(57)【要約】【課題】マイクロストリップ線路のグランドと筐体グランドとを低インピーダンス且つ短距離で接続できる多層基板及び小型且つ低価格化を図ることができる送受信モジュールを提供する。【解決手段】低周波信号用の線路３０〜３２が形成された低周波領域と高周波信号用の線路３３，３４が形成された高周波領域とを有する表面層Ｌ１と、筐体グランド４０に接着される裏面層Ｌ４と、表面層Ｌ１と裏面層Ｌ４との間に低周波領域３０〜３２に対向するように形成され、表面層Ｌ１から裏面層Ｌ４まで貫通するスルーホールＴＨにより裏面層Ｌ４に接続された第１内層Ｌ２と、第１内層Ｌ１と裏面層Ｌ４との間に高周波領域に対向するように形成され、インターステシャルビアボールＩＶＨにより裏面層Ｌ４に接続された第２内層Ｌ３とを備えている。【選択図】図２
2005277022.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
低周波信号用の線路が形成された低周波領域と高周波信号用の線路が形成された高周波領域とを有する表面層と、
筐体グランドに接着される裏面層と、
前記表面層と裏面層との間に前記低周波領域に対向するように形成され、前記表面層から前記裏面層まで貫通するスルーホールにより前記裏面層に接続された第１内層と、
前記第１内層と前記裏面層との間に前記高周波領域に対向するように形成され、インターステシャルビアボールにより前記裏面層に接続された第２内層と、
を備えたことを特徴とする多層基板。
【請求項２】
前記第２内層の一部には、前記表面層に搭載される高周波デバイスに対向する位置に、前記第１内層に設けられている定電位配線領域にオーバラップするように延伸された凸状部の定電位配線領域が形成されていることを特徴とする請求項１記載の多層基板。
【請求項３】
前記低周波領域と前記高周波領域との境界から低周波領域側に張り出した領域に、前記表面層から前記裏面層まで貫通する高周波デバイス挿入用の穴が形成されていることを特徴とする請求項１記載の多層基板。
【請求項４】
裏面が筐体グランドに接合された多層基板と、
前記多層基板の表面に搭載され、低周波信号用の線路が接続された低周波回路と高周波信号用の線路が接続された高周波回路と低周波信号及び高周波信号の間の周波数変換を行なう周波数変換回路とを有する高周波モジュールと、
を備えた送受信モジュールであって、
前記多層基板は、
前記低周波信号用の線路が形成された低周波領域と前記高周波信号用の線路が形成された高周波領域とを有する表面層と、
前記筐体グランドに接着された裏面層と、
前記表面層と裏面層との間に前記低周波領域に対向するように形成され、前記表面層から前記裏面層まで貫通するスルーホールにより前記裏面層に接続された第１内層と、
前記第１内層と前記裏面層との間に前記高周波領域に対向するように形成され、インターステシャルビアボールにより前記裏面層に接続された第２内層とを備えたことを特徴とする送受信モジュール。
【請求項５】
前記多層基板は、前記低周波領域と前記高周波領域との境界から低周波領域側に張り出した領域に、前記表面層から前記裏面層まで貫通する高周波デバイス挿入用の穴を有し、
前記高周波デバイスは、前記周波数変換回路を有しており、前記穴に挿入されて前記筐体グランドに接着されていることを特徴とする請求項４記載の送受信モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多層基板及び送受信モジュールに関し、特に高周波特性を劣化させずに小型化を図ることができる多層基板の構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、低周波回路と高周波回路とが混在した送受信モジュールが知られている。この送受信モジュールは、放熱や高周波の電磁シールドといった観点から、低周波回路及び高周波回路が搭載された基板（以下、「回路基板」という）が筐体に組み込まれることにより構成されている。
【０００３】
この場合、回路基板は、筐体グランドを基準として動作する。このような送受信モジュールにおいては、回路基板のグランドが、筐体グランドに低インピーダンスで且つ短距離で接続されていなければ、周波数特性などの電気特性が劣化する。
【０００４】
近年、送受信モジュールの小型化の要請に応えるために、低周波回路及び高周波回路を搭載する基板として、回路部品の高密度実装が可能な多層基板を採用するケースが増えている。
【０００５】
