JP2000100993A - 高周波回路基板 - Google Patents
高周波回路基板Info
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Abstract
伝送線路を接続した高周波回路基板において、高周波信
号の伝送劣化を防止する。 【解決手段】 誘電体基板1の表裏面にはグランド付き
コプレーナ線路21、22、21'、22'からなる一対
の伝送線路が設けられ、該線路がスルーホール41、4
2を介して電気的に接続されている。各コプレーナ線路
は、グランド電極30、30'により囲繞されており、
コプレーナ線路とグランド電極との間隔が、スルーホー
ル近傍において広く設定されている。このように設定す
ることにより、スルーホールによる透過損失を低減で
き、よって、搭載するモジュールMMICが高周波回路
モジュールであっても、高周波信号の劣化を抑制して伝
送することができる。
Description
周波回路基板及び該基板を備えた半導体装置に関し、特
に、スルーホール部での伝送損失を小さくすることがで
きる高周波回路基板及び該基板を備えた半導体装置に関
する。
るモジュールが搭載される誘電体基板にスルーホールを
設け、該モジュールが電気的に接続される基板表面の伝
送線路をスルーホールを介して基板裏面に設けた伝送線
路に電気的に接続することにより、該基板裏面を外部回
路基板上に面実装可能にしている半導体装置が提案され
ている。しかしながら、このような構成の半導体装置
は、取り扱う信号の周波数が10GHz程度以上になる
と、スルーホールによる透過損失が急激に大きくなるこ
とが知られている。したがって、上記した従来例の構成
は、マイクロ波帯及びミリ波帯の信号を伝送させた場合
には信号の特性劣化が著しく、これらの周波数領域の信
号処理には適していない。
用いていない高周波回路基板が既に提案されている。図
6は、このような高周波回路基板の断面を示しており、
該高周波回路基板は、多層構造等の誘電体基板1で構成
され、その内部に複数のスロット孔11を設けたグラン
ド電極層6を設けるとともに、モジュール5が配置接続
される基板の表面にストリップ導体7を形成してグラン
ド電極層6とともにマイクロストリップ線路8を構成
し、さらに、外部回路基板上に面実装される基板裏面に
もストリップ導体9を形成してグランド電極層6ととも
にマイクロストリップ線路10を構成し、これら2つの
マイクロストリップ線路をグランド電極層のスロット孔
11を介して電磁結合させるよう構成されている。この
ような半導体装置によれば、スルーホールを必要としな
いため、それによる透過損失を生じることがないので、
高周波信号を比較的劣化が少ない状態で伝送することが
できる。
従来例においては、マイクロストリップ線路8、10を
構成するために基板内部にグランド電極層6を設ける必
要があり、したがって、その製造が単一層の基板に比べ
て複雑であり高価となる。したがって、安価な単一層の
基板を用い、スルーホールによる高周波信号の特性劣化
を抑制することができる高周波回路基板の提供が待たれ
ていた。本発明は、このような従来例の課題を解決する
ためになされたものであり、その目的は、スルーホール
を有する単一層の基板を用いた高周波回路基板におい
て、高周波信号をその特性劣化を抑制して伝送できるよ
うにすることである。
達成するために、本発明においては、誘電体基板の表面
及び裏面にグランド付きコプレーナ線路からなる一対の
伝送線路を設け、これらの伝送線路を誘電体基板に設け
たスルーホールを介して電気的に接続した高周波回路基
板において、各伝送線路と同一平面上のグランド電極と
の間隔が、スルーホール近傍において他の部分と比べて
広く設定されていることを特徴としている。本発明にお
いては、スルーホール近傍における伝送線路とグランド
電極との間隔Wが、所定のコプレーナ線路の特性インピ
ーダンスを有する部分の間隔d1と対比して、d1<W
≦3d1に設定されることが好ましい。さらに、本発明
においては、コプレーナ線路の特性インピーダンスを決
定している部分である伝送線路の側縁とグランド電極と
の間隔d1、スルーホール近傍における伝送線路の側縁
とグランド電極との間隔d2、スルーホール近傍におけ
る伝送線路の端縁とグランド電極との間隔d3、並び
に、スルーホール近傍における伝送線路の端縁と間隔d
1及びd2の境界との間隔d4が、d1<d2≦2d
1、2d1≦d3≦3d1、2d1≦d4≦3d1に設
定されることが好ましい。
び第2の実施例の高周波回路基板を示している。図1及
