説明

電子回路板

【課題】 高周波信号を伝送可能な高周波同軸ケーブルを配置した電子回路板を提供する。
【解決手段】 本発明の電子回路板の一実施例では、溝を有する上面を備えた積層構造と、前記溝内に配設されている高周波同軸ケーブル141と、前記溝に充填されている保護層と、を具備した電子回路板110であって、高周波同軸ケーブル141は高周波信号を伝送するように配置されており、高周波同軸ケーブル141は中心導体と、外部導体と、前記中心導体と前記外部導体との間に介在されている絶縁材料とを備えている。本発明の一実施例において、前記高周波同軸ケーブル141は全硬質タイプ、セミリジッドタイプまたは何れの構造および材料としてもよい。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は電子回路板に関し、特に高周波信号を伝送可能な高周波同軸ケーブルを配置した高周波電子回路板に関する。
【背景技術】
【0002】
電子機器(例えば携帯電話機)では回路で高周波および低周波信号を伝送している。高周波および低周波を整合した回路は一般的にはハイブリッド基板を使用して、低周波素子をFR4上に実装するとともに、高周波素子をセラミック基板または低誘電損失の基板上に実装する。確かに高周波および低周波信号はいずれも同じ基板にて伝送されるものの、一本の金属線で低周波信号を伝送するとともに、多重金属線(導波構造を形成する、例えばマイクロストリップライン)で高周波信号を伝送する必要がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
図1は従来の電子回路板10である。この電子回路板10は信号線11と、二層の誘電層13、15と、二層の金属層17、19とを備えている。当該二層の金属層17、19は、その高周波信号の特性インピーダンス(Z)値(例えば50Ω、100Ωなど)の特性抵抗値を維持するためにグラウンド線とされている。しかしながら、この従来技術の欠点は、プリント回路板の全体インピーダンスが二層の誘電層13、15の厚さ(T1、T2)に依存する、つまりは製造規格および環境の影響を受けるというものである。したがって、誘電層13、15の厚さ(T1、T2)は正確に調節しなければ、高周波応用の需要に応えることができない。特許文献1および特許文献2の両者にはいずれも高速および高周波に運用される電子回路板が開示されている。
【特許文献1】米国特許第5,828,555号明細書
【特許文献2】米国特許第6,717,494号明細書
【課題を解決するための手段】
【0004】
本発明は、高周波信号を伝送可能な高周波同軸ケーブルを配置した電子回路板を提供する。
【0005】
本発明の電子回路板の一実施例では、溝を有する上面を備えた積層構造と、前記溝内に配設されている高周波同軸ケーブルと、前記溝に充填されている保護層と、を具備した電子回路板であって、前記高周波同軸ケーブルは高周波信号を伝送するように配置されており、前記高周波同軸ケーブルは中心導体と、外部導体と、前記中心導体と前記外部導体との間に介在されている絶縁材料とを備えている。本発明の一実施例において、前記高周波同軸ケーブルは全硬質タイプ、セミリジッドタイプまたは何れかの構造および材料としてもよい。
【0006】
本発明の電子回路板の他の実施例では、下部積層部と、上部積層部と、前記上部積層部と前記下部積層部との間に介在されている高周波同軸ケーブルと、を具備した電子回路板であって、前記高周波同軸ケーブルは高周波信号を伝送するように配置されており、前記高周波同軸ケーブルは中心導体と、外部導体と、前記中心導体と前記外部導体との間に介在されている絶縁材料とを備えている。本発明の一実施例において、前記高周波同軸ケーブルは全硬質タイプ、セミリジッドタイプまたは何れかの構造および材料としてもよい。
【0007】
上記において、本発明の技術的特徴および長所がすでにかなり広汎に概略的に記述されることで、下記する本発明の詳細な説明はより良く理解され得る。本発明の特許請求の範囲の目的を構成するその他の技術的特徴および長所は下記に記述する。本発明の技術分野における当業者であれば、下記に開示する技術的思想および特定の実施例を利用して、その他構造または製造工程を修正または設計することで、本発明と同じ目的を容易に実現できるはずである。本発明の技術分野における当業者はまた、これら等価の構造は別紙の特許請求の範囲にて限定する本発明の技術的思想および範囲から離れることはできないことも理解するはずである。
