JP2004201135A - 高周波用配線基板およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】誘電率の高い誘電体を用いた場合においても、特性に優れたフィルタを形成した配線基板と、それを容易に形成するための製造方法を提供する．
【解決手段】誘電体基板１の内部に信号伝送方向に沿って空間部４ａや、表面に溝部４ｂを形成し、空間部４ａを挟んで対向する上壁面と下壁面のうち、一方の内壁面にストリップ導体６ａを、他方の内壁面にグランド導体７ａを形成することによってマイクロストリップ線路８ａを形成し、溝部４ｂの底部にストリップ導体６ｂを形成し、溝部４ｂを塞ぐようにグランド導体７ｂを形成することによってマイクロストリップ線路８ｂを形成する。
【選択図】図１
【解決手段】誘電体基板１の内部に信号伝送方向に沿って空間部４ａや、表面に溝部４ｂを形成し、空間部４ａを挟んで対向する上壁面と下壁面のうち、一方の内壁面にストリップ導体６ａを、他方の内壁面にグランド導体７ａを形成することによってマイクロストリップ線路８ａを形成し、溝部４ｂの底部にストリップ導体６ｂを形成し、溝部４ｂを塞ぐようにグランド導体７ｂを形成することによってマイクロストリップ線路８ｂを形成する。
【選択図】図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、特にマイクロストリップラインフィルタなどの高周波線路を内蔵した高周波用配線基板とその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来技術】
従来、セラミックスを誘電体基板材料とする配線基板は、セラミック絶縁層が多層に積層された誘電体基板の表面又は内部にメタライズ配線層が配設された構造からなり、代表的な例として、ＬＳＩ等の半導体素子などを収納したパッケージが挙げられる。このようなパッケージとしては、誘電体基板材料として従来よりアルミナ等のセラミックスからなるものが多用され、近年では、機能化が要求され、低抵抗の銅メタライズ配線層との同時焼成を可能にしたガラスセラミックスなどの低温焼成型の焼結体を誘電体基板とするものも実用化されている。
【０００３】
さらに最近ではさらなる高機能化が要求されインダクタンス（Ｌ成分）、キャパシタ（Ｃ成分）から構成されるフィルタを内蔵化する動きがみられる。このようなフィルタの一つとしてストリップラインフィルタを配線基板内部に形成することが例えば、特許文献１、２、３、４にて提案されている
このような誘電体に対してストリップラインを形成する従来のストリップラインフィルタのフィルタ特性は、誘電体の誘電体損、および導体の導体損が支配的である。誘電体損においては特に誘電体の誘電率の１／２乗に比例し、誘電体の誘電損失に比例するため誘電率と誘電損失は出来るだけ低いほうがよい。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１４−１７１１０３号公報
【特許文献２】
特開平１４−１１１３１７号公報
【特許文献３】
特開平１１−２１４８５１号公報
【特許文献４】
特許第３０２１５８６号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このような要求に対して、用いる誘電体の誘電率を低減するための材料の開発も進められている。例えば、特許文献４では、中空シリカなどを混入し、誘電率が２〜３のガラスセラミックスを作製したことが記載されている。
【０００６】
しかしながら、従来のアルミナやガラスセラミックスでは、誘電率や誘電損失を下げるのにはいずれにしろ限界があり、上記文献４でも中空ＳｉＯ2を含有せしめるためにガラスセラミックスの絶対強度が低下するなど、誘電体の誘電率を低くするには、実用的にも限定があった。
【０００７】
本発明は、誘電率の高い誘電体を用いた場合においても、特性に優れたフィルタを形成した高周波用配線基板と、それを容易に形成するための製造方法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】
本発明の第１の高周波用配線基板は、セラミック誘電体基板の内部に信号伝送方向に沿って空間部を形成し、該空間部を挟んで対向する上壁面と下壁面のうち、一方の内壁面にストリップ導体を、他方の内壁面にグランド導体を形成することによって高周波線路を形成してなることを特徴とするものである。
【０００９】
また、本発明の第２の高周波用配線基板は、セラミック誘電体基板の表面に信号伝送方向に沿って溝部を形成し、該溝部の底部にストリップ導体を形成形成し、該溝を塞ぐようにグランド導体を形成することによって高周波線路を形成してなることを特徴とするものである。
【００１０】
なお、上記第１、第２の高周波用配線基板によれば、前記ストリップ導体およびグランド導体がストリップラインフィルタとして機能させることが効果的である。
【００１１】
上記第１の高周波用配線基板を製造する方法としては、セラミックグリーンシートの信号伝送方向に沿って該シートを貫通して樹脂が埋め込まれてなる第１のグリーンシートと、前記第１のグリーンシートの樹脂埋設部に対応する部分に、ストリップ導体が形成された第２のグリーンシートと、前記第１のグリーンシートの樹脂埋設部部に対応する部分に、グランド導体が形成された第３のグリーンシートとを作製し、前記第１のグリーンシートを第２のグリーンシートおよび第３のグリーンシートで挟んで積層した後、これを熱処理して、前記第１のグリーンシートに埋め込まれた樹脂を分解除去して空間部を形成することを特徴とするものである。
【００１２】
また、第２の高周波用配線基板を製造する方法としては、セラミックグリーンシートの信号伝送方向に沿って該シートを貫通して樹脂が埋め込まれてなる第１のグリーンシートと、前記第１のグリーンシートの樹脂埋設部に対応する部分に、ストリップ導体が形成された第２のグリーンシートと、を作製し、少なくとも前記第１のグリーンシートと第２のグリーンシートとを積層した後、これを熱処理して、前記第１のグリーンシートに埋め込まれた樹脂を分解除去して溝部を形成した後、該溝部をグランド導体によって塞いだことを特徴とする特徴とする高周波用配線基板の製造方法。
【００１３】
なお、前記第１のグリーンシートは、（１ａ）実質的に同一の厚みのセラミックグリーンシートおよび樹脂シートを作製する工程と、（１ｂ）前記セラミックグリーンシートの所定箇所に貫通穴を形成する工程と、（１ｃ）前記貫通穴を形成したセラミックグリーンシートに前記樹脂シートを積層する工程と、（１ｄ）前記セラミックグリーンシートにおける貫通穴形成部分を前記樹脂シート側から押圧することによって、前記樹脂シートの一部を前記貫通穴内に埋め込み、セラミックグリーンシートと樹脂シートと一体化する工程と、の工程（１ａ）〜（１ｄ）
を経て作製されたものであることを特徴とする。
【００１４】
また、前記第１のグリーンシートは、（２ａ）実質的に同一の厚みのセラミックグリーンシートおよび樹脂シートを作製する工程と、（２ｂ）前記セラミックグリーンシートおよび樹脂シートを積層する工程と、（２ｃ）前記積層体の所定箇所に前記樹脂シート側から押圧して、前記樹脂シートの押圧部分を前記セラミックグリーンシート側に移行させて、セラミックグリーンシートと樹脂シートと一体化する工程と、を経て作製されたものであってもよい。
【００１５】
本発明によれば、上記構造の高周波用配線基板によって、ストリップ導体とグランド導体との間に空間を形成する、即ち、誘電率がゼロの誘電体によって形成することができるために、高周波線路の性能を高めることができ、さらにはこの線路をストリップラインフィルタとして利用することで優れたフィルタ特性を有するストリップラインフィルタを内蔵した配線基板を得ることができる。
【００１６】
