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技術 配線基板

出願人 富士ゼロックス株式会社
発明者 奈良茂夫
出願日 2016年8月16日 (4年3ヶ月経過) 出願番号 2016-159487
公開日 2018年2月22日 (2年9ヶ月経過) 公開番号 2018-029100
状態 特許登録済
技術分野 ウェーブガイド プリント板の構造
主要キーワード グラウンド導体 差動配線 グラウンド層 配線方向 放射ノイズ 接続導体 磁界強度 グランド層
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2018年2月22日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (9)

課題

開口部を有するグランド層よりも下層のグランド層が任意の形状の場合と比較して配線特性インピーダンスのばらつきを抑制することができる配線基板を提供する。

解決手段

配線基板1は、基板の第1層100aに形成され、パッド部10aとパッド部10aよりも幅の狭い配線部10bとを有する配線10と、第1層100aに絶縁層101aを介して配置された第2層100bに形成され、平面視においてパッド部10aに対応する領域に開口部21を有する第1のグランド層20と、第2層100bに絶縁層101bを介して配置された第3層100cに形成され、平面視においてパッド部10aに対応する大きさを有する第2のグランド層30と、第1のグランド層20と第2のグランド層30とを接続する複数のビア40とを備える。

概要

背景

従来、高周波信号伝送するパッド部及び線路部からなる配線において反射を抑制するようにした配線基板が提案されている(例えば、特許文献1参照)。

特許文献1に記載された配線基板は、パッド部及び線路部からなる複数の配線が第1層に形成され、パッド部の直下に開口部を有する第1のグランド層が第2層に形成され、開口部を有していない第2のグランド層が第3層に形成されたものである。

概要

開口部を有するグランド層よりも下層のグランド層が任意の形状の場合と比較して配線の特性インピーダンスのばらつきを抑制することができる配線基板を提供する。配線基板1は、基板の第1層100aに形成され、パッド部10aとパッド部10aよりも幅の狭い配線部10bとを有する配線10と、第1層100aに絶縁層101aを介して配置された第2層100bに形成され、平面視においてパッド部10aに対応する領域に開口部21を有する第1のグランド層20と、第2層100bに絶縁層101bを介して配置された第3層100cに形成され、平面視においてパッド部10aに対応する大きさを有する第2のグランド層30と、第1のグランド層20と第2のグランド層30とを接続する複数のビア40とを備える。

目的

本発明の目的は、開口部を有するグランド層よりも下層のグランド層が任意の形状の場合と比較して配線の特性インピーダンスのばらつきを抑制することができる配線基板を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

基板の1つの層に形成され、パッド部とパッド部よりも幅の狭い配線部とを有する配線と、前記1つの層に絶縁層を介して前記1つの層とは異なる他の層に形成され、平面視において前記パッド部に対応する領域に開口部を有する第1のグランド層と、前記他の層に絶縁層を介して前記1つの層とは反対側の層に形成され、平面視において前記パッド部に対応する大きさを有する第2のグランド層と、前記第1のグランド層と前記第2のグランド層とを接続する複数の接続導体と、を備えた配線基板

請求項2

前記配線は、一対の前記配線からなる差動配線である、請求項1に記載の配線基板。

請求項3

前記第1のグランド層の前記開口部は、前記配線の前記配線部と反対側が開放された、請求項1又は2に記載の配線基板。

請求項4

前記接続導体を6個とし、6個の接続導体は、前記開口部を挟んでそれぞれの側に3個を配置し、3個のうち中央の接続導体は、前記開口部の開放された側と反対側に寄せて設けられた、請求項3に記載の配線基板。

請求項5

前記第2のグランド層のサイズは、前記第2のグランド層の幅をW3、配線方向の長さをL3、前記開口部の幅をW2、前記配線方向の長さをL2、前記接続導体の直径をDとするとき、(W2+2D)<W3<(W2+10D)、及び(L2−2D)<L3<(L2+5D)とする、請求項1から4のいずれか1項に記載の配線基板。

技術分野

0001

本発明は、配線基板に関する。

背景技術

0002

従来、高周波信号伝送するパッド部及び線路部からなる配線において反射を抑制するようにした配線基板が提案されている(例えば、特許文献1参照)。

0003

特許文献1に記載された配線基板は、パッド部及び線路部からなる複数の配線が第1層に形成され、パッド部の直下に開口部を有する第1のグランド層が第2層に形成され、開口部を有していない第2のグランド層が第3層に形成されたものである。