【発明の効果】
【0008】
プリント回路板内で高周波信号を伝送させるために、従来技術では二層の金属層を採用して高周波信号の特性インピーダンス(Z)値を維持するとともに、二層の誘電層を用いて信号線と金属層とを電気的に隔絶する。しかしながら、この従来技術の欠点はプリント回路板の全体インピーダンスが誘電層の厚さ(T1、T2)に依存する、つまりは製造規格および環境の影響を受けるというところである。
【0009】
これに対して、本発明の実施例では高周波同軸ケーブルを用いてプリント回路板内で高周波信号を伝送するものであり、高周波同軸ケーブルは屈曲してプリント回路板の積層中に埋設することができる。また、高周波同軸ケーブルの特性インピーダンス(Z)は実質的にその使用環境とは関係ないので、高周波同軸ケーブルはプリント回路板における高周波信号の伝送に直接応用することができ、実質的にプリント回路板の膜厚に影響されない。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】従来の電子回路板。
【図2】本発明の実施例の電子回路板を例示する平面図。
【図3】図2の1−1断面線に沿った断面図。
【図4】本発明の実施例の高周波同軸ケーブルを例示する断面図。
【図5】本発明の実施例の電子回路板を例示する分解図。
【図6】図5の2−2断面線に沿った断面図。
【図7】本発明の他の実施例の電子回路板を例示する断面図。
【図8】本発明の他の実施例の電子回路板を例示する断面図。
【図9】従来におけるFR4の電子回路板を使用したアイダイヤグラム(eye diagram)。
【図10】従来における他の電子回路板(Rogers社、型番4350B)のアイダイヤグラム。
【図11】本発明の電子回路板のアイダイヤグラム。
【図12】従来におけるFR4の電子回路板を使用したときの周波数レスポンス。
【図13】従来における他の電子回路板(Rogers社、型番4350B)の周波数レスポンス。
【図14】本発明の他の実施例の電子回路板の周波数レスポンス。
【図15】従来におけるFR4の電子回路板を使用したときの周波数レスポンス。
【図16】従来における他の電子回路板(Rogers社、型番4350B)の周波数レスポンス。
【図17】本発明の他の実施例の電子回路板の周波数レスポンス。
【発明を実施するための形態】
【0011】
図2は本発明の実施例の高周波電子回路板30を例示する平面図であり、図3は図2の1−1断面線に沿った断面図である。本発明の一実施例において、前記電子回路板30は溝35を有する上面33Aと下面33Bとを備えた積層構造31と、前記溝35内に配設されている高周波同軸ケーブル41と、前記溝35内に充填されている保護層51と、を具備している。
【0012】
本発明の一実施例において、前記高周波同軸ケーブル41は高周波信号を伝送するように配置されており、前記高周波同軸ケーブル41の一端は複合構造37に接続され、他端は他の複合構造55に接続されている。本発明の一実施例において、前記複合構造37は信号コンタクトパッド37Aと、グラウンドパッド37Bとを備えており、前記グラウンドパッド37Bは前記信号コンタクトパッド37Aを実質的に囲んでいる。本発明の一実施例において、前記複合構造55はさらに信号コンタクトパッド55Aと、グラウンドパッド55Bとを備えており、前記グラウンドパッド55Bは前記信号コンタクトパッド55Aを実質的に囲んでいる。
【0013】
可撓性を備えていることから、前記高周波同軸ケーブル41は屈曲して前記積層構造31内に埋設することができる。本発明の一実施例において、前記高周波同軸ケーブル41は水平部41Aと、屈曲部41Bとを有しており、前記水平部41Aは前記積層構造31内に配設され、前記屈曲部41Bは前記水平部41Aに繋がっており、このうち前記水平部41Aは前記積層構造31の最上層に配設することができる。
【0014】
本発明の一実施例において、前記高周波同軸ケーブル41は前記積層構造31の溝35内に埋設されており、前記保護層51は前記溝35に充填されている。このように、回路要素57(例えばコンタクトパッド、抵抗器またはキャパシタなど)は前記水平部41Aの真上の上面33Aに、つまり前記保護層51の上に配設することができる。同様に、前記高周波同軸ケーブル41は前記積層構造31の下面33Bを占有しないので、回路要素59(例えばコンタクトパッド、抵抗器またはキャパシタなど)は前記水平部41Aの真下の下面33Bに配設することができる。
