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JP7556201B2 - Communication device and multi-layer board - Google Patents
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JP7556201B2 - Communication device and multi-layer board - Google Patents

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Description

本発明は、通信装置、及び多層基板に関し、例えば、高周波アナログ用のベアチップや光通信用のシリコンフォトチップをプリント基板上にマルチチップ実装する小型多機能基板に関する。 The present invention relates to a communication device and a multi-layer board, for example, a small multi-function board that mounts multiple chips, such as bare chips for high-frequency analog and silicon photo chips for optical communication, on a printed circuit board.

従来の高周波伝送基板では、基板表層のみのレイアウトで高速伝送路を構成するのが一般的であった。また、スルーホールモデルの精度向上やスルーホール自体の改善(バックドリル等)によって、高速伝送であってもスルーホールの利用が可能になっている。例えば、マルチ・チップ・パッケージやマルチ・チップ・モジュールのような多数のICチップや異種機能を搭載した子基板を母基板へ実装することが可能である。特に、特許文献1,2,3には、側面にハーフスルーホールを設けた基板が開示されている。 In conventional high-frequency transmission boards, it was common to construct high-speed transmission paths with a layout on the surface of the board only. Furthermore, by improving the accuracy of through-hole models and improving the through-holes themselves (back drilling, etc.), it has become possible to use through-holes even for high-speed transmission. For example, it is possible to mount daughter boards equipped with multiple IC chips and different functions, such as multi-chip packages and multi-chip modules, on a mother board. In particular, Patent Documents 1, 2, and 3 disclose boards with half-through holes on the side.

特開2008-034672号公報(要約書、図2)JP 2008-034672 A (Abstract, Figure 2) 特開2014-229722号公報(図1(b))JP 2014-229722 A (FIG. 1(b)) 特開平10-229142号公報(図2)JP-A-10-229142 (FIG. 2)

特許文献1,2,3に記載のハーフスルーホールは、コア材厚や配線作製精度の制限がある。これにより、特性インピーダンス不整合による信号の反射等が生じ、高周波特性が低減するという問題があった。 The half through holes described in Patent Documents 1, 2, and 3 have limitations on the thickness of the core material and the precision of wiring fabrication. This causes problems such as signal reflection due to mismatch in characteristic impedance, reducing high-frequency characteristics.

本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、高周波特性を向上させることができる通信装置、及び多層基板を提供することを目的とする。 The present invention was made to solve these problems, and aims to provide a communication device and a multilayer board that can improve high-frequency characteristics.

前記目的を達成するために、本発明は、高周波デバイス(3)が実装される子基板(100)と、該子基板を1つ以上実装する母基板(7)とを有した通信装置(200)であって、前記子基板は、その表面(11)と裏面(6a)とを導通させる第1スルーホール(側壁部1b、信号線用スルーホール)を有し、前記子基板のグランド電極を構成する複数の中間層(21,22,23,24)は、各々の端面(21a,22a,23a,24a)と前記第1スルーホールとの間隔が等しく、前記第1スルーホールは、信号線に接続され、前記子基板の端部に半円の切欠き状に形成されたハーフスルーホールであり、前記端面の平面視形状は、前記子基板の端部に平行な直線であり、複数の前記端面は、第2スルーホールで接続されていることを特徴とする。ここで、前記子基板のグランド電極を構成する複数の中間層は、前記第1スルーホールの近傍の端面の位置が厚み方向で一致していても構わない。なお、括弧内の符号や文字は、実施形態において付した符号等であって、本発明を限定するものではない。
In order to achieve the above object, the present invention provides a communication device (200) having a daughter board (100) on which a high frequency device (3) is mounted and a mother board (7) on which one or more daughter boards are mounted, the daughter board has a first through hole (side wall portion 1b, signal line through hole) that connects its front surface (11) and back surface (6a), the intermediate layers (21, 22, 23, 24) constituting a ground electrode of the daughter board have equal intervals between their end faces (21a, 22a, 23a, 24a) and the first through hole, the first through hole is a half through hole connected to a signal line and formed in a semicircular notch shape at an end of the daughter board, the planar shape of the end face is a straight line parallel to the end of the daughter board, and the end faces are connected by second through holes. Here, the intermediate layers constituting the ground electrode of the daughter board may have end faces in the vicinity of the first through hole aligned in the thickness direction. It should be noted that the symbols and letters in parentheses are symbols and the like given in the embodiments and do not limit the present invention.

本発明によれば、高周波特性を向上させることができる。 The present invention can improve high-frequency characteristics.

