JP2001237505A - 多層プリント回路基板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 多層プリント回路基板の基板端部で反射する
電源雑音を抑制する。 【解決手段】 電源層１２，１５と同一平面上の周囲
に、ジグザグに形成した境界線を介してアース電位を与
えるためのアース層１２ａ，１５ａを設ける。更に、ア
ース層１４，１７と同一平面上の周囲に、ジグザグに形
成した境界線を介して電源電位を与えるための電源層１
４ａ，１７ａを設ける。これにより、電源層１２，１
５、及びアース層１４，１７が、同一平面上の周辺部に
構成されたキャパシタによって終端され、プリント基板
端部で反射される電源雑音を抑制することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、多層プリント回路
基板（以下、「プリント基板」という）の基板構造に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体素子の高速・高集積化に伴って、
これらの半導体素子等の回路素子を搭載する基板も高密
度化の傾向が高まり、複数の配線層を多層化したプリン
ト基板が広く用いられている。プリント基板では、安定
した電源供給や電磁シールド等のために、信号配線用の
信号層と、電源供給用の電源層及びアース層をそれぞれ
別の層として設けることが多い。

【０００３】図２は、従来のプリント基板の模式的な等
価回路図である。このプリント基板は、共通電位を与え
るアース層１、電源電圧を供給する電源層２、及び信号
配線用のプリント回路が形成された信号層３が、図示し
ない絶縁用の基材を介して積層された構造になってい
る。そして、アース層１に設けられた接続箇所１ａ，１
ｂ，…と、電源層２に設けられた接続箇所２ａ，２ｂ，
…との間に、それぞれ回路素子４ａ，４ｂ，…のアース
端子及び電源端子が接続されるようになっている。ま
た、回路素子４ａ，４ｂ，…の間の信号配線は、信号層
３に形成されたプリント回路で行われるようになってい
る。更に、アース層１の一端１ｚと電源層２の一端２ｚ
の間には、電源５が接続されるようになっている。

【０００４】このようなプリント基板では、アース層１
と電源層２のそれぞれのインピーダンスを極めて小さく
することができるので、電源５から回路素子４ａ，４
ｂ，…に、安定して電力を供給することができる。ま
た、アース層１と電源層２で信号層３を挟む構造にする
ことにより、外部との電磁シールド効果が得られ、安定
した動作が可能になると共に、外部に対する電磁雑音の
放射を抑制することができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
プリント基板では、次のような課題があった。即ち、ア
ース層１と電源層２のそれぞれのインピーダンスは極め
て小さいものであるが、厳密に見ると図２に示すよう
に、各回路素子４ａ，４ｂ，…は、電源５側から微小の
抵抗とインダクタンスを介して電力が供給されるように
なっている。従って、回路素子４ａ，４ｂ，…の動作に
伴って負荷電流が変化すると、これらの回路素子４ａ，
４ｂ，…の電源・アース端子間の電圧変動、即ち電源雑
音が発生する。

【０００６】回路素子４ａ，４ｂ，…の電源・アース端
子間に発生した電源雑音は、アース層１と電源層２を伝
送路として、プリント基板の端部（例えば、図２中の１
ｙ，２ｙ）にまで伝わる。プリント基板の端部１ｙ，２
ｙでは、アース層１と電源層２の間は電気的に終端され
ておらず、インピーダンスが無限大に近いオープン状態
となっている。一方、回路素子４ａ，４ｂ，…の電源・
アース端子から見た電源回路のインピーダンスは非常に
小さいので、プリント基板の端部１ｙ，２ｙにおけるイ
ンピーダンス不連続点で電源雑音が反射する。このた
め、プリント基板に搭載された回路素子４ａ，４ｂ，…
の電源・アース端子に反射された電源雑音が重畳し、こ
れらの回路素子４ａ，４ｂ，…の雑音マージンを超過し
て誤動作を引き起こす要因となっていた。

【０００７】このような誤動作を防止するために、主要
な回路素子４ａ，４ｂ，…の電源・アース端子の近傍や
プリント基板の要所に、アース層１と電源層２の間を接
続するバイパス・コンデンサ６ａ，６ｂ，６ｃ，…を搭
載して、電源雑音を低減させるようにしている。しか
し、バイパス・コンデンサは個別部品で構成されるた
め、その搭載面積や搭載工程が必要であり、プリント基
板の小形化や部品搭載のコストダウンが困難になるとい
う課題があった。

