WO2004073368A1

WO2004073368A1 - 高周波多層プリント基板

Info

Publication number: WO2004073368A1
Application number: PCT/JP2004/001039
Authority: WO
Inventors: Takatoshi Kawai; Hideo Shibuya
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
Priority date: 2003-02-13
Filing date: 2004-02-03
Publication date: 2004-08-26
Also published as: JP2004265929A; EP1594353A1

Abstract

側面に金属膜が形成された穴を有する中間部プリント基板３と、一方の面がアースパターンで囲まれた高周波回路１を実装しつつ他方の面をアースパターンとした下部プリント基板４と、高周波回路１との間にシールドを必要とする他の高周波回路２を一方の表面に実装しつつ他方の面をアースパターンとした上部プリント基板５とを有し、上部プリント基板５に実装された高周波回路２と、下部プリント基板４に実装された高周波回路１とが上下互い違いに隣接することとなることにより、確実にシールドさせることができるものである。

Description

明細書高周波多層プリント基板技術分野

本発明は、通信機器や電子機器に用いられる高周波多層プリント基板に関し、特に、シールドを必要とする複数の高周波回路が搭載される高周波多層プリント基板に関する。背景技術

一般に、 1つのプリント基板上にシールドを必要とする複数の高周波回路を搭載する場合、それぞれの高周波回路の基板パターン周囲にアースパタ一ンを形成し、それぞれの高周波回路の周囲にスルーホールを設けプリント基板の誘電体の厚み方向にシールド壁を形成し、それぞれの高周波回路を電気的にアースパターンと接続されたシールドケースで覆う構造とされていた。

このような一般的なシールド構造として、図 6 ( a ) に示すようなものが挙げられる。かかるシールド構造のプリン卜基板 1 0 1には高周波回路 1 0 2と高周波回路 1 0 3とが搭載されており、互いに悪影響を及ぼさないように、それら上部がシールドケース 1 0 4、シールドケース 1 0 5にて個別に覆われている。

更に、高周波回路 1 0 2と高周波回路 1 0 3とは、その周囲が部品面ァースパターン 1 0 6で囲まれているとともに、シールドケース 1 0 4、シールドケース 1 0 5はロウ付けやはんだ付け等によリ部品面アースパターン 1 0 6 に接続されている。この部品面アースパターン 1 0 6は高周波回路 1 0 2及び高周波回路 1 0 3の周囲に設けられた複数のスルーホール 1 0 7により裏面ァ —スパターン 1 0 8に接続されている。同時に、かかるスルーホール 1 0 7は、プリント基板 1 0 1の誘電体の厚み方向にシールド壁を形成している。

また、同図（b ) に示すように、スルーホール 1 0 7はシールドケース 1 0 4の内部に搭載された高周波回路 1 0 2と、シールドケース 1 0 5の内部に搭載された高周波回路 1 0 3の周囲を囲うように設けられている。従って、スルーホール 1 0 7の間隔を狭くすれば、高い周波数に亘つて高周波回路 1 0 2と高周波回路 1 0 3との間にシールド効果を期待することができる。

一方、機器の高速化や高周波化に対応するため、高周波回路の周囲をその少なくとも一部の領域を除いてプリント基板を貫通する長溝で囲み、この長溝の壁面にメツキ等によリ金属膜を形成し、この金属膜をアースパターンに接続して、効果的なシールドを構成する技術が提案されている（例えば、特開平 1 0 - 3 3 5 8 8 2号公報にて開示) 。

また、機器の小型軽量化やコストダウンを実現するため、多層プリント基板を用いて高周波シールド構造を形成する技術が提案されている（例えば、実開平 5— 7 9 9 9 5号公報にて開示）。

しかしながら、上記従来のシールド構造においては、機器の小型化のためお互いにシールド効果を必要とする複数の高周波回路を密接して配置する場合に、回路における周波数が高くなリ、回路の動作が高速になるほど、互いに影響を与える信号の波長が短くなリ、ごく僅かな隙間でも信号が通ってしまうという不具合があった。

