JP2006066810A - Printed circuit board and image forming device provided therewith - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はプリント配線基板に関し、特に、情報機器等の電子機器に用いられるプリント配線基板に関する。 The present invention relates to a printed wiring board, and more particularly to a printed wiring board used in electronic equipment such as information equipment.
従来から問題となっている情報機器等の各種の電子機器から放射される電磁ノイズは、主にプリント配線基板上のクロック信号、該クロック信号に同期したデジタル信号等の信号線に起因するものと考えられている。そのため、プリント配線基板上の信号線、該信号線に接続されたワイヤーハーネス等に対して様々な電磁放射防止対策が採られてきた。例えば、信号出力線にダンピング抵抗又はフィルタを付加して出力信号の立ち上がり及び立ち下がりをなまらせる方法、信号線の近傍にグランド電位とされたガードパターンを配置して帰還電流ループを小さくする方法等が広く一般に行われている。 Electromagnetic noise radiated from various electronic devices such as information devices, which has been a problem in the past, is mainly caused by clock signals on a printed circuit board and signal lines such as digital signals synchronized with the clock signals. It is considered. Therefore, various countermeasures against electromagnetic radiation have been taken for signal lines on a printed wiring board, wire harnesses connected to the signal lines, and the like. For example, a method of adding a damping resistor or filter to the signal output line to smooth the rise and fall of the output signal, a method of reducing the feedback current loop by arranging a guard pattern that is set to the ground potential near the signal line, etc. Is widely done.
また、プリント配線基板において観測される電磁波には、信号線上の電流分布から予測されるものとは周波数分布が異なりかつ信号線の性質とは無関係に特定の周波数で鋭いピークを有する電磁波がある。この電磁波が発生する主な要因は、特許文献1にも記載されているように、プリント配線基板の信号線ではなく電源系にあり、対向する電源層及びグランド層において発生する電気的共振にあることが知られている。特許文献1には、プリント配線基板の端部における共振電流の反射率を低下させるため、プリント配線基板の端部に複数の第1のコンデンサを配置すると共に、この第1のコンデンサとプリント配線基板上に実装されたIC等の能動素子との間に流れるループ電流を抑制するための第2のコンデンサを能動素子の電源端子に、又はその近傍の電源層とグランド層との間に接続する技術が開示されている。 In addition, electromagnetic waves observed on the printed wiring board include electromagnetic waves that have a frequency distribution different from that predicted from the current distribution on the signal line and have a sharp peak at a specific frequency regardless of the nature of the signal line. As described in Patent Document 1, the main cause of the generation of the electromagnetic wave is not the signal line of the printed wiring board but the power supply system, and the electrical resonance generated in the opposing power supply layer and ground layer. It is known. In Patent Document 1, in order to reduce the reflectance of the resonance current at the end of the printed wiring board, a plurality of first capacitors are arranged at the end of the printed wiring board, and the first capacitor and the printed wiring board are arranged. Technology for connecting a second capacitor for suppressing a loop current flowing between an active element such as an IC mounted on the power supply terminal of the active element or between a power supply layer and a ground layer in the vicinity thereof Is disclosed.
また、特許文献2によれば、プリント配線基板の電源系に起因する電磁波放射の放射源が当該プリント配線基板に搭載されたデジタルICの駆動の際に該デジタルICの電源配線を経由して流れる電流であることから、プリント配線基板の電源面とデジタルICとを高周波的に分離することを目的として、高周波インピーダンスが高くなるようにつづら折り状や交差状等の形状を有する枝配線を形成し、更に電源面の上下両側の絶縁材を磁性体を含んだ材料で形成することにより、電源面に流れ込む高周波電源電流が低減されている。 According to Patent Document 2, a radiation source of electromagnetic wave radiation caused by a power supply system of a printed wiring board flows through the power supply wiring of the digital IC when the digital IC mounted on the printed wiring board is driven. Since it is a current, for the purpose of separating the power supply surface of the printed wiring board and the digital IC at a high frequency, a branch wiring having a shape such as a zigzag shape or a cross shape is formed so as to increase the high frequency impedance, Furthermore, the high frequency power supply current flowing into the power supply surface is reduced by forming the insulating material on both the upper and lower sides of the power supply surface with a material containing a magnetic material.
