JPWO2010055682A1 - 樹脂多層デバイスおよびその製造方法 - Google Patents

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Abstract

バランを有する樹脂多層デバイス基板であって、基板と、前記基板上に形成された第１樹脂層と、前記第１樹脂層上に電気的に独立して設けられた２本の平衡信号伝送路と、前記２本の平衡信号伝送路上および前記第１樹脂層上に形成された第２樹脂層と、前記第２樹脂層上に、前記２本の平衡信号伝送路と対向して設けられた不平衡信号伝送路と、前記不平衡信号伝送路上および前記第２樹脂層上に形成された第３樹脂層と、を備える、樹脂多層デバイス。

Description

本発明は、無線回路等に用いられるバラン（バランストランス）を有する樹脂多層デバイスに関する。特に、ウェハレベルチップサイズパッケージ（ＷＬＣＳＰ：Wafer Level Chip Size/Scale Package）技術によって形成される積層型のバランを有する樹脂多層デバイスに関する。
本願は、２００８年１１月１４日に、日本に出願された特願２００８−２９２６８７号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
バランは、２つの平衡信号伝送路と１つの不平衡信号伝送路とを、誘電体層を介して近接配置することにより、平衡信号伝送路と不平衡信号伝送路の間に電磁結合を生じさせる回路である。バランは、不平衡信号伝送路に入力された不平衡信号（単一信号）を平衡信号（差動信号）に変換して平衡信号伝送路から出力する。あるいはこれとは逆に、平衡信号伝送路に入力された平衡信号を不平衡信号に変換して不平衡信号伝送路から出力する。
不平衡信号伝送路の一端は、不平衡信号（単一信号）の入出力端とされ、他端は開放端とされる。また、２つの平衡信号伝送路の一端はそれぞれ平衡信号（差動信号）の入出力端とされ、２つの平衡信号伝送路の他端は、それぞれ接地端とされ、ＧＮＤに接続される。
積層型のバランは、不平衡信号伝送路と、２つの平衡信号伝送路とが、絶縁層または誘電体層を介して積層配置された構成になっている。積層型のバラン装置の製造としては、低温同時焼成セラミックス（ＬＴＣＣ：Low Temperature Co-fired Ceramics）技術をベースとしたもの（例えば特許文献１〜３参照）、多層プリント基板製造技術をベースとしたもの（例えば特許文献４参照）、半導体加工技術をベースとしたもの（例えば、特許文献５、非特許文献１参照）、誘電体層として樹脂層を用いるもの（例えば特許文献６，７参照）がある。
バランは、インピーダンスを変換するトランスとしての機能も兼ね備えている。インピーダンス変換に関しては、不平衡信号側（単一信号入力側）の入力インピーダンス値、および平衡信号側（差動信号出力側）の出力インピーダンス値が、所定の関係を有するように設計されることを要求される。代表的な値としては、不平衡信号側（単一信号入力側）の入力インピーダンス値が５０Ω、平衡信号側（差動信号出力側）の出力インピーダンス値が５０Ω，１００Ω，１５０Ω，２００Ω等である。
これらのインピーダンス仕様を満たすためのパラメータは、伝送路の幅、伝送路の厚さ、伝送路間の絶縁層の厚さ（すなわち、伝送路間の距離）および誘電率、下側伝送路の下層の絶縁層の厚さおよび誘電率、ならびに上側伝送路の上層の絶縁層の厚さおよび誘電率である（例えば特許文献４参照）。
一方、近年、ＷＬＣＳＰ（Wafer Level Chip Size/Scale Package）という技術が提案されている（例えば特許文献８〜１０参照）。ＷＬＣＳＰは、ウェハ上に、樹脂層形成プロセスと厚膜銅配線等の配線形成プロセスによって再配線層を作り込み、そのあとにチップにダイシングする技術である。つまり、ウェハのまま、パッケージングまでする製法である。なお、ＷＬＣＳＰ技術によって製造されたパッケージを、ウェハレベルパッケージ（ＷＬＰ：Wafer Level Package）と言う。
特開２００２−０５０９１０号公報 特開２００３−００８３１２号公報 特開２００２−２９９１２７号公報 特開２００６−１２１３１３号公報 特開２００４−１７２２８４号公報 特開２００５−１３０３７６号公報 特開２００５−２４４８４８号公報 特開２００５−１０８９２９号公報 特開２００７−２８１９２９号公報 特開２００８−０１６７０３号公報
Yeong J.Yoon，「Design and characterization of Multilayer Spiral Transmission-Line Baluns」,IEEE TRANSACTIONS ON MICROWAVE THEORY AND TECHNIQUES,VOL.47,No.9,SEPTEMBER,1999
しかしながら、上記ＬＴＣＣ技術をベースとして、複数枚のセラミックプレートを積層して焼成することにより製造されたバラン装置では、伝送路とＧＮＤ層間の寸法や伝送路間の厚さ寸法が特定の厚みに固定されてしまっており、連続的に変えることができない。このため、伝送路間の電磁結合の調整・変更が容易にできない。従って、インピーダンス値の設計値を調整したり、インピーダンス値を設計変更するには、伝送路の幅寸法を変更する他ないが、この方法では僅かな調整変更しかできない。また、インピーダンス値の調整変更が容易にできない、という課題があった。また、ＧＮＤ層や信号入力のためのレイヤ等、複数のレイヤを必要とするため、構成および製造手順が複雑になるという課題があった。さらに、下側伝送路と上側伝送路の位置合せ精度が悪く、インピーダンス値が設計値からずれるという課題があった。
また、上記多層プリント基板製造技術をベースとして製造されたバラン装置では、上記と同様に、寸法上の制約が大きいため、電磁結合の調整が容易にできず、これによりインピーダンス値の調整が容易にできないという課題があった。また、プリント基板に伝送路を形成するため、微細加工ができず、サイズが大きくなるという課題があった。また、高精度な加工ができないため、下側伝送路と上側伝送路の位置合せ精度が悪く、インピーダンス値が設計値からずれるという課題があった。
また、上記半導体加工技術をベースとして製造されたバラン装置では、微細加工および高精度な加工は可能であるが、配線抵抗が大きくなることにより挿入損失が大きくなる。
また、シリコン（Ｓｉ）基板の影響によっても挿入損失が大きくなる。具体的には、挿入損失（信号の減衰）は５ｄＢ以下と非常に悪い。このため、ＣＭＯＳ積層型のバランをモノリシック化することができず、単体部品とせざるを得ないという課題があった。
本発明は、このような従来の課題を解決するためになされたものであり、高精度なインピーダンスと低挿入損失を実現できるバランを有する樹脂多層デバイスを提供することを目的とするものである。また、高精度なインピーダンスと低挿入損失を実現できるとともに、インピーダンスの調整変更が容易で簡易に製造できるバランを有する樹脂多層デバイスの製造方法を提供することを目的とするものである。
本発明の第１様態は、基板と、前記基板上に形成された第１樹脂層と、前記第１樹脂層上に電気的に独立して設けられた第１および第２の平衡信号伝送路と、前記第１および第２の平衡信号伝送路上および前記第１樹脂層上に形成された第２樹脂層と、前記第２樹脂層上に、前記第１および第２の平衡信号伝送路と対向して設けられた不平衡信号伝送路と、前記不平衡信号伝送路上および前記第２樹脂層上に形成された第３樹脂層と、を備え、前記第１の平衡信号伝送路は、第１の信号出入力端と第１の接地端とを有し、前記第２の平衡信号伝送路は、第２の信号出入力端と第２の接地端とを有し、前記不平衡信号伝送路は、信号入出力端と開放端とを有する樹脂多層デバイスである。
本発明の第２様態は、前記基板上に形成され、前記第１樹脂層の下に位置する第１のＧＮＤ層を更に備える、本発明の第１様態に記載の樹脂多層デバイスである。
本発明の第３様態は、前記基板の下に形成された第１のＧＮＤ層を更に備える、本発明の第１様態に記載の樹脂多層デバイスである。
本発明の第４様態は、前記第１および第２の平衡信号伝送路および前記不平衡信号伝送路の横に位置する第１のＧＮＤ層を更に備える、本発明の第１様態に記載の樹脂多層デバイスである。
本発明の第５様態は、前記第３樹脂層上に形成された第２のＧＮＤ層を更に備える、本発明の第２様態、本発明の第３様態又は本発明の第４様態のいずれかに記載の樹脂多層デバイスである。
本発明の第６様態は、前記基板は、ＩＣが作り込まれた半導体基板であり、前記第１および第２の平衡信号伝送路の接地端がそれぞれ前記第１のＧＮＤ層に接続されている、本発明の第２様態、本発明の第３様態又は本発明の第４様態のいずれかに記載の樹脂多層デバイスである。
本発明の第７様態は、前記第３樹脂層に形成された第１、第２、第３、第４および第５の開口部と、前記第１の開口部に形成され、前記第１の平衡信号伝送路の信号出入力端と電気的に接続された第１のはんだパンプと、前記第２の開口部に形成され、前記第２の平衡信号伝送路の信号出入力端と電気的に接続された第２のはんだパンプと、前記第３の開口部に形成され、前記不平衡信号伝送路の信号入出力端と電気的に接続された第３のはんだパンプと、前記第４の開口部に形成され、前記第１の平衡信号伝送路の接地端と電気的に接続された第４のはんだパンプと、前記第５の開口部に形成され、前記第２の平衡信号伝送路の接地端と電気的に接続された第５のはんだパンプと、を更に備える、本発明の第２様態、本発明の第３様態又は本発明の第４様態のいずれかに記載の樹脂多層デバイスである。
本発明の第８様態は、前記第１および第２の平衡信号伝送路が、それぞれスパイラル型に配置されている、本発明の第２様態、本発明の第３様態又は本発明の第４様態のいずれかに記載の樹脂多層デバイスである。
本発明の第９様態は、前記第１および第２の平衡信号伝送路が、それぞれメアンダ型に配置されている、本発明の第２様態、本発明の第３様態又は本発明の第４様態のいずれかに記載の樹脂多層デバイスである。
本発明の第１０様態は、前記第１および第２の平衡信号伝送路および前記不平衡信号伝送路が、光沢めっきからなっている、本発明の第２様態、本発明の第３様態又は本発明の第４様態のいずれかに記載の樹脂多層デバイスである。
本発明の第１１様態は、前記基板に含まれるインダクタの上の部分に位置する前記第１のＧＮＤ層に窓が設けられている、本発明の第２様態、本発明の第３様態又は本発明の第４様態のいずれかに記載の樹脂多層デバイスである。
本発明の第１２様態は、前記第１および第２の平衡信号伝送路が、前記第１樹脂層に設けられた凹部に設けられている、本発明の第２様態、本発明の第３様態又は本発明の第４様態のいずれかに記載の樹脂多層デバイスである。
本発明の第１３様態は、前記不平衡信号伝送路が、前記第２樹脂層に設けられた凹部に設けられている、本発明の第２様態、本発明の第３様態又は本発明の第４様態のいずれかに記載の樹脂多層デバイスである。
本発明の第１４様態は、前記不平衡信号伝送路が、前記第１および第２の平衡信号伝送路と重なる部分が少なくなるように配置されている、本発明の第１２様態に記載の樹脂多層デバイスである。
本発明の第１５様態は、バランを有する樹脂多層デバイスの製造方法であって、基板となるウェハ上に、ＧＮＤ層を形成し、前記ＧＮＤ層の上に、流体樹脂をコートして硬化させ、第１樹脂層を形成する工程と、前記第１樹脂層上に、電気的に独立して設けられた第１および第２の平衡信号伝送路を設ける工程と、前記第１樹脂層および第１および第２の平衡信号伝送路の上に、流体樹脂をコートして硬化させ、第２樹脂層を形成する工程と、前記第２樹脂層上に、前記第１および第２の平衡信号伝送路と対向するように不平衡信号伝送路を設ける工程と、前記第２樹脂層および前記不平衡信号伝送路の上に、第３樹脂層を形成する工程と、を含む樹脂多層デバイスの製造方法である。
本発明の第１６様態は、バランを有する樹脂多層デバイスの製造方法であって、基板となるウェハ上に、ＧＮＤ層を形成し、前記ＧＮＤ層の上に、感光性樹脂を塗布、第１樹脂層を形成する工程と、前記第１樹脂層の上部に、フォトリソグラフィー法により、凹部を形成する工程と、前記第１樹脂層の上に、スパッタリングにより、シード層を形成する工程と、前記シード層の上のうち前記凹部を除く部分に、パターニングによりレジストを形成する工程と、めっき処理により、前記凹部に下部配線を形成する工程と、前記レジストを除去する工程と、エッチングにより前記シード層を除去する工程と、前記第１樹脂層の上に、第２樹脂層を形成する工程と、前記第２樹脂層の上に上部配線を形成する工程と、前記第２樹脂層の上に第３樹脂層を形成する工程と、を含む樹脂多層デバイスの製造方法である。
本発明の第１７様態は、スパッタリングにより金属層を形成する工程を更に含む、本発明の第１６様態に記載の樹脂多層デバイスの製造方法である。
本発明の第１８様態は、前記基板は、ＩＣが作り込まれた半導体基板であり、前記第１および第２の平衡信号伝送路の接地端がそれぞれ前記ＩＣのＧＮＤ層と電気的に接続する、本発明の第１様態に記載の樹脂多層デバイスである。
