JPS60213078A

JPS60213078A - 高周波プリント基板

Info

Publication number: JPS60213078A
Application number: JP6982884A
Authority: JP
Inventors: 陽一仲西
Original assignee: Tateisi Electronics Co; Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 1984-04-06
Filing date: 1984-04-06
Publication date: 1985-10-25
Also published as: JPH0518279B2

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】（イ）発明の分野この発明は、高周波信号処理がなされる電子機器に使用
される高周波プリント基板に関する。

（ロ）従来技術とその問題点一般に、この種の高周波プリント基板は、所定のパター
ンが基板に印刷形成され、この基板に例えば高周波リレ
ー等が実装されるように構成されている。この高周波プ
リント基板において、近年、高周波リレー等が小型化さ
れることにより接点端子が近接し、導体パターン間で高
周波信号漏洩量が増加する傾向にある。

そこで、従来、この高周波プリント基板は高周波伝送径
路となる導体パターンの周囲にアースパターンを形成し
、且つこのアースパターンが伝送径路の特性インピーダ
ンスＺｏに影響を与えないように形成して構成されてい
る。例えば、第１図に示す高周波プリント基板１は２極
の高周波リレーを実装するスルーホール基板であり、基
板２の厚さＨが１．６　ａｓに形成されている。この基
板２の表面には、高周波伝送径路を構成する６つの導体
パターン３が上下に並列に印刷されると共に、この導体
パターン３の周囲に間隔を存してアースパターン４が印
刷され、両側部に電源用パターン５が印刷されている。

また、基板２の裏面にもアースパターン６　（第１図で
は省略）が印刷されている。

更に、導体パターン３の内端部にはリレーの接点端子挿
入孔７及びアース端子挿入孔８が、外端部には外部接続
用のターミナル接続孔９が形成され、電源用パターン５
の内端部及びその近傍にコイル端子挿入孔１０が、アー
スパターン４の適所にスルーホール１１がそれぞれ形成
されている。そして、接点端子挿入孔７は各ピッチＰが
７．６２０に設定され、両側方にアース端子挿入孔８が
設けられている。

この高周波プリント基板１において、導体パターン３は
マイクロストリップラインの原理を通用して形成されて
いる。即ち、マイクロストリップラインに定められてい
る特性インピーダンスＺｏと、導体幅・基板厚さ比（Ｗ
／Ｈ）との関係（Ｚｏ　−ＷＺＨ線図）より導体パター
ン３の幅Ｗを定めるようになっており、導体パターン３
の特性インピーダンスＺｏを所定値に定め、且つ基板２
の厚さＨを定めると、導体パターン幅Ｗが決定されるこ
とになる。そして、アースパターン４は、設定された特
性インピーダンスＺｏに悪影響を及ぼさない程度に形成
され、特に各接点端子挿入孔７間でアース端子が十分接
続できるように形成されている。

このように導体パターン３が隣接している場合、導体パ
ターン幅Ｗが広ければ広いほど高周波信号の漏洩量は大
きく、また、導体パターン３間にアースパターン４が存
する場合、そのアースパターン４幅が広ければ広いほど
漏洩量は減少することが知られている。

しかしながら、従来の導体パターン幅Ｗは、マイクロス
トリップラインの原理を通用し、特性インピーダンスＺ
ｏと基板厚さＨとが定まると自動的に決定され、その値
を適用しているため、容易に変更することができなかっ
た。従って、リレーが小型化し、導体パターン３間が近
接して高周波信号の漏洩量が増大しても導体パターン幅
Ｗを狭くすることができず、単に導体パターン幅Ｗを狭
（すると、特性インピーダンスＺｏが変化して大きくな
り、ミスマツチングが生じることになる。

第２図は上述した現象を示しており、実線（イ）、（ハ
）は導体パターン３に高周波信号を導入した際の隣接す
る導体パターン３への信号漏洩量を示している。そして
、マイクロストリンブラインのＺｏ−Ｗ／Ｈ線図より特
性インピーダンスＺＯを５０Ωに定めて導体パターン幅
Ｗを３．２１に設定した場合が実線（イ）であり、この
導体パターンＷを１．６　ｕに設定した場合が実線（ハ
）であって、信号漏洩量は、導体パターン幅Ｗが狭いほ
ど減少している。ところが、電圧定在波比（Ｖ、Ｓ、Ｗ
。

Ｒ，）は破線（ロ）、（ニ）に示すようになり、破線（
ロ）は実線（イ）に対応し導体パターン幅Ｗが３．”ｌ
　ａｍの場合で、電圧定在波比（Ｖ、　Ｓ、　Ｗ。

Ｒ，）は１．０に近く、特性インピーダンスＺＯが設定
した５０Ωにほぼ近似しているのに対し、破線（ニ）は
実線（ハ）に対応し、導体パターン幅Ｗが１．６１の場
合で、電圧定在波比（Ｖ、Ｓ、Ｗ。

