JP2006332978A

JP2006332978A - 分布定数回路

Info

Publication number: JP2006332978A
Application number: JP2005152652A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Ishiwata; 宏行石綿; Kazuhiko Ueda; 和彦植田
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2005-05-25
Filing date: 2005-05-25
Publication date: 2006-12-07

Abstract

【課題】第１のストリップライン４と接地導体６の間隔及び第２のストリップライン５と接地導体６の間隔が異なっていても、それらの特性インピーダンスを等しくした分布定数回路を提供する。
【解決手段】誘電体層２を介して対向配置された第１のストリップライン４及び第２のストリップライン５と、誘電体層３を介して第２のストリップライン５と対向配置された接地導体６とからなる分布定数回路で、第１のストリップライン４と接地導体６間に形成される第１伝送ラインの特性インピーダンスと、第２のストリップライン５と接地導体６間に形成される第２伝送ラインの特性インピーダンスが等しくなるように、第１及び第２のストリップライン４、５のライン幅を設定している。
【選択図】図１

Description

本発明は、分布定数回路に係り、特に、多層回路基板を用いて分布定数回路を形成する際に、２つのストリップラインが接地導体に対して異なる間隔で配置されている場合、２つのストリップラインのそれぞれと接地導体間に形成される特性インピーダンスを互いに等しくなるように設定し、良好な伝送特性を得るようにした分布定数回路に関する。

従来、複数の誘電体層を積層し、積層した誘電体層のいずれかの層間に２つのストリップラインを配置した多層回路基板においては、通常、多層回路基板の最上面と最下面にそれぞれ接地導体を配置するようにした上下平衡型多層回路基板が用いられている。これに対して、複数の誘電体層間に配置した２つのストリップラインが誘電体層の積層方向の異なる誘電体層間に配置されており、その２つのストリップラインが多層回路の一部として使用される場合、多層回路基板の高さを制限したり、ストリップラインのＱ値を高めたいときに、多層回路基板の一方側、例えば、最下面側だけに接地導体を配置し、その最上面側に接地導体を配置しない上下不平衡型多層回路基板を用いることが知られている。

ここで、図３は、かかる既知の上下不平衡型多層回路基板の一つの構成例を示すもので、上下不平衡型多層回路基板における積層された誘電体層の横断部分を示す断面図である。

図３に示されるように、この上下不平衡型多層回路基板は、第１誘電体層３１と第２誘電体層３２と第３誘電体層３３がこの順に積層され、第１誘電体層３１と第２誘電体層３２との間に平板状の第１ストリップライン３４が配置され、第２誘電体層３２と第３誘電体層３３との間に平板状の第２ストリップライン３５が配置され、第３誘電体層３３の下面側に接地導体３６が配置され、第１ストリップライン３４のライン幅と第２ストリップライン３５のライン幅とは、製造上の観点からそれらの幅がほぼ等しくなるように構成されている。

このような構造の上下不平衡型多層回路基板は、第１ストリップライン３４と接地導体３６との間に第２誘電体層３２と第３誘電体層３３とが介在されており、第２ストリップライン３５と接地導体３６との間に第３誘電体層３３だけが介在されているので、第１ストリップライン３４と接地導体３６との間隔と第２ストリップライン３５と接地導体３６との間隔とが異なっており、既知のこの種の分布定数回路のように、第１及び第２のストリップライン３４、３５のライン幅を等しいものにした場合、第１及び第２のストリップライン３４、３５の内、接地導体３６からより離れている方の第１ストリップライン３４と接地導体３６とで形成される第１伝送ラインの特性インピーダンスは小さくなるのに対し、接地導体３６に近い方の第２ストリップライン３５と接地導体３６とで形成される第２伝送ラインの特性インピーダンスは大きくなる。そして、第１伝送ラインの特性インピーダンスと第２伝送ラインの特性インピーダンスとが異なっていると、上下平衡型多層回路基板を用いた場合に比べ、分布定数回路として必要な伝送特性を得ることが難しくなってしまう。