【0015】
本発明の一実施例において、前記積層構造31は、誘電性ガラスエポキシ(例えばFR4)からなる複数層の膜層39を備え、特定のパターンを有するリード線43を電気的に隔絶する。また、前記電子回路板30の特定領域は、前記リード線43に電気的に接続するための導電性パッド37Cを備えている。本発明の一実施例において、前記リード線43は低周波信号を伝送するように配置されている。
【0016】
図4は本発明の実施例の高周波同軸ケーブル41を例示する断面図である。本発明の一実施例において、前記高周波同軸ケーブル41は中心導体63と、外部導体65と、前記中心導体63と前記外部導体65との間に介在されている絶縁材料67とを備えている。本発明の一実施例において、前記高周波同軸ケーブル41の直径は0.3mm未満である。本発明の一実施例において、前記高周波同軸ケーブル41の特性インピーダンス(Z)は実質的にその使用環境とは関係ない。したがって、前記高周波同軸ケーブル41は前記電子回路板30における高周波信号の伝送に直接応用することができ、実質的に前記積層構造30の膜層(誘電層)39の厚さに影響されない。本発明の一実施例において、前記中心導体63は銅を含有し、前記外部導体65は銅またはニッケルを含有しており、前記絶縁材料67はPTFE(ポリテトラフルオロエチレン)を含有し、しかも前記外部導体65を覆う外部絶縁被覆を備えない。
【0017】
本発明の一実施例において、前記積層構造31の下面33Bには複数個の下部コンタクトパッド55A〜55Cが設けられている。本発明の一実施例において、前記中心導体63は前記上面33Aの信号コンタクトパッド37Aを前記下面33Bの信号コンタクトパッド55Aに接続しており、前記外部導体65は前記上面33Aのグラウンドパッド37Bを前記下面33Bのグラウンドパッド55Bに接続しており、前記リード線43は前記上面33Aの信号コンタクトパッド37Cを前記下面33Bの信号コンタクトパッド55Cに接続している。
【0018】
図5は本発明の実施例の電子回路板110を例示する分解図であり、図6は図5の2−2断面線に沿った断面図である。本発明の一実施例において、前記電子回路板110は下部積層部130と、上部積層部120と、前記下部積層部130と前記上部積層部120との間に介在されている高周波同軸ケーブル141とを備えている。本発明の一実施例において、前記上部積層部120は中間接着層127を介して前記下部積層部130に接着されており、しかも前記高周波同軸ケーブル141は前記中間接着層127内に埋設されている。本発明の一実施例において、前記下部積層部130には溝(図示しない)が設けられており、前記高周波同軸ケーブル141は前記溝内に埋設されるとともに、保護層が前記溝に充填されている。
【0019】
本発明の一実施例において、前記高周波同軸ケーブル141は中心導体163と、外部導体165と、前記中心導体と前記外部導体との間に介在されている絶縁材料(図示しない)とを備えており、前記高周波同軸ケーブル141は高周波信号を伝送するように配置されている。本発明の一実施例において、前記高周波同軸ケーブル141の一端は複合構造137に接続され、他端は他の複合構造155に接続されている。本発明の一実施例において、前記複合構造137は信号コンタクトパッド137Aと、グラウンドパッド137Bとを備えており、前記グラウンドパッド137Bは前記信号コンタクトパッド137Aを実質的に囲んでいる。本発明の一実施例において、前記複合構造155はさらに信号コンタクトパッド155Aと、グラウンドパッド155Bとを備えており、前記グラウンドパッド155Bは前記信号コンタクトパッド155Aを実質的に囲んでいる。
【0020】
