JP5964785B2 - High frequency transmission line - Google Patents
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Description
本発明は、高周波伝送技術に関し、特に入力された高周波信号を、多層配線基板の最上層から最下層まで貫通して伝搬させるための高周波伝送線路に関する。 The present invention relates to a high-frequency transmission technique, and more particularly to a high-frequency transmission line for propagating an input high-frequency signal from the uppermost layer to the lowermost layer of a multilayer wiring board.
導体層と絶縁層とが交互に積層された多層配線基板において、入力された高周波信号を、最上層から最下層まで垂直方向に伝搬させる高周波伝送線路では、高周波信号の通過損失や反射損失をできるだけ少なくする必要がある。 In a high-frequency transmission line that propagates an input high-frequency signal vertically from the top layer to the bottom layer in a multilayer wiring board in which conductor layers and insulating layers are alternately stacked, the transmission loss and reflection loss of the high-frequency signal should be minimized. There is a need to reduce it.
従来、このような高周波伝送線路として、高周波信号ビアを多層配線基板の最上層から最下層まで階段状に形成して伝搬させる技術が提案されている(例えば、非特許文献1など参照)。
図8は、従来の高周波伝送線路の構成を示す説明図であり、図8(a)は上面図、図8(b)は図8(a)のb−b断面図、図8(c)は底面図、図8(d)は、図8(b)のd−d断面図である。図9は、図8(d)の高周波信号ビアの構造を示す説明図である。
Conventionally, as such a high-frequency transmission line, a technique has been proposed in which a high-frequency signal via is formed in a stepped manner from the uppermost layer to the lowermost layer of a multilayer wiring board and propagated (see, for example, Non-Patent Document 1).
8A and 8B are explanatory views showing a configuration of a conventional high-frequency transmission line, in which FIG. 8A is a top view, FIG. 8B is a cross-sectional view taken along line bb in FIG. 8A, and FIG. Is a bottom view, and FIG. 8D is a sectional view taken along the line dd of FIG. 8B. FIG. 9 is an explanatory diagram showing the structure of the high-frequency signal via shown in FIG.
この高周波伝送線路50は、多層配線基板51において、図9に示すような、高周波信号ビア52を階段状に形成し、この高周波信号ビア52を介して、最上層の上部導体パッド53Aと最下層の下部導体パッド53Bとを接続する構造を有している。
In the high-
最上層において、上部導体パッド53Aには線状の高周波信号線路54Aが接続されており、これら上部導体パッド53Aと上部高周波信号線路54Aとの周囲には、上部アンチパッド領域55Aを挟んで、上部グランドプレーン56Aが形成されている。
また、最下層において、下部導体パッド53Bには線状の下部高周波信号線路54Bが接続されており、これら下部導体パッド53Bと下部高周波信号線路54Bとの周囲には、下部アンチパッド領域55Bを挟んで、下部グランドプレーン56Bが形成されている。
In the uppermost layer, a linear high-
In the lowermost layer, a linear lower high-
前述した従来技術によれば、多層配線基板51において、最上層から最下層まで高周波信号ビア52が階段状に形成されるため、高周波信号線路が小さな領域で垂直に折り曲げられることになる。しかしながら、このような高周波信号線路の屈曲部では、不要な放射が発生しやすく、屈曲部での実効的な曲げ半径を大きくすることにより、ある程度の放射を抑圧することは可能であるが、高周波信号の放射成分を完全には除去できず、通過損失や反射損失が増加するといった問題点があった。
また、高周波信号ビア52を、多層配線基板51の最上層から最下層まで階段状に形成するには、精密な加工が必要であるとともに、多層配線基板の体積拡大にも繋がるため、コストアップの原因となるという課題があった。
According to the above-described prior art, since the high-frequency signal via 52 is formed in a staircase pattern from the uppermost layer to the lowermost layer in the
In addition, in order to form the high-frequency signal via 52 in a stepped manner from the uppermost layer to the lowermost layer of the
本発明はこのような課題を解決するためのものであり、基板平面方向から垂直方向への屈曲部において、高周波信号を少ない通過損失および反射損失で伝搬させることができる高周波伝送線路を提供することを目的としている。 The present invention is to solve such a problem, and provides a high-frequency transmission line capable of propagating a high-frequency signal with a small passage loss and reflection loss at a bent portion from the substrate plane direction to the vertical direction. It is an object.
