JP2004502296A - バイアのない印刷回路板 - Google Patents

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Abstract

スタックアップ状に交互に形成された接地層と信号層（３２、３４、３６、３８、４０）を有する多層印刷回路板（３０）の上に、信号接点（１０２、１１２、１２２）を形成する方法を開示する。信号層（３４、３８）は、信号パッド（５０、７０）と、パッド（５０、７０）から遠ざかるように伸びる導電トレース（５０、７０）とを有する。方法は、ａ）印刷回路板（３０）に、連続する信号層（３４、３８）の上の信号パッド（５０、７０）に達するまで穴あけして行き止まり信号ホール（５６、７６）を形成するステップと、ｂ）行き止まり信号ホール（５６、７６、）に導電材料を充填するステップと、ｃ）印刷回路板（３０）のストリップ（１００、１２０）を連続する信号層（３４、３８）の付近まで除去して、各信号層（３４、３８）の上に、その上の導電トレース（５０、７０）用の露出信号接点（１０２、１２２）のストリップを提供するステップとを含む。

Description

【０００１】
発明の背景および概要
本発明は、一般に、印刷回路板に関し、より具体的には、本発明は、めっきしたバイアまたはホールを有する印刷回路板に関する。
【０００２】
多層印刷回路板は、バイアを通して高速信号を搬送することが困難である。バイアは、信号の経路を指定するために層を変化させる目的で、または共通の接地のために層を接続する目的で、１つまたは複数の層を一緒に接続するために使用される印刷回路板のめっきされたホールである。バイアは、表面実装構成要素のための表面実装パッドを内部層に接続するためも使用され、またはんだ付け尾部またはプレスばめ尾部の構成要素を回路板に接続するためにも使用される。バイアが、高速信号を搬送するのが困難である理由は、めっきされたバレルが、接地層およびパワー層など、内部導電層に近接しているために、電気経路内において、浮遊容量を呈示するからである。この浮遊容量は、印刷回路板に対して、高速信号の一部を反射するインピーダンスの不連続性を創出する。伝送システムを通って進行するこれらの反射により、デジタル信号の誤ったクロッキングが生じることがあり、受信器のチップが、誤ってスイッチを作動させる可能性がある。浮遊容量を低減するために、回路板の背面を座ぐりすることによって、めっきされたバイアの長さを低減することが可能である。しかし、端ぐりにより、印刷回路板スタックアップの底面付近の層に、信号を経路指定することは可能にならず、したがって、信号を経路指定する可能性は、大きく低減される。バイアをネックダウンすることでも、浮遊容量は低減されるが、めっきバレルの表面積を低減し、かつ他の導電層からのバレルの距離を増大することによって、ごくわずかに低減されるだけである。
【０００３】
本発明の一態様によれば、印刷回路板の隣接するストリップを連続してミリング・オフすることによって、各信号層の上に、導電トレース用の露出接点から成るストリップを設けることにより、印刷回路板のバイアによって呈示される浮遊容量をほぼ排除する方法が開示される。
【０００４】
本発明の他の態様によれば、接地層、信号層、接地層、信号層、および接地層のスタックアップ構造を有する多層印刷回路板上に、接点を構成する方法が開示される。個々の信号層は、信号パッドと、パッドから遠ざかるように伸びる導電トレースとを有する。方法は、ａ）連続する信号層上の信号パッドまで穴あけして、印刷回路板に行き止まり信号ホールを形成するステップと、ｂ）接地層を貫通して穴あけして、印刷回路板に貫通接地ホールを形成するステップと、ｃ）ホールに導電材料を充填するステップと、ｄ）印刷回路板の隣接ストリップを連続する信号層および接地層付近まで除去して、各信号層および接地層の上に、露出接点のストリップを提供するステップとを含む。本発明の他の態様によれば、除去ステップは、印刷回路板の隣接ストリップを連続する信号層および接地層の付近までミリング・オフして、各信号層および接地層上の上に露出接点のストリップを提供するステップを含む。