４層基板を用いて高周波回路を含む送受信モジュールを構成する場合を例に挙げて説明する。４層基板は、一般に、図４（Ａ）に分解して示すような第１両面基板１０ａと第２両面基板１１ａとがプリプレグ１２ａによって接合されることにより構成されている。第１両面基板１０ａ及び第２両面基板１１ａの各々は、誘電体の表面および裏面に、導体によって形成された配線パターンを有する。
【０００６】
図４（Ｂ）は、第１両面基板１０ａと第２両面基板１１ａとをプリプレグ１２ａで接合した後の４層基板の構造を示す。この４層基板では、第１両面基板１０ａの表面層が第１層Ｌ１、裏面層が第２層Ｌ２になり、第２両面基板１２ａの表面層が第３層Ｌ３、裏面層が第４層Ｌ４になる。
【０００７】
そして、第１層Ｌ１に配線パターンによって低周波信号及び高周波信号用の線路が形成され、この線路上に高周波回路及び低周波回路を構成する回路部品が搭載される。また、第４層Ｌ４は筐体グランドに直接に接続される。
【０００８】
このような構造を有する４層基板の場合、図４に示すように、第１層Ｌ１と第２層Ｌ２との間、及び第３層Ｌ３と第４層Ｌ４との間は、インターステシャルビアホールＩＶＨ（Interstitial Via Hole）によって接続することができる。また、第１層Ｌ１から第４層Ｌ４までの各層は、第１層Ｌ１から第４層までを貫通するスルーホールＴＨ（Through Hole）によって接続することができる。
【０００９】
ここで、第２層Ｌ２を内層グランドとし、この内層グランドと第１層Ｌ１の配線パターンとでマイクロストリップ線路を形成する場合を考える。第２層Ｌ２の内層グランドを筐体グランドに接続する場合、第２層Ｌ２と第３層Ｌ３との間はプリプレグ１２ａであるので、これらの間をインターステシャルビアホールＩＶＨで接続することはできない。
【００１０】
一方、第１層Ｌ１から第４層Ｌ４までを貫通するスルーホールＴＨを用いれば、第２層Ｌ２と第３層Ｌ３との間を接続できるが、図４（ｂ）に示すように、スルーホールＴＨの第１層Ｌ１と第２層Ｌ２とを接続する部分がスタブになり、その長さによっては共振が発生し、高周波特性を劣化させてしまう。
【００１１】
このように、４層基板の第２層Ｌ２を内層グランドとしてマイクロストリップ線路を構成する場合、インターステシャルビアホールＩＶＨとスルーホールＴＨとを組み合わせて内層グランドを筐体グランドに接続すると、筐体グランドまでの経路が長くなってしまい、内層グランドを低インピーダンスで且つ短距離で筐体グランドに接続することが難しいという問題がある。
【００１２】
なお、関連する技術として、衛星通信や地上通信などに用いられる通信機器を構成する高周波回路基板が知られている（例えば、特許文献１参照）。この高周波回路基板は、線路パターンと接地パターンとが対になったマイクロストリップ線路と、この線路パターンが表面に形成された基板部とを備え、線路パターンの線路幅が複数の大きさに形成され、かつ、その線路幅の大きさの相違により、線路パターンとこれと対になる接地パターンとの間隔が相違するように構成されている。この構成によって、良好な伝送特性を有する高周波回路基板が実現されている。
【特許文献１】特開２００３−１１０３１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
従来の高周波送受信モジュール、例えば準ミリ波帯（２５ＧＨｚ帯）の送受信モジュールにおいては、局発信号やＩＦ信号などを処理する低周波回路は、多層基板を用いて高密度実装することにより小型化が図られている。しかし、ＲＦ信号を処理する高周波回路は、上述したように、内層グランド（上述した例では４層基板の第２層Ｌ２）を低インピーダンスで且つ短距離で筐体グランドに接続することが難しいという問題がある。このため、高周波回路を、低周波回路が搭載された多層基板とは別体の両面基板に搭載している。
【００１４】
従って、低周波回路用の多層基板、高周波回路用の高価な両面基板といった２種類の基板を作る必要があるので、トータルの基板材料費が上昇し、複数の基板を送受信モジュールに組み立てるための作業が複雑になり、さらには機器の小型化が難しいという問題が生じている。
【００１５】
そこで、高周波回路と低周波回路とを同じ内層グランドを有する１枚の多層基板に実装したいという要請がある。このとき問題になるのが、上述したように、高周波回路用の内層グランドを筐体グランドに低インピーダンス且つ短距離で接続するのが難しいことである。特に、マイクロストリップ線路／導波管変換部では、内層グランドと筐体グランドとの接続が不十分であると、電気特性が劣化する。
