JPH10200223A - 印刷配線基板装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 表面実装電子部品との接続部の幅が、マイク
ロストリップラインの幅より大きい場合でもインピーダ
ンス整合のとれた接続が行えるようにすることを目的と
する。 【解決手段】 表面実装電子部品３が上面に装着される
とともに、その下面にはグランドプレーン３２が形成さ
れた印刷配線基板２３と、この印刷配線基板２３の上面
に敷設されたマイクロストリップライン２１，２２と、
表面実装電子部品３との接続部２１ａ，２２ａとを設け
るとともに、この接続部２１ａ，２２ａと対応する位置
にグランドパターンの不形成部２５，２６を設け、その
静電容量を等しくした印刷配線基板装置であり、マイク
ロストリップライン２１，２２と表面実装電子部品３の
接続点でのインピーダンスが整合するので、損失なく信
号を伝達することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、マイクロストリッ
プラインが敷設された印刷配線基板に表面実装電子部品
が実装された印刷配線基板装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、準マイクロ波（１〜３ＧHz）を使
った移動体通信用の携帯電話サービスが始まり、その携
帯機能の向上を図るため、より小型化・薄型化・軽量化
するための技術開発がなされている。この手段として
は、それを構成する表面実装電子部品の小型化・薄型化
・軽量化の他に、表面実装電子部品を実装するための印
刷配線基板の多層化と各層間の誘電体材料厚ｈの薄型化
が図られている。

【０００３】以下、従来のマイクロストリップラインが
敷設された印刷配線基板装置について説明する。

【０００４】図６（ａ）は、従来のマイクロストリップ
ラインを用いた印刷配線基板装置の上面を示したもので
ある。図６（ａ）において、１はマイクロストリップラ
インが敷設された印刷配線基板であり、２は表面実装電
子部品３の入力端子４側のマイクロストリップラインで
ある。また、６は表面実装電子部品３の出力端子５側の
マイクロストリップラインである。７は、グランドパタ
ーンであり、このグランドパターン７にはスルーホール
８，９，１０が設けられている。そして、このスルーホ
ール８，９，１０は印刷配線基板１の下面全体に設けら
れたグランドプレーン１４に接続されている。また、図
６（ａ）に示した印刷配線基板装置は２層の印刷配線基
板とした場合を示している。すなわち、図６（ｂ）はマ
イクロストリップライン２，６が敷設された第１層を示
すとともに、グランドプレーン１４が設けられた第２層
１５を示している。そして、スルーホール８，９，１０
で前記グランドパターン７と接地用グランドプレーン１
４とが接続される。図７は代表的な表面実装電子部品３
の斜視図である。図７において、４は入力端子、５は出
力端子である。また、１３はグランド端子である。

【０００５】従来は図６に示すように、表面実装電子部
品３の入力端子４や出力端子５の電極の導体幅（以下、
Ｔｄという）はマイクロストリップライン２，６の導体
幅（以下、Ｔｓという）に比べ同等以下（すなわちＴｄ
＜Ｔｓ）が一般的であり、入力端子４や出力端子５の半
田付け用の電極の導体幅Ｔｄは、マイクロストリップラ
イン２，６の導体幅Ｔｓより大きくなることはなかっ
た。このため、表面実装電子部品３の半田付け用の電極
はマイクロストリップライン２，６の導体幅Ｔｓの範囲
内で接続されることになり、同じインピーダンスで設計
されたマイクロストリップライン２，６と表面実装電子
部品３を図６の如く接続しても何らインピーダンス上の
問題はなかった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、近年携
帯型機器等の薄型化を図るために多層の印刷配線基板が
用いられ、その結果として、マイクロストリップライン
を形成する印刷配線基板の誘電体厚ｈの薄型化がますま
す進んでいる。このことは必然的にマイクロストリップ
ラインの導体幅Ｔｓを細くすることになり、Ｔｄ＞Ｔｓ
となる場合が発生するようになった。この場合、従来の
ような構成では表面実装電子部品３とストリップライン
との間のインピーダンスの不整合が生じ信号の伝達損失
が発生し、従来の表面実装電子部品３をそのまま、薄型
化を図った印刷配線基板に使えないという問題が生じて
きた。

