JPH07235775A - 多層プリント配線基板 - Google Patents

多層プリント配線基板

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JPH07235775A
JPH07235775A JP6022811A JP2281194A JPH07235775A JP H07235775 A JPH07235775 A JP H07235775A JP 6022811 A JP6022811 A JP 6022811A JP 2281194 A JP2281194 A JP 2281194A JP H07235775 A JPH07235775 A JP H07235775A
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ground
printed wiring
layers
layer
circuit
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Yasushi Iwane
靖 岩根
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Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 グランドの共用化による回路間の不要な結合
を抑制する。 【構成】 プリント基板１０には、２つのグランド層３
ａ，３ｂが設けられている。そして、このグランド層３
ａ，３ｂは、このプリント基板の内部においては電気的
に絶縁されている。そこで、特性の異なる回路（低周波
と高周波）等を別のグランド層３ａ，３ｂに接続するこ
とによって、両回路のグランド共用化による結合を小さ
くすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、各種部品を実装しこれ
らの電気的接続を複数層のプリント配線によって行う多
層プリント配線基板、特にそのグランド層の構成に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来より、各種電子部品をプリント配線
基板上に実装し、所定の動作を達成するプリント基板が
利用されており、複数の電源電圧の回路に対応したり、
より複雑な回路に対応するため、プリント配線層を多層
とする多層プリント配線基板が知られている。
【０００３】図１２は、従来の多層プリント配線基板を
示す断面図であり、プリント基板１０は、４つの導体層
１、２、３、４と、絶縁層５ａ、５ｂ、５ｃを有してお
り、導体層１は絶縁層５の表面（プリント基板１０の表
面）に形成され、導体層２は絶縁層５ａと５ｂの間、導
体層３は絶縁層５ｂと５ｃの間、導体層５は絶縁層５ｃ
の表面（プリント基板１０の裏面）に設けられている。
また、プリント基板１０の表面および裏面には、電子部
品６ａ〜６ｅが実装されている。さらに、プリント基板
１０には、その内部を貫通するスルーホール７ａ、７
ｂ、７ｃが設けられ、このスルーホールによって各導体
層１〜４が適宜接続されている。
【０００４】ここで、導体層１、４は電子部品６ａ〜６
ｅとの電気的接続等を行う配線パターンからなる層、導
電体層２は電源配線および配線パタンの層であり、導電
体層３はグランド配線の層である。
【０００５】プリント基板１０は、その端部に設けられ
たパッドなどにより外部との電気的接続が行われ、入力
されてくる信号に対し、電子部品６ａ〜６ｅからなる回
路により所定処理を行い、処理後の信号を出力する。そ
して、回路の動作のために、外部の電源からの電源ライ
ンおよびグランドラインがプリント基板１０の電源配線
およびグランド配線に接続されている。
【０００６】このような多層プリント配線基板を用いる
ことにより、複雑な回路の配線を行うことができる。ま
た、グランド配線や電源配線の面積を十分大きなものと
でき、ここにおける抵抗も小さなものにできる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の多層プ
リント基板は、実質的に１つのグランド層のみを有して
いる。すなわち、グランド層が多層の場合でも、スルー