本発明の第１９様態は、前記第１および第２の平衡信号伝送路が、それぞれスパイラル型に配置されている、本発明の第１様態に記載の樹脂多層デバイスである。
本発明の第２０様態は、前記第１および第２の平衡信号伝送路が、それぞれメアンダ型に配置されている、本発明の第１様態に記載の樹脂多層デバイスである。
本発明の第２１様態は、前記第１および第２の平衡信号伝送路および前記不平衡信号伝送路が、光沢めっきからなる、本発明の第１様態に記載の樹脂多層デバイスである。
本発明の第２２様態は、バランを有する樹脂多層デバイスの製造方法であって、基板となるウェハ上に、流体樹脂をコートして硬化させ、第１樹脂層を形成する工程と、前記第１樹脂層上に、電気的に独立して設けられた第１および第２の平衡信号伝送路を設ける工程と、前記第１樹脂層および第１および第２の平衡信号伝送路の上に、流体樹脂をコートして硬化させ、第２樹脂層を形成する工程と、前記第２樹脂層上に、前記第１および第２の平衡信号伝送路と対向するように不平衡信号伝送路を設ける工程と、前記第２樹脂層および前記不平衡信号伝送路の上に、第３樹脂層を形成する工程と、を含む樹脂多層デバイスの製造方法である。
本発明によれば、基板上に、第１樹脂層、２つの平衡信号伝送路、第２樹脂層、不平衡信号伝送路、第３樹脂層を順に積層したバランを有するＷＬＰとしたことにより、ＷＬＣＳＰ技術では、ＣＭＯＳ半導体加工技術と同様の高い精度で樹脂層および銅めっき等による低抵抗の伝送路を形成することができる。よって、高精度なインピーダンスが実現でき、かつ厚い第１樹脂層が形成できる。よって、例えばＳｉ基板の影響を低減し、挿入損失が低いバランを得ることができるという効果がある。さらに基板にＩＣが形成されている場合には、バランをモノリシック化することができるという効果がある。
本発明の第１の実施形態の樹脂多層デバイスの構成例を模式的に示す斜視図である。 図１の樹脂多層デバイスの、伝送路幅方向の断面で見た場合の断面図である。 図１の樹脂多層デバイスの、伝送路長さ方向の断面で見た場合の断面図である。 ＧＮＤ層を基板の下に形成した場合の、図１の樹脂多層デバイスの、伝送路幅方向の断面で見た場合の断面図である。 図１の樹脂多層デバイスに形成した積層型バランの動作を説明するための模式的な回路図である。 図１の樹脂多層デバイスの製造手順を説明する、伝送路幅方向の断面で見た場合の断面図である。 図１の樹脂多層デバイスの製造手順を説明する、伝送路幅方向の断面で見た場合の断面図である。 図１の樹脂多層デバイスの製造手順を説明する、伝送路幅方向の断面で見た場合の断面図である。 図１の樹脂多層デバイスの製造手順を説明する、伝送路長さ方向の断面で見た場合の断面図である。 図１の樹脂多層デバイスの製造手順を説明する、伝送路長さ方向の断面で見た場合の断面図である。 図１の樹脂多層デバイスの製造手順を説明する、伝送路長さ方向の断面で見た場合の断面図である。 第１の実施形態の変形例１の樹脂多層デバイスを説明する、伝送路幅方向の断面で見た場合の断面図である。 第１の実施形態の変形例１の樹脂多層デバイスを説明する、伝送路長さ方向の断面で見た場合の断面図である。 第１の実施形態の変形例２の樹脂多層デバイスを説明する、伝送路長さ方向の断面で見た場合の断面図である。 本発明の第２の実施形態の樹脂多層デバイスの構成例を模式的に示す斜視図である。 本発明の第３の実施形態の樹脂多層デバイスの構成例を模式的に示す斜視図である。 本発明の第４の実施形態の樹脂多層デバイスを説明する、伝送路幅方向の断面で見た場合の断面図である。 本発明の第５の実施形態の樹脂多層デバイスを説明する、伝送路幅方向の断面で見た場合の断面図である。 本発明の第６の実施形態に関わる樹脂多層デバイスの製造手順を示す、伝送路幅方向の断面で見た場合の断面図である。 本発明の第６の実施形態に関わる樹脂多層デバイスの製造手順を示す、伝送路幅方向の断面で見た場合の断面図である。 本発明の第６の実施形態に関わる樹脂多層デバイスの製造手順を示す、伝送路幅方向の断面で見た場合の断面図である。 本発明の第６の実施形態に関わる樹脂多層デバイスの製造手順を示す、伝送路幅方向の断面で見た場合の断面図である。 本発明の第６の実施形態に関わる樹脂多層デバイスの製造手順を示す、伝送路幅方向の断面で見た場合の断面図である。 本発明の第６の実施形態に関わる樹脂多層デバイスの製造手順を示す、伝送路幅方向の断面で見た場合の断面図である。 本発明の第６の実施形態に関わる樹脂多層デバイスの製造手順を示す、伝送路幅方向の断面で見た場合の断面図である。 本発明の第６の実施形態に関わる樹脂多層デバイスの製造手順を示す、伝送路幅方向の断面で見た場合の断面図である。 本発明の第７の実施形態に関わる樹脂多層デバイスの製造手順を示す、伝送路幅方向の断面で見た場合の断面図である。 本発明の第７の実施形態に関わる樹脂多層デバイスの製造手順を示す、伝送路幅方向の断面で見た場合の断面図である。 本発明の第７の実施形態に関わる樹脂多層デバイスの製造手順を示す、伝送路幅方向の断面で見た場合の断面図である。 本発明の第７の実施形態に関わる樹脂多層デバイスの製造手順を示す、伝送路幅方向の断面で見た場合の断面図である。 本発明の第７の実施形態に関わる樹脂多層デバイスの製造手順を示す、伝送路幅方向の断面で見た場合の断面図である。 本発明の第７の実施形態の変形例に関わる樹脂多層デバイスの製造手順を示す、伝送路幅方向の断面で見た場合の断面図である。 本発明の第７の実施形態の変形例２に関わる樹脂多層デバイスの製造手順を示す、伝送路幅方向の断面で見た場合の断面図である。 本発明の第７の実施形態の変形例２に関わる樹脂多層デバイスの製造手順を示す、伝送路幅方向の断面で見た場合の断面図である。 本発明の第８の実施形態の樹脂多層デバイスの構成例を説明する、伝送路幅方向の断面で見た場合の断面図である。 本発明の第９の実施形態の樹脂多層デバイスの構成例を模式的に示す斜視図である。 図３６の樹脂多層デバイスの、伝送路幅方向の断面で見た場合の断面図である。 図３６の樹脂多層デバイスの、伝送路長さ方向の断面で見た場合の断面図である。 図３６の樹脂多層デバイスに形成した積層型バランの動作を説明するための模式的な回路図である。 図３６の樹脂多層デバイスの製造手順を説明する、伝送路幅方向の断面で見た場合の断面図である。 図３６の樹脂多層デバイスの製造手順を説明する、伝送路幅方向の断面で見た場合の断面図である。 図３６の樹脂多層デバイスの製造手順を説明する、伝送路幅方向の断面で見た場合の断面図である。 図３６の樹脂多層デバイスの製造手順を説明する、伝送路長さ方向の断面で見た場合の断面図である。 図３６の樹脂多層デバイスの製造手順を説明する、伝送路長さ方向の断面で見た場合の断面図である。 図３６の樹脂多層デバイスの製造手順を説明する、伝送路長さ方向の断面で見た場合の断面図である。 第９の実施形態の変形例１の樹脂多層デバイスを説明する、伝送路幅方向の断面で見た場合の断面図である。 第９の実施形態の変形例１の樹脂多層デバイスを説明する、伝送路長さ方向の断面で見た場合の断面図である。 第９の実施形態の変形例２の樹脂多層デバイスを説明する、伝送路長さ方向の断面で見た場合の断面図である。 本発明の第１０の実施形態の樹脂多層デバイスの構成例を模式的に示す斜視図である。 本発明の第１１の実施形態の樹脂多層デバイスの構成例を模式的に示す斜視図である。 第１のシミュレーション結果の、通過特性および反射特性を示すグラフである。 第２のシミュレーション結果の、通過特性および反射特性を示すグラフである。
以下、本発明を、図面を参照して詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態の樹脂多層デバイス１００の構成例を模式的に示す斜視図である。
第１の実施形態の樹脂多層デバイス１００は、基板１０と、ＧＮＤ層１６と、第１樹脂層２０と、第１の平衡信号伝送路３０、第２の平衡信号伝送路３５と、第２樹脂層４０と、１本の不平衡信号伝送路５０と、第３樹脂層６０とを備えて構成されたＷＬＰである。
樹脂多層デバイス１００において、第１樹脂層２０と、平衡信号伝送路３０、３５と、第２樹脂層４０と、不平衡信号伝送路５０と、第３樹脂層６０とは、積層型のバランを構成している。また、第１樹脂層２０と、第２樹脂層４０と、第３樹脂層６０とは、多層樹脂体７０を構成している。
［基板１０］
基板１０は、例えば、シリコン（Ｓｉ）基板等の半導体基板、ガラス基板、あるいはＧａＡｓ等の絶縁性基板である。この基板１０に、ＣＭＯＳ半導体プロセス等によってＩＣが作り込まれている場合には、樹脂多層デバイス１００は、バランをモノリシック化したＷＬＰとなる。
［第１樹脂層２０、第２樹脂層４０、第３樹脂層６０］
図２は、樹脂多層デバイス１００の、伝送路幅方向の断面で見た場合の断面図である。ＧＮＤ層１６は、基板１０上に形成されている。また、第１樹脂層２０は、ＧＮＤ層１６の上に形成されている。図３は、樹脂多層デバイス１００の、伝送路長さ方向の断面で見た場合の断面図である。
基板１０が絶縁性基板の場合は、ＧＮＤ層１６を基板１０の下に形成してもよい。図４は、ＧＮＤ層１６を基板１０の下に形成した場合の、樹脂多層デバイス１００の、伝送路幅方向の断面で見た場合の断面図である。ＧＮＤ層１６は、基板１０の下に形成されている。また、第１樹脂層２０は、基板１０の上に形成されている。
第１樹脂層２０としては、例えば、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、四フッ化エチレン等のフッ素系樹脂、ＢＣＢ（ベンゾシクロブテン）等の感光性樹脂を用いる。第１の平衡信号伝送路３０および第２の平衡信号伝送路３５は、第１樹脂層２０上に形成されている。
第２樹脂層４０は、第１樹脂層２０上に形成されている。第２樹脂層４０としては、例えば、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、四フッ化エチレン等のフッ素系樹脂、ＢＣＢ（ベンゾシクロブテン）等の感光性樹脂を用いる。不平衡信号伝送路５０は、第２樹脂層４０上に形成されている。
第３樹脂層６０は、第２樹脂層４０上に形成されている。第３樹脂層６０としては、例えば、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、四フッ化エチレン等のフッ素系樹脂、ＢＣＢ（ベンゾシクロブテン）等の感光性樹脂を用いる。
第１樹脂層２０、第２樹脂層４０、および第３樹脂層６０は、同じ材料を用いて同じ手法で形成する等により、同じ比誘電率Ｅｒであることが望ましい。
［平衡信号伝送路３０、３５、不平衡信号伝送路５０］
第１の平衡信号伝送路３０および第２の平衡信号伝送路３５は、第１樹脂層２０上に形成されている。第１の平衡信号伝送路３０は、屈曲および湾曲のないストレートな伝送路である。同様に、第２の平衡信号伝送路３５は、屈曲および湾曲のないストレートな伝送路である。そして、第１の平衡信号伝送路３０と第２の平衡信号伝送路３５とは、長手方向に同軸となるように配置されている。
第１の平衡信号伝送路３０の一端３０ａと第２の平衡信号伝送路３５の一端３５ａとは、間隔ｇをもって向き合っている（図３参照）。第１の平衡信号伝送路３０の一端３０ａおよび第２の平衡信号伝送路３５の一端３５ａは、それぞれ平衡信号（差動信号）ＳＤ１，ＳＤ２の信号出入力端であり、第１の平衡信号伝送路３０の他端３０ｂおよび第２の平衡信号伝送路３５の他端３５ｂは、ともに接地端になっていて、ＧＮＤ層に接続されている。
第１の平衡信号伝送路３０および第２の平衡信号伝送路３５は、同じ金属材料によって同時形成され、例えば銅めっき等のめっき金属からなる。また、第１の平衡信号伝送路３０の伝送路長Ｌ１と第２の平衡信号伝送路３５の伝送路長Ｌ２とは、同じ長さ（Ｌ１＝Ｌ２）となるように形成されることが望ましい。
また、第１の平衡信号伝送路３０と第２の平衡信号伝送路３５とは、同じ幅Ｗおよび同じ厚さＴとなるように形成されることが望ましい。なお、第１の平衡信号伝送路３０および第２の平衡信号伝送路３５の下面とＧＮＤ層１６の上面との間隔、すなわち第１樹脂層２０の層厚はｈ１である（図２参照）。
不平衡信号伝送路５０は、第２樹脂層４０上に形成されている。不平衡信号伝送路５０は、その下面が第１の平衡信号伝送路３０および第２の平衡信号伝送路３５の上面に対向するように設けられた、屈曲および湾曲のないストレートな伝送路である。
不平衡信号伝送路５０の一端５０ａは不平衡信号ＳＳの信号入出力端になっており、不平衡信号伝送路５０の他端５０ｂは開放端になっている。
不平衡信号伝送路５０は、例えば銅めっき等のめっき金属からなる。この不平衡信号伝送路５０は、第１の平衡信号伝送路３０および第２の平衡信号伝送路３５と同じ形成手法によって同じ金属材料で形成されていることが望ましい。
不平衡信号伝送路５０は、その長さＬが、平衡信号伝送路３０の伝送路長Ｌ１と、平衡信号伝送路３５の伝送路長Ｌ２と、平衡信号伝送路３０の信号出入力端３０ａと平衡信号伝送路３５の信号出入力端３５ａの間隔ｇとの合計の長さと同じになるように形成されていることが望ましい（図３参照）。また、不平衡信号伝送路５０は、第１の平衡信号伝送路３０および第２の平衡信号伝送路３５と同じ幅Ｗおよび同じ厚さＴとするのが一般的であるが、ある程度異なっていてもバランの動作自体に問題はない（図２参照）。
