JP2010147707A

JP2010147707A - 伝送線路

Info

Publication number: JP2010147707A
Application number: JP2008321504A
Authority: JP
Inventors: Koji Shibuya; 幸司澁谷; Hidemasa Ohashi; 英征大橋; Seiichi Saito; 成一斉藤
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2008-12-17
Filing date: 2008-12-17
Publication date: 2010-07-01

Abstract

【課題】信号線の近傍にＧＮＤビア列を伴う伝送線路構造において、高周波特性が良く、高密度実装可能な伝送線路を得る。
【解決手段】誘電体基板１と、誘電体基板１内部に設けられた信号線２と、誘電体基板の上面及び下面に設けられた接地導体３ａ，３ｂと、誘電体基板を貫通するように設けられ、接地導体間を電気的に接続するＧＮＤビア４とを備え、ＧＮＤビア４は、信号線と等距離の位置に当該信号線の長手方向に沿って複数配置され、ＧＮＤビア間距離が、信号線とＧＮＤビアとの結合によって生じる各反射波が伝送される信号の第一の周波数で打ち消し合うように調整されてなる。
【選択図】図１

Description

この発明は、高速の信号を伝送させるための伝送線路に関する。

高速の信号を伝送させる伝送線路では、ストリップ線路や下部に接地導体を有するコプレーナ線路が使用されている。信号線間の不要干渉の抑制及び上下接地導体間の平行平板モード発生抑制のため、上下接地導体間を接続するＧＮＤビアを信号線に沿って等間隔に配置する構造がよく用いられている。信号線とＧＮＤビアが結合すると伝送特性が劣化するため、従来の伝送線路では、信号線とＧＮＤビアをある距離以上離すことで、信号線とＧＮＤビアの結合を小さくし、伝送特性の劣化を抑制していた（例えば、特許文献１参照）。

特開２００２−２５２５０５号公報

従来の伝送線路においては、高密度化のために線路・ＧＮＤビア間の距離を狭くすると、線路・ＧＮＤビア間が結合し、それが一定周期ごとに繰り返されることにより、ＧＮＤビア間隔をλ／２とする周波数及びその整数倍の周波数で反射が大きくなり、伝送特性が大きく劣化するため、高密度配線ができないという問題点があった。

この発明はかかる問題点を解決するためになされたものであり、信号線の近傍にＧＮＤビア列を伴う伝送線路構造において、高周波特性が良く、高密度実装可能な伝送線路を得ることを目的としている。

この発明に係る伝送線路は、誘電体基板と、前記誘電体基板内部に設けられた信号線と、前記誘電体基板の上面及び下面に設けられた接地導体と、前記誘電体基板を貫通するように設けられ、前記接地導体間を電気的に接続するＧＮＤビアとを備え、前記ＧＮＤビアは、前記信号線と等距離の位置に当該信号線の長手方向に沿って複数配置され、ＧＮＤビア間距離が、前記信号線と前記ＧＮＤビアとの結合によって生じる各反射波が伝送される信号の第一の周波数で打ち消し合うように調整されてなることを特徴とする。

また、誘電体基板と、前記誘電体基板上面に設けられた信号線と、前記誘電体基板の下面に設けられた接地導体と、前記信号線と同一平面に等間隔に設けられた接地導体と、前記誘電体基板を貫通するように設けられ、前記接地導体間を電気的に接続するＧＮＤビアとを備え、前記ＧＮＤビアは、前記信号線と等距離の位置に当該信号線に長手方向に沿って複数配置され、ＧＮＤビア間距離が、前記信号線と前記ＧＮＤビアとの結合によって生じる各反射波が伝送される信号の第一の周波数で打ち消し合うように調整されてなることを特徴とする。

この発明によれば、ＧＮＤビアと信号線が結合するような高密度実装においても、ＧＮＤビアの配置が任意の周波数で無反射となるようにしているので、無反射となる周波数を伝送信号の主要周波数成分に形成することで、伝送特性が改善され、信号線の近傍にＧＮＤビア列を伴う伝送線路構造において、高周波特性が良く、高密度実装可能な伝送線路を得ることができる。

実施の形態１．
図１及び図２は、この発明の実施の形態１を示す鳥瞰図及び平面図である。図１及び図２に示される伝送線路は、誘電体基板１と、誘電体基板１の内部に設けられた信号線２と、誘電体基板１の上面及び下面に設けられて、ストリップ線路を構成する地導体３ａ，３ｂと、誘電体基板１を貫通するように設けられ、地導体３ａと地導体３ｂ間を電気的に接続するＧＮＤビア４とを備えている。ＧＮＤビア４は、信号線２と等距離な位置に信号線２の長手方向に沿って両側に複数配置されている。このＧＮＤビア４は、不要結合抑制や平行平板モード発生の抑制等を目的として配置される。なお、５ａ〜５ｇはＧＮＤビア４間の距離で、以下に述べる方法によって定められた配置となる。

