JP3194445B2

JP3194445B2 - 高周波用回路基板の信号回路

Info

Publication number: JP3194445B2
Application number: JP25730992A
Authority: JP
Inventors: 欣司永田
Original assignee: Shinko Electric Industries Co Ltd
Current assignee: Shinko Electric Industries Co Ltd
Priority date: 1992-09-01
Filing date: 1992-09-01
Publication date: 2001-07-30
Anticipated expiration: 2016-07-30
Also published as: JPH0685099A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高周波用回路基板の信
号回路、特に１０ＧＨｚ以上の超高速信号等の高速信号
を伝送損失少なく伝えることのできる高周波用回路基板
の信号回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】上記信号回路として、図９に示したよう
な、信号回路がある。

【０００３】この信号回路は、セラミック等からなる誘
電体層１０を複数積層して形成した基板１００に、メタ
ライズ等の導体ポールからなるビア（以下、ビアとい
う）２０を基板１００を上下に貫通して連続して備えて
いる。

【０００４】ビア２０周囲の複数の誘電体層１０間に
は、グランドプレーン３０をビア２０を囲むようにそれ
ぞれ備えている。そして、それらのグランドプレーン３
０により、ビア２０を擬似同軸線路構造として、そのビ
ア２０の特性インピーダンスを５０Ω等にマッチングさ
せている。

【０００５】基板１００上面とその下面とには、メタラ
イズ等からなる細帯状の信号線路２２、２４をそれぞれ
備えている。そして、それらの基板１００の上下面の信
号線路２２、２４の一端を、基板１００の上下面に露出
したビア２０の上端とその下端とにそれぞれ接続してい
る。

【０００６】信号線路２２、２４は、それらの信号線路
２２、２４の下方とその上方の誘電体層１０間に備えた
最上と最下のグランドプレーン３０により、マイクロス
トリップ線路構造として、それらの信号線路２２、２４
の特性インピーダンスを５０Ω等にマッチングさせてい
る。

【０００７】そして、擬似同軸線路構造としたビア２０
とそれに接続したマイクロストリップ線路構造とした信
号線路２２、２４とを高速信号を伝送損失少なく伝える
ことができるようにしている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ビア２０と信号線路２２、２４とからなる信号回路にお
いては、最上のグランドプレーン３０よりも上方の誘電
体層１０に備えたビア部分２０ａと、最下のグランドプ
レーン３０よりも下方の誘電体層１０に備えたビア部分
２０ｂとを、擬似同軸線路構造としておらずに、それら
のビア部分２０ａ、２０ｂの特性インピーダンスを、そ
の他の擬似同軸線路構造としたビア２０の持つ特性イン
ピーダンスとマッチングできていなかった。

【０００９】そのため、ビア２０と基板１００上下面の
信号線路２２、２４とに亙って高速信号を伝えた場合
に、上記のビア部分２０ａ、２０ｂを伝わる高速信号の
伝送損失が大きくて、ビア２０と信号線路２２、２４と
に亙って高速信号を伝送損失少なく効率良く伝えること
ができなかった。このことは特に、ビア２０と信号線路
２２、２４とに亙って、１０ＧＨｚ以上の超高速信号を
伝えた場合に顕著であった。

【００１０】本発明は、このような難点を解消した、上
記のビアと信号線路とに亙って高速信号を伝送損失少な
く効率良く伝えることのできる高周波用回路基板の信号
回路（以下、信号回路という）を提供することを目的と
している。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の信号回路は、誘電体層を複数積層して形成
した基板の複数の誘電体層にビアを連続して備えると共
に、そのビア周囲の複数の前記誘電体層間にグランドプ
レーンをビアを囲むようにそれぞれ備えて、前記ビアを
擬似同軸線路構造とし、その擬似同軸線路構造としたビ
アに信号線路を接続した高周波用回路基板の信号回路に
おいて、前記誘電体層間に備えた最上のグランドプレー
ンよりも上方の誘電体層又は前記誘電体層間に備えた最
下のグランドプレーンよりも下方の誘電体層に、最上又
は最下の前記グランドプレーンに接続されたグランドビ
アを前記ビアを囲むように複数本並べて備えて、その最
上のグランドプレーンよりも上方の誘電体層に備えた前
記ビア部分又はその最下のグランドプレーンよりも下方
の誘電体層に備えた前記ビア部分を擬似同軸線路構造と
したことを特徴としている。

