JP2000040895A - 高周波用基板 - Google Patents

高周波用基板

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JP2000040895A
JP2000040895A JP20886498A JP20886498A JP2000040895A JP 2000040895 A JP2000040895 A JP 2000040895A JP 20886498 A JP20886498 A JP 20886498A JP 20886498 A JP20886498 A JP 20886498A JP 2000040895 A JP2000040895 A JP 2000040895A
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JP
Japan
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substrate
frequency
ground
frequency signal
dielectric
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JP20886498A
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English (en)
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Eitoku Murase
永徳 村瀬
Toshishige Yamamoto
利重 山本
Yoshihisa Shinya
善久 新屋
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Sumitomo Metal SMI Electronics Device Inc
Original Assignee
Sumitomo Metal SMI Electronics Device Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高周波信号の漏洩を防止し、外部からの不要
電磁波の侵入を防止することが可能な高周波用基板を提
供する。 【解決手段】 高周波用基板1は、誘電体基板4の表裏
層にグランドライン2とグランドプレーン5とが設けら
れている。グランドライン2は、複数本の柱状の導体ビ
ア3を介してグランドプレーン5と互いに電気的に接続
されている。誘電体基板4で使用する高周波信号の波長
をλgとし、各導体ビア3の間隔をaとし、グランドラ
イン2とグランドプレーン5との間の誘電体厚みをhと
すると、高周波用基板1は、a≦λg/2、h≦λg/2
を同時に満足している。したがって、高周波用基板1
は、a≦hである場合であっても、高周波信号の漏洩を
防止することができるとともに、外部からのノイズ等の
侵入を阻止することができるので、半導体素子の誤動作
を引き起こし易い高周波信号に近い周波数の不要電磁波
の侵入を防止することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、マイクロ波、ミリ
波等の高周波信号を伝える信号線路をもつ高周波用基板
に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、情報伝達のパーソナル化、無線化
が進んでおり、無線に使用される電波はすでにマイクロ
波の領域まで利用されている。さらに今後は、ミリ波領
域の周波数帯の利用が検討され、30GHz以上で動作
する半導体素子も数多く出現している。
【0003】しかし、このようなマイクロ波やミリ波等
の高周波の信号が誘電体基板の高周波用信号線路を伝搬
する場合、この高周波用信号線路から信号が漏洩し、別
の信号線路とのアイソレーションの低下や信号線路の特
性インピーダンスの変動等が起こることにより、高周波
用信号線路の伝送特性が劣化したり、高周波半導体の誤
動作を引き起こしたりする恐れがある。
【0004】上記の高周波信号の漏洩を防止するため、
高周波用信号線路の周囲をグランドに導通した金属ブロ
ックで囲む、いわゆる金属シールドを行うことが望まし
い。しかし、誘電体基板内に上記の金属ブロックを形成
することは困難である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】そこで、このような高
周波用基板においては、2層以上の複数層のグランドパ
ターンを誘電体基板に設け、擬似的な金属ブロック、い
わゆる疑似金属シールドを形成することが一般に行われ
ている。さらに、複数層のグランドパターンの各グラン
ドパターンを疑似金属シールドとして機能させるシール
ド効果を得るため、各グランドパターンをすべてグラン
ドと同電位にする必要がある。このため、誘電体基板の
複数層に設けられるグランドラインあるいはグランドプ
レーン等のグランドパターンを複数本のビアあるいはス
ルーホールを用いて互いに電気的に接続している。
【0006】しかし、マイクロ波やミリ波等の高周波帯
ではその波長が短くなることにより、隣り合うビアある
いはスルーホールの間を高周波信号が通り抜け、疑似金
