JP3194445B2 - 高周波用回路基板の信号回路 - Google Patents

高周波用回路基板の信号回路

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JP3194445B2
JP3194445B2 JP25730992A JP25730992A JP3194445B2 JP 3194445 B2 JP3194445 B2 JP 3194445B2 JP 25730992 A JP25730992 A JP 25730992A JP 25730992 A JP25730992 A JP 25730992A JP 3194445 B2 JP3194445 B2 JP 3194445B2
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    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
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    • HELECTRICITY
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  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)

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 (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【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
    路構造し、その擬似同軸線路構造したビアに信号線
    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
    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
    ドプレーンより下方の誘電体層に、最上又は最下の前
    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
    ンドプレーンより上方の誘電体層に備えた前記ビア
    又はその最下のグランドプレーンより下方の誘電体
    層に備えた前記ビア部分を擬似同軸線路構造したこと
    を特徴とする高周波用回路基板の信号回路。
  2. 【請求項2】 最上のグランドプレーンより上方の誘
    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。
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