JP7330241B2 - 回路板 - Google Patents

Description

本発明は回路板に関するものであり、特に信号伝送の導電損失を低減することのできる回路板に関する。

関連技術において、中間周波（ＩＦ）信号伝送に関し、導電損失について厳格な要件が存在する。この要件のため、既存技術では通常、回路板実装にとっては高価である材料を用い、制限を設けて伝送線を這わせる。ここで注意すべき点として、ＩＦ経路は常に回路板、特に回路板の異なる位置に設けられた複数のミリ波アンテナアレイと統合された回路板において、ボトルネックである。

本発明は、伝送線上の信号伝送の導電損失を低減することのできる回路板を提供する。

回路板は、第１層と、第２層と、第３層と、複数のめっきスルーホールと、少なくとも１つの第１中間層と、少なくとも１つの第２中間層とを含む。第１層は第１基準電圧プレーンとして用いられる。第２層は第２基準電圧プレーンとして用いられる。複数の伝送線が第３層に設けられ、複数の伝送線の第１端が無線信号送受信器に連接され、複数の伝送線の第２端が複数のアンテナアレイに連接され、第３層は第１層と第２層との間に設けられる。めっきスルーホールは第３層の側部に設けられ、複数のめっきスルーホールは第１基準電圧プレーンと第２基準電圧プレーンとを接続するよう構成される。第１中間層は第１層と第３層との間に設けられ、第２中間層は第２層と第３層との間に設けられる。

まとめると、伝送線と基準電圧プレーンとの間の距離を増加させることにより、伝送線の幅が対応して増加し、伝送線の導電損失を仕様の要件に準拠するよう低減できる。

図１は、本発明の１つの実施形態による回路板の断面の概略図である。 図２Ａと図２Ｂはそれぞれ、本発明の実施形態による回路板のめっきスルーホールの異なるレイアウト構想を表す。 図３は、本発明の１つの実施形態による伝送線の１つのレイアウト構想の概略図である。 図４は、本発明のもう１つの実施形態による回路板の断面の概略図である。

本発明の１つの実施形態による回路板の断面の概略図である図１を参照されたい。回路板１００は複数の層１１０～１５０を含む。層１１０は、回路板１００の上層に形成されてよい。層１１０は第１基準電圧プレーンとして用いられる。層１２０は回路板１００の下層に設けられてよく、層１２０は第２基準電圧プレーンとして用いられる。第１基準電圧プレーンは、接地電圧といった直流（ＤＣ）基準電圧を受け取るために用いられてよい。第２基準電圧プレーンも直流（ＤＣ）基準電圧を受け取るために用いられてよい。第１基準電圧プレーンと第２基準電圧プレーンは、同一の接地電圧を受け取ってよい。

層１３０～１５０は、層１００と層１２０との間に形成されてよい。本実施形態において、層１３０は中心層であってよく、層１４０と層１５０との間に形成されてよい。本実施形態において、層１４０、１３０、１５０は、層１１０と層１２０との間に順に形成される。層１４０及び層１５０は、それぞれ第１中間層及び第２中間層である。

本実施形態において、複数の伝送線が層１３０上に設けられてよい。図１において、伝送線のうちの１つの伝送線ＴＷを図示している。伝送線ＴＷは、層１３０の上面、層１３０の下面、又は層１３０上に形成されてよい。伝送線の第１端は一般的に無線信号送受信器に連接されてよく、伝送線の第２端はそれぞれ複数のアンテナアレイに連接されてよく、各アンテナアレイは複数のミリ波アンテナを含む。伝送線は、無線信号送受信器とアンテナアレイとの間で中間周波（ＩＦ）信号を伝送するよう構成される。

一方、層１４０は、層１１０と層１３０との間に形成される。層１５０は、層１２０と層１３０との間に形成される。層１４０は、層１１０上の第１基準電圧プレーンと層１３０上の伝送線ＴＷとの間の距離を増加させるよう構成される。層１５０も、層１２０上の第２基準電圧プレーンと層１３０上の伝送線ＴＷとの間の距離を増加させるよう構成される。第１基準電圧プレーンと伝送線ＴＷとの間の距離を増加させること、そして第２基準電圧プレーンと伝送線ＴＷとの間の距離を増加させることとにより、伝送線ＴＷの幅が対応して増加する。