このような目的を達成するために、本発明にかかる高周波伝送線路は、導体層と絶縁層とが交互に積層された多層配線基板と、前記多層配線基板内を最上層から最下層まで垂直に貫通して形成された高周波信号ビアと、前記最上層に平面視略円形状に形成されて、前記高周波信号ビアの上端と接続された上部導体パッドと、前記最上層に線状に形成されて、先端が前記上部導体パッドと接続された上部高周波信号線路と、前記最上層に形成されて、接地電位に接続された導体層からなり、当該導体層が選択的に除去された上部アンチパッド領域を挟んで、前記上部導体パッドおよび前記上部高周波信号線路の周囲に形成された上部グランドプレーンと、前記最下層に平面視略円形状に形成されて、前記高周波信号ビアの下端と接続された下部導体パッドと、前記最下層に線状に形成されて、先端が前記下部導体パッドと接続された下部高周波信号線路と、前記最下層に形成されて、前記接地電位に接続された導体層からなり、当該導体層が選択的に除去された下部アンチパッド領域を挟んで、前記下部導体パッドおよび前記下部高周波信号線路の周囲に形成された下部グランドプレーンと、前記多層配線基板内に形成されて、前記上部グランドプレーンおよび前記下部グランドプレーンと、これらグランドプレーン間に積層されている前記各導体層とを接続するグランドビアと、誘電性を有する厚肉の絶縁体からなり、前記上部アンチパッド領域の表面に配置された上部絶縁体ブロックとを備え、前記上部絶縁体ブロックは、前記上部アンチパッド領域を挟んで前記上部導体パッドと前記上部グランドプレーンとの間に発生する電気容量成分のうち、前記上部高周波信号線路の伸延方向に沿って発生する伸延電気容量成分に比較して、当該伸延方向と直交する直交方向に沿って発生する直交電気容量成分を大きくするために、前記上部アンチパッド領域のうち、前記上部導体パッドを当該直交方向に挟む両側に位置する2つの側部領域を覆うように配置されている。 In order to achieve such an object, a high-frequency transmission line according to the present invention includes a multilayer wiring board in which conductor layers and insulating layers are alternately stacked, and the inside of the multilayer wiring board vertically from the top layer to the bottom layer. A high-frequency signal via formed in a penetrating manner, formed in a substantially circular shape in plan view in the uppermost layer, and connected to an upper end of the high-frequency signal via, and formed in a linear shape in the uppermost layer An upper anti-pad region in which an upper high-frequency signal line whose tip is connected to the upper conductor pad and a conductor layer formed on the uppermost layer and connected to a ground potential is selectively removed. An upper ground plane formed around the upper conductor pad and the upper high-frequency signal line, and a lower portion formed in a substantially circular shape in plan view on the lowermost layer and connected to the lower end of the high-frequency signal via A body pad, a lower high-frequency signal line formed linearly on the lowermost layer and having a tip connected to the lower conductor pad, and a conductor layer formed on the lowermost layer and connected to the ground potential. A lower ground plane formed around the lower conductor pad and the lower high-frequency signal line across the lower antipad region from which the conductor layer is selectively removed, and formed in the multilayer wiring board, The upper ground plane and the lower ground plane, and ground vias connecting the conductor layers stacked between the ground planes, and a thick insulator having dielectric properties, An upper insulator block disposed on a surface, and the upper insulator block includes the upper conductor pad across the upper antipad region. Compared with the distraction capacitance component generated along the extension direction of the upper high-frequency signal line among the capacitance components generated between the upper ground plane and the capacitance component, the generation occurs along the orthogonal direction perpendicular to the extension direction. In order to increase the orthogonal capacitance component, two side regions located on both sides of the upper antipad region sandwiching the upper conductor pad in the orthogonal direction are covered.
また、本発明にかかる上記高周波伝送線路の一構成例は、前記上部絶縁体ブロックが、前記上部導体パッドを亘って前記2つの側部領域を一括して覆う1つの上部絶縁体ブロックからなる。 Also, in one configuration example of the high-frequency transmission line according to the present invention, the upper insulator block includes one upper insulator block that collectively covers the two side regions across the upper conductor pad.
また、本発明にかかる上記高周波伝送線路の一構成例は、前記上部絶縁体ブロックが、前記2つの側部領域を個別に覆う2つの上部絶縁体ブロックからなる。 Further, in one configuration example of the high-frequency transmission line according to the present invention, the upper insulator block includes two upper insulator blocks that individually cover the two side regions.
また、本発明にかかる上記高周波伝送線路の一構成例は、前記上部絶縁体ブロックが、前記上部高周波信号線路が前記上部アンチパッド領域の外周縁と交差する境界点と前記伸延方向における前記上部導体パッドの先端部とを、前記伸延方向における端縁とする。 Also, in one configuration example of the high-frequency transmission line according to the present invention, the upper insulator block includes a boundary point where the upper high-frequency signal line intersects an outer peripheral edge of the upper antipad region and the upper conductor in the extending direction. Let the front-end | tip part of a pad be the edge in the said distraction direction.
また、本発明にかかる上記高周波伝送線路の一構成例は、前記上部絶縁体ブロックに代えて、誘電性を有する厚肉の絶縁体からなり、前記下部アンチパッド領域の表面に配置された下部絶縁体ブロックを備え、前記下部絶縁体ブロックは、前記下部アンチパッド領域を挟んで前記下部導体パッドと前記下部グランドプレーンとの間に発生する電気容量成分のうち、前記下部高周波信号線路の伸延方向に沿って発生する伸延電気容量成分に比較して、当該伸延方向と直交する直交方向に沿って発生する直交電気容量成分を大きくするために、前記下部アンチパッド領域のうち、前記下部導体パッドを当該直交方向に挟む両側に位置する2つの側部領域を覆うように配置されている。 Also, in one configuration example of the high-frequency transmission line according to the present invention, a lower insulation is formed of a thick insulator having a dielectric property instead of the upper insulator block, and is disposed on the surface of the lower antipad region. A body block, and the lower insulator block has a capacitance component generated between the lower conductor pad and the lower ground plane across the lower antipad region in the extending direction of the lower high-frequency signal line. In order to increase the orthogonal capacitance component generated along the orthogonal direction orthogonal to the extension direction as compared with the extended capacitance component generated along the extension anti-capacitance component, It arrange | positions so that two side part area | regions located on the both sides which pinch | interpose in an orthogonal direction may be covered.
