專利名稱：傳送線型組件的制作方法
技術領域：
本發明涉及傳送線型組件，其為主要用于半導體開關電路的適合高頻解耦(decoupling)設備(解耦組件，即所謂的解耦器)的電子組件，并且作為具有高速、高頻電路元件的數字印刷電路板或半導體封裝的電源線而安裝。
眾所周知，例如，具有高速、高頻電路元件的印刷電路板由LSI(大規模集成電路)表示，其傳統地存在這樣一個問題從電路板產生的電磁噪聲引起電磁干擾或EMI(電磁干擾)，并且這導致具有板的電子設備或另一個電子設備中的操作錯誤。
產生的電磁噪聲的特別大的部分是稱為共模噪聲(common modenoise)的電磁噪聲，所述共模噪聲由基于稱為共模并作為參考電勢的大地面或地表面產生的高頻率源導致。由于許多預計的原因，因此產生共模噪聲。另外，產生共模噪聲的機制是復雜的，并且在靠近產生源的部分采取有效的措施是困難的。通常地，防泄漏措施或防輻射措施用于電纜，其用作主要的傳播線或共模噪聲的輻射天線。
另一方面，最近的研究揭示高頻數字電路中共模噪聲的主要原因之一是安裝在印刷電路板上的高速、高頻電路元件的高頻電源電流。并且，技術已發展到可得到抑制由該高速、高頻電路元件的高頻電源電流引起的EMI的效應。公知技術的例子是公開于日本未決專利申請No.9-139573的多層印刷板與公開于日本未決專利申請No.11-40915的印刷布線板。
在這些技術中，安裝在印刷電路板上用于高速、高頻電路元件的DC電源通過一線路完成，該線路具有高頻模式中插入中間的高阻抗的感應器，或者該線路(在下文中指的是解耦感應器)具有高特征阻抗與插入中間的磁體，并且因此，電容(在下文中指的是旁路電容)在高速、高頻電路元件的電源線與地線之間連接以在高速、高頻電路元件中平滑地實現高速、高頻操作，并且同時，防止依照操作產生的高頻電源電流擴散到整個電路板。
圖10示出了傳統具有EMI抑制效應的解耦電路的基本排列(等效電路表示公開于日本未決專利No.9-139573的EMI抑制效應的技術原理)。
在這個解耦電路中，在輸入與輸出端分別地通過電源線8與地線9連接到DC電源10的LSI 6中，由線圈L組成的解耦感應器22插入到電源線8。此外，具有靜電電容C的旁路電容19在電源線8與地線9之間插入，從而組成電源電路。
相對于高頻電源電流的上述測量，包括這樣的解耦電路(電源電路)，符合技術觀點。然而，實際上，沒有考慮依據高速、高頻電路元件的高速、高頻操作實質地產生的高頻電源電流(高頻電源電流的產生或用于抑制所述高頻電源電流的技術根本沒有公開)。為了實施該措施，解耦感應器與旁路電容的參數必須為每個LSI設計。而且，因為商業可用的電容沒有跟隨LSI速度而增加的特征，所以商業可得到的電容幾乎不能應用。
另一方面，對于此電源電路，盡管存在許多問題，由于必需增加數字電路的操作速度，因此相對于高頻電源電流能夠暫時用作測量并相對容易地實現代替上述解耦電路(電源電路)的技術的研究與發展也正在進行。以關聯此技術為條件的公知技術的例子是結合高k絕緣體并且具有DC電源線的多層印刷電路板，其在日本專利申請No.11-229525中提出。
在此技術中，在寬頻帶上面內部阻抗值足夠小的DC電源是理想的電源形式，用于諸如安裝在印刷電路板上的LSI之類的高速、高頻電路元件，所述DC電源排列用于每個高速、高頻電路元件，從而依照高速、高頻電路元件的高速、高頻操作產生的高頻電源電流能夠平滑地流動，并且因此，能夠抑制信號波形的失真。另外，電壓通過共享DC電源被穩定，從而消除了高速、高頻電路元件之間的干擾。
圖11是示出了結合高k絕緣體并且具有DC電源線的傳統多層印刷電路板的主要部分的排列的平面圖，其具有EMI抑制效應(印刷電路板在日本專利申請No.11-229525中提出)。
在結合了高k絕緣體的這樣的多層印刷電路板中，七個LSI 6h到6n通過由不同導電圖案形成的七條電源線8o到8u連接到排列在角部的一個DC電源10。另外，表面安裝并接地的七個旁路電容19a到19g分別地連接到LSI 6h到6n。
