CN102804365A - 高频电路基板 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种能够简单地形成共振频率与使用频率充分分离的偏置线路的高频电路基板。在高频电路基板100，利用盲通孔106、107将偏置线路11电连接于高频电路10，从而能够将有可能产生共振的线路限定在连接盲通孔106、107的端部106a、107a和偏置线路11的偏置线。通过调整从端部106a到107a的通道长度，可以防止在使用频率附近产生共振。

Description

高频电路基板

技术领域

本发明涉及一种利用多层基板构成的高频电路基板，尤其是为了防止高频特性恶化，形成偏置线路的高频电路基板。

背景技术

目前，为了给高频电路供给电源等，在安装高频电路的高频电路基板上的基板侧设有偏置线路（专利文献1）。在车载用高频脉冲雷达等，强烈要求基板实现小型化，通过将高频电路安装在基板的一侧，在基板的另一侧安装天线，从而实现基板的小型化。

如上所述，在一个基板上同时安装高频电路和天线时，需要尽量避免高频电路的偏置线路受到来自天线的电波的影响。为此，公开有通过将偏置线路安装在基板内部，从而降低来自天线的电波的影响的技术。为了将偏置线路安装在基板内部，采用三层以上的多层基板，将偏置线路设在多层基板内层。通过将偏置线路设在内层，缩小基板所需面积，实现小型化。

当将偏置线路形成在多层基板的内层时，作为电连接偏置线路和高频电路的传输线路，多层基板上形成微波带状线路或通孔等。通孔形成在厚度方向贯通基板的孔，在其内表面镀上指定的金属而成。这样的通孔的长度与基板厚度大致相等。

先行技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2002-184900号公报

但是，利用通孔电连接高频电路和偏置线路时，贯通孔的端部变为开放端或短路端，从而容易在贯通孔和连接于贯通孔的线路产生共振。当共振频率与高频电路所使用的频率接近时，如果产生共振，则给高频电路的特性带来不良影响。

尤其是，在基板上将高频电路和天线形成为一体的高频脉冲雷达装置等中，从天线发射的高频信号有可能在形成于贯通孔或偏置线路等的偏置线（Bias line）产生共振。在偏置线产生共振，则该共振在偏置线传播，恶化高频电路特性。

为了避免上述共振，最好改变偏置线的线路长度。可以通过改变线路长度来改变共振频率。通过改变偏置线的线路长度使共振频率与使用频率充分分离，从而可以防止给高频特性带来影响的共振。但是，基于基板厚度来确定贯通孔长度，因此要改变贯通孔长度时需要改变基板的厚度，使共振频率与使用频率充分分离是件非常困难的事情。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种能够简单形成共振频率与使用频率充分分离的偏置线路的高频电路基板。

为了解决上述问题，本发明的高频电路基板的一方面的特征在于，在包括两个外层和一个内层的三层以上的多层基板的一个所述外层配置高频电路，在所述一个外层与所述内层之间设置接地层，并且，在与设置所述内层的所述接地层的面不同的其他面上设置用于形成所述高频电路的偏置线路的图案的偏置层，所述高频电路基板包括：传输线路，所述传输线路至少从所述一个外层贯通到具有所述偏置层的内层，并电连接于所述偏置线路，其中，所述传输线路形成为满足指定的判断标准，所述判断标准是用于判断至少包括所述传输线路的所述一个外层侧的端部和所述偏置线路的偏置线的共振频率从所述高频电路的使用频率充分分离的标准。

本发明的高频电路基板的另一方面的特征在于，所述传输线路是电连接所述一个外层侧的端部和所述偏置线路的盲通孔。

本发明的高频电路基板的另一方面的特征在于，作为所述传输线路，采用电连接所述一个外层侧的端部和所述偏置线路的盲通孔，或者从所述一个外层贯通到所述另一个外层与所述偏置线路电连接的贯通孔，在连接所述盲通孔或所述贯通孔的所述一个外层侧的端部和所述偏置线路的偏置线的任意位置连接有短截线。