【０００５】
高速な多層印刷回路板は、ほとんどがストリップライン構成で縁から縁まで結合された差動回路を支持している（すなわち、層は、接地層と信号層が交互にサンドイッチ構成になっている）。本発明の技術は、この応用例に特に適しているが、それに限定されるものではない。
【０００６】
本発明の他の特徴は、現段階で理解された本発明を実施する最適モードを例示する好適な実施形態についての以下の詳細な記述を考察する際に、当業者には、明らかになるであろう。
【０００７】
詳細な記述は、添付の図面を特に参照する。
【０００８】
図面に示したように、絶縁材料で作成された多層印刷回路板３０には、接地層３２（Ｇ１）、信号層３４（Ｓ１）、接地層３６（Ｇ２）、信号層３８（Ｓ２）、および接地層４０（Ｇ３）が含まれる。層３２〜４０は、接地層と信号層が交互になっており、スタックアップのサンドイッチ構成で構成される。多層印刷回路板３０は、従来のラミネーション技術を使用して、互いの上面上にスタックされ、かつ共に接合された、４つの印刷回路板３３、３５、３７、および３９を備える。図３に示したように、上面信号層３４（本明細書では、上方信号層と呼ぶこともある）には、印刷回路板３０の底縁４２から間隔をあけて配置された１列の信号パッド５０と、パッド５０から遠ざかる方向に伸びる導電トレース５２とが含まれる。図４に示したように、底面信号層３８（本明細書では、下方信号層と呼ぶこともある）には、回路板３０の底縁４２に隣接する１列の信号パッド７０と、パッド７０から遠ざかる方向に伸びる導電トレース７２とが含まれる。信号パッド５０、７０と導電トレース５２、７２とは、従来の方式で、信号層３４、３８においてエッチングされる。図１に示したように、上面接地層３２は、下の２つの信号層３４、３８にある信号パッド５０、７０と垂直に位置合わせされた２列のクリアランス領域またはキープアウト領域５４、７４（仮想的に図示）を有する。例示のために示した実施形態では、クリアランス領域５４、７４が上面接地層３２の上に設けられているが、これらは不要である。ミリングされない部分に信号ホール、またはバイアを有する内部接地層のみが、クリアランス領域を有する必要があることに留意されたい。以下で説明するように、クリアランス領域５４、７４は、図７に示した第１ミリング・パス中に、ミリングされる。
【０００９】
図２に示したように、印刷回路板３０は、次いで、精密な、深度制御穴あけ技術を使用して、穴あけされ、行き止まり・ホールまたはバイア５６、７６（本明細書では、信号ホールと呼ぶこともある）が作成される。信号ホール５６は、上面信号層３４上の信号パッド５０に達するまで下方へ穴あけされる。信号ホール５６は、図示した板３０の底縁４２から間隔をあけて配置される。同様に、信号ホール７６は、底面信号層３８上の信号パッド７０まで、下方へ穴あけされる。信号ホール７６は、図示したように、板３０の底縁４２に隣接して配置される。図３および５の５８、７８に示したように、それぞれの導電パッド５０、７０との良好な信号接点を保証するために、それぞれの信号層３４、３８をちょうど超えたところまで信号ホール５６、７６を穴あけすることが望ましい。印刷回路板３０は、また、多層スタックアップ全体を通って穴あけされた２列の貫通接地ホール６０、８０を提供するように穴あけされる。接地ホール６０、８０は、図２に最適に示したように、信号ホール５６、７６と交互になっている。接地ホール６０、８０は、図３および５に示したように、導電トレース５２、７２の間の空間に配置される。
【００１０】
図３は、上方信号層３４の信号パッド５０と下方信号層３８の信号パッド７０まで穴あけされた２列の信号ホール５６、７６と、印刷回路板３０を貫通して穴あけされた２列の接地ホール６０、８０とを有する上方信号層３４を示す斜視図である。図５は、下方信号層３８の信号パッド７０まで下方へ穴あけされた１列の信号ホール７６と、印刷回路板３０を貫通して穴あけされた２列の接地ホール６０、８０とを有する下方信号層３８を示す、図３と同様の斜視図である。