本発明の第1実施形態である通信装置の全体構成図である。1 is an overall configuration diagram of a communication device according to a first embodiment of the present invention; 本発明の第1実施形態である通信装置の子基板の部分断面図である。2 is a partial cross-sectional view of a daughter board of a communication device according to a first embodiment of the present invention; FIG. 本発明の第1実施形態である通信装置の子基板の裏面図である。FIG. 2 is a rear view of the daughter board of the communication device according to the first embodiment of the present invention. ハーフスルーホールの外観図である。FIG. 2 is an external view of a half through hole. 本発明の第2実施形態である通信装置の子基板の部分断面図である。FIG. 6 is a partial cross-sectional view of a daughter board of a communication device according to a second embodiment of the present invention. 本発明の第2実施形態である通信装置の子基板の裏面図である。FIG. 11 is a rear view of a daughter board of a communication device according to a second embodiment of the present invention. 本発明の第3,4実施形態である通信装置の子基板の部分断面図である。11 is a partial cross-sectional view of a daughter board of a communication device according to a third and fourth embodiment of the present invention. FIG. 本発明の第3実施形態である通信装置の子基板の裏面図である。FIG. 13 is a rear view of a daughter board of a communication device according to a third embodiment of the present invention. 本発明の第4実施形態である通信装置の子基板の裏面図である。FIG. 13 is a rear view of a daughter board of a communication device according to a fourth embodiment of the present invention. 本発明の第3,4実施形態である通信装置の子基板の電界分布を示す図である。13A and 13B are diagrams illustrating electric field distributions on a daughter board of communication devices according to third and fourth embodiments of the present invention.

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態(以下、「実施形態」と称する)につき詳細に説明する。なお、各図は、本発明を十分に理解できる程度に、概略的に示してあるに過ぎない。また、各図において、共通する構成要素や同様な構成要素については、同一の符号を付し、それらの重複する説明を省略する。 Below, an embodiment of the present invention (hereinafter referred to as "embodiment") will be described in detail with reference to the drawings. Note that each figure is merely a schematic illustration to allow a sufficient understanding of the present invention. In addition, in each figure, common or similar components are given the same reference numerals, and duplicate explanations thereof will be omitted.

(第1実施形態)
図1は、本発明の第1実施形態である通信装置の全体構成図である。
通信装置200は、高周波アナログ通信用のベアチップ3を搭載した子基板100と、この子基板100を搭載する母基板7とを備える高周波アナログ通信装置である。なお、ベアチップ3は、光通信用受光素子や発光素子等を高周波デバイスとして搭載したSiフォトチップであっても構わない。この場合、通信装置200は、光通信装置として構成される。
First Embodiment
FIG. 1 is a diagram showing the overall configuration of a communication device according to a first embodiment of the present invention.
Communication device 200 is a high-frequency analog communication device including daughter board 100 having bare chip 3 for high-frequency analog communication mounted thereon, and mother board 7 on which daughter board 100 is mounted. Bare chip 3 may be a Si photochip having light receiving elements and light emitting elements for optical communication mounted thereon as high-frequency devices. In this case, communication device 200 is configured as an optical communication device.

母基板7には、例えば、グランド6bや伝送線路5b等が形成されている。グランド6bには、子基板100を接合する接合部4が形成されている。子基板100には、例えば、グランド6aや伝送線路5a等が形成されている。グランド6aの端部には、複数のハーフスルーホール1と、各々のハーフスルーホール1の近傍に配設された複数のスルーホール2とが形成されている。ハーフスルーホール1は、子基板100と母基板7との電気的接続に用いる。なお、グランド6a及び伝送線路5aとベアチップ3とは、ワイヤで電気的接続が行われる。 The mother board 7 is formed with, for example, a ground 6b and a transmission line 5b. The ground 6b is formed with a joint 4 for joining the daughter board 100. The daughter board 100 is formed with, for example, a ground 6a and a transmission line 5a. At the end of the ground 6a, a plurality of half-through holes 1 and a plurality of through holes 2 arranged near each half-through hole 1 are formed. The half-through holes 1 are used for electrical connection between the daughter board 100 and the mother board 7. The ground 6a and the transmission line 5a are electrically connected to the bare chip 3 by wires.