図３、図４、図５は、図１及び図２の等価回路である。図３において、３はＧＮＤビア４を含む地導体を表す。信号線２と地導体３はＧＮＤビア４の位置で結合する。その結合を６ａ、６ｂ、６ｃで表す。また、７ａ、７ｂ、７ｃはそれぞれ結合６ａ、６ｂ、６ｃによって生じた反射波を表すとする。反射波７ａ、７ｂ、７ｃは大きさが等しく位相が異なっている。また、５ａは結合６ａと６ｂの距離、５ｂは結合６ｂと６ｃの距離である。５ａ、５ｂはＧＮＤビア間距離も意味する。ＧＮＤビア間距離５ａ、５ｂは、ある周波数ｆ１で反射波７ａ、７ｂ、７ｃが打ち消し合うように定める。これにより、周波数ｆ１で無反射となる。

また、図４において、８ａ、８ｂはＧＮＤビア４をグループ化したもので、グループ内のＧＮＤビア４の相対位置は図３と同じとする。つまり、ＧＮＤビア間距離５ｄ、５ｅは、それぞれＧＮＤビア間距離５ａ、５ｂと等しい。図３で無反射となるようにした周波数ｆ１以外の周波数では、ＧＮＤビアグループ８ａ及び８ｂから反射波が発生する。ＧＮＤビアグループ８ａからの反射波を９ａ、ＧＮＤビアグループ８ｂからの反射波を９ｂで表す。また、５ｃはＧＮＤビアグループ８ａと８ｂの間の距離である。ＧＮＤビアグループ間距離５ｃは、周波数ｆ１とは異なるある周波数ｆ２で反射波９ａ、９ｂが打ち消し合うように定める。これにより、周波数ｆ１に加えて周波数ｆ２でも無反射となる。

さらに、図５において、１０ａ、１０ｂはＧＮＤビアグループをさらにグループ化したもので、グループ内のＧＮＤビア４の相対位置は図４と同じとする。つまり、ＧＮＤビア間距離５ｇ〜５ｋは、それぞれＧＮＤビア間距離５ａ、５ｅと等しい。図４で無反射となるようにした周波数ｆ１及びｆ２以外の周波数では、ＧＮＤビアグループ１０ａ及び１０ｂから反射波が発生する。ＧＮＤビアグループ１０ａからの反射波を１１ａ、ＧＮＤビアグループ１０ｂからの反射波を１１ｂで表す。また、５ｆはＧＮＤビアグループ１０ａと１０ｂの間の距離である。ＧＮＤビアグループ間距離５ｆは、周波数ｆ１、ｆ２とは異なるある周波数ｆ３で反射波１１ａ、１１ｂが打ち消し合うように定める。これにより、周波数ｆ１、ｆ２に加えてｆ３でも無反射となる。

ビア数がさらに多い場合も、以降同様の手順で、全てのＧＮＤビアを定める。以上の手順により、ＧＮＤビア位置を定めた伝送路は、最大でビア数を因数分解した因数の個数だけ無反射となる周波数を任意に形成できる。

以上のように、ＧＮＤビア４と信号線２が結合するような高密度実装においても、ＧＮＤビア４を順次グループ化していき、その配置が任意の周波数で無反射となるようにしているので、無反射となる周波数を伝送信号の主要周波数成分に形成することで、伝送特性が改善される。

また、複数の無反射周波数を形成できるので、同じ伝送線路で複数種類の伝送信号に対応でき、広帯域な信号にも対応可能である。

なお、実施の形態１では、グループ化の個数を具体的な数字で説明したが、グループ化の個数はＧＮＤビア数の因数であれば任意であることは言うまでも無い。また、ＧＮＤビア間が信号線と同層のＧＮＤパターンで接続されている構造も同様に適用可能である。

実施の形態２．
図６は、この発明の実施の形態２を示す平面図である。実施の形態１のＧＮＤビア４を信号線の片側にのみ配置している。すなわち、ＧＮＤビア４を信号線２の長手方向に沿って信号線２の片側に複数配置している。不要結合抑制を目的としてＧＮＤビア列を配置する場合、不要結合を抑制したい対象と信号線の配置によっては、ＧＮＤビア列を両側に配置する必要は無い。

以上のように、不要結合抑制を目的として、実施の形態１のＧＮＤビア４を、配置を信号線２の片側だけにしたことにより、実施の形態１の効果に加えて、ＧＮＤビア４の数を減らすことができ他層の信号配線をしやすくなるという利点がある。

実施の形態３．
図７は、この発明の実施の形態３を示す平面図である。実施の形態１の信号線を２本とし、ＧＮＤビア４は、２本の信号線２ａ，２ｂからなるペア配線の両側に対称に配置している。

