差動伝送線路および多層配線基板
【課題】 外部からのノイズの影響を低減し、高周波信号を効率よく伝送することができる差動伝送線路および該差動伝送線路を備えた多層配線基板を提供することにある。
【解決手段】 絶縁層を挟んで上下に対向する第１配線導体２および第２配線導体３を有する一対の配線導体からなる差動伝送線路において、一方の第１配線導体２ａの端部と他方の第１配線導体２ｂの端部とが絶縁層を貫通して設けられた第１貫通導体４を介して電気的に接続され、一方の第２配線導体３ａの端部と他方の第２配線導体３ｂの端部とが絶縁層を貫通して設けられた第２貫通導体５を介して電気的に接続されており、第１貫通導体４と第２貫通導体５との間に接地貫通導体６が設けられている。外部からのノイズの影響を低減し、高周波信号を効率よく伝送することが可能となる。
【解決手段】 絶縁層を挟んで上下に対向する第１配線導体２および第２配線導体３を有する一対の配線導体からなる差動伝送線路において、一方の第１配線導体２ａの端部と他方の第１配線導体２ｂの端部とが絶縁層を貫通して設けられた第１貫通導体４を介して電気的に接続され、一方の第２配線導体３ａの端部と他方の第２配線導体３ｂの端部とが絶縁層を貫通して設けられた第２貫通導体５を介して電気的に接続されており、第１貫通導体４と第２貫通導体５との間に接地貫通導体６が設けられている。外部からのノイズの影響を低減し、高周波信号を効率よく伝送することが可能となる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、絶縁層を挟んで対向する一対の配線導体により構成され、この一対の配線導体を通して電気信号を伝送する差動伝送線路に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
高速で作動するＩＣ、ＬＳＩ等の半導体素子を実装封止したパッケージ実装部品や表面実装対応の電子部品の内部配線構造においては、高速の高周波信号を正確かつ効率よく伝播させることを目的として差動伝送線路構造が採用される。この差動伝送線路構造は、２本の信号線を用いて１つの信号を伝送する構造である。
【０００３】
このような差動伝送線路構造には、複数の絶縁層を積層してなる絶縁基体の内部において、絶縁層を挟んで上下に対向するように一対の配線導体を配置した差動伝送線路構造があった。
【０００４】
従来、このような差動伝送線路構造において、上層および下層の配線導体を分割し、貫通導体を介して上下で入れ替わる（交差する）ように電気的に接続するという構造が開示されていた（例えば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平７−95134号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の差動伝送線路は、絶縁層の表面では、一対の信号用配線導体を伝送する信号は同じ向きであり差動伝送線路構造となっているものの、一対の貫通導体では、それぞれの貫通導体を伝送する信号が逆向きとなり、一対の貫通導体が、差動伝送線路構造にならないという現象がおきていた。その結果、一対の貫通導体においては、差動配線構造とならないためにノイズが貫通導体部から進入した場合には受信側で信号を合成した際にノイズがキャンセルされないため、高周波信号を効率よく伝送することが難しいという問題があった。
【０００７】
本発明は上記問題点に鑑み完成されたものであり、その目的は、一対の貫通導体において、外部からのノイズの影響を低減し、高周波信号を効率よく伝送することができる差動伝送線路および該差動伝送線路を備えた多層配線基板を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の差動伝送線路は、絶縁層を挟んで上下に対向する第１配線導体および第２配線導体を有する一対の配線導体からなる差動伝送線路において、前記第１配線導体は一方の第１配線導体と他方の第１配線導体とを有し、前記第２配線導体は一方の第２配線導体と他方の第２配線導体とを有しており、前記一方の第１配線導体と前記一方の第２配線導体とが前記絶縁層を挟んで上下に対向するとともに、前記他方の第１配線導体と前記他方の第２配線導体とが前記絶縁層を挟んで上下に対向しており、前記一方の第１配線導体の端部と前記他方の第１配線導体の端部とが前記絶縁層を貫通して設けられた第１貫通導体を介して電気的に接続され、前記一方の第２配線導体の端部と前記他方の第２配線導体の端部とが前記絶縁層を貫通して設けられた第２貫通導体を介して電気的に接続されており、前記第１貫通導体と前記第２貫通導体との間に接地貫通導体が設けられていることを特徴
とするものである。
【０００９】
また、本発明の多層配線基板は、複数の絶縁層が積層されてなる絶縁基体の内部に、上記構成の本発明の差動伝送線路を備え、前記絶縁基体の一方主面および他方主面に接地導体層が形成されているとともに、該接地導体層に前記接地貫通導体が接続されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の差動伝送線路によれば、一方の第１配線導体の端部と他方の第１配線導体の端部とが絶縁層を貫通して設けられた第１貫通導体を介して電気的に接続され、一方の第２配線導体の端部と他方の第２配線導体の端部とが絶縁層を貫通して設けられた第２貫通導体を介して電気的に接続されており、第１貫通導体と第２貫通導体との間に接地貫通導体が設けられていることから、第１貫通導体と第２貫通導体との間に発生する電磁界結合を弱めることができるので、第１貫通導体および第２貫通導体にノイズが乗り難くなり、その結果、外部からのノイズの影響を低減し、高周波信号を効率よく伝送することが可能となる。
【００１１】
また、本発明の多層配線基板によれば、複数の絶縁層が積層されてなる絶縁基体の内部に、上記構成の本発明の差動伝送線路を備え、絶縁基体の一方主面および他方主面に接地導体層が形成されているとともに、該接地導体層に接地貫通導体が接続されていることから、接地貫通導体によって、第１貫通導体と第２貫通導体との間に発生する電磁界結合を弱めて、第１貫通導体および第２貫通導体にノイズを乗り難くするとともに、絶縁基体の一方主面および他方主面に形成された接地導体層によって外部からのノイズの影響を低減することができるので、高周波信号を効率よく伝送することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の差動伝送線路および多層配線基板の実施の形態の一例を示す斜視図である。
【図２】（ａ）は、本発明の差動伝送線路および多層配線基板の実施の形態の他の例を示す平面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＸ−Ｘ線における断面図である。
【図３】（ａ）は、本発明の差動伝送線路および多層配線基板の実施の形態の他の例を示す平面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＸ−Ｘ線における断面図である。
【図４】本発明の差動伝送線路の実施の形態の他の例を示す要部拡大平面図である。
【図５】本発明の差動伝送線路の実施の形態の他の例を示す要部拡大平面図である。
【図６】本発明の差動伝送線路の実施の形態の他の例を示す要部拡大平面図である。
【図７】本発明の差動伝送線路および多層配線基板の実施の形態の他の例を示す分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の差動伝送線路および多層配線基板について以下に詳細に説明する。
【００１４】
図１は、本発明の差動伝送線路および多層配線基板の実施の形態の一例を示す斜視図である。図２（ａ）は、図１に示す例の多層配線基板を上からみた上面図で、一対の配線導体は透視して示されている。図２（ｂ）は、図２（ａ）のＸ−Ｘ線における断面図である。図１および図２（ａ），（ｂ）においては、絶縁層が３層ある例を示しており、１ａは第１絶縁層，１ｂは第２絶縁層，１ｃは第３絶縁層であり、これらを積層して絶縁基体１が形成される。２は第１配線導体，３は第２配線導体で、これら第１配線導体２および第２配線導体３は一対の配線導体で、差動伝送線路構造をなす。第１配線導体２のうち、２ａは一方の第１配線導体，２ｂは他方の第１配線導体である。第２配線導体３のうち、３ａは一方の第２配線導体，３ｂは他方の第２配線導体である。一方の第１配線導体２ａと
