WO2022185695A1 - 高周波回路 - Google Patents
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Abstract
Description
FPC(Flexible Printed Circuit)の回路基板の内部層に形成されるパターン配線に信号を供給する方法として、垂直給電が知られている。以下、回路基板の内部層に形成される配線を内部配線という。垂直給電においては、例えば、基板表面に形成されたパッドと、内部配線とをビアにより接続する構造を採用し、パッドに同軸コネクタを接触させて信号を供給する。隣接する配線パターンに高周波信号を流すと、クロストークが発生する。これを防止するために、配線に沿って、シールドスルーホール又はシールドビアを配置することが行われている。以下においては、「シールドビア」の用語はシールドスルーホールをも含む意味で使用する。シールドビアは、誘電体基板の厚さ方向に貫通する平面視円形の穴を誘電体基板に多数形成し、各穴内に銅等の導電体を設けることによって形成される。図1には、信号伝送路902を有する高周波回路900において、信号伝送路902を囲むように多数のシールドビア904が形成された構造の例を示している。
本開示によれば、隣接する配線に交流信号を供給するための信号供給経路において発生する電磁波の漏洩によるクロストークを抑制した高周波回路を提供できる。
本開示の実施形態の内容を列記して説明する。以下に記載する実施形態の少なくとも一部を任意に組合せてもよい。
以下の実施形態においては、同一の部品には同一の参照番号を付してある。それらの名称及び機能も同一である。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。
上記では、第1シールドビア150、第2シールドビア152、第3シールドビア154及び複数の円筒シールドビア160の各々が、第1グラウンド120及び第2グラウンド122を貫通して第1グラウンド120及び第2グラウンド122に接続している場合を説明した。しかし、これに限定されない。図9を参照して、第1変形例に係る高周波回路220の各シールドビアは、第1グラウンド120及び第2グラウンド122を貫通せずに第1グラウンド120及び第2グラウンド122を接続する。
上記では、第1配線136及び第2配線138に、それぞれ第1コネクタ200及び第2コネクタ202から第1パッド130及び第2パッド132を介して高周波信号である交流信号が供給される場合を説明したが、これに限定されない。第2変形例の高周波回路は、差動信号を供給する2つのパッドを1組として、複数組のパッドが隣接する場合に、それらの間でのクロストークを抑制することを目的とする。以下、差動信号を供給する2つのパッドをパッドペアという。
上記では、第1絶縁層102の表面に、内部配線に交流電力を垂直給電するためのパッドを設け、接続ビアを介して内部配線とパッドとを接続する場合を説明したが、これに限定されない。第3変形例に係る高周波回路は、パッドを設けず、内部配線の端部が露出された状態に形成される。
第3変形例として示した、パッド及び接続ビアを設けない構成は、差動信号を伝送する高周波回路にも適用できる。第4変形例に係る高周波回路は、パッドを設けず、内部配線の端部が露出した状態に形成され、差動信号を伝送する。
(第1のシミュレーション)
図3A~3C及び図4に示した構成及び形状を用いたシミュレーション結果を示す。採用した第1パッド130、第2パッド132、第1シールドビア150、第2シールドビア152、第3シールドビア154、円筒シールドビア160、第1配線136、第2配線138、第1配線端部136E及び第2配線端部138Eに関する寸法を表1に示す。表1には、mm単位で数値を示している。シールドビアは全て柱状とした。変数名は、図3A~3C及び図8に示したものである。第1パッド130、第2パッド132及び離隔領域134は正方形とした。第1シールドビア150、第2シールドビア152、第3シールドビア154、第1パッド130及び第2パッド132の各々のXY平面における中心は、Y座標の値が同じであるとした。第1絶縁層102及び第2絶縁層104の各々は、厚さ0.1mm、比誘電率2.2とした。
第1のシミュレーションと同様に、図3A~3C及び図4に示した構成を用い、第1シールドビア150、第2シールドビア152及び第3シールドビア154の長さL7の値を変化させて、クロストークを評価した。シールドビアは全て柱状である。その他の変数値には表1の値を用いて、第1コネクタ200から第1配線136に供給する交流信号の周波数を変化させ、第2配線138に流れる信号を数値計算した。