圖12是示出了結合了高k絕緣體的多層印刷電路板的主要部分的基本結構的側視剖示圖。
結合高k絕緣體的該多層印刷電路板具有一結構，其中構成電源線8的電源層經過高k絕緣構件4的高k絕緣構件層，由構成地線9的接地層從兩側夾在中間，并且此部分經過預浸料坯(prepreg)絕緣層21由信號層20從兩側夾在中間。采用此結構，具有低阻抗的線結構可實現。
在同樣結合高k絕緣體的多層印刷電路板中，依據高速、高頻電路元件的高速、高頻操作產生的高頻電源電流或用于抑制所述高頻電源電流的技術沒有公開。此外，解耦感應器的高頻特征與旁路電容被認為是不充分的。不過，結合高k絕緣體的多層印刷電路板能夠容易地實際使用以避免高頻電源電流的影響。作為特征性的特性，結合高k絕緣體的多層印刷電路板具有電源線8o到8u，其很大程度上不能依靠LSI 6h到6n的類型或使用條件，并且允許LSI 6h到6n的高速、高頻操作。
在上述的解耦電路或結合高k絕緣體的多層印刷電路板中，其具有EMI抑制效應，引入解耦電路的旁路電容存在特征的問題，原因在于和諸如LSI之類的高速、高頻電路元件的速度與頻率的增加比較，材料技術與結構技術的改善顯著地滯后。在結合高k絕緣體的多層印刷電路板中使用的高k絕緣材料必須部分地使用，不同于主要包括玻璃環氧樹脂的普通印刷電路板的預浸料坯絕緣材料。當前的印刷電路板制造過程必須在很大程度上改變，并且需要相當長的時間用于實踐。也就是說，沒有技術能容易和適當地避免在高速、高頻電路元件的高速、高頻操作模式中產生的高頻電源電流的影響。
旁路電容的特征問題將詳細描述。例如，在最近的個人計算機中使用的CPU的開關頻率大于等于1GHz。允許此高速開關的LSI的電源電流包括大于等于幾GHz的諧波的更高模式。然而，在當前的電容技術中通常用作旁路電容的大約0.1μF的電容的共振頻率小于等于幾十MHz。此外，歸于電容的電極圖案的電感組件或引線在電容組件(電容具有等效的串聯電感ESL)中以串聯的方式表示。為此，串聯共振頻率基于電容關系決定，即頻率大于幾十MHz，旁路電容相當于頻率大于等于所述串聯共振頻率的感應器，因此失去了基本的性能。為了允許未來數字電路速度的增加，在寬頻帶中增加頻率和降低阻抗對于旁路電容是必需的。然而，高電容性密致旁路電容具有表示共振頻率超過GHz并且在寬頻帶中展示出低阻抗的特征，所述高電容性密致旁路電容將不大可能發展成實際的產品和成為商用。

發明內容
本發明已解決上述問題，并且具有它的技術目的以提供一種傳送線型組件，其具有低阻抗，并且能夠可靠和容易地避免由高速、高頻電路元件的高速、高頻操作產生的高頻電源電流的影響。
本發明的另一個技術目的是提供一種傳送線型組件，其具有DC電源線結構，該結構具有EMI抑制效應，能夠抑制由半導體LSI的高頻電源電流引起的共模噪聲的產生。
根據本發明，提供了一種傳送線型組件，其中通過同軸地排列由導電材料形成并且直徑大于柱狀或圓柱內部導體的直徑的圓柱外部導體，同軸線被構造，從而圓柱外部導體通過絕緣構件覆蓋由導電材料形成并以一軸向延伸的內部導體的表面，并且同軸線的特征阻抗值小于等于100mΩ。
根據本發明，在上述傳送線型組件中，通過一體地形成第一部分、第二部分與第三部分，內部導體被構造，所述第一部分覆蓋絕緣構件，所述第二部分從第一部分延伸到外部導體的一側，并且覆蓋絕緣構件的末端部分，所述第三部分從第二部分延伸到靠近外部導體的一側，并且具有與外部導體直徑相同的直徑。
根據本發明，在上述傳送線型組件之一中，執行三維圖案形成處理用于相對于外部導體的表面上的局部部分，以增加形式上保持電流傳播的均勻連續性的表面積。
根據本發明，在上述傳送線型組件中，在相對于外部導體的表面上的局部部分，絕緣構件暴露于由三維圖案形成處理形成的凹口部分。
根據本發明，在上述傳送線型組件中，相對于外部導體的表面上的局部部分用作電極端子。