一方の第２配線導体３ａとは絶縁層を挟んで上下に対向して配置され、他方の第１配線導体２ｂと他方の第２配線導体３ｂとは絶縁層を挟んで上下に対向して配置されている。これらの配線導体の電気的接続について以下に説明する。
【００１５】
一方の第１配線導体２ａの端部と他方の第１配線導体２ｂの端部とは、絶縁層を貫通して設けられた第１貫通導体４を介して電気的に接続されており、また一方の第２配線導体３ａの端部と他方の第２配線導体３ｂの端部とは、絶縁層を貫通して設けられた第２貫通導体５を介して電気的に接続されている。このように、絶縁層を挟んで上下に形成された第１配線導体２および第２配線導体３が、第１貫通導体４および第２貫通導体５を介して上下で入れ替わり、交差するように接続されている。６は接地貫通導体で、第１貫通導体４および第２貫通導体５との間に設けられている。
【００１６】
本発明の差動伝送線路は、図１および図２（ａ），（ｂ）に示す例のように、絶縁層を挟んで上下に対向する第１配線導体２および第２配線導体３を有する一対の配線導体からなる差動伝送線路において、第１配線導体２は一方の第１配線導体２ａと他方の第１配線導体２ｂとを有し、第２配線導体３は一方の第２配線導体３ａと他方の第２配線導体３ｂとを有しており、一方の第１配線導体２ａと一方の第２配線導体３ａとが絶縁層を挟んで上下に対向するとともに、他方の第１配線導体２ｂと他方の第２配線導体３ｂとが絶縁層を挟んで上下に対向しており、一方の第１配線導体２ａの端部と他方の第１配線導体２ｂの端部とが絶縁層を貫通して設けられた第１貫通導体４を介して電気的に接続され、一方の第２配線導体３ａの端部と他方の第２配線導体３ｂの端部とが絶縁層を貫通して設けられた第２貫通導体５を介して電気的に接続されており、第１貫通導体４と第２貫通導体５との間に接地貫通導体６が設けられている。このような構成により、第１貫通導体４と第２貫通導体５との間に接地貫通導体６が設けられていることから、第１貫通導体４と第２貫通導体５との間に発生する電磁界結合を弱めることができ、その結果、第１貫通導体４および第２貫通導体５を伝送する信号が逆向きで差動伝送線路構造とならなくても、第１貫通導体および第２貫通導体にノイズが乗り難くなるため、外部からのノイズの影響を低減し、高周波信号を効率よく伝送することが可能となる。
【００１７】
具体的には、第１貫通導体４および第２貫通導体５を伝送する信号の向きが逆向きとなることで、第１貫通導体４と第２貫通導体５との間に電磁界結合が発生してしまい、電磁界結合によってノイズが発生して、このノイズが第１貫通導体４および第２貫通導体５に乗ってしまうという不具合が生じる。この電磁界結合によって発生する電界分布の磁場の流れを断ち切って、第１貫通導体４と第２貫通導体５との間に発生する電磁界結合を弱めるために、第１貫通導体４と第２貫通導体５との間に接地貫通導体６を設けている。また、接地貫通導体６を設ける位置は、電界分布の磁場の流れに沿って接地貫通導体６を設けると効果的に電磁界結合の磁場を断ち切りやすくすることができるので好ましい。
【００１８】
本発明の差動伝送線路は、図２（ａ），（ｂ）および図３（ａ），（ｂ）に示す例のように、接地貫通導体６は、第１貫通導体４の中心と第２貫通導体５の中心とを結んだ直線上で、第１貫通導体４の中心と第２貫通導体５の中心とを２分する位置に設けられていることが好ましい。この場合、第１貫通導体４の中心と第２貫通導体５の中心とを結んだ直線上が最も電磁界結合が強いため、この部分に接地貫通導体６を設けることで効果的に電磁界結合を弱めることができる。その結果、外部からのノイズの影響を低減し、高周波信号をより効率よく伝送することができる。
【００１９】
さらに、接地貫通導体６は、第１貫通導体４の中心と第２貫通導体５の中心とを２分する位置に設けられていることで、第１貫通導体４，第２貫通導体５，接地貫通導体６のそれぞれの直径を同寸法とした場合に、接地貫通導体６の中心が、第１貫通導体４の中心と第２貫通導体５の中心とを２分する位置に設けられることとなり、接地貫通導体６と第１
貫通導体４との距離および接地貫通導体６と第２貫通導体５との距離が等しくなり、第１貫通導体４および第２貫通導体５のそれぞれの特性インピーダンスが同じ値となるので、特性インピーダンスの違いによるノイズの発生を抑制することができるので好ましい。
【００２０】
すなわち、接地貫通導体６と第１貫通導体４との距離および接地貫通導体６と第２貫通導体５との距離が異なると、第１貫通導体４および第２貫通導体５のそれぞれの特性インピーダンスが異なってしまい、この異なる特性インピーダンスによってノイズが発生して、このノイズが第１貫通導体４および第２貫通導体５に乗ってしまうこととなるため、これを抑制するために、本願発明は、接地貫通導体６を第１貫通導体４の中心と第２貫通導体５の中心とを２分する位置に設けて、接地貫通導体６と第１貫通導体４との距離および接地貫通導体６と第２貫通導体５との距離を等しいものとしている。
【００２１】
一例として、第１貫通導体４，第２貫通導体５，接地貫通導体６のそれぞれの直径を同じ寸法で0.2ｍｍとし、絶縁層の材質を比誘電率が9.5である95％アルミナとし、接地貫通導体６と第１貫通導体４との中心間距離および接地貫通導体６と第２貫通導体５との中心間距離をそれぞれ0.46ｍｍとした場合に、第１貫通導体４および第２貫通導体５のインピーダンスが、それぞれ約50Ωとなるので、第１配線導体および第２配線導体間の差動配線のインピーダンスをそれぞれ100Ωに設定して50Ωのインピーダンスの信号を伝送する場
合に、一対の配線導体のインピーダンスが50Ωで、貫通導体のインピーダンスも50Ωとなっているので、配線導体から貫通導体へ信号が伝送する際にインピーダンスの変化が無くなり、伝送特性の低下が少なくなるので好ましい。この場合、第１貫通導体４および第２貫通導体５の中心間の距離は9.2ｍｍとなり、接地貫通導体６の中心は、第１貫通導体４
および第２貫通導体５の中心間を２分した位置に形成されたものとなる。
【００２２】
本発明の差動伝送線路は、図４に示す例のように、接地貫通導体６は、第１貫通導体４および第２貫通導体５の内側の第１貫通導体４の中心と第２貫通導体５の中心とを結んだ直線と直交する方向に複数設けられていることが好ましい。この場合、第１貫通導体４の中心と第２貫通導体５の中心とを結んだ直線上で、第１貫通導体４の中心と第２貫通導体５の中心とを２分する位置を中心にして、同心円状に電界分布の磁場が形成されるので、第１貫通導体４の中心と第２貫通導体５の中心とを結んだ直線上の最も強い電磁界結合の磁場に加えて、その周囲に発生している電磁界結合の磁場をも接地貫通導体６でもって断ち切りやすくして、電磁界結合を弱めることができる。その結果、外部からのノイズの影響を低減し、高周波信号をより効率よく伝送することができる。
【００２３】
本発明の差動伝送線路は、図５に示す例のように、接地貫通導体６は、第１貫通導体４および第２貫通導体５の外側の周囲に複数設けられていることが好ましい。この場合、第１貫通導体４および第２貫通導体５の外側の周囲に設けられた接地貫通導体６により、接地性を向上させ、第１貫通導体４および第２貫通導体５に外部からノイズが入ることを抑制し、高周波信号をより効率よく伝送することができる。接地貫通導体６が設けられている第１貫通導体４および第２貫通導体５の外側とは、具体的には上面視した場合に第１配線導体２と第２配線導体３とで囲まれた領域の外側のことである。
【００２４】
