特許 7606920 多層基板

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-12-18

(45)【発行日】2024-12-26

(54)【発明の名称】多層基板

(51)【国際特許分類】

   H05K 3/46 20060101AFI20241219BHJP

   H01P 3/08 20060101ALI20241219BHJP

   H01P 3/02 20060101ALI20241219BHJP

【ＦＩ】

H05K3/46 Z

H01P3/08 200

H01P3/02 200

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2021075840

(22)【出願日】2021-04-28

(65)【公開番号】P2022170017

(43)【公開日】2022-11-10

【審査請求日】2024-01-12

(73)【特許権者】

【識別番号】000229737

【氏名又は名称】株式会社ＰＩＬＬＡＲ

(74)【代理人】

【識別番号】100124039

【弁理士】

【氏名又は名称】立花 顕治

(72)【発明者】

【氏名】夏原 悠佑

(72)【発明者】

【氏名】奥長 剛

【審査官】井上 信

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２０１０／０２５８３３８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１７／０９０１８１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１７－３４２１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－７６６４４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０５Ｋ ３／４６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１面と前記第１面とは反対側の第２面とを有し、第１誘電体によって形成された第１基板と、
第３面と前記第３面とは反対側の第４面とを有し、第２誘電体によって形成された第２基板とを備え、
前記第１基板と前記第２基板とは、前記第２面と前記第３面とが直接的または間接的に対向するように積層されており、
前記第１面の全体に積層された第１伝送グランドと、
前記第４面に積層された第２伝送グランドと、
前記第１基板と前記第２基板との間に配置された伝送パターンとをさらに備え、
前記第２誘電体の誘電率は、前記第１誘電体の誘電率よりも高く、
前記第４面は、前記第２伝送グランドが積層された積層部分、および、前記第２伝送グランドが積層されていない非積層部分を含む、多層基板。

【請求項2】

前記非積層部分は、平面視において前記伝送パターンと重なるように位置する
請求項１に記載の多層基板。

【請求項3】

前記伝送パターンは、差動伝送路が形成されるように配置される第１伝送パターンおよび第２伝送パターンを含む
請求項１または２に記載の多層基板。

【請求項4】

前記第１伝送パターンおよび前記第２伝送パターンは、同一面上に並んで配置される
請求項３に記載の多層基板。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、多層基板に関する。

【背景技術】

【0002】

特開２０１３－２３９５１１号公報（特許文献１）は、多層基板を開示する。この多層基板においては、誘電体層の両面の各々にグランド層が形成され、誘電体層中に配線層が形成されている。この多層基板において、誘電体層は複数の誘電体層によって構成されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１３－２３９５１１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

多層基板が複数の誘電体層を含む場合に、複数の誘電体層の各々の誘電率が異なることがある。このような構成を採用する目的の一つは、多層基板における伝送ロスを改善することである。しかしながら、このような構成が採用されたとしても、条件次第で、多層基板における伝送ロスが十分に改善されないことを本発明者（ら）は見出した。上記特許文献１は、このような問題の解決手段を開示していない。

【0005】

本発明は、このような問題を解決するためになされたものであって、その目的は、各々の誘電率が異なる複数の誘電体層を備える多層基板において、伝送ロスを改善することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の第１観点に係る多層基板は、第１面と前記第１面とは反対側の第２面とを有し、第１誘電体によって形成された第１基板と、第３面と前記第３面とは反対側の第４面とを有し、第２誘電体によって形成された第２基板とを備え、前記第１基板と前記第２基板とは、前記第２面と前記第３面とが直接的または間接的に対向するように積層されており、前記第１面に積層された第１伝送グランドと、前記第４面に積層された第２伝送グランドと、前記第１基板と前記第２基板との間に配置された伝送パターンとをさらに備え、前記第２誘電体の誘電率は、前記第１誘電体の誘電率よりも高く、前記第４面は、前記第２伝送グランドが積層された積層部分、および、前記第２伝送グランドが積層されていない非積層部分を含む。

【0007】

上記多層基板では、第２基板の第４面に非積層部分が形成されているため、伝送パターンから放出される電気力線が第２基板側に偏ることが抑制される。このため、多層基板における伝送ロスを改善できる。