Ｒ，）が上昇し、特性インピーダンスＺＯが５０Ωより
大きくなる。

そこでまた、導体パターン幅Ｗを一定に保持し、上述し
た如くアースパターン４の幅を広くして、漏洩量を小さ
くしようとすると、特性インピーダンスＺｏが変化して
小さくなるという問題があった。

（ハ）発明の目的この発明は、斯かる点に鑑みてなされたもので、高周波
伝送径路の特性インピーダンスが、導体パターンのイン
ダクタンスと、導体パターンと裏面及び表面のアースパ
ターンの容量結合とにょゲζ定まる点に着目し、導体パ
ターンと両側のアースパターンとの間隔を変更すること
により、特性インピーダンスＺｏが変化することなく高
周波信号漏洩量を小さくした高周波プリント基板を提供
することを目的とするものである。

（品）発明の構成と効果この発明は、上述した目的を達成するために、所定の厚
さく旧に形成される基板の表面に、導体パターンとこの
導体パターンの周囲に間隔（Ｓ）を存してアースパター
ンとが印刷される一方、裏面にアースパターンが印刷さ
れて高周波伝送径路が構成され、前記導体パターン幅（
Ｗ）と前記基板厚さく■１）との比（Ｗ／Ｈ）と、前記
導体パターン＠（Ｗ）と前記導体アースパターン間隔（
Ｓ）との比（Ｗ／Ｓ）とが、前記伝送径路における所定
の特性インピーダンス（Ｚｏ＞で定まる定数を育する１
次関数関係で特定される導体パターン幅（Ｗ）でもって
前記導体パターンが前記両アースパターンと距離を隔て
て形成されて構成されている。

従って、この発明の高周波プリント基板によれば、導体
パターン幅（Ｗ）が特性インピーダンス（Ｚｏ）と基板
厚さくＨ）の他、導体アースパターン間隔（Ｓ）で特定
されるので、特性インピーダンス（Ｚｏ）と基板厚さく
）Ｉ）とが定まっても、間隔（Ｓ）でもって導体パター
ン幅（Ｗ）を小さくすることができるから、漏洩量を小
さくすることができると同時に、特性インピーダンス（
Ｚｏ）を所定値に保持することができる。よって、リレ
ー等の小型化に対して、漏洩量の増加を防止しつつ十分
に対応することができる。

（ホ）実施例の説明以下、この発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明
する。尚、第１図に示す従来例の高周波プリント基板１
と同一部分については同一符号でもって示す。

第３図に示すように、高周波プリント基板１は高周波リ
レーが実装されるもので、ガラスエポキシ樹脂の基板２
にスルーホール１１が穿設されたスルーホール基板であ
る。

この基板２の表面には、高周波伝送径路を構成する導体
パターン３が上下に３つ宛並列に印刷されると共に、こ
の導体パターン３の周囲に所定の間隔Ｓを存してアース
パターン４が印刷され、両側部に電源用パターン５が印
刷されている。また、基板２の裏面にもアースパターン
６が印刷されている。更に、導体パターン３の内端部に
はリレーの接点端子孔７及びその近傍にアース端子孔８
が、外端部には外部接続用のターミナル接続孔９が形成
され、電源用パターン５の内端部及びその近傍にコイル
端子挿入孔１０が、アースパターン４の適所にスルーホ
ール１１がそれぞれ形成されている。そして、接点端子
挿入孔７は、各ピンチＰが７、６２　ｎに設定され、両
側方にアース端子挿入孔８が設けられている。

この第３図に示す高周波プリント基板ｌにおいて、導体
パターン３の幅をＷ、基板２の厚さをＨ１導体パターン
３とアースパターン４との間隔をＳ、伝送径路の特性イ
ンピーダンスをＺｏとすると、下記に示す関係がある。

ｘＥＸＰ（３，３４７Ｘ１０”ＸＺｏ、）ＨＨ■この式
の適用範囲は、４０Ω＜Ｚｏ＜９０Ω、１．０ａｍ＜Ｈ
＜］、６６ｍｍび比誘電率εｒ　＝　４．５である。

ここで、例えば特性インピーダンスＺｏを５０Ω、基板
２の厚さＨを１．６　ｔｍとし、導体パターン３の幅を
１．６　鰭としようとすると、■式より間隔Ｓを０．２
７ｍとすればよいことになる。

つまり比Ｗ／Ｈが比Ｗ／Ｓと１次関数の関係で、　Ｗ −＝ａ−＋　ｂＳとなり、定数ａ、ｂが特性インピーダンスＺｏで定めら
れる。

■式より特定される幅Ｗで導体パターン３を形成した場
合の高周波信号の漏洩量を第４図に示している。この第
４図において、実線（イ）及び破線（ロ）は従来例であ
って第２図の実線（イ）と破線（ロ）であり、導体パタ
ーン幅Ｗが３．２１の場合の漏洩量と電圧定在波比であ
る。これに対し、実線（ハ）はこの実施例における導体
パターン幅Ｗで１．６　ｍとした場合であり、漏洩量が
減少している。そして、電圧定在波比（Ｖ、Ｓ、Ｗ、Ｒ
，）は破線（ニ）に示すように、１．０にさらに近接し
、特性インピーダンスＺｏも設定した５０Ωにほぼ近似
することになる。

