JPH04307799A - 特に高周波動作用の多層印刷回路板 - Google Patents

特に高周波動作用の多層印刷回路板

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JPH04307799A
JPH04307799A JP4000315A JP31592A JPH04307799A JP H04307799 A JPH04307799 A JP H04307799A JP 4000315 A JP4000315 A JP 4000315A JP 31592 A JP31592 A JP 31592A JP H04307799 A JPH04307799 A JP H04307799A
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circuit board
multilayer printed
island
metal layer
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Joachim Kahlert
ヨアヒム　カーラート
Klaus P May
クラウス　ペーター　マイ
Joachim Noll
ヨアヒム　ノル
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Koninklijke Philips NV
Original Assignee
Philips Gloeilampenfabrieken NV
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、特に高周波動作用の多
層印刷回路板であって、少なくとも第一の、等断面の相
互接続通路と構成要素とを収容するための外側の平らな
誘電体層と同時に、基準アースを形成するため及び貫通
メッキされた穴を介して前記相互接続通路と構成要素と
へ電圧を供給するために、交互に設けられた金属層及び
誘電体層を更に具えている多層印刷回路板に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】複雑な回路を形成するために用いられる
相互接続方法は、多層技術に従って構成された印刷回路
を使用し、その回路は多層印刷回路板と名付けられてい
る。例えば、一つの集積回路からもう一つの集積回路へ
伝送されるべきディジタル信号の切り立った縁の場合に
は、相互接続通路内の伝播時間がその回路の立ち上がり
時間とほぼ一致する場合に、相互接続通路の影響が考慮
に入れられなくてはならない。これは厳しいパターン歪
みと反射及び多少なりとも減衰振動を生じるからである
。
【０００３】これらの誤差は定義された特性インピーダ
ンスを有する相互接続通路を用いることにより排除され
得る。そのような相互接続通路はストリップ伝送線路と
呼ばれ、若し必要なら構成要素が上に取り付けられる誘
電体板又は層の一方側に全部の相互接続通路を作り上げ
、且つその側が次にアースへ接続される前記誘電体板の
反対側へ連続した金属層を適用することによりその線路
を得ることができる。その結果として、全部の相互接続
通路はストリップ伝送線路となる。
【０００４】この理由のために、高周波の処理において
は、特定特性インピーダンスすなわち相互接続通路イン
ピーダンスを得るために、相互接続通路と印刷回路板と
の特殊な断面形状が用いられる。例えば、相互接続通路
が矩形断面の場合には、特性インピーダンスは相互接続
通路の幅及び高さと同時に、印刷回路板の厚さと誘電率
とにより、すなわち最終的には誘電体印刷回路板の誘電
率により決定される。相互接続通路が丸い断面を有する
場合には、誘電率から離れて、誘電体板の厚さがその相
互接続通路の直径すなわち高さを大幅に超える場合には
、その断面の直径のみが一部を演ずる。例えば、教科書