【０００８】本発明は、前記従来技術が持っていた課題
を解決し、基板端部で反射される電源雑音を抑制するこ
とができる構造のプリント基板を提供するものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明の内の第１の発明は、一定の共通電位を与え
る平面状のアース層、所定の電源電圧を供給する平面状
の電源層、及び信号配線用のプリント回路が形成された
信号層を絶縁用の基材を介して積層したプリント基板に
おいて、前記電源層と同一平面上で該電源層の周囲に前
記共通電位を与えるためのアースパターンを設けてい
る。

【００１０】第２の発明は、第１の発明のプリント基板
において、アース層と同一平面上で該アース層の周囲に
電源電圧を与えるための電源パターンを設けている。第
３の発明は、第１または第２の発明のプリント基板にお
いて、電源層とアースパターンの境界、またはアース層
と電源パターンの境界を、ジグザグまたは櫛形に形成し
ている。

【００１１】第１〜第３の発明によれば、以上のように
プリント基板を構成したので、次のような作用が行われ
る。電源層とその周囲に設けられたアースパターンとの
間に、キャパシタが形成される。また、アース層とその
周囲に設けられた電源パターンとの間に、キャパシタが
形成される。これにより、プリント基板の周辺部におい
て、電源層とアース層の間がキャパシタで終端され、プ
リント基板の端部から反射される電源雑音が抑制され
る。

【００１２】第４の発明は、第１の発明と同様のプリン
ト基板において、電源層を基板の表面及び裏面に配置す
ると共に、該基板の周辺部に該表面及び裏面の電源層を
挟んで共通電位を与えるためのＵ字型のアース板を設け
ている。第４の発明によれば、次のような作用が行われ
る。基板周辺部に設けられたアース板と、この基板の表
面及び裏面の電源層との間に終端用のキャパシタが構成
され、プリント基板の端部から反射される電源雑音が抑
制される。

【００１３】第５の発明は、第１の発明と同様のプリン
ト基板において、基板の周辺部でアース層と電源層の間
に介在する基材の比誘電率を、該基板中央のプリント回
路部分の基材の比誘電率よりも高く設定している。第５
の発明によれば、次のような作用が行われる。基板周辺
部に設けられた比誘電率の高い基材で、アース層と電源
層間に終端用のキャパシタが構成され、プリント基板の
端部から反射される電源雑音が抑制される。

【００１４】第６の発明は、第１の発明と同様のプリン
ト基板において、基板の周辺部でアース層と電源層の間
に介在する基材の厚さを、該基板中央のプリント回路部
分の基材の厚さよりも薄く形成している。第６の発明に
よれば、次のような作用が行われる。基板周辺部に形成
された薄い基材で、アース層と電源層間に終端用のキャ
パシタが構成され、プリント基板の端部から反射される
電源雑音が抑制される。

【００１５】

【発明の実施の形態】（第１の実施形態）図１（ａ），
（ｂ）は、本発明の第１の実施形態を示すプリント基板
の構成図であり、同図（ａ）は組立図、及び同図（ｂ）
は断面図である。このプリント基板は、信号配線や電源
供給用の８個の導電層で構成される８層プリント基板で
ある。１層目は、信号配線用の信号層１１となってい
る。２層目は電源層１２であり、その周辺部にアースパ
ターン（例えば、アース層）１２ａが設けられている。
電源層１２とアース層１２ａの境界は、対向する辺の長
さを長くするためにジグザグに形成されている。３層目
は信号層１３であり、４層目はアース層１４でその周辺
部に電源パターン（例えば、電源層）１４ａが設けられ
ている。このアース層１４と電源層１４ａの境界も、対
向する辺の長さを長くするためにジグザグに形成されて
いる。

【００１６】以下同様に、５層目が電源層１５とアース
層１５ａ、６層目が信号層１６、７層目がアース層１７
と電源層１７ａ、及び８層目が信号層１８となってい
る。信号層１１，１３，１６，１８は、銅箔等によって
信号配線用のプリント回路が形成されたものである。ま
た、電源層１２，１４ａ，１５，１７ａ、及びアース層
１２ａ，１４，１５ａ，１７は、それぞれ平面状の銅箔
等で構成されたものである。

