の劣化を生じることなく、異なる物理的寸法をも
つ接続対象物間の接続を行うことができる。
ある。これは、従来技術で説明したように、導電体パタ
ーン４とグランド用導電体パターン５で構成されるマイ
クロストリップ線路の特性インピーダンスＺ0 は、誘電
体基板１の厚さＨ、導電体パターン４の幅Ｗ1 （ｘ）で
決まる実効比誘電率εre（ｘ）に依存するため、実効比
誘電率εre（ｘ）の変化に応じて幅Ｗ1 （ｘ）を変える
ことで特性インピーダンスＺ0 を一定にできるためであ
る。したがって、本配線基板により、信号の反射等の伝
送特性の劣化を生じることなく、異なる物理的寸法をも
つ接続対象物間の接続を行うことができる。
【００２３】図３に本発明の適用例を示す。６は同軸コ
ネクタ、６−ａは同軸コネクタのねじ部（外部導体とな
る）、６−ｂは同軸コネクタの中心導体、６−ｃは同軸
コネクタのフランジ、７はＩＣパッケージ、８はボンデ
ィングパッド、９はボンディングワイヤなどである。同
軸コネクタの中心導体６−ｂは、配線基板の一端におい
て導電体パターン４の幅の広い側に半田や銀ペーストな
どにより接続される。また、ＩＣパッケージ７のボンデ
ィングパッド８は、配線基板の他端において導電体パタ
ーン４の幅の狭い側にボンディングワイヤ９などにより
接続される。このように本発明の配線基板を用いたこと
により、物理的寸法が大きく異なる同軸コネクタの中心
導体６−ｂとボンディングパッド８の間を、特性インピ
ーダンスを一定に保って信号の反射のない状態で接続で
きる。
ネクタ、６−ａは同軸コネクタのねじ部（外部導体とな
る）、６−ｂは同軸コネクタの中心導体、６−ｃは同軸
コネクタのフランジ、７はＩＣパッケージ、８はボンデ
ィングパッド、９はボンディングワイヤなどである。同
軸コネクタの中心導体６−ｂは、配線基板の一端におい
て導電体パターン４の幅の広い側に半田や銀ペーストな
どにより接続される。また、ＩＣパッケージ７のボンデ
ィングパッド８は、配線基板の他端において導電体パタ
ーン４の幅の狭い側にボンディングワイヤ９などにより
接続される。このように本発明の配線基板を用いたこと
により、物理的寸法が大きく異なる同軸コネクタの中心
導体６−ｂとボンディングパッド８の間を、特性インピ
ーダンスを一定に保って信号の反射のない状態で接続で
きる。
【００２４】図４は第３の発明の実施形態例で、図４
（ａ）は配線基板３の平面図、図４（ｂ）は図４（ａ）
の導電体パターン１１の中央の断面図、図４（ｃ）は実
効比誘電率εreの変化を示す図であり、誘電体層１０−
ａから１０−ｆと導電体パターン１１およびグランド用
導電体パターン１２から構成される配線基板である。図
４（ｂ）に示すように、誘電体層１０−ｂには開口部１
３−ｂが設けられ、誘電体層１０−ｃには開口部１３−
ｂより大きい開口部１３−ｃが設けられ、誘電体層１０
−ｄには開口部１３−ｃより大きい開口部１３−ｄが設
けられ、誘電体層１０−ｅには開口部１３−ｄより大き
い開口部１３−ｅが設けられている。なお、開口部１３
−ｂから１３−ｅは、代わりに、誘電体層１０−ａから
１０−ｆと異なる誘電率を持つ誘電体で構成してもよ
い。誘電体層１０−ａから１０−ｆを積層・焼成した
後、導電体パターン１１とグランド用導電体パターン１
２が蒸着、スパッタ等により形成されて、配線基板３が
完成する。導電体パターン１１とグランド用導電体パタ
ーン１２で構成されるマイクロストリップ線路の実効比
誘電率εre’は図４（ｃ）のようになる。導電体パター
ン１１の幅Ｗ1 （ｘ）は、マイクロストリップ線路とし
ての特性インピーダンスを一定とした時、その直下の誘
電体および開口部の寸法比に応じて、すなわち実効誘電
率に応じて決める。本実施形態例の場合には、導電体パ
ターン１１の幅Ｗ1 （ｘ）は、図４（ａ）に示すように
段階的に小さくなるように形成されている。この理由を
次の図５を用いて説明する。
（ａ）は配線基板３の平面図、図４（ｂ）は図４（ａ）
の導電体パターン１１の中央の断面図、図４（ｃ）は実
効比誘電率εreの変化を示す図であり、誘電体層１０−
ａから１０−ｆと導電体パターン１１およびグランド用
