CN101480112B - 噪声抑制配线部件以及印刷线路基板 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种印刷线路基板用的配线部件以及具有该配线部件的印刷线路基板,其中该配线部件通过抑制同步开关所引起的电源层和接地层之间的共振,能够稳定电源电位,并且能够抑制不必要的噪声辐射。该配线部件包括:铜箔,具有表面粗糙度Rz小于等于2μm的平滑表面;噪声抑制层,含有金属或导电性陶瓷,且厚度为5nm~200nm;以及,绝缘性树脂层,设置在铜箔的平滑表面侧和噪声抑制层之间。
Description
技术领域
本发明涉及用于构成印刷线路基板的噪声抑制配线部件以及印刷线路基板。另外,本发明还涉及噪声抑制结构体以及多层印刷线路基板。
本申请要求2006年6月30日提出的日本专利申请第2006-181179号以及2006年7月21日提出的日本专利申请第2006-199286号的优先权,其内容结合于此。
背景技术
近年,随着互联网利用的普及,个人计算机、信息家电、无线LAN、蓝牙、光模块、便携式电话机、游戏机、便携式信息终端和智能交通系统等拥有准微波带(0.3~10GHz)的高时钟频率的CPU、利用了高频总线的电子设备、利用了电波的信息通信设备正在普及,正逐渐成为使MPU的高速化、多功能化、复合化、以及高速数字化和低电压驱动化所带来的装置的高性能化成为必要的、无所不在的社会。
但是,伴随着这些设备的普及,使这些设备所辐射的辐射噪声和传导机器内的导体的传导噪声所带来的对自身或其它的电子设备、零件的错误运转、以及人体的影响成为问题。作为噪声,例如存在安装有MPU和电子部件等的印刷线路板内的导体的阻抗的不匹配引起的噪声、导体间的串音引起的噪声、以及由MPU等的半导体元件的同步开关所引起的电源层和接地层之间的层间共振所感应的噪声等。例如,在多层印刷线路基板中,安装到该基板上的半导体元件内的多个晶体管同时驱动时,不必要的高频电流就会流入电源层和接地层,发生电位变动。该电位变动引起在电源层和接地层中出现同步开关噪声。另外,由于电源层和接地层为周端部开放的平行平板结构,所以电位变动引起在电源层和接地层之间发生共振,辐射噪声从该周端部被辐射。
作为抑制了这些噪声的印刷线路基板,已知有下述的印刷线路基板。
(1)在由铜箔构成的电源层和接地层的两面上形成由比铜箔电阻率大的金属构成的金属膜的印刷线路基板(专利文献1)。
(2)在由铜箔构成的电源层和接地层的两面上形成有含有导电性物质的、具有与印刷线路基板面垂直方向的各向异性导电性的膜的印刷线路基板(专利文献2)。
在(1)的印刷线路基板中,能够使在铜箔表面流动的高频涡电流衰减,即使半导体元件发生同步开关,也能够使电源电位稳定化,能够抑制不必要的噪声辐射。另外,为了使用与表皮深度同程度的数μm的金属膜使在导体表面(表皮)流动的高频电流(表皮电流)衰减,虽然根据作为对象的高频电流的频率而不同,但是具有相当高的电阻率的材料是必要的。但是,不能够得到这样的材料,在(1)的印刷线路基板中,就得不到充分的噪声抑制效果。
在(2)的印刷线路基板中,同样地能够使高频涡电流衰减。但是,形成各向异性导电性的膜以具有与表皮的深度同等以上的铜箔的表面粗糙度的工程是复杂的。另外,在(2)的印刷线路基板中,得不到充分的噪声抑制效果。
另外,作为抑制辐射噪声的方法,有(i)使用用于反射电磁波的电磁波屏蔽材料的方法;(ii)使用吸收在空间传播的电磁波的电磁波吸收材料的方法。另外,作为抑制传导噪声和辐射噪声的方法,有(iii)在形成传导噪声和辐射噪声前,抑制在导体中流动的高频电流的方法。
但是,在(i)的方法中,虽然可以得到辐射噪声的屏蔽效果,但是由于由屏蔽材料引起的辐射噪声的不必要辐射或反射,辐射噪声返回到自身。在(ii)的方法中,由于电磁波吸收材料(例如,参见专利文献3、4)重、厚并且脆,所以不适合要求小型化和轻量化的设备。另外,在(i)和(ii)的方法中,不能够抑制传导噪声。因此,近年来(iii)的方法受到了瞩目。
另外,在上述专利文献1中,公开了在构成电源层和接地层的铜箔上形成高电阻金属膜。高电阻金属膜为用电镀法形成的电阻率比铜高的镍、钴、锡和钨等的单层膜或合金膜,即使半导体元件被开关,也能够使电源层和接地层的电位变动稳定化,另外,因为可以通过高电阻金属膜除去高频电流,所以能够抑制被辐射到外部的不必要的电磁波(辐射噪声)。
但是,由于例如镍等的可加工性好的金属电阻小,所以得不到充分的效果。另外,钨等的电阻高的金属,加工非常困难,不能够用于像半导体元件周围那样的需要形成复杂且微细的图案的部位,没有实用性。另外,也不能够说充分抑制辐射噪声。
在专利文献5中公开了一种多层印刷线路基板,其中在电源层和接地层之间并且在多层印刷线路基板的周端部上设置有碳、石墨等的电阻。
但是,只是在周端部上设置电阻,只是周端部的阻抗变化继而共振频率变化,多层印刷线路基板的其它地方的电场强度和磁场强度变高。因此,仍然不能抑制起因于共振的辐射噪声等,需要进一步的对策。
在专利文献6中公开了一种电容性印刷线路基板,结构为包括用2个导电性膜夹持电介体薄片而得到的电容性叠层体,2个导电性膜分别电气连接于不同的装置。
但是,由于电容性叠层体具有某种程度的厚度,所以必须使电容性印刷线路基板变厚,不适合于高密度安装。而且,如果使电容性印刷线路基板变厚,则在具有平行平板结构的导体间容易产生共振,所以无法充分抑制辐射噪声。
专利文献1:特开平11-97810号公报
专利文献2:特开2006-66810号公报
专利文献3:特开平9-93034号公报
专利文献4:特开平9-181476号公报
专利文献5:专利第2867985号公报
专利文献6:专利第2738590号公报
发明内容
本发明的目的之一为提供一种印刷线路基板用的配线部件以及一种包括该配线部件的印刷线路基板,其中该配线部件通过抑制同步开关引起的电源层和接地层之间的共振,能够稳定电源电位,并能够抑制不必要的噪声的辐射。而且,本发明的其它的目的为提供一种能够抑制传导噪声和辐射噪声的产生并且可薄化的噪声抑制结构体和多层印刷线路基板。
本发明的配线部件的特征在于,包括:铜箔,具有表面粗糙度Rz小于等于2μm的平滑表面;噪声抑制层,含有金属材料或导电性陶瓷,且厚度为5nm~200nm;以及绝缘性树脂层,设置在所述铜箔的平滑表面侧和所述噪声抑制层之间。
所述(本发明的)噪声抑制层优选具有不存在金属材料或导电性陶瓷的缺陷。
本发明的配线部件,优选所述铜箔的平滑表面侧与所述绝缘性树脂层之间具有粘结促进层。
本发明的配线部件,优选在所述噪声抑制层的与所述铜箔侧相反一侧的表面上具有粘结促进层。
优选所述绝缘性树脂层的厚度为0.1μm~10μm。
本发明的印刷线路基板的特征在于,包括本发明的配线部件。
在本发明的印刷线路基板中,优选所述铜箔为电源层,且所述噪声抑制层被配置在电源层和接地层之间。