また、本発明にかかる上記高周波伝送線路の一構成例は、誘電性を有する厚肉の絶縁体からなり、前記下部アンチパッド領域の表面に配置された下部絶縁体ブロックを備え、前記下部絶縁体ブロックは、前記下部アンチパッド領域を挟んで前記下部導体パッドと前記下部グランドプレーンとの間に発生する電気容量成分のうち、前記下部高周波信号線路の伸延方向に沿って発生する伸延電気容量成分に比較して、当該伸延方向と直交する直交方向に沿って発生する直交電気容量成分を大きくするために、前記下部アンチパッド領域のうち、前記下部導体パッドを当該直交方向に挟む両側に位置する2つの側部領域を覆うように配置されている。 Also, one configuration example of the high-frequency transmission line according to the present invention includes a lower insulator block made of a thick insulator having dielectric properties and disposed on a surface of the lower antipad region, and the lower insulator. The block is a capacitance component generated along the extension direction of the lower high-frequency signal line among the capacitance components generated between the lower conductor pad and the lower ground plane across the lower antipad region. In comparison, in order to increase the orthogonal capacitance component generated along the orthogonal direction orthogonal to the extension direction, 2 located on both sides of the lower antipad region sandwiching the lower conductor pad in the orthogonal direction. It is arranged so as to cover one side region.
また、本発明にかかる上記高周波伝送線路の一構成例は、前記グランドビアが、前記高周波信号ビアを囲うように並べて形成された複数のグランドビアからなり、前記高周波信号ビアに対して擬似同軸線路構造を形成する。 Further, in one configuration example of the high-frequency transmission line according to the present invention, the ground via includes a plurality of ground vias arranged so as to surround the high-frequency signal via, and the pseudo-coaxial line with respect to the high-frequency signal via Form a structure.
本発明によれば、上部アンチパッド領域を挟んで上部導体パッドと接地電位との間に発生する電気容量成分のうち、上部高周波信号線路の伸延方向に沿って発生する伸延電気容量成分に比較して、当該伸延方向と直交する直交方向に沿って発生する直交電気容量成分が大きくなる。したがって、上部導体パッドにおける電界密度に異方性が発生して、伸延方向に比較して直交方向の電気力線が集中して電界密度が高くなる。これにより、不要放射が抑制されるため、不要放射の発生が抑制された状態で、伸延方向に伝搬する高周波信号と、垂直方向に伝搬する高周波信号との電磁界を効率よく結合することができ、屈曲部において少ない通過損失や反射損失で高周波信号を多層配線基板の最上層から最下層まで伝搬させることが可能となる。 According to the present invention, the capacitance component generated between the upper conductor pad and the ground potential across the upper antipad region is compared with the extension capacitance component generated along the extension direction of the upper high-frequency signal line. Thus, the orthogonal capacitance component generated along the orthogonal direction orthogonal to the extending direction increases. Therefore, anisotropy occurs in the electric field density in the upper conductor pad, and electric field lines in the orthogonal direction are concentrated as compared with the extending direction, and the electric field density is increased. As a result, unnecessary radiation is suppressed, so that it is possible to efficiently couple the electromagnetic fields of the high-frequency signal propagating in the distraction direction and the high-frequency signal propagating in the vertical direction with the generation of unnecessary radiation suppressed. The high-frequency signal can be propagated from the uppermost layer to the lowermost layer of the multilayer wiring board with a small passage loss and reflection loss at the bent portion.
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
[第1の実施の形態]
まず、図1〜図4を参照して、本発明の第1の実施の形態にかかる高周波伝送線路10について説明する。図1は、第1の実施の形態にかかる高周波伝送線路の構成を示す上面図である。図2は、図1のII−II断面図である。図3は、図1のIII−III断面図である。図4は、図2および図3のIV−IV断面図である。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[First Embodiment]
First, with reference to FIGS. 1-4, the high
本実施の形態にかかる高周波伝送線路10は、導体層11Mと絶縁層11Pとが交互に積層された多層配線基板11において、入力された高周波信号を、最上層(基板上面)から最下層(基板底面)まで垂直方向に伝搬させるための高周波伝送線路である。この高周波伝送線路10は、例えば、10GHz〜100GHz以下の高速電気信号が多層配線基板11内を伝搬する電子機器や電子部品などに好適である。
The high-
図1〜図4に示すように、高周波伝送線路10は、主に、多層配線基板11、高周波信号ビア12、上部導体パッド13A、上部高周波信号線路14A、上部グランドプレーン16A、下部導体パッド13B、下部高周波信号線路14B、下部グランドプレーン16B、グランドビア17、および上部絶縁体ブロック18A,18Bから構成されている。
As shown in FIGS. 1 to 4, the high-
高周波信号ビア12は、金属などの導体からなり、多層配線基板11内を最上層から最下層まで垂直に貫通して形成されたビアである。
上部導体パッド13Aは、金属などの導体からなり、最上層に平面視略円形状に形成されて、高周波信号ビア12の上端と接続された導体パッドである。
The high-frequency signal via 12 is a via made of a conductor such as a metal and vertically penetrating through the
The upper conductor pad 13 </ b> A is a conductor pad made of a conductor such as metal, formed in a substantially circular shape in plan view on the uppermost layer, and connected to the upper end of the high-frequency signal via 12.
