KR20100054722A - 고주파 회로 모듈 - Google Patents

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waveguide
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하야토 곤도
켄지 마에다
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호시덴 가부시기가이샤
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Abstract

본 발명은 다극 커넥터를 포함한 전송경로의 고주파특성을 측정하는 데에 사용되는 평가기판의 크로스토크를 저감하는 동시에 다극 커넥터 자체가 가지는 임피던스의 영향을 받기 어렵게 하는 것을 과제로 한 것이며, 그 구성에 있어서, 기판(30)의 표면에는 다극 커넥터(10)를 실장하기 위한 전극패드(313)가 형성되는 한편, 이면에는 다극 커넥터(10)와 동축 커넥터(20)와의 사이를 전기접속하는 마이크로스트립 라인(334)이 형성된다. 기판(30) 내에는 마이크로스트립 라인(334)의 대향전극이 되는 그라운드패턴(333)이 형성된다. 인접하는 마이크로스트립 라인(334)에 대해서는 인출방향(β1)이 서로 반대이며, 전극패드(313)와 마이크로스트립 라인(334)을 전기접속하는 스루홀전극(34)에 대해서는 부품영역(γ) 내, 즉, 다극 커넥터(10)의 하방향에 배치되어 있는 것을 특징으로 한다.

Description

고주파 회로 모듈{HIGH-FREQUENCY CIRCUIT MODULE}
본 발명은 고주파특성이 우수한 고주파 회로 모듈에 관한 것이다.
고주파 회로 모듈의 일례로서, 케이블이나 커넥터를 포함한 신호전송로의 고주파특성을 측정하는 데에 사용되는 평가기판이 있다. 평가기판에는 케이블접속용 커넥터 및 계측기접속용 동축 커넥터가 탑재되고, 양커넥터간을 전기접속하기 위한 배선패턴 등이 형성되어 있다(특허문헌 1 등).
[특허문헌 1]
일본국 특개2007-165945호 공보
특히 고속차동전송(DisplayPort: 디지털 인터페이스 규격의 하나) 대응의 평가기판에 있어서는, 사용주파수가 수 GHz 이상이기 때문에, 임피던스 정합, 선간지연(스큐(skew))의 최소화 및 크로스토크의 저감을 충분히 도모한 케이블접속용 커넥터나 배선패턴을 사용하는 것이 요구되고 있다.
그러나, 케이블접속용 커넥터(다극 커넥터)의 외부면에 배열된 기판실장용 단자의 피치 간격이 작은 경우, 동일단자에 접속되는 배선패턴(트레이스)의 간격이 작고, 이에 따라서 크로스토크가 발생한다고 하는 문제가 지적되고 있다.
그렇다고는 하지만, 인접하는 트레이스의 인출방향을 서로 반대로 하면, 동일트레이스의 피치 간격이 약 2배가 되지만, 인출방향을 180도 반전시킨 트레이스가 다극 커넥터의 하방향을 통과하기 때문에, 다극 커넥터 자체가 가지는 용량의 영향을 직접적으로 받는다. 즉, 다극 커넥터 자체가 가지는 용량의 영향을 받는 정도가 큰 트레이스와 작은 트레이스가 혼재됨으로써, 이에 따라, S파라미터의 고주파특성이 열화(劣化)한다고 하는 다른 문제가 초래된다.
이것은 평가기판만의 특유의 문제가 아니라, 회로부품이 기판에 실장된 일반적인 고주파 회로 모듈에 공통적으로 언급할 수 있는 사항이다.
본 발명은 상기한 배경 하에서 창작된 것이며, 그 목적으로 하는 바는, 크로스토크를 저감시키는 동시에 회로부품 자체가 가지는 용량의 영향도 거의 받지 않는 고주파 회로 모듈을 제공하는 데에 있다.
