JPWO2020031872A1 - 回路基板、回路基板モジュールおよび、アンテナモジュール - Google Patents

Abstract

本発明は、多層構造を有し、層間をビア導体で接続する回路基板であるインタポーザ（１２０）に関する。インタポーザ（１２０）は、直列に接続される第１および第２伝送ラインと、第１および第２伝送ラインのそれぞれに接続される第１および第２スタブとを備えている。第１および第２スタブは、それぞれ異なる層に設けた配線で形成され、第１および第２スタブの間を接続する第２伝送ライン（１２３）は、ビア導体と、第２スタブ（１２４）を形成した層に設けた配線とで構成される。

Description

本発明は、回路基板、回路基板モジュールおよび、アンテナモジュールに関する。

アンテナモジュール等に用いられる回路基板では、所望の周波数帯の高周波信号を通過させ、不要な高周波信号を阻止するフィルタ等が設けられることがある。このようなフィルタには、例えば信号線（伝送ライン）に対して複数のスタブを接続した回路構成となる場合がある。この複数のスタブを回路基板において異なる層に形成すると、スタブ間の接続をビア導体で行うことになる。

具体的に、特許文献１（特開２０１７−２１６５８９号公報）では、帯域阻止フィルタにおいて、コプレーナーラインの信号線の下層にスパイラル形状の第１スタブを形成し、信号線と第１スタブとをビア導体で接続している。さらに、この帯域阻止フィルタでは、第１スタブが形成される層よりさらに下層にスパイラル形状の第２スタブを形成し、第１スタブと第２スタブとをビア導体で接続している。

特開２０１７−２１６５８９号公報

所望の回路特性を得るために、回路基板において複数のスタブを形成する回路構成とした場合、設計により決められた線路長の配線でスタブ間を接続する必要がある。しかし、特許文献１で開示されているように、回路基板の異なる層に形成したスタブ間をビア導体で接続すると、設計により決められた線路長の配線を確保するために、回路基板の多層化を進めビア導体の段数を増やす必要があった。

ビア導体の段数を増やしてスタブ間を接続した場合、スタブ間の整合がとり難くなり、当該スタブを形成した回路基板全体の伝送ロスが大きくなるという問題があった。また、回路基板の多層化を進めた場合、回路基板全体のサイズを小型化できない問題があった。

そこで、本発明の目的は、このような課題を解決するためになされたものであって、回路基板の異なる層に形成したスタブ間を接続する回路基板において、小型化かつ伝送ロスの抑制が可能な回路基板、回路基板モジュールおよび、アンテナモジュールを提供することである。

本発明の一形態に係る回路基板は、多層構造を有し、層間をビア導体で接続する回路基板であって、直列に接続される複数の信号線と、複数の信号線のそれぞれに接続される複数のスタブとを備え、複数のスタブは、それぞれ異なる層に設けた配線で形成され、複数のスタブの間を接続する少なくとも１つの信号線は、ビア導体と、スタブを形成した層に設けた配線とで構成される。

本発明の一形態に係る回路基板モジュールは、アンテナと接続する回路基板モジュールであって、上記の回路基板と、回路基板に実装され信号線の一方の端部と接続される高周波集積回路素子と備え、回路基板は、高周波集積回路素子を実装した面と反対の面に、アンテナと信号線の他方の端部とを接続する接続部を有する。

本発明の一形態に係るアンテナモジュールは、アンテナと、上記の回路基板と、回路基板に実装され信号線の一方の端部と接続される高周波集積回路素子と備え、回路基板は、高周波集積回路素子を実装した面と反対の面に、アンテナと信号線の他方の端部とを接続する接続部を有する。

本発明によれば、スタブの間を接続する信号線のうち少なくとも１つの信号線は、ビア導体と、スタブを形成した層に設けた配線とで構成されるので、スタブ間をビア導体のみで接続した場合に比べて、回路基板の小型化かつ回路基板での伝送ロスを抑制することができる。

本実施の形態１に係るアンテナモジュールの一例の断面図である。 本実施の形態１に係るアンテナモジュールの一例のブロック図である。 本実施の形態１に係る回路基板モジュールの一例の概略図である。 本実施の形態１に係る回路基板モジュールの一例の平面図である。 本実施の形態１に係るインタポーザの回路特性の一例を示すグラフである。 変形例１に係るアンテナモジュールの一例のブロック図である。 変形例２に係るインタポーザの一例の配線図である。 本実施の形態２に係るアンテナモジュールの一例のブロック図である。 本実施の形態２に係るインタポーザの一例の配線図である。 本実施の形態２に係るインタポーザの回路特性の一例を示すグラフである。 回路基板にアンテナを形成した回路基板モジュールの一例の概略図である。

以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

［実施の形態１］
図１は、本実施の形態１に係るアンテナモジュール１００の一例の断面図である。図２は、本実施の形態１に係るアンテナモジュール１００の一例のブロック図である。アンテナモジュール１００は、ベースバンド信号処理回路などと接続することで、たとえば、携帯電話、スマートフォンあるいはタブレットなどの携帯端末や、通信機能を備えたパーソナルコンピュータなどの通信装置に用いられる。