而且,本发明的噪声抑制结构体的特征在于,包括:第一导体层;第二导体层;噪声抑制层,设置于第一导体层和第二导体层之间;第一绝缘层,设置于第一导体层和噪声抑制层之间;以及第二绝缘层,设置于第二导体层和噪声抑制层之间,噪声抑制层与第一导体层电磁耦合,噪声抑制层含有金属材料或导电性陶瓷,并且噪声抑制层的厚度为5nm~300nm,包括:区域(I),是噪声抑制层与第一导体层对置的区域;以及区域(II),是噪声抑制层与第一导体层不对置的区域,而且是噪声抑制层和第二导体层对置的区域,并且,所述区域(I)和所述区域(II)相邻接。
噪声抑制层的面积优选与第二导体层的面积实际上相同。
本发明的噪声抑制结构体,优选在第一导体层11的周边部具有区域(I),并具有区域(III),是第一导体层11所存在的区域并且是第一导体层11和噪声抑制层13不对置的区域。
第一导体层可以被分割为多个。
第一绝缘层的厚度优选为0.05μm~25μm。
第一绝缘层的比介电常数(比誘電率,relative dielectricconstant)优选在2以上。
噪声抑制层优选具有不存在金属材料或导电性陶瓷的缺陷(部分)。
根据下述公式(1)求得的区域(I)的平均宽度优选在0.1mm以上。
区域(I)的平均宽度[mm]=区域(I)的面积[mm2]/区域(I)与区域(II)之间的边界线的长度[mm]---(1)。
根据下述公式(2)求得的区域(II)的平均宽度优选为1mm~50mm。
区域(II)的平均宽度[mm]=区域(II)的面积[mm2]/区域(I)与区域(II)之间的边界线的长度[mm]---(2)。
本发明的多层印刷线路基板的特征在于,包括本发明的噪声抑制结构体。
在本发明的多层印刷线路基板中,优选第一导体和第二导体之中的任何一方为电源层,另一方为接地层。
本发明的多层印刷线路基板,优选还包括信号传送层,在信号传送层和噪声抑制层之间存在有电源层或接地层。
在本发明的多层印刷线路基板中,优选噪声抑制结构体作为电容性叠层体而发挥功能。
根据本发明的配线部件,在印刷线路基板中,通过抑制同步开关引起的电源层和接地层之间的共振,能够稳定电源电位,并且能够抑制不必要的噪声辐射。
在本发明的印刷线路基板中,抑制同步开关引起的电源层和接地层之间的共振,能够稳定电源电位,并且能够抑制不必要的噪声的辐射。
本发明的噪声抑制结构体和多层印刷线路基板能够抑制传导噪声和辐射噪声的产生,并且使其薄化成为可能。
附图说明
图1为示出本发明的配线部件的一个例子的示意剖面图;
图2为观察噪声抑制层的表面得到的场致发射扫描电子显微镜像;
图3为图2的模式图;
图4为图2的噪声抑制层的剖面的高分辨率透射电子显微镜像;
图5为示出本发明的印刷线路基板的一个例子的示意剖面图;
图6为示出本发明的噪声抑制结构体的一个例子的剖面图;
图7为图6的噪声抑制结构体的俯视图;
图8为用于说明区域(I)和区域(II)之间的边界线的噪声抑制结构体的俯视图;
图9为示出本发明的噪声抑制结构体的其它例子的剖面图;
图10为示出本发明的噪声抑制结构体的其它例子的剖面图;
图11为示出本发明的多层印刷线路基板的一个例子的剖面图;
图12为示出实施例1和比较例3的印刷线路板的S21(透过衰减量)的曲线图;
图13为示出实施例2和比较例3的印刷线路板的S21(透过衰减量)的曲线图;
图14为示出实施例3和比较例3的印刷线路板的S21(透过衰减量)的曲线图;
图15为示出比较例2和比较例4的印刷线路板的S21(透过衰减量)的曲线图;
图16为示出实施例的噪声抑制结构体的剖面图;
图17为示出S参数测定系统的构成图;
图18为示出实施例4和比较例5的S21(透过衰减量)的曲线图;
图19为示出实施例5和比较例6的噪声抑制结构体的S21(透过衰减量)的曲线图;
图20为示出实施例6和比较例7的S21(透过衰减量)的曲线图;
图21为示出比较例8和比较例9的S21(透过衰减量)的曲线图;
图22为示出实施例的多层印刷线路基板的剖面图;
图23为图22的XVII-XVII剖面图;
图24为示出实施例7和比较例10的电源层的电压变动的曲线图;
图25为示出实施例的噪声抑制结构体的其它例子的剖面图;以及
图26为示出实施例8~10的S21(透过衰减量)的曲线图;
符号说明
10、配线部件 11、铜箔
12、绝缘性树脂层 13、噪声抑制层
15、粘结促进层 20、印刷线路基板
22、接地层 23、电源层
110、噪声抑制结构体 111、第一导体层
112、第二导体层 113、噪声抑制层
114、第一绝缘层 115、第二绝缘层
120、多层印刷线路基板 123、接地层
124、绝缘层 125、绝缘层
126、电源层
具体实施方式
(配线部件)
图1为示出本发明的配线部件的一个例子的示意剖面图。配线部件10包括:铜箔11、设置于铜箔11上的绝缘性树脂层12、形成在绝缘性树脂层12的表面上的噪声抑制层13。
(铜箔)
作为铜箔11,可以列举电解铜箔和轧制铜箔等。
通常,为了改善与绝缘性树脂层12的粘结性,通过在表面上附着微细的铜粒等,将铜箔的表面进行粗糙化处理。另一方面,在本发明之中,噪声抑制层13侧的铜箔11的表面为表面粗糙度Rz为2μm以下的平滑表面。如果平滑表面的表面粗糙度Rz为2μm以下,则即使较薄地形成绝缘性树脂层12,在绝缘性树脂层12上也难于发生由铜箔11的表面的凹凸引起的针孔(pin hole)等缺陷,铜箔11与噪声抑制层13之间的短路被抑制,能够得到充分的噪声抑制效果。表面粗糙度Rz为在JIS B 0601-1994中规定的十点平均粗糙度Rz。
作为铜箔11,特别优选电解铜箔。电解铜箔是利用电解反应使铜析出到阴极的旋转滚筒表面并从旋转滚筒剥离继而得到的,与滚筒接触的面为复制了滚筒的表面状态的平滑表面。另一方面,由于析出的铜的结晶成长速度对于每个结晶面不同,铜电解析出面的形状成为粗糙面,从而成为适合与其它的绝缘性树脂层(省略了图示)贴合的面。
铜箔11的厚度优选为3μm~50μm。
(绝缘性树脂层)
绝缘性树脂层12为由树脂组合物构成的层,或由纤维强化树脂构成的层,其中纤维强化树脂是通过将树脂组合物浸泡到玻璃纤维等的增强纤维中得到的。纤维强化树脂的状态可以为B阶段(半硬化状态),也可以为C阶段(硬化状态)。
树脂组合物是以树脂为主要成分的组合物。作为树脂,优选耐受制造印刷线路基板时的加热,并且具有印刷线路基板所要求的耐热性,另外,优选对印刷线路基板的设计必要的特征值如介电常数和介电损耗角正切值等是已知的。作为该树脂,可以列举如聚酰亚胺树脂、环氧树脂、双马来酰亚胺三嗪树脂、聚四氟乙烯和聚苯醚等。
作为树脂组合物,优选含有环氧树脂、根据需要含有硬化剂、硬化促进剂和挠性赋予剂等。
作为环氧树脂,可以列举如双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、双酚S型环氧树脂、酚醛型环氧树脂、甲酚醛型环氧树脂、脂环族环氧树脂、溴化环氧树脂和缩水甘油胺类环氧树脂等。环氧树脂的量优选为树脂组合物100质量%之中的20质量%~80质量%。
作为硬化剂,可以列举双氰胺、咪唑类和芳香胺等的胺类;双酚A和溴化双酚A等的酚类;酚醛树脂和甲酚醛树脂等的酚醛类;以及苯二甲酸酐等的酸酐等。
作为硬化促进剂,可以列举叔胺、咪唑类硬化促进剂和尿素类硬化促进剂等。
