(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の通信経路が設けられた通信経路層と、
前記通信経路層より下の層であり接地されている接地層と、
前記通信経路層の隣り合った通信経路の間に設けられ、両端が各層を貫くビアを介して前記接地層に接続された第１線路導体と、
前記通信経路層と前記接地層との間の層に前記第１線路導体と並列に設けられ、両端が前記ビアを介して前記接地層に接続された第２線路導体と、
を備える多層基板回路において、
前記隣り合った通信経路間のアイソレーションを、前記第１線路導体と前記第２線路導体との距離、前記第１線路導体の線路幅、及び前記第２線路導体の線路幅を適宜設定することにより調整する多層基板回路のアイソレーション調整方法。
【請求項２】
請求項１に記載の多層基板回路のアイソレーション調整方法であって、
前記第１線路導体が設けられた前記通信経路層が前記第２線路導体が設けられた上層に２以上備えられ、各通信経路層の間の層にそれぞれ前記第１線路導体と並列に設けられ両端が前記ビアを介して前記接地層に接続された１以上の第４線路導体を更に備える前記多層基板回路において、
各通信経路層の前記隣り合った通信経路間のアイソレーションを、更に、前記第１線路導体と前記第４線路導体との距離、及び前記第４線路導体の線路幅を適宜設定することにより調整する多層基板回路のアイソレーション調整方法。
【請求項３】
請求項１に記載の多層基板回路のアイソレーション調整方法であって、
前記通信経路層より上の層に前記第１線路導体と並列に設けられ両端が前記ビアを介して前記接地層に接続された第３線路導体を更に備える前記多層基板回路において、
前記隣り合った通信経路間のアイソレーションを、更に、前記第１線路導体と前記第３線路導体との距離、及び前記第３線路導体の線路幅を適宜設定することにより調整する多層基板回路のアイソレーション調整方法。
【請求項４】
請求項３に記載の多層基板回路のアイソレーション調整方法であって、
前記第１線路導体が設けられた前記通信経路層が前記第２線路導体が設けられた層と前記第３線路導体が設けられた層との間に２以上備えられ、各通信経路層の間の層にそれぞれ前記第１線路導体と並列に設けられ両端が前記ビアを介して前記接地層に接続された１以上の第４線路導体を更に備える前記多層基板回路において、
各通信経路層の前記隣り合った通信経路間のアイソレーションを、更に、前記第１線路導体と前記第４線路導体との距離、及び前記第４線路導体の線路幅を適宜設定することにより調整する多層基板回路のアイソレーション調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＭＩＭＯ通信をはじめとする複数の無線回路系が存在する筐体に実装される多層基板回路のアイソレーション調整方法に関し、特に、簡単な構成で回路系間のアイソレーションを高める技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、移動通信システムにおいては、さまざまな通信モードの搭載、ＭＩＭＯ通信に代表されるような複数ストリーム送信による空間多重が当然となっており、今後さらなるストリーム数の増加が検討されている。しかし、携帯端末などの筐体内に、複数の通信モードを搭載することは各通信モードに対応した回路が必要となることを意味し、ＭＩＭＯストリーム数を増やすことは各ストリームに対応した回路が必要になることを意味する。そのため、筐体の容積の大型化が予想されるが、特に携帯端末ではユーザの使いやすさの観点から容積が大型化することは望ましくない。そこで、大型化を避けるため、各要素部品の小型化・高集積化することが考えられる。しかし、高集積化により各回路の間隔が狭まることで、回路間で信号の回り込みが起こりやすくなる。そして、回り込んだ干渉信号は、電力増幅器等でのひずみの増加、誤り率の劣化、スループットの低下を招く。そこで、このような回路間の回り込みを抑え、各ストリーム間でのアイソレーションを確保する技術が特許文献１〜３で開示されている。特許文献１では、干渉が生じる可能性が高い組み合わせの回路を接地電極を挟んで対向する位置に配置することによりアイソレーションを確保する技術が開示されている。特許文献２では、送受信回路間にＩＣチップを配置し、送受信間の距離をとることによりアイソレーションを確保する技術が開示されている。特許文献３では、多層基板において、導体とビアで形成したフェンスで当該回路を囲むことによりアイソレーションを確保する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−０１４６５９号公報
