高周波用回路基板の信号回路

【構成】基板１００の複数の誘電体層１０に連続して備えたビア２０を擬似同軸線路構造化している誘電体層１０間に備えた最上のグランドプレーン３０より上方のビア２０ａを備えた誘電体層１０と最下のグランドプレーン３０より下方のビア２０ｂを備えた誘電体層１０とに、グランドプレーン３０に接続されたグランド用ビア５０をビア２０ａ、２０ｂを囲むように複数本並べて備えて、ビア２０ａ、２０ｂを擬似同軸線路構造化する。
【効果】グランド用ビア５０で、ビア２０ａ、２０ｂの特性インピーダンスをそれに連なるその他のビア２０の持つ特性インピーダンスにマッチングさせて、それらのビア２０ａ、２０ｂを高速信号を伝送損失少なく伝えることができる。

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高周波用回路基板の信号回路、特に１０ＧＨｚ以上の超高速信号等の高速信号を伝送損失少なく伝えることのできる高周波用回路基板の信号回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】上記信号回路として、図９に示したような、信号回路がある。
【０００３】この信号回路は、セラミック等からなる誘電体層１０を複数積層して形成した基板１００に、メタライズ等の導体ポールからなるビア（以下、ビアという）２０を基板１００を上下に貫通して連続して備えている。
【０００４】ビア２０周囲の複数の誘電体層１０間には、グランドプレーン３０をビア２０を囲むようにそれぞれ備えている。そして、それらのグランドプレーン３０で、ビア２０を擬似同軸線路構造化して、そのビア２０の特性インピーダンスを５０Ω等にマッチングさせている。
【０００５】基板１００上面とその下面とには、メタライズ等からなる細帯状の信号線路２２、２４をそれぞれ備えている。そして、それらの基板１００上下面の信号線路２２、２４の一端を、基板１００の上下面に露出したビア２０上端とその下端とにそれぞれ接続している。
【０００６】信号線路２２、２４は、それらの信号線路２２、２４下方とその上方の誘電体層１０間に備えた最上と最下のグランドプレーン３０により、マイクロストリップ線路構造化して、それらの信号線路２２、２４の特性インピーダンスを５０Ω等にマッチングさせている。
【０００７】そして、擬似同軸線路構造化したビア２０とそれに接続したマイクロストリップ線路構造化した信号線路２２、２４とを高速信号を伝送損失少なく伝えることができるようにしている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記ビア２０と信号線路２２、２４とからなる信号回路においては、最上のグランドプレーン３０より上方の誘電体層１０に備えたビア２０ａと、最下のグランドプレーン３０より下方の誘電体層１０に備えたビア２０ｂとを、擬似同軸線路構造化しておらず、それらのビア２０ａ、２０ｂの特性インピーダンスを、その他の擬似同軸線路構造化したビア２０の持つ特性インピーダンスとマッチングできていなかった。
【０００９】そのため、ビア２０と基板１００上下面の信号線路２２、２４とに亙って高速信号を伝えた場合に、上記ビア２０ａ、２０ｂを伝わる高速信号の伝送損失が大きくて、ビア２０と信号線路２２、２４とに亙って高速信号を伝送損失少なく効率良く伝えることができなかった。このことは特に、ビア２０と信号線路２２、２４とに亙って１０ＧＨｚ以上の超高速信号を伝えた場合に顕著であった。
【００１０】本発明は、このような難点を解消した、上記ビアと信号線路とに亙って高速信号を伝送損失少なく効率良く伝えることのできる高周波用回路基板の信号回路（以下、信号回路という）を提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するために、本発明の信号回路は、誘電体層を複数積層して形成した基板の複数の誘電体層にビアを連続して備えると共に、そのビア周囲の複数の前記誘電体層間にグランドプレーンをビアを囲むようにそれぞれ備えて、前記ビアを擬似同軸線路構造化し、その擬似同軸線路構造化したビアに信号線路を接続した高周波用回路基板の信号回路において、前記誘電体層間に備えた最上のグランドプレーンより上方の誘電体層又は前記誘電体層間に備えた最下のグランドプレーンより下方の誘電体層にグランドプレーンに接続されたグランドビアを前記ビアを囲むように複数本並べて備えて、その最上のグランドプレーンより上方の誘電体層に備えた前記ビア又はその最下のグランドプレーンより下方の誘電体層に備えた前記ビアを擬似同軸線路構造化したことを特徴としている。
