(57)【要約】【課題】互いにシールド効果を必要とする複数の高周波回路を持った機器に対して、安価で且つ確実にシールドを行うことができる高周波多層プリント基板を提供する。【解決手段】側面に金属膜が形成された穴を有する中間部プリント基板３と、一方の面がアースパターンで囲まれた高周波回路１を実装しつつ他方の面をアースパターンとした下部プリント基板４と、高周波回路１との間にシールドを必要とする他の高周波回路２を一方の表面に実装しつつ他方の面をアースパターンとした上部プリント基板５とを有し、上部プリント基板５に実装された高周波回路２と、下部プリント基板４に実装された高周波回路１とが上下互い違いに隣接することとなることにより、確実にシールドさせることができるものである。【選択図】  図１
2004265929.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シールドを必要とする複数の高周波回路を搭載するプリント回路基板において、高周波回路が配置される位置にそれぞれ穴が空けられ、この穴の側面に金属膜が形成された中間部プリント基板と、一方の表面にその周囲をアースパターンで囲まれた高周波回路を実装し、他方の面をアースパターンとした下部プリント基板と、前記高周波回路との間にシールドを必要とする他の高周波回路を一方の表面に実装し、その周囲にアースパターンを形成し、他方の面をアースパターンとした上部プリント基板とを有し、前記下部プリント基板に実装された高周波回路と前記上部プリント基板に実装された高周波回路とを隣接させつつこれら下部プリント基板及び上部プリント基板が前記中間部プリント基板を挟んだ状態で重ね合わされており、前記下部プリント基板に実装された高周波回路と向かい合う上部プリント基板の表面が当該上部プリント基板のアースパターンとなっているとともに、上部プリント基板に実装された高周波回路と向かい合う下部プリント基板の表面が当該下部プリント基板のアースパターンとなっており、且つ、前記下部プリント基板のアースパターン、中間部プリント基板の穴側面の金属膜、及び上部プリント基板のアースパターンが電気的に接続されることで、それぞれの高周波回路がシールドされることを特徴とする高周波多層プリント基板。
【請求項２】
前記中間部プリント基板の穴側面の金属膜と、前記下部プリント基板のアースパターンと、前記上部プリント基板のアースパターンの少なくとも１箇所が電気的に切り離され、その切り離された部位に、前記下部プリント基板に実装された高周波回路又は前記上部プリント基板に実装された高周波回路の入出力パターンが形成されたことを特徴とする請求項１記載の高周波多層プリント回路基板。
【請求項３】
前記中間部プリント基板、下部プリント基板、及び上部プリント基板のうちの少なくとも一つが内層を有して多層構造となっていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の高周波多層プリント基板。
【請求項４】
前記上部プリント基板又は下部プリント基板に実装された高周波回路と反対の面のアースパターンを、当該上部プリント基板又は下部プリント基板の内層に設けたことを特徴とする請求項３記載の高周波多層プリント基板。
【請求項５】
前記下部プリント基板と中間部プリント基板とによって形成されるシールド空間と、上部プリント基板と中間部プリント基板とによって形成されるシールド空間の少なくとも１つに、ガス抜き用の孔を設けたことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載の高周波多層プリント基板。
【請求項６】
前記中間部プリント基板、上部プリント基板、及び下部プリント基板のいずれかの少なくとも一つを個別に製作し、これらの基板をロウ付け、ネジ止め、接着剤等の手段により多層構造としたことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１つに記載の高周波多層プリント基板。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、通信機器や電子機器に用いられる高周波多層プリント基板に関し、特に、シールドを必要とする複数の高周波回路が搭載される高周波多層プリント基板に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、１つのプリント基板上にシールドを必要とする複数の高周波回路を搭載する場合、それぞれの高周波回路の基板パターン周囲にアースパターンを形成し、それぞれの高周波回路の周囲にスルーホールを設けプリント基板の誘電体の厚み方向にシールド壁を形成し、それぞれの高周波回路を電気的にアースパターンと接続されたシールドケースで覆う構造とされていた。
【０００３】
このような一般的なシールド構造として、図６（ａ）に示すようなものが挙げられる。かかるシールド構造のプリント基板１０１には高周波回路１０２と高周波回路１０３とが搭載されており、互いに悪影響を及ぼさないように、それら上部がシールドケース１０４、シールドケース１０５にて個別に覆われている。
【０００４】
更に、高周波回路１０２と高周波回路１０３とは、その周囲が部品面アースパターン１０６で囲まれているとともに、シールドケース１０４、シールドケース１０５はロウ付けやはんだ付け等により部品面アースパターン１０６に接続されている。この部品面アースパターン１０６は高周波回路１０２及び高周波回路１０３の周囲に設けられた複数のスルーホール１０７により裏面アースパターン１０８に接続されている。同時に、かかるスルーホール１０７は、プリント基板１０１の誘電体の厚み方向にシールド壁を形成している。
