JP2000512110A - 集積された側面型マイクロ波カプラを有するプリント回路板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 多層プリント配線板に不可欠であり、該多層プリント配線板に埋め込まれた側面(broadside)結合型導体（４２ａ，４２ｂ，４３ａ，４３ｂ，４４ａ，４４ｂ）よりなるマイクロ波側面結合型バラン(balun)である。多層プリント配線板に埋め込まれると共に矩形環状ダイオード（５７）に接続された２個の前記側面結合されたバランよりなるマイクロ波ミキサの様に、前記バランは前記多層プリント配線板に集積される構成部品を形成する為に使用される。。

Description

【発明の詳細な説明】 集積された側面型マイクロ波カプラを有するプリント回路板 技術分野 本発明は、側面(broadside)結合されたマイクロ波バラン(balun)、特に従来の 多層配線板に埋込まれたバランを有するプリント配線板に関するものである。 背景技術 側面結合されたバランは広帯域マイクロ波及び無線周波数ミキサの設計にとっ て必要なものである。側面結合の設計は縁部結合構造と比べて数多くの利点があ る。特に重要なのは、偶数奇数モードインピーダンス比を増加させる強力な奇数 モード結合及びプロセス許容感度の減少により、側面接続されたバランは優れた 性能を示すということである。従来の技術では、該バランは多層の厚膜セラミッ ク基板或いは単層デュロイド（Duroid）板上に個別部品として組立てられている 。前記従来のバランはマイクロ波ミキサ、パワーアンプ等を形成する他の回路素 子と連結され、通常、金属製パッケージ或いはプラスチック製デュエルラインパ ッケージに収容される。その後、該パッケージはプリント配線板（一般にプリン ト回路板に属するものも含む）に取り付けられる。然し、該パッケージはプリン ト配線板には適合しないので、パッケージ部品を前記プリント配線板に装備する には溶接等の処理が必要となる。前記従来のバランはプリント配線板の製造や集 積に高額で複雑な製造工程を必要とするので、比較的高価となる。従って、従来 のプリント配線板に適合すると共に安価で製造できる部品を提供することが要請 される。 発明の目的及び要約 本発明の目的は埋込型マイクロ波バランを有するプリント配線板を提供するこ とにある。 又、本発明の他の目的は従来のプリント配線板に集積された安価なマイクロ波 カプラを提供することにある。 更に、本発明の他の目的はプリント配線板に不可欠であると共にプリント配線 板の他の回路部品に接続されマイクロ波デバイスを形成するマイクロ波側面結合 型バランを提供することにある。 更に又、本発明の他の目的はプリント回路板に不可欠のバランを有するミキサ 回路を提供することにある。 上記の及びその他の本発明の目的は多層プリント配線板に埋込まれた集積側面 結合型マイクロ波バランにより成し遂げられる。 図面の簡単な説明 上記の及びその他の前述した様な本発明の目的は、添付した図面に関連させて 以下の説明を読めばより明確に理解できるであろう。 図１は本発明に係るバランを作る為に使用される導体を有する多層構造を示す プリント配線板の分解組立図である。 図２は本発明に係る側面結合されたバランの分解組立図である。 図３は図２の３−３矢視図である。 図４は図２の４−４矢視図である。 図５は図２に示す側面結合型バランの概略図である。 図６は本発明に係るバランのもう１つの実施の形態の概略図を示す。 図７は矩形環状ダイオードを有する多層プリント配線板に埋設された側面結合 型バランを集積して形成されたＤＣ結合型マイクロ波ミキサの概略図を示す。 図８及び図９は図７のミキサを製造する段階を示す製作パネルの複数の回路を 示す。 図１０はプリント配線板等に付属する導線を示す本発明に係るミキサ回路の断 面図である。 図１１は図７のミキサの写真である。 図１２は最後の構成要素として付着するＪ導線を示す図７のミキサのもう１つ の写真である。 好ましい実施の例の説明 図１を参照すると、更なる構造の組立ブロックが簡単な形態で示されており、 多層プリント配線板は第１絶縁外層６と第２絶縁外層７とで誘電層５を挟装した 多層構造を形成する。（詳細は後述するが）埋込まれた側面結合型バランを形成 させる為、前記第１絶縁外層及び第２絶縁外層の外面に導体フィルム８を設け、 該導体フィルム８を選択エッチングし、配線板の表面に設けられた回路部品を配 線板に埋込んだ構成物に接続する連結体を形成させている。本発明によれば、薄 い細長い導体１０及び１１は誘電材料製の中間層である前記誘電層５の両面に設 けられている。前記細長い導体１０及び１１の各側面は側面結合に対して互いに 正反対側にある。前記各導体は、前記誘電層５の両面に材料をメッキして前記導 体を形成させるアディティブ法、或いは、誘電層５の両面の導体薄膜をフォトマ スクすると共に酸でエッチングして前記導体１０及び１１を形成させるサブトラ クティブ法で形成される。