【０００７】また、図８に示す表面実装電子部品１６の
ように、マイクロストリップライン１７の終端に、この
マイクロストリップライン１７より幅広の接続部１８を
設けた状態で丁度マイクロストリップライン１７とマッ
チングのとれるようなものも現れている。すなわち、図
８（ｂ）に示すように、接続部１８の斜線で示す部分１
８ａ，１８ｂと印刷配線基板１の下面に形成されたグラ
ンドプレーン１ａとの間の静電容量１９ａ，１９ｂを打
ち消すためのリアクタンスが既に表面実装電子部品１６
に含まれているものも現れてきた。しかしながら、この
ようにしても接続部１８をこれ以上大きくしなければな
らない場合には同様の問題が発生する。また、性能の異
なる印刷配線基板に使用する場合には、静電容量１９
ａ，１９ｂが異なりインピーダンスの不整合が生じ、信
号の伝達損失が発生する。

【０００８】本発明は、このような問題点を解決するも
ので、印刷配線基板の薄型化により、Ｔｄ＞Ｔｓが生じ
た場合でも表面実装電子部品とマイクロストリップライ
ンのインピーダンスを整合させ、接続による損失をなく
した印刷配線基板装置を提供することを目的としたもの
である。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明の印刷配線基板装置は、表面実装電子部品が
上面に装着されるとともに、その下面にはグランドプレ
ーンが形成された印刷配線基板において、この印刷配線
基板の上面に準マイクロ波の信号が伝達されるマイクロ
ストリップラインが敷設されるとともに、このマイクロ
ストリップラインに接続された前記表面実装電子部品と
の接続部とを備え、前記接続部の幅が、前記マイクロス
トリップラインの幅より大きい場合において、前記接続
部と対応する下面のグランドプレーン位置に前記グラン
ドプレーンの不形成部を設け、前記接続部或いは前記表
面実装電子部品の接続端子と前記グランドプレーンとで
形成される静電容量を、前記マイクロストリップライン
で形成された静電容量に等しくしたものである。このこ
とにより、マイクロストリップラインと表面実装電子部
品の接続点でのインピーダンスが整合するので、損失な
く信号を伝達することができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、表面実装電子部品が上面に装着されるとともに、そ
の下面にはグランドプレーンが形成された印刷配線基板
において、この印刷配線基板の上面に準マイクロ波の信
号が伝達されるマイクロストリップラインが敷設される
とともに、このマイクロストリップラインに接続された
前記表面実装電子部品との接続部とを備え、前記接続部
の幅が、前記マイクロストリップラインの幅より大きい
場合において、前記接続部と対応する下面のグランドプ
レーンの位置に前記グランドプレーンの不形成部を設
け、前記接続部或いは前記表面実装電子部品の接続端子
と前記グランドプレーンとで形成される静電容量を、前
記マイクロストリップラインで形成された静電容量に等
しくした印刷配線基板装置であり、前記グランドプレー
ンの不形成部により、前記接続部或いは前記表面実装電
子部品の接続端子と前記グランドプレーンとで形成され
る静電容量と、前記マイクロストリップラインの静電容
量とが等しくなるので、マイクロストリップラインと表
面実装電子部品の接続点でのインピーダンスの整合がと
れ、損失なく信号を伝達することができる。

【００１１】また、特別なインピーダンス素子を付加す
るものではないので、低価格化と薄型化・小型化を図る
ことができる。

【００１２】請求項２に記載の発明のマイクロストリッ
プラインは、接続部の略中央を貫通するように敷設され
るとともに、このマイクロストリップラインを挟んでそ
の対応する下面の両側にグランドプレーンの不形成部を
設けた請求項１に記載の印刷配線基板装置であり、この
接続部上もマイクロストリップラインの特性を有するの
で、この接続部を介して直接第２のマイクロストリップ
ラインを連結することができる。また、マイクロストリ
ップラインを挟んでその下面の両側にグランドプレーン
の不形成部があるので、そのバランス特性が良くマイク
ロストリップラインとして好適である。

