(57)【要約】【課題】厚さ０．６ｍｍ未満の銅張積層板の比誘電率を広い周波数範囲にわたり、特別な治具を必要とせず低コストで、簡単な方法で再現性よく測定することが可能なストリップライン共振器の提供。【解決手段】２枚のプリント基板を重ね合わせて構成されベクトルネットワークアナライザを用いてストリップライン共振法により誘電体の比誘電率を測定するために用いるストリップライン共振器であって、片面に設けられるグランドプレーン及び反対面に設けられる線状の共振パターンから成る第１の基板と、片面にグランドプレーンを設けた第２の基板とを重ね合わせて形成されるストリップライン構造を具備し、前記第１の基板の前記反対面側に、前記第１の基板の前記共振パターンの両端部が露出する形状に設定した前記第２の基板を重ね合わせて構成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
２枚のプリント基板を重ね合わせて構成されベクトルネットワークアナライザを用いてストリップライン共振法により誘電体の比誘電率を測定するために用いるストリップライン共振器であって、片面に設けられるグランドプレーン及び反対面に設けられる線状の共振パターンから成る第１の基板と、片面にグランドプレーンを設けた第２の基板とを重ね合わせて形成されるストリップライン構造を具備し、前記第１の基板の前記反対面側に、前記第１の基板の前記共振パターンの両端部が露出する形状に設定した前記第２の基板を重ね合わせて構成し、測定に際し、前記第１の基板の前記共振パターンの露出する両端部を、前記ベクトルネットワークアナライザの同軸コネクタが電磁結合により信号を入出力可能な給電電極に設定したことを特徴とするストリップライン共振器。
【請求項２】
前記第１の基板と前記第２の基板とを積層プレスにより一体化し３層基板として構成したことを特徴とする請求項１記載のストリップライン共振器。
【請求項３】
前記第１の基板及び前記第２の基板の厚さは０．６ｍｍ未満であることを特徴とする請求項１，２のいずれか１項に記載のストリップライン共振器。
【請求項４】
前記共振パターンの両端部の露出長は前記第１の基板及び前記第２の基板の厚さの５〜８倍に設定したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のストリップライン共振器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば厚さ０．６ｍｍ未満の薄型銅張積層板の比誘電率を測定するために用いられるストリップライン共振器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
通信機器に使用されるプリント配線板に搭載されるＬＳＩの信号動作速度は年々向上しており、信号伝送レートが２５Ｇｂｐｓ以上のＬＳＩが登場しはじめている。このような高速ＬＳＩの動作に対応したプリント配線板では高速信号を伝送するために基材の伝送特性の確保が重要な要素となり、その特性を左右する基材の比誘電率、誘電正接においても高周波まで正確に測定する事が求められている。同時に、これらプリント配線板は高密度化および高多層化が進んでおり、使用される銅張積層板の厚みは通信機器のバックプレーンでは０．２ｍｍ以下が主流となっている。
【０００３】
一般的なプリント配線板用の基材の比誘電率測定法には、容量法、トリプレートストリップライン共振法、空洞共振器法などがあげられる。以下にそれぞれについて説明する。
【０００４】
第１の容量法は、２つの電極間に試料を充填し、電極間の静電容量を測定する方法である。集中定数として扱える周波数である必要があるため、試料の大きさから通常ｋＨｚ帯からＭＨｚ帯で用いられる。インピーダンスマテリアルアナライザを使用した容量法でも測定周波数は１ＭＨｚから１．８ＧＨｚとなる（非特許文献１）。
【０００５】
第２のトリプレートストリップライン共振法は、ストリップライン構造の共振器の共振周波数から比誘電率を算出する測定手法であり、ＭＨｚ帯から１４ＧＨｚ程度で用いられる測定法である。測定試料は２枚の基板を重ね合わせ密着させるため専用の治具を用いて隙間が出来ない様一定の圧力をかけて固定する必要がある。トリプレートストリップライン共振法は構造が簡易であり、実際のプリント配線板の伝送線路の形態に近い条件での測定が可能である（非特許文献２、非特許文献３）。
【０００６】
第３の空洞共振法は、共振器内に試料を挿入する事で起こされる共振周波数およびQ値から比誘電率を算出する測定手法である。空洞共振器法では薄い基材の測定も可能であり、測定周波数は２０ＧＨｚ以上の高周波まで対応しているが周波数毎に共振器が必要となりコストがかかるため簡易的とは言えない。
【０００７】
また、これら比誘電率測定方法における共通の課題として、第１に資料の厚みが測定方法により限定される、第２に測定方法により測定対応周波数が異なるなどがある。
【０００８】