作为挠性赋予剂,可以列举聚醚砜树脂、芳香族聚酰胺树脂和弹性树脂等。
作为芳香族聚酰胺树脂,可以列举由芳香族二胺和二羧酸缩聚而合成的物质。作为芳香族二胺,可以列举4,4’-二氨基二苯基甲烷、3,3’-二氨基二苯基砜、m-二甲苯二胺和3,3’-二氨基二苯醚(3,3’-oxydianiline)等。作为二羧酸,可以列举邻苯二甲酸、间苯二甲酸、对苯二甲酸和富马酸等二羧酸。
作为弹性树脂,可以列举天然橡胶、苯乙烯-丁二烯橡胶、丁二烯橡胶、丁基橡胶和乙烯-丙烯橡胶等。为了确保绝缘性树脂层12的耐热性,可以合用腈橡胶、氯丁橡胶、硅橡胶和聚氨酯橡胶等。作为腈橡胶,优选CTBN(端羧基丁腈橡胶)。
绝缘性树脂层12例如可以通过将把树脂组合物溶解或分散于溶剂中所得到的清漆(varnish)涂布到铜箔11上(或者后述的粘结促进层15上)并使其干燥而形成。
另外,也可以将该清漆的涂布和干燥分2次以上进行,并形成2层以上的绝缘性树脂层。清漆可以是各层为同类的清漆,也可以每层为不同种类。
绝缘性树脂层12的厚度优选为0.1μm~10μm。如果绝缘性树脂层12的厚度在0.1μm以上,则铜箔11和噪声抑制层13之间的绝缘被充分地维持,铜箔11和噪声抑制层13之间的短路被抑制,能够得到充分的噪声抑制效果。另外,在利用蚀刻对铜箔11进行图案加工时,不会由于蚀刻而侵害噪声抑制层13。另一方面,如果绝缘性树脂层12的厚度在10μm以下,则能够使具有配线部件的印刷线路基板薄化。另外,通过使噪声抑制层13和铜箔11接近,噪声抑制层13和铜箔11之间的电磁耦合变强,能够得到充分的噪声抑制效果。另外,在从铜箔11侧开始在噪声抑制层13上实施图案加工时,容易除去绝缘性树脂层12,加工时间变短。
(噪声抑制层)
噪声抑制层13为含有金属材料或导电性陶瓷、厚度为5nm~300nm的薄膜。
如果噪声抑制层13的厚度在5nm以上,则可以得到充分的噪声抑制效果。另一方面,如果噪声抑制层13的厚度在300nm以下,则后述的微簇成长,不形成由金属材料等构成的均质的薄膜。在形成了均质的薄膜时,表面电阻变小,金属反射增强,噪声抑制效果也变小。
根据噪声抑制层的膜厚方向剖面的高分辨率透射电子显微镜像(如图4),在电子显微镜像上测定5处的噪声抑制层(颜色深的部分)的厚度并进行平均,从而求得了噪声抑制层13的厚度。
噪声抑制层13的表面电阻优选在1×100Ω~1×104Ω。在噪声抑制层13为均质的薄膜时,需要体积电阻率高的受限制的材料,在材料的电阻率不够高时,通过在噪声抑制层13上设计不存在金属材料或导电性陶瓷的物理缺陷,并形成不均质的薄膜,或者形成后述的微簇的链状物,从而能够升高表面电阻。噪声抑制层13的表面电阻如下地测定。
使用了通过将金等蒸镀在石英玻璃上所形成的2根薄膜金属电极(长度10mm、宽度5mm、电极间距离10mm),使用50g/cm2的定载重的方式将待测物压付到单位长度间隔放置的测定电极上,用1mA以下的测定电流测定了电极间的电阻。将此值作为表面电阻。
作为金属材料,可以列举铁磁性金属和顺磁性金属。作为铁磁性金属,可以列举铁、羰基铁;Fe-Ni、Fe-Co、Fe-Cr、Fe-Si、Fe-Al、Fe-Cr-Si、Fe-Cr-Al、Fe-Al-Si、Fe-Pt等的铁合金;钴、镍;以及它们的合金等。作为顺磁性金属,可以列举金、银、铜、锡、铅、钨、硅、铝、钛、铬、钼、以及它们的合金、无定形合金、与铁磁性金属的合金等。其中,从对氧化的阻力考虑,优选镍、铁铬合金、钨和贵重金属。另外,由于贵重金属价格高,所以实用上优选镍、镍铬合金、铁铬合金、钨,特别地优选镍或镍合金。
作为导电性陶瓷,可以列举金属与选自于硼、碳、氮、硅、磷和硫磺组成的组的1种以上的元素所组成的合金、金属间化合物和固溶体等。具体地可以列举氮化镍、氮化钛、氮化钽、氮化铬、氮化锆、碳化钛、碳化锆、碳化铬、碳化钯、碳化钼、碳化钨、碳化硅、硼化铬、硼化钼、硅化铬、硅化锆等。
由于导电性陶瓷的体积电阻率比金属高,所以含有导电性陶瓷的噪声抑制层不会使特征阻抗过于降低。因此,噪声抑制层的金属反射变少。另外,由于导电性陶瓷不具有特定的共振频率,所以发挥噪声抑制效果的频率宽带域化。而且,具有化学稳定性高、保存稳定性高等优点。作为导电性陶瓷,特别地优选在后述的物理蒸镀法中使用氮气、甲烷气等反应性气体容易获得的氮化物、碳化物等。
作为噪声抑制层13的形成方法,可以列举通常的湿镀法、物理蒸镀法和化学蒸镀法等。在这些方法之中,虽然根据条件和使用的材料的不同而有所不同,但是通过在初始阶段终止薄膜的成长,可以不形成均质的薄膜,而形成具有物理缺陷的不均质的薄膜。或者,通过用酸等蚀刻均质的薄膜继而形成缺陷的方法、通过激光打磨继而在均质的薄膜上形成缺陷的方法,可以形成不均质的薄膜。
图2为观察噪声抑制层的表面而得到的场致发射扫描电子显微镜像,其中噪声抑制层是通过物理蒸镀法在绝缘性树脂层的表面上形成并是由金属材料构成的,图3是图2的模式图。噪声抑制层13作为多个微簇14的集合体而被观察。微簇14是通过将金属材料进行非常薄地物理蒸镀,继而形成在(第一)绝缘性树脂层12(或第二绝缘层12’)上的,微簇14之间存在物理缺陷,不形成为均质的薄膜。虽然微簇14相互接触而集团化,但是集团化的微簇14之间大量存在不存在金属材料的缺陷。
图4为噪声抑制层13的膜厚方向剖面的高分辨率透射电子显微镜像。从图2、图4观察到了数间隔的金属原子作为非常小的结晶排列而成的晶格(微簇),以及在非常小的范围内金属材料不存在的缺陷。也就是说,微簇彼此之间的间隔为空的状态,不成长为由金属材料构成的均质的薄膜。这样的具有物理缺陷的状态,可以从由噪声抑制层13的表面电阻的实测值换算得到的体积电阻率R1(Ω·cm)与金属材料(或导电性陶瓷)的体积电阻率R0(Ω·cm)(文献值)之间的关系得到确认。也就是说,在体积电阻率R1和体积电阻率R0满足0.5≤log R1-log R0≤3时,能够发挥良好的噪声抑制效果。
噪声抑制层13可以被图案加工成预期的形状,也可以形成通孔等的隔离环(anti-pad)。噪声抑制层13可以通过通常的蚀刻法和激光打磨法等加工成预期的形状。
(粘结促进层)
为了提高铜箔11和绝缘性树脂层12之间粘着性,优选在铜箔11的平滑表面上设置粘结促进层15。
粘结促进层15是通过用粘结促进剂处理铜箔11的平滑表面而形成的。作为粘结促进剂,可以列举硅烷类偶联剂或钛酸酯类的偶联剂。
作为硅烷类偶联剂,可以列举乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧硅烷、3-缩水甘油醚基丙基三甲氧基硅烷、2-(3,4-环氧环己烷)乙基三甲氧基硅烷、N-2-(氨乙基)3-氨丙基三甲氧基硅烷、N-2-(氨乙基)3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷、N-苯基-3-氨丙基三甲氧基硅烷、3-巯丙基三甲氧基硅烷、3-氯丙基三甲氧基硅烷等。