図2は、本発明の第1実施形態である通信装置の子基板の部分断面図であり、図3は、その裏面図である。また、図4は、ハーフスルーホールの外観図である。
子基板100は、複数層(例えば、3層)のコア材8と、複数層(例えば、2層)のプリプレグ9と、これらの間に介挿された中間層21,22,23,24と、外層20,25とが積層された多層基板(例えば、6層基板)である。外層20,25は、メッキが施されており、グランド6aや信号線11等として機能する。中間層21,22,23,24は、一般的に低速伝送線路、DC線路やグランド層に適宜用いられる。
Fig. 2 is a partial cross-sectional view of the daughter board of the communication device according to the first embodiment of the present invention, Fig. 3 is a rear view thereof, and Fig. 4 is an external view of a half through hole.
The daughter board 100 is a multi-layer board (e.g., a six-layer board) in which multiple layers (e.g., three layers) of core material 8, multiple layers (e.g., two layers) of prepreg 9, intermediate layers 21, 22, 23, and 24 interposed therebetween, and outer layers 20 and 25 are laminated. The outer layers 20 and 25 are plated and function as a ground 6a, a signal line 11, etc. The intermediate layers 21, 22, 23, and 24 are generally used as low-speed transmission lines, DC lines, and ground layers as appropriate.

なお、中間層21,22,23,24及び外層20,25は、材質が銅(Cu)の金属層であり、コア材8及びプリプレグ9は、誘電体である。また、中間層21,22,23,24の厚みは、一般的に約18μmであるが、35μmなど使用する基板による。また、コア材8やプリプレグ9の厚みも使用する基板に準じる。一般的に使用する基板の層数が多くなり多層になるほど、コア材8やプリプレグ9の厚さは薄くなり0.1~0.2mm程度であるが、基板の総板厚が重要な場合には中間層などが厚くなる場合がある。 The intermediate layers 21, 22, 23, 24 and the outer layers 20, 25 are metallic layers made of copper (Cu), and the core material 8 and prepreg 9 are dielectrics. The thickness of the intermediate layers 21, 22, 23, 24 is generally about 18 μm, but may be as much as 35 μm depending on the substrate used. The thickness of the core material 8 and prepreg 9 also conforms to that of the substrate used. Generally, the more layers in the substrate used, the thinner the core material 8 and prepreg 9 will be, at around 0.1 to 0.2 mm, but if the total thickness of the substrate is important, the intermediate layers may be thicker.

子基板100には、ハーフスルーホール1と、ハーフスルーホール1の近傍に配設されたスルーホール2とが形成されている。また、スルーホール2の両側にもスルーホール2c,2cが形成されている。つまり、子基板100には、ハーフスルーホール1と、ハーフスルーホール1の近傍に格子状に配列された複数のスルーホール2とが形成されている。 The child board 100 has a half through hole 1 and a through hole 2 arranged near the half through hole 1. In addition, through holes 2c, 2c are formed on both sides of the through hole 2. In other words, the child board 100 has a half through hole 1 and a plurality of through holes 2 arranged in a lattice pattern near the half through hole 1.

ハーフスルーホール1は、円弧部1aと、側壁部1bとから構成されている。円弧部1aは、半円の切欠き状に形成されており、内径側の半径(穴径r1),外径側の半径(ランド径r2)(r2>r1)の帯状円弧である。側壁部1bは、穴径r1の断面視半円の軒樋形状である。ハーフスルーホール1は、円弧部1aの内径側と側壁部1bとが接合されたものである。なお、ハーフスルーホール1は、基板に作製したスルーホール上にV溝を表裏面に形成して、劈開することにより作製することができる。 The half through hole 1 is composed of an arc portion 1a and a side wall portion 1b. The arc portion 1a is formed in a semicircular notch shape, and is a band-shaped arc with an inner radius (hole diameter r1) and an outer radius (land diameter r2) (r2>r1). The side wall portion 1b is a semicircular eaves gutter shape in cross section of the hole diameter r1. The half through hole 1 is formed by joining the inner diameter side of the arc portion 1a and the side wall portion 1b. The half through hole 1 can be made by forming a V-groove on the front and back sides of a through hole made in a substrate, and then cleaving it.

隣接する複数のスルーホール2c,2,2cは、側壁部2aと、底面部2bとを有するインナースルーホールである。側壁部2aが複数の中間層21,22,23と外層20とを電気的に接続し、底面部2bが中間層23の表面に接合している。また、ハーフスルーホール1の側壁部1bとスルーホール2の側壁部2aとは、近傍で互いに対向している。 The adjacent through holes 2c, 2, 2c are inner through holes having a side wall portion 2a and a bottom surface portion 2b. The side wall portion 2a electrically connects the intermediate layers 21, 22, 23 to the outer layer 20, and the bottom surface portion 2b is bonded to the surface of the intermediate layer 23. The side wall portion 1b of the half through hole 1 and the side wall portion 2a of the through hole 2 face each other in the vicinity.

