高速信号伝送用回路基板
【目的】 誘電特性の異なる多種類の誘電体間を電気的に接続するＶｉａの反射の少ない優れた接続構造を有する高速信号伝送用回路基板を提供する。
【構成】 誘電特性の異なる少くとも２種類の誘電体を積層して形成されたコンビネーション基板を構成する１つのベース基板２１とこれに接する他の銅／ポリイミド基板２２との間を、互いに異なる径からなるそれぞれＶｉａ４，Ｖｉａ７を介して電気的に接続するＶｉａ接続構造を有し、誘電体の積層方向の異なる位置に隔離して設けたＶｉａ４及びＶｉａ７の間を接続面に設けた連続的に幅の変わるテーパーパターン１０により接続したものである。
【構成】 誘電特性の異なる少くとも２種類の誘電体を積層して形成されたコンビネーション基板を構成する１つのベース基板２１とこれに接する他の銅／ポリイミド基板２２との間を、互いに異なる径からなるそれぞれＶｉａ４，Ｖｉａ７を介して電気的に接続するＶｉａ接続構造を有し、誘電体の積層方向の異なる位置に隔離して設けたＶｉａ４及びＶｉａ７の間を接続面に設けた連続的に幅の変わるテーパーパターン１０により接続したものである。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は高速信号伝送用回路基板に関し、特に誘電特性の異なる２種類以上の誘電体の積層からなるコンビネーション基板における各積層基板間のＶｉａ（内部貫通接続導体ともいわれる）接続構造を有する高速信号伝送用回路基板に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】上述のような高速信号伝送用回路基板は、従来から、混成集積回路といわれていた厚膜ハイブリッドＩＣを装置特性の選択の自由度が大きい等の利点を活用して、特に高集積化、高周波化に対する要請に適したものとして広く実用されている。このような厚膜ハイブリッドＩＣの全般的な技術及び本発明に関連する一般的な技術に関しては、文献：電子材料編集部、最新ハイブリッドＩＣ技術、１９８５年４月１０日第２版発行、１９８４年６月１日発行、株式会社工業調査会、ｐ．３７−６９（日本）に概説されている。
【０００３】図３は従来の高速信号伝送用回路基板を示す要部説明図であり、図の上側はＶｉａ部分の断面図、下側はＶｉａ部分のＡ−Ａ線に沿う上面図である。図にみられるように、従来から誘電特性の異なる２種類の誘電体からなる積層状の例えば２個の基板を組み合わせたコンビネーション基板を使用している。
【０００４】すなわち、図３において、ベースとなる基板１の上に、これとは誘電特性の異なるもう一種類の基板２が、薄膜工程によって形成されている。図３の場合、基板１の誘電体１ａ〜１ｃの各誘電体層は厚く、Ｖｉａホールに設けられたＶｉａ４の穴径も大きくなっている。これに対して、基板２の誘電体２ａ〜２ｄの各誘電体層は薄く、Ｖｉａホールに設けられたＶｉａ７の穴径も小さいものとなっている。そして、Ｖｉａ４はＶｉａランド５を介してストリップライン３と電気的に接続し、Ｖｉａ７はＶｉａランド８を介してストリップライン６と電気的に接続している。また、誘電体２ｄ，２ｂ，１ａ，１ｃの底部には、それぞれ導体層からなるグランド９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄが形成されている。
【０００５】図３にみられるように、Ｖｉａ４の真上にＶｉａ７がくるように配置して直接接続することにより、基板１と基板２とを電気的に接続している。そして、２つのＶｉａの径は、Ｖｉａ４の径の方がＶｉａ７の径よりも極端に大きくなっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上述のような従来の高速信号伝送用回路基板では、その構造、特にＶｉａ接続構造において、上記のように、Ｖｉａ４の径の方がＶｉａ７の径よりも極端に大きくなっていることから、誘電特性の異なる２種類の誘電体の電気的接続部分で反射が生じ、高速信号の伝送特性を悪化させるという問題があった。これは、一般に「分布定数回路と呼ばれる構造において、媒質の異なる境界面や線路定数の異なる伝送線路の接合部では、入射波の一部は反射される」といわれていることを考え合わせることによって、理由づけられる現象に相当する問題である。