본 발명에 관한 고주파 회로 모듈은, 외측에 복수의 단자가 배열된 회로부품과, 상기 회로부품이 탑재되어서 다층 기판 또는 단층 기판이며 또한 접지도체층을 가진 기판을 구비하고 있다. 기판에 대해서는, 동일기판의 부품탑재면에 형성되고 또한 회로부품의 단자가 각각 접속되는 전극패드와, 동일기판의 외부면 또는 내측에 형성되고 또한 전극패드에 각각 전기접속된 도파로를 가지고 있다. 특히 인접하는 도파로의 전부 또는 일부의 인출방향이 서로 반대로 되어 있다.
본 발명에 의한 경우, 인접하는 도파로의 전부 또는 일부의 인출방향이 서로 반대로 되어 있기 때문에, 도파로간의 피치 간격이 커지며, 이에 따라 크로스토크의 저감을 도모할 수 있다. 또한 기판에 접지도체층이 형성되고, 회로부품의 하방향을 통과하는 도파로와 회로부품의 하방향을 통과하지 않는 도파로와의 쌍방에 접지도체층이 동일 정도로 근접되어 있기 때문에, 회로부품의 하방향을 통과하는 도파로에 대한 회로부품 자체가 가지는 용량의 영향을 거의 없앨 수 있다. 따라서, 회로 전체의 고주파특성이 양호해진다.
상기 발명을 구성하는 도파로의 구체적인 예에 대해서는, 도파로가 접지도체층을 대향전극으로 한 스트립 선로로 하는 것이 바람직하다.
이 하위 개념의 발명에 의한 경우, 상기 접지도체층이 도파로인 마이크로스트립 라인의 대향전극을 겸비하고 있기 때문에, 이 점에서 구성의 간단화를 도모할 수 있다.
도파로가 부품탑재면과는 다른 외부면 또는 내측에 형성되어 있는 경우의 상기 발명을 구성하는 기판의 구체적인 예에 대해서는, 기판은, 회로부품의 하방향 또는 그 근처에 위치하고 또한 전극패드와 도파로와의 사이를 전기접속하기 위한 스루홀전극을 부가해서 가진 구성의 것을 사용하는 것이 바람직하다.
이 하위 개념의 발명에 의한 경우, 전극패드와 도파로와의 사이에 위치하는 스루홀전극에 의해 전송 경로가 불연속 구조로 되어 있다. 그러나, 스루홀전극이 일반적으로 전기 특성이 나쁜 회로부품의 근처에 배치되어 있기 때문에, 회로부품이 가지는 용량의 영향을 받아, 불연속 구조에 따른 고주파특성의 열화가 완화되고, 이 점에서, 회로 전체의 고주파특성이 양호해진다.
상기 발명의 적용상의 구체적인 예에 대해서는, 회로부품으로서의 다극 커넥터를 포함한 전송경로의 고주파특성을 측정하는 데에 사용되는 평가기판이 있다. 이 경우, 기판 위에는 고주파 커넥터가 탑재되고, 다극 커넥터와 고주파 커넥터와의 사이가 도파로를 통해서 전기접속되어 있다.
이 하위 개념의 발명에 의한 경우, 상기와 같이 크로스토크가 저감되고, 평가기판의 고주파특성이 양호해진다.
상기 발명을 구성하는 도파로의 위치의 구체적인 예에 대해서는, 기판의 부품탑재면의 반대측을 배선면으로 하는 것이 바람직하다.
이 하위 개념의 발명에 의한 경우, 도파로 등이 기판의 부품탑재면과는 다른 면에 배치되어 있기 때문에, 도파로의 특성을 연산에 의해 차감하기 위한 교정 키트를 1개로 해결할 수 있다. 또한 도파로 등이 형성된 면을 잘못해서 손으로 접촉하는 것을 미연에 방지할 수 있기 때문에, 교정 작업의 간이화를 도모하는 것이 가능하게 된다.
이하, 본 발명의 실시형태를 도 1 내지 도 4를 참조해서 설명한다. 또한, 동일 도면 중에 도시된 부품 등과 특허청구의 범위에 기재된 본 발명의 구성요소와의 사이에서 그 대응관계가 불분명한 것에 대해서는, 하기의 부호의 설명의 란에 있어서 덧붙여서 나타내는 것으로 한다.