上部高周波信号線路14Aは、金属などの導体からなり、最上層に線状に形成されて、先端が上部導体パッド13Aと接続された高周波信号用線路である。
上部グランドプレーン16Aは、最上層に形成されて、接地電位に接続された金属などの導体層からなり、当該導体層が上部導体パッド13Aを中心として平面視略円環状に選択除去されてなる上部アンチパッド領域15Aを挟んで、上部導体パッド13Aおよび上部高周波信号線路14Aの周囲に形成された接地導体である。
The upper high-
The
下部導体パッド13Bは、金属などの導体からなり、最下層に平面視略円形状に形成されて、高周波信号ビア12の下端と接続された導体パッドである。
下部高周波信号線路14Bは、金属などの導体からなり、最下層に線状に形成されて、先端が下部導体パッド13Bと接続された高周波信号線路である。
The lower conductor pad 13 </ b> B is a conductor pad made of a conductor such as a metal, formed in a substantially circular shape in plan view in the lowermost layer, and connected to the lower end of the high-frequency signal via 12.
The lower high-
下部グランドプレーン16Bは、最下層に形成されて、接地電位に接続された金属などの導体層からなり、当該導体層が下部導体パッド13Bを中心として平面視略円環状に選択除去されてなる下部アンチパッド領域15Bを挟んで、下部導体パッド13Bおよび下部高周波信号線路14Bの周囲に形成された接地導体である。
グランドビア17は、金属などの導体からなり、多層配線基板11内に形成されて、上部グランドプレーン16Aおよび下部グランドプレーン16Bと、これらグランドプレーン16A,16B間に積層されている各導体層11Mとを接続するビアである。
The
The ground via 17 is made of a conductor such as metal, and is formed in the
上部絶縁体ブロック18A,18Bは、誘電性を有する厚肉(略直方体)の絶縁体からなり、上部アンチパッド領域15Aの表面に配置されている。上部絶縁体ブロック18A,18Bの具体例としては、アルミナや窒化アルミなどのセラミック基板やサファイヤなどの単結晶基板からなる誘電性絶縁基板がある。上部絶縁体ブロック18A,18Bの比誘電率としては、上部絶縁体ブロック18A,18Bが配置されていない領域、すなわち空気より高い比誘電率を有していれば一定の効果が得られる。
The upper insulator blocks 18A and 18B are made of a thick (substantially rectangular parallelepiped) insulator having dielectric properties, and are arranged on the surface of the
この上部絶縁体ブロック18A,18Bは、上部アンチパッド領域15Aを挟んで上部導体パッド13Aと接地電位との間に発生する電気容量成分のうち、伸延方向Xに沿って発生する伸延電気容量成分CXAに比較して、当該伸延方向Xと直交する直交方向Yに沿って発生する直交電気容量成分CA(上部絶縁体ブロック18A側)および直交電気容量成分CB(上部絶縁体ブロック18B側)を大きくするために、上部アンチパッド領域15Aのうち、上部導体パッド13Aを直交方向Yに挟む両側に位置する2つの側部領域を覆うように配置されている。
The upper insulator blocks 18A and 18B are formed by an extended capacitance component CXA generated along the extension direction X among the capacitance components generated between the
図2に示すように、基板平面に沿って伸延方向Xに形成された上部高周波信号線路14Aを、基板平面に垂直な垂直方向Zに形成された高周波信号ビア12と、上部導体パッド13Aで接続した高周波伝送線路では、高周波信号の伝搬方向が、伸延方向Xから垂直方向Zへ折り曲げられる。したがって、この高周波伝送線路の屈曲部において、高周波信号の不要な放射が発生し、通過損失や反射損失が増大する。
As shown in FIG. 2, the upper high-
本発明は、このような不要放射を、上部導体パッド13Aにおける電界密度の異方性により抑制でき、これにより、伸延方向Xに伝搬する高周波信号と、垂直方向Zに伝搬する高周波信号との電磁界を効率よく結合させることができることに着目したものである。
そして、このような電界密度の異方性を発生させる具体的方法として、上部導体パッド13Aを直交方向Yに挟む両側に位置する2つの側部領域を覆うように、上部絶縁体ブロック18A,18Bをそれぞれ配置したものである。
According to the present invention, such unnecessary radiation can be suppressed by the anisotropy of the electric field density in the
As a specific method for generating such anisotropy of the electric field density, the upper insulator blocks 18A and 18B are covered so as to cover two side regions located on both sides of the
これにより、上部導体パッド13Aから上部グランドプレーン16Aへ延びる電気力線の密度が増大して、上部アンチパッド領域15Aを挟んで上部導体パッド13Aと接地電位である上部グランドプレーン16Aとの間に発生する電気容量成分のうち、上部高周波信号線路14Aの伸延方向Xに沿って発生する伸延電気容量成分CXAに比較して、当該伸延方向Xと直交する直交方向Yに沿って発生する直交電気容量成分CA,CBが大きくなる。したがって、上部導体パッド13Aにおける電界密度に異方性が発生して、伸延方向Xに比較して直交方向Yの電気力線が集中して電界密度が高くなる。
As a result, the density of electric lines of force extending from the
図2において、電界強度分布20は、上部絶縁体ブロック18A,18Bを配置した場合の上部導体パッド13Aにおける電界強度分布(シミュレーション結果)を示しており、電界強度分布21は、上部絶縁体ブロック18A,18Bを配置していない場合の電界強度分布(シミュレーション結果)を示している。
このようにして、上部絶縁体ブロック18A,18Bを配置したことにより、不要放射が抑制されるため、不要放射の発生が抑制された状態で、伸延方向Xに伝搬する高周波信号と、垂直方向Zに伝搬する高周波信号との電磁界を効率よく結合することができ、基板平面方向から垂直方向への屈曲部において、高周波信号を少ない通過損失および反射損失で伝搬させることが可能となる。
In FIG. 2, the electric
Since the unnecessary radiation is suppressed by arranging the upper insulator blocks 18A and 18B in this way, the high-frequency signal propagating in the distraction direction X and the vertical direction Z in a state in which the generation of unnecessary radiation is suppressed. Thus, it is possible to efficiently couple the electromagnetic field with the high-frequency signal propagating to the substrate, and to propagate the high-frequency signal with a small passage loss and reflection loss at the bent portion from the substrate plane direction to the vertical direction.