さらに、特許文献3〜6によれば、基板に電力を供給する電圧供給手段と、該電圧供給手段の一表面に滞留する高周波電流を減衰させる損失物質と、該損失物質に施される絶縁手段と、該絶縁手段に施される接地導電性手段とを備え、表皮効果により電源・グランド面の表面部に損失を持たせる構造が提案されている。
Further, according to
また、特許文献7記載のように、さらに境界に低導電率領域を設け、低導電率領域の前記絶縁基板との界面の粗さが前記配線基板に伝送される信号の最も高い周波数における表皮深さの2倍以上にする構造が提案されている。
しかしながら、特許文献1に記載された技術では、コンデンサ自体及びコンデンサの実装によるインダクタンスがあることから、例えば周波数が約1GHzを越えるような高周波の共振電流に対しては効果がないという問題があった。また、低い周波数帯においても共振電流を完全になくすことはできず、プリント配線基板の端部から放射される電磁波を完全に抑制することができないという問題もあった。 However, the technique described in Patent Document 1 has a problem that it has no effect on a high-frequency resonance current whose frequency exceeds about 1 GHz, for example, because there is an inductance due to the capacitor itself and the mounting of the capacitor. . In addition, the resonance current cannot be completely eliminated even in a low frequency band, and there is a problem that electromagnetic waves radiated from the end of the printed wiring board cannot be completely suppressed.
また、特許文献2に記載された技術では、特許文献1に記載された技術と同様に、電源面とグランド面との間に流れる高周波電流を完全に抑制することはできず、プリント配線基板の端部から放射される電磁波を完全に抑制することができない。また、デカップリング用のコンデンサをサブ電源面に設けることによって電磁波放射の要因となる主電源面のグランド面に対するインピーダンスが大きくなるため、主電源面に別途コンデンサを設けなければならなくなる。したがって、部品点数が増加すると共に、グランド面の電位の安定性が劣化するといった副次的な問題も発生する。 Moreover, in the technique described in Patent Document 2, as in the technique described in Patent Document 1, the high-frequency current flowing between the power supply surface and the ground surface cannot be completely suppressed, and the printed circuit board The electromagnetic waves radiated from the end cannot be completely suppressed. In addition, providing a decoupling capacitor on the sub power supply surface increases the impedance of the main power supply surface to the ground surface, which causes electromagnetic radiation, and thus a separate capacitor must be provided on the main power supply surface. As a result, the number of components increases, and a secondary problem occurs that the stability of the potential of the ground plane deteriorates.
すなわち、電源面とグランド面とを結合するコンデンサを多数追加することにより、コンデンサパッドと電源面とを結ぶビアホールを通すためのグランド面に設けられた開口部(クリアランス)が多数生じる。グランド面は理想的にはグランド面上の各部位において電位差を持たないが、複数の開口部が近接して設けられることにより一の開口部と他の開口部との間の領域にインダクタンスが発生し、その両端に電位差が発生する。さらに、開口部が多数設けられることによってグランド面の金属領域が小さくなるため、グランド面全体の電位の安定性が損なわれる。 That is, by adding a large number of capacitors that couple the power supply surface and the ground surface, a large number of openings (clearances) are formed in the ground surface for passing through via holes connecting the capacitor pads and the power supply surface. Ideally, the ground plane does not have a potential difference at each location on the ground plane, but when multiple openings are provided close to each other, inductance is generated in a region between one opening and the other opening. Then, a potential difference is generated at both ends. Furthermore, since the metal region of the ground plane is reduced by providing a large number of openings, the stability of the potential of the entire ground plane is impaired.
さらに、特許文献3〜6に記載のノイズ抑制技術による場合には、ジュール損失に依存することになってエネルギーの無駄と発熱等の問題が生じうる。
Furthermore, in the case of the noise suppression techniques described in
また、特許文献7に記載の構造においては、信号の最大周波数成分を1GHzとしても銅の表皮深さは2μm程度であり、特殊な電解銅箔を除く一般の銅箔界面の粗さは1桁荒く、現状技術に対する改善にならない。
Moreover, in the structure described in
以上のように、電源層とグランド層とが対向し、その対向面積が大きい構成のプリント配線基板では、電源層とグランド層とに略対称に流れる共振電流に起因する基板端部からの電磁波放射が支配的になる。しかしながら、特許文献1〜7に記載の技術を用いても、周波数が1GHzを越えるような高周波の共振電流に対しては効果がなく、低周波数の共振電流に対しても、完全に抑制することはできない。一方で、近年のデジタル回路の動作速度はますます増大しており、問題となる周波数はますます高くなってきている。 As described above, in a printed wiring board having a configuration in which the power supply layer and the ground layer face each other and the facing area is large, electromagnetic wave radiation from the edge of the board caused by the resonance current that flows approximately symmetrically between the power supply layer and the ground layer. Becomes dominant. However, even if the techniques described in Patent Documents 1 to 7 are used, there is no effect on a high-frequency resonance current whose frequency exceeds 1 GHz, and the low-frequency resonance current is completely suppressed. I can't. On the other hand, the operation speed of digital circuits in recent years is increasing more and more, and problematic frequencies are becoming higher.
