JP4960824B2 - Connection structure between multilayer printed wiring board and horizontal coaxial connector - Google Patents
Connection structure between multilayer printed wiring board and horizontal coaxial connectorInfo
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Description
本発明は、多層プリント配線板と横付け型同軸コネクタとの接続構造に関する。詳しくは、高周波帯域まで伝送信号の伝送特性の劣化が抑制される多層プリント配線板と横付け型同軸コネクタとの接続構造に関する。 The present invention relates to a connection structure between a multilayer printed wiring board and a horizontal coaxial connector. Specifically, the present invention relates to a connection structure between a multilayer printed wiring board and a horizontal coaxial connector in which deterioration of transmission characteristics of a transmission signal is suppressed up to a high frequency band.
多層プリント配線板のマイクロストリップ線路に伝送させる伝送信号は高周波化の一途をたどっており、信号周波数が10GHz以上の信号伝送も一般化してきている。そして、必然的にこのような信号周波数が10GHz以上の伝送信号に対するマイクロストリップ線路の伝送特性の評価を行う必要性が増加してきている。 The transmission signal transmitted to the microstrip line of the multilayer printed wiring board has been increasing in frequency, and signal transmission with a signal frequency of 10 GHz or more has also become common. Inevitably, there is an increasing need to evaluate the transmission characteristics of the microstrip line for such transmission signals having a signal frequency of 10 GHz or higher.
上記の評価を行う一手段として、評価すべきマイクロストリップ線路のみを有する多層プリント配線板(以下、評価板という)を製作し、このマイクロストリップ線路の伝送特性を測定する方法がある。 As one means for performing the above evaluation, there is a method of manufacturing a multilayer printed wiring board (hereinafter referred to as an evaluation board) having only a microstrip line to be evaluated and measuring the transmission characteristics of the microstrip line.
図3は、上記の評価板の一例を示す図であって、詳しくは、評価板100の平面図である。また、図4は評価板100の底面図である。図3を参照すると、この評価板100は4層構造からなる多層プリント配線板であって、最上層の導体層にマイクロストリップ線路101が形成されており、その両端にSMAコネクタを接続するための接続パッド102と、内層に形成されたべたプレーンからなる接地層に接続された表面グランドパッド103が形成されている。また、図4を参照すると、最下層の導体層には、上記と同様に接地層に接続された裏面グランドパッド104が形成されている。また、表面グランドパッド103及び裏面グランドパッド104の内部には、それぞれスルーホール(図示せず)が設けられており、このスルーホールは、内層の接地層に接続されている。
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of the evaluation plate, and more specifically, a plan view of the
また、この評価板100においては、マイクロストリップ線路101及び接続パッド102は、それぞれ、特性インピーダンスが50Ωに設定されている。接続パッド102は、マイクロストリップ線路101の幅に対して広い幅で形成されているため、このままでは特性インピーダンスがマイクロストリップ線路101の特性インピーダンスに比べて低くなる。この評価板100では、この接続パッド102に対向する内層のべたプレーンの一部を除去することにより、接続パッド102の容量成分を小さくさせて、接続パッド102の特性インピーダンスを50Ωとしている。
In the
図5は、評価板100にSMAコネクタ105を横付けした状態を示す平面図である。図5を参照すると、評価板100のマイクロストリップ線路101の伝送特性を測定するには、この評価板100にSMAコネクタ105を横付けし、SMAコネクタ105の中心導体を接続パッド102に接続し、また、SMAコネクタ105のグランド部を表面グランドパッド103及び第2接続パッド104に接続し、さらに、SMAコネクタとSパラメータ測定装置(図示せず)を同軸ケーブルで接続し、Sパラメータ測定装置により伝送特性を測定する。
FIG. 5 is a plan view showing a state in which the
図6は、評価板100のマイクロストリップ線路の伝送特性の測定結果を示すグラフである。図6を参照すると、この評価板100のマイクロストリップ線路においては、テスト信号の周波数が13GHzを超えると、S21が大幅に減少しており、これは、評価板100のマイクロストリップ線路101においては、13GHzをこえる信号の伝送損失が極めて大きくなっていることを示す。
FIG. 6 is a graph showing the measurement results of the transmission characteristics of the microstrip line of the
上記の現象を示す理由を考えると、SMAコネクタ105、接続パッド102及びマイクロストリップ線路101のそれぞれの特性インピーダンスは整合されているため、インピーダンスの不整合による伝送損失に与える影響は小さいものと考えられる。
Considering the reason for the above phenomenon, since the characteristic impedances of the
ところで、マイクロストリップ線路の伝送信号の経路に対してリターン電流の経路が迂回していたり、長くなっていたりしている場合、放射ノイズが発生する等、種々の悪影響が生じることが知られている。この現象は、信号周波数が高いほど顕著である。 By the way, it is known that when the return current path is detoured or lengthened with respect to the transmission signal path of the microstrip line, various adverse effects such as generation of radiation noise occur. . This phenomenon becomes more prominent as the signal frequency is higher.