外層20は、メッキされており、グランド6aとして機能する。したがって、複数のスルーホール2c,2,2cは、グランド電位に維持され、各々が線状グランドとして機能する。また、格子状に配列された複数のスルーホール2c,2,2cは、全体として、仮想的なグランド面として機能する。そして、ハーフスルーホール1の側壁部1bと仮想的なグランド面とは、近似的にマイクロストリップラインを形成する。 The outer layer 20 is plated and functions as the ground 6a. Therefore, the multiple through holes 2c, 2, 2c are maintained at ground potential and each functions as a linear ground. The multiple through holes 2c, 2, 2c arranged in a lattice form function as a virtual ground surface as a whole. The side wall portion 1b of the half through hole 1 and the virtual ground surface approximately form a microstrip line.

また、複数の中間層21,22,23は、側壁部2aで電気的に接続されている。複数の中間層21,22,23の端面21a,22a,23aは、同一の平面内に位置している。つまり、端面21a,22a,23aの位置は、子基板100の厚み方向で一致している。この平面を仮想的なグランド面29として、ハーフスルーホール1の側壁部1bとの間でマイクロストリップラインを形成する。 The intermediate layers 21, 22, and 23 are electrically connected at the side wall 2a. The end faces 21a, 22a, and 23a of the intermediate layers 21, 22, and 23 are located in the same plane. In other words, the positions of the end faces 21a, 22a, and 23a are the same in the thickness direction of the daughter board 100. This plane is used as a virtual ground plane 29, and a microstrip line is formed between the side wall 1b of the half through hole 1.

したがって、側壁部1bの線路(信号線11の線路)は、所定の特性インピーダンスに維持される。このため、信号線11の信号が母基板7(図1)に到達するまでのZ方向で、高周波特性が改善する。したがって、ハーフスルーホール1は、信号線用スルーホールとして好適である。 Therefore, the line in sidewall portion 1b (the line of signal line 11) is maintained at a predetermined characteristic impedance. This improves the high-frequency characteristics in the Z direction until the signal of signal line 11 reaches mother board 7 (FIG. 1). Therefore, half through hole 1 is suitable as a through hole for a signal line.

(第2実施形態)
前記第1実施形態の子基板100は、格子状に配列されたスルーホール2c,2,2cを形成していたが、直方体状のキャビティ構造に代えても構わない。
Second Embodiment
Although the daughter board 100 of the first embodiment has the through holes 2c, 2, 2c arranged in a lattice pattern, this may be replaced by a rectangular parallelepiped cavity structure.

図5は、本発明の第2実施形態である通信装置の子基板の部分断面図であり、図6は、その子基板の裏面図である。
子基板101は、前記第1実施形態の子基板100と同様に、母基板7(図1)に搭載されるものである。また、子基板101には、子基板100と同様に、ハーフスルーホール1が形成されているが、ハーフスルーホール1の近傍に、キャビティ構造41(側壁面41a,底面41b)が形成されている点で子基板100と相違する。キャビティ構造41は、直方体状の開口部の側壁に導通処理を施したものである。
FIG. 5 is a partial cross-sectional view of a daughter board for a communication device according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a rear view of the daughter board.
Like the daughter board 100 of the first embodiment, the daughter board 101 is mounted on the mother board 7 (FIG. 1). Like the daughter board 100, the daughter board 101 has a half through hole 1 formed therein, but differs from the daughter board 100 in that a cavity structure 41 (side wall surface 41a, bottom surface 41b) is formed near the half through hole 1. The cavity structure 41 is formed by subjecting the side wall of a rectangular parallelepiped opening to electrical continuity.

キャビティ構造41は、外層20と、複数の中間層21,22,23とを平面視矩形状のメッキで電気的に接続したものであり、グランド電位に維持される。これにより、ハーフスルーホール1の側壁部1bは、キャビティ構造41の側壁面41aとで完全なマイクロストリップラインを形成する。したがって、側壁部1bの線路(信号線11の線路)は、所定の特性インピーダンスに維持される。このため、信号線11の信号が母基板7(図1)に到達するまで間の高周波特性が改善する。また、完全なマイクロストリップラインを形成するので、特性インピーダンスの制御が容易である。また、ハーフスルーホール1の円弧部1aの外径側と側壁面41aとの距離dを大きく取ることができるので、製造容易性が向上する。 The cavity structure 41 is electrically connected to the outer layer 20 and multiple intermediate layers 21, 22, and 23 by plating in a rectangular shape in a plan view, and is maintained at ground potential. As a result, the side wall portion 1b of the half through hole 1 forms a complete microstrip line with the side wall surface 41a of the cavity structure 41. Therefore, the line of the side wall portion 1b (the line of the signal line 11) is maintained at a predetermined characteristic impedance. This improves the high-frequency characteristics until the signal of the signal line 11 reaches the mother board 7 (Figure 1). In addition, since a complete microstrip line is formed, it is easy to control the characteristic impedance. In addition, the distance d between the outer diameter side of the arc portion 1a of the half through hole 1 and the side wall surface 41a can be made large, improving ease of manufacture.

