(57)【要約】【課題】マイクロストリップラインとして機能する信号細線が形成された面の反対側の面に形成されたスルーホール周囲の逃げ部における信号細線と対応する部位に、基準電位層の凸部を形成することによって、高周波同軸コネクタの接続部を簡単な構成とし、インピーダンスを容易に、かつ、適切に整合させることができるようにする。【解決手段】第１の基準電位層は、信号用スルーホールの周囲を取囲むように導電体膜が除去された第１の逃げ部を備え、第２の基準電位層は、信号用スルーホールの周囲を取囲むように導電体膜が除去された第２の逃げ部、及び、第２の逃げ部内の信号細線に対応する部位において信号用スルーホールに向けて突出する凸部を備える。【選択図】図１
2008053799.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）高周波同軸コネクタの中心導体が接続される信号用スルーホール（６１）と、
（ｂ）該信号用スルーホール（６１）の周囲に配設され、前記高周波同軸コネクタのシールド用端子が接続される基準電位用スルーホール（５１）と、
（ｃ）一方の面に配設された導電体膜から成る第１の基準電位層（５６）と、
（ｄ）前記一方の面において、前記信号用スルーホール（６１）に接続され、マイクロストリップラインとして機能する導電体から成る信号細線（６６）と、
（ｅ）他方の面に配設された導電体膜から成る第２の基準電位層（５７）とを有する回路基板（３１）であって、
（ｆ）前記第１の基準電位層（５６）は、前記信号用スルーホール（６１）の周囲を取囲むように導電体膜が除去された第１の逃げ部（３２ａ）を備え、
（ｇ）前記第２の基準電位層（５７）は、前記信号用スルーホール（６１）の周囲を取囲むように導電体膜が除去された第２の逃げ部（３５ａ）、及び、該第２の逃げ部（３５ａ）内の前記信号細線（６６）に対応する部位において前記信号用スルーホール（６１）に向けて突出する凸部（５７ａ）を備えることを特徴とする回路基板（３１）。
【請求項２】
前記凸部（５７ａ）は、前記信号細線（６６）の幅の７倍以上の幅を備える請求項１に記載の回路基板（３１）。
【請求項３】
前記凸部（５７ａ）の先端が前記信号用スルーホール（６１）から離間する距離は、絶縁耐圧に応じて設定される請求項１に記載の回路基板（３１）。
【請求項４】
前記第１の基準電位層（５６）は、前記信号細線（６６）の両側において該信号細線（６６）の幅の３倍以上の幅を各々備えるように導電体膜が除去された第１の補助逃げ部（３２ｂ）を備える請求項１に記載の回路基板（３１）。
【請求項５】
（ａ）前記第１の逃げ部（３２ａ）は、内部に前記信号用スルーホール（６１）及びすべての前記基準電位用スルーホール（５１）を包含するとともに、前記第１の補助逃げ部（３２ｂ）に接続され、
（ｂ）前記第２の逃げ部（３５ａ）は、内部に前記信号用スルーホール（６１）を包含するが前記基準電位用スルーホール（５１）を包含しない請求項１に記載の回路基板（３１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回路基板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、マイクロ波等の高周波を伝送する高周波同軸コネクタを回路基板に形成したマイクロストリップラインに接続するために、該マイクロストリップラインの周囲や基板の裏側にグランド層を配設した回路構造が使用されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
図４は従来の回路基板の一方の面に形成された回路構造を示す図、図５は従来の回路基板の他方の面に形成された回路構造を示す図である。
【０００４】
図４及び５において、８０１は、誘電体から成る回路基板の一方の面上に形成された金属膜から成る第１グランド層であり、８０２は、前記回路基板の他方の面上に形成された金属膜から成る第２グランド層である。また、８０３は、前記回路基板を貫通する第１スルーホールであり、該第１スルーホール８０３の周囲には、所定の半径で第１グランド層８０１及び第２グランド層８０２が除去された円形の第１の逃げ部８０８及び第２の逃げ部８０９が形成されている。さらに、８０４は、前記回路基板を貫通する第２スルーホールであり、前記第１スルーホール８０３の周囲を馬蹄（てい）形状に取囲むように複数個が配設されている。なお、前記第１スルーホール８０３及び第２スルーホール８０４の内周面には、導電性の金属のめっきが施されている。