このような難点を回避するために、多層回路基板における誘電体層の積層方向の同じ誘電体層間に、第１及び第２のストリップラインを平行配置することにより、第１のストリップラインを含む第１伝送ラインの特性インピーダンスと第２のストリップラインを含む第２伝送ラインの特性インピーダンスとをほぼ等しくなるようにした多層回路基板が既に開発されており、その一例として、特開２００４−０３１６０１号公報によって開示された多層回路基板がある。

ここで、図４は、特開２００４−０３１６０１号公報に開示された多層回路基板の構成を示すもので、その一部の内部構成を透視状態で表した斜視図である。

図４に示されるように、この多層回路基板は、上下方向に積層された第１乃至第３の誘電体層４１、４２、４３と、第２及び第３誘電体層４２、４３間に平行状態に離間配置された第１及び第２インダクタ電極４４、４５と、第１及び第２誘電体層４１、４２間に第１及び第２インダクタ電極４４、４５との対向位置に離間配置された第１及び第２容量電極４６、４７と、第２誘電体層４１に設けた第１のスルーホールを通して第１インダクタ電極４４と第１容量電極４６間に接続された第１貫通導体４８と、第２誘電体層４１に設けた第２のスルーホールを通して第２インダクタ電極４５と第２容量電極４７間に接続された第２貫通導体４９と、第１乃至第３の誘電体層４１、４２、４３に設けた第３のスルーホールを通して第１インダクタ電極４４を最外層の接地導体に接続する第１接地用貫通導体５０と、第１乃至第３の誘電体層４１、４２、４３に設けた第４のスルーホールを通して第２インダクタ電極４５を最外層の接地導体に接続する第２接地用貫通導体５１と、第１インダクタ電極４４から直角方向に分岐した第１入出力用線路５２と、第２インダクタ電極４５から直角方向に分岐した第２入出力用線路５３とを備えている。

このような構成を備えた多層回路基板によれば、第１及び第２インダクタ電極４４、４５はいずれも第２誘電体層４２と第３誘電体層４３との間に、第１及び第２容量電極４６、４７はいずれも第１誘電体層４１と第２誘電体層４２との間にそれぞれ形成されているので、第１容量電極４６及び第２容量電極４７の存在を考慮したとしても、第１インダクタ電極４４と接地導体との間隔と、第２インダクタ電極４５と接地導体との間隔とが等しくなり、それにより第１インダクタ電極４４と接地導体との間に形成される第１伝送ラインの特性インピーダンスと、第２インダクタ電極４５と接地導体との間に形成される第２伝送ラインの特性インピーダンスとが等しくなるものである。
特開２００４−０３１６０１号公報

前記特開２００４−０３１６０１号公報に開示された多層回路基板は、第１インダクタ電極４４と第２インダクタ電極４５とを第２誘電体層４２と第３誘電体層４３との間の同じ誘電体層間に平行状態になるように形成しているため、第１伝送ラインの特性インピーダンスと第２伝送ラインの特性インピーダンスとを等しくすることができるものである。

しかるに、この多層回路基板を上下不平衡型多層回路基板を構成するような構造に変更した場合、必然的に第１インダクタ電極４４と第２インダクタ電極４５とが異なった誘電体層間にそれぞれ形成されることになり、第１インダクタ電極４４と接地導体との間隔と第２インダクタ電極４５と接地導体との間隔が異なるようになり、第１インダクタ電極４４と接地導体とで形成される第１伝送ラインの特性インピーダンスと第２インダクタ電極４５と接地導体とで形成される第２伝送ラインの特性インピーダンスとを等しくすることができなくなる。

本発明は、このような技術的背景に鑑みてなされたもので、その目的は、第１のストリップラインと接地導体の間隔及び第２のストリップラインと接地導体の間隔が異なっていても、それらの特性インピーダンスを等しくするようにした分布定数回路を提供することにある。