【００１３】請求項３に記載の発明の接続部は、略四角
形にするとともに、この接続部の一辺に沿ってマイクロ
ストリップラインを敷設し、このマイクロストリップラ
インの一方の側面に対応した下面の位置にグランドプレ
ーンの不形成部を設けた請求項１に記載の印刷配線基板
装置であり、この接続部上も同様マイクロストリップラ
インの特性を有するので、この接続部を介して直接第２
のマイクロストリップラインを連結することができる。
また、マイクロストリップラインの片側の下面にグラン
ドプレーンの不形成部があるのみであり、印刷配線基板
の設計自由度を高くすることができる。

【００１４】請求項４に記載の発明は、接続部の一端に
マイクロストリップラインを連結するとともに、前記接
続部に対応した下面の位置全体をグランドプレーンの不
形成部とした請求項１に記載の印刷配線基板装置であ
り、表面実装電子部品を実装したにもかかわらず、マイ
クロストリップライン上には表面実装電子部品等他の部
品が載置されることはなく、結論としてマイクロストリ
ップライン上は正確なマイクロストリップラインの特性
を得ることができる。

【００１５】請求項５に記載の発明は、略四角形をした
接続部の一端に、第１のマイクロストリップラインが連
結されるとともに、この第１のマイクロストリップライ
ンは前記接続部で略９０度方向を変えて、前記接続部の
他端に連結された第２のマイクロストリップラインに接
続された請求項１に記載の印刷配線基板装置であり、表
面実装電子部品等の配線を容易にし、かつ正確なマイク
ロストリップラインの特性を得ることができる。また、
設計の自由度を向上させることができる。

【００１６】請求項６に記載の発明は、印刷配線基板厚
が接続部の幅より大きい場合は、グランドプレーンの不
形成部は略前記印刷配線基板厚と前記接続部の幅との差
分だけ大きくした請求項２から請求項５のいずれかに記
載の印刷配線基板装置であり、前記印刷配線基板厚によ
る電気力線の影響を補正することができるので、正確な
インピーダンス整合を得ることができる。

【００１７】以下、本発明の実施の形態について、図面
に基づいて説明する。図１（ａ）は、本発明の一実施の
形態における印刷配線基板装置の平面図である。図１
（ａ）において、本発明の印刷配線基板装置は、マイク
ロストリップライン２１，２２が敷設された印刷配線基
板２３と、入力端子（接続端子の一例として用いた）４
と出力端子（接続端子の一例として用いた）５とグラン
ド端子１３を有するとともに、前記印刷配線基板２３に
リフローで半田付けされる表面実装電子部品３とを備え
た構成となっている。ここで、入出力端子４，５の導体
幅Ｔｄがマイクロストリップライン２１，２２の幅Ｔｓ
より大きくなっている。また、マイクロストリップライ
ン２１の先端に設けられた接続部２１ａの幅は、入力端
子４の幅と略等しくして半田付けをし易くしている。同
様にマイクロストリップライン２２の先端に設けられた
接続部２２ａの幅も、出力端子５の幅と略等しくして半
田付けをし易くしている。２７，２８，２９はグランド
パターン２４と印刷配線基板２３の下面に設けられたグ
ランドプレーンと接続するスルーホールである。

【００１８】図１（ｂ）は、表面実装電子部品３を２層
の印刷配線基板に実装した場合の斜視図である。２３ａ
は１層目を示し、２３ｂは２層目を示している（以下１
層目の表面を上面２３ａといい、２層目の上面を印刷配
線基板２３の下面２３ｂという。）。この下面２３ｂに
はグランド用の導体箔が一面に設けられグランドプレー
ン３２を形成している。このグランドプレーン３２に
は、前記接続部２１ａ，２２ａに対応する位置（接続部
２１ａ，２２ａの真下）にグランドプレーン３２の不形
成部２５，２６が設けられている。マイクロストリップ
ライン２１，２２は接続部２１ａ，２２ａの略中央を他
端まで貫通している。従って、グランドプレーン３２の
不形成部２５，２６は、接続部２１ａ，２２ａからマイ
クロストリップライン２１，２２の貫通部を引いた残余
の部分となる。このように、グランドプレーン３２の不
形成部２５，２６を設けることにより、マイクロストリ
ップライン２１，２２の幅Ｔｓより幅の広い接続部２１
ａ，２２ａによる静電容量の増加を形成することを抑え
ている。このようにすることにより、接続点におけるイ
ンピーダンスは整合され、信号を損失なく伝達すること
ができる。