導電体パターン１２から構成される配線基板である。図
４（ｂ）に示すように、誘電体層１０−ｂには開口部１
３−ｂが設けられ、誘電体層１０−ｃには開口部１３−
ｂより大きい開口部１３−ｃが設けられ、誘電体層１０
−ｄには開口部１３−ｃより大きい開口部１３−ｄが設
けられ、誘電体層１０−ｅには開口部１３−ｄより大き
い開口部１３−ｅが設けられている。なお、開口部１３
−ｂから１３−ｅは、代わりに、誘電体層１０−ａから
１０−ｆと異なる誘電率を持つ誘電体で構成してもよ
い。誘電体層１０−ａから１０−ｆを積層・焼成した
後、導電体パターン１１とグランド用導電体パターン１
２が蒸着、スパッタ等により形成されて、配線基板３が
完成する。導電体パターン１１とグランド用導電体パタ
ーン１２で構成されるマイクロストリップ線路の実効比
誘電率εre’は図４（ｃ）のようになる。導電体パター
ン１１の幅Ｗ1 （ｘ）は、マイクロストリップ線路とし
ての特性インピーダンスを一定とした時、その直下の誘
電体および開口部の寸法比に応じて、すなわち実効誘電
率に応じて決める。本実施形態例の場合には、導電体パ
ターン１１の幅Ｗ1 （ｘ）は、図４（ａ）に示すように
段階的に小さくなるように形成されている。この理由を
次の図５を用いて説明する。
【００２５】図５は、誘電体層と空気層を含む誘電体基
板の実効比誘電率を説明する図である。図５（ａ）は誘
電体層１５−ａ、導電体パターン１６とグランド用導電
体パターン１７からなるマイクロストリップ線路であ
り、この場合の実効比誘電率をεreとし、図５（ｂ）の
ように誘電体層１５−ｂとグランド用導電体パターン１
７の間に空気層１８がある場合の実効比誘電率をεre’
とした時、εre’＜εreとなる。このような理由によ
り、図４の配線基板における実効比誘電率εre’は図４
（ｃ）のように階段状になる。これに対応して、図４
（ａ）の導電体パターン１１の幅Ｗ1 （ｘ）は、その位
置での実効比誘電率の平方根にほぼ反比例するようにし
てある。これにより、このマイクロストリップ線路にお
いては特性インピーダンスがほぼ一定になる。
板の実効比誘電率を説明する図である。図５（ａ）は誘
電体層１５−ａ、導電体パターン１６とグランド用導電
体パターン１７からなるマイクロストリップ線路であ
り、この場合の実効比誘電率をεreとし、図５（ｂ）の
ように誘電体層１５−ｂとグランド用導電体パターン１
７の間に空気層１８がある場合の実効比誘電率をεre’
とした時、εre’＜εreとなる。このような理由によ
り、図４の配線基板における実効比誘電率εre’は図４
（ｃ）のように階段状になる。これに対応して、図４
（ａ）の導電体パターン１１の幅Ｗ1 （ｘ）は、その位
置での実効比誘電率の平方根にほぼ反比例するようにし
てある。これにより、このマイクロストリップ線路にお
いては特性インピーダンスがほぼ一定になる。
【００２６】図６は第４の発明および第５の発明の実施
形態例で、図６（ａ）は平面図、図６（ｂ）は導電体パ
ターン２２の中央についての断面図である。２０は誘電
体基板、２１は導電性基板、２２は幅Ｗ1 （ｘ）がテー
パー状に変化している導電体パターンである。厚さＨ1
（ｘ）が徐々に小さくなるように変化させた誘電体基板
２０と、厚さＨ2 （ｘ）が徐々に大きくなるように変化
させた導電性基板２１を接着材あるいはロー材により接
合させて配線基板２３を作成する。テーパー状導電体パ
ターン２２の幅Ｗ1 （ｘ）は、誘電体基板２０の厚さＨ
1 （ｘ）が小さくなるに従い小さくなるようにしてあ
る。したがって、このマイクロストリップ線路において
は特性インピーダンスがほぼ一定になる。誘電体基板２
０が比誘電率９．７のアルミナセラミックの場合には、
テーパー状導電体パターン２２の幅Ｗ1 （ｘ）は誘電体
基板２０の厚さＨ1 （ｘ）とほぼ同じ値となる。
形態例で、図６（ａ）は平面図、図６（ｂ）は導電体パ
ターン２２の中央についての断面図である。２０は誘電
体基板、２１は導電性基板、２２は幅Ｗ1 （ｘ）がテー
パー状に変化している導電体パターンである。厚さＨ1
（ｘ）が徐々に小さくなるように変化させた誘電体基板
２０と、厚さＨ2 （ｘ）が徐々に大きくなるように変化