【０００７】本発明は上述のような問題点を解決するためになされたもので、２種類の誘電体間を電気的に接続するＶｉａの反射の少ない優れた接続構造を有する高速信号伝送用回路基板を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明に係る第１の高速信号伝送用回路基板は、誘電特性の異なる少くとも２種類の誘電体を積層して形成されたコンビネーション基板を構成する１つの積層基板とこれに接する他の積層基板との間を、互いに異なる径からなるＶｉａを介して電気的に接続するＶｉａ接続構造を有し、誘電体の積層方向の異なる位置に隔離して設けたＶｉａの間を接続面に設けた連続的に幅の変わる導体パターンにより接続したものである。また、本発明に係る第２の高速信号伝送用回路基板は、誘電特性の異なる少くとも２種類の誘電体を積層して形成されたコンビネーション基板を構成する１つの積層基板とこれに接する他の積層基板との間を、互いに異なる径からなるＶｉａを介して電気的に接続するＶｉａ接続構造を有し、大きな径のＶｉａを有する１つの積層基板のＶｉａの上部に設けた半球状体とこの半球状体の真上に位置する小さな径を有する他の積層基板のＶｉａとを接続したものである。
【０００９】
【作用】本発明の第１の高速信号伝送用回路基板においては、電気的接続部を２つのＶｉａ間で直接接続しないで、多少これらのＶｉａをずらしておき、その間をテーパーパターンにより２つの特性の異なる積層基板を接続する構造とし、さらに、第２の高速信号伝送用回路基板では、ベースとなる側の基板のＶｉａ上に形成した半球状体例えばバンプの上に薄膜工程を用いて直接Ｖｉａ接続する構造としたから、いずれも、電気的接続部における上記のテーパーパターンやバンプの導体幅や導体断面積が徐々に変化するようになっている。このように、導体幅や導体断面積を連続的にかつ徐々に変化させることによって、Ｖｉａ接続部における信号入射波の反射が緩和乃至抑制される。
【００１０】
【実施例】［実施例１］図１は本発明の第１の発明の一実施例を示す模式説明図である。図１の上側はその要部断面図であり、下側はＢ−Ｂ線に沿う上面図である。図１において、２１はベース基板、２１ａ〜２１ｃはベース基板２１の誘電体層であり、２２は銅／ポリイミド基板（Ｃｕ／ＰＩ基板ともいう）、２２ａ〜２２ｄはＣｕ／ＰＩ基板２２のＰＩ誘電体層である。３はベース基板２１内のストリップライン、４はベース基板２１に設けたＶｉａ、５はＶｉａ４のＶｉａランド、６はＣｕ／ＰＩ基板２２のストリップライン、７はＣｕ／ＰＩ基板２２のＶｉａ、８はＶｉａ７のＶｉａランドである。また、９ａ〜９ｄはグランド／電源プレーン用のグランド、１０はＶｉａランド５，８を介してＶｉａ４とＶｉａ７を接続し、Ｖｉａランド８の外径からＶｉａランド５の外径間での領域を導通させるテーパーパターンである。
【００１１】以上の構成において、ストリップライン３及びストリップライン６は、その各ライン幅と、それぞれグラント９ｃ〜９ｄ間の高さ及びグランド９ａ〜９ｂ間の高さとそれぞれインピーダンス整合されて形成されている。
【００１２】この場合、前述のように、ベース基板２１とＣｕ／ＰＩ基板２２との電気的接続を、図３の従来例に示したようなＶｉａ４とＶｉａ７との直接接続によらず、これらのＶｉａを若干離しておき、その間をテーパーパターン（徐々に幅の変わる導体パターン）１０で接続している。このようなテーパーパターン１０の設置により、ベース基板２１とＣｕ／ＰＩ基板２２の電気的接続部（又は接続面）における導体パターンの幅を徐々に、すなわち連続的に変形させることによって、高速信号の反射を緩和して効率よく抑制することが可能なＶｉａ接続構成が達成された。このため、従来のように高速信号の伝送特性を低下させることがなく、しかも、大きさの異なるＶｉａ間の電気的接続部を備えた高速信号伝送用回路基板が得られる。