また、かかる高周波用配線基板を製造する方法として、基板内部への空間の形成にあたり、セラミックグリーンシートの信号伝送方向に沿って該シートを貫通して樹脂が埋め込まれてなるグリーンシートを用いることによって、他のグリーンシートとの積層時における空間形成部分の変形が抑制され、精度の高い空間を形成することができる。
【００１７】
また、所定箇所に樹脂が埋め込まれたグリーンシートの形成にあたり、パンチングによって一回または二回のパンチング処理によって容易に埋め込み処理を施すことができる。しかも、パンチング処理後で、グリーンシートの貫通穴内に樹脂シートが一体的に複合化されているために、グリーンシート単体の取り扱いが容易であるとともに、複数のグリーンシート同士の積層時に空隙部内には樹脂シートが埋め込まれているために、積層時に高い圧力を印加した場合であっても、空隙部底部が加圧されることにより、空隙部底部の膨らみを発生させることなく、デラミネーションが発生しない高い積層圧力の印加が可能となる。その結果、積層体におけるデラミネーションの発生、変形、防止することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の高周波用配線基板の一例を説明するための概略断面図である。
この高周波用配線基板Ｈによれば、複数の誘電体層１ａ〜１ｅが積層されてセラミック誘電体基板１が形成され、その誘電体基板１における各誘電体層１ａ〜１ｅには、所定の配線回路層２が形成されている。また、誘電体層１ａ〜１ｅには回路形成のために上下の配線回路層間を電気的に接続するために、ビアホール導体３が形成されている。
【００１９】
本発明によれば、この誘電体基板１の内部に、信号伝送方向に沿って空間部４ａが形成されている。そして、この空間部４ａを挟んで対向する上壁面には、ストリップ導体６ａが、また下壁面にはグランド導体７ａが形成されている。そして、このストリップ導体６ａと、グランド導体７とは、電磁的な結合によってマイクロストリップ線路８ａを形成している。
【００２０】
また、誘電体基板１の表面には、信号伝送方向に沿って溝部４ｂが形成されている。そして、溝部４ｂの底部にはストリップ導体６ｂが形成され、またこの溝部４ｂを塞ぐようにグランド導体７ｂが形成されている。そして、このストリップ導体６ｂと、グランド導体７ｂとは、電磁的な結合によってマイクロストリップ線路８ｂを形成している。このグランド導体７ｂは基体７ｂ’の表面に導体層として形成されたものを誘電体基板１ａの表面に接合することによって形成される。また、このグランド導体７ｂは、金属板などの導体を用いてもよい。
【００２１】
本発明によれば、このマイクロストリップ線路８ａ、８ｂは、ストリップ導体６ａ、６ｂと、グランド導体７ａ、７ｂとが、空間部４ａ、または溝部４ｂ、即ち、誘電率が１の誘電体を介して対峠しているために、線路の伝送特性として最も良好な特性を有する。
【００２２】
また、図１の高周波用配線基板Ｈには、必要に応じてキャビティ９が設けられ、このキャビティ９内に高周波素子１０が収納され、蓋体１１などによって気密に封止される。
【００２３】
また、このマイクロストリップ線路８ａ、８ｂにおけるストリップ導体６ａ，６ｂは、適宜、誘電体基板１内に形成された配線回路層２やビアホール導体３と接続されることで、配線基板Ｈ内に高周波回路を形成する。本発明によれば、前記マイクロストリップ線路８ａ、８ｂをストリップラインフィルタとして機能させることが最もその伝送特性を活かす上で望ましい。なお、このフィルタは、ビアホール導体１０などによって、他の配線回路層２と接続される。
【００２４】
たとえば、図２のストリップラインフィルタの一例に示すように、１つの空間部４内における内壁の一方に、図２に示すようなストリップ導体６を所定の間隔で配列し、他方の内壁にグランド導体７を形成して互いに結合せしめることによってフィルタとして機能せしめることができる。この場合、複数のストリップ導体６を１つの空間部４に設ける他、個別の空間部内に設けることも可能である。なお、このフィルタは、ビアホール導体３などによって、他の配線回路層２と接続される。
【００２５】
次に、本発明の高周波用配線基板を製造するための具体的な方法について図３〜図５をもとに説明する。
本発明によれば、上記配線基板における空間部４ａ、溝部４ｂおよびキャビティ９を形成するために、セラミックグリーンシートの所定箇所に形成された貫通穴内に樹脂が埋め込まれたグリーンシートと樹脂との複合体を作製する。
【００２６】
このような複合体を形成する第１の方法について、図３の工程図をもとに説明する。先ず、セラミックグリーンシート１１および樹脂シート１２を作製する。このセラミックグリーンシート１１は、その用途に応じて、その厚みは適宜設定される。例えば配線基板用の誘電体層を形成する場合、セラミックグリーンシート１１の厚みは２０〜４００μｍが適当である。また、樹脂シート１２は、実質的にこのセラミックグリーンシート１１と近似した厚さであることが望ましく、樹脂シート１２の厚みｔ2は、グリーンシート１１の厚みｔ1に対して、０．９ｔ1〜１．１ｔ1であることが望ましい。
【００２７】
まず、セラミックグリーンシート１１に対して空隙部を形成するための貫通穴１３を形成する。この貫通穴１３は、例えば、打ち抜き加工、スリット加工、レーザー加工のうちの１つの方法で形成できる。特に、後述する一連の作業の流れ性の点から、パンチによる打ち抜き加工が最もよい。
【００２８】
図３は、打ち抜き加工による貫通穴１３の形成によるものである。この貫通穴１３は、図３（ａ）に示す様に、駆動部である上パンチ１４と、グリーンシート１１を支持するとともに、開口１５が形成された下パンチ１６により構成される打ち抜きプレスを準備し、グリーンシート１１を下パンチ１６上に載置し、図３（ｂ）に示す様に、上パンチ１４を下方に駆動することにより、図３（ｃ）に示す様に、グリーンシート１１に対して貫通穴１３を形成する。
【００２９】
次に、図３（ｄ）に示すように、貫通穴１３を形成したグリーンシート１１の表面に、樹脂シート１２を載置する。そして、図３（ｅ）に示すように、上パンチ１４を駆動する。この時、上パンチ１４の駆動量を調整し、駆動停止位置をグリーンシート１１の上面側に設定する。これによって、樹脂シート１２の打ち抜きと同時に、グリーンシート１１に予め形成された貫通穴１３に樹脂シート１２の打ち抜き部１２ａ部を埋め込むことができる。
【００３０】
その後、上パンチ１４、樹脂シート１２を除去することによって、図３（ｆ）に示すように、グリーンシート１１の所定箇所に形成された貫通穴１３内に樹脂シート１２が埋め込まれ、一体化された複合体Ａを作製することができる。
（第２の方法）
次に、複合体を作製するための第２の方法について図４の工程図をもとに説明する。この図４の方法によれば、図３の方法と同様に、実質的に同一の厚みからなるセラミックグリーンシート１１および樹脂シート１２を作製する。
【００３１】
そして、図４（ａ）に示すように、グリーンシート１１を下パンチ１６上に載置するとともに、図４（ｂ）に示すように、セラミックグリーンシート１１の上側に樹脂シート１２を積層する。この時、グリーンシート１１とは、後述する通り、樹脂シート１２を剥離除去するために、両者は軽く接着材等で仮止めしておくことが望ましい。
【００３２】
そして、図４（ｃ）に示すように、前述した通り、上パンチ１４を駆動し、上パンチ１４の駆動停止位置をグリーンシート１１の上面側に設定する。これによって、グリーンシート１１と樹脂シート１２の打ち抜きと同時に行う。
【００３３】
その後、上パンチ１４、樹脂シート１２を剥離除去するとともに、グリーンシート１を下パンチ１６から剥離することによって、図４（ｄ）に示すように、グリーンシート１１の所定箇所に形成された貫通穴１３内に樹脂シート１２が埋め込まれ、一体化された複合体Ａを作製することができる。
【００３４】
このように、本発明によれば、パンチを用いて、セラミックグリーンシート１１の貫通穴１３内にこのグリーンシート１１と実質的に同一の厚みの樹脂シート１２を埋め込んだ複合体を１つまたは２つのプレス処理にて容易に形成することができる。
【００３５】
