JP2005129619A

JP2005129619A - 共振抑制用多層配線基板

Info

Publication number: JP2005129619A
Application number: JP2003361665A
Authority: JP
Inventors: Masahito Tsujii; 雅人辻井
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2003-10-22
Filing date: 2003-10-22
Publication date: 2005-05-19

Abstract

【課題】動作周波数の高い多層配線基板において、電源若しくはグランドプレーン共振によるノイズ及びＥＭＩ（不要電磁輻射）の抑制用実装部品（デカップリングコンデンサなど）の個数を減らすことができ、さらに、プレーンの共振周波数が低周波側に大きくシフトしない高周波電送も可能な多層配線基板を提供することにある。
【解決手段】多層配線基板の電源用配線となるプレーン用導体と、グランド用配線となるプレーン用導体の間を高誘電正接の絶縁材からなる絶縁層を形成した基板、又は前記の電源用配線、又はグランド用配線の端子周辺で、且つ電源用配線、又はグランド線となるプレーン用導体の間周辺のみを部分的に高誘電正接の絶縁材からなる絶縁層を形成した基板を用いた共振抑制用多層配線基板。
【選択図】図１

Description

本発明は、多層配線基板のノイズ対策のために、電源とグランドの間に共振抑制機能を具備した共振抑制用多層配線基板に関する。

信号源の電源若しくはグランドの端子ピンから高周波ノイズが電源若しくはグランドプレーン用導体へ流れ、プレーン用導体が共振することで、ＥＭＩ（不要電磁輻射）が発生する。これを抑制する方法として、デカップリングコンデンサを電源とグランドとの端子ピンの間に配置するなどして対策を行っている。

図４は、従来の多層配線基板におけるノイズ対策（デカップリングコンデンサ）の断面図である。図４に示すように、図面上より、第１層の電源若しくはグランド用配線１２，１３と、第２層の電源若しくはグランドプレーン用導体４と、第３層の電源若しくはグランドプレーン用導体１と、第４層の信号配線８とが形成され、前記１〜４層の各々の間には、図面上より絶縁体Ｌ５、絶縁体Ｌ３、絶縁体Ｌ６が形成された４層構成の多層配線基板である。前記基板を貫通するスルーホール１５を介して電気的に接続された回路が形成されている。電源若しくはグランドプレーン用導体１と接続した電源若しくはグランド配線１２と、電源若しくはグランドプレーン用導体４と接続した電源若しくはグランド配線１３とにデカップリングコンデンサ１４を配置した従来の多層配線基板である。

近年、信号伝送周波数の高周波化がますます進んできており、それに伴い基板に実装するノイズ対策部品数も多くなってきている。ノイズ対策部品の多用は、部品間の最短配線を不可能なものにしたり、信号配線の同期をとることが難しくなるなど、配線設計を困難なものにしている要因でもある。

このため、電源プレーン用導体とグランドプレーン用導体間に高誘電率材料を使用し、前記プレーン間の容量成分を高め、プレーン共振が使用する材料によって抑制する対処法も考えられている（例えば、特許文献１参照）。

以下に、公知文献を記す。
実開１９９５−１０９７９号公報

しかし、電源とグランドプレーン間の絶縁体を高誘電率材料とした場合、プレーンの共振周波数が低周波側に大きくシフトする問題がある。

本発明の課題は、動作周波数の高い多層配線基板において、電源若しくはグランドプレーン共振によるノイズ及びＥＭＩ（不要電磁輻射）の抑制用実装部品（デカップリングコンデンサなど）の個数を減らすことができ、さらに、プレーンの共振周波数が低周波側に大きくシフトしない高周波電送も可能な多層配線基板を提供することにある。

本発明の請求項１に係る発明は、導体層と絶縁層とを交互に積層した多層配線基板において、多層配線基板の電源用配線となるプレーン用導体と、グランド用配線となるプレーン用導体の間を高誘電正接の絶縁材からなる絶縁層を形成した基板にしたことを特徴とす
る共振抑制用多層配線基板である。

本発明の多層配線基板の電源とグランド間の絶縁体に高誘電正接の絶縁材を用いた基板を使用することにより、プレーン共振を押さえることができ、ＥＭＩ対策用部品実装数の低減を図ることができる。