なお、第２樹脂層４０を介して対面配置された不平衡信号伝送路５０の下面と、第１の平衡信号伝送路３０および第２の平衡信号伝送路３５の上面の間隔はｄである。また、不平衡信号伝送路５０の上面から第３樹脂層６０の上面までの間隔はｈ２である（図２参照）。また、第１樹脂層２０の厚さと第２樹脂層４０の厚さと第３樹脂層６０の厚さは、異なっていても良い。具体的には、第１樹脂層２０を第２樹脂層４０よりも厚くし、第２樹脂層４０を第３樹脂層６０よりも厚くしてもよい。第１の平衡信号伝送路３０および第２の平衡信号伝送路３５の下面とＧＮＤ層１６または基板１０の上面との間隔ｈ１、不平衡信号伝送路５０の下面と第１の平衡信号伝送路３０および第２の平衡信号伝送路３５の上面の間隔ｄ、および不平衡信号伝送路５０の上面から第３樹脂層６０の上面までの間隔ｈ２について、ｈ１＞ｄ＞ｈ２としてもよい。例えば、誘導体を比誘電率２．９のポリイミド系樹脂とした場合、ｈ１＝１０μｍ、ｄ＝８μｍ、ｈ２＝６μｍ、Ｗ=２５μｍでバランが構成できる。
［バランの動作］
図５は樹脂多層デバイス１００に形成した積層型バラン８０の動作を説明するための模式的な回路図である。図５において、不平衡信号伝送路５０の信号入出力端５０ａには不平衡信号（単一信号）ＳＳが入力され、第１の平衡信号伝送路３０の信号出入力端３０ａおよび第２の平衡信号伝送路３５の信号出入力端３５ａからはそれぞれ平衡信号（差動信号）ＳＤ１，ＳＤ２が出力される。なお、ＺＳは不平衡信号伝送路５０の入力インピーダンスを表しており、ＺＤ１，ＺＤ２はそれぞれ平衡信号伝送路３０，３５の出力インピーダンスを表している。
図５において、バラン８０は、第１の平衡信号伝送路３０および第２の平衡信号伝送路３５と不平衡信号伝送路５０とを、第２樹脂層４０（図１等参照）を介して近接配置することにより、第１の平衡信号伝送路３０および第２の平衡信号伝送路３５と不平衡信号伝送路５０との間に電磁結合を生じる回路である。このバラン８０は、不平衡信号伝送路５０の信号入出力端５０ａに不平衡信号（単一信号）ＳＳを入力すると、この不平衡信号ＳＳを平衡信号（差動信号）ＳＤ１，ＳＤ２に変換して、第１の平衡信号伝送路３０の信号出入力端３０ａおよび第２の平衡信号伝送路３５の信号出入力端３５ａから出力する。また、これとは逆に、第１の平衡信号伝送路３０の信号出入力端３０ａおよび第２の平衡信号伝送路３５の信号出入力端３５ａにそれぞれ平衡信号ＳＤ１，ＳＤ２を入力すると、この平衡信号ＳＤ１，ＳＤ２を不平衡信号ＳＳに変換して不平衡信号伝送路５０の信号入出力端５０ａから出力する。
ここで、伝送する信号（変換する信号）の波長をλとすると、平衡信号伝送路３０の伝送路長Ｌ１および平衡信号伝送路３５の伝送路長Ｌ２がそれぞれλ／４となり、不平衡信号伝送路５０の内の第１の平衡信号伝送路３０および第２の平衡信号伝送路３５に沿った部分の伝送路長（＝Ｌ−ｇ）がλ／２となるように、それぞれの伝送路を設ける。あるいは、Ｌ１＝Ｌ２＜λ／４、Ｌ−ｇ＜λ／２、等となるように、それぞれの伝送路を設けても良い。
このようなバランは、アンテナで受信した不平衡信号を復調するにあたり、平衡信号に変換する必要があり、平衡信号である変調信号をアンテナから送信するにあたり、不平衡信号に変換する必要がある携帯電話等の無線通信機器では、不可欠な回路である。
さらに、図５のバラン８０は、インピーダンス値を変換するトランスとしての機能も兼ね備えている。インピーダンス変換については、不平衡信号側（単一信号入力側）の入力インピーダンスＺＳ、および平衡信号側（差動信号出力側）の出力インピーダンスＺＤ１，ＺＤ２が設計仕様のインピーダンス値であることが要求される。例えば、不平衡信号側の入力インピーダンス値ＺＳ＝５０Ω、平衡信号側の出力インピーダンス値ＺＤ１＋ＺＤ２＝１００，１５０，２００Ωである。
携帯電話等の無線通信機器においては、変復調回路の入出力インピーダンス値とアンテナの出力インピーダンス値とは必ずしも整合していない。このため、両者のインピーダンス値を整合させるためにも、インピーダンス変換機能を有するバランは不可欠である。上記両者の間にバランを挿入しないと、あるいは挿入してもバランの入出力インピーダンス値が設計値からずれていると、別のインピーダンス変換器が必要になるという不具合を生じる。
［製造手順］
図６〜図８は、樹脂多層デバイス１００の製造手順を説明する、伝送路幅方向の断面で見た場合の断面図である。図９〜図１１は、樹脂多層デバイス１００の製造手順を説明する、伝送路長さ方向の断面で見た場合の断面図である。ただし、図６〜図１１は、樹脂多層デバイス１００の製造手順の内、基板１０上のＧＮＤ層１６上にバランを形成する手順を説明するものである。
以下の説明において、基板１０は、ＣＭＯＳプロセス等によりＩＣが作り込まれたシリコン（Ｓｉ）ウェハであるものとする。樹脂多層デバイス１００はＷＬＰであるから、バランは、ＷＬＣＳＰ技術（ウェハ上に樹脂層形成プロセスと厚膜銅配線等の配線形成プロセスによって再配線層を作り込み、そのあとにチップにダイシングする技術）によって、上記シリコンウェハ上に形成される。
ＧＮＤ層１６は、ＣＭＯＳプロセス等において、Ａｌ等のスパッタリングにより、基板１０上に形成されているものとする。
まず、図６および図９に示すように、シリコンウェハである基板１０上に第１樹脂層２０を形成し、この第１樹脂層２０に、基板１０に作り込まれたＩＣのＧＮＤ層１１ａ，１１ｂを開口する開口部２１ａ，２１ｂ、および上記ＩＣの平衡信号（差動信号）入力パッド１２ａ，１２ｂを開口する開口部２２ａ，２２ｂを設ける。第１樹脂層２０としては、比誘電率Ｅｒの感光性の絶縁樹脂を用いる。この感光性樹脂の流体樹脂材料をスピンコート法によって基板１０上にコーティングし、厚さ寸法ｈ１の感光性樹脂層を形成する。そして、この感光性樹脂層にフォトリソグラフィー法によって開口部２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂを設ける。
なお、開口部２１ａ，２１ｂは、平衡信号伝送路３０の接地端３０ｂ，平衡信号伝送路３５の接地端３５ｂをそれぞれＧＮＤ層１１ａ，１１ｂにコンタクトさせるためのものである。また、開口部２２ａ，２２ｂは、平衡信号伝送路３０の信号出入力端３０ａおよび平衡信号伝送路３５の信号出入力端３５ａを上記ＩＣの平衡信号（差動信号）入力パッド１２ａ，１２ｂにコンタクトさせるためのものである。
次に、図７および図１０に示すように、第１樹脂層２０上に、第１の平衡信号伝送路３０および第２の平衡信号伝送路３５を設ける。第１の平衡信号伝送路３０および第２の平衡信号伝送路３５としては、銅めっきを用いる。第１樹脂層２０上にシード層を形成した後、レジストを形成し、フォトリソグラフィー法によりパターニングした後、銅めっきを施し、この銅めっき層をエッチング法によってパターニングして、幅寸法Ｗ、厚さ寸法Ｔ、長さ寸法Ｌ１の第１の平衡信号伝送路３０および幅寸法Ｗ、厚さ寸法Ｔ、長さ寸法Ｌ２（＝Ｌ１）の第２の平衡信号伝送路３５を形成する。さらに、第１の平衡信号伝送路３０の信号出入力端３０ａと平衡信号入力パッド１２ａの間を電気的に接続する接続配線３１ａ、第１の平衡信号伝送路３０の接地端３０ｂとＧＮＤ層１１ａの間を電気的に接続する接続配線３１ｂ、第２の平衡信号伝送路３５の信号出入力端３５ａと平衡信号入力パッド１２ｂの間を電気的に接続する接続配線３６ａ、第２の平衡信号伝送路３５の接地端３５ｂとＧＮＤ層１１ｂの間を電気的に接続する接続配線３６ｂを形成する。
次に、第１の平衡信号伝送路３０および第２の平衡信号伝送路３５を設けた第１樹脂層２０の上に、第２樹脂層４０を形成する。第２樹脂層４０としては、第１樹脂層２０と同じ比誘電率Ｅｒの感光性の絶縁樹脂を用いる。この感光性樹脂の流体樹脂材料をスピンコート法によって、第１の平衡信号伝送路３０および第２の平衡信号伝送路３５を設けた第１樹脂層２０上にコーティングし、平衡信号伝送路３０上面および平衡信号伝送路３５上面からの厚さ寸法ｄの感光性樹脂層を形成する。
次に、図８および図１１に示すように、第２樹脂層４０上に、不平衡信号伝送路５０を設ける。不平衡信号伝送路５０としては、第１の平衡信号伝送路３０および第２の平衡信号伝送路３５と同じ銅めっきを用いる。第２樹脂層４０上にシード層を形成した後、レジストを形成し、フォトリソグラフィー法によりパターニングした後、銅めっきを施し、この銅めっき層をエッチング法によってパターニングして、幅寸法Ｗ、厚さ寸法Ｔ、長さ寸法Ｌの不平衡信号伝送路５０、および不平衡信号伝送路５０の信号入出力端５０ａを実装基板等に電気的に接続するための接続配線５１を形成する。
次に、不平衡信号伝送路５０を設けた第２樹脂層４０上に、封止樹脂層となる第３樹脂層６０を形成し、この第３樹脂層６０に、接続配線５１を露出する開口部６１を設ける。
第３樹脂層６０としては、第１樹脂層２０および第２樹脂層４０と同じ比誘電率Ｅｒの感光性の絶縁樹脂を用いる。この感光性樹脂の流体樹脂材料をスピンコート法によって、不平衡信号伝送路５０を設けた第２樹脂層４０上にコーティングし、不平衡信号伝送路５０上面からの厚さ寸法ｈ２の感光性樹脂層を形成する。そして、この感光性樹脂層にフォトリソグラフィー法によって開口部６１を設ける。
なお、樹脂多層デバイス１００をフリップチップ実装する場合には、接続配線５１を実装基板等の信号出力パッドに接続するためのはんだバンプを開口部６１内に設ける。
以上の手順を完了したあと、シリコンウェハである基板１０をダイシングして、ＷＬＰの樹脂多層デバイス１００を得る。なお、第１の平衡信号伝送路３０、第２の平衡信号伝送路３５および不平衡信号伝送路５０は、銅の光沢めっきにより形成することが好ましい。さらに、銅の光沢めっきの他に、ニッケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）等の光沢めっきにより形成することも可能である。一般に、信号周波数が高くなると、電流は導体表面付近を集中して流れるようになる。これを表皮効果という。例えば、周波数１０ＧＨｚの信号では、銅の表皮深さは０．６６μｍとなる。周波数６０ＧＨｚのミリ波帯の信号では、銅の表皮深さは０．２７μｍとなる。このため、伝送路の表面に凹凸があると、表面が平坦な場合よりも電流は長い経路を流れるようになる。そのため、伝送路の表面に凹凸があると、バランの通過損失は増加することになる。伝送路の表面を平坦にできる光沢めっきを用いることで、バランの通過損失を減らすことができる。
以上のように、第１の実施形態によれば、基板１０上に、ＧＮＤ層１６、第１樹脂層２０、第１の平衡信号伝送路３０および第２の平衡信号伝送路３５、第２樹脂層４０、不平衡信号伝送路５０、第３樹脂層６０（封止樹脂層６０）を順に積層したバランを有するＷＬＰとしたことにより、ＷＬＣＳＰ技術では、ＣＭＯＳ半導体加工技術と同様の高い精度で樹脂層および銅めっき等による低抵抗の伝送路を形成することができるので、高精度な入出力インピーダンスと低挿入損失のバランを得ることができ、さらに基板にＩＣが形成されている場合には、バランをモノリシック化することができる。
さらに、多層樹脂にバランを形成することにより、ＬＴＣＣ技術によってバランを製造する場合よりも、必要な層数を低減できるので、より容易に製造できる。実施形態１の樹脂多層デバイス１００では、第１の平衡信号伝送路３０の接地端３０ｂおよび第２の平衡信号伝送路３５の接地端３５ｂを接地するためのＧＮＤ層を、基板１０に作り込まれたＩＣのＧＮＤ層やプリント基板のＧＮＤ層に接続している。
また、多層樹脂および銅めっき等の伝送路によってバランを構成することにより、バランの軽量化、耐衝撃性の向上、および放熱性の向上を図ることができる。
また、基板にＳｉを用いた場合、Ｓｉを裏面から研削することによって、薄型化が可能となり、基板に内蔵して使用することもできる。
［第１の実施形態の変形例１］
図１２は、第１の実施形態の変形例１の樹脂多層デバイス１０１を説明する、伝送路幅方向の断面で見た場合の断面図である。図１３は、第１の実施形態の変形例１の樹脂多層デバイス１０１を説明する、伝送路長さ方向の断面で見た場合の断面図である。
なお、図１２および図１３において、図１〜図１１と同様のものには同じ符号を付してある。第１の実施形態の変形例１の樹脂多層デバイス１０１は、基板１０と、第１のＧＮＤ層１６と、第１樹脂層２０と、第１の平衡信号伝送路３０および第２の平衡信号伝送路３５と、第２樹脂層４０と、不平衡信号伝送路５０と、第３樹脂層６０と、第２のＧＮＤ層６６と、を備えて構成されたＷＬＰである。
この図１２および図１３の樹脂多層デバイス１０１は、第１の実施形態の樹脂多層デバイス１００（図１〜図４参照）において、第３樹脂層６０上に第２のＧＮＤ層６６を設けたものである。