【００１３】［実施例２］図２は本発明の第２の発明の一実施例を示す模式説明図である。図２の上側はその要部断面図であり、下側はＶｉａの接合部分を中心として分かり易く示した準上面図である。図２において、３〜９ｄ及び２１〜２１ｃ、２２〜２２ｄは図１の実施例の説明において用いた部分符号と同一又は相当であるので、その説明を省略する。ここで、１１は本発明のバンプ接続構造の一要素を構成するバンプ（ＢＵＭＰ）である。本実施例では、このバンプによるＶｉａ接続構造を主体に、全体の製造方法を加味しながら説明する。
【００１４】まず、従来手法によって、ベース基板２１を作成する。次に、Ｖｉａランド５に形成されたＶｉａ４の上にバンプ１１を形成する。この場合、バンプ１１の高さはＰＩ誘電体２ａの厚さよりも若干高くなるように形成しておく。その後、薄膜工程によりＣｕ／ＰＩ基板２２をベース基板２１上に形成する。この場合、Ｖｉａ７がバンプ１１の真上にくるようにして積層・固着する。このようにして、第２の発明による高速信号伝送用回路基板が得られる。
【００１５】このように、ベース基板２１とＣｕ／ＰＩ基板２２の間に、バンプ１１を仲介して、電気的接続を行うことにより、ベース基板２１とＣｕ／ＰＩ基板２２のＶｉａ接続部において、バンプの断面形状によりその部分の断面積を徐々に変形することになるから、前項の実施例１の場合と同様に、高速信号の反射を抑制することができる効果を奏するようになっている。
【００１６】なお、本発明は、上述のテーパーパターンやバンプの形状やベース基板、Ｃｕ／ＰＩ基板の各誘電体層の積層数その他に関して、上記の実施例の具体例に限定されるものでないことはいうまでもない。
【００１７】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、高速信号伝送用回路基板、特に誘電特性の異なる２種類の誘電体ならなるコンビネーション基板において、両基板の電気的接続部を構成する大きさの異なるＶｉａ間を、導体幅又は導体断面を徐々に変形させたそれぞれ導体パターン又はバンプのような半球状体を用いて、接続するようにしたので、特に、高速信号の反射を効率よく緩和乃至抑えることが可能になり、高速信号の伝送特性の向上した優れた高速信号伝送用回路基板が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による高速信号伝送用回路基板の第１の発明の一実施例を示す模式説明図である。
【図２】本発明による第２の発明の一実施例を示す模式説明図である。
【図３】従来の高速信号伝送用回路基板の一例を示す模式説明図である。
【符号の説明】
１ 基板（従来）
２ 基板（従来）
１ａ〜１ｃ 誘電体（従来）
２ａ〜２ｄ 誘電体（従来）
３ ストリップライン
６ ストリップライン
４ Ｖｉａ
７ Ｖｉａ
５ Ｖｉａランド
８ Ｖｉａランド
９ａ〜９ｄ グランド
１０ テーパーパターン
１１ バンプ
２１ ベース基板
２１ａ〜２１ｃ 誘電体層
２２ Ｃｕ／ＰＩ基板
２２ａ〜２２ｄ ＰＩ誘電体層
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は高速信号伝送用回路基板に関し、特に誘電特性の異なる２種類以上の誘電体の積層からなるコンビネーション基板における各積層基板間のＶｉａ（内部貫通接続導体ともいわれる）接続構造を有する高速信号伝送用回路基板に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】上述のような高速信号伝送用回路基板は、従来から、混成集積回路といわれていた厚膜ハイブリッドＩＣを装置特性の選択の自由度が大きい等の利点を活用して、特に高集積化、高周波化に対する要請に適したものとして広く実用されている。このような厚膜ハイブリッドＩＣの全般的な技術及び本発明に関連する一般的な技術に関しては、文献：電子材料編集部、最新ハイブリッドＩＣ技術、１９８５年４月１０日第２版発行、１９８４年６月１日発行、株式会社工業調査会、ｐ．３７−６９（日本）に概説されている。