“ＩｎｔｅｇｒｉｅｒｔｅＭｉｋｒｏｗｅｌｌｅｎｓｃ
ｈａｌｔｕｎｇｅｎ−Ｅｌｅｋｔｒｉｓｃｈｅ　Ｇｒｕ
ｎｄｌａｇｅｎ　……，Ｒ．Ｋ．　Ｈｏｆｆｍａｎｎ　
著、Ｓｐｒｉｎｇｅｒｖｅｒｌａｇ社、ベルリン、ハイ
デルベルク、ニューヨーク、東京、１９８３年発行の　
１４２頁”及び”Ｉｎｐｕｌｓｅａｕｆ　Ｌｅｉｔｕｎ
ｇｅｎ，　Ｗ．　Ｈｉｌｌｂｅｒｇ著、Ｏｌｄｅｎｂｕ
ｒｇ　Ｖｅｒｌａｇ社、ミュンヘン、ウイーン、１２１
頁”からこれは既知である。
【０００５】高周波回路においてしばしば起こる問題は
、前記回路の大きい部分が特定特性インピーダンスに対
して構成されているのに対して、この回路の幾つかの部
分が異なる、しばしばもっと高い、特性インピーダンス
を必要とすることであり、あるいは高周波工学における
電力分割器の補償に類似して、広帶域で且つ低反射によ
り分枝が適用されねばならないことである。
【０００６】矩形断面を有する相互接続通路が用いられ
る場合には、特性インピーダンスにおけるほとんどの段
階変化が、断面高さが同じままである間に断面幅を適合
することにより実現され得る。普通に用いられるエッチ
ング技術はなんらの困難性も与えない。
【０００７】しかしながら、同じ例えば丸い断面を有す
る相互接続通路が用いられる場合には、特性インピーダ
ンスの適合は困難性を与える。相互接続通路の製造に対
して分離した導体が非常に正確な配線機械によって与え
られるような多層印刷回路板は、例えば、”Ｈｉｇｈ　
Ｄｅｎｓｉｔｙ　Ｄｉｓｃｒｅｔｅ　Ｗｉｒｉｎｇ　Ｏ
ｆｆｅｒｓ　Ａ　Ｓｏｌｕｔｉｏｎ　Ｔｏ　Ｃｈｉｐ　
Ｃａｒ−ｒｉｅｒ　Ｄｅｓｉｇｎ，　Ｃ．Ｌ．　Ｌａｓ
ｓｅｎ，　Ｍ．Ｍ．Ｍｏｔａｚｅｄｉ著、ＥＬＥＣＴＲ
ＯＮＩＣ　ＰＡＣＫＡＧＩＮＧ　ＡＮＤ　ＰＲＯ−ＤＵ
ＣＴＩＯＮ　誌、１９８３年１月発行”，”Ａ　Ｄｉｓ
ｃｒｅｔｅ−Ｗｉｒｅｄ　Ｓｏｌｕｔｉｏｎ　ｆｏｒ　
Ｈｉｇｈ　ＳｐｅｅｄＳｕｒｆａｃｅ　−　Ｍｏｕｎｔ
　Ｐａｃｋａｇｉｎｇ，　Ｔ．Ｊ．　Ｂｕｃｋ著、ＥＬ
ＥＣＴＲＯＮＩＣ　ＰＡＣＫＡＧＩＮＧ　ＡＮＤ　ＰＲ
ＯＤＵＣ−ＴＩＯＮ誌、１９８５年６月発行”，及び製
造情報文書”ＭＩＣＲＯＷＩＲＥＴＭ　−Ｉｎｔｅｒｃ
ｏｎｎｅｃｔｉｏｎＴｅｃｎｏｌｏｇｙ，　ＰＣＫ　Ｔ
ｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｄｉｖｉｓｉｏｎ　３２２　Ｓｏ
ｕｔｈ　Ｓｕｒｆａｃｅ　Ｒｏａｄ，メルビル社、ニュ
ーヨーク　１１７４７”　に記載されているような、多
導体技術及びマイクロ導体技術から既知である。そのよ
うな配線技術におけるように、導線直径は固定的に決定
され、特性インピーダンスにおける変化は、原理的には
、普通の製造方法においては誘電率が一般に変えられ得
ないので、誘電体板の厚さを変化させることによっての
み得られる。
【０００８】既知の方法によると、誘電体板の厚さは関
連する範囲をミリング動作に委ねることにより変えられ
る。しかしながら、これは平坦でなく構成された表面に
させて、その表面は、特に、自動処理での相互接続通路
の準備を相当複雑にし、且つ問題の範囲において低い値
の代わりに高い特性インピーダンス値にする。
【０００９】特性インピーダンスを適合するその他の既
知の方法は回路技術の分野にある。それらは相互接続通
路の特性インピーダンスに正確に影響しないが、適当な
回路設計により望ましくない誤差を補償する。例えば、
反射は高速度バスへの再生産できる接続には常に生じる
。このバスは反射しない方法でそのバスの端部において
は終結され得るが、全部のその他の結合点は望ましくな
い反射を起こし得る。その結合点が有効インピーダンス
を減少させるように、最低の可能なインピーダンスを有
する終端を持つバス線路を設けることにより、この問題
は最小化され得る。しかしながら、これは駆動問題へ導
き、且つこの理由のために、そのバスは予定されたイン