【０００５】
また、回路基板の一方の面における第１スルーホール８０３には、はんだ付部８０６が形成されるとともに、金属膜から成るマイクロストリップライン８０７の端部が接続されている。そして、図示されない高周波同軸コネクタの中心導体が、はんだ付部８０６によって、第１スルーホール８０３に接続される。また、前記高周波同軸コネクタの外側導体は、第２グランド層８０２に接続される。
【０００６】
ここで、第１グランド層８０１と第２グランド層８０２とが第２スルーホール８０４によって接続されているので、高周波同軸コネクタの外側導体、第２スルーホール８０４、第１グランド層８０１及び第２グランド層８０２は同電位である。そのため、高周波同軸コネクタの中心導体と、該中心導体に接続された第１スルーホール８０３及びマイクロストリップライン８０７とは、同電位である高周波同軸コネクタの外側導体、第２スルーホール８０４、第１グランド層８０１及び第２グランド層８０２によって取囲まれるので、高周波同軸コネクタと回路基板との接続部における電気特性を安定したものとすることができる。
【特許文献１】実開平５−８２１１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、前記従来の回路構造においては、第１グランド層８０１及び第２グランド層８０２がともに第１スルーホール８０３及び第２スルーホール８０４を囲んで形成されているため、マイクロストリップライン８０７を形成するのに第３層を有することになる。
【０００８】
また、第１グランド層８０１及び第２グランド層８０２に形成された第１の逃げ部８０８及び第２の逃げ部８０９が、第２スルーホール８０４の内側に位置するため、ほぼ同一の形状及び大きさを有するので、インピーダンスを適切に整合させることができなかった。
【０００９】
本発明は、前記従来の問題点を解決して、マイクロストリップラインとして機能する信号細線が形成された面の反対側の面に形成されたスルーホール周囲の逃げ部における信号細線と対応する部位に、基準電位層の凸部を形成することによって、高周波同軸コネクタの接続部を簡単な構成とし、インピーダンスを容易に、かつ、適切に整合させることができる回路基板を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
そのために、本発明の回路基板においては、高周波同軸コネクタの中心導体が接続される信号用スルーホールと、該信号用スルーホールの周囲に配設され、前記高周波同軸コネクタのシールド用端子が接続される基準電位用スルーホールと、一方の面に配設された導電体膜から成る第１の基準電位層と、前記一方の面において、前記信号用スルーホールに接続され、マイクロストリップラインとして機能する導電体から成る信号細線と、他方の面に配設された導電体膜から成る第２の基準電位層とを有する回路基板であって、前記第１の基準電位層は、前記信号用スルーホールの周囲を取囲むように導電体膜が除去された第１の逃げ部を備え、前記第２の基準電位層は、前記信号用スルーホールの周囲を取囲むように導電体膜が除去された第２の逃げ部、及び、該第２の逃げ部内の前記信号細線に対応する部位において前記信号用スルーホールに向けて突出する凸部を備える。
【００１１】
本発明の他の回路基板においては、さらに、前記凸部は、前記信号細線の幅の７倍以上の幅を備える。
【００１２】
本発明の更に他の回路基板においては、さらに、前記凸部の先端が前記信号用スルーホールから離間する距離は、絶縁耐圧に応じて設定される。
【００１３】
本発明の更に他の回路基板においては、さらに、前記第１の基準電位層は、前記信号細線の両側において該信号細線の幅の３倍以上の幅を各々備えるように導電体膜が除去された第１の補助逃げ部を備える。