【０００３】図３は従来の高速信号伝送用回路基板を示す要部説明図であり、図の上側はＶｉａ部分の断面図、下側はＶｉａ部分のＡ−Ａ線に沿う上面図である。図にみられるように、従来から誘電特性の異なる２種類の誘電体からなる積層状の例えば２個の基板を組み合わせたコンビネーション基板を使用している。
【０００４】すなわち、図３において、ベースとなる基板１の上に、これとは誘電特性の異なるもう一種類の基板２が、薄膜工程によって形成されている。図３の場合、基板１の誘電体１ａ〜１ｃの各誘電体層は厚く、Ｖｉａホールに設けられたＶｉａ４の穴径も大きくなっている。これに対して、基板２の誘電体２ａ〜２ｄの各誘電体層は薄く、Ｖｉａホールに設けられたＶｉａ７の穴径も小さいものとなっている。そして、Ｖｉａ４はＶｉａランド５を介してストリップライン３と電気的に接続し、Ｖｉａ７はＶｉａランド８を介してストリップライン６と電気的に接続している。また、誘電体２ｄ，２ｂ，１ａ，１ｃの底部には、それぞれ導体層からなるグランド９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄが形成されている。
【０００５】図３にみられるように、Ｖｉａ４の真上にＶｉａ７がくるように配置して直接接続することにより、基板１と基板２とを電気的に接続している。そして、２つのＶｉａの径は、Ｖｉａ４の径の方がＶｉａ７の径よりも極端に大きくなっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上述のような従来の高速信号伝送用回路基板では、その構造、特にＶｉａ接続構造において、上記のように、Ｖｉａ４の径の方がＶｉａ７の径よりも極端に大きくなっていることから、誘電特性の異なる２種類の誘電体の電気的接続部分で反射が生じ、高速信号の伝送特性を悪化させるという問題があった。これは、一般に「分布定数回路と呼ばれる構造において、媒質の異なる境界面や線路定数の異なる伝送線路の接合部では、入射波の一部は反射される」といわれていることを考え合わせることによって、理由づけられる現象に相当する問題である。
【０００７】本発明は上述のような問題点を解決するためになされたもので、２種類の誘電体間を電気的に接続するＶｉａの反射の少ない優れた接続構造を有する高速信号伝送用回路基板を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明に係る第１の高速信号伝送用回路基板は、誘電特性の異なる少くとも２種類の誘電体を積層して形成されたコンビネーション基板を構成する１つの積層基板とこれに接する他の積層基板との間を、互いに異なる径からなるＶｉａを介して電気的に接続するＶｉａ接続構造を有し、誘電体の積層方向の異なる位置に隔離して設けたＶｉａの間を接続面に設けた連続的に幅の変わる導体パターンにより接続したものである。また、本発明に係る第２の高速信号伝送用回路基板は、誘電特性の異なる少くとも２種類の誘電体を積層して形成されたコンビネーション基板を構成する１つの積層基板とこれに接する他の積層基板との間を、互いに異なる径からなるＶｉａを介して電気的に接続するＶｉａ接続構造を有し、大きな径のＶｉａを有する１つの積層基板のＶｉａの上部に設けた半球状体とこの半球状体の真上に位置する小さな径を有する他の積層基板のＶｉａとを接続したものである。
【０００９】
【作用】本発明の第１の高速信号伝送用回路基板においては、電気的接続部を２つのＶｉａ間で直接接続しないで、多少これらのＶｉａをずらしておき、その間をテーパーパターンにより２つの特性の異なる積層基板を接続する構造とし、さらに、第２の高速信号伝送用回路基板では、ベースとなる側の基板のＶｉａ上に形成した半球状体例えばバンプの上に薄膜工程を用いて直接Ｖｉａ接続する構造としたから、いずれも、電気的接続部における上記のテーパーパターンやバンプの導体幅や導体断面積が徐々に変化するようになっている。このように、導体幅や導体断面積を連続的にかつ徐々に変化させることによって、Ｖｉａ接続部における信号入射波の反射が緩和乃至抑制される。