なお、子基板101は、子基板100と同様に、複数の中間層21,22,23の端面21a,22a,23aは、同一の平面内に位置している。この平面を仮想的なグランド面29として、ハーフスルーホール1の側壁部1bとの間でマイクロストリップラインを形成する。ここで、端面21a,22a,23aとキャビティ構造41の側壁面41aとの距離は、短いほど好ましい。 In addition, in the child board 101, like the child board 100, the end faces 21a, 22a, and 23a of the multiple intermediate layers 21, 22, and 23 are located in the same plane. This plane is used as a virtual ground plane 29, and a microstrip line is formed between the side wall portion 1b of the half through hole 1. Here, the shorter the distance between the end faces 21a, 22a, and 23a and the side wall surface 41a of the cavity structure 41, the better.

(第3実施形態)
前記第1実施形態では、複数のスルーホール2c,2,2cを格子状に配列し、前記第2実施形態では、キャビティ構造41(側壁面41a,底面41b)を形成したが、複数の中間層21,22,23の端面21a,22a,23aを同一の平面内に配置するのみでも構わない。
Third Embodiment
In the first embodiment, a plurality of through holes 2c, 2, 2c are arranged in a lattice pattern, and in the second embodiment, a cavity structure 41 (side wall surface 41a, bottom surface 41b) is formed, but it is also acceptable to simply arrange the end surfaces 21a, 22a, 23a of a plurality of intermediate layers 21, 22, 23 in the same plane.

図7は、本発明の第3,4実施形態である通信装置の子基板の部分断面図であり、図8は、その子基板の裏面図である。
子基板102は、前記第1実施形態の子基板100(図1)と同様に、母基板7に搭載されるものである。また、子基板102は、円弧部1aと、側壁部1bとから構成されるハーフスルーホール1が形成されている。複数の中間層21,22,23,24は、図示しないスルーホール(インナースルーホール)でグランド電位に維持されている。
FIG. 7 is a partial cross-sectional view of a daughter board of a communication device according to third and fourth embodiments of the present invention, and FIG. 8 is a rear view of the daughter board.
Substrate 102 is mounted on mother substrate 7, similar to substrate 100 (FIG. 1) of the first embodiment. Substrate 102 has half through-hole 1 formed therein, which is composed of arc portion 1a and side wall portion 1b. Multiple intermediate layers 21, 22, 23, and 24 are maintained at ground potential by through-holes (inner through-holes) not shown.

複数の中間層21,22,23,24の端面21a,22a,23a,24aは、同一の平面内に位置し、仮想的なグランド面29を形成している。また、ハーフスルーホール1の側壁部1bと、端面21a,22a,23a,24aとの間隔は、最短部で距離dである。なお、外層20の端面20aは、必ずしも端面21a,22a,23a,24aと同一の平面内に位置していないが、同一の平面内に位置しても構わない。 The end faces 21a, 22a, 23a, and 24a of the multiple intermediate layers 21, 22, 23, and 24 are located in the same plane and form a virtual ground plane 29. The distance between the side wall portion 1b of the half through hole 1 and the end faces 21a, 22a, 23a, and 24a is a distance d at the shortest point. The end face 20a of the outer layer 20 is not necessarily located in the same plane as the end faces 21a, 22a, 23a, and 24a, but it does not matter if they are located in the same plane.

これによっても、ハーフスルーホール1の側壁部1bは、仮想的なグランド面29とでマイクロストリップラインを構成する。したがって、側壁部1bの線路(信号線11の線路)は、所定の特性インピーダンスに維持される。このため、信号線11の信号が母基板7(図1)に到達するまで間での反射が少なくなる。 This also allows the side wall 1b of the half through hole 1 to form a microstrip line together with the virtual ground plane 29. Therefore, the line of the side wall 1b (the line of the signal line 11) is maintained at a predetermined characteristic impedance. This reduces reflection of the signal of the signal line 11 until it reaches the mother board 7 (FIG. 1).