前記層６と７をプレプレッグ(prepreg)層５に貼り付 け，これを挟装し、配線板に埋込まれたカプラ導体或いはトレースを有する合成 プリント配線板を形成する。前記各層５，６及び７は処理がし易い様に同一の材 料であることが好ましい。前記埋込まれた構成物及び前記プリント配線板の他の 回路部品に接続する為に、複数のスルーコネクタ、即ちバイア(via)１２（図１ では簡略化の為１個所のみ示している）が各層５，６及び７を貫通して形成され 、所望の接続が行われる。 本発明に係る側面結合型バランの１つの実施の例について、図２から図５を参 照しつつ更に詳細に説明する。図２はバラン構造が形成された多層プリント配線 板の分解組立図である。該プリント配線板は第１絶縁外層６と第２絶縁外層７と の間に挟装された中間の誘電層５（場合により、プレプレッグ層という）を有し ている。前記第１絶縁外層６の外面には複数の連結体が設けられている。複数の スルーホール、即ちバイアは前記配線板を貫通して前記第２絶縁外層７の外面に 至る接続路を提供する。薄く細長い導体２１ａ及び２１ｂはアディクティブ法或 いはサブトラクティブ法のいずれかの方法で中間の前記誘電層５の両面反対側に 形成されバラン構造２３を提供する。前記第１及び第２絶縁外層６，７は中間層 の前記誘電層５及び細長い導体２１ａ，２１ｂに貼り付けられる。 結合するバランのインピーダンスは前記バラン構造２３をなす各導電性トレー スの幅及び該各トレースに挟まれた前記誘電層５の厚さにより決定される。前記 結合されたバラン構造２３のインピーダンスは５０オームであり、接地される誘 導ライン２２は前記中間の誘電層５の一方の面に形成され所望のインピーダンス を得る。或いは又、誘導ライン２２は適切な連結体を有する絶縁外層６又は７の いずれかの面に形成され、前記バラン構造に電気的に接続される。 図２から図５を再び参照すると、プレートスルーホール、即ちバイア１７，１ ８，３０及び３２が設けられ前記各細長い導体への電気的接続を可能にすると共 に前記プリント配線板の頂部及び底部の前記接地層或いは連結薄板間の接続を可 能にする。前記実施例では、バイア１７及び３０は前記配線板を貫通して延び細 長い導体２１ａの各端部に接続され、バイア１８及び３２は前記配線板を貫通し て延び細長い導体２１ｂの各端部に接続される。更に、前記配線板を貫通して延 びインピーダンスライン２２の端部に接続されるバイア３３が設けられている。 処理を容易にする為、各バイアは前記プリント配線板の全３層を貫通して延びて おり、従って、各バイアの端部には連結薄板が設けられている。例えば、バイア １７は前記層６の外面に連結薄板１５及び前記層７の外面に連結薄板１６を有す る。回路設計次第で、前記各連結薄板は前記配線板の他の部品への接続を与え、 接地し、或いは単独で半田パッドを構成したりする。前記実施例では、連結薄板 １９及び１５は、それぞれ導体２１ａに対して入力及び出力を与える。該結合さ れた出力は連結薄板２０に現われ、前記バランは連結薄板１４で接地される。 前記配線板の残置部分は他の電子部品及び回路に使用される。前記バランは１ 個以上の結合回路を含み、図６及び図７に関連して説明されるマイクロ波回路を なす結合部品を与えられている。然し、前記構造はプリント配線板に集積された ものであり、前記プリント配線板に装備された他の部品との使用の為マイクロ波 結合型配列を単純かつ容易に構成できることがわかる。 本発明に係るもう１つの側面結合型バランの概略図が図６に示されている。該 バランは埋込み側面結合型の１対の導体２５ａ，２５ｂ、２６ａ，２６ｂ及び２ ７ａ，２７ｂを有している。マイクロ波は前記細長い導体２５ａの一端に入力さ れ、マイクロ波の出力は導体２６ａ及び２７ａの２箇所で得られる。導体２５ａ 及び２５ｂのインピーダンスは５０オームであり、導体２６ａ，２６ｂ及び２７ ａ，２７ｂのインピーダンスはそれぞれ２５オームである。適正な結合として周 知の様に、前記導体は前記バランが作動するマイクロ波周波数帯の中心周波数に おいて約１／４波長とすべきである。 図７は本発明に係る集積埋込型マイクロ波バランと一体のマイクロ波ミキサの 概略図である。該ミキサはダイオード５４，５５，５６及び５７を有する矩形環 状ダイオードの対向する各端子５２及び５３に接続された無線周波数入力バラン ４０及び前記矩形環状ダイオードの他の端子５９，５１に接続されたＬＯバラン ４１とを有している。中心タップ２８は前記バランの１つに結合され中間周波数 出力を与える。前記無線周波数入力バランは側面結合型の１対の導体４２ａ，４ ２ｂ，４３ａ，４３ｂ，４４ａ及び４４ｂを有している。前記ＬＯバランは側面 結合型の１対の導体４６ａ，４６ｂ及びストリップライン４７を有する。適切な 連結が要請される場合にはバイア接続が用いられる。 