前記目的を達成するために、本発明による分布定数回路は、少なくとも、誘電体層を介して対向配置された第１のストリップライン及び第２のストリップラインと、誘電体層を介して第２のストリップラインと対向配置された接地導体とからなるものであって、第１のストリップラインと接地導体との間に形成される第１伝送ラインの特性インピーダンスと、第２のストリップラインと接地導体との間に形成される第２伝送ラインの特性インピーダンスが等しくなるように、第１及び第２のストリップラインのライン幅を設定している第１の手段を具備する。

また、前記目的を達成するために、本発明による分布定数回路は、少なくとも、誘電体層を介して対向配置された第１のストリップライン及び第２のストリップラインと、第１のストリップラインに対して第２のストリップラインの配置側と反対側にあって、誘電体層を介して第１のストリップラインと対向配置された第１の接地導体と、第２のストリップラインに対して第１のストリップラインの配置側と反対側にあって、誘電体層を介して第２のストリップラインと対向配置された第２の接地導体とからなるものであって、第１のストリップラインと第１及び第２の接地導体との間にそれぞれ形成される第１伝送ラインの総合特性インピーダンスと、第２のストリップラインと第１及び第２の接地導体との間にそれぞれ形成される第２伝送ラインの総合特性インピーダンスとが等しくなるように、第１及び第２のストリップラインのライン幅を個別に設定している第２の手段を具備する。

請求項１及び２に記載された分布定数回路によれば、第１のストリップライン及び接地導体で形成される第１伝送ラインの特性インピーダンスと、第２のストリップライン及び接地導体で形成される第２伝送ラインの特性インピーダンスとが等しくなるように、第１のストリップラインのライン幅と第２のストリップラインのライン幅との調整を行う、具体的には、接地導体に近い方のストリップラインのライン幅を調整前のライン幅よりも狭くし、かつ、接地導体から遠い方のストリップラインのライン幅を調整前のライン幅よりも広くするか、接地導体に近い方のストリップラインのライン幅のみを調整前のライン幅よりも狭くするか、または、接地導体から遠い方のストリップラインのライン幅のみを調整前のライン幅よりも広くするかのいずれかのライン幅調整手段を用いて調整を行えば、第１伝送ラインの特性インピーダンスと第２伝送ラインの特性インピーダンスとを等しくすることができ、その際に、多層回路基板の各誘電体層の厚みにバラツキがあったとしても、このような所要のライン幅調整を行うことによりそのバラツキによる影響をなくすこともできるという効果がある。

また、請求項３及び４に記載された分布定数回路によれば、上下平衡型多層回路基板が構成され、その際に第１のストリップラインと上下面接地導体との総合間隔と、第２のストリップラインと上下面の接地導体との総合間隔とが異なっている場合でも、第１のストリップラインと上面接地導体及び下面接地導体とで形成される第１伝送ラインの総合特性インピーダンスと、第２のストリップラインと上面接地導体及び下面接地導体とで形成される第２伝送ラインの総合特性インピーダンスとが等しくなるように、第１のストリップラインのライン幅及び／または第２のストリップラインのライン幅を調整するようにしているので、第１伝送ラインの総合特性インピーダンスと第２伝送ラインの総合特性インピーダンスとを等しくすることができ、多層回路基板の各誘電体層の厚みにバラツキがあったとしても、このような所要のライン幅調整を行うことによりそのバラツキによる影響をなくすことができるという効果がある。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。

図１は、本発明による分布定数回路の一つの実施の形態に係わるもので、その分布定数回路を組み込んだ多層回路基板の一つの構成例を示し、上下不平衡型多層回路基板における積層された誘電体層の横断部分を表す断面図である。