ホールによってこれらが電気的に接続されているため、
電気的には１つのグランド層として動作する。グランド
層は、通常の場合アース電位に固定されるものであり、
多層プリント配線基板は、１つのグランド層があれば問
題はない。
【０００８】ところが、通常のプリント基板１０におけ
る回路は、その機能から複数の回路に分けられる場合が
多い。例えば、高周波の信号を処理する部分と、低周波
の信号を処理する部分に分かれていたり、大電流の部分
と、小電流の部分に分かれていたりする。
【０００９】このような場合に、一方の回路の動作に基
づくノイズがグランド層を介し他方の回路の伝達され、
動作がうまくいかなくなったりすることがある。例え
ば、一方の回路に大電流が流れるためにグランド層のレ
ベルが変動し、他方の回路の電気特性が悪化するという
問題点があった。
【００１０】ここで、この問題点について、携帯電話機
を例に説明する。図１３は、デジタル方式の携帯電話機
の構成を示すブロック図である。アンテナ１０１には、
デュプレクサ１０２が接続されており、ここで受信信号
が取り出されると共に送信信号がアンテナ１０１に供給
される。デュプレクサ１０２には、受信高周波増幅部１
０３、第１ミキサ１０４、受信中間周波増幅部１０５、
第２ミキサ１０６を介し、復調器１０７が接続されてい
る。また、周波数シンセサイザ１０８は、複数種類の周
波数の信号を生成する。
【００１１】一方、デュプレクサ１０２には、送信高周
波電力増幅部１０９、前置増幅部１１０、第３ミキサ１
１１を介し変調器１１２が接続されている。そして、周
波数シンセサイザ１０８は、第１ミキサ、第２ミキサ、
第３ミキサ１０４、１０６、１１１に所定の周波数の基
準信号をそれぞれ供給する。
【００１２】また、復調器１０７および変調器１１２に
は、チャネルコーデック部１１３、音声コーデック部１
１４を介し、スピーカ１１５およびマイクロフォン１１
６が接続されている。なお、制御部１１７は以上の各部
に必要な信号を与え、またプロトコル処理なども行うも
のであり、電池１１８はこれらすべての回路に電源を供
給する。
【００１３】アンテナ１０１で受信された電波は、受信
高周波増幅部１０３において増幅された後、第１ミキサ
で第１の中間周波数に周波数が落とされ、受信中間周波
増幅部１０５で再度増幅された後、第２ミキサ１０６で
第２の中間周波数に再度落とされ、これが復調器１０７
で復調される。
【００１４】一方、変調器１１２で変調された送信信号
は、第３ミキサ１１１で所定の高周波にされた後、前置
増幅部１１０、送信高周波電力増幅部１０９で所定の振
幅の信号に増幅されてデュプレクサ１０２に供給され、
これがアンテナ１０１から送信される。
【００１５】また、復調器１０７で復調された受信信号
は、チャネルコーデック部１１３で誤り訂正符号の復号
化が行われた後、音声コーデック部１１４で音声信号の
復号化が行われ、スピーカ１１５から音声出力される。
一方、マイクロフォン１１６から入力された音声信号
は、音声コーデック１１４において音声信号の符号化が
行われ、チャネルコーデック１１３で誤り訂正符号化が
行われ、この信号が変調器１１２に供給される。従っ
て、この変調器１１２からの出力が上述のようにして、
アンテナ１０１から送信されることになる。
【００１６】このような携帯電話機の回路が、図１２の
ような多層プリント配線基板によって達成されるが、こ
の回路は、３つのミキサ１０４、１０６、１１１を有し
ており、これらの前後において取り扱う信号の周波数が
大きく異なる。また、チャネルコーデック１１３、音声
コーデック１１４、制御部１１７は通常デジタル回路で
あり、その他はアナログ回路であり、デジタル回路から
発生される雑音（例えば、クロックがアナログ回路に雑
音として拾われる）が、アナログ回路に与える影響を小
さくしなければならない。
【００１７】さらに、送信高周波電力増幅器１０９で
は、他の部分に比べて極めて大きな電流が流れ、特に送
信開始・終了時には大電流のスイッチングによる電源・
グランド電位の変動を生じる。従って、これらの影響が
なるべく出ないように、各部の信号ラインの配置に留意
することが必要であり、かつグランドをできるだけ低イ
ンピーダンスにすると共に、各部のグランドの共通イン