【００１２】本発明の信号回路においては、最上のグラ
ンドプレーンよりも上方の誘電体層表面又は誘電体層
間、又は最下のグランドプレーンよりも下方の誘電体層
表面又は誘電体層間に、グランドパターンをビアを囲む
ように備えた構造とすることを好適としている。

【００１３】

【作用】上記構成の信号回路においては、最上のグラン
ドプレーンよりも上方のビアを備えた誘電体層、又は最
下のグランドプレーンよりも下方のビアを備えた誘電体
層に、グランド用ビアを、ビアを囲むように複数本並べ
て備えている。そして、それらの複数本のグランド用ビ
アにより、最上のグランドプレーンよりも上方の誘電体
層に備えたビア部分、又は最下のグランドプレーンより
も下方の誘電体層に備えたビア部分を擬似同軸線路構造
としている。

【００１４】そのため、複数本の上記のグランド用ビア
により、最上のグランドプレーンよりも上方の誘電体層
に備えたビア部分、又は最下のグランドプレーンよりも
下方の誘電体層に備えたビア部分の特性インピーダンス
を、そのビア部分に連なるその他のビアの持つ特性イン
ピーダンスの５０Ω等にマッチングさせて、そのビア部
分を高速信号を伝送損失少なく伝えることができる。

【００１５】また、最上のグランドプレーンよりも上方
の誘電体層表面又は誘電体層間、又は最下のグランドプ
レーンよりも下方の誘電体層表面又は誘電体層間に、グ
ランドパターンをビアを囲むように備えた信号回路にあ
っては、そのグランドパターンにより、最上のグランド
プレーンよりも上方の誘電体層に備えたビア部分、又は
最下のグランドプレーンよりも下方の誘電体層に備えた
ビア部分の周囲を円弧状等に隙間なく囲んで、その誘電
体層に備えたビア部分を、同軸線路に近い擬似同軸線路
に形成できる。そして、そのグランドパターンと前記グ
ランド用ビアとにより、最上のグランドプレーンよりも
上方の誘電体層に備えたビア部分又は最下のグランドプ
レーンよりも下方の誘電体層に備えたビア部分の特性イ
ンピーダンスを、そのビア部分に連なるその他のビアの
持つ特性インピーダンスの５０Ω等に的確にマッチング
させて、そのビア部分を高速信号を的確に伝送損失少な
く伝えることができる。

【００１６】

【実施例】次に、本発明の実施例を図面に従い説明す
る。図１と図２は本発明の信号回路の好適な実施例を示
し、図１はその一部平面図、図２はその一部正面断面図
を示している。以下に、この信号回路を説明する。

【００１７】図において、１００は、セラミックからな
る誘電体層１０を複数積層して形成した基板である。

【００１８】基板１００の複数の誘電体層１０には、ビ
ア２０を上下に貫通させて連続して備えている。

【００１９】ビア２０周囲の複数の誘電体層１０間に
は、メタライズからなるグランドプレーン３０をビア２
０を囲むようにそれぞれ備えている。具体的には、グラ
ンドプレーン３０内側に円形穴３２を開口して、その円
形穴３２の中心にビア２０を貫通させて配設している。

【００２０】そして、そのビア２０周囲の誘電体層１０
間に備えたグランドプレーン３０により、ビア２０を擬
似同軸線路構造として、そのビア２０の特性インピーダ
ンスを５０Ω等にマッチングさせている。

【００２１】基板１００の上面とその下面とには、メタ
ライズからなる細帯状の信号線路２２、２４をそれぞれ
備えている。そして、それらの信号線路２２、２４の一
端を、基板１００の上下面に露出したビア２０の上端と
その下端とにそれぞれ接続している。

【００２２】基板１００上面に備えた信号線路２２は、
その下方の誘電体層１０間に備えた最上のグランドプレ
ーン３０により、マイクロストリップ線路構造として、
その信号線路２２の特性インピーダンスを５０Ω等にマ
ッチングさせている。

【００２３】基板１００下面に備えた信号線路２４は、
その上方の誘電体層１０間に備えた最下のグランドプレ
ーン３０により、マイクロストリップ線路構造として、
その信号線路２４の特性インピーダンスを５０Ω等にマ
ッチングさせている。

