JP2004135227A - 高周波用伝送線路基板 - Google Patents
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Abstract
【課題】誘電体基材の両主面側の金属導体パターンを結合する部分のスタブを少なくして伝送特性の悪化を低減する高周波用伝送線路基板を提供する。
【解決手段】単板又は複数層の積層体からなる誘電体基材１１の一方の主面側の同一面に１又は複数の信号線用の金属導体線路１２及びグランド用の第１の金属導体パターン１３と、他方の主面側にグランド用の１又は複数の第２の金属導体パターン１４を有し、第１の金属導体パターン１３と第２の金属導体パターン１４を電気的に接続するためのビア１５を有する高周波用伝送線路基板１０において、第１の金属導体パターン１３のそれぞれに設けられるビア１５の中で少なくとも金属導体線路１２に最も近接する位置にあるビア１５の内の１個からなる伝送線路変換用ビア１５ａが第１の金属導体パターン１３の電磁波伝播方向に平行する外周縁以外の外周縁のパターン境界線１６に接続して設けられている。
【選択図】 図１
【解決手段】単板又は複数層の積層体からなる誘電体基材１１の一方の主面側の同一面に１又は複数の信号線用の金属導体線路１２及びグランド用の第１の金属導体パターン１３と、他方の主面側にグランド用の１又は複数の第２の金属導体パターン１４を有し、第１の金属導体パターン１３と第２の金属導体パターン１４を電気的に接続するためのビア１５を有する高周波用伝送線路基板１０において、第１の金属導体パターン１３のそれぞれに設けられるビア１５の中で少なくとも金属導体線路１２に最も近接する位置にあるビア１５の内の１個からなる伝送線路変換用ビア１５ａが第１の金属導体パターン１３の電磁波伝播方向に平行する外周縁以外の外周縁のパターン境界線１６に接続して設けられている。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、金属導体線路に高周波用の信号を通過させるための高周波用伝送線路基板に係り、より詳細には、誘電体基材の一方の主面側と、他方の主面側にグランド用の金属導体パターンを設け、ビアで電気的に接続する高周波用伝送線路基板に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年のモジュールの高周波化に伴い、半導体素子を搭載するためのパッケージや回路基板等を高周波が伝播したり、パッケージや回路基板等に接合して用いられたりする異なる信号線形態間を接続するための伝送線路基板を高周波が伝播したりする。従って、単なる電気的接続では、例えば、信号線を伝播する反射、クロストーク等の伝送線路としての電磁気的、電磁波的挙動が顕著になるため、反射ノイズを低減するための整合や、ドライバ回路のスイッチング時に生じる電源雑音、不要電磁放射（ＥＭＩ）等の様々なノイズの対策が必要となっている。このノイズの発生要因を減少するために、高周波用伝送線路基板には、セラミックやプラスチックからなる誘電体基材に導体金属からなる信号線とグランドを形成して高速動作に対応できる特性インピーダンス等の電気的設計の考慮が行われている。
【０００３】
高周波用伝送線路基板上で高速信号を伝播させるには、代表的な伝送線路構造として、マイクロストリップ線路、コプレナー線路、グランデッドコプレナー線路等の構造からなるものがある。それぞれの線路構造を有する高周波用伝送線路基板の特性インピーダンスは、信号線配線幅、絶縁層（誘電体基材）の厚さや信号線とグランドパターンとの隙間の幾何的寸法と、誘電体基材の比誘電率によって決まる。
【０００４】
図６（Ａ）、（Ｂ）に示すように、例えば、高周波の伝送特性に優れた高周波用パッケージ等に組み込まれて用いられる従来の高周波用伝送線路基板５０は、誘電体基材５１の一方の主面側（図６（Ａ）参照）の上表面又は上層面に信号線用の金属導体線路５２と局部的なパターンからなるグランド用の第１の金属導体パターン５３を有している。誘電体基材５１の他方の主面側（図６（Ｂ）参照）の下表面又は下層面には、べたパターンからなるグランド用の第２の金属導体パターン５４を有している。そして、第１の金属導体パターン５３と第２の金属導体パターン５４とは、それぞれのパターン内で接続するビア５５で導通を形成している。この高周波用伝送線路基板５０は、誘電体基材５１を挟んで、第１の金属導体パターン５３、第２の金属導体パターン５４、及び金属導体線路５２とでグランデッドコプレナー線路構造部を形成し、第２の金属導体パターン５４と、金属導体線路５２とでマイクロストリップ線路構造部を形成している。そして、マイクロストリップ線路構造部とグランデッドコプレナー線路構造部を結合する部分で伝送線路変換部を形成している。
【０００５】
また、図７（Ａ）、（Ｂ）に示すように、他の従来の高周波用伝送線路基板５０ａは、誘電体基材５１の一方の主面側（図７（Ａ）参照）の上表面又は上層面に信号線用の金属導体線路５２と局部的なパターンからなるグランド用の第１の金属導体パターン５３を有している。誘電体基材５１の他方の主面側（図７（Ｂ）参照）の下表面又は下層面には、局部的なパターンからなるグランド用の第２の金属導体パターン５４ａを有している。そして、第１の金属導体パターン５３と第２の金属導体パターン５４ａとは、それぞれのパターン内で接続するビア５５で導通を形成している。この高周波用伝送線路基板５０ａは、誘電体基材５１を挟んで、第１の金属導体パターン５３と、金属導体線路５２とでコプレナー線路構造部を形成し、第２の金属導体パターン５４ａと、金属導体線路５２とでマイクロストリップ線路構造部を形成している。そして、マイクロストリップ線路構造部とコプレナー線路構造部を結合する部分で伝送線路変換部を形成している。
【０００６】
また、従来の高周波用伝送基板には、例えば、高周波特性に優れ、且つ伝送特性に優れた高周波用パッケージを構成するために、誘電体磁器基材の上表面に信号線と、この信号線を挟んでグランド用パターンを備え、下表面にも信号線と、この信号線を挟んでグランド用パターンを備え、上、下表面の信号線と信号線、上、下表面のグランド用パターンとグランド用パターンを導体ビアで接続した形態が開示されている（例えば、特許文献１参照）。更に、伝送基板には、複数の信号伝送線路間のクロストークの低減を図るために、セラミック基板（誘電体基材）の上面に複数の信号伝送線路をストライプ状に設け、信号伝送線路間に表面をセラミック基板から露出させた接地線路を設ける形態が開示されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００１−２９８３０６号公報（第１−７頁、弟１、２図）
【特許文献２】
特開平１１−２６６１０５号公報（第１−１６頁、弟１−２０図）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述したような従来の高周波用伝送線路基板は、次のような問題がある。
（１）マイクロストリップ線路構造部とグランデッドコプレナー線路構造部を結合する部分となる伝送線路変換部や、マイクロストリップ線路構造部とコプレナー線路構造部を結合する部分となる伝送線路変換部は、第１の金属導体パターンと第２の金属導体パターンを接続するビアを第１の金属導体パターンや第２の金属導体パターンからはみ出さないように配置した構造としている。この構造によって、例えば、周波数が３０ＧＨｚ程度以上の高周波になると、電磁波伝播方向のビアの外周縁から第１の金属導体パターン端部までのパターン分の長さ（例えば、図６（Ａ）、図７（Ａ）に示す長さＸ）や、ビアの外周縁から第２の金属導体パターンのパターン端部までのパターン分の長さ（例えば、図７（Ｂ）に示す長さＹ）が余分なパターン分の長さ（スタブ）として作用し、電磁波の反射が発生する等によって伝送特性が悪化するという問題がある。
【０００９】
（２）第１の金属パターンと第２の金属パターンの電流の伝搬は、金属導体線路に近接する部分に集中するが、金属導体線路に近接する部分のビアの位置についての考慮がなされていないので、電磁波伝播方向のビアの外周縁から第１の金属導体パターン端部までのパターン分の長さや、ビアの外周縁から第２の金属導体パターンのパターン端部までのパターン分の長さが長くなり、これがスタブとして作用して電磁波の反射が発生する等により伝送特性の悪化をきたしている。