また、本実施の形態では、上部導体パッド13Aにおける電界密度の異方性を与えるための上部絶縁体ブロック18A,18Bとして、誘電性を有する厚肉の絶縁体、例えば略直方体をなす誘電性絶縁基板により実現したので、上部絶縁体ブロック18A,18Bを、上部アンチパッド領域15Aの表面に絶縁体を配置あるいは形成するという、極めて簡素な工程で形成することができ、高周波伝送線路の低コスト化を実現することができる。
Further, in the present embodiment, as the upper insulator blocks 18A and 18B for providing the electric field density anisotropy in the
この際、上部絶縁体ブロック18A,18Bを肉厚とすることで、上部導体パッド13Aから上部グランドプレーン16Aへ延びる電気力線のうち、上部アンチパッド領域15A上方を放物線状に延びる電気力線の密度も増大させることができ、これにより直交電気容量成分CA,CBが増大して、より効果的に電界密度の異方性を与えることができる。なお、上部アンチパッド領域15A上方を放物線状に延びる電気力線の密度は、上部アンチパッド領域15Aからの高さに応じて減少するため、上部絶縁体ブロック18A,18Bの厚さは、電気力線の密度増大効果が見込める適当な厚さとすればよい。
At this time, by making the upper insulator blocks 18A and 18B thick, among the electric lines of force extending from the
また、本実施の形態では、高周波信号ビア12を囲うように並べて複数のグランドビア17を形成し、高周波信号ビア12に対して擬似同軸線路構造を形成するようにしてもよい。これにより、擬似同軸線路構造における電界強度分布が、図4に示すように、楕円等の歪みを生じることなく、基板平面において、高周波信号ビア12を中心とした円形状となり、高周波信号ビア12を伝搬する高周波信号の電界分布強度とほぼ等しくなる。これは、擬似同軸線路構造の基本モードのみを励振させ伝搬させること、すなわち基本モードと良好に結合していることを意味している。
In the present embodiment, a plurality of ground vias 17 may be formed so as to surround the high-
基本モードと良好に結合していない場合、図4に示した擬似同軸線路構造における電界強度分布が、円形状ではなく、上部高周波信号線路14Aの伸延方向Xに対して中心が前後にぶれながら、高周波信号ビア12の垂直方向Zに蛇行するように伝搬することとなる。この際、電界が多層配線基板11内層のグランドプレーンに重なると、その重なった量に応じて、高周波信号のエネルギーが接地電位に吸収されてしまうため、安定した伝搬が得られない。
When the fundamental mode is not well coupled, the electric field strength distribution in the pseudo-coaxial line structure shown in FIG. 4 is not circular, but the center fluctuates back and forth with respect to the extending direction X of the upper high-
一方、本実施の形態によれば、前述したように、擬似同軸線路構造の基本モードと良好に結合していることから、擬似同軸線路構造の線路長、すなわち上部導体パッド13Aや下部導体パッド13Bと接続される高周波信号ビア12の線路長にかかわらず、高周波信号を低損失かつ低反射で安定して伝搬させることができる。
On the other hand, according to the present embodiment, as described above, since it is well coupled with the fundamental mode of the pseudo coaxial line structure, the line length of the pseudo coaxial line structure, that is, the
また、本実施の形態において、多層配線基板11の層数を増やすことにより、電源層や低速度信号層も同時に形成することができるため、高周波信号線路専用ではなく、多機能な多層配線基板を提供することも可能となる。
In the present embodiment, since the power supply layer and the low-speed signal layer can be simultaneously formed by increasing the number of layers of the
なお、前述した図1〜図4では、上部導体パッド13Aを挟む2つの側部領域に、それぞれの側部領域を個別に覆う2つの上部絶縁体ブロック18A,18Bを配置した場合を例として説明したが、上部導体パッド13Aを亘ってこれら2つの側部領域を一括して覆う1つの上部絶縁体ブロック18で実現してもよい。
1 to 4 described above, an example in which two upper insulator blocks 18A and 18B that individually cover the respective side regions are arranged in two side regions sandwiching the
図5は、第1の実施の形態にかかる高周波伝送線路の他の構成を示す上面図である。ここでは、上部絶縁体ブロック18A,18Bが上部導体パッド13A上で1つに連結された、上部絶縁体ブロック18が形成されている。この際、上部導体パッド13Aが上部絶縁体ブロック18で覆われるものの、上部導体パッド13Aから上方に延びる電気力線については、電界密度の異方性にほとんど関与しないため、得られる作用効果については、上部絶縁体ブロック18A,18Bの場合と同様である。
これにより、2つの上部絶縁体ブロック18A,18Bを形成する場合と比較して、工程をさらに簡略化することができ、高周波伝送線路のさらなる低コスト化を実現することができる。
FIG. 5 is a top view showing another configuration of the high-frequency transmission line according to the first embodiment. Here, the
Thereby, compared with the case where two upper insulator blocks 18A and 18B are formed, the process can be further simplified, and further cost reduction of the high-frequency transmission line can be realized.