【００１６】
本発明は、上述した要請に応えるためになされたものであり、その課題は、マイクロストリップ線路のグランドと筐体グランドとを低インピーダンス且つ短距離で接続できる多層基板及び小型且つ低価格化を図ることができる送受信モジュールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明に係る多層基板は、低周波信号用の線路が形成された低周波領域と高周波信号用の線路が形成された高周波領域とを有する表面層と、筐体グランドに接着される裏面層と、表面層と裏面層との間に低周波領域に対向するように形成され、表面層から裏面層まで貫通するスルーホールにより裏面層に接続された第１内層と、第１内層と裏面層との間に高周波領域に対向するように形成され、インターステシャルビアボールにより裏面層に接続された第２内層とを備えたことを特徴とする。
【００１８】
また、この発明に係る送受信モジュールは、裏面が筐体グランドに接着された多層基板と、多層基板の表面に搭載され、低周波信号用の線路が接続された低周波回路と高周波信号用の線路が接続された高周波回路と低周波信号及び高周波信号の間の周波数変換を行なう周波数変換回路とを有する高周波モジュールとを備えた送受信モジュールであって、多層基板は、低周波信号用の線路が形成された低周波領域と高周波信号用の線路が形成された高周波領域とを有する表面層と、筐体グランドに接合された裏面層と、表面層と裏面層との間に低周波領域に対向するように形成され、表面層から裏面層まで貫通するスルーホールにより裏面層に接続された第１内層と、第１内層と裏面層との間に高周波領域に対向するように形成され、インターステシャルビアボールにより裏面層に接続された第２内層とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係る多層基板によれば、表面層に形成された高周波信号用の線路と対をなすグランドを、筐体グランドに接着される裏面層とインターステシャルビアホールで接続可能な第２内層に設けたので、高周波信号用の線路と第２内層とでマイクロストリップ線路を構成する場合に、第２内層、つまり内層グランドと筐体グランドとを低インピーダンス且つ短距離で接続できる。その結果、高周波特性の劣化を防止できる。
【００２０】
また、この多層基板では、表面層に形成された低周波信号用の線路のグランドを、スルーホールにより裏面層に接続された第１内層に設けているので、低周波回路と高周波回路とを混在させて１枚の基板に搭載することができ、基板の小型化を図ることができる。なお、第１内層と裏面層との距離は第２内層と裏面層との距離に比べて長くなり、また、スルーホールで接続することにより表面層と第１内層との間に余分なパターン（スタブ）が形成されるが、第１内層は低周波回路のグランドであるので、これらは問題にならない。
【００２１】
また、本発明に係る送受信モジュールによれば、１枚の基板に低周波回路及び高周波回路を搭載できるので、トータルの基板材料費を抑えることができ、組み立てるための作業が簡単になり、さらには機器の小型化が可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施例に係る多層基板及び送受信モジュールを、図面を参照しながら詳細に説明する。
【実施例１】
【００２３】
本発明の実施例１に係る多層基板は、背景技術の欄で説明した４層基板と同様の構造を有する。図１は、本発明の実施例１に係る多層基板及び送受信モジュールの概要を説明するための平面図である。図２は、図１（ａ）に示す多層基板を線分Ａ−Ａで切断し、中心部のみを拡大して示す側断面図である。
【００２４】
実施例１に係る多層基板は、図２に示すように、第１両面基板１０と第２両面基板１１とがプリプレグ１２により接合された４層基板から構成されている。第１両面基板１０及び第２両面基板１１の各々は、誘電体の表面及び裏面の全面又は一部に、導体によって形成された配線パターンを有する。この４層基板では、第１両面基板１０の表面が第１層Ｌ１、裏面が第２層Ｌ２になり、第２両面基板１２の表面が第３層Ｌ３、裏面が第４層Ｌ４になる。
【００２５】
多層基板の表面層を構成する第１層Ｌ１（第１両面基板１０の表面層に等しい）には、図１（ａ）に示すように、発振回路（ＯＳＣ）２０、中間周波数増幅回路（ＩＦ）２１といった低周波回路、及びミキサ回路（ＭＩＸ）２２、高周波増幅回路（ＲＦ）２３といった高周波回路が混在して搭載される。
