JPH0583015A - 方向性結合器及びその製造方法と方向性結合器を有する回路ボードの製造方法 - Google Patents

方向性結合器及びその製造方法と方向性結合器を有する回路ボードの製造方法

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JPH0583015A
JPH0583015A JP3031378A JP3137891A JPH0583015A JP H0583015 A JPH0583015 A JP H0583015A JP 3031378 A JP3031378 A JP 3031378A JP 3137891 A JP3137891 A JP 3137891A JP H0583015 A JPH0583015 A JP H0583015A
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 挿入損失が低く、均一な結合特性を示し、さ
らにマザーボードへの取り付けが容易であり、経費の小
さいストリップライン方向性結合器を製造する。 【構成】 両側に並列するストリップライン１０，１１
及び端子１−４により形成される両面伝送基板２０から
成る。伝送基板２０は、それぞれの片側が金属層２４で
被覆された２つの外部の誘電性基板２１，２２に挟まれ
る。３つの基板２０，２１，２２は互いに貼り合わせら
れる。貼り合わせた部品とその内部基板内に、前記端子
１−４を横切ることが知られている位置においてスルー
ホール２７が開けられる。各板の銅の外被２４は各々の
面上の接触パッドランド２５，２６を区別するためにエ
ッチングされる。メッキされたスルーホール２７が各々
の端子に接続するために形成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はストリップライン方向性
結合器に係り、特に結合器構造、及び比較的廉価で極め
て均一な電気的及び機械的特性を持つデバイスを製造す
る技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】ストリップライン結合器は一般に２つの
接地板の間に位置する一対の成形され並列配置された平
面状の伝送ライン導体から成る。この構造は、前記導体
を隣接する部品の電気的影響から遮蔽するとともに、２
つの接地板内の領域に電磁場を閉じ込める働きをする。
このような回路は、前記伝送ライン導体が２つの接地板
の間にこれら接地板から（当然）分離された状態で製造
されるため、外部部品または回路パスを内部伝送ライン
に接続する手段を用意する必要がある。
【０００３】従来の素子において、ストリップライン方
向性結合器とそのマザーボードとの接続を効果的に行う
ことは高コスト化の一因であった。ストリップライン方
向性結合器は、その上にストリップラインパスを有する
複数ボードを機械的に固定して組立てられるのが一般的
であり、ラミネーション（積層化）は一般的に用いられ
ない。外側の層にドリル孔を設けることは内部伝送ライ
ンへの半田付け接続を効果的にしうる一手段であるが、
プロセスは労働集約的になってしまう。
【０００４】内部ストリップラインに接続するための従
来の方法は、必要とされる信頼性が得られない上に、費
用効率がよくない。しかも、均一な結合特性と特定端子
間の高い分離度を保ちながら、同時にユニット経費を削
減するのは困難である。ここで分離度とは、与えられた
端子に入力した電力の、分離した端子での電力に対する
比である。分離度は基板平面の不均一性又は接地板の間
隔の変化の尺度である。
【０００５】これらの素子を高い信頼性を有する簡易
（easy-to-effect）半田付けステップによってマザーボ
ードに取り付け、しかも限られた取付け領域上に保つこ
とが望ましいが、マザーボード上に取り付ける部品点数
の増加により達成は困難となっている。
【０００６】従来技術は、ストリップライン方向性結合
器の製造、および内部ストリップラインへの外部接続の
ための多くの技術を提供している。１９８９年４月１１
日発行の米国特許第４，８２１，００７号は、絶縁回路
板を経由しまた内部のストリップライン伝送パスを経由
する孔の金属被覆（plating）を教示している。そし
て、金属被覆孔は、各金属被覆孔を通るラインに沿って
ボードを切断することによって等分される。
【０００７】この切断によって、各孔が等分されたとこ
ろに半円筒形の金属被覆された窪みが形成される。これ
らの露出した金属被覆表面は、ストリップラインのエッ
ジ上にあり、従ってマザーボードへのビードはんだ付け
（bead-soldering）のための電気的コンタクトとして使
用できる。さらに金属被覆された窪みは切断されたボー