本発明の多層配線基板は、図１に示す例のように、複数の絶縁層が積層されてなる絶縁基体１（図１においては３層の絶縁層を積層している）の内部に、上記構成の本発明の差動伝送線路を備え、絶縁基体の一方主面および他方主面に接地導体層７が形成されているとともに、該接地導体層７に接地貫通導体６を接続している。このような構成により、接地貫通導体６によって第１貫通導体４および第２貫通導体５にノイズが乗り難くなるとともに、絶縁基体１の一方主面および他方主面に形成された接地導体層７によって外部からのノイズの影響を低減することができるので、高周波信号を効率よく伝送することができる。
【００２５】
絶縁基体１は複数の絶縁層からなり、該絶縁層は、例えば酸化アルミニウム（アルミナ：Ａｌ２Ｏ３）質焼結体，窒化アルミニウム（ＡｌＮ）質焼結体，炭化珪素（ＳｉＣ）質焼結体，ムライト質焼結体，ガラスセラミックス等のセラミックスからなる。図１〜図３に示す例では、絶縁基体１が３層の絶縁層からなる例を示している。この例では、第３絶縁層１ｃ，第２絶縁層１ｂ，第１絶縁層１ａが下から順次積層され、最上層が第１絶縁層１ａであり、中間層が第２絶縁層１ｂであり、最下層が第３絶縁層１ｃである。
【００２６】
一対の配線導体を構成する第１配線導体２および第２配線導体３ならびに第１貫通導体４，第２貫通導体５，接地貫通導体６は、絶縁層と同時焼成により形成される、タングステン（Ｗ），モリブデン（Ｍｏ），モリブデン−マンガン（Ｍｏ−Ｍｎ）合金，銀（Ａｇ），銅（Ｃｕ），金（Ａｕ），銀−パラジウム（Ａｇ−Ｐｄ）合金等の金属を主成分とするメタライズからなるものである。
【００２７】
第１配線導体２は、一方の第１配線導体２ａおよび他方の第１配線導体２ｂを有し、第２配線導体３もまた、一方の第２配線導体３ａおよび他方の第２配線導体３ｂを有している。そして、一方の第１配線導体２ａおよび他方の第２配線導体３ｂが、第２絶縁層１ｂの上面に形成され、他方の第１配線導体２ｂおよび一方の第２配線導体３ａが、第３絶縁層１ｃの上面に形成されている。
【００２８】
第１貫通導体４は、一方の第１配線導体２ａと他方の第１配線導体２ｂとを電気的に接続する機能を有し、直径が0.05〜0.2ｍｍの寸法が使用されるが、配線基板の要求される
特性インピーダンスと配線密度に応じて必要な寸法とすれば良い。
【００２９】
第２貫通導体５は、一方の第２配線導体３ａと他方の第２配線導体３ｂとを電気的に接続する機能を有し、直径が0.05〜0.2ｍｍで第１貫通導体４と同じ寸法とすることで、第
１貫通導体４と同じインピーダンスの値にできるので好ましい。
【００３０】
第１貫通導体４および第２貫通導体５は、第２絶縁層１ｂを貫通して設けられており、一方の第１配線導体２ａと他方の第１配線導体２ｂとが第１貫通導体４を介して電気的に接続され、一方の第２配線導体３ａと他方の第２配線導体３ｂとが第２貫通導体５を介して電気的に接続されている。
【００３１】
接地貫通導体６は、第１貫通導体４と第２貫通導体５との間に設けられることが重要である。このような構成により、第１貫通導体４と第２貫通導体５との間に設けられた接地貫通導体６によって、第１貫通導体４と第２貫通導体５との間に発生する電磁界結合を弱めることができ、その結果、外部からのノイズの影響を低減することができる。
【００３２】
接地貫通導体６は、直径が0.05〜0.2ｍｍで第１貫通導体４および第２貫通導体５と同
じ寸法とすることで、第１貫通導体４および第２貫通導体５と同じインピーダンスの値にできるので好ましく、その形成位置は、電界分布の磁場の流れに沿って接地貫通導体６を設けると効果的に電磁界結合の磁場を断ち切りやすくなり、電磁界結合を弱めることができるので好ましい。
【００３３】
具体的には、接地貫通導体６が設けられる位置は、図１〜図３に示す例のように、第１貫通導体４の中心と第２貫通導体５の中心とを結んだ直線上が最も電磁界結合が強いため、この部分に接地貫通導体６を設けることで効果的に電磁界結合の磁場が断ち切りやすくなり、電磁界結合を弱くすることができる。
【００３４】
接地貫通導体６は、図４に示す例のように、第１貫通導体４の中心と第２貫通導体５の
中心とを結んだ直線上で、第１貫通導体４の中心と第２貫通導体５の中心とを２分する位置を中心にして、左右の横方向に並ぶように複数設けることが好ましい。この場合、電磁界結合による電界分布の磁場は、第１貫通導体４の中心と第２貫通導体５の中心とを結んだ直線上で、第１貫通導体４の中心と第２貫通導体５の中心とを２分する位置を中心にして、同心円状に形成されるので、第１貫通導体４の中心と第２貫通導体５の中心とを結んだ直線上の最も強い電磁界結合の磁場に加えて、その周囲に発生している電磁界結合の磁場をも接地貫通導体６でより効果的に断ち切りやすくすることができる。その結果、電磁界結合を弱めて、外部からのノイズの影響を低減し、高周波信号をより効率よく伝送することができるので好ましい。
【００３５】
接地貫通導体６は、図５に示す例のように、第１貫通導体４の中心と第２貫通導体５の中心とを結んだ直線上で、第１貫通導体４および第２貫通導体５のそれぞれの外側に設けられていることが好ましい。この場合、第１貫通導体４と第２貫通導体５との間に発生する電磁界結合により生じる電界分布の磁場を効果的に断ち切りやすくして、電磁界結合を弱め、ノイズの影響を低減させるとともに、第１貫通導体４および第２貫通導体５のそれぞれの外側に設けられた接地貫通導体６によっても、第１貫通導体４および第２貫通導体５に外部からノイズが入るのを抑制し、高周波信号をより効率よく伝送することができる。
【００３６】
図６に示す例は、接地貫通導体６が、第１貫通導体４および第２貫通導体５の間に複数設けられるとともに、第１貫通導体４および第２貫通導体５の外側の周囲にも複数設けられている例である。この場合、第１貫通導体４と第２貫通導体５との間に発生する電磁界結合により生じる電界分布の磁場を効果的に断ち切りやすくして、電磁界結合を弱めることができ、その結果、第１貫通導体４および第２貫通導体５への外部からのノイズの影響を低減し、高周波信号をより効率よく伝送することができる。
【００３７】
本発明の多層配線基板は、図１〜図３に示す例のように、複数の絶縁層が積層されてなる絶縁基体１の内部に、上記構成の本発明の差動伝送線路を備え、絶縁基体の一方主面および他方主面に接地導体層７が形成されているとともに、該接地導体層７に接地貫通導体６が接続されているものである。
【００３８】
図１〜図３に示す例は、３層の絶縁層を積層した例であり、これら３層の絶縁層は、図７に示す例のように、第３絶縁層１ｃ，第２絶縁層１ｂ，第１絶縁層１ａが下から順次積層されている。図７に示す例は、本願発明の多層配線基板を上層から下層にかけて順次層毎に示した分解斜視図であり、第１絶縁層１ａ，第２絶縁層１ｂ，第３絶縁層１ｃにおける貫通導体の接続は破線で示している。絶縁層の中央部には上述した第１貫通導体４と第２貫通導体５と、さらにこれらの貫通導体の間に接地貫通導体６が設けられている。そして絶縁層の外周部には、第１配線導体２および第２配線導体４に電気的に接続する貫通導体が設けられ、この貫通導体を介して、第１配線導体２および第２配線導体３が端子８に導出されて電気信号が伝送される。
【００３９】
具体的には、第１配線導体２および第２配線導体３の端子８への導出経路は、図２（ｂ）および図３（ｂ）に示す例のように、第２絶縁層１ｂの上面に形成された一方の第１配線導体２ａおよび他方の第２配線導体３ｂは、第１絶縁層１ａを貫通して設けられた貫通導体を介して絶縁基体１の一方主面の端子８に導出される。また第３絶縁層１ｃの上面に形成された他方の第１配線導体２ｂおよび一方の第２配線導体３ａは、第１絶縁層１ａおよび第２絶縁層１ｂを貫通して設けられた貫通導体を介して絶縁基体１の一方主面の端子８に導出される。
【００４０】
第１配線導体２を流れる信号線の伝搬は、信号線が絶縁基体１の一方主面の端子８から
入り、第１絶縁層１ａを貫通して設けられた貫通導体を介して一方の第１配線導体２ａに伝搬し、第１貫通導体４を経由して、他方の第１配線導体２ｂに伝搬し、第１絶縁層１ａおよび第２絶縁層１ｂを貫通して設けられた貫通導体を経由して絶縁基体１の一方主面の端子８へと伝搬するという経路をたどる。
【００４１】