【００１１】
印刷回路板は、次いで、図６に示したように、行き止まり信号ホール５６、７６と貫通接地ホール６０、８０とを導電めっき材料で充填するために、めっきされる。図示の実施形態では、信号ホール５６、７６と接地ホール６０、８０は、内部までめっきされている。しかし、信号ホール５６、７６と接地ホール６０、８０を内部までめっきする代わりに、通常行われるように、内表面の周囲をめっきすることも可能である。行き止まり信号ホール５６、７６、は、図６に最適に示したように、環状クリアランス領域５４、７４（仮想的に示す）によって囲まれている。前述したように、クリアランス領域５４、７４は、第１ミリング・パス中にミリングされ、必要ではない。
【００１２】
板３０は、連続する信号層と接地層３４、３６、および３８の付近までミリングされて、該信号層および接地層３４，３６，３８の上に露出接点１０２、１１２、および１２２のストリップを提供する、隣接するストリップ１００、１１０、および１２０を有する。図７に示したように、板３０の第１の比較的広いストリップ１００は、第１パス中に、板３０の底縁４２に隣接して上方信号層３４の付近まで、ミリング・オフされて、上方信号層３４の上に１列の信号接点１０２を形成する。図８に示したように、板３０の第２の中間ストリップ１１０は、第２パス中に、板３０の底縁４２に隣接して中間接地層３６の付近までミリング・オフされて、中間接地層３６の上に１列の接地接点１１２を形成する。図９に示したように、板３０の第３の比較的狭いストリップ１２０は、第３パス中に、板３０の底縁４２に隣接して下方信号層３８の付近までミリングされて、下方信号層３８の上に１列の信号接点１２２を形成する。導電材料で充填された貫通接地ホール６０は、図９に示したように、その上に上面接地層３２と底面接地層４０に対する１列の接地接点９２を形成する。
【００１３】
接続するために、めっきしたバイアを設けずに、印刷回路板のそれぞれの層の上に、直接、構成要素（コネクタなど）を取り付けることが望ましい。上述した印刷回路板の製造技術は、バイア、およびそれに付随する浮遊容量をほぼ排除し、それにより、印刷回路板が、高速信号を搬送することを可能にする。図１０に示したように、この技術は、印刷回路板１３０の両側面上で使用して、その上縁または底縁の付近でピラミッド型の構造を創出することができ、複数列の信号接点および接地接点を露出している。さらに、この技術は、印刷回路板の縁部ではなく中間部において適用することができるため，図示のように板上のより便利な位置に構成要素を取り付けることができる。コネクタと共にこの技術を使用すると、バイアの浮遊容量によって生じるインピーダンスの不連続性による制限を有していない非常に高速なシステムを構築することが可能である。
【００１４】
図１０は、ストリップライン構成を有する２つの多層印刷回路板、垂直回路板１３０と水平回路板１６０を示す。垂直印刷回路板１３０の第１側面１２６には、接地層１３２（Ｇ１）、信号層１３４（Ｓ１）、接地層１３６（Ｇ２）、信号層１３８（Ｇ２）、および接地層１４０（Ｇ３）が含まれる。同様に、垂直印刷回路板１３０の第２側面１２８には、接地層１４２（Ｇ１）、信号層１４４（Ｓ１）、接地層１４６（Ｇ２）、信号層１４８（Ｓ２）、および接地層１５０（Ｇ３）が含まれる。垂直印刷回路板１３０は、従来のラミネーション技術を使用して、スタックされ、かつ接合された、１０の印刷回路板１３３、１３５、１３７，１３９、１４１、１４３、１４５、１４７、１４９、および１５１を備える。垂直印刷回路板１３０の第１側面１２６は、５列の信号接点および接地接点１５２を有する。同様に、垂直印刷回路板１３０の第２側面１２８は、５列の信号接点および接地接点１５４を有する。
【００１５】
