(57)【要約】【課題】  多層印刷回路基板の複合ビア構造で、ビルディングのブロック構造に似た複合ビア構造により小型かつ遮蔽されたフィルタを実現すること。【解決手段】  本発明は２個の部分からなり、第１の部分は、ＰＣＢの一方の側に配設された第１パッド間の反射および漏洩損失の低い相互接続回路、およびＰＣＢの同じ導電層に配設された平面伝送線に接続するための特殊パッドを形成するように設計され、第２の部分は、特殊パッドが平面伝送線に接続されているならば、特殊パッドとＰＣＢの反対側に配設された第２のパッドの間に遮蔽された開路または共振閉路スタブを形成する。
2008507858.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多層印刷回路基板中の複合ビア構造であって、
印刷回路基板の一方の側に配置された第１パッドと印刷回路基板に埋め込まれた平面伝送線路との接続用特殊パッドとの間に垂直方向に延在し、前記第１パッドと特殊パッドとの間での低反射損失かつ遮蔽された垂直方向への伝送を提供し、
印刷回路基板の貫通めっき孔としての信号ビア導体と、
予め定められた特性インピーダンスの垂直移行部を形成する、前記信号ビア導体を取り囲む接地ビアの集合体と、
接地導体から、前記信号ビア導体、第１のパッドおよび特殊パッドを分離し、前記垂直移行部の反射損失を最小にする予め定められた寸法および形状を有するクリアランス孔と、を有し、
前記第１パッドは前記信号ビア導体と接続され、
前記特殊パッドは前記信号ビア導体と接続されている第１の部分と、
前記特殊パッドと印刷回路基板の反対側に配置された第２パッドとの間に垂直方向に延在し、共振開路長（スタブ）を形成し、
第１の部分と同様の信号ビア導体と、
第１の部分と同様の、信号ビア導体を取り囲む接地ビアの集合体と、
印刷回路基板の導電層に配設されて信号ビア導体に接続され、絶縁溝によって接地導体から分離された伝導性プレートと、を有し、
前記第２パッドは前記信号ビア導体と接続され、同じ印刷回路基板の接地導体とは絶縁溝によって分離されている、第２の部分とからなる複合ビア構造。
【請求項２】
請求項１に記載の複合ビア構造において、
２つの接地ビアの集合体は、
印刷回路基板の一方の側から復号ビア構造の特殊パッドに接続して平面伝送線を形成する導電面まで垂直方向に延在する第１の接地ビアの集合体と、該第１の接地ビアの集合体の終端となる導電面から逆側の印刷回路基板の導電層まで伸びる第２の接地ビアの集合体からなる複合ビア構造。
【請求項３】
請求項１に記載の複合ビア構造において、
第１のパッドが特殊パッドである複合ビア構造。
【請求項４】
多層印刷回路基板中の複合ビア構造であって、
印刷回路基板の一方の側に配置された第１パッドと印刷回路基板に埋め込まれた平面伝送線路との接続用特殊パッドとの間に垂直方向に延在し、前記第１パッドと特殊パッドとの間での低反射損失かつ遮蔽された垂直方向への伝送を提供し、
印刷回路基板の貫通めっき孔としての信号ビア導体と、
予め定められた特性インピーダンスの垂直移行部を形成する、前記信号ビア導体を取り囲む接地ビアの集合体と、
接地導体から、前記信号ビア導体、第１のパッドおよび特殊パッドを分離し、前記垂直移行部の反射損失を最小にする予め定められた寸法および形状を有するクリアランス孔と、を有し、
前記第１パッドは前記信号ビア導体と接続され、
前記特殊パッドは前記信号ビア導体と接続されている第１の部分と、
前記特殊パッドと印刷回路基板の反対側に配置された複合ビア構造の第２パッドとの間に垂直方向に延在し、共振閉路長（スタブ）を形成し、
第１の部分と同様の信号ビア導体と、
第１の部分と同様の、信号ビア導体を取り囲む接地ビアの集合体と、
印刷回路基板の導電層に配設されて信号ビア導体に接続され、絶縁溝によって接地導体から分離された伝導性プレートと、を有し、
前記第２パッドは印刷回路基板の同じ側の信号ビア導体と接地導体と接続されている、第２の部分とからなる複合ビア構造。
【請求項５】
請求項４に記載の複合ビア構造において、
２つの接地ビアの集合体は、
印刷回路基板の一方の側から復号ビア構造の特殊パッドに接続して平面伝送線を形成する導電面まで垂直方向に延在する第１の接地ビアの集合体と、該第１の接地ビアの集合体の終端となる導電面から逆側の印刷回路基板の導電層まで伸びる第２の接地ビアの集合体からなる複合ビア構造。
【請求項６】
請求項４に記載の複合ビア構造において、
第１のパッドが特殊パッドである複合ビア構造。
【請求項７】
多層印刷回路基板中のフィルタであって、
第１の終端部がフィルタの入／出力ポートとして働く平面伝送線を具備し、
多層印刷回路基板中の、請求項１または請求項２記載の複合ビア構造の特殊パッドは前記平面伝送線の第２の終端部と接続し、