そこで、本願発明者らは、高周波帯域において伝送損失が生じている理由として、評価板100において、SMAコネクタ105の周辺において、リターン電流の経路が長くなっていることが影響しているのではないか、と推測した。
Therefore, the inventors of the present application do not affect the fact that the return current path is long around the
このような構造においては、リターン電流はコネクタのグランド面には流れないため、グランドパッドに設けられたスルーホールを介して、グランドパッドに流れる。そのため、この構造では、伝送信号の経路に対し、リターン電流の経路が長くなる。そこで、この評価板100において、リターン電流の経路を短くすることができれば、伝送損失の発生が抑制されるのではないかと考えた。
In such a structure, since the return current does not flow to the ground plane of the connector, it flows to the ground pad via a through hole provided in the ground pad. Therefore, in this structure, the return current path becomes longer than the transmission signal path. Therefore, in this
ゆえに本発明は、多層プリント配線板と横付け型同軸コネクタとの接続構造であって、高周波帯域まで伝送信号の伝送特性の劣化が抑制される多層プリント配線板と横付け型同軸コネクタとの接続構造を得ることを課題とする。 Therefore, the present invention provides a connection structure between a multilayer printed wiring board and a horizontal coaxial connector that suppresses deterioration of transmission characteristics of a transmission signal up to a high frequency band. It is a problem to obtain.
上記課題解決のための第1の発明は、多層プリント配線板と横付け型同軸コネクタとの接続構造であって、多層プリント配線板には、マイクロストリップ線路と接続パッドとグランドプレーン層と表面グランドパッド及び裏面グランドパッドが設けられ、前記接続パッド層側の多層プリント配線板の端面には前記グランドプレーン層と接続された端面スルーホールが設けられており、さらに前記接続パッド及び前記表面グランドパッドとの間に、スルーホールが設けられている。 A first invention for solving the above problem is a connection structure between a multilayer printed wiring board and a horizontal coaxial connector, and the multilayer printed wiring board includes a microstrip line, a connection pad, a ground plane layer, and a surface ground pad. And a back surface ground pad, an end surface through-hole connected to the ground plane layer is provided on an end surface of the multilayer printed wiring board on the connection pad layer side, and further, the connection pad and the front surface ground pad A through hole is provided between them.
また、横付け型同軸コネクタは、中心導体、グランド部及びグランド面を有し、グランド面が前記多層プリント配線板の端面スルーホールに接続されている。 The horizontal coaxial connector has a center conductor, a ground portion, and a ground surface, and the ground surface is connected to the end surface through-hole of the multilayer printed wiring board.
第2の発明では、第1の発明において、横付け型同軸コネクタのグランド面及び多層プリント配線板の端面スルーホールがはんだ付けにより接続されている構成をとる。 According to a second invention, in the first invention, the ground surface of the horizontal coaxial connector and the end surface through hole of the multilayer printed wiring board are connected by soldering.
第1の発明の多層プリント配線板と横付け型同軸コネクタとの接続構造では、グランドプレーン層を流れるリターン電流が端面スルーホールを介して横付け型同軸コネクタのグランド面に流れるので、この端面スルーホールがない状態にくらべ、リターン電流の経路を短くすることができる。 In the connection structure between the multilayer printed wiring board and the horizontal coaxial connector according to the first invention, the return current flowing through the ground plane layer flows to the ground surface of the horizontal coaxial connector via the end surface through hole. The return current path can be shortened as compared with the case of no.
