JP4585587B2 - 高周波多層基板及び高周波多層基板の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ストリップ線路とマイクロストリップ線路との接続構造に係り、特にＶＳＷＲを改善したストリップ線路とマイクロストリップ線路との接続構造に関する。

高周波基板においては、小型高密度化を実現するために高周波基板を多層化し、高周波配線を基板内に通すストリップ線路が多く使用される。しかし、回路部品を接続する場合や、外部装置との接続を行う場合には高周波配線を基板上に出す必要がある。この場合にはマイクロストリップ線路が使用される。このため、ストリップ線路とマイクロストリップ線路とを接続する必要がある。

この点に関し、内部をメッキしたスルーホールの導体層によってストリップ線路とマイクロストリップ線路とを接続する方法が提案されている（例えば、特許文献１、図４）。

図４は、従来技術のストリップ線路とマイクロストリップ線路との接続部分を拡大した図である。図４（ａ）は上面図、図４（ｂ）は図４（ａ）のＣＣ線断面図である。図４に示すように、ストリップ線路は第１の接地導体１１と、中心導体１０と、第２の接地導体１６とから成る。マイクロストリップ線路２０は誘電体層の第１の接地導体１１と同じ面に設けられている。高周波多層基板は誘電体層１５を挟んでマイクロストリップ線路２０の下層に設けられた第３の接地導体１７を有する。中心導体１０とマイクロストリップ線路２０とは内部に金属のメッキなどの導体層を有するスルーホール３５によって電気的に接続される。
特開２００２−１９０５４６号公報

このスルーホール３５は導体層が中心導体１０よりも下層にまで達している。これは、製造上不可避的に導体層がスルーホール内部全体に設けられてしまうことによる。

スルーホール３５の中心導体１０より下層の部分は、ストリップ線路とマイクロストリップ線路２０とを連結するためには不要なものである。しかし、このように長い導体部分がある場合、この導体部分はスタブとして機能し、図４（ｂ）に示すように不要な浮遊容量３６を生じる。

この不要な浮遊容量は定在波を生じさせ、ＶＳＷＲ（電圧定在波比）を悪化させるという問題があった。

本発明は上記のような問題点に鑑みてなされたものであり、ＶＳＷＲを改善したストリップ線路とマイクロストリップ線路との接続構造を有する高周波多層基板を提供することを目的とする。

この目的を達成するために本発明は、誘電体層と、誘電体層の第１の面に設けられた第１の接地導体と、誘電体層の内部に設けられた中心導体と、中心導体を挟んで第１の接地導体の他の面に設けられた第２の接地導体と、第１の接地導体と離して第１の面に設けられたマイクロストリップ線路と、マイクロストリップ線路と離して誘電体層を挟んでマイクロストリップ線路の下層に設けられた第３の接地導体と、マイクロストリップ線路と中心導体とを電気的に接続する導体層を有するスルーホールと、スルーホールに連結し、内部に導体層を有さず、終端面が平面の絶縁孔と、を有することを特徴とする高周波多層基板を提供する。

本発明によれば、ストリップ線路とマイクロストリップ線路との接続構造においてＶＳＷＲが改善するという効果がある。

以下、本発明による高周波多層基板の一実施の形態を、図面を用いて詳細に説明する。図１は本実施形態の高周波多層基板を示した図である。図１（ａ）は本実施形態の高周波多層基板の上面図である。また、図１（ｂ）は図１（ａ）におけるＡＡ線断面図である。

図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、本実施形態の高周波多層基板はストリップ線路とマイクロストリップ線路を有する。ストリップ線路は、誘電体層１５の第１の面に第１の接地導体１１と、誘電体層１５の内部に設けられた中心導体１０と、中心導体１０を挟んで第１の接地導体１１の他の面に設けられた第２の接地導体１２と、を有する。本実施形態の高周波多層基板はさらに、第２の接地導体１２の下層に接地導体１３とスルーホール３１を備えていてもよい。