ピーダンスを介した回路間の結合を抑えることが必要と
なる。
【００１８】本発明は、上記課題に鑑みなされたもので
あり、回路間の結合を減少し、優れた電気特性を実現で
きる多層プリント配線基板を得ることを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】本発明は、各種部品を実
装し、これらの電気的接続を複数層のプリント配線によ
って行う多層プリント配線基板において、基板内に複数
のグランド層を設け、これらグランド層間を基板内にお
いて電気的に絶縁したことを特徴とする。
【００２０】また、本発明は、基板内のグランド層間を
外部のグランドラインに接続するためのグランド端子の
近傍の一点において接続したことを特徴とする。
【００２１】また、本発明は、グランド層をその層内に
おいて複数の部分に電気的に分割したことを特徴とす
る。
【００２２】また、本発明は、電気的に絶縁された複数
のグランド部を有し、これらグランド部間をコンデンサ
によって接続したことを特徴とする。
【００２３】また、本発明は、電気的に絶縁された複数
のグランド部を有し、これらグランド部間をインダクタ
によって接続したことを特徴とする。
【００２４】
【作用】このように、本発明によれば、複数のグランド
層を基板内で電気的に絶縁している。このため、回路の
特性に応じて別のグランド層に接続することができ、回
路間の結合を小さくすることができる。そこで、１つの
回路の動作が他の回路に悪影響を及ぼすことを防止する
ことができる。例えば、高周波回路の影響が低周波回路
に及ぶのを防止したり、デジタル回路の影響が高周波回
路に及ぶのを防止することができる。すなわち、グラン
ドの共用による結合を抑えることができ、各電子部品間
における相互の信号の混信等による特性の悪化を防ぐこ
とができ、電気特性の悪化を防止することができる。
【００２５】また、基板内の１点において、グランド層
間を接続した場合でも、両者の結合を小さくでき、ほぼ
同様の作用が得られる。この場合、基板に設けるグラン
ド端子は１つでよい。
【００２６】また、グランド層内において、グランドを
更に複数の部分に分割することによって、グランドの選
択の多様化を図ることができる。
【００２７】更に、複数のグランド層間をコンデンサで
接続することによって、高周波では両層間を短絡、低周
波では絶縁という特性を付与できる。
【００２８】また、複数の層間をインダクタを用いて接
続することにより、高周波絶縁、低周波で短絡という特
性を付与できる。
【００２９】
【実施例】以下、本発明の実施例について、図面に基づ
いて説明する。
【００３０】［第１実施例］図１は、第１実施例に係る
多層プリント配線基板を示す断面図であり、プリント基
板１０は、６つの導体層１，２ａ，３ａ，２ｂ，３ｂ，
４と、５つの絶縁層５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ，５ｅを有
しており、導体層１が絶縁層５ａの表面（プリント基板
１０の表面）に形成され、導体層４が絶縁層５ｅの表面
（プリント基板１０の裏面）に配置されている。そし
て、各導体層２ａ，３ａ，２ｂ，３ｂは、それぞれ絶縁
層５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ，５ｅの間に配置されてい
る。また、プリント基板１０の表面及び裏面には、電子
部品６ａ〜６ｅが実装されており、プリント基板には、
その内部を貫通するスルーホール７ａ，７ｂ，７ｃが設
けられ、このスルーホール７ａ，７ｂ，７ｃによって各
導体層１〜４が適宜接続されている。
【００３１】また、この実施例においては、導体層３
ａ，３ｂの２層がグランド層を構成している。そして、
このグランド層３ａ，３ｂは、プリント基板１０の内部
においては電気的に絶縁されている。すなわち、スルー
ホール７ａ〜７ｃによって両グランド層３ａ，３ｂは接
続されていない。
【００３２】この多層プリント基板の等価回路を図２に
示す。このように、電子部品６ａ，６ｄからなる高周波
回路がグランド層３ａに接続され、電子部品６ｃ，６ｅ
から成るデジタル回路がグランド層３ｂに接続されてい
る。すなわち、図１に示すように、電子部品６ａ，６ｄ