また、プリント配線基板上で高周波信号を伝達するためには、信号配線のインピーダンスを低くすると共に、信号配線に対するリターン電流が流れる電源面及びグランド面の電位の安定性を確保することが不可欠となる。 In addition, in order to transmit a high-frequency signal on a printed wiring board, it is indispensable to lower the impedance of the signal wiring and ensure the stability of the potential of the power supply surface and the ground surface through which the return current to the signal wiring flows. .
ここで、電源層とグランド層とが対向すると共に内層が形成された構造のプリント配線基板において信号配線のインピーダンスを低くするためには、電源層とグランド層との間の距離を大きくするか、電源層及びグランド層を複数設ける必要がある。前者の場合には共振電流による電磁波放射が大きくなり、後者の場合にはコストが高くなる、という問題があった。また、共振電流の抑制のためにジュール損失に頼る構造の場合、エネルギーの無駄と発熱等の問題がある。 Here, in order to reduce the impedance of the signal wiring in the printed wiring board having a structure in which the power supply layer and the ground layer face each other and the inner layer is formed, the distance between the power supply layer and the ground layer is increased, It is necessary to provide a plurality of power supply layers and ground layers. In the former case, there is a problem that electromagnetic wave radiation due to the resonance current increases, and in the latter case, the cost increases. In addition, in the case of a structure that relies on Joule loss to suppress resonance current, there are problems such as waste of energy and heat generation.
本発明は、上記問題を解決すべく成されたものであり、従来の基板プロセスを大きく変えることなく電源層とグランド層との共振による放射を簡便に抑制し、かつ、エネルギーの無駄のないプリント配線基板及びこれを用いた画像形成装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problem, and can easily suppress radiation caused by resonance between a power supply layer and a ground layer without greatly changing the conventional substrate process, and can be used without waste of energy. An object is to provide a wiring board and an image forming apparatus using the same.
本発明に係るプリント配線基板は、電源層上に、第1の誘電体層、グランド層、第2の誘電体層及び信号配線層が順に積層されたプリント配線基板であって、電源層と第1の誘電体層との間及び第1の誘電体層とグランド層との間の一方または両方に薄膜が形成され、薄膜の少なくとも一部は、プリント基板面に対して垂直方向の異方導電性を有することを特徴とするものである。 A printed wiring board according to the present invention is a printed wiring board in which a first dielectric layer, a ground layer, a second dielectric layer, and a signal wiring layer are sequentially stacked on a power supply layer. A thin film is formed between one dielectric layer and one or both of the first dielectric layer and the ground layer, and at least a part of the thin film is anisotropically conductive in a direction perpendicular to the printed circuit board surface. It has the characteristics.
本発明に係るプリント配線基板においては、電源層とグランド層とが対向するそれぞれの面の近傍を流れようとする高周波電流は、薄膜に束縛される。それにより、薄膜の面方向に流れる電流が著しく阻害される。その結果、高周波電流による電磁放射を効率的に抑制することができる。 In the printed wiring board according to the present invention, the high-frequency current that tends to flow in the vicinity of the surfaces where the power supply layer and the ground layer face each other is bound to the thin film. Thereby, the current flowing in the plane direction of the thin film is significantly inhibited. As a result, electromagnetic radiation due to high-frequency current can be efficiently suppressed.
また、従来技術のようにジュール損失による熱の発生を伴わないため、エネルギーの無駄なく電磁波放射を効率的に抑制することができる。さらに、LCD等の接続等に用いられる異方導電性樹脂と同様の導電性物質を分散させた樹脂を用いれば、従来の製造プロセスを変更することなく低ノイズのプリント配線基板を製造することができる。また、6層以上の多層基板においても、導電性物質を任意領域に分散させれば低ノイズ化を図れる。 In addition, since heat is not generated due to Joule loss unlike the prior art, electromagnetic wave radiation can be efficiently suppressed without wasting energy. Furthermore, by using a resin in which a conductive material similar to the anisotropic conductive resin used for connection of LCDs or the like is used, a low-noise printed wiring board can be manufactured without changing the conventional manufacturing process. it can. Further, even in a multilayer substrate having six or more layers, noise can be reduced by dispersing the conductive material in an arbitrary region.