(第4実施形態)
前記第3実施形態では、複数の中間層21,22,23,24の端面21a,22a,23a,24aは、同一の平面内に位置していたが、ハーフスルーホール1の側壁部1bとの距離dが一致していれば、曲面でも構わない。
Fourth Embodiment
In the third embodiment, the end faces 21a, 22a, 23a, and 24a of the multiple intermediate layers 21, 22, 23, and 24 are located in the same plane, but they may be curved surfaces as long as the distance d to the side wall portion 1b of the half through hole 1 is consistent.

図9は、本発明の第4実施形態である通信装置の子基板の裏面図である。なお、部分断面図は、図7と共通する。 Figure 9 is a rear view of a daughter board of a communication device according to a fourth embodiment of the present invention. Note that the partial cross-sectional view is the same as that of Figure 7.

子基板103は、前記各実施形態の子基板100,101,102と同様に、母基板7に搭載されるものである。また、子基板103は、円弧部1aと、側壁部1bとから構成されるハーフスルーホール1が形成されている。複数の中間層21,22,23,24は、図示しないスルーホール(インナースルーホール)でグランド電位に維持されている。複数の中間層21,22,23,24の端面21a,22a,23a,24aと、ハーフスルーホール1の側壁部1bとの間隔は、距離dに維持されている。つまり、端面21a,22a,23a,24aは、円弧状であり、その半径(ランド径r3)は、側壁部1bの穴径をr1としたとき、r3≒(r1+d)である。また、端面21a,22a,23a,24aは、断面視半円の軒樋状の曲面内に位置し、仮想的なグランド面29(図7)を形成している。 The daughter board 103 is mounted on the mother board 7, similar to the daughter boards 100, 101, and 102 of the above-mentioned embodiments. The daughter board 103 has a half through hole 1 formed with an arc portion 1a and a side wall portion 1b. The intermediate layers 21, 22, 23, and 24 are maintained at ground potential by through holes (inner through holes) not shown. The distance between the end faces 21a, 22a, 23a, and 24a of the intermediate layers 21, 22, 23, and 24 and the side wall portion 1b of the half through hole 1 is maintained at a distance d. In other words, the end faces 21a, 22a, 23a, and 24a are arc-shaped, and the radius (land diameter r3) is r3 ≒ (r1 + d) when the hole diameter of the side wall portion 1b is r1. In addition, end faces 21a, 22a, 23a, and 24a are located within a curved surface that is semicircular in cross section and forms a virtual ground surface 29 (Figure 7).

図10は、本発明の第3,4実施形態である通信装置の子基板の電界分布を示す図である。
子基板102,103は、円弧部1aと、側壁部1bとから構成されるハーフスルーホール1と、外層20,25と、中間層21,22,23,24とが形成されている。中間層21,22,23,24は、グランド電位に維持され、ハーフスルーホール1には、高周波電圧が印加乃至発生しているとする。
FIG. 10 is a diagram showing the electric field distribution on the daughter board of the communication device according to the third and fourth embodiments of the present invention.
The daughter boards 102 and 103 are formed with a half through hole 1 having an arc portion 1a and a side wall portion 1b, outer layers 20 and 25, and intermediate layers 21, 22, 23 and 24. The intermediate layers 21, 22, 23 and 24 are maintained at ground potential, and a high frequency voltage is applied or generated to the half through hole 1.

外層25と中間層24との間では、端面24aの近傍を除けば、電気力線は、外層25から等間隔に出て、平行を維持して中間層24まで到達する。つまり、信号伝送方向において、外層25と中間層24との間では、電界が均一である。言い換えれば、信号線11は、中間層24とで、端面24aの近傍を除いて、ほぼ完全なマイクロストリップラインを構成している。 Except for the vicinity of the end face 24a, between the outer layer 25 and the intermediate layer 24, the electric field lines leave the outer layer 25 at equal intervals and reach the intermediate layer 24 while remaining parallel. In other words, the electric field is uniform between the outer layer 25 and the intermediate layer 24 in the signal transmission direction. In other words, the signal line 11 and the intermediate layer 24 form an almost complete microstrip line, except for the vicinity of the end face 24a.