させた導電性基板２１を接着材あるいはロー材により接
合させて配線基板２３を作成する。テーパー状導電体パ
ターン２２の幅Ｗ1 （ｘ）は、誘電体基板２０の厚さＨ
1 （ｘ）が小さくなるに従い小さくなるようにしてあ
る。したがって、このマイクロストリップ線路において
は特性インピーダンスがほぼ一定になる。誘電体基板２
０が比誘電率９．７のアルミナセラミックの場合には、
テーパー状導電体パターン２２の幅Ｗ1 （ｘ）は誘電体
基板２０の厚さＨ1 （ｘ）とほぼ同じ値となる。
【００２７】図７から図９は第６の発明の実施形態例で
ある。図７（ａ）は平面図であり、中心導電体パターン
２４、グランド用導電体パターン２５−ａおよび２５−
ｂ、間隙２６からなるコプレーナ線路とした配線基板で
ある。この例では中心導電体パターン２４の幅Ｗ2
（ｘ）は図６（ａ）と同様のテーパー状とし、中心導電
体パターン２４とグランド用導電体パターン２５−ａ、
２５−ｂの間隙２６の幅Ｓ（ｘ）も同様にテーパー状に
小さくなるようにしている。図７（ｂ）は図７（ａ）の
中心導電体パターン２４に中央についての断面図であ
り、図６（ｂ）と同様の構造である。したがって、この
コプレーナ線路の特性インピーダンスはほぼ一定にな
る。
ある。図７（ａ）は平面図であり、中心導電体パターン
２４、グランド用導電体パターン２５−ａおよび２５−
ｂ、間隙２６からなるコプレーナ線路とした配線基板で
ある。この例では中心導電体パターン２４の幅Ｗ2
（ｘ）は図６（ａ）と同様のテーパー状とし、中心導電
体パターン２４とグランド用導電体パターン２５−ａ、
２５−ｂの間隙２６の幅Ｓ（ｘ）も同様にテーパー状に
小さくなるようにしている。図７（ｂ）は図７（ａ）の
中心導電体パターン２４に中央についての断面図であ
り、図６（ｂ）と同様の構造である。したがって、この
コプレーナ線路の特性インピーダンスはほぼ一定にな
る。
【００２８】図８は、中心導電体パターン２４の幅を一
定にしたまま間隙２６の幅Ｓ（ｘ）をテーパ状に変化さ
せて、特性インピーダンスを一定にする構成である。配
線基板の断面は図７（ｂ）と同様な構造である。
定にしたまま間隙２６の幅Ｓ（ｘ）をテーパ状に変化さ
せて、特性インピーダンスを一定にする構成である。配
線基板の断面は図７（ｂ）と同様な構造である。
【００２９】図９は、間隙２６の幅Ｓを一定にして、中
心導電体パターン２４の幅Ｗ2 （ｘ）をテーパ状に変化
させて、特性インピーダンスを一定にする構成である。
配線基板の断面は図７（ｂ）と同様な構造である。
心導電体パターン２４の幅Ｗ2 （ｘ）をテーパ状に変化
させて、特性インピーダンスを一定にする構成である。
配線基板の断面は図７（ｂ）と同様な構造である。
【００３０】図１０は第７の発明の実施形態例で、図１
０（ａ）は平面図、図１０（ｂ）は図１０（ａ）の導電
体パターン２９−ａから２９−ｅの中央についての断面
図である。図１０（ｂ）において誘電体基板２７および
導電性基板２８の接合部の形状がステップ状（階段状）
になっており、これに応じてＸ方向の誘電体基板２７の
厚さＨ1 （ｘ）と導電性基板２８の厚さＨ2 （ｘ）の比
が変化している。これに対応して、図１０（ａ）におい
て導電体パターン２９の幅Ｗ1 （ｘ）を変化させてい
る。すなわち、第１のステップ部３０−ａに対応した導
電体パターン２９−ａ、第２のステップ部３０−ｂに対
応した導電体パターン２９−ｂ、以下同様にして３０−
ｃ、３０−ｄ、３０−ｅの各ステップ部に対応した導電
体パターン２９−ｃ、２９−ｄ、２９−ｅと段階的に導
電体パターン幅Ｗ1 （ｘ）を小さくしている。この場合
も、マイクロストリップ線路としての特性インピーダン
スはほぼ一定に保たれる。
０（ａ）は平面図、図１０（ｂ）は図１０（ａ）の導電
体パターン２９−ａから２９−ｅの中央についての断面
図である。図１０（ｂ）において誘電体基板２７および
導電性基板２８の接合部の形状がステップ状（階段状）
になっており、これに応じてＸ方向の誘電体基板２７の
厚さＨ1 （ｘ）と導電性基板２８の厚さＨ2 （ｘ）の比
が変化している。これに対応して、図１０（ａ）におい
