JP2014049877A

JP2014049877A - プリント配線板

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Publication number: JP2014049877A
Application number: JP2012190044A
Authority: JP
Inventors: Shinya Nishi; 慎矢西; Chiharu Hayano; 千晴早野
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2012-08-30
Filing date: 2012-08-30
Publication date: 2014-03-17
Anticipated expiration: 2032-08-30
Also published as: JP5950764B2

Abstract

【課題】プリント配線板製造工程やコストを削減し、リターン電流の経路を短くし、高周波における共振現象を抑制することができるプリント配線板を提供する。
【解決手段】信号導体及びリファレンスグランド導体が同一の表層に形成され、同軸コネクタと接続するコプレーナ線路と、信号導体が表層に形成され、リファレンスグランド導体が表層と異なる他の層に形成されると共に、コプレーナ線路と集積回路を接続するマイクロストリップ線路と、コプレーナ線路の信号導体の両側に近接して形成され、コプレーナ線路のリファレンスグランド導体におけるマイクロストリップ線路方向への終端領域とマイクロストリップ線路のリファレンスグランド導体におけるコプレーナ線路方向への終端領域を接続する第１のグランドスルーホールと、マイクロストリップ線路の信号導体に接続される集積回路の信号端子の両側に配置された集積回路のグランド端子のランドとマイクロストリップ線路のリファレンスグランド導体を接続する第２のグランドスルーホールとを備えた。
【選択図】図１

Description

この発明は、大容量通信などの高速信号伝送が必要となる通信装置で使用されるプリント配線板に関するものである。

従来から広く普及しているＰＣや近年に普及しているスマートフォンに代表されるモバイル機器に対応した通信サービス需要が飛躍的に増加し、このニーズに対応するために更なる大容量化・広帯域化を実現した通信装置の開発が求められている。

このような通信装置同士のインタフェースとしては光ファイバが用いられ、光信号により大容量のデータ通信がなされる。このような通信装置では、外部からのインタフェースとして光信号と電気信号が変換モジュールにより変換され、通信装置内では主に電気信号により処理が行われる。変換モジュールへ直接伝送される電気信号や変換モジュールから送信される電気信号としては、例えば３０Ｇｂｐｓ等の非常に高速な信号伝送を行う必要がある。３０Ｇｂｐｓデジタル信号は広い３次高調波を含めると４５ＧＨｚ程度までの周波数帯域の成分を持つため、伝送系では前記周波数帯域で損失の少ない高周波特性を確保することが重要である。

従来からこのような伝送系における変換モジュールとプリント配線板との接続には、高周波特性に優れる同軸コネクタ・同軸ケーブルが広く使用されている。しかし近年電気信号の高速化が進むにつれ、単にそれぞれ同軸ケーブル・同軸コネクタ・プリント配線板の特性インピーダンスを一定としただけでは、高周波特性の確保が難しいことが明らかとなってきた。

まず、同軸コネクタとプリント配線板における信号配線の構造について説明する。
図１５は同軸コネクタの一般的な構造を示す図である。
図１５に示す同軸コネクタ２の例では、同軸ケーブル接続部２１０と、同軸線路部２２０と、プリント配線板接続部２３０とを備え、同軸線路部２２０は、断面円形の内導体２２１と、内導体２２１の外周側に間隔を隔てて配置された外導体２２２と、内導体２２１と外導体２２２との間に設けられた特性インピーダンス整合用の内部誘電体層２２３とを備える。プリント配線板接続部２３０では、内導体２２１に接続された導体がプリント配線板の信号導体に接続できるよう断面円形状の信号端子２３１と、外導体２２２に接続された導体がプリント配線板のリファレンスグランド導体に接続できる断面方形状の同軸コネクタグランド端子２３２が備えられている。

図１６はプリント配線板における一般的な信号伝送構造の断面図である。
図１６（ａ）に示すプリント配線板上に構成されるマイクロストリップ線路３００は、表層の信号導体３０１と内層のグランドとして機能するリファレンスグランド導体３０２ａの間に誘電体３３０を配置した構造であり、信号導体３０１の幅が広いほどマイクロストリップ線路３００の特性インピーダンスは小さい特性を持つ。図１６（ａ）のような内層のリファレンスグランド導体３０２ａの他に、信号導体３０１と同じ表層にグランド導体３０２ｂが付加された構造をグランド付きマイクロストリップ線路と呼ぶ（図１６（ｂ））。