本发明的高频电路基板的另一方面的特征在于，所述短截线以微波带状线路形成，以便在满足所述判断标准的共振频率变为短路端。

本发明的高频电路基板的另一方面的特征在于，所述短截线以指定的电容器形成，以便在满足所述判断标准的共振频率成为短路端。

本发明的高频电路基板的另一方面的特征在于，作为所述传输线路，采用从所述一个外层贯通到所述另一个外层，并与所述偏置线路电连接的贯通孔，所述贯通孔的所述另一个外层侧的端部连接有指定长度的金属针。

本发明的高频电路基板的另一方面的特征在于，作为所述传输线路，采用从所述一个外层贯通到所述另一个外层，并与所述偏置线路电连接的贯通孔，所述贯通孔的周边配置有介电常数与所述两个外层和所述内层不同的介电体。

本发明的高频电路基板的另一方面的特征在于，所述使用频率为fa，所述共振频率为f时，所述判断标准为

f<fa×0.8或f>fa×1.2。

本发明的高频电路基板的另一方面的特征在于，所述另一个外层上配置有天线。

发明的效果

根据本发明，可以提供能够简单地形成共振频率与使用频率充分分离的偏置线路的高频电路基板。

附图说明

图1是根据本发明第一实施方式的高频电路基板的截面结构图。

图2是根据本发明第二实施方式的高频电路基板的截面结构图。

图3是根据本发明第三实施方式的高频电路基板的截面结构图。

图4是根据本发明第四实施方式的高频电路基板的截面结构图。

图5是根据本发明其他实施方式的高频电路基板的截面结构图。

图6是根据本发明另一其他实施方式的高频电路基板的截面结构图。

图7是现有的高频电路基板的截面结构图。

具体实施方式

下面，参照附图对根据本发明的优选实施例的高频电路基板进行详细说明。为了简化图及其说明，对于具有相同功能的各构成部分标注相同符号。

为了与本发明的高频电路基板进行比较，首先，参照图7说明现有的高频电路基板结构。图7是在安装高频电路基板的位置垂直切割时的现有的高频电路基板900的截面结构图。高频电路基板900是在两个外层901、902之间设有一个内层903的三层构成的多层基板。在下面，将两个外层分别称为一个外层901和另一个外层902。在一个外层901与内层903之间设有形成接地线的接地层904。

高频电路基板900上安装指定的高频电路10。在这里，高频电路10安装在一个外层901的表面。并且，在内层903与另一个外层902之间设有形成高频电路时的偏置线路图案的偏置层905。为了将偏置层905电连接于高频电路10，目前设有贯通高频电路基板900的贯通孔906、907。贯通孔906、907是将贯通一个外层901、内层903和另一个外层902的贯通孔内表面镀金而形成，高频电路10与偏置层905电连接。

在图7，将贯通孔906的一个外层901侧的端部为906a，另一个外层902侧的端部为906b。相同的，将贯通孔907的一个外层901侧的端部为907a，另一个外层902侧的端部为907b。并且，贯通孔906、907与偏置层905的连接点分别为905c、905d。并且，一个外层901的表面与另一个外层902的表面之间的厚度为A，一个外层901的表面到偏置层905的厚度为A’，贯通孔906与907之间的间隔为B。在这里，厚度A、A’包括形成在外层901、902的表面上的导体层908、909的厚度（下面相同）。

在上述的现有高频电路基板900中，另一个外层902侧的端部906b、907b均为开放端，基于高频电路10来决定一个外层901侧的端部906a、907b为高频性开放端（打开）还是短路端（短路）。因此，根据高频电路10结构不同，有可能在连接由偏置层905和贯通孔906、907构成的偏置线的各端部的通道中的任意一个产生共振。即，连接各端部的通道中存在共振频率接近使用频率的通道，则在该通道产生共振。由于该共振，无用的高频信号重叠在形成于偏置层905上的偏置线路上，给高频电路10的特性带来恶劣影响。