一方、等電位である側壁部1bから等間隔で出た電気力線は、複数の中間層21,22,23,24の端面21a,22a,23a,24aに向かう。複数の端面21a,22a,23a,24aの近傍では、電気力線の密度が多く、電界が高くなる。しかしながら、端面21a,22a,23a,24aは、複数存在するので、電気力線の傾斜が少ない。つまり、信号伝送方向(Z方向)において、側壁部1bの近傍では、電界がほぼ均一である。したがって、ハーフスルーホール1の側壁部1bは、複数の端面21a,22a,23a,24aが形成する仮想的なグランド面29とで近似的なマイクロストリップラインを構成する。 On the other hand, the electric field lines coming out at equal intervals from the side wall portion 1b, which is at an equipotential, head toward the end faces 21a, 22a, 23a, and 24a of the multiple intermediate layers 21, 22, 23, and 24. In the vicinity of the multiple end faces 21a, 22a, 23a, and 24a, the density of the electric field lines is high and the electric field is strong. However, since there are multiple end faces 21a, 22a, 23a, and 24a, the inclination of the electric field lines is small. In other words, in the signal transmission direction (Z direction), the electric field is almost uniform in the vicinity of the side wall portion 1b. Therefore, the side wall portion 1b of the half through hole 1 forms an approximate microstrip line together with the virtual ground plane 29 formed by the multiple end faces 21a, 22a, 23a, and 24a.

但し、実際には、平坦なグランドではないので,特性インピーダンスは、距離dに対して理論値よりもハイインピーダンス側に遷移する。高密度、高多層板においては、より理論値に近づく。層構造(構成、層数や基材)によって、特性インピーダンスは変化するが、経験上合わせ込むことが可能である。つまり、仮想的なグランド面29を用いれば、簡易的に第3実施形態(図8)でも特性インピーダンスを合わせられるし、第4実施形態(図9)により、理論値に近い値を得ることが可能である。 However, in reality, since the ground is not flat, the characteristic impedance transitions to a higher impedance side than the theoretical value with respect to the distance d. In high-density, highly multi-layer boards, it approaches the theoretical value. The characteristic impedance varies depending on the layer structure (configuration, number of layers, and base material), but it is possible to match it empirically. In other words, by using a virtual ground plane 29, the characteristic impedance can be easily matched in the third embodiment (Figure 8), and a value close to the theoretical value can be obtained by the fourth embodiment (Figure 9).

(変形例)
本発明は前記した実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のような種々の変形が可能である。
(1)前記第1実施形態の子基板100は、ハーフスルーホール1の近傍にスルーホール2を形成したが、両側にずらして2個設けた構造でも構わない。これであれば、スルーホール2の両側にスルーホール2c,2cを設けることなく、仮想のグランド面を形成することが可能である。また、前記第1実施形態のスルーホール2は、中空であったが、メッキ等で充填させても構わない。
(Modification)
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications are possible, for example, as follows.
(1) In the child board 100 of the first embodiment, the through hole 2 is formed near the half through hole 1, but two through holes may be provided on either side. In this case, it is possible to form a virtual ground plane without providing through holes 2c, 2c on either side of the through hole 2. Also, although the through hole 2 in the first embodiment is hollow, it may be filled with plating or the like.

(2)前記第2実施形態では、基板に直方体状の凹部を形成し、メッキによるキャビティ構造41を形成したが、同じ位置に金属ブロックを挿入する構造でも可能である。キャビティ構造41は、矩形状であったが、湾曲形状(図9参照)であっても構わない。 (2) In the second embodiment, a rectangular recess is formed in the substrate, and the cavity structure 41 is formed by plating, but a structure in which a metal block is inserted in the same position is also possible. The cavity structure 41 is rectangular, but it may be curved (see FIG. 9).

1 ハーフスルーホール(第1スルーホール、信号線用スルーホール)
2,2c スルーホール(第2スルーホール)
3 ベアチップ(高周波デバイス)
7 母基板
20,25 外層
21,22,23,24 中間層(グランド電極)
20a,21a,22a,23a,24a 端面
28 面状空間
29 グランド面
31 インナースルーホール
41 キャビティ構造
100,101,102,103 子基板(積層基板)
200 通信装置
1 Half through hole (first through hole, through hole for signal line)
2, 2c Through hole (second through hole)
3. Bare chip (high frequency device)
7 Mother substrate 20, 25 Outer layer 21, 22, 23, 24 Intermediate layer (ground electrode)
20a, 21a, 22a, 23a, 24a End face 28 Planar space 29 Ground surface 31 Inner through hole 41 Cavity structure 100, 101, 102, 103 Substrate (laminated substrate)
200 Communication device

Claims (8)