여기에 예로서 게재한 고주파 회로 모듈은, 고속차동전송(DisplayPort) 대응의 평가기판(1)이며, 도 1에 도시한 바와 같이 케이블접속용 커넥터로서 다극 커넥터(10)와, 계측기접속용 커넥터로서의 합계 10개의 동축 커넥터(20)와, 양커넥터가 탑재된 기판(30)을 구비하고 있다.
다극 커넥터(10)에 대해서는, 기판 실장 타입, 10극 및 각형(角型)의 리셉터클 커넥터로서, 도시생략된 플랫 케이블의 단부에 장착된 플러그 커넥터가 접속 가능하게 되어 있다. 다극 커넥터(10)는, 도시생략된 접속단자 등이 압입된 수지제 케이스(11)(도 4 참조)와, 케이스(11)의 상부면, 좌우측면 및 배면을 덮는 금속제 실드 케이스(13)(도 1 참조)를 가지고 있다. 케이스(11)의 외측 하부면에는 신호입출력용 합계 10개의 단자(12)(도 4 참조)가 등피치 간격으로 배열되어 있다.
또한, 도 1, 도 2 및 도 4에 있어서는, 다극 커넥터(10)를 기판(30)의 면 위에 장착하기 위한 실드 케이스(13)의 가장자리부분에 형성된 장착편, 기판(30)의 면 위에 형성된 장착편삽입구멍이 도시생략되어 있다.
동축 커넥터(20)에 대해서는, 기판 실장 타입 및 리셉터클형 동축 케이블로서, 도시생략된 동축 케이블의 단부에 장착된 플러그 리셉터클형 동축 커넥터가 접속 가능하게 되어 있다. 기판(30)의 면 위에는 다극 커넥터(10)의 극 수에 대응해서 합계 10개의 동축 커넥터(20)가 형성되어 있다. 이들을 동축 커넥터(20a~20j)로서 나타내고 있다.
기판(30)에 대해서는, 본 실시형태에서는, 제1 시트층(31), 제2 시트층(32), 제3 시트층(33)이 위에서부터 순차적으로 적층된 3층 기판을 이용하고 있다. 기판(30)의 표면 위에는, 긴 변의 중앙부에 동일 변을 따라서 다극 커넥터(10)가 실장되고, 다극 커넥터(10)를 중심으로 한 반원형상으로 나열해서 동축 커넥터(20a~20j)가 실장되어 있다.
본 실시형태에 있어서는, 기판(30)의 표면이 부품실장면(α1)으로 되어 있고, 기판(30)의 이면이 배선면(α2)(도 2 참조)으로 되어 있다. 기판(30)의 내측에 전원패턴(322)(도 4 참조) 및 그라운드패턴(333)(동일도면 참조) 등을 가지고 있다.
또한, 도 4 중 (311, 321 및 331)은 유리, 세라믹, 수지 등의 유전체층, (312 및 332)는 프리프레그 등의 절연층이다.
기판(30)은, 부품탑재면(α1)에 형성되고 또한 다극 커넥터(10)의 단자(12)가 각각 접속되는 전극패드(313)(도 3 및 도 4 참조)와, 배선면(α2)에 형성되고 또한 전극패드(313)에 각각 전기접속된 마이크로스트립 라인(334)과, 전극패드(313)와 마이크로스트립 라인(334)과의 사이를 전기접속하기 위한 스루홀전극(34)(도 3 참조)을 가지고 있다.
또한, 회로 전체의 고주파특성을 양호하게 하기 위해서, 기판(30)의 부품탑재면(α1)에는 특정의 전극패드(313)의 사이에 보조도체패턴(335)이 형성되고(도 3 참조), 마이크로스트립 라인(334)의 근처에는 접지도체비어홀(35)이 형성되어 있다(도 2 참조).