のグランドは、スルーホール７ａによりグランド層３ａ
に接続され、電子部品６ｃ，６ｄのグランドは、スルー
ホール７ｃによりグランド層３ｂに接続されている。な
お、グランド層３ａとグランド層３ｂは、各々インピー
ダンスを下げるために、従来同様広いパターンで構成さ
れている。
【００３３】そして、グランド層３ａ，３ｂは、それぞ
れ別々の電源・グランド端子から、外部のグランドに接
続されている。ここで、高周波回路を構成する電子部品
６ａ，６ｄとしては、図１３に示す受信高周波増幅部１
０３、送信高周波電力増幅部１０９等があたり、デジタ
ル回路を構成する電子部品６ｃ，６ｄとしては、チャネ
ルコーデック１３、音声コーデック１４等があたる。
【００３４】特に、本実施例においては、上述の複数の
電源・グランド端子は、共通インピーダンスを小さくす
るように、基板外にて一つの電源（電池）に一点接続さ
れている。なお、各グランド層３ａ，３ｂを別々の電源
に接続してもよい。
【００３５】このように、本実施例によれば、基板内に
おいて電気的に絶縁されたグランド層３ａ，３ｂを有し
ている。そこで、一方のグランド層における電気的な変
動が、他のグランド層に与える影響を最少限にできる。
そこで、回路（例えば各電子部品）の特性に応じ、接続
するグランド層を選択することによって、回路全体とし
ての電気的特性を良好なものとすることができる。
【００３６】次に、上述の実施例による多層プリント配
線基板が複数枚ある場合の接続の一例を図３に示す。多
層プリント配線基板２０，２１は、それぞれ２つのグラ
ンド層３０ａ，３０ｂ及び３１ａ，３１ｂを有してい
る。そして、グランド層３０ａと３１ａが接続され、電
源（電池）４０のグランド端子４１に接続されている。
一方、基板２０，２１のグランド層３０ｂ，３１ｂは共
通接続され、これも電源４０のグランド端子４１に接続
されている。
【００３７】そして、基板２０，２１の高周波回路のグ
ランドラインをそれぞれグランド層３０ａ，３１ａに接
続し、基板２０，２１のデジタル回路のグランドライン
をグランド層３０ｂ，３１ｂに接続することによって、
高周波回路と、デジタル回路が別のグランド層に接続さ
れることとなる。そこで、両グランド層の共通インピー
ダンスによる結合を小さくすることができる。特に、両
グランド層の接続は、電源４０のグランド端子４１の一
点で行われるため、両者の結合を非常に小さくすること
ができる。このような構成により、デジタル回路による
スイッチングの際に生じるノイズが高周波回路に混入し
たりすることを有効に防止することができる。
【００３８】［第２実施例］図４に示したのは、本発明
の第２実施例であり、グランド層３ａ，３ｂは、基板内
の一点において、スルーホール７ｄにより接続されてい
る。図５に、この実施例の等価回路を示す。
【００３９】このように、基板内の一点、特に外部のグ
ランドラインとの接続を行う端子の近傍の一点において
２つのグランド層３ａ，３ｂを接続しても、グランド層
３ａ，３ｂは、そのほとんどの部分が電気的に絶縁され
ている。そこで、両グランド層３ａ，３ｂ間の結合を比
較的小さくすることができ、雑音の混入等を最少限に抑
制することができる。そして、この実施例によれば、基
板に設ける電源・グランド端子は１つでよく、この配線
も簡単になるという効果が得られる。
【００４０】［第３実施例］図６に、本発明の第３実施
例の構成を示す。図において、スルーホール７ｅ，７ｆ
は、それぞれグランド層３ａ，３ｂに接続されている。
そして、このスルーホール７ｅ，７ｆは、コンデンサ８
を介し接続されている。従って、この等価回路は、図７
（Ａ）に示すようにグランド層３ａ，３ｂがコンデンサ
８で接続されたものとなっている。
【００４１】そして、コンデンサ８は、高周波に対して
は短絡であり、直流に対しては絶縁である。そこで、本
実施例の回路は、その高周波領域において、図７（Ｂ）
に示すようにグランド層３ａ，３ｂが短絡されたものと
なり、低周波領域に対しては、図７（Ｃ）に示したよう
に、グランド層３ａ，３ｂが絶縁されたものとなる。
【００４２】このようなプリント基板は、上述の図１３
の携帯用電話のプリント基板に好適である。すなわち、