根據本發明，在上述傳送線型組件任何之一中，絕緣構件構造成薄的中間層。在此傳送線型組件中，絕緣構件在寬頻帶中優選地展示出高介電常數，并且在1MHz處具有大于等于100的相對介電常數。
根據本發明，在上述傳送線型組件任何之一中，絕緣構件在寬頻帶中展示出大介質損耗。在此傳送線型組件中，對于絕緣構件，tanδ表示相對于使用頻率的傳輸損耗的特征曲線中的斜率，所述tanδ優選地大于等于1％。
根據本發明，在上述傳送線型組件任何之一中，包括由同軸排列的內部導體與外部導體中絕緣體引起的波長壓縮效應的等效長度遠遠大于施加的電磁波的波長的1/4。
根據本發明，在上述傳送線型組件任何之一中，同軸排列的內部導體與外部導體的電阻值小于等于100mΩ，其中提供到半導體開關電路的DC電源電流能夠充分地提供。
根據本發明，在上述傳送線型組件任何之一中，該傳送線型組件用作耦合半導體開關電路的DC電源分配電路的高頻解耦設備。
根據本發明，在上述傳送線型組件任何之一中，該傳送線型組件串聯插入到印刷電路板的電源線。


圖1示出了根據本發明實施例的傳送線型組件1的基本的排列，其中圖1(a)涉及外形的透視圖，圖1(b)涉及側面剖示圖，并且圖1(c)涉及沿著圖1(b)的線A-A’平行于一端面的剖示圖；圖2示出了根據本發明另一實施例的傳送線型組件1’的基本的排列，其中圖2(a)涉及外形的透視圖，圖2(b)涉及側面剖示圖，并且圖2(c)涉及沿著圖2(b)的線A-A’平行于一端面的剖示圖；
圖3示出了應用于制造圖1或2中示出的傳送線型組件的傳統圓柱電容的外形，其中圖3(a)涉及側視圖，并且圖3(b)涉及端面方向的平面圖；圖4是具有的EMI抑制效應的解耦電路的等效電路圖，其通過在印刷電路板上安裝圖1或2中示出的傳送線型組件組成；圖5是平面圖，示出了當圖1或2中示出的傳送線型組件之一被選擇并且安裝在其上安裝有LSI的多層印刷電路板上時，線路結構的主要部分以及使用電源線完成線路連接的例子；圖6是平面圖，示出了當圖1或2中示出的傳送線型組件之一被選擇并且安裝在其上安裝有LSI的多層印刷電路板上時，線路結構的主要部分以及使用電源線完成線路連接的另一個例子；圖7示出了一種情況，其中圖2中示出的傳送線型組件安裝在半導體封裝中，其中圖7(a)涉及從上端看的平面圖，并且圖7(b)涉及沿著圖7(a)中線A-A’看的側面剖視圖以示出截取的部分(主要部分)；圖8示出了頻率與傳輸損耗之間的關系，其通過下列方法得到將使用具有不同相對介電常數材料準備好的圖2中示出的傳送線型組件的三個原型的傳送特征曲線與具有不同靜電電容量的兩個疊片電容并用作傳統旁路電容的傳送特征曲線進行比較；圖9是示出了頻率與傳輸損耗之間的關系的圖表，其通過下列比較得到將由減少全部長度準備好的圖2中示出的傳送線型組件的原型的傳送特征曲線與具有和上述原型相同的相對介電常數以及和圖8中所示相同的全部長度以及具有100,000pF靜電電容量的疊片電容并用作傳統旁路電容的原型的傳送特征曲線進行比較；圖10是示出了具有EMI抑制效應的傳統解耦電路的基本排列的電路圖；圖11是示出了結合高k絕緣體并具有DC電源線的傳統多層印刷電路板的主要部分的排列的平面圖，該排列具有EMI抑制效應；以及圖12是示出了結合圖11中示出的高k絕緣體的多層印刷電路板的主要部分的基本結構的側面剖視圖。
具體實施例方式
基于參照附圖的實施例，根據本發明的傳送線型組件將詳細描述如下。
圖1示出了根據本發明的實施例的傳送線型組件1的基本的排列，其中圖1(a)涉及外形的透視圖，圖1(b)涉及側面剖示圖，并且圖1(c)涉及沿著圖1(b)的線A-A’平行于一端面的剖示圖。
傳送線型組件1是安裝在印刷電路板上的組件。傳送線型組件1適合用作高頻解耦設備(解耦器)以耦合半導體開關電路的DC電源分配電路。通過形成信號導體2作為由導體材料形成的圓柱形內部導體，形成同軸線，并且所述同軸線沿著一軸向延伸并同軸排列接地導體3，該接地導體3作為圓柱形外部導體，其由導體材料形成，并且直徑大于信號導體2的直徑以通過高k絕緣構件4覆蓋信號導體2的表面。同軸線的特征阻抗值小于等于100mΩ。