第１のＧＮＤ層１６は例えば銅めっき、アルミ膜、銅膜によって形成し、第２のＧＮＤ層６６は例えば銅めっき、アルミ膜、銅膜によって形成する。第１のＧＮＤ層１６および第２のＧＮＤ層６６を、基板１０のＧＮＤ、または樹脂多層デバイス１０１を実装する基板のＧＮＤのいずれか１つにしか導通させることができない場合には、多層樹脂体７０に貫通導電ヴィアホールを設けて、第１のＧＮＤ層１６と第２のＧＮＤ層６６との間を接続する必要がある。これにより、第１のＧＮＤ層１６と第２のＧＮＤ層６６を同電位に保つことができる。樹脂多層デバイスをフリップチップ実装する場合、このように、第１の平衡信号伝送路３０および第２の平衡信号伝送路３５と不平衡信号伝送路５０の上下を第１のＧＮＤ層１６および第２のＧＮＤ層６６で囲むことにより、バランの特性は第１のＧＮＤ層１６および第２のＧＮＤ層６６で囲まれた内部の電磁界の問題となり、実装基板からの影響および基板１０に形成された回路からの影響を低減でき、外部の環境変化に影響されなくなる。
［第１の実施形態の変形例２］
図１４は、第１の実施形態の変形例２の樹脂多層デバイス１０２を説明する、伝送路長さ方向の断面で見た場合の断面図である。なお、図１４において、図１〜図１１と同様のものには同じ符号を付してある。第１の実施形態の変形例２の樹脂多層デバイス１０２は、基板１０と、ＧＮＤ層１６と、第１樹脂層２０と、第１の平衡信号伝送路３０および第２の平衡信号伝送路３５と、第２樹脂層４０と、不平衡信号伝送路５０と、第３樹脂層６０と、はんだバンプ３３ａ，３３ｂ，３８ａ，３８ｂ，５２を備えて構成されたＷＬＰである。
図１４の樹脂多層デバイス１０２は、第１の実施形態の樹脂多層デバイス１００（図１〜図４参照）において、第３樹脂層６０に形成した開口部に、フリップチップ実装等のためのはんだバンプ３３ａ，３３ｂ，３８ａ，３８ｂ，５２を設けたものである。
はんだバンプ３３ａは、平衡信号ＳＤ１（図１または図５参照）の出入力端子であり、接続配線３２ａを介して第１の平衡信号伝送路３０の信号出入力端３０ａに接続されている。同様に、はんだバンプ３８ａは、平衡信号ＳＤ２（図１参照）の出入力端子であり、接続配線３７ａを介して第２の平衡信号伝送路３５の信号出入力端３５ａに接続されている。そして、はんだバンプ５２は、接続配線５１を介して不平衡信号伝送路５０の信号入出力端５０ａに接続されている。
また、はんだバンプ３３ｂは、接地端子であり、接続配線３２ｂを介して第１の平衡信号伝送路３０の接地端３０ｂに接続されている。同様に、はんだバンプ３８ｂは、接地端子であり、接続配線３７ｂを介して第２の平衡信号伝送路３５の接地端３５ｂに接続されている。
［第２の実施形態］
図１５は、本発明の第２の実施形態の樹脂多層デバイス２００の構成例を模式的に示す斜視図である。なお、図１５において、図１と同様のものには同じ符号を付してある。第２の実施形態の樹脂多層デバイス２００は、基板１０と、第１樹脂層２０と、それぞれ平面スパイラル型に設けられた第１の平衡信号伝送路３０および第２の平衡信号伝送路３５と、第２樹脂層４０と、平面スパイラル型に設けられた不平衡信号伝送路５０と、第３樹脂層６０とを備えて構成されたＷＬＰである。
つまり、図１５の第２の実施形態の樹脂多層デバイス２００は、第１の実施形態においてストレートに形成した第１の平衡信号伝送路３０および第２の平衡信号伝送路３５（図１参照）を、それぞれスパイラル型の第１の平衡信号伝送路３０および第２の平衡信号伝送路３５とするとともに、第１の実施形態においてストレートに形成した不平衡信号伝送路５０（図１参照）も、これに合せてスパイラル型の不平衡信号伝送路５０としたものである。これにより、スパイラル型の第１の平衡信号伝送路３０および第２の平衡信号伝送路３５と、これらスパイラル型の第１の平衡信号伝送路３０および第２の平衡信号伝送路３５に対向して配置されたスパイラル型の不平衡信号伝送路５０とが電磁結合して積層型のバランを構成する。なお、第２の実施形態のバランも、第１の実施形態と同様に、基板１０上のＧＮＤ層１６の上の多層樹脂体７０内に銅めっき等の伝送路として、積層形成されている。
第１の実施形態のように、第１の平衡信号伝送路３０および第２の平衡信号伝送路３５および不平衡信号伝送路５０をストレート型とすると、伝送路の幅方向にはスペースを要しないが、伝送路の長さ方向には、不平衡信号伝送路５０の伝送路長以上のスペースを必要とする。しかし、数ＧＨｚ帯のアプリケーションにおいて、このような長いスペースを樹脂多層デバイス上に確保することは、現実には困難なことが多い。
そこで、第２の実施形態では、第１の平衡信号伝送路３０、第２の平衡信号伝送路３５および不平衡信号伝送路５０をスパイラル型に設けることにより、方形や楕円等の狭いスペースに長い伝送路長の第１の平衡信号伝送路３０、第２の平衡信号伝送路３５および不平衡信号伝送路５０を配置できる。このため、スパイラル型とすることによって、バランが占有するスペースを低減して、かつ長い伝送路を有するバランを実現できる。
第１樹脂層２０上に設けられた第１の平衡信号伝送路３０による平面スパイラルを第１スパイラル、同じく第１樹脂層２０上に設けられた第２の平衡信号伝送路３５による平面スパイラルを第２スパイラルとすると、第２樹脂層４０上に設けられた不平衡信号伝送路５０は、これら第１および第２のスパイラルに沿って、２つのスパイラルを描いて１本の伝送路として形成されている。
上記第１スパイラルにおいて、第１の平衡信号伝送路３０の外周端は平衡信号ＳＤ１の信号出入力端３０ａになっており、第１の平衡信号伝送路３０の内周端は接地端３０ｂになっている。
この第１スパイラルは、樹脂多層デバイス２００の上側から見て、内周端から外周端に向けて時計回りのスパイラルをなしている。
同様に、上記第２スパイラルにおいて、第２の平衡信号伝送路３５の外周端は平衡信号ＳＤ２の信号出入力端３５ａになっており、第２の平衡信号伝送路３５の内周端は接地端３５ｂになっている。この第２スパイラルは、樹脂多層デバイス２００の上側から見て、内周端から外周端に向けて反時計回りのスパイラルをなしている。なお、樹脂多層デバイス２００の上側から見て、第１スパイラルが内周端から外周端に向けて反時計回りのスパイラルをなしており、第２スパイラルが内周端から外周端に向けて時計回りのスパイラルをなしていてもよい。
スパイラル型の不平衡信号伝送路５０は、上記第１スパイラルにおいては、第１の平衡信号伝送路３０に対向して内周端から外周端に向けて時計回りに形成され、上記第２スパイラルにおいては、第２の平衡信号伝送路３５に対向して内周端から外周端に向けて反時計回りに形成されており、上記第１スパイラルの外周端と上記第２スパイラルの外周端とが連結されて、１本の伝送路をなしている。不平衡信号伝送路５０の上記第１スパイラル側の内周端は、不平衡信号ＳＳの信号入出力端５０ａになっており、不平衡信号伝送路５０の上記第２スパイラル側の内周端は、開放端５０ｂになっている。なお、不平衡信号伝送路５０は、樹脂多層デバイス２００の上側から見て、第１スパイラルにおいては、平衡信号伝送路３０に対向して内周端から外周端に向けて反時計回りのスパイラルをなしており、第２スパイラルにおいては、平衡信号伝送路３５に対向して内周端から外周端に向けて時計回りのスパイラルをなしていてもよい。
以上のように、第２の実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果を得られるとともに、バランを構成する伝送路をスパイラル型に設けたことにより、伝送路長を長くして、バランが占有するスペースを低減することができる。
なお、第２の実施形態の樹脂多層デバイス２００の製造手順は、第１の実施形態と同様である。
［第３の実施形態］
図１６は、本発明の第３の実施形態の樹脂多層デバイス３００の構成例を模式的に示す斜視図である。なお、図１６において、図１と同様のものには同じ符号を付してある。第３の実施形態の樹脂多層デバイス３００は、基板１０と、ＧＮＤ層１６と、第１樹脂層２０と、それぞれメアンダ型に設けられた第１の平衡信号伝送路３０および第２の平衡信号伝送路３５と、第２樹脂層４０と、メアンダ型に設けられた不平衡信号伝送路５０と、第３樹脂層６０とを備えて構成されたＷＬＰである。
つまり、図１６の第３の実施形態の樹脂多層デバイス３００は、第１の実施形態においてストレートに形成した第１の平衡信号伝送路３０および第２の平衡信号伝送路３５（図１参照）を、それぞれメアンダ型の第１の平衡信号伝送路３０および第２の平衡信号伝送路３５とするとともに、第１の実施形態においてストレートに形成した不平衡信号伝送路５０（図１参照）も、これに合せてメアンダ型の不平衡信号伝送路５０としたものである。これにより、２つのメアンダ型の第１の平衡信号伝送路３０および第２の平衡信号伝送路３５と、これらメアンダ型の第１の平衡信号伝送路３０および第２の平衡信号伝送路３５に対向して配置されたメアンダ型の不平衡信号伝送路５０とが電磁結合して積層型のバランを構成する。なお、第３の実施形態のバランも、第１の実施形態と同様に、基板１０上のＧＮＤ層１６の上の多層樹脂体７０内に銅めっき等の伝送路として、積層形成されている。
第１の実施形態のように、第１の平衡信号伝送路３０および第２の平衡信号伝送路３５および不平衡信号伝送路５０をストレート型とすると、伝送路の幅方向にはスペースを要しないが、伝送路の長さ方向には、不平衡信号伝送路５０の伝送路長以上のスペースを必要とする。しかし、数ＧＨｚ帯のアプリケーションにおいて、このような長いスペースを樹脂多層デバイス上に確保することは、現実には困難なことが多い。
そこで、第３の実施形態では、第１の平衡信号伝送路３０、第２の平衡信号伝送路３５および不平衡信号伝送路５０をメアンダ型に設けることにより、方形等の狭いスペースに長い伝送路長の第１の平衡信号伝送路３０、第２の平衡信号伝送路３５および不平衡信号伝送路５０を配置できる。このため、メアンダ型とすることによって、バランが占有するスペースを低減して、かつ長い伝送路を有するバランを実現できる。
第１樹脂層２０上に設けられた第１の平衡信号伝送路３０によるメアンダを第１メアンダとし、同じく第１樹脂層２０上に設けられた第２の平衡信号伝送路３５によるメアンダであって、上記第１メアンダに隣接して配置されたメアンダを第２メアンダとすると、第２樹脂層４０上に設けられた不平衡信号伝送路５０は、これら第１および第２のメアンダに沿って、あたかも１つのメアンダを描いて１本の伝送路として形成されている。
上記第１メアンダにおいて、上記第２メアンダに隣接する側のコーナーに位置する第１の平衡信号伝送路３０の伝送路端は、平衡信号ＳＤ１の信号出入力端３０ａになっており、上記第２メアンダに隣接しない側のコーナーに位置する第１の平衡信号伝送路３０の伝送路端は接地端３０ｂになっている。
同様に、上記第２メアンダにおいて、上記第１メアンダに隣接する側のコーナーに位置する第２の平衡信号伝送路３５の伝送路端は平衡信号ＳＤ２の信号出入力端３５ａになっており、上記第１メアンダに隣接しない側のコーナーに位置する第２の平衡信号伝送路３５の伝送路端は接地端３５ｂになっている。
メアンダ型の不平衡信号伝送路５０は、第１樹脂層２０上の上記第１メアンダおよび第２メアンダの領域に対向する第２樹脂層４０上の領域に、第１の平衡信号伝送路３０および第２の平衡信号伝送路３５に対向するように、１本のメアンダ型伝送路として形成されている。不平衡信号伝送路５０の上記第１メアンダの領域上に位置する伝送路端は、不平衡信号ＳＳの信号入出力端５０ａになっており、不平衡信号伝送路５０の上記第２メアンダの領域上に位置する伝送路端は、開放端５０ｂになっている。
以上のように、第３の実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果を得られるとともに、バランを構成する伝送路をメアンダ型に設けたことにより、伝送路長を長くして、バランが占有するスペースを低減することができる。
なお、第３の実施形態の樹脂多層デバイス３００の製造手順は、第１の実施形態と同様である。
［第４の実施形態］
図１７は、本発明の第４の実施形態の樹脂多層デバイス４００の構成例を説明する、伝送路幅方向の断面で見た場合の断面図である。第４の実施形態は、基板がＣＭＯＳ−ＩＣ基板４１０である場合である。
第４の実施形態の樹脂多層デバイス４００は、ＣＭＯＳ−ＩＣ基板４１０と、ＧＮＤ層１６と、第１樹脂層２０と、第１の平衡信号伝送路３０、第２の平衡信号伝送路３５と、第２樹脂層４０と、１本の不平衡信号伝送路５０と、第３樹脂層６０とを備えて構成されたＷＬＰである。
ＣＭＯＳ−ＩＣ基板４１０は、基板４１１とＳｉＯ２層４１２とを含む。ＳｉＯ２層４１２には、ＡｌまたはＡｌＣｕ配線４１３、インダクタ４１４が配置されている。ＳｉＯ２層４１２の上にはＧＮＤ層１６が設けられるが、インダクタ４１４の上は、ＧＮＤ層１６に窓が設けられている。ＧＮＤ層１６より上の部分の構造は、第１の実施形態と同様である。
以上のように、第４の実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果を得られるとともに、インダクタ４１４の上にＧＮＤ層１６がないことから、ＩＣに設けられたインダクタの特性の悪化を防ぐことができる。
［第５の実施形態］