さらに、本発明に係るプリント配線基板の内層に信号線を配線する場合においても、異方導電性を有さない誘電体層に配線すれば、信号線を流れる高速信号のシグナルインテグリティを損なうことはない。 Furthermore, even when signal lines are wired to the inner layer of the printed wiring board according to the present invention, if signal lines are wired to a dielectric layer that does not have anisotropic conductivity, the signal integrity of high-speed signals flowing through the signal lines may be impaired. Absent.
薄膜の端部は、異方導電性を有してもよい。この場合、パッチアンテナのように基板面に対する垂直電界による電磁波放射が端部において問題となる場合であっても、電磁波放射を効率的に防止することができる。また、薄膜の端部の内側の電源層とグランド層との間の層において高速信号配線を配しても、その高速信号配線を流れる信号のシグナルインテグリティを損なうことはない。 The end of the thin film may have anisotropic conductivity. In this case, even when the electromagnetic radiation due to the vertical electric field with respect to the substrate surface becomes a problem at the end as in the case of the patch antenna, the electromagnetic radiation can be efficiently prevented. Further, even if the high-speed signal wiring is arranged in the layer between the power supply layer and the ground layer inside the end portion of the thin film, the signal integrity of the signal flowing through the high-speed signal wiring is not impaired.
薄膜の全体が異方導電性を有してもよい。この場合、電源層とグランド層とが対向するそれぞれの面の近傍を流れようとする高周波電流は、薄膜全体に束縛される。それにより、薄膜の面方向に流れる電流が著しく阻害される。その結果、高周波電流による電磁波放射を効率的に抑制することができる。 The whole thin film may have anisotropic conductivity. In this case, the high-frequency current that tends to flow in the vicinity of the surfaces where the power supply layer and the ground layer face each other is bound to the entire thin film. Thereby, the current flowing in the plane direction of the thin film is significantly inhibited. As a result, it is possible to efficiently suppress electromagnetic radiation due to the high frequency current.
薄膜は、導電性物質を含んでもよい。この場合、電源層とグランド層とが対向するそれぞれの面の近傍を流れようとする高周波電流は、薄膜内の導電性物質に束縛される。それにより、薄膜の面方向に流れる電流が著しく阻害される。その結果、高周波電流による電磁波放射を効率的に抑制することができる。 The thin film may include a conductive material. In this case, the high-frequency current that tends to flow in the vicinity of the surfaces where the power supply layer and the ground layer face each other is bound by the conductive material in the thin film. Thereby, the current flowing in the plane direction of the thin film is significantly inhibited. As a result, it is possible to efficiently suppress electromagnetic radiation due to the high frequency current.
導電性物質は金属粒子を含み、金属粒子の径は信号線を流れる信号の最大周波数における金属粒子の表皮深さよりも大きくてもよい。 The conductive material includes metal particles, and the diameter of the metal particles may be larger than the skin depth of the metal particles at the maximum frequency of the signal flowing through the signal line.
この場合、電源層とグランド層とが対向するそれぞれの面の近傍を流れようとする高周波電流のかなりの部分(少なくとも6割)は、金属粒子により束縛される。また、その高周波電流の高調波成分については、より効果的に(6割より大きい割合)金属粒子により束縛される。 In this case, a considerable part (at least 60%) of the high-frequency current that tends to flow in the vicinity of the surfaces where the power supply layer and the ground layer face each other is bound by the metal particles. Further, the harmonic component of the high-frequency current is more effectively bound (by a ratio greater than 60%) by the metal particles.
導電性物質は金属線を含み、薄膜の厚さは、信号線を流れる信号の最大周波数における金属線の表皮深さよりも大きくてもよい。この場合、薄膜面に対して垂直方向に電荷の移動が可能であるが、薄膜面方向には電気伝導が無視できる。それにより、電源層とグランド層とが対向するそれぞれの面の近傍を流れようとする高周波電流は、薄膜内の金属線に束縛される。 The conductive material includes a metal line, and the thickness of the thin film may be greater than the skin depth of the metal line at the maximum frequency of the signal flowing through the signal line. In this case, the electric charge can be moved in the direction perpendicular to the thin film surface, but electrical conduction can be ignored in the thin film surface direction. As a result, the high-frequency current that tends to flow in the vicinity of the surfaces where the power supply layer and the ground layer face each other is bound to the metal wire in the thin film.