アンテナモジュール１００は、給電回路の一例であるＲＦＩＣ１１０と、回路基板の一例であるインタポーザ１２０と、アンテナアレイ１３０とを備える。アンテナモジュール１００では、図示していないベースバンド信号処理回路から伝達された信号を高周波信号にアップコンバートしてアンテナアレイ１３０から放射するとともに、アンテナアレイ１３０で受信した高周波信号をダウンコンバートしてベースバンド信号処理回路に伝達する。本実施の形態１においては、アンテナモジュール１００は、２つの特定の周波帯に対応する、いわゆるデュアルバンド対応のアンテナモジュールである。

なお、図１では、説明を容易にするために、アンテナアレイ１３０を構成する複数のアンテナ１３１のうち、２つのアンテナ１３１に対応する構成のみが示され、同様の構成を有する他のアンテナ１３１に対応する構成については省略されている。また、本実施の形態１においては、アンテナ１３１が、矩形の平板形状を有するパッチアンテナである場合を例として説明する。また、アンテナモジュール１００からアンテナアレイ１３０を除いたＲＦＩＣ１１０とインタポーザ１２０とを備える構成を、回路基板モジュール２００とする。

ＲＦＩＣ１１０は、図示していないが複数のスイッチ、複数のパワーアンプ、複数のローノイズアンプ、複数の減衰器、複数の移相器、信号合成／分波器、ミキサ、増幅回路などで構成された高周波集積回路素子である。また、ＲＦＩＣ１１０は、複数のＴｘ端子と複数のＲｘ端子とを備えている。

図２を参照して、ＲＦＩＣ１１０は、高周波信号を送信する場合、スイッチ１１１ＡをＯＦＦ状態、スイッチ１１１ＢをＯＮ状態にすることで、Ｔｘ端子から高周波信号を送信する。ＲＦＩＣ１１０は、高周波信号を受信する場合、スイッチ１１１ＡをＯＮ状態、スイッチ１１１ＢをＯＦＦ状態にすることで、Ｒｘ端子から高周波信号を受信する。

送信される高周波信号は、ＲＦＩＣ１１０のＴｘ端子からインタポーザ１２０を通過して、それぞれ異なるアンテナ１３１に伝達される。なお、ＲＦＩＣ１１０では、内蔵された増幅回路で信号を増幅し、ミキサでアップコンバートする。また、ＲＦＩＣ１１０では、アップコンバートした高周波信号を、信号合成／分波器で分波して異なる信号経路を通過させ、各信号経路に配置された移相器で移相度を個別に調整することで、アンテナアレイ１３０の指向性を調整している。

各アンテナ１３１で受信された高周波信号は、インタポーザ１２０を通過してＲＦＩＣ１１０のＲｘ端子に入力される。Ｒｘ端子に入力した信号は、ＲＦＩＣ１１０の信号合成／分波器で合波され、ミキサでダウンコンバートした後に増幅回路で増幅される。

ＲＦＩＣ１１０は、Ｔｘ端子およびＲｘ端子とインタポーザ１２０の端子とをはんだバンプで接続することで、インタポーザ１２０と電気的に接続されている。インタポーザ１２０は、ＲＦＩＣ１１０とアンテナアレイ１３０との間に設けられた回路基板であって、フィルタ回路や整合回路などを構成している。また、インタポーザ１２０は、たとえば、エポキシ、ポリイミドなどの樹脂が多層構造に形成された基板である。インタポーザ１２０は、より低い誘電率を有する液晶ポリマー（Liquid Crystal Polymer：ＬＣＰ）あるいはフッ素系樹脂を用いて形成されてもよい。

なお、図２では、説明を容易にするために、インタポーザ１２０を構成する複数の回路のうち、１組のＴｘ端子およびＲｘ端子に対応する構成のみが示され、同様の構成を有する他組のＴｘ端子およびＲｘ端子に対応する構成については省略されている。また、インタポーザ１２０は、Ｔｘ端子およびＲｘ端子のポートインピーダンスが異なり、２つの特定の周波帯で共振をとる整合回路が構成されている場合を例として以下説明する。

図２を参照して、インタポーザ１２０は、ＲＦＩＣ１１０のＴｘ端子と接続される信号線１２１と、ＲＦＩＣ１１０のＲｘ端子と接続される信号線１２２とを備えている。ＲＦＩＣ１１０のスイッチ１１１ＡをＯＦＦ状態、スイッチ１１１ＢをＯＮ状態とした場合、信号線１２１は、Ｔｘ端子からの高周波信号を送信する第１伝送ラインとなり、信号線１２２は、第１スタブとなる。逆に、ＲＦＩＣ１１０のスイッチ１１１ＡをＯＮ状態、スイッチ１１１ＢをＯＦＦ状態とした場合、信号線１２１は、第１スタブとなり、信号線１２２は、Ｒｘ端子へ高周波信号を送信する第１伝送ラインとなる。

インタポーザ１２０は、信号線１２１，１２２とアンテナアレイ１３０とを接続する第２伝送ライン１２３と、第２伝送ライン１２３とアンテナアレイ１３０との間に設けた第２スタブ１２４とをさらに備えている。

