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公開番号2025015132
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-30
出願番号2023118310
出願日2023-07-20
発明の名称差動信号伝送装置および差動信号伝送装置の製造方法
出願人三菱電機モビリティ株式会社
代理人弁理士法人ぱるも特許事務所
主分類H01P 5/02 20060101AFI20250123BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】インピーダンスの不整合が抑制され、エネルギー損失が少ない差動信号伝送装置を提供すること。
【解決手段】グランドプレーンを有する誘電体基板に、互いに平行に配置された正側信号線と負側信号線により構成される第一差動伝送線路と、前記誘電体基板に配置され、正側信号線と負側信号線との間隔が変化する部分を有する第二差動伝送線路と、が接続点において接続された差動信号伝送装置において、前記第二差動伝送線路の前記正側信号線および前記負側信号線の単位長当たりの自己インダクタンスおよび自己キャパシタンスの値が前記正側信号線と前記負側信号線との間隔にしたがって変化しているようにした。
【選択図】図18
特許請求の範囲【請求項１】
グランドプレーンを有する誘電体基板に、互いに平行に配置された正側信号線と負側信号線により構成される第一差動伝送線路と、前記誘電体基板に配置され、正側信号線と負側信号線との間隔が変化する部分を有する第二差動伝送線路と、が接続点において接続された差動信号伝送装置において、
前記第二差動伝送線路の前記正側信号線および前記負側信号線の単位長当たりの自己インダクタンスおよび自己キャパシタンスの値が前記正側信号線と前記負側信号線との間隔にしたがって変化している差動信号伝送装置。
続きを表示（約 2,000 文字）【請求項２】
前記第二差動伝送線路において、前記正側信号線と前記負側信号線との間隔が前記接続点から離れるにしたがって拡大しており、前記正側信号線および前記負側信号線の幅が前記接続点から離れるにしたがって拡大している請求項１に記載の差動信号伝送装置。
【請求項３】
前記第一差動伝送線路および前記第二差動伝送線路は、前記誘電体基板の一面に形成されたそれぞれの前記正側信号線と前記負側信号線と、前記誘電体基板の他面または内層に形成された導体の第一グランドプレーンとを有する、マイクロストリップラインにより構成されており、前記第二差動伝送線路の前記正側信号線と前記負側信号線が形成されている領域に対向する前記第一グランドプレーンの領域に、導体が形成されない導体削除領域を有する請求項２に記載の差動信号伝送装置。
【請求項４】
前記第一差動伝送線路および前記第二差動伝送線路は、それぞれの前記正側信号線と前記負側信号線とが、第一誘電体基板と第二誘電体基板とに挟まれた信号線内層に形成され、前記第一誘電体基板の前記信号線内層とは反対側の面または内層に導体の第一グランドプレーンを、前記第二誘電体基板の前記信号線内層とは反対側の面または内層に導体の第二グランドプレーンを有する、ストリップラインにより構成されており、前記第二差動伝送線路の前記正側信号線と前記負側信号線が形成されている領域に対向する前記第一グランドプレーンおよび前記第二グランドプレーンの領域に、導体が形成されない導体削除領域を有する請求項２に記載の差動信号伝送装置。
【請求項５】
前記第一差動伝送線路および前記第二差動伝送線路は、前記誘電体基板の一面に形成されたそれぞれの前記正側信号線と前記負側信号線と、前記誘電体基板の一面に形成され、それぞれの前記正側信号線と前記負側信号線のそれぞれに沿って配置された、導体の側面グランドプレーンと、前記誘電体基板の他面または内層に形成された導体の第一グランドプレーンとを有するコプレーナラインであり、前記側面グランドプレーンは、前記第二差動伝送線路における前記正側信号線および前記負側信号線との間隔が、前記接続点から離れるにしたがって拡大している請求項２に記載の差動信号伝送装置。
【請求項６】
前記第二差動伝送線路において、前記正側信号線と前記負側信号線との間隔が前記接続点から離れるにしたがって拡大しており、前記正側信号線および前記負側信号線の幅が前記接続点から離れるにしたがって縮小している請求項１に記載の差動信号伝送装置。
【請求項７】
前記第二差動伝送線路において、前記正側信号線と前記負側信号線との間に、前記正側信号線および前記負側信号線との間隔が前記接続点から離れるにしたがって縮小するよう磁性体金属の中間プレーンが配置され、
前記正側信号線および前記負側信号線の、前記中間プレーンの反対側に沿って、それぞれ前記正側信号線および前記負側信号線との間隔が前記接続点から離れるにしたがって縮小するようそれぞれ側面グランドプレーンが配置された請求項６に記載の差動信号伝送装置。
【請求項８】
前記第一差動伝送線路および前記第二差動伝送線路は、前記誘電体基板の一面に形成されたそれぞれの前記正側信号線と前記負側信号線と、前記誘電体基板の他面または内層に形成された導体の第一グランドプレーンとを有する、マイクロストリップラインにより構成されており、前記中間プレーンが配置されている領域に対向する前記第一グランドプレーンの領域には、導体が形成されない導体削除領域を有する請求項７に記載の差動信号伝送装置。
【請求項９】
前記誘電体基板の一面と、前記第一グランドプレーンが形成されている層の間であって、前記第二差動伝送線路の領域に対応する領域に、導体の内層グランドプレーンが形成されており、前記内層グランドプレーンの前記中間プレーンに対向する領域には、導体が形成されない導体削除領域を有する請求項８に記載の差動信号伝送装置。
【請求項１０】