作为一个例子，使用频率为26.5GHz，厚度A、A’分别为1.5mm、0.5mm，间隔B为1.2mm时，如下面说明，在接近使用频率的频率形成产生共振的通道。

在由偏置层905和贯通孔906、907构成的偏置线，作为有可能产生共振的各端部之间的通道，有表1的共振通道栏示出的六个通道。即，在连接贯通孔906的两个端部906a-906b的通道、连接贯通孔907的两个端部907a-907b的通道、从端部906a经由连接点905c、905d到端部907a的通道、从端部906a经由连接点905c、905d到端部907b的通道、从端部907a经由连接点905d、905c到端部906b的通道、从端部906b经由连接点905c、905d到端部907b的通道的六个通道有可能产生共振。在表1的实际长度（physicallength）栏中示出各通道的实际长度Si（i=1~6）。

表1

首先，可以利用各通道的实际长度Si（i=1~6）通过下式计算各自的电气长度Li（i=1~6）

$\mathrm{Li}=\mathrm{Si}\&times;\sqrt{\mathrm{\&epsiv;eff}}---\left(1\right)$

其中，eff是形成外层901、902和内层903的电介质的有效介电常数。利用公式（1）的电气长度Li（i=1~6），如下计算各通道的共振频率fi（i=1~6）。两个端部分别为开放端或短路端时根据下面计算式中的一个计算各通道的共振频率。

首先，按照

fi=c/（4×Li）    （2）

计算通道的一个端部为短路端，另一个为开放端时的共振频率fi。并且，当通道的两个端部均为短路端或开放端时，按照

fi=c/（2×Li）    （3）

计算。另外，在上式中c表示光速。

对于贯通孔906、907的一个外层901侧的端部906a、907a为短路端时和开放端时，在表1的共振频率栏示出6个通道的共振频率。但是，当端部906a为短路端，端部907a为开放端时和端部906a为开放端，端部907a为端部端时，虽然通道不同但可获得相同共振频率，因此，在表1仅示出端部906a为短路端，端部907a为开放端的情况。

如表1所示，当端部906a、907a均为短路端，或一个为短路端另一个为开放端时，在接近使用频率26.5GHz的频率26.1GHz存在共振的通道。结果，由于26.1GHz的共振，给高频电路10带来不良影响。根据本发明的高频电路基板构成为可以防止在使用频率附近产生共振。

（第一实施方式）

下面，参照图1说明根据本发明的第一实施方式的高频电路基板。图1是在安装高频电路10的位置垂直切割时的本实施方式的高频电路基板100的截面结构图。本实施方式的高频电路基板100是在两个外层101、102之间配置内层103的三层构成的多层基板。一个外层101与内层103之间设有形成接地线的接地层104。另外，在本实施方式的高频电路基板100中，以仅包括一个内层103的三层结构的基板为例，但并不限定于此，可以是包括两个以上的内层的四层以上的多层基板。

在本实施方式中，在一个外层101的表面安装有高频电路10。并且，在内层103与另一个外层102之间设有形成高频电路10的偏置线路11图案的偏置层105。在另一个外层102上配置天线。

在本实施方式中，为了将偏置层105电连接于高频电路10上，在一个外层101与偏置层105之间设有盲通孔（Blind Via Hole）106、107。盲通孔106、107贯通一个外层101和内层103电连接于偏置线路11，并未贯通另一个外层102。并且，为了防止与偏置层105的偏置线路11之外的线路连接，盲通孔106、107与接地层104分开。从而由盲通孔106、107和偏置线路11形成的偏置线的端部仅成为盲通孔106、107的一个外层101侧的端部106a、107a。因此有可能产生共振的通道只是由端部106a和107a之间的盲通孔106、107和偏置线路11形成的通道。

与图7所示的现有例子相同，使用频率为26.5GHz，一个外层101的表面与另一个外层102的表面之间的厚度A为1.5mm，从一个外层101的表面到偏置层105的厚度A’为0.5mm，盲通孔106、107之间的间隔B为1.2mm时，在盲通孔106的端部106a和盲通孔107的端部107a之间的通道产生的共振频率如表2所示。如表2所示，在本实施方式中，有可能产生共振的端部106a与107a之间的通道的共振频率与端部106a、107a是短路端还是开放端无关，均与使用频率26.5GHz充分分离。