即ち、伝送線ＴＷの幅を増加させることにより、伝送線ＴＷ上のＩＦ信号伝送の導電損失を低減させることができる。

また、回路板１００は、複数のめっきスルーホールＰＴＨ１～ＰＴＨ８も含む。図１において、めっきスルーホールＰＴＨ３とＰＴＨ４は層１３０の上面の２つの側部に設けられ、めっきスルーホールＰＴＨ３とＰＴＨ４は層１４０と連接するよう構成される。めっきスルーホールＰＴＨ１とＰＴＨ２は層１４０の上面の２つの側部に設けられ、めっきスルーホールＰＴＨ１及びＰＴＨ２はそれぞれめっきスルーホールＰＴＨ３及びＰＴＨ４に連接される。めっきスルーホールＰＴＨ１とＰＴＨ２は、第１基準電圧プレーンに連接するよう層１１０にも連接される。

めっきスルーホールＰＴＨ５とＰＴＨ６は層１５０の上面の２つの側部に設けられ、めっきスルーホールＰＴＨ５及びＰＴＨ６はそれぞれめっきスルーホールＰＴＨ３及びＰＴＨ４に連接する。また、めっきスルーホールＰＴＨ５とＰＴＨ６は層１５０と連接するよう構成される。めっきスルーホールＰＴＨ７とＰＴＨ８は層１２０の上面の２つの側部に設けられ、めっきスルーホールＰＴＨ７及びＰＴＨ８はそれぞれめっきスルーホールＰＴＨ５及びＰＴＨ６に連接される。めっきスルーホールＰＴＨ７とＰＴＨ８は、第２基準電圧プレーンに連接するよう層１２０にも連接される。

本実施形態において、層１１０、１２０、めっきスルーホールＰＴＨ１～ＰＴＨ８は基準電圧外周を形成し、伝送線ＴＷは基準電圧外周に囲まれる。このようにして、伝送線ＴＷ上を伝送されるＩＦ信号の電磁波エネルギーは基準電圧外周により損失が防止される。また、伝送線ＴＷ上を伝送されるＩＦ信号は基準電圧外周により外部からの干渉が防止される。

ここで注意すべき点として、本実施形態において、伝送線ＴＷの第１垂直投影面に対応する第１中間層（層１４０）上の第１領域は非導電材料を含むことに注意されたい。伝送線ＴＷの第２垂直投影面に対応する第２中間層（層１５０）上の第２領域は非導電材料を含む。即ち、層１４０において、伝送線ＴＷの上方には導電性材料は存在しない。また、層１５０において、伝送線ＴＷの下方には導電性材料は存在しない。

本実施形態において、層１４０と１５０の高さは同一でも異なっていてもよく、ここでは特別な限定はない。

ここで、回路板１００はプリント回路板（ＰＣＢ）又はフレキシブルプリント回路板（ＦＰＣ）であってよい。

本発明の実施形態による回路板のめっきスルーホールの異なるレイアウト構想をそれぞれ表す図２Ａと図２Ｂを参照されたい。図２Ａにおいて、伝送線ＴＷ１は層２１０上に設けられる。複数の第１めっきスルーホールＰＴＨ３１１～ＰＴＨ３１Ｎが層２１０の第１の側に設けられてよく、複数の第２めっきスルーホールＰＴＨ３２１～ＰＴＨ３２Ｍが層２１０の第２の側に設けられてよい。第１の側は第２の側に対向する。本実施形態において、第１めっきスルーホールＰＴＨ３１１～ＰＴＨ３１Ｎは第１の列に配列されてよく、第２めっきスルーホールＰＴＨ３２１～ＰＴＨ３２Ｍは第２の列に配列されてよい。第１めっきスルーホールＰＴＨ３１１～ＰＴＨ３１Ｎの数と第２めっきスルーホールＰＴＨ３２１～ＰＴＨ３２Ｍの数は、同一でも異なっていてもよい。他の実施形態において、第１めっきスルーホールＰＴＨ３１１～ＰＴＨ３１Ｎはいくつかの列に配列されてよく、第２めっきスルーホールＰＴＨ３２１～ＰＴＨ３２Ｍはいくつかの列に配列されてよい。ここでは特別な限定はない。

図２Ｂにおいて、伝送線ＴＷ２は層２２０上に設けられる。複数の第１めっきスルーホールＰＴＨ３１１～ＰＴＨ３１Ｎが層２２０の第１の側に設けられてよく、複数の第２めっきスルーホールＰＴＨ３２１～ＰＴＨ３２Ｍが層２２０の第２の側に設けられてよい。更に、複数の第３めっきスルーホールＰＴＨ３３１～ＰＴＨ３３４が層２２０の第３の側に設けられてよく、複数の第４めっきスルーホールＰＴＨ３４１～３４４が層２２０の第４の側に設けられてよい。本実施形態において、第１の側は第２の側と対向し、第３の側は第４の側と対向する。第１の側から第４の側は異なる側である。