また、上部絶縁体ブロック18を用いて、上部導体パッド13Aから直交方向Yへ延びる電気力線の密度を増大させることにより、上部導体パッド13Aにおける電界密度の異方性を与えることを鑑みれば、上部絶縁体ブロック18のうち、伸延方向Xにおける幅については、図5に示したように、伸延方向Xにおける上部導体パッド13Aの幅、具体的には、上部導体パッド13Aの直径分あれば、狭い幅の上部導体パッド13Aで効率よく電気力線の密度を増大させることができる。
Further, in view of giving the anisotropy of the electric field density in the
一方、伸延方向Xにおける上部絶縁体ブロック18の幅は、上部導体パッド13Aの幅より広くしてもよい。図6は、第1の実施の形態にかかる高周波伝送線路の他の構成を示す上面図である。
ここでは、伸延方向Xにおいて、上部アンチパッド領域15A内に形成されている上部導体パッド13Aおよび上部高周波信号線路14Aを覆う幅を持つ上部絶縁体ブロック18が形成されている。すなわち、上部絶縁体ブロック18は、上部高周波信号線路14Aが上部アンチパッド領域15Aの外周縁と交差する境界点B1と伸延方向Xにおける上部導体パッド13Aの先端部B2とを、伸延方向Xにおける端縁としている。
On the other hand, the width of the
Here, in the extending direction X, an
これにより、上部導体パッド13Aだけでなく上部高周波信号線路14Aから上部グランドプレーン16Aへ延びる電気力線の密度も増大させることができ、上部導体パッド13Aにおける電界密度の異方性を、より効果的に得ることができる。この際、上部アンチパッド領域15Aより外側の上部高周波信号線路14Aの上に上部絶縁体ブロック18A,18Bを配置した場合、上部高周波信号線路14Aの特性インピーダンスが変化して反射損失が発生するため、境界点B1までがよい。
Thereby, not only the
これに対して、上部絶縁体ブロック18のうち、境界点B1側の端部とは反対側の端部については、図6のうち伸延方向Xにおける上部導体パッド13Aの先端部B2までがよい。先端部B2を越えて上部アンチパッド領域15A上方に上部絶縁体ブロック18が突出した場合、この突出した部分により、上部導体パッド13Aから伸延方向Xに沿って上部グランドプレーン16Aへ延びる電気力線の密度が増大するからである。したがって、上部絶縁体ブロック18のうち、境界点B1側の端部とは反対側の端部を先端部B2とすることにより、上部導体パッド13Aにおける電界密度の異方性を、より効果的に得ることができる。
On the other hand, in the
なお、上部絶縁体ブロック18のうち、境界点B1側の端部とは反対側の端部の位置は、直交方向Yに沿った電気力線の密度と、伸延方向Xに沿って延びる電気力線の密度とのバランスで決定してもよい。直交方向Yに沿った電気力線の密度よりも、伸延方向Xに沿って延びる電気力線の密度が小さく、上部導体パッド13Aにおける電界密度に、ある程度の異方性を与えることができるのであれば、境界点B2よりも上部アンチパッド領域15A側に上部絶縁体ブロック18をはみ出させることも可能である。
In the
また、上部絶縁体ブロック18の直交方向における幅については、上部アンチパッド領域15Aの直径以上であれば、上部導体パッド13Aにおける電界密度の異方性を、より効果的に与えることができる。なお、前述では、上部絶縁体ブロック18が略直方体であり、平面視矩形状をなす場合を例として説明したが、これに限定されるものではなく、上部アンチパッド領域15Aを、上部導体パッド13Aから上部グランドプレーン16Aに亘って覆うことができる平面視形状であれば、他の形状を用いてもよい。
また、前述の図5,図6で説明した構成については、上部絶縁体ブロック18だけでなく上部絶縁体ブロック18A,18Bにも同様にして適用できる。
Further, if the width of the
5 and 6 can be applied not only to the
[第2の実施の形態]
次に、図7を参照して、本発明の第2の実施の形態にかかる高周波伝送線路10について説明する。図7は、第2の実施の形態にかかる高周波伝送線路の構成を示す底面図である。
第1の実施の形態では、上部アンチパッド領域15Aの表面に上部絶縁体ブロック18A,18Bを配置した場合を例として説明したが、図7に示すように、下部アンチパッド領域15Bの表面に上部絶縁体ブロック18A,18Bと同様にして、下部絶縁体ブロック18C,18Dを配置してもよい。
[Second Embodiment]
Next, with reference to FIG. 7, the high
In the first embodiment, the case where the upper insulator blocks 18A and 18B are arranged on the surface of the
図7において、下部絶縁体ブロック18C,18Dは、誘電性を有する厚肉(略直方体)の絶縁体からなり、下部アンチパッド領域15Bの表面に配置されている。下部絶縁体ブロック18C,18Dの具体例としては、アルミナや窒化アルミナなどのセラミック基板やサファイヤなどの単結晶基板からなる誘電性絶縁基板がある。下部絶縁体ブロック18C,18Dの比誘電率としては、下部絶縁体ブロック18C,18Dが配置されていない領域、すなわち空気より高い比誘電率を有していれば一定の効果が得られる。
In FIG. 7,
この下部絶縁体ブロック18C,18Dは、下部アンチパッド領域15Bを挟んで下部導体パッド13Bと接地電位との間に発生する電気容量成分のうち、下部高周波信号線路14Bの伸延方向Xに沿って発生する伸延電気容量成分CXBに比較して、当該伸延方向Xと直交する直交方向Yに沿って発生する直交電気容量成分CC(下部絶縁体ブロック18C側)および直交電気容量成分CD(下部絶縁体ブロック18D側)を大きくするために、下部導体パッド13Bを挟む両側位置であって、かつ、直交方向Yの一方と他方の位置に配置されている。なお、上部高周波信号線路14Aと下部高周波信号線路14Bの伸延方向が違っていてもよい。
The
これにより、下部導体パッド13Bから下部グランドプレーン16Bへ延びる電気力線の密度が増大して、下部アンチパッド領域15Bを挟んで下部導体パッド13Bと接地電位である下部グランドプレーン16Bとの間に発生する電気容量成分のうち、下部高周波信号線路14Bの伸延方向Xに沿って発生する伸延電気容量成分CXBに比較して、当該伸延方向Xと直交する直交方向Yに沿って発生する直交電気容量成分CC,CDが大きくなる。したがって、下部導体パッド13Bにおける電界密度に異方性が発生して、伸延方向Xに比較して直交方向Yの電気力線が集中して電界密度が高くなる。
As a result, the density of electric lines of force extending from the
したがって、下部絶縁体ブロック18C,18Dを配置したことにより、不要放射が抑制されるため、不要放射の発生が抑制された状態で、伸延方向Xに伝搬する高周波信号と、垂直方向Zに伝搬する高周波信号との電磁界を効率よく結合することができ、基板平面方向から垂直方向への屈曲部において、高周波信号を少ない通過損失および反射損失で伝搬させることが可能となる。
また、下部絶縁体ブロック18C,18Dについては、前述と同様にして、上部絶縁体ブロック18A,18B、さらには上部絶縁体ブロック18に対する各種構成を適用することができる。
Therefore, since the unnecessary radiation is suppressed by arranging the
As for the
[実施の形態の拡張]
以上、実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明のスコープ内で当業者が理解しうる様々な変更をすることができる。また、各実施形態については、矛盾しない範囲で任意に組み合わせて実施することができる。
[Extended embodiment]