て導電体パターン２９の幅Ｗ1 （ｘ）を変化させてい
る。すなわち、第１のステップ部３０−ａに対応した導
電体パターン２９−ａ、第２のステップ部３０−ｂに対
応した導電体パターン２９−ｂ、以下同様にして３０−
ｃ、３０−ｄ、３０−ｅの各ステップ部に対応した導電
体パターン２９−ｃ、２９−ｄ、２９−ｅと段階的に導
電体パターン幅Ｗ1 （ｘ）を小さくしている。この場合
も、マイクロストリップ線路としての特性インピーダン
スはほぼ一定に保たれる。
【００３１】第８の発明は、第２の発明の実施形態例〜
第７の発明の実施形態例で説明した発明であり、内部の
比誘電率分布を変化させた誘電体基板あるいは一様な比
誘電率分布を有し厚さを変化させた誘電体基板と、該誘
電体基板の表面に形成されて該誘電体基板の比誘電率分
布あるいは厚さの変化に対応して特性インピーダンスが
一定になるように幅を変化させた導電体パターンと、該
誘電体基板の裏面に形成されたグランド用導電体パター
ンとから構成される。
第７の発明の実施形態例で説明した発明であり、内部の
比誘電率分布を変化させた誘電体基板あるいは一様な比
誘電率分布を有し厚さを変化させた誘電体基板と、該誘
電体基板の表面に形成されて該誘電体基板の比誘電率分
布あるいは厚さの変化に対応して特性インピーダンスが
一定になるように幅を変化させた導電体パターンと、該
誘電体基板の裏面に形成されたグランド用導電体パター
ンとから構成される。
【００３２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は誘電体基
板の位置に応じた比誘電率の変化を持たせることによ
り、特性インピーダンスを一定にしながら、上記比誘電
率に対応して導電体パターン幅を制御する配線基板を実
現するものである。したがって、たとえば同軸コネクタ
やＩＣパッケージなど接続対象物の物理的寸法が大きく
異なるものを接続する場合でも、本配線基板を介在させ
ることにより、配線基板の両端で容易にそれぞれの寸法
に適した導電体パターン幅にすることができ、伝送特性
を劣化させることなく接続することが可能になるなど、
接続用配線基板として用いる上でその効果は大である。
また本発明では、誘電率は一定のまま誘電体基板の厚さ
を位置に応じて変化させているため、上記と同様の効果
が得られる。
板の位置に応じた比誘電率の変化を持たせることによ
り、特性インピーダンスを一定にしながら、上記比誘電
率に対応して導電体パターン幅を制御する配線基板を実
現するものである。したがって、たとえば同軸コネクタ
やＩＣパッケージなど接続対象物の物理的寸法が大きく
異なるものを接続する場合でも、本配線基板を介在させ
ることにより、配線基板の両端で容易にそれぞれの寸法
に適した導電体パターン幅にすることができ、伝送特性
を劣化させることなく接続することが可能になるなど、
接続用配線基板として用いる上でその効果は大である。
また本発明では、誘電率は一定のまま誘電体基板の厚さ
を位置に応じて変化させているため、上記と同様の効果
が得られる。
【図１】第１の発明に係わる誘電体基板の実施形態例を
示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は特性図である。
示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は特性図である。
【図２】第２の発明の実施形態例を示し、（ａ）は平面
図、（ｂ）は断面図である。
図、（ｂ）は断面図である。
【図３】図２の配線基板を用いた接続例を示す平面図で
ある。
ある。
【図４】第３の発明の実施形態例を示し、（ａ）は平面
図、（ｂ）は断面図、（ｃ）は特性図である。
図、（ｂ）は断面図、（ｃ）は特性図である。
【図５】図４の線路構造と実効比誘電率の関係を説明す
る断面図である。
る断面図である。
【図６】第４の発明および第５の発明の実施形態例を示
し、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。
し、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。
