JP6123802B2 - 構造体及び配線基板 - Google Patents
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Description
前記第1の導体とは異なる層に形成されており、前記第1の導体と対向している第2の導体と、
前記第1の導体及び前記第2の導体とは異なる層に形成されており、前記第2の導体に対向しており、一端がオープン端となっている第1の伝送線路と、
前記第1の伝送線路の他端と前記第1の導体とを接続している第1の導体ビアと、
前記第1の伝送線路に接続しており、前記第2の導体との間にキャパシタンスを形成するキャパシタンス付与部材と、
を備える構造体が提供される。
前記第1の導体とは異なる層に形成されており、前記第1の導体と対向している第2の導体と、
前記第1の導体及び前記第2の導体とは異なる層に形成されており、前記第2の導体に対向しており、一端がオープン端となっている第1の伝送線路と、
前記第1の伝送線路の他端と前記第1の導体とを接続している第1の導体ビアと、
前記第1の伝送線路に接続しており、前記第2の導体との間にキャパシタンスを形成するキャパシタンス付与部材と、
を備える配線基板が提供される。
まず、第1の実施形態に係る構造体の構成について、図1から図11、及び図34から図37に基づいて説明する。図1に本実施形態の構造体の断面図を示す。図2は本実施形態の平面図である。図1は図2に示すA−A´間の断面図である。図2は図1に示すA‐A´間の断面図である。
Z : 直列インピーダンス
Y : 並列アドミタンス
j : 虚数単位
ω : 角周波数
LPPW: 平行平板線路インダクタンス
CPPW: 平行平板線路キャパシタンス
Zin: 導体ビアとの接続部から見た伝送線路の入力インピーダンス
Lvia: 導体ビアインダクタンス
Zstab0: 伝送線路の特性インピーダンス
Ystab0: 伝送線路の特性アドミタンス
Ysh: 伝送線路の途中に挿入された構造体のアドミタンス
β : 伝送線路の位相定数
lstab1: 導体ビアとの接続部から構造体までの伝送線路長
lstab2: 構造体からオープン端までの伝送線路長
εeff: 伝送線路を伝搬する電磁波から見た媒質の実効比誘電率
ε0: 真空中の誘電率
μ0: 真空中の透磁率
図38に、本実施形態の実測結果を示す。(a)は、第一バンドギャップ帯を調整した構造のSパラメータであり、(b)は、第二バンドギャップ帯を調整した構造のSパラメータである。Sパラメータの通過特性を表すS21の値が、減少している周波数帯がバンドギャップ帯に相当する。図38より分かる通り、(a)では、第一バンドギャップ帯の周波数特性にほとんど影響を与えずに、第二バンドギャップ帯がシフトしており、(b)では、第二バンドギャップ帯の周波数特性にほとんど影響を与えずに、第一バンドギャップ帯がシフトしている。つまり、本実施形態が現実の基板においても正しく動作することが分かる。
次に、第2の実施形態に係る構造体の構成について、図12及び図13に基づいて説明する。図12及び図13は本実施形態のEBG構造の単位構造の断面図である。なお、本実施形態のEBG構造は、上述した第1の実施形態のEBG構造の変形例であり、上述した第1の実施形態と同様の構成については同様の符号を付して説明を省略する。
次に、第3の実施形態に係る構造体の構成について、図14から図19に基づいて説明する。本実施形態は、第1の実施形態の変形例で有るため、第1の実施形態と同様の箇所については、説明を省略する。本実施形態は、キャパシタンスを形成する構造体105の実装形態が第1の実施形態と異なる。
次に、第4の実施形態に係る構造体の構成について、図20から図29に基づいて説明する。本実施形態は、第1から第3の実施形態の変形例であるため、第1から第3の実施形態と同様の箇所については、説明を省略する。本実施形態は、キャパシタンスを形成する構造体105の構造と動作が第1から第3の実施形態と異なる。本実施形態では、キャパシタンスを形成する構造体105が、伝送線路である点が第1から第3の実施形態と異なる。この伝送線路は、一端がオープン端になっている。
Yst0: 伝送線路の途中に挿入された構造体の伝送線路の特性アドミタンス
βst: 伝送線路の途中に挿入された構造体の伝送線路の位相定数
lst: 伝送線路の途中に挿入された構造体の伝送線路の伝送線路長
第2の実施形態に準じた本実施形態のEBG構造では、伝送線路104及び第2の伝送線路2001(キャパシタンスを形成する構造体105)が2つの導体プレーン101,102によって遮蔽されるため、伝送線路104、キャパシタンスを形成する構造体105から外部へ放射する不要な電磁波を低減することができる。