【特許文献２】特開２０１０−２２６１２０号公報
【特許文献３】特開２００４−３１１６５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の技術の場合、ある面積を有する接地電極を配置する必要があるため、小型化を進める上で不都合である。特許文献２の技術の場合、ＩＣチップが小型化されなければ回路全体としての小型化に限界が生じ、ＩＣチップが小型化されれば回路の間隔が狭まりアイソレーションが劣化してしまう。特許文献３の技術の場合、ビアの間隔が決められており、長いフェンスを設ける場合、多数のビアが必要となり製造コストの増大を招く。
【０００５】
本発明の目的は、回路の小型化・集積化によって通信経路間の距離が近接した場合にも、高いアイソレーションを確保することができ、かつ、製造コストも抑制可能な構成の多層基板回路のアイソレーション調整方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の多層基板回路のアイソレーション調整方法は、複数の通信経路が設けられた通信経路層と、通信経路層より下の層であり接地されている接地層と、通信経路層の隣り合った通信経路の間に設けられ、両端が各層を貫くビアを介して接地層に接続された第１線路導体と、通信経路層と接地層との間の層に第１線路導体と並列に設けられ、両端がビアを介して接地層に接続された第２線路導体とを備える多層基板回路において、隣り合った通信経路間のアイソレーションを、第１線路導体と第２線路導体との距離、第１線路導体の線路幅、及び第２線路導体の線路幅を適宜設定することにより調整する方法である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の多層基板回路のアイソレーション調整方法によれば、複数の通信経路が設けられた通信経路層と通信経路層より下の層であり接地されている接地層とからなる基本的な構成に、ビアを介して接地層に接続された線路導体を追加しただけのシンプルな構成において、隣り合った通信経路間のアイソレーションを、追加された線路導体間の距離、追加された線路導体の線路幅を適宜設定することにより通信経路間のアイソレーションを高めることができる。また、回路の小型化・集積化にほとんど影響を及ぼさず、製造コストも低く抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】一般的な多層基板回路の構成例を示す図。
【図２】実施例１の多層基板回路の構成例を示す図。
【図３】図１の構成におけるアイソレーション特性の例を示す図。
【図４】図２の構成におけるアイソレーション特性の例を示す図。
【図５】第１線路導体と第２線路導体との距離を変化させたときのアイソレーション特性の変化の例を示す図。
【図６】第２線路導体の幅を広げたとぎのアイソレーション特性の例を示す図。
【図７】第２線路導体を基板と同じ大きさにしたときのアイソレーション特性の例を示す図。
【図８】第１線路導体のみを設けたときの多層基板回路の構成例を示す図。
【図９】第１線路導体のみを設けたときのアイソレーション特性の例を示す図。
【図１０】第２線路導体のみを設けたときの多層基板回路の構成例を示す図。
【図１１】第２線路導体のみを設けたときのアイソレーション特性の例を示す図。
【図１２】実施例２の多層基板回路の構成例を示す図。
【図１３】通信経路層１１０の上部が誘電体で囲まれている場合における、第１線路導体１１２のみを設けた場合のアイソレーション特性の例を示す図。
【図１４】通信経路層１１０の上部が誘電体で囲まれている場合における、第１線路導体１１２と第２線路導体１２２を設けた場合のアイソレーション特性の例を示す図。
【図１５】図１２の構成におけるアイソレーション特性の例を示す図。
【図１６】実施例３の多層基板回路の構成例を示す図。
【図１７】実施例４の多層基板回路の構成例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