【００１７】信号層１１と電源層１２は、信号配線の特
性インピーダンスを満たすために、所定の比誘電率（例
えば、４〜５）を有するガラスエポキシ樹脂等の基材２
１の両面に形成されている。同様に、信号層１３とアー
ス層１４は基材２２の両面に、電源層１５と信号層１６
は基材２３の両面に、アース層１７と信号層１８は基材
２４の両面に、それぞれ形成されている。更に、電源層
１２と信号層１３、アース層１４と電源層１５、及び信
号層１６とアース層１７の間は、それぞれ粘性の強い粘
性基材２５，２６，２７によって接着され、基板全体が
積層構造となっている。粘性基材には、半硬化状態のエ
ポキシ樹脂をガラス布に含浸させたプリプレグ等が用い
られる。

【００１８】このようなプリント基板は、次のようにし
て製造される。まず、ガラスエポキシ樹脂板の両面に銅
箔が張り付けられた基材２１をエッチングして、表面に
信号層１１を、裏面に電源層１２とアース層１２ａを形
成する。同様に、基材２２の両面をエッチングして、表
面に信号層１３を、裏面にアース層１４と電源層１４ａ
を形成する。また、基材２３の表面に電源層１５とアー
ス層１５ａ、裏面に信号層１１をそれぞれ形成し、基材
２４の表面にアース層１７と電源層１７ａ、裏面に信号
層１８をそれぞれ形成する。このように形成された基材
２１〜２４を、プリプレグ等の粘性基材２５〜２７を介
して積層し、加熱圧着して硬化させてプリント基板が完
成する。

【００１９】次に、動作を説明する。２層目の電源層１
２において、この電源層１２と周辺部のアース層１２ａ
との境界に、キャパシタが形成される。また、４層目の
アース層４において、このアース層１４と周辺部の電源
層１４ａとの境界に、キャパシタが形成される。同様
に、５層目において、電源層１５とアース層１５ａとの
境界にキャパシタが形成され、７層目において、アース
１７と電源層１７ａとの境界にもキャパシタが形成され
る。これにより、電源層とアース層の端部が、これらの
キャパシタで終端されてインピーダンスが低下し、基板
端部から反射される電源雑音、及びこの基板端部から放
射される放射雑音が抑制される。

【００２０】以上のように、この第１の実施形態のプリ
ント基板は、電源層１２，１５及びアース層１４，１７
の周辺部に対して、それぞれ同一平面上でキャパシタを
形成するためのアース層１２ａ，１５ａ及び電源層１４
ａ，１７ａを設けている。これにより、基板端部からの
反射による電源雑音と放射雑音を抑制することができる
という利点がある。

【００２１】（第２の実施形態）図３（ａ），（ｂ）
は、本発明の第２の実施形態を示すプリント基板の構成
図であり、同図（ａ）は組立図、及び同図（ｂ）は断面
図である。図３において、図１中の要素と共通の要素に
は共通の符号が付されている。このプリント基板は、表
面及び裏面にそれぞれ信号層１１及び電源層１２を形成
した基材２１と、表面及び裏面にそれぞれ信号層１３及
びアース層１４を形成した基材２２と、表面及び裏面に
それぞれアース層１７及び信号層１６を形成した基材２
３と、表面及び裏面にそれぞれ電源層１５及び信号層１
８を形成した基材２４とを有している。

【００２２】更に、これらの基材２１〜２４が、粘着基
材２５〜２７によって接着され、積層基板１０が形成さ
れている。積層基板１０の周囲の４辺には、Ｕ字型のア
ース板３１，３２，３３，３４が嵌められている。この
ようなプリント基板で、アース板３１〜３４をアース層
１４，１７と同電位に接続することにより、積層基板１
０における上部の電源層１２とアース板３１〜３４との
間に、基材２１を介してキャパシタが形成される。また
積層基板１０下部の電源層１５とアース板３１〜３４と
の間に、基材２４を介してキャパシタが形成される。

【００２３】以上のように、この第２の実施形態のプリ
ント基板は、積層基板１０の表面及び裏面の電源層１
２，１５を基材２１，２４を挟んでアース電位を与える
ためのＵ字型のアース板３１〜３４を設けている。これ
により、電源層１２，１５の端部がキャパシタで終端さ
れ、第１の実施形態と同様の利点がある。更に、積層基
板１０の周囲がアース板３１〜３４で完全にシールドさ
れるので、外部に対する電磁妨害雑音を効果的に抑制す
ることができるという利点がある。

【００２４】（第３の実施形態）図４は、本発明の第３
の実施形態を示すプリント基板の断面図であり、図１中
の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。こ
のプリント基板は、表面及び裏面にそれぞれ信号層１１
及び電源層１２を形成した基材２１と、表面及び裏面に
それぞれ信号層１３及びアース層１４を形成した基材２
２と、表面及び裏面にそれぞれ電源層１５及び信号層１
６を形成した基材２３と、表面及び裏面にそれぞれアー
ス層１７及び信号層１８を形成した基材２４とを有して
いる。そして、これらの基材２１〜２４が、粘着基材２
５〜２７によって接着されている。