次に図１６（ｃ）に示すコプレーナ線路３１０は、表層の信号導体３１１に対し同じ層のみでリファレンスグランド導体３１２を配置した構造であり、通常特性インピーダンスを確保するためには信号導体３１１とリファレンスグランド導体３１２間の距離は信号導体幅よりも小さく、信号導体幅を大きくしたほうが信号導体３１１とリファレンスグランド導体３１２間の距離を大きく取れるため、プリント配線板製造上の特性インピーダンス公差を小さくできる。
すなわち、特性インピーダンスＺは、高周波においては、Ｚ＝√（Ｌ／Ｃ）となるが、ここで信号導体とグランド導体間距離が大きくなり、静電容量Ｃが小さくなっても信号導体幅を大きくすることでインダクタンスＬも小さくなり、この微調整を行うことで特性インピーダンスを保つことができる。

図１７は、従来の同軸コネクタとプリント配線板の接続構造を示す図である。
図１７（ａ）は上面図を示し、図１７（ｂ）は斜視図を示す。
図１８は、プリント配線板のグランド付きマイクロストリップ線路における信号電流とリターン電流の模式図である。
図１８（ａ）はプリント配線板の表層面を示し、図１８（ｂ）はプリント配線板の内層面を示す。
図１７に示すグランド付きマイクロストリップ線路においては、図１８に示すように、信号電流１００は信号導体を流れ、信号電流１００に対応したリターン電流１０１はリファレンスグランド導体の最も信号電流１００に近い部分を主に流れる。リターン電流１０１は同軸コネクタ２が実装される側のプリント配線板端部に到達すると、最も信号導体と同軸コネクタ２に近いプリント配線板のグランドスルーホールを経由して同軸コネクタ２の外導体へと伝搬する。

この結果、マイクロストリップ線路を同軸コネクタ２に接続する場合、信号電流１００は信号導体を直接流れるため短い経路を伝搬するのに対し、リファレンスグランドを流れるリターン電流１０１は長い経路を通過する必要があるために、プリント配線板上の電磁界分布である準ＴＥＭ（ＴｒａｎｓｖｅｒｓＥｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｍｏｄｅ）モードが大きく崩れ、信号の高周波成分が劣化する。

上記の問題に対し特許文献１〜３では、プリント配線板上のリターン電流経路を短くする構造が示されている。
図１９は上記特許文献１〜３の構造を説明する同軸コネクタとプリント配線板の上面図および斜視図である。
図１９（ａ）は上面図、図１９（ｂ）は斜視図、図１９（ｃ）は図１９（ｂ）の同軸コネクタを接続しない状態でプリント配線板の向きを逆にした斜視図を示す。
図２０は上記特許文献１〜３の構造を説明するプリント配線板の断面図である。
図２０（ａ）はプリント配線板の表層面を示し、図２０（ｂ）はプリント配線板の内層面を示す。
特許文献１〜３では、図１９に示すような、プリント配線板の端部に端面スルーホール１１０や端面めっき（図示せず）を設けた構造としている。これによって、図２０に示すとおり、リターン電流１０１は、プリント配線板の同軸コネクタ２と接触が可能な箇所に設けられた端面スルーホール１１０を経由して、同軸コネクタ２の外導体に流れる。この結果、プリント配線板の端面スルーホール１１０や端面めっきがない場合に比べて、リターン電流１０１の経路が短くなり、高周波特性が良好な構成とすることができる。

特開２００７−１２３９５０号公報特開２００９−０８９１４７号公報特開２０１１−２２２５７６号公報

しかしながら、特許文献１〜３のような従来発明の構成では、スルーホールを端面に配置するためにプリント配線板製造工程が増えコスト増となるという課題があった。また、スルーホールを半分に加工する際に金属のバリや剥がれが発生してしまうという課題があった。また、スルーホールの代わりにプリント配線板に端面めっきを施す方法もあるが、やはりプリント配線板の外形加工後の処理となるために製造工程が増え、製造コストがかかるという課題があった。

さらに、上述したような従来発明の構成では、同軸コネクタをはんだ付けするためのパッドや信号導体と同一層に配置されるグランド導体と、内層リファレンスグランド導体とが対向した構造となっており、その部分で高周波における共振現象が発生してしまうことによって、数十ＧＨｚ以上の高周波通過特性を確保できないという課題があった。