属シールドによる十分なシールド効果を得ることができ
ないという問題があった。
【0007】上記の問題を解決する手段として、例えば
特開平5−136597号公報に開示されるように、使
用する高周波信号の波長λgの1/2以下の間隔で各ビ
アあるいは各スルーホールを配置する高周波用基板が知
られている。このような構成の高周波用基板を図3およ
び図4を用いて説明する。
【0008】図3(a)、図3(b)および図3(c)
に示すように、高周波用基板100は、図示しない信号
線路を有するセラミックスあるいはプラスチック等で形
成した誘電体基板14の表裏層に、帯状のグランドパタ
ーンとしてのグランドライン12と、幅広のグランドパ
ターンとしてのグランドプレーン15とが設けられてい
る。グランドライン12は、複数本の柱状の導体ビア1
3を介してグランドプレーン15と互いに電気的に接続
されている。ここで、各導体ビア13の間隔をa1とす
ると、高周波用基板100は、 a1≦λg/2 を満足している。
【0009】次に、図3(a)に示すグランドライン1
2と、導体ビア13と、グランドプレーン15とで囲ま
れた部分を図4に示す矩形導波管20として見る。図4
において、x1は矩形導波管20の幅であり、y1は矩形
導波管20の高さであり、L 1は矩形導波管20の長さ
である。また、矩形導波管20は空洞部16を有してい
る。ここで、図3(c)において、導体ビア13の直径
をφ1とし、グランドライン12とグレードプレーン1
5との間の誘電体厚みをh1とすると、図4において
は、 x1=a1−φ1、 y1=h1、 L1=φ1 と近似される。また、空洞部16は、図3(a)に示す
誘電体基板14に相当する。矩形導波管20はその幅x
1によって決定される遮断波長λc、すなわち遮断周波数
fcがあり、λc以上の波長、すなわちfc以下の周波数
の電磁波を遮断する性質をもっており、遮断波長は矩形
導波管20において、λc=2x1としてもとめることが
できる。よって、図3(a)、図3(b)および図3
(c)に示す高周波用基板100は、 a1≦λg/2 を満足するように各導体ビア13を配置することによ
り、高周波信号の漏洩を防止することができる。
【0010】しかしながら、図3(a)、図3(b)お
よび図3(c)に示す高周波用基板100において、高
周波信号の漏洩を防止できるのは、図4において、 x1>y1 である場合、すなわち図3(c)において、 a1>h1 である場合のみであって、図3(c)において、 a1≦ h1 である場合には、図4に示す矩形導波管20の遮断波長
λcは断面の長方形の長辺によって決定されるため、 λc=2h1 まで遮断波長λcが大きく、すなわち遮断周波数fcが小
さくなる。したがって、疑似金属シールドとしては不完
全であり、特定の周波数以下で高周波信号が漏洩すると
いう問題があった。
【0011】本発明は、このような問題を解決するため
になされたものであり、高周波信号の漏洩を防止するこ
とが可能な高周波用基板を提供することを目的とする。
本発明の他の目的は、外部からの不要電磁波の侵入を防
止することが可能な高周波用基板を提供することにあ
る。
【0012】
【課題を解決する手段】本発明の請求項1記載の高周波
用基板によると、誘電体基板で使用する高周波信号の波
長をλgとし、複数層のグランドラインあるいはグラン
ドプレーン等の各グランドパターンを互いに電気的に接
続する複数本のビアあるいはスルーホールの間隔をaと
し、各グランドパターン間の誘電体厚みをhとすると、 a≦λg/2、 h≦λg/2 を同時に満たす。このため、 a≦h である場合、すなわち各グランドパターン間の誘電体厚
みhが各ビアあるいはスルーホールの間隔aよりも大き
い場合であっても、高周波信号の漏洩を防止することが
できる。
【0013】さらに、外部からのノイズ等の侵入を阻止
することができるので、半導体素子の誤動作を引き起こ
し易い高周波信号に近い周波数の不要電磁波の侵入を防
止することができる。
【0014】さらにまた、各グランドパターンを誘電体
基板の内層に設けることにより、高周波用基板を比較的
厚くすることができる。したがって、高周波用基板の機
械的強度を向上させることができる。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面に基
づいて説明する。本発明の一実施例による高周波用基板
を図1および図2に示す。図1(a)、図1(b)およ
び図1(c)に示すように、高周波用基板1は、図示し
ない信号線路を有するセラミックスあるいはプラスチッ
ク等で形成した誘電体基板4の表裏層に帯状のグランド
パターンとしてのグランドライン2と、幅広のグランド
パターンとしてのグランドプレーン5とが設けられてい
る。グランドライン2は、複数本の柱状の導体ビア3を
介してグランドプレーン5と互いに電気的に接続されて
いる。ここで、誘電体基板4で使用する高周波信号の波
長をλgとし、各導体ビア3の間隔をaとし、グランド
ライン2とグランドプレーン5との間の誘電体厚みをh
とすると、高周波用基板1は、 a≦λg/2、 h≦λg/2 を同時に満足している。また本実施例においては、 a≦h の関係がある。
【0016】ここで、図1(a)に示すグランドライン
2と、導体ビア3と、グランドプレーン5とで囲まれた