The present invention has been described above with reference to the embodiments, but the present invention is not limited to the above embodiments. Various changes that can be understood by those skilled in the art can be made to the configuration and details of the present invention within the scope of the present invention. In addition, each embodiment can be implemented in any combination within a consistent range.
10…高周波伝送線路、11…多層配線基板、11M…導体層、11P…絶縁層、12…高周波信号ビア、13A…上部導体パッド、13B…下部導体パッド、14A…上部高周波信号線路、14B…下部高周波信号線路、15A…上部アンチパッド領域、15B…下部アンチパッド領域、16A…上部グランドプレーン、16B…下部グランドプレーン、17…グランドビア、18,18A,18B…上部絶縁体ブロック、18C,18D…下部絶縁体ブロック、CA,CB,CC,CD…直交電気容量成分、CXA,CXB…伸延電気容量成分。
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記多層配線基板内を最上層から最下層まで垂直に貫通して形成された高周波信号ビアと、
前記最上層に平面視略円形状に形成されて、前記高周波信号ビアの上端と接続された上部導体パッドと、
前記最上層に線状に形成されて、先端が前記上部導体パッドと接続された上部高周波信号線路と、
前記最上層に形成されて、接地電位に接続された導体層からなり、当該導体層が選択的に除去された上部アンチパッド領域を挟んで、前記上部導体パッドおよび前記上部高周波信号線路の周囲に形成された上部グランドプレーンと、
前記最下層に平面視略円形状に形成されて、前記高周波信号ビアの下端と接続された下部導体パッドと、
前記最下層に線状に形成されて、先端が前記下部導体パッドと接続された下部高周波信号線路と、
前記最下層に形成されて、前記接地電位に接続された導体層からなり、当該導体層が選択的に除去された下部アンチパッド領域を挟んで、前記下部導体パッドおよび前記下部高周波信号線路の周囲に形成された下部グランドプレーンと、
前記多層配線基板内に形成されて、前記上部グランドプレーンおよび前記下部グランドプレーンと、これらグランドプレーン間に積層されている前記各導体層とを接続するグランドビアと、
誘電性を有する厚肉の絶縁体からなり、前記上部アンチパッド領域の表面に配置された上部絶縁体ブロックとを備え、
前記上部絶縁体ブロックは、前記上部アンチパッド領域を挟んで前記上部導体パッドと前記上部グランドプレーンとの間に発生する電気容量成分のうち、前記上部高周波信号線路の伸延方向に沿って発生する伸延電気容量成分に比較して、当該伸延方向と直交する直交方向に沿って発生する直交電気容量成分を大きくするために、前記上部アンチパッド領域のうち、前記上部導体パッドを当該直交方向に挟む両側に位置する2つの側部領域を覆うように配置されている
ことを特徴とする高周波伝送線路。 A multilayer wiring board in which conductor layers and insulating layers are alternately laminated;
A high-frequency signal via formed vertically through the multilayer wiring board from the uppermost layer to the lowermost layer;
An upper conductor pad formed in the uppermost layer in a substantially circular shape in plan view and connected to an upper end of the high-frequency signal via;
An upper high-frequency signal line formed linearly on the uppermost layer and having a tip connected to the upper conductor pad;
The uppermost layer is formed of a conductor layer connected to the ground potential, and the upper antipad region where the conductor layer is selectively removed is sandwiched between the upper conductor pad and the upper high-frequency signal line. The formed upper ground plane;
A lower conductor pad formed in a substantially circular shape in plan view on the lowermost layer and connected to a lower end of the high-frequency signal via;
A lower high-frequency signal line that is formed in a line shape in the lowermost layer and has a tip connected to the lower conductor pad,
The conductor layer is formed in the lowermost layer and is connected to the ground potential, and the lower conductor pad and the lower high-frequency signal line are surrounded by a lower antipad region where the conductor layer is selectively removed. A lower ground plane formed in
A ground via formed in the multilayer wiring board for connecting the upper ground plane and the lower ground plane and the conductor layers stacked between the ground planes;
An upper insulator block made of a thick insulator having dielectric properties and disposed on the surface of the upper antipad region;
The upper insulator block includes an extension generated along the extension direction of the upper high-frequency signal line among the capacitance components generated between the upper conductor pad and the upper ground plane across the upper antipad region. Both sides of the upper antipad region sandwiching the upper conductor pad in the orthogonal direction in order to increase the orthogonal capacitance component generated along the orthogonal direction orthogonal to the extension direction compared to the electrical capacitance component A high-frequency transmission line, characterized in that it is arranged so as to cover two side regions located in the area.