この発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、プリント配線板製造工程やコストを削減し、リターン電流の経路を短くし、高周波における共振現象を抑制することができるプリント配線板を提供するものである。

この発明に係るプリント配線板は、同軸コネクタと集積回路を搭載するためのプリント配線板において、信号導体及びリファレンスグランド導体が同一の表層に形成され、同軸コネクタと接続するコプレーナ線路と、信号導体が表層に形成され、リファレンスグランド導体が表層と異なる他の層に形成されると共に、コプレーナ線路と集積回路を接続するマイクロストリップ線路と、コプレーナ線路の信号導体の両側に近接して形成され、コプレーナ線路のリファレンスグランド導体におけるマイクロストリップ線路方向への終端領域とマイクロストリップ線路のリファレンスグランド導体におけるコプレーナ線路方向への終端領域を接続する第１のグランドスルーホールと、マイクロストリップ線路の信号導体に接続される集積回路の信号端子の両側に配置された集積回路のグランド端子のランドとマイクロストリップ線路のリファレンスグランド導体を接続する第２のグランドスルーホールとを備えたものである。

この発明によれば、同軸コネクタに対してプリント配線板の端面スルーホールや端面めっき無しでリターン電流が短くなる構成とすることができ、これによって電磁界の伝搬モードの急激な変化を防ぐことができるため高周波特性が確保でき、リターン電流経路に端面スルーホールを使用した場合に比べ製造工程や製造コストの削減が図れる。さらに同軸コネクタ実装用パッド部とリターン電流用のグランドパターンが対向する面積を小さくしたので、高周波においても共振を抑制することができる。

この発明の実施の形態１に係るプリント配線板の概略上面図である。この発明の実施の形態１に係るプリント配線板に同軸コネクタ及びＬＳＩを実装した概略上面図である。この発明の実施の形態１に係るプリント配線板の斜視図である。この発明の実施の形態１に係るプリント配線板の概略断面図である。この発明の実施の形態１に係るプリント配線板の内層面を示す図である。この発明の実施の形態１に係るプリント配線板の信号電流１００及びリターン電流１０１の経路を表す図である。この発明の実施の形態１に係るプリント配線板の上面透視図である。この発明の実施の形態１に係るプリント配線板の通過特性を説明する図である。従来の端面スルーホールを使ったプリント配線板の通過特性を説明する図である。この発明の実施の形態２に係るプリント配線板の表層面を示す図である。この発明の実施の形態２に係るプリント配線板の内層面を示す図である。この発明の実施の形態２に係るプリント配線板の内層面を示す図である。この発明の実施の形態２に係るプリント配線板のリターン電流の密度分布を示す図である。この発明の実施の形態３に係るプリント配線板の上面図とその拡大図である。同軸コネクタの一般的な構造を示す図である。プリント配線板における一般的な信号伝送構造の断面図である。従来の同軸コネクタとプリント配線板の接続構造を示す図である。プリント配線板のグランド付きマイクロストリップ線路における信号電流とリターン電流の模式図である。特許文献１〜３の構造を説明する同軸コネクタとプリント配線板の上面図および斜視図である。特許文献１〜３の構造を説明するプリント配線板の断面図である。

以下、この発明の実施の形態を添付の図面に基づいて説明する。
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係るプリント配線板の概略上面図である。図２は、この発明の実施の形態１に係るプリント配線板に同軸コネクタ及びＬＳＩ（ＬａｒｇｅＳｃａｌｅＩｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ、集積回路）を実装した概略上面図である。図３は、図２で示したプリント配線板の斜視図である。図４は、図２で示したプリント配線板の概略断面図である。なおプリント配線板は、導体表面を保護するソルダレジスト、信号層、電源層及びグランド層からなる多層プリント配線板であるが、構成の理解を容易にするため、図４では同軸コネクタ中心を切断面とした断面図を示している。図５は、この発明の実施の形態１に係るプリント配線板の内層面を示している。
以下、実施の形態１によるプリント配線板の構成を、図１〜図５を用いて詳細に説明する。