本発明の請求項２に係る発明は、前記の電源用配線、又はグランド用配線の端子周辺で、且つ電源用配線、又はグランド線となるプレーン用導体の間周辺のみを部分的に高誘電正接の絶縁材からなる絶縁層を形成した基板にしたことを特徴とする請求項１記載の共振抑制用多層配線基板である。

また、本発明の多層配線基板の電源用配線、又はグランド用配線の端子周辺において、電源とグランドプレーン間の絶縁体を高誘電正接の絶縁材料としたために、電源とグランドプレーン間の絶縁体を高誘電率材料とした場合に比べ、共振周波数も低周波側にシフトする問題が発生しないし、共振抑制の効果がある。すなわち、電源とグランド間に流れる電流に損失をもたらすことで、電源とグランドプレーン若しくは配線間の共振を抑制させる働きがある。

誘電体における損失は下の式によって算出され、誘電率（実行比誘電率εｅｆｆ）よりも誘電正接ｔａｎδの方が影響が大きいことが解る。計算式は下記の表１に示す。

すなわち、本発明では、多層配線基板のプレーン状の電源（もしくは電源線）とプレーン状のグランド（もしくはグランド線）の間に高誘電正接材料を使用することで、電源とグランド間で生じるプレーン共振を低減し、かつ共振周波数の低周波側へのシフトを生じない構造となる。

以上より、本発明は多層配線基板の電源とグランド間に高誘電正接絶縁体を使用することで、電源プレーンとグランドプレーン（もしくは電源配線とグランド線）で生じる共振を低減し、かつ電源とグランド間全体に高誘電率材料を使用した場合に生じる共振周波数の低周波側へのシフトしない、共振抑制用多層配線基板を提供できる。さらに、実装時、部品間が最短配線となり、信号の同期の調整が安易となり、配線設計でも改善できる効果がある。

以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する。

図１は、本発明の一実施例であるＥＭＩ抑制多層配線基板を説明する断面図である。高誘電正接ポリイミドを使用した両面銅付樹脂基板１０（絶縁体Ｈ２の両面に導体１と導体４を積層）に、レーザを照射し、ビア用孔を形成後、該ビア用孔内にメッキ法により導通路を形成し、ビア２５を形成する。これにウエットエッチングを行い導体１と導体４上に所定の配線を形成する。その後、前記両面銅付樹脂基板１０に、片面銅付ポリイミド樹脂基板１１（絶縁体Ｌ５付き導体７）と、片面銅付ポリイミド樹脂基板１２（絶縁体Ｌ６付き導体８）とを積層する。ビアを形成した後に、ウエットエッチングを行い配線パターン７，８を形成する。すなわち、電源とグランドプレーン（導体１と導体４）間の絶縁体を誘電正接の高いものにすることで、電源とグランドにおいて共振し、定在している電流を減衰させる構造となる。

図２は本発明の第２の実施例である。図２を参照して説明する。ここでの何層とは図上面から１層（導体７）、２層（導体４）、３層（導体１）、４層（導体８）とする。

図２は、本発明の一実施例であるＥＭＩ抑制多層配線基板を示した側断面図である。片面銅付ポリイミド樹脂基板（絶縁体Ｌ３と導体１）があり、これにレーザを照射し、絶縁体Ｌ３を一部分を除去する。除去された部分に絶縁体Ｌ３より高誘電正接のポリイミド樹脂の絶縁体Ｈ２を埋め込み、絶縁体Ｈ２を形成する。その後、絶縁体Ｈ２の突起部を研磨し平坦にする。２層と３層間を導通させるために、２層と３層間にレーザを照射し、ビア用孔を形成する。その後、メッキ法により、ビア用孔内及び絶縁層Ｈ２及び絶縁層Ｌ３の全面に２層の銅のプレーン（導体４）とビア２５を形成する。ここで、２層の銅プレーンの形成はメッキ法のみではなくラミネート法であってもよい。その後、ウエットエッチングを行い導体パターンの導体１および導体４を形成する。次に、片面銅付ポリイミド樹脂１１（絶縁体５付き導体７）と片面銅付ポリイミド樹脂１２（絶縁体６付き導体８）を積層する。１層と２層間、及び３層と４層間の導通を取るためにビア２５を形成する。最後に、スルホール１５を作成後、ウエットエッチングによって銅パターン、例えば、１層目には、信号配線７及び信号源の電源若しくはグランド用配線９と、４層目では、信号線８及び信号源の電源若しくはグランド用配線９とが形成する。以上の方法により図２に示す本発明のＥＭＩ抑制多層配線基板が完成する。