通過一體地形成第一部分，其為覆蓋高k絕緣構件4的部分；第二部分，其從第一部分到接地導體3一側延伸并且覆蓋高k絕緣構件4的末端部分；以及第三部分，其從第二部分到靠近接地導體3一側延伸并且具有與接地導體3相同的直徑，信號導體2被構造。如果暴露在外邊的信號導體2的導體部分與接地導體3從外表結構的觀點看被認為是外部導體，則三個部分，即接地導體3和信號導體2的第二與第三部分，被認為是外部導體。這樣，傳送線型組件還能夠解釋為一種結構，其中，外部導體中，信號導體2電連接作為內部導體的第一部分。
如上所述，當外部導體分離成為三個部分以形成電極以安裝在印刷電路板上，并且在兩末端部分處的外部導體電連接內部導體時，該結構能夠以串聯的方式容易地連接到印刷電路板上的半導體開關電路的DC電源分配電路作為高頻解耦電路(解耦器)。
無論如何，在傳送線型組件1中，高k絕緣構件4暴露于凹口部分，其通過執行三維圖案形成處理形成，用于相對于接地導體3的表面的局部部分以增加表面積從而在形狀上保持電流傳播的均勻連續性。因此，電極端5形成為安裝在印刷電路板上的電極。
如上所述，當接地導體3的表面積增加時，同軸線長度隨著增加。因此，保持了組件中電流傳播的均勻連續性。三維圖案形成處理能夠通過蝕刻等實現。注意電流傳播的均勻連續性表示電流以預定模式傳播，由于通過三維圖案形成處理，防止了傳播路徑中的反射。
此外，高k絕緣構件4形成為足夠薄的中間層，并且在寬頻帶中展示出高介電常數與大介質損耗。在1MHz頻率處相對的介電常數大于等于100，并且tanδ表示相對于使用頻率的傳輸損耗的特征曲線中的斜率，所述tanδ大于等于1％。
這樣，當高k絕緣構件4制造成薄的以減少電源線路的特征阻抗并在寬頻帶中展示出高介電常數與大介質損耗時，傳送線的特征阻抗還能夠減少。通過組件中的介質損耗，能夠防止來自半導體開關電路的高頻電源電流泄漏到外面。這樣，能夠忽略僅和線的使用相關的端接過程。此外，當相對于印刷電路板的DC電源的電源線的阻抗值設計為遠遠大于傳送線型組件1的特征阻抗的值時，通過阻抗的不同，能夠減少高頻電源電流的傳遞系數。結果，能夠防止高頻電源電流耦合到印刷電路板或外部連接器上的另一個電路(LSI)，并且能夠防止高頻電源電流泄漏到連接電纜成為共模電流。
包括由同軸排列的信號導體2與接地導體3中的絕緣體引起的波長壓縮效應的等效長度遠遠大于應用的電磁波的波長的1/4。信號導體2與接地導體3的電阻值小于等于100mΩ，其中提供到半導體開關電路的DC電源電流能夠充分地提供。
如上所述，當包括由信號導體2與接地導體3中的絕緣體引起的波長壓縮效應的等效長度遠遠大于應用的電磁波的波長的1/4，并且特征阻抗設計為在寬頻帶上面具有小于等于100mΩ的足夠小的值時，對于諸如安裝在印刷電路板上的LSI之類的高速、高頻電路元件，這是DC電源的理想形式。
串聯地將具有上述排列的傳送線型組件1插入到印刷電路板的電源線是有效的。原因如下。當傳送線型組件平行地插入時，作為高速、高頻電路元件的LSI一側的線路長度沒有設計成遠遠小于高頻電源電流的波長，從而線路長度能夠處理為集總常數(lumped constant)，由作為激勵源的LSI產生的大部分高頻電源電流被具有足夠低特征阻抗的組件的LSI一側的連接末端反射。為此，大部分高頻電源電流可流動到具有更高特征阻抗的電源線。當串聯插入以后作為前提時，信號導體2與接地導體3的電阻必須具有小于等于100mΩ的足夠小的值，其中提供到半導體開關電路的DC電源電流能夠充分地提供，如上所述。
而且，傳送線型組件1安裝其上的印刷電路板的電源電路通過足夠短的線路連接，從而該線路可被認為是從LSI到傳送線型組件1的LSI一側開口的集總常數。傳送線型組件1的相對一側(DC電源一側)的開口具有全部的平面結構。