【０００５】
また、同図（ｂ）に示すように、スルーホール１０７はシールドケース１０４の内部に搭載された高周波回路１０２と、シールドケース１０５の内部に搭載された高周波回路１０３の周囲を囲うように設けられている。従って、スルーホール１０７の間隔を狭くすれば、高い周波数に亘って高周波回路１０２と高周波回路１０３との間にシールド効果を期待することができる。
【０００６】
一方、機器の高速化や高周波化に対応するため、高周波回路の周囲をその少なくとも一部の領域を除いてプリント基板を貫通する長溝で囲み、この長溝の壁面にメッキ等により金属膜を形成し、この金属膜をアースパターンに接続して、効果的なシールドを構成する技術が提案されている（例えば特許文献１にて開示）。また、機器の小型軽量化やコストダウンを実現するため、多層プリント基板を用いて高周波シールド構造を形成する技術が提案されている（例えば特許文献２にて開示）。
【０００７】
【特許文献１】
特開平１０−３３５８８２号公報
【特許文献２】
実開平５−７９９９５号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のシールド構造においては、機器の小型化のため、お互いにシールド効果を必要とする複数の高周波回路を密接して配置する場合に、回路における周波数が高くなったり、回路の動作が高速になるほど、互いに影響を与える信号の波長が短くなり、ごく僅かな隙間でも信号が通ってしまうという不具合があった。
【０００９】
このため、前記したように密接したお互いにシールドが必要な高周波回路間に配置するスルーホールの間隔を狭くしたり、更には高周波回路間に長溝を空け、その長溝の壁面に金属膜を形成し、これをアースパターンとすることで対策していたが、機器の小型化という点で考えると、スルーホールや長溝を設けた箇所には回路部品や回路パターンを配置することができず、回路パターンの引き回しの自由度を損なうという問題があった。
【００１０】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、互いにシールド効果を必要とする複数の高周波回路を持った機器に対して、安価で且つ確実にシールドを行うことができる高周波多層プリント基板を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、シールドを必要とする複数の高周波回路を搭載するプリント回路基板において、高周波回路が配置される位置にそれぞれ穴が空けられ、この穴の側面に金属膜が形成された中間部プリント基板と、一方の表面にその周囲をアースパターンで囲まれた高周波回路を実装し、他方の面をアースパターンとした下部プリント基板と、前記高周波回路との間にシールドを必要とする他の高周波回路を一方の表面に実装し、その周囲にアースパターンを形成し、他方の面をアースパターンとした上部プリント基板とを有し、前記下部プリント基板に実装された高周波回路と前記上部プリント基板に実装された高周波回路とを隣接させつつこれら下部プリント基板及び上部プリント基板が前記中間部プリント基板を挟んだ状態で重ね合わされており、前記下部プリント基板に実装された高周波回路と向かい合う上部プリント基板の表面が当該上部プリント基板のアースパターンとなっているとともに、上部プリント基板に実装された高周波回路と向かい合う下部プリント基板の表面が当該下部プリント基板のアースパターンとなっており、且つ、前記下部プリント基板のアースパターン、中間部プリント基板の穴側面の金属膜、及び上部プリント基板のアースパターンが電気的に接続されることで、それぞれの高周波回路がシールドされることを特徴とする。
【００１２】
かかる構成によれば、複数の高周波回路がそれぞれアースパターン及び金属膜にてシールドされるとともに、上部プリント基板に実装された高周波回路と、下部プリント基板に実装された高周波回路とが上下互い違いに隣接することとなる。
【００１３】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の高周波多層プリント回路基板において、前記中間部プリント基板の穴側面の金属膜と、前記下部プリント基板のアースパターンと、前記上部プリント基板のアースパターンの少なくとも１箇所が電気的に切り離され、その切り離された部位に、前記下部プリント基板に実装された高周波回路又は前記上部プリント基板に実装された高周波回路の入出力パターンが形成されたことを特徴とする。
【００１４】
請求項３記載の発明は、請求項１又は請求項２記載の高周波多層プリント基板において、前記中間部プリント基板、下部プリント基板、及び上部プリント基板のうちの少なくとも一つが内層を有して多層構造となっていることを特徴とする。
【００１５】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の高周波多層プリント基板において、前記上部プリント基板又は下部プリント基板に実装された高周波回路と反対の面のアースパターンを、当該上部プリント基板又は下部プリント基板の内層に設けたことを特徴とする。
【００１６】
請求項５記載の発明は、請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載の高周波多層プリント基板において、前記下部プリント基板と中間部プリント基板とによって形成されるシールド空間と、上部プリント基板と中間部プリント基板とによって形成されるシールド空間の少なくとも１つに、ガス抜き用の孔を設けたことを特徴とする。