同様に、第２配線導体３を流れる信号線の伝搬は、信号線が絶縁基体１の一方主面の端子８から入り、第１絶縁層１ａおよび第２絶縁層１ｂを貫通して設けられた貫通導体を介して一方の第２配線導体３ａに伝搬し、第２貫通導体５を経由して、他方の第２配線導体３ｂに伝搬し、第１絶縁層１ａを貫通して設けられた貫通導体を経由して絶縁基体１の一方主面の端子８へと伝搬するという経路をたどる。
【００４２】
このとき、第１配線導体２を流れる信号線の線路長は、第２絶縁層１ｂの上面に形成された一方の第１配線導体２ａの長さと、第３絶縁層１ｃの上面に形成された他方の第１配線導体２ｂの長さと、第２絶縁層１ｂを貫通して設けられ一方の第１配線導体２ａと他方の第１配線導体２ｂとを電気的に接続する第１貫通導体４の長さと、第１絶縁層１ａを貫通して設けられた貫通導体の長さと、第１絶縁層１ａおよび第２絶縁層１ｂを貫通して設けられた貫通導体の長さとを足した長さとなる。
【００４３】
同様に、第２配線導体３を流れる信号線の線路長は、第３絶縁層１ｃの上面に形成された一方の第２配線導体３ａの長さと、第２絶縁層１ｂの上面に形成された他方の第２配線導体３ｂの長さと、第２絶縁層１ｂを貫通して設けられ一方の第２配線導体３ａと他方の第２配線導体３ｂとを電気的に接続する第２貫通導体５の長さと、第１絶縁層１ａを貫通して設けられた貫通導体の長さと、第１絶縁層１ａおよび第２絶縁層１ｂを貫通して設けられた貫通導体の長さとを足した長さとなり、上述した第１配線導体２を流れる信号線の線路長と同じ長さとなる。
【００４４】
このように、絶縁層を挟んで上下に対向するように一対の配線導体を配置した差動伝送線路において、一方の第１配線導体２ａと他方の第１配線導体２ｂとが絶縁層を貫通して設けられた第１貫通導体４を介して電気的に接続され、一方の第２配線導体３ａと他方の第２配線導体３ｂとが絶縁層を貫通して設けられた第２貫通導体５を介して電気的に接続されていることから、絶縁層を挟んで上下に形成された第１配線導体２および第２配線導体３が第１貫通導体４および第２貫通導体５を介して上下で入れ替わり、交差するように接続されることとなる。その結果、上述したように端子８間における第１配線導体２と第２配線導体３との線路長がほぼ同じものとなるので、抵抗を同じにすることができる。
【００４５】
このような絶縁基体１および一対の配線導体（第１配線導体２および第２配線導体３）ならびに第１貫通導体４，第２貫通導体５，接地貫通導体６を有する多層配線基板は、以下の方法により作製される。
【００４６】
例えば、絶縁層が酸化アルミニウム質焼結体で形成される場合には、まず、酸化アルミニウム，酸化珪素，酸化マグネシウムおよび酸化カルシウムの原材料粉末に適当な有機バインダおよび溶媒を添加混合して泥漿状となすとともに、これをドクターブレード法等によってシート状に成形し、絶縁層となる複数のセラミックグリーンシートを作製する。
【００４７】
次に、セラミックグリーンシートの第１貫通導体４および第２貫通導体５ならびに接地貫通導体６が形成される所定位置に適当な打ち抜き加工により貫通孔を形成するとともに、貫通孔に導体ペーストを充填する。また、スクリーン印刷法等によってセラミックグリーンシートの所定位置に第１配線導体２および第２配線導体３となる導体ペースト層を10μｍ〜20μｍの厚みに形成する。導体ペーストは、タングステン（Ｗ），モリブデン（Ｍｏ），モリブデン−マンガン（Ｍｏ−Ｍｎ）合金等の融点の高い金属粉末と適当な樹脂バ
インダおよび溶剤とを混練することにより作製される。
【００４８】
最後に、これらセラミックグリーンシートを重ね合わせて加熱圧着して積層体を作製し、この積層体を1500℃〜1600℃程度の高温で焼成することによって絶縁層と配線導体と貫通導体とが焼結一体化された多層配線基板が作製される。
【００４９】
接地導体層７は、絶縁基体１の一方主面および他方主面に形成され、接地貫通導体６が接続されている。接地導体層７の厚みは、特に規定は無いが、0.1μｍ〜20μｍ程度であ
る。25〜40ＧＨｚ程度の高い周波数の信号を伝送する場合には、接地導体層７の電気抵抗率が高くなると伝送特性が劣化するおそれがあるので、接地導体層７の電気抵抗率は４ｍΩ・ｃｍ以下であることが好ましい。
【００５０】
接地導体層７の形成方法は、第１絶縁層１ａの上面に接地導体層７となる導体ペーストを印刷塗布し、同様に第３絶縁層１ｃの下面の全面に接地導体層７となる導体ペーストを印刷塗布することで形成される。この接地導体層７となる導体ペーストは、上述した第１配線導体２および第２配線導体３となる導体ペーストと同様の材料および作製方法で製作される。
【００５１】
なお、本発明は、上述した最良の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を行なうことは何ら差し支えない。例えば、本実施形態では、差動伝送線路は絶縁基体１の上面の端子８から絶縁基体１の内部の配線に接続されて形成され、再度上面の端子８に接続されているが、例えば、上面の端子８から内部の配線に接続されて形成され、下面の端子８に接続されても良く、その逆でも良く、側面に端子８を形成しても良い。また、例えば本実施形態の一例では、絶縁基体１をセラミックスからなるものとしたが、絶縁基体１をポリイミド層等の絶縁樹脂層で形成し、配線導体および貫通導体を銅で形成しても良い。このような場合、本発明の多層配線基板が、プローブピンを接触させて半導体素子の電気特性を確認するプローブカード用の多層配線基板に用いられる場合には、この多層配線基板の上面に複数の絶縁樹脂層を積層するので、多層配線基板と絶縁樹脂層とがともに有機樹脂であり、絶縁樹脂層からなる多層配線基板と絶縁樹脂層との界面の接合を良好にすることができる。
【符号の説明】
【００５２】
１・・・・・・・絶縁基体
１ａ・・・・・・第１絶縁層
１ｂ・・・・・・第２絶縁層
１ｃ・・・・・・第３絶縁層
２・・・・・・・第１配線導体
２ａ・・・・・・一方の第１配線導体
２ｂ・・・・・・他方の第１配線導体
３・・・・・・・第２配線導体
３ａ・・・・・・一方の第２配線導体
３ｂ・・・・・・他方の第２配線導体
４・・・・・・・第１貫通導体
５・・・・・・・第２貫通導体
６・・・・・・・接地貫通導体
７・・・・・・・接地導体層
８・・・・・・・端子
【技術分野】
【０００１】
本発明は、絶縁層を挟んで対向する一対の配線導体により構成され、この一対の配線導体を通して電気信号を伝送する差動伝送線路に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
高速で作動するＩＣ、ＬＳＩ等の半導体素子を実装封止したパッケージ実装部品や表面実装対応の電子部品の内部配線構造においては、高速の高周波信号を正確かつ効率よく伝播させることを目的として差動伝送線路構造が採用される。この差動伝送線路構造は、２本の信号線を用いて１つの信号を伝送する構造である。
【０００３】
このような差動伝送線路構造には、複数の絶縁層を積層してなる絶縁基体の内部において、絶縁層を挟んで上下に対向するように一対の配線導体を配置した差動伝送線路構造があった。
【０００４】
従来、このような差動伝送線路構造において、上層および下層の配線導体を分割し、貫通導体を介して上下で入れ替わる（交差する）ように電気的に接続するという構造が開示されていた（例えば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平７−95134号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の差動伝送線路は、絶縁層の表面では、一対の信号用配線導体を伝送する信号は同じ向きであり差動伝送線路構造となっているものの、一対の貫通導体では、それぞれの貫通導体を伝送する信号が逆向きとなり、一対の貫通導体が、差動伝送線路構造にならないという現象がおきていた。その結果、一対の貫通導体においては、差動配線構造とならないためにノイズが貫通導体部から進入した場合には受信側で信号を合成した際にノイズがキャンセルされないため、高周波信号を効率よく伝送することが難しいという問題があった。
【０００７】