例えば、非特許文献３は簡易的な治具で測定可能であり、比誘電率の算出も簡単であるためプリント配線板の比誘電率測定には適していると言えるが、測定対象の基材厚が０．６ｍｍ〜１．６ｍｍ以上とされている。この測定方法を０．６ｍｍ未満の薄い基材に適用した場合、共振パターンと上下グランドプレーンの距離が近すぎることにより信号エネルギーが効率よく給電できず共振特性が得られないという問題が生じる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】Permittivity and Loss Tangent, Parallel Plate, 1MHz to 1.5GHz，IPC-TM-650 2.5.5.9
【非特許文献２】Stripline Test for Permittivity and Loss Tangent at X-Band，IPC-TM-650 2.5.5.5
【非特許文献３】プリント配線板用銅張積層板試験方法  非誘電率および誘電正接 JPCA-TM001，社団法人 日本電子回路工業会
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上述のような問題点を解決したもので、測定方法により規定される試料厚みではなく実際の多層基板で使用する銅張積層板と同じ厚みである０．６ｍｍ未満の銅張積層板の比誘電率を広い周波数範囲にわたり、特別な治具を必要とせず低コストで、簡単な方法で再現性よく測定することが可能な極めて実用性に優れたストリップライン共振器を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の要旨を説明する。
【００１２】
２枚のプリント基板を重ね合わせて構成されベクトルネットワークアナライザを用いてストリップライン共振法により誘電体の比誘電率を測定するために用いるストリップライン共振器であって、片面に設けられるグランドプレーン及び反対面に設けられる線状の共振パターンから成る第１の基板と、片面にグランドプレーンを設けた第２の基板とを重ね合わせて形成されるストリップライン構造を具備し、前記第１の基板の前記反対面側に、前記第１の基板の前記共振パターンの両端部が露出する形状に設定した前記第２の基板を重ね合わせて構成し、測定に際し、前記第１の基板の前記共振パターンの露出する両端部を、前記ベクトルネットワークアナライザの同軸コネクタが電磁結合により信号を入出力可能な給電電極に設定したことを特徴とするストリップライン共振器に係るものである。
【００１３】
また、前記第１の基板と前記第２の基板とを積層プレスにより一体化し３層基板として構成したことを特徴とする請求項１記載のストリップライン共振器に係るものである。
【００１４】
また、前記第１の基板及び前記第２の基板の厚さは０．６ｍｍ未満であることを特徴とする請求項１，２のいずれか１項に記載のストリップライン共振器に係るものである。
【００１５】
また、前記共振パターンの両端部の露出長は前記第１の基板及び前記第２の基板の厚さの５〜８倍に設定したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のストリップライン共振器に係るものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は上述のように構成したから、厚さ０．６ｍｍ未満の銅張積層板の比誘電率を広い周波数範囲にわたり、特別な治具を必要とせず低コストで、簡単な方法で再現性よく測定することが可能な極めて実用性に優れたストリップライン共振器となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本実施例の概略説明斜視図である。
【図２】本実施例の分解説明斜視図である。
【図３】本実施例の要部の概略説明図である。
【図４】本実施例の使用状態を説明する概略説明図である。
【図５】ベクトルネットワークアナライザで測定した共振周波数測定例を示すグラフである。
【図６】比誘電率算出例を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
好適と考える本発明の実施形態を、図面に基づいて本発明の作用を示して簡単に説明する。
【００１９】
プリント基板（銅張積層板）の誘電体（絶縁基板）の比誘電率をべクトルネットワークアナライザを用いてストリップライン共振法により測定するに際し、第１の基板上の共振パターンの両端部を意図的に露出させることで構成した給電電極に、同軸コネクタを介して非接触の電磁結合により信号を入出力することで、第１の基板及び第２の基板の誘電体の比誘電率の測定を行うことができる。
【００２０】
通常の手法、即ち、薄い基板で共振パターンを露出させない場合には、同軸コネクタは共振パターンよりもグランドプレーンと強く結合してしまい、十分な信号エネルギーを共振パターンに給電することができない。
【００２１】
一方、共振パターン端部を露出させ給電電極を設けると、同軸コネクタと共振パターンの結合を自在に制御することができる。このような理由から、本発明は、薄型銅張積層板について効率よく信号エネルギーが給電可能となり、厚さ０．６ｍｍ未満の薄型銅張積層板においても比誘電率の測定が簡単に測定でき、再現性よく測定ができる。さらに、このような給電電極形状は、構造が簡単であり容易に作製出来る利点がある。