先行技術

0004

特開平1−218094号公報

発明が解決しようとする課題

0005

本発明の目的は、開口部を有するグランド層よりも下層のグランド層が任意の形状の場合と比較して配線の特性インピーダンスのばらつきを抑制することができる配線基板を提供することにある。

課題を解決するための手段

0006

[1]基板の1つの層に形成され、パッド部とパッド部よりも幅の狭い配線部とを有する配線と、
前記1つの層に絶縁層を介して前記1つの層とは異なる他の層に形成され、平面視において前記パッド部に対応する領域に開口部を有する第1のグランド層と、
前記他の層に絶縁層を介して前記1つの層とは反対側の層に形成され、平面視において前記パッド部に対応する大きさを有する第2のグランド層と、
前記第1のグランド層と前記第2のグランド層とを接続する複数の接続導体と、を備えた配線基板。
[2]前記配線は、一対の前記配線からなる差動配線である、前記[1]に記載の配線基板。
[3]前記第1のグランド層の前記開口部は、前記配線の前記配線部と反対側が開放された、前記[1]又は[2]に記載の配線基板。
[4]前記接続導体を6個とし、6個の接続導体は、前記開口部を挟んでそれぞれの側に3個を配置し、3個のうち中央の接続導体は、前記開口部の開放された側と反対側に寄せて設けられた、前記[3]に記載の配線基板。
[5]前記第2のグランド層のサイズは、第2のグランド層の幅をW3、配線方向の長さをL3、前記開口部の幅をW2、前記配線方向の長さをL2、前記接続導体の直径をDとするとき、(W2+2D)<W3<(W2+10D)、及び(L2−2D)<L3<(L2+5D)とする、前記[1]から[4]のいずれかに記載の配線基板。

発明の効果

0007

請求項1、4に係る発明によれば、開口部を有するグランド層よりも下層のグランド層が任意の形状の場合と比較して配線の特性インピーダンスのばらつきを抑制することができる。
請求項2に係る発明によれば、単線で信号を伝送する場合と比較してノイズの少ない信号を伝送することができる。
請求項3に係る発明によれば、基板端部にグラウンド導体がある場合と比較して、特性インピーダンスの差を抑制することができる。
請求項5に係る発明によれば、不要なクロストークの発生や放射ノイズを抑制することができる。

図面の簡単な説明

0008

図1は、本発明の実施の形態に係る配線基板の導体の部分を示す斜視図である。
図2は、図1に対する平面図である。
図3は、配線基板の平面図である。
図4は、図3におけるA−A線断面図である。
図5は、図3におけるB−B線断面図である。
図6は、図3におけるC−C線断面図である。
図7は、ビア磁界強度との関係を示す棒グラフである。
図8(a)〜(n)は、図7のビアの位置を示す図である。

実施例

0009

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、各図中、実質的に同一の機能を有する構成要素については、同一の符号を付してその重複した説明を省略する。

0010

図1は、本発明の実施の形態に係る配線基板の導体の部分を示す斜視図である。図2は、図1に対する平面図である。図2において、Xは配線方向、Yは幅方向とする。

0011

この配線基板1は、第1層100aに形成された一対の配線10と、第2層100bに形成された第1のグランド層20と、第3層100cに形成された第2のグランド層30と、第1のグランド層20と第2のグランド層30とを接続する複数(本実施の形態では4つ)のビア40とを備える。一対の配線10は、差動配線であり、高周波信号(例えば、1〜10GHz)が送信される。第1層100aは、1つの層の一例である。第2層100bは、1つの層とは異なる他の層の一例である。第3層100cは、1つの層とは反対側の層の一例である。ビア40は、接続導体の一例である。

0012

配線10は、端子等が接続されるパッド部10aと、パッド部10aよりも幅の狭い配線部10bとを備える。

0013

第1のグランド層20は、平面視において一対のパッド部10aに対応する領域に開口部21が形成されている。第1のグランド層20に開口部21を形成することにより、パッド部10aと第2のグランド層30との間の絶縁層101a〜101cが誘電体として機能してパッド部10aの特性インピーダンスが大きくなり、パッド部10aと配線部10bとの特性インピーダンスの差を抑制することができる。開口部21の配線方向Xの一方の側は開放されている。なお、開口部21の配線方向Xの一方の側が開放されていなくてもよい。