【００１４】
本発明の更に他の回路基板においては、さらに、前記第１の逃げ部は、内部に前記信号用スルーホール及びすべての前記基準電位用スルーホールを包含するとともに、前記第１の補助逃げ部に接続され、前記第２の逃げ部は、内部に前記信号用スルーホールを包含するが前記基準電位用スルーホールを包含しない。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、回路基板は、マイクロストリップラインとして機能する信号細線が形成された面の反対側の面に形成されたスルーホール周囲の逃げ部における信号細線と対応する部位に、基準電位層の凸部が形成されている。これにより、高周波同軸コネクタの接続部を簡単な構成とし、インピーダンスを容易に、かつ、適切に整合させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１７】
図１は本発明の実施の形態における回路基板を示す図である。なお、（ａ）はマイクロストリップラインが形成された面を示し、（ｂ）は反対側の面を示している。
【００１８】
図において、３１は本実施の形態における回路基板であり、例えば、通信装置、測定装置等の高周波を使用する電子装置に使用されるものであるが、いかなる種類の装置に使用されるものであってもよい。そして、前記回路基板３１には、例えば、ＳＭＡ（Ｓｕｂ−Ｍｉｎｉａｔｕｒｅ  Ｔｙｐｅ  Ａ）等の図示されない高周波同軸コネクタが接続される。なお、本実施の形態において、回路基板３１の各部の構成及び動作を説明するために使用される上、下、左、右、前、後等の方向を示す表現は、絶対的なものでなく相対的なものであり、回路基板３１が図に示される姿勢である場合に適切であるが、回路基板３１の姿勢が変化した場合には姿勢の変化に応じて変更して解釈されるべきものである。
【００１９】
回路基板３１は、例えば、ポリイミド等の誘電体から成る板状の部材であり、図１（ａ）に示されるように、一方の面が第１の基準電位層としての第１グランド層５６によって覆われ、図１（ｂ）に示されるように、他方の面が第２の基準電位層としての第２グランド層５７によって覆われている。前記第１グランド層５６及び第２グランド層５７は、例えば、銅等の導電抵抗の低い金属から成る導体膜であり、回路基板３１の面上に積層されている。なお、前記第１グランド層５６及び第２グランド層５７は、回路基板３１に実装されるＩＣ等の図示されない各種の電子素子に電源電流を供給するための電源層として使用することもできるが、ここでは、接地、すなわち、グランドに使用されるグランド層であるものとして説明する。
【００２０】
そして、回路基板３１には、該回路基板３１を厚さ方向に貫通するスルーホールとしての信号用スルーホール６１が形成されている。さらに、該信号用スルーホール６１の周囲を取囲むように、回路基板３１を厚さ方向に貫通するスルーホールであって基準電位用スルーホールとしての接地用スルーホール５１が複数、例えば、４個形成されている。該接地用スルーホール５１は、信号用スルーホール６１の周囲を取囲む円周上に、かつ、円周を等分する位置に形成されることが望ましい。
【００２１】
また、接地用スルーホール５１は、すべて等しい大きさを備えるものとし、例えば、直径が１．６〔ｍｍ〕程度であり、隣接するもの同士の間隔、すなわち、ピッチが、例えば、５．０〔ｍｍ〕程度となるように配設されている。一方、前記信号用スルーホール６１は、接地用スルーホール５１と相違する大きさを備えるものであってもよいが、ここでは、等しい大きさを備えるものとして説明する。
【００２２】
なお、前記接地用スルーホール５１及び信号用スルーホール６１の内周面には、めっき等によって銅等の導電抵抗の低い金属から成る被膜が形成されており、さらに、回路基板３１面上には、接地用スルーホール５１及び信号用スルーホール６１の両端の周囲を取囲む環状の鍔（つば）状にランドが形成されている。該ランドは、接地用スルーホール５１及び信号用スルーホール６１の内周面を覆う被膜と一体的に形成された導電抵抗の低い金属から成る被膜であり、例えば、外径が２．０〔ｍｍ〕程度である。
【００２３】