【００１０】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであって、誘電体基材の一方の主面側と、他方の主面側に形成される金属導体パターンを結合する部分となる伝送線路変換部にできるスタブを少なくして伝送特性の悪化を低減する高周波用伝送線路基板を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記目的に沿う本発明に係る高周波用伝送線路基板は、単板又は複数層の積層体からなる誘電体基材の一方の主面側の同一面に高周波の信号を伝播させるための信号線用の１又は複数の金属導体線路及びグランド用の１又は複数の第１の金属導体パターンと、誘電体基材の他方の主面側にグランド用の１又は複数の第２の金属導体パターンを有し、第１の金属導体パターンと第２の金属導体パターンを電気的に接続するためのビアを有する高周波用伝送線路基板において、第１の金属導体パターンのそれぞれに設けられるビアの中で少なくとも金属導体線路に最も近接する位置にある１個又は複数個の内の１個からなる伝送線路変換用ビアが、第１の金属導体パターンの電磁波伝播方向に平行する外周縁以外の外周縁のパターン境界線に接続して設けられている。これにより、マイクロストリップ線路構造部とグランデッドコプレナー線路構造部を有する高周波用伝送線路基板において、マイクロストリップ線路構造部とグランデッドコプレナー線路構造部を結合する部分となる伝送線路変換部の第１の金属導体パターンの金属導体線路と近接する部分にスタブを形成するのを防止することができるので、電磁波の反射が発生する等による伝送特性の悪化を低減することができる。
【００１２】
前記目的に沿う本発明に係る高周波用伝送線路基板は、単板又は複数層の積層体からなる誘電体基材の一方の主面側の同一面に高周波の信号を伝播させるための信号線用の１又は複数の金属導体線路及びグランド用の１又は複数の第１の金属導体パターンと、誘電体基材の他方の主面側にグランド用の１又は複数の第２の金属導体パターンを有し、第１の金属導体パターンと第２の金属導体パターンを電気的に接続するためのビアを有する高周波用伝送線路基板において、第１の金属導体パターンのそれぞれに設けられるビアの中で少なくとも金属導体線路に最も近接する位置にある伝送線路変換用ビアが第１の金属導体パターンと接続し、しかも、伝送線路変換用ビアが、第２の金属導体パターンの電磁波伝播方向に平行する外周縁以外の外周縁のパターン境界線に接続して設けられている。これにより、マイクロストリップ線路構造部とコプレナー線路構造部を有する高周波用伝送線路基板において、マイクロストリップ線路構造部とコプレナー線路構造部を結合する部分となる伝送線路変換部の第２の金属導体パターンの金属導体線路と近接する部分にスタブを形成するのを防止することができるので、電磁波のに反射が発生する等による伝送特性の悪化を低減することができる。
【００１３】
前記目的に沿う本発明に係る高周波用伝送線路基板は、単板又は複数層の積層体からなる誘電体基材の一方の主面側の同一面に高周波の信号を伝播させるための信号線用の１又は複数の金属導体線路及びグランド用の１又は複数の第１の金属導体パターンと、誘電体基材の他方の主面側にグランド用の１又は複数の第２の金属導体パターンを有し、第１の金属導体パターンと第２の金属導体パターンを電気的に接続するためのビアを有する高周波用伝送線路基板において、第１の金属導体パターンのそれぞれに設けられるビアの中で少なくとも金属導体線路に最も近接する位置にある伝送線路変換用ビアが第１の金属導体パターンの電磁波伝播方向に平行する外周縁以外の外周縁のパターン境界線に接続して設けられ、しかも、伝送線路変換用ビアが、第２の金属導体パターンの電磁波伝播方向に平行する外周縁以外の外周縁のパターン境界線に接続して設けられている。これにより、マイクロストリップ線路構造部とコプレナー線路構造部を有する高周波用伝送線路基板において、マイクロストリップ線路構造部とコプレナー線路構造部を結合する部分となる伝送線路変換部の第１の金属導体パターンと、第２の金属導体パターンの金属導体線路と近接する部分にスタブを形成するのを防止することができるので、電磁波の反射が発生する等による伝送特性の悪化を低減することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態について説明し、本発明の理解に供する。
ここに、図１（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ本発明の一実施の形態に係る高周波用伝送線路基板の一方の主面側の平面図、他方の主面側の平面図、図２（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ本発明の他の実施の形態に係る高周波用伝送線路基板の一方の主面側の平面図、他方の主面側の平面図、図３（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ同高周波用伝送線路基板の変形例の一方の主面側の平面図、他方の主面側の平面図、図４（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ本発明の更に他の実施の形態に係る高周波用伝送線路基板の一方の主面側の平面図、他方の主面側の平面図、図５は本発明及び従来の高周波用伝送線路基板の伝送特性のシミュレーション結果のグラフである。
【００１５】
図１（Ａ）、（Ｂ）に示すように、本発明の一実施の形態に係る高周波用伝送線路基板１０は、単板、又は、複数枚を重ね合わせて積層して形成する積層体からなるセラミックや、プラスチック等の誘電体基材１１の一方の主面側の上表面又は上層部に高周波の信号を通過させるための信号線用の１又は複数（本実施の形態では１個）の金属導体線路１２と、同一面に金属導体線路１２と接触しないように誘電体基材１１が露出して絶縁域となる間隔を設け、部分的な小面積からなるグランド用の１又は複数（本実施の形態では２個）の第１の金属導体パターン１３を有している。また、高周波用伝送線路基板１０は、誘電体基材１１の他方の主面側の中の下表面、又は複数層の積層体からなる誘電体基材１１の中間層である下層部に、実質的に全面のべたパターンや、島状からなるグランド用の１又は複数（本実施の形態では１個のべたパターン）の第２の金属導体パターン１４を有している。そして、第１の金属導体パターン１３と第２の金属導体パターン１４とは、誘電体基材１１を貫通して形成された貫通孔の壁面に金属導体を接合したり、貫通孔内を金属導体で充填したりして形成する１個又は複数個（本実施の形態ではそれぞれの第１の金属導体パターン１３に４個ずつ）のビア１５で電気的な導通が図られるように接続されている。
【００１６】
それぞれの第１の金属導体パターン１３に設けるビア１５において、少なくとも金属導体線路１２に最も近接する位置に設ける１個のビア１５、又は、金属導体線路１２に近接する位置にあるビア１５が複数個ある場合にはその内の１個のビア１５であって、第２の金属導体パターン１４に接続する伝送線路変換用ビア１５ａは、第１の金属導体パターン１３の電磁波伝播方向（図１（Ａ）、（Ｂ）においては平面視して上下の方向）に平行するパターン外周縁以外の外周縁の部分のパターン境界線１６に接続して設けられている。なお、境界線１６に接続して設けられるビア１５は、伝送線路変換用ビア１５ａ以外に金属導体線路１２から遠ざかる位置に１又は複数個を設けてもよい。
【００１７】
この高周波用伝送線路基板１０は、第１の金属導体パターン１３の電磁波伝播方向におけるパターンの下端部から、金属導体線路１２に最も近接する伝送線路変換用ビア１５ａの近い側の接線までの長さａ分の第１の金属導体パターン１３ａと、誘電体基材１１を挟んで、これに対応する第２の金属パターン１４の内の長さａ分の第２の金属導体パターン１４ａと、及び、金属導体線路１２の内の長さａ分の金属導体線路１２ａとでグランデッドコプレナー線路構造部を形成している。また、この高周波用伝送線路基板１０は、伝送線路変換用ビア１５ａの遠い側の接線から第１の金属導体パターン１３以外のパターンが形成されていない部分の上端部までの長さｂと、誘電体基材１１を挟んで、これに対応する第２の金属パターン１４の内の長さｂ分の第２の金属導体パターン１４ｂと、及び、金属導体線路１２の内の長さｂ分の金属導体線路１２ｂとでマイクロストリップ線路構造部を形成している。そして、長さａ分と、長さｂ分の境界との間の部分には、マイクロストリップ線路構造部と、グランデッドコプレナー線路構造部を結合するところになる長さｃ分の伝送線路変換部を形成している。この高周波用伝送線路基板１０は、伝送線路変換部のスタブが形成されないので、伝送特性の悪化を低減することができる。