【００１２】本発明の信号回路においては、最上のグランドプレーンより上方の誘電体層表面又は誘電体層間、又は最下のグランドプレーンより下方の誘電体層表面又は誘電体層間に、グランドパターンをビアを囲むように備えることを好適としている。
【００１３】
【作用】上記構成の信号回路においては、最上のグランドプレーンより上方のビアを備えた誘電体層、又は最下のグランドプレーンより下方のビアを備えた誘電体層に、グランド用ビアを、ビアを囲むように複数本並べて備えている。そして、それらの複数本のグランド用ビアで、最上のグランドプレーンより上方の誘電体層に備えたビア、又は最下のグランドプレーンより下方の誘電体層に備えたビアを擬似同軸線路構造化している。
【００１４】そのため、複数本の上記グランド用ビアで、最上のグランドプレーンより上方の誘電体層に備えたビア、又は最下のグランドプレーンより下方の誘電体層に備えたビアの特性インピーダンスをそのビアに連なるその他のビアの持つ特性インピーダンスの５０Ω等にマッチングさせて、そのビアを高速信号を伝送損失少なく伝えることができる。
【００１５】また、最上のグランドプレーンより上方の誘電体層表面又は誘電体層間、又は最下のグランドプレーンより下方の誘電体層表面又は誘電体層間に、グランドパターンをビアを囲むように備えた信号回路にあっては、そのグランドパターンで、最上のグランドプレーンより上方の誘電体層に備えたビア、又は最下のグランドプレーンより下方の誘電体層に備えたビア周囲を円弧状等に隙間なく囲んで、その誘電体層に備えたビアを、同軸線路に近い擬似同軸線路に形成できる。そして、そのグランドパターンと前記グランド用ビアとで、最上のグランドプレーンより上方の誘電体層に備えたビア又は最下のグランドプレーンより下方の誘電体層に備えたビアの特性インピーダンスを、そのビアに連なるその他のビアの持つ特性インピーダンスの５０Ω等に的確にマッチングさせて、そのビアを高速信号をより伝送損失少なく伝えることができる。
【００１６】
【実施例】次に、本発明の実施例を図面に従い説明する。図１と図２は本発明の信号回路の好適な実施例を示し、図１はその一部平面図、図２はその一部正面断面図を示している。以下に、この信号回路を説明する。
【００１７】図において、１００は、セラミックからなる誘電体層１０を複数積層して形成した基板である。
【００１８】基板１００の複数の誘電体層１０には、ビア２０を上下に貫通して連続して備えている。
【００１９】ビア２０周囲の複数の誘電体層１０間には、メタライズからなるグランドプレーン３０をビア２０を囲むようにそれぞれ備えている。具体的には、グランドプレーン３０内側に円形穴３２を開口して、その円形穴３２の中心にビア２０を貫通させて配設している。
【００２０】そして、ビア２０周囲の誘電体層１０間に備えたグランドプレーン３０で、ビア２０を擬似同軸線路構造化して、そのビア２０の特性インピーダンスを５０Ω等にマッチングさせている。
【００２１】基板１００上面とその下面とには、メタライズからなる細帯状の信号線路２２、２４をそれぞれ備えている。そして、それらの信号線路２２、２４の一端を、基板１００上下面に露出したビア２０上端とその下端とにそれぞれ接続している。
【００２２】基板１００上面に備えた信号線路２２は、その下方の誘電体層１０間に備えた最上のグランドプレーン３０により、マイクロストリップ線路構造化して、その信号線路２２の特性インピーダンスを５０Ω等にマッチングさせている。