本発明は上記問題点に鑑み完成されたものであり、その目的は、一対の貫通導体において、外部からのノイズの影響を低減し、高周波信号を効率よく伝送することができる差動伝送線路および該差動伝送線路を備えた多層配線基板を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の差動伝送線路は、絶縁層を挟んで上下に対向する第１配線導体および第２配線導体を有する一対の配線導体からなる差動伝送線路において、前記第１配線導体は一方の第１配線導体と他方の第１配線導体とを有し、前記第２配線導体は一方の第２配線導体と他方の第２配線導体とを有しており、前記一方の第１配線導体と前記一方の第２配線導体とが前記絶縁層を挟んで上下に対向するとともに、前記他方の第１配線導体と前記他方の第２配線導体とが前記絶縁層を挟んで上下に対向しており、前記一方の第１配線導体の端部と前記他方の第１配線導体の端部とが前記絶縁層を貫通して設けられた第１貫通導体を介して電気的に接続され、前記一方の第２配線導体の端部と前記他方の第２配線導体の端部とが前記絶縁層を貫通して設けられた第２貫通導体を介して電気的に接続されており、前記第１貫通導体と前記第２貫通導体との間に接地貫通導体が設けられていることを特徴
とするものである。
【０００９】
また、本発明の多層配線基板は、複数の絶縁層が積層されてなる絶縁基体の内部に、上記構成の本発明の差動伝送線路を備え、前記絶縁基体の一方主面および他方主面に接地導体層が形成されているとともに、該接地導体層に前記接地貫通導体が接続されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の差動伝送線路によれば、一方の第１配線導体の端部と他方の第１配線導体の端部とが絶縁層を貫通して設けられた第１貫通導体を介して電気的に接続され、一方の第２配線導体の端部と他方の第２配線導体の端部とが絶縁層を貫通して設けられた第２貫通導体を介して電気的に接続されており、第１貫通導体と第２貫通導体との間に接地貫通導体が設けられていることから、第１貫通導体と第２貫通導体との間に発生する電磁界結合を弱めることができるので、第１貫通導体および第２貫通導体にノイズが乗り難くなり、その結果、外部からのノイズの影響を低減し、高周波信号を効率よく伝送することが可能となる。
【００１１】
また、本発明の多層配線基板によれば、複数の絶縁層が積層されてなる絶縁基体の内部に、上記構成の本発明の差動伝送線路を備え、絶縁基体の一方主面および他方主面に接地導体層が形成されているとともに、該接地導体層に接地貫通導体が接続されていることから、接地貫通導体によって、第１貫通導体と第２貫通導体との間に発生する電磁界結合を弱めて、第１貫通導体および第２貫通導体にノイズを乗り難くするとともに、絶縁基体の一方主面および他方主面に形成された接地導体層によって外部からのノイズの影響を低減することができるので、高周波信号を効率よく伝送することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の差動伝送線路および多層配線基板の実施の形態の一例を示す斜視図である。
【図２】（ａ）は、本発明の差動伝送線路および多層配線基板の実施の形態の他の例を示す平面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＸ−Ｘ線における断面図である。
【図３】（ａ）は、本発明の差動伝送線路および多層配線基板の実施の形態の他の例を示す平面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＸ−Ｘ線における断面図である。
【図４】本発明の差動伝送線路の実施の形態の他の例を示す要部拡大平面図である。
【図５】本発明の差動伝送線路の実施の形態の他の例を示す要部拡大平面図である。
【図６】本発明の差動伝送線路の実施の形態の他の例を示す要部拡大平面図である。
【図７】本発明の差動伝送線路および多層配線基板の実施の形態の他の例を示す分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の差動伝送線路および多層配線基板について以下に詳細に説明する。
【００１４】
図１は、本発明の差動伝送線路および多層配線基板の実施の形態の一例を示す斜視図である。図２（ａ）は、図１に示す例の多層配線基板を上からみた上面図で、一対の配線導体は透視して示されている。図２（ｂ）は、図２（ａ）のＸ−Ｘ線における断面図である。図１および図２（ａ），（ｂ）においては、絶縁層が３層ある例を示しており、１ａは第１絶縁層，１ｂは第２絶縁層，１ｃは第３絶縁層であり、これらを積層して絶縁基体１が形成される。２は第１配線導体，３は第２配線導体で、これら第１配線導体２および第２配線導体３は一対の配線導体で、差動伝送線路構造をなす。第１配線導体２のうち、２ａは一方の第１配線導体，２ｂは他方の第１配線導体である。第２配線導体３のうち、３ａは一方の第２配線導体，３ｂは他方の第２配線導体である。一方の第１配線導体２ａと
一方の第２配線導体３ａとは絶縁層を挟んで上下に対向して配置され、他方の第１配線導体２ｂと他方の第２配線導体３ｂとは絶縁層を挟んで上下に対向して配置されている。これらの配線導体の電気的接続について以下に説明する。
【００１５】
一方の第１配線導体２ａの端部と他方の第１配線導体２ｂの端部とは、絶縁層を貫通して設けられた第１貫通導体４を介して電気的に接続されており、また一方の第２配線導体３ａの端部と他方の第２配線導体３ｂの端部とは、絶縁層を貫通して設けられた第２貫通導体５を介して電気的に接続されている。このように、絶縁層を挟んで上下に形成された第１配線導体２および第２配線導体３が、第１貫通導体４および第２貫通導体５を介して上下で入れ替わり、交差するように接続されている。６は接地貫通導体で、第１貫通導体４および第２貫通導体５との間に設けられている。
【００１６】
本発明の差動伝送線路は、図１および図２（ａ），（ｂ）に示す例のように、絶縁層を挟んで上下に対向する第１配線導体２および第２配線導体３を有する一対の配線導体からなる差動伝送線路において、第１配線導体２は一方の第１配線導体２ａと他方の第１配線導体２ｂとを有し、第２配線導体３は一方の第２配線導体３ａと他方の第２配線導体３ｂとを有しており、一方の第１配線導体２ａと一方の第２配線導体３ａとが絶縁層を挟んで上下に対向するとともに、他方の第１配線導体２ｂと他方の第２配線導体３ｂとが絶縁層を挟んで上下に対向しており、一方の第１配線導体２ａの端部と他方の第１配線導体２ｂの端部とが絶縁層を貫通して設けられた第１貫通導体４を介して電気的に接続され、一方の第２配線導体３ａの端部と他方の第２配線導体３ｂの端部とが絶縁層を貫通して設けられた第２貫通導体５を介して電気的に接続されており、第１貫通導体４と第２貫通導体５との間に接地貫通導体６が設けられている。このような構成により、第１貫通導体４と第２貫通導体５との間に接地貫通導体６が設けられていることから、第１貫通導体４と第２貫通導体５との間に発生する電磁界結合を弱めることができ、その結果、第１貫通導体４および第２貫通導体５を伝送する信号が逆向きで差動伝送線路構造とならなくても、第１貫通導体および第２貫通導体にノイズが乗り難くなるため、外部からのノイズの影響を低減し、高周波信号を効率よく伝送することが可能となる。
【００１７】
具体的には、第１貫通導体４および第２貫通導体５を伝送する信号の向きが逆向きとなることで、第１貫通導体４と第２貫通導体５との間に電磁界結合が発生してしまい、電磁界結合によってノイズが発生して、このノイズが第１貫通導体４および第２貫通導体５に乗ってしまうという不具合が生じる。この電磁界結合によって発生する電界分布の磁場の流れを断ち切って、第１貫通導体４と第２貫通導体５との間に発生する電磁界結合を弱めるために、第１貫通導体４と第２貫通導体５との間に接地貫通導体６を設けている。また、接地貫通導体６を設ける位置は、電界分布の磁場の流れに沿って接地貫通導体６を設けると効果的に電磁界結合の磁場を断ち切りやすくすることができるので好ましい。
【００１８】