前記複合ビア構造の第１パッドはフィルタの入／出力ポートとして働き、
第２の部分の伝導性プレートは、信号ビア導体および第２パッドと接続して所望とする共振周波数の共振開路スタブを実現する寸法および形状であるフィルタ。
【請求項８】
多層印刷回路基板中のフィルタであって、
第１の終端部がフィルタの入／出力ポートとして働く平面伝送線を具備し、
多層印刷回路基板中の、請求項３記載の複合ビア構造の第１パッドは前記平面伝送線の第２の終端部と接続し、
前記複合ビア構造の第１パッドはフィルタの入／出力ポートとして働き、
第２の部分の伝導性プレートは、信号ビア導体および第２パッドと接続して所望とする共振周波数の共振開路スタブを実現する寸法および形状であるフィルタ。
【請求項９】
多層印刷回路基板中のフィルタであって、
第１の終端部がフィルタの入／出力ポートとして働く平面伝送線を具備し、
多層印刷回路基板中の、請求項４または請求項５記載の複合ビア構造の特殊パッドは前記平面伝送線の第２の終端部と接続し、
前記複合ビア構造の第１パッドはフィルタの入／出力ポートとして働き、
第２の部分の伝導性プレートは、信号ビア導体と接続して所望とする共振周波数の共振閉路スタブを実現する寸法および形状であるフィルタ。
【請求項１０】
多層印刷回路基板中のフィルタであって、
第１の終端部がフィルタの入／出力ポートとして働く平面伝送線を具備し、
多層印刷回路基板中の、請求項６記載の複合ビア構造の第１パッドは前記平面伝送線の第２の終端部と接続し、
前記複合ビア構造の第１パッドはフィルタの入／出力ポートとして働き、
第２の部分の伝導性プレートは、信号ビア導体と接続して所望とする共振周波数の共振閉路スタブを実現する寸法および形状であるフィルタ。
【請求項１１】
多層印刷回路基板中のフィルタであって、
平面伝送線と、
第１パッドがフィルタの入／出力ポートとして働き、特殊パッドが前記平面伝送線の第１の終端部と接続する請求項１または請求項２記載の第１の複合ビア構造と、
第１パッドがフィルタの入／出力ポートとして働き、特殊パッドが前記平面伝送線の第２の終端部と接続する請求項１または請求項２記載の第２の複合ビア構造と、を有するフィルタ。
【請求項１２】
多層印刷回路基板中のフィルタであって、
平面伝送線と、
第１パッドがフィルタの入／出力ポートとして働き、前記平面伝送線の第１の終端部と接続する請求項３記載の第１の複合ビア構造と、
第１パッドがフィルタの入／出力ポートとして働き、前記平面伝送線の第２の終端部と接続する請求項３記載の第２の複合ビア構造と、を有するフィルタ。
【請求項１３】
多層印刷回路基板中のフィルタであって、
平面伝送線と、
第１パッドがフィルタの入／出力ポートとして働き、特殊パッドが前記平面伝送線の第１の終端部と接続する請求項４または請求項５記載の第１の複合ビア構造と、
第１パッドがフィルタの入／出力ポートとして働き、特殊パッドが前記平面伝送線の第２の終端部と接続する請求項４または請求項５記載の第２の複合ビア構造と、を有するフィルタ。
【請求項１４】
多層印刷回路基板中のフィルタであって、
平面伝送線と、
第１パッドがフィルタの入／出力ポートとして働き、前記平面伝送線の第１の終端部と接続する請求項６記載の第１の複合ビア構造と、
第１パッドがフィルタの入／出力ポートとして働き、前記平面伝送線の第２の終端部と接続する請求項６記載の第２の複合ビア構造と、を有するフィルタ。
【請求項１５】
多層印刷回路基板中のフィルタであって、
平面伝送線と、
第１パッドがフィルタの入／出力ポートとして働き、特殊パッドが前記平面伝送線の第１の終端部と接続する請求項１または請求項２記載の第１の複合ビア構造と、
第１パッドがフィルタの入／出力ポートとして働き、特殊パッドが前記平面伝送線の第２の終端部と接続する請求項４または請求項５記載の第２の複合ビア構造と、を有するフィルタ。
【請求項１６】
多層印刷回路基板中のフィルタであって、
平面伝送線と、
第１パッドがフィルタの入／出力ポートとして働き、前記平面伝送線の第１の終端部と接続する請求項３記載の第１の複合ビア構造と、
第１パッドがフィルタの入／出力ポートとして働き、前記平面伝送線の第２の終端部と接続する請求項６記載の第２の複合ビア構造と、を有するフィルタ。
【請求項１７】
多層印刷回路基板中のフィルタであって、
平面伝送線と、
前記平面伝送線により複数接続された請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の複合ビア構造と、