部分を図2に示す矩形導波管10として見ると、図2に
おいて、xは矩形導波管10の幅であり、yは矩形導波
管10の高さであり、Lは矩形導波管10の長さであ
る。また、矩形導波管10は空洞部6を有している。こ
こで、図1(c)において、導体ビア3の直径をφとす
ると、図2においては、 x=a−φ、 y=h、 L=φ と近似される。また、空洞部6は、図1(a)に示す誘
電体基板4に相当する。したがって、矩形導波管10の
遮断波長λcは、矩形導波管10における断面の長方形
の長辺によって決定され、図2においては、 λc=2y となる。
【0017】本実施例においては、高周波用基板1のグ
ランドライン2とグランドプレーン5との間の誘電体厚
みhは、 h≦λg/2 とされているので、高周波用基板1は高周波信号の漏洩
を十分に防止することができる。
【0018】さらに本実施例においては、外部からのノ
イズ等の侵入を阻止することができるので、半導体素子
の誤動作を引き起こし易い高周波信号に近い周波数の不
要電磁波の侵入を防止することができる。
【0019】以上詳述したように、本発明の高周波用基
板においては、複数層のグランドパターンの各グランド
パターンを複数本のビアあるいはスルーホールで互いに
電気的に接続するとき、使用する高周波信号の波長をλ
gとし、各ビアあるいは各スルーホール間の距離をaと
し、各グランドパターン間の誘電体厚みhとすると、 a≦λg/2、 h≦λg/2 を同時に満足するように各ビアあるいは各スルーホール
を配置している。このため、各ビアあるいは各スルーホ
ール間の距離が各グランドパターン間の誘電体厚みより
も小さい場合であっても、高周波信号の漏洩を確実に防
止することができるとともに、外部からの不要電磁波の
侵入を防止することができる。さらにまた、各グランド
パターンを誘電体基板の内層に設けることにより、高周
波用基板を比較的厚くすることができる。したがって、
高周波用基板の機械的強度を向上させることができる。
【0020】本実施例では、誘電体基板4の表裏層に配
置されたグランドライン2とグランドプレーン5とを導
体ビア3を介して互いに電気的に接続する例について説
明したが、本発明では、スルーホールを介して各グラン
ドパターンを互いに電気的に接続してもよい。また本発
明では、各グランドパターンを内層間、内層と表層、あ
るいは内層と裏層に配置してもよいし、各グランドパタ
ーンをより多層に配置してもよい。
【0021】また本実施例では、各グランドパターンが
グランドライン2とグランドプレーン5との組合せであ
る例について説明したが、本発明では、各グランドパタ
ーンは、グランドプレーンとグランドプレーンとの組合
せ、あるいはグランドラインとグランドラインとの組合
せであっても、本実施例と同様の効果が得られることは
いうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例による高周波用基板を示すも
のであって、(a)は斜視図であり、(b)は平面図で
あり、(c)は(b)のC−C線断面図である。
【図2】本発明の一実施例による高周波用基板の原理を
説明するための矩形導波管の構造図である。
【図3】従来の高周波用基板を示すものであって、
(a)は斜視図であり、(b)は平面図であり、(c)
は(b)のC−C線断面図である。
【図4】従来の高周波用基板の原理を説明するための矩
形導波管の構造図である。
【符号の説明】
1 高周波用基板 2 グランドライン(グランドパターン) 3 導体ビア 4 誘電体基板 5 グランドプレーン(グランドパターン) 6 空洞部 10 矩形導波管
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 新屋 善久 大阪府大阪市中央区北浜4丁目5番33号 住友金属工業株式会社内 Fターム(参考) 5E321 AA14 AA17 AA33 GG05 5E338 AA02 AA16 AA18 BB02 BB16 BB23 BB28 CC01 CC05 CD23 EE13

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 信号線路を有する誘電体基板と、 前記誘電体基板の表裏層あるいは内層に設けられる複数
    層のグランドパターンと、 前記複数層のグランドパターンの各グランドパターンを
    互いに電気的に接続する複数本のビアあるいはスルーホ
    ールとを備え、 前記誘電体基板で使用する高周波信号の波長をλgと
    し、前記複数本のビアあるいはスルーホールの間隔をa
    とし、前記各グランドパターン間の誘電体厚みをhとす
    ると、 a≦λg/2、 h≦λg/2 を同時に満たすことを特徴とする高周波用基板。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004319605A (ja) * 2003-04-14 2004-11-11 Sony Corp 配線基板と回路モジュール
WO2014087792A1 (ja) * 2012-12-07 2014-06-12 株式会社村田製作所 高周波モジュール

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