電子部品６ａを周波数シンセサイザ１０８、電子部品６
ｄを送信周波数の前置増幅器１１０、電子部品６ｃ，６
ｅを送信周波数の電力増幅部１０９に含まれる部品とす
るとよい。
【００４３】上述したように、送信高周波電力増幅部１
０９には、他の回路に比べて大きな電流が流れる。この
ため、他の回路とグランドに共通インピーダンスをもつ
と、他の回路が、電力増幅部の電流値の影響を受け、雑
音を拾う場合がある。特に、送信開始時と終了時には、
その電流変化が大きく、またステップ状の変化であるた
め、周波数シンセサイザ１０８や前置増幅器１１０にお
いて、周波数変動やスプリアスの発生等が生じる。とこ
ろが、本実施例によれば、高周波電力増幅部１０９にお
ける大きな電流変化によるグランド層３ｂの電位変化
は、コンデンサ８によってグランド層３ａに伝達される
のが阻止される。そこで、上述のような問題を解消する
ことができる。
【００４４】一方、高周波信号成分は、前置増幅器１１
０の出力が送信高周波電力増幅部１０９に入力される。
従って、この高周波成分によれば、前置増幅器１１０と
送信高周波電力増幅部１０９のグランドが低インピーダ
ンスで接続される必要がある。本実施例では、グランド
層３ａと３ｂは、高周波領域においては低インピーダン
スとなっているため、上述の回路の特性を高特性に維持
することができる。
【００４５】［第４実施例］図８に第４実施例の構成を
示す。図において、スルーホール７ｅ，７ｆは、高周波
信号に対して十分に高インピーダンスとなるインダクタ
９によって接続されている。そして、この例において
は、電子部品６ａ，６ｄとして、高周波増幅部に含まれ
る部品が採用され、電子部品６ｃ，６ｅには、中間周波
増幅部に含まれる部品が採用される。例えば、受信高周
波増幅部１０３に含まれる部品が電子部品６ａ，６ｄで
あり、受信中間周波数増幅部１０５に含まれる部品が電
子部品６ｃ，６ｅとなる。
【００４６】本実施例では、ＲＦ部の電子部品６ａ，６
ｄのグランドは、グランド層３ａに接続されており、Ｉ
Ｆ部の電子部品６ｃ，６ｅのグランドはグランド層３ｂ
に接続されている。そして、この２つのグランド層３
ａ，３ｂがインダクタ９によって接続されている。この
ため、２つのグランド層３ａ，３ｂは、高周波的には絶
縁され、直流的には短絡された特性となる。このよう
に、ＲＦ部とＩＦ部が高周波的に分離されると、混変調
やスプリアスの発生を有効に防止することができる。一
方、直流に近い低周波成分に対しては、グランドが低イ
ンピーダンスであるため、回路動作が安定して行われ
る。
【００４７】図９に上述の図８のプリント基板に対応す
るグランド接続、高周波、低周波に対する等価回路を示
す。
【００４８】［第５実施例］図１０に、本発明の第５実
施例の多層プリント配線基板のグランド層を示す。この
例においては、グランド層３ａが更にその層内において
２つのグランドフレーン３１，３２に分化されている。
また、グランド層３ｂもその層内において、２つのグラ
ンドプレーン３３，３４に分化されている。このプリン
ト基板の等価回路を図１１に示す。このように、電子部
品６ｆ〜６ｉのグランドは、グランドプレーン３１〜３
４に選択的に接続され、各々のグランドを介した結合を
抑えることができる。従って、高周波、低周波の回路の
分離や、高周波回路とデジタル回路の分離等各種の分離
を選択的に行うことができる。そして、本実施例のよう
に一層において２つのグランドプレーンを設けることに
よって、総数を必要以上に増加させることなくこのグラ
ンドの分離を達成することができる。
【００４９】本実施例は、携帯電話のように、１枚の基
板上にＲＦ回路、ＩＦ回路、送信電力増幅回路、デジタ
ル回路等種々の回路を搭載する場合に非常に有効であ
る。
【００５０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
複数のグランド層を基板内で電気的に絶縁している。こ
のため、回路の特性に応じて別のグランド層に接続する
ことができ、回路間の結合を小さくすることができる。
そこで、１つの回路の動作が他の回路に悪影響を及ぼす
ことを防止することができる。例えば、高周波回路の影
響が低周波回路に及ぶのを防止したり、デジタル回路の