【００２３】基板１００下面に備えた信号線路２４は、その上方の誘電体層１０間に備えた最下のグランドプレーン３０により、マイクロストリップ線路構造化して、その信号線路２４の特性インピーダンスを５０Ω等にマッチングさせている。
【００２４】以上の構成は、従来の信号回路と同様であるが、図の信号回路においては、最上のグランドプレーン３０より上方の誘電体層１０と、最下のグランドプレーン３０より下方の誘電体層１０とに、メタライズ等の導体ポールからなるグランド用ビア（以下、グランド用ビアという）５０を、ビア２０を囲むように複数本円形状に並べて備えている。グランド用ビア５０は、最上と最下のグランドプレーン３０にそれぞれ接続していて、接地できるようにしている。そして、それらの複数本のグランド用ビア５０で、最上のグランドプレーン３０より上方の誘電体層１０に備えたビア２０ａと、最下のグランドプレーン３０より下方の誘電体層１０に備えたビア２０ｂとを、擬似同軸線路構造化して、それらのビア２０ａ、２０ｂの特性インピーダンスをそれらに連なるその他のビア２０や信号線路２２、２４の持つ特性インピーダンスの５０Ω等にマッチングさせている。
【００２５】図１と図２に示した信号回路は、以上のように構成していて、この信号回路では、その特性インピーダンスを５０Ω等にマッチングさせたビア２０ａ、２０ｂを１０ＧＨｚ以上の超高速信号等の高速信号を伝送損失少なく伝えることができる。
【００２６】図３と図４は本発明の信号回路の他の好適な実施例を示し、図３はその一部平面図、図４はその一部正面断面図を示している。以下に、この信号回路を説明する。
【００２７】図の信号回路では、最上のグランドプレーン３０より上方の誘電体層１０表面に当たる基板１００上面と最下のグランドプレーン３０より下方の誘電体層１０表面に当たる基板１００下面とに、円弧帯状をしたメタライズからなるグランドパターン４０を、ビア２０ａ、２０ｂを囲むようにそれぞれ備えている。グランドパターン４０は、最上のグランドプレーン３０より上方の誘電体層１０に備えたグランド用ビア５０と最下のグランドプレーン３０より下方の誘電体層１０に備えたグランド用ビア５０とにそれぞれ接続していて、接地できるようにしている。
【００２８】そして、基板１００上下面にそれぞれ備えたグランドパターン４０で、ビア２０ａ、２０ｂ周囲をそれぞれ円弧状に隙間なく囲んで、それらのビア２０ａ、２０ｂを同軸線路に近い擬似同軸線路に形成している。そして、グランドパターン４０とグランド用ビア５０とで、ビア２０ａ、２０ｂの特性インピーダンスをそれらに連なるその他のビア２０や信号線路２２、２４の持つ特性インピーダンスの５０Ω等に的確にマッチングさせて、それらのビア２０ａ、２０ｂを１０ＧＨｚ以上の超高速信号等の高速信号をより伝送損失少なく伝えることができるようにしている。
【００２９】その他は、前述図１と図２に示した信号回路と同様に構成していて、その作用も、前述図１と図２に示した信号回路と同様であり、その同一部材には同一符号を付し、その説明を省略する。
【００３０】図５と図６は本発明の信号回路のもう一つの好適な実施例を示し、図５はその一部平面図、図６はその一部正面断面図を示している。以下に、この信号回路を説明する。
【００３１】図の信号回路では、基板１００上面に備えた信号線路２２を、基板１００上面に積層したセラミックからなる誘電体層１２で覆っている。
【００３２】基板１００上面を覆った誘電体層１２上面には、メタライズからなるグランドプレーン３６を広く備えている。そして、そのグランドプレーン３６と信号線路２２下方の誘電体層１０間に備えた最上のグランドプレーン３０とで、基板１００上面の信号線路２２をストリップ線路構造化して、その信号線路２２の特性インピーダンスを一定値の５０Ω等にマッチングさせている。
【００３３】それと共に、基板１００下面に備えた信号線路２４を、基板１００下面に積層したセラミックからなる誘電体層１４で覆っている。