また、上記の第１の製法および第２の製法においては、工程数からは、プレス処理１回の第２の方法が、プレス処理２回の第１の方法よりも工程の簡略化に効果的であるが、第１の製法においては、セラミックグリーンシート１１に対して予め貫通穴１３を形成した後に樹脂シート１２の一部を埋め込むために、樹脂シート１２のパンチによるグリーンシート１１への移行をスムーズに行うことができ、複合体における樹脂シート１２とセラミックグリーンシート１１との境界部分の平滑性が優れ、精度が高く、外観も良好な埋め込み処理を行うことができる。
（積層）
本発明によれば、かかる複合体を用いて、図１に示したような構造の高周波用配線基板を作製する。そこで、図５の工程図をもとに、そのセラミック基板を作製するための方法について説明する。
【００３６】
図５（ａ）（ｂ）に示すように、図３または図４の方法で作製されたグリーンシートと樹脂シートが複合化された複合体Ａ１、Ａ２、Ａ３と、樹脂シートと複合化されていない他のグリーンシートＢ１、Ｂ２とともに密着液などを用いて積層一体化して積層体を作製する。この時、積層一体化にあたっては、３〜７ＭＰａの圧力を印加することが積層不良、あるいは焼成後のデラミネーションの発生を防止する上で望ましい。
【００３７】
この時、この複合体Ａ１、Ａ２、Ａ３、グリーンシートＢ１、Ｂ２には、セラミック配線基板などへの適用を図る上で、図１の配線回路層２、ビアホール導体を形成するために、金属粉末に有機バインダ、溶剤、可塑材を添加混合して得た金属ペーストを印刷塗布して回路パターン２１を形成する。また、マイクロドリルやレーザー加工によってスルーホールを形成し、スルーホール内に金属ペーストを充填することによってビアホール導体２２を形成する。
【００３８】
この時、本発明によれば、図１のマイクロストリップ線路８ａを形成するための空間部４ａが形成される複合体Ａ３の上側に位置するグリーンシートＢ１の空間部形成部分２３ａと対向する下面部分には、ストリップ導体パターン２４ａが形成され、また、複合体Ａ３の下側に位置するグリーンシートＢ２の空間部形成部分２３ａと対向する上面部分には、グランド導体パターン２５ａが形成される。
【００３９】
また、図１のマイクロストリップ線路８ｂを形成するための溝部４ｂが形成される複合体Ａ１の下側に位置する複合体Ａ２の溝部形成部分２３ｂと対向する上面部分にストリップ導体パターン２４ｂが形成されている。
【００４０】
そして、この積層体を樹脂シート１２ａが熱分解除去されるとともに、複合体Ａ１〜Ａ３、セラミックグリーンシートＢ１、Ｂ２が焼成、緻密化するように焼成することによって、図５（ｃ）に示すように、樹脂シート１２ａを埋め込んだ部分を熱分解除去して空間部４ａ、溝部４ｂ、キャビティ９を具備するセラミック基板を形成することができる。
【００４１】
かかる方法においては、積層一体化にあたっては、従来のように、シート自体に大きな貫通穴１３、１５が樹脂シート１２ａで充填されているために、個々のシートにおける取り扱いが非常に容易で、シートの取り扱い時におけるシートの変形や破損などが発生することがない。
【００４２】
しかも、本発明の方法によれば、高い圧力を印加しても、空隙部４ａ、４ｂ、９を形成する部分に樹脂シート１２ａが埋め込まれているために、空隙部４ａ、４ｂ、９が形成される部分の底部に対しても樹脂シート１２ａを介して十分に圧力が印加される。その結果、空隙部４ａ、４ｂ、９を形成する底部のグリーンシートの変形や焼成後のデラミネーションの発生も抑制することができる。それによって、マイクロストリップ線路８ａ、８ｂを構成する空間部４ａや溝部４ｂ、さらにはキャビティ９を精度よく形成することができる。
【００４３】
本発明において用いられるグリーンシート１１は、所定の比率で調合したセラミック原料粉末に、適当な有機バインダを添加し、有機溶媒中に分散させることによりスラリーを調製し、従来周知のドクターブレード法やリップコーター法等のキャスト法により、所定の厚みのグリーンシート1を作製する。このグリーンシートの厚みは、通常、２０〜４００μｍが適当である。
【００４４】
一方、本発明において用いられる樹脂シート１２は、プレスによる打ち抜き加工性、および、焼成段階における熱分解性に優れることが望ましく、良好な打ち抜き加工性を得るためには、シート中に粉末状のフィラーを添加することが望ましい。このフィラーは、焼成時における熱分解性が良好であり、特に樹脂ビーズが有効である、樹脂ビーズは、ビーズ間の凝集を防止するともに樹脂シート表面の平滑性を高める上で平均粒径が１〜２０μｍであることが望ましい。
【００４５】
また、この樹脂ビーズは、アクリル系、スチレン系、ブチラール系の群から選ばれる少なくとも１種からなることが望ましく、特に、架橋タイプのアクリル樹脂からなることが望ましい。これは、アクリル樹脂ビーズの有機溶剤への溶解を防ぐためである。
【００４６】
樹脂シート１２の作製にあたっては、樹脂ビーズに１００重量部に対し、水酸基やカルボキシル基を導入したアクリル系樹脂を４０〜８０重量部添加し、トルエン、ヘキサン、ヘプタン等の有機溶剤中にて分散する。尚、使用するアクリル系樹脂としては、熱分解性が優れるポリイソブチルメタクリレート系が好ましく、シートに柔軟性を与えるために可塑剤を添加してもよい。
【００４７】
上記所定の組成にて作成したスラリーを従来周知のロールコーター、グラビアコーター、ブレードコーター等のコーティング方式により剥離剤処理を施したキャリアーシート上に塗布し、乾燥させることにより樹脂シート１２を作製することができる。
【００４８】
【実施例】
実施例１
以下に、図３、図５の高周波用配線基板の製造方法を例にして以下に具体例を説明する。
（グリーンシート作製）
平均粒径が１．８μｍのホウ珪酸ガラスを６０体積％と、平均粒径が２．４μｍのアルミナ粉末４０体積％からなるセラミック組成物１００質量部に、有機バインダとしてポリイソブチルメタクリレートを１２質量部、溶媒としてトルエンを５４質量部の割合で混合し、ボールミルで２４時間混合してスラリーを調製した。このスラリーを用いてドクターブレード法によって縦２０ｍｍ×横２０ｍｍ×厚さ７０μｍのグリーンシート１１を作製した。
【００４９】
また、このグリーンシート１１には、平均粒径が１．５μｍの銅粉末１００質量部に、有機バインダとしてアクリル系樹脂を１２質量部、溶媒としてテルピネオールを１０質量部の割合で混合した金属ペーストを調製し、上記グリーンシート１１の表面に、スクリーン印刷法により、所定のパターンに印刷塗布する。また、前記グリーンシート１１にピン加工によって直径が７０μｍのスルーホールを形成し、スルーホール内に前記金属ペーストを充填することによってビア導体を形成した。
【００５０】
このうち、空間部の内壁を形成するグリーンシート１１には、適宜、ストリップ導体パターンおよびグランド導体パターンを印刷形成した。
（樹脂シート作製）
一方、樹脂シート１２として、平均粒径が５μｍのアクリル樹脂ビーズ１００質量部に対して、有機バインダとして水酸基を導入したアクリル系樹脂を６０質量部、溶媒としてトルエンを２２０質量部の割合で添加、混合してスラリーを調製した後、ドクターブレード法によって厚さ７０μｍの樹脂シート１２を作製した。
【００５１】
次に、グリーンシートのうち、キャビティ９を形成するためのグリーンシートＡ１、Ａ２、およびマイクロストリップ線路用の空間部４ａや溝部４ｂを形成するグリーンシートＡ１、Ａ３に対して、図３に示すようなパンチング装置によって、中央部に所定の大きさのキャビティ用の貫通穴１３と、マイクロストリップ線路用の貫通穴１３を形成した。
【００５２】
次に、各貫通穴１３を形成したグリーンシート１１の上に、アクリル系樹脂に可塑剤を添加した接着剤を用いて、樹脂シート１２を吸着搬送装置を用いてグリーンシート１１上に積層した後、パンチング装置における上パンチを下げ、上パンチの下面がグリーンシート１１の表面と同一平面となるところまで下ろした。
【００５３】