図１において、プリント配線板１は、同軸コネクタ信号端子用ランド８ａ、同軸コネクタグランド端子用ランド８ｂ、コプレーナ線路３１０、コプレーナ線路３１０のリファレンスグランド導体３１２、マイクロストリップ線路３００、図３〜図５に示すマイクロストリップ線路３００のリファレンスグランド導体３０２ａ、ＬＳＩ信号端子用ランド９ａ、ＬＳＩグランド端子用ランド９ｂを備えており、図２に示すように、同軸コネクタ２とＬＳＩ３を実装している。また、コプレーナ線路３１０の信号導体３１１の両端にはグランドスルーホール（第１のグランドスルーホール）６ａが、マイクロストリップ線路３００の信号導体３０１の両端にはグランドスルーホール（第２のグランドスルーホール）６ｂが配置されている。

コプレーナ線路３１０は、信号導体３１１及びリファレンスグランド導体３１２が同一の表層に形成され、同軸コネクタ２と接続する。なお、同軸コネクタ２は、図１，２に示すようにプリント配線板端１ａでプリント配線板１と接続されている。マイクロストリップ線路３００は、信号導体３０１が表層に形成され、リファレンスグランド導体３０２ａが表層と異なる他の層に形成されると共に、コプレーナ線路３１０とＬＳＩ３を接続する。

図５は、グランドスルーホール６ａ，６ｂと、コプレーナ線路３１０のリファレンスグランド導体３１２と、マイクロストリップ線路３００のリファレンスグランド導体３０２ａの位置関係を示している。
グランドスルーホール６ａは、コプレーナ線路３１０の信号導体３１１の両側に近接して形成され、コプレーナ線路３１０のリファレンスグランド導体３１２におけるマイクロストリップ線路３００方向への終端領域とマイクロストリップ線路３００のリファレンスグランド導体３０２ａにおけるコプレーナ線路３１０方向への終端領域を接続する。

ここで、コプレーナ線路３１０の信号導体３１１の両側に近接する距離とは、信号導体３１１に近いリファレンスグランド導体端から内側にグランドスルーホール６ａの半径分の距離を持たせた距離のことを言う。
例えば、グランドスルーホール６ａのランド径（グランドスルーホール６ａは、ドリルやレーザで穴穿け後金属を電気めっきすることにより形成されるが、ドリルなどで穴穿けの際、ランドから外れると通電せず電気めっきができないことから、通常ランドを形成しその内に穴を収める必要がある）を０．５ｍｍとした場合、リファレンスグランド導体端から０．２５ｍｍの位置、つまりグランドスルーホール６ａのランドの半径と同じ距離に、グランドスルーホール６ａの中心がある場合の距離を言う。

グランドスルーホール６ｂは、マイクロストリップ線路３００の信号導体３０１に接続されるＬＳＩ信号端子用ランド９ａの両側に配置されたＬＳＩグランド端子用ランド９ｂとマイクロストリップ線路３００のリファレンスグランド導体３０２ａを接続する。

図５の網がけしてある領域は、コプレーナ線路３１０とマイクロストリップ線路３００のグランドリファレンス導体３１２，３０２ａ同士が垂直方向に対向する領域（対向領域３４０）である。この対向領域３４０の面積は小さくなるように構成されており、最小限グランドスルーホール６ａが形成できる程度の面積であればよい。

なお、グランドスルーホール６ａは信号導体３１１の両端にそれぞれ１つ以上配置してもよい。このようにグランドスルーホール６ａを複数個配置することで、広がってしまったリターン電流の成分をコプレーナ線路３１０のリファレンスグランド導体３１２及びマイクロストリップ線路３００のリファレンスグランド導体３０２ａに短い経路で繋ぐことができる。また、リファレンスグランド導体３１２，３０２ａ同士が小さな面積の対向領域３４０で部分的に重なっているため、コプレーナ線路３１０のリファレンスグランド導体３１２及びマイクロストリップ線路３００のリファレンスグランド導体３０２ａ間で起こり得る共振を抑制することができる。

同軸コネクタ２内の同軸線路部２２０、コプレーナ線路３１０、マイクロストリップ線路３００はそれぞれ特性インピーダンスが所定値、例えば５０Ωとなるように、信号導体３１１，３０１の導体幅と、信号導体３１１とリファレンスグランド導体３１２間の距離とが調整されている。

図１に示すように、コプレーナ線路３１０の同軸コネクタグランド端子用ランド８ｂ実装部分には特性インピーダンスの整合を行う特性インピーダンス調整部３２０を備える（特性インピーダンス調整部３２０の拡大図参照）。これは、コプレーナ線路３１０のリファレンスグランド導体３１２と、図３，４に示す同軸コネクタ信号端子２３１との容量性結合を減らし、特性インピーンダンスが所望の値から大きく低下することを抑制するためのものである。