このため、前記したように密接したお互いにシールドが必要な高周波回路間に配置するスルーホールの間隔を狭くし、更には高周波回路間に長溝を空け、その長溝の壁面に金属膜を形成し、これをアースパターンとすることで対策していたが、機器の小型化という点で考えると、スルーホールや長溝を設けた箇所には回路部品や回路パターンを配置することができず、回路パターンの引き回しの自由度を損なうという問題があった。発明の開示

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、互いにシールド効果を必要とする複数の高周波回路を持った機器に対して、安価で且つ確実にシ一ルドを行うことができる高周波多層プリント基板を提供することにある。本発明によれば、シールドを必要とする複数の高周波回路を搭載するプリント回路基板において、高周波回路が配置される位置にそれぞれ穴が空けられ、この穴の側面に金属膜が形成された中間部プリント基板と、一方の表面にその周囲をアースパターンで囲まれた高周波回路を実装し、他方の面をアースパターンとした下部プリント基板と、前記高周波回路との間にシールドを必要とする他の高周波回路を一方の表面に実装し、その周囲にアースパターンを形成し、他方の面をアースパターンとした上部プリント基板とを有し、前記下部プリン卜基板に実装された高周波回路と前記上部プリント基板に実装された高周波回路とを隣接させつつこれら下部プリント基板及び上部プリン卜基板が前記中間部プリント基板を挟んだ状態で重ね合わされており、前記下部プリント基板に実装された高周波回路と向かい合う上部プリン卜基板の表面が当該上部プリント基板のアースパターンとなっているとともに、上部プリント基板に実装された高周波回路と向かい合う下部プリン卜基板の表面が当該下部プリン卜基板のアースパターンとなっており、且つ、前記下部プリン卜基板のアースパターン、中間部プリント基板の穴側面の金属膜、及び上部プリント基板のァースパターンが電気的に接続されることで、それぞれの高周波回路がシールドされることを特徴とする。

かかる構成によれば、複数の高周波回路がそれぞれアースパターン及ぴ金属膜にてシールドされるとともに、上部プリント基板に実装された高周波回路と、下部プリント基板に実装された高周波回路とが上下互い違いに隣接することとなる。

さらに、高周波多層プリント回路基板において、前記中間部プリント基板の穴側面の金属膜と、前記下部プリント基板のアースパターンと、前記上部プリント基板のアースパターンの少なくとも 1箇所が電気的に切り離され、その切り離された部位に、前記下部プリント基板に実装された高周波回路又は前記上部プリント基板に実装された高周波回路の入出力パターンが形成されたことを特徴とする。

さらに、高周波多層プリント基板において、前記中間部プリント基板、下部プリント基板、及び上部プリント基板のうちの少なくとも一つが内層を有して多層構造となっていることを特徴とする。

さらに、高周波多層プリント基板において、前記上部プリント基板又は下部プリント基板に実装された高周波回路と反対の面のアースパターンを、当該上部プリン卜基板又は下部プリン卜基板の内層に設けたことを特徴とする。

さらに、高周波多層プリント基板において、前記下部プリント基板と中間部プリント基板とによって形成されるシールド空間と、上部プリント基板と中間部プリント基板とによって形成されるシールド空間の少なくとも 1つに、ガス抜き用の孔を設けたことを特徴とする。

さらに、高周波多層プリント基板において、前記中間部プリント基板、上部プリント基板、及び下部プリン卜基板のいずれかの少なくとも一つを個別に製作し、これらの基板をロウ付け、ネジ止め、接着剤等の手段により多層構造としたことを特徴とする。図面の簡単な説明

図 1は、本発明の第 1の実施形態に係る高周波多層プリント基板を示す縦断面図。

図 2は図 1の高周波多層プリン卜基板を示す分解斜視図。

図 3は、本発明の第 2の実施形態に係る高周波多層プリン卜基板を示す縦断面図。

図 4は、本発明の第 3の実施形態に係る高周波多層プリント基板を示す縦断面図。

図 5は、本発明の第 4の実施形態に係る高周波多層プリント基板を示す縦断面図。

図 6 ( a ) は、従来のシールド構造の例を示す一部断面図

図 6 ( b ) は、従来のシールド構造の例を示す上面図。発明を実施するための最良の形態以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。