第１スタブおよび第２スタブ１２４は、それぞれ第１伝送ラインおよび第２伝送ライン１２３と組み合わせることでそれぞれ第１共振周波数と第２共振周波数を有する回路を構成する。したがって、第１スタブと第１伝送ラインの線路長は、それぞれ第１共振周波数に応じて定められ、第２スタブ１２４と第２伝送ライン１２３の線路長は、それぞれ第２共振周波数に応じて定められる。また、第１スタブ、第２スタブ１２４、および第２伝送ライン１２３の線路幅は、それぞれＲＦＩＣ１１０およびアンテナアレイ１３０の特性インピーダンスに応じて定められる。これらの第１スタブ，第２スタブ１２４および第２伝送ライン１２３は、インピーダンス調整機能とともに、目的とする２つの特定の周波帯の信号を通過させるフィルタとしても機能する。

インタポーザ１２０は、これら信号線１２１，１２２、第２伝送ライン１２３および第２スタブ１２４を、多層構造を有し、層間をビア導体で接続する回路基板に形成している。そして、第１スタブとなる信号線１２１，１２２と第２スタブ１２４とは、回路基板において異なる層に形成される。従来の回路構成であれば、異なる層に形成される第１スタブと第２スタブとを接続する第２伝送ラインをビア導体で形成していた。

しかし、本実施の形態１に係るインタポーザ１２０では、２つの特定の周波帯（例えば、２８ＧＨｚ帯および３９ＧＨｚ帯）で共振をとる整合回路を実現するために、特定の線路長（例えば、１．２ｍｍ）の第２伝送ラインを確保する必要がある。従来の回路構成のように第２伝送ラインをビア導体で形成すると、特定の線路長を確保するために回路基板を多層化してビア導体の段数を増やす（例えば、高さが１００μｍのビア導体であれば十数段）必要があった。

ビア導体の段数を増すと第２伝送ラインの線路長を確保できるが、第１スタブと第２スタブとの間の整合がとり難くなり、インタポーザ１２０の伝送ロスが大きくなる。また、ビア導体の段数を増やし回路基板をより多層化した場合、インタポーザ１２０自体のサイズが大型化する。

そこで、本実施の形態１に係るインタポーザ１２０では、第２伝送ライン１２３を第１スタブまたは第２スタブを形成した層に設けた配線で構成している。つまり、第２伝送ライン１２３をビア導体のみで形成するのではなく、少なくとも一部を第１スタブまたは第２スタブを形成した層に設けた配線で形成している。

以下、信号線１２１，１２２、第２伝送ライン１２３および第２スタブ１２４の配線の形状について具体的に説明する。図３は、本実施の形態１に係る回路基板モジュール２００の一例の概略図である。図３（ａ）は、回路基板モジュール２００の断面図を、図３（ｂ）は、インタポーザ１２０のＬａｙｅｒ３の配線図を、図３（ｃ）は、インタポーザ１２０のＬａｙｅｒ５の配線図をそれぞれ示している。

インタポーザ１２０は、図３（ａ）に示すように、Ｌａｙｅｒ１〜Ｌａｙｅｒ６までの多層構造を有し、層間をビア導体で接続している。インタポーザ１２０のＬａｙｅｒ１には、ＲＦＩＣ１１０のバンプ端子（例えば、Ｔｘ端子）と接続するための配線が形成されている。インタポーザ１２０のＬａｙｅｒ３には、図３（ｂ）に示すように第１伝送ラインとなる信号線１２１と第１スタブとなる信号線１２２とが形成されている。信号線１２１の一端には、ＲＦＩＣ１１０のＴｘ端子と接続するためのビアパッドＰ１を形成し、信号線１２１の他端には、信号線１２２の一端と接続するとともに下層の第２伝送ライン１２３と接続するためのビアパッドＰ２を形成している。信号線１２２の他端には、ＲＦＩＣ１１０のＲｘ端子と接続するためのビアパッドＰ３を形成している。

インタポーザ１２０のＬａｙｅｒ５には、図３（ｃ）に示すように第２伝送ライン１２３と第２スタブ１２４とが形成されている。第２伝送ライン１２３の一端には、上層の第１伝送ラインとなる信号線１２１と接続するためのビアパッドＰ４を形成している。第２伝送ライン１２３の他端には、第２スタブ１２４の一端と接続するとともに下層のアンテナアレイ１３０と接続するためのビアパッドＰ５を形成している。なお、インタポーザ１２０は、第１スタブを形成したＬａｙｅｒ３と第２スタブ１２４を形成したＬａｙｅｒ５との間のＬａｙｅｒ４に接地導体（ＧＮＤ）を設けてある。そのため、インタポーザ１２０は、異なる層に形成した第１スタブと第２スタブ１２４との間での電磁気的な影響を排除している。図３（ａ）では、Ｌａｙｅｒ２，６も接地導体（ＧＮＤ）である。なお、インタポーザ１２０のＬａｙｅｒ１，３，５は、Ｌａｙｅｒ間に形成したビア導体とビアパッドを介して電気的に接続されている。また、インタポーザ１２０のＬａｙｅｒ６は、高周波集積回路素子であるＲＦＩＣ１１０を実装した面（Ｌａｙｅｒ１）と反対の面で、アンテナアレイ１３０と第２伝送ライン１２３の端部とを接続する接続部１２９を有している。