すなわち、同軸コネクタ信号端子２３１を、コプレーナ線路３１０の信号導体３１１に接続されている同軸コネクタ信号端子用ランド８ａにはんだ付けした場合、コプレーナ線路３１０の信号導体３１１とリファレンスグランド導体３１２間の静電容量に比べ、はんだ付けされた同軸コネクタ信号端子用ランド８ａとリファレンスグランド導体３１２間の静電容量が大きくなり、特性インピーダンスの低下を引き起こし伝送特性が悪化する。このことを防ぐため、図１の特性インピーダンス調整部３２０の拡大図に示すように、コプレーナ線路３１０のリファレンスグランド導体３１２は、コプレーナ線路３１０の信号導体３１１との距離（イ）よりも、同軸コネクタ信号端子２３１がはんだ付けされている同軸コネクタ信号端子用ランド８ａとの距離（ロ）の方が大きくなるよう配置されている。

同様に、図１に示すように、コプレーナ線路３１０とマイクロストリップ線路３００との接続部にも特性インピーダンスの整合を行う特性インピーダンス調整部３２１を備え(特性インピーダンス調整部３２１の拡大図参照)、コプレーナ線路３１０の信号導体３１１は、マイクロストリップ線路３００の信号導体３０１にテーパ状に接続されるようにしている。

同軸コネクタグランド端子２３２は、図１５に示す同軸コネクタ２内の同軸線路部２２０の外導体２２２に近い場所で、コプレーナ線路３１０のリファレンスグランド導体３１２にはんだ付けできるように、同軸コネクタ信号端子用ランド８ａ付近に同軸コネクタグランド端子用ランド８ｂが配置され、ソルダレジストが被らない構造としている。

マイクロストリップ線路３００は、図１６（ｂ）に示すようなグランド付きマイクロストリップ線路を用いても構わない。グランド付きマイクロストリップ線路を用いる場合には、リファレンスグランド導体３０２ａとその他のグランド導体３０２ｂを、はんだなどの導電性の材料（図示せず）を使用して接続する。また、リファレンスグランド導体３１２とグランド導体３０２ｂとの間の共振が発生しないようグランドスルーホールを密に、例えば０．８ｍｍ間隔でグランド付きマイクロストリップ線路を配置する必要がある。

また、同軸コネクタ２としては、周波数範囲が１ＧＨｚ以上を対象としたＳＭＡ（ＳｕｂＭｉｎｉａｔｕｒｅＴｙｐｅＡ）コネクタ、ＳＭＰＭコネクタ、ＳＭＰコネクタ、ＳＭＶコネクタ、２．９２ｍｍコネクタ、１．８５ｍｍコネクタ、１ｍｍコネクタなどを用いる。

図６はこの発明の実施の形態１に係るプリント配線板の信号電流１００およびリターン電流１０１の経路を表す図であり、図７はこの発明の実施の形態１に係るプリント配線板の上面透視図である。
上述のように、グランドスルーホール６ａを、コプレーナ線路３１０の信号導体３１１の両側に近接する位置で、コプレーナ線路３１０のリファレンスグランド導体３１２におけるマイクロストリップ線路３００方向への終端領域とマイクロストリップ線路３００のリファレンスグランド導体３０２ａにおけるコプレーナ線路３１０方向への終端領域を接続するように配置し、グランドスルーホール６ｂを、マイクロストリップ線路３００の信号導体３０１に接続されるＬＳＩ信号端子用ランド９ａの両側に配置されたＬＳＩグランド端子用ランド９ｂとマイクロストリップ線路３００のリファレンスグランド導体３０２ａを接続するように配置している。このような配置によって、図６，図７に示すとおり、高周波信号である信号電流１００のリターン電流１０１を、図１５に示す同軸コネクタ２内の同軸線路部２２０の内導体２２１部分から、同軸コネクタグランド端子接続用ランド８ｂ、コプレーナ線路３１０のリファレンスグランド導体３１２、グランドスルーホール６ａ、マイクロストリップ線路３００のリファレンスグランド導体３０２ａ、グランドスルーホール６ｂ、ＬＳＩ３のグランド端子用ランド９ｂの短い経路で、ＬＳＩ３まで通すことが可能となる。