次に、第5の実施形態に係る構造体の構成について、図30、図31に基づいて説明する。図30、図31は本実施形態のEBG構造の単位構造の断面図である。図30(a)は、図30(b)のA−A´断面図及び図30(c)のB−B´断面図である。図30(b)は、図30(a)のA−A´の断面図であり、図30(c)は、図30(a)のB−B´の断面図である。図31(a)は、図31(b)のA−A´断面図及び図31(c)B−B´の断面図である。図31(b)は、図31(a)のA−A´の断面図であり、図31(c)は、図31(a)のB−B´の断面図である。なお、本実施形態のEBG構造は、上述した第1の実施形態のEBG構造の変形例であり、上述した第1の実施形態と同様の構成については同様の符号を付して説明を省略する。
次に、第6の実施形態の構成について、図32に基づいて説明する。図32(a)は、図32(b)のA−A'断面図及び図32(c)のB−B'の断面図である。図32(b)は、図32(a)のA−A'の断面図であり、図32(c)は、図32(a)のB−B'の断面図である。なお、本実施形態のEBG構造は、上述した第1の実施形態のEBG構造の変形例であり。上述した第1の実施形態と同様の構成については、同様の符号を付して説明を省略する。
(付記1)
第1の導体と、
前記第1の導体とは異なる層に形成されており、前記第1の導体と対向している第2の導体と、
前記第1の導体及び前記第2の導体とは異なる層に形成されており、前記第2の導体に対向しており、一端がオープン端となっている第1の伝送線路と、
前記第1の伝送線路の他端と前記第1の導体とを接続している第1の導体ビアと、
前記第1の伝送線路に接続しており、前記第2の導体との間にキャパシタンスを形成するキャパシタンス付与部材と、
を備える構造体。
(付記2)
付記1に記載の構造体において、
前記第1の導体、前記第2の導体、前記第1の伝送線路、前記第1の導体ビア、及び前記キャパシタンス付与部材は、EBG(Electromagnetic Band gap)構造を構成している構造体。
(付記3)
付記1又は2に記載の構造体において、
前記キャパシタンス付与部材は、前記第2の導体に対向している第3の導体である構造体。
(付記4)
付記1又は2に記載の構造体において、
前記キャパシタンス付与部材は、第2の伝送線路であり、
前記第2の伝送線路は、一端が前記第1の伝送線路に接続しており、他端がオープン端になっている構造体。
(付記5)
付記1又は2に記載の構造体において、
前記キャパシタンス付与部材は、チップキャパシタンスである構造体。
(付記6)
付記1又は2に記載の構造体において、
前記キャパシタンス付与部材は、可変キャパシタンスである構造体。
(付記7)
付記1〜6のいずれか一つに記載の構造体において、
前記キャパシタンス付与部材は、前記第1の伝送線路のオープン端又はその近傍に接続している構造体。
(付記8)
付記1〜6のいずれか一つに記載の構造体において、
前記キャパシタンス付与部材は、前記第1の伝送線路の長さをlosとした時、前記オープン端から(2k-2)los/2n- los/4nから(2k-2)los/(2n-1) +los /4n(ここで、k=2,...,n)の間、もしくは、(2k-2)los/2nから(2k-2)los/(2n-1) +los /4n(ここで、k=1)の間に接続している構造体。
(付記9)
第1の導体と、
前記第1の導体とは異なる層に形成されており、前記第1の導体と対向している第2の導体と、
前記第1の導体及び前記第2の導体とは異なる層に形成されており、前記第2の導体に対向しており、一端がオープン端となっている第1の伝送線路と、
前記第1の伝送線路の他端と前記第1の導体とを接続している第1の導体ビアと、
前記第1の伝送線路に接続しており、前記第2の導体との間にキャパシタンスを形成するキャパシタンス付与部材と、
を備える配線基板。
(付記10)
付記9に記載の配線基板において、
前記第1の導体、前記第2の導体、前記第1の伝送線路、前記第一の導体ビア、及び前記キャパシタンス付与部材は、EBG(Electromagnetic Band gap)構造を構成している配線基板。
(付記11)
付記1に記載の構造体において、
前記キャパシタンス付与部材は、前記第1の伝送線路と同一面内にある島状導体を含む構造体。
(付記12)
付記1に記載の構造体において、
前記キャパシタンス付与部材は、
前記第2の導体を介して前記第1の伝送線路の逆側に位置する島状導体と、
前記島状導体を前記第1の伝送線路に接続する第2の導体ビアと、
を含む構造体。
(付記13)
付記4に記載の構造体において、