複数の複合ビア構造の第１パッドは前記平面伝送線と一箇所で接続され、フィルタの入／出力ポートとして働くフィルタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は多層の印刷回路基板（ＰＣＢ）のビア構造およびフィルタに関し、特に、小型の帯域通過フィルタおよび帯域遮断フィルタを含む多層ＰＣＢを実現する複合ビア構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、多層印刷回路基板（ＰＣＢ）のビア構造は、ＰＣＢの異なる伝導性層に形成されたマイクロストリップ線、ストリップ線、コプレーナ線などの平面伝送線により平面を相互に接続する回路の垂直移行部として働き、電子デバイスに使用される相互接続回路は反射と放射（漏洩）損失が低い状態となるように設計されている。これらの条件はブラインドビア、バリードビア、シールドビアとは異なるビア構造を開発することを促す。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ＰＣＢ技術に基づいてコンポーネントやデバイスを開発する場合、特にフィルタを開発するには、開路スタブまたは閉路スタブなどの平面伝送線の共振長が用いられる。様々な形状および寸法の平面伝送線のスタブ要素が、異なる周波数帯域でのＰＣＢの高域フィルタ、低域フィルタ、帯域通過フィルタおよび帯域遮断フィルタを開発する可能性を与える。しかし、例えば２０ＧＨｚに到る周波数帯域では、伝送線共振スタブの平面構造は比較的大きな寸法のフィルタになる。また、放射（漏洩）損失も平面伝送線スタブの不連続点でかなりの量になり得る。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の目的は、２つの部分からなる多層ＰＣＢ用の複合ビア構造を提供することにある。その第１の部分は、ＰＣＢの一方の側に配設された第１のパッドとＰＣＢに埋め込まれた特殊なパッドの間に高効率な垂直伝送を行い、平面伝送線を接続するために、第１のパッドと特殊なパッドの間に形成される。この第１の部分は、第１のパッドと特殊なパッドに加えて、第１のパッドと特殊なパッドに接続する信号ビア導体と、クリアランス孔と、および信号ビア導体を取り囲む接地ビアとからなる。
【０００５】
複合ビア構造の第２の部分は特殊パッドとＰＣＢの反対側に配設された第２のパッドの間に垂直方向に延びる共振長（スタブ）を形成する。この部分は第２パッドに加えて、第２パッドに接続する同じ信号ビア導体および信号ビア導体を取り囲む接地ビアを含むが、それ以外の伝導性プレートがＰＣＢの伝導性層に形成される。これらの伝導性プレートは信号ビアに接続され、絶縁溝によって接地導体から絶縁されている。
【０００６】
本発明の他の目的は、多層ＰＣＢに集積されたフィルタを実現することにある。その手法は、平面伝送線を複合ビア構造の特殊パッドに接続すること、第２のパッドを接地導体から絶縁すること、または第２パッドを接地導体に接続することにより、複合ビア構造の第２の部分に共振開路スタブまたは共振閉路スタブを形成することによる。これらのスタブの共振周波数の制御は、複合ビア構造の第２部分の伝導性プレートの寸法および形状を適切に選択することによって行うことができる。特殊パッドを平面伝送線に接続することによって複合ビア構造中に形成された共振開路スタブおよび共振閉路スタブは、それぞれ集積化されたフィルタとして動作する。第１のパッドを特殊パッドとすることができる。この場合、複合ビア構造は、集積化されたフィルタを形成するためにマイクロストリップ線と接続する共振開路スタブまたは共振閉路スタブを含むこととなる。
【０００７】
本発明の他の目的は、多層ＰＣＢに異なる種類のフィルタ、例えば、帯域遮断フィルタ、帯域通過フィルタを形成することにある。その手法は、特殊パッドを介して平面伝送線と接続する共振開路スタブおよび共振閉路スタブ複数の複合ビア構造を用いる。
【発明の効果】
【０００８】
複合ビア構造を使用することによって開発された、導体が三次元配置されたフィルタは、その小型化を実現し、接地ビアの利用によってその遮蔽と高い電気的な特性が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
好ましい実施形態の以下の説明は、いくつかのビア構造を使用することによって提供される複合ビア構造およびフィルター素子のいくつかの例のみに向けられているが、本発明が以下の説明に限定されるものではないことは良く理解できよう。
【００１０】
図面を参照すれば、多層ＰＣＢ設計の一実施例として、７つの導電層のＰＣＢ中の複合ビア構造が、図１Ａ、図１Ｂ、図１Ｃおよび図１Ｄに示されている。これらの図において、絶縁材料１１６で分離されたＰＣＢの導電層の配置は以下の通りである。
【００１１】
接地面は１Ｌ１、１Ｌ３、１Ｌ５、および１Ｌ７層である。電力供給面は１Ｌ４層である。信号面は１Ｌ２および１Ｌ６層である。複合ビア構造は２つの部分からなる。
【００１２】