そして、信号用スルーホール６１には、高周波同軸コネクタの中心に配設された図示されない中心導体が接続される。該中心導体は、銅等の導電抵抗の低い金属から成り、高周波同軸コネクタに終端された高周波同軸ケーブルの中心導体と接続され、高周波信号を伝送する。そのため、前記信号用スルーホール６１には高周波信号が伝送される。また、接地用スルーホール５１には、高周波同軸コネクタのシールド用端子が接続される。該シールド用端子は、導電性の金属から成り、高周波同軸コネクタに終端された高周波同軸ケーブルのシールド線と接続されている。
【００２４】
図１（ａ）に示されるように、回路基板３１の一方の面においては、第１グランド層５６の導電体膜を除去した逃げ部としての第１の逃げ部３２ａが形成されている。該第１の逃げ部３２ａは、第１グランド層５６との境界を示す円形の第１パターン線３３ａによって画定されている。該第１パターン線３３ａは、信号用スルーホール６１の中心を中心とする円であり、内部に信号用スルーホール６１及びすべての接地用スルーホール５１を包含する大きさを備えるものとし、例えば、直径が１１２．０〔ｍｍ〕程度である。なお、９１は、回路基板３１に接続される高周波同軸コネクタのケーシングにおける回路基板３１側の当接面の外形を示すコネクタ外形線である。
【００２５】
前記第１の逃げ部３２ａは、第１グランド層５６が除去されて回路基板３１の誘電体が露出する部分であり、内部に信号用スルーホール６１及びすべての接地用スルーホール５１を包含する。なお、前述のように、接地用スルーホール５１及び信号用スルーホール６１の端部には周囲を取囲むようにランドが形成されているが、該ランドも第１の逃げ部３２ａ内に包含されている。そのため、すべての信号用スルーホール６１のランドは、第１グランド層５６と非接続の状態となっている。なお、各信号用スルーホール６１のランド同士も非接続の状態であり、かつ、接地用スルーホール５１のランド及び信号用スルーホール６１のランドも非接続の状態である。
【００２６】
そして、回路基板３１の一方の面には、マイクロストリップラインとして機能する信号細線６６が形成されている。図に示される例において、該信号細線６６は、その一端が信号用スルーホール６１に接続され、右側の２つの接地用スルーホール５１の中間を通って右方向に延在する。この場合、第１の逃げ部３２ａの外側の範囲においては、信号細線６６の両側に、第１グランド層５６の導電体膜を除去した逃げ部としての第１の補助逃げ部３２ｂが形成されている。該第１の補助逃げ部３２ｂは、第１グランド層５６との境界を示す信号細線６６に平行な第２パターン線３３ｂによって画定された部分であり、第１グランド層５６が除去されて回路基板３１の誘電体が露出する部分である。そして、第１の補助逃げ部３２ｂが第１の逃げ部３２ａに接続されているので、第１パターン線３３ａは、厳密な円でなく、円の一部を切欠いた形状を備え、第２パターン線３３ｂに接続されている。
【００２７】
前記信号細線６６は、銅等の導電抵抗の低い金属から成る箔（はく）状又は膜状の細線であって、例えば、エッチング、レーザ加工等の方法によって第１グランド層５６をパターニングすることにより形成することができるが、いかなる方法で形成されたものであってもよい。なお、前記信号細線６６は、信号用スルーホール６１のランドに接続されているが、接地用スルーホール５１のランドとは非接続の状態である。
【００２８】
一方、図１（ｂ）に示されるように、回路基板３１の他方の面においては、第２グランド層５７の導電体膜を除去した逃げ部としての第２の逃げ部３５ａが形成されている。該第２の逃げ部３５ａは、第２グランド層５７との境界を示す円形の第３パターン線３６ａによって画定されている。該第３パターン線３６ａは、信号用スルーホール６１の中心を中心とする円であり、内部に信号用スルーホール６１を包含する大きさを備えるものである。なお、接地用スルーホール５１は、いずれも第３パターン線３６ａの外側に位置する。そのため、すべての接地用スルーホール５１は、第２グランド層５７と接続されている。
【００２９】