この構成によれば、例えば３０ＧｂｐｓＮＲＺ信号の基本周波数である１５ＧＨｚにおいても良好な通過特性が得られる。図８は、この発明の実施の形態１に係るプリント配線板の通過特性を説明する図である。基本周波数で要求される通過特性は例えば−３ｄＢ以上であるが、評価用として信号入力部と信号出力部に２箇所同軸コネクタを実装し、同軸コネクタ間をコプレーナ線路−マイクロストリップ線路−コプレーナ線路の構造で接続したプリント配線板をネットワークアナライザにて測定した結果を図８において示す。測定結果から−３ｄＢ以上の特性が確保できておりであり、３０ＧｂｐｓＮＲＺ信号を問題なく伝送させることが可能であることが判断できる。

一方、図９は、従来の端面スルーホールを使ったプリント配線板の通過特性を説明する図である。図９において、従来の端面スルーホールを使ったプリント配線板を同様の方法で測定した結果を図９に示す。
この場合、同軸コネクタグランド端子用ランド８ｂとマイクロストリップ線路のリファレンスグランド導体における共振により、３０ＧＨｚで通過特性の劣化がみられ、広帯域が必要となる高周波デジタル信号においては使用することが難しい結果となった。この共振はグランドスルーホールの数を増やすことと、その配置の仕方によって高い周波数に移動させることができるが、プリント配線板の製造上、グランドスルーホールを限りなく多くできない点と、更に高い周波帯域を含めると根本的な解決手段とはならない。

以上説明したように、この発明の実施の形態１によれば、同軸コネクタ２に対してプリント配線板１の端面スルーホールや端面めっき無しでリターン電流が短くなる構成とすることができ、これによって電磁界の伝搬モードの急激な変化を防ぐことができるため高周波特性が確保でき、リターン電流経路に端面スルーホールを使用した場合に比べ製造工程や製造コストの削減が図れる。

また、従来の端面スルーホールや端面めっきを配置したプリント配線板を使用した場合、共振が起こる可能性があるが、この発明の実施の形態１によれば、コプレーナ線路３１０のリファレンスグランド導体３１２とマイクロストリップ線路３００のリファレンスグランド導体３０２ａ同士の対向領域３４０の面積を小さくすることができるため、数十ＧＨｚ以上で起こりやすい共振による高周波特性劣化を抑制することができる。

また、従来技術のように端面スルーホールを設けた場合、はんだがスルーホール壁面に流れ込むことがあり、はんだ付けが安定しないという課題があるが、この発明の実施の形態１によれば、同軸コネクタ２は、同軸コネクタグランド端子用ランド８ｂに直接はんだ付けできるようにプリント配線板端１ａに配置し、端面スルーホールや端面めっきを設けないことで、はんだがプリント配線板１の壁面に流れ込まない構造とすることによって、端面スルーホールや端面めっきを設けた場合と比較して安定したはんだ付けを行うことができ、同軸コネクタの高周波特性が確保できるため、歩留まりを向上させることができる。また、端面スルーホールを使用せずにグランドスルーホール６ａを使用したことにより、リフローはんだ付け工程における同軸コネクタ２のはんだ付けの際の端面スルーホールや端面めっきからの熱の逃げを抑制し、はんだなどの濡れ広がりを良くすることができる。

なお、この実施の形態１では、マイクロストリップ線路３００をＬＳＩ３に接続しているが、ＬＳＩ３の代わりにその他の半導体素子や電気素子にマイクロストリップ線路３００を接続してもよい。

実施の形態２．
図１０は、この発明の実施の形態２に係るプリント配線板の表層面を示す図である。
図１１，１２は、この発明の実施の形態２に係るプリント配線板の内層面を示す図である。
図１３は、この発明の実施の形態２に係るプリント配線板のリターン電流の密度分布を示す図である。
この発明の実施の形態２に係るプリント配線板１について、図１０〜１３を用いて説明する。

図１０に示すように、プリント配線板１上のマイクロストリップ線路３００では高周波信号である信号電流１００は信号導体３０１を流れ、その信号に対応したリターン電流１０１は主に信号導体３０１の直下を流れる。そのリターン電流１０１は、図１３に示すとおり、ある電流密度の分布をもって流れる。

