JP2500155C

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Publication number: JP2500155C
Authority: JP
Original assignee: 富士通電装株式会社
Publication date: 1999-02-03

Description

【発明の詳細な説明】【０００１】【産業上の利用分野】本発明は、多層回路基板に係わり、特に、基板内に同軸回路を形成する同軸線パターンを形成した多層回路基板に関する。【０００２】【従来の技術】従来、例えば、周波数帯域がＧＨｚ以上の高周波帯域を扱う伝送機器では、例
えば、図５に示すように、同軸線材を使用した同軸回路により、２つの入力信号
を、１つの出力信号に合体することが行われている。すなわち、図５において、符号１１はプリント基板を示しており、このプリン
ト基板１１には、信号ａを入力する回路Ａと、信号ｂを入力する回路Ｂとが形成
されている。【０００３】回路ＡとＢとは、それぞれ、プリント基板１１に配置される入力端子１３，接
続端子１５および同軸線材１７とを有しており、信号ａおよびｂは、プリント基
板１１に配置される接続端子１５および同軸線材１７を介して出力端子１９に伝
送され、この出力端子１９において、図６に示すように、一つの出力信号に合体
される。【０００４】そして、このような同軸回路では、ノイズ，漏話，損失等を考慮した場合には
、回路Ａと回路Ｂとが、全くバランスの取れた実装配置であり、かつバランスの
取れたパターンルートであることが要望される。【０００５】【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このような従来の同軸回路では、高価な同軸線材１７を使用し
ているため、製造コストが増大し、また、同軸線材１７の実装に比較的大きなス
ペースを必要とするため、高密度実装には適していないという問題があった。本発明は、かかる従来の問題を解決すべくなされたもので、同軸回路を基板内
に、安価，確実に形成することのできる多層回路基板を提供することを目的とす
る。【０００６】【課題を解決するための手段】本発明の多層回路基板は、第１同軸線パターンの両側にアースパターンの形成
される第１同軸線基板と、第２同軸線パターンの両側にアースパターンの形成さ
れる第２同軸線基板との間に、アースパターンの形成される中間アース基板を配
置するとともに、前記第１同軸線基板および第２同軸線基板の外側に、アースパ
ターンの形成される外側アース基板を配置し、さらに、前記各基板のアースパタ
ーンを、ビアホールにより電気的に導通してなり、外側アース基板のアースパタ
ーン部分の上面から中間アース基板の中央までの間隔と、外側アース基板の基板
部分の上面から中間アース基板の中央までの間隔とが等しく、第１同軸線パター
ンの肉厚と、第２同軸線パターンの肉厚とが等しく、外側アース基板の基板部分
の下面と第１同軸線基板の基板部分の上面との間隔と、中間アース基板の基板部
分の下面と第２同軸線基板の基板部分の上面との間隔とが等しく、かつ、第１同
軸線パターンと第２同軸線パターンとで形成される同軸回路のインピーダンスが
、肉厚と間隔とを変化することにより、下記近似式に基づいて決定されるＺ₀＝〔１３８／（ε_r）^1/2〕・log １０・｛（Ｄ＋１．５ｄ）／Ｋ_lｄ｝（ここで、ε_rは比誘電率、Ｋ_lは内部導体実効径係数を表す。）ことを特徴とするものである。【０００７】【作用】本発明の多層回路基板では、第１同軸線パターンおよび第２同軸線パターンが
、各基板のアースパターンにより囲繞され、シールドされる。第１同軸線パターンおよび第２同軸線パターンの肉厚、および、外側アース基
板の基板部分の下面と第１同軸線基板の基板部分の上面との間隔と、中間アース
基板の基板部分の下面と第２同軸線基板の基板部分の上面との間隔を変化するこ
とにより、第１同軸線パターンと第２同軸線パターンとで形成される同軸回路の
インピーダンスを容易に決定することが可能となる。【０００８】【実施例】以下、本発明の詳細を図面に示す実施例について説明する。図１ないし図３は、本発明の多層回路基板の一実施例を示している。図において符号３１は、第１同軸線基板を示しており、この第１同軸線基板３１には、基
板部分に直線状に第１同軸線パターン３３が定法に従って誘電体層３２を介して
形成されている。【０００９】この第１同軸線パターン３３の両側には、全面にアースパターン３５が形成さ
れ、このアースパターン３５の第１同軸線パターン３３の両側となる位置には、
第１同軸線パターン３３に沿って、所定間隔を置いて多数のビアホール３７が形
成されている。符号３９は、第２同軸線基板を示しており、この第２同軸線基板３９は、第１
同軸線基板３１と全く同様に形成されている。【００１０】すなわち、第２同軸線基板３９には、第１同軸線パターン３３と全く同一に第
２同軸線パターン４１が定法に従って誘電体層４２を介して形成され、この第２
同軸線パターン４１の両側にアースパターン３５が形成され、さらに、第２同軸
線パターン４１の両側には、第１同軸線基板３１と全く同様に、ビアホール３７
が形成されている。第１同軸線基板３１と第２同軸線基板３９との間には、アースパターン３５の
形成される中間アース基板４３が配置され、この中間アース基板４３には、第１
同軸線基板３１のビアホール３７に対応する位置に、ビアホール３７が形成され
ている。【００１１】第１同軸線基板３１および第２同軸線基板３９の外側には、アースパターン３
５の形成される外側アース基板４５，４７が配置され、これ等の外側アース基板
４５，４７には、第１同軸線基板３１のビアホール３７に対応する位置に、ビア
ホール３７が形成されている。そして、各基板３１，３９，４３，４５，４７のアースパターン３５が、図２
に示すように、ビアホール３７により電気的に導通されている。【００１２】すなわち、各基板３１，３９，４３，４５，４７の両面には、アースパターン３５が、図２に示すように形成され、各アースパターン３５が、ビアホール３７
内に形成される環状銅箔パターン４９により連結されている。なお、図３は、多層回路基板を上面から見た概略を示すもので、図３において
符号５１は多層回路基板を、符号５３はコネクタを示しており、第１同軸線パタ
ーン３３および第２同軸線パターン４１は、多層回路基板５１内において所定の
入力部および出力部に内層結線されている。【００１３】図４は、第１同軸線パターン３３，第２同軸線パターン４１等により形成され
る同軸回路の詳細を示すもので、外側アース基板４５のアースパターン部分の上
面から中間アース基板４３の中央までの間隔、および、外側アース基板４７の基
板部分の上面から中間アース基板４３の中央までの間隔が、それぞれＬとされて
いる。また、第１同軸線パターン３３および第２同軸線パターン４１の肉厚が、それ
ぞれｄとされ、さらに、外側アース基板４５の基板部分の下面と第１同軸線基板
３１の基板部分の上面との間隔、および、中間アース基板４３の基板部分の下面
と第２同軸線基板３９の基板部分の上面との間隔が、それぞれＤとされている。【００１４】このような同軸回路では、インピーダンスＺ₀（オーム）は、以下の近似式に
より求めることができる。Ｚ₀＝〔１３８／（ε_r）^1/2〕・log １０・｛（Ｄ＋１．５ｄ）／Ｋ_lｄ｝ここで、ε_rは比誘電率、Ｋ_lは内部導体実効径係数、ｄおよびＤは図４に示し