第１の部分は、第１パッド１０４から信号層１Ｌ２に配設された特殊パッド１０５へ高い伝送能力の垂直移行部を提供する。低い反射損失と漏洩損失のこの垂直移行部は、信号ビア導体１０１と、信号ビア導体１０１を取り囲む接地ビア１０２の集合体と、信号ビア導体１０１と接地ビア１０２との間隔を適当とすることにより垂直移行におけるインピーダンス特性を制御する手段であるクリアランス孔１０３とからなる。
.  第２の部分では、平面伝送線が複合ビア構造の特殊パッド１０５に接続される場合に、特殊パッド１０５と第２パッド１１２の間に垂直方向に延びる共振開路スタブが提供される。第２の部分では、第２パッド１１２に加えて第１の部分と同じ信号ビア導体１０１および接地ビア１０２を含み、伝導性プレート１０６、１０８、１０９、および１１１は信号ビア導体１０１に接続される。これらの伝導性プレートは絶縁溝によってＰＣＢの他の導体から絶縁されており、開路スタブの共振周波数を制御する働きをする。ＰＣＢの接地層の例として絶縁溝１０７および１１０が挙げられる。共振開路スタブを形成するために、導電層１L７の第２パッド１１２は絶縁溝１１３によって接地導体から分離されている。ここで、接地ビア１０２は開路スタブを遮蔽するだけではなく、Q特性を向上することに注目すべきである。
【００１３】
図２Ａ，図２Ｂおよび図２Ｃのそれぞれは、２つの部分からなる８つの導電層のＰＣＢ中の複合ビア構造を示す図である。
【００１４】
第１の部分は垂直方向に第１パッド２０４から特殊パッド２０５まで延在し、複合ビア構造を形成する導電層２Ｌ３の平面伝送線と接続する。第２の部分は垂直方向に特殊パッド２０５から第２パッド２１２まで延在する。本実施例における複合ビア構造の特徴は、信号ビア導体２０１の周囲に配設される接地ビアの複合体を２つ設けることにある。
【００１５】
その一方である接地ビア２０２Ａによる複合体は、複合ビア構造の第１の部分における高い効率での垂直伝送を実現するもので、導電層２Ｌ１から接地層２Ｌ４まで垂直方向に延在し、導電層２Ｌ３の平面伝送線の一部を形成する。
【００１６】
信号ビア導体２０１の周囲に配設される他方の接地ビア２０２Ｂによる複合体は、導電層２Ｌ８において第２パッド２１２を絶縁溝２１３により接地導体から分離し、遮蔽と高いＱ特性の共振開路スタブを実現する。
【００１７】
図３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、および３Ｄでは、７つの導電層ＰＣＢ中の他の複合ビア構造が示されている。この複合ビア構造は２つの部分を含む。第１の部分は第１パッド３０４から信号層３Ｌ２に配設された特殊パッド３０５への高い効率での垂直伝送を実現する。この垂直伝送を行う部分には、信号ビア導体３０１と、信号ビア導体３０１を取り囲む接地ビア３０２の複合体と、クリアランス孔３０３が含まれる。
【００１８】
第２の部分は、特殊パッド３０５とＰＣＢの３Ｌ７層に配設された第２パッド３１２との間の垂直方向に共振閉路スタブを実現することが意図されている。この部分は同じ信号ビア導体３０１および接地ビア３０２の組および信号ビア導体３０１に接続された追加の伝導性プレート３０６、３０８、３０９、および３１１を含んでいる。これらの伝導性プレートは、絶縁溝によってＰＣＢの他の導体から分離されており、閉路スタブの共振周波数を制御する働きをする。図３Ａに示すように、ＰＣＢの接地層で絶縁溝３０７および３１０が配設される。共振閉路スタブは第２パッド３１２を導電層３Ｌ７に配設された接地面へ接続することで形成される。
【００１９】
図４Ａ、図４Ｂおよび図４Ｃには２つの部分からなる８つの導電層のＰＣＢ中の複合ビア構造に示されている。
【００２０】
第１の部分は垂直方向に第１パッド４０４から特殊パッド４０５まで垂直方向に延在し、複合ビア構造を形成する導電層４Ｌ３の平面伝送線と接続する。第２の部分は垂直方向に特殊パッド４０５から導電層４Ｌ８の接地面まで延在する。本実施例における複合ビア構造は、信号ビア導体４０１の周囲に配設される接地ビアの複合体が２つ設けられている。
【００２１】
その一方である接地ビア４０２Ａによる複合体は、複合ビア構造の第１の部分における高い効率での垂直伝送を実現するもので、導電層４Ｌ１から接地層４Ｌ４まで垂直方向に延在し、導電層４Ｌ３の平面伝送線の一部を形成する。
【００２２】
同じ信号ビア導体４０１の周囲に配設される接地ビア４０２Ｂによる他方の複合体は、導電層４Ｌ８において第２パッドを接地導体に接続し、遮蔽と高いＱ特性の共振閉路スタブを実現する。
【００２３】
図５Ａおよび図５Ｂは、８つの導電層ＰＣＢ中の帯域遮断フィルタを示す斜視図および断面図である。
【００２４】