【実施例１】
【００１０】
図２に多層基板回路１００の構成例を示す。多層基板回路１００は、図１に示すような、それぞれ異なる信号が流れる複数の通信経路（図１、２では２つの通信経路１１１ａ、１１１ｂ）が設けられた通信経路層１１０と通信経路層１１０より下の層であり接地されている接地層１６０とを基板上に少なくとも備え、各層間が誘電体で満たされた一般的な多層基板回路１０に、図２に示すように第１線路導体１１２と第２線路導体１２２を加えることにより構成される。
【００１１】
第１線路導体１１２は、通信経路層１１０の隣り合った通信経路１１１ａと１１１ｂとの間に設けられ、両端が各層を貫くビア１７１ａ、１７１ｂを介して接地層１６０に接続される。なお、第１線路導体１１２は、図１に示すように、両通信経路が接近している部分に当該接近部分の全長以上にわたって設ければ足り、両通信線路の全長にわたって設ける必要はない。
【００１２】
第２線路導体１２２は、通信経路層１１０と接地層１６０との間の層１２０に第１線路導体１１２と並列に設けられ、両端がビア１７１ａ、１７１ｂを介して接地層１６０に接続される。
【００１３】
各線路導体１１２、１２２は、その両端でビア１７１ａ、１７１ｂに接続されているが、これには２つの理由がある。１つは、線路導体の中間で接続するとビアの位置から線路導体の端までがオープン線路として見えてしまうため、アイソレーション特性の劣化を招くことが挙げられる。もう１つは、ビアを増やすことでアイソレーション特性を改善できるが、その改善効果はわずかであり、かつ、コストも増えるため、両端のみで接続するのが適当であるということが挙げられる。
【００１４】
また、接地層１６０は必ずしも最下層にある必要はなく、中間層にあっても第２線路導体１２２を通信経路層１１０と接地層１６０との間の層に設けることで、上述の効果は得られる。
【００１５】
図３に２つの線路導体を設けない多層基板回路１０（図１）の場合の通信経路間のアイソレーション特性の例を、図４に多層基板回路１００（図２）の場合の通信経路間のアイソレーション特性の例を、それぞれ示す。各多層基板回路の通信経路層１１０は各多層基板回路の最上層にあるものとする。なお、本実施例をはじめ、各実施例におけるアイソレーション特性は共通のパラメータ値を用いて求めたものである。具体的には、基板の大きさは、ｓｗ＝１６００μｍ、ｓｄ＝２０００μｍ、ｓｈ＝１００μｍ、基板の誘電率は１１．９、各通信経路の幅ｗ０は８８μｍ、通信経路の接近部分の間隔ｂ１は８８μｍ、非接近部分の間隔ｂ２は３００μｍ、通信経路の接近部分の全長ａ１は８５０μｍ、両側の各非接近部分の長さａ２は３００μｍである。また、第１線路導体１１２の幅ｗ１は３０μｍ、長さは１２００μｍであり、通信経路の接近部分の間に各通信経路と平行に、かつ、接近部分の全長以上にわたって設けられている。また、第２線路導体１２２の幅ｗ２は３０μｍであり、第１線路導体１１２と第２線路導体１２２との距離ｄ１は５０μｍであり、第２線路導体１２２と接地層１６０との距離は５０μｍである。アイソレーション特性は、通信経路１１１ａのポートＰ１から入力された信号が、通信経路１１１ｂのポートＰ３あるいはＰ４に出力される割合として表したものである。図３、４においては、Ｓ１３、Ｓ１４がそれぞれＰ１から入力された信号がＰ３、Ｐ４に出力される割合である。また、Ｓ１１はＰ１から入力された信号がＰ１に戻る割合（反射特性）、Ｓ１２はＰ２に出力される割合（通過特性）である。図３、４から、２つの線路導体を設けない多層基板回路１０の場合、例えば２ＧＨｚにおいてＳ１３が約３３ｄＢであるのに対し、多層基板回路１００の場合、２ＧＨｚにおいてＳ１３が約４４．５ｄＢとれていることがわかる。
【００１６】