た寸法である。【００１５】しかして、以上のように構成された多層回路基板では、第１同軸線パターン３
３の両側にアースパターン３５の形成される第１同軸線基板３１と、第２同軸線
パターン４１の両側にアースパターン３５の形成される第２同軸線基板３９との
間に、アースパターン３５の形成される中間アース基板４３を配置するともに、
第１同軸線基板３１および第２同軸線基板３９の外側に、アースパターン３５の
形成される外側アース基板４５，４７を配置し、さらに、各基板３１，３９，４３，４５，４７のアースパターン３５を、ビアホール３７により電気的に導通し
たので、同軸回路を基板内に、安価，確実に形成することができる。【００１６】すなわち、以上のように構成された多層回路基板では、同軸回路を、従来のよ
うに高価な同軸線材を使用することなく、第１同軸線パターン３３および第２同
軸線パターン４１により形成したので、非常に安価なものとなる。また、第１同軸線パターン３３および第２同軸線パターン４１が、各基板３１
，３９，４３，４５，４７のアースパターン３５により囲繞され、確実にシール
ドされるため、ノイズ，漏話，損失等の安定した同軸回路となる。【００１７】さらに、第１同軸線パターン３３により形成される回路と、第２同軸線パター
ン４１により形成される回路とを、全くバランスの取れた実装配置とし、かつバ
ランスの取れたパターンルートにすることが容易に可能となる。さらに、また、同軸回路が多層回路基板内に形成されるため、特別な実装スペ
ースが不要となり、高密度実装に非常に適したものとなる。【００１８】また、以上のように構成された多層回路基板では、第１同軸線パターン３３お
よび第２同軸線パターン４１の肉厚ｄ、および、前述した間隔Ｄを変化すること
により、前述した式に基づいてインピーダンスを容易に決定することが可能とな
る。【００１９】【発明の効果】以上述べたように、本発明の多層回路基板では、第１同軸線パターンの両側に
アースパターンの形成される第１同軸線基板と、第２同軸線パターンの両側にア
ースパターンの形成される第２同軸線基板との間に、アースパターンの形成され
る中間アース基板を配置するとともに、第１同軸線基板および第２同軸線基板の
外側に、アースパターンの形成される外側アース基板を配置し、さらに、各基板
のアースパターンを、ビアホールにより電気的に導通したので、同軸回路を基板
内に、安価，確実に形成することができる。特に、本発明の多層回路基板では、第１同軸線パターンおよび第２同軸線パタ
ーンの肉厚、および、外側アース基板の基板部分の下面と第１同軸線基板の基板
部分の上面との間隔、および、中間アース基板の基板部分の下面と第２同軸線基
板の基板部分の上面との間隔を変化することにより、第１同軸線パターンと第２
同軸線パターンとで形成される同軸回路のインピーダンスを容易に決定すること
ができるという利点がある。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a multilayer circuit board, and more particularly, to a multilayer circuit board having a coaxial line pattern for forming a coaxial circuit in the board. 2. Description of the Related Art Conventionally, for example, in a transmission device handling a high-frequency band whose frequency band is GHz or more, as shown in FIG. 5, for example, two input signals are converted by a coaxial circuit using a coaxial wire. Merging into one output signal is performed. That is, in FIG. 5, reference numeral 11 denotes a printed circuit board, on which a circuit A for inputting a signal a and a circuit B for inputting a signal b are formed. Each of the circuits A and B has an input terminal 13, a connection terminal 15 and a coaxial wire 17 arranged on a printed board 11, and signals a and b are arranged on the printed board 11. The signal is transmitted to the output terminal 19 via the connection terminal 15 and the coaxial wire 17, and is combined into one output signal at the output terminal 19 as shown in FIG. In such a coaxial circuit, when noise, crosstalk, loss, and the like are taken into consideration, the circuit A and the circuit B have a completely balanced mounting arrangement and a well-balanced pattern route. Is required. However, in such a conventional coaxial circuit, since an expensive coaxial wire 17 is used, the manufacturing cost is increased, and the conventional coaxial circuit is compared with the mounting of the coaxial wire 17. There is a problem that it is not suitable for high-density mounting because a large space is required. The present invention has been made to solve such a conventional problem, and an object of the present invention is to provide a multi-layer circuit board capable of forming a coaxial circuit in a substrate at low cost and reliably. A multilayer circuit board according to the present invention comprises a first coaxial line substrate having ground patterns formed on both sides of a first coaxial line pattern, and a ground layer formed on both sides of a second coaxial line pattern. An intermediate ground substrate on which an earth pattern is formed is arranged between the second coaxial line substrate on which the pattern is formed, and a grounding pad is provided outside the first coaxial line substrate and the second coaxial line substrate.