以上のように、ペア配線２ａ，２ｂの両側に対称にＧＮＤビア４を配置しているので、実施の形態１の効果に加えて、高速信号で用いられる差動伝送路にも対応できる。

実施の形態４．
図８は、この発明の実施の形態４を示す鳥瞰図である。実施の形態１〜３はストリップ線路で説明したが、図８のような下面に接地導体をともなうコプレーナ線路にも適用可能である。すなわち、図８に示されるコプレーナ線路は、誘電体基板１と、誘電体基板１の上面に設けられた信号線２と、誘電体基板１の下面に設けられた接地導体３ａと、信号線２と同一平面に等間隔に設けられた接地導体３ｂと、誘電体基板１を貫通するように設けられ、接地導体３ａ，３ｂ間を電気的に接続するＧＮＤビア４とを備え、前述した実施の形態１と同様に、ＧＮＤビア４を、信号線２と等距離の位置に当該信号線２の長手方向に沿って複数配置し、ＧＮＤビア間距離を、信号線２とＧＮＤビア４との結合によって生じる各反射波が伝送される信号の周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３で打ち消し合うように調整することで無反射となる。

また、図８から信号線２と同層（同一平面）のＧＮＤパターン（接地導体３ｂ）を取り除くと、マイクロストリップ線路となるが、この様な構造にも適用可能であるのは言うまでも無い。また、この実施の形態４においても実施の形態２及び３を適用できるのは勿論である。

この発明の実施の形態１を示す鳥瞰図である。この発明の実施の形態１を示す平面図である。図１の等価回路である。ＧＮＤビア４をグループ化した場合を示す図１の等価回路である。ＧＮＤビアグループをさらにグループ化した場合を示す図１の等価回路である。この発明の実施の形態２を示す平面図である。この発明の実施の形態３を示す平面図である。この発明の実施の形態４を示す鳥瞰図である。

符号の説明

１誘電体基板、２信号線、３，３ａ，３ｂ地導体、４ＧＮＤビア、５ａ〜５ｇＧＮＤビア間距離、６ａ〜６ｃ結合、７ａ〜７ｃ反射波、８ａ，８ｂＧＮＤビアグループ、９ａ，９ｂ反射波、１０ａ，１０ｂＧＮＤビアグループ、１１ａ，１１ｂ反射波。

Claims

誘電体基板と、
前記誘電体基板内部に設けられた信号線と、
前記誘電体基板の上面及び下面に設けられた接地導体と、
前記誘電体基板を貫通するように設けられ、前記接地導体間を電気的に接続するＧＮＤビアと
を備え、
前記ＧＮＤビアは、前記信号線と等距離の位置に当該信号線の長手方向に沿って複数配置され、ＧＮＤビア間距離が、前記信号線と前記ＧＮＤビアとの結合によって生じる各反射波が伝送される信号の第一の周波数で打ち消し合うように調整されてなる
ことを特徴とする伝送線路。
誘電体基板と、
前記誘電体基板上面に設けられた信号線と、
前記誘電体基板の下面に設けられた接地導体と、
前記信号線と同一平面に等間隔に設けられた接地導体と、
前記誘電体基板を貫通するように設けられ、前記接地導体間を電気的に接続するＧＮＤビアと
を備え、
前記ＧＮＤビアは、前記信号線と等距離の位置に当該信号線に長手方向に沿って複数配置され、ＧＮＤビア間距離が、前記信号線と前記ＧＮＤビアとの結合によって生じる各反射波が伝送される信号の第一の周波数で打ち消し合うように調整されてなる
ことを特徴とする伝送線路。
請求項１または２に記載の伝送線路において、
前記ＧＮＤビアを複数個ずつ集めてグループ化し、グループ化されたＧＮＤビアグループのグループ間距離を、各グループで発生する反射波が、伝送される信号の前記第一の周波数とは異なる第二の周波数で打ち消し合うように調整する
ことを特徴とする伝送線路。
請求項３に記載の伝送線路において、
前記ＧＮＤビアグループを集めてさらにグループ化することを繰り返し、さらにＮ回目のグループ化においてグループ化されたＧＮＤビアグループのグループ間距離を、各グループで発生する反射波が、伝送される信号の前記第一の周波数及び前記第二の周波数及びＮ−１回目のグループ化までで打ち消し合うようにした周波数とは異なる第Ｎの周波数で打ち消し合うように調整する
ことを特徴とする伝送線路。
請求項１から４までのいずれか１項に記載の伝送線路において、
前記ＧＮＤビアは、前記信号線の長手方向に沿って当該信号線の両側に複数配置される
ことを特徴とする伝送線路。
請求項１から４までのいずれか１項に記載の伝送線路において、
前記ＧＮＤビアは、前記信号線の長手方向に沿って当該信号線の片側に複数配置される
ことを特徴とする伝送線路。
請求項１から６までのいずれか１項に記載の伝送線路において、
前記信号線を差動線路とした
ことを特徴とする伝送線路。
請求項２の信号線と同一平面の接地導体を無くした
ことを特徴とする伝送線路。