ピーダンスにおいて駆動され、且つ全部の結合点が高イ
ンピーダンスにおいて結合される。このバスの端部にお
ける反射が許容されねばならず、且つそれらの位置は既
知であるから、回路レイアウトを適当に設計することに
より考慮されねばならない。かくして、回路の設計の分
野における手段は特定の条件のもとにおいてのみ適当で
ある。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】相互接続通路用の平ら
な面と、前記面上に一様でない断面ではあるが、異なる
特性インピーダンスを有する相互接続通路を収容する、
予定された範囲とを具えている、特に高周波動作用の多
層印刷回路板を提供することが本発明の目的である。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明によると、この目
的は、少なくとも第一の金属層が少なくとも１個の窓を
具えており、次の金属層は前記窓の範囲に一致する金属
島を有し、その島は埋め込まれた貫通メッキ穴を介して
基準アースへ接続されており、前記相互接続通路の特性
インピーダンスはそれの数が窓の範囲で増加される有効
誘電体層の結果としての厚さの関数であることにより達
成される。
【００１２】本発明によると、相互接続通路の特定断面
とその印刷回路板とにおける特性インピーダンスの変化
は、同じ平面において電圧供給とアースとを構成するこ
とにより実現され得て、それは所望の範囲内で誘電体層
を分離する金属層を除去すること及び金属層内の金属島
を絶縁することにより達成され、その島は基準アースへ
接続され且つ前記範囲内にストリップ伝送線路を作り出
す。
【００１３】相互接続通路が機械的工程で設けられる場
合には、前記相互接続通路は一様な丸い断面を有するの
が好都合である。
【００１４】金属層内の窓範囲の形状とそれに平行で且
つ適合する島とが、この印刷回路板の構造的な必要性に
従って、すなわち印刷回路板上の相互接続通路の配置に
従って適用され得る。これは、全部の相互接続通路に対
して等しい特性インピーダンスを有する多層印刷回路板
のために設計された印刷回路板構造を使用することも可
能であると言う付加的な利点を有する。この場合には、
回路設計に関係し、且つ誤差を排除するように企図され
た方法は省略され得る。本発明による多層印刷回路板の
製造においては、有利には、窓範囲が関連する島を形成
し且つ制限する狭い縁であるように、相当する金属層が
エッチング除去される。
【００１５】本質的に知られている”ｖｉａｓ”（貫通
）とも呼ばれる貫通メッキされた穴が、多数の電圧供給
金属層のうちの少なくとも１個まで、少なくとも第一及
び第二誘電体層と第一金属層とを通して相互接続通路か
ら導く。
【００１６】有利には、その第一金属層が相互接続通路
の基準アースを形成する。前記層の電位は埋め込まれた
貫通メッキされた穴を介してその島において平らな接触
範囲へ印加されてもよい。
【００１７】既知の従来技術の多層印刷回路板と同様に
、有利には、本発明によるこの多層印刷回路板は両面に
構成要素を適当に設けられることができる。そのような
印刷回路板は、例えば電圧供給金属層の鏡像であるよう
に構成されてもよい。
【００１８】有利には、既知の多層印刷回路板との最大
の一致を得るために、及びそれ故にそれらの互換性を改
善するために、全部の誘電体層が同じ厚さを有し、且つ
全部の金属層が同じ厚さを有する。
【００１９】本発明の特定の実施例によると、全部の金
属層は同じ厚さを有してもよいが、一方所望の特性イン
ピーダンスに一層正確且つ精密な適合を可能にするため
に、誘電体層は異なる厚さを有している。
【００２０】両面に構成要素を設けられ得る多層印刷回
路板の有利な別の実施例では、誘電体層が両側で異なる
厚さを有してもよい。
【００２１】本発明の別の有利な態様は補助的特許請求
の範囲に記載されている。
【００２２】