【００３４】基板１００下面を覆った誘電体層１４下面には、メタライズからなるグランドプレーン３８を広く備えている。そして、そのグランドプレーン３８と信号線路２４上方の誘電体層１０間に備えた最下のグランドプレーン３０とで、基板１００下面の信号線路２４をストリップ線路構造化して、その信号線路２４の特性インピーダンスを一定値の５０Ω等にマッチングさせている。
【００３５】基板１００とその上下面にそれぞれ積層した誘電体層１２、１４とは、基板１０２を形成している。
【００３６】最上のグランドプレーン３０より上方の誘電体層１０とその誘電体層１０上面に積層した誘電体層１２には、グランド用ビア５２をそれらの誘電体層１０、１２を上下に貫通してビア２０を囲むように複数本円形状に並べて備えている。グランド用ビア５２は、最上のグランドプレーン３０とグランドプレーン３６とにそれぞれ接続していて、接地できるようにしている。
【００３７】そして、それらのグランド用ビア５２で、最上のグランドプレーン３０より上方の誘電体層１０に備えたビア２０ａを擬似同軸線路構造化して、そのビア２０ａの特性インピーダンスをそれに連なるその他のビア２０や信号線路２２の持つ特性インピーダンスの５０Ω等にマッチングさせている。そして、そのビア２０ａを１０ＧＨｚ以上の超高速信号等の高速信号を伝送損失少なく伝えることができるようにしている。
【００３８】最下のグランドプレーン３０より下方の誘電体層１０とその誘電体層１０下面に積層した誘電体層１４には、グランド用ビア５２をそれらの誘電体層１０、１４を上下に貫通してビア２０を囲むように複数本円形状に並べて備えている。グランド用ビア５２は、最下のグランドプレーン３０とグランドプレーン３８とにそれぞれ接続していて、接地できるようにしている。
【００３９】そして、それらのグランド用ビア５２で、最下のグランドプレーン３０下方の誘電体層１０に備えたビア２０ｂを擬似同軸線路構造化して、そのビア２０ｂの特性インピーダンスをそれに連なるその他のビア２０や信号線路２４の持つ特性インピーダンスの５０Ω等にマッチングさせている。そして、そのビア２０ｂを１０ＧＨｚ以上の超高速信号等の高速信号を伝送損失少なく伝えることができるようにしている。
【００４０】その他は、前述図１と図２に示した信号回路と同様に構成していて、その作用も、前述図１と図２に示した信号回路と同様であり、その同一部材には、同一符号を付し、その説明を省略する。
【００４１】図７と図８は本発明の信号回路のさらにもう一つの好適な実施例を示し、図７はその一部平面図、図８はその一部正面断面図を示している。以下に、この信号回路を説明する。
【００４２】図の信号回路では、図７に破線で示したように、最上のグランドプレーン３０より上方の誘電体層１０、１２間に、円弧帯状をしたメタライズからなるグランドパターン４２を、ビア２０ａを囲むように備えている。グランドパターン４２は、グランド用ビア５２に接続していて、接地できるようにしている。
【００４３】そして、グランドパターン４２で、最上のグランドプレーン３０より上方の誘電体層１０に備えたビア２０ａ周囲を円弧状に隙間なく囲んで、そのビア２０ａを同軸線路に近い擬似同軸線路に形成している。そして、グランドパターン４２とグランド用ビア５２とで、ビア２０ａの特性インピーダンスを一定値の５０Ω等に的確にマッチングさせて、そのビア２０ａを１０ＧＨｚ以上の超高速信号等の高速信号をより伝送損失少なく伝えることができるようにしている。
【００４４】それと共に、最下のグランドプレーン３０より下方の誘電体層１０、１４間に、円弧帯状をしたメタライズからなるグランドパターン４２を、ビア２０ｂを囲むように備えている。グランドパターン４２は、グランド用ビア５２に接続していて、接地できるようにしている。
【００４５】そして、グランドパターン４２で、最下のグランドプレーン３０より下方の誘電体層１０に備えたビア２０ｂ周囲を円弧状に隙間なく囲んで、そのビア２０ｂを同軸線路に近い擬似同軸線路に形成している。そして、グランドパターン４２とグランド用ビア５２とで、ビア２０ｂの特性インピーダンスを一定値の５０Ω等に的確にマッチングさせて、そのビア２０ｂを１０ＧＨｚ以上の超高速信号等の高速信号をより伝送損失少なく伝えることができるようにしている。