【００１８】
次いで、図２（Ａ）、（Ｂ）に示すように、本発明の他の実施の形態に係る高周波用伝送線路基板１０ａは、単板、又は、複数枚を重ね合わせて積層して形成する積層体からなるセラミックや、プラスチック等の誘電体基材１１の一方の主面側の上表面又は上層部に高周波の信号を通過させるための信号線用の１又は複数の金属導体線路１２と、同一面に金属導体線路１２と接触しないように誘電体基材１１が露出して絶縁域となる間隔を設け、部分的な小面積からなるグランド用の１又は複数の第１の金属導体パターン１３を有している。また、高周波用伝送線路基板１０ａは、誘電体基材１１の他方の主面側の中の下表面、又は複数層の積層体からなる誘電体基材１１の中間層である下層部に、実質的に第１の金属導体パターン１３と対向する部分にはパターンを設けないグランド用の１又は複数の第２の金属導体パターン１４ｃを有している。そして、第１の金属導体パターン１３と第２の金属導体パターン１４ｃとは、誘電体基材１１を貫通して形成された貫通孔の壁面に金属導体を接合したり、貫通孔内を金属導体で充填したりして形成する１個又は複数個のビア１５で電気的な導通が図られるように接続されている。
【００１９】
それぞれの第１の金属導体パターン１３に設けるビア１５において、少なくとも金属導体線路１２に最も近接する位置に設けるビア１５であって、第２の金属導体パターン１４ｃに接続する伝送線路変換用ビア１５ａは、第１の金属導体パターン１３と接続している。そして、この伝送線路変換用ビア１５ａは、第２の金属導体パターン１４ｃの電磁波伝播方向（図２（Ａ）、（Ｂ）においては平面視して上下の方向）に平行するパターン外周縁以外の外周縁の部分のパターン境界線１６ａに接続して設けられている。なお、伝送線路変換用ビア１５ａと、第１の金属導体パターン１３の接続は、できるだけスタブが形成されないように伝送線路変換用ビア１５ａを第１の金属導体パターン１３のパターン境界線１６に近接又は接続して設けるのがよい。また、境界線１６ａに接続して設けられるビア１５は、伝送線路変換用ビア１５ａ以外に金属導体線路１２から遠ざかる位置に１又は複数個を設けてもよい。
【００２０】
この高周波用伝送線路基板１０ａは、誘電体基材１１の下端部から、一方の主面側の第１の金属パターン１３に接続する伝送線路変換用ビア１５ａの近い側の接線までの長さｄ分の第１の金属パターン１３ｂと、誘電体基材１１を挟んで、これに対応する他方の主面側の誘電体基材１１の下端部から、第２の金属導体パターン１４ｄのパターン境界線１６ａに接続する伝送線路変換用ビア１５ａの近い側の接線までのパターンのない部分の長さｄ分と、及び、金属導体線路１２の内の長さｄ分の金属導体線路１２ｃとでコプレナー線路構造部を形成している。また、この高周波用伝送線路基板１０ａは、誘電体基材１１の一方の主面側の第１の金属導体パターン１３のパターンが形成されていない部分から、又は、伝送線路変換用ビア１５ａがパターン境界線１６から突出する場合には伝送線路変換用ビア１５ａの遠い側の接線から、上端部までの長さｅと、誘電体基材１１を挟んで、これに対応する他方の主面側の第２の金属パターン１４ｃの内の長さｅ分の第２の金属導体パターン１４ｄと、及び、金属導体線路１２の内の長さｅ分の金属導体線路１２ｄとでマイクロストリップ線路構造部を形成している。そして、長さｄ分と、長さｅ分の境界との間の部分には、マイクロストリップ線路構造部と、コプレナー線路構造部を結合するところになる長さｆ分の伝送線路変換部を形成している。この高周波用伝送線路基板１０ａは、伝送線路変換部のスタブの形成を小さく抑えることができるので、伝送特性の悪化を低減することができる。
【００２１】
図３（Ａ）、（Ｂ）に示すように、本発明の他の実施の形態に係る高周波用伝送線路基板１０ａの変形例の高周波用伝送線路基板１０ｂは、高周波用伝送線路基板１０ａの場合と同様に、誘電体基材１１の一方の主面側に１又は複数の金属導体線路１２と、同一面に１又は複数の第１の金属導体パターン１３を有している。また、高周波用伝送線路基板１０ｂは、誘電体基材１１の他方の主面側に、実質的に第１の金属導体パターン１３と対向する部分にはパターンを設けないグランド用の１又は複数の第２の金属導体パターン１４ｃを有している。そして、第１の金属導体パターン１３と第２の金属導体パターン１４ｃとは、誘電体基材１１を貫通して形成された貫通孔の壁面に金属導体を接合したり、貫通孔内を金属導体で充填したりして形成する１個又は複数個のビア１５で電気的な導通が図られるように接続されている。
【００２２】
それぞれの第１の金属導体パターン１３に設けるビア１５において、少なくとも金属導体線路１２に最も近接する位置に設けるビア１５であって、第２の金属導体パターン１４ｃに接続する伝送線路変換用ビア１５ａは、第１の金属導体パターン１３の電磁波伝播方向（図３（Ａ）、（Ｂ）においては平面視して上下の方向）に平行するパターン外周縁以外の外周縁の部分のパターン境界線１６に接続し、しかも、この伝送線路変換用ビア１５ａは、第２の金属導体パターン１４ｃに接続して設けられている。なお、伝送線路変換用ビア１５ａと、第２の金属導体パターン１４ｃの接続は、できるだけスタブが形成されないように伝送線路変換用ビア１５ａを第２の金属導体パターン１４ｃのパターン境界線１６ａに近接又は接続して設けるのがよい。また、境界線１６に接続して設けられるビア１５は、伝送線路変換用ビア１５ａ以外に金属導体線路１２から遠ざかる位置に１又は複数個を設けてもよい。
【００２３】
この高周波用伝送線路基板１０ｂは、第１の金属導体パターン１３の電磁波伝播方向におけるパターンの下端部から、金属導体線路１２に最も近接する伝送線路変換用ビア１５ａの近い側の接線までの長さａ分の第１の金属導体パターン１３ａと、第２の金属導体パターン１４ｃの誘電体基材１１の下端部から、金属導体線路１２に最も近接する位置の伝送線路変換用ビア１５ａの近い側の接線までの長さａ分と、及び、金属導体線路１２の内の長さａ分の金属導体線路１２ａとでコプレナー線路構造部を形成している。また、この高周波用伝送線路基板１０ｂは、第１の金属導体パターン１３以外のパターンが形成されていない部分の伝送線路変換用ビア１５ａの遠い側の接線から、上端部までの長さｂ分と、第２の金属パターン１４ｃの内の長さｂ分の第２の金属導体パターン１４ｄと、及び、金属導体線路１２の内の長さｂ分の金属導体線路１２ｂとでマイクロストリップ線路構造部を形成している。そして、長さａ分と、長さｂ分の境界との間の部分には、マイクロストリップ線路構造部と、コプレナー線路構造部を結合するところになる長さｃ分の伝送線路変換部を形成している。この高周波用伝送線路基板１０ｂは、伝送線路変換部のスタブの形成を小さく抑えることができるので、伝送特性の悪化を低減することができる。
【００２４】
次いで、図４（Ａ）、（Ｂ）に示すように、本発明の更に他の実施の形態に係る高周波用伝送線路基板１０ｃは、単板、又は、複数枚を重ね合わせて積層して形成する積層体からなるセラミックや、プラスチック等の誘電体基材１１の一方の主面側の上表面又は上層部に高周波の信号を通過させるための信号線用の１又は複数の金属導体線路１２と、同一面に金属導体線路１２と接触しないように誘電体基材１１が露出して絶縁域となる間隔を設け、部分的な小面積からなるグランド用の１又は複数の第１の金属導体パターン１３を有している。また、高周波用伝送線路基板１０ｃは、誘電体基材１１の他方の主面側の中の下表面、又は複数層の積層体からなる誘電体基材１１の中間層である下層部に、実質的に第１の金属導体パターン１３と対向する部分にはパターンを設けないグランド用の１又は複数の第２の金属導体パターン１４ｃを有している。そして、第１の金属導体パターン１３と第２の金属導体パターン１４ｃとは、誘電体基材１１を貫通して形成された貫通孔の壁面に金属導体を接合したり、貫通孔内を金属導体で充填したりして形成する１個又は複数個のビア１５で電気的な導通が図られるように接続されている。
【００２５】
それぞれの第１の金属導体パターン１３に設けるビア１５において、少なくとも金属導体線路１２に最も近接する位置に設けるビア１５であって、第２の金属導体パターン１４ｃに接続する伝送線路変換用ビア１５ａは、第１の金属導体パターン１３の電磁波伝播方向（図４（Ａ）、（Ｂ）においては平面視して上下の方向）に平行するパターン外周縁以外の外周縁の部分のパターン境界線１６に接続し、しかも、この伝送線路変換用ビア１５ａは、第２の金属導体パターン１４ｃの電磁波伝播方向に平行するパターン外周縁以外の外周縁の部分のパターン境界線１６ａに接続して設けられている。なお、境界線１６、１６ａに接続して設けられるビア１５は、伝送線路変換用ビア１５ａ以外に金属導体線路１２から遠ざかる位置に１又は複数個を設けてもよい。