【００２４】以上の構成は、従来の信号回路と同様であ
るが、図の信号回路においては、最上のグランドプレー
ン３０よりも上方の誘電体層１０と、最下のグランドプ
レーン３０よりも下方の誘電体層１０とに、メタライズ
等の導体ポールからなるグランド用ビア（以下、グラン
ド用ビアという）５０を、ビア２０を囲むように複数本
円形状に並べて備えている。グランド用ビア５０は、最
上と最下のグランドプレーン３０にそれぞれ接続してい
て、接地できるようにしている。そして、それらの複数
本のグランド用ビア５０により、最上のグランドプレー
ン３０よりも上方の誘電体層１０に備えたビア部分２０
ａと、最下のグランドプレーン３０よりも下方の誘電体
層１０に備えたビア部分２０ｂとを、擬似同軸線路構造
として、それらのビア部分２０ａ、２０ｂの特性インピ
ーダンスを、それらのビア部分２０ａ、２０ｂに連なる
その他のビア２０や信号線路２２、２４の持つ特性イン
ピーダンスの５０Ω等にマッチングさせている。

【００２５】図１と図２に示した信号回路は、以上のよ
うに構成していて、この信号回路では、その特性インピ
ーダンスを５０Ω等にマッチングさせたビア部分２０
ａ、２０ｂを、１０ＧＨｚ以上の超高速信号等の高速信
号を伝送損失少なく伝えることができる。

【００２６】図３と図４は本発明の信号回路の他の好適
な実施例を示し、図３はその一部平面図、図４はその一
部正面断面図を示している。以下に、この信号回路を説
明する。

【００２７】図の信号回路では、最上のグランドプレー
ン３０よりも上方の誘電体層１０表面に当たる基板１０
０上面と最下のグランドプレーン３０よりも下方の誘電
体層１０表面に当たる基板１００下面とに、円弧帯状を
したメタライズからなるグランドパターン４０を、ビア
部分２０ａ、２０ｂを囲むようにそれぞれ備えている。
グランドパターン４０は、最上のグランドプレーン３０
よりも上方の誘電体層１０に備えたグランド用ビア５０
と最下のグランドプレーン３０よりも下方の誘電体層１
０に備えたグランド用ビア５０とにそれぞれ接続してい
て、接地できるようにしている。

【００２８】そして、基板１００の上下面にそれぞれ備
えたグランドパターン４０により、ビア部分２０ａ、２
０ｂの周囲をそれぞれ円弧状に隙間なく囲んで、それら
のビア部分２０ａ、２０ｂを、同軸線路に近い擬似同軸
線路に形成している。そして、グランドパターン４０と
グランド用ビア５０とにより、ビア部分２０ａ、２０ｂ
の特性インピーダンスを、それらのビア部分２０ａ、２
０ｂに連なるその他のビア２０や信号線路２２、２４の
持つ特性インピーダンスの５０Ω等に的確にマッチング
させて、それらのビア部分２０ａ、２０ｂを、１０ＧＨ
ｚ以上の超高速信号等の高速信号を的確に伝送損失少な
く伝えることができるようにしている。

【００２９】その他は、図１と図２に示した前述の信号
回路と同様に構成していて、その作用も、図１と図２に
示した前述の信号回路と同様であり、その同一部材には
同一符号を付し、その説明を省略する。

【００３０】図５と図６は本発明の信号回路のもう一つ
の好適な実施例を示し、図５はその一部平面図、図６は
その一部正面断面図を示している。以下に、この信号回
路を説明する。

【００３１】図の信号回路では、基板１００上面に備え
た信号線路２２を、基板１００上面に積層したセラミッ
クからなる誘電体層１２で覆っている。

【００３２】基板１００上面を覆った誘電体層１２上面
には、メタライズからなるグランドプレーン３６を広く
備えている。そして、そのグランドプレーン３６と信号
線路２２下方の誘電体層１０間に備えた最上のグランド
プレーン３０とにより、基板１００上面の信号線路２２
をストリップ線路構造として、その信号線路２２の特性
インピーダンスを一定値の５０Ω等に的確にマッチング
させている。

【００３３】同様にして、基板１００下面に備えた信号
線路２４を、基板１００下面に積層したセラミックから
なる誘電体層１４で覆っている。

【００３４】基板１００下面を覆った誘電体層１４下面
には、メタライズからなるグランドプレーン３８を広く
備えている。そして、そのグランドプレーン３８と信号
線路２４上方の誘電体層１０間に備えた最下のグランド
プレーン３０とにより、基板１００下面の信号線路２４
をストリップ線路構造として、その信号線路２４の特性
インピーダンスを一定値の５０Ω等に的確にマッチング
させている。