本発明の第 1実施形態に係る高周波多層プリン卜基板は、図 1及び図 2 に示すように、上部プリント基板 5、下部プリント基板 4及び中間部プリント基板 3から主に構成されており、互いにシールドを必要とする高周波回路 1が、その周囲をアースパターン 6によリ囲まれつつ下部プリン卜基板 4に実装されている。下部プリン卜基板 4の反対面にはスルーホール 7によリアースパターン 6と電気的に接続された"^ースパターン 8が形成されている。

一方、互いにシールドを必要とする高周波回路 2は、その周囲をアースパターン 1 0により囲まれつつ上部プリント基板 5に実装されている。上部プリント基板 5の反対面には、下部プリン卜基板 4と同様、スルーホール 1 1によリア一スパターン 1 0と電気的に接続されたアースパターン 1 2が形成されている。

中間部プリン卜基板 3は、その上下面が上部プリン卜基板 5及び下部プリン卜基板 4によリ挟まれて高周波多層プリン卜基板の一部を構成するもので、高周波回路 1及び高周波回路 2の実装位置にそれぞれ穴 1 4、 1 5が設けられている。即ち、上部プリン卜基板 5、中間部プリント基板 3及び下部プリン卜基板 4を重ね合わせると、実装した高周波回路 1と高周波回路 2とが中間部プリン卜基板 3を介して隣接するよう構成されているのである。

更に、穴 1 4の側面（壁面）には、メツキ等の手段により金属膜 1 6が形成されているとともに、上部プリン卜基板 5における高周波回路 1の上方に位置する部分にはアースパターン 1 3が形成されておリ、 3つのプリン卜基板が積層状態にてアースパターン 1 3、金属膜 1 6、及びアースパターン 6が電気的に接続されるよう構成されている。

同様に、穴 1 5の側面（壁面）には、メツキ等の手段により金属膜 1 7 が形成されているとともに、下部プリント基板 4における高周波回路 2の下方に位置する部分にはアースパターン 9が形成されており、 3つのプリント基板が積層状態にてアースパターン 9、金属膜 1 7及びアースパターン 1 0が電気的に接続されるよう構成されている。このようなプリン卜基板の構成により、高周波回路 1はアースパターン 1 3、金属膜 1 6、アースパターン 6、スルーホール 7及びアースパターン 8 によりシールドされる一方、高周波回路 2はアースパターン 9、金属膜 1 7、アースパターン 1 0、スルーホール 1 1及びアースパターン 1 2によりシールドされることとなる。

高周波回路 1から漏れ出た信号は、スルーホール 7間の隙間を通過し、下部プリント基板 4、中間部プリン卜基板 3、上部プリント基板 5を通ってスルーホール 1 1間の隙間を通過し、高周波回路 2に伝播する一方、高周波回路 2から漏れ出た信号は、前述とは反対の経路を通過して高周波回路 1に伝播していく。従って、本実施形態の如く、上部プリント基板 5に実装された高周波回路 2と、下部プリント基板 4に実装された高周波回路 1とが上下互い違いに隣接することとなり、高周波回路 1と高周波回路 2を同じ基板上に実装した場合と比較して強いシールド効果を期待することができる。また、スルーホール 7やスルーホール 1 1の配置間隔を広くした場合の影響も、高周波回路 1 と高周波回路 2を同じ基板上に実装した場合と比較して小さくなる

更に、本実施形態においては、図 2に示すように、高周波回路 1の入出力パターン 1 8が下部プリン卜基板 4の表面に形成されている。そして、高周波回路 1の周囲を囲むアースパターン 6と、穴 1 4をシールドする金属膜 1 6 には入出力パターン 1 8のアースへのショー卜を回避するためのスリッ卜が設けられている。かかる構成によれば、アースパターン 6及び金属膜 1 6に設けたスリツト幅を極めて狭く形成できるため、高周波回路 1に対するシールド効果にほとんど影響を与えることなく入出力信号のやリ取リをおこなうことがでさる。