ドの両面に伸びているため、結果としてできる部品はそ
の両側どちらからもマザーボードに対し半田付けでき
る。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】このように米国特許第
４，８２１，００７号によって接触パッドが提供された
点は有益であるが、この方法には、上述したように、各
々の接触孔を分断しなければならないという問題点があ
る。この分断は金属被覆された領域を圧迫する可能性が
あり、有効な取付け領域の使用効率を低下させるだけで
なく、接続の信頼性をも損なうものである。
【０００９】本発明の一つの目的は、製造及び取付け経
費を抑えることができ、低い挿入損失と均一な結合特性
とを示すストリップライン方向性結合器を提供すること
にある。
【００１０】さらにもう一つの目的は、マザーボードへ
の半田付け接続が容易であり、使用領域を小さくできる
ストリップライン方向性結合器を提供することにある。
さらにもう一つの目的は、上記の目的を満たし、また取
付けられた場合に電気的及び機械的特性が極めて均一で
あるストリップライン方向性結合器の大量生産の方法を
提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明に従って形成され
たストリップライン方向性結合器は、両面ボードの相対
する面上に内部伝送パスがエッチングされている多層プ
リント配線板からなる。パターン化された回路は複数の
外部基板に結合され、各外部基板は片面銅金属被覆ボー
ドから成り、その内側の層はエッチングされた裸面であ
り、外側の層は固体の銅面である。組立品は次に、低コ
ストの従来技術を用いて孔開けされ、金属被覆され、エ
ッチングされる。
【００１２】ストリップラインへの接続は、外部接続パ
ッドを内部ストリップへ接続している金属被覆されたス
ルーホールによってなされる。完全な組立部品は、ボー
ドスペースを保ちながら、もう一方のボード上に垂直に
半田付けすることができる。基板はガラス織布によって
強化されたポリテトラフルオロエチレンで形成されるこ
とが望ましい。本発明のプロセスは、多重ストリップラ
イン方向性結合器の同時製造に適用することができる。
以下、特に製造が廉価であるストリップライン方向性結
合器の実施例を示す。
【００１３】
【実施例】本発明は、Ｔｒａｎｓ．ＩＲＥ（トランスＩ
ＲＥ）ＰＧＭＴＴ−８，６号、６３３−６３７頁（１９
６０年１１月）に発表されたＳ．Ｂ．コーン(Cohn) に
よる論文“横形結合ストリップ伝送ラインの特性インピ
ーダンス”（“Characteristic Impedances of Broadsi
de-Coupled Strip Transmmission Live”）に述べられ
ている型のいわゆる横形結合(broadside-coupled)スト
リップラインの製造に関して説明される。
【００１４】この論文は関連する範囲で参考に供され
る。しかし、本発明が他の型のマイクロストリップまた
はストリップライン素子及びその製造に応用可能である
ことは当業者に理解されるところである。
【００１５】技術背景として、図１に示されるように、
方向性結合器は２本のストリップラインによる電気的構
成で表現され、１０で表されるストリップラインは端子
１及び４を持ち、１１で表される他方のストリップライ
ンは端子２及び３を持つ。これらの２本のストリップラ
インを制御して物理的に近接させることは、所定の望ま
しい電気的結合を生じさせる。図１に示されるダイヤグ
ラムは電気的に等価である。
【００１６】例えば、コーン（Cohn）の論文の設計に従
うことにより、所望の結合係数を有する結合器が形成さ
れる。結合器は図２に示されるような構造からなる。こ
こでｂは外部接地板１２と１３の間の距離、ｓは２本の
ストリップライン１０と１１の間の距離、ｗはストリッ
プラインの幅である。
【００１７】平行ストリップ１０及び１１は素子の予定
された動作の中心周波数における波長の１／４に等しい
長さに作られる。長さｂ、ｓ、及びｗは、コーンによる
参考文献の教えに従ったストリップラインのパラメータ
であり、板材料の比誘電率と共に、ストリップラインの
電気的特性を決定するものである。
【００１８】図３は、本発明により、いかにしてストリ
ップラインが組立てられるかを示す。両面伝送基板２０
は、その上に従来の方法によってエッチング形成された
ストリップライン１０及び１１を有する。基板２０の材
料はガラス織布で強化された(woven glass-reinforced)
ポリテトラフルオロエチレン複合物が望ましい。このよ
うな材料は例えばアリゾナ、チャンドラー（Chandler）
のロジャース コーポレーション（Rogers Corpratio
n）から入手できる。もう一つの適切な板材料の例はテ