【００１９】図２（ａ）は、表面実装電子部品３０内に
既に補正用のインピーダンスが内蔵されている例であ
る。すなわち、マイクロストリップライン３１の先端に
幅３２ａなるマイクロストリップライン３１の幅より、
幅広の斜線部で示された接続部３２を形成して、丁度、
インピーダンスマッチングがとれるようにしたものであ
る。この場合においても、もっと広い幅３３ａを有する
接続部３３を形成する場合には幅３３ａから幅３２ａを
減じた幅のグランドプレーンの不形成部が必要である。
図２（ｂ）は、その要部断面図である。すなわち、補正
用として形成された幅３２ａに対しては、印刷配線基板
３４のグランドプレーン３５上に形成された接続部３３
に対応する（真下の）グランド３５ａが必要になる。こ
のときの接続部３３とグランド３５ａの間に形成される
静電容量３７ａ，３７ｂは既に補正用として表面実装電
子部品３０内に組み込まれている。

【００２０】しかしながら、接続部３３は、補正用の接
続部３２より幅広であるため、その差分に相当する部分
に関してはグランドプレーン３５の不形成部３６ａ，３
６ｂが必要となる。このことにより、表面実装電子部品
３０とマイクロストリップライン３１との静電容量は等
しくなり、インピーダンスマッチングが得られることに
なる。また、表面実装電子部品３０を異なる性能を有す
る印刷配線基板に使用する場合、表面実装電子部品３０
の接続部３２とグランド３５ａとで形成される静電容量
３７ａ，３７ｂに該当する静電容量を、図２（ｃ）に示
すように、接続部７２と斜線で示すその下面のグランド
プレーンの不形成部７３とを形成することにより、表面
実装電子部品３０とマイクロストリップライン７１との
静電容量は等しくなり、インピーダンスマッチングが得
られることになる。

【００２１】図３（ａ）（ｂ）（ｃ）は、それぞれ印刷
配線基板の上面に形成された接続部の形状と、この印刷
配線基板の下面に形成されたグランドプレーンの不形成
部を斜線で表したものである。この場合、表面実装電子
部品には、図２（ａ）に示すようなマイクロストリップ
ライン３１との接続補正はないものである。

【００２２】図３（ａ）は、略四角形をした接続部４０
の一辺である側面に沿ってマイクロストリップライン４
１が突入して接続されている例である。この場合、印刷
配線基板の下面に形成されるグランドプレーンの不形成
部４２は斜線で示すように、マイクロストリップライン
４１に隣接して、もう一方の接続部４０の側面まで対応
して設けられている。この場合、マイクロストリップラ
イン４１は、その先端４１ａまでマイクロストリップラ
インの特性を有する。したがって、マイクロストリップ
ライン４１の通過点に表面実装電子部品が装着される場
合に用いられる。

【００２３】図３（ｂ）は、略四角形をした接続部４３
の一辺にマイクロストリップライン４４が突入して、そ
の後ここで略９０度進行方向を変えて接続されている例
である。この場合、印刷配線基板の下面に形成されるグ
ランドプレーンの不形成部４５は斜線で示すように、マ
イクロストリップライン４４の一方の側面に隣接して設
けられた接続部４３の他方の面まで対応して設けられて
いる。この場合、マイクロストリップライン４４は、そ
の先端４４ａまでマイクロストリップラインの特性を有
する。したがって、図３（ａ）と同様、マイクロストリ
ップライン４４の通過点に表面実装電子部品が装着され
る場合に用いられる。