表2

将使用频率为fa时，作为判断根据公式（2）或（3）算出的共振频率fi是否与使用频率fa充分分离的标准，可以利用

fi<fa×0.8或fi>fa×1.2    （4）

即，当共振频率与使用频率分离20%以上时，判断为共振频率与使用频率充分分离。这时，不存在由于使用频率的电波而产生共振的危险，假设产生了共振，也不会给高频电路10带来不良影响。

如上述说明，在本实施方式的高频电路基板100中，利用盲通孔106、107将偏置线路11电连接于高频电路10，从而能够将有可能产生共振的通道限定为连接盲通孔106、107的端部106a、107a和偏置线路11的偏置线。通过调整端部106a到107a的通道长度，能够防止在使用频率附近产生共振。

在本实施方式的高频电路基板100中，如上所述，防止在使用频率附近产生共振，同时，还具有降低来自周边的电波的影响的结构。在本实施方式中，除了盲通孔106、107之外，从另一个外层102侧到接地层104设有其他的盲通孔111、112。并且，在另一个外层102的部分表面上形成接地层113。从而接地层104和113通过盲通孔111、112电连接，以接地层104、113和盲通孔111、112包围偏置线路11。

如上所述，从另一个外层102侧观察时，构成为由偏置线路11和盲通孔106、107形成的偏置线被接地层104、113和盲通孔111、112包围，从而遮挡来自配置在另一个外层102的部分表面上的天线的电波，降低对高频电路的影响。

（第二实施方式）

下面，参照图2对根据本发明第二实施方式的高频电路基板进行说明。图2是在安装高频电路10的位置垂直切割时的本实施方式的高频电路基板200的截面结构图。本实施方式的高频电路基板200具有与图7所示的现有的高频电路基板900相同的结构，在两个外层201、202之间配置一个内层203的三层构成的多层基板。一个外层201与内层203之间设有接地层204，在内层203与另一个外层202之间设有偏置层205。

在本实施方式中，为了将偏置层205电连接于高频电路10，与现有的高频电路基板900相同地，设有贯通两个外层201、202和内层203的贯通孔206、207。将贯通孔206的一个外层201侧的端部为206a，另一个外层202侧的端部为206b。同样，将贯通孔207的一个外层201侧的端部为207a、另一个外层202侧的端部为207b。并且，将贯通孔206、207与偏置层205的连接点分别为205c、205d。

在本实施方式的高频电路基板200中，具有现有的高频电路基板900的结构的基础上，在贯通孔206、207的另一个外层202侧的端部206b、207b上连接有金属针211、212。通过将该金属针211、212连接在贯通孔的端部206、207b，能够改变经由贯通孔206、207产生共振的通道的电气长度。下面，将金属针211、212的开放端分别为211b、212b。

如上所述，将金属针211、212连接于贯通孔206、207的端部206b、207b时，成为将表1所示的6个共振通道中的端部为906b或907b的分别替换为开放端211b、212b的情况。从而，该共振通道的实际长度延长相当于金属针211、212的长度的量。其结果，该共振通道的共振频率发生变化。金属针211、212的长度分别为2.5mm时，高频电路基板200中的6个共振通道的实际长度和共振频率为表3所示值。

表3

如表3所示，通过将金属针211、212连接于贯通孔206、207的端部206b、207b，在6个共振通道中不存在具有接近使用频率26.5GHz的共振频率的共振通道，均满足公式（4）的条件。结果，能够防止在使用频率附近产生共振。

（第三实施方式）

下面，参照图3对根据本发明的第三实施方式的高频电路基板进行说明。图3是在安装高频电路10的位置垂直切割时的本实施方式的高频电路基板300的截面结构图。本实施方式的高频电路基板300也具有与图7所示的现有的高频电路基板900相同的结构，在两个外层301、302之间配置一个内层303的三层构成的多层基板。在一个外层301与内层303之间设有接地层304，在内层303与另一个外层302之间设有偏置层305。并且，为了将偏置层305电连接于高频电路10，设有贯通两个外层301、302和内层303的贯通孔306、307。