【００１７】
請求項６記載の発明は、請求項１〜請求項５のいずれか１つに記載の高周波多層プリント基板において、前記中間部プリント基板、上部プリント基板、及び下部プリント基板のいずれかの少なくとも一つを個別に製作し、これらの基板をロウ付け、ネジ止め、接着剤等の手段により多層構造としたことを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。
本発明の第１実施形態に係る高周波多層プリント基板は、図１及び図２に示すように、上部プリント基板５、下部プリント基板４及び中間部プリント基板３から主に構成されており、互いにシールドを必要とする高周波回路１が、その周囲をアースパターン６により囲まれつつ下部プリント基板４に実装されている。下部プリント基板４の反対面にはスルーホール７によりアースパターン６と電気的に接続されたアースパターン８が形成されている。
【００１９】
一方、互いにシールドを必要とする高周波回路２は、その周囲をアースパターン１０により囲まれつつ上部プリント基板５に実装されている。上部プリント基板５の反対面には、下部プリント基板４と同様、スルーホール１１によりアースパターン１０と電気的に接続されたアースパターン１２が形成されている。
【００２０】
中間部プリント基板３は、その上下面が上部プリント基板５及び下部プリント基板４により挟まれて高周波多層プリント基板の一部を構成するもので、高周波回路１及び高周波回路２の実装位置にそれぞれ穴１４、１５が設けられている。即ち、上部プリント基板５、中間部プリント基板３及び下部プリント基板４を重ね合わせると、実装した高周波回路１と高周波回路２とが中間部プリント基板３を介して隣接するよう構成されているのである。
【００２１】
更に、穴１４の側面（壁面）には、メッキ等の手段により金属膜１６が形成されているとともに、上部プリント基板５における高周波回路１の上方に位置する部分にはアースパターン１３が形成されており、３つのプリント基板が積層状態にてアースパターン１３、金属膜１６、及びアースパターン６が電気的に接続されるよう構成されている。
【００２２】
同様に、穴１５の側面（壁面）には、メッキ等の手段により金属膜１７が形成されているとともに、下部プリント基板４における高周波回路２の下方に位置する部分にはアースパターン９が形成されており、３つのプリント基板が積層状態にてアースパターン９、金属膜１７及びアースパターン１０が電気的に接続されるよう構成されている。
【００２３】
このようなプリント基板の構成により、高周波回路１はアースパターン１３、金属膜１６、アースパターン６、スルーホール７及びアースパターン８によりシールドされる一方、高周波回路２はアースパターン９、金属膜１７、アースパターン１０、スルーホール１１及びアースパターン１２によりシールドされることとなる。
【００２４】
高周波回路１から漏れ出た信号は、スルーホール７間の隙間を通過し、下部プリント基板４、中間部プリント基板３、上部プリント基板５を通ってスルーホール１１間の隙間を通過し、高周波回路２にかぶっていく一方、高周波回路２から漏れ出た信号は、前述とは反対の経路を通過して高周波回路１にかぶっていく。従って、本実施形態の如く、上部プリント基板５に実装された高周波回路２と、下部プリント基板４に実装された高周波回路１とが上下互い違いに隣接することとなり、高周波回路１と高周波回路２を同じ基板上に実装した場合と比較して、強いシールド効果を期待することができる。また、スルーホール７やスルーホール１１の配置間隔を広くした場合の影響も、高周波回路１と高周波回路２を同じ基板上に実装した場合と比較して小さくなる
【００２５】
更に、本実施形態においては、図２に示すように、高周波回路１の入出力パターン１８が下部プリント基板４の表面に形成されている。そして、高周波回路１の周囲を囲むアースパターン６と、穴１４をシールドする金属膜１６には入出力パターン１８のアースへのショートを回避するためのスリットが設けられている。かかる構成によれば、アースパターン６及び金属膜１６に設けたスリット幅を極めて狭く形成できるため、高周波回路１に対するシールド効果にほとんど影響を与えることなく入出力信号のやり取りをおこなうことができる。
【００２６】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。尚、上記実施形態と同様の構成要素には同一符号を付すこととし、その詳細な説明を省略することとした。本実施形態に係る高周波多層プリント基板は、上記第１の実施形態における中間部プリント基板３、上部プリント基板５及び下部プリント基板４を、図３に示すように、それぞれ内層パターン１９を有した中間部多層プリント基板２２、内層パターン２０を有した上部多層プリント基板２４及び内層パターン２１を有した下部多層プリント基板２３に置き換えたものである。このような構成により、第１の実施形態と同様、高周波回路１と高周波回路２との間に強いシールド効果が期待できるとともに、各プリント基板を多層化したことにより小型化も期待できる。
【００２７】
尚、本実施形態においては、各プリント基板を全て多層化した場合について説明したが、上記プリント基板のうち少なくとも一つのプリント基板が多層化されていれば、上記小型化の効果が期待できる。
【００２８】
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。尚、上記実施形態と同様の構成要素には同一符号を付すこととし、その詳細な説明を省略することとした。本実施形態に係る高周波多層プリント基板は、図４に示すように、上述した第１の実施形態と同様の中間部プリント基板３及び上部プリント基板５と、内層パターン２５を有した下部多層プリント基板２６とで構成されたものである。