また、本実施形態の高周波多層基板は、第１の接地導体１１と電気的に接続しないように第１の面に設けられたマイクロストリップ線路２０と、マイクロストリップ線路２０と電気的に接続しないように誘電体層１５を挟んでマイクロストリップ線路２０の下層に設けられた第３の接地導体１４と、を備える。本実施形態の高周波多層基板はさらに、スルーホール３１を備えていてもよい。

中心導体１０とマイクロストリップ線路２０とはスルーホール３０の導体層によって電気的に接続される。この導体層は金属などのメッキによって構成される。すなわち、スルーホールとは孔乃至貫通孔をさし、このスルーホールは内部に導体層を有する。

なお、導体層の代わりにあるいは導体層とともに導体を設け、この導体によって中心導体１０とマイクロストリップ線路２０とを接続するように構成することもできる。本実施形態においては、導体層という語はこの導体を含むものとする。

本実施形態の高周波多層基板はさらに、スルーホール３０に連結し、内部に導体層を有しない絶縁孔４０を有する。

この絶縁孔４０はどのような方法によって設けられてもよい。例えば、ドリルによって切削することによって設けることができる。

この絶縁孔４０の直径φ１は、スルーホール３０の直径φ０よりも大きい。これより小さいと、スルーホール３０の内部の導体層を切削除去できない。

また、スルーホール３０の導体層は、中心導体１０と第２の接地導体１２の中心、すなわち距離の中点を通る中心導体と平行な直線より中心導体１０側に設けられている。切削によって絶縁孔４０を設ける場合には、中心導体１０と第２の接地導体１２の中心を越え、中心導体に達しないように、スルーホールを第１の面と対向する第２の面側から切削する。

このように切削した場合、中心導体１０から絶縁孔４０までの導体層の長さＬ１は、中心導体１０から第２の接地導体１２までの長さＬ０の１／２よりも小さくなる。Ｌ１をこれより大きくすると不要な浮遊容量が発生する場合がある。

図１（ｃ）は、エンドミルによって切削した絶縁孔４１を示す図である。エンドミルはフライスの一種であり、円筒形の外周に数枚の歯を有し、切削端面が平面となる切削工具を言う。

図１（ｃ）に示すように、エンドミルを使用した場合、絶縁孔４１の終端面が平面となり、中心導体１０から絶縁孔４０までの導体層の長さＬ２をより小さくでき、よりＶＳＷＲを改善できる。

図２は、スルーホール３２がマイクロストリップ線路２０に複数設けられている場合を示した図である。図２（ａ）は高周波多層基板の上面図である。また、図２（ｂ）は図２（ａ）におけるＢＢ線断面図の拡大図である。

図２（ｂ）に示すように、高周波多層基板は、中心導体１０とマイクロストリップ線路２０とを電気的に接続するスルーホール３２が複数存在する場合、この複数のスルーホール３２をすべて包含するように切削されて設けられた一つの絶縁孔４２を有するように構成することができる。

切削によって絶縁孔４２を設ける場合、絶縁孔４２の直径φ３はスルーホール３２の周から周までの最長距離φ２よりも大きい。φ３がこれより小さいとスルーホール３２の導体層を除去できない場合がある。

このように切削した場合も、中心導体１０から絶縁孔４２までの導体層の長さは、中心導体１０から第２の接地導体１２までの長さの１／２よりも小さくする。これより大きくすると不要な浮遊容量が発生する場合がある。

図２（ｃ）は、スルーホール３２ごとに絶縁孔４３を設けた場合を示す図である。

切削によって絶縁孔４３を設ける場合、絶縁孔４３の直径φ５はスルーホール３２の直径φ４よりも大きい。φ４がこれより小さいとスルーホール３２の導体層を除去できない場合がある。