【００３５】基板１００とその上下面にそれぞれ積層し
た誘電体層１２、１４とは、基板１０２を形成してい
る。

【００３６】最上のグランドプレーン３０よりも上方の
誘電体層１０とその誘電体層１０上面に積層した誘電体
層１２には、グランド用ビア５２をそれらの誘電体層１
０、１２を上下に貫通させてビア２０を囲むように複数
本円形状に並べて備えている。グランド用ビア５２は、
最上のグランドプレーン３０とグランドプレーン３６と
にそれぞれ接続していて、接地できるようにしている。

【００３７】そして、それらのグランド用ビア５２によ
り、最上のグランドプレーン３０よりも上方の誘電体層
１０に備えたビア部分２０ａを擬似同軸線路構造とし
て、そのビア部分２０ａの特性インピーダンスを、その
ビア部分２０ａに連なるその他のビア２０や信号線路２
２の持つ特性インピーダンスの５０Ω等にマッチングさ
せている。そして、そのビア部分２０ａを、１０ＧＨｚ
以上の超高速信号等の高速信号を伝送損失少なく伝える
ことができるようにしている。

【００３８】同様にして、最下のグランドプレーン３０
よりも下方の誘電体層１０とその誘電体層１０下面に積
層した誘電体層１４には、グランド用ビア５２をそれら
の誘電体層１０、１４を上下に貫通させてビア２０を囲
むように複数本円形状に並べて備えている。グランド用
ビア５２は、最下のグランドプレーン３０とグランドプ
レーン３８とにそれぞれ接続していて、接地できるよう
にしている。

【００３９】そして、それらのグランド用ビア５２によ
り、最下のグランドプレーン３０よりも下方の誘電体層
１０に備えたビア部分２０ｂを擬似同軸線路構造とし
て、そのビア部分２０ｂの特性インピーダンスを、その
ビア部分２０ｂに連なるその他のビア２０や信号線路２
４の持つ特性インピーダンスの５０Ω等にマッチングさ
せている。そして、そのビア部分２０ｂを、１０ＧＨｚ
以上の超高速信号等の高速信号を伝送損失少なく伝える
ことができるようにしている。

【００４０】その他は、図１と図２に示した前述の信号
回路と同様に構成していて、その作用も、図１と図２に
示した前述の信号回路と同様であり、その同一部材に
は、同一符号を付し、その説明を省略する。

【００４１】図７と図８は本発明の信号回路のさらにも
う一つの好適な実施例を示し、図７はその一部平面図、
図８はその一部正面断面図を示している。以下に、この
信号回路を説明する。

【００４２】図の信号回路では、図７に破線で示したよ
うに、最上のグランドプレーン３０よりも上方の誘電体
層１０、１２間に、円弧帯状をしたメタライズからなる
グランドパターン４２を、ビア部分２０ａを囲むように
備えている。グランドパターン４２は、グランド用ビア
５２に接続していて、接地できるようにしている。

【００４３】そして、そのグランドパターン４２によ
り、最上のグランドプレーン３０よりも上方の誘電体層
１０に備えたビア部分２０ａの周囲を円弧状に隙間なく
囲んで、そのビア部分２０ａを同軸線路に近い擬似同軸
線路に形成している。そして、そのグランドパターン４
２とグランド用ビア５２とにより、ビア部分２０ａの特
性インピーダンスを一定値の５０Ω等に的確にマッチン
グさせて、そのビア部分２０ａを１０ＧＨｚ以上の超高
速信号等の高速信号を的確に伝送損失少なく伝えること
ができるようにしている。

【００４４】同様にして、最下のグランドプレーン３０
よりも下方の誘電体層１０、１４間に、円弧帯状をした
メタライズからなるグランドパターン４２を、ビア部分
２０ｂを囲むように備えている。グランドパターン４２
は、グランド用ビア５２に接続していて、接地できるよ
うにしている。

【００４５】そして、そのグランドパターン４２によ
り、最下のグランドプレーン３０よりも下方の誘電体層
１０に備えたビア部分２０ｂの周囲を円弧状に隙間なく
囲んで、そのビア部分２０ｂを同軸線路に近い擬似同軸
線路に形成している。そして、そのグランドパターン４
２とグランド用ビア５２とにより、ビア部分２０ｂの特
性インピーダンスを一定値の５０Ω等に的確にマッチン
グさせて、そのビア部分２０ｂを１０ＧＨｚ以上の超高
速信号等の高速信号を的確に伝送損失少なく伝えること
ができるようにしている。