【００２９】
かかる下部多層プリント基板２６の内層パターン２５の一部には、内層アースパターン２８が形成されており、アースパターン６から当該内層アースパターン２８までスルーホール２７が延設されているとともに、内層アースパターン２８、スルーホール２７、アースパターン６、金属膜１６及びアースパターン１３が電気的に接続されるよう構成されている。
【００３０】
これにより、本実施形態における高周波回路１は、内層アースパターン２８と、スルーホール２７と、アースパターン６と、金属膜１６と、アースパターン１３とによりシールドされることとなる。従って、内層アースパターン２８を活用することにより、これと連結させるべきスルーホール２７の長さを短くすることができる。また、スルーホール２７間の隙間が狭くなるので、第１の実施形態に係るものに比べ、高周波回路１と高周波回路２との間により強いシールド効果を期待することができる。
【００３１】
尚、本実施形態では、スルーホール２７はアースパターン６から内層アースパターン２８までの間にのみ形成されているが、スルーホール２７が下部多層プリント基板２６を貫通するように形成しても問題はない。また、同図においては、下部プリント基板を多層構造とし、上部プリント基板は内層パターンを有していないものを示しているが、上部プリント基板５も下部多層プリント基板２６と同等の構造とすることで更に強いシールド効果を期待するものにできる。
【００３２】
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。尚、上記実施形態と同様の構成要素には同一符号を付すこととし、その詳細な説明を省略することとした。本実施形態に係る高周波多層プリント基板は、図５に示すように、下部プリント基板２９を貫通したガス抜き孔３０、３１が形成されたものである。これらガス抜き孔３０、３１は、穴１４及び１５（即ち、高周波回路を収容したシールド空間）と外気とを接続するための孔であり、スルーホールでもノンスルーホールでもよい。
【００３３】
本実施形態によれば、温度上昇等により膨張した穴１４及び１５内部の空気はガス抜き孔３０及び３１を通じて外気に排出されるので、空気の膨張による多層基板の剥れ、破損といった不具合を回避することができ、これら問題に対する信頼性を高めることができる。
【００３４】
以上、本発明に係る実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば下部プリント基板、中間部プリント基板、上部プリント基板をあらかじめ個別に作成しておき、これらの基板を半田等の手段によるロウ付けや、ネジ止めや、接着剤等の手段により貼り合わせて多層構造としてもよい。このとき使用する接着剤は各基板のアースパターンの導通をとるために、導電性のものが望ましい。各基板を個別に製作することで、用途に応じて異なった材質のプリント基板材料を組み合わせたり、或いは複雑な形状のシールド空間を形成することが容易となる。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、互いにシールド効果を必要とする複数の高周波回路を持った機器に対して、隣接した位置に配置される互いにシールドが必要な高周波回路を異なる基板面に実装し、上部プリント基板に実装された高周波回路と、下部プリント基板に実装された高周波回路とが上下互い違いに隣接することとなるので、より強いシールド効果が期待できるという効果を有する高周波多層プリント基板を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る高周波多層プリント基板を示す縦断面図
【図２】同分解斜視図
【図３】本発明の第２の実施形態に係る高周波多層プリント基板を示す縦断面図
【図４】本発明の第３の実施形態に係る高周波多層プリント基板を示す縦断面図
【図５】本発明の第４の実施形態に係る高周波多層プリント基板を示す縦断面図
【図６】（ａ）従来のシールド構造の例を示す一部断面図
（ｂ）従来のシールド構造の例を示す上面図
【符号の説明】
１，２    高周波回路
３        中間部プリント基板
４        下部プリント基板
５        上部プリント基板
６        アースパターン
７        スルーホール
８        アースパターン
９        アースパターン
１０      アースパターン
１１      スルーホール
１２      アースパターン
１３      アースパターン
１４、１５  穴
１６、１７  金属膜
１８        入出力パターン
１９、２０、２１  内層パターン
２２        中間部多層プリント基板
２３        下部多層プリント基板
２４        上部多層プリント基板
２５        内層パターン
２６        下部多層プリント基板
２７        スルーホール
２８        内層アースパターン
２９        下部プリント基板
３０、３１  ガス抜き孔
【図１】
2004265929.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2004265929.tif 000006
【図５】
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【図６】
2004265929.tif 000008