また、第２の逃げ部３５ａは、接地用スルーホール５１を包含しない範囲内においてでき得る限り大きいことが望ましい。そのため、前記第３パターン線３６ａは、各接地用スルーホール５１に接する程度の大きさを備えることが望ましく、例えば、直径が５．２〔ｍｍ〕程度である。
【００３０】
なお、第２グランド層５７は、インピーダンスを適切に整合させる、すなわち、インピーダンスのミスマッチを低減するという観点からは、信号細線６６の長手方向の全範囲に亘（わた）って存在することが望ましい。そこで、回路基板３１の一方の面において、信号細線６６が延在する２つの接地用スルーホール５１の中間に対応する第２グランド層５７の部分には、信号用スルーホール６１に向けて突出する凸部５７ａが形成されている。そして、該凸部５７ａに対応する第２の逃げ部３５ａは、より径の小さな逃げ部としての第２の補助逃げ部３５ｂとなっている。
【００３１】
図１（ｂ）に示される例において、凸部５７ａと第２の補助逃げ部３５ｂとの境界を示す第４パターン線３６ｂは、円弧となっている。そして、インピーダンスのミスマッチを低減するという観点から、凸部５７ａができ得る限り信号用スルーホール６１に接近していることが望ましい。そこで、第４パターン線３６ｂの半径は、例えば、１．３〔ｍｍ〕程度とする。第４パターン線３６ｂの半径は、凸部５７ａが信号用スルーホール６１のランドに接触することなく、かつ、ランドからあまり離れない程度とするために、前述したランドの外形（２．０〔ｍｍ〕程度）の半分よりやや大きい程度に設定される。なお、信号用スルーホール６１のランドから凸部５７ａの先端までの距離であるβの値は、前記ランドと凸部５７ａとの間の絶縁状態が破壊されない範囲内においてでき得る限り小さいことが望ましい。すなわち、前記βの値は、前記ランドと凸部５７ａとの間の絶縁耐性、すなわち、耐圧特性に応じて、耐圧を維持することができる範囲で最小となるように設定されることが望ましい。また、図１（ｂ）に示される例において、円弧となっている第４パターン線３６ｂの中心角であるαの値は、９０度となっているが、適宜変更することができる。
【００３２】
そして、高周波同軸コネクタは、図１（ａ）に示されるような回路基板３１の一方の面に接続される。なお、高周波同軸コネクタのシールド用端子は接地用スルーホール５１に接続され、高周波信号を伝送する高周波同軸コネクタの中心導体は信号用スルーホール６１に接続される。この場合、第１の逃げ部３２ａ及び第１の補助逃げ部３２ｂが大きく形成され、第１グランド層５６が信号細線６６から遠く離れているので、第１グランド層５６は、信号細線６６に対するインピーダンスに関する影響を及ぼすことがない。なお、第１の逃げ部３２ａ内に第２グランド層５７に接続された接地用スルーホール５１が存在するが、そのランドの面積が小さいので、接地用スルーホール５１は、信号細線６６に対するインピーダンスに関する影響を及ぼすことがない。また、図１（ｂ）に示されるような回路基板３１の他方の面においても、第２の逃げ部３５ａが大きく形成されているので、第２グランド層５７が及ぼすインピーダンスに関する影響を削減することができる。
【００３３】
そのため、信号細線６６のインピーダンスは、第２グランド層５７とのカップリングのみによって決定される。また、信号用スルーホール６１の影響を受けることがない。そして、回路基板３１の他方の面において、信号細線６６に対応する位置に存在する第２グランド層５７のマッチングのみによって、信号細線６６のインピーダンスマッチングを達成することができる。すなわち、インピーダンスを整合させることができる。さらに、第２グランド層５７は、凸部５７ａにおいてのみ信号用スルーホール６１に接近しているので、インピーダンスのミスマッチを低減することができる。
【００３４】
次に、前記第２グランド層５７の凸部５７ａの変形例について説明する。
【００３５】
図２は本発明の実施の形態におけるマイクロストリップラインと第１グランド層との距離関係を示す図であり図１におけるＡ−Ａ矢視断面図、図３は本発明の実施の形態における第２グランド層の凸部の変形例を示す図である。
【００３６】