図２に示すように、信号源の電源配線若しくはグランド配線９，１０直下に高誘電損失絶縁体の絶縁体Ｈ２を配置することで、電源とグランドプレーン間の共振の入力源（電源配線の端子ピン、グランド配線の端子ピン）近傍に集中してノイズ対策をする構造である。

以下に、本発明の具体的な実施例について説明する。

図３の（ａ）〜（ｂ）は、実施例１を説明する資料１，資料２の側断面図である。（ｃ）は、資料１〜２の基板の反射特性の測定結果を示すグラフである。銅箔は、１５μｍ厚を使用した。絶縁体Ｌ３では、誘電率が３．３、且つ誘電正接が０．０１の絶縁樹脂を使用した。絶縁体Ｈ２では、誘電率が３．３、且つ誘電正接が０．０５の絶縁樹脂を使用した。資料の形状は、３２ｍｍ×３２ｍｍの外形で、絶縁体の層厚は０．６ｍｍで統一した。

資料１の作製方法は、まず、片面銅付ポリイミド樹脂基板（絶縁体Ｌ３と導体１）を準備した。次に、絶縁体Ｌ３の表面よりレーザを照射しビア用孔を形成後、メッキ法により、前記絶縁体Ｌ３の表面からビア用孔内の全面までメッキの銅層を形成により、ビア２５と、電源用導体４とを形成した。次に、ウエットエッチング法によりビアランドを設け、信号入力部を形成した。前記導体１はグランド用導体１である。以上により資料１が完成した。

資料２の作製方法は、まず、片面銅付ポリイミド樹脂基板（絶縁体Ｈ２と導体１）を準備した。次に、絶縁体Ｈ２の表面よりレーザを照射しビア用孔を形成後、メッキ法により、前記絶縁体Ｈ２の表面からビア用孔内の全面までメッキの銅層を形成により、ビア２５と、電源用導体４とを形成した。次に、ウエットエッチング法によりビアランドを設け、信号入力部を形成した。前記導体１はグランド用導体１である。以上により資料２が完成した。

前記資料１〜２の基板の反射特性を測定した。測定結果は図３（ｃ）に示すように、従来の基板（資料１）と比較して、本発明の基板である資料２は共振周波数の低周波数側へ
のシフトが少ない結果となり、本発明の効果が確認できた。

本発明の一実施例であるＥＭＩ抑制多層配線基板を示した側断面図である。本発明の一実施例であるＥＭＩ抑制多層配線基板を示した側断面図である。本発明の一実施例であるＥＭＩ抑制多層配線基板の効果を確認した実施例で、（ａ）〜（ｂ）は側断面で、（ｃ）は反射特性の測定結果のグラフである。従来の多層配線基板における、ノイズ対策（デカップリングコンデンサ）の断面図。

符号の説明

１…電源もしくはグランドプレーン用導体
２…絶縁体Ｈ
３…絶縁体Ｌ
４…電源もしくはグランドプレーン用導体
５…絶縁体Ｌ
６…絶縁体Ｌ
７…信号配線
８…信号配線
９、１０…信号源の電源もしくはグランド用配線
１１…信号源
１２、１３…電源もしくはグランド用配線
１４…デカップリングコンデンサ
１５…スルホール
２５…ビア

Claims

導体層と絶縁層とを交互に積層した多層配線基板において、多層配線基板の電源用配線となるプレーン用導体と、グランド用配線となるプレーン用導体の間を高誘電正接の絶縁材からなる絶縁層を形成した基板にしたことを特徴とする共振抑制用多層配線基板。
前記の電源用配線、又はグランド用配線の端子周辺で、且つ電源用配線、又はグランド線となるプレーン用導体の間周辺のみを部分的に高誘電正接の絶縁材からなる絶縁層を形成した基板にしたことを特徴とする請求項１記載の共振抑制用多層配線基板。