影響が高周波回路に及ぶのを防止することができる。す
なわち、グランドの共用による結合を抑えることがで
き、各電子部品間における相互の信号の混信等による特
性の悪化を防ぐことができ、電気特性の悪化を防止する
ことができる。
【００５１】また、基板内の１点において、グランド層
間を接続した場合でも、両者の結合を小さくでき、ほぼ
同様の効果が得られる。この場合、基板に設けるグラン
ド端子は１つでよい。
【００５２】また、グランド層内において、グランドを
更に複数の部分に分割することによって、グランドの選
択の多様化を図ることができる。更に、複数のグランド
層間をコンデンサで接続することのよって、高周波では
両層間を短絡、低周波では絶縁という特性を付与でき、
また複数の層間をインダクタを用いて接続することによ
り、高周波絶縁、低周波で短絡という特性を付与でき
る。
【００５３】このように、本発明によれば、電気特性の
優れ、また各種特性のグランドを持つ多層プリント配線
基板を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例の多層プリント基板の断面
図である。
【図２】同実施例のグランド接続を示す説明図である。
【図３】同実施例における多層プリント配線基板を２つ
用いた場合の接続関係を示す説明図である。
【図４】第２実施例の多層プリント配線基板の説明図で
ある。
【図５】同実施例のグランド接続を示す図である。
【図６】第３実施例を示す多層プリント配線基板の断面
図である。
【図７】同実施例のグランド接続及びその高周波、低周
波における等価回路を示す図である。
【図８】第４実施例の多層プリント配線基板の断面図で
ある。
【図９】同実施例のグランド接続及びその高周波、低周
波における等価回路を示す図である。
【図１０】第５実施例におけるグランド層の平面構成を
示す図である。
【図１１】同実施例のグランド接続を示す図である。
【図１２】従来の多層プリント配線基板の断面図であ
る。
【図１３】携帯電話の内部回路の構成を示すブロック図
である。
【符号の説明】
１〜４ 導体層 ５ 絶縁体層 ６ 電子部品 ７ スルーホール ８ コンデンサ ９ インダクタ

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 各種部品を実装し、これらの電気的接続
    を複数層のプリント配線によって行う多層プリント配線
    基板であって、 基板内においては電気的に絶縁された少なくとも２つの
    グランド層を有することを特徴とする多層プリント配線
    基板。
  2. 【請求項２】 各種部品を実装し、これらの電気的接続
    を複数層のプリント配線によって行う多層プリント配線
    基板であって、 電気的に絶縁された少なくとも２つのグランド層と、 これらのグランド層間を外部のグランドラインに接続す
    るためのグランド端子の近傍の一点において接続する接
    続手段と、 を有することを特徴とする多層プリント配線基板。
  3. 【請求項３】 請求項１または２に記載の多層プリント
    配線基板であって、 グランド層は、その層内において、複数の部分に電気的
    に分割されていることを特徴とする多層プリント配線基
    板。
  4. 【請求項４】 各種部品を実装し、これらの電気的接続
    を複数層のプリント配線によって行う多層プリント配線
    基板であって、 プリント配線におけるグランドラインは、基板内におい
    ては電気的に絶縁された少なくとも２つのグランド部に
    分離されており、 これらがコンデンサによって接続されていることを特徴
    とする多層プリント配線基板。
  5. 【請求項５】 各種部品を実装し、これらの電気的接続
    を複数層のプリント配線によって行う多層プリント配線
    基板であって、 プリント配線におけるグランドラインは、基板内におい
    ては電気的に絶縁された少なくとも２つのグランド部に
    分離されており、 これらがインダクタによって接続されていることを特徴
    とする多層プリント配線基板。
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