【００２２】
また、ストリップライン共振器を用いた比誘電率の測定に際しては、ベクトルネットワークアナライザで測定した共振周波数より比誘電率を算出するため、共振モード以外の無用な周波数変動は極力抑制する必要があり、例えば、共振パターンの露出長を、基板の厚さの５〜８倍程度と短く設定することで、安定した比誘電率を得ることが可能となる。
【実施例】
【００２３】
本発明の具体的な実施例について図面に基づいて説明する。
【００２４】
本実施例は、２枚のプリント基板を重ね合わせて構成されベクトルネットワークアナライザを用いてストリップライン共振法により誘電体の比誘電率を測定するために用いるストリップライン共振器であって、片面に設けられるグランドプレーン及び反対面に設けられる共振パターンから成るマイクロストリップライン構造を備えた第１の基板と、片面にグランドプレーンを設けた第２の基板とを重ね合わせて形成されるストリップライン構造を具備し、前記第１の基板の前記反対面側に、前記第１の基板の前記共振パターンの両端部が露出する形状に設定した前記第２の基板を重ね合わせて構成し、測定に際し、前記第１の基板の前記共振パターンの露出する両端部を、前記ベクトルネットワークアナライザの同軸コネクタが電磁結合により信号を入出力可能な給電電極に設定したものである。
【００２５】
具体的には、本実施例（ストリップライン共振器10）は、図２に示すマクロストリップライン基板20（第１の基板）及び片面グランド基板30（第２の基板）を重ね合わせて構成している。
【００２６】
マイクロストリップライン基板20は、グランドプレーン21、誘電体22（絶縁基板）、共振パターン23（信号配線）とで構成され、片面グランド基板30はグランドプレーン31、誘電体32（絶縁基板）とで構成される。このマイクロストリップライン基板20と片面グランド基板30はエッチングのみで形成可能でありメッキや積層行程が不要であり簡易に作製できる。また、グランドプレーン21・31は誘電体22・32の片面全面に設けられる。また、２枚の基板20・30の誘電体22・32は同素材で構成し、誘電体22・32の厚さは同厚に設定する。なお、本実施例では共振パターン23は基板端まで形成しているが、基板端まで伸ばさない構成としても良い。また、共振パターン23は直線状に限らず、途中で曲がる形状等に自由に設定できる。
【００２７】
片面グランド基板30の寸法は、マイクロストリップライン基板20よりも短くなるように設定し、重ね合わせた際に露出する両端部の共振パターン23の一部が給電電極11・12となる。この共振パターン23の両端部の露出長は長すぎると共振特性に影響をあたえ、短すぎると信号が給電出来なくなるため基材厚と測定周波数に応じて適宜設定する。例えば、共振パターン23の両端部の露出長は前記基板20・30の厚さの５〜８倍に設定する。なお、共振パターン23の給電電極11・12となる部位以外の残余の部位は片面グランド基板30により覆われるように構成する。
【００２８】
また、共振器として形成する共振パターン23の配線幅と配線長さは、誘電体22・32の比誘電率と厚さとにより所望の周波数で共振するように設定する。信号配線長さは測定する周波数により複数種類用意する。
【００２９】
図３に給電電極部の詳細構造例を示す。給電電極11に同軸コネクタ41の中心導体を近接させて非接触の電磁結合により信号の入出力を行う。
【００３０】
図４に比誘電率測定例を示す。ベクトルネットワークアナライザ100には、同軸ケーブル101・102、同軸コネクタ41・42が設けられている。また、ストリップライン共振器10はアルミ板51・52で上下から挟み、固定ネジ53で密着させた状態で測定を行う。なお、両基板を積層プレスにより一体化して３層基板として構成した場合等には、アルミ板51・52で挟まなくても良い。
【００３１】
例えば、誘電体22・32の厚みを夫々０．２ｍｍ、配線幅を１．０ｍｍ、配線長を８５ｍｍ、１６２ｍｍの２種類、給電電極長（共振パターン23の両端部の各露出長）を１．０ｍｍとすることで、２０ＧＨｚまで安定した共振特性を得ることができる。
【００３２】
以上の条件でのネットワークアナライザにより測定した共振周波数の測定例を図５示す。図５の共振周波数から導出した比誘電率の例を図６に示す。
比誘電率は下式数１により算出する。
【００３３】
【数１】
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【００３４】
尚、本発明は、本実施例に限られるものではなく、各構成要件の具体的構成は適宜設計し得るものである。
【図１】
2014190717.tif 000004
【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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