薄膜は、導電性物質を分散させた後に硬化させた接着剤であってもよい。この場合、接着剤に金属粒子を分散させて誘電体層とグランド層とを接着させれば、薄膜を形成することができる。したがって、あらかじめ導電性物質を分散させた薄膜を誘電体層とグランド層との間に張り合わせる工程を経る必要がなくなる。 The thin film may be an adhesive that is cured after the conductive material is dispersed. In this case, a thin film can be formed by dispersing metal particles in an adhesive and bonding the dielectric layer and the ground layer. Therefore, it is not necessary to go through a step of bonding a thin film in which a conductive material is dispersed in advance between the dielectric layer and the ground layer.
本発明はまた、画像形成ユニットと、該画像形成ユニットを制御するコントローラとを有し、該コントローラは前記プリント配線基板を備えた画像形成装置を含む。 The present invention also includes an image forming unit and a controller that controls the image forming unit, and the controller includes an image forming apparatus including the printed wiring board.
本発明によれば、高周波電流による電磁放射を効率的に抑制することができる。また、従来技術のようにジュール損失による熱の発生を伴わないため、エネルギーの無駄なく電磁波放射を効率的に抑制することができる。さらに、LCD等の接続等に用いられる異方導電性樹脂と同様の導電性物質を分散させた樹脂を用いれば、従来の製造プロセスを変更することなく低ノイズのプリント配線基板を製造することができる。また、6層以上の多層基板においても、導電性物質を任意領域に分散させて低ノイズ化を図れる。さらに、プリント配線基板の内層に信号線を配線する場合においても、異方導電性を有さない誘電体層に配線すれば、信号線を流れる高速信号のシグナルインテグリティを損なうことはない。 According to the present invention, electromagnetic radiation due to a high frequency current can be efficiently suppressed. In addition, since heat is not generated due to Joule loss unlike the prior art, electromagnetic wave radiation can be efficiently suppressed without wasting energy. Furthermore, by using a resin in which a conductive material similar to the anisotropic conductive resin used for connection of LCDs or the like is used, a low-noise printed wiring board can be manufactured without changing the conventional manufacturing process. it can. Further, even in a multilayer substrate having six or more layers, it is possible to reduce noise by dispersing a conductive substance in an arbitrary region. Furthermore, even when signal lines are wired in the inner layer of the printed wiring board, signal integrity of high-speed signals flowing through the signal lines is not impaired if they are wired in a dielectric layer that does not have anisotropic conductivity.
以下、本発明を実施するための最良の形態を説明する。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described.
図1は、本発明の第1実施例に係るプリント配線基板100の断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a printed
図1に示すように、プリント配線基板100は、信号線が配線された信号配線層1,9、誘電体層2,5,8、電源領域を形成する電源層3、プリント配線基板面に対して垂直方向の異方導電性を有する薄膜4,6、グランド領域を形成するグランド層7を含む。信号配線層1上に、誘電体層2、電源層3、薄膜4、誘電体層5、薄膜6、グランド層7、誘電体層8および信号配線層9が順に積層されている。
As shown in FIG. 1, a printed
誘電体層5は、例えば、任意層数のコア及びプリプレグ材が積層された構造を有する。 The dielectric layer 5 has, for example, a structure in which an arbitrary number of cores and prepreg materials are stacked.
薄膜4,6は、例えば、導電性物質を疎に分散させた誘電体膜を用いることができる。この導電性物質としては、金属等を用いることができる。具体的には、ニッケル単体、金メッキ処理したニッケル等の金属核を用いることができ、スチレン、アクリル、酸化シリコン等の樹脂核に金メッキ処理を施したものを用いることもでき、これらの粒子に熱、圧力等により破壊、溶融等した絶縁皮膜をコートしたものを用いることもできる。その他種々の導電性物質を用いることもできる。 For the thin films 4 and 6, for example, a dielectric film in which a conductive substance is sparsely dispersed can be used. A metal or the like can be used as the conductive substance. Specifically, it is possible to use a metal core such as nickel alone or gold-plated nickel, or a resin core such as styrene, acrylic, or silicon oxide that has been subjected to gold plating. Alternatively, an insulating film that is broken or melted by pressure or the like may be used. Various other conductive materials can also be used.