【0008】

本発明の第２観点に係る多層基板は、第１観点に係る多層基板であって、前記非積層部分は、平面視において前記伝送パターンと重なるように位置する。

【0009】

上記多層基板では、伝送パターンから放出される電気力線が第２基板側に偏ることがより抑制される。

【0010】

本発明の第３観点に係る多層基板は、第１観点または第２観点に係る多層基板であって、前記伝送パターンは、差動伝送路が形成されるように配置される第１伝送パターンおよび第２伝送パターンを含む。

【0011】

本発明の第４観点に係る多層基板は、第３観点に係る多層基板であって、前記第１伝送パターンおよび前記第２伝送パターンは、同一面上に並んで配置される。

【発明の効果】

【0012】

本発明に関する多層基板によれば、各々の誘電率が異なる複数の誘電体層を備える多層基板において、伝送ロスを改善できる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】実施形態の多層基板の平面図。

【図2】図１のＤ２－Ｄ２線に沿う断面図。

【図3】比較対象の多層基板の断面図。

【図4】図１の多層基板に生じる電界の例を模式的に示す図。

【図5】第２の変形例の多層基板の断面図。

【図6】第１試験の結果を示す図。

【図7】第２試験の結果を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本発明の実施形態について、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。

【0015】

［１．多層基板の構成］
図１は、本実施形態に従う多層基板１０の平面を模式的に示す図である。図２は、図１のＤ２－Ｄ２線に沿う断面を模式的に示す図である。以下では、図１における左右方向を幅方向、および、図１において左右方向と直交する方向を前後方向と称する。なお、ここで規定した方向は、あくまでも説明のためであり、本実施形態に従う多層基板１０の向きを限定するものではない。

【0016】

図２に示されるように、多層基板１０は、上から下に積層された、第１伝送グランド２１、第１基板３１、伝送パターン４０、第２基板３２、および、第２伝送グランド２２を含む。

【0017】

第１基板３１は、第１面３１Ａと第１面３１Ａとは反対側の第２面３１Ｂとを有する。第１基板３１を構成する材料は、例えば、ガラスエポキシ樹脂またはガラスフッ素樹脂等の誘電体である。第１基板３１の誘電率Ｄｋ１は、特に限定されないが、例えば、２～１０とすることができる。第１伝送グランド２１は、第１基板３１の第１面３１Ａのほぼ全面に薄膜状に形成されている。

【0018】

第２基板３２は、第３面３２Ａと第３面３２Ａとは反対側の第４面３２Ｂとを有する。第２基板３２を構成する材料は、例えば、ガラスエポキシ樹脂またはガラスフッ素樹脂等の誘電体である。第２基板３２の誘電率Ｄｋ２は、特に限定されないが、例えば、２～１０とすることができる。ただし、第２基板３２の誘電率Ｄｋ２は、第１基板３１の誘電率Ｄｋ１よりも高い。第２基板３２の誘電率Ｄｋ２が第１基板３１の誘電率Ｄｋ１よりも高い限り、第１基板３１および第２基板３２は、同一の材料で構成されていてもよいし異なる材料で構成されていてもよい。

【0019】

多層基板１０において、第１基板３１と第２基板３２とは、第１基板３１の第２面３１Ｂと第２基板３２の第３面３２Ａとが直接的に対向するように積層されている。

【0020】

伝送パターン４０は、第１基板３１と第２基板３２との間に配置される。本実施形態では、伝送パターン４０は、第２基板３２の第３面３２Ａ上に配置される。伝送パターン４０は、差動伝送路が形成されるように配置される第１伝送パターン４１および第２伝送パターン４２を含む。第１伝送パターン４１および第２伝送パターン４２は、左右方向に所定の間隔を空けて配置される。第１伝送パターン４１および第２伝送パターン４２は、前後方向に延びている。なお、伝送パターン４０、第１伝送グランド２１、および、第２伝送グランド２２を構成する材料は、例えば、金、銀、銅、銅合金、または、アルミニウム等の金属材料である。

【0021】

多層基板１０において、第２基板３２の第４面３２Ｂは、第２伝送グランド２２が積層された積層部分３２Ｙと、第２伝送グランド２２が積層されていない非積層部分３２Ｚとに区分される。積層部分３２Ｙにおいては、第２伝送グランド２２が前後方向に延びている。第４面３２Ｂにおいて、非積層部分３２Ｚが存在する位置は、任意に選択可能である。本実施形態では、非積層部分３２Ｚは、平面視において第１伝送パターン４１および第２伝送パターン４２と重なるように位置する。本実施形態では、非積層部分３２Ｚは、例えば、第１伝送パターン４１および第２伝送パターン４２の下方に位置する。第２基板３２の第４面３２Ｂが非積層部分３２Ｚを有する理由について、次に説明する。