【００２４】図３（ｃ）は、略四角形をした接続部４６
の一端４６ａにマイクロストリップライン４７が連結さ
れたものである。この場合、印刷配線基板の下面に形成
されるグランドプレーンの不形成部は斜線で示すよう
に、接続部４６に対応して設けられる。この場合、マイ
クロストリップライン４７は、接続部４６の入口である
一端４６ａまでマイクロストリップラインの特性を有す
る。したがって、接続部４６に装着される電子部品を介
して、準マイクロ波信号が伝送される場合に用いられ
る。

【００２５】図４は、印刷配線基板の上面に敷設された
電子回路のパターン例である。図４において、５１はマ
イクロストリップラインであり、５２はこのマイクロス
トリップライン５１と略平行に設けられたグランドパタ
ーンである。そして、この印刷配線基板の下面にはグラ
ンドプレーンが形成されている。５３，５４，５５は表
面実装電子部品であり、この表面実装電子部品５３と５
４はマイクロストリップライン５１とグランドパターン
５２との間に並列に接続されている。また、表面実装電
子部品５５は、マイクロストリップライン５１と５６と
の間に装着される。ここで、５７，５８，５９，６０は
マイクロストリップライン上に形成された接続部であ
る。このように、接続部５７，５８，５９，６０は表面
実装電子部品が装着し易いようにマイクロストリップラ
イン５１，５６の幅より大きくしてある。しかしなが
ら、マイクロストリップラインとしての特性をもつ必要
はあるので、マイクロストリップライン５１，５６から
突出した部分、すなわち斜線部に対応する印刷配線基板
の下面のグランドプレーンにはグランドプレーンの不形
成部を設けている。なお、グランドパターン５２に装着
される側に対応するグランドプレーンには不形成部は不
要である。

【００２６】図５は、グランドプレーンの不形成部の大
きさと、接続部の導体幅Ｔｄと、印刷基板厚との関係を
示している。図５（ａ）において、６１は厚さｔ１の印
刷配線基板であり、６２は、この印刷配線基板６１上に
設けられた接続部である。また、６３は印刷配線基板６
１の下面に形成されたグランドプレーンである。そし
て、６４は、前記接続部６２に対応して印刷配線基板６
１の下面に設けられたグランドプレーンの不形成部であ
る。このように印刷配線基板６１の厚さｔ１が接続部６
２の幅より小さいときは、グランドプレーンの不形成部
６４は接続部６２の幅と略等しくすることが望ましい。
これは、印刷配線基板６１が薄いときは接続部６２から
放射される電気力線はほぼ平行であることによる。

【００２７】図５（ｂ）は、印刷配線基板の基板厚が厚
い場合である。図５（ｂ）において、６５は厚さｔ２の
印刷配線基板であり、６６は、この印刷配線基板６５上
に設けられた接続部である。また、６７は印刷配線基板
６５の下面に形成されたグランドプレーンである。そし
て、６８は、前記接続部６６に対応して印刷配線基板６
５の下面に設けられたグランドプレーンの不形成部であ
る。このように印刷配線基板６５の厚さｔ２が接続部６
６の幅より大きいときは、グランドプレーンの不形成部
６８は印刷配線基板６５の厚さｔ２と接続部６６の幅の
差分だけ大きくすることが望ましい。これは、印刷配線
基板６５が厚くなると接続部６６から放射される電気力
線の広がりが無視できなくなるためである。

【００２８】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、表面実装
電子部品が上面に装着されるとともに、その下面にはグ
ランドプレーンが形成された印刷配線基板において、こ
の印刷配線基板の上面に準マイクロ波の信号が伝達され
るマイクロストリップラインが敷設されるとともに、こ
のマイクロストリップラインに接続された前記表面実装
電子部品との接続部とを備え、前記接続部の幅が、前記
マイクロストリップラインの幅より大きい場合におい
て、前記接続部と対応する下面のグランドプレーンの位
置に前記グランドプレーンの不形成部を設け、前記接続
部或いは前記表面実装電子部品の接続端子と前記グラン
ドプレーンとで形成される静電容量を、前記マイクロス
トリップラインで形成された静電容量に等しくした印刷
配線基板装置であり、前記グランドプレーンの不形成部
により、前記接続部或いは前記表面実装電子部品の接続
端子と前記グランドプレーンとで形成される静電容量
と、前記マイクロストリップラインの静電容量とが等し
くなるので、マイクロストリップラインと表面実装電子
部品の接続点でのインピーダンスの整合がとれ、損失な
く信号を伝達することができる。また、特別な回路素子
を付加するものではないので、低価格化と薄型化・小型
化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は、本発明の一実施の形態による印刷配
線基板装置の平面図 （ｂ）は、同、説明のための斜視図