水平印刷回路板１６０の第１側面１５６には、接地層１６２（Ｇ１）、信号層１６４（Ｓ１）、接地層１６６（Ｇ２）、信号層１６８（Ｓ２）、接地層１７０（Ｇ３）、信号層１７２（Ｓ３）、および接地層１７４（Ｇ４）が含まれる。同様に、水平印刷回路板１６０の第２側面１５８には、接地層１８２（Ｇ１）、信号層１８４（Ｓ１）、接地層１８６（Ｇ２）、信号層１８８（Ｓ２）、接地層１９０（Ｇ３）、信号層１９２（Ｓ３）、および接地層１９４（Ｇ４）が含まれる。水平印刷回路板１６０は、従来のラミネーション技術を使用して、互いの上面の上にスタックされ、かつ共に接合された、６つの印刷回路板１６３、１６５、１６７、１６９、１７１、および１７３を備える。水平印刷回路板１６０の第１側面１５６は、５列の信号接点および接地接点２０２を有する。同様に、水平印刷回路板１３０の第２側面１５８は、５列の信号接点および接地接点２０４を有する。第１組の５つの導体２１２、２１４、２１６、２１８、および２２０は、垂直印刷回路板１３０の第１側面１５６上の５列の接点１５２と、水平印刷回路板１６０の第１側面１５６上の５列の接点２０２とを結合する。同様に、第２組の５つの導体２２２、２２４、２２６、２２８、および２３０は、垂直印刷回路板１３０第２の側面１２８上の５列の接点１５４と、水平印刷回路板１６０の第２側面１５８上の５列の接点２０４とを結合する。
【００１６】
ここでは特定の好適な実施形態を参照して、本発明を詳細に記述してきたが、さまざまな変形と修正が、上述した本発明の範囲および精神の範囲内に存在する。
【図面の簡単な説明】
【図１】接地層、信号層、接地層、信号層、および接地層のスタックアップ構成を有する多層印刷回路板を示す斜視図であり、下方の信号層にある２列の信号パッドに対応して２列のクリアランス領域（仮想的に図示）を有する上面接地層を示している。
【図２】多層印刷回路板を示す、図１と同様の斜視図であり、上面および底面信号層上の信号パッドまで穴あけされた２列の行き止まり信号ホールを有し、かつ多層印刷回路板スタックアップ全体を貫通して穴あけされた２列の貫通接地ホールを有し、信号ホール列と接地ホール列が交互に配列されている多層印刷回路板を示している。
【図３】信号ホールおよび接地ホールを穴あけした後の上面信号層を示し、印刷回路板の底縁から間隔をあけて配置された１列の信号パッドと、パッドから遠ざかるように伸びる導電トレースとを示し、板の底縁から間隔をあけて配置された上面信号層の信号パッドまで穴あけして形成された１列の信号ホールと、、板の底縁に隣接する底面信号層の信号パッドまで穴あけして形成された１列の信号ホールとから成る２列の信号ホールを示し、さらに食違い構成で導電トレース間に配置されている底縁から最も距離を置いて配置された、回路板を貫通して穴あけして形成された２列の接地ホールを示す斜視図であり、底縁から最も遠くに配置されている接地ホールは、導電トレースの間に互い違いに配列されている。
【図４】信号ホールおよび接地ホールを穴あけする前の底面信号層を示し、かつ板の底縁に隣接する１列の信号パッドと、パッドから遠ざかるように伸びる導電トレースとを示す斜視図である。
【図５】図４と同様の斜視図であり、信号ホールおよび接地ホールを穴あけした後の底面信号層を示し、板の底縁に隣接する底面信号層の信号パッドまで穴あけされた１列の信号ホールを示し、さらに印刷回路板を貫通して穴あけして形成された２列の接地ホール示しており、接地ホールと導電トレースとは交互に互い違いに配列されている。
【図６】図２と同様の斜視図であり、導電めっき材料でめっきされた、２列の信号ホールと、２列の接地ホールとを示すと共に、２列の信号ホールを囲んでいる環状クリアランス領域（仮想的に示す）を示している。
【図７】図６と同様の斜視図であり、上面信号層の付近までミリング・オフされて上面信号層用に１列の信号接点を形成する、第１の比較的広いストリップを有する印刷回路板を示している。
【図８】図７と同様の斜視図であり、中間接地層の付近までミリング・オフされて中間接地層用の１列の接地接点を形成する、第２の中間ストリップを有する印刷回路板を示している。
【図９】図８と同様の斜視図であり、底面信号層の付近までミリング・オフされて底面信号層用の１列の信号接点を形成する、第３の比較的狭いストリップを有する印刷回路板を示している。