第２伝送ライン１２３は、第１スタブと第２スタブ１２４とを形成した層の間を繋ぐビア導体で構成するのではなく、第２スタブ１２４を形成した層（Ｌａｙｅｒ５）に設けた配線で構成していると説明した。しかし、第２伝送ライン１２３は、第１スタブを形成した層（Ｌａｙｅｒ３）に設けた配線で構成してもよいし、第１スタブを形成した層（Ｌａｙｅｒ３）に設けた配線と第２スタブ１２４を形成した層（Ｌａｙｅｒ５）に設けた配線とで分けて構成してもよい。

第２伝送ライン１２３を、ビア導体のみで形成せずに他の層に設けた配線で形成することで、インタポーザ１２０で実現したい回路特性に合わせて、第２伝送ライン１２３の線路長を自由に変更することができる。また、ビア導体で第２伝送ライン１２３を形成する場合に比べて、回路基板を多層化してビア導体の段数を増やす必要がなく、インタポーザ１２０の伝送ロスを抑えてインタポーザ１２０自体を小型化（薄型化）できる。

なお、インタポーザ１２０に形成されている信号線１２１，１２２、第２伝送ライン１２３および第２スタブ１２４は、ストリップラインで形成されている。しかし、信号線１２１，１２２、第２伝送ライン１２３および第２スタブ１２４は、ストリップライン以外のマイクロストリップラインやコプレーナーラインなどで形成してもよい。

図３で示した信号線１２１，１２２、第２伝送ライン１２３および第２スタブ１２４の配線の組が、１つのアンテナ１３１対して２組ずつ接続されている（図１参照）。アンテナアレイ１３０は、複数のアンテナ１３１が平面に並んで設けられているので、信号線１２１，１２２、第２伝送ライン１２３および第２スタブ１２４の配線の組もインタポーザ１２０に複数設けられている。

図４は、本実施の形態１に係る回路基板モジュール２００の一例の平面図である。インタポーザ１２０には、図４に示すように信号線１２１，１２２、第２伝送ライン１２３および第２スタブ１２４の配線の組が１２個設けられている。１組の配線に対して、ＲＦＩＣ１１０の１組のＴｘ端子およびＲｘ端子が対応している。

次に、図２に示す回路構成でインタポーザ１２０を構成した場合の回路特性について詳しく説明する。図５は、本実施の形態１に係るインタポーザ１２０の回路特性の一例を示すグラフである。図５（ａ）には、各周波数の信号に対する通過特性が、図５（ｂ）には、各周波数の信号に対する反射特性がそれぞれ示されている。図５（ａ）に示すグラフは、横軸を周波数Ｆｒｅｑ（ＧＨｚ）とし、縦軸を通過特性Ｓ（２，１）（ｄＢ）としている。図５（ｂ）に示すグラフは、横軸を周波数Ｆｒｅｑ（ＧＨｚ）とし、縦軸を反射特性Ｓ（２，２），Ｓ（１，１）（ｄＢ）としている。ここで、通過特性Ｓ（２，１）は、インタポーザ１２０において、ＲＦＩＣ１１０に接続される端子からアンテナアレイ１３０に接続される端子への通過特性を示す。反射特性Ｓ（２，２）は、インタポーザ１２０において、アンテナアレイ１３０に接続される端子での反射特性を示す。反射特性Ｓ（１，１）は、インタポーザ１２０において、ＲＦＩＣ１１０に接続される端子での反射特性を示す。

図５（ａ）に示すグラフでは、インタポーザ１２０が約２７ＧＨｚ〜約４０ＧＨｚの信号に対して０．１〜０．２ｄＢ程度の通過特性Ｓ（２，１）（ｄＢ）を有していることを示している。また、図５（ｂ）に示すグラフでは、インタポーザ１２０が約２８ＧＨｚと約３９ＧＨｚの信号に対して−２２〜−２５ｄＢ程度の反射特性Ｓ（２，１），Ｓ（１，１）（ｄＢ）を有していることを示している。つまり、図５に示すグラフから、インタポーザ１２０は、約２８ＧＨｚと約３９ＧＨｚとの信号を伝送する特性が高いフィルタ回路であることが分かる。なお、ＲＦＩＣ１１０のインピーダンスが３０Ωで、アンテナアレイのインピーダンスが５０Ωであるため、インタポーザ１２０は、第２伝送ライン１２３の特性インピーダンスを３５Ω程度にして、３０Ωから５０Ωにインピーダンス変換する整合回路でもある。つまり、伝送ラインおよびスタブの配線幅は特性インピーダンス等に依存するため、第１伝送ラインとなる信号線１２１、第２伝送ライン１２３および第２スタブ１２４は、互いに配線幅が異なる等、異なる構造の配線でもよい。