作为钛酸酯类偶联剂,可以列举异丙基三异硬脂酰基钛酸酯、异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯、异丙基三(N-氨乙基-氨乙基)钛酸酯、四辛基双(二-三癸基亚磷酸酯)钛酸酯、双(二辛基焦磷酸酰氧基)氧乙酸酯钛酸酯、双(二辛基焦磷酸酰氧基)乙撑钛酸酯、异丙基三辛酰基钛酸酯、异丙基二甲基丙烯基异硬脂酰基钛酸酯、异丙基异硬脂酰基二丙烯基钛酸酯、四异丙基双(二辛基亚磷酸酯)钛酸酯。
作为粘结促进剂,通常使用3-缩水甘油醚基丙基三甲氧基硅烷,在将铜箔11和绝缘性树脂层12之间的剥离强度提高至1.0kgf/cm以上时,优选3-巯丙基三甲氧基硅烷。
作为粘结促进层15的形成方法,可以列举涂布法、浸渍法、喷淋法和喷雾法等。
另外,为了提高噪声抑制层13和其它的绝缘性树脂层(省略了图示)之间的粘着性,也可以在噪声抑制层13上设置粘结促进层(省略了图示)。
粘结促进层可以通过涂布上述的硅烷类偶联剂或钛酸酯类偶联剂的方法、或涂布混合(integrated blend)有该偶联剂的环氧树脂等方法形成。粘结促进层也可以在噪声抑制层13的图案加工后形成。
(印刷线路基板)
本发明的印刷线路基板包括本发明的配线部件。配线部件的铜箔在印刷线路基板中为信号配线层、电源层或接地层。为了充分地发挥噪声抑制效果,配线部件的铜箔优选为电源层或接地层,更加优选为电源层。另外,为了充分地发挥噪声抑制效果,优选在电源层和接地层之间配置噪声抑制层。
图5为示出本发明的印刷线路基板的一个例子的示意剖面图。印刷线路基板20从上面开始通过绝缘层24,顺序地层叠有经过图案加工的信号配线层21、几乎在印刷线路基板20的整个面上的接地层22、电源层23以及经过图案加工的信号线路层21。
电源层23为配线部件10的铜箔11,在电源层23的接地层22侧,通过绝缘性树脂层12而设置有与接地层22几乎同等大小的噪声抑制层13。另外,电源层23被分割为2部分,被分割的电源层23之间是绝缘的。
印刷线路基板20按照例如以下的方式被制造。
在配线部件10和其它的铜箔之间夹持通过将环氧树脂等浸泡到玻璃纤维等中得到的预浸料(prepreg)并使其硬化,将配线部件10的铜箔11作为电源层23,将另一方的铜箔作为接地层22。
接着,通过光刻法在配线部件10的铜箔11上进行蚀刻以形成预期的形状(2分割图案)。这时,由于绝缘性树脂层12对蚀刻液具有耐性,另外由于绝缘性树脂层12上没有针孔,所以噪声抑制层13在蚀刻中不受到损坏而存在。以电源层23和接地层22为中心,利用预浸料将铜箔粘贴在其两外表面从而形成了信号配线层21。
由于以上说明的本发明的配线部件包括:铜箔,表面粗糙度Rz为2μm以下的平滑表面;噪声抑制层,含有金属或导电性陶瓷、厚度为5nm~200nm;以及绝缘性树脂层,被设置在所述铜箔的平滑表面侧和所述噪声抑制层之间,所以能够充分地确保铜箔与噪声抑制层之间的绝缘。
另外,对于以上说明的本发明的印刷线路板,由于具有本发明的配线部件,所以噪声抑制层使由同步开关引起的流入到电源层中的高频电流衰减,可以抑制电源层和接地层之间的共振。其结果是可以抑制来自于基板的周端部的噪声辐射。
(噪声抑制结构体)
图6为示出本发明的噪声抑制结构体的一个例子的剖面图,图7为俯视图。
噪声抑制结构体110包括:第一导体层111;第二导体层112;设置于第一导体层111和第二导体层112之间的噪声抑制层113;设置于第一导体层111和噪声抑制层113之间的第一绝缘层114;以及设置于第二导体层112和噪声抑制层113之间的第二绝缘层115。
在噪声抑制结构体110中,噪声抑制层113与第一导体层111之间电磁耦合。所谓的电磁耦合,是指由在第一导体层111中流动的电流产生的磁通量交链到了噪声抑制层113上,从而感应电压的现象。在本发明中,噪声抑制层113不与第一导体层111电气连接,所以有必要通过第一绝缘层114与第一导体层111电磁耦合。另外,在噪声抑制结构体110中,噪声抑制层113优选与第二导体层112电磁耦合。
另外,在噪声抑制结构体110中,包括:区域(I),是噪声抑制层113和第一导体层111对置的区域;以及区域(II),是噪声抑制层113和第一导体层111不对置的区域,而且是噪声抑制层113和第二导体层112对置的区域,并且,区域(I)和区域(II)邻接。
噪声抑制结构体110具有相互邻接的区域(I)和区域(II),所以发挥噪声抑制效果。其理由考虑如下。
噪声抑制层113包括后述的微簇那样的微细的导电通路(パス)。该导电通路在区域(II)中形成为配置在第二导体层112上的微细且复杂的多个开路短线(open-stub)结构。认为该开路短线结构为:在邻接的区域(I)中与第一导体层111电磁耦合,从而作为传送线路过滤器发挥功能。
所以,在区域(II)中,有必要使噪声抑制层113和第一导体层111不对置,但使噪声抑制层113和第二导体层112对置,另外,在区域(I)中,有必要使噪声抑制层113和第一导体层111对置,且使噪声抑制层113和第一导体层111电磁耦合。
在区域(I)中,为了使噪声抑制层113和第一导体层111充分地电磁耦合,根据下述公式(1)求得的区域(I)的平均宽度优选在0.1mm以上。
区域(I)的平均宽度[mm]=区域(I)的面积[mm2]/区域(I)与区域(II)之间的边界线的长度[mm]---(1)。
区域(I)的平均宽度的上限值依赖于第一导体层111的大小,并且可为任意的值。
在噪声抑制层113和第二导体层112存在于噪声抑制结构体110的整个面上时,如图8所示,区域(I)与区域(II)之间的边界线的长度为存在有第一导体层111的区域(I)、与不存在第一导体层111且第一绝缘层114露出于表面的区域(II)之间的边界线(图中粗线的符号116)的长度。
另外,根据下述公式(2)求得的区域(II)的平均宽度优选为1mm~50mm。
区域(II)的平均宽度[mm]=区域(II)的面积[mm2]/区域(I)与区域(II)之间的边界线的长度[mm]---(2)。
如果区域(II)的平均宽度在1mm以上,可以得到充分的噪声抑制效果。另外,能够发挥100MHz以下的低频的噪声抑制效果。另外,即使区域(II)的平均宽度超过50mm,相对于噪声抑制效果,区域(II)的面积增加过多,噪声抑制结构体110过于大,大到了必要以上,影响了高密度的安装。另外,可能会引起第一导体层111的阻抗上升。
另外,即使仅仅噪声抑制层113或者仅仅是第二导体层112是宽的,也不能充分地确保区域(II)的面积,噪声抑制效果小。为了充分地确保区域(II)的面积,优选在噪声抑制结构体110中,噪声抑制层113和第二导体层112的两者均为最大限度的宽度。另外,为了充分地确保区域(II)的面积,优选噪声抑制层113的面积与第二导体层112的面积实质上相同(第二导体层112的面积的80%~100%)。
图9中所示例的噪声抑制结构体110,在其第一导体层111的周边部具有区域(I),并且具有是第一导体层111所存在的区域、而且是第一导体层111和噪声抑制层113不对置的区域的区域(III)。因为在第一导体层111中流动的高频电流由于边缘效应而集中在周边部,所以噪声抑制层113在第一导体层111的周边部能够有效地电磁耦合。另外,如果具有区域(III),则容易形成与噪声抑制层113绝缘的通孔或导通孔(via hole)。另外,根据通孔或导通孔,区域(I)的面积、也就是噪声抑制效果不受影响。