【００４６】その他は、図５と図６に示した前述の信号
回路と同様に構成していて、その作用も、図５と図６に
示した前述の信号回路と同様であり、その同一部材に
は、同一符号を付し、その説明を省略する。

【００４７】なお、本発明の信号回路は、ビア２０の一
方の端部のみに信号線路２２又は２４を接続した信号回
路、又はビア２０を基板表面に搭載した同軸コネクタの
信号線路に接続した信号回路にも利用可能である。

【００４８】また、本発明は、誘電体層１０、１２又は
１４に樹脂を用い、ビア２０にホール内周面に金属めっ
き層等の導体層を備えてなるビアを用いた信号回路にも
利用可能である。

【００４９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の信号回路
によれば、基板の複数の誘電体層間にそれぞれ備えたグ
ランドプレーンにより擬似同軸線路構造としたビアの最
上のグランドプレーンよりも上方の誘電体層に備えたビ
ア部分又は最下のグランドプレーンよりも下方の誘電体
層に備えたビア部分を擬似同軸線路構造として、そのビ
ア部分の特性インピーダンスをそのビア部分に連なるそ
の他のビアや信号線路の持つ特性インピーダンスにマッ
チングさせ、そのビア部分を１０ＧＨｚ以上の超高速信
号等の高速信号を伝送損失少なく効率良く伝えることが
できる。

【００５０】また、最上のグランドプレーンよりも上方
の誘電体層表面又は誘電体層間、又は最下のグランドプ
レーンよりも下方の誘電体層表面又は誘電体層間に、グ
ランドパターンをビアを囲むように備えた信号回路にあ
っては、そのグランドパターンにより、最上のグランド
プレーンよりも上方の誘電体層に備えたビア部分又は最
下のグランドプレーンよりも下方の誘電体層に備えたビ
ア部分の周囲を円弧状等に隙間なく囲んで、その誘電体
層に備えたビア部分を同軸線路に近い擬似同軸線路に形
成できる。そして、そのビア部分の周囲に備えたグラン
ドパターンとグランド用ビアとにより、最上のグランド
プレーンよりも上方の誘電体層に備えたビア部分又は最
下のグランドプレーンよりも下方の誘電体層に備えたビ
ア部分の特性インピーダンスを、そのビア部分に連なる
その他のビアや信号線路の持つ特性インピーダンスに的
確にマッチングさせて、その誘電体層に備えたビア部分
を高速信号を的確に伝送損失少なく伝えることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の信号回路の一部平面図である。

【図２】本発明の信号回路の一部正面断面図である。

【図３】本発明の信号回路の一部平面図である。

【図４】本発明の信号回路の一部正面断面図である。

【図５】本発明の信号回路の一部平面図である。

【図６】本発明の信号回路の一部正面断面図である。

【図７】本発明の信号回路の一部平面図である。

【図８】本発明の信号回路の一部正面断面図である。

【図９】従来の信号回路の一部正面断面図である。

【符号の説明】

１０、１２、１４誘電体層２０ビア２０ａ、２０ｂビア部分３０グランドプレーン３６、３８グランドプレーン４０、４２グランドパターン５０、５２グランド用ビア１００、１０２基板

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】誘電体層を複数積層して形成した基板の
複数の誘電体層にビアを連続して備えると共に、そのビ
ア周囲の複数の前記誘電体層間にグランドプレーンをビ
アを囲むようにそれぞれ備えて、前記ビアを擬似同軸線
路構造とし、その擬似同軸線路構造としたビアに信号線
路を接続した高周波用回路基板の信号回路において、前
記誘電体層間に備えた最上のグランドプレーンよりも上
方の誘電体層又は前記誘電体層間に備えた最下のグラン
ドプレーンよりも下方の誘電体層に、最上又は最下の前
記グランドプレーンに接続されたグランド用ビアを前記
ビアを囲むように複数本並べて備えて、その最上のグラ
ンドプレーンよりも上方の誘電体層に備えた前記ビア部
分又はその最下のグランドプレーンよりも下方の誘電体
層に備えた前記ビア部分を擬似同軸線路構造としたこと
を特徴とする高周波用回路基板の信号回路。
【請求項２】最上のグランドプレーンよりも上方の誘
電体層表面又は誘電体層間、又は最下のグランドプレー
ンよりも下方の誘電体層表面又は誘電体層間に、グラン
ドパターンをビアを囲むように備えた請求項１記載の高
周波用回路基板の信号回路。