此結構具有防止來自LSI的高頻電源電流被傳送線型組件1的LSI一側開口反射的效果，以防止任何反射的組件進入傳送線型組件1。該結構目的是消除由于介質損耗進入傳送線型組件1的甚至是小的組件，并且防止組件從傳送線型組件1泄漏到外部。如果傳送線型組件1的介質損耗不顯著，則具有小的DC電壓降并與DC電源的接收部分充分分離的獨立線結構優選地形成用于具有合適規模的每個電路單元。
傳送線型組件1設計為具有低阻抗線結構的原因如下。對于諸如安裝在印刷電路板上的LSI之類的高速、高頻電路元件，DC電源在寬頻帶上理想地具有足夠小的值的內部阻抗，并且此電源被排列用于每個高速、高頻電路元件。通過這種排列，由高速、高頻電路元件的高速、高頻操作產生的高頻電源電流能夠平滑地提供，并且結果，能夠抑制信號波形的失真。此外，通過共享DC電源能夠穩定電壓，從而消除了高速、高頻電路元件之間的干擾。
安裝獨立電源不實際，由于增加了設備的成本與尺寸，并且還增加了故障率。因此，就目前允許的條件而言，用來提供相同電壓的一個電源用于相對小規模的電子設備。例如，用于印刷電路板的DC電源通常由獨立于印刷電路板的單元產生，并且通過電線提供而不考慮高頻率。
當傳送線型組件1串聯插入到印刷電路板的電源線時，提供到印刷電路板的DC電源能夠在印刷電路板中以幾乎理想的形式提供到高速、高頻電路元件。
在上述傳送線型組件1中，作為內部導體的信號導體2(上述第一部分)已描述成為圓柱形。這部分可具有柱的形狀。在上述描述中，上述傳送線型組件1安裝在印刷電路板上。可代替的，此組件可制造得更加緊密，并且安裝在半導體封裝中的電源分配電路的引線上。這樣，通過在更靠近高頻電源電流源的位置安裝組件，能夠預期更大的效應。當傳統的多層結構應用于印刷電路板的電源層的結構時，安裝在印刷電路板上的上述電極結構能夠制造得更加簡單。
圖2示出了根據本發明另一實施例的傳送線型組件1’的基本的排列，其中圖2(a)涉及外形的透視圖，圖2(b)涉及側面剖示圖，并且圖2(c)涉及沿著圖2(b)的線A-A’平行于一端面的剖示圖。
傳送線型組件1’還是安裝在半導體封裝上的組件。傳送線型組件1’適合用作高頻解耦設備(解耦器)以連接半導體開關電路的DC電源分配電路(直接地連接到LSI等的電源引線或接地引線)。通過形成信號導體2’作為由導體材料形成的圓柱形內部導體，形成同軸線，并且該同軸線沿著一軸向延伸并同軸排列接地導體3’，該接地導體3’作為圓柱形外部導體，其由導體材料形成，并且直徑大于信號導體2’的直徑以通過高k絕緣構件4’覆蓋信號導體2’的表面。同軸線的特征阻抗值小于等于100mΩ。
與參照圖1(a)到圖1(c)描述的實施例的傳送線型組件1比較，傳送線型組件1’沒有電極端5，其用于外部導體通過執行三維圖案形成處理形成。此外，簡單的結構通過順序同軸地排列相應的部分形成，而不是分離外部導體。
即使在傳送線型組件1’中，高k絕緣構件4’也形成為足夠薄的中間層，并且在寬頻帶中展示出高介電常數與大介質損耗。在1MHz頻率處相對的介電常數大于等于100，并且相對于使用頻率在傳輸損耗的特征中指示斜率的tanδ大于等于1％。包括由同軸排列的信號導體2’與接地導體3’中的絕緣體引起的波長壓縮效應的等效長度遠遠大于應用的電磁波的波長的1/4。信號導體2’與接地導體3’的電阻值小于等于100mΩ，其中提供到半導體開關電路的DC電源電流能夠充分地提供。即使在傳送線型組件1’中，作為內部導體的信號導體2’已描述成圓柱的形狀。這部分可形成柱的形狀。
通過將傳統的制造過程技術應用到用作電視、調諧器、蜂窩電話等高頻應用的圓柱電容，上述傳送線型組件1或1’能夠容易地制造。
圖3示出了應用于制造傳送線型組件1或1’的傳統圓柱電容的外形，其中圖3(a)涉及側視圖，并且圖3(b)涉及端面方向的平面圖。