本発明の差動伝送線路は、図２（ａ），（ｂ）および図３（ａ），（ｂ）に示す例のように、接地貫通導体６は、第１貫通導体４の中心と第２貫通導体５の中心とを結んだ直線上で、第１貫通導体４の中心と第２貫通導体５の中心とを２分する位置に設けられていることが好ましい。この場合、第１貫通導体４の中心と第２貫通導体５の中心とを結んだ直線上が最も電磁界結合が強いため、この部分に接地貫通導体６を設けることで効果的に電磁界結合を弱めることができる。その結果、外部からのノイズの影響を低減し、高周波信号をより効率よく伝送することができる。
【００１９】
さらに、接地貫通導体６は、第１貫通導体４の中心と第２貫通導体５の中心とを２分する位置に設けられていることで、第１貫通導体４，第２貫通導体５，接地貫通導体６のそれぞれの直径を同寸法とした場合に、接地貫通導体６の中心が、第１貫通導体４の中心と第２貫通導体５の中心とを２分する位置に設けられることとなり、接地貫通導体６と第１
貫通導体４との距離および接地貫通導体６と第２貫通導体５との距離が等しくなり、第１貫通導体４および第２貫通導体５のそれぞれの特性インピーダンスが同じ値となるので、特性インピーダンスの違いによるノイズの発生を抑制することができるので好ましい。
【００２０】
すなわち、接地貫通導体６と第１貫通導体４との距離および接地貫通導体６と第２貫通導体５との距離が異なると、第１貫通導体４および第２貫通導体５のそれぞれの特性インピーダンスが異なってしまい、この異なる特性インピーダンスによってノイズが発生して、このノイズが第１貫通導体４および第２貫通導体５に乗ってしまうこととなるため、これを抑制するために、本願発明は、接地貫通導体６を第１貫通導体４の中心と第２貫通導体５の中心とを２分する位置に設けて、接地貫通導体６と第１貫通導体４との距離および接地貫通導体６と第２貫通導体５との距離を等しいものとしている。
【００２１】
一例として、第１貫通導体４，第２貫通導体５，接地貫通導体６のそれぞれの直径を同じ寸法で0.2ｍｍとし、絶縁層の材質を比誘電率が9.5である95％アルミナとし、接地貫通導体６と第１貫通導体４との中心間距離および接地貫通導体６と第２貫通導体５との中心間距離をそれぞれ0.46ｍｍとした場合に、第１貫通導体４および第２貫通導体５のインピーダンスが、それぞれ約50Ωとなるので、第１配線導体および第２配線導体間の差動配線のインピーダンスをそれぞれ100Ωに設定して50Ωのインピーダンスの信号を伝送する場
合に、一対の配線導体のインピーダンスが50Ωで、貫通導体のインピーダンスも50Ωとなっているので、配線導体から貫通導体へ信号が伝送する際にインピーダンスの変化が無くなり、伝送特性の低下が少なくなるので好ましい。この場合、第１貫通導体４および第２貫通導体５の中心間の距離は9.2ｍｍとなり、接地貫通導体６の中心は、第１貫通導体４
および第２貫通導体５の中心間を２分した位置に形成されたものとなる。
【００２２】
本発明の差動伝送線路は、図４に示す例のように、接地貫通導体６は、第１貫通導体４および第２貫通導体５の内側の第１貫通導体４の中心と第２貫通導体５の中心とを結んだ直線と直交する方向に複数設けられていることが好ましい。この場合、第１貫通導体４の中心と第２貫通導体５の中心とを結んだ直線上で、第１貫通導体４の中心と第２貫通導体５の中心とを２分する位置を中心にして、同心円状に電界分布の磁場が形成されるので、第１貫通導体４の中心と第２貫通導体５の中心とを結んだ直線上の最も強い電磁界結合の磁場に加えて、その周囲に発生している電磁界結合の磁場をも接地貫通導体６でもって断ち切りやすくして、電磁界結合を弱めることができる。その結果、外部からのノイズの影響を低減し、高周波信号をより効率よく伝送することができる。
【００２３】
本発明の差動伝送線路は、図５に示す例のように、接地貫通導体６は、第１貫通導体４および第２貫通導体５の外側の周囲に複数設けられていることが好ましい。この場合、第１貫通導体４および第２貫通導体５の外側の周囲に設けられた接地貫通導体６により、接地性を向上させ、第１貫通導体４および第２貫通導体５に外部からノイズが入ることを抑制し、高周波信号をより効率よく伝送することができる。接地貫通導体６が設けられている第１貫通導体４および第２貫通導体５の外側とは、具体的には上面視した場合に第１配線導体２と第２配線導体３とで囲まれた領域の外側のことである。
【００２４】
本発明の多層配線基板は、図１に示す例のように、複数の絶縁層が積層されてなる絶縁基体１（図１においては３層の絶縁層を積層している）の内部に、上記構成の本発明の差動伝送線路を備え、絶縁基体の一方主面および他方主面に接地導体層７が形成されているとともに、該接地導体層７に接地貫通導体６を接続している。このような構成により、接地貫通導体６によって第１貫通導体４および第２貫通導体５にノイズが乗り難くなるとともに、絶縁基体１の一方主面および他方主面に形成された接地導体層７によって外部からのノイズの影響を低減することができるので、高周波信号を効率よく伝送することができる。
【００２５】
絶縁基体１は複数の絶縁層からなり、該絶縁層は、例えば酸化アルミニウム（アルミナ：Ａｌ２Ｏ３）質焼結体，窒化アルミニウム（ＡｌＮ）質焼結体，炭化珪素（ＳｉＣ）質焼結体，ムライト質焼結体，ガラスセラミックス等のセラミックスからなる。図１〜図３に示す例では、絶縁基体１が３層の絶縁層からなる例を示している。この例では、第３絶縁層１ｃ，第２絶縁層１ｂ，第１絶縁層１ａが下から順次積層され、最上層が第１絶縁層１ａであり、中間層が第２絶縁層１ｂであり、最下層が第３絶縁層１ｃである。
【００２６】
一対の配線導体を構成する第１配線導体２および第２配線導体３ならびに第１貫通導体４，第２貫通導体５，接地貫通導体６は、絶縁層と同時焼成により形成される、タングステン（Ｗ），モリブデン（Ｍｏ），モリブデン−マンガン（Ｍｏ−Ｍｎ）合金，銀（Ａｇ），銅（Ｃｕ），金（Ａｕ），銀−パラジウム（Ａｇ−Ｐｄ）合金等の金属を主成分とするメタライズからなるものである。
【００２７】
第１配線導体２は、一方の第１配線導体２ａおよび他方の第１配線導体２ｂを有し、第２配線導体３もまた、一方の第２配線導体３ａおよび他方の第２配線導体３ｂを有している。そして、一方の第１配線導体２ａおよび他方の第２配線導体３ｂが、第２絶縁層１ｂの上面に形成され、他方の第１配線導体２ｂおよび一方の第２配線導体３ａが、第３絶縁層１ｃの上面に形成されている。
【００２８】
第１貫通導体４は、一方の第１配線導体２ａと他方の第１配線導体２ｂとを電気的に接続する機能を有し、直径が0.05〜0.2ｍｍの寸法が使用されるが、配線基板の要求される
特性インピーダンスと配線密度に応じて必要な寸法とすれば良い。
【００２９】
第２貫通導体５は、一方の第２配線導体３ａと他方の第２配線導体３ｂとを電気的に接続する機能を有し、直径が0.05〜0.2ｍｍで第１貫通導体４と同じ寸法とすることで、第
１貫通導体４と同じインピーダンスの値にできるので好ましい。
【００３０】
第１貫通導体４および第２貫通導体５は、第２絶縁層１ｂを貫通して設けられており、一方の第１配線導体２ａと他方の第１配線導体２ｂとが第１貫通導体４を介して電気的に接続され、一方の第２配線導体３ａと他方の第２配線導体３ｂとが第２貫通導体５を介して電気的に接続されている。
【００３１】
接地貫通導体６は、第１貫通導体４と第２貫通導体５との間に設けられることが重要である。このような構成により、第１貫通導体４と第２貫通導体５との間に設けられた接地貫通導体６によって、第１貫通導体４と第２貫通導体５との間に発生する電磁界結合を弱めることができ、その結果、外部からのノイズの影響を低減することができる。
【００３２】
接地貫通導体６は、直径が0.05〜0.2ｍｍで第１貫通導体４および第２貫通導体５と同
じ寸法とすることで、第１貫通導体４および第２貫通導体５と同じインピーダンスの値にできるので好ましく、その形成位置は、電界分布の磁場の流れに沿って接地貫通導体６を設けると効果的に電磁界結合の磁場を断ち切りやすくなり、電磁界結合を弱めることができるので好ましい。
【００３３】