次に、第５図に基づいて特性インピーダンスＺ。

が特定される原理について説明する。

従来のマイクロストリップラインにおいては、裏面のア
ースパターン６と表面の導体パターン３との関係で特性
インピーダンスＺＯが定められ、表面のアースパターン
４は考慮せず、間隔Ｓは■としている。この場合のサー
ジインピーダンスＺｏはＦ口乙五となる。このＬは導体
パターン３のインダクタンスで、Ｃ１は導体パターン３
と裏面アースパターン６との容量結合である。

この状態より表面にアースパターン４を形成すると、導
体パターン３とアースパターン４との容量結合Ｃ２が並
列に付加されることになる。尚、両面のアースパターン
４．６間の容量結合Ｃ３はスルーホール１１で両パター
ン４．６が接続されくなることになる。

この変化を第６図に示しており、Ｓ＝■の破線が従来の
マイクロストリップラインの原理に基づいたＺｏ−Ｗ／
Ｈ線図であり、上述した導体パターン３とアースパター
ン４との容量結合０２を付加し、間隔Ｓを小さくすると
、特性インピーダンスＺｏも小さくなる。この変化曲線
に基づいてｎｉｌ述した■式が導出されている。

第７図は０式において特性インピーダンスＺｏを変化し
た場合の（Ｗ／Ｈ）と（Ｗ／Ｓ）との関係を示しており
、１次関数の関係で変化している。

この第７図において、間隔Ｓを■とす、ると、Ｗ／Ｓは
Ｏとなり、且つ従来のマイクロストリップラインが適用
されることになる。この第７図のＷ／Ｓ＝０におけるＷ
／ＨとＺｏとの関係は、第６図における破線の関係とほ
ぼ一致し、例えば特性インピーダンスＺｏが７０Ωの場
合のＷ／Ｈは１．０となり、■式の関係が成立すること
が認められる。

従って、■式に基づいて、特性インピーダンスＺｏを特
定した後、基板２の厚さＨを決定すると、導体パターン
幅Ｗは間隔Ｓの関数となるので、リレー等の小型化に伴
って導体パターン幅Ｗを小さくすると、間隔Ｓも小さく
すればよい。これにより、特性インピーダンスＺｏを所
定値に保持して漏洩量が小さくなる。

尚、この実施例は高周波リレーを実装する高周波プリン
ト基板ｌについて説明したが、この発明は高周波信号を
伝送する各種のプリント基板に通用することができ、各
パターンの配置及び形状は実施例に限られるものではな
い。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は従来例を示しており、第１図は高周
波プリント基板の平面図、第２図は周波数に対する信号
漏洩量と電圧定在波比の変化を示す図、第３図乃至第７
図はこの発明の一実施例を示しており、第３図は高周波
プリント基板の平面図、第４図はこの発明と従来例にお
ける周波数に対する信号漏洩量と電圧定在波比の変化を
示す図、第５図は特性インピーダンスＺｏの特定原理を
示す高周波プリント基板の断面図、第６図は導体パター
ン幅Ｗと基板厚さＨの比（Ｗ／Ｈ）に対する特性インピ
ーダンスＺｏの変化を示す図、第７図は導体パターン幅
Ｗと間隔Ｓとの比（Ｗ／Ｓ）に対する導体パターン幅Ｗ
と基板厚さＨとの比（Ｗ／Ｈ）の変化を示す図である。１：高周波プリント基板、　２：基板、３：導体パター
ン、４・６：アースパターン、Ｗ：導体パターン幅、　
Ｈ：基板厚さ、Ｓ二間隔、　Ｚｏ：特性インピーダンス
。特許出願人　立石電機株式会社代理人　弁理士　中　村　茂　信第１図椅点堝子ｌ１１１１信号清オ量＜ｄＢ）第３図第５図椅ＩＸ婚千Ｍ信号渦４４　（ｃｉθ）Ｖ、Ｓ、ＹＲ

Claims

【特許請求の範囲】

（１）所定の厚さくＨ）に形成される基板の表面に導体
パターンとこの導体パターンの周囲に間隔（Ｓ）を存し
てアースパターンとが印刷される一方、裏面にアースパ
ターンが印刷されて高周波伝送径路が構成され、前記導
体パターン幅（Ｗ）と前記基板厚さくＨ）との比（Ｗ／
Ｈ）と、前記導体パターン幅（Ｗ）と前記導体アースパ
ターン間隔（Ｓ）との比（Ｗ／　Ｓ　）　とが、前記伝
送径路における所定の特性インピーダンス（Ｚｏ）で定
まる定数を有する１次関数関係で特定される導体パター
ン幅（Ｗ）でもって前記導体パターンが前記両アースパ
ターンと距離を隔てて形成されていることを特徴とする
高周波プリント基板。