図１１は前記ミキサ回路の写真を示しており、明らかな様に、前記結合された １対の導体４２及び４６はジグザグ型であり、前記１対の導体４３及び４４は波 形をなし、所望の結合を達成する一方で物理的寸法を削減している。他の形状が 同様に使用されることもある。前記構造は対照的に配列された部品を有したもの であり、平衡した性能が得られる。 プリント配線板に埋込まれた創意に富むバランにより該バランと一体となって 部品の効率よい製造が可能となる。図８は複数のミキサ回路を含む配線板パネル がプリントされた製品を示している。前記ミキサ回路を形成する為には、上述し た様に、多層プリント配線板の大型パネルが集積埋込型バランを含むことである 。公知のＳＯＴ−１４３パッケージされた矩形環状ダイオードの様なダイオード はピックアンドプレース機械によりプリント配線板に配設された後、公知のリフ ロー処理が行われる。前記プリント配線板はその後、図９に示す様に１列のミキ サ回路を有する細長いストリップにスナップされる。公知のＪ導線フレームがリ フロー処理或いは手作業で前記ストリップの各側に容易に取り付けられる。前記 Ｊ導線フレームはその後適切な長さに切断される。最後に、前記ストリップはス ナップされ個別のミキサ回路が作り出される。図１０はプリント配線板内に埋め 込まれた２個の側面結合型バランと前記プリント配線板の表面に配設された１個 の矩形環状ダイオードと前記プリント配線板の各縁部に取り付けられた１０個の Ｊ導線とを含む最終のマイクロ波ミキサの断面図である。図１２は接続されたＪ 導線を示すミキサ部品の写真である。 上述した様に、マイクロ波バランを製造し、上述したミキサの様に該マイクロ 波バランを結合部品への接続用としてプリント多層配線基板に埋め込み集積マイ クロ波回路を形成することが容易となる。当業者によれば、前記バランが前述し たミキサに加えてＩＱ変調器或いは倍電圧器の様な多数の回路、及び携帯電話又 はＰＣＳ基地局或いは送受話器で使用される様な平衡増幅器を生み出すのに使用 されることは明らかである。 本発明は特殊な実施例に関連して記載されているが、当業者であれば前述した 教訓を鑑みて、各種の変更、代用、代替手段及び修正が可能であることが明らか である。従って、この説明は添付した請求の範囲の精神の範囲内においてその様 な変更、代用、代替手段及び修正のすべてを達成しようとするものである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．絶縁材料の第１層と第２層との間に挟装された誘電材料の中間層と、該誘電 層の一方の面に埋め込まれた第１の薄く細長い導体と、該第１の導体と反対の 前記誘電層の他方の面に埋めこまれた第２の薄く細長い導体とを備え前記第１ 及び第２の導体とは電気的に結合されており、更に、前記プリント配線板の一 方の面から前記各導体に延び前記一方の面から前記埋め込まれ結合された各導 体に電気的接続を与えるフィードスルーバイアを含むプリント配線板。 ２．入力及び出力バランを形成する前記各導体を接続する為前記配線板の少なく とも１つの面に選択的にパターン処理された薄い導体トレースを含む請求項１ に記載されたプリント配線板。 ３．前記各層の１つの層の面にインピーダンスライン導体を更に含む請求項１に 記載されたプリント配線板。 ４．前記配線板が頂上面と底面を有し、前記フィードスルーバイアが導電性材料 でメッキされると共に前記配線板を貫通して前記頂上面から前記底面に延びる 請求項１に記載されたプリント配線板。 ５．埋め込まれた側面結合型マイクロ波バラン回路を有する前記プリント配線板 が前記回路部品に接続され前記側面結合型バランを用いてマイクロ波回路を与 える様選択されたマイクロ波の回路部品をサポートするプリント配線板。 ６．絶縁材料の第１及び第２層との間に挟装された誘電材料の中間層と、該誘電 層の１つの面に埋め込まれた第１の薄く細長い導体と、該第１の導体と反対の 前記誘電層の他方の面に埋めこまれた第２の薄く細長い導体とを備え前記第１ 及び第２の導体とは電気的に結合されており、更に、前記プリント配線板の前 記頂上面から前記底面に延び前記導体を貫通して前記頂上面及び底面から前記 埋め込まれ結合された導体に電気的接続を提供するフィードスルーバイアと、 少なくとも１つのバランを形成するカプラを接続する為に前記頂上面及び底面 のそれぞれの面を選択的に処理した薄い導体トレースとからなる多層プリント 配線板或いは頂上面と底面を有する前記配線板に形成された側面結合型バラン 。 ７．前記各層の１つの層の面にインピーダンスライン導体を更に含む請求項のバ ラン。 ８．埋め込まれた側面結合型マイクロ波バランと、前記プリント配線板の一方の 面から該配線板の反対面に延び前記バランを貫通するバイアと、環状ダイオー ド回路と、前記バランと接続する為に前記各面のそれぞれの面に形成して前記 環状ダイオード回路に接続される２個の入力バランを形成する接続トレースと 、前記入力バランの１つに結合し中間周波数出力を与える中心タップとからな るプリント配線板マイクロ波ミキサ。