該圓柱電容通過形成圓柱電極端18構成，該圓柱電極端18由導電材料形成，并且軸向延伸，并在除了表面的兩個末端部分與靠近末端部分的外側表面的局部部分以外的電極端18的整個外側表面上與樹脂層17同軸排列，樹脂層17具有圓柱形狀，該樹脂層17的直徑大于電極端18的直徑。在這個示范性的例子中，在一軸向中的電極端18的長度L為2.0mm，在一軸向中兩側的每側上電極端18的暴露部分的寬度大約為0.3mm，并且樹脂層17的直徑ΦD大約為1.25mm。
在任何情況下，傳送線型組件1或1’具有同軸線結構，用于諸如微波設備之類的通信設備，如圖1(a)到1(c)或圖2(a)到2(c)所示。因此，抑制了來自傳送線的泄漏電磁區域。
圖4是具有的EMI抑制效應的解耦電路的等效電路圖，其通過在印刷電路板上安裝上述的傳送線型組件1或1’組成。
在這個解耦電路中，傳送線型組件1或1’串聯在LSI 6的電源端口與連接到印刷電路板上的DC電源(DC源)的電源線8和地線9之間插入。在此排列下，根據高速開關操作由LSI 6產生的大部分高頻電源電流在LSI 6的電源端口上反射，并且進入傳送線型組件1或1’的部分高頻電源電流被介質損耗消耗，從而實現防止高頻電源電流到達端接電容7外部的印刷電路板的電源線8的功能。然而，來自DC電源(DC源)的DC電流直接地穿過并提供到LSI 6。
在參照圖10描述的傳統的解耦電路里安裝旁路電容19中，旁路電容19在電源線8和地線9之間以并聯于電源線8插入。當傳送線型組件1或1’安裝在印刷電路板上時，傳送線型組件1或1’串聯插入電源線8和地線9與LSI 6的電源端口之間。在此排列下，即使當LSI6與傳送線型組件1或1’中的輸入端子的線路長度沒有設計為遠遠小于高頻電流的波長從而線路長度能夠處理為集總常數時，也能夠解決下列問題作為激勵源來自LSI 6的大部分高頻電源電流被具有顯著低特征阻抗的傳送線型組件1或1’的LSI 6一側上的連接端反射，并且大部分高頻電源電流流動到具有更高特征阻抗的電源分配線。
圖5是平面圖，示出了當上述傳送線型組件1與1’之一被選擇作為多個(總共七個)傳送線型組件1a到1g的每個并且安裝在其上安裝有多個(總共七個)LSI 6a到6g的多層印刷電路板上時，電源層部分中的線路結構以及使用多條(總共七條)電源線8a到8g完成線路連接的例子。
在多層印刷電路板的電源層中，從LSI 6a到6g的電源端的部分到在LSI 6a到6g側面的傳送線型組件1a到1g的部分形成為導線以排列電源線8a到8g。從DC電源10一側的傳送線型組件1a到1g的相對一側端到DC電源10的部分形成為電源板(平面)8’。
在此多層印刷電路板中，來自LSI 6a到6g的高頻電源電流被傳送線型組件1a到1g中的介質損耗完全消除，并且因此不會泄漏到外部。
然而，即使在此排列中，如果傳送線型組件1a到1g中的介質損耗是不充分的，則少許高頻電源電流也可從傳送線型組件1a到1g中泄漏。
圖6是平面圖，示出了當上述傳送線型組件1與1’之一被選擇作為多個(總共七個)傳送線型組件1a到1g的每個并且安裝在其上安裝有多個(總共七個)LSI 6a到6g的多層印刷電路板上時，電源層部分中的線路結構以及使用多條(總共七條)電源線8a到8g完成線路連接的另一個例子。
在多層印刷電路板的電源層中，從DC電源10到在DC電源一側上的傳送線型組件1a到1g的部分形成為導線以一一對應的方式排列電源線8a到8g。因此，當明顯單獨地提供理想的DC電源10時，能夠防止將高頻電源電流泄漏到其它電路(LSI 6a到6g)的任何借口。
圖7示出了一種情況，其中上述傳送線型組件1’被選擇作為多個(總共八個)傳送線型組件1h到1o的每個，并且安裝在半導體封裝中，其中圖7(a)涉及從上端看的平面圖，并且圖7(b)涉及沿著圖7(a)中線A-A’看的側面剖視圖以示出截取的部分(主要部分)。