在本实施方式中，设置短截线（stub）311来代替第二实施方式中采用的金属针211、212。当存在具有接近使用频率的共振频率的共振通道时，短截线311连接于该共振通道的中途，短截线311的连接点311c成为共振频率中的短路端。在本实施方式，将短截线311设在从端部306a经由贯通孔306、偏置层305、贯通孔307达到端部307a的通道中的任意一个上。在图3，将短截线311的连接点311c设在贯通孔306和偏置层305连接的连接点305c。

以微波带状线路形成短截线311时，微波带状线路的长度为按照公式（1）计算的电气长度Li的1/4。并且，以电容器形成短截线311时，以具有按照公式（2）或（3）计算的共振频率fi的电容器形成短截线311。

通过设置上述短截线311，短截线311的连接点311c成为短路端。结果，共振通道的一端成为连接点311c，另一端成为贯通孔306的两端部306a、306b和贯通孔307的两端部307a、307b中的任何一个。各共振通道的实际长度和共振频率如表4所示。在此，在三个共振通道，形成短截线的微波带状线路电气长度或者电容器的共振频率被设定为能使短截线311的连接点311c成为短路端，由此计算共振频率。

表4

如表4所示，所有共振通道的共振频率均满足公式（4）的条件，可以判断为各共振频率与使用频率充分分离。从而，在本实施方式的高频电路基板上也可以防止给高频电路10带来不良影响的共振。另外，在本实施方式中，利用贯通孔306、307电连接高频电路10和偏置层305，但是与第一实施方式相同的采用盲通孔来代替。

（第四实施方式）

下面参照图4对根据本发明的第四实施方式的高频电路基板进行说明。图4是在安装高频电路10的位置垂直切割时的本实施方式的高频电路基板400的截面结构图。本实施方式的高频电路基板400也具有与图7所示的现有的高频电路基板900相同的结构，在两个外层401、402之间配置一个内层403的三层构成的多层基板。在一个外层401与内层403之间设有接地层404，在内层403与另一个外层402之间设有偏置层405。并且为了将偏置层405电连接于高频电路10，设有贯通两个外层401、402和内层403的贯通孔406、407。

在本实施方式，在贯通孔406、407的周围设置其他贯通孔411、412，其中填充有介电常数与外层401、402和内层403不同的介电体。通过使介电常数不同的介电体接近贯通孔406、407的周围，可以改变贯通孔406、407的电气长度。将填充其他贯通孔411、412的介电体的有效介电常数为εeff’时，各共振通道的电气长度Li（i=1~6）可以利用各通道的实际长度Si（i=1~6）按照下式计算。

$\mathrm{Li}=\mathrm{Si}\&times;\sqrt{\mathrm{\&epsiv;}{\mathrm{eff}}^{,}}---\left(5\right)$

另外，偏置层405周边仅配置有外层401、402和内层403的介电体时利用公式（1）计算偏置层405的电气长度。根据偏置层405的电气长度和利用公式（5）计算的贯通孔406、407的电气长度来计算各通道的电气长度。如上所述，通过使介电常数不同的介电体接近贯通孔406、407，能够将经由贯通孔406、407的通道产生的共振频率改成不同值。

作为介电常数不同的介电体的例子采用氧化钛（titanium oxide）等具有高介电常数的介电体（有效介电常数εeff’≈30）时的共振频率如表5所示。

表5

如表4所示所有共振通道的共振频率均满足公式（4）的条件，可以判断为各共振频率与使用频率充分分离。从而在本实施方式的高频电路基板400中也可以防止给高频电路10带来不良影响的共振。

图5、图6示出了根据本发明的高频电路基板的其他实施方式。图5、图6均为在安装高频电路时的位置垂直切割时的其他实施方式的高频电路基板500、600的截面结构图。高频电路基板500、600均具有与图7所示的现有高频电路基板900相同的结构，分别包括两个外层501、502和601、602、内层503和603、接地层504和604、以及偏置层505和605。