【００４６】その他は、前述図５と図６に示した信号回路と同様に構成していて、その作用も、前述図５と図６に示した信号回路と同様であり、その同一部材には、同一符号を付し、その説明を省略する。
【００４７】なお、本発明の信号回路は、ビア２０の一方の端部のみに信号線路２２又は２４を接続した信号回路、又はビア２０を基板表面に搭載した同軸コネクタの信号線路に接続した信号回路にも利用可能である。
【００４８】また、本発明は、誘電体層１０、１２又は１４に樹脂を用い、ビア２０にホール内周面に金属めっき層等の導体層を備えてなるビアを用いた信号回路にも利用可能である。
【００４９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の信号回路によれば、基板の複数の誘電体層間にそれぞれ備えたグランドプレーンで擬似同軸線路構造化したビアの最上のグランドプレーンより上方の誘電体層に備えたビア又は最下のグランドプレーンより下方の誘電体層に備えたビアを擬似同軸線路構造化して、そのビアの特性インピーダンスをそれに連なるその他のビアや信号線路の持つ特性インピーダンスにマッチングさせ、そのビアを１０ＧＨｚ以上の超高速信号等の高速信号を伝送損失少なく効率良く伝えることができる。
【００５０】また、最上のグランドプレーンより上方の誘電体層表面又は誘電体層間、又は最下のグランドプレーンより下方の誘電体層表面又は誘電体層間に、グランドパターンをビアを囲むように備えた信号回路にあっては、そのグランドパターンで、最上のグランドプレーンより上方の誘電体層に備えたビア又は最下のグランドプレーンより下方の誘電体層に備えたビア周囲を円弧状等に隙間なく囲んで、その誘電体層に備えたビアを同軸線路に近い擬似同軸線路に形成できる。そして、そのグランドパターンとビア周囲のグランド用ビアとで、最上のグランドプレーンより上方の誘電体層に備えたビア又は最下のグランドプレーンより下方の誘電体層に備えたビアの特性インピーダンスをそのビアに連なるその他のビアや信号線路の持つ特性インピーダンスに的確にマッチングさせて、その誘電体層に備えたビアを高速信号をより伝送損失少なく伝えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の信号回路の一部平面図である。
【図２】本発明の信号回路の一部正面断面図である。
【図３】本発明の信号回路の一部平面図である。
【図４】本発明の信号回路の一部正面断面図である。
【図５】本発明の信号回路の一部平面図である。
【図６】本発明の信号回路の一部正面断面図である。
【図７】本発明の信号回路の一部平面図である。
【図８】本発明の信号回路の一部正面断面図である。
【図９】従来の信号回路の一部正面断面図である。
【符号の説明】
１０、１２、１４誘電体層
２０、２０ａ、２０ｂビア
３０グランドプレーン
３６、３８グランドプレーン
４０、４２グランドパターン
５０、５２グランド用ビア
１００、１０２基板

【特許請求の範囲】
【請求項１】誘電体層を複数積層して形成した基板の複数の誘電体層にビアを連続して備えると共に、そのビア周囲の複数の前記誘電体層間にグランドプレーンをビアを囲むようにそれぞれ備えて、前記ビアを擬似同軸線路構造化し、その擬似同軸線路構造化したビアに信号線路を接続した高周波用回路基板の信号回路において、前記誘電体層間に備えた最上のグランドプレーンより上方の誘電体層又は前記誘電体層間に備えた最下のグランドプレーンより下方の誘電体層にグランドプレーンに接続されたグランド用ビアを前記ビアを囲むように複数本並べて備えて、その最上のグランドプレーンより上方の誘電体層に備えた前記ビア又はその最下のグランドプレーンより下方の誘電体層に備えた前記ビアを擬似同軸線路構造化したことを特徴とする高周波用回路基板の信号回路。
【請求項２】最上のグランドプレーンより上方の誘電体層表面又は誘電体層間、又は最下のグランドプレーンより下方の誘電体層表面又は誘電体層間に、グランドパターンをビアを囲むように備えた請求項１記載の高周波用回路基板の信号回路。

【図１】