図１８は、本発明の第５の実施形態の樹脂多層デバイス５００の構成例を説明する、伝送路幅方向の断面で見た場合の断面図である。第５の実施形態は、基板がＣＭＯＳ−ＩＣ基板４１０である場合である。
第５の実施形態の樹脂多層デバイス５００は、ＣＭＯＳ−ＩＣ基板４１０と、ＧＮＤ層１６と、第１樹脂層２０と、第１の平衡信号伝送路３０、第２の平衡信号伝送路３５と、第２樹脂層４０と、１本の不平衡信号伝送路５０と、第３樹脂層６０とを備えて構成されたＷＬＰである。
ＣＭＯＳ−ＩＣ基板４１０は、基板４１１とＳｉＯ２層４１２とからなる。ＳｉＯ２層４１２には、ＡｌまたはＡｌＣｕ配線４１３が配置されている。第４の実施形態との相違点は、ＧＮＤ層１６が、ＳｉＯ２層４１２の上ではなく、伝送路の周囲に設けられている点である。
以上のように、第５の実施形態によれば、第１の実施形態および第４の実施形態と同様の効果を得られるとともに、ＣＭＯＳ−ＩＣ基板４１０とＧＮＤ層１６が離れていることから、ＣＭＯＳ−ＩＣ基板４１０の動作へのＧＮＤ層１６の影響を防ぎ、安定した特性のモノリシックバランが実現可能となる。
［第６の実施形態］
図１９〜図２６は、本発明の第６の実施形態に関わる樹脂多層デバイス６００の製造手順を示す、伝送路幅方向の断面で見た場合の断面図である。
図１９に示すように、基板１０上のＧＮＤ層１６の上に、感光性樹脂を塗布し、第１樹脂層２０を形成する。
次に、図２０に示すように、フォトリソグラフィー法により、第１樹脂層２０の上部に凹部６０１を形成する。
次に、図２１に示すように、スパッタリングにより、第１樹脂層２０の上に、シード層６０２を形成する。スパッタリングにより、ＴｉＷまたはＣｒからなる第１の層を形成し、その上に、Ｃｕからなる第２の層を形成する。シード層６０２は、ＴｉＷまたはＣｒからなる第１の層と、Ｃｕからなる第２の層の積層体からなることが一般的であるが、他の材料でもよい。
次に、図２２に示すように、シード層６０２の上のうち凹部６０１を除く部分に、パターニングによりレジスト６０３を形成する。
次に、図２３に示すように、めっき処理を行うことにより、凹部６０１に下部配線６０４が形成される。下部配線６０４は、第１の平衡信号伝送路３０または第２の平衡信号伝送路３５に相当する。
次に、図２４に示すように、レジスト６０３を除去した後、エッチングによりシード層６０２を除去する。
次に、図２５に示すように、第１樹脂層２０の上に、第２樹脂層４０を形成する。下部配線６０４は、第１樹脂層２０の凹部６０１に形成されているため、第１樹脂層２０の上部は平坦となり、第２樹脂層４０を平坦に形成することができる。
次に、図２６に示すように、第２樹脂層４０の上に上部配線６０５を形成する。上部配線６０５は、不平衡信号伝送路５０に相当する。上部配線６０５の形成の方法は、第１の実施形態における不平衡信号伝送路５０の形成方法と同様でよい。上部配線６０５の形成の後、第２樹脂層４０の上に第３樹脂層６０を形成する。第３樹脂層６０の形成の方法は、第１の実施形態における第３樹脂層６０の形成方法と同様でよい。
以上のように、第６の実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果を得られるとともに、第２樹脂層４０を平坦に形成することにより、高精度なインピーダンス制御が実現できる。また、下部配線６０４を凹部６０１に形成し、凹の形にすることで、下部配線６０４の表面積が大きくなり、下部配線６０４の抵抗を下げることができる。
［第７の実施形態］
図２７〜図３１は、本発明の第７の実施形態に関わる樹脂多層デバイス７００の製造手順を示す、伝送路幅方向の断面で見た場合の断面図である。
第６の実施形態の図１９と同様に、基板１０上のＧＮＤ層１６の上に、感光性樹脂を塗布し、第１樹脂層２０を形成した後、図２７に示すように、フォトリソグラフィー法により、第１樹脂層２０の上部に複数の凹部７０１を形成する。
次に、第６の実施形態の図２１と同様に、スパッタリングにより、第１樹脂層２０の上に、シード層６０２を形成した後、図２８に示すように、パターニングによりレジスト６０３を形成する。
次に、図２９に示すように、めっき処理を行うことにより、複数の凹部７０１に複数の下部配線７０４が形成される。
次に、図３０に示すように、スパッタリングにより金属層７０５を形成し、複数の下部配線７０４を、電気的に接続する。
次に、図３１に示すように、レジスト６０３を除去した後、エッチングによりシード層６０２を除去する。その後、第６の実施形態と同様に、第１樹脂層２０の上に、第２樹脂層４０を形成し、第２樹脂層４０の上に上部配線６０５を形成する。上部配線６０５の形成の後、第２樹脂層４０の上に第３樹脂層６０を形成する。
以上のように、第７の実施形態によれば、第１の実施形態および第６の実施形態と同様の効果を得られるとともに、凹部を複数設けることにより、下部配線７０４のアスペクト比を小さくすることができ、凹部に設けられた下部配線７０４の上の第２樹脂層４０のへこみを減少させることができる。第２樹脂層４０をより平坦に形成することにより、より高精度なインピーダンス制御が実現できる。
［第７の実施形態の変形例１］
図３２は、本発明の第７の実施形態の変形例１に関わる樹脂多層デバイス７５０の製造手順を示す、伝送路幅方向の断面で見た場合の断面図である。第６の実施形態との相違点は、下部配線６０４ではなく、上部配線６０５を凹型にした点である。凹型の上部配線６０５の製造手順は、第７の実施形態の下部配線７０４の製造方法と同様である。
［第７の実施形態の変形例２］
第６の実施形態および第７の実施形態における凹部の作成方法としては、次の方法でもよい。図３３および図３４は、本発明の第７の実施形態の変形例２に関わる樹脂多層デバイス７７０の製造手順を示す、伝送路幅方向の断面で見た場合の断面図である。
図３３に示すように、基板１０上のＧＮＤ層１６の上に、樹脂を塗布し、第１樹脂層２０を形成する。この樹脂は、第６の実施形態および第７の実施形態とは異なり、感光性でなくてもよい。
次に、図３４に示すように、第１樹脂層２０の上に新たに感光性樹脂層７７１を形成し、凹部を形成する。
以上のように、第７の実施形態の変形例２によれば、第６の実施形態および第７の実施形態と同様の効果を得られるとともに、第１樹脂層２０に凹部を形成する必要がないので、第１樹脂層２０の高さｈ１を大きく取ることができ、配線厚みを大きく取ることが可能となる。
［第８の実施形態］
図３５は、本発明の第８の実施形態の樹脂多層デバイス８００の構成例を説明する、伝送路幅方向の断面で見た場合の断面図である。第８の実施形態の樹脂多層デバイス８００は、基板１０と、ＧＮＤ層１６と、第１樹脂層２０と、第１の平衡信号伝送路３０、第２の平衡信号伝送路３５と、第２樹脂層４０と、１本の不平衡信号伝送路５０と、第３樹脂層６０とを備えて構成されたＷＬＰである。
第８の実施形態の、第１の実施形態との相違点は、第８の実施形態では、第１の平衡信号伝送路３０および第２の平衡信号伝送路３５と、不平衡信号伝送路５０とを、重なる部分が少なくなるようにずらして配置する。これにより、インピーダンスを減少させることなく配線幅を大きくすることができるので、バランの損失を抑えることができる。
また、第１の平衡信号伝送路３０および第２の平衡信号伝送路３５の製造方法は、第６の実施形態または第７の実施形態と同様に、凹部を作成して、そこに第１の平衡信号伝送路３０および第２の平衡信号伝送路３５を形成する。これにより、オフセット積層が精度よく製造できる。
例えば、樹脂層の比誘電率Ｅｒ＝２．９、第１の平衡信号伝送路３０および第２の平衡信号伝送路３５の幅Ｗ＝３０μｍ、第１樹脂層の高さｈ１＝１０μｍ、第２樹脂層の高さｄ＝８μｍ、第１の平衡信号伝送路３０および第２の平衡信号伝送路３５の厚さｔ＝５μｍとすることにより、入力５０ｏｈｍのバランが作製できる。
［第９の実施形態］
図３６は、本発明の第９の実施形態の樹脂多層デバイス９００の構成例を模式的に示す斜視図である。また、図３７は、樹脂多層デバイス９００の、伝送路幅方向の断面で見た場合の断面図である。図３８は、樹脂多層デバイス９００の、伝送路長さ方向の断面で見た場合の断面図である。
第９の実施形態の樹脂多層デバイス９００は、基板１０と、第１樹脂層２０と、第１の平衡信号伝送路３０、第２の平衡信号伝送路３５と、第２樹脂層４０と、１本の不平衡信号伝送路５０と、第３樹脂層６０とを備えて構成されたＷＬＰである。
樹脂多層デバイス９００において、第１樹脂層２０と、平衡信号伝送路３０、３５と、第２樹脂層４０と、不平衡信号伝送路５０と、第３樹脂層６０とは、積層型のバランを構成している。また、第１樹脂層２０と、第２樹脂層４０と、第３樹脂層６０とは、多層樹脂体７０を構成している。
［基板１０］
基板１０は、例えば、シリコン（Ｓｉ）基板等の半導体基板、ガラス基板、あるいはＧａＡｓ等の絶縁性基板である。この基板１０に、ＣＭＯＳ半導体プロセス等によってＩＣが作り込まれている場合には、樹脂多層デバイス９００は、バランをモノリシック化したＷＬＰとなる。
［第１樹脂層２０、第２樹脂層４０、第３樹脂層６０］
第１樹脂層２０としては、例えば、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、四フッ化エチレン等のフッ素系樹脂、ＢＣＢ（ベンゾシクロブテン）等の感光性樹脂を用いる。第１の平衡信号伝送路３０および第２の平衡信号伝送路３５は、第１樹脂層２０上に形成されている。
第２樹脂層４０は、第１樹脂層２０上に形成されている。第２樹脂層４０としては、例えば、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、四フッ化エチレン等のフッ素系樹脂、ＢＣＢ（ベンゾシクロブテン）等の感光性樹脂を用いる。不平衡信号伝送路５０は、第２樹脂層４０上に形成されている。
第３樹脂層６０は、第２樹脂層４０上に形成されている。第３樹脂層６０としては、例えば、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、四フッ化エチレン等のフッ素系樹脂、ＢＣＢ（ベンゾシクロブテン）等の感光性樹脂を用いる。
第１樹脂層２０、第２樹脂層４０、および第３樹脂層６０は、同じ材料を用いて同じ手法で形成する等により、同じ比誘電率Ｅｒであることが望ましい。
［平衡信号伝送路３０、３５、不平衡信号伝送路５０］
第１の平衡信号伝送路３０および第２の平衡信号伝送路３５は、第１樹脂層２０上に形成されている。第１の平衡信号伝送路３０は、屈曲および湾曲のないストレートな伝送路である。同様に、第２の平衡信号伝送路３５は、屈曲および湾曲のないストレートな伝送路である。そして、第１の平衡信号伝送路３０と第２の平衡信号伝送路３５とは、長手方向に同軸となるように配置されている。
第１の平衡信号伝送路３０の一端３０ａと第２の平衡信号伝送路３５の一端３５ａとは、間隔ｇをもって向き合っている（図３８参照）。第１の平衡信号伝送路３０の一端３０ａおよび第２の平衡信号伝送路３５の一端３５ａは、それぞれ平衡信号（差動信号）ＳＤ１，ＳＤ２の信号出入力端であり、第１の平衡信号伝送路３０の他端３０ｂおよび第２の平衡信号伝送路３５の他端３５ｂは、ともに接地端になっている（ＧＮＤに接続されている）。
第１の平衡信号伝送路３０および第２の平衡信号伝送路３５は、同じ金属材料によって同時形成され、例えば銅めっき等のめっき金属からなる。また、第１の平衡信号伝送路３０の伝送路長Ｌ１と第２の平衡信号伝送路３５の伝送路長Ｌ２とは、同じ長さ（Ｌ１＝Ｌ２）となるように形成されることが望ましい。
また、第１の平衡信号伝送路３０と第２の平衡信号伝送路３５とは、同じ幅Ｗおよび同じ厚さＴとなるように形成されることが望ましい。なお、第１の平衡信号伝送路３０および第２の平衡信号伝送路３５の下面と基板１０の上面との間隔、すなわち第１樹脂層２０の層厚はｈ１である（図３７参照）。
不平衡信号伝送路５０は、第２樹脂層４０上に形成されている。不平衡信号伝送路５０は、その下面が第１の平衡信号伝送路３０および第２の平衡信号伝送路３５の上面に対向するように設けられた、屈曲および湾曲のないストレートな伝送路である。
不平衡信号伝送路５０の一端５０ａは不平衡信号ＳＳの信号入出力端になっており、不平衡信号伝送路５０の他端５０ｂは開放端になっている。
不平衡信号伝送路５０は、例えば銅めっき等のめっき金属からなる。この不平衡信号伝送路５０は、第１の平衡信号伝送路３０および第２の平衡信号伝送路３５と同じ形成手法によって同じ金属材料で形成されていることが望ましい。
不平衡信号伝送路５０は、その長さＬが、平衡信号伝送路３０の伝送路長Ｌ１と、平衡信号伝送路３５の伝送路長Ｌ２と、平衡信号伝送路３０の信号出入力端３０ａと平衡信号伝送路３５の信号出入力端３５ａの間隔ｇとの合計の長さと同じになるように形成されていることが望ましい（図３８参照）。また、不平衡信号伝送路５０は、第１の平衡信号伝送路３０および第２の平衡信号伝送路３５と同じ幅Ｗおよび同じ厚さＴとするのが一般的であるが、ある程度異なっていてもバランの動作自体に問題はない（図３７参照）。