Turn outer ground substrate formed of place, further, the ground pattern of the substrate, becomes electrically conductive via hole, the outer ground substrate Asupata
And distance from the upper surface of the over down portion to the center of the intermediate ground substrate, the outer ground substrate board
The distance from the upper surface of the portion to the center of the intermediate ground substrate is equal, the thickness of the first coaxial line pattern is equal to the thickness of the second coaxial line pattern, and the substrate portion of the outer ground substrate is equal.
The lower surface of and the distance between the upper surface of the substrate portion of the first coaxial line substrate, the intermediate ground substrate board unit
The distance between the lower surface of the second coaxial line substrate and the upper surface of the substrate portion of the second coaxial line substrate is equal, and the impedance of the coaxial circuit formed by the first coaxial line pattern and the second coaxial line pattern has the thickness, the distance, Is changed based on the following approximate expression: Z ₀ = [138 / (ε _r ) ^1/2 ] · log 10 · {(D + 1.5d) / K _l d} (where ε _r the dielectric constant, is K _l is characterized in.) to represent the number of inner conductor effective-diameter. In the multilayer circuit board of the present invention, the first coaxial line pattern and the second coaxial line pattern are surrounded and shielded by the ground pattern of each board. The thickness of the first coaxial line pattern and the second coaxial line pattern, and the distance between the upper surface of the lower surface and the substrate section of the first coaxial line board substrate portion of the outer ground substrate, and the lower surface of the substrate portion of the intermediate ground substrate The impedance of the coaxial circuit formed by the first coaxial line pattern and the second coaxial line pattern can be easily determined by changing the distance between the second coaxial line substrate and the upper surface of the substrate portion . Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. 1 to 3 show one embodiment of a multilayer circuit board according to the present invention . In the drawing, reference numeral 31 denotes a first coaxial line substrate, on which a first coaxial line pattern 33 is formed linearly on a substrate portion via a dielectric layer 32 according to a standard method. ing. An earth pattern 35 is formed on the entire surface on both sides of the first coaxial line pattern 33, and at positions on both sides of the first coaxial line pattern 33 of the earth pattern 35,
A large number of via holes 37 are formed at predetermined intervals along the first coaxial line pattern 33. Reference numeral 39 denotes a second coaxial line substrate, and the second coaxial line substrate 39 is a first coaxial line substrate.