【実施例】以下、本発明を典型的な実施例により、且つ
添付の図面を参照して非常に詳細に説明しよう。
【００２３】図１は図式的に表現されている異なる構成
要素１１を具えている、本発明による多層印刷回路板１
０の平面図である。前記構成要素１１は図式的に表現さ
れた相互接続通路１２を介して相互接続されている。構
成要素１１は一般に異なっているので、異なる特性イン
ピーダンス、主として等級付けされた線路インピーダン
スが相互接続通路１２に要求される。図１においてハッ
チングされていない範囲１３においては、相当する相互
接続通路１２内で、多層印刷回路板１０が例えば７５Ω
の特性インピーダンスを作り出すことができる。図１で
は上及び中央部分において右ハッチングされた窓１５の
窓範囲１４においては、相互接続通路１２内に、例えば
　１００Ωの特性インピーダンスが作り出され得る。図
１に示されたハッチングされた下側の窓１５の窓範囲１
４においては、相互接続通路１２内に、例えば　１２５
Ωの特性インピーダンスが作り出され得る。前記値の等
級付けは、基本的に低い特性インピーダンスから出発し
て、より高い特性インピーダンスを有する窓範囲１４を
持っている別の窓１５が、同じ印刷回路板１０上に設け
られ得ることを図解するためにのみ働いていることは注
意されるべきである。
【００２４】図２も本発明による多層印刷回路板１０の
平面図であって、その図では第一金属層２１が図１によ
る範囲１３内に示されるように部分的に残されており、
且つ図１による下側窓領域１４内の島１７と同様に図１
による上側及び中央窓範囲１４内に島１７が示されてい
る。図２においては、埋め込まれた貫通メッキされた穴
１９が島１７内に図式的に示されており、前記貫通メッ
キされた穴は、例えば第一金属層２１へこの島１７を接
続するように働いている。縁２３が、部分的に見えるよ
うに、島１７の周りに設けられており、その縁はその島
１７を相当する金属層２１から電気的に絶縁するために
働いている。
【００２５】図３は本発明による多層印刷回路板１０の
側面図である。窓範囲１４の配置は図１及び２に示され
た配置と一致していないことは注意されるべきである。 この多層印刷回路板１０は、図３の上側部分に示されて
いる第一の平らな誘電体外側層２０を具えており、その
誘電体層は丸い断面要素と破線とによりそれぞれ層２０
の上に示されている相互接続通路１２と構成要素１１と
を収容するために働いている。この相互接続通路１２は
丸い一様な断面を有しており、且つ従って自動化された
製造法で容易に設けられ得る。電子的構成要素１１も層
２０上に配設されている。層２０の下側には接触する別
の誘電体層２０により引き継がれる接触する第一金属層
２１が設けられている。この多層印刷回路板１０は交互
に設けられている別の誘電体層２０と金属層２１とを具
えている。
【００２６】これに関連して、第一金属層２１は基準ア
ースとして働き、且つ埋め込まれた貫通メッキされた穴
１９を通して島１７へ接続されている。誘電体層２０の
上に配設され且つ図３では破線により表現されている構
成要素１１は、それら自身でか又は相互接続通路１２を
介して、図示されていない貫通メッキされた穴を通して
、第一金属層２１を引き継ぐ電圧供給層２１のうちの一
つへ接続されている。この第一金属層２１は、窓範囲１
４を有する窓１５を具えている。この第一金属層２１の
窓範囲１４の下側には、図３では右側に示されたように
、引き継ぐ金属層２１が縁２３により前記金属層２１か
ら絶縁されている島１７を現している。第一金属層２１
の窓範囲１４の下側には、図３では左側に示されている
ように、二つの連続する金属層２１も窓１５を現してお
り、次の金属層２１が縁２３を介して前記金属層２１か
ら絶縁されている島１７を現している。図３に明確に図
解されているように、左の窓範囲１４は、例えばこの島
１７までに４個の誘電体層を現しており、且つ右の窓範