この薄膜4,6においては導電性物質が分散していることから、プリント配線基板100の面に対して垂直方向の異方導電性を有する。つまり、薄膜4,6においては、プリント配線基板面に対して垂直方向のインピーダンスが十分に小さく、プリント配線基板100の面方向の電気伝導は無視できる。したがって、電源層3とグランド層7とが対向するそれぞれの面の近傍を流れようとする高周波電流は、薄膜4,6内の導電性物質に束縛される。それにより、薄膜4,6の面方向に流れる電流が著しく阻害される。その結果、高周波電流による電磁波放射を効率的に抑制することができる。
Since the conductive material is dispersed in the thin films 4 and 6, the thin films 4 and 6 have anisotropic conductivity perpendicular to the surface of the printed
また、従来技術のようにジュール損失による熱の発生を伴わないため、エネルギーの無駄なく電磁波放射を効率的に抑制することができる。さらに、LCD等の接続等に用いられる異方導電性樹脂と同様の導電性物質を分散させた樹脂を用いれば、従来の製造プロセスを変更することなく低ノイズのプリント配線基板を製造することができる。また、6層以上の多層基板においても、導電性物質を任意領域に分散させれば低ノイズ化を図れる。 In addition, since heat is not generated due to Joule loss unlike the prior art, electromagnetic wave radiation can be efficiently suppressed without wasting energy. Furthermore, by using a resin in which a conductive material similar to the anisotropic conductive resin used for connection of LCDs or the like is used, a low-noise printed wiring board can be manufactured without changing the conventional manufacturing process. it can. Further, even in a multilayer substrate having six or more layers, noise can be reduced by dispersing the conductive material in an arbitrary region.
なお、プリント配線基板100の構造は上記の構造に限定されるものではない。例えば、信号配線層1及び誘電体層2がない構造であってもよい。また、薄膜4,6のいずれか一方がない構造であってもよい。さらに、薄膜4,6は、プリント配線基板面に対して垂直方向の異方導電性を有していればよく、必ずしも導電性物質を分散させた構造である必要はない。
The structure of the printed
図2は、図1の薄膜4,6の一例である薄膜4a,6aを説明するための断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view for explaining the
図2に示すように、薄膜4a,6aは、誘電体11内に略球状の金属粒子10を複数含む構造を有する。この金属粒子10の径は、信号線を流れる信号の最大周波数における金属粒子10の表皮深さよりも大きく設定されている。
As shown in FIG. 2, the
この場合、電源層3とグランド層7とが対向するそれぞれの面の近傍を流れようとする高周波電流のかなりの部分(少なくとも6割)は、金属粒子10により束縛される。また、その高周波電流の高調波成分については、より効果的に(6割より大きい割合)金属粒子10により束縛される。それにより、薄膜4a,6aの面方向に流れる電流が著しく阻害されることになる。その結果、高周波電流による電磁波放射を効率的に抑制することができる。
In this case, a substantial part (at least 60%) of the high-frequency current that tends to flow in the vicinity of the surfaces where the
金属粒子10を構成する金属は、例えば銅である。この場合、信号線を流れる信号の最大周波数成分を例えば1GHzとすれば、金属粒子10の径は2μm以上であればよい。誘電体11としては、誘電体接着剤を用いることもできる。誘電体接着剤に金属粒子10を分散させて誘電体層5とグランド層7とを接着させれば、薄膜4a,6aを形成することができる。この場合、あらかじめ導電性物質を分散させたプリプレグ材等を薄膜4a,6aとして誘電体層5と電源層3またはグランド層7との間に張り合わせる工程を経る必要がなくなる。
The metal which comprises the
なお、金属粒子10の形状は、金属粒子10の径が表皮深さよりも大きければ球状に限定されない。また、金属粒子10を構成する金属は銅に限られず、他の金属を用いてもよい。
The shape of the
図3は、図1の薄膜4,6の他の例である薄膜4b,6bを説明するための断面図である。図3に示すように、薄膜4b,6bは、誘電体11内に細くて短い針状の金属材等からなる金属線12を複数含む構造を持つ。金属線12を誘電体11に分散させて加熱等の手段により基板形成すれば薄膜4b,6bを形成することができる。
FIG. 3 is a cross-sectional view for explaining
金属線12の長さは、薄膜4b,6bの厚さ程度である。この場合、薄膜面に対して垂直方向に電荷の移動が可能であるが、薄膜面方向には電気伝導が無視できる。それにより、図1の電源層3とグランド層7とが対向するそれぞれの面の近傍を流れようとする高周波電流は、薄膜4b,6b内の金属線12に束縛される。したがって、薄膜4b,6bの面方向に流れる電流が著しく阻害される。その結果、高周波電流による電磁波放射を効率的に抑制することができる。薄膜4b,6bの厚さは、信号線を流れる信号の最大周波数における金属線12の表皮深さよりも大きいことが好ましい。
The length of the
次に、本実施例に係るプリント配線基板の電磁波放射防止効果のシミュレーションについて説明する。 Next, simulation of the electromagnetic wave radiation preventing effect of the printed wiring board according to the present embodiment will be described.