図3A~3C及び図4に示した構成と表1に示した値とを用い、第1シールドビア150、第2シールドビア152及び第3シールドビア154の位置を第1パッド130及び第2パッド132からシフトして、第1のシミュレーションと同様にクロストークを評価した。具体的には図21に示すように、第1配線端部136E及び第2配線端部138Eの各々の中心に対してY軸方向に、第1シールドビア150、第2シールドビア152及び第3シールドビア154の各々の中心をシフト量S(mm)だけ移動させて、数値計算を実行した。第1シールドビア150、第2シールドビア152及び第3シールドビア154の移動に応じて、円柱シールドビア166の位置も移動させた。S(mm)は、-0.25≦S≦0.25の範囲で変化させた。Y軸の正方向への移動量を正の値で表し、Y軸の負方向への移動量を負の値で表す。比較のために、図22に示すように、L7=0.2(mm)、即ち第1~第3シールドビアは全て円柱であるとして、それら円柱シールドビア168の各々の中心を、上記と同様にシフト量S(mm)だけ移動させて、数値計算を実行した。
配線の端部間に配置したシールドビアの効果を確認するためのシミュレーションを行った。具体的には、図24に示すように、図3A~3C及び図4に示した構成において、図21に示した第2シールドビア152及び第3シールドビア154を、円柱シールドビア166と同じ寸法の円柱シールドビア170で代替した。各変数値には表1の値を用いた。このような条件で、第1のシミュレーションと同様に、第1コネクタ200から第1配線136に供給する高周波信号の周波数を変化させ、第2配線138に流れる信号を数値計算した。
102 第1絶縁層
104 第2絶縁層
106 第1導電層
108 第2導電層
110 第3導電層
112 ビア
120 第1グラウンド
122 第2グラウンド
124 第3グラウンド
130 第1パッド
132 第2パッド
134、144、234、244、308、310 離隔領域
136 第1配線
138 第2配線
136E 第1配線端部
138E 第2配線端部
140 長孔
142 円形孔
150、150A、250、270、280 第1シールドビア
152、252、272、282 第2シールドビア
154、254、274、284 第3シールドビア
160、276、278、286 円筒シールドビア
162 第1接続ビア
164 第2接続ビア
166、168、170 円柱シールドビア
200 第1コネクタ
202 第2コネクタ
204 中心導体
206 外導体
230 第1パッドペア
230A、230B、232A、232B パッド
232 第2パッドペア
236 第1配線ペア
236A、236B、238A、238B 配線
236EA、236EB、238EA、238EB 端部
238 第2配線ペア
262 第1接続ビアペア
262A、262B、264A、264B 接続ビア
264 第2接続ビアペア
300、302、304、312 絶縁層
306、314 導電層
902 信号伝送路
904 シールドビア
D1、D2 直径
L1、L2、L3、L4、L5、L6、L7、L8 長さ
P1、P2、P3 間隔
S シフト量
W1、W2 幅
θ 角度
Claims (13)
- 第1絶縁層と、
前記第1絶縁層に直接、又は、1若しくは複数の中間層を挟んで積層される第2絶縁層と、
前記第1絶縁層の両面を形成する第1面及び第2面のうち、前記第2絶縁層に対向しない前記第1面上に配置される第1グラウンドと、
前記第1絶縁層及び前記第2絶縁層の間に配置され、第1の交流信号が供給される第1端部を有する第1配線、及び、第2の交流信号が供給される第2端部を有する第2配線と、
前記第2絶縁層の両面を形成する第3面及び第4面のうち、前記第1絶縁層に対向しない前記第3面上に配置される第2グラウンドと、
前記第4面に沿う方向に相互に離隔して配置された前記第1端部及び前記第2端部の間に位置し、前記第1絶縁層及び前記第2絶縁層を貫通して前記第1グラウンド及び前記第2グラウンドに接続される導電性の第1シールドビアとを含み、
前記第1シールドビアの前記第2面に平行な断面は、直交する長辺及び短辺を有する仮想的な第1長方形に内接する、高周波回路。 - 第1絶縁層と、
前記第1絶縁層に直接、又は、1若しくは複数の中間層を挟んで積層される第2絶縁層と、