在图10中所示例的噪声抑制结构体110,例如,其中的第一导体层111被分割为2部分,成为第一导体层111a和第一导体层111b。如果这样地将第一导体层111分割,则即使在区域(II)狭窄时,对于第一导体层111a,可以将第一导体层111b的区域视为区域(II),即使是在区域(II)中存在限制时,也能够得到充分的噪声抑制效果。同样地,对于第一导体层111b,可以将第一导体层111a的区域视为区域(II)。第一导体层111的分割基于数字电路和模拟电路之间的差异、频率的差异、电压的差异和功能的差异等而被实施。
(导体层)
作为各个导体层,可以列举金属箔;以及将金属粒子分散到高分子粘合剂、玻璃质粘合剂等中而得到的导电粒子分散体膜。作为金属,可以列举铜、银、金、铝、镍和钨等。
在多层印刷电路基板中,各个导体层为成为信号传送层、电源层或接地层的层,通常为铜箔。铜箔的厚度通常为3μm~35μm。为了提高与绝缘层之间的粘结性,铜箔可以被实施表面粗糙处理或使用硅烷偶联剂等的化成处理。
(噪声抑制层)
对于噪声抑制结构体的噪声抑制层,与参照附图2~4做出了说明的上述的配线部件的噪声抑制层在实质上是一致的。
(绝缘层)
绝缘层为由表面电阻为1×106Ω以上的电介体构成的层。
绝缘层的材料,只要为电介体即可,可以为无机材料,也可以为有机材料。
作为无机材料,可以列举氧化铝、氮化铝、氧化硅、氮化硅等的陶瓷、发泡陶瓷。另外,在绝缘层为陶瓷等的硬材料时,微簇凝集,成为容易形成均质的薄膜的状态,但是通过将金属材料等的质量抑制为较低,然后形成薄膜,从而微簇难于凝集,成为具有缺陷的不均质的薄膜。
作为有机材料,可以列举聚烯烃、聚酰胺、聚酯、聚醚、聚酮、聚酰亚胺、聚氨酯、聚硅氧烷、聚硅氮烷、酚类树脂、环氧类树脂、丙烯酸类树脂、聚丙烯酸酯、氯乙烯类树脂和氯化聚乙烯等的树脂;天然橡胶、异戊二烯类橡胶、丁二烯橡胶和苯乙烯丁二烯橡胶等的二烯类橡胶;以及丁基类橡胶、乙烯丙烯橡胶、聚氨酯橡胶和硅橡胶等的非二烯类橡胶等。有机材料可以是热可塑性的,也可以是热硬化性的,也可以是其未硬化物。另外,上述的树脂也可以是橡胶等的改性物、混合物或共聚体。
当绝缘层为有机材料构成时,由于基于有机高分子的形态而具有纳米水平且复杂的表面结构,所以微簇的凝集被抑制,容易维持不均匀的微簇集合体的结构,能够得到噪声抑制效果大的噪声抑制层。
作为绝缘层,从与簇之间的粘着性的点、以及从阻碍微簇的凝集和成长、稳定微簇的分散的点考虑,优选在表面上具有含有能够与金属共价结合的氧、氮、硫等元素的基团的物质,以及用紫外线和等离子体等照射表面从而使表面活性化了的物质。作为含有氧、氮、硫等元素的基团,可以列举羟基、羧基、酯基、氨基、酰胺、巯基、磺基、羰基、环氧基、异腈基和烷氧基等亲水性基团。
为了将第一导体层111作为噪声抑制的对象,优选第一绝缘层114的厚度比第二绝缘层115薄。另外,第一绝缘层114的厚度优选为0.05μm~25μm。如果第一绝缘层114的厚度在0.05μm以上,则可以确保噪声抑制层113和第一导体层111之间的绝缘性,可以充分地发挥噪声抑制效果。另外,被分割的第一导体层111(例如图10的第一导体层111a和111b)不短路。另外,在蚀刻第一导体层111时,可以保护噪声抑制层113不受蚀刻液等损坏。如果第一绝缘层114的厚度在25μm以下,噪声抑制层113与第一导体层111之间充分地电磁耦合。另外,能够薄化噪声抑制结构体110。
第一绝缘层114的比介电常数优选在2以上,更加优选在2.5以上。如果第一绝缘层114的比介电常数在2以上,则第一绝缘层114的介电常数变大,噪声抑制层113与第一导体层111之间充分地电磁耦合。在目前可以利用的材料中,比介电常数的最大值为100000。
另外,在第二绝缘层115上使用具有高介电常数的材料时,可以将噪声抑制结构体110视为由第一导体层111和第二导体层112构成的电容性叠层体。如果具有作为电容性叠层体的功能,则在1GHz以下等的低频侧,可以取得与合用一直以来有效的旁路电容器时同样的效果,所以噪声抑制结构体110能够在从低频到十几GHz的高频的宽范围内发挥噪声抑制效果。为了使用增大介电常数以外的方法增加电容性叠层体的容量,可以扩大第一导体层111的面积,或缩小第一导体层111和第二导体层112之间的间隔。
绝缘层的形成方法可以使用适合材料的通常的方法。陶瓷时,可以列举溶胶凝胶法、溅射法等的PVD法和CVD法等。有机材料时,可以列举通过旋涂法或喷涂法等将树脂溶液直接涂布在导体层上的方法,以及将凹版涂布在具有起模性的基材上的绝缘层复制到导体层上的方法等。
在以上说明的噪声抑制结构体110中,噪声抑制层113为与第一导体层111电磁耦合的含有金属材料或导电性陶瓷的厚度为5nm~300nm的层,包括:区域(I),是噪声抑制层113和第一导体层111对置的区域;以及区域(II),是噪声抑制层113和第一导体层111不对置的区域,而且是噪声抑制层113和第二导体层112对置的区域,并且区域(I)和区域(II)邻接,所以能够发挥优良的噪声抑制效果。
另外,由于噪声抑制层113非常薄,所以不增大噪声抑制结构体110的体积,能够使噪声抑制结构体110薄化。
通过将本发明的噪声抑制结构体组装入电子部件中,能够抑制成为传导噪声的原因的在电子部件的导体层中流动的高频电流,其结果是,在放射噪声未形成前就将其抑制。电子部件是指具有可以应用于信号传送、电源和接地等的导体的部件,作为电子部件,可以列举半导体元件、安装有该半导体元件等的电子元件的系统级组装(SIP)等的半导体组装,以及印刷电路基板等。特别地,对于安装有半导体元件的多层印刷电路基板,一方面要求维持在信号传送层中流动的波形的品质(SI,Signal Integrity,信号完整性),另一方面,伴随着低耗电量,要求降低电源电压,传送信号的SN比变差。因此,使电源稳定化(PI,Power Integrity,电源完整性)成为必要,要求抑制高频电流。将本噪声抑制结构体应用于多层印刷电路基板是有用的。
(多层印刷电路基板)
本发明的多层印刷电路基板包括本发明的噪声抑制结构体。噪声抑制结构体中的导体,在多层印刷电路基板中为信号传送层、电源层或接地层。为了充分地发挥噪声抑制效果,优选第一导体层和第二导体层之中的任意一方为电源层,另一方为接地层。另外,由于噪声抑制层抑制高频成分,所以有可能使信号传送层的高速脉冲信号劣化。因此,优选在信号传送层和噪声抑制层之间存在电源层或接地层。
信号传送层、电源层和接地层的厚度,通常为铜箔的厚度,为3μm~35μm。成为第二绝缘层的预浸料或粘结片的厚度通常为3μm~1.6mm。基于多层印刷电路基板的薄化的要求,每一层都有变薄的倾向。
多层印刷电路基板例如如下地被制造。