以上のように、本実施の形態１に係るインタポーザ１２０は、多層構造を有し、層間をビア導体で接続する回路基板であって、直列に接続される信号線１２１（１２２）および第２伝送ライン１２３と、信号線１２１（１２２）および第２伝送ライン１２３のそれぞれに接続される信号線１２２（１２１）および第２スタブ１２４とを備えている。第１スタブである信号線１２２（１２１）および第２スタブ１２４は、それぞれ異なる層に設けた配線で形成される。第１スタブと第２スタブ１２４との間を接続する第２伝送ライン１２３は、ビア導体と、第２スタブ１２４を形成した層に設けた配線とで構成される。これにより、本実施の形態１に係るインタポーザ１２０は、第１スタブと第２スタブとをビア導体のみで接続する場合に比べて、インタポーザ１２０の小型化かつインタポーザ１２０での伝送ロスを抑制することができる。

なお、インタポーザ１２０では、ＲＦＩＣ１１０のスイッチにより信号線１２１を第１伝送ラインとするときと、第１スタブとするときとを切換える構成について説明したが、信号線１２１を第１伝送ラインまたは第１スタブのいずれかに固定した構成でもよい。

インタポーザ１２０は、第１スタブおよび第２スタブを形成した層の間に設けた接地導体をさらに備えてもよい。第１スタブと第２スタブとの間に接地した配線層（接地導体）を設けることで、第１スタブと第２スタブとの間で容量またはインダクタンスなどの形成を抑制し、電磁気的な影響を排除することができる。逆に、第１スタブおよび第２スタブを形成した層の間に接地導体を設けずに、信号線１２１，１２２、第２伝送ライン１２３および第２スタブ１２４の電磁気的な影響を利用してインタポーザを構成してもよい。

第２スタブ１２４の配線と、第２スタブ１２４を形成した層（Ｌａｙｅｒ５）に設けた第２伝送ライン１２３の配線とは、同じ構造の配線としてもよい。たとえば、第２スタブ１２４と第２伝送ライン１２３とを同じストリップラインで形成することで、配線ごとに異なる工程を実施する必要がないので製造コストを低減することができる。つまり、ＲＦＩＣ１１０のインピーダンスとアンテナアレイ１３０のインピーダンスとが同一である場合、第２伝送ライン１２３によるインピーダンス変換が不要となる。このため、第２伝送ライン１２３および第２スタブ、さらには第１伝送ラインとなる信号線１２１を同じ構造の配線とすることにより、製造コストを低減することができる。

本実施の形態１に係るインタポーザ１２０では、第１スタブおよび第２スタブの各々が、第１伝送ラインおよび第２伝送ライン１２３と接続される端部と反対の端部が接地されたショートスタブである（図２参照）。第１伝送ラインおよび第２伝送ライン１２３に接続されるスタブをショートスタブとすることによって、アンテナに帯電した静電気が接地電極ＧＮＤに流すことができ、ＲＦＩＣ１１０等の電子デバイスを、スタブによって生じる静電放電（Electrostatic Discharge：ＥＳＤ）から保護することができる。なお、第１スタブおよび第２スタブの各々は、すべてがショートスタブである場合に限定されず、いずれかがオープンスタブの場合でもよい。

（変形例１）
上記の実施の形態においては、図２で示したように、伝送ラインとスタブとの組み合わせを２つ直列に接続した回路構成について説明した。変形例１においては、伝送ラインとスタブとの組み合わせを３つ以上直列に接続した回路構成について説明する。図６は、変形例１に係るアンテナモジュール１００ａの一例のブロック図である。アンテナモジュール１００ａは、ＲＦＩＣ１１０と、インタポーザ１２０ａと、アンテナアレイ１３０とを備える。なお、アンテナモジュール１００ａにおいて、図２に示すアンテナモジュール１００と同じ構成については、同じ符号を付して詳しい説明を繰返さない。また、図６では、説明を容易にするために、ＲＦＩＣ１１０とインタポーザ１２０ａとが１つの端子で接続する構成としているが、図２で説明したようＲＦＩＣ１１０のＴｘ端子およびＲｘ端子でインタポーザ１２０ａと接続する構成でもよい。

図６に示すインタポーザ１２０ａでは、ＲＦＩＣ１１０とアンテナアレイ１３０との間に、第１伝送ライン１２１ａ、第２伝送ライン１２３ａおよび第３伝送ライン１２５ａが直列に接続されている。さらに、インタポーザ１２０ａでは、第１伝送ライン１２１ａと第２伝送ライン１２３ａとの間に第１スタブ１２２ａを、第２伝送ライン１２３ａと第３伝送ライン１２５ａとの間に第２スタブ１２４ａを、第３伝送ライン１２５ａとアンテナアレイ１３０との間に第３スタブ１２６ａをそれぞれ設けている。