It is formed in exactly the same way as the coaxial line substrate 31. That is, the second coaxial line pattern 41 is formed on the second coaxial line substrate 39 via the dielectric layer 42 in exactly the same manner as the first coaxial line pattern 33 according to a standard method.
Ground patterns 35 are formed on both sides of the coaxial line pattern 41, and via holes 37 are formed on both sides of the second coaxial line pattern 41, just like the first coaxial line substrate 31.
Are formed. An intermediate ground substrate 43 on which an earth pattern 35 is formed is disposed between the first coaxial line substrate 31 and the second coaxial line substrate 39.
A via hole 37 is formed at a position corresponding to the via hole 37 of the coaxial cable substrate 31. The ground pattern 3 is provided outside the first coaxial cable substrate 31 and the second coaxial cable substrate 39.
Outer ground substrates 45 and 47 on which 5 are formed are arranged, and via holes 37 are formed in these outer ground substrates 45 and 47 at positions corresponding to the via holes 37 of the first coaxial cable substrate 31. The ground pattern 35 of each of the substrates 31, 39, 43, 45, 47 is shown in FIG.
As shown in the figure, the electrical conduction is provided by the via hole 37. That is, ground patterns 35 are formed on both sides of each of the substrates 31, 39, 43, 45, and 47, as shown in FIG.
Are connected by an annular copper foil pattern 49 formed therein. FIG. 3 schematically shows the multilayer circuit board viewed from above. In FIG. 3, reference numeral 51 denotes a multilayer circuit board, reference numeral 53 denotes a connector, and a first coaxial line pattern 33 and a second coaxial line pattern. The line pattern 41 is internally connected to predetermined input portions and output portions in the multilayer circuit board 51. [0013] Figure 4 is a first coaxial line pattern 33, shows the details of the coaxial circuit formed by the second coaxial line pattern 41 and the like, from above <br/> surface of earth pattern portion of the outer ground substrate 45 The distance to the center of the intermediate ground board 43 and the base of the outer ground board 47
Distance from the top surface of the plate portion to the center of the intermediate ground substrate 43 are respectively L. The thickness of each of the first coaxial line pattern 33 and the second coaxial line pattern 41 is d, and the lower surface of the substrate portion of the outer grounding substrate 45 and the upper surface of the substrate portion of the first coaxial line substrate 31 are different from each other. The interval and the interval between the lower surface of the substrate portion of the intermediate ground substrate 43 and the upper surface of the substrate portion of the second coaxial cable substrate 39 are each D. In such a coaxial circuit, the impedance Z ₀ (ohm) can be obtained by the following approximate expression. Z ₀ = [138 / (ε _r ) ^1/2 ] · log 10 · {(D + 1.5d) / K _l d} where ε _r is the relative permittivity, K _l is the effective diameter coefficient of the inner conductor, d and D is the dimension shown in FIG. In the multilayer circuit board configured as described above, the first coaxial line pattern 3
3 between the first coaxial line substrate 31 having the ground pattern 35 formed on both sides thereof and the second coaxial line substrate 41 having the ground pattern 35 formed on both sides thereof. While disposing the formed intermediate ground substrate 43,
Outside the first coaxial cable substrate 31 and the second coaxial cable substrate 39, a ground pattern 35
The outer ground substrates 45 and 47 to be formed are arranged, and the ground pattern 35 of each of the substrates 31, 39, 43, 45 and 47 is electrically connected by the via hole 37. It can be formed inexpensively and reliably. That is, in the multilayer circuit board configured as described above, the coaxial circuit is formed by the first coaxial line pattern 33 and the second coaxial line pattern 41 without using an expensive coaxial wire as in the related art. It is very cheap. Further, the first coaxial line pattern 33 and the second coaxial line pattern 41 are
, 39, 43, 45, and 47, and are reliably shielded, so that a stable coaxial circuit with noise, crosstalk, loss, and the like can be obtained. Furthermore, the circuit formed by the first coaxial line pattern 33 and the circuit formed by the second coaxial line pattern 41 have a completely balanced mounting arrangement and a balanced pattern route. It becomes possible easily. Furthermore, since the coaxial circuit is formed in the multilayer circuit board, no special mounting space is required, and the coaxial circuit is very suitable for high-density mounting. In the multilayer circuit board configured as described above, by changing the thickness d of the first coaxial line pattern 33 and the second coaxial line pattern 41 and the distance D described above, the above-described equation is obtained. , The impedance can be easily determined. As described above, according to the multilayer circuit board of the present invention, the first coaxial line substrate having the ground pattern formed on both sides of the first coaxial line pattern, and the both sides of the second coaxial line pattern. An intermediate ground substrate on which an earth pattern is formed is disposed between the second coaxial line substrate on which an earth pattern is formed , and an earth pattern is formed outside the first coaxial line substrate and the second coaxial line substrate. Since the outer ground boards to be formed are arranged and the ground pattern of each board is electrically connected by the via hole, the coaxial circuit can be formed in the board at low cost and reliably. In particular, in the multilayer circuit board of the present invention, the thickness of the first coaxial line pattern and the second coaxial line pattern, the lower surface of the substrate portion of the outer ground substrate, and the substrate of the first coaxial line substrate
The distance between the first coaxial line pattern and the second coaxial line pattern is changed by changing the distance between the upper surface of the first coaxial line pattern and the distance between the lower surface of the intermediate ground substrate and the upper surface of the second coaxial line substrate.
