JP2009089147A

JP2009089147A - 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

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Publication number: JP2009089147A
Application number: JP2007257627A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Ikeda; 聡池田; Hideyuki Nakanishi; 秀行中西
Original assignee: Aica Kogyo Co Ltd
Current assignee: Aica Kogyo Co Ltd
Priority date: 2007-10-01
Filing date: 2007-10-01
Publication date: 2009-04-23
Anticipated expiration: 2027-10-01
Also published as: JP4960824B2

Abstract

【課題】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。
【解決手段】多層プリント配線板には、マイクロストリップ線路と、マイクロストリップ線路に接続された接続パッドと、接続パッド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と、多層プリント配線板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で接続された表面グランドパッド及び裏面グランドパッドと、グランドプレーン層と接続された端面スルーホールと、が設けられている。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、中心導体が多層プリント配線板の接続パッドに接続され、グランド部が多層プリント配線板の表面グランドパッド及び裏面グランドパッドに接続されており、さらに、グランド面が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。
【選択図】図１

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。

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。

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。

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。

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。

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。

特開平６−３５０３１２号公報

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、Ｓ_２１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。

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。

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。

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。

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。

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。

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、マイクロストリップ線路に接続された接続パッドと、接続パッド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と、多層プリント配線板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で接続された表面グランドパッド及び裏面グランドパッドと、グランドプレーン層と接続された端面スルーホールと、が設けられている。

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、中心導体が多層プリント配線板の接続パッドに接続され、グランド部が多層プリント配線板の表面グランドパッド及び裏面グランドパッドに接続されており、さらに、グランド面が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。

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。

第３の発明では、第１又は第２の発明において、多層プリント配線板の接続パッド及び表面グランドパッドとの間に、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が設けられている構成をとる。

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。

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る。

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。

第３の発明によれば、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、もって、第１又は第２の発明において、伝送特性の劣化をさらに防止することができる。

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。

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。

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。

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。

本発明が適用された評価板の接続パッド周辺を拡大してみた図。本発明が適用された評価板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。評価板の平面図。評価板の底面図。評価板にＳＭＡコネクタを横付けした状態を示す平面図。評価板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。

符号の説明

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
１０５ＳＭＡコネクタ
１０６端面スルーホール
１０７スルーホール

Claims

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、上記多層プリント配線板には、マイクロストリップ線路と、上記マイクロストリップ線路に接続された接続パッドと、上記接続パッド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と、上記多層プリント配線板の表面及び裏面のそれぞれに形成され、上記グランドプレーン層にスルーホールで接続された表面グランドパッド及び裏面グランドパッドと、上記グランドプレーン層と接続された端面スルーホールと、が設けられており、また、上記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、上記中心導体が上記多層プリント配線板の接続パッドに接続され、上記グランド部が上記多層プリント配線板の表面グランドパッド及び裏面グランドパッドに接続されており、さらに、上記グランド面が上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ことを特徴とす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。
前記横付け型同軸コネクタのグランド面及び前記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ことを特徴とする請求項１に記載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。
前記多層プリント配線板の前記接続パッド及び前記表面グランドパッドとの間に、前記グランドプレーン層及び前記裏面グランドパッドと接続されたスルーホールが設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載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。