【0022】

［２．第２基板の第４面が非積層部分を有する理由］
誘電率の高い基板と誘電率の低い基板とが積層された多層基板（例えば、多層基板１０）においては、次のような利点がある。例えば、全ての基板を誘電率の低い誘電体（例えば、ガラスフッ素樹脂）により形成するよりも、安価に多層基板を形成することができる。また、例えば、全ての基板を誘電率の高い誘電体（例えば、ガラスエポキシ樹脂）により形成するよりも、伝送ロスの低い多層基板を形成することができる。

【0023】

しかし、例えば、多層基板１０において、第２伝送グランド２２を第２基板３２の第４面３２Ｂのほぼ全面に薄膜状に形成した場合、このような利点が十分に得られないことを本発明者（ら）は見出した。

【0024】

図３は、比較対象の多層基板１０Ｘの断面を模式的に示す図である。多層基板１０Ｘは、上から下に積層された、第１伝送グランド２１Ｘ、第１基板３１Ｘ、伝送パターン４１Ｘ、４２Ｘ、第２基板３２Ｘ、および、第２伝送グランド２２Ｘを含む。第２伝送グランド２２Ｘは、第２基板３２Ｘの第４面３２ＸＡのほぼ全面に薄膜状に形成されている。第２基板３２Ｘの誘電率は、第１基板３１Ｘの誘電率よりも高い。

【0025】

多層基板１０Ｘでは、第２伝送グランド２２Ｘが第２基板３２Ｘの第４面３２ＸＡのほぼ全面に薄膜状に形成されているため、伝送パターン４１Ｘ、４２Ｘから放出される電気力線は、誘電率の高い第２基板３２Ｘ側に集中する。すなわち、第２基板３２Ｘに電界が集中する。したがって、多層基板１０Ｘにおいては、誘電率の低い第１基板３１Ｘが一部に採用されているにもかかわらず、第１基板３１Ｘを採用することによる効果が十分に得られず、伝送ロスが十分に改善されない。

【0026】

図４は、多層基板１０において生じる電界の例を模式的に示す図である。図４に示されるように、多層基板１０は、第２基板３２の第４面３２Ｂが非積層部分３２Ｚを有する、換言すれば、誘電率の高い第２基板３２のグランドを一部無くしているため、第２基板３２を形成する誘電体を経由していた電気力線の一部が、第１基板３１を形成する誘電体を経由するようになる。このため、第１基板３１および第２基板３２の各々における電界強度が略同一となる。その結果、多層基板１０によれば、図３に示されるように第２基板３２Ｘの第４面３２ＸＡのほぼ全面に第２伝送グランド２２Ｘが形成される場合と比較して、各伝送パターン４１、４２から放出される電気力線が第２基板３２側に偏ることが抑制されるため、多層基板１０における伝送ロスを改善できる。

【0027】

［３．特徴］
本実施形態に従う多層基板１０においては、第２基板３２の第４面３２Ｂが非積層部分３２Ｚを有するため、伝送パターン４１、４２から放出される電気力線が第２基板３２側に偏ることが抑制される。このため、多層基板１０における伝送ロスを改善できる。

【0028】

［４．変形例］
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて、種々の変更が可能である。例えば、以下の変更が可能である。また、以下の変形例は、適宜組み合わせることができる。

【0029】

＜４－１＞
伝送パターン４０の形状は特には限定されず、上述したような直線状のほか、Ｌ字状、Ｔ字状など、種々の形状にすることができる。また、伝送パターン４０は、１つであってもよい。また、多層基板１０が、例えば、第１基板３１の上に積層され、第１基板３１の誘電率Ｄｋ１よりも高い誘電率を有する第３基板を含む場合、第１伝送パターン４１を第２基板３２の第３面３２Ａに配置し、第２伝送パターン４２を第１基板３１の第１面３１Ａに配置してもよい。この変形例では、第１伝送グランド２１は、第３基板の表面に積層される。この変形例では、第３基板の表面は、第１伝送グランド２１が積層された積層部分、および、第１伝送グランド２１が積層されていない非積層部分を含むようにしてもよい。この変形例では、第３基板の表面の非積層部分は、平面視において第１伝送パターン４１および第２伝送パターン４２と重なるように位置することが好ましい。この変形例では、第３基板のほぼ全面に第１伝送グランド２１が形成される場合と比較して、各伝送パターン４１、４２から放出される電気力線が第３基板側に偏ることが抑制されるため、多層基板１０における伝送ロスを改善できる。