There is an advantage that the impedance of the coaxial circuit formed with the coaxial line pattern can be easily determined.

【図面の簡単な説明】【図１】本発明の多層回路基板の一実施例を示す分解斜視図である。【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。【図３】図１の多層回路基板を概略的に示す上面図である。【図４】図２の同軸回路の詳細を示す断面図である。【図５】従来の同軸回路の形成されるプリント基板を示す斜視図である。【図６】図５の同軸回路による信号の合成を示す説明図である。【符号の説明】３１第１同軸線基板３３第１同軸線パターン３５アースパターン３７ビアホール３９第２同軸線基板４１第２同軸線パターン４３中間アース基板４５，４７外側アース基板ｄ肉厚Ｄ間隔Ｌ間隔 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is an exploded perspective view showing one embodiment of a multilayer circuit board of the present invention. FIG. 2 is a sectional view taken along line II-II in FIG. FIG. 3 is a top view schematically showing the multilayer circuit board of FIG. 1; FIG. 4 is a sectional view showing details of the coaxial circuit shown in FIG. 2; FIG. 5 is a perspective view showing a printed circuit board on which a conventional coaxial circuit is formed. FIG. 6 is an explanatory diagram showing signal synthesis by the coaxial circuit of FIG. 5; [Description of Signs] 31 First coaxial line substrate 33 First coaxial line pattern 35 Ground pattern 37 Via hole 39 Second coaxial line substrate 41 Second coaxial line pattern 43 Intermediate ground substrate 45, 47 Outer ground substrate d Thickness D interval L interval

Claims

1. A ground pattern ( 35 ) on both sides of a first coaxial line pattern (33).
Is formed between the first coaxial cable substrate (31) on which the ground pattern is formed and the second coaxial cable substrate (39) on which ground patterns ( 35 ) are formed on both sides of the second coaxial cable pattern (41). with arranging the intermediate ground substrate (43) formed of 35), the outer side of the first coaxial line substrate (31) and the second coaxial line substrate (39), Asupata
Place the outer ground substrate (45, 47) formed of over emissions (35), further wherein the ground pattern (35) of each substrate (31,39,43,45,47), via-hole (37) It becomes electrically conductive, and from the upper surface of the ground pattern portion of the outer ground substrate (45) to the intermediate ground substrate (4).
The distance (L) from the upper surface of the outer ground substrate (47) to the center of the intermediate ground substrate (43) is equal to the distance (L) to the center of the third coaxial line pattern (33). and the thickness of (d), the thickness of the second coaxial line pattern (41) (d) are equal, the substrate portion of the lower surface and the first coaxial line board substrate portion of the outer ground substrate (45) (31)
Distance between the divided upper surface and (D), an intermediate ground substrate (43) spacing (D) are equal to the upper surface of the lower surface and the second substrate portion of the coaxial line substrate (39) of the substrate portion, and the first The impedance of the coaxial circuit formed by the coaxial line pattern (33) and the second coaxial line pattern (41) is determined based on the following approximate expression by changing the thickness (d) and the interval (D). Z ₀ = [138 / (ε _r ) ^1/2 ] · log 10 · {(D + 1.5d) / K _l d} (where, ε _r is the relative permittivity, and K _l is the effective diameter coefficient of the inner conductor) The multilayer circuit board characterized by the above.