【図７】第６の発明の実施形態例を示し、（ａ）は平面
図、（ｂ）は断面図である。
図、（ｂ）は断面図である。
【図８】第６の発明の実施形態例を示す平面図である。
【図９】第６の発明の実施形態例を示す平面図である。
【図１０】第７の発明の実施形態例を示し、（ａ）は平
面図、（ｂ）は断面図である。
面図、（ｂ）は断面図である。
【図１１】従来のＩＣパッケージの端子と同軸コネクタ
を接続する配線基板の例を示す平面図である。
を接続する配線基板の例を示す平面図である。
【図１２】従来のＩＣパッケージの端子と同軸コネクタ
を接続する配線基板の例を示す平面図である。
を接続する配線基板の例を示す平面図である。
１，１５，２０，２７…誘電体基板 ２…比誘電率の曲線 ３，２３…配線基板 ４，１１，１６，２２，２４，２９，４０−ａ，４０−
ｂ，４１−ａ，４１−ｂ…導電体パターン ５，１２，１７，２５…グランド用導電体パターン ６…同軸コネクタ ６−ｂ…同軸コネクタの中心導体 ７…ＩＣパッケージ ８…ボンディングパッド ９…ボンディングワイヤ １０−ａ〜１０−ｆ…誘電体層 １３…開口部 １４…実効比誘電率の変化を示す特性 １８…空気層 ２１，２８…導電性基板
ｂ，４１−ａ，４１−ｂ…導電体パターン ５，１２，１７，２５…グランド用導電体パターン ６…同軸コネクタ ６−ｂ…同軸コネクタの中心導体 ７…ＩＣパッケージ ８…ボンディングパッド ９…ボンディングワイヤ １０−ａ〜１０−ｆ…誘電体層 １３…開口部 １４…実効比誘電率の変化を示す特性 １８…空気層 ２１，２８…導電性基板
Claims (8)
- 【請求項１】 直方体からなる誘電体基板において、直
方体の一断面内では一様な比誘電率を有し、該断面に直
交する方向に比誘電率が変化するように形成されている
ことを特徴とする誘電体基板。 - 【請求項２】 請求項１記載の誘電体基板の表面に比誘
電率が変化する方向に導電体パターンが形成され、該導
電体パターンの幅が導電体パターンに対応した場所での
比誘電率の平方根にほぼ反比例するように形成され、該
誘電体基板の裏面にグランド用導電体パターンが形成さ
れていることを特徴とする配線基板。 - 【請求項３】 一部に開口あるいは切り欠きが設けられ
た薄い誘電体層を積層して形成された構造を含む配線基
板であって、該誘電体層を含む構造の一断面は誘電体層
および空気層からなり、該断面に直交する方向に該誘電
体層と空気層の厚さの比率が順次変化するように形成さ
れ、かつ前記厚さの比率が変化する方向に沿って該配線
基板の表面に該比率に応じて導電体パターン幅を変化さ
せた導電体パターンが形成され、該配線基板の裏面にグ
ランド用導電体パターンが形成されていることを特徴と
する配線基板。 - 【請求項４】 一様な比誘電率を有する誘電体基板と導
電性基板が接合され、該誘電体基板の表面に導電体パタ
ーンが設けられた配線基板であって、該誘電体基板の厚
さが該導電体パターンの長手方向に沿って減少するよう
に形成され、該誘電体基板に対向する該導電性基板の厚
さは該導電体パターンの長手方向に沿って該誘電体基板
とは逆に増大するように形成されていることを特徴とす
る配線基板。 - 【請求項５】 請求項４記載の配線基板において、誘電
体基板の表面に形成された導電体パターンの幅が、導電
体パターンに対応した位置における該誘電体基板の厚さ
にほぼ逆比例するように形成されていることを特徴とす
る配線基板。 - 【請求項６】 請求項４記載の配線基板において、誘電
体基板の表面に、第１の導電体パターン、該第１の導電
体パターンの両側にグランド用の第２の導電体パターン
が形成され、第１の導電体パターンの幅と第１の導電体
パターンと第２の導電体パターンの間の間隙と前記誘電
体基板の厚さの関係をコプレーナ線路の特性インピーダ
ンスが一定となるように形成されていることを特徴とす
る配線基板。 - 【請求項７】 請求項４記載の配線基板において、該誘
電体基板および該導電性基板の接合部における断面形状
が該導電体パターンの長手方向に沿って階段状に変化す
るように形成され、誘電体基板の表面に設けられた導電
体パターンの幅が導電体パターンに対応した位置での誘