在此半導體封裝中，全部八個傳送線型組件1h到1o直接地連接到電源導線，并且接地導線連接到電源端子16a與接地端子16b，其配對并且排列在相鄰或幾乎相鄰于封裝主體的外圍部分的全部八個部分。多條引線15和多條信號引線的末端側通過多條結合導線13連接到多個結合片12，其中，多條引線15連接到電源引線與接地引線的末端側，多條信號引線的末端側連接到封裝主體的外圍部分的其它部分的端子，多個結合片12排列在安裝在頂料片14上的片狀元件11外圍部分。傳送線型組件1h到1o排列在更靠近高頻電源電流源的位置以測量高頻電源電流。
圖8示出了頻率(MHz)與傳輸損耗(dB)之間的關系，其通過下列方法得到將上述傳送線型組件1’的全部長度(線長度)設定為大約100mm，并且將使用具有不同相對介電常數εr為150、3,500與10,000的材料，準備好的三個原型的傳送特征曲線(所謂的S21特征曲線)與具有不同靜電電容量為1,000pF與100,000pF的兩個疊片電容并用作傳統旁路電容的傳送特征曲線進行比較。這里使用網絡分析器(HP8753D)測量了傳送特征曲線。
從圖8中顯而易見，與每個疊片電容比較，每個原型在寬頻帶中具有很大的傳輸損耗。換句話說，從低頻率到高頻率的阻抗很低。此外，在原型中，相對介電常數εr變得更高，傳輸損耗明顯地變得更大。特別地，當相對介電常數εr＝10000時，阻抗在大約100MHz處減少三個數量級。
全部原型具有大約100mm的整個長度，并且在印刷電路板上直接安裝原型是困難的。然而，當高k絕緣構件4’的厚度減少或具有滿意的頻率特征的高k材料用于減少傳送線型組件1’的容量時，全部長度能夠減少，并且保持相同的傳送特征。這里傳送特征指示來自低頻率的特征。當傳送線型組件1’限定為兼容例如大于等于100MHz的高速LSI的組件(應用頻率的低限設定為幾MHz到100MHz)，并且考慮到高k材料的波長壓縮效應時，全部長度能夠減少到用于實際使用的長度。
這樣看來，準備了具有5.4mm全部長度，即具有減少到可用于安裝印刷電路板的等級的全部長度的原型。
圖9示出了頻率(MHz)與傳輸損耗(dB)之間的關系，其通過下列比較得到通過將上述傳送線型組件1’的全部長度(線長度)減少到5.4mm準備好并將相對介電常數εr設定為10,000的原型的傳送特征曲線(所謂的S21特征曲線)與圖8中示出的原型的傳送特征曲線進行比較，圖8中示出的原型具有全部長度(線長度)100mm和具有相同的相對介電常數εr為10,000以及具有100,000pF靜電電容量的疊片電容并用作傳統旁路電容。這里使用網絡分析器(HP8753D)還測量了傳送特征曲線。
從圖9中顯而易見，當具有更小全部長度的原型與具有預定長度(不變的全部長度)的原型比較時，由于全部長度(線長度)變小時介質損耗減少，因此形成了具有小傳輸損耗的線。當低限頻率設定為100MHz時，線的特征阻抗減少大約兩個數量級。
在任何情況下，當上述傳送線型組件1與1’和其上安裝傳送線型組件的印刷電路板或半導體封裝具有上述排列時，理想的DC電源能夠明顯單獨地提供到高速、高頻電路元件，比如LSI。為此，根據高速開關操作由高速、高頻電路元件產生的高頻電源電流能夠被傳送線型組件1與1’中的介質損耗消除，因此能夠抑制電源線8與信號線之間的電磁耦合以及從印刷電路板的電源線8到設備中電源電纜的高頻電源電流的泄漏。因此，當提升安裝在印刷電路板上的高速、高頻電路元件的高速、高頻操作時，通過抑制由數字設備表示的高速、高頻電子設備的電磁輻射，能夠保證充分的EMI抑制效應。此外，能夠增加對于外部電力或電磁擾動的耐久性。