高周波デバイスが実装される子基板と、該子基板を1つ以上実装する母基板とを有した通信装置であって、
前記子基板は、その表面と裏面とを導通させる第1スルーホールを有し、
前記子基板のグランド電極を構成する複数の中間層は、各々の端面と前記第1スルーホールとの間隔が等しく、
前記第1スルーホールは、信号線に接続され、前記子基板の端部に半円の切欠き状に形成されたハーフスルーホールであり、
前記端面の平面視形状は、前記子基板の端部に平行な直線であり、
複数の前記端面は、第2スルーホールで接続されている
ことを特徴とする通信装置。
A communication device having a daughter board on which a high-frequency device is mounted and a mother board on which one or more of the daughter boards are mounted,
the daughter board has a first through hole that electrically connects its front surface to its back surface,
the intermediate layers constituting the ground electrode of the child board have end faces spaced equally from the first through holes;
the first through hole is a half through hole connected to a signal line and formed in an end portion of the daughter board in a semicircular notch shape,
the end surface has a planar shape that is a straight line parallel to an end of the child board,
The end faces are connected to each other by second through holes.
A communication device comprising:
前記高周波デバイスは、光通信用受光素子および光通信用発光素子の何れか一方または双方である
ことを特徴とする請求項1に記載の通信装置。
2. The communication device according to claim 1, wherein the high-frequency device is one or both of a light receiving element for optical communication and a light emitting element for optical communication.
請求項に記載の通信装置であって、
複数の前記端面は、金属壁面で接続されている
ことを特徴とする通信装置。
2. The communication device according to claim 1 ,
A communication device, characterized in that the multiple end faces are connected by a metal wall surface.
請求項に記載の通信装置であって、
前記金属壁面は、平面視矩形状のキャビティ構造である
ことを特徴とする通信装置。
4. The communication device according to claim 3 ,
The communication device, wherein the metal wall surface has a cavity structure that is rectangular in a plan view.
請求項に記載の通信装置であって、
前記端面の平面視形状は、前記半円の中心軸からの距離が前記ハーフスルーホールの半径よりも長い半円である
ことを特徴とする通信装置。
2. The communication device according to claim 1 ,
A communication device, characterized in that the end face has a planar shape that is a semicircle whose distance from the central axis of the semicircle is longer than the radius of the half through hole.
請求項に記載の通信装置であって、
複数の前記端面は、金属壁面で接続されている
ことを特徴とする通信装置。
6. The communication device according to claim 5 ,
A communication device, characterized in that the multiple end faces are connected by a metal wall surface.
高周波デバイスが実装される子基板と、該子基板を1つ以上実装する母基板とを有した通信装置であって、
前記子基板は、その表面と裏面とを導通させる第1スルーホールを有し、
前記子基板のグランド電極を構成する複数の中間層は、前記第1スルーホールの近傍の端面の位置が厚み方向で一致しており、
前記第1スルーホールは、信号線に接続され、前記子基板の端部に半円の切欠き状に形成されたハーフスルーホールであり、
前記端面の平面視形状は、前記子基板の端部に平行な直線であり、
複数の前記端面は、第2スルーホールで接続されている
ことを特徴とする通信装置。
A communication device having a daughter board on which a high-frequency device is mounted and a mother board on which one or more of the daughter boards are mounted,
the daughter board has a first through hole that electrically connects its front surface to its back surface,
the intermediate layers constituting the ground electrodes of the child board have end faces in the vicinity of the first through holes aligned in a thickness direction;
the first through hole is a half through hole connected to a signal line and formed in an end portion of the daughter board in a semicircular notch shape,
the end surface has a planar shape that is a straight line parallel to an end of the child board,
The end faces are connected to each other by second through holes.
A communication device comprising:
外層と複数の中間層とを有し、高周波デバイスを搭載する多層基板であって、
表面と裏面とを導通させる信号線用スルーホールを有し、
グランド電極を構成する前記複数の中間層は、各々の端面と前記信号線用スルーホールとの間隔が等しく、前記信号線用スルーホールの近傍の端面の位置が厚み方向で一致しており、
前記信号線用スルーホールは、信号線に接続され、端部に半円の切欠き状に形成されたハーフスルーホールであり、
前記端面の平面視形状は、前記端部に平行な直線であり、
複数の前記端面は、第2スルーホールで接続されている
ことを特徴とする多層基板。
A multilayer substrate having an outer layer and a plurality of intermediate layers and carrying a high-frequency device,
A through hole for a signal line is provided to electrically connect the front surface and the back surface,
the intermediate layers constituting the ground electrode have end faces spaced equally from the signal line through holes, and end faces of the intermediate layers in the vicinity of the signal line through holes are aligned in a thickness direction;
the signal line through hole is a half through hole connected to a signal line and having a semicircular notch at one end,
The end surface has a planar shape that is a straight line parallel to the end portion,
The end faces are connected to each other by second through holes.
A multilayer substrate comprising:
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