囲１４はその島１７までに２個の誘電体層を現している
。しかしながら、範囲１３は基準アースを形成している
相当する第一金属層までに１個の誘電体層のみを現して
いる。これが異なる誘電体層厚さを可能にし、従って多
層印刷回路板１０の予定された範囲、例えば１３と１４
とに容易に設けられるような、一様な相互接続通路１２
内の異なった特性インピーダンスを可能にする。
【００２７】有利には、窓範囲１４の窓とそれに平行に
延在する適合する島１７とが、この印刷回路板の構造的
な必要性に適合され得る。
【００２８】窓範囲１４はエッチングにより金属層２１
から除去された部分である。その島１７を形成し制限す
る狭いエッチングし去られた縁２３は、金属層２１と問
題になっている島１７との間に設けられる。
【００２９】図示されていない貫通メッキされた穴が、
少なくとも第一及び第二誘電体層２０と第一金属層２１
とを通って、多数の電圧供給金属層２１のうちの少なく
とも１個まで、相互接続通路１２から、あるいは構成要
素１１から延びている。
【００３０】第一金属層２１が相互接続通路１２用の基
準アースを形成している。この基準アースの電位は埋め
込まれた貫通メッキされた穴１９を介して島１７へ印加
される。 この目的のために、それの表面範囲が普通は窓範囲１４
の表面範囲と一致する島１７が、図３に示されるように
、接触範囲２４、例えば同じ平面内に延在している突起
部を現し得る。
【００３１】図３において、第一金属層２１の下に配置
された金属層２１が電圧供給のために用いられ、且つ構
成要素が両面上に取り付けられる場合には鏡面として働
くことができる。
【００３２】図３に示したように、全部の誘電体層２０
が同じ厚さを有することができ、且つ全部の金属層２１
が同じ厚さを有することができる。金属層２１は、例え
ば真空メッキにより設けられ得るので、金属層は非常に
薄いことは注意されるべきである。もっと正確に且つも
っと精密に調整された組立品を得るために、全部の金属
層２１は同じ厚さを有してもよいが、一方誘電体層２０
は相互に異なる厚さを有する。更に、構成要素の両面取
り付けの場合には、誘電体層２０は両側上で異なる厚さ
を有してもよい。
【００３３】誘電体層２０が等しい厚さの場合のように
、特性インピーダンスは段階的にのみ変えられ得て、そ
の段階寸法は前記厚さに依存し、疑似多層として金属層
２１それら自身を作り上げること、すなわち印刷回路板
１０の必要な計算の故に、それの個別の厚さが正確に知
られなくてはならない薄い誘電体層によりそれらを分離
することは、もっと精密に調節でき且つより高い特性イ
ンピーダンスのために有利である。多数のそのような金
属層２１内に窓１５を適当にエッチングすることにより
、及び終結する島１７を基準アースと接触させることに
より、特性インピーダンスは金属層の数に従って精密に
変化され得て、特定回路の形成が既知の印刷回路板構造
の再寸法決めを必要としないので、それは非常に有利で
ある。
【００３４】この文書と図１，２及び３と特許請求の範
囲１〜１０項とに説明したような本発明の特徴は、本発
明の種々の態様の実現のために、個別的にもまたなんら
かの組み合わせにおいても本質的に重要であり得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による多層印刷回路板の平面図である。
【図２】図１による印刷回路板の部分的に切り取った平
面図であって、各々の金属層又は特性インピーダンスを
形成する島を示している。
【図３】本発明による多層印刷回路板の断面側面図であ
る。
【符号の説明】
１０　　多層印刷回路板 １１　　異なる構成要素 １２　　相互接続通路 １３　　範囲 １４　　窓範囲 １５　　窓 １７　　島 １９　　埋め込まれた貫通メッキされた穴２０　　誘電
体層 ２１　　金属層 ２３　　縁 ２４　　接触範囲