電体基板の厚さに対応して変化するように形成されてい
ることを特徴とする配線基板。 - 【請求項８】 内部の比誘電率分布を変化させた誘電体
基板あるいは一様な比誘電率分布を有し厚さを変化させ
た誘電体基板と、該誘電体基板の表面に形成されて該誘
電体基板の比誘電率分布あるいは厚さの変化に対応して
特性インピーダンスが一定になるように幅を変化させた
導電体パターンと、該誘電体基板の裏面に形成されたグ
ランド用導電体パターンとから構成されていることを特
徴とする配線基板。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7202201A JPH0951209A (ja) | 1995-08-08 | 1995-08-08 | 誘電体基板および配線基板 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7202201A JPH0951209A (ja) | 1995-08-08 | 1995-08-08 | 誘電体基板および配線基板 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0951209A true JPH0951209A (ja) | 1997-02-18 |
Family
ID=16453645
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7202201A Pending JPH0951209A (ja) | 1995-08-08 | 1995-08-08 | 誘電体基板および配線基板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0951209A (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008017525A (ja) * | 2002-06-27 | 2008-01-24 | Harris Corp | 広帯域インピーダンス変成器 |
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| JP2008152206A (ja) * | 2006-12-20 | 2008-07-03 | Anritsu Corp | 光変調器 |
| JP2010206069A (ja) * | 2009-03-05 | 2010-09-16 | Nec Corp | 回路基板 |
| JP2011035525A (ja) * | 2009-07-30 | 2011-02-17 | Nec Corp | プリント配線基板及びプリント配線方法 |
| JP2011169793A (ja) * | 2010-02-19 | 2011-09-01 | Murata Mfg Co Ltd | 磁界プローブ |
| JP2015088967A (ja) * | 2013-10-31 | 2015-05-07 | 日本電信電話株式会社 | テーパ形状設計装置および方法 |
| WO2020235040A1 (ja) * | 2019-05-22 | 2020-11-26 | 日本電信電話株式会社 | インピーダンス変換器 |
| JPWO2020070919A1 (ja) * | 2018-10-05 | 2021-09-16 | 株式会社東芝 | 高周波回路基板の接地構造 |
| WO2021214870A1 (ja) * | 2020-04-21 | 2021-10-28 | 日本電信電話株式会社 | インピーダンス変換器とその製造方法 |
| WO2021230289A1 (ja) * | 2020-05-14 | 2021-11-18 | 住友電工デバイス・イノベーション株式会社 | 伝送部品および半導体装置 |
-
1995
- 1995-08-08 JP JP7202201A patent/JPH0951209A/ja active Pending
Cited By (11)
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