なお、第２樹脂層４０を介して対面配置された不平衡信号伝送路５０の下面と、第１の平衡信号伝送路３０および第２の平衡信号伝送路３５の上面の間隔はｄである。また、不平衡信号伝送路５０の上面から第３樹脂層６０の上面までの間隔はｈ２である（図３７参照）。また、第１樹脂層２０の厚さと第２樹脂層４０の厚さと第３樹脂層６０の厚さは、異なっていても良い。具体的には、第１樹脂層２０を第２樹脂層４０よりも厚くし、第２樹脂層４０を第３樹脂層６０よりも厚くしてもよい。第１の平衡信号伝送路３０および第２の平衡信号伝送路３５の下面と基板１０の上面との間隔ｈ１、不平衡信号伝送路５０の下面と第１の平衡信号伝送路３０および第２の平衡信号伝送路３５の上面の間隔ｄ、および不平衡信号伝送路５０の上面から第３樹脂層６０の上面までの間隔ｈ２について、ｈ１＞ｄ＞ｈ２としてもよい。
［バランの動作］
図３９は、樹脂多層デバイス９００に形成した積層型バラン９８０の動作を説明するための模式的な回路図である。図３９において、不平衡信号伝送路５０の信号入出力端５０ａには不平衡信号（単一信号）ＳＳが入力され、第１の平衡信号伝送路３０の信号出入力端３０ａおよび第２の平衡信号伝送路３５の信号出入力端３５ａからはそれぞれ平衡信号（差動信号）ＳＤ１，ＳＤ２が出力される。なお、ＺＳは不平衡信号伝送路５０の入力インピーダンスを表しており、ＺＤ１，ＺＤ２はそれぞれ平衡信号伝送路３０，３５の出力インピーダンスを表している。
図３９において、バラン９８０は、第１の平衡信号伝送路３０および第２の平衡信号伝送路３５と不平衡信号伝送路５０とを、第２樹脂層４０（図３６等参照）を介して近接配置することにより、第１の平衡信号伝送路３０および第２の平衡信号伝送路３５と不平衡信号伝送路５０との間に電磁結合を生じる回路である。このバラン９８０は、不平衡信号伝送路５０の信号入出力端５０ａに不平衡信号（単一信号）ＳＳを入力すると、この不平衡信号ＳＳを平衡信号（差動信号）ＳＤ１，ＳＤ２に変換して、第１の平衡信号伝送路３０の信号出入力端３０ａおよび第２の平衡信号伝送路３５の信号出入力端３５ａから出力する。また、これとは逆に、第１の平衡信号伝送路３０の信号出入力端３０ａおよび第２の平衡信号伝送路３５の信号出入力端３５ａにそれぞれ平衡信号ＳＤ１，ＳＤ２を入力すると、この平衡信号ＳＤ１，ＳＤ２を不平衡信号ＳＳに変換して不平衡信号伝送路５０の信号入出力端５０ａから出力する。
ここで、伝送する信号（変換する信号）の波長をλとすると、平衡信号伝送路３０の伝送路長Ｌ１および平衡信号伝送路３５の伝送路長Ｌ２がそれぞれλ／４となり、不平衡信号伝送路５０の内の第１の平衡信号伝送路３０および第２の平衡信号伝送路３５に沿った部分の伝送路長（＝Ｌ−ｇ）がλ／２となるように、それぞれの伝送路を設ける。あるいは、Ｌ１＝Ｌ２＜λ／４、Ｌ−ｇ＜λ／２、等となるように、それぞれの伝送路を設けても良い。
このようなバランは、アンテナで受信した不平衡信号を復調するにあたり、平衡信号に変換する必要があり、平衡信号である変調信号をアンテナから送信するにあたり、不平衡信号に変換する必要がある携帯電話等の無線通信機器では、不可欠な回路である。
さらに、図３９のバラン９８０は、インピーダンス値を変換するトランスとしての機能も兼ね備えている。インピーダンス変換については、不平衡信号側（単一信号入力側）の入力インピーダンスＺＳ、および平衡信号側（差動信号出力側）の出力インピーダンスＺＤ１，ＺＤ２が設計仕様のインピーダンス値であることが要求される。例えば、不平衡信号側の入力インピーダンス値ＺＳ＝５０Ω、平衡信号側の出力インピーダンス値ＺＤ１＋ＺＤ２＝１００，１５０，２００Ωである。
携帯電話等の無線通信機器においては、変復調回路の入出力インピーダンス値とアンテナの出力インピーダンス値とは必ずしも整合していない。このため、両者のインピーダンス値を整合させるためにも、インピーダンス変換機能を有するバランは不可欠である。上記両者の間にバランを挿入しないと、あるいは挿入してもバランの入出力インピーダンス値が設計値からずれていると、別のインピーダンス変換器が必要になるという不具合を生じる。
［製造手順］
図４０〜図４２は、樹脂多層デバイス９００の製造手順を説明する、伝送路幅方向の断面で見た場合の断面図である。図４３〜図４５は、樹脂多層デバイス９００の製造手順を説明する、伝送路長さ方向の断面で見た場合の断面図である。ただし、図４０〜図４５は、樹脂多層デバイス９００の製造手順の内、基板１０上にバランを形成する手順を説明するものである。
以下の説明において、基板１０は、ＣＭＯＳプロセス等によりＩＣが作り込まれたシリコン（Ｓｉ）ウェハであるものとする。樹脂多層デバイス９００はＷＬＰであるから、バランは、ＷＬＣＳＰ技術（ウェハ上に樹脂層形成プロセスと厚膜銅配線等の配線形成プロセスによって再配線層を作り込み、そのあとにチップにダイシングする技術）によって、上記シリコンウェハ上に形成される。
まず、図４０および図４３に示すように、シリコンウェハである基板１０上に第１樹脂層２０を形成し、この第１樹脂層２０に、基板１０に作り込まれたＩＣのＧＮＤ層１１ａ，１１ｂを開口する開口部２１ａ，２１ｂ、および上記ＩＣの平衡信号（差動信号）入力パッド１２ａ，１２ｂを開口する開口部２２ａ，２２ｂを設ける。第１樹脂層２０としては、比誘電率Ｅｒの感光性の絶縁樹脂を用いる。この感光性樹脂の流体樹脂材料をスピンコート法によって基板１０上にコーティングし、厚さ寸法ｈ１の感光性樹脂層を形成する。そして、この感光性樹脂層にフォトリソグラフィー法によって開口部２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂを設ける。
なお、開口部２１ａ，２１ｂは、平衡信号伝送路３０の接地端３０ｂ，平衡信号伝送路３５の接地端３５ｂをそれぞれＧＮＤ層１１ａ，１１ｂにコンタクトさせるためのものである。また、開口部２２ａ，２２ｂは、平衡信号伝送路３０の信号出入力端３０ａおよび平衡信号伝送路３５の信号出入力端３５ａを上記ＩＣの平衡信号（差動信号）入力パッド１２ａ，１２ｂにコンタクトさせるためのものである。
次に、図４１および図４４に示すように、第１樹脂層２０上に、第１の平衡信号伝送路３０および第２の平衡信号伝送路３５を設ける。第１の平衡信号伝送路３０および第２の平衡信号伝送路３５としては、銅めっきを用いる。第１樹脂層２０上にシード層を形成した後、レジストを形成し、フォトリソグラフィー法によりパターニングした後、銅めっきを施し、この銅めっき層をエッチング法によってパターニングして、幅寸法Ｗ、厚さ寸法Ｔ、長さ寸法Ｌ１の第１の平衡信号伝送路３０および幅寸法Ｗ、厚さ寸法Ｔ、長さ寸法Ｌ２（＝Ｌ１）の第２の平衡信号伝送路３５を形成する。さらに、第１の平衡信号伝送路３０の信号出入力端３０ａと平衡信号入力パッド１２ａの間を電気的に接続する接続配線３１ａ、第１の平衡信号伝送路３０の接地端３０ｂとＧＮＤ層１１ａの間を電気的に接続する接続配線３１ｂ、第２の平衡信号伝送路３５の信号出入力端３５ａと平衡信号入力パッド１２ｂの間を電気的に接続する接続配線３６ａ、第２の平衡信号伝送路３５の接地端３５ｂとＧＮＤ層１１ｂの間を電気的に接続する接続配線３６ｂを形成する。
次に、第１の平衡信号伝送路３０および第２の平衡信号伝送路３５を設けた第１樹脂層２０の上に、第２樹脂層４０を形成する。第２樹脂層４０としては、第１樹脂層２０と同じ比誘電率Ｅｒの感光性の絶縁樹脂を用いる。この感光性樹脂の流体樹脂材料をスピンコート法によって、第１の平衡信号伝送路３０および第２の平衡信号伝送路３５を設けた第１樹脂層２０上にコーティングし、平衡信号伝送路３０上面および平衡信号伝送路３５上面からの厚さ寸法ｄの感光性樹脂層を形成する。
次に、図４２および図４５に示すように、第２樹脂層４０上に、不平衡信号伝送路５０を設ける。不平衡信号伝送路５０としては、第１の平衡信号伝送路３０および第２の平衡信号伝送路３５と同じ銅めっきを用いる。第２樹脂層４０上にシード層を形成した後、レジストを形成し、フォトリソグラフィー法によりパターニングした後、銅めっきを施し、この銅めっき層をエッチング法によってパターニングして、幅寸法Ｗ、厚さ寸法Ｔ、長さ寸法Ｌの不平衡信号伝送路５０、および不平衡信号伝送路５０の信号入出力端５０ａを実装基板等に電気的に接続するための接続配線５１を形成する。
次に、不平衡信号伝送路５０を設けた第２樹脂層４０上に、封止樹脂層となる第３樹脂層６０を形成し、この第３樹脂層６０に、接続配線５１を露出する開口部６１を設ける。
第３樹脂層６０としては、第１樹脂層２０および第２樹脂層４０と同じ比誘電率Ｅｒの感光性の絶縁樹脂を用いる。この感光性樹脂の流体樹脂材料をスピンコート法によって、不平衡信号伝送路５０を設けた第２樹脂層４０上にコーティングし、不平衡信号伝送路５０上面からの厚さ寸法ｈ２の感光性樹脂層を形成する。そして、この感光性樹脂層にフォトリソグラフィー法によって開口部６１を設ける。
なお、樹脂多層デバイス９００をフリップチップ実装する場合には、接続配線５１を実装基板等の信号出力パッドに接続するためのはんだバンプを開口部６１内に設ける。樹脂多層デバイス９００をワイヤボンディング実装する場合には、接続配線５１上にＮｉ／ＡｕやＡｌ等の薄膜を設けることが好ましい。
以上の手順を完了したあと、シリコンウェハである基板１０をダイシングして、ＷＬＰの樹脂多層デバイス９００を得る。なお、第１の平衡信号伝送路３０、第２の平衡信号伝送路３５および不平衡信号伝送路５０は、銅の光沢めっきにより形成することが好ましい。さらに、銅の光沢めっきの他に、ニッケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）等の光沢めっきにより形成することも可能である。一般に、信号周波数が高くなると、電流は導体表面付近を集中して流れるようになる。これを表皮効果という。例えば、周波数１０ＧＨｚの信号では、銅の表皮深さは０．６６μｍとなる。周波数６０ＧＨｚのミリ波帯の信号では、銅の表皮深さは０．２７μｍとなる。このため、伝送路の表面に凹凸があると、表面が平坦な場合よりも電流は長い経路を流れるようになる。そのため、伝送路の表面に凹凸があると、バランの通過損失は増加することになる。伝送路の表面を平坦にできる光沢めっきを用いることで、バランの通過損失を減らすことができる。
以上のように、第９の実施形態によれば、基板１０上に、第１樹脂層２０、第１の平衡信号伝送路３０および第２の平衡信号伝送路３５、第２樹脂層４０、不平衡信号伝送路５０、第３樹脂層６０（封止樹脂層６０）を順に積層したバランを有するＷＬＰとしたことにより、ＷＬＣＳＰ技術では、ＣＭＯＳ半導体加工技術と同様の高い精度で樹脂層および銅めっき等による低抵抗の伝送路を形成することができるので、高精度な入出力インピーダンスと低挿入損失のバランを得ることができ、さらに基板にＩＣが形成されている場合には、バランをモノリシック化することができる。
さらに、多層樹脂にバランを形成することにより、ＬＴＣＣ技術によってバランを製造する場合よりも、必要な層数を低減できるので、より容易に製造できる。実施形態９の樹脂多層デバイス９００では、第１の平衡信号伝送路３０の接地端３０ｂおよび第２の平衡信号伝送路３５の接地端３５ｂを接地するためのＧＮＤ層をデバイス内に設けず、上記の接地端３０ｂおよび３５ｂを、基板１０に作り込まれたＩＣのＧＮＤ層に接続している。このように、接地端３０ｂおよび３５ｂを接地するためのＧＮＤ層を設けない構成としたことにより、平衡信号伝送路の接地端を接地するためのＧＮＤ層を設けた従来のバランよりも層数を減らすことができる。また、従来のような伝送線路の上下にＧＮＤ層を有する構造のバランでは、伝送線路を伝わる信号がＧＮＤ層に発生させる渦電流等の影響による損失が無視できない。しかし、接地端３０ｂおよび３５ｂを接地するためのＧＮＤ層を設けない構成としたことにより、伝送路に対するＧＮＤ層の影響による信号のロスを低減できる。
また、多層樹脂および銅めっき等の伝送路によってバランを構成することにより、バランの軽量化、耐衝撃性の向上、および放熱性の向上を図ることができる。
また、基板にＳｉを用いた場合、Ｓｉを裏面から研削することによって、薄型化が可能となり、基板に内蔵して使用することもできる。
［第９の実施形態の変形例１］
図４６は、第９の実施形態の変形例１の樹脂多層デバイス９０１を説明する、伝送路幅方向の断面で見た場合の断面図である。図４７は、第９の実施形態の変形例１の樹脂多層デバイス９０１を説明する、伝送路長さ方向の断面で見た場合の断面図である。
なお、図４６および図４７において、図３６〜図４５と同様のものには同じ符号を付してある。第９の実施形態の変形例１の樹脂多層デバイス９０１は、基板１０と、第１のＧＮＤ層１６と、第１樹脂層２０と、第１の平衡信号伝送路３０および第２の平衡信号伝送路３５と、第２樹脂層４０と、不平衡信号伝送路５０と、第３樹脂層６０と、第２のＧＮＤ層６６と、を備えて構成されたＷＬＰである。
この図４６および図４７の樹脂多層デバイス９０１は、第９の実施形態の樹脂多層デバイス９００（図３６〜図３８参照）において、基板１０と第１樹脂層２０の間に第１のＧＮＤ層１６を設けるとともに、第３樹脂層６０上に第２のＧＮＤ層６６を設けたものである。