在图5所示的高频电路基板500中，用于将偏置层505电连接于高频电路10的贯通孔506、507是形成为螺纹孔状的贯通孔。形成为螺纹孔状的贯通孔506、507的实际长度长于基板厚度A，可以通过改变电气长度来改变共振频率。结果，使共振频率与使用频率充分分离，防止给高频电路10带来不良影响的共振。

并且，在图6所示的高频电路基板600，用于将偏置层505电连接于高频电路10的贯通孔606、607是形成为曲折状（meander）的贯通孔。形成为曲折状的贯通孔606、607的实际长度长于基板厚度A，可以通过改变电气长度来改变共振频率。结果，使共振频率与使用频率充分分离，防止给高频电路10带来不良影响的共振。

根据上述说明的本发明的高频电路基板，根据所有实施方式均能使共振频率与使用频率充分分离，防止给高频电路10带来不良影响的共振。从而，即使在安装高频电路的面的相反侧的基板面上安装天线，将天线和高频电路基板形成为一体，也可以防止来自天线的高频信号重叠于偏置线。

另外，本实施方式的说明用于示出根据本发明的高频电路基板的例子，并不限定于此。在不脱离本发明宗旨的范围内可以适当改变实施方式中的高频电路基板的详细结构以及详细动作。

附图标记

10  高频电路

11  偏置线路

10、200、300、400、500、600  高频电路基板

101、102、201、202、301、302、401、402、501、502、601、602  外层

103、203、303、403、503、603  内层

104、113、204、304、404、504、604  接地层

105、205、305、405、505、605  偏置层

106、107、111、112  盲通孔

206、207、306、307、406、407、506、507、606、607  贯通孔

211、212  金属针

311  短截线

411、412  其他贯通孔

Claims (9)

1.一种高频电路基板，在包括两个外层和一个内层的三层以上的多层基板的一个所述外层配置高频电路，在所述一个外层与所述内层之间设置接地层，并且，在与设置所述内层的所述接地层的面不同的其他面上设置偏置层，所述偏置层用于形成所述高频电路的偏置线路的图案，所述高频电路基板的特征在于，包括：

传输线路，所述传输线路至少从所述一个外层贯通到具有所述偏置层的内层，并电连接于所述偏置线路，

其中，所述传输线路形成为满足指定的判断标准，所述判断标准是用于判断至少包括所述传输线路的所述一个外层侧的端部和所述偏置线路的偏置线的共振频率与所述高频电路的使用频率充分分离的标准。

2.根据权利要求1所述的高频电路基板，其特征在于，

所述传输线路是电连接所述一个外层侧的端部和所述偏置线路的盲通孔。

3.根据权利要求1所述的高频电路基板，其特征在于，

作为所述传输线路，采用电连接所述一个外层侧的端部和所述偏置线路的盲通孔，或者从所述一个外层贯通到所述另一个外层与所述偏置线路电连接的贯通孔，

在连接所述盲通孔或所述贯通孔的所述一个外层侧的端部和所述偏置线路的偏置线的任意位置连接有短截线。

4.根据权利要求3所述的高频电路基板，其特征在于，

所述短截线以微波带状线路形成，以便在满足所述判断标准的共振频率变为短路端。

5.根据权利要求3所述的高频电路基板，其特征在于，

所述短截线以指定的电容器形成，以便在满足所述判断标准的共振频率成为短路端。

6.根据权利要求1所述的高频电路基板，其特征在于，

作为所述传输线路，采用从所述一个外层贯通到所述另一个外层，并与所述偏置线路电连接的贯通孔，

所述贯通孔的所述另一个外层侧的端部连接有指定长度的金属针。

7.根据权利要求1所述的高频电路基板，其特征在于，

作为所述传输线路，采用从所述一个外层贯通到所述另一个外层，并与所述偏置线路电连接的贯通孔，

所述贯通孔的周边配置有介电常数与所述两个外层和所述内层不同的介电体。

8.根据权利要求1至7中任一所述的高频电路基板，其特征在于，

所述使用频率为fa，所述共振频率为f时，所述判断标准为

f<fa×0.8或f>fa×1.2。

9.根据权利要求1至8中任一所述的高频电路基板，其特征在于，

所述另一个外层上配置有天线。

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