【００１０】
【実施例】［実施例１］図１は本発明の第１の発明の一実施例を示す模式説明図である。図１の上側はその要部断面図であり、下側はＢ−Ｂ線に沿う上面図である。図１において、２１はベース基板、２１ａ〜２１ｃはベース基板２１の誘電体層であり、２２は銅／ポリイミド基板（Ｃｕ／ＰＩ基板ともいう）、２２ａ〜２２ｄはＣｕ／ＰＩ基板２２のＰＩ誘電体層である。３はベース基板２１内のストリップライン、４はベース基板２１に設けたＶｉａ、５はＶｉａ４のＶｉａランド、６はＣｕ／ＰＩ基板２２のストリップライン、７はＣｕ／ＰＩ基板２２のＶｉａ、８はＶｉａ７のＶｉａランドである。また、９ａ〜９ｄはグランド／電源プレーン用のグランド、１０はＶｉａランド５，８を介してＶｉａ４とＶｉａ７を接続し、Ｖｉａランド８の外径からＶｉａランド５の外径間での領域を導通させるテーパーパターンである。
【００１１】以上の構成において、ストリップライン３及びストリップライン６は、その各ライン幅と、それぞれグラント９ｃ〜９ｄ間の高さ及びグランド９ａ〜９ｂ間の高さとそれぞれインピーダンス整合されて形成されている。
【００１２】この場合、前述のように、ベース基板２１とＣｕ／ＰＩ基板２２との電気的接続を、図３の従来例に示したようなＶｉａ４とＶｉａ７との直接接続によらず、これらのＶｉａを若干離しておき、その間をテーパーパターン（徐々に幅の変わる導体パターン）１０で接続している。このようなテーパーパターン１０の設置により、ベース基板２１とＣｕ／ＰＩ基板２２の電気的接続部（又は接続面）における導体パターンの幅を徐々に、すなわち連続的に変形させることによって、高速信号の反射を緩和して効率よく抑制することが可能なＶｉａ接続構成が達成された。このため、従来のように高速信号の伝送特性を低下させることがなく、しかも、大きさの異なるＶｉａ間の電気的接続部を備えた高速信号伝送用回路基板が得られる。
【００１３】［実施例２］図２は本発明の第２の発明の一実施例を示す模式説明図である。図２の上側はその要部断面図であり、下側はＶｉａの接合部分を中心として分かり易く示した準上面図である。図２において、３〜９ｄ及び２１〜２１ｃ、２２〜２２ｄは図１の実施例の説明において用いた部分符号と同一又は相当であるので、その説明を省略する。ここで、１１は本発明のバンプ接続構造の一要素を構成するバンプ（ＢＵＭＰ）である。本実施例では、このバンプによるＶｉａ接続構造を主体に、全体の製造方法を加味しながら説明する。
【００１４】まず、従来手法によって、ベース基板２１を作成する。次に、Ｖｉａランド５に形成されたＶｉａ４の上にバンプ１１を形成する。この場合、バンプ１１の高さはＰＩ誘電体２ａの厚さよりも若干高くなるように形成しておく。その後、薄膜工程によりＣｕ／ＰＩ基板２２をベース基板２１上に形成する。この場合、Ｖｉａ７がバンプ１１の真上にくるようにして積層・固着する。このようにして、第２の発明による高速信号伝送用回路基板が得られる。
【００１５】このように、ベース基板２１とＣｕ／ＰＩ基板２２の間に、バンプ１１を仲介して、電気的接続を行うことにより、ベース基板２１とＣｕ／ＰＩ基板２２のＶｉａ接続部において、バンプの断面形状によりその部分の断面積を徐々に変形することになるから、前項の実施例１の場合と同様に、高速信号の反射を抑制することができる効果を奏するようになっている。
【００１６】なお、本発明は、上述のテーパーパターンやバンプの形状やベース基板、Ｃｕ／ＰＩ基板の各誘電体層の積層数その他に関して、上記の実施例の具体例に限定されるものでないことはいうまでもない。