前記上部絶縁体ブロックは、前記上部導体パッドを亘って前記2つの側部領域を一括して覆う1つの上部絶縁体ブロックからなることを特徴とする高周波伝送線路。 In the high frequency transmission line according to claim 1,
The high-frequency transmission line according to claim 1, wherein the upper insulator block includes one upper insulator block that collectively covers the two side regions across the upper conductor pad.
前記上部絶縁体ブロックは、前記2つの側部領域を個別に覆う2つの上部絶縁体ブロックからなることを特徴とする高周波伝送線路。 In the high frequency transmission line according to claim 1,
The high-frequency transmission line according to claim 1, wherein the upper insulator block includes two upper insulator blocks that individually cover the two side regions.
前記上部絶縁体ブロックは、前記上部高周波信号線路が前記上部アンチパッド領域の外周縁と交差する境界点と前記伸延方向における前記上部導体パッドの先端部とを、前記伸延方向における端縁とすることを特徴とする高周波伝送線路。 In the high frequency transmission line according to any one of claims 1 to 3,
The upper insulator block has a boundary point where the upper high-frequency signal line intersects with an outer peripheral edge of the upper antipad region and a front end portion of the upper conductor pad in the extension direction as an edge in the extension direction. High-frequency transmission line characterized by
前記上部絶縁体ブロックに代えて、誘電性を有する厚肉の絶縁体からなり、前記下部アンチパッド領域の表面に配置された下部絶縁体ブロックを備え、
前記下部絶縁体ブロックは、前記下部アンチパッド領域を挟んで前記下部導体パッドと前記下部グランドプレーンとの間に発生する電気容量成分のうち、前記下部高周波信号線路の伸延方向に沿って発生する伸延電気容量成分に比較して、当該伸延方向と直交する直交方向に沿って発生する直交電気容量成分を大きくするために、前記下部アンチパッド領域のうち、前記下部導体パッドを当該直交方向に挟む両側に位置する2つの側部領域を覆うように配置されている
ことを特徴とする高周波伝送線路。 In the high frequency transmission line according to any one of claims 1 to 4,
Instead of the upper insulator block, comprising a thick insulator having dielectric properties, comprising a lower insulator block disposed on the surface of the lower antipad region,
The lower insulator block includes an extension generated along a direction in which the lower high-frequency signal line extends out of a capacitance component generated between the lower conductor pad and the lower ground plane across the lower antipad region. Both sides of the lower antipad region sandwiching the lower conductor pad in the orthogonal direction in order to increase the orthogonal capacitance component generated along the orthogonal direction orthogonal to the extension direction compared to the capacitance component A high-frequency transmission line, characterized in that it is arranged so as to cover two side regions located in the area.
誘電性を有する厚肉の絶縁体からなり、前記下部アンチパッド領域の表面に配置された下部絶縁体ブロックを備え、
前記下部絶縁体ブロックは、前記下部アンチパッド領域を挟んで前記下部導体パッドと前記下部グランドプレーンとの間に発生する電気容量成分のうち、前記下部高周波信号線路の伸延方向に沿って発生する伸延電気容量成分に比較して、当該伸延方向と直交する直交方向に沿って発生する直交電気容量成分を大きくするために、前記下部アンチパッド領域のうち、前記下部導体パッドを当該直交方向に挟む両側に位置する2つの側部領域を覆うように配置されている
ことを特徴とする高周波伝送線路。 In the high frequency transmission line according to any one of claims 1 to 4,
It is made of a thick insulator having dielectric properties, and includes a lower insulator block disposed on the surface of the lower antipad region,
The lower insulator block includes an extension generated along a direction in which the lower high-frequency signal line extends out of a capacitance component generated between the lower conductor pad and the lower ground plane across the lower antipad region. Both sides of the lower antipad region sandwiching the lower conductor pad in the orthogonal direction in order to increase the orthogonal capacitance component generated along the orthogonal direction orthogonal to the extension direction compared to the capacitance component A high-frequency transmission line, characterized in that it is arranged so as to cover two side regions located in the area.
前記グランドビアは、前記高周波信号ビアを囲うように並べて形成された複数のグランドビアからなり、前記高周波信号ビアに対して擬似同軸線路構造を形成することを特徴とする高周波伝送線路。 In the high frequency transmission line according to any one of claims 1 to 6,
The high-frequency transmission line according to claim 1, wherein the ground via includes a plurality of ground vias arranged side by side so as to surround the high-frequency signal via, and forms a pseudo coaxial line structure with respect to the high-frequency signal via.
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