本発明の一実施例において、前記高周波同軸ケーブル141の直径は0.3mm未満である。可撓性を備えていることから、前記高周波同軸ケーブル141は屈曲して前記下部積層部130内に埋設することができる。本発明の一実施例において、前記高周波同軸ケーブル141は水平部141Aと、屈曲部141Bとを有しており、前記水平部141Aは前記電子回路板110内に配設され、前記屈曲部141Bは前記水平部141Aに繋がっている。本発明の一実施例において、前記高周波同軸ケーブル141の特性インピーダンス(Z)は実質的にその使用環境とは関係ない。したがって、前記高周波同軸ケーブル141は前記下部積層部130および前記上部積層部120における高周波信号の伝送に直接応用することができ、実質的に前記下部積層部130の膜層(誘電層)139または/および前記上部積層部120の膜層(誘電層)123の厚さに影響されない。また、前記電子回路板110の特定領域は電気的に接続されるリード線125、153を備えており、このうち前記リード線125は導電性パッド137Cに電気的に接続され、前記リード線153は導電性パッド155Cに電気的に接続されて、低周波信号の伝送に用いられる。
【0021】
本発明の一実施例において、前記高周波同軸ケーブル141は前記下部積層部130および前記上部積層部120内に埋設されており、前記電子回路板110の上面を占有していない。このように、回路要素157(例えばコンタクトパッド、抵抗器またはキャパシタなど)は前記水平部141Aの真上の上面に配設することができる。同様に、前記高周波同軸ケーブル141は前記電子回路板110の下面を占有しないので、回路要素159(例えばコンタクトパッド、抵抗器またはキャパシタなど)は前記水平部141Aの真下の下面に配設することができる。
【0022】
図7は本発明の他の実施例の電子回路板200を例示する断面図である。図3に示す電子回路板30の高周波同軸ケーブル41が上面33Aの複合構造37および下面33Bの複合構造55に電気的に接続されて設けられているのに比べて、図7の電子回路板200の高周波同軸ケーブル241は直線状をなして、上面33Aの複合構造37および複合構造38に電気的に接続されて設けられており、このうち前記高周波同軸ケーブル241の中心導体263は前記複合構造37の信号コンタクトパッド37Aおよび前記複合構造38の信号コンタクトパッド38Aに電気的に接続されており、そして前記高周波同軸ケーブル241の外部導体265は前記複合構造37のグラウンドパッド37Bおよび前記複合構造38のグラウンドパッド38Bに電気的に接続されている。
【0023】
図8は本発明の他の実施例の電子回路板300を例示する断面図である。図8の電子回路板300の高周波同軸ケーブル341は直線状をなすとともに前記電子回路板300内に埋設されている。前記高周波同軸ケーブル341の中心導体363はビアホール36Aを介して前記上面33Aの信号コンタクトパッド36Cに電気的に接続されるとともに、ビアホール36Bを介して前記下面33Bの信号コンタクトパッド36Dに電気的に接続されており、そして前記高周波同軸ケーブル341の外部導体365はグラウンドリード線36Eに電気的に接続されている。
【0024】
図9は従来におけるFR4の電子回路板を使用したアイダイヤグラム(eye diagram)である。図10は従来における他の電子回路板(Rogers社、型番4350B)のアイダイヤグラムである。図11は本発明の電子回路板のアイダイヤグラムである。図9、図10および図11を比較して分かるように、本発明の電子回路板は高周波伝送特性(例えば信号の揺らぎ)にて明らかに従来の電子回路板よりも優れている。
【0025】
図12は従来におけるFR4の電子回路板を使用したときの周波数レスポンスである。図13は従来における他の電子回路板(Rogers社、型番4350B)の周波数レスポンスである。図14は本発明の電子回路板の周波数レスポンスである。図12、図13および図14を比較して分かるように、本発明の電子回路板の反射損失(S11)特性は明らかに従来の電子回路板よりも優れている。
【0026】
図15は従来におけるFR4の電子回路板を使用したときの周波数レスポンスである。図16は従来における他の電子回路板(Rogers社、型番4350B)の周波数レスポンスである。図17は本発明の電子回路板の周波数レスポンスである。図15、図16および図17を比較して分かるように、本発明の電子回路板の挿入損失(S21)特性は明らかに従来の電子回路板よりも優れている。
【0027】