このフィルタは共振開路スタブ、ＰＣＢの５Ｌ３導電層に形成されたストリップ線５１５、特殊パッド５０５による複合ビア構造によって形成される。帯域遮断フィルタの共振周波数は、伝導性プレート５０６、５０８、５０９、５１１、および、絶縁溝５１３により接地導体と分離され、信号ビア導体５０１に接続するＰＣＢの８番目の導電層の第２パッド５１２の寸法とによって制御される。フィルタの遮蔽と高いＱ特性は接地ビア５０２の複合体により得られる。フィルタの入出力ポートは、図５Ａおよび図５Ｂに示されるように、複合ビア構造の第１パッド５０４およびストリップ線５１５にある。
【００２５】
図５Ａおよび図５Ｂに示されるようなフィルタの共振周波数を画定するには、複合ビア構造および平面伝送線によって形成される複雑なフィルタの三次元構造のため、三次元の全波電磁界の模擬実験が必要である。例として、出力信号スペクトルと入力信号スペクトル間の比率として画定される複合分散（complex scattering）（Ｓパラメータ）マトリックスを確定するのに、有限差分時間領域法（ＦＤＴＤ法）アルゴリズムを使用することができる。その目的は、三次元の全波電磁界の模擬実験ではフィルタの電磁気的性能およびその共振周波数を画定することにある。また、フィルタの第２の部分の信号ビア導体に接続された伝導性プレートと第２パッドの寸法とを徐々に変化させて、フィルタに所望の共振周波数を画定することもできる。
【００２６】
図６Ａおよび図６Ｂは８つの導電層ＰＣＢ中の帯域遮断フィルタの斜視図および断面図である。
【００２７】
このフィルタは、共振閉路スタブを実現する複合ビア構造およびＰＣＢの導電層６Ｌ３に形成され特殊パッド６０５により複合ビア構造と接続するストリップ線６１５によって形成される。帯域通過フィルタの共振周波数は、信号ビア導体６０１に接続される伝導性プレート６０６、６０８、６０９、および６１１の寸法によって制御することができる。フィルタの遮蔽と高いＱ特性は接地ビア６０２の複合体により実現される。複合ビア構造の第２パッド６１２はＰＣＢの導電層６L８で接地導体に接続される。フィルタのポートは、図６Ａおよび図６Ｂに示すように、複合ビア構造の第１パッド６０４およびストリップ線６１５にある。
【００２８】
図７Ａ、図７Ｂ、図７Ｃおよび図７Ｄは、７つの導電層のＰＣＢ中の２つの複合ビア構造を示す、斜視図、断面図、上面図および底面図である。
【００２９】
これらの複合ビア構造は、マイクロストリップ線７１５によって接続されている。フィルタのポートは第１のパッド７０４であり、複合ビア構造の特殊パッドと同一である。フィルタの開路スタブは、複合ビア構造の第２パッド７１２を絶縁溝７１３によって分離することによって得られる。フィルタの帯域通過および帯域遮断特性の制御は、信号ビア導体７０１に接続された伝導性プレートの寸法、および第２パッド７１２の寸法を適切に選択することによって行われる。また、フィルタのパラメータの最適化は、マイクロストリップ線７１５の適切な長さを決定することによって実現することができる。フィルタの遮蔽と高いＱ特性は、信号ビア導体７０１を取り囲む接地ビア７０２による。
【００３０】
図８Ａ、図８Ｂ、図８Ｃおよび図８Ｄは、７つの導電層のＰＣＢ中のマイクロストリップ線で接続された２つの複合ビア構造の他の例を示す図である。
【００３１】
フィルタのポートは、第１パッド８０４であり、複合ビア構造の特殊パッドと同一である。フィルタの閉路スタブは、複合ビア構造の第２パッド８１２を８Ｌ７層に配設された接地導体に接続することによって得られる。フィルタの帯域通過および帯域遮断特性の制御は、信号ビア導体８０１に接続された伝導性プレートの寸法を適切に選択することによって行われる。また、フィルタのパラメータの最適化は、マイクロストリップ線８１５の適切な長さを決定することによって提供することができる。フィルタの遮蔽と高いＱ特性は、信号ビア導体８０１を取り囲む接地ビア８０２によって提供される。
【００３２】
図９Ａおよび図９Ｂは、８つの導電層ＰＣＢ中の２個の複合ビア構造を使用することによって設計されたフィルタの斜視図および断面図である。
【００３３】
使用された複合ビア構造は２つの部分を含み、その第１の部分が、第１パッド９０４から、特殊パッド９０５によって複合ビア構造と接続するマイクロストリップ線９１５への垂直移行部における低い反射損失および漏洩損失を提供する。マイクロストリップ線９１５および特殊パッド９０５は導電層９Ｌ３に配設される。
【００３４】
フィルタのポートは、複合ビア構造の第１パッド９０４に設けられる。フィルタの第２の部分は、導電層９Ｌ８において、溝９１３によって絶縁されている複合ビア構造の第２パッド９１２と、特殊パッド９０５との間に垂直方向に延在するフィルタの共振開路スタブを実現する。第２の部分は信号ビア導体９０１に接続された伝導性プレートを含み、ＰＣＢの他の導体から絶縁されている。フィルタの帯域通過および帯域遮断特性の制御は、これらの伝導性プレートの寸法および第２パッド９１２の寸法を適正に選択することによって行われる。また、フィルタのパラメータの最適化は、ストリップ線９１５の適切な長さを決定することによって提供することができる。フィルタの遮蔽特性および高いＱ特性は、信号ビア導体９０１を取り囲む同じ接地ビア９０２の複合体によって実現される。