ゆえに、この第1の発明によれば、多層プリント配線板と横付け型同軸コネクタとの接続構造において、高周波伝送信号の伝送特性劣化を抑止しうる多層プリント配線板と横付け型同軸コネクタとの接続構造が得られ、伝送特性の劣化を抑止することができる。 Therefore, according to the first aspect of the present invention, in the connection structure between the multilayer printed wiring board and the horizontal coaxial connector, the connection structure between the multilayer printed wiring board and the horizontal coaxial connector that can suppress the deterioration of the transmission characteristics of the high-frequency transmission signal. And deterioration of transmission characteristics can be suppressed.
さらに接続パッドとグランドパッドとの間に、グランドプレーン層と接続されたスルーホールを設けることにより、グランドパッドのスルーホールに向かって流れようとしたリターン電流が、このスルーホールに到達すると、このスルーホールを介して、裏面のグランドパッドに流れるので、リターン電流の経路が長くなることがさらに抑止され、伝送特性の劣化をさらに防止することができる。Further, by providing a through hole connected to the ground plane layer between the connection pad and the ground pad, when a return current that has flowed toward the through hole of the ground pad reaches this through hole, this through hole is connected. Since the current flows to the ground pad on the back surface through the hole, it is possible to further prevent the return current path from becoming longer and further prevent the transmission characteristics from deteriorating.
第2の発明によれば、端面スルーホールと横付け型同軸コネクタのグランド面とが確実に接続されるので、第1の発明において、伝送特性の劣化を確実に抑止することができる。 According to the second invention, since the end face through hole and the ground surface of the horizontal coaxial connector are reliably connected, in the first invention, it is possible to reliably suppress the deterioration of transmission characteristics.
以下、前述の評価板100と同じ構成要件については、同じ符号を記す。図1の(a)は、本発明が適用された評価板100の接続パッド102周辺を拡大してみた図であり、図1の(b)は、後述する端面スルーホールの拡大斜視図である。図1を参照すると、評価板100には、マイクロストリップ線路101と、マイクロストリップ線路101に接続された接続パッド102と、接続パッド102の直下の箇所に抜き部が設けられているグランドプレーン層(図示せず)と、評価板100の表面及び裏面のそれぞれに形成され、グランドプレーン層にスルーホール(図示せず)で接続された表面グランドパッド103及び裏面グランドパッド(図示せず)と、グランドプレーン層と接続された端面スルーホール106と、が設けられている。また、評価板100の接続パッド102及び表面グランドパッド103との間に、グランドプレーン層及び裏面グランドパッドと接続されたスルーホール107(図1では12×2=24箇所)が設けられている。
Hereinafter, the same constituent elements as those of the
これにSMAコネクタ105を横付けして接続し、また、端面スルーホールと106とSMAコネクタ105のグランド面とをはんだ付けし、上記と同様にして、マイクロストリップ線路101の伝送特性を測定した。その結果を図2に示す。すなわち、図2は、本発明が適用された評価板100のマイクロストリップ線路101の伝送特性の測定結果を示すグラフである。図2からわかるように、信号周波数が13GHzを超えても、急激な損失は示しておらず、高周波帯域における伝送損失が改善されていることがわかる。
The
これは、上記で考えたように、端面スルーホール106により、リターン電流がSMAコネクタのグランド面に流れ、また、リターン電流が、スルーホール107を介して、内層のグランドプレーン層に流れるため、これらスルーホールがない場合、すなわち、上記の背景技術に記載の評価板100に比べ、リターン電流の最小経路が確保され、その結果、高周波帯域においても、伝送特性の急激な損失が抑制されているものと考えられる。
As discussed above, the return current flows to the ground plane of the SMA connector through the end surface through
なお、以上の説明では、マイクロストリップ線路の評価用の多層プリント配線板の実施の形態を説明したが、本発明は、こればかりに限定されるものではなく、実際に使用される多層プリント配線板に適用可能であることは言うまでもない。 In the above description, the embodiment of the multilayer printed wiring board for evaluating the microstrip line has been described. However, the present invention is not limited to this, and the multilayer printed wiring board actually used is used. Needless to say, this is applicable.
100 評価板
101 マイクロストリップ線路
102 接続パッド
103 表面グランドパッド
104 裏面グランドパッド
105 SMAコネクタ
106 端面スルーホール
107 スルーホール
100
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