0014

本実施の形態では、開口部21の幅W2は、一対のパッド部10aの幅W1よりも大きく形成されている。開口部21の長さL2はパッド部10aの長さL1よりも大きく形成されている。なお、開口部21のサイズは、一対のパッド部10aよりも大きい方が好ましいが、特性インピーダンスに影響しない範囲で小さくしてもよい。

0015

第1のグランド層20の幅W4は、第2のグランド層30の幅W3よりも大きくしているが、ビア40の領域を確保できるのなら、第2のグランド層30の幅W3と等しくしてもよい。

0016

第2のグランド層30は、平面視において第1のグランド層20の開口部21に対応する大きさを有する。

0017

第2のグランド層30のサイズは、ビア40の領域を確保するため、開口部21よりも大きくしているが、特性インピーダンスのばらつきを抑制するため、できるだけ小さいのが好ましい。すなわち、第2のグランド層30は、開口部21の幅W2よりも大きい幅W3を有する。第2のグランド層30のサイズは、第2のグランド層30の幅をW3、配線方向Xの長さをL3、開口部21の幅をW2、配線方向Xの長さをL2、ビア40の直径をDとするとき、(W2+2D)<W3<(W2+10D)、及び(L2−2D)<L3<(L2+5D)が好ましい。

0018

図3は、配線基板1の平面図、図4は、図3におけるA−A線断面図、図5は、図3におけるB−B線断面図、図6は、図3におけるC−C線断面図である。

0019

配線基板1は、図4から図6に示すように、第1乃至第3層100a〜100cを有し、第1乃至第3層100a〜100cの層間は、それぞれ絶縁層101a、101bが設けられている。絶縁層101a、101bは、例えばガラスエポキシ樹脂等の絶縁性材料から形成される。

0020

(ビアと磁界強度との関係)
図7は、ビアと磁界強度との関係を示す棒グラフである。図7は、ビアの数及び位置を変えたときの磁界強度をシミュレーションした結果を示す。図8(a)〜(n)は、図7のビアの数及び位置を示す図である。図7において、「1個中上」、「2個左」、「2個中」、「2個右」、「3個左上と右端」、「3個左端と右上」、「3個左上と中央」、「4個」、「4個左」、「4個右」、「6個」、「6個左半分」、「6個右中シフト」、「8個」は、それぞれ図8(a)〜(n)に対応する。

0021

図7の磁界強度は、電流を配線10に流したときに生じる第2のグラウンド層30の磁界強度の最大値を示しており、磁界強度が小さい方が配線10の配線方向Xにおける特性インピーダンスの変動が小さいことを意味している。

0022

シミュレーションに使用したモデルは、以下のサイズとした。すなわち、配線10については、一対のパッド部10aの幅W1を1.2mm、長さL1を2.0mm、配線部10bの幅W0を0.1mm、一対の配線10の間隔dを0.1mmとした。第1のグランド層20については、幅W4を2.0mm、開口部21の幅W2を1.4mm、長さL2を2.1mmとした。第2のグランド層30については、幅W3を1.8mm、長さL3を2mmとした。ビア直径Dを0.1mmとした。配線10と第1のグラウンド層20との間の距離は、0.117mm、第1のグランド層20と第2のグランド層30との間の距離は、1.7mmとした。

0023

図7から分かるように、ビア40が無かったものよりも「1個中上」以外は磁界強度が低下した。すなわち、2つ以上のビア40で第1のグランド層20と第2のグランド層30とを接続することにより、磁界強度を低下させることができることが分かった。最も磁界強度が低いモデルは、図8(m)に示す「6個右中シフト」であり、0.44A/mであった。すなわち、図8(m)に示す場合は、開口部21を挟んでそれぞれの側に3個のビア40を配置し、3個のうち中央のビア40は、開口部21の開放された側と反対側に寄せて設けられている。なお、図8(n)に示すビア40を8個にしても6個よりも磁界強度は減らなかった。

0024

なお、本発明の実施の形態は、上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲内で種々に変形、実施が可能である。例えば、上記実施の形態では、3層構造の基板について説明したが、4層以上の基板について本発明は適用することができる。この場合、開口部21を有する第1のグランド層20を第3層以降にも形成し、第1のグランド層20を形成した最下層の次に第2のグランド層30を形成してもよい。このような構成においてもパッド部10aと配線部10bとの特性インピーダンスの差を抑制することができる。

0025

1…配線基板、10…配線、10a…パッド部、10b…配線部、
20…第1のグランド層、21…開口部、30…第2のグランド層、40…ビア、
100a…第1層、100b…第2層、100c…第3層、
101a、101b…絶縁層

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