전극패드(313)에 대해서는, 도 3에 도시한 바와 같이 다극 커넥터(10)의 단자(12)의 개수 및 피치 간격에 대응한 합계 10개의 직사각형의 랜드이다. 이들을 전극패드(313a~313j)로서 나타내고 있다.
스루홀전극(34)에 대해서는, 기판(30) 위의 전극패드(313)의 단부의 가장 가까운 외측의 위치에 형성되어 있으며, 전극패드(313a~313j)에 대응해서 합계 10개 가지고 있다. 이들을 스루홀전극(34a~34j)으로서 나타내고 있다.
또한, 도 3 중 γ로 표시된 1점 파선은 다극 커넥터(10)의 부품영역을 나타내고 있다. 즉, 스루홀전극(34) 및 전극패드(313) 등에 대해서는 다극 커넥터(10)의 하방향에 위치되어 있다.
마이크로스트립 라인(334)에 대해서는, 도 4에 도시한 바와 같이 전극패드(313)의 단부로부터 동축 커넥터(20)에 걸쳐서 배선된 판형상 도체이며, 전극패드(313a~313j) 및 동축 커넥터(20a~20j)에 대응해서 합계 10개 가지고 있다. 이들 마이크로스트립 라인(334a~334j)으로서 나타내고 있다. 마이크로스트립 라인(334)의 대향전극에 대해서는 그라운드패턴(333)이다. 마이크로스트립 라인(334a~334j)의 길이는 동일하게 되어 있다.
마이크로스트립 라인(334)의 인출방향(β1)에 대해서는, 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이 모두가 동일방향은 아니다. 즉, 마이크로스트립 라인(334) 중 인접하는 마이크로스트립 라인(334d와 334e)과의 사이는 인출방향(β1)이 서로 반대로 되어 있다. 마이크로스트립 라인(334f 및 334g), 마이크로스트립 라인(334h 및 334i)에 대해서도 완전히 동일하다. 이것은, 인접하는 마이크로스트립 라인(334)의 피치 간격을 크게 하기 위함과, 다극 커넥터(10) 등의 패턴 레이아웃 설계상의 이유에 의거하고 있다.
이 결과, 마이크로스트립 라인(334) 중 인접하는 스트립 라인(334a와 334b)과의 사이는, 인출방향(β1)이 서로 동일하게 되어 있다. 스트립 라인(334b 및 334c), 스트립 라인(334c 및 334d), 스트립 라인(334e 및 334f), 스트립 라인(334g 및 334h), 스트립 라인(334i 및 334j)에 대해서도 완전히 동일하다.
보조도체패턴(335)에 대해서는, 도 3에 도시한 바와 같이 인출방향(β1)이 동일한 인접하는 마이크로스트립 라인(334)의 중간 라인(β2)(도 3 중에 도시한 것은 마이크로스트립 라인(334e와 334f)의 중간 라인) 위에 형성된 판형상 도체이다. 보조도체패턴(335)은, 해당 마이크로스트립 라인(334)에 관한 전극패드(313)의 각 사이에 배치되어 있으며, 도시되어 있지 않지만, 스루홀전극을 통해서 그라운드패턴(333)에 전기접속되어 있다. 인접하는 마이크로스트립 라인(334) 중 인출방향(β1)이 동일한 것에 대응해서 합계 6개 가지고 있다. 이들을 보조도체패턴(335a~335f)으로서 나타내고 있다.
접지도체비어홀(35)에 대해서는, 도 2에 도시한 바와 같이 기판(30) 위의 마이크로스트립 라인(334)을 기준으로 한 해당 양측의 위치에 길이방향을 따라서 소정간격으로 복수 형성되어 있으며, 도시되어 있지 않지만, 그라운드패턴(333)에 전기접속되어 있다. 마이크로스트립 라인(334a~334j)에 대응해서 접지도체비어홀(35a~35j)로서 나타내고 있다.
이와 같이 구성된 평가기판(1)에 있어서는, 사용주파수가 수 GHz 이상이어 도, 다극 커넥터(10)로부터 동축 커넥터(20)에 이를 때까지의 신호전송로에 있어서 임피던스 정합 및 크로스토크의 저감을 충분히 도모하는 것이 가능하기 때문에, 고주파특성이 현격히 양호해진다.