多層基板回路１００では、第１線路導体１１２と第２線路導体１２２との距離ｄ１、第１線路導体１１２の線路幅ｗ１、及び第２線路導体１２２の線路幅を適宜設定することによりアイソレーション特性を調整することができる。図５にｄ１を１０μｍ〜５０μｍの範囲で変化させたときのアイソレーション特性の例を示す。図５からｄ１の距離が近いほどアイソレーション特性（Ｓ１３、Ｓ１４）が改善されることがわかる。ただし、近づけることで反射特性（Ｓ１１）が劣化するため注意が必要である。また、図６に第１線路導体１１２の線路幅ｗ１を図２の場合と同様の３０μｍとしつつ、第２線路導体１２２の線路幅ｗ２を８０μｍに広げたときのアイソレーション特性の例を示す。このとき、２ＧＨｚにおいてＳ１３が約４５ｄＢとれており、ｗ２をｗ１と同じ幅にした図２の場合より０．５ｄＢ程度改善されていることがわかる。ただし、ｗ２を広げることで反射特性（Ｓ１１）が劣化するため注意が必要である。極端な例として、第２線路導体１２２を基板と同じ大きさにした場合、図７に示すように２ＧＨｚにおいてＳ１３は約５２ｄＢとれるが、Ｓ１１は約２０ｄＢに劣化する。なお、第２線路導体１２２の線路幅ｗ２を広げるとともに、第１線路導体１１２の線路幅ｗ１も広げることでアイソレーション特性を更に改善することができるが、その場合、隣り合った通信経路間の間隔も広くせざるを得ず、結局、回路の小型化・集積化という目的に反する。
【００１７】
本実施例では、図１の構成に加え、第１線路導体１１２と第２線路導体１２２の２つの線路導体を設けるが、これらいずれか一方のみを設けた場合のアイソレーション特性についても確認した。図８のように第１線路導体１１２のみを設けた場合のアイソレーション特性は図９のようになり、２ＧＨｚにおいてＳ１３は約４２ｄＢとなる。また、図１０のように第２線路導体１２２のみを設けた場合のアイソレーション特性は図１１のようになり、２ＧＨｚにおいてＳ１３は同じく約４２ｄＢとなる。これらの結果から、アイソレーション特性はいずれか一方のみを設けた場合でも、線路導体を設けない場合（図１、図３）より改善するが、本実施例のように双方を設けた場合（図２、図４）には劣るということがわかる。
【００１８】
以上のように、上述の多層基板回路およびそのアイソレーション調整方法によれば、複数の通信経路が設けられた通信経路層と通信経路層より下の層であり接地されている接地層とからなる基本的な構成に、ビアを介して接地層に接続された線路導体を追加しただけのシンプルな構成で、通信経路間のアイソレーションを高めることができる。また、回路の小型化・集積化にほとんど影響を及ぼさず、製造コストも低く抑えることができる。
【実施例２】
【００１９】
図１２に多層基板回路１０１の構成例を示す。多層基板回路１０１は、多層基板回路１０１は、実施例１の多層基板回路１００に、通信経路層１１０より上の層１３０に第１線路導体１１２と並列に第３線路導体１３２を加えた構成である。通常は最下層に接地層があるため、通信経路層より上の層には線路導体は必要ないとも思える。しかし、通信経路層の上部が誘電体で囲まれている場合には、上の層にも線路導体を設けることでアイソレーションを更に高めることができる。
【００２０】
図１３は、通信経路層１１０の上部が誘電体で囲まれている場合における、第１線路導体１１２のみを設けた場合のアイソレーション特性の例を、図１４は第２線路導体１２２を加えた場合のアイソレーション特性の例を、図１５は更に第３線路導体１３２を加えた場合（すなわち図１２の構成の場合）のアイソレーション特性の例を、それぞれ示したものである。アイソレーション特性は、図１２において第３線路導体１３２の幅ｗ３が３０μｍ、第１線路導体１１２と第３線路導体１３２との距離ｄ２が５０μｍの時の値である。なお、層１３０の上部に誘電体が更に５０μｍ積層されているものとする（図示略）。
【００２１】
第１線路導体１１２のみを設けた場合、例えば２ＧＨｚにおいてＳ１３は約２７ｄＢであるが、第２線路導体１１２を加えることでＳ１３は約３６．５ｄＢに改善される。しかし、これに第３線路導体１３２を加えることでＳ１３は約４３ｄＢと更に改善される。
【００２２】
このように、通信経路層１１０の上部が誘電体で囲まれている場合には、通信経路層１１０より上の層１３０に第３線路導体１３２を加えることで、アイソレーションを更に高めることができる。
【００２３】
なお、各線路導体間の距離（ｄ１、ｄ２）と各線路導体の線路幅（ｗ１、ｗ２、ｗ３）を適宜設定することによりアイソレーション特性を調整することができることは実施例１と同様である。
【００２４】
また、第３線路導体１３２が設けられた層より上の最上層が接地導体で覆われている場合にはストリップ線路の構造になるが、このような場合にも同様な効果を得られる。
【実施例３】
【００２５】