プリント回路板内で高周波信号を伝送させるために、従来技術では二層の金属層を採用して高周波信号の特性インピーダンス(Z)値を維持するとともに、二層の誘電層を用いて信号線と金属層とを電気的に隔絶する。しかしながら、この従来技術の欠点はプリント回路板の全体インピーダンスが誘電層の厚さ(T1、T2)に依存する、つまりは製造規格および環境の影響を受けるというところである。
【0028】
これに対して、本発明の実施例では高周波同軸ケーブルを用いてプリント回路板内で高周波信号を伝送するものであり、高周波同軸ケーブルは屈曲してプリント回路板の積層中に埋設することができる。また、高周波同軸ケーブルの特性インピーダンス(Z)は実質的にその製造企画と環境とは関係ないので、高周波同軸ケーブルはプリント回路板における高周波信号の伝送に直接応用することができ、実質的にプリント回路板の膜厚と基板誘電損失に影響されない。
【0029】
本発明の技術内容および技術的特徴は上記したとおりであるが、本発明の技術分野における当業者であれば、別紙の特許請求の範囲で限定する本発明の技術的思想および範囲から離れることなく、本発明の教示および開示に各種の置換および付加を行うことができるということは理解はずである。例えば、上記開示した数多くの製造工程は異なる方法で実施するか、その他製造方法に置換するか、または上記二種類の組合せを採用することができるものである。
【0030】
また、本願の権利範囲は上記開示した特定の実施例の製造工程、設備、製造、物質の成分、装置、方法または手順に限定されるものではない。本発明の技術分野の当業者であれば、本発明で教示および開示する製造工程、設備、製造、物質の成分、装置、方法または手順に基づき、現時点で存在するもの、または後日開発されるものに関わらず、それが本願の実施例に開示するものと実質的に同一の方式で実質的に同一の効果が実現され、そして実質的に同一の結果が達成されるものも、本発明に使用できるものである。したがって、別紙の特許請求の範囲はこの類の製造工程、設備、製造、物質の成分、装置、方法または手順を含むよう用いられる。
【符号の説明】
【0031】
10、30、110 電子回路板
11 信号線
13、15 誘電層
17、19 金属層
31 積層構造
33A 上面
33B 下面
35 溝
36A、36B ビアホール
36C、36D、37A、38A、55A、137A、155A 信号コンタクトパッド
36E グラウンドリード線
37B、38B、55B、137B、155B グラウンドパッド
37、38、55、137、155 複合構造
37C、55C、137C、155C 導電性パッド
39、123、139 膜層
41、141、241、341 高周波同軸ケーブル
41A、141A 水平部
41B、141B 屈曲部
43、125、153 リード線
51 保護層
57、157 回路要素
63、163、263、363 中心導体
65、165、265、365 外部導体
67 絶縁材料
120 上部積層部
127 中間接着層
130 下部積層部

【特許請求の範囲】
【請求項1】
溝を有する上面を備えた積層構造と、
前記溝内に配設されている高周波同軸ケーブルと、
前記溝に充填されている保護層と、
を具備した電子回路板であって、
前記高周波同軸ケーブルは高周波信号を伝送するように配置されており、前記高周波同軸ケーブルは、中心導体と、外部導体と、前記中心導体と前記外部導体との間に介在されている絶縁材料とを備えたことを特徴とする電子回路板。
【請求項2】
前記高周波同軸ケーブルの中心導体に接続されている信号コンタクトパッドと、
前記高周波同軸ケーブルの外部導体に接続されているグラウンドパッドと、
をさらに備えたことを特徴とする請求項1に記載の電子回路板。
【請求項3】
前記高周波同軸ケーブルは、前記積層構造内に配設されている水平部を有することを特徴とする請求項1に記載の電子回路板。
【請求項4】
前記高周波同軸ケーブルは屈曲部を有することを特徴とする請求項1に記載の電子回路板。
【請求項5】
前記積層構造は、低周波信号を伝送するように配置されているリード線を備えたことを特徴とする請求項1に記載の電子回路板。
【請求項6】
前記高周波同軸ケーブルは、前記外部導体を覆う外部絶縁被覆を備えないことを特徴とする請求項1に記載の電子回路板。
【請求項7】
前記高周波同軸ケーブルは、信号コンタクトパッドとグラウンドパッドとを備えた複合構造に接続されており、前記グラウンドパッドは前記信号コンタクトパッドを実質的に囲んでいることを特徴とする請求項1に記載の電子回路板。
【請求項8】