上パンチを上げ、グリーンシート１１を確認した結果、グリーンシート１１の貫通穴部分に、樹脂シート１２ａが埋め込まれた構造の複合体Ａ１、Ａ２、Ａ３を形成した。
【００５４】
次に、上記のようにして作製した複合体Ａ１、Ａ２、Ａ３とともに、樹脂シート１２と複合化されていない通常の配線パターンが形成されたグリーンシートＢ１、Ｂ２を図５（ａ）（ｂ）に示すように、密着液を用いて積層した。また、積層にあたっては、積層体に対して、６０℃の温度に加熱しながら、５ＭＰａの圧力を印加した。なお、キャビティについてはその深さに応じ必要枚数を調整した。
【００５５】
この加圧して積層した１つの試料について、断面を観察し、樹脂シートを埋め込んだ部分についてグリーンシート側の変形を観察した結果、グリーンシートに対しては、全く変形は認められなかった。
【００５６】
次に、この積層体を２５０〜４５０℃の窒素雰囲気中で２時間、昇温加熱して樹脂シートおよび有機バインダを熱分解除去した後、さらに９００℃まで昇温して焼結した。
【００５７】
その結果、樹脂シートを埋め込んで部分がすべて熱分解除去され、図１に示す縦２ｍｍ×横２．７ｍｍ×深さ１．５ｍｍのキャビティ９、縦１５ｍｍ×横２ｍｍ×深さ６０μｍの空間部４ａおよび溝部４ｂの内壁に幅２５０μｍ、長さ１０ｍｍのストリップ導体を具備するマイクロストリップ線路が形成された高周波用配線基板が得られた。なお、溝部４ｂの表面に金属板をロウ付けし、この金属板をグランドと接続することで、マイクロストリップ線路４ｂを形成した。
【００５８】
作製したセラミック配線基板Ｈに対して、キャビティ９底部表面および溝部４ｂ底部表面の平坦度を触針法によって測定した結果、０．７μｍ、０．８μｍであり、平坦度の高い底面が形成され、基板の変形がほとんどないことが確認された。また、キャビティ９、マイクロストリップ線路４ａ、４ｂ形成部分を切断し、その積層部分の状態を双眼顕微鏡で観察した結果、全く層間剥離等の発生は全く認められなかった。また、マイクロストリップ線路４ａ、４ｂの伝送特性を評価した結果、マイクロストリップ線路４ａの測定周波数２０ＧＨｚにおけるＳ２１は−０．２１ｄＢ、マイクロストリップ線路８ｂの測定周波数２０ＧＨｚにおけるＳ２１は−０．２３ｄＢといずれも良好なものであった。
【００５９】
実施例２
実施例１において、複合体Ａ１、Ａ２、Ａ３の作製を次のように変更した。即ち、実施例１で作製したグリーンシート１１および樹脂シート１２を図４に示すように、積層した後、パンチング装置における上パンチを下げ、上パンチの下面がグリーンシートの表面と同一平面となるところまで下ろした。そして、上パンチを上げ、グリーンシートを確認した結果、グリーンシートの貫通穴部分に、樹脂シート１２ａが埋め込まれた構造の複合体Ａ１〜Ａ３が形成された。
【００６０】
そして、この後は、実施例１と全く同様にして、樹脂シート１２と複合化されていない通常の配線パターンが形成されたグリーンシートＢ１、Ｂ２の延べ５層のグリーンシートを密着液を用いて積層し、６０℃の温度に加熱しながら、５ＭＰａの圧力を印加した。
【００６１】
この加圧して積層した１つの試料について、樹脂シート１２ａを埋め込んだ部分についてグリーンシート１１側の変形を観察した結果、グリーンシート１１に対しては全く変形は認められなかった。
【００６２】
その後、この積層体を２５０〜４５０℃の窒素雰囲気中で２時間、昇温加熱して樹脂シート１２ａおよび有機バインダを熱分解除去した後、さらに９００℃まで昇温して焼結した結果、樹脂シートを埋め込んだ部分が熱分解除去され空間部４ａ、４ｂ、９が形成されたセラミック配線基板Ｈが得られた。
【００６３】
作製したセラミック配線基板Ｈに対して、キャビティ９、溝部４ｂ表面の平坦度を触針法によって測定した結果、１μｍ，０．９μｍであり、平坦度の高い底面が形成され、基板の変形がほとんどないことが確認された。また、キャビティ９、マイクロストリップ線路形成部分を切断し、その積層部分の状態を双眼顕微鏡で観察した結果、全く層間剥離等の発生は全く認められなかった。また、マイクロストリップ線路８ａ、８ｂの伝送特性を評価した結果、マイクロストリップ線路８ａが測定周波数６０ＧＨｚにおけるＳ２１は−０．３６ｄＢと良好なものであった。マイクロストリップ線路８ｂが測定周波数６０ＧＨｚにおけるＳ２１は−０．３５ｄＢと良好なものであった。
【００６４】
比較例
実施例１において、マイクロストリップ線路８ａ、８ｂの形成にあたり、空間部４ａ、溝部４ｂを形成しない以外は、全く同様にして、高周波用配線基板Ｈを作製した。
【００６５】
そして、空間部４ａを有しないマイクロストリップ線路の伝送特性について実施例１と同様に評価を行った結果、マイクロストリップ線路８ａに代わる線路では測定周波数２０ＧＨｚでＳ２１が−０．５３ｄＢ、マイクロストリップ線路８ｂに代わる線路ではＳ２１が−０．５５ｄＢ、また、測定周波数６０ＧＨｚでＳ２１が−１．０８ｄＢ、マイクロストリップ線路８ｂに代わる線路ではＳ２１が−１．１０ｄＢといずれも本発明品よりも劣るものであった。
【００６６】
作製したセラミック配線基板に対して、空隙部の底部表面の平坦度を触針法によって測定した結果、６μｍであり、平坦度の悪い底面が形成され、基板の変形が認められた。また、空隙部形成部分を切断し、その積層部分の状態を双眼顕微鏡で観察した結果、層間剥離等の発生は全く認められなかった。
【００６７】
【発明の効果】
以上詳述した通り、本発明によれば、配線基板の内部や表面に、空間部や溝部を形成し、ストリップ導体およびグランド導体を対峠させることによって、線路の伝送特性を高めることができる結果、誘電率の高い誘電体を用いた場合においてもフィルタとしての機能の向上を図ることができる。しかも、かかる構造は、セラミックグリーンシートと樹脂シートが複合された複合体を用いることで非常に容易に形成することができる。
【００６８】
しかも、この配線基板の製造に作製された複合体は、空隙部を有するセラミック基板を形成する場合のセラミック基板の変形や層間剥離（デラミネーション）などの発生を抑制し、空隙部の底面における平坦度を高め、空隙部により低誘電率、低損失なストリップラインフィルタを形成することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の高周波用配線基板の一例を説明するための概略断面図である。
【図２】本発明におけるストリップラインフィルタの回路の一例を説明するための回路図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）はｘ−ｘ断面図である。
【図３】本発明における複合体の製造方法の一例を説明するための工程図である。
【図４】本発明における複合体の製造方法の他の例を説明するための工程図である。
【図５】本発明の複合体を用いた図１の高周波用配線基板の製造方法を説明するための工程図である。
【符号の説明】
１ 誘電体基板
２ 配線回路層
３ ビアホール導体
４ａ 空間部
４ｂ 溝部
６ａ、６ｂ ストリップ導体
７ａ，７ｂ グランド導体
８ａ，８ｂ マイクロストリップ線路
【発明の属する技術分野】
本発明は、特にマイクロストリップラインフィルタなどの高周波線路を内蔵した高周波用配線基板とその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来技術】
従来、セラミックスを誘電体基板材料とする配線基板は、セラミック絶縁層が多層に積層された誘電体基板の表面又は内部にメタライズ配線層が配設された構造からなり、代表的な例として、ＬＳＩ等の半導体素子などを収納したパッケージが挙げられる。このようなパッケージとしては、誘電体基板材料として従来よりアルミナ等のセラミックスからなるものが多用され、近年では、機能化が要求され、低抵抗の銅メタライズ配線層との同時焼成を可能にしたガラスセラミックスなどの低温焼成型の焼結体を誘電体基板とするものも実用化されている。
【０００３】