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】特に高周波動作用の多層印刷回路板であっ
    て、少なくとも第一の、等断面の相互接続通路と構成要
    素とを収容するための外側の平らな誘電体層と同時に、
    基準アースを形成するため及び貫通メッキされた穴を介
    して前記相互接続通路と構成要素とへ電圧を供給するた
    めに、交互に設けられた金属層及び誘電体層を更に具え
    ている多層印刷回路板において、少なくとも前記第一の
    金属層（２１）は少なくとも１個の窓（１５）を具えて
    おり、次の金属層（２１）は前記窓（１５）の範囲（１
    ４）に一致する金属島（１７）を有し、その島は埋め込
    まれた貫通メッキ穴（１９）を介して基準アースへ接続
    されており、前記相互接続通路（１２）の特性インピー
    ダンスはそれの数が窓の範囲（１４）で増加される有効
    誘電体層（２０）の結果としての厚さの関数であること
    を特徴とする特に高周波動作用の多層印刷回路板。
  2. 【請求項２】前記相互接続通路（１２）の断面は任意の
    形状を有し得て、例えばその相互接続通路が機械的装置
    によって設けられる場合には丸い形状を有してもよいこ
    とを特徴とする請求項１記載の特に高周波動作用の多層
    印刷回路板。
  3. 【請求項３】窓範囲（１４）とそれに平行で且つ一致す
    る島（１７）との形状が、例えば既知の印刷回路板の構
    造的必要条件に従って適合され得ることを特徴とする請
    求項２記載の特に高周波動作用の多層印刷回路板。
  4. 【請求項４】窓範囲（１４）が金属層（２１）からエッ
    チングされた部分であること、及び狭い、島（１７）を
    形成し制限するエッチングされた縁（２３）が、金属層
    （２１）と前記島（１７）との間に置かれていることを
    特徴とする請求項３記載の特に高周波動作用の多層印刷
    回路板。
  5. 【請求項５】貫通メッキされた穴が、多数の電圧供給金
    属層（２１）のうちの少なくとも１個まで、少なくとも
    第一及び第二誘電体層（２０）と第一金属層（２１）と
    を通して、相互接続通路（１２）から導くことを特徴と
    する請求項４記載の特に高周波動作用の多層印刷回路板
    。
  6. 【請求項６】前記第一金属層（２１）が相互接続通路（
    １２）用の基準アースを形成すること、及び前記層の電
    位が埋め込まれた貫通メッキ穴（１９）を介して前記島
    （１７）において接触範囲（２４）へ印加されることを
    特徴とする請求項５記載の特に高周波動作用の多層印刷
    回路板。
  7. 【請求項７】両面印刷回路板（１０）が電圧供給金属層
    （２１）の鏡像となるように構成されていることを特徴
    とする請求項６記載の特に高周波動作用の多層印刷回路
    板。
  8. 【請求項８】全部の誘電体層（２０）が同じ厚さを有し
    、且つ例えば真空メッキにより設けられる全部の金属層
    （２１）が同じ厚さを有することを特徴とする前記請求
    項のうちいずれか１項記載の特に高周波動作用の多層印
    刷回路板。
  9. 【請求項９】全部の金属層（２１）が同じ厚さを有する
    のに対して、前記誘電体層（２０）は異なる厚さを有す
    ることを特徴とする請求項１〜７のうちいずれか１項記
    載の特に高周波動作用の多層印刷回路板。
  10. 【請求項１０】両側に構成要素を設けられている印刷回
    路板が両側で異なる厚さを有する誘電体層（２０）を具
    えていることを特徴とする請求項９記載の特に高周波動
    作用の多層印刷回路板。
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