具体的には、接地貫通導体６が設けられる位置は、図１〜図３に示す例のように、第１貫通導体４の中心と第２貫通導体５の中心とを結んだ直線上が最も電磁界結合が強いため、この部分に接地貫通導体６を設けることで効果的に電磁界結合の磁場が断ち切りやすくなり、電磁界結合を弱くすることができる。
【００３４】
接地貫通導体６は、図４に示す例のように、第１貫通導体４の中心と第２貫通導体５の
中心とを結んだ直線上で、第１貫通導体４の中心と第２貫通導体５の中心とを２分する位置を中心にして、左右の横方向に並ぶように複数設けることが好ましい。この場合、電磁界結合による電界分布の磁場は、第１貫通導体４の中心と第２貫通導体５の中心とを結んだ直線上で、第１貫通導体４の中心と第２貫通導体５の中心とを２分する位置を中心にして、同心円状に形成されるので、第１貫通導体４の中心と第２貫通導体５の中心とを結んだ直線上の最も強い電磁界結合の磁場に加えて、その周囲に発生している電磁界結合の磁場をも接地貫通導体６でより効果的に断ち切りやすくすることができる。その結果、電磁界結合を弱めて、外部からのノイズの影響を低減し、高周波信号をより効率よく伝送することができるので好ましい。
【００３５】
接地貫通導体６は、図５に示す例のように、第１貫通導体４の中心と第２貫通導体５の中心とを結んだ直線上で、第１貫通導体４および第２貫通導体５のそれぞれの外側に設けられていることが好ましい。この場合、第１貫通導体４と第２貫通導体５との間に発生する電磁界結合により生じる電界分布の磁場を効果的に断ち切りやすくして、電磁界結合を弱め、ノイズの影響を低減させるとともに、第１貫通導体４および第２貫通導体５のそれぞれの外側に設けられた接地貫通導体６によっても、第１貫通導体４および第２貫通導体５に外部からノイズが入るのを抑制し、高周波信号をより効率よく伝送することができる。
【００３６】
図６に示す例は、接地貫通導体６が、第１貫通導体４および第２貫通導体５の間に複数設けられるとともに、第１貫通導体４および第２貫通導体５の外側の周囲にも複数設けられている例である。この場合、第１貫通導体４と第２貫通導体５との間に発生する電磁界結合により生じる電界分布の磁場を効果的に断ち切りやすくして、電磁界結合を弱めることができ、その結果、第１貫通導体４および第２貫通導体５への外部からのノイズの影響を低減し、高周波信号をより効率よく伝送することができる。
【００３７】
本発明の多層配線基板は、図１〜図３に示す例のように、複数の絶縁層が積層されてなる絶縁基体１の内部に、上記構成の本発明の差動伝送線路を備え、絶縁基体の一方主面および他方主面に接地導体層７が形成されているとともに、該接地導体層７に接地貫通導体６が接続されているものである。
【００３８】
図１〜図３に示す例は、３層の絶縁層を積層した例であり、これら３層の絶縁層は、図７に示す例のように、第３絶縁層１ｃ，第２絶縁層１ｂ，第１絶縁層１ａが下から順次積層されている。図７に示す例は、本願発明の多層配線基板を上層から下層にかけて順次層毎に示した分解斜視図であり、第１絶縁層１ａ，第２絶縁層１ｂ，第３絶縁層１ｃにおける貫通導体の接続は破線で示している。絶縁層の中央部には上述した第１貫通導体４と第２貫通導体５と、さらにこれらの貫通導体の間に接地貫通導体６が設けられている。そして絶縁層の外周部には、第１配線導体２および第２配線導体４に電気的に接続する貫通導体が設けられ、この貫通導体を介して、第１配線導体２および第２配線導体３が端子８に導出されて電気信号が伝送される。
【００３９】
具体的には、第１配線導体２および第２配線導体３の端子８への導出経路は、図２（ｂ）および図３（ｂ）に示す例のように、第２絶縁層１ｂの上面に形成された一方の第１配線導体２ａおよび他方の第２配線導体３ｂは、第１絶縁層１ａを貫通して設けられた貫通導体を介して絶縁基体１の一方主面の端子８に導出される。また第３絶縁層１ｃの上面に形成された他方の第１配線導体２ｂおよび一方の第２配線導体３ａは、第１絶縁層１ａおよび第２絶縁層１ｂを貫通して設けられた貫通導体を介して絶縁基体１の一方主面の端子８に導出される。
【００４０】
第１配線導体２を流れる信号線の伝搬は、信号線が絶縁基体１の一方主面の端子８から
入り、第１絶縁層１ａを貫通して設けられた貫通導体を介して一方の第１配線導体２ａに伝搬し、第１貫通導体４を経由して、他方の第１配線導体２ｂに伝搬し、第１絶縁層１ａおよび第２絶縁層１ｂを貫通して設けられた貫通導体を経由して絶縁基体１の一方主面の端子８へと伝搬するという経路をたどる。
【００４１】
同様に、第２配線導体３を流れる信号線の伝搬は、信号線が絶縁基体１の一方主面の端子８から入り、第１絶縁層１ａおよび第２絶縁層１ｂを貫通して設けられた貫通導体を介して一方の第２配線導体３ａに伝搬し、第２貫通導体５を経由して、他方の第２配線導体３ｂに伝搬し、第１絶縁層１ａを貫通して設けられた貫通導体を経由して絶縁基体１の一方主面の端子８へと伝搬するという経路をたどる。
【００４２】
このとき、第１配線導体２を流れる信号線の線路長は、第２絶縁層１ｂの上面に形成された一方の第１配線導体２ａの長さと、第３絶縁層１ｃの上面に形成された他方の第１配線導体２ｂの長さと、第２絶縁層１ｂを貫通して設けられ一方の第１配線導体２ａと他方の第１配線導体２ｂとを電気的に接続する第１貫通導体４の長さと、第１絶縁層１ａを貫通して設けられた貫通導体の長さと、第１絶縁層１ａおよび第２絶縁層１ｂを貫通して設けられた貫通導体の長さとを足した長さとなる。
【００４３】
同様に、第２配線導体３を流れる信号線の線路長は、第３絶縁層１ｃの上面に形成された一方の第２配線導体３ａの長さと、第２絶縁層１ｂの上面に形成された他方の第２配線導体３ｂの長さと、第２絶縁層１ｂを貫通して設けられ一方の第２配線導体３ａと他方の第２配線導体３ｂとを電気的に接続する第２貫通導体５の長さと、第１絶縁層１ａを貫通して設けられた貫通導体の長さと、第１絶縁層１ａおよび第２絶縁層１ｂを貫通して設けられた貫通導体の長さとを足した長さとなり、上述した第１配線導体２を流れる信号線の線路長と同じ長さとなる。
【００４４】
このように、絶縁層を挟んで上下に対向するように一対の配線導体を配置した差動伝送線路において、一方の第１配線導体２ａと他方の第１配線導体２ｂとが絶縁層を貫通して設けられた第１貫通導体４を介して電気的に接続され、一方の第２配線導体３ａと他方の第２配線導体３ｂとが絶縁層を貫通して設けられた第２貫通導体５を介して電気的に接続されていることから、絶縁層を挟んで上下に形成された第１配線導体２および第２配線導体３が第１貫通導体４および第２貫通導体５を介して上下で入れ替わり、交差するように接続されることとなる。その結果、上述したように端子８間における第１配線導体２と第２配線導体３との線路長がほぼ同じものとなるので、抵抗を同じにすることができる。
【００４５】
このような絶縁基体１および一対の配線導体（第１配線導体２および第２配線導体３）ならびに第１貫通導体４，第２貫通導体５，接地貫通導体６を有する多層配線基板は、以下の方法により作製される。
【００４６】
例えば、絶縁層が酸化アルミニウム質焼結体で形成される場合には、まず、酸化アルミニウム，酸化珪素，酸化マグネシウムおよび酸化カルシウムの原材料粉末に適当な有機バインダおよび溶媒を添加混合して泥漿状となすとともに、これをドクターブレード法等によってシート状に成形し、絶縁層となる複数のセラミックグリーンシートを作製する。
【００４７】
次に、セラミックグリーンシートの第１貫通導体４および第２貫通導体５ならびに接地貫通導体６が形成される所定位置に適当な打ち抜き加工により貫通孔を形成するとともに、貫通孔に導体ペーストを充填する。また、スクリーン印刷法等によってセラミックグリーンシートの所定位置に第１配線導体２および第２配線導体３となる導体ペースト層を10μｍ〜20μｍの厚みに形成する。導体ペーストは、タングステン（Ｗ），モリブデン（Ｍｏ），モリブデン−マンガン（Ｍｏ−Ｍｎ）合金等の融点の高い金属粉末と適当な樹脂バ
インダおよび溶剤とを混練することにより作製される。
【００４８】