さらに最近ではさらなる高機能化が要求されインダクタンス（Ｌ成分）、キャパシタ（Ｃ成分）から構成されるフィルタを内蔵化する動きがみられる。このようなフィルタの一つとしてストリップラインフィルタを配線基板内部に形成することが例えば、特許文献１、２、３、４にて提案されている
このような誘電体に対してストリップラインを形成する従来のストリップラインフィルタのフィルタ特性は、誘電体の誘電体損、および導体の導体損が支配的である。誘電体損においては特に誘電体の誘電率の１／２乗に比例し、誘電体の誘電損失に比例するため誘電率と誘電損失は出来るだけ低いほうがよい。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１４−１７１１０３号公報
【特許文献２】
特開平１４−１１１３１７号公報
【特許文献３】
特開平１１−２１４８５１号公報
【特許文献４】
特許第３０２１５８６号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このような要求に対して、用いる誘電体の誘電率を低減するための材料の開発も進められている。例えば、特許文献４では、中空シリカなどを混入し、誘電率が２〜３のガラスセラミックスを作製したことが記載されている。
【０００６】
しかしながら、従来のアルミナやガラスセラミックスでは、誘電率や誘電損失を下げるのにはいずれにしろ限界があり、上記文献４でも中空ＳｉＯ2を含有せしめるためにガラスセラミックスの絶対強度が低下するなど、誘電体の誘電率を低くするには、実用的にも限定があった。
【０００７】
本発明は、誘電率の高い誘電体を用いた場合においても、特性に優れたフィルタを形成した高周波用配線基板と、それを容易に形成するための製造方法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】
本発明の第１の高周波用配線基板は、セラミック誘電体基板の内部に信号伝送方向に沿って空間部を形成し、該空間部を挟んで対向する上壁面と下壁面のうち、一方の内壁面にストリップ導体を、他方の内壁面にグランド導体を形成することによって高周波線路を形成してなることを特徴とするものである。
【０００９】
また、本発明の第２の高周波用配線基板は、セラミック誘電体基板の表面に信号伝送方向に沿って溝部を形成し、該溝部の底部にストリップ導体を形成形成し、該溝を塞ぐようにグランド導体を形成することによって高周波線路を形成してなることを特徴とするものである。
【００１０】
なお、上記第１、第２の高周波用配線基板によれば、前記ストリップ導体およびグランド導体がストリップラインフィルタとして機能させることが効果的である。
【００１１】
上記第１の高周波用配線基板を製造する方法としては、セラミックグリーンシートの信号伝送方向に沿って該シートを貫通して樹脂が埋め込まれてなる第１のグリーンシートと、前記第１のグリーンシートの樹脂埋設部に対応する部分に、ストリップ導体が形成された第２のグリーンシートと、前記第１のグリーンシートの樹脂埋設部部に対応する部分に、グランド導体が形成された第３のグリーンシートとを作製し、前記第１のグリーンシートを第２のグリーンシートおよび第３のグリーンシートで挟んで積層した後、これを熱処理して、前記第１のグリーンシートに埋め込まれた樹脂を分解除去して空間部を形成することを特徴とするものである。
【００１２】
また、第２の高周波用配線基板を製造する方法としては、セラミックグリーンシートの信号伝送方向に沿って該シートを貫通して樹脂が埋め込まれてなる第１のグリーンシートと、前記第１のグリーンシートの樹脂埋設部に対応する部分に、ストリップ導体が形成された第２のグリーンシートと、を作製し、少なくとも前記第１のグリーンシートと第２のグリーンシートとを積層した後、これを熱処理して、前記第１のグリーンシートに埋め込まれた樹脂を分解除去して溝部を形成した後、該溝部をグランド導体によって塞いだことを特徴とする特徴とする高周波用配線基板の製造方法。
【００１３】
なお、前記第１のグリーンシートは、（１ａ）実質的に同一の厚みのセラミックグリーンシートおよび樹脂シートを作製する工程と、（１ｂ）前記セラミックグリーンシートの所定箇所に貫通穴を形成する工程と、（１ｃ）前記貫通穴を形成したセラミックグリーンシートに前記樹脂シートを積層する工程と、（１ｄ）前記セラミックグリーンシートにおける貫通穴形成部分を前記樹脂シート側から押圧することによって、前記樹脂シートの一部を前記貫通穴内に埋め込み、セラミックグリーンシートと樹脂シートと一体化する工程と、の工程（１ａ）〜（１ｄ）
を経て作製されたものであることを特徴とする。
【００１４】
また、前記第１のグリーンシートは、（２ａ）実質的に同一の厚みのセラミックグリーンシートおよび樹脂シートを作製する工程と、（２ｂ）前記セラミックグリーンシートおよび樹脂シートを積層する工程と、（２ｃ）前記積層体の所定箇所に前記樹脂シート側から押圧して、前記樹脂シートの押圧部分を前記セラミックグリーンシート側に移行させて、セラミックグリーンシートと樹脂シートと一体化する工程と、を経て作製されたものであってもよい。
【００１５】
本発明によれば、上記構造の高周波用配線基板によって、ストリップ導体とグランド導体との間に空間を形成する、即ち、誘電率がゼロの誘電体によって形成することができるために、高周波線路の性能を高めることができ、さらにはこの線路をストリップラインフィルタとして利用することで優れたフィルタ特性を有するストリップラインフィルタを内蔵した配線基板を得ることができる。
【００１６】
また、かかる高周波用配線基板を製造する方法として、基板内部への空間の形成にあたり、セラミックグリーンシートの信号伝送方向に沿って該シートを貫通して樹脂が埋め込まれてなるグリーンシートを用いることによって、他のグリーンシートとの積層時における空間形成部分の変形が抑制され、精度の高い空間を形成することができる。
【００１７】
また、所定箇所に樹脂が埋め込まれたグリーンシートの形成にあたり、パンチングによって一回または二回のパンチング処理によって容易に埋め込み処理を施すことができる。しかも、パンチング処理後で、グリーンシートの貫通穴内に樹脂シートが一体的に複合化されているために、グリーンシート単体の取り扱いが容易であるとともに、複数のグリーンシート同士の積層時に空隙部内には樹脂シートが埋め込まれているために、積層時に高い圧力を印加した場合であっても、空隙部底部が加圧されることにより、空隙部底部の膨らみを発生させることなく、デラミネーションが発生しない高い積層圧力の印加が可能となる。その結果、積層体におけるデラミネーションの発生、変形、防止することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の高周波用配線基板の一例を説明するための概略断面図である。
この高周波用配線基板Ｈによれば、複数の誘電体層１ａ〜１ｅが積層されてセラミック誘電体基板１が形成され、その誘電体基板１における各誘電体層１ａ〜１ｅには、所定の配線回路層２が形成されている。また、誘電体層１ａ〜１ｅには回路形成のために上下の配線回路層間を電気的に接続するために、ビアホール導体３が形成されている。
【００１９】
本発明によれば、この誘電体基板１の内部に、信号伝送方向に沿って空間部４ａが形成されている。そして、この空間部４ａを挟んで対向する上壁面には、ストリップ導体６ａが、また下壁面にはグランド導体７ａが形成されている。そして、このストリップ導体６ａと、グランド導体７とは、電磁的な結合によってマイクロストリップ線路８ａを形成している。
【００２０】
また、誘電体基板１の表面には、信号伝送方向に沿って溝部４ｂが形成されている。そして、溝部４ｂの底部にはストリップ導体６ｂが形成され、またこの溝部４ｂを塞ぐようにグランド導体７ｂが形成されている。そして、このストリップ導体６ｂと、グランド導体７ｂとは、電磁的な結合によってマイクロストリップ線路８ｂを形成している。このグランド導体７ｂは基体７ｂ’の表面に導体層として形成されたものを誘電体基板１ａの表面に接合することによって形成される。また、このグランド導体７ｂは、金属板などの導体を用いてもよい。