【００３５】
図１０Ａおよび図１０Ｂは、８つの導電層ＰＣＢ中の２個の複合ビア構造を使用することによって設計されたフィルタの斜視図および断面図である。
【００３６】
複合ビア構造は２つの部分を含み、その第１の部分が、特殊パッド１００５によって２個の複合ビア構造を接続するストリップ線１０１５から第１パッド１００４への垂直移行部における低い反射および漏洩損失を実現する。ストリップ線１０１５および特殊パッド１００５は１０Ｌ３層に配設される。フィルタのポートは、複合ビア構造の第１パッド１００４に設けられる。
【００３７】
フィルタの第２パッドは、特殊パッド１００５と１０Ｌ８層で接地面に接続されている複合ビア構造の第２パッド１０１２の間にフィルタの共振閉路スタブを提供する。第２の部分は、信号ビア導体１００１に接続された伝導性プレートを含み、ＰＣＢの他の導体から絶縁されている。フィルタの帯域通過および帯域遮断特性の制御は、これらの伝導性プレートの寸法を適正に選択することによって行われる。
【００３８】
また、フィルタの電気的なパラメータの最適化は、ストリップ線１０１５の長さを適切に決定することによって実現することができる。フィルタの遮蔽特性および高いＱ特性は、信号ビア導体１００１を取り囲む接地ビア１００２の複合体によって実現される。
【００３９】
複合ビア構造中の信号ビア導体を取り囲む接地ビアの配置は変化させることができる。上記の場合、接地ビアを四角く配置した複合ビア構造が示されている。このような種類の接地ビアの配置は、複合ビア構造を形成するフィルタの構成を説明するために用いた一例にすぎないことは良く理解されよう。この例を用いて、複合ビア構造の第１の部分の特性インピーダンスを決定する方法を以下に示す。
【００４０】
四角い配置の接地ビアを備える複合ビア構造の第１の部分は、単純化のため、四角い同軸伝送線の形とみなすことができ、信号ビア導体は、この四角い同軸伝送線の伝導内部境界であり、信号ビア導体を取り囲む接地ビアは伝導外部境界とみなすことができる。この考えに従う特性インピーダンスは、
【００４１】
【数１】
2008507858.tif 000003
【００４２】
で定めることができ、式中、Ｚsqは複合ビア構造の第１の部分の特性インピーダンスであり、Ｒsq＝Ｄsq／２はビア導体の中心と最も近い接地ビアの間の距離であり、ｒrod＝ｄrod／２は中心導体の半径であり、εはＰＣＢの絶縁材料の比誘電率であって、この場合の比誘電率は１である。
【００４３】
したがって、式１は、接地ビアが四角く配置された、複合ビア構造の第１の部分、および他の相互配線構造の特性インピーダンスを定めるのに使用することができる。
【００４４】
図１１は、複合ビア構造中の接地ビアの他の配置を示す図である。図１１において円形に配置されている接地ビア１１０２は、信号ビア導体１１０１の周りに等しい距離で間隔を置いて配置されている。さらに、この接地ビアの円形の配置は、円形同軸伝送線のインピーダンス特性を決定するための基本的な式が用いられている。
【００４５】
フィルタは多層ＰＣＢ中に異なる数の複合ビア構造で提供することができ、ＰＣＢ中に、閉路スタブ、または開路スタブ、または閉路スタブと開路スタブの混合体を形成することができる。例として、４個の複合ビア構造からなるフィルタの上部平面図が図１２に示されている。図１２に示される例では、信号ビア導体１２０１および接地ビア１２０２からなる複合ビア構造はマイクロストリップ線１２１５によって接続されている。図１２にはフィルタの２個のポートも示されている。
【００４６】
多層ＰＣＢ中にこれらの構造を使用することに基づいて、本発明の複合ビア構造およびフィルタを実現する可能性を示すために、ここでいくつかの模擬実験の結果を示す。結果には、三次元構造を特徴付ける最も正確な数値的方法の一つである、有限差分時間領域法（ＦＤＴＤ法）アルゴリズムによって計算した周波数に対するＳパラメータの大きさが含まれる。
【００４７】
図１３には、８導電層ＰＣＢ中に開路スタブを形成する、複合ビア構造およびストリップ線からなるフィルタのＳパラメータの大きさが示されている。信号ビア導体の周囲に設けられる接地ビアの配置は幾何形状は、四角いものであり、その配列は図５Ａおよび図５Ｂに示したフィルタと類似している。しかし、信号ビア導体に接続された追加の導体プレートだけは全て信号ビア導体の軸を中心とする丸い形状を有する。これらの追加プレートおよび複合ビア構造の第２パッドの半径は０．７ｍｍである。追加のプレートは０．１２５ｍｍ幅の絶縁溝によって接地プレートから分離される。フィルタの他の寸法は以下の通りである。