将环氧类清漆等涂布在铜箔上,并使其干燥、硬化,得到了形成有第一绝缘层的电源层。在第一绝缘层上形成噪声抑制层,蚀刻该噪声抑制层以使其成为预期的图案形状。
接着,将把环氧树脂等浸泡在玻璃纤维中得到的预浸料和铜箔层叠在噪声抑制层上,使预浸料硬化,制作了具有电源层和接地层的芯(噪声抑制结构体)。
接着,通过光刻法等,蚀刻中心部分上的电源层和接地层,使其成为预期的图案形状。之后,使用预浸料将铜箔贴合在电源层和接地层的两外表面,分别形成了信号传送层,这样制成了4层的印刷电路基板。
图11为示出本发明的多层印刷线路基板的一个例子的剖面图。该多层印刷线路基板120被构成为从上到下依次包括信号传送层121、绝缘层122、接地层123(第二导体层112)、绝缘层124(第二绝缘层115)、噪声抑制层113、绝缘层125(第一绝缘层114)、电源层126(第一导体层111)、绝缘层127以及信号传送层128。信号传送层121和信号传送层128通过通孔131连接,电源线132和电源层126通过导通孔133连接,地线134和接地层123通过导通孔135连接。在电源线132和地线134上装载有半导体元件等的电子部件141和旁路电容器142。
由于在多层印刷线路基板120中,包括噪声抑制结构体110,所以噪声抑制层113和电源层126(第一导体层111)对置的区域成为区域(I),作为噪声抑制层113和电源层126(第一导体层111)不对置的区域、而且为噪声抑制层113和接地层123(第二导体层112)对置的区域成为区域(II)。并且,由于区域(I)和区域(II)邻接,所以高频电流被抑制,电源层126的电位被稳定化,结果同步开关噪声等的传导噪声和由共振引起的辐射噪声被抑制。
实施例
实施例1~3
(噪声抑制层的厚度)
使用(株)日立制作所制的透射电子显微镜H9000NAR观察了噪声抑制层的剖面,测定了5处的噪声抑制层厚度,并进行了平均。
(粘结强度)
依据JIS C5012,使用TENSILON,在拉伸角度90°和拉伸速度50mm/分下,测定了配线部件的铜箔和绝缘性树脂层之间的剥离强度。
(噪声抑制效果)
制作由接地层和电源层构成的2层基板,将连接于电源层和接地层的SMA连接器装载在被分成2部分的一方的电源层的两末端,使用连接于该连接器的网络分析仪(安立公司制,37247D)、根据S参数法测定了S21(透射衰减量,单位:dB),确认了S21参数的共振状态。在存在噪声抑制效果时,共振频率的衰减量变大,表示衰减量和频率的曲线图变得圆滑。
(电源层间电阻)
使探针分别接触被分割为2部分的电源层,使用东亚DKK制超绝缘计SM-8210,测定了施加50V的测定电压时的电源层间的电阻。
(实施例1)
将1质量%的3-缩水甘油醚基丙基三甲氧基硅烷溶液涂布在电解铜箔的平滑面上,干燥,形成了粘结促进层,其中,电解铜箔的一个表面(平滑表面)的表面粗糙度Rz为2μm,另一个被粗糙化了的表面的表面粗糙度Rz为5.3μm,其厚度为35μm。
将双酚A型环氧树脂(Japan Epoxy Resins Corporation制,828)30质量份、溴化双酚A型树脂(东都化成社制,YDB-500)30质量份以及甲酚醛型环氧树脂(东都化成社制,YDCN-704)35质量份溶解在甲基乙基酮中,接着添加咪唑类硬化促进剂(四国化成社制,Curezol 2E4MZ)0.2质量份,调制了8质量%的树脂组合物的清漆。
使用凹版涂布机将该树脂组合物的清漆涂布在粘结促进层上,形成涂膜以使干燥后的厚度为10μm。将该涂膜风干15分钟后,在150℃下加热15分钟使其硬化,形成了绝缘性树脂层。
接着,通过EB蒸镀法将镍金属物理性地蒸镀在该绝缘性树脂层的整个面上。在150℃下加热45分钟使绝缘性树脂层进一步硬化,形成了具有图2所示的表面的厚度为15nm的不均质的噪声抑制层,得到了总厚度为45μm的配线部件。
从该配线部件切出宽度10mm、长度100mm的长方形状的试验片,将3枚该试验片排列在宽度35mm、长度50mm和厚度1mm的预浸料的宽度方向上,通过按压使试验片和预浸料粘结,之后进行剥离强度的测定和剥离状态的观察。其结果如表1所示。剥离强度为3枚试验片的值的平均值。
将上述配线部件和厚度为35μm的铜箔通过厚度为0.2mm的预浸料一体化,制作了2层基板。从该2层基板切出74mm×160mm大小的试验片,通过蚀刻,将该试验片的配线部件侧的铜箔分割为大小为36.5mm×160mm的2个电源层,距离1mm地配置。噪声抑制层与接地层的大小为74mm×160mm。针对该试验片,测定了电源层间电阻。结果如表1所示。而且,针对该试验片,根据S参数法测定了S21。结果如图12所示。
(实施例2)
将1质量%的3-巯丙基三甲氧基硅烷溶液涂布在电解铜箔的平滑面上,干燥,形成了粘结促进层,其中,电解铜箔的一个表面(平滑表面)的表面粗糙度Rz为0.4μm,另一个被粗糙化了的表面的表面粗糙度Rz为5.3μm,其厚度为18μm。
将聚醚砜树脂(住友化学社制,PES5003P)95质量份、双酚A型环氧树脂(Japan Epoxy Resins Corporation制,828EL)5质量份、咪唑类硬化促进剂(四国化成社制,Curezol 2MZ)0.1质量份溶解在N,N-二甲基甲酰胺/环己烷的混合溶剂(50/50质量比)中,调制了0.5质量%的树脂组合物的清漆A。
将该树脂组合物的清漆A涂布在粘结促进层上,形成涂膜以使干燥后的厚度为1μm。将该涂膜风干10分钟后,在160℃下加热10分钟使其硬化,形成了绝缘性树脂层A。
将双酚A型环氧树脂(Japan Epoxy Resins Corporation制,834)26质量份、双酚A型苯氧树脂(Japan EpoxyResins Corporation制,1256)20质量份以及甲酚醛型环氧树脂(东都化成社制,YDCN-704)35质量份溶解在甲基乙基酮中,接着添加咪唑类硬化促进剂(四国化成社制,Curezol 2E4MZ)0.2质量份,调制了4质量%的树脂组合物的清漆B。
使用凹版涂布机将该树脂组合物的清漆B涂布在绝缘性树脂层A上,形成涂膜以使干燥后的厚度为2μm。将该涂膜风干10分钟后,在150℃下加热15分钟使其硬化,形成了绝缘性树脂层B。
接着,一边通入氮一边通过磁控溅射法将钽金属物理性地蒸镀在该绝缘性树脂层B的整个面上。在150℃下加热45分钟使绝缘性树脂层进一步硬化,形成了厚度为20nm的不均质的噪声抑制层,得到了总厚度为21μm的配线部件。
针对该配线部件,与实施例1同样地进行剥离强度的测定和剥离状态的观察。其结果如表1所示。
将上述配线部件和厚度为18μm的铜箔通过厚度为0.1mm的预浸料一体化,制作了2层基板。针对该2层基板,与实施例1同样地将电源层分割为2个,制作了试验片,测定了电源层间电阻。结果如表1所示。而且,针对该试验片,根据S参数法测定了S21。结果如图13所示。
(比较例1)
除了使用了两面的表面粗糙度Rz为5.3μm、厚度为35μm的粗糙化了的电解铜箔,并且未形成粘结促进层之外,与实施例1同样地得到了总厚度为45μm的配线部件。针对该配线部件,与实施例1同样地进行剥离强度的测定和剥离状态的观察。其结果如表1所示。