び図2において、(A)及び(B)は高周波回路基板の
表面図及び裏面図、(C)は該基板にモジュールMMI
Cを配置した状態の線A−A及び線B−Bに沿った断面
図を示している。これらの図において、1はセラミック
ス等からなる誘電体基板、21、22、21'、22'は
誘電体基板1の表裏面上に形成されたコプレーナ線路で
あり、信号の伝送線路を構成する。30、30'は誘電
体基板1の表裏面上に形成されたグランド電極、41、
42は誘電体基板1の中心線上の点にて該基板を貫通し
て設けられたスルーホールである。誘電体基板1の裏面
上の各コプレーナ線路に対向する箇所には、図1及び図
2から明らかなように、グランド電極が設けられてお
り、したがって、伝送線路を構成するコプレーナ線路2
1、22、21'、22'は、グランド付きコプレーナ線
路である。
ナ線路21、21'は、スルーホール41を介して電気
的に接続され、同様に、コプレーナ線路22、22'は
スルーホール42を介して電気的に接続されている。コ
プレーナ線路及びグランド電極からなる誘電体基板1表
面及び裏面上の電極パターンは、フォトリソグラフィ又
はスクリーン印刷等によってパターニングされ形成され
る。スルーホール41、42は、NCパンチ等の機械加
工によって形成される。
電体基板1の中心部15がモジュールMMICのサイズ
に打ち抜かれており、該モジュールが、図1(C)に示
すように、誘電体基板1に埋め込み状態に固定配置され
る。モジュールと誘電体基板1上のコプレーナ線路2
1、22との電気的接続は、ワイアボンディング(ワイ
ア51、52)により行われる。図2に示した第2の実
施例においては、誘電体基板1の中心部を打ち抜かず
に、表面中心部に電極パターンを形成しない部分を設け
ている。該部分に対応する裏面中心部にはグランド電極
が形成されている。モジュールMMICは、図2(C)
に示すように、誘電体基板1の表面の中心部に載置さ
れ、コプレーナ線路21、22と直接電気的に接続され
る。
示した本発明の高周波回路基板におけるコプレーナ線路
21、22、21'、22'、グランド電極30、3
0'、及びスルーホール41、42の配置関係を説明す
るための斜視図及び平面図を示している。なお、図3に
おいては、図1の線C−Cから左部分又は線D−Dから
右部分を切断して示しており、また、コプレーナ線路、
グランド電極及びスルーホールを代表的に、参照番号2
0、30及び40で示している。図3(B)に示すよう
に、コプレーナ線路20は、矩形形状を有し、その一端
部にスルーホール40が形成され、そして適宜の間隔
(d1、d2、d3)を介してグランド電極30に囲繞
されている。コプレーナ線路20及びグランド電極30
からなる電極パターンは、スルーホール40及びコプレ
ーナ線路20の中心を通る線E−Eに対して線対称に形
成されている。図3には示されていないが、誘電体基板
1の裏面にも、スルーホール40に対して点対称の関係
にコプレーナ線路及びグランド電極が形成されている。
ナ線路20の両側縁とグランド電極30との間の間隔d
1は、伝送線路の所定の特性インピーダンスを有する部
分であり、該特性インピーダンスが50Ωとなるように
設定されている。また、スルーホール40近傍のコプレ
ーナ線路20の側縁とグランド電極30との間の間隔d
2、及びスルーホール40近傍のコプレーナ線路20の
端縁とグランド電極30との間隔d3は、所望の通過帯
域で減衰量が最小となるように、電磁界シミュレーショ
ンによって決定される。なお、間隔d4は、コプレーナ
線路20のスルーホール側の端縁と間隔d1及びd2の
境界との距離である。
ストの結果、間隔d1〜d3が、 d1<d2≦3d1 d1<d3≦3d1 を満足している場合に、伝送特性の向上が認められた。
なお、d2及びd3をまとめてWで表すと、上記不等式
は d1<W≦3d1 で表される。さらにまた、間隔d1〜d4が、 d1<d2≦2d1 2d1≦d3≦3d1 2d1≦d4≦3d1 を満足するように設定した場合に、伝送特性の劣化がよ
り低減されるという結果が得られた。
より本発明及び従来例の入出力間の伝送特性をネットワ
ークアナライザで測定した結果を対比して示したグラフ
である。従来例においては(グラフB)、誘電体基板1
の材料として、誘電率7.5のセラミックスを用い、図
5に示すように、信号ラインとグランド電極との距離を
一定の値aに設定した回路基板を用いた。本発明の実験
例においては(グラフA)、誘電体基板1の材料とし
て、従来例の場合と同様に誘電率7.5のセラミックス