図4は、本実施例に係るプリント配線基板の効果を説明するための図である。図4(a)はモデル化プリント配線基板100aの断面図であり、図4(b)はモデル化プリント配線基板100aの鳥瞰図である。
FIG. 4 is a diagram for explaining the effect of the printed wiring board according to the present embodiment. 4A is a cross-sectional view of the modeled printed
図4(a)に示すように、モデル化プリント配線基板100aは、図1のプリント配線基板100の単純モデル化のため、伝送線路としての金属層13上に誘電体層14及び伝送線路としての金属層15が積層された構造を有する。誘電体層14の金属層15側の面に角材形状の金属16がストライプ状に等間隔に埋め込まれている。金属層13,15の厚さは25μmであり、誘電体層14の厚さは100μmであり、誘電体層14の誘電率は4.7であり、金属16の幅及び深さは25μmである。
As shown in FIG. 4 (a), the modeled printed
図5は、図4のモデル化プリント配線基板100aについてFDTD(Finite-Difference Time Domain)法シミュレーションを行った結果を示すグラフである。図5の縦軸はモデル化プリント配線基板100aの伝送特性S21(dB)を示し、横軸は信号線を流れる高周波電流の周波数を示す。メッシュを25μmとしてFDTD法シミュレーションを行った。図5から明らかなように、図4のモデル化プリント配線基板100aのようなモデルであっても、広範な帯域で高周波電流が制限され、電磁波放射が防止されることがわかる。したがって、図1の薄膜4,6として導電性物質を細かく分散させることで電磁波放射が防止できると言える。
FIG. 5 is a graph showing a result of FDTD (Finite-Difference Time Domain) method simulation performed on the modeled printed
図6は、本発明の第2実施例によるプリント配線基板100bを示す図である。図6(a)はプリント配線基板100bの断面図であり、図6(b)はプリント配線基板100bの鳥瞰図である。
FIG. 6 is a view showing a printed
図6(a)に示すように、プリント配線基板100bは、誘電体層21上に、電源層22、薄膜23、誘電体層24、薄膜25、グランド層26及び誘電体層27が順に積層された構造を有する。また、図6(b)に示すように、薄膜23,25の端部にはそれぞれ導電性物質を疎に分散させた導電性物質分散領域28,29が形成されている。導電性物質分散領域28,29は、プリント配線基板面に対して垂直方向の異方導電性を有する。
As shown in FIG. 6A, in the printed
この場合、パッチアンテナのように基板面に対する垂直電界による電磁波放射が端部において問題となる場合であっても、電磁波放射を効率的に防止することができる。また、導電性物質分散領域28,29の内側において電源層22とグランド層26との間の層に高速信号配線を配しても、導電性物質分散領域28,29の影響を受けることがない。したがって、高速信号配線を流れる信号のシグナルインテグリティを損なうことはない。
In this case, even when the electromagnetic radiation due to the vertical electric field with respect to the substrate surface becomes a problem at the end as in the case of the patch antenna, the electromagnetic radiation can be efficiently prevented. Further, even if the high-speed signal wiring is arranged in the layer between the
図7は、本発明の第3実施例によるプリント配線基板100cを示す図である。図7(a)はプリント配線基板100cの断面図であり、図7(b)はプリント配線基板100cの鳥瞰図である。
FIG. 7 is a view showing a printed
図7(a)に示すように、プリント配線基板100cは、誘電体層31上に、電源層32、誘電体層33、薄膜34、グランド層35及び誘電体層36が順に積層された構造を有する。また、誘電体層36上には高速動作するデジタル素子37,38が配置されている。薄膜34は、異方導電性領域34a及び誘電体領域34bからなる。異方導電性領域34aには導電性物質が分散しており、プリント配線基板面に対して垂直方向の異方導電性を有する。プリント配線基板100cにおいては、図1の信号配線基板100と同様に、異方導電性領域34aを薄膜34に設けることで電磁波放射を効率的に防止することができる。
As shown in FIG. 7A, the printed
デジタル素子37とデジタル素子38とは、プリント基板100cの内層に配線された信号線39により接続されている。信号線39は、誘電体層33内であって誘電体領域34bの下の領域、誘電体領域34b、グランド層35に設けられたスルーホール及び誘電体層36を通る。それにより、グランド層35に流れる信号線39からのリターン電流は異方導電性領域34aの影響を受けない。その結果、信号線39を流れる信号のシグナルインテグリティを損なうことはない。
The
以上のことから、本実施例に係るプリント配線基板100cを用いれば、高周波電流による電磁波放射を効率的に防止することができるとともに、内層を流れる高速信号のシグナルインテグリティを損なうことはない。
From the above, if the printed
なお、本実施例においては電源層32と誘電体層33との間に異方導電性領域を有する薄膜が形成されていないが、形成されていてもよい。