【００１７】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、高速信号伝送用回路基板、特に誘電特性の異なる２種類の誘電体ならなるコンビネーション基板において、両基板の電気的接続部を構成する大きさの異なるＶｉａ間を、導体幅又は導体断面を徐々に変形させたそれぞれ導体パターン又はバンプのような半球状体を用いて、接続するようにしたので、特に、高速信号の反射を効率よく緩和乃至抑えることが可能になり、高速信号の伝送特性の向上した優れた高速信号伝送用回路基板が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による高速信号伝送用回路基板の第１の発明の一実施例を示す模式説明図である。
【図２】本発明による第２の発明の一実施例を示す模式説明図である。
【図３】従来の高速信号伝送用回路基板の一例を示す模式説明図である。
【符号の説明】
１ 基板（従来）
２ 基板（従来）
１ａ〜１ｃ 誘電体（従来）
２ａ〜２ｄ 誘電体（従来）
３ ストリップライン
６ ストリップライン
４ Ｖｉａ
７ Ｖｉａ
５ Ｖｉａランド
８ Ｖｉａランド
９ａ〜９ｄ グランド
１０ テーパーパターン
１１ バンプ
２１ ベース基板
２１ａ〜２１ｃ 誘電体層
２２ Ｃｕ／ＰＩ基板
２２ａ〜２２ｄ ＰＩ誘電体層
【特許請求の範囲】
【請求項１】 誘電特性の異なる少くとも２種類の誘電体を積層して形成されたコンビネーション基板を構成する１つの積層基板とこれに接する他の積層基板との間を、互いに異なる径からなるＶｉａを介して電気的に接続するＶｉａ接続構造を有する高速信号伝送用回路基板において、前記誘電体の積層方向の異なる位置に隔離して設けた前記Ｖｉａの間を接続面に設けた連続的に幅の変わる導体パターンにより接続したことを特徴とする高速信号伝送用回路基板。
【請求項２】 誘電特性の異なる少くとも２種類の誘電体を積層して形成されたコンビネーション基板を構成する１つの積層基板とこれに接する他の積層基板との間を、互いに異なる径からなるＶｉａを介して電気的に接続するＶｉａ接続構造を有する高速信号伝送用回路基板において、大きな径の前記Ｖｉａを有する１つの積層基板の前記Ｖｉａの上部に設けた半球状体とこの半球状体の真上に位置する小さな径を有する前記他の積層基板の前記Ｖｉａとを接続したことを特徴とする高速信号伝送用回路基板。
【請求項１】 誘電特性の異なる少くとも２種類の誘電体を積層して形成されたコンビネーション基板を構成する１つの積層基板とこれに接する他の積層基板との間を、互いに異なる径からなるＶｉａを介して電気的に接続するＶｉａ接続構造を有する高速信号伝送用回路基板において、前記誘電体の積層方向の異なる位置に隔離して設けた前記Ｖｉａの間を接続面に設けた連続的に幅の変わる導体パターンにより接続したことを特徴とする高速信号伝送用回路基板。
【請求項２】 誘電特性の異なる少くとも２種類の誘電体を積層して形成されたコンビネーション基板を構成する１つの積層基板とこれに接する他の積層基板との間を、互いに異なる径からなるＶｉａを介して電気的に接続するＶｉａ接続構造を有する高速信号伝送用回路基板において、大きな径の前記Ｖｉａを有する１つの積層基板の前記Ｖｉａの上部に設けた半球状体とこの半球状体の真上に位置する小さな径を有する前記他の積層基板の前記Ｖｉａとを接続したことを特徴とする高速信号伝送用回路基板。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開平６−３０２９６４
【公開日】平成６年（１９９４）１０月２８日
【国際特許分類】
【出願番号】特願平５−８９７１４
【出願日】平成５年（１９９３）４月１６日
【出願人】（００００００２９５）沖電気工業株式会社 (6,645)
【公開日】平成６年（１９９４）１０月２８日
【国際特許分類】
【出願日】平成５年（１９９３）４月１６日
【出願人】（００００００２９５）沖電気工業株式会社 (6,645)
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