図１に示されるように、この実施の形態による分布定数回路は、上下不平衡型多層回路基板に組み込まれているもので、第１誘電体層１と第２誘電体層２と第３誘電体層３がこの順に積層され、第１誘電体層１と第２誘電体層２との間に平板状の第１ストリップライン４が配置され、第２誘電体層２と第３誘電体層３との間に平板状の第２ストリップライン５が配置され、第３誘電体層３の下面側に接地導体６が配置されている。

この場合、第１ストリップライン４のライン幅と第２ストリップライン５のライン幅は、第１ストリップライン４と接地導体６との間隔及び第２ストリップライン５と接地導体６との間隔に反比例するような幅、具体的には、第１ストリップライン４と接地導体６との間隔が広いので、第１ストリップライン４のライン幅を第２ストリップライン５のライン幅よりも幅広になるように、一方、第２ストリップライン５と接地導体６との間隔が狭いので、第２ストリップライン５のライン幅を第１ストリップライン４のライン幅よりも幅狭になるようにそれぞれ設定しているもので、それにより、第１ストリップライン４と接地導体６とによって形成される第１伝送ラインの特性インピーダンスと、第２ストリップライン５と接地導体６とによって形成される第２伝送ラインの特性インピーダンスとが等しくなるように構成されている。

このような構成にすれば、第１ストリップライン４と接地導体６とによって形成される第１伝送ラインの特性インピーダンスと、第２ストリップライン５と接地導体６とによって形成される第２伝送ラインの特性インピーダンスとが等しくなるので、第１伝送ライン及び第２伝送ラインにおける信号伝送特性を均一にして分布定数回路の伝送特性を良好にすることができ、しかも、多層回路基板の第１乃至第３誘電体層１乃至３の厚みにバラツキがあったとしても、所要のライン幅の調整を行うことによって、そのバラツキによる影響をなくすことができる。

次に、図２は、本発明による分布定数回路の他の実施の形態に係わるもので、その分布定数回路を組み込んだ多層回路基板の他の構成例を示し、上下平衡型多層回路基板における積層された誘電体層の横断部分を表す断面図である。

図２に示されるように、この実施の形態による分布定数回路は、上下平衡型多層回路基板に組み込まれているもので、第１誘電体層７と第２誘電体層８と第３誘電体層９と第４誘電体層１０がこの順に積層され、第２誘電体層８と第３誘電体層９との間に平板状の第１ストリップライン１１が配置され、第３誘電体層９と第４誘電体層１０との間に平板状の第２ストリップライン１２が配置され、第１誘電体層７の上面側に第１接地導体１３が配置され、第４誘電体層１０の下面側に第２接地導体１４が配置されている。

この場合、第１ストリップライン１１のライン幅と第２ストリップライン１２のライン幅は、第１ストリップライン１１と第１接地導体１３との間隔、第１ストリップライン１１と第２接地導体１４との間隔の双方を配慮した第１間隔、及び、第２ストリップライン１２と第１接地導体１３との間隔、第２ストリップライン１２と第２接地導体１４との間隔の双方を配慮した第２間隔に反比例するような幅、具体的には、第１ストリップライン１１と第１接地導体１３との間隔、第１ストリップライン１１と第２接地導体１４との間隔が共に広いので、第１ストリップライン１１のライン幅を第２ストリップライン１２のライン幅よりも幅広になるように、一方、第２ストリップライン１２と第１接地導体１３との間隔がかなり広いものの、第２ストリップライン１２と第２接地導体１４との間隔がかなり狭いので、第２ストリップライン１２のライン幅を第１ストリップライン１１のライン幅よりも幅狭になるようにそれぞれ設定しているもので、それにより、第１ストリップライン１１と第１及び第２接地導体１３、１４とによって形成される第１伝送ラインの総合特性インピーダンスと、第２ストリップライン１２と第１及び第２接地導体１３、１４とによって形成される第２伝送ラインの総合特性インピーダンスとが等しくなるように構成されている。