図１６に多層基板回路１０２の構成例を示す。多層基板回路１０２は、実施例１の多層基板回路１００の拡張構成であり、多層基板回路１００における通信経路層を、第２線路導体１２２が設けられた層の上の層に複数備える構成である。ここでは、図１６に示すように通信経路層が２層の場合について説明するが、３層以上の場合も２層目と同様に積層することで構成可能である。多層基板回路１０２は、多層基板回路１００の構成に加え、通信経路層１１０の上層に、それぞれ異なる信号が流れる複数の通信経路（図１６では２つの通信経路１４１ａ、１４１ｂ）と隣り合った通信経路の間に設けられ両端が各層を貫くビア１７１ａ、１７１ｂを介して接地層１６０に接続された第４線路導体１４２とを備える通信経路層１４０と、通信経路層１１０と通信経路層１４０との間の層１５０に第１線路導体１１２及び第４線路導体１４２と並列に設けられ両端がビア１７１ａ、１７１ｂを介して接地層１６０に接続された第５線路導体１５２と、を備える。
【００２６】
このように構成することで、各通信経路のアイソレーション特性を、各線路導体間の距離と各線路導体の線路幅を適宜調整することにより調整することができる。
【実施例４】
【００２７】
図１７に多層基板回路１０３の構成例を示す。多層基板回路１０３は、実施例２の多層基板回路１０１の拡張構成であり、多層基板回路１０１における通信経路層を、第２線路導体１２２が設けられた層１２０と第３線路導体１３２が設けられた層１３０との間に複数備える構成である。ここでは、図１７に示すように通信経路層が２層の場合について説明するが、３層以上の場合も２層目と同様に積層することで構成可能である。多層基板回路１０３は、多層基板回路１０１の構成に加え、通信経路層１１０と第３線路導体１３２が設けられた層１３０との間に、それぞれ異なる信号が流れる複数の通信経路（図１７では２つの通信経路１４１ａ、１４１ｂ）と隣り合った通信経路の間に設けられ両端が各層を貫くビア１７１ａ、１７１ｂを介して接地層１６０に接続された第４線路導体１４２とを備える通信経路層１４０と、通信経路層１１０と通信経路層１４０との間の層１５０に第１線路導体１１２及び第４線路導体１４２と並列に設けられ両端がビア１７１ａ、１７１ｂを介して接地層１６０に接続された第５線路導体１５２と、を備える。
【００２８】
このように構成することで、各通信経路のアイソレーション特性を、各線路導体間の距離と各線路導体の線路幅を適宜調整することにより調整することができる。
【００２９】
本発明は上述の実施例に限定されるものではなく、本発明を逸脱しない範囲で適宜応用が可能である。例えば、ＭＩＭＯ通信の複数ストリーム間のアイソレーション確保はもとより、送受信間のアイソレーション確保、（ＧＳＭ、３Ｇ、ＬＴＥ、ＬＴＥ−Ａなどの）異なるシステム間でのアイソレーション確保にも採用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明の利用分野としては、体積の制限があり、小型化・高集積化が求められる通信機器、例えば、携帯電話、モバイルゲーム機、ＷｉＦｉ対応端末といったモバイルで使用される通信機器に組み込まれるＲＦ回路素子を例示できる。
【符号の説明】
【００３１】
１０、１００、１０１、１０２、１０３    多層基板回路
１１０、１４０    通信経路層
１１１ａ、１１１ｂ、１４１ａ、１４１ｂ    通信経路
１２０、１３０、１５０    層
１１２    第１線路導体  
１２２    第２線路導体
１３２    第３線路導体
１５２    第４線路導体
１６０    接地層
１７１ａ、１７１ｂ    ビア
【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９】
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【図１０】
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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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【図１７】
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