또한, 본 발명에 관한 고주파 회로 모듈에 대해서는, HDMI(High-Definition Multime dia Interface: 등록상표), DisplayPort 등의 TEXT FIXURE에 이용 가능함은 물론인 것은, 집적회로 등이 탑재된 일반적인 고주파 회로기판에도 마찬가지로 적용 가능하다.
특히 기판에 대해서는, 단층 기판, 양면 기판이나 플렉시블 기판에도 마찬가지로 적용 가능하다. 기판의 표면 또는 이면에 접지도체층을 형성해도 되고, 다층 기판을 이용한 경우의 기판의 내측에 도파로를 형성해도 관계없다. 전극패드에 대해서는, 회로부품의 단자가 삽입되는 관통구멍을 형성해도 된다. 도파로에 대해서는, 스트립 라인이나 레헤르선(Lecher wire) 등의 전송선로를 사용해도 되고, 인접하는 도파로의 모든 인출방향을 서로 반대로 해도 관계없다.
도 1은 본 발명의 실시형태를 설명하기 위한 도면으로서, 평가기판의 분해사시도;
도 2는 동일평가기판의 이면을 나타낸 모식적 사시도;
도 3은 도 2 중에 나타낸 A부분의 확대도;
도 4는 도 3 중에 나타낸 B-B의 단면도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1: 평가기판(고주파 회로 모듈) 10: 다극 커넥터(회로부품)
11: 케이스 12: 단자
20: 동축 커넥터(고주파 커넥터) 30: 기판
31: 제1 시트층 311: 유전체층
312: 절연층 313: 전극패드
32: 제2 시트층 321: 유전체층
322: 전원패턴 33: 제3 시트층(배선층)
331: 유전체층 332: 절연층
333: 그라운드패턴(접지도체층) 334: 마이크로스트립 라인(도파로)
34: 스루홀전극 α1: 부품탑재면
α2: 배선면 β1: 인출방향
β2: 중간 라인 γ: 부품영역

Claims (5)

  1. 외측에 복수의 단자가 배열된 회로부품과, 상기 회로부품이 탑재되어서 다층 기판 또는 단층 기판이며 또한 접지도체층을 가진 기판을 구비하고, 상기 기판은, 동일기판의 부품탑재면에 형성되고 또한 상기 회로부품의 단자가 각각 접속되는 전극패드와, 동일기판의 외부면 또는 내측면에 형성되고 또한 상기 전극패드에 각각 전기접속된 도파로를 가지며, 인접하는 도파로의 전부 또는 일부의 인출방향이 서로 반대로 되어 있는 것을 특징으로 하는 고주파 회로 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 도파로가 상기 접지도체층을 대향전극으로 한 마이크로스트립 라인인 것을 특징으로 하는 고주파 회로 모듈.
  3. 상기 도파로가 상기 부품탑재면과는 다른 상기 기판의 외부면 또는 내측에 형성되어 있는 경우의 제1항에 기재된 고주파 회로 모듈로서,
    상기 기판은, 상기 회로부품의 하방향 또는 그 근처에 위치하고 또한 상기 전극패드와 상기 도파로와의 사이를 전기접속하기 위한 스루홀전극을 부가해서 가지고 있는 것을 특징으로 하는 고주파 회로 모듈.
  4. 상기 회로부품으로서의 다극 커넥터를 포함한 신호전송로의 고주파특성을 측 정하는 데에 사용되는 평가기판인 제1항에 기재된 고주파 회로 모듈로서,
    상기 기판 위에는 고주파 커넥터가 탑재되고, 상기 다극 커넥터와 상기 고주파 커넥터와의 사이가 상기 도파로를 통해서 전기접속되어 있는 것을 특징으로 하는 고주파 회로 모듈.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 기판의 부품탑재면의 반대측이 배선면으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 고주파 회로 모듈.
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