通常、帯状の金属から成る信号細線の幅をＷとした場合、信号細線の両側において金属層が削除された部分の幅を３Ｗ〜５Ｗに設定すると、グランド層を備えるコプレーナ構造であっても、前記信号細線をマイクロストリップラインとして考えることができる。そのため、本実施の形態においては、図２に示されるように、信号細線６６の幅をＷとすると、信号細線６６の両側の第１の補助逃げ部３２ｂの幅が、それぞれ、３Ｗ以上となるように設定されている。
【００３７】
そして、図３に示されるような例において、第２グランド層５７の凸部５７ａは略矩（く）形の形状を備える。この場合、該凸部５７ａの幅は、信号細線６６の幅Ｗに両側の第１の補助逃げ部３２ｂの幅を加えた値、すなわち、７Ｗ以上となるように設定されている。なお、信号用スルーホール６１のランドから凸部５７ａの先端までの距離は、図１（ｂ）に示される例の場合と同様に、前記ランドと凸部５７ａとの間の絶縁状態が破壊されない範囲内においてでき得る限り小さいことが望ましい。
【００３８】
この場合、幅が７Ｗ以上の凸部５７ａが形成され、十分に幅の広い第２グランド層５７が信号細線６６における信号用スルーホール６１に近接した位置まで対応しているので、第２グランド層５７のマッチングによって信号細線６６のインピーダンスを整合させることができ、インピーダンスのミスマッチを低減することができる。
【００３９】
このように、本実施の形態においては、第１グランド層５６は、信号用スルーホール６１の周囲を取囲むように導電体膜が除去された第１の逃げ部３２ａを備え、第２グランド層５７は、信号用スルーホール６１の周囲を取囲むように導電体膜が除去された第２の逃げ部３５ａ、及び、第２の逃げ部３５ａ内の信号細線６６に対応する部位において信号用スルーホール６１に向けて突出する凸部５７ａを備える。
【００４０】
これにより、第２グランド層５７のマッチングのみによって、信号細線６６のインピーダンスを整合させることができる。また、第２グランド層５７は、凸部５７ａにおいてのみ信号用スルーホール６１に接近しているので、インピーダンスのミスマッチを低減することができる。
【００４１】
また、凸部５７ａは、信号細線６６の幅の７倍以上の幅を備える。この場合、十分に幅の広い第２グランド層５７が信号細線６６における信号用スルーホール６１に近接した位置まで対応しているので、第２グランド層５７のマッチングによって信号細線６６のインピーダンスを整合させることができ、インピーダンスのミスマッチを低減することができる。
【００４２】
さらに、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の実施の形態における回路基板を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態におけるマイクロストリップラインと第１グランド層との距離関係を示す図であり図１におけるＡ−Ａ矢視断面図である。
【図３】本発明の実施の形態における第２グランド層の凸部の変形例を示す図である。
【図４】従来の回路基板の一方の面に形成された回路構造を示す図である。
【図５】従来の回路基板の他方の面に形成された回路構造を示す図である。
【符号の説明】
【００４４】
３１    回路基板
３２ａ、８０８    第１の逃げ部
３２ｂ    第１の補助逃げ部
３３ａ    第１パターン線
３３ｂ    第２パターン線
３５ａ、８０９    第２の逃げ部
３５ｂ    第２の補助逃げ部
３６ａ    第３パターン線
３６ｂ    第４パターン線
５１    接地用スルーホール
５６、８０１    第１グランド層
５７、８０２    第２グランド層
５７ａ    凸部
６１    信号用スルーホール
６６    信号細線
９１    コネクタ外形線
８０３    第１スルーホール
８０４    第２スルーホール
８０６    はんだ付部
８０７    マイクロストリップライン
【図１】
2008053799.tif 000003
【図２】
2008053799.tif 000004
【図３】
2008053799.tif 000005
【図４】
2008053799.tif 000006
【図５】
2008053799.tif 000007