次に、本発明の第 2の実施形態について説明する。尚、上記実施形態と同様の構成要素には同一符号を付すこととし、その詳細な説明を省略することとした。本実施形態に係る高周波多層プリント基板は、上記第 1の実施形態における中間部プリント基板 3、上部プリン卜基板 5及び下部プリント基板 4を、図 3に示すように、それぞれ内層パターン 1 9を有した中間部多層プリント基板 2 2、内層パターン 2 0を有した上部多層プリント基板 2 4及び内層パターン 2 1を有した下部多層プリント基板 2 3に置き換えたものである。このような構成により、第 1の実施形態と同様、高周波回路 1と高周波回路 2との間に強いシールド効果が期待できるとともに、各プリン卜基板を多層化したことにより小型化も期待できる。

尚、本実施形態においては、各プリント基板を全て多層化した場合について説明したが、上記プリント基板のうち少なくとも一つのプリント基板が多層化されていれば、上記小型化の効果が期待できる。

次に、本発明の第 3の実施形態について説明する。尚、上記実施形態と同様の構成要素には同一符号を付すこととし、その詳細な説明を省略することとした。本実施形態に係る高周波多層プリント基板は、図 4に示すように、上述した第 1の実施形態と同様の中間部プリン卜基板 3及び上部プリント基板 5 と、内層パターン 2 5を有した下部多層プリント基板 2 6とで構成されたものである。

かかる下部多層プリント基板 2 6の内層パターン 2 5の一部には、内層アースパターン 2 8が形成されており、アースパターン 6から当該内層アースパターン 2 8までスルーホール 2 7が延設されているとともに、内層アースパターン 2 8 スルーホール 2 7 アースパターン 6 金属膜 1 6及ぴアースパターン 1 3が電気的に接続されるよう構成されている。

これにより、本実施形態における高周波回路 1は、内層アースパターン

2 8と、スルーホール 2 7と、アースパターン 6と、金属膜 1 6と、アースパターン 1 3とによリシ一ルドされることとなる。従って、内層アースパターン 2 8を活用することにより、これと連結させるべきスルーホール 2 7の長さを短くすることができる。また、スルーホール 2 7間の隙間が狭くなるので、第 1の実施形態に係るものに比べ、高周波回路 1と高周波回路 2との間により強いシールド効果を期待することができる。

尚、本実施形態では、スルーホール 2 7はアースパターン 6から内層ァースパターン 2 8までの間にのみ形成されているが、スルーホール 2 7が下部多層プリント基板 2 6を貫通するように形成しても問題はない。また、同図においては、下部プリント基板を多層構造とし、上部プリント基板は内層パターンを有していないものを示しているが、上部プリント基板 5も下部多層プリン卜基板 2 6と同等の構造とすることで更に強いシールド効果を期待するものにできる。

次に、本発明の第 4の実施形態について説明する。尚、上記実施形態と同様の構成要素には同一符号を付すこととし、その詳細な説明を省略することとした。本実施形態に係る高周波多層プリン卜基板は、図 5に示すように、下部プリント基板 2 9を貫通したガス抜き孔 3 0、 3 1が形成されたものである。これらガス抜き孔 3 0、 3 1【ま、穴 1 4及び 1 5 (即ち、高周波回路を収容したシールド空間）と外気とを接続するための孔であリ、スルーホールでもノンスルーホールでもよい。

本実施形態によれば、温度上昇等により膨張した穴 1 4及び 1 5内部の空気はガス抜き孔 3 0及び 3 1を通じて外気に排出されるので空気の膨張による多層基板の剥れ、破損といった不具合を回避することができ、これら問題に対する信頼性を高めることができる。