【００２５】一方、このプリント基板の周辺部の電源層
１２とアース層１４の間、アース層１４と電源層１５の
間、及び電源層１５とアース層１７の間には、基材２１
〜２４や粘性基材２５〜２７よりも高い比誘電率を有す
る材料で構成された高誘電層３５，３６，３７が設けら
れている。このようなプリント基板では、基板周辺部の
高誘電層３５〜３７によって、容量の大きなキャパシタ
が構成され、電源層１２，１５とアース層１４，１７の
間が終端される。

【００２６】以上のように、この第３の実施形態のプリ
ント基板は、基板周辺部において、電源層１２，１５と
アース層１４，１７の間に、高い比誘電率を有する高誘
電層３５〜３７を設けている。これにより、電源層１
２，１５とアース層１４，１７の間が大きなキャパシタ
で終端され、第１の実施形態と同様の作用、効果が得ら
れる。

【００２７】（第４の実施形態）図５は、本発明の第４
の実施形態を示すプリント基板の断面図であり、図１中
の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。こ
のプリント基板は、表面及び裏面にそれぞれ信号層１１
及び電源層１２を形成した基材２１と、表面及び裏面に
それぞれ信号層１３及びアース層１４を形成した基材２
２と、表面及び裏面にそれぞれ電源層１５及び信号層１
６を形成した基材２３と、表面及び裏面にそれぞれアー
ス層１７及び信号層１８を形成した基材２４とを有して
いる。そして、これらの基材２１〜２４が、粘着基材２
５〜２７によって接着されている。

【００２８】更に、このプリント基板は、周辺部をプレ
ス加工することにより、電源層１２とアース層１４の間
の基材２２，２４、アース層１４と電源層１５の間の粘
性基材２６、及び電源層１５とアース層１７の間の基材
２３，２７の厚さが、信号層１１，１３，１６，１８の
形成された中央部の厚さよりも、薄くなるように形成し
ている。このようなプリント基板では、厚さの薄い基材
２２，２３、及び粘性基材２５〜２７によって、容量の
大きなキャパシタが構成され、電源層１２，１５とアー
ス層１４，１７の周辺部が終端される。

【００２９】以上のように、この第４の実施形態のプリ
ント基板は、基板周辺部において、電源層１２，１５と
アース層１４，１７の間の基材を薄くなるようにプレス
加工している。これにより、電源層１２，１５とアース
層１４，１７の間が大きなキャパシタで終端され、第１
の実施形態と同様の作用・効果が得られる。更に、この
プリント基板は、従来通りの通常の工程で積層基板を構
成した後、周辺部をプレス加工するだけで製造すること
ができるので、製造工程が簡単であるという利点があ
る。

【００３０】なお、本発明は、上記実施形態に限定され
ず、種々の変形が可能である。この変形例としては、例
えば、次の（ａ）〜（ｃ）のようなものがある。 （ａ） ８層のプリント基板について説明したが、独立
した電源層とアース層を有するプリント基板であれば、
どのようなプリント基板に対しても適用可能である。 （ｂ） 図１のプリント基板では、電源層１２，１５と
アース層１４，１７の周辺に、それぞれアース層１２
ａ，１５ａと電源層１４ａ，１７ａを設けているが、ア
ース層１４，１７の周辺にのみに電源層１４ａ，１７ａ
を設ける構成にしても良い。これにより、終端効果が若
干少なくなる場合もあるが、製造工程の簡素化が可能に
なる。 （ｃ） 図１のプリント基板では、例えば電源層１２と
アース層１２ａとの境界を、ジグザグに形成している
が、櫛形やその他の形状に形成しても良い。

【００３１】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、第１の発明
によれば、電源層の周囲に共通電位を与えるためのアー
スパターンを設けている。これにより、電源層とアース
パターンの間にキャパシタが形成され、このキャパシタ
によって電源層の周辺部が共通電位に終端され、プリン
ト基板の端部から反射される電源雑音が抑制されるとい
う効果がある。

【００３２】第２の発明によれば、電源層の周囲に共通
電位を与えるためのアースパターンに加え、アース層の
周囲に電源電位を与えるための電源パターンを設けてい
る。これにより、終端用のキャパシタの容量が大きくな
り、電源雑音の抑制効果を高くすることができるという
効果がある。