【図１０】ストリップライン構成を有し、１つが垂直回路板で１つが水平回路板である２つの多層印刷回路板から成る構造を示し、かつ底縁の付近の両側面上に階段状に構成された接点を有する垂直印刷回路板と、板の中間に階段状に構成された２組の対向して配置された接点を有する水平印刷回路板とを示す、概略図である。

Claims (10)

  1. スタックアップ状に形成された接地層と信号層を有し、信号層が信号パッドと、パッドから遠ざかるように伸びる導電トレースとを有して成る多層印刷回路板の上に接点を構成する方法であって、
    ａ）連続する信号層の上の信号パッドまで穴あけして、印刷回路板に行き止まり信号ホールを形成するステップと、
    ｂ）接地層を貫通して穴あけして、印刷回路板に貫通接地ホールを形成するステップと、
    ｃ）前記ホールに導電材料を充填するステップと、
    ｄ）印刷回路板の隣接ストリップを連続する信号層と接地層の付近まで除去して、各信号層と接地層の上に、露出接点のストリップを提供するステップとを含む方法。
  2. スタックアップ状に形成された接地層と信号層を有し、信号層が信号パッドと、パッドから遠ざかるように伸びる導電トレースとを有して成る多層印刷回路板の上に接点を構成する方法であって、
    ａ）連続する信号層の上の信号パッドまで穴あけして、印刷回路板に行き止まり信号ホールを形成するステップと、
    ｂ）接地層を貫通して穴あけして、印刷回路板に貫通接地ホールを形成するステップと、
    ｃ）前記ホールを導電めっき材料でめっきするステップと、
    ｄ）印刷回路板の隣接ストリップを連続する信号層と接地層の付近までミリング・オフして、各信号層と接地層の上に露出接点のストリップを提供するステップとを含む方法。
  3. スタックアップ状に形成された接地層と信号層を有し、信号層が信号パッドと、パッドから遠ざかるように伸びる導電トレースとを有して成る多層印刷回路板の上に接点を構成する方法であって、
    ａ）連続する信号層の上の信号パッドまで穴あけして、印刷回路板に行き止まり信号ホールを形成するステップと、
    ｂ）前記ホールに導電材料を充填するステップと、
    ｃ）印刷回路板のストリップを連続する信号層の付近まで除去して、各信号層の上に、その上に形成された導電トレース用の露出信号接点のストリップを提供するステップとを含む方法。
  4. スタックアップ状に形成された接地層と信号層を有し、信号層が信号パッドと、パッドから遠ざかるように伸びる導電トレースとを有して成る多層印刷回路板の上に接点を構成する方法であって、
    ａ）連続する信号層の上の信号パッドまで穴あけして、印刷回路板に行き止まり信号ホールを形成するステップと、
    ｂ）接地層を貫通して穴あけして、印刷回路板に貫通接地ホールを形成するステップと、
    ｃ）前記ホールに導電材料を充填するステップと、
    ｄ）印刷回路板のストリップを連続する信号層の付近までミリング・オフして、信号層の上に、その上に形成された導電トレース用の露出信号接点のストリップを提供するステップとを含む方法。
  5. スタックアップ状に形成された接地層と信号層を有し、信号層が信号パッドと、パッドから遠ざかるように伸びる導電トレースとを有して成る多層印刷回路板の上に接点を構成する方法であって、
    ａ）信号層上の信号パッドまで穴あけして、印刷回路板に行き止まり信号ホールを形成するステップと、
    ｂ）接地層を貫通して穴あけして、印刷回路板に貫通接地ホールを形成するステップと、
    ｃ）前記ホールに導電材料を充填するステップと、
    ｄ）連続する信号層と接地層の付近まで印刷回路板の隣接ストリップをミリング・オフして、各信号層と接地層の上に露出接点のストリップを提供するステップと、
    ｅ）該層を貫通する信号ホールを有する接地層に、該クリアランス領域が印刷回路板のミリング・オフされない部分に存在する場合には該信号ホールの周囲にクリアランス領域を設けるステップとを含む方法。