In this embodiment, a thin film having an anisotropic conductive region is not formed between the
図8は、上記プリント配線基板を用いた画像形成装置を示す図である。同図において、原稿台41上に載置された原稿42は、光源及び走査ミラー等からなる走査光学系を介して、カラーCCDセンサ43を備えたイメージスキャナによりR(レッド),G(グリーン),B(ブルー)の画像信号として読み取られる。カラーCCDセンサ43によって読み取られたR,G,Bの画像信号は、プリンタコントローラ部44内によってY(イエロ),M(マゼンタ),C(シアン),K(ブラック)の各色の画像形成ユニット45C,45M,45Y,45KのROS(Raster Output Scanner)47C,47M,47Y,47Kに各色の画像データが順次出力され、これらのROS47C,47M,47Y,47Kから画像データに応じて出射されるレーザビームが、それぞれの感光体ドラム46C,46M,46Y,46Kの表面に走査露光されて静電潜像が形成される。各感光体ドラム46C,46M,46Y,46K上に形成された静電潜像は、現像器48C,48M,48Y,48KによってそれぞれC,M,Y,Kの各色のトナー像として現像される。プリンタコントローラ部44は、画像処理装置全体を制御する。プリンタコントローラ部44は、前記プリント配線基板上に設けられたCPU、メモリ、画像処理部、インタフェース部などを有している。
FIG. 8 is a view showing an image forming apparatus using the printed wiring board. In the figure, a
画像処理装置は前記プリント配線基板を用いているので、装置内部で放射される電磁波は抑制され、少ない消費電力で動作することができる。なお、本発明の画像形成装置は上記構成に限定されるものではなく、光学走査系を持たないプリンタなどの装置を含む。 Since the image processing apparatus uses the printed wiring board, electromagnetic waves radiated inside the apparatus are suppressed and can operate with low power consumption. The image forming apparatus of the present invention is not limited to the above-described configuration, and includes an apparatus such as a printer that does not have an optical scanning system.
3,22,32 電源層
4,6 薄膜
7,26,35 グランド層
10 金属粒子
12 金属線
28,29 導電性物質分散領域
34a 異方導電性領域
100,100b,100c プリント配線基板
100a モデル化プリント配線基板
3, 22, 32 Power supply layer 4, 6
Claims (8)
前記電源層と前記第1の誘電体層との間及び前記第1の誘電体層と前記グランド層との間の一方または両方に薄膜が形成され、
前記薄膜の少なくとも一部は、プリント基板面に対して垂直方向の異方導電性を有することを特徴とするプリント配線基板。 A printed wiring board in which a first dielectric layer, a ground layer, a second dielectric layer, and a signal wiring layer are sequentially laminated on a power supply layer,
A thin film is formed between one or both of the power source layer and the first dielectric layer and between the first dielectric layer and the ground layer;
At least a part of the thin film has anisotropic conductivity in a direction perpendicular to the printed circuit board surface.
前記金属粒子の径は、前記信号線を流れる信号の最大周波数における前記金属粒子の表皮深さよりも大きいことを特徴とする請求項4記載のプリント配線基板。 The conductive material includes metal particles,
The printed wiring board according to claim 4, wherein a diameter of the metal particles is larger than a skin depth of the metal particles at a maximum frequency of a signal flowing through the signal line.
前記薄膜の厚さは、信号線を流れる信号の最大周波数における前記金属線の表皮深さよりも大きいことを特徴とする請求項4記載のプリント配線基板。 The conductive material includes a metal wire,
The printed wiring board according to claim 4, wherein the thickness of the thin film is larger than a skin depth of the metal line at a maximum frequency of a signal flowing through the signal line.
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