使用上述配线部件,与实施例1同样地制作了2层基板,与实施例1同样地制作了试验片,测定了电源层间电阻。结果如表1所示。未根据S参数法进行S21的测定。
(实施例3)
除了未形成粘结促进层并且使绝缘性树脂层的厚度为25μm以外,与实施例1同样地得到了配线部件。针对该配线部件,与实施例1同样地进行剥离强度的测定和剥离状态的观察。其结果如表1所示。
使用上述配线部件,与实施例1同样地制作了2层基板,与实施例1同样地制作了试验片,测定了电源层间电阻。结果如表1所示。而且,针对该试验片,根据S参数法测定了S21。结果如图14所示。
(比较例2)
除了没有设置绝缘性树脂层、直接在铜箔上形成了噪声抑制层以外,与实施例2同样地得到了总厚度为18μm的配线部件。针对该配线部件,与实施例1同样地进行剥离强度的测定和剥离状态的观察。其结果如表1所示。
使用上述配线部件,与实施例1同样地制作了2层基板。针对该2层基板,虽然与实施例1同样地将电源层分割为2部分,并制作了试验片,但是由于没有绝缘性树脂层,噪声抑制层也被分割,形成了与电源层同样大小(36.5mm×160mm)的2部分。接地层的大小为74mm×160mm。针对该试验片,测定了电源层间电阻。结果如表1所示。而且,针对该试验片,根据S参数法测定了S21。结果如图15所示。
(比较例3)
除了没有形成噪声抑制层外,与实施例1同样地得到了配线部件。使用上述配线部件,与实施例1同样地制作了2层基板,与实施例1同样地制作了试验片,并根据S参数法测定了S21。结果如图12~14所示。
(比较例4)
除了没有形成噪声抑制层外,与比较例2同样地得到了配线部件。使用上述配线部件,与实施例1同样地制作了2层基板,与实施例1同样地制作了试验片,并根据S参数法测定了S21。结果如图15所示。
[表1]
实施例4~10
(噪声抑制层的厚度)
使用日立制作所制的透射电子显微镜H9000NAR观察了噪声抑制层的剖面,测定了5处的噪声抑制层厚度,并进行了平均。
(S21参数测定)
使用安立公司制的矢量网络分析仪37247D,测定了试验片的SMA连接器间的S参数。
(电压测定)
使用Advantest社制的带有跟踪发生器的频谱分析仪R3132测定了电源层的电压。
(实施例4)
将环氧类清漆涂布在厚度为18μm的铜箔(第一导体层上)上,使其干燥、硬化,形成了厚度为3μm的第一绝缘层。第一绝缘层的表面电阻为8×1012Ω。
接着,在氮气环境中、通过反应性溅射法将镍金属物理性地蒸镀在第一绝缘层的整个面上,形成含有氮化镍的厚度为30nm的不均质的噪声抑制层。噪声抑制层的表面电阻为97Ω。
在噪声抑制层上层叠厚度为100μm的环氧类预浸料(第二绝缘层,表面电阻为6×1014Ω)以及厚度为18μm的铜箔(第二导体层),使预浸料硬化,制作了2层基板。
从该2层基板切出74mm×160mm大小的试验片,蚀刻沿着该试验片的第一导体层的铜箔的长度方向的两侧部,如图16所示,得到了区域(II)的平均宽度(L)为1.5mm的噪声抑制结构体110。
如图17所示,将连接于第一导体层111和第二导体层112的SMA连接器151装载在噪声抑制结构体110的长度方向的两末端,并将矢量网络分析仪152连接于SMA连接器151上,利用从频率50MHz到10GHz的400点测定了S参数,作成了曲线图。如图18所示。而且,求出了400点的测定值的总和,作为伪积分值(擬似積分値)。
(比较例5)
除了没有形成噪声抑制层之外,与实施例4同样地制作了2层基板。与实施例4同样地,从该2层基板切出了试验片,与实施例4同样地,对第一导体层的铜箔进行了蚀刻。与实施例4同样地,测定了该试验片的S参数,作成了曲线图。如图18所示。而且,求出了400点的测定值的总和,作为伪积分值。将实施例4的伪积分值与比较例5的伪积分值的差(绝对值)示于表2中。该绝对值越大,实施例4的噪声抑制结构体110的噪声抑制效果越高。
(实施例5)
除了使图16所示的区域(II)的平均宽度(L)为9mm以外,与实施例4同样地得到了噪声抑制结构体110。与实施例4同样地测定该噪声抑制结构体110的S参数,作成了曲线图。如图19所示。而且,求出了400点的测定值的总和,作为伪积分值。
(比较例6)
除了没有形成噪声抑制层之外,与实施例4同样地制作了2层基板。与实施例4同样地,从该2层基板切出了试验片,与实施例5同样地,对第一导体层的铜箔进行了蚀刻。与实施例4同样地,测定了该试验片的S参数,作成了曲线图。如图19所示。而且,求出了400点的测定值的总和,作为伪积分值。将实施例5的伪积分值与比较例6的伪积分值的差(绝对值)示于表2中。
(实施例6)
除了使图16所示的区域(II)的平均宽度(L)为18mm以外,与实施例4同样地得到了噪声抑制结构体110。与实施例4同样地测定该噪声抑制结构体110的S参数,作成了曲线图。如图20所示。而且,求出了400点的测定值的总和,作为伪积分值。
(比较例7)
除了没有形成噪声抑制层之外,与实施例4同样地制作了2层基板。与实施例4同样地,从该2层基板切出了试验片,与实施例6同样地,对第一导体层的铜箔进行了蚀刻。与实施例4同样地,测定了该试验片的S参数,作成了曲线图。如图20所示。而且,求出了400点的测定值的总和,作为伪积分值。将实施例6的伪积分值与比较例7的伪积分值的差(绝对值)示于表2中。
(比较例8)
未对实施例4中的试验片的第一导体层的铜箔进行蚀刻。针对图16所示的区域(II)的平均宽度(L)为0mm的试验片,与实施例4同样地测定了S参数,作成了曲线图。如图21所示。而且,求出了400点的测定值的总和,作为伪积分值。
(比较例9)
除了未形成噪声抑制层之外,与实施例4同样地制作了2层基板。与实施例4同样地,从该2层基板切出了试验片。未对试验片的第一导体层的铜箔进行蚀刻。与实施例4同样地,测定了该试验片的S参数,作成了曲线图。如图21所示。而且,求出了400点的测定值的总和,作为伪积分值。将比较例8的伪积分值与比较例9的伪积分值的差(绝对值)示于表2中。
[表2]
实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 比较例4 | |
噪声抑制结构体尺寸(mm×mm) | 74×160 | 74×160 | 74×160 | 74×160 |
第二导体层尺寸(mm×mm) | 74×160 | 74×160 | 74×160 | 74×160 |
噪声抑制层尺寸(mm×mm) | 74×160 | 74×160 | 74×160 | 74×160 |
区域(II)的平均宽度(L)(mm) | 1.5 | 9 | 18 | 0 |
第一导体层尺寸(mm×mm) | 68×160 | 56×160 | 38×160 | 74×160 |
伪积分值差 | 1772 | 2783 | 4311 | 689 |
从表2的结果可知,第一导体层111越小,区域(II)的平均宽度(L)越大,噪声抑制效果越高。在没有区域(II)的比较例8中,完全观察不到噪声抑制效果。
(实施例7)