以上、本発明に係る実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく例えば下部プリント基板、中間部プリン卜基板上部プリント基板をあらかじめ個別に作成しておき、これらの基板を半田等の手段によるロウ付けや、ネジ止めや、接着剤等の手段により貼り合わせて多層構造としてもよい。このとき使用する接着剤は各基板のアースパターンの導通をとるために導電性のものが望ましい。各基板を個別に製作することで、用途に応じて異なった材質のプリント基板材料を組み合わせたり、或いは複雑な形状のシールド空間を形成することが容易となる。産業上の利用可能性

以上説明したように、本発明によれば、互いにシールド効果を必要とする複数の高周波回路を持った機器に対して、隣接した位置に配置される互いにシールドが必要な高周波回路を異なる基板面に実装し、上部プリント基板に実装された高周波回路と、下部プリン卜基板に実装された高周波回路とが上下互い違いに隣接することとなるので、よリ強いシールド効果が期待できるという効果を有する高周波多層プリント基板を提供することができる。

Claims

請求の範囲

1 . シールドを必要とする複数の高周波回路を搭載するプリント回路基板において、

高周波回路が配置される位置にそれぞれ穴が空けられ、この穴の側面に金属膜が形成された中間部プリント基板と、

一方の表面にその周囲をアースパターンで囲まれた高周波回路を実装し、他方の面をアースパターンとした下部プリント基板と、

前記高周波回路との間にシールドを必要とする他の高周波回路を一方の表面に実装し、その周囲にアースパターンを形成し、他方の面をアースパターンとした上部プリン卜基板とを有し、

前記下部プリン卜基板に実装された高周波回路と前記上部プリン卜基板に実装された高周波回路とを隣接させつつこれら下部プリント基板及び上部プリン卜基板が前記中間部プリン卜基板を挟んだ状態で重ね合わされておリ、前記下部プリン卜基板に実装された高周波回路と向かい合う上部プリント基板の表面が当該上部プリント基板のアースパターンとなっているとともに、

上部プリン卜基板に実装された高周波回路と向かい合う下部プリン卜基板の表面が当該下部プリン卜基板のアースパターンとなっており、且つ、前記下部プリン卜基板のアースパターン、中間部プリン卜基板の穴側面の金属膜、及び上部プリン卜基板のアースパターンが電気的に接続されることで、それぞれの高周波回路がシールドされることを特徴とする高周波多層プリノ卜 fee

2 . 前記中間部プリン卜基板の穴側面の金属膜と、前記下部プリン卜基板のアースパターンと、前記上部プリント基板のアースパターンの少なくとも 1箇所力《電気的に切り離され、その切り離された部位に、前記下部プリント基板に実装された高周波回路又は前記上部プリン卜基板に実装された高周波回路の入出力パターンが形成されたことを特徴とする請求項 1記載の高周波多層プリント回路基板。

3 . 前記中間部プリン卜基板、下部プリント基板、及び上部プリン卜基板のうちの少なくとも一つが基板内部に内層パターンを有して多層構造となっていることを特徴とする請求項 1記載の高周波多層プリン卜基板。

4 . 前記上部プリン卜基板又は下部プリント基板に実装された高周波回路と反対の面のアースパターンを、当該上部プリント基板又は下部プリン卜基板の内層に設けたことを特徴とする請求項 3記載の高周波多層プリント基板。

5 . 前記下部プリン卜基板と中間部プリント基板とによって形成されるシ一ルド空間と、上部プリント基板と中間部プリント基板とによって形成されるシ一ルド空間の少なくとも 1つに、ガス抜き用の孔を設けたことを特徴とする請求項 1〜請求項 4のいずれか 1つに記載の高周波多層プリント基板。

6 . 前記中間部プリン卜基板、上部プリント基板及び下部プリン卜基板のいずれかの少なくとも一つを個別に製作し、これらの基板をロウ付け、ネジ止め、接着剤等の手段により多層構造としたことを特徴とする請求項 1〜請求項 4のいずれか 1つに記載の高周波多層プリント基板。