本変形例１に係るインタポーザ１２０ａであっても、第２伝送ライン１２３ａは、第２スタブ１２４ａを形成した層に設けた配線で構成され、第３伝送ライン１２５ａは、第３スタブ１２６ａを形成した層に設けた配線で構成されている。これにより、インタポーザ１２０ａは、異なる層に形成されたスタブ間をビア導体のみで接続する場合に比べて、インタポーザ１２０ａの小型化かつインタポーザ１２０ａでの伝送ロスを抑制することができる。

なお、第２伝送ライン１２３ａおよび第３伝送ライン１２５ａのいずれもスタブを形成した層に設けた配線で構成する必要はなく、少なくとも１つの伝送ラインを、スタブを形成した層に設けた配線で構成するだけでもよい。

（変形例２）
上記の実施の形態においては、図３で示したように信号線１２１，１２２、第２伝送ライン１２３および第２スタブ１２４の配線の形状が、主に直線を利用して構成されている。変形例２においては、伝送ラインおよびスタブの配線の形状を、曲線を利用して構成する場合について説明する。図７は、変形例２に係るインタポーザの一例の配線図である。図７（ａ）は、インタポーザのＬａｙｅｒ３の配線図を、図７（ｂ）は、インタポーザのＬａｙｅｒ５の配線図をそれぞれ示している。なお、変形例２に係るインタポーザの層構成は、図３（ａ）に示したインタポーザ１２０の層構成と同じであるため、詳しい説明は繰り返さない。また、変形例２に係るインタポーザは、実施の形態１に係るインタポーザ１２０と配線の形状が異なる以外、同じ構成を有している。

図７（ａ）に示すインタポーザのＬａｙｅｒ３では、第１伝送ラインとなる信号線１２１ｂと第１スタブとなる信号線１２２ｂとが形成されている。信号線１２１ｂは、複数の曲線を組み合わせた形状をしており、一端にビアパッドＰ１を形成し、他端に下層の第２伝送ライン１２３ｂと接続するためのビアパッドＰ２を形成している。信号線１２２ｂは、半円となる曲線を含む形状をしており、一端がビアパッドＰ２に接続し、他端にビアパッドＰ３を形成している。

図７（ｂ）に示すインタポーザのＬａｙｅｒ５では、第２伝送ライン１２３ｂと第２スタブ１２４ｂとが形成されている。第２伝送ライン１２３ｂおよび第２スタブ１２４ｂは、曲線であり、特に連続した巻き形状となっている。第２伝送ライン１２３ｂは、一端に上層の第１伝送ラインと接続するためのビアパッドＰ４を形成し、他端にビアパッドＰ５を形成している。第２スタブ１２４ｂは、一端がビアパッドＰ５に接続し、他端にビアパッドＰ６を形成している。

本変形例２に係るインタポーザでは、スタブ（第１スタブ、第２スタブ１２４ｂ）およびスタブを形成した層に設けた信号線（第１伝送ライン、第２伝送ライン１２３ｂ）の配線が、曲線または巻き形状である。これにより、当該インタポーザでは、スタブまたは信号線を直線で形成する場合に比べて、配線の形状に自由度が増し、同じ長さの配線をより小さい領域内で形成することが可能となる。

なお、図７に示す信号線１２１ｂ，１２２ｂ、第２伝送ライン１２３ｂおよび第２スタブ１２４ｂの配線の形状は一例であって、他の形状であってもよい。例えば、信号線１２１ｂ，１２２ｂが巻き形状であってよく、第２伝送ライン１２３ｂと第２スタブ１２４ｂとが逆向きの巻き形状であってよい。逆向きの巻き形状において、Ｌａｙｅｒ４がＧＮＤ層でない場合に上下層のライン間の結合による不要な共振を防ぐことができる。

［実施の形態２］
本実施の形態１では、第１伝送ラインに対して第１スタブを、第２伝送ライン１２３に対して第２スタブ１２４をそれぞれ接続するインタポーザ１２０の構成について説明した。本実施の形態２では、第１伝送ラインに対して高調波抑制のための別のスタブをさらに接続するインタポーザの構成について説明する。図８は、本実施の形態２に係るアンテナモジュール１００ｃの一例のブロック図である。なお、アンテナモジュール１００ｃにおいて、図２に示すアンテナモジュール１００と同じ構成については、同じ符号を付して詳しい説明を繰返さない。また、図８では、説明を容易にするために、ＲＦＩＣ１１０とインタポーザ１２０ｃとが１つの端子で接続する構成としているが、図２で説明したようＲＦＩＣ１１０のＴｘ端子およびＲｘ端子でインタポーザ１２０ｃと接続する構成でもよい。

図８に示すインタポーザ１２０ｃでは、ＲＦＩＣ１１０とアンテナアレイ１３０との間に、第１伝送ライン１２１ｃおよび第２伝送ライン１２３ｃが直列に接続されている。さらに、インタポーザ１２０ｃでは、第１伝送ライン１２１ｃと第２伝送ライン１２３ｃとの間に第１スタブ１２２ｃを、第２伝送ライン１２３ｃとアンテナアレイ１３０との間に第２スタブ１２４ｃをそれぞれ設けている。さらに、インタポーザ１２０ｃでは、第１伝送ライン１２１ｃと第２伝送ライン１２３ｃとの間に第３スタブ１２６ｃをさらに備えている。