【００４８】
信号ビア導体および接地ビアの直径は０．３ｍｍである。複合ビア構造の隣接する接地ビアの中心間の距離は１．１ｍｍである。ストリップ線の幅は０．１２ｍｍである。第１および特殊パッドの直径は０．６ｍｍである。複合ビア構造の第１の部分のクリアランス孔直径は１．６５ｍｍである。全ての導電層を含むＰＣＢの厚さは２．５ｍｍである。ＰＣＢ中の第１パッドと特殊パッドの間の距離は０．４３５ｍｍである。模擬実験において、ＰＣＢの伝導性層を絶縁する材料は比誘電率が４．２であり、損失の少ないものと考えられる。示した結果から、中心周波数７．３ＧＨｚでの高いＱ特性での帯域遮断効果が明らかに確証される。このように、この例は複合ビア構造を使用して高性能の帯域遮断フィルタを形成する可能性を実証している。
【００４９】
８導電層ＰＣＢ中に閉路スタブを形成する、複合ビア構造およびストリップ線からなる帯域通過フィルタのＳパラメータの大きさが図１４に示されている。フィルタの形状および寸法は、図１３に示したものと同じであるが、複合ビア構造の第２パッドは８番目の導電層に配設された接地面に接続されている（図６Ａおよび図６Ｂ参照）。示したデータは中心共振周波数が約８．２ＧＨｚの帯域通過効果を示している。したがって、この帯域通過フィルタの例は、多層ＰＣＢの帯域通過濾波素子の設計に本発明の構造を利用することの可能性を示している。
【００５０】
図１５には、８導電層ＰＣＢ中の類似した２個の複合ビア構造からなるフィルタのＳパラメータの大きさが示されている。２個の複合ビア構造は、ストリップ線に接続することによって２個の共振開路スタブを形成する。複合ビア構造およびストリップ線の寸法は図１３に示したものと同じであり、複合ビア構造の信号ビア導体間の距離は２．２ｍｍである。フィルタの２個のポートは、図９Ａおよび図９Ｂに示したように複合ビア構造の第１パッドにある。図１５から、フィルタの明らかな帯域遮断および帯域通過特性を確認することができる。
【００５１】
図１６は、やはり８導電層ＰＣＢ中の２個の類似した複合ビア構造からなるフィルタのＳパラメータの大きさを示している。しかし、この場合、２個の複合ビア構造は、ストリップ線に接続することによって２個の共振閉路スタブを形成する。複合ビア構造の第２パッドはＰＣＢの８番目の導電層で接地プレートに接続されている（図１０Ａおよび図１０Ｂ参照）。
【００５２】
複合ビア構造およびストリップ線の寸法は図１３に示したものと同じであり、複合ビア構造の信号ビア導体間の距離は２．２ｍｍである。フィルタの２個のポートは、図１０Ａおよび図１０Ｂに示したように複合ビア構造の第１パッドにある。図１６から、７ＧＨｚ〜１２ＧＨｚにおけるフィルタの明らかな帯域通過特性を確認することができる。
【００５３】
提示した例は、多層ＰＣＢ中にフィルタを実現する発明による構造の有効性と可能性を実証している。
【００５４】
また、提供された構造は、パッケージ上装置（System-on-Package）、パッケージ内装置（System-in-Package）または基板上のパッケージ上装置（System-on-Package-on-board）に実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１Ａ】多層ＰＣＢ中に遮蔽された共振開路スタブを形成するための複合ビア構造を示す斜視図である。
【図１Ｂ】多層ＰＣＢ中に遮蔽された共振開路スタブを形成するための複合ビア構造を示す断面図である。
【図１Ｃ】多層ＰＣＢ中に遮蔽された共振開路スタブを形成するための複合ビア構造を示す上部平面図である。
【図１Ｄ】多層ＰＣＢ中に遮蔽された共振開路スタブを形成するための複合ビア構造を示す底部平面図である。
【図２Ａ】多層ＰＣＢ中に遮蔽された共振開路スタブを形成するための複合ビア構造を示す断面図である。
【図２Ｂ】多層ＰＣＢ中に遮蔽された共振開路スタブを形成するための複合ビア構造を示す上部平面図である。
【図２Ｃ】多層ＰＣＢ中に遮蔽された共振開路スタブを形成するための複合ビア構造を示す底部平面図である。
【図３Ａ】多層ＰＣＢ中に遮蔽された共振閉路スタブを形成するための複合ビア構造を示す斜視図である。
【図３Ｂ】多層ＰＣＢ中に遮蔽された共振閉路スタブを形成するための複合ビア構造を示す断面図である。
【図３Ｃ】多層ＰＣＢ中に遮蔽された共振閉路スタブを形成するための複合ビア構造を示す上部平面図である。
【図３Ｄ】多層ＰＣＢ中に遮蔽された共振閉路スタブを形成するための複合ビア構造を示す底部平面図である。
【図４Ａ】多層ＰＣＢ中に遮蔽された共振閉路スタブを形成するための複合ビア構造を示す断面図である。