を用い、図3に示した構造を用いた。また、図3(B)
に示したそれぞれの間隔d1〜d4は、 d1=a d2=1.5a d3=d4=2.5a に設定した。図4から明らかなように、本発明の高周波
回路基板によれば、55〜80GHzの範囲で−0.5
dB以上の伝送特性が得られており、これに対して、従
来例においては、この周波数範囲で−1.0dB程度で
ある。したがって、本発明によれば、従来例に比べて減
衰量が1/2に低減されていることが分かる。
基板によれば、信号ラインとグランド電極との間隔をス
ルーホール近傍において広くしているので、インピーダ
ンスマッチングを行うことができる。したがって、マイ
クロ波帯及びミリ波帯の信号がスルーホールを介して伝
達されることによる伝送特性の劣化を低減することがで
きる。
表面図、裏面図及び断面図である。
表面図、裏面図、及び断面図である。
ド電極との関係を説明するための説明図である。
た結果を示すグラフである。
基板を示す斜視図である。
路基板を示す断面図である。
11)
達成するために、本発明においては、誘電体基板の表面
及び裏面にグランド付きコプレーナ線路からなる一対の
伝送線路を設け、これらの伝送線路を誘電体基板に設け
たスルーホールを介して電気的に接続した高周波回路基
板において、各伝送線路と同一平面上のグランド電極と
の間隔が、スルーホール近傍において他の部分と比べて
広く設定されていることを特徴としている。本発明にお
いては、スルーホール近傍における伝送線路とグランド
電極との間隔Wが、所定のコプレーナ線路の所定の特性
インピーダンスを有する部分の間隔d1と対比して、d
1<W≦3d1に設定されることが好ましい。さらに、
本発明においては、コプレーナ線路の所定の特性インピ
ーダンスを有する部分である伝送線路の側縁とグランド
電極との間隔d1、スルーホール近傍における伝送線路
の側縁とグランド電極との間隔d2、スルーホール近傍
における伝送線路の端縁とグランド電極との間隔d3、
並びに、スルーホール近傍における伝送線路の端縁と間
隔d1及びd2の境界との間隔d4が、d1<d2≦2
d1、2d1≦d3≦3d1、2d1≦d4≦3d1に
設定されることが好ましい。
Claims (3)
- 【請求項1】 誘電体基板の表面及び裏面にグランド付
きコプレーナ線路からなる一対の伝送線路を設け、これ
らの伝送線路を誘電体基板に設けたスルーホールを介し
て電気的に接続した高周波回路基板において、 各伝送線路と同一平面上のグランド電極との間隔が、ス
ルーホール近傍において他の部分と比べて広く設定され
ていることを特徴とする高周波回路基板。 - 【請求項2】 請求項1記載の高周波回路基板におい
て、スルーホール近傍における伝送線路とグランド電極
との間隔Wが、コプレーナ線路の所定の特性インピーダ
ンスを有する部分の間隔d1と対比して、 d1<W≦3d1 に設定されていることを特徴とする高周波回路基板。 - 【請求項3】 請求項1記載の高周波回路基板におい
て、コプレーナ線路の所定の特性インピーダンスを有す
る部分である伝送線路の側縁とグランド電極との間隔d
1、スルーホール近傍における伝送線路の側縁とグラン
ド電極との間隔d2、スルーホール近傍における伝送線
路の端縁とグランド電極との間隔d3、並びに、スルー
ホール近傍における伝送線路の端縁と間隔d1及びd2
の境界との間隔d4が、 d1<d2≦2d1 2d1≦d3≦3d1 2d1≦d4≦3d1 に設定されていることを特徴とする高周波回路基板。
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WO2019207828A1 (ja) * | 2018-04-25 | 2019-10-31 | 株式会社村田製作所 | ミリ波モジュール |
-
1998
- 1998-09-24 JP JP10269930A patent/JP3008939B1/ja not_active Expired - Lifetime
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WO2019207828A1 (ja) * | 2018-04-25 | 2019-10-31 | 株式会社村田製作所 | ミリ波モジュール |
JPWO2019207828A1 (ja) * | 2018-04-25 | 2021-01-14 | 株式会社村田製作所 | ミリ波モジュール |
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