【００２１】
本発明によれば、このマイクロストリップ線路８ａ、８ｂは、ストリップ導体６ａ、６ｂと、グランド導体７ａ、７ｂとが、空間部４ａ、または溝部４ｂ、即ち、誘電率が１の誘電体を介して対峠しているために、線路の伝送特性として最も良好な特性を有する。
【００２２】
また、図１の高周波用配線基板Ｈには、必要に応じてキャビティ９が設けられ、このキャビティ９内に高周波素子１０が収納され、蓋体１１などによって気密に封止される。
【００２３】
また、このマイクロストリップ線路８ａ、８ｂにおけるストリップ導体６ａ，６ｂは、適宜、誘電体基板１内に形成された配線回路層２やビアホール導体３と接続されることで、配線基板Ｈ内に高周波回路を形成する。本発明によれば、前記マイクロストリップ線路８ａ、８ｂをストリップラインフィルタとして機能させることが最もその伝送特性を活かす上で望ましい。なお、このフィルタは、ビアホール導体１０などによって、他の配線回路層２と接続される。
【００２４】
たとえば、図２のストリップラインフィルタの一例に示すように、１つの空間部４内における内壁の一方に、図２に示すようなストリップ導体６を所定の間隔で配列し、他方の内壁にグランド導体７を形成して互いに結合せしめることによってフィルタとして機能せしめることができる。この場合、複数のストリップ導体６を１つの空間部４に設ける他、個別の空間部内に設けることも可能である。なお、このフィルタは、ビアホール導体３などによって、他の配線回路層２と接続される。
【００２５】
次に、本発明の高周波用配線基板を製造するための具体的な方法について図３〜図５をもとに説明する。
本発明によれば、上記配線基板における空間部４ａ、溝部４ｂおよびキャビティ９を形成するために、セラミックグリーンシートの所定箇所に形成された貫通穴内に樹脂が埋め込まれたグリーンシートと樹脂との複合体を作製する。
【００２６】
このような複合体を形成する第１の方法について、図３の工程図をもとに説明する。先ず、セラミックグリーンシート１１および樹脂シート１２を作製する。このセラミックグリーンシート１１は、その用途に応じて、その厚みは適宜設定される。例えば配線基板用の誘電体層を形成する場合、セラミックグリーンシート１１の厚みは２０〜４００μｍが適当である。また、樹脂シート１２は、実質的にこのセラミックグリーンシート１１と近似した厚さであることが望ましく、樹脂シート１２の厚みｔ2は、グリーンシート１１の厚みｔ1に対して、０．９ｔ1〜１．１ｔ1であることが望ましい。
【００２７】
まず、セラミックグリーンシート１１に対して空隙部を形成するための貫通穴１３を形成する。この貫通穴１３は、例えば、打ち抜き加工、スリット加工、レーザー加工のうちの１つの方法で形成できる。特に、後述する一連の作業の流れ性の点から、パンチによる打ち抜き加工が最もよい。
【００２８】
図３は、打ち抜き加工による貫通穴１３の形成によるものである。この貫通穴１３は、図３（ａ）に示す様に、駆動部である上パンチ１４と、グリーンシート１１を支持するとともに、開口１５が形成された下パンチ１６により構成される打ち抜きプレスを準備し、グリーンシート１１を下パンチ１６上に載置し、図３（ｂ）に示す様に、上パンチ１４を下方に駆動することにより、図３（ｃ）に示す様に、グリーンシート１１に対して貫通穴１３を形成する。
【００２９】
次に、図３（ｄ）に示すように、貫通穴１３を形成したグリーンシート１１の表面に、樹脂シート１２を載置する。そして、図３（ｅ）に示すように、上パンチ１４を駆動する。この時、上パンチ１４の駆動量を調整し、駆動停止位置をグリーンシート１１の上面側に設定する。これによって、樹脂シート１２の打ち抜きと同時に、グリーンシート１１に予め形成された貫通穴１３に樹脂シート１２の打ち抜き部１２ａ部を埋め込むことができる。
【００３０】
その後、上パンチ１４、樹脂シート１２を除去することによって、図３（ｆ）に示すように、グリーンシート１１の所定箇所に形成された貫通穴１３内に樹脂シート１２が埋め込まれ、一体化された複合体Ａを作製することができる。
（第２の方法）
次に、複合体を作製するための第２の方法について図４の工程図をもとに説明する。この図４の方法によれば、図３の方法と同様に、実質的に同一の厚みからなるセラミックグリーンシート１１および樹脂シート１２を作製する。
【００３１】
そして、図４（ａ）に示すように、グリーンシート１１を下パンチ１６上に載置するとともに、図４（ｂ）に示すように、セラミックグリーンシート１１の上側に樹脂シート１２を積層する。この時、グリーンシート１１とは、後述する通り、樹脂シート１２を剥離除去するために、両者は軽く接着材等で仮止めしておくことが望ましい。
【００３２】
そして、図４（ｃ）に示すように、前述した通り、上パンチ１４を駆動し、上パンチ１４の駆動停止位置をグリーンシート１１の上面側に設定する。これによって、グリーンシート１１と樹脂シート１２の打ち抜きと同時に行う。
【００３３】
その後、上パンチ１４、樹脂シート１２を剥離除去するとともに、グリーンシート１を下パンチ１６から剥離することによって、図４（ｄ）に示すように、グリーンシート１１の所定箇所に形成された貫通穴１３内に樹脂シート１２が埋め込まれ、一体化された複合体Ａを作製することができる。
【００３４】
このように、本発明によれば、パンチを用いて、セラミックグリーンシート１１の貫通穴１３内にこのグリーンシート１１と実質的に同一の厚みの樹脂シート１２を埋め込んだ複合体を１つまたは２つのプレス処理にて容易に形成することができる。
【００３５】
また、上記の第１の製法および第２の製法においては、工程数からは、プレス処理１回の第２の方法が、プレス処理２回の第１の方法よりも工程の簡略化に効果的であるが、第１の製法においては、セラミックグリーンシート１１に対して予め貫通穴１３を形成した後に樹脂シート１２の一部を埋め込むために、樹脂シート１２のパンチによるグリーンシート１１への移行をスムーズに行うことができ、複合体における樹脂シート１２とセラミックグリーンシート１１との境界部分の平滑性が優れ、精度が高く、外観も良好な埋め込み処理を行うことができる。
（積層）
本発明によれば、かかる複合体を用いて、図１に示したような構造の高周波用配線基板を作製する。そこで、図５の工程図をもとに、そのセラミック基板を作製するための方法について説明する。
【００３６】
図５（ａ）（ｂ）に示すように、図３または図４の方法で作製されたグリーンシートと樹脂シートが複合化された複合体Ａ１、Ａ２、Ａ３と、樹脂シートと複合化されていない他のグリーンシートＢ１、Ｂ２とともに密着液などを用いて積層一体化して積層体を作製する。この時、積層一体化にあたっては、３〜７ＭＰａの圧力を印加することが積層不良、あるいは焼成後のデラミネーションの発生を防止する上で望ましい。
【００３７】
この時、この複合体Ａ１、Ａ２、Ａ３、グリーンシートＢ１、Ｂ２には、セラミック配線基板などへの適用を図る上で、図１の配線回路層２、ビアホール導体を形成するために、金属粉末に有機バインダ、溶剤、可塑材を添加混合して得た金属ペーストを印刷塗布して回路パターン２１を形成する。また、マイクロドリルやレーザー加工によってスルーホールを形成し、スルーホール内に金属ペーストを充填することによってビアホール導体２２を形成する。
【００３８】
この時、本発明によれば、図１のマイクロストリップ線路８ａを形成するための空間部４ａが形成される複合体Ａ３の上側に位置するグリーンシートＢ１の空間部形成部分２３ａと対向する下面部分には、ストリップ導体パターン２４ａが形成され、また、複合体Ａ３の下側に位置するグリーンシートＢ２の空間部形成部分２３ａと対向する上面部分には、グランド導体パターン２５ａが形成される。
【００３９】
また、図１のマイクロストリップ線路８ｂを形成するための溝部４ｂが形成される複合体Ａ１の下側に位置する複合体Ａ２の溝部形成部分２３ｂと対向する上面部分にストリップ導体パターン２４ｂが形成されている。