そのため、図１１に示すように、マイクロストリップ線路３００のコプレーナ線路３１０との接続部近傍において、マイクロストリップ線路３００の信号導体３０１を中心とした両側でマイクロストリップ線路３００のリファレンスグランド導体３０２ａを徐々に狭めた、傾斜部３０２ｃを有した構造とすることによって、つまり、マイクロストリップ線路３００のリファレンスグランド導体３０２ａの導体幅をグランドスルーホール６ａに向かって徐々に狭めてマイクロストリップ線路３００のリファレンスグランド導体３０２ａにグランドスルーホール６ａに向かう傾斜部３０２ｃを備えることによって、リターン電流１０１の分布により広がった成分を含め経路を短くできる。併せてコプレーナ線路３１０のリファレンスグランド導体３１２とマイクロストリップ線路３００のリファレンスグランド導体３０２ａ同士の対向領域３４０の面積を実施の形態１よりもさらに少なくすることができるため、共振をさらに抑制することができる。

また、図１２に示すように、マイクロストリップ線路３００のリファレンスグランド導体３０２ａの傾斜部３０２ｃの頂点にグランドスルーホール６ａの周囲に沿った切り欠き部３０２ｄを設けることで、リターン電流１０１の経路をさらに短くすることができ、共振をさらに抑制することができる。

実施の形態３．
ＬＳＩ３を搭載したプリント配線板１を高周波で動作させる際には、他の部品ランドとして、ＬＳＩ３で使用するバイアスを調整するためのＡＣカップリングコンデンサやバイアスティー用の高周波対応インダクタが必要となる場合がある。従来技術では、ＡＣカップリングコンデンサやインダクタを実装するためのパッドはマイクロストリップ線路の信号導体よりも大きく、マイクロストリップ線路やグランド付きマイクロストリップ線路において容量成分となり、高周波において伝送特性を悪くする要因となる。

この発明の実施の形態３に係るプリント配線板は、このような課題を解決するためのものである。
図１４は、この発明の実施の形態３に係るプリント配線板の上面図とその拡大図である。
図１４（ａ）は、インダクタ４を実装したプリント配線板１の上面図および拡大図である。
コプレーナ線路３１０に例えばインダクタ信号端子接続用ランド４ａをコプレーナ線路３１０の信号導体３１１に配置し、インダクタ電源端子接続用ランド４ｂを電源配線導体に配置した構成とする。このときコプレーナ線路３１０の信号導体３１１の幅は、インダクタ信号端子接続用ランド４ａの幅と同程度の大きさとする。つまり、コプレーナ線路３１０の信号導体３１１の導体幅内に電子部品を搭載するためのランドが形成されている。

マイクロストリップ線路３００上に実装するインダクタ４が大きい場合、信号導体幅よりもインダクタ信号端子接続用ランド４ａが大きくなってしまうことがあるが、信号導体３０１上にそのようなインダクタ信号端子接続用ランド４ａを配置すると、その部分の特性インピーダンスが低くなるため、結果的に特性インピーダンスが一定とならない。これは、信号導体３０１−リファレンスグランド導体３０２ａ間の距離を部分的に調整できないためである。また、インダクタ信号端子接続用ランド４ａの幅に信号導体３０１の幅を合わせると、全体の特性インピーダンスが低くなる。

これに対し、コプレーナ線路３１０上に実装するインダクタ４が大きく、インダクタ信号端子接続用ランド４ａも大きい場合、信号導体幅をインダクタ信号接続用ランド４ａの幅に合わせ、信号導体３１１−リファレンスグランド導体３１２間の距離を調整することができる。このことにより、特性インピーダンスを一定に保つことが可能となる。

以上のように、マイクロストリップ線路３００では信号導体幅より大きいインダクタ信号端子接続用ランド４ａを配置して信号導体幅を大きくすると信号導体３０１の特性インピーダンスが低下してしまうが、コプレーナ線路３１０では、信号導体３１１の導体幅をインダクタ信号端子接続用ランド４ａと同程度まで大きくした場合でも、信号導体３１１の特性インピーダンスを一定とすることができるので、高周波における不連続性をなくすことができ、高周波特性が確保できる。コプレーナ線路３１０の信号導体３１１の導体幅を大きくする際には、信号導体３１１とリファレンスグランド導体３１２間の距離を大きくすることで、所定のインピーダンス、例えば５０Ωに合わせることができる。

