JP2010068112A - 伝送線路基板 - Google Patents

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Abstract

【課題】広帯域に渡って信号を伝達することができる伝送線路基板を得る。
【解決手段】誘電体基板10の上面に、信号線路12、第1の接地導体14及び第2の接地導体16が形成されている。第1,第2の接地導体14,16は、信号線路12と電界結合している。第1の接地導体14と第2の接地導体16は互いに電位が異なる。重なった第1の接地導体14の一部と第2の接地導体16の一部との間に誘電体膜18が形成されている。この重なった第1の接地導体14の一部、誘電体膜18、及び第2の接地導体16の一部は、MIMキャパシタを構成している。第1の接地導体14と第2の接地導体16の間に、誘電体膜18とは並列にチップコンデンサ20が接続されている。第1の接地導体14と第2の接地導体16の間に、チップコンデンサ20と直列に抵抗22が接続されている。
【選択図】図1

Description

本発明は、コプレーナ線路を有する伝送線路基板に関し、特に広帯域に渡って信号を伝達することができる伝送線路基板に関するものである。
コプレーナ線路を有する伝送線路基板が知られている(例えば、特許文献1参照)。また、コプレーナ線路の接地導体が2つの電位を持つ場合がある。この場合、従来の伝送線路基板では、電位が異なる2つの接地導体をチップコンデンサでAC結合していた。
特開2000−244209号公報
従来の伝送線路基板では、40GHz以上の高周波になるとコンデンサ周辺の電界が乱れて周波数応答特性が劣化するという問題があった。
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は広帯域に渡って信号を伝達することができる伝送線路基板を得るものである。
第1の発明は、誘電体基板と、誘電体基板の上面に形成された信号線路と、前記誘電体基板の上面に形成され、前記信号線路と電界結合し、互いに電位が異なる第1の接地導体及び第2の接地導体と、重なった前記第1の接地導体の一部と前記第2の接地導体の一部との間に形成されてMIMキャパシタを構成する誘電体膜と、前記第1の接地導体と前記第2の接地導体の間に、前記誘電体膜とは並列に接続されたコンデンサと、前記第1の接地導体と前記第2の接地導体の間に、前記コンデンサと直列に接続された抵抗とを備えることを特徴とする伝送線路基板である。
第2の発明は、誘電体基板と、誘電体基板の上面に形成された信号線路と、前記誘電体基板の上面に形成され、前記信号線路と電界結合し、互いに電位が異なる第1の接地導体及び第2の接地導体と、前記誘電体基板の下面に形成され、前記誘電体基板を貫通するヴィアにより前記第1の接地導体及び前記第2の接地導体にそれぞれ接続された第3の接地導体及び第4の接地導体と、重なった前記第1の接地導体の一部と前記第2の接地導体の一部との間に形成されてMIMキャパシタを構成する誘電体膜と、前記第3の接地導体と前記第4の接地導体の間に直列に接続されたコンデンサ及び抵抗とを備えることを特徴とする伝送線路基板である。
本発明により、広帯域に渡って信号を伝達することができる。
実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1に係る伝送線路基板を示す上面図である。図2は、図1のA−A´における断面図である。
誘電体基板10の上面に、信号線路12、第1の接地導体14及び第2の接地導体16が形成されている。第1,第2の接地導体14,16は、信号線路12と電界結合してコプレーナ線路を構成している。信号線路12と第1,第2の接地導体14,16との距離や信号線路12の厚みは一定であり、インピーダンスが一定になっている。また、第1の接地導体14と第2の接地導体16は互いに電位が異なる。
本実施の形態では、重なった第1の接地導体14の一部と第2の接地導体16の一部との間に誘電体膜18が形成されている。この重なった第1の接地導体14の一部、誘電体膜18、及び第2の接地導体16の一部は、MIM(Metal-Insulator-Metal)キャパシタを構成している。
また、第1の接地導体14と第2の接地導体16の間に、誘電体膜18とは並列にチップコンデンサ20が接続されている。第1の接地導体14と第2の接地導体16の間に、チップコンデンサ20と直列に抵抗22が接続されている。なお、チップコンデンサ20の一端は抵抗22と接続されたパッド24上に搭載され、他端は第2の接地導体16上に搭載されている。
このように第1の接地導体14と第2の接地導体16のAC結合にMIMキャパシタを用いることで、電界が乱れる両者のギャップの幅wを50μm以下にすることができる。従って、40GHz以上の高周波での電界の乱れを低減し、特性劣化を抑えることができる。
また、MIMキャパシタの容量Csは、誘電率をε、誘電体膜18の比誘電率をεr、面積をS、厚みをdとすると、以下のように表される。
Cs=ε×εr×S/d
また、誘電体膜18のインピーダンスZcsは、jを虚数単位、ωを交流の角振動数とすると、以下のように表される。
Zcs=1/jωCs
MIMキャパシタの容量Csは大きくないため、周波数が低くなるに従って誘電体膜18のインピーダンスZcsが高くなり、損失が増加する。
この損失を補うために、本実施の形態では、大きい容量(0.1μF程度)のチップコンデンサ20を誘電体膜18と並列に接続している。従って、トータルのインピーダンスZtは、チップコンデンサ20の容量をClとすると、以下のように表される。
Zt=1/{jω(Cs+Cl)}
また、低周波では、チップコンデンサ20のサイズと比べて電気波長が十分長いので、電界の乱れは無視できる。しかし、MIMキャパシタとチップコンデンサ20の間で共振が起きる。そこで、本実施の形態では、チップコンデンサ20に直列に抵抗22を接続して、この共振を抑えている。
よって、本実施の形態に係る伝送線路基板は、数10kHz〜40GHz以上の広帯域に渡って第1の接地導体14と第2の接地導体16をAC結合することができるため、広範囲に渡って信号を伝達することができる。
実施の形態2.
図3は、本発明の実施の形態2に係る伝送線路基板を示す上面図であり、図4は下面図である。
誘電体基板10の上面に、信号線路12、第1の接地導体14及び第2の接地導体16が形成されている。第1,第2の接地導体14,16は、信号線路12と電界結合してコプレーナ線路を構成している。信号線路12と第1,第2の接地導体14,16との距離や信号線路12の厚みは一定であり、インピーダンスが一定になっている。また、第1の接地導体14と第2の接地導体16は互いに電位が異なる。
誘電体基板10の下面に、第3の接地導体26及び第4の接地導体28が形成されている。第3,第4の接地導体26,28は、誘電体基板10を貫通するヴィア30,32により第1,第2の接地導体14,16にそれぞれ接続されている。
本実施の形態では、重なった第1の接地導体14の一部と第2の接地導体16の一部との間に誘電体膜18が形成されている。この重なった第1の接地導体14の一部、誘電体膜18、及び第2の接地導体16の一部は、MIMキャパシタを構成している。また、第3の接地導体26と第4の接地導体28の間に、抵抗22及びチップコンデンサ20が直列に接続されている。なお、チップコンデンサ20の一端は抵抗22と接続されたパッド24上に搭載され、他端は第4の接地導体28上に搭載されている。
本実施の形態により、実施の形態1と同様の効果を得ることができるだけでなく、抵抗22及びチップコンデンサ20を誘電体基板10の下面に設けたことで伝送線路基板を小型化することができる。
図5は、本発明の実施の形態2に係る伝送線路基板の通過特性を示す図であり、図6は反射特性を示す図である。ここで、誘電体膜18の厚みが0.3μm、面積が0.1mm、比誘電率が4、チップコンデンサ20の容量が0.1μF、抵抗22の抵抗値が4Ωとしてシミュレーションを行なった。この結果、50GHzまで0.5dB以下の通過損失と、−20dB以下の反射特性を得ることができた。
また、ヴィア30,32の端からチップコンデンサ20までの距離dが、伝送周波数に相当する波長の1/4以下であることが好ましい。これにより、帯域内での共振を抑えることができる。なお、距離dは、チップコンデンサ20が搭載されるパッド24の幅、抵抗22の幅、ヴィア30,32のランド径を考慮して求めた長さである。
本発明の実施の形態1に係る伝送線路基板を示す上面図である。 図1のA−A´における断面図である。 本発明の実施の形態2に係る伝送線路基板を示す上面図である。 本発明の実施の形態2に係る伝送線路基板を示す下面図である。 本発明の実施の形態2に係る伝送線路基板の通過特性を示す図である。 本発明の実施の形態2に係る伝送線路基板の反射特性を示す図である。
符号の説明
10 誘電体基板
12 信号線路
14 第1の接地導体
16 第2の接地導体
18 誘電体膜
20 チップコンデンサ
22 抵抗
26 第3の接地導体
28 第4の接地導体
30,32 ヴィア