【００２６】
発振回路（ＯＳＣ）２０、中間周波数増幅回路（ＩＦ）２１、ミキサ回路２２及び高周波増幅回路（ＲＦ）２３は、本発明の高周波モジュールに対応する。
【００２７】
発信回路２０は、局発信号を生成しミキサ回路２２に送る。中間周波増幅回路２１は、外部から入力端子Ｔｉｎを経由して入力されるＩＦ（Intermediate Frequency）信号を増幅してミキサ回路２２に送る。ミキサ回路２２は、発信回路２０からの局発信号と中間周波増幅回路２１からのＩＦ信号とを混合することにより周波数変換を行って高周波のＲＦ（Radio Frequency）信号を生成し、高周波増幅回路２３に送る。高周波増幅回路２３は、ミキサ回路２２から送られてくる高周波信号を増幅し、出力端子Ｔｏｕｔを経由して外部に出力する。
【００２８】
発振回路２０とミキサ回路２２との間、入力端子Ｔｉｎと中間周波増幅回路２１との間、及び中間周波増幅回路２１とミキサ回路２２との間は、第１層Ｌ１に形成された配線パターン３０，３１，３２によってそれぞれ接続されている。これらの配線パターン３０，３１，３２は、低周波信号用の線路として使用される。また、ミキサ回路２２と高周波増幅回路２３との間及び高周波増幅回路２３と出力端子Ｔｏｕｔとの間は第１層Ｌ１に形成された配線パターン３３，３４によってそれぞれ接続されている。これらの配線パターン３３，３４は高周波信号用の線路として使用される。
【００２９】
多層基板の第２層Ｌ２（第１両面基板１０の裏面層に等しい）は、本発明の第１内層に対応する。この第２層Ｌ２には、図１（ｂ）に示すように、第１層Ｌ１の低周波信号用の線路が形成された領域（以下、「低周波領域」という）に対向する領域に第１内層グランドパターン３５が形成されている。第１内層グランドパターン３５は、第１層Ｌ１の高周波信号用の線路が形成された領域（以下、「高周波領域」という）に入り込まない範囲に形成されている。
【００３０】
多層基板の第３層Ｌ３（第２両面基板１１の表面層に等しい）は、本発明の第２内層に対応する。この第３層Ｌ３には、図１（ｃ）に示すように、高周波領域に対向する領域に第２内層グランドパターン３６が形成されており、この第２内層グランドパターン３６は、ミキサ回路２２に対向する領域まで延伸された凸状部３７（定電位配線領域）を有する。この第２内層グランドパターン３６の凸状部３７の定電位配線領域は、第１内層グランドパターン３５に設けられている定電位配線領域にオーバラップしている。
【００３１】
多層基板の裏面層を構成する第４層Ｌ４（第２両面基板１１の裏面層に等しい）には、その全面にわたってグランドパターン３７が形成されている。このグランドパターン３７は、筐体グランド４０に接合されている。
【００３２】
第２層Ｌ２を構成する第１内層グランドパターン３５は、図２に示すように、第１層Ｌ１から第４層Ｌ４まで貫通する複数のスルーホールＴＨによってグランドパターン３７に接続されている。
【００３３】
また、第３層Ｌ３を構成する第２内層グランドパターン３６は、図２に示すように、第３層Ｌ３と第４層Ｌ４との間だけを貫通する複数のインターステシャルビアホールＩＶＨによってグランドパターン３７に接続されている。このような構成により、第１層Ｌ１の配線パターン３３，３４と第３層Ｌ３の第２内層グランドパターン３６との間に誘電体が介在してマイクロストリップ線路が形成されている。この場合、マイクロストリップ線路の誘電体は、第１両面基板１０の誘電体及びプリプレグ１２が積層されて構成されている。
【００３４】
以上のように構成される多層基板の第１層Ｌ１の配線パターン３０〜３４には、発振回路２０、中間周波増幅回路２１、ミキサ回路２２及び高周波増幅回路２３を構成するための部品が搭載され、また、第４層Ｌ４のグランドパターン３７が筐体グランド４０に接合されて送受信モジュールが構成されている。
【００３５】
以上説明した本発明の実施例１に係る多層基板によれば、第１層Ｌ１に形成された高周波信号用の線路に対向するグランドとして第３層Ｌ３に第２内層グランドパターン３６を設け、この第２内層グランドパターン３６を、インターステシャルビアホールＩＶＨを用いて、筐体グランド４０に接合される第４層Ｌ４に接続するように構成したので、マイクロストリップ線路のグランドと筐体グランド４０とを低インピーダンス且つ短距離で接続できる。その結果、高周波特性の劣化を防止できる。