【図４Ｂ】多層ＰＣＢ中に遮蔽された共振閉路スタブを形成するための複合ビア構造を示す上部平面図である。
【図４Ｃ】多層ＰＣＢ中に遮蔽された共振閉路スタブを形成するための複合ビア構造を示す底部平面図である。
【図５Ａ】複合ビア構造を多層ＰＣＢのストリップ線に接続することにより共振開路スタブを形成することで得られた帯域通過フィルタを示す斜視図である。
【図５Ｂ】複合ビア構造を多層ＰＣＢのストリップ線に接続することにより共振開路スタブを形成することで得られた帯域通過フィルタを示す断面図である。
【図６Ａ】複合ビア構造を多層ＰＣＢのストリップ線に接続することにより共振閉路スタブを形成することで得られた帯域通過フィルタを示す斜視図である。
【図６Ｂ】複合ビア構造を多層ＰＣＢのストリップ線に接続することにより共振閉路スタブを形成することで得られた帯域通過フィルタを示す断面図である。
【図７Ａ】２個の共振開路スタブによって形成され、多層ＰＣＢのマイクロストリップ線で２個の複合ビア構造に接続することにより提供されたフィルタを示す斜視図である。
【図７Ｂ】２個の共振開路スタブによって形成され、多層ＰＣＢのマイクロストリップ線で２個の複合ビア構造に接続することにより提供されたフィルタを示す断面図である。
【図７Ｃ】２個の共振開路スタブによって形成され、多層ＰＣＢのマイクロストリップ線で２個の複合ビア構造に接続することにより提供されたフィルタを示す上部平面図である。
【図７Ｄ】２個の共振開路スタブによって形成され、多層ＰＣＢのマイクロストリップ線で２個の複合ビア構造に接続することにより提供されたフィルタを示す底部平面図である。
【図８Ａ】２個の共振閉路スタブによって形成され、多層ＰＣＢのマイクロストリップ線で２個の複合ビア構造に接続することにより提供されたフィルタを示す斜視図である。
【図８Ｂ】２個の共振閉路スタブによって形成され、多層ＰＣＢのマイクロストリップ線で２個の複合ビア構造に接続することにより提供されたフィルタを示す断面図である。
【図８Ｃ】２個の共振閉路スタブによって形成され、多層ＰＣＢのマイクロストリップ線で２個の複合ビア構造に接続することにより提供されたフィルタを示す上部平面図である。
【図８Ｄ】２個の共振閉路スタブによって形成され、多層ＰＣＢのマイクロストリップ線で２個の複合ビア構造に接続することにより提供されたフィルタを示す底部平面図である。
【図９Ａ】２個の共振開路スタブによって形成され、多層ＰＣＢのストリップ線で２個の複合ビア構造に接続することにより提供されたフィルタを示す斜視図である。
【図９Ｂ】２個の共振開路スタブによって形成され、多層ＰＣＢのストリップ線で２個の複合ビア構造に接続することにより提供されたフィルタを示す断面図である。
【図１０Ａ】２個の共振閉路スタブによって形成され、多層ＰＣＢのストリップ線で２個の複合ビア構造に接続することにより提供されたフィルタを示す斜視図である。
【図１０Ｂ】２個の共振閉路スタブによって形成され、多層ＰＣＢのストリップ線で２個の複合ビア構造に接続することにより提供されたフィルタを示す断面図である。
【図１１】２個の複合ビア構造によって形成され、信号ビア導体が多層ＰＣＢ中に丸く配置された２組の接地ビアで取り囲まれているフィルタを示す上部平面図である。
【図１２】多層ＰＣＢの４個の複合ビア構造によって形成されたフィルタの上部平面図である。
【図１３】複合ビア構造および開路スタブを形成するストリップ線によって提供された帯域遮断フィルタのＳパラメータの大きさの模擬実験結果を示すグラフである。
【図１４】複合ビア構造および閉路スタブを形成するストリップ線によって提供された帯域通過フィルタのＳパラメータの大きさの模擬実験結果を示すグラフである。
【図１５】ストリップ線で接続されて、２個の開路スタブを形成する２個の複合ビア構造によって提供されたフィルタのＳパラメータの大きさの模擬実験結果を示すグラフである。
【図１６】ストリップ線で接続されて、２個の閉路スタブを形成する２個の複合ビア構造によって提供された帯域通過フィルタのＳパラメータの大きさの模擬実験結果を示すグラフである。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図８Ｄ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１】
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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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【国際調査報告】
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