  6. スタックアップ状に形成された接地層と信号層を有し、上面および底面の信号層が信号パッドと、パッドから遠ざかるように伸びる導電トレースとを有して成る多層印刷回路板の上に信号および接地の接点を構成する方法であって、
    ａ）信号層の上の信号パッドまで穴あけして、印刷回路板に行き止まり信号ホールを穴あけするステップと、
    ｂ）接地層を貫通して穴あけして、印刷回路板に貫通接地ホールを形成するステップと、
    ｃ）前記ホールに導電材料を充填するステップと、
    ｄ）印刷回路板の第１ストリップを上面信号層の付近までミリング・オフして、上面信号層の上に、その上に形成された導電トレース用の露出信号接点パッドのストリップを提供するステップと、
    ｅ）第１ストリップに隣接する印刷回路板の第２ストリップを中間接地層の付近までミリング・オフして、中間接地層の上に、露出接地接点パッドのストリップを提供するステップと、
    ｆ）第２ストリップに隣接する印刷回路板の第３ストリップを底面信号層の付近までミリング・オフして、底面信号層の上に、その上に形成された導電トレース用の露出信号接点パッドのストリップを提供するステップとを含む方法。
  7. 印刷回路板のストリップをミリング・オフするステップが、比較的広い第１ストリップと、中間第２ストリップと、比較的狭い第３ストリップとを提供する、請求項６に記載の方法。
  8. スタックアップ状に形成された接地層と信号層を有し、上面および底面の信号層が信号パッドと、パッドから遠ざかるように伸びる導電トレースとを有して成る多層印刷回路板の上に信号および接地の接点を構成する方法であって、
    ａ）信号層の上の信号パッドまで穴あけして、印刷回路板に行き止まり信号ホールを形成ステップと、
    ｂ）接地層を貫通して穴あけして、印刷回路板に貫通接地ホールを形成するステップと、
    ｃ）前記ホールに導電材料を充填するステップと、
    ｄ）印刷回路板の第１ストリップを上面信号層の付近までミリング・オフして、上面信号層の上に、その上に形成された導電トレース用の露出信号接点パッドのストリップを提供するステップと、
    ｅ）第１ストリップに隣接する印刷回路板の第２ストリップを中間接地層の付近までミリング・オフして、中間接地層の上に、露出接地接点パッドのストリップを提供するステップと、
    ｆ）第２ストリップに隣接する印刷回路板の第３ストリップを底面信号層の付近までミリング・オフして、底面信号層の上に、その上に形成された導電トレース用の露出信号接点パッドのストリップを提供するステップと、
    ｇ）該層を貫通する信号ホールを有する接地層に、該クリアランス領域が印刷回路板のミリング・オフされない部分に存在する場合には、信号ホールの周囲にクリアランス領域を設けるステップとを含む方法。
  9. スタックアップ状に形成された接地層と信号層を有し、信号層が信号パッドと、パッドから遠ざかるように伸びる導電トレースとを有して成る多層印刷回路板であって、印刷回路板が、上面と底面を有し、印刷回路板が、上面から各信号層上の信号パッドまで穴あけされた行き止まり信号ホールと、各接地層を貫通する接地ホールとを有しており、信号ホールと接地ホールに導電材料が充填され、印刷回路板の各ストリップが各信号層と接地層までミリングされて露出接点を提供して成る多層印刷回路板。
  10. 導電パッドと、パッドから遠ざかるように伸びる導電トレースとを有する信号層と、信号層の上の少なくとも１つの第２層とを備える印刷回路板構造であって、第２層が、その内部に、信号層の上の信号パッドに至る導電材料で充填された行き止まり信号ホールを有し、第２層が、信号層の上に、その上に形成された導電トレース用の信号接点を残して、信号層のレベルまで除去された部分を有する印刷回路板構造。
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