このような構成にすれば、第１ストリップライン１１と第１及び第２接地導体１３、１４とによって形成される第１伝送ラインの総合特性インピーダンスと、第２ストリップライン１２と第１及び第２接地導体１３、１４とによって形成される第２伝送ラインの総合特性インピーダンスとが等しくなるので、第１伝送ライン及び第２伝送ラインにおける信号伝送特性を均一にして分布定数回路の伝送特性を良好にすることができ、しかも、多層回路基板の第１乃至第４誘電体層７乃至１０の厚みにバラツキがあったとしても、所要のライン幅の調整を行うことによって、そのバラツキによる影響をなくすことができる。

なお、前記実施の形態においては、積層される誘電体層が図１に図示された構成の場合、第１乃至第３誘電体層１乃至３の３層構造であり、図２に図示された構成の場合、第１乃至第４誘電体層７乃至１０の４層構造である例を挙げて説明したが、図１に図示された構成の場合、３層構造に代えて４層構造や５層構造にすることも可能であり、また、図２に図示された構成の場合、４層構造に代えて３層構造や５層構造にすることも可能である。

本発明による分布定数回路の一つの実施の形態に係わるもので、その分布定数回路を組み込んだ多層回路基板の一つの構成例を示し、上下不平衡型多層回路基板における積層された誘電体層の横断部分を表す断面図である。本発明による分布定数回路の他の実施の形態に係わるもので、その分布定数回路を組み込んだ多層回路基板の他の構成例を示し、上下平衡型多層回路基板における積層された誘電体層の横断部分を表す断面図である。既知の上下不平衡型多層回路基板の一つの構成例を示すもので、上下不平衡型多層回路基板における積層された誘電体層の横断部分を示す断面図である。特開２００４−０３１６０１号公報に開示された多層回路基板の構成を示すもので、その一部の内部構成を透視状態で表した斜視図である。

符号の説明

１、７第１誘電体層
２、８第２誘電体層
３、９第３誘電体層
４、１１平板状の第１ストリップライン
５、１２平板状の第２ストリップライン
６接地導体
１０第４誘電体層
１３第１接地導体
１４第２接地導体

Claims

少なくとも、誘電体層を介して対向配置された第１のストリップライン及び第２のストリップラインと、誘電体層を介して前記第２のストリップラインと対向配置された接地導体とからなる分布定数回路であって、前記第１のストリップラインと前記接地導体との間に形成される第１伝送ラインの特性インピーダンスと、前記第２のストリップラインと前記接地導体との間に形成される第２伝送ラインの特性インピーダンスが等しくなるように、前記第１及び第２のストリップラインのライン幅を設定していることを特徴とする分布定数回路。
前記接地導体は、多層基板の最外層を構成するものであることを特徴とする請求項１に記載の分布定数回路。
少なくとも、誘電体層を介して対向配置された第１のストリップライン及び第２のストリップラインと、前記第１のストリップラインに対して前記第２のストリップラインの配置側と反対側にあって、誘電体層を介して前記第１のストリップラインと対向配置された第１の接地導体と、前記第２のストリップラインに対して前記第１のストリップラインの配置側と反対側にあって、誘電体層を介して前記第２のストリップラインと対向配置された第２の接地導体とからなる分布定数回路であって、前記第１のストリップラインと前記第１及び第２の接地導体との間にそれぞれ形成される第１伝送ラインの総合特性インピーダンスと、前記第２のストリップラインと前記第１及び第２の接地導体との間にそれぞれ形成される第２伝送ラインの総合特性インピーダンスとが等しくなるように、前記第１及び第２のストリップラインのライン幅を個別に設定していることを特徴とするストリップライン構造。
前記第１の接地導体は、多層基板の一方側の最外層を構成するものであり、前記第２の接地導体は、前記多層基板の他方側の最外層を構成するものであることを特徴とする請求項３に記載のストリップライン構造。