最後に、これらセラミックグリーンシートを重ね合わせて加熱圧着して積層体を作製し、この積層体を1500℃〜1600℃程度の高温で焼成することによって絶縁層と配線導体と貫通導体とが焼結一体化された多層配線基板が作製される。
【００４９】
接地導体層７は、絶縁基体１の一方主面および他方主面に形成され、接地貫通導体６が接続されている。接地導体層７の厚みは、特に規定は無いが、0.1μｍ〜20μｍ程度であ
る。25〜40ＧＨｚ程度の高い周波数の信号を伝送する場合には、接地導体層７の電気抵抗率が高くなると伝送特性が劣化するおそれがあるので、接地導体層７の電気抵抗率は４ｍΩ・ｃｍ以下であることが好ましい。
【００５０】
接地導体層７の形成方法は、第１絶縁層１ａの上面に接地導体層７となる導体ペーストを印刷塗布し、同様に第３絶縁層１ｃの下面の全面に接地導体層７となる導体ペーストを印刷塗布することで形成される。この接地導体層７となる導体ペーストは、上述した第１配線導体２および第２配線導体３となる導体ペーストと同様の材料および作製方法で製作される。
【００５１】
なお、本発明は、上述した最良の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を行なうことは何ら差し支えない。例えば、本実施形態では、差動伝送線路は絶縁基体１の上面の端子８から絶縁基体１の内部の配線に接続されて形成され、再度上面の端子８に接続されているが、例えば、上面の端子８から内部の配線に接続されて形成され、下面の端子８に接続されても良く、その逆でも良く、側面に端子８を形成しても良い。また、例えば本実施形態の一例では、絶縁基体１をセラミックスからなるものとしたが、絶縁基体１をポリイミド層等の絶縁樹脂層で形成し、配線導体および貫通導体を銅で形成しても良い。このような場合、本発明の多層配線基板が、プローブピンを接触させて半導体素子の電気特性を確認するプローブカード用の多層配線基板に用いられる場合には、この多層配線基板の上面に複数の絶縁樹脂層を積層するので、多層配線基板と絶縁樹脂層とがともに有機樹脂であり、絶縁樹脂層からなる多層配線基板と絶縁樹脂層との界面の接合を良好にすることができる。
【符号の説明】
【００５２】
１・・・・・・・絶縁基体
１ａ・・・・・・第１絶縁層
１ｂ・・・・・・第２絶縁層
１ｃ・・・・・・第３絶縁層
２・・・・・・・第１配線導体
２ａ・・・・・・一方の第１配線導体
２ｂ・・・・・・他方の第１配線導体
３・・・・・・・第２配線導体
３ａ・・・・・・一方の第２配線導体
３ｂ・・・・・・他方の第２配線導体
４・・・・・・・第１貫通導体
５・・・・・・・第２貫通導体
６・・・・・・・接地貫通導体
７・・・・・・・接地導体層
８・・・・・・・端子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁層を挟んで上下に対向する第１配線導体および第２配線導体を有する一対の配線導体からなる差動伝送線路において、
前記第１配線導体は一方の第１配線導体と他方の第１配線導体とを有し、
前記第２配線導体は一方の第２配線導体と他方の第２配線導体とを有しており、
前記一方の第１配線導体と前記一方の第２配線導体とが前記絶縁層を挟んで上下に対向するとともに、前記他方の第１配線導体と前記他方の第２配線導体とが前記絶縁層を挟んで上下に対向しており、
前記一方の第１配線導体の端部と前記他方の第１配線導体の端部とが前記絶縁層を貫通して設けられた第１貫通導体を介して電気的に接続され、
前記一方の第２配線導体の端部と前記他方の第２配線導体の端部とが前記絶縁層を貫通して設けられた第２貫通導体を介して電気的に接続されており、
前記第１貫通導体と前記第２貫通導体との間に接地貫通導体が設けられていることを特徴とする差動伝送線路。
【請求項２】
前記接地貫通導体は、前記第１貫通導体の中心と前記第２貫通導体の中心とを結んだ直線上で、前記第１貫通導体の中心と前記第２貫通導体の中心とを２分する位置に設けられていることを特徴とする請求項１記載の差動伝送線路。
【請求項３】
前記接地貫通導体は、前記第１貫通導体および前記第２貫通導体の内側の前記第１貫通導体の中心と前記第２貫通導体の中心とを結んだ直線と直交する方向に複数設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の差動伝送線路。
【請求項４】
前記接地貫通導体は、前記第１貫通導体および前記第２貫通導体の外側の周囲に複数設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の差動伝送線路。
【請求項５】
複数の絶縁層が積層されてなる絶縁基体の内部に、請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の差動伝送線路を備え、前記絶縁基体の一方主面および他方主面に接地導体層が形成されているとともに、該接地導体層に前記接地貫通導体が接続されていることを特徴とする多層配線基板。
【請求項１】
絶縁層を挟んで上下に対向する第１配線導体および第２配線導体を有する一対の配線導体からなる差動伝送線路において、
前記第１配線導体は一方の第１配線導体と他方の第１配線導体とを有し、
前記第２配線導体は一方の第２配線導体と他方の第２配線導体とを有しており、
前記一方の第１配線導体と前記一方の第２配線導体とが前記絶縁層を挟んで上下に対向するとともに、前記他方の第１配線導体と前記他方の第２配線導体とが前記絶縁層を挟んで上下に対向しており、
前記一方の第１配線導体の端部と前記他方の第１配線導体の端部とが前記絶縁層を貫通して設けられた第１貫通導体を介して電気的に接続され、
前記一方の第２配線導体の端部と前記他方の第２配線導体の端部とが前記絶縁層を貫通して設けられた第２貫通導体を介して電気的に接続されており、
前記第１貫通導体と前記第２貫通導体との間に接地貫通導体が設けられていることを特徴とする差動伝送線路。
【請求項２】
前記接地貫通導体は、前記第１貫通導体の中心と前記第２貫通導体の中心とを結んだ直線上で、前記第１貫通導体の中心と前記第２貫通導体の中心とを２分する位置に設けられていることを特徴とする請求項１記載の差動伝送線路。
【請求項３】
前記接地貫通導体は、前記第１貫通導体および前記第２貫通導体の内側の前記第１貫通導体の中心と前記第２貫通導体の中心とを結んだ直線と直交する方向に複数設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の差動伝送線路。
【請求項４】
前記接地貫通導体は、前記第１貫通導体および前記第２貫通導体の外側の周囲に複数設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の差動伝送線路。
【請求項５】
複数の絶縁層が積層されてなる絶縁基体の内部に、請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の差動伝送線路を備え、前記絶縁基体の一方主面および他方主面に接地導体層が形成されているとともに、該接地導体層に前記接地貫通導体が接続されていることを特徴とする多層配線基板。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−９３５２１（Ｐ２０１３−９３５２１Ａ）
【公開日】平成２５年５月１６日（２０１３．５．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２３６１０６（Ｐ２０１１−２３６１０６）
【出願日】平成２３年１０月２７日（２０１１．１０．２７）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月１６日（２０１３．５．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月２７日（２０１１．１０．２７）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
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