第１のＧＮＤ層１６は例えば銅めっき、アルミ膜、銅膜によって形成し、第２のＧＮＤ層６６は例えば銅めっき、アルミ膜、銅膜によって形成する。第１のＧＮＤ層１６および第２のＧＮＤ層６６を、基板１０のＧＮＤ、または樹脂多層デバイス９０１を実装する基板のＧＮＤのいずれか１つにしか導通させることができない場合には、多層樹脂体７０に貫通導電ヴィアホールを設けて、第１のＧＮＤ層１６と第２のＧＮＤ層６６との間を接続する必要がある。これにより、第１のＧＮＤ層１６と第２のＧＮＤ層６６を同電位に保つことができる。樹脂多層デバイスをフリップチップ実装する場合、このように、第１の平衡信号伝送路３０および第２の平衡信号伝送路３５と不平衡信号伝送路５０の上下を第１のＧＮＤ層１６および第２のＧＮＤ層６６で囲むことにより、バランの特性は第１のＧＮＤ層１６および第２のＧＮＤ層６６で囲まれた内部の電磁界の問題となり、実装基板からの影響および基板１０に形成された回路からの影響を低減でき、外部の環境変化に影響されなくなる。
［第９の実施形態の変形例２］
図４８は、第９の実施形態の変形例２の樹脂多層デバイス９０２を説明する、伝送路長さ方向の断面で見た場合の断面図である。なお、図４８において、図３６〜図４５と同様のものには同じ符号を付してある。第９の実施形態の変形例２の樹脂多層デバイス９０２は、基板１０と、第１樹脂層２０と、第１の平衡信号伝送路３０および第２の平衡信号伝送路３５と、第２樹脂層４０と、不平衡信号伝送路５０と、第３樹脂層６０と、はんだバンプ３３ａ，３３ｂ，３８ａ，３８ｂ，５２を備えて構成されたＷＬＰである。
図４８の樹脂多層デバイス９０２は、第９の実施形態の樹脂多層デバイス９００（図３６〜図３８参照）において、第３樹脂層６０に形成した開口部に、フリップチップ実装等のためのはんだバンプ３３ａ，３３ｂ，３８ａ，３８ｂ，５２を設けたものである。
はんだバンプ３３ａは、平衡信号ＳＤ１（図３６または図３９参照）の出入力端子であり、接続配線３２ａを介して第１の平衡信号伝送路３０の信号出入力端３０ａに接続されている。同様に、はんだバンプ３８ａは、平衡信号ＳＤ２（図３６または図３９参照）の出入力端子であり、接続配線３７ａを介して第２の平衡信号伝送路３５の信号出入力端３５ａに接続されている。そして、はんだバンプ５２は、接続配線５１を介して不平衡信号伝送路５０の信号入出力端５０ａに接続されている。
また、はんだバンプ３３ｂは、接地端子であり、接続配線３２ｂを介して第１の平衡信号伝送路３０の接地端３０ｂに接続されている。同様に、はんだバンプ３８ｂは、接地端子であり、接続配線３７ｂを介して第２の平衡信号伝送路３５の接地端３５ｂに接続されている。
［第１０の実施形態］
図４９は、本発明の第１０の実施形態の樹脂多層デバイス１０００の構成例を模式的に示す斜視図である。なお、図４９において、図３６と同様のものには同じ符号を付してある。第１０の実施形態の樹脂多層デバイス１０００は、基板１０と、第１樹脂層２０と、それぞれ平面スパイラル型に設けられた第１の平衡信号伝送路３０および第２の平衡信号伝送路３５と、第２樹脂層４０と、平面スパイラル型に設けられた不平衡信号伝送路５０と、第３樹脂層６０とを備えて構成されたＷＬＰである。
つまり、図４９の第１０の実施形態の樹脂多層デバイス１０００は、第９の実施形態においてストレートに形成した第１の平衡信号伝送路３０および第２の平衡信号伝送路３５（図３６参照）を、それぞれスパイラル型の第１の平衡信号伝送路３０および第２の平衡信号伝送路３５とするとともに、第９の実施形態においてストレートに形成した不平衡信号伝送路５０（図３６参照）も、これに合せてスパイラル型の不平衡信号伝送路５０としたものである。これにより、スパイラル型の第１の平衡信号伝送路３０および第２の平衡信号伝送路３５と、これらスパイラル型の第１の平衡信号伝送路３０および第２の平衡信号伝送路３５に対向して配置されたスパイラル型の不平衡信号伝送路５０とが電磁結合して積層型のバランを構成する。なお、第１０の実施形態のバランも、第９の実施形態と同様に、基板１０上の多層樹脂体７０内に銅めっき等の伝送路として、積層形成されている。
第９の実施形態のように、第１の平衡信号伝送路３０および第２の平衡信号伝送路３５および不平衡信号伝送路５０をストレート型とすると、伝送路の幅方向にはスペースを要しないが、伝送路の長さ方向には、不平衡信号伝送路５０の伝送路長以上のスペースを必要とする。しかし、数ＧＨｚ帯のアプリケーションにおいて、このような長いスペースを樹脂多層デバイス上に確保することは、現実には困難なことが多い。
そこで、第１０の実施形態では、第１の平衡信号伝送路３０、第２の平衡信号伝送路３５および不平衡信号伝送路５０をスパイラル型に設けることにより、方形や楕円等の狭いスペースに長い伝送路長の第１の平衡信号伝送路３０、第２の平衡信号伝送路３５および不平衡信号伝送路５０を配置できる。このため、スパイラル型とすることによって、バランが占有するスペースを低減して、かつ長い伝送路を有するバランを実現できる。
第１樹脂層２０上に設けられた第１の平衡信号伝送路３０による平面スパイラルを第１スパイラル、同じく第１樹脂層２０上に設けられた第２の平衡信号伝送路３５による平面スパイラルを第２スパイラルとすると、第２樹脂層４０上に設けられた不平衡信号伝送路５０は、これら第１および第２のスパイラルに沿って、２つのスパイラルを描いて１本の伝送路として形成されている。
上記第１スパイラルにおいて、第１の平衡信号伝送路３０の外周端は平衡信号ＳＤ１の信号出入力端３０ａになっており、第１の平衡信号伝送路３０の内周端は接地端３０ｂになっている。
この第１スパイラルは、樹脂多層デバイス１０００の上側から見て、内周端から外周端に向けて時計回りのスパイラルをなしている。
同様に、上記第２スパイラルにおいて、第２の平衡信号伝送路３５の外周端は平衡信号ＳＤ２の信号出入力端３５ａになっており、第２の平衡信号伝送路３５の内周端は接地端３５ｂになっている。この第２スパイラルは、樹脂多層デバイス１０００の上側から見て、内周端から外周端に向けて反時計回りのスパイラルをなしている。なお、樹脂多層デバイス１０００の上側から見て、第１スパイラルが内周端から外周端に向けて反時計回りのスパイラルをなしており、第２スパイラルが内周端から外周端に向けて時計回りのスパイラルをなしていてもよい。
スパイラル型の不平衡信号伝送路５０は、上記第１スパイラルにおいては、第１の平衡信号伝送路３０に対向して内周端から外周端に向けて時計回りに形成され、上記第２スパイラルにおいては、第２の平衡信号伝送路３５に対向して内周端から外周端に向けて反時計回りに形成されており、上記第１スパイラルの外周端と上記第２スパイラルの外周端とが連結されて、１本の伝送路をなしている。不平衡信号伝送路５０の上記第１スパイラル側の内周端は、不平衡信号ＳＳの信号入出力端５０ａになっており、不平衡信号伝送路５０の上記第２スパイラル側の内周端は、開放端５０ｂになっている。なお、不平衡信号伝送路５０は、樹脂多層デバイス１０００の上側から見て、第１スパイラルにおいては、平衡信号伝送路３０に対向して内周端から外周端に向けて反時計回りのスパイラルをなしており、第２スパイラルにおいては、平衡信号伝送路３５に対向して内周端から外周端に向けて時計回りのスパイラルをなしていてもよい。
以上のように、第１０の実施形態によれば、第９の実施形態と同様の効果を得られるとともに、バランを構成する伝送路をスパイラル型に設けたことにより、伝送路長を長くして、バランが占有するスペースを低減することができる。
なお、第１０の実施形態の樹脂多層デバイス１０００の製造手順は、第９の実施形態と同様である。
［第１１の実施形態］
図５０は、本発明の第１１の実施形態の樹脂多層デバイス１１００の構成例を模式的に示す斜視図である。なお、図５０において、図３６と同様のものには同じ符号を付してある。第１１の実施形態の樹脂多層デバイス１１００は、基板１０と、第１樹脂層２０と、それぞれメアンダ型に設けられた第１の平衡信号伝送路３０および第２の平衡信号伝送路３５と、第２樹脂層４０と、メアンダ型に設けられた不平衡信号伝送路５０と、第３樹脂層６０とを備えて構成されたＷＬＰである。
つまり、図５０の第１１の実施形態の樹脂多層デバイス１１００は、第９の実施形態においてストレートに形成した第１の平衡信号伝送路３０および第２の平衡信号伝送路３５（図３６参照）を、それぞれメアンダ型の第１の平衡信号伝送路３０および第２の平衡信号伝送路３５とするとともに、第９の実施形態においてストレートに形成した不平衡信号伝送路５０（図３６参照）も、これに合せてメアンダ型の不平衡信号伝送路５０としたものである。これにより、２つのメアンダ型の第１の平衡信号伝送路３０および第２の平衡信号伝送路３５と、これらメアンダ型の第１の平衡信号伝送路３０および第２の平衡信号伝送路３５に対向して配置されたメアンダ型の不平衡信号伝送路５０とが電磁結合して積層型のバランを構成する。なお、第１１の実施形態のバランも、第９の実施形態と同様に、基板１０上の多層樹脂体７０内に銅めっき等の伝送路として、積層形成されている。
第９の実施形態のように、第１の平衡信号伝送路３０および第２の平衡信号伝送路３５および不平衡信号伝送路５０をストレート型とすると、伝送路の幅方向にはスペースを要しないが、伝送路の長さ方向には、不平衡信号伝送路５０の伝送路長以上のスペースを必要とする。しかし、数ＧＨｚ帯のアプリケーションにおいて、このような長いスペースを樹脂多層デバイス上に確保することは、現実には困難なことが多い。
そこで、第１１の実施形態では、第９の平衡信号伝送路３０、第２の平衡信号伝送路３５および不平衡信号伝送路５０をメアンダ型に設けることにより、方形等の狭いスペースに長い伝送路長の第１の平衡信号伝送路３０、第２の平衡信号伝送路３５および不平衡信号伝送路５０を配置できる。このため、メアンダ型とすることによって、バランが占有するスペースを低減して、かつ長い伝送路を有するバランを実現できる。
第１樹脂層２０上に設けられた第１の平衡信号伝送路３０によるメアンダを第１メアンダとし、同じく第１樹脂層２０上に設けられた第２の平衡信号伝送路３５によるメアンダであって、上記第１メアンダに隣接して配置されたメアンダを第２メアンダとすると、第２樹脂層４０上に設けられた不平衡信号伝送路５０は、これら第１および第２のメアンダに沿って、あたかも１つのメアンダを描いて１本の伝送路として形成されている。
上記第１メアンダにおいて、上記第２メアンダに隣接する側のコーナーに位置する第１の平衡信号伝送路３０の伝送路端は、平衡信号ＳＤ１の信号出入力端３０ａになっており、上記第２メアンダに隣接しない側のコーナーに位置する第１の平衡信号伝送路３０の伝送路端は接地端３０ｂになっている。
同様に、上記第２メアンダにおいて、上記第１メアンダに隣接する側のコーナーに位置する第２の平衡信号伝送路３５の伝送路端は平衡信号ＳＤ２の信号出入力端３５ａになっており、上記第１メアンダに隣接しない側のコーナーに位置する第２の平衡信号伝送路３５の伝送路端は接地端３５ｂになっている。
メアンダ型の不平衡信号伝送路５０は、第１樹脂層２０上の上記第１メアンダおよび第２メアンダの領域に対向する第２樹脂層４０上の領域に、第１の平衡信号伝送路３０および第２の平衡信号伝送路３５に対向するように、１本のメアンダ型伝送路として形成されている。不平衡信号伝送路５０の上記第１メアンダの領域上に位置する伝送路端は、不平衡信号ＳＳの信号入出力端５０ａになっており、不平衡信号伝送路５０の上記第２メアンダの領域上に位置する伝送路端は、開放端５０ｂになっている。
以上のように、第１１の実施形態によれば、第９の実施形態と同様の効果を得られるとともに、バランを構成する伝送路をメアンダ型に設けたことにより、伝送路長を長くして、バランが占有するスペースを低減することができる。
なお、第１１の実施形態の樹脂多層デバイス１１００の製造手順は、第９の実施形態と同様である。
以上の本発明の樹脂多層デバイスにおいては、配線、ビアパッド形成用のレジストパターニングと誘電体のビア孔が全て、フォトリソグラフィー技術によって形成されていてもよい。
以上の本発明の実施形態の説明では、平衡信号伝送路の上側に樹脂層を介して不平衡信号伝送路を設けたが、これとは逆に、平衡信号伝送路を上側にして、不平衡信号伝送を下側に配置した構成としてもよい。
［第１のシミュレーション結果］
第１の実施形態の樹脂多層デバイス１００に関する第１のシミュレーション結果を掲載する。厚さ３００μｍのシリコン基板１０上に、ＧＮＤ層１６、第１樹脂層２０、第１の平衡信号伝送路３０および第２の平衡信号伝送路３５、第２樹脂層４０、不平衡信号伝送路５０、第３樹脂層６０を積層する形態とした。
第１樹脂層２０、第２樹脂層４０、および第３樹脂層６０には、いずれも比誘電率Ｅｒ＝２．９のポリイミド系樹脂を用いた。また、第１の平衡信号伝送路３０、第２の平衡信号伝送路３５、および不平衡信号伝送路５０は、銅からなるとした。
第１の平衡信号伝送路３０、第２の平衡信号伝送路３５、および不平衡信号伝送路５０の幅寸法をＷ＝２５μｍ、厚さ寸法をＴ＝５μｍとした。また、第１の平衡信号伝送路３０、第２の平衡信号伝送路３５の長さ寸法をＬ１＝Ｌ２＝５．４ｍｍ、第１の平衡信号伝送路３０と第２の平衡信号伝送路３５の間隔をｇ＝５０μｍとし、不平衡信号伝送路５０の長さ寸法をＬ＝１０．８５ｍｍとした。