【００２６】
この高周波用伝送線路基板１０ｃは、第１の金属導体パターン１３の電磁波伝播方向におけるパターンの下端部から、金属導体線路１２に最も近接する位置の伝送線路変換用ビア１５ａの近い側の接線までの長さａ分の第１の金属導体パターン１３ａと、誘電体基材１１の下端部から、第２の金属導体パターン１４ｃのパターン境界線１６ａと接続して金属導体線路１２に最も近接する位置の伝送線路変換用ビア１５ａの近い側の接線までの長さａ分と、及び、金属導体線路１２の内の長さａ分の金属導体線路１２ａとでコプレナー線路構造部を形成している。また、この高周波用伝送線路基板１０ｃは、誘電体基材１１の一方の主面側の伝送線路変換用ビア１５ａの遠い側の接線から、第１の金属導体パターン１３以外のパターンが形成されていない部分の上端部までの長さｂ分と、第２の金属パターン１４ｃの内の長さｂ分の第２の金属導体パターン１４ｄと、及び、金属導体線路１２の内の長さｂ分の金属導体線路１２ｂとでマイクロストリップ線路構造部を形成している。そして、長さａ分と、長さｂ分の境界との間の部分には、マイクロストリップ線路構造部と、コプレナー線路構造部を結合するところになる長さｃ分の伝送線路変換部を形成している。この高周波用伝送線路基板１０ｃは、伝送線路変換部のスタブの形成を防止することができるので、伝送特性の悪化を低減することができる。
【００２７】
【実施例】
基板厚み０．２５ｍｍ、ビア直径０．２ｍｍのアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）基材からなり、マイクロストリップ線路構造部とグランデッドコプレナー線路構造部との伝送線路変換部を有する実施例と、第１及び第２の金属導体パターン内にビアを設ける従来構造からなる比較例の高周波用伝送線路基板について、ＳパラメータのＳ１１である反射係数をシミュレーションして調査した結果を説明する。
実施例１は、図１（Ａ）に示す、伝送線路変換用ビア１５ａが第１の金属導体パターン１３から飛び出した部分のパターン境界線１６からの長さＺを０．０５ｍｍとした。実施例２は、この長さＺを０．１ｍｍとした。比較例１は、図６（Ａ）に示す、長さＸを０．２ｍｍとした。比較例２は、この長さＸを０．１ｍｍとした。比較例３は、この長さＸを０．０５ｍｍとした。
【００２８】
図５に示すように、Ｓパラメータシミュレーションを行った結果は、周波数が３５〜４５ＧＨｚの高周波領域にあっても、実施例１及び２のＳパラメータのＳ１１である反射係数が従来例１、２、及び３の反射係数より小さくなり、優れた伝送特性を有していることが分かる。
【００２９】
【発明の効果】
請求項１記載の高周波用伝送線路基板は、第１の金属導体パターンのそれぞれに設けられるビアの金属導体線路に最も近接する位置に有する１個又は複数個の内の１個からなる伝送線路変換用ビアが第１の金属導体パターンの電磁波伝播方向に平行する外周縁以外の外周縁のパターン境界線に接続して設けられているので、マイクロストリップ線路構造部とグランデッドコプレナー線路構造部を結合する部分となる伝送線路変換部の第１の金属導体パターンの金属導体線路と近接する部分にスタブを形成するのを防止することができ、電磁波の反射が発生する等による伝送特性の悪化を低減することができる。
【００３０】
請求項２記載の高周波用伝送線路基板は、第１の金属導体パターンのそれぞれに設けられるビアの金属導体線路に最も近接する位置に有する伝送線路変換用ビアが第１の金属導体パターンと接続し、しかも、伝送線路変換用ビアが第２の金属導体パターンの電磁波伝播方向に平行する外周縁以外の外周縁のパターン境界線に接続して設けられているので、マイクロストリップ線路構造部とコプレナー線路構造部を結合する部分となる伝送線路変換部の第２の金属導体パターンの金属導体線路と近接する部分にスタブを形成するのを防止することができ、電磁波の反射が発生する等による伝送特性の悪化を低減することができる。
【００３１】
請求項３記載の高周波用伝送線路基板は、第１の金属導体パターンのそれぞれに設けられるビアの金属導体線路に最も近接する位置に有する伝送線路変換用ビアが第１の金属導体パターンの電磁波伝播方向に平行する外周縁以外の外周縁のパターン境界線に接続して設けられ、しかも、伝送線路変換用ビアが第２の金属導体パターンの電磁波伝播方向に平行する外周縁以外の外周縁のパターン境界線に接続して設けられているので、マイクロストリップ線路構造部とコプレナー線路構造部を結合する部分となる伝送線路変換部の第１の金属導体パターンと、第２の金属導体パターンの金属導体線路と近接する部分にスタブを形成するのを防止することができ、電磁波の反射が発生する等による伝送特性の悪化を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ本発明の一実施の形態に係る高周波用伝送線路基板の一方の主面側の平面図、他方の主面側の平面図である。
【図２】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ本発明の他の実施の形態に係る高周波用伝送線路基板の一方の主面側の平面図、他方の主面側の平面図である。
【図３】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ同高周波用伝送線路基板の変形例の一方の主面側の平面図、他方の主面側の平面図である。
【図４】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ本発明の更に他の実施の形態に係る高周波用伝送線路基板の一方の主面側の平面図、他方の主面側の平面図である。
【図５】本発明及び従来の高周波用伝送線路基板の伝送特性のシミュレーション結果のグラフである。
【図６】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ従来の高周波用伝送線路基板の一方の主面側の平面図、他方の主面側の平面図である。
【図７】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ他の従来の高周波用伝送線路基板の一方の主面側の平面図、他方の主面側の平面図である。
【符号の説明】
１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ：高周波用伝送線路基板、１１：誘電体基材、１２、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ：金属導体線路、１３、１３ａ、１３ｂ：第１の金属導体パターン、１４、１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ：第２の金属導体パターン、１５：ビア、１５ａ：伝送線路変換用ビア、１６、１６ａ：パターン境界線
【発明が属する技術分野】
本発明は、金属導体線路に高周波用の信号を通過させるための高周波用伝送線路基板に係り、より詳細には、誘電体基材の一方の主面側と、他方の主面側にグランド用の金属導体パターンを設け、ビアで電気的に接続する高周波用伝送線路基板に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年のモジュールの高周波化に伴い、半導体素子を搭載するためのパッケージや回路基板等を高周波が伝播したり、パッケージや回路基板等に接合して用いられたりする異なる信号線形態間を接続するための伝送線路基板を高周波が伝播したりする。従って、単なる電気的接続では、例えば、信号線を伝播する反射、クロストーク等の伝送線路としての電磁気的、電磁波的挙動が顕著になるため、反射ノイズを低減するための整合や、ドライバ回路のスイッチング時に生じる電源雑音、不要電磁放射（ＥＭＩ）等の様々なノイズの対策が必要となっている。このノイズの発生要因を減少するために、高周波用伝送線路基板には、セラミックやプラスチックからなる誘電体基材に導体金属からなる信号線とグランドを形成して高速動作に対応できる特性インピーダンス等の電気的設計の考慮が行われている。
【０００３】