図１４（ｂ）は、コンデンサ５を実装したプリント配線板１の上面図および拡大図である。
コプレーナ線路３１０に、例えばコンデンサ接続用ランド５ａを配置し、コンデンサ接続用ランド５ａと同程度に導体幅を合わせることによって、つまり、コプレーナ線路３１０の信号導体３１１の導体幅内に電子部品を搭載するためのランドを形成することによって、図１４（ａ）の場合同様、特性インピーダンスを一定に保つことができ高周波特性が確保できる。

なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。

１プリント配線板、１ａプリント配線板端、２同軸コネクタ、３ＬＳＩ、４インダクタ、４ａインダクタ信号端子接続用ランド、４ｂインダクタ電源端子接続用ランド、５コンデンサ、５ａコンデンサ端子接続用ランド、６ａ，６ｂグランドスルーホール、８ａ同軸コネクタ信号端子用ランド、８ｂ同軸コネクタグランド端子用ランド、９ａＬＳＩ信号端子用ランド、９ｂＬＳＩグランド端子用ランド、１００信号電流、１０１リターン電流、１１０端面スルーホール、２１０同軸ケーブル接続部、２２０同軸線路部、２２１内導体、２２２外導体、２２３内部誘電体層、２３０プリント配線板接続部、２３１信号端子、２３２同軸コネクタグランド端子、３００マイクロストリップ線路、３０１，３１１信号導体、３０２ａ，３１２リファレンスグランド導体、３０２ｂグランド導体、３０２ｃ傾斜部、３０２ｄ切り欠き部、３１０コプレーナ線路、３２０，３２１特性インピーダンス調整部、３３０誘電体、３４０対向領域。

Claims

同軸コネクタと集積回路を搭載するためのプリント配線板において、
信号導体及びリファレンスグランド導体が同一の表層に形成され、前記同軸コネクタと接続するコプレーナ線路と、
信号導体が前記表層に形成され、リファレンスグランド導体が前記表層と異なる他の層に形成されると共に、前記コプレーナ線路と前記集積回路を接続するマイクロストリップ線路と、
前記コプレーナ線路の信号導体の両側に近接して形成され、前記コプレーナ線路のリファレンスグランド導体における前記マイクロストリップ線路方向への終端領域と前記マイクロストリップ線路のリファレンスグランド導体における前記コプレーナ線路方向への終端領域を接続する第１のグランドスルーホールと、
前記マイクロストリップ線路の信号導体に接続される前記集積回路の信号端子の両側に配置された前記集積回路のグランド端子のランドと前記マイクロストリップ線路のリファレンスグランド導体を接続する第２のグランドスルーホール
とを備えたことを特徴とするプリント配線板。
前記同軸コネクタと前記コプレーナ線路の接続部と、前記コプレーナ線路と前記マイクロストリップ線路の接続部に、特性インピーダンスの整合を行うインピーダンス調整部をそれぞれ備えたことを特徴とする請求項１記載のプリント配線板。
前記マイクロストリップ線路のリファレンスグランド導体の導体幅を、前記第１のグランドスルーホールに向かって徐々に狭めることにより前記マイクロストリップ線路のリファレンスグランド導体に前記第１のグランドスルーホールに向かう傾斜部を備えたことを特徴とする請求項１記載のプリント配線板。
前記マイクロストリップ線路のリファレンスグランド導体の傾斜部の頂点に、前記第１のグランドスルーホールの周囲に沿った切り欠き部を備えたことを特徴とする請求項３記載のプリント配線板。
前記コプレーナ線路の信号導体の導体幅内に電子部品を搭載するためのランドが形成されていることを特徴とする請求項１記載のプリント配線板。
前記マイクロストリップ線路の信号導体と同一の表層に、グランド導体が形成されていることを特徴とする請求項１記載のプリント配線板。
同軸コネクタを搭載するためのプリント配線板において、
信号導体及びリファレンスグランド導体が同一の表層に形成され、前記同軸コネクタと接続するコプレーナ線路と、
信号導体が前記表層に形成され、リファレンスグランド導体が前記表層と異なる他の層に形成されると共に、前記コプレーナ線路に接続するマイクロストリップ線路と、
前記コプレーナ線路の信号導体の両側に近接して形成され、前記コプレーナ線路のリファレンスグランド導体における前記マイクロストリップ線路方向への終端領域と前記マイクロストリップ線路のリファレンスグランド導体における前記コプレーナ線路方向への終端領域を接続するグランドスルーホール
とを備えたことを特徴とするプリント配線板。