本実施の形態２に係るインタポーザ１２０ｃでは、２つの特定の周波帯（例えば、２８ＧＨｚ帯および３９ＧＨｚ帯）で共振をとりつつ、第３スタブ１２６ｃを設けることで、それぞれの周波数帯での第２高調波を減衰させる整合回路を実現している。

図９は、本実施の形態２に係るインタポーザ１２０ｃの一例の配線図である。図９（ａ）は、インタポーザ１２０ｃのＬａｙｅｒ３の配線図を、図９（ｂ）は、インタポーザ１２０ｃのＬａｙｅｒ５の配線図をそれぞれ示している。なお、インタポーザ１２０ｃの層構成は、図３（ａ）に示したインタポーザ１２０の層構成と同じであるため、詳しい説明は繰り返さない。

図９（ａ）に示すインタポーザ１２０ｃのＬａｙｅｒ３では、第１伝送ライン１２１ｃと第１スタブ１２２ｃとが形成されている。第１伝送ライン１２１ｃは、一部に曲線を含む形状をしており、一端にビアパッドＰ１を形成し、他端に下層の第２伝送ライン１２３ｃと接続するためのビアパッドＰ２を形成している。第１スタブ１２２ｃは、複数の曲線を組み合わせた形状をしており、一端がビアパッドＰ２と接続し、他端にビアパッドＰ３を形成している。

さらに、インタポーザ１２０ｃのＬａｙｅｒ３には、第１伝送ライン１２１ｃと接続する第３スタブ１２６ｃが形成されている。第３スタブ１２６ｃは、３つの直線を２つの曲線で繋げた形状をしており、一端がビアパッドＰ２に接続し、他端にビアパッドＰ７を形成している。第３スタブ１２６ｃは、第１スタブ１２２ｃと同じＬａｙｅｒ３に形成されているが、第１スタブ１２２ｃおよび第２スタブ１２４ｃとは別のスタブである。なお、第１スタブ１２２ｃと第２スタブ１２４ｃとは、異なる層に形成された複数のスタブである。

図７（ｂ）に示すインタポーザ１２０ｃのＬａｙｅｒ５では、第２伝送ライン１２３ｃと第２スタブ１２４ｃとが形成されている。第２伝送ライン１２３ｃおよび第２スタブ１２４ｃは、曲線であり、特に連続した巻き形状となっている。第２伝送ライン１２３ｃは、一端に上層の第１伝送ラインと接続するためのビアパッドＰ４を形成し、他端にビアパッドＰ５を形成している。第２スタブ１２４ｃは、一端がビアパッドＰ５に接続し、他端にビアパッドＰ６を形成している。

次に、図８に示す回路構成でインタポーザ１２０ｃを構成した場合の回路特性について詳しく説明する。図１０は、本実施の形態２に係るインタポーザ１２０ｃの回路特性の一例を示すグラフである。図１０（ａ）には、各周波数の信号に対する通過特性が、図１０（ｂ）には、各周波数の信号に対する反射特性がそれぞれ示されている。図１０（ａ）に示すグラフは、横軸を周波数Ｆｒｅｑ（ＧＨｚ）とし、縦軸を通過特性Ｓ（２，１）（ｄＢ）としている。図１０（ｂ）に示すグラフは、横軸を周波数Ｆｒｅｑ（ＧＨｚ）とし、縦軸を反射特性Ｓ（２，２），Ｓ（１，１）（ｄＢ）としている。

図１０（ａ）に示すグラフでは、インタポーザ１２０ｃが約２７ＧＨｚ〜約４０ＧＨｚの信号に対して０．１〜０．２ｄＢ程度の通過特性Ｓ（２，１）（ｄＢ）を有していることを示している。さらに、インタポーザ１２０ｃが約２８ＧＨｚの共振周波数に対する第２高調波（約５６ＧＨｚ）の信号に対して−４２ｄＢ程度の通過特性Ｓ（２，１）（ｄＢ）を有している。また、インタポーザ１２０ｃが約３９ＧＨｚの共振周波数に対する第２高調波（約７８ＧＨｚ）の信号に対して−３６ｄＢ程度の通過特性Ｓ（２，１）（ｄＢ）を有している。

図５（ｂ）に示すグラフでは、インタポーザ１２０ｃが約２８ＧＨｚと約３９ＧＨｚの信号に対して−３０ｄＢ以下の反射特性Ｓ（２，１），Ｓ（１，１）（ｄＢ）を有していることを示している。つまり、インタポーザ１２０ｃは、約２８ＧＨｚと約３９ＧＨｚとの信号を伝送するとともに、それぞれの共振周波数に対する第２高調波の信号を減衰させる特性のフィルタ回路である。なお、インタポーザ１２０ｃは、図２に示すインタポーザ１２０と同様、第２伝送ライン１２３ｃの特性インピーダンスを３５Ω程度にして、３０Ωから５０Ωにインピーダンス変換する整合回路でもある。