前記第2の伝送線路は、前記第1の伝送線路と同一面内にある第2の伝送線路を含む構造体。
(付記14)
付記4に記載の構造体において、
前記第2の伝送線路は、前記第2の導体を介して前記第1の伝送線路の逆側に位置しており、
前記第2の伝送線路の一端と前記第1の伝送線路とを接続する第2の導体ビアを含む構造体。
(付記15)
付記1〜8、及び11〜14のいずれか一つに記載の構造体において、
前記第1の伝送線路は、前記第2の導体を介して前記第1の導体の逆側に設けられ、
前記第2の導体と前記第1の導体ビアが電気的に切り離されている構造体。
(付記16)
付記1〜8、及び11〜15のいずれか一つに記載の構造体において、
前記第1の伝送線路は、積層方向において、前記第2の導体と前記第1の導体の間に位置している構造体。
(付記17)
付記1〜8、及び11〜16のいずれか一つに記載の構造体において、
前記キャパシタンス付与部材は、前記第1の伝送線路のオープン端から前記第1の伝送線路の長さの(1/2−1/8)以上(2/3+1/8)以下の範囲内に接続している構造体。
(付記18)
付記1〜8、及び11〜16のいずれか一つに記載の構造体において、
前記キャパシタンス付与部材は、前記第1の伝送線路のオープン端から前記第1の伝送線路の長さの1/16以上(1/3+1/4)以下の範囲内に接続している構造体。
(付記19)
付記9に記載の配線基板において、
付記3〜8、11〜18のいずれかに記載の構造体を有する配線基板。
Claims (10)
- 第1の導体と、
前記第1の導体とは異なる層に形成されており、前記第1の導体と対向している第2の導体と、
前記第1の導体及び前記第2の導体とは異なる層に形成されており、前記第2の導体に対向しており、一端がオープン端となっている第1の伝送線路と、
前記第1の伝送線路の他端と前記第1の導体とを接続している第1の導体ビアと、
前記第1の伝送線路の途中に導体を介して接続しており、前記第2の導体との間にキャパシタンスを形成するキャパシタンス付与部材と、
を備える構造体。 - 請求項1に記載の構造体において、
前記第1の導体、前記第2の導体、前記第1の伝送線路、前記第1の導体ビア、及び前記キャパシタンス付与部材は、EBG(Electromagnetic Band gap)構造を構成している構造体。 - 請求項1又は2に記載の構造体において、
前記キャパシタンス付与部材は、前記第2の導体に対向している第3の導体である構造体。 - 請求項1又は2に記載の構造体において、
前記キャパシタンス付与部材は、第2の伝送線路であり、
前記第2の伝送線路は、一端が前記第1の伝送線路に接続しており、他端がオープン端になっている構造体。 - 請求項1又は2に記載の構造体において、
前記キャパシタンス付与部材は、チップキャパシタンスである構造体。 - 請求項1〜5のいずれか一項に記載の構造体において、
前記キャパシタンス付与部材は、前記第1の伝送線路の長さをlosとした時、前記オープン端から(2k-2)los/2n- los/4nから(2k-2)los/(2n-1) +los /4n(ここで、k=2,...,n)の間、もしくは、(2k-2)los/2nから(2k-2)los/(2n-1) +los /4n(ここで、k=1)の間に接続している構造体。 - 請求項1〜5のいずれか一項に記載の構造体において、
前記キャパシタンス付与部材は、前記第1の伝送線路のオープン端から前記第1の伝送線路の長さの(1/2−1/8)以上(2/3+1/8)以下の範囲内に接続している構造体。 - 請求項1〜5のいずれか一項に記載の構造体において、
前記キャパシタンス付与部材は、前記第1の伝送線路のオープン端から前記第1の伝送線路の長さの1/16以上(1/3+1/4)以下の範囲内に接続している構造体。 - 第1の導体と、
前記第1の導体とは異なる層に形成されており、前記第1の導体と対向している第2の導体と、
前記第1の導体及び前記第2の導体とは異なる層に形成されており、前記第2の導体に対向しており、一端がオープン端となっている第1の伝送線路と、
前記第1の伝送線路の他端と前記第1の導体とを接続している第1の導体ビアと、
前記第1の伝送線路の途中に導体を介して接続しており、前記第2の導体との間にキャパシタンスを形成するキャパシタンス付与部材と、
を備える配線基板。
- 請求項9に記載の配線基板において、
前記第1の導体、前記第2の導体、前記第1の伝送線路、前記第1の導体ビア、及び前記キャパシタンス付与部材は、EBG(Electromagnetic Band gap)構造を構成している配線基板。
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