高周波用伝送線路基板上で高速信号を伝播させるには、代表的な伝送線路構造として、マイクロストリップ線路、コプレナー線路、グランデッドコプレナー線路等の構造からなるものがある。それぞれの線路構造を有する高周波用伝送線路基板の特性インピーダンスは、信号線配線幅、絶縁層（誘電体基材）の厚さや信号線とグランドパターンとの隙間の幾何的寸法と、誘電体基材の比誘電率によって決まる。
【０００４】
図６（Ａ）、（Ｂ）に示すように、例えば、高周波の伝送特性に優れた高周波用パッケージ等に組み込まれて用いられる従来の高周波用伝送線路基板５０は、誘電体基材５１の一方の主面側（図６（Ａ）参照）の上表面又は上層面に信号線用の金属導体線路５２と局部的なパターンからなるグランド用の第１の金属導体パターン５３を有している。誘電体基材５１の他方の主面側（図６（Ｂ）参照）の下表面又は下層面には、べたパターンからなるグランド用の第２の金属導体パターン５４を有している。そして、第１の金属導体パターン５３と第２の金属導体パターン５４とは、それぞれのパターン内で接続するビア５５で導通を形成している。この高周波用伝送線路基板５０は、誘電体基材５１を挟んで、第１の金属導体パターン５３、第２の金属導体パターン５４、及び金属導体線路５２とでグランデッドコプレナー線路構造部を形成し、第２の金属導体パターン５４と、金属導体線路５２とでマイクロストリップ線路構造部を形成している。そして、マイクロストリップ線路構造部とグランデッドコプレナー線路構造部を結合する部分で伝送線路変換部を形成している。
【０００５】
また、図７（Ａ）、（Ｂ）に示すように、他の従来の高周波用伝送線路基板５０ａは、誘電体基材５１の一方の主面側（図７（Ａ）参照）の上表面又は上層面に信号線用の金属導体線路５２と局部的なパターンからなるグランド用の第１の金属導体パターン５３を有している。誘電体基材５１の他方の主面側（図７（Ｂ）参照）の下表面又は下層面には、局部的なパターンからなるグランド用の第２の金属導体パターン５４ａを有している。そして、第１の金属導体パターン５３と第２の金属導体パターン５４ａとは、それぞれのパターン内で接続するビア５５で導通を形成している。この高周波用伝送線路基板５０ａは、誘電体基材５１を挟んで、第１の金属導体パターン５３と、金属導体線路５２とでコプレナー線路構造部を形成し、第２の金属導体パターン５４ａと、金属導体線路５２とでマイクロストリップ線路構造部を形成している。そして、マイクロストリップ線路構造部とコプレナー線路構造部を結合する部分で伝送線路変換部を形成している。
【０００６】
また、従来の高周波用伝送基板には、例えば、高周波特性に優れ、且つ伝送特性に優れた高周波用パッケージを構成するために、誘電体磁器基材の上表面に信号線と、この信号線を挟んでグランド用パターンを備え、下表面にも信号線と、この信号線を挟んでグランド用パターンを備え、上、下表面の信号線と信号線、上、下表面のグランド用パターンとグランド用パターンを導体ビアで接続した形態が開示されている（例えば、特許文献１参照）。更に、伝送基板には、複数の信号伝送線路間のクロストークの低減を図るために、セラミック基板（誘電体基材）の上面に複数の信号伝送線路をストライプ状に設け、信号伝送線路間に表面をセラミック基板から露出させた接地線路を設ける形態が開示されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００１−２９８３０６号公報（第１−７頁、弟１、２図）
【特許文献２】
特開平１１−２６６１０５号公報（第１−１６頁、弟１−２０図）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述したような従来の高周波用伝送線路基板は、次のような問題がある。
（１）マイクロストリップ線路構造部とグランデッドコプレナー線路構造部を結合する部分となる伝送線路変換部や、マイクロストリップ線路構造部とコプレナー線路構造部を結合する部分となる伝送線路変換部は、第１の金属導体パターンと第２の金属導体パターンを接続するビアを第１の金属導体パターンや第２の金属導体パターンからはみ出さないように配置した構造としている。この構造によって、例えば、周波数が３０ＧＨｚ程度以上の高周波になると、電磁波伝播方向のビアの外周縁から第１の金属導体パターン端部までのパターン分の長さ（例えば、図６（Ａ）、図７（Ａ）に示す長さＸ）や、ビアの外周縁から第２の金属導体パターンのパターン端部までのパターン分の長さ（例えば、図７（Ｂ）に示す長さＹ）が余分なパターン分の長さ（スタブ）として作用し、電磁波の反射が発生する等によって伝送特性が悪化するという問題がある。
【０００９】
（２）第１の金属パターンと第２の金属パターンの電流の伝搬は、金属導体線路に近接する部分に集中するが、金属導体線路に近接する部分のビアの位置についての考慮がなされていないので、電磁波伝播方向のビアの外周縁から第１の金属導体パターン端部までのパターン分の長さや、ビアの外周縁から第２の金属導体パターンのパターン端部までのパターン分の長さが長くなり、これがスタブとして作用して電磁波の反射が発生する等により伝送特性の悪化をきたしている。
【００１０】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであって、誘電体基材の一方の主面側と、他方の主面側に形成される金属導体パターンを結合する部分となる伝送線路変換部にできるスタブを少なくして伝送特性の悪化を低減する高周波用伝送線路基板を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記目的に沿う本発明に係る高周波用伝送線路基板は、単板又は複数層の積層体からなる誘電体基材の一方の主面側の同一面に高周波の信号を伝播させるための信号線用の１又は複数の金属導体線路及びグランド用の１又は複数の第１の金属導体パターンと、誘電体基材の他方の主面側にグランド用の１又は複数の第２の金属導体パターンを有し、第１の金属導体パターンと第２の金属導体パターンを電気的に接続するためのビアを有する高周波用伝送線路基板において、第１の金属導体パターンのそれぞれに設けられるビアの中で少なくとも金属導体線路に最も近接する位置にある１個又は複数個の内の１個からなる伝送線路変換用ビアが、第１の金属導体パターンの電磁波伝播方向に平行する外周縁以外の外周縁のパターン境界線に接続して設けられている。これにより、マイクロストリップ線路構造部とグランデッドコプレナー線路構造部を有する高周波用伝送線路基板において、マイクロストリップ線路構造部とグランデッドコプレナー線路構造部を結合する部分となる伝送線路変換部の第１の金属導体パターンの金属導体線路と近接する部分にスタブを形成するのを防止することができるので、電磁波の反射が発生する等による伝送特性の悪化を低減することができる。
【００１２】
前記目的に沿う本発明に係る高周波用伝送線路基板は、単板又は複数層の積層体からなる誘電体基材の一方の主面側の同一面に高周波の信号を伝播させるための信号線用の１又は複数の金属導体線路及びグランド用の１又は複数の第１の金属導体パターンと、誘電体基材の他方の主面側にグランド用の１又は複数の第２の金属導体パターンを有し、第１の金属導体パターンと第２の金属導体パターンを電気的に接続するためのビアを有する高周波用伝送線路基板において、第１の金属導体パターンのそれぞれに設けられるビアの中で少なくとも金属導体線路に最も近接する位置にある伝送線路変換用ビアが第１の金属導体パターンと接続し、しかも、伝送線路変換用ビアが、第２の金属導体パターンの電磁波伝播方向に平行する外周縁以外の外周縁のパターン境界線に接続して設けられている。これにより、マイクロストリップ線路構造部とコプレナー線路構造部を有する高周波用伝送線路基板において、マイクロストリップ線路構造部とコプレナー線路構造部を結合する部分となる伝送線路変換部の第２の金属導体パターンの金属導体線路と近接する部分にスタブを形成するのを防止することができるので、電磁波のに反射が発生する等による伝送特性の悪化を低減することができる。
【００１３】