【0030】

＜４－２＞
図５に示されるように、第１基板３１と第２基板３２とは、ボンディングフィルム５０を介して積層されていてもよい。すなわち、第１基板３１と第２基板３２とは、第２面３１Ｂと第３面３２Ａとがボンディングフィルム５０を介して間接的に対向するように積層されていてもよい。

【0031】

［５．試験］
本発明者（ら）は、実施例の多層基板を製造し、多層基板の寸法および第２基板の第４面の非積層部分の幅方向の寸法と、伝送ロスとの関係を確認する試験を実施した。試験は、第１試験および第２試験を含む。なお、以下では、説明の便宜上、実施例の多層基板を構成する要素のうち、実施形態と同じ要素には、実施形態と同様の符号を付して説明する。なお、以下では、幅方向の寸法を単に幅と称する場合がある。

【0032】

＜５－１．第１試験＞
第１試験は、伝送パターン４１、４２の幅、および、非積層部分３２Ｚの幅と、伝送ロスとの関係を確認する試験である。第１試験は、シミュレーションによって生成した実施例１～３の多層基板１０の解析モデルを用いて実施された。

【0033】

実施例１～３における多層基板１０の各寸法は、次のとおりである。多層基板１０の幅は、２ｍｍである。多層基板１０の前後方向の長さは、１０ｍｍである。第１伝送グランド２１、第２伝送グランド２２、第１伝送パターン４１、および、第２伝送パターン４２の厚さは、０．０１８ｍｍである。第１基板３１および第２基板３２の厚さは、０．１２７ｍｍである。実施例１の多層基板１０の第１伝送パターン４１および第２伝送パターン４２の幅は、それぞれ、０．１ｍｍである。実施例２の多層基板１０の第１伝送パターン４１および第２伝送パターン４２の幅は、それぞれ、０．２ｍｍである。実施例３の多層基板１０の第１伝送パターン４１および第２伝送パターン４２の幅は、それぞれ、０．３ｍｍである。第１試験では、実施例１～３の多層基板１０の非積層部分３２Ｚの幅を変化させながら、伝送ロスを算出した。

【0034】

図６は、第１試験の結果を示す図である。図６に示されるように、実施例１～３において、第２基板３２の第４面３２Ｂに非積層部分３２Ｚが形成されることにより、伝送ロスが改善されていることが確認された。特に、非積層部分３２Ｚの幅が０．２ｍｍ～１．０ｍｍに含まれる場合、伝送ロスがより好適に改善されることが確認された。また、伝送パターン４１、４２の幅が広いほど、伝送ロスが最も小さくなるときの非積層部分３２Ｚの幅が広いことが確認された。

【0035】

＜５－２．第２試験＞
第２試験は、多層基板１０の幅、および、非積層部分３２Ｚの幅と、伝送ロスとの関係を確認する試験である。第２試験は、シミュレーションによって生成した実施例４～６の多層基板１０の解析モデルを用いて実施された。

【0036】

実施例４～６における多層基板１０の各寸法は、多層基板１０の幅以外は、実施例２の多層基板１０と同じである。実施例４の多層基板１０の幅は、２ｍｍである。実施例５の多層基板１０の幅は、３ｍｍである。実施例６の多層基板１０の幅は、４ｍｍである。第２試験では、第１試験と同様の方法によって、実施例４～６の多層基板１０の非積層部分３２Ｚの幅を変化させながら、伝送ロスを算出した。

【0037】

図７は、第２試験の結果を示す図である。図７に示されるように、実施例４～６において、第２基板３２の第４面３２Ｂに非積層部分３２Ｚが形成されることにより、伝送ロスが改善されていることが確認された。特に、非積層部分３２Ｚの幅が０．２ｍｍ～１．０ｍｍに含まれる場合、伝送ロスがより好適に改善されることが確認された。なお、多層基板１０の幅を変更することによる伝送ロスへの影響は確認されなかった。

【符号の説明】

【0038】

１０ ：多層基板
２１ ：第１伝送グランド
２２ ：第２伝送グランド
３１ ：第１基板
３１Ａ：第１面
３１Ｂ：第２面
３２ ：第２基板
３２Ａ：第３面
３２Ｂ：第４面
３２Ｙ：積層部分
３２Ｚ：非積層部分
４０ ：伝送パターン

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】