フロンガラス織布である。
【００１９】これらの材料は電気的に適切であり容易に
貼り合わせられるため、多くのストリップラインについ
て有利な選択である。セラミックまたは石英のような他
の基板材料もまた使用できる。テフロン（登録商標）材
料が選択される場合、２．０から１０．０以上の材料比
誘電率が得られる。例えば比誘電率２．５を有するテフ
ロン材料を選択することにより、結合度３ｄＢでは、長
さｓ、ｂ、及びｗの値はそれぞれｓ＝．０１″（０．２
５４ｍｍ）、ｂ＝．１″（２．５４ｍｍ）及びｗ＝．０
４″（１．０１６ｍｍ）となる。
【００２０】基板には所望の回路パスが形成されるが、
スルーホールはない。基板２１及び２２はそれぞれ、そ
の一面を銅層２４によって被覆されている誘電体板２３
からなる。基板２０、２１及び２２は貼り合わされる
が、向かい合うそれぞれの基板間に感熱接着剤のシート
（図示せず）を置くことが望ましい。そして加熱され
る。
【００２１】この時点で、基板２０、２１及び２２の組
立品は、図３の軸３０で示される点において孔をあけら
れる。次に孔の内部は金属被覆され、金属被覆されたス
ルーホール２７が形成される。これに続き、各板２３の
銅層２４は、板２３の各面上の２つの接触パッドランド
２５と２つのランド領域２６とを区別するためにエッチ
ングされる。金属被覆されたスルーホール２７は端子１
−４の各々をパッド２５へ、また、ランド領域２６へ接
触する目的に用いられる。
【００２２】図４は、既に図３に関して述べた部品から
なり、マザーボード４０上に垂直の位置に半田付けされ
た完成したストリップライン方向性結合器１を示す。半
田付けビード４１はパッドランド２５を典型的な回路パ
ス３５へ固定する。基板２３の接地板２４はマザーボー
ド４０の接地ランド領域３６へ半田付けされる。結果と
して生じる結合器１のマザーボード４０への垂直の取付
けは強固であり、さらに取付必要領域を比較的小さくす
ることができる。説明した方法により幾つかの結合器が
マザーボード４０上に垂直の位置に取付けられ得る。
【００２３】図５は、同一工程で複数ストリップライン
部品を形成することによって複数のストリップラインが
上述した一連の同一ステップでいかに製造されるかを示
している。基板５０及び５３は図３の基板２０及び２３
に対応する。従って、一般に５４として示されている幾
つかの接地板領域は、図３に関して既に述べた過程によ
って基板５３上に形成される。
【００２４】同様に、図３のパッド領域（例えば２５）
及び金属被覆領域（例えば２６）が領域５４内に形成さ
れる。５５で示される領域内の基板２０の両面に、図３
において部品１０及び１１として述べられた型のストリ
ップラインが形成される。必要とされる金属被覆層と、
金属被覆スルーホール、即ち“ビア（貫通路）”を有す
る内部基板５０と２つの外側の基板５３が上述したよう
に形成される。
【００２５】領域５４及び５５各々の中に形成された結
合器は、貼り合わせた組立品から領域５４を例えば切り
出し(sawing-out)またはミリング(milling)によって取
り出す。完成した結合器を複数部品から成る積層体から
抜き出すこの工程において、回路パス及びビア（貫通
路）は切り取りによる損失を被らない。
【００２６】
【発明の効果】以上説明したように本発明の方向性結合
器は、伝送基板をそれぞれ片側が接地板となる外部基板
によって挟み、これをマザーボード上に垂直に半田付け
するためマザーボード上の比較的小さい領域内に容易に
取付けられる。さらに多数の基板を同一基板上に形成
し、貼り合わせた後に、それぞれを切り取るため製造の
経費が削減される。
【００２７】以上の説明は、本発明の一実施例に関する
もので、この技術分野の当業者であれば、本発明の種々
の変形例が考え得るが、それらは、いずれも本発明の技
術範囲に包含される。尚、特許請求の範囲に記載した参
照番号は発明の用意なる理解のためで、その技術的範囲
を制限するよう解釈されるべきではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】 ストリップライン素子の等価電気回路を示し
た説明図である。
【図２】 特定の臨界の構造のパラメータを表わすスト
リップライン構造を示して説明図である。
【図３】 ストリップライン多層プリント配線板の組立
部品の透視図を示した説明図である。
【図４】 キャリヤ板上に垂直に取付けられた図１の素
子の概略の透視図を示した説明図である。
【図５】 製造操作における多数の方向性結合器の作成
における過程の使用の概略を示した説明図である。
【符号の説明】