前記目的に沿う本発明に係る高周波用伝送線路基板は、単板又は複数層の積層体からなる誘電体基材の一方の主面側の同一面に高周波の信号を伝播させるための信号線用の１又は複数の金属導体線路及びグランド用の１又は複数の第１の金属導体パターンと、誘電体基材の他方の主面側にグランド用の１又は複数の第２の金属導体パターンを有し、第１の金属導体パターンと第２の金属導体パターンを電気的に接続するためのビアを有する高周波用伝送線路基板において、第１の金属導体パターンのそれぞれに設けられるビアの中で少なくとも金属導体線路に最も近接する位置にある伝送線路変換用ビアが第１の金属導体パターンの電磁波伝播方向に平行する外周縁以外の外周縁のパターン境界線に接続して設けられ、しかも、伝送線路変換用ビアが、第２の金属導体パターンの電磁波伝播方向に平行する外周縁以外の外周縁のパターン境界線に接続して設けられている。これにより、マイクロストリップ線路構造部とコプレナー線路構造部を有する高周波用伝送線路基板において、マイクロストリップ線路構造部とコプレナー線路構造部を結合する部分となる伝送線路変換部の第１の金属導体パターンと、第２の金属導体パターンの金属導体線路と近接する部分にスタブを形成するのを防止することができるので、電磁波の反射が発生する等による伝送特性の悪化を低減することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態について説明し、本発明の理解に供する。
ここに、図１（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ本発明の一実施の形態に係る高周波用伝送線路基板の一方の主面側の平面図、他方の主面側の平面図、図２（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ本発明の他の実施の形態に係る高周波用伝送線路基板の一方の主面側の平面図、他方の主面側の平面図、図３（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ同高周波用伝送線路基板の変形例の一方の主面側の平面図、他方の主面側の平面図、図４（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ本発明の更に他の実施の形態に係る高周波用伝送線路基板の一方の主面側の平面図、他方の主面側の平面図、図５は本発明及び従来の高周波用伝送線路基板の伝送特性のシミュレーション結果のグラフである。
【００１５】
図１（Ａ）、（Ｂ）に示すように、本発明の一実施の形態に係る高周波用伝送線路基板１０は、単板、又は、複数枚を重ね合わせて積層して形成する積層体からなるセラミックや、プラスチック等の誘電体基材１１の一方の主面側の上表面又は上層部に高周波の信号を通過させるための信号線用の１又は複数（本実施の形態では１個）の金属導体線路１２と、同一面に金属導体線路１２と接触しないように誘電体基材１１が露出して絶縁域となる間隔を設け、部分的な小面積からなるグランド用の１又は複数（本実施の形態では２個）の第１の金属導体パターン１３を有している。また、高周波用伝送線路基板１０は、誘電体基材１１の他方の主面側の中の下表面、又は複数層の積層体からなる誘電体基材１１の中間層である下層部に、実質的に全面のべたパターンや、島状からなるグランド用の１又は複数（本実施の形態では１個のべたパターン）の第２の金属導体パターン１４を有している。そして、第１の金属導体パターン１３と第２の金属導体パターン１４とは、誘電体基材１１を貫通して形成された貫通孔の壁面に金属導体を接合したり、貫通孔内を金属導体で充填したりして形成する１個又は複数個（本実施の形態ではそれぞれの第１の金属導体パターン１３に４個ずつ）のビア１５で電気的な導通が図られるように接続されている。
【００１６】
それぞれの第１の金属導体パターン１３に設けるビア１５において、少なくとも金属導体線路１２に最も近接する位置に設ける１個のビア１５、又は、金属導体線路１２に近接する位置にあるビア１５が複数個ある場合にはその内の１個のビア１５であって、第２の金属導体パターン１４に接続する伝送線路変換用ビア１５ａは、第１の金属導体パターン１３の電磁波伝播方向（図１（Ａ）、（Ｂ）においては平面視して上下の方向）に平行するパターン外周縁以外の外周縁の部分のパターン境界線１６に接続して設けられている。なお、境界線１６に接続して設けられるビア１５は、伝送線路変換用ビア１５ａ以外に金属導体線路１２から遠ざかる位置に１又は複数個を設けてもよい。
【００１７】
この高周波用伝送線路基板１０は、第１の金属導体パターン１３の電磁波伝播方向におけるパターンの下端部から、金属導体線路１２に最も近接する伝送線路変換用ビア１５ａの近い側の接線までの長さａ分の第１の金属導体パターン１３ａと、誘電体基材１１を挟んで、これに対応する第２の金属パターン１４の内の長さａ分の第２の金属導体パターン１４ａと、及び、金属導体線路１２の内の長さａ分の金属導体線路１２ａとでグランデッドコプレナー線路構造部を形成している。また、この高周波用伝送線路基板１０は、伝送線路変換用ビア１５ａの遠い側の接線から第１の金属導体パターン１３以外のパターンが形成されていない部分の上端部までの長さｂと、誘電体基材１１を挟んで、これに対応する第２の金属パターン１４の内の長さｂ分の第２の金属導体パターン１４ｂと、及び、金属導体線路１２の内の長さｂ分の金属導体線路１２ｂとでマイクロストリップ線路構造部を形成している。そして、長さａ分と、長さｂ分の境界との間の部分には、マイクロストリップ線路構造部と、グランデッドコプレナー線路構造部を結合するところになる長さｃ分の伝送線路変換部を形成している。この高周波用伝送線路基板１０は、伝送線路変換部のスタブが形成されないので、伝送特性の悪化を低減することができる。
【００１８】
次いで、図２（Ａ）、（Ｂ）に示すように、本発明の他の実施の形態に係る高周波用伝送線路基板１０ａは、単板、又は、複数枚を重ね合わせて積層して形成する積層体からなるセラミックや、プラスチック等の誘電体基材１１の一方の主面側の上表面又は上層部に高周波の信号を通過させるための信号線用の１又は複数の金属導体線路１２と、同一面に金属導体線路１２と接触しないように誘電体基材１１が露出して絶縁域となる間隔を設け、部分的な小面積からなるグランド用の１又は複数の第１の金属導体パターン１３を有している。また、高周波用伝送線路基板１０ａは、誘電体基材１１の他方の主面側の中の下表面、又は複数層の積層体からなる誘電体基材１１の中間層である下層部に、実質的に第１の金属導体パターン１３と対向する部分にはパターンを設けないグランド用の１又は複数の第２の金属導体パターン１４ｃを有している。そして、第１の金属導体パターン１３と第２の金属導体パターン１４ｃとは、誘電体基材１１を貫通して形成された貫通孔の壁面に金属導体を接合したり、貫通孔内を金属導体で充填したりして形成する１個又は複数個のビア１５で電気的な導通が図られるように接続されている。
【００１９】
それぞれの第１の金属導体パターン１３に設けるビア１５において、少なくとも金属導体線路１２に最も近接する位置に設けるビア１５であって、第２の金属導体パターン１４ｃに接続する伝送線路変換用ビア１５ａは、第１の金属導体パターン１３と接続している。そして、この伝送線路変換用ビア１５ａは、第２の金属導体パターン１４ｃの電磁波伝播方向（図２（Ａ）、（Ｂ）においては平面視して上下の方向）に平行するパターン外周縁以外の外周縁の部分のパターン境界線１６ａに接続して設けられている。なお、伝送線路変換用ビア１５ａと、第１の金属導体パターン１３の接続は、できるだけスタブが形成されないように伝送線路変換用ビア１５ａを第１の金属導体パターン１３のパターン境界線１６に近接又は接続して設けるのがよい。また、境界線１６ａに接続して設けられるビア１５は、伝送線路変換用ビア１５ａ以外に金属導体線路１２から遠ざかる位置に１又は複数個を設けてもよい。
【００２０】
この高周波用伝送線路基板１０ａは、誘電体基材１１の下端部から、一方の主面側の第１の金属パターン１３に接続する伝送線路変換用ビア１５ａの近い側の接線までの長さｄ分の第１の金属パターン１３ｂと、誘電体基材１１を挟んで、これに対応する他方の主面側の誘電体基材１１の下端部から、第２の金属導体パターン１４ｄのパターン境界線１６ａに接続する伝送線路変換用ビア１５ａの近い側の接線までのパターンのない部分の長さｄ分と、及び、金属導体線路１２の内の長さｄ分の金属導体線路１２ｃとでコプレナー線路構造部を形成している。また、この高周波用伝送線路基板１０ａは、誘電体基材１１の一方の主面側の第１の金属導体パターン１３のパターンが形成されていない部分から、又は、伝送線路変換用ビア１５ａがパターン境界線１６から突出する場合には伝送線路変換用ビア１５ａの遠い側の接線から、上端部までの長さｅと、誘電体基材１１を挟んで、これに対応する他方の主面側の第２の金属パターン１４ｃの内の長さｅ分の第２の金属導体パターン１４ｄと、及び、金属導体線路１２の内の長さｅ分の金属導体線路１２ｄとでマイクロストリップ線路構造部を形成している。そして、長さｄ分と、長さｅ分の境界との間の部分には、マイクロストリップ線路構造部と、コプレナー線路構造部を結合するところになる長さｆ分の伝送線路変換部を形成している。この高周波用伝送線路基板１０ａは、伝送線路変換部のスタブの形成を小さく抑えることができるので、伝送特性の悪化を低減することができる。