如上所述，根據上述實施例，當由導電材料形成并具有比內部導體直徑更大的直徑的圓柱外部導體通過高k絕緣構件同軸地排列以覆蓋由導電材料形成的內部導體的表面時，形成具有很低特征阻抗的同軸線。當該線串聯插入印刷電路板的電源線與諸如LSI之類的高速、高頻電路元件的電源端之間時，能夠提供DC電源，好像具有低阻抗的獨立電源單獨地用于安裝在印刷電路板上相應的高速、高頻電路元件。此外，根據高速開關操作由高速、高頻電路元件產生的高頻電源電流被傳送線型組件中的介質損耗消除，因此能夠抑制電源線與信號線之間的電磁耦合以及從印刷電路板的電源線到設備中電源電纜的高頻電源電流的泄漏。結果，當提升安裝在印刷電路板上的高速、高頻電路元件的高速、高頻操作時，通過抑制由數字設備表示的高速、高頻電子設備的電磁輻射，能夠保證充分的EMI抑制效應。此外，能夠增加對于外部電力或電磁擾動的耐久性。也就是說，此傳送線型組件具有低阻抗，并且因此能夠可靠和容易地避免由高速、高頻電路元件的高速、高頻操作產生的高頻電源電流的影響。特別地，當傳送線型組件安裝在半導體封裝中作為高頻電源電流源時，能夠得到更大的效應。
如上所述，根據本發明的傳送線型組件1或1’能夠適合用作高頻解耦設備(解耦器)，該高頻解耦設備耦合DC電源分配電路，例如印刷半導體開關電路。
權利要求
1.一種傳送線型組件，特征在于通過同軸地排列由導電材料形成并且直徑大于柱狀或圓柱內部導體的直徑的圓柱外部導體，同軸線被構造，從而圓柱外部導體通過絕緣構件覆蓋由導電材料形成并以一軸向延伸的內部導體的表面，并且同軸線的特征阻抗值小于等于100mΩ。
2.如權利要求1所述的傳送線型組件，特征在于通過一體地形成第一部分、第二部分與第三部分，內部導體被構造，所述第一部分覆蓋有絕緣構件，所述第二部分從第一部分延伸到外部導體的一側并且覆蓋絕緣構件的末端部分，所述第三部分從第二部分延伸到靠近外部導體的一側并且具有與外部導體直徑相同的直徑。
3.如權利要求2所述的傳送線型組件，特征在于對于相對于外部導體的表面上的局部部分，執行三維圖案形成處理，以增加形狀上保持電流傳播的均勻連續性的表面積。
4.如權利要求3所述的傳送線型組件，特征在于在相對于外部導體的表面上的局部部分，絕緣構件暴露于由三維圖案形成處理形成的凹口部分。
5.如權利要求4所述的傳送線型組件，特征在于相對于外部導體的表面上的局部部分用作電極端。
6.如權利要求1所述的傳送線型組件，特征在于絕緣構件構造成薄的中間層。
7.如權利要求6所述的傳送線型組件，特征在于絕緣構件在寬頻帶中展示出高介電常數。
8.如權利要求7所述的傳送線型組件，特征在于絕緣構件在1MHz頻率處具有不小于100的相對介電常數。
9.如權利要求6所述的傳送線型組件，特征在于絕緣構件在寬頻帶中展示出大介質損耗。
10.如權利要求9所述的傳送線型組件，特征在于對于絕緣構件，tanδ表示相對于使用頻率的傳輸損耗的特征曲線中的斜率，所述tanδ不小于1％。
11.如權利要求1所述的傳送線型組件，特征在于包括由同軸排列的內部導體與外部導體中的絕緣體引起的波長壓縮效應的等效長度遠遠大于施加的電磁波的波長的1/4。
12.如權利要求1所述的傳送線型組件，特征在于同軸排列的內部導體與外部導體的電阻值不大于100mΩ，其中提供到半導體開關電路的DC電源電流能夠充分地提供。
13.如權利要求1所述的傳送線型組件，特征在于該傳送線型組件用作耦合半導體開關電路的DC電源分配電路的高頻解耦設備。
14.如權利要求1所述的傳送線型組件，特征在于該傳送線型組件串聯插入到印刷電路板的電源線。
全文摘要
一種傳送線型組件(1，1’)，具有一種排列，其中通過同軸地排列由導電材料形成并且直徑大于柱狀或圓柱內部導體的直徑的圓柱外部導體，具有很低特征阻抗的同軸線被構造，從而圓柱外部導體通過絕緣構件覆蓋由導電材料形成的內部導體的表面，所述傳送線型組件(1，1’)串聯插入連接印刷電路板上的DC電源的電源線(8)和地線(9)與LSI(6)的電源端口之間。在此排列中，由LSI(6)產生的大部分高頻電源電流被LSI(6)的電源端口反射。進入組件(1，1’)的部分高頻電源電流被介質損耗所消耗，并且不能到達外部電源線(8)。
文檔編號H01P3/06GK1507672SQ02809568
公開日2004年6月23日 申請日期2002年4月25日 優先權日2001年5月8日
發明者吉田史郎, 和, 遠矢弘和, 清水政行, 行 申請人:日本電氣株式會社