前記第一差動伝送線路および前記第二差動伝送線路は、それぞれの前記正側信号線と前記負側信号線とが、第一誘電体基板と第二誘電体基板とに挟まれた信号線内層に形成され、前記第一誘電体基板の前記信号線内層とは反対側の面または内層に導体の第一グランドプレーンを、前記第二誘電体基板の前記信号線内層とは反対側の面または内層に導体の第二グランドプレーンを有する、ストリップラインにより構成されており、前記中間プレーンが配置されている領域に対向する、前記第一グランドプレーンおよび前記第二グランドプレーンの領域に、導体が形成されない導体削除領域を有する請求項７に記載の差動信号伝送装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、差動信号伝送装置、およびその製造方法に関するものである。
続きを表示（約 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
高速通信のための信号線として、信号品質の安定化、RF不要輻射の抑制などの観点から、正側信号線と負側信号線をペアにして配線する差動伝送線路を用いることが多い。この差動伝送線路において性能を十分に確保するためには、正側信号線と負側信号線の対称性を保つと同時に、信号線の特性インピーダンスを一定に保つ必要があるが、コネクタへの配線部分など、物理的に継続して同じ形状で継続接続させることができない部分が生じる。このような場合、差動伝送線路にわたって特性インピーダンスが同じにする必要がある。例えば、特許文献１では、プリント基板上の差動伝送線路において、正負の両信号線路の間隔が広がる領域において、両信号線路間の相互インダクタンスの減少分を、正負両信号線間にグランドを挿入することにより信号線の対グランド容量を高めて差動インピーダンスを略一定に保つようにしている。
【０００３】
また、特許文献２では、差動モードおよびコモンモードの特性インピーダンスが異なる二つの差動伝送線路を接続する場合に、それぞれのモードにおける両差動伝送線路インピーダンスを共に整合させる方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２００４－２７４００５号公報
特開２０１２－４４２４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１で開示されている技術では、正負両信号線の間隔が広がる領域以降において、相互インダクタンスはほぼ０になるが、両信号線の自己インダクタンスは信号線の太さが変化しないため、広がる前後の領域において一定である。正負両信号線の対グランド容量の増加は差動インピーダンス、コモンインピーダンス双方を減少させる効果はあるが、相互インダクタンスの減少は差動インピーダンスには増加、コモンインピーダンスには減少方向に寄与するため、正負両信号線の間隔が広がる領域の前後で差動インピーダンスをなんとか一致させることができたとしても、コモンインピーダンスの不整合は大きくなってしまうという問題があった。
【０００６】
また、特許文献２で開示されている技術では、差動伝送線路そのものは最適化せずに、抵抗器による整合回路を用いてのインピーダンス整合であるため、エネルギー損失を生じてしまうという問題があった。
【０００７】
本開示は、上記の課題を解決するものであり、インピーダンスの不整合が抑制され、エネルギー損失が少ない差動信号伝送装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示の差動信号伝送装置は、グランドプレーンを有する誘電体基板に、互いに平行に配置された正側信号線と負側信号線により構成される第一差動伝送線路と、前記誘電体基板に配置され、正側信号線と負側信号線との間隔が変化する部分を有する第二差動伝送線路と、が接続点において接続された差動信号伝送装置において、前記第二差動伝送線路の前記正側信号線および前記負側信号線の単位長当たりの自己インダクタンスおよび自己キャパシタンスの値が前記正側信号線と前記負側信号線との間隔にしたがって変化しているものである。
【０００９】
また、誘電体基板の一面に形成され、平行に配置された正側信号線と負側信号線とを有する第一差動伝送線路と、間隔が変化する部分を有し、それぞれの自己インダクタンスおよび自己キャパシタンスが位置によって変化しない正側信号線と負側信号線とを有する第二差動伝送線路とが接続点において接続され、少なくとも、前記誘電体基板の他面または内層にグランドプレーンを有する差動信号伝送装置において、前記第二差動伝送線路において、前記正側信号線と前記負側信号線との間隔が前記接続点から離れるにしたがって拡大しており、前記第二差動伝送線路において、前記正側信号線と前記負側信号線との間に、前記正側信号線および前記負側信号線との間隔が前記接続点から離れるにしたがって縮小するよう非磁性体金属の中間プレーンが配置され、前記中間プレーンが形成されている領域に対向する前記グランドプレーンの領域には、導体が形成されない導体削除領域を有するものである。
【００１０】
また、誘電体基板の一面に形成され、平行に配置された正側信号線と負側信号線とを有する第一差動伝送線路と、間隔が変化する部分を有し、それぞれの自己インダクタンスおよび自己キャパシタンスが位置によって変化しない正側信号線と負側信号線とを有する第二差動伝送線路とが接続点において接続され、少なくとも、前記誘電体基板の他面または内層にグランドプレーンを有する差動信号伝送装置において、前記第二差動伝送線路において、前記正側信号線と前記負側信号線との間隔が前記接続点から離れるにしたがって拡大しており、前記第二差動伝送線路において、前記正側信号線と前記負側信号線との間に、前記正側信号線および前記負側信号線との間隔が前記接続点から離れるにしたがって縮小するよう絶縁性磁性体の中間プレーンが配置されたものである。
（【００１１】以降は省略されています）

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