【図２】（ａ）は、本発明の他の実施の形態による印刷
配線基板装置の要部平面図 （ｂ）は、同、断面図 （ｃ）は、本発明の他の実施の形態による印刷配線基板
装置の要部平面図

【図３】（ａ）は、同、接続部の第１の形態の平面図 （ｂ）は、同、接続部の第２の形態の平面図 （ｃ）は、同、接続部の第３の形態の平面図

【図４】同、印刷配線基板のパターン図の一例を示す平
面図

【図５】（ａ）は、同、接続部の断面図 （ｂ）は、同、接続部の他の断面図

【図６】（ａ）は、従来の印刷配線基板装置の平面図 （ｂ）は、同、説明のための斜視図

【図７】表面実装電子部品の斜視図

【図８】（ａ）は、他の例による従来の印刷配線基板の
要部平面図 （ｂ）は、同、断面図

【符号の説明】

３ 表面実装電子部品 ４ 入力端子 ５ 出力端子 １３ グランド端子 ２１ マイクロストリップライン ２１ａ 接続部 ２２ マイクロストリップライン ２２ａ 接続部 ２３ 印刷配線基板 ２５ グランドプレーンの不形成部 ２６ グランドプレーンの不形成部 Ｔｄ 表面実装電子部品の入力端子あるいは出力端子幅 Ｔｓ マイクロストリップラインの幅

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 表面実装電子部品が上面に装着されると
   ともに、その下面にはグランドプレーンが形成された印
   刷配線基板において、この印刷配線基板の上面に準マイ
   クロ波の信号が伝達されるマイクロストリップラインが
   敷設されるとともに、このマイクロストリップラインに
   接続して設けられた前記表面実装電子部品との接続部と
   を備え、前記接続部の幅が、前記マイクロストリップラ
   インの幅より大きい場合において、前記接続部と対応す
   る前記グランドプレーンの位置にグランドプレーンの不
   形成部を設け、前記接続部或いは前記表面実装電子部品
   の接続端子と前記グランドプレーンとで形成される静電
   容量を、前記マイクロストリップラインで形成された静
   電容量に等しくした印刷配線基板装置。
2. 【請求項２】 マイクロストリップラインは、接続部の
   略中央を貫通するように敷設されるとともに、このマイ
   クロストリップラインを挟んでその対応する下面の両側
   にグランドプレーンの不形成部を設けた請求項１に記載
   の印刷配線基板装置。
3. 【請求項３】 接続部は、略四角形にするとともに、こ
   の接続部の一辺に沿ってマイクロストリップラインを敷
   設し、このマイクロストリップラインの一方の側面に対
   応した下面の位置にグランドプレーンの不形成部を設け
   た請求項１に記載の印刷配線基板装置。
4. 【請求項４】 接続部の一端にマイクロストリップライ
   ンを連結するとともに、前記接続部に対応した下面の位
   置全体をグランドプレーンの不形成部とした請求項１に
   記載の印刷配線基板装置。
5. 【請求項５】 略四角形をした接続部の一端に、第１の
   マイクロストリップラインが連結されるとともに、この
   第１のマイクロストリップラインは前記接続部で略９０
   度方向を変えて、前記接続部の他端に連結された第２の
   マイクロストリップラインに接続された請求項１に記載
   の印刷配線基板装置。
6. 【請求項６】 印刷配線基板厚が接続部の幅より大きい
   場合は、グランドプレーンの不形成部は略前記印刷配線
   基板厚と前記接続部の幅との差分だけ大きくした請求項
   ２から請求項５のいずれか一つに記載の印刷配線基板装
   置。