本実施形態において、第１めっきスルーホールＰＴＨ３１１～ＰＴＨ３１Ｎ、第２めっきスルーホールＰＴＨ３２１～ＰＴＨ３２Ｍ、第３めっきスルーホールＰＴＨ３３１～ＰＴＨ３３４、第４めっきスルーホールＰＴＨ３４１～ＰＴＨ３４４のうちの任意の２つの数は同一でも異なっていてもよい。

図２Ａに類似し、図２Ｂにおいて、第１めっきスルーホールＰＴＨ３１１～ＰＴＨ３１Ｎは１つ又はいくつかの列に配列されてよく、第２めっきスルーホールＰＴＨ３２１～ＰＴＨ３２Ｍは１つ又はいくつかの列に配列されてよく、第３めっきスルーホールＰＴＨ３３１～ＰＴＨ３３４は１つ又はいくつかの列に配列されてよく、第４めっきスルーホールＰＴＨ３４１～ＰＴＨ３４４も１つ又はいくつかの列に配列されてよい。

本発明の１つの実施形態による伝送線のレイアウト構想の概略図を表す図３を参照されたい。本実施形態において、伝送線ＴＷ１～ＴＷ３は回路板の層３００上に設けられる。伝送線ＴＷ１～ＴＷ３の第１端は無線信号送受信器３０１に連接され、伝送線ＴＷ１～ＴＷ３の第２端はアンテナアレイ３０２～３０４に連接される。アンテナアレイ３０２～３０４はそれぞれ、層３００の３つの異なる領域上に設けられてよい。伝送線ＴＷ１の一端はアンテナアレイ３０２に連接され、伝送線ＴＷ１の他端は無線信号送受信器３０１に連接される。伝送線ＴＷ２の一端はアンテナアレイ３０３に連接され、伝送線ＴＷ２の他端は無線信号送受信器３０１に連接される。伝送線ＴＷ３の一端はアンテナアレイ３０４に連接され、伝送線ＴＷ３の他端は無線信号送受信器に連接される。各アンテナアレイ３０２～３０４は複数のミリ波アンテナを含む。伝送線ＴＷ１は、無線信号送受信器３０１とアンテナアレイ３０２との間で第１伝送信号を伝送するよう構成される。伝送線ＴＷ２は、無線信号送受信器３０１とアンテナアレイ３０３との間で第２伝送信号を伝送するよう構成される。伝送線ＴＷ３は、無線信号送受信器３０１とアンテナアレイ３０４との間で第３伝送信号を伝送するよう構成される。第１伝送信号、第２伝送信号、第３伝送信号は全て中間周波信号である。

ここで注意すべき点として、回路板において、各伝送線ＴＷ１～ＴＷ３の導電損失は、誘電率（ＤＫ）と、誘電正接（ＤＦ）と、各伝送線ＴＷ１～ＴＷ３の幅により決定される。本実施形態において、誘電正接ＤＦが０．０１４以下のとき、各伝送線ＴＷ１～ＴＷ３の導電損失は各伝送線ＴＷ１～ＴＷ３の幅により左右される。

即ち、各伝送線ＴＷ１～ＴＷ３の導電損失は、各伝送線ＴＷ１～ＴＷ３の幅を増加させることにより低減させることができる。本発明において、各伝送線ＴＷ１～ＴＷ３の総導電損失は、各伝送線ＴＷ１～ＴＷ３の幅を３．５ミル以上に設定することにより、伝送信号が１０Ｇヘルツのとき５．２ｄＢよりも小さくすることができる。

本発明のもう１つの実施形態による回路板の断面の概略図を表す図４を参照されたい。回路板４００は複数の層４１０～４５０－２を含む。層４１０は、回路板４００の上層に形成されてよい。層４１０は第１基準電圧プレーンとして用いられる。層４２０は、回路板４００の下層に形成されてよく、第２基準電圧プレーンとして用いられる。第１基準電圧プレーンと第２基準電圧プレーンは、同一の接地電圧を受け取ってよい。