【００２１】
図３（Ａ）、（Ｂ）に示すように、本発明の他の実施の形態に係る高周波用伝送線路基板１０ａの変形例の高周波用伝送線路基板１０ｂは、高周波用伝送線路基板１０ａの場合と同様に、誘電体基材１１の一方の主面側に１又は複数の金属導体線路１２と、同一面に１又は複数の第１の金属導体パターン１３を有している。また、高周波用伝送線路基板１０ｂは、誘電体基材１１の他方の主面側に、実質的に第１の金属導体パターン１３と対向する部分にはパターンを設けないグランド用の１又は複数の第２の金属導体パターン１４ｃを有している。そして、第１の金属導体パターン１３と第２の金属導体パターン１４ｃとは、誘電体基材１１を貫通して形成された貫通孔の壁面に金属導体を接合したり、貫通孔内を金属導体で充填したりして形成する１個又は複数個のビア１５で電気的な導通が図られるように接続されている。
【００２２】
それぞれの第１の金属導体パターン１３に設けるビア１５において、少なくとも金属導体線路１２に最も近接する位置に設けるビア１５であって、第２の金属導体パターン１４ｃに接続する伝送線路変換用ビア１５ａは、第１の金属導体パターン１３の電磁波伝播方向（図３（Ａ）、（Ｂ）においては平面視して上下の方向）に平行するパターン外周縁以外の外周縁の部分のパターン境界線１６に接続し、しかも、この伝送線路変換用ビア１５ａは、第２の金属導体パターン１４ｃに接続して設けられている。なお、伝送線路変換用ビア１５ａと、第２の金属導体パターン１４ｃの接続は、できるだけスタブが形成されないように伝送線路変換用ビア１５ａを第２の金属導体パターン１４ｃのパターン境界線１６ａに近接又は接続して設けるのがよい。また、境界線１６に接続して設けられるビア１５は、伝送線路変換用ビア１５ａ以外に金属導体線路１２から遠ざかる位置に１又は複数個を設けてもよい。
【００２３】
この高周波用伝送線路基板１０ｂは、第１の金属導体パターン１３の電磁波伝播方向におけるパターンの下端部から、金属導体線路１２に最も近接する伝送線路変換用ビア１５ａの近い側の接線までの長さａ分の第１の金属導体パターン１３ａと、第２の金属導体パターン１４ｃの誘電体基材１１の下端部から、金属導体線路１２に最も近接する位置の伝送線路変換用ビア１５ａの近い側の接線までの長さａ分と、及び、金属導体線路１２の内の長さａ分の金属導体線路１２ａとでコプレナー線路構造部を形成している。また、この高周波用伝送線路基板１０ｂは、第１の金属導体パターン１３以外のパターンが形成されていない部分の伝送線路変換用ビア１５ａの遠い側の接線から、上端部までの長さｂ分と、第２の金属パターン１４ｃの内の長さｂ分の第２の金属導体パターン１４ｄと、及び、金属導体線路１２の内の長さｂ分の金属導体線路１２ｂとでマイクロストリップ線路構造部を形成している。そして、長さａ分と、長さｂ分の境界との間の部分には、マイクロストリップ線路構造部と、コプレナー線路構造部を結合するところになる長さｃ分の伝送線路変換部を形成している。この高周波用伝送線路基板１０ｂは、伝送線路変換部のスタブの形成を小さく抑えることができるので、伝送特性の悪化を低減することができる。
【００２４】
次いで、図４（Ａ）、（Ｂ）に示すように、本発明の更に他の実施の形態に係る高周波用伝送線路基板１０ｃは、単板、又は、複数枚を重ね合わせて積層して形成する積層体からなるセラミックや、プラスチック等の誘電体基材１１の一方の主面側の上表面又は上層部に高周波の信号を通過させるための信号線用の１又は複数の金属導体線路１２と、同一面に金属導体線路１２と接触しないように誘電体基材１１が露出して絶縁域となる間隔を設け、部分的な小面積からなるグランド用の１又は複数の第１の金属導体パターン１３を有している。また、高周波用伝送線路基板１０ｃは、誘電体基材１１の他方の主面側の中の下表面、又は複数層の積層体からなる誘電体基材１１の中間層である下層部に、実質的に第１の金属導体パターン１３と対向する部分にはパターンを設けないグランド用の１又は複数の第２の金属導体パターン１４ｃを有している。そして、第１の金属導体パターン１３と第２の金属導体パターン１４ｃとは、誘電体基材１１を貫通して形成された貫通孔の壁面に金属導体を接合したり、貫通孔内を金属導体で充填したりして形成する１個又は複数個のビア１５で電気的な導通が図られるように接続されている。
【００２５】
それぞれの第１の金属導体パターン１３に設けるビア１５において、少なくとも金属導体線路１２に最も近接する位置に設けるビア１５であって、第２の金属導体パターン１４ｃに接続する伝送線路変換用ビア１５ａは、第１の金属導体パターン１３の電磁波伝播方向（図４（Ａ）、（Ｂ）においては平面視して上下の方向）に平行するパターン外周縁以外の外周縁の部分のパターン境界線１６に接続し、しかも、この伝送線路変換用ビア１５ａは、第２の金属導体パターン１４ｃの電磁波伝播方向に平行するパターン外周縁以外の外周縁の部分のパターン境界線１６ａに接続して設けられている。なお、境界線１６、１６ａに接続して設けられるビア１５は、伝送線路変換用ビア１５ａ以外に金属導体線路１２から遠ざかる位置に１又は複数個を設けてもよい。
【００２６】
この高周波用伝送線路基板１０ｃは、第１の金属導体パターン１３の電磁波伝播方向におけるパターンの下端部から、金属導体線路１２に最も近接する位置の伝送線路変換用ビア１５ａの近い側の接線までの長さａ分の第１の金属導体パターン１３ａと、誘電体基材１１の下端部から、第２の金属導体パターン１４ｃのパターン境界線１６ａと接続して金属導体線路１２に最も近接する位置の伝送線路変換用ビア１５ａの近い側の接線までの長さａ分と、及び、金属導体線路１２の内の長さａ分の金属導体線路１２ａとでコプレナー線路構造部を形成している。また、この高周波用伝送線路基板１０ｃは、誘電体基材１１の一方の主面側の伝送線路変換用ビア１５ａの遠い側の接線から、第１の金属導体パターン１３以外のパターンが形成されていない部分の上端部までの長さｂ分と、第２の金属パターン１４ｃの内の長さｂ分の第２の金属導体パターン１４ｄと、及び、金属導体線路１２の内の長さｂ分の金属導体線路１２ｂとでマイクロストリップ線路構造部を形成している。そして、長さａ分と、長さｂ分の境界との間の部分には、マイクロストリップ線路構造部と、コプレナー線路構造部を結合するところになる長さｃ分の伝送線路変換部を形成している。この高周波用伝送線路基板１０ｃは、伝送線路変換部のスタブの形成を防止することができるので、伝送特性の悪化を低減することができる。
【００２７】
【実施例】
基板厚み０．２５ｍｍ、ビア直径０．２ｍｍのアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）基材からなり、マイクロストリップ線路構造部とグランデッドコプレナー線路構造部との伝送線路変換部を有する実施例と、第１及び第２の金属導体パターン内にビアを設ける従来構造からなる比較例の高周波用伝送線路基板について、ＳパラメータのＳ１１である反射係数をシミュレーションして調査した結果を説明する。
実施例１は、図１（Ａ）に示す、伝送線路変換用ビア１５ａが第１の金属導体パターン１３から飛び出した部分のパターン境界線１６からの長さＺを０．０５ｍｍとした。実施例２は、この長さＺを０．１ｍｍとした。比較例１は、図６（Ａ）に示す、長さＸを０．２ｍｍとした。比較例２は、この長さＸを０．１ｍｍとした。比較例３は、この長さＸを０．０５ｍｍとした。
【００２８】
図５に示すように、Ｓパラメータシミュレーションを行った結果は、周波数が３５〜４５ＧＨｚの高周波領域にあっても、実施例１及び２のＳパラメータのＳ１１である反射係数が従来例１、２、及び３の反射係数より小さくなり、優れた伝送特性を有していることが分かる。
【００２９】
【発明の効果】
請求項１記載の高周波用伝送線路基板は、第１の金属導体パターンのそれぞれに設けられるビアの金属導体線路に最も近接する位置に有する１個又は複数個の内の１個からなる伝送線路変換用ビアが第１の金属導体パターンの電磁波伝播方向に平行する外周縁以外の外周縁のパターン境界線に接続して設けられているので、マイクロストリップ線路構造部とグランデッドコプレナー線路構造部を結合する部分となる伝送線路変換部の第１の金属導体パターンの金属導体線路と近接する部分にスタブを形成するのを防止することができ、電磁波の反射が発生する等による伝送特性の悪化を低減することができる。