除了使噪声抑制层的厚度为20nm之外,与实施例4同样地制作了2层基板。从该2层基板切出100mm×200mm大小的试验片,蚀刻沿着该试验片的第一导体层的铜箔的长度方向的两侧部,如图16所示,得到了区域(II)的平均宽度(L)为30mm的噪声抑制结构体110。另外,在层叠各层之前,在第一导体层、第二导体层和噪声抑制层中预先形成了用于不与通孔接触的隔离环。
以噪声抑制结构体110的第一导体层111为电源层,以第二导体层112为接地层。使用厚度为50μm的环氧类预浸料将厚度为18μm铜箔贴合在电源层和接地层的两外面,分别形成了信号传送层,如图22和图23所示,将信号传送层蚀刻成预定形状。
如图22和图23所示,通过在隔离环中形成通孔131,形成了阻抗为50Ω的信号线160,得到了多层印刷线路基板120,其中,信号线160具有通过通孔131从信号传送层121传输到信号传送层128、再通过通孔131返回到信号传送层121的结构。
将输入用SMA连接器连接到信号线160和接地层123,将输出用SMA连接器连接到电源层126和接地层123。向信号线160中输入从50MHz到3GHz的信号,使用带有跟踪发生器的频谱分析仪测定了此时的电源层126的电压变动。测定结果示于图24中。
(比较例10)
除了使区域(II)的平均宽度(L)为0mm外,与实施例7同样地得到了多层印刷线路基板。与实施例7同样地测定了电源层的电压变动。测定结果示于图24中。
如果将实施例7和比较例10进行比较,则电源层(第一导体层)变小,在区域(II)的平均宽度(L)大时,能够抑制高频信号引起的电源层的激振。在没有区域(II)的比较例10中,完全观察不到噪声抑制效果。
(实施例8)
如图25的剖面图所示,制作了噪声抑制结构体110,包括:宽度25mm×长度60mm×厚度12μm的第一导体层111、宽度60mm×长度60mm×厚度12μm的第二导体层112、宽度60mm×长度60mm×厚度0.1μm的第一绝缘层114(表面电阻2×109Ω)和宽度60mm×长度60mm×厚度50μm的第二绝缘层115(表面电阻3×1014Ω)。
噪声抑制层113是通过电子束(EB)蒸镀法,将银物理性地蒸镀在第一绝缘层114上而形成的,以使得区域(II)的平均宽度(L)为3mm,区域(III)的平均宽度(M)为0mm,厚度为15nm。噪声抑制113的表面电阻为55Ω。
与实施例4同样地,测定了噪声抑制结构体110的S参数,作成了曲线图。如图26所示。而且,求出了400点的测定值的总和,作为伪积分值。将该伪积分值与未形成有噪声抑制层时的伪积分值的差(绝对值)示于表3中。
(实施例9)
除了形成噪声抑制层113以使区域(III)的平均宽度(M)为15mm以外,与实施例8同样地得到了噪声抑制结构体110,与实施例4同样地,测定了噪声抑制结构体110的S参数,作成了曲线图。如图26所示。而且,求出了400点的测定值的总和,作为伪积分值。将该伪积分值与未形成有噪声抑制层时的伪积分值的差(绝对值)示于表3中。
(实施例10)
除了形成噪声抑制层113以使区域(III)的平均宽度(M)为23mm以外,与实施例8同样地得到了噪声抑制结构体110,与实施例4同样地,测定了噪声抑制结构体110的S参数,作成了曲线图。如图26所示。而且,求出了400点的测定值的总和,作为伪积分值。将该伪积分值与未形成有噪声抑制层时的伪积分值的差(绝对值)示于表3中。
[表3]
实施例5 | 实施例6 | 实施例7 | |
噪声抑制结构体尺寸(mm×mm) | 60×60 | 60×60 | 60×60 |
第一导体层尺寸(mm×mm) | 25×60 | 25×60 | 25×60 |
第二导体层尺寸(mm×mm) | 60×60 | 60×60 | 60×60 |
区域(II)的平均宽度(L)(mm) | 3 | 3 | 3 |
区域(III)的平均宽度(M)(mm) | 0 | 15 | 23 |
区域(I)的平均宽度(N)(mm) | 25 | 5 | 1 |
伪积分值差 | 4597 | 4453 | 4804 |
从表3的结果可知,如果至少在第一导电层111的周边部具有区域(I),则可以不受区域(I)的平均宽度(N)的大小影响,发挥噪声抑制效果。
产业上的可利用性
本发明的配线部件,在IC、LSI等的半导体元件或电子部件中,作为构成进行电源供给或信号传送的印刷线路基板的部件是有用的。
而且,本发明的噪声抑制结构体和多层印刷线路基板,在IC、LSI等的半导体元件、电子部件内的电源层、以及这些电子部件中,作为进行电源供给或信号传送的多层印刷线路基板是有用的。
Claims (12)
1.一种噪声抑制结构体,包括:
第一导体层;
第二导体层;
噪声抑制层,设置在第一导体层和第二导体层之间,且表面电阻为1×100Ω~1×104Ω;
第一绝缘层,设置在第一导体层和噪声抑制层之间;以及
第二绝缘层,设置在第二导体层和噪声抑制层之间,
其中,噪声抑制层与第一导体层电磁耦合,噪声抑制层含有金属材料或导电性陶瓷,并且噪声抑制层的厚度为5nm~300nm,
噪声抑制结构体包括:第一区域,是噪声抑制层与第一导体层对置的区域;第二区域,是噪声抑制层与第一导体层不对置的区域,而且是噪声抑制层和第二导体层对置的区域,并且,第一区域和第二区域相邻接;以及第三区域,所述第三区域是第一导体层存在的区域,而且是第一导体层与噪声抑制层不对置的区域。
2.根据权利要求1所述的噪声抑制结构体,其中,
噪声抑制层的面积是所述第二导体层的面积的80%~100%。
3.根据权利要求1或2所述的噪声抑制结构体,其中,
第一导体层被分割成多个。
4.根据权利要求1或2所述的噪声抑制结构体,其中,
第一绝缘层的厚度为0.05μm~25μm。
5.根据权利要求4所述的噪声抑制结构体,其中,
第一绝缘层的相对介电常数为2以上。
6.根据权利要求1或2所述的噪声抑制结构体,其中,噪声抑制层是多个微簇的集合体,
在所述微簇之间具有不存在金属材料或导电性陶瓷的缺陷。
7.根据权利要求1或2所述的噪声抑制结构体,其中,
由下式(1)求得的第一区域的平均宽度为0.1mm以上,
即,第一区域的平均宽度=第一区域的面积/第一区域与第二区域之间的边界线的长度---(1)。
8.根据权利要求1或2所述的噪声抑制结构体,其中,
由下式(2)求得的第二区域的平均宽度为1~50mm,
即,第二区域的平均宽度=第二区域的面积/第一区域与第二区域之间的边界线的长度---(2)。
9.一种多层印刷线路基板,具有权利要求1所述的噪声抑制结构体。
10.根据权利要求9所述的多层印刷线路基板,其中,
第一导体层及第二导体层中任一个作为电源层,另一个作为接地层。
11.根据权利要求10所述的多层印刷线路基板,其中,还包括信号传送层,
在信号传送层与噪声抑制层之间,存在电源层或接地层。
12.根据权利要求9~11中任一项所述的多层印刷线路基板,其中,
噪声抑制结构体为电容性叠层体。
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