【００３３】第３の発明によれば、電源層とアースパー
タンの境界、及びアース層と電源パターンの境界を、ジ
グザグまたは櫛形に形成している。これにより、終端用
のキャパシタの容量が大きくなり、電源雑音の抑制効果
を更に高くすることができるという効果がある。

【００３４】第４の発明によれば、プリント基板の周辺
部に、その表面及び裏面の電源層を挟んで共通電位を与
えるためのＵ字型のアース板を設けている。これによ
り、終端用のキャパシタの容量が大きくなり、電源雑音
の抑制効果を高くすることができるという効果がある。
更に、アース板はシールド効果を有するので、外部に対
する電磁妨害雑音を効果的に抑制することができるとい
う効果がある。

【００３５】第５の発明によれば、プリント基板の周辺
部でアース層と電源層の間に介在する基材の比誘電率
を、プリント回路部分の基材の比誘電率よりも高く設定
している。これにより、終端用のキャパシタの容量が大
きくなり、電源雑音を抑制することができるという効果
がある。

【００３６】第６の発明によれば、プリント基板の周辺
部でアース層と電源層の間隔を狭くするように構成して
いる。これにより、周辺部における終端用のキャパシタ
の容量が大きくなり、電源雑音を抑制することができる
という効果がある。更に、このような構造は、プリント
基板の周辺部をプレス加工することによって簡単に得ら
れるので、製造工程の簡単であるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態を示すプリント基板の
構成図である。

【図２】従来のプリント基板の模式的な等価回路図であ
る。

【図３】本発明の第２の実施形態を示すプリント基板の
構成図である。

【図４】本発明の第３の実施形態を示すプリント基板の
断面図である。

【図５】本発明の第４の実施形態を示すプリント基板の
断面図である。

【符号の説明】

１０ 積層基板 １１，１３，１６，１８ 信号層 １２，１４ａ，１５，１７ａ 電源層 １２ａ，１４，１５ａ，１７ アース層 ２１〜２４ 基材 ２５〜２７ 粘性基材 ３１〜３４ アース板 ３５〜３７ 高誘電層

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一定の共通電位を与える平面状のアース
   層、所定の電源電圧を供給する平面状の電源層、及び信
   号配線用のプリント回路が形成された信号層を絶縁用の
   基材を介して積層した多層プリント回路基板において、 前記電源層と同一平面上で該電源層の周囲に前記共通電
   位を与えるためのアースパターンを設けたことを特徴と
   する多層プリント回路基板。
2. 【請求項２】 前記アース層と同一平面上で該アース層
   の周囲に前記電源電圧を与えるための電源パターンを設
   けたことを特徴とする請求項１記載の多層プリント回路
   基板。
3. 【請求項３】 前記電源層と前記アースパターンの境
   界、または前記アース層と前記電源パターンの境界を、
   ジグザグまたは櫛形に形成したことを特徴とする請求項
   １または２記載の多層プリント回路基板。
4. 【請求項４】 一定の共通電位を与える平面状のアース
   層、所定の電源電圧を供給する平面状の電源層、及び信
   号配線用のプリント回路が形成された信号層を絶縁用の
   基材を介して積層した多層プリント回路基板において、 前記電源層を前記基板の表面及び裏面に配置すると共
   に、該基板の周辺部に該表面及び裏面の電源層を挟んで
   前記共通電位を与えるためのＵ字型のアース板を設けた
   ことを特徴とする多層プリント回路基板。
5. 【請求項５】 一定の共通電位を与える平面状のアース
   層、所定の電源電圧を供給する平面状の電源層、及び信
   号配線用のプリント回路が形成された信号層を絶縁用の
   基材を介して積層した多層プリント回路基板において、 前記基板の周辺部で前記アース層と前記電源層の間に介
   在する基材の比誘電率を、該基板中央のプリント回路部
   分の基材の比誘電率よりも高く設定したことを特徴とす
   る多層プリント回路基板。
6. 【請求項６】 一定の共通電位を与える平面状のアース
   層、所定の電源電圧を供給する平面状の電源層、及び信
   号配線用のプリント回路が形成された信号層を絶縁用の
   基材を介して積層した多層プリント回路基板において、 前記基板の周辺部で前記アース層と前記電源層の間に介
   在する基材の厚さを、該基板中央のプリント回路部分の
   基材の厚さよりも薄く形成したことを特徴とする多層プ
   リント回路基板。