【００３６】
また、この多層基板では、さらに、第１層Ｌ１に形成された低周波回路用のグランドが、スルーホールＴＨにより第４層Ｌ４に接続された第２層Ｌ２に第１内層グランドパターン３５として設けられているので、低周波回路と高周波回路とを混在させて１枚の基板に搭載することができ、基板の小型化を図ることができる。
【００３７】
なお、第２層Ｌ２と第４層Ｌ４との距離は、第３層Ｌ３と第４層Ｌ４との距離に比べて長くなり、また、スルーホールＴＨで接続することにより第１層Ｌ１と第２層Ｌ２との間に余分なパターン（スタブ）が形成されるが、第２層Ｌ２は低周波回路のグランドであるので、これらは問題にならない。
【００３８】
また、本発明の実施例１に係る送受信モジュールによれば、１枚の多層基板に低周波回路及び高周波回路を搭載できるので、トータルの基板材料費を抑えることができ、組み立てるための作業が簡単になり、さらには機器の小型化を図ることができる。
【実施例２】
【００３９】
本発明の実施例２に係る多層基板及び送受信モジュールは、実施例１に係る多層基板に高周波デバイス用の穴を形成し、この穴に高周波デバイスを挿入して送受信モジュールを構成したことを特徴とする。
【００４０】
図３は、本発明の実施例２に係る多層基板及び送受信モジュールの中心部のみを拡大して示す側断面図である。
【００４１】
多層基板の各層の構造は、上述した実施例１に係る多層基板と同じである。この多層基板には、低周波領域と高周波領域との境界から低周波領域側に張り出した領域に、第１層Ｌ１から第４層Ｌ４まで貫通する高周波デバイス挿入用の穴が形成されている。
【００４２】
筐体グランド４０は、上記穴に嵌合するように形成された凸部４１を有する。高周波デバイスとしてのミキサ回路２２は、上記穴に挿入されて、ねじ５０，５１により筐体グランド４０の凸部４１に固定されている。また、ミキサ回路２２と低周波領域の配線パターン３０〜３２との間はボンディングワイヤ５２により接続されている。また、ミキサ回路２２と高周波領域の配線パターン３３，３４との間はボンディングワイヤ５３により接続されている。
【００４３】
以上説明したように、本発明の実施例２に係る多層基板及び送受信モジュールによれば、上述した実施例１に係る多層基板及び送受信モジュールと同様の作用及び効果が得られるとともに、さらに、ミキサ回路２２がねじ止めにより筐体グランド４０の凸部４１に堅固に固定されるので、筐体グランド４０がヒートシンクとして作用し、ミキサ回路２２で発生される熱を効率よく放散させることができる。
【００４４】
なお、上述した実施例１及び実施例２では多層基板として４層基板を例に挙げて説明したが、本発明は、４層以上の多層基板にも適用可能であるのは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明に係る多層基板及び送受信モジュールは、混在する高周波信号と低周波信号とを処理する必要がある高周波送受信モジュールを搭載する無線機器に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の実施例１に係る多層基板及び送受信モジュールの概要を説明するための平面図である。
【図２】本発明の実施例１に係る多層基板の中心部を拡大して示す側断面図である。
【図３】本発明の実施例２に係る多層基板の中心部を拡大して示す側断面図である。
【図４】従来の多層基板を説明するための側断面図である。
【符号の説明】
【００４７】
１０，１０ａ…第１両面基板、１１，１１ａ…第２両面基板、１２，１２ａ…プリプレグ、２０…発信回路、２１…中間周波増幅回路、２２…ミキサ回路、２３…高周波増幅回路、３０〜３２…低周波信号用の配線パターン、３３，３４…高周波信号用の配線パターン、３５…第１内層グランドパターン、３６…第２内層グランドパターン、３７…凸状部、３８…グランドパターン、４０…筐体グランド、４１…凸部、５０，５１…ねじ、５２，５３…ボンディングワイヤ、Ｌ１…第１層、Ｌ２…第２層、Ｌ３…第３層、Ｌ４…第４層、ＩＶＨ…インターステシャルビアホール、ＴＨ…スルーホール。
【図１】
2005277022.tif 000003
【図２】
2005277022.tif 000004
【図３】
2005277022.tif 000005
【図４】
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