Claims (3)

  1. 誘電体基板と、
    誘電体基板の上面に形成された信号線路と、
    前記誘電体基板の上面に形成され、前記信号線路と電界結合し、互いに電位が異なる第1の接地導体及び第2の接地導体と、
    重なった前記第1の接地導体の一部と前記第2の接地導体の一部との間に形成されてMIMキャパシタを構成する誘電体膜と、
    前記第1の接地導体と前記第2の接地導体の間に、前記誘電体膜とは並列に接続されたコンデンサと、
    前記第1の接地導体と前記第2の接地導体の間に、前記コンデンサと直列に接続された抵抗とを備えることを特徴とする伝送線路基板。
  2. 誘電体基板と、
    誘電体基板の上面に形成された信号線路と、
    前記誘電体基板の上面に形成され、前記信号線路と電界結合し、互いに電位が異なる第1の接地導体及び第2の接地導体と、
    前記誘電体基板の下面に形成され、前記誘電体基板を貫通するヴィアにより前記第1の接地導体及び前記第2の接地導体にそれぞれ接続された第3の接地導体及び第4の接地導体と、
    重なった前記第1の接地導体の一部と前記第2の接地導体の一部との間に形成されてMIMキャパシタを構成する誘電体膜と、
    前記第3の接地導体と前記第4の接地導体の間に直列に接続されたコンデンサ及び抵抗とを備えることを特徴とする伝送線路基板。
  3. 前記ヴィアの端から前記コンデンサまでの距離は、伝送周波数に相当する波長の1/4以下であることを特徴とする請求項2に記載の伝送線路基板。
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