第１の平衡信号伝送路３０および第２の平衡信号伝送路３５の下面と基板上面との間隔（第１樹脂層２０の層厚）をｈ１＝１０μｍ、第１の平衡信号伝送路３０および第２の平衡信号伝送路３５の上面と不平衡信号伝送路５０の下面の間隔をｄ＝８μｍ、不平衡信号伝送路５０の上面から第３樹脂層６０の上面までの間隔をｈ２＝６μｍとした。図５１は、第１のシミュレーション結果の、通過特性および反射特性を示すグラフである。
［第２のシミュレーション結果］
第１の実施形態の樹脂多層デバイス１００に関する第２のシミュレーション結果を掲載する。厚さ３００μｍのシリコン基板１０上に、ＧＮＤ層１６、第１樹脂層２０、第１の平衡信号伝送路３０および第２の平衡信号伝送路３５、第２樹脂層４０、不平衡信号伝送路５０、第３樹脂層６０を積層する形態とした。
第１樹脂層２０、第２樹脂層４０、および第３樹脂層６０には、いずれも比誘電率Ｅｒ＝２．７のポリイミド系樹脂を用いた。また、第１の平衡信号伝送路３０、第２の平衡信号伝送路３５、および不平衡信号伝送路５０は、銅からなるとした。
第１の平衡信号伝送路３０、第２の平衡信号伝送路３５、および不平衡信号伝送路５０の幅寸法をＷ＝２２．５μｍ、厚さ寸法をＴ＝２μｍとした。また、第１の平衡信号伝送路３０、第２の平衡信号伝送路３５の長さ寸法をＬ１＝Ｌ２＝７３０μｍ、第１の平衡信号伝送路３０と第２の平衡信号伝送路３５の間隔をｇ＝５０μｍとし、不平衡信号伝送路５０の長さ寸法をＬ＝１．５１ｍｍとした。
第１の平衡信号伝送路３０および第２の平衡信号伝送路３５の下面と基板上面との間隔（第１樹脂層２０の層厚）をｈ１＝１０μｍ、第１の平衡信号伝送路３０および第２の平衡信号伝送路３５の上面と不平衡信号伝送路５０の下面の間隔をｄ＝８μｍ、不平衡信号伝送路５０の上面から第３樹脂層６０の上面までの間隔をｈ２＝６μｍとした。図５２は、第２のシミュレーション結果の、通過特性および反射特性を示すグラフである。
［第３のシミュレーション結果］
第９の実施形態の樹脂多層デバイス９００に関するシミュレーションをした。厚さ３００μｍのシリコン基板１０上に、第１樹脂層２０、第１平衡信号伝送路３０および第２平衡信号伝送路３５、第２樹脂層４０、不平衡信号伝送路５０、第３樹脂層６０を積層する形態とした。
第１樹脂層２０、第２樹脂層４０、および第３樹脂層６０には、いずれも比誘電率Ｅｒ＝３．２のポリイミド系樹脂を用いた。また、第１の平衡信号伝送路３０、第２の平衡信号伝送路３５、および不平衡信号伝送路５０は、銅からなるとした。
第１の平衡信号伝送路３０、第２の平衡信号伝送路３５、および不平衡信号伝送路５０の幅寸法をＷ＝１７．５μｍ、厚さ寸法をＴ＝５μｍとした。また、第１の平衡信号伝送路３０、第２の平衡信号伝送路３５の長さ寸法をＬ１＝Ｌ２＝１８ｍｍ、第１の平衡信号伝送路３０と第２の平衡信号伝送路３５の間隔をｇ＝４０μｍとし、不平衡信号伝送路５０の長さ寸法をＬ＝３６．０４ｍｍとした。
第１の平衡信号伝送路３０および第２の平衡信号伝送路３５の下面と基板上面との間隔（第１樹脂層２０の層厚）をｈ１＝１０μｍ、第１の平衡信号伝送路３０および第２の平衡信号伝送路３５の上面と不平衡信号伝送路５０の下面の間隔をｄ＝８μｍ、不平衡信号伝送路５０の上面から第３樹脂層６０の上面までの間隔をｈ２＝６μｍとした。
本発明は、あらゆる高周波回路に利用可能であり、特に、携帯電話、無線ＬＡＮ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＷｉＭＡＸ（登録商標）、準ミリ波、ミリ波通信等の通信機器を構成する回路に利用可能である。
１０ 基板
１１ａ，１１ｂ ＧＮＤ層
１２ａ，１２ｂ 信号入力パッド
１６ 第１のＧＮＤ層
２０ 第１樹脂層
２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂ 開口部
３０ 平衡信号伝送路（第１平衡信号伝送路）
３０ａ 平衡信号伝送路３０の一端（信号出入力端）
３０ｂ 平衡信号伝送路３０の他端（接地端）
３１ａ，３１ｂ，３２ａ，３２ｂ 接続配線
３３ａ，３３ｂ はんだバンプ
３５ 平衡信号伝送路（第２平衡信号伝送路）
３５ａ 平衡信号伝送路３５の一端（信号出入力端）
３５ｂ 平衡信号伝送路３５の他端（接地端）
３６ａ，３６ｂ，３７ａ，３７ｂ 接続配線
３８ａ，３８ｂ はんだバンプ
４０ 第２樹脂層
５０ 不平衡信号伝送路
５０ａ 不平衡信号伝送路の一端（信号入出力端）
５０ｂ 不平衡信号伝送路の他端（開放端）
５１ 接続配線
５２ はんだバンプ
６０ 第３樹脂層
６１ 開口部
６６ 第２のＧＮＤ層
７０ 多層樹脂体
８０ バラン
１００、１０１、１０２、２００、３００、４００、５００、６００、７００、７５０、７７０、８００、９００、９０１、９０２、９８０、１０００、１１００ 樹脂多層デバイス
４１０ ＣＭＯＳ−ＩＣ基板
４１１ 基板
４１２ ＳｉＯ２層
４１３ ＡｌまたはＡｌＣｕ配線
４１４ インダクタ
６０１ 凹部
６０２ シード層
６０３ レジスト
６０４ 下部配線
６０５ 上部配線
７０１ 複数の凹部
７０４ 複数の下部配線
７０５ 金属層
７７１ 感光性樹脂層
ｄ 不平衡信号伝送路５０下面と、平衡信号伝送路３０，３５上面の間隔
Ｅｒ 比誘電率
ｇ 平衡信号伝送路３０の一端３０ａと平衡信号伝送路３５の一端３５ａとの間隔
ｈ１ 平衡信号伝送路３０，３５下面と基板１０上面またはＧＮＤ層１６上面との間隔（第１樹脂層２０の層厚）
ｈ２ 不平衡信号伝送路５０上面から第３樹脂層６０上面までの間隔
Ｌ 不平衡信号伝送路５０の長さ
Ｌ１ 平衡信号伝送路３０の伝送路長
Ｌ２ 平衡信号伝送路３５の伝送路長
ＳＤ１，ＳＤ２ 平衡信号（差動信号）
ＳＳ 不平衡信号（単一信号）
Ｔ 平衡信号伝送路３０，３５および不平衡信号伝送路５０の厚さ
Ｗ 平衡信号伝送路３０，３５および不平衡信号伝送路５０の幅
ＺＤ１ 平衡信号伝送路３０の出力インピーダンス
ＺＤ２ 平衡信号伝送路３５の出力インピーダンス
ＺＳ 不平衡信号伝送路５０の入力インピーダンス
λ 伝送する信号（変換する信号）の波長

Claims (22)

  1. 基板と、
    前記基板上に形成された第１樹脂層と、
    前記第１樹脂層上に電気的に独立して設けられた第１および第２の平衡信号伝送路と、
    前記第１および第２の平衡信号伝送路上および前記第１樹脂層上に形成された第２樹脂層と、
    前記第２樹脂層上に、前記第１および第２の平衡信号伝送路と対向して設けられた不平衡信号伝送路と、
    前記不平衡信号伝送路上および前記第２樹脂層上に形成された第３樹脂層と、
    を備え、
    前記第１の平衡信号伝送路は、第１の信号出入力端と第１の接地端とを有し、
    前記第２の平衡信号伝送路は、第２の信号出入力端と第２の接地端とを有し、
    前記不平衡信号伝送路は、信号入出力端と開放端とを有する、樹脂多層デバイス。
  2. 前記基板上に形成され、前記第１樹脂層の下に位置する第１のＧＮＤ層を更に備える、請求項１に記載の樹脂多層デバイス。
  3. 前記基板の下に形成された第１のＧＮＤ層を更に備える、請求項１に記載の樹脂多層デバイス。
  4. 前記第１および第２の平衡信号伝送路および前記不平衡信号伝送路の横に位置する第１のＧＮＤ層を更に備える、請求項１に記載の樹脂多層デバイス。
  5. 前記第３樹脂層上に形成された第２のＧＮＤ層を更に備える、請求項２〜４のいずれかに記載の樹脂多層デバイス。
  6. 前記基板は、ＩＣが作り込まれた半導体基板であり、
    前記第１および第２の平衡信号伝送路の接地端がそれぞれ前記第１のＧＮＤ層に接続されている、請求項２〜４のいずれかに記載の樹脂多層デバイス。
  7. 前記第３樹脂層に形成された第１、第２、第３、第４および第５の開口部と、
    前記第１の開口部に形成され、前記第１の平衡信号伝送路の信号出入力端と電気的に接続された第１のはんだパンプと、
    前記第２の開口部に形成され、前記第２の平衡信号伝送路の信号出入力端と電気的に接続された第２のはんだパンプと、
    前記第３の開口部に形成され、前記不平衡信号伝送路の信号入出力端と電気的に接続された第３のはんだパンプと、
    前記第４の開口部に形成され、前記第１の平衡信号伝送路の接地端と電気的に接続された第４のはんだパンプと、
    前記第５の開口部に形成され、前記第２の平衡信号伝送路の接地端と電気的に接続された第５のはんだパンプと、
    を更に備える、請求項２〜４のいずれかに記載の樹脂多層デバイス。
  8. 前記第１および第２の平衡信号伝送路が、それぞれスパイラル型に配置されている、請求項２〜４のいずれかに記載の樹脂多層デバイス。
  9. 前記第１および第２の平衡信号伝送路が、それぞれメアンダ型に配置されている、請求項２〜４のいずれかに記載の樹脂多層デバイス。
  10. 前記第１および第２の平衡信号伝送路および前記不平衡信号伝送路が、光沢めっきからなる、請求項２〜４のいずれかに記載の樹脂多層デバイス。
  11. 前記基板に含まれるインダクタの上の部分に位置する前記第１のＧＮＤ層に窓が設けられている、請求項２〜４のいずれかに記載の樹脂多層デバイス。
  12. 前記第１および第２の平衡信号伝送路が、前記第１樹脂層に設けられた凹部に設けられる、請求項２〜４のいずれかに記載の樹脂多層デバイス。
  13. 前記不平衡信号伝送路が、前記第２樹脂層に設けられた凹部に設けられる、請求項２〜４のいずれかに記載の樹脂多層デバイス。
  14. 前記不平衡信号伝送路が、前記第１および第２の平衡信号伝送路と重なる部分が少なくなるように配置される、請求項１２に記載の樹脂多層デバイス。
  15. バランを有する樹脂多層デバイスの製造方法であって、
    基板となるウェハ上に、ＧＮＤ層を形成し、前記ＧＮＤ層の上に、流体樹脂をコートして硬化させ、第１樹脂層を形成する工程と、
    前記第１樹脂層上に、電気的に独立して設けられた第１および第２の平衡信号伝送路を設ける工程と、
    前記第１樹脂層および第１および第２の平衡信号伝送路の上に、流体樹脂をコートして硬化させ、第２樹脂層を形成する工程と、
    前記第２樹脂層上に、前記第１および第２の平衡信号伝送路と対向するように不平衡信号伝送路を設ける工程と、
    前記第２樹脂層および前記不平衡信号伝送路の上に、第３樹脂層を形成する工程と、
    を含む樹脂多層デバイスの製造方法。
  16. バランを有する樹脂多層デバイスの製造方法であって、
    基板となるウェハ上に、ＧＮＤ層を形成し、前記ＧＮＤ層の上に、感光性樹脂を塗布、第１樹脂層を形成する工程と、
    前記第１樹脂層の上部に、フォトリソグラフィー法により、凹部を形成する工程と、
    前記第１樹脂層の上に、スパッタリングにより、シード層を形成する工程と、
    前記シード層の上のうち前記凹部を除く部分に、パターニングによりレジストを形成する工程と、
    めっき処理により、前記凹部に下部配線を形成する工程と、
    前記レジストを除去する工程と、
    エッチングにより前記シード層を除去する工程と、
    前記第１樹脂層の上に、第２樹脂層を形成する工程と、
    前記第２樹脂層の上に上部配線を形成する工程と、
    前記第２樹脂層の上に第３樹脂層を形成する工程と、
    を含む樹脂多層デバイスの製造方法。
  17. スパッタリングにより金属層を形成する工程を更に含む、請求項１６に記載の樹脂多層デバイスの製造方法。
  18. 前記基板は、ＩＣが作り込まれた半導体基板であり、
    前記第１および第２の平衡信号伝送路の接地端がそれぞれ前記ＩＣのＧＮＤ層と電気的に接続する、請求項１に記載の樹脂多層デバイス。
  19. 前記第１および第２の平衡信号伝送路が、それぞれスパイラル型に配置されている請求項１に記載の樹脂多層デバイス。
  20. 前記第１および第２の平衡信号伝送路が、それぞれメアンダ型に配置されている請求項１に記載の樹脂多層デバイス。
  21. 前記第１および第２の平衡信号伝送路および前記不平衡信号伝送路が、光沢めっきからなる請求項１に記載の樹脂多層デバイス。
  22. バランを有する樹脂多層デバイスの製造方法であって、
    基板となるウェハ上に、流体樹脂をコートして硬化させ、第１樹脂層を形成する工程と、
    前記第１樹脂層上に、電気的に独立して設けられた第１および第２の平衡信号伝送路を設ける工程と、
    前記第１樹脂層および第１および第２の平衡信号伝送路の上に、流体樹脂をコートして硬化させ、第２樹脂層を形成する工程と、
    前記第２樹脂層上に、前記第１および第２の平衡信号伝送路と対向するように不平衡信号伝送路を設ける工程と、
    前記第２樹脂層および前記不平衡信号伝送路の上に、第３樹脂層を形成する工程と、
    を含む樹脂多層デバイスの製造方法。
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