【００４０】
そして、この積層体を樹脂シート１２ａが熱分解除去されるとともに、複合体Ａ１〜Ａ３、セラミックグリーンシートＢ１、Ｂ２が焼成、緻密化するように焼成することによって、図５（ｃ）に示すように、樹脂シート１２ａを埋め込んだ部分を熱分解除去して空間部４ａ、溝部４ｂ、キャビティ９を具備するセラミック基板を形成することができる。
【００４１】
かかる方法においては、積層一体化にあたっては、従来のように、シート自体に大きな貫通穴１３、１５が樹脂シート１２ａで充填されているために、個々のシートにおける取り扱いが非常に容易で、シートの取り扱い時におけるシートの変形や破損などが発生することがない。
【００４２】
しかも、本発明の方法によれば、高い圧力を印加しても、空隙部４ａ、４ｂ、９を形成する部分に樹脂シート１２ａが埋め込まれているために、空隙部４ａ、４ｂ、９が形成される部分の底部に対しても樹脂シート１２ａを介して十分に圧力が印加される。その結果、空隙部４ａ、４ｂ、９を形成する底部のグリーンシートの変形や焼成後のデラミネーションの発生も抑制することができる。それによって、マイクロストリップ線路８ａ、８ｂを構成する空間部４ａや溝部４ｂ、さらにはキャビティ９を精度よく形成することができる。
【００４３】
本発明において用いられるグリーンシート１１は、所定の比率で調合したセラミック原料粉末に、適当な有機バインダを添加し、有機溶媒中に分散させることによりスラリーを調製し、従来周知のドクターブレード法やリップコーター法等のキャスト法により、所定の厚みのグリーンシート1を作製する。このグリーンシートの厚みは、通常、２０〜４００μｍが適当である。
【００４４】
一方、本発明において用いられる樹脂シート１２は、プレスによる打ち抜き加工性、および、焼成段階における熱分解性に優れることが望ましく、良好な打ち抜き加工性を得るためには、シート中に粉末状のフィラーを添加することが望ましい。このフィラーは、焼成時における熱分解性が良好であり、特に樹脂ビーズが有効である、樹脂ビーズは、ビーズ間の凝集を防止するともに樹脂シート表面の平滑性を高める上で平均粒径が１〜２０μｍであることが望ましい。
【００４５】
また、この樹脂ビーズは、アクリル系、スチレン系、ブチラール系の群から選ばれる少なくとも１種からなることが望ましく、特に、架橋タイプのアクリル樹脂からなることが望ましい。これは、アクリル樹脂ビーズの有機溶剤への溶解を防ぐためである。
【００４６】
樹脂シート１２の作製にあたっては、樹脂ビーズに１００重量部に対し、水酸基やカルボキシル基を導入したアクリル系樹脂を４０〜８０重量部添加し、トルエン、ヘキサン、ヘプタン等の有機溶剤中にて分散する。尚、使用するアクリル系樹脂としては、熱分解性が優れるポリイソブチルメタクリレート系が好ましく、シートに柔軟性を与えるために可塑剤を添加してもよい。
【００４７】
上記所定の組成にて作成したスラリーを従来周知のロールコーター、グラビアコーター、ブレードコーター等のコーティング方式により剥離剤処理を施したキャリアーシート上に塗布し、乾燥させることにより樹脂シート１２を作製することができる。
【００４８】
【実施例】
実施例１
以下に、図３、図５の高周波用配線基板の製造方法を例にして以下に具体例を説明する。
（グリーンシート作製）
平均粒径が１．８μｍのホウ珪酸ガラスを６０体積％と、平均粒径が２．４μｍのアルミナ粉末４０体積％からなるセラミック組成物１００質量部に、有機バインダとしてポリイソブチルメタクリレートを１２質量部、溶媒としてトルエンを５４質量部の割合で混合し、ボールミルで２４時間混合してスラリーを調製した。このスラリーを用いてドクターブレード法によって縦２０ｍｍ×横２０ｍｍ×厚さ７０μｍのグリーンシート１１を作製した。
【００４９】
また、このグリーンシート１１には、平均粒径が１．５μｍの銅粉末１００質量部に、有機バインダとしてアクリル系樹脂を１２質量部、溶媒としてテルピネオールを１０質量部の割合で混合した金属ペーストを調製し、上記グリーンシート１１の表面に、スクリーン印刷法により、所定のパターンに印刷塗布する。また、前記グリーンシート１１にピン加工によって直径が７０μｍのスルーホールを形成し、スルーホール内に前記金属ペーストを充填することによってビア導体を形成した。
【００５０】
このうち、空間部の内壁を形成するグリーンシート１１には、適宜、ストリップ導体パターンおよびグランド導体パターンを印刷形成した。
（樹脂シート作製）
一方、樹脂シート１２として、平均粒径が５μｍのアクリル樹脂ビーズ１００質量部に対して、有機バインダとして水酸基を導入したアクリル系樹脂を６０質量部、溶媒としてトルエンを２２０質量部の割合で添加、混合してスラリーを調製した後、ドクターブレード法によって厚さ７０μｍの樹脂シート１２を作製した。
【００５１】
次に、グリーンシートのうち、キャビティ９を形成するためのグリーンシートＡ１、Ａ２、およびマイクロストリップ線路用の空間部４ａや溝部４ｂを形成するグリーンシートＡ１、Ａ３に対して、図３に示すようなパンチング装置によって、中央部に所定の大きさのキャビティ用の貫通穴１３と、マイクロストリップ線路用の貫通穴１３を形成した。
【００５２】
次に、各貫通穴１３を形成したグリーンシート１１の上に、アクリル系樹脂に可塑剤を添加した接着剤を用いて、樹脂シート１２を吸着搬送装置を用いてグリーンシート１１上に積層した後、パンチング装置における上パンチを下げ、上パンチの下面がグリーンシート１１の表面と同一平面となるところまで下ろした。
【００５３】
上パンチを上げ、グリーンシート１１を確認した結果、グリーンシート１１の貫通穴部分に、樹脂シート１２ａが埋め込まれた構造の複合体Ａ１、Ａ２、Ａ３を形成した。
【００５４】
次に、上記のようにして作製した複合体Ａ１、Ａ２、Ａ３とともに、樹脂シート１２と複合化されていない通常の配線パターンが形成されたグリーンシートＢ１、Ｂ２を図５（ａ）（ｂ）に示すように、密着液を用いて積層した。また、積層にあたっては、積層体に対して、６０℃の温度に加熱しながら、５ＭＰａの圧力を印加した。なお、キャビティについてはその深さに応じ必要枚数を調整した。
【００５５】
この加圧して積層した１つの試料について、断面を観察し、樹脂シートを埋め込んだ部分についてグリーンシート側の変形を観察した結果、グリーンシートに対しては、全く変形は認められなかった。
【００５６】
次に、この積層体を２５０〜４５０℃の窒素雰囲気中で２時間、昇温加熱して樹脂シートおよび有機バインダを熱分解除去した後、さらに９００℃まで昇温して焼結した。
【００５７】
その結果、樹脂シートを埋め込んで部分がすべて熱分解除去され、図１に示す縦２ｍｍ×横２．７ｍｍ×深さ１．５ｍｍのキャビティ９、縦１５ｍｍ×横２ｍｍ×深さ６０μｍの空間部４ａおよび溝部４ｂの内壁に幅２５０μｍ、長さ１０ｍｍのストリップ導体を具備するマイクロストリップ線路が形成された高周波用配線基板が得られた。なお、溝部４ｂの表面に金属板をロウ付けし、この金属板をグランドと接続することで、マイクロストリップ線路４ｂを形成した。
【００５８】
作製したセラミック配線基板Ｈに対して、キャビティ９底部表面および溝部４ｂ底部表面の平坦度を触針法によって測定した結果、０．７μｍ、０．８μｍであり、平坦度の高い底面が形成され、基板の変形がほとんどないことが確認された。また、キャビティ９、マイクロストリップ線路４ａ、４ｂ形成部分を切断し、その積層部分の状態を双眼顕微鏡で観察した結果、全く層間剥離等の発生は全く認められなかった。また、マイクロストリップ線路４ａ、４ｂの伝送特性を評価した結果、マイクロストリップ線路４ａの測定周波数２０ＧＨｚにおけるＳ２１は−０．２１ｄＢ、マイクロストリップ線路８ｂの測定周波数２０ＧＨｚにおけるＳ２１は−０．２３ｄＢといずれも良好なものであった。
【００５９】
実施例２