以上のように、本実施の形態２に係るインタポーザ１２０ｃは、少なくとも１つの信号線（例えば、第１伝送ライン１２１ｃ）に対して、異なる層に形成された複数のスタブ（例えば、第１スタブ１２２ｃ，第２スタブ１２４ｃ）とは別のスタブ（例えば、第３スタブ１２６ｃ）を接続している。これにより、本実施の形態に係るインタポーザ１２０ｃは、共振周波数に対する第２高調波の信号を減衰させる特性を有することができる。

［その他の変形例］
前述の実施の形態で説明したアンテナモジュールは、図１で説明したように回路基板モジュール２００に別構成のアンテナアレイ１３０を接続する構成を前提としている。しかし、アンテナモジュールは、回路基板モジュールに別構成のアンテナアレイを接続する構成に限られず、例えば、インタポーザを構成している回路基板にアンテナを形成する構成でもよい。

図１１は、回路基板にアンテナを形成した回路基板モジュール２００ｄの一例の概略図である。図１１には、回路基板モジュール２００ｄの断面図を示す。回路基板モジュール２００ｄは、ＲＦＩＣ１１０と回路基板１２０ｄとを備える。なお、アンテナを回路基板１２０ｄに形成する構成であるため、当該回路基板１２０ｄは、図１で説明したようにインターポーザとは呼ばず、単に回路基板と呼ぶ。回路基板モジュール２００ｄの構成のうち、図３（ａ）に示した回路基板モジュール２００と同じ構成については同じ符号を付して詳しい説明は繰り返さない。

回路基板１２０ｄは、図１１に示すように、Ｌａｙｅｒ１〜Ｌａｙｅｒ６までの多層構造を有し、層間をビア導体で接続している。回路基板１２０ｄのＬａｙｅｒ１には、ＲＦＩＣ１１０のバンプ端子（例えば、Ｔｘ端子）と接続するための配線が形成されている。回路基板１２０ｄのＬａｙｅｒ６には、アンテナの放射電極１３９が形成されている。放射電極１３９は、第２伝送ラインが形成されている回路基板１２０ｄのＬａｙｅｒ５とビア導体で電気的に接続されている。放射電極１３９は、図１１に示すように、回路基板に１つ形成される構成に限定されず、複数形成されてアレイアンテナを構成してもよい。また、放射電極１３９は、図１１に示すように、回路基板の表面に形成され露出する構成に限定されず、回路基板の内部に形成され露出しない構成でもよい。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１００，１００ａ，１００ｃ アンテナモジュール、１１１Ａ，１１１Ｂ スイッチ、１２０，１２０ａ，１２０ｃ インタポーザ、１２１，１２１ｂ，１２２，１２２ｂ 信号線、１２１ａ，１２１ｃ 第１伝送ライン、１２２ａ，１２２ｃ 第１スタブ、１２３，１２３ａ，１２３ｂ，１２３ｃ 第２伝送ライン、１２４，１２４ａ，１２４ｂ，１２４ｃ 第２スタブ、１２５ａ 第３伝送ライン、１２６ａ，１２６ｃ 第３スタブ、１３０ アンテナアレイ、１３１ アンテナ、２００ 回路基板モジュール。

Claims (10)

1. 多層構造を有し、層間をビア導体で接続する回路基板であって、
   直列に接続される複数の信号線と、
   複数の前記信号線のそれぞれに接続される複数のスタブとを備え、
   複数の前記スタブは、それぞれ異なる層に設けた配線で形成され、
   複数の前記スタブの間を接続する少なくとも１つの前記信号線は、前記ビア導体と、前記スタブを形成した層に設けた配線とで構成される、回路基板。
2. 前記スタブおよび前記スタブを形成した層に設けた前記信号線の配線は、曲線である、請求項１に記載の回路基板。
3. 前記スタブおよび前記スタブを形成した層に設けた前記信号線の配線は、巻き形状である、請求項２に記載の回路基板。
4. 少なくとも１つの前記信号線に対して、異なる層に形成された複数の前記スタブとは別のスタブを接続する、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の回路基板。
5. 前記スタブを形成した層の間に設けた接地導体をさらに備える、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の回路基板。
6. 前記スタブの配線と、前記スタブを形成した層に設けた前記信号線の配線とは、同じ構造の配線である、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の回路基板。
7. 複数の前記スタブの各々は、オープンスタブである、請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の回路基板。
8. 複数の前記スタブの各々は、前記信号線と接続される端部と反対の端部が接地されたショートスタブである、請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の回路基板。
9. アンテナと接続する回路基板モジュールであって、
   請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載の前記回路基板と、
   前記回路基板に実装され前記信号線の一方の端部と接続される高周波集積回路素子と備え、
   前記回路基板は、前記高周波集積回路素子を実装した面と反対の面に、前記アンテナと前記信号線の他方の端部とを接続する接続部を有する、回路基板モジュール。
10. アンテナと、
    請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載の前記回路基板と、
    前記回路基板に実装され前記信号線の一方の端部と接続される高周波集積回路素子と備え、
    前記回路基板は、前記高周波集積回路素子を実装した面と反対の面に、前記アンテナと前記信号線の他方の端部とを接続する接続部を有する、アンテナモジュール。