【００３０】
請求項２記載の高周波用伝送線路基板は、第１の金属導体パターンのそれぞれに設けられるビアの金属導体線路に最も近接する位置に有する伝送線路変換用ビアが第１の金属導体パターンと接続し、しかも、伝送線路変換用ビアが第２の金属導体パターンの電磁波伝播方向に平行する外周縁以外の外周縁のパターン境界線に接続して設けられているので、マイクロストリップ線路構造部とコプレナー線路構造部を結合する部分となる伝送線路変換部の第２の金属導体パターンの金属導体線路と近接する部分にスタブを形成するのを防止することができ、電磁波の反射が発生する等による伝送特性の悪化を低減することができる。
【００３１】
請求項３記載の高周波用伝送線路基板は、第１の金属導体パターンのそれぞれに設けられるビアの金属導体線路に最も近接する位置に有する伝送線路変換用ビアが第１の金属導体パターンの電磁波伝播方向に平行する外周縁以外の外周縁のパターン境界線に接続して設けられ、しかも、伝送線路変換用ビアが第２の金属導体パターンの電磁波伝播方向に平行する外周縁以外の外周縁のパターン境界線に接続して設けられているので、マイクロストリップ線路構造部とコプレナー線路構造部を結合する部分となる伝送線路変換部の第１の金属導体パターンと、第２の金属導体パターンの金属導体線路と近接する部分にスタブを形成するのを防止することができ、電磁波の反射が発生する等による伝送特性の悪化を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ本発明の一実施の形態に係る高周波用伝送線路基板の一方の主面側の平面図、他方の主面側の平面図である。
【図２】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ本発明の他の実施の形態に係る高周波用伝送線路基板の一方の主面側の平面図、他方の主面側の平面図である。
【図３】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ同高周波用伝送線路基板の変形例の一方の主面側の平面図、他方の主面側の平面図である。
【図４】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ本発明の更に他の実施の形態に係る高周波用伝送線路基板の一方の主面側の平面図、他方の主面側の平面図である。
【図５】本発明及び従来の高周波用伝送線路基板の伝送特性のシミュレーション結果のグラフである。
【図６】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ従来の高周波用伝送線路基板の一方の主面側の平面図、他方の主面側の平面図である。
【図７】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ他の従来の高周波用伝送線路基板の一方の主面側の平面図、他方の主面側の平面図である。
【符号の説明】
１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ：高周波用伝送線路基板、１１：誘電体基材、１２、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ：金属導体線路、１３、１３ａ、１３ｂ：第１の金属導体パターン、１４、１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ：第２の金属導体パターン、１５：ビア、１５ａ：伝送線路変換用ビア、１６、１６ａ：パターン境界線
Claims (3)
- 単板又は複数層の積層体からなる誘電体基材の一方の主面側の同一面に高周波の信号を伝播させるための信号線用の１又は複数の金属導体線路及びグランド用の１又は複数の第１の金属導体パターンと、前記誘電体基材の他方の主面側にグランド用の１又は複数の第２の金属導体パターンを有し、前記第１の金属導体パターンと前記第２の金属導体パターンを電気的に接続するためのビアを有する高周波用伝送線路基板において、
前記第１の金属導体パターンのそれぞれに設けられる前記ビアの中で少なくとも前記金属導体線路に最も近接する位置にある１個又は複数個の内の１個からなる伝送線路変換用ビアが、前記第１の金属導体パターンの電磁波伝播方向に平行する外周縁以外の外周縁のパターン境界線に接続して設けられていることを特徴とする高周波用伝送線路基板。 - 単板又は複数層の積層体からなる誘電体基材の一方の主面側の同一面に高周波の信号を伝播させるための信号線用の１又は複数の金属導体線路及びグランド用の１又は複数の第１の金属導体パターンと、前記誘電体基材の他方の主面側にグランド用の１又は複数の第２の金属導体パターンを有し、前記第１の金属導体パターンと前記第２の金属導体パターンを電気的に接続するためのビアを有する高周波用伝送線路基板において、
前記第１の金属導体パターンのそれぞれに設けられる前記ビアの中で少なくとも前記金属導体線路に最も近接する位置にある伝送線路変換用ビアが前記第１の金属導体パターンと接続し、しかも、前記伝送線路変換用ビアが、前記第２の金属導体パターンの電磁波伝播方向に平行する外周縁以外の外周縁のパターン境界線に接続して設けられていることを特徴とする高周波用伝送線路基板。 - 単板又は複数層の積層体からなる誘電体基材の一方の主面側の同一面に高周波の信号を伝播させるための信号線用の１又は複数の金属導体線路及びグランド用の１又は複数の第１の金属導体パターンと、前記誘電体基材の他方の主面側にグランド用の１又は複数の第２の金属導体パターンを有し、前記第１の金属導体パターンと前記第２の金属導体パターンを電気的に接続するためのビアを有する高周波用伝送線路基板において、
前記第１の金属導体パターンのそれぞれに設けられる前記ビアの中で少なくとも前記金属導体線路に最も近接する位置にある伝送線路変換用ビアが前記第１の金属導体パターンの電磁波伝播方向に平行する外周縁以外の外周縁のパターン境界線に接続して設けられ、しかも、前記伝送線路変換用ビアが、前記第２の金属導体パターンの電磁波伝播方向に平行する外周縁以外の外周縁のパターン境界線に接続して設けられていることを特徴とする高周波用伝送線路基板。
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| JP2002299970A JP2004135227A (ja) | 2002-10-15 | 2002-10-15 | 高周波用伝送線路基板 |
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| JP2004135227A true JP2004135227A (ja) | 2004-04-30 |
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Family Applications (1)
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| JP2002299970A Pending JP2004135227A (ja) | 2002-10-15 | 2002-10-15 | 高周波用伝送線路基板 |
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|---|---|
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011182039A (ja) * | 2010-02-26 | 2011-09-15 | Sumitomo Metal Electronics Devices Inc | 高周波用伝送線路基板 |
| KR101120043B1 (ko) | 2009-12-29 | 2012-03-22 | 이엠와이즈 통신(주) | 마이크로스트립 선로와 서스펜디드 스트립선로간 전이구조 및 그 응용 모듈 |
| JP2014049877A (ja) * | 2012-08-30 | 2014-03-17 | Mitsubishi Electric Corp | プリント配線板 |
-
2002
- 2002-10-15 JP JP2002299970A patent/JP2004135227A/ja active Pending
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