層４３０～４５０－２は層４１０と層４２０との間に形成されてよい。本実施形態において、層４３０が中間層であり、層４４０－１、４４０－２、４５０－１、４５０－２の間に形成されてよい。本実施形態において、複数の層４４０－１、４４０－２は第１中間層として用いられ、複数の層４５０－１、４５０－２は第２中間層として用いられる。

本発明において、第１中間層と第２中間層の数は１以上であってよく、回路板４００の設計者により決定されることができる。

層４３０～４５０－２は、複数のめっきスルーホールＰＴＨを介し、層４１０上の第１基準電圧プレーンと層４２０上の第２基準電圧プレーンとに連接されてよい。めっきスルーホールＰＴＨは、対応する層４３０～４５０－２の側部に設けられてよい。このため、伝送線ＴＷを設けるためのレイアウト領域は層４３０上のめっきスルーホールＰＴＨにより阻害されない。

まとめると、本発明の回路板は、伝送線と第１基準電圧プレーンとの間及び伝送線と第２基準電圧プレーンとの間にそれぞれ設けられる、少なくとも１つの第１中間層及び少なくとも１つの第２中間層を提供する。このため、伝送線と基準電圧プレーンとの間の距離を増加させることができ、伝送線と基準電圧プレーンとの間の容量効果を低減することができる。伝送線の幅は対応して増加させることができ、伝送線上の信号伝送の導電損失を低減することができる。

本発明は伝送線上の伝送信号の導電損失を低減させることができる回路板を提供する。このため、無線信号送受信器と複数のアンテナアレイとの間の伝送線上の伝送信号の信号品質を向上させることができる。該回路板を有する電子装置のパフォーマンスを向上させることができる。

１００、４００：回路板
１１０～１５０、２１０、２２０、４１０～４５０－２：層
ＴＷ、ＴＷ１～ＴＷ３：伝送線
ＰＴＨ、ＰＴＨ１～ＰＴＨ８、ＰＴＨ３１１～ＰＴＨ３４４：めっきスルーホール
３０１：無線信号送受信器
３０２～３０４：アンテナアレイ

Claims (8)

1. 回路板であって、
   第１基準電圧プレーンとして用いるための第１層と、
   第２基準電圧プレーンとして用いるための第２層と、
   前記第１層と前記第２層との間に設けられた第３層上に設けられ、その第１端が無線信号送受信器に連接され、その第２端が複数のアンテナアレイに連接された複数の伝送線と、前記第３層の側部に設けられ、前記第１基準電圧プレーンと前記第２基準電圧プレーンとを接続するよう構成された複数のめっきスルーホールと、
   前記第１層と前記第３層との間に設けられた少なくとも１つの第１中間層と、前記第２層と前記第３層との間に設けられた少なくとも１つの第２中間層と
   を含み、
   前記伝送線のそれぞれの幅は３．５ミル以上に設定され、
   各前記伝送線が中間周波信号を伝送するよう構成され、
   各前記伝送線の総導電損失が、伝送信号が１０Ｇヘルツのとき５．２ｄＢよりも小さい、回路板。
2. 前記複数のめっきスルーホールが、前記第３層の第１の側に設けられた複数の第１めっきスルーホールと、前記第３層の第２の側に設けられた複数の第２めっきスルーホールとを含み、前記第１の側が前記第２の側と対向する、
   請求項１に記載の回路板。
3. 前記複数のめっきスルーホールが、前記第３層の第３の側に設けられた複数の第３めっきスルーホールと、前記第３層の第４の側に設けられた複数の第４めっきスルーホールとを更に含み、前記第３の側が前記第４の側と対向し、前記第１の側が前記第３の側とは異なる、
   請求項２に記載の回路板。
4. 前記第１基準電圧プレーンと前記第２基準電圧プレーンが接地電圧を受け取るよう設定された、
   請求項１～３のいずれか１項に記載の回路板。
5. 前記伝送線の第１垂直投影面に対応する前記少なくとも１つの第１中間層の第１領域が非導電性材料を含み、前記伝送線の第２垂直投影面に対応する前記少なくとも１つの第２中間層の第２領域が非導電性材料を含む、
   請求項１～４のいずれか１項に記載の回路板。
6. 各前記アンテナアレイが複数のミリ波アンテナを含む、
   請求項１～５のいずれか１項に記載の回路板。
7. 各前記伝送線の導電損失が、各前記伝送線の幅により左右される、
   請求項１～６のいずれか１項に記載の回路板。
8. プリント回路板又はフレキシブルプリント回路板である、
   請求項１～７のいずれか１項に記載の回路板。