図３は、従来の高周波多層基板と本実施形態の高周波多層基板とのＶＳＷＲを比較したグラフである。曲線５１は従来の高周波多層基板のＶＳＷＲを示したグラフである。曲線５１に示すように、従来の高周波多層基板は周波数が高くなると急激にＶＳＷＲが悪化する。

曲線５２は本実施形態の高周波多層基板のＶＳＷＲを示したグラフである。曲線５２に示すように、本実施形態の高周波多層基板は周波数が高くなってもＶＳＷＲが大きく悪化しない。

ここで、絶縁孔４０，４１を切削によって設ける場合の製造方法について述べる。本実施形態の高周波多層基板の製造方法は、接地導体１１，１２，１３、誘電体層１５、中心導体１０、マイクロストリップ線路２０を多層化して基板を形成する工程と、マイクロストリップ線路２０と中心導体１０を繋ぐ貫通孔を設ける工程と、この貫通孔に導体層を設ける工程と、この導体層を多層化された基板のマイクロストリップ線路２０を有する面と対向する面から中心導体１０に達しない限度で切削除去する工程とを含む。

以上述べたように、本実施形態の高周波多層基板は、中心導体１０とマイクロストリップ線路２０とを電気的に接続するスルーホールに連結し、内部に導体層を有しない絶縁孔を備える。このため、本実施形態の高周波多層基板は、ストリップ線路とマイクロストリップ線路との接続構造においてＶＳＷＲが改善するという効果がある。

本実施形態の高周波多層基板を示した図である。 スルーホール３２がマイクロストリップ線路２０に複数設けられている場合を示した図である。 従来の高周波多層基板と本実施形態の高周波多層基板とのＶＳＷＲを比較したグラフである。 従来技術のストリップ線路とマイクロストリップ線路との接続部分を拡大した図である。

符号の説明

１０：中心導体、
１１：第１の接地導体、
１２：第２の接地導体、
１５：誘電体層、
１４：第３の接地導体、
２０：マイクロストリップ線路、
３０，３１，３２：スルーホール、
４０，４１，４２，４３：絶縁孔。

Claims (5)

1. 誘電体層と、
   前記誘電体層の第１の面に設けられた第１の接地導体と、
   前記誘電体層の内部に設けられた中心導体と、
   前記中心導体を挟んで前記第１の接地導体の他の面に設けられた第２の接地導体と、
   前記第１の接地導体と離して前記第１の面に設けられたマイクロストリップ線路と、
   前記マイクロストリップ線路と離して誘電体層を挟んで前記マイクロストリップ線路の下層に設けられた第３の接地導体と、
   前記マイクロストリップ線路と前記中心導体とを電気的に接続する導体層を有するスルーホールと、
   前記スルーホールに連結し、内部に導体層を有さず、終端面が平面の絶縁孔と、
   を有することを特徴とする高周波多層基板。
2. 前記スルーホールの前記導体層が、
   前記中心導体と前記第２の接地導体の中心より前記中心導体側に設けられていることを特徴とする請求項１記載の高周波多層基板。
3. 前記絶縁孔が、
   前記スルーホールの前記導体層を前記中心導体と前記第２の接地導体の中心より前記中心導体側まで切削して設けられていることを特徴とする請求項１記載の高周波多層基板。
4. 前記スルーホールが複数存在するとき、
   前記複数のスルーホールをすべて包含するように切削されて設けられた一つの絶縁孔を有することを特徴とする請求項３記載の高周波多層基板。
5. 接地導体、誘電体層、中心導体、マイクロストリップ線路を多層化して基板を形成する工程と、
   前記基板にマイクロストリップ線路と中心導体を繋ぐ貫通孔を設ける工程と、
   この貫通孔に導体層を設ける工程と、
   前記基板のマイクロストリップ線路を有する面と対向する面から中心導体に達しない限度で前記導体層を終端面が平面になるように切削除去する工程と、
   を含むことを特徴とする高周波多層基板の製造方法。

Images