１ 方向性の結合器 １ 端子 ２ 端子 ３ 端子 ４ 端子 １０ ストリップライン １１ ストリップライン １２ 外部接地板 １３ 外部接地板 ２０ 両面伝送基板 ２１ 外部基板 ２２ 外部基板 ２３ 誘電性板 ２４ 銅層（接地板） ２５ 接触パッドランド ２６ ランド領域 ２７ 金属被覆された孔 ３０ スルーホールの軸 ３５ 回路パス ３６ 接地ランド領域 ４０ マザーボード ４１ 半田付けビード ５０ 基板 ５３ 基板 ５４ 接地板領域 ５５ 内部基板が形成される領域

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 一対の間隔をおいたストリップラインか
    らなる方向性結合器を製造する方法において、 各々が内部絶縁基板の選択された端部に実質的に隣接し
    て配置された第１及び第２の端子を有する第１及び第２
    の金属ストリップラインを前記内部絶縁基板の相対する
    面上に形成するステップと、 各々が片面を金属で被覆された絶縁板からなる第１及び
    第２の外部基板を形成するステップと、 前記端子が前記外部基板の金属表面上のアクセスポイン
    トに関して、既知でかつ所定の同一平面関係となる位置
    において、前記外部基板を前記内部基板のそれぞれの面
    に重ね合せるステップと、 前記アクセスポイントにおいて前記重ね合わせた組立品
    を貫通する孔を形成するステップと、 前記金属被覆した孔のそれぞれと前記内部基板内の対応
    する前記端子との間の電気的接続を形成すべく前記孔を
    通して金属被覆するステップと、 前記孔の入口を周囲の金属被覆から電気的に分離し前記
    入口から前記基板の端部へ伸びる金属パッドを形成する
    ために、各々のアクセスポイントにおける前記金属被覆
    された孔の入口周辺の領域をエッチングするステップ
    と、 を有することを特徴とする方向性結合器の製造方法。
  2. 【請求項２】 前記内部基板及び前記２つの外部基板の
    材料がガラス織布で強化されたポリテトラフルオロエチ
    レンであることを特徴とする請求項１記載の製造方法。
  3. 【請求項３】 前記基板材料が２．０から実質的に１
    ０．０の範囲の比誘電率を有することを特徴とする請求
    項２記載の製造方法。
  4. 【請求項４】 前記内部基板と前記２つの外部基板のそ
    れぞれとの間に熱で作用する接着剤のシートを置き、全
    ての基板を合わせ、熱を加えるステップを更に有するこ
    とを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項３に記載
    の製造方法。
  5. 【請求項５】 請求項３の方法によって製造される方向
    性結合器において、 前記基板材料の比誘電率が実質的に２．５であり、かつ
    実質的にｓ＝．０１″（０．２５４ｍｍ）、ｂ＝．１″
    （２．５４ｍｍ）及びｗ＝．０４″（１．０１６ｍｍ）
    （ただし、ｂは前記外部基板の被覆金属面の間の距離、
    ｓは前記ストリップラインの間の距離、ｗは前記ストリ
    ップラインの幅である。）であることを特徴とする方向
    性結合器。
  6. 【請求項６】 １以上の方向性結合器を有する回路ボー
    ドを製造する方法において、 各々が第１及び第２の端子を有する第１及び第２の金属
    ストリップラインを内部絶縁基板の相対する面上に形成
    するステップと、 各々が片面を金属で被覆された絶縁板からなる第１と第
    ２の外部基板を形成するステップと、 前記端子が前記外部基板の金属表面上のアクセスポイン
    トに関して、既知でかつ所定の同一平面関係となる位置
    において、前記外部基板を前記内部基板のそれぞれの面
    に重ね合せるステップと、 前記アクセスポイントにおいて、前記重ね合わせた組立
    品を貫通する孔を形成するステップと、 前記貫通孔の各々と前記内部基板の対応する前記端子と
    の間の電気的接続を形成すべく前記貫通孔を金属被覆す
    るステップと、 前記孔の入口を周囲の金属被覆から電気的に分離するた
    めに各々のアクセスポイントにおけ金属被覆された通孔
    の入口周辺の領域をエッチングし、それにより、前記外
    部基板の端部に沿って、それぞれの前記金属被覆された
    通孔のための接続パッドを形成するステップと、 前記結合器パッドをマザーボード上の回路パスに接続
    し、かつ前記外部基板の接地板を前記マザーボードの接
    地金属領域に接続することによって、結果としてできる
    結合器を前記マザーボード上に垂直に取り付けるステッ
    プと、 を有することを特徴とする回路ボードの製造方法。
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