前記積層構造内に配設されている第1のビアホールと、
前記積層構造内に配設されている第2のビアホールと、
をさらに備えており、
前記高周波同軸ケーブルの中心導体は前記第1のビアホールおよび前記第2のビアホールに電気的に接続されていることを特徴とする請求項1に記載の電子回路板。
【請求項9】
前記積層構造は、前記高周波同軸ケーブルの外部導体に電気的に接続されているリード線をさらに備えたことを特徴とする請求項8に記載の電子回路板。
【請求項10】
下部積層部と、
上部積層部と、
前記上部積層部と前記下部積層部との間に介在されている高周波同軸ケーブルと、
を具備した電子回路板であって、
前記高周波同軸ケーブルは高周波信号を伝送するように配置されており、前記高周波同軸ケーブルは、中心導体と、外部導体と、前記中心導体と前記外部導体との間に介在されている絶縁材料とを備えていることを特徴とする電子回路板。
【請求項11】
前記高周波同軸ケーブルは、前記下部積層部の上面に配設されている水平部を有することを特徴とする請求項10に記載の電子回路板。
【請求項12】
前記高周波同軸ケーブルは屈曲部を有することを特徴とする請求項10に記載の電子回路板。
【請求項13】
前記下部積層部は、低周波信号を伝送するように配置されているリード線を備えたことを特徴とする請求項10に記載の電子回路板。
【請求項14】
前記上部積層部を前記下部積層部に接着するように配置されている中間接着層をさらに備えたことを特徴とする請求項10に記載の電子回路板。
【請求項15】
前記高周波同軸ケーブルは前記外部導体を覆う外部絶縁被覆を備えないことを特徴とする請求項10に記載の電子回路板。
【請求項16】
前記高周波同軸ケーブルは、信号コンタクトパッドとグラウンドパッドとを備えた複合構造に接続されており、前記グラウンドパッドは前記信号コンタクトパッドを実質的に囲んでいることを特徴とする請求項10に記載の電子回路板。
【請求項17】
前記電気回路板内に配設されている第1のビアホールと、
前記電気回路板内に配設されている第2のビアホールと、
をさらに備えており、
前記高周波同軸ケーブルの中心導体は前記第1のビアホールおよび前記第2のビアホールに電気的に接続されていることを特徴とする請求項10に記載の電子回路板。
【請求項18】
前記電気回路板は、前記高周波同軸ケーブルの外部導体に電気的に接続されているリード線をさらに備えたことを特徴とする請求項17に記載の電子回路板。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【図12】
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【図13】
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【図14】
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【図15】
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【図16】
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【図17】
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【図9】
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【図10】
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【図11】
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【公開番号】特開2013−51387(P2013−51387A)
【公開日】平成25年3月14日(2013.3.14)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2012−8674(P2012−8674)
【出願日】平成24年1月19日(2012.1.19)
【出願人】(509101767)スター テクノロジーズ インコーポレイテッド (11)
【氏名又は名称原語表記】STAR TECHNOLOGIES INC.
【Fターム(参考)】