前記第1絶縁層の両面を形成する第1面及び第2面のうち、前記第2絶縁層に対向しない前記第1面上に配置される第1グラウンドと、
前記第1絶縁層及び前記第2絶縁層の間に配置され、第1の交流信号が供給される第1端部を有する第1配線、及び、第2の交流信号が供給される第2端部を有する第2配線と、
前記第2絶縁層の両面を形成する第3面及び第4面のうち、前記第1絶縁層に対向しない前記第3面上に配置される第2グラウンドと、
前記第1絶縁層及び前記第2絶縁層の間に配置される第3グラウンドと、
前記第4面に沿う方向に相互に離隔して配置された前記第1端部及び前記第2端部の間に位置し、前記第1絶縁層及び前記第2絶縁層の少なくとも一方の絶縁層を貫通して、前記第1グラウンド及び前記第2グラウンドのうち、前記第1端部及び前記第2端部を基準として、前記少なくとも一方の絶縁層と同じ側に位置するグラウンドと、前記第3グラウンドとに接続される導電性の第1シールドビアとを含み、
前記第1シールドビアの前記第2面に平行な断面は、直交する長辺及び短辺を有する仮想的な第1長方形に内接する、高周波回路。 - 前記第2面に平行な1つの平面内において、前記第1長方形の前記長辺と、前記第1端部及び前記第2端部を結ぶ直線とにより形成される鋭角は45度以上である、請求項1又は請求項2に記載の高周波回路。
- 前記第1絶縁層には、前記第1端部及び前記第2端部を露出させる開口が形成されている、請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の高周波回路。
- 前記第1グラウンドから離隔されて前記第1面上にそれぞれ配置される導電性の第1パッド及び第2パッドと、
前記第1絶縁層を貫通し、前記第1パッド及び前記第1端部を接続する導電性の第1接続ビアと、
前記第1絶縁層を貫通し、前記第2パッド及び前記第2端部を接続する導電性の第2接続ビアとをさらに含む、請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の高周波回路。 - 前記第1絶縁層及び前記第2絶縁層のうち前記第1シールドビアにより貫通される絶縁層を貫通して、前記第1グラウンド及び前記第2グラウンドのうち前記第1シールドビアが接続されるグラウンドに接続され、前記第1端部を挟んで前記第1シールドビアに対向する導電性の第2シールドビアをさらに含み、
前記第2シールドビアの前記第2面に平行な断面は、直交する長さが異なる2辺を有する仮想的な第2長方形に内接する、請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の高周波回路。 - 前記第1シールドビアにより貫通される前記絶縁層を貫通して前記グラウンドに接続され、前記第2端部を挟んで前記第1シールドビアに対向する導電性の第3シールドビアをさらに含み、
前記第3シールドビアの前記第2面に平行な断面は、直交する長さが異なる2辺を有する仮想的な第3長方形に内接する、請求項6に記載の高周波回路。 - 前記第2面上において、前記第1配線に対して前記第1シールドビアの反対側に配置され、第3の交流信号が供給される第3端部を有する第3配線をさらに含み、
前記第1の交流信号及び前記第3の交流信号は、差動信号である、請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の高周波回路。 - 前記第2面上において、前記第2配線に対して前記第1シールドビアの反対側に配置され、第4の交流信号が供給される第4端部を有する第4配線をさらに含み、
前記第2の交流信号及び前記第4の交流信号は、差動信号である、請求項8に記載の高周波回路。 - 前記第1シールドビアは、前記第1端部及び前記第2端部間の中央を含むように配置される、請求項1から請求項9のいずれか1項に記載の高周波回路。
- 前記第1長方形の中心は、前記第1端部及び前記第2端部間の中央よりも、前記第1配線及び前記第2配線が存在する側に位置する、請求項1から請求項10のいずれか1項に記載の高周波回路。
- 前記第1長方形の前記長辺の長さは、前記第1長方形の前記短辺の長さの1.5倍以上である、請求項1から請求項11のいずれか1項に記載の高周波回路。
- 前記第1長方形の前記長辺の長さは、前記第1端部及び前記第2端部間の距離の1/2以上である、請求項1から請求項12のいずれか1項に記載の高周波回路。
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