実施例１において、複合体Ａ１、Ａ２、Ａ３の作製を次のように変更した。即ち、実施例１で作製したグリーンシート１１および樹脂シート１２を図４に示すように、積層した後、パンチング装置における上パンチを下げ、上パンチの下面がグリーンシートの表面と同一平面となるところまで下ろした。そして、上パンチを上げ、グリーンシートを確認した結果、グリーンシートの貫通穴部分に、樹脂シート１２ａが埋め込まれた構造の複合体Ａ１〜Ａ３が形成された。
【００６０】
そして、この後は、実施例１と全く同様にして、樹脂シート１２と複合化されていない通常の配線パターンが形成されたグリーンシートＢ１、Ｂ２の延べ５層のグリーンシートを密着液を用いて積層し、６０℃の温度に加熱しながら、５ＭＰａの圧力を印加した。
【００６１】
この加圧して積層した１つの試料について、樹脂シート１２ａを埋め込んだ部分についてグリーンシート１１側の変形を観察した結果、グリーンシート１１に対しては全く変形は認められなかった。
【００６２】
その後、この積層体を２５０〜４５０℃の窒素雰囲気中で２時間、昇温加熱して樹脂シート１２ａおよび有機バインダを熱分解除去した後、さらに９００℃まで昇温して焼結した結果、樹脂シートを埋め込んだ部分が熱分解除去され空間部４ａ、４ｂ、９が形成されたセラミック配線基板Ｈが得られた。
【００６３】
作製したセラミック配線基板Ｈに対して、キャビティ９、溝部４ｂ表面の平坦度を触針法によって測定した結果、１μｍ，０．９μｍであり、平坦度の高い底面が形成され、基板の変形がほとんどないことが確認された。また、キャビティ９、マイクロストリップ線路形成部分を切断し、その積層部分の状態を双眼顕微鏡で観察した結果、全く層間剥離等の発生は全く認められなかった。また、マイクロストリップ線路８ａ、８ｂの伝送特性を評価した結果、マイクロストリップ線路８ａが測定周波数６０ＧＨｚにおけるＳ２１は−０．３６ｄＢと良好なものであった。マイクロストリップ線路８ｂが測定周波数６０ＧＨｚにおけるＳ２１は−０．３５ｄＢと良好なものであった。
【００６４】
比較例
実施例１において、マイクロストリップ線路８ａ、８ｂの形成にあたり、空間部４ａ、溝部４ｂを形成しない以外は、全く同様にして、高周波用配線基板Ｈを作製した。
【００６５】
そして、空間部４ａを有しないマイクロストリップ線路の伝送特性について実施例１と同様に評価を行った結果、マイクロストリップ線路８ａに代わる線路では測定周波数２０ＧＨｚでＳ２１が−０．５３ｄＢ、マイクロストリップ線路８ｂに代わる線路ではＳ２１が−０．５５ｄＢ、また、測定周波数６０ＧＨｚでＳ２１が−１．０８ｄＢ、マイクロストリップ線路８ｂに代わる線路ではＳ２１が−１．１０ｄＢといずれも本発明品よりも劣るものであった。
【００６６】
作製したセラミック配線基板に対して、空隙部の底部表面の平坦度を触針法によって測定した結果、６μｍであり、平坦度の悪い底面が形成され、基板の変形が認められた。また、空隙部形成部分を切断し、その積層部分の状態を双眼顕微鏡で観察した結果、層間剥離等の発生は全く認められなかった。
【００６７】
【発明の効果】
以上詳述した通り、本発明によれば、配線基板の内部や表面に、空間部や溝部を形成し、ストリップ導体およびグランド導体を対峠させることによって、線路の伝送特性を高めることができる結果、誘電率の高い誘電体を用いた場合においてもフィルタとしての機能の向上を図ることができる。しかも、かかる構造は、セラミックグリーンシートと樹脂シートが複合された複合体を用いることで非常に容易に形成することができる。
【００６８】
しかも、この配線基板の製造に作製された複合体は、空隙部を有するセラミック基板を形成する場合のセラミック基板の変形や層間剥離（デラミネーション）などの発生を抑制し、空隙部の底面における平坦度を高め、空隙部により低誘電率、低損失なストリップラインフィルタを形成することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の高周波用配線基板の一例を説明するための概略断面図である。
【図２】本発明におけるストリップラインフィルタの回路の一例を説明するための回路図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）はｘ−ｘ断面図である。
【図３】本発明における複合体の製造方法の一例を説明するための工程図である。
【図４】本発明における複合体の製造方法の他の例を説明するための工程図である。
【図５】本発明の複合体を用いた図１の高周波用配線基板の製造方法を説明するための工程図である。
【符号の説明】
１ 誘電体基板
２ 配線回路層
３ ビアホール導体
４ａ 空間部
４ｂ 溝部
６ａ、６ｂ ストリップ導体
７ａ，７ｂ グランド導体
８ａ，８ｂ マイクロストリップ線路
Claims (7)
- セラミック誘電体基板の内部に信号伝送方向に沿って空間部を形成し、該空間部を挟んで対向する上壁面と下壁面のうち、一方の内壁面にストリップ導体を、他方の内壁面にグランド導体を形成することによって高周波線路を形成してなることを特徴とする高周波用配線基板。
- セラミック誘電体基板の表面に信号伝送方向に沿って溝部を形成し、該溝部の底部にストリップ導体を形成し、該溝を塞ぐようにグランド導体を形成することによって高周波線路を形成してなることを特徴とする高周波用配線基板。
- 前記ストリップ導体およびグランド導体がストリップラインフィルタとして機能することを特徴とする請求項１または請求項２記載の高周波用配線基板。
- セラミックグリーンシートの信号伝送方向に沿って該シートを貫通して樹脂が埋め込まれてなる第１のグリーンシートと、前記第１のグリーンシートの樹脂埋設部に対応する部分に、ストリップ導体が形成された第２のグリーンシートと、前記第１のグリーンシートの樹脂埋設部部に対応する部分に、グランド導体が形成された第３のグリーンシートとを作製し、前記第１のグリーンシートを第２のグリーンシートおよび第３のグリーンシートで挟んで積層した後、これを熱処理して、前記第１のグリーンシートに埋め込まれた樹脂を分解除去して空間部を形成することを特徴とする高周波用配線基板の製造方法。
- セラミックグリーンシートの信号伝送方向に沿って該シートを貫通して樹脂が埋め込まれてなる第１のグリーンシートと、前記第１のグリーンシートの樹脂埋設部に対応する部分に、ストリップ導体が形成された第２のグリーンシートと、を作製し、少なくとも前記第１のグリーンシートと第２のグリーンシートとを積層した後、これを熱処理して、前記第１のグリーンシートに埋め込まれた樹脂を分解除去して溝部を形成した後、該溝部を塞ぐように、グランド導体を形成したことを特徴とする特徴とする高周波用配線基板の製造方法。
- 前記第１のグリーンシートが、（１ａ）実質的に同一の厚みのセラミックグリーンシートおよび樹脂シートを作製する工程と、（１ｂ）前記セラミックグリーンシートの所定箇所に貫通穴を形成する工程と、（１ｃ）前記貫通穴を形成したセラミックグリーンシートに前記樹脂シートを積層する工程と、（１ｄ）前記セラミックグリーンシートにおける貫通穴形成部分を前記樹脂シート側から押圧することによって、前記樹脂シートの一部を前記貫通穴内に埋め込み、セラミックグリーンシートと樹脂シートと一体化する工程と、の工程（１ａ）〜（１ｄ）
を経て作製されたものである請求項４または請求項５記載の高周波用配線基板の製造方法。 - 前記第１のグリーンシートが、（２ａ）実質的に同一の厚みのセラミックグリーンシートおよび樹脂シートを作製する工程と、（２ｂ）前記セラミックグリーンシートおよび樹脂シートを積層する工程と、（２ｃ）前記積層体の所定箇所に前記樹脂シート側から押圧して、前記樹脂シートの押圧部分を前記セラミックグリーンシート側に移行させて、セラミックグリーンシートと樹脂シートと一体化する工程と、を経て作製されたものである請求項４または請求項５記載の高周波用配線基板の製造方法。
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