JP2006114623A - 基板モジュール及び印刷配線板並びにこれを用いた電子装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 印刷配線板から生じるＥＭＩを低減する。
【解決手段】 印刷配線板１の領域を複数の分割領域３に分割し、絶縁層２の層面には同じ分割領域でグランド面パターン５と電源面パターン４とが対向し合い、かつ同じ層面で隣接する分割領域間ではグランド面パターン５と電源面パターン４とが交互になるように形成し、絶縁層２を間にして隣接する分割領域の電源面パターン４同士を電源接続部６で電気接続するとともに、絶縁層２を間にして隣接する分割領域のグランド面パターン５同士をグランド接続部７で電気接続した構造と、電源面パターン４及びグランド面パターン５の全体を覆う２つの第２の絶縁層１４と、第２の絶縁層１４上に形成されグランド面パターン５と接続される全体グランド面１３と、全体グランド面１３を覆うように形成された絶縁層１６と、絶縁層１６の表面に形成された電気配線パターン１０と、任意の分割領域における電気配線パターン上に実装された電子素子８とを含む。
【選択図】 図１

Description

本発明は電子装置及び印刷配線板に関し、特に、電子回路間を電気信号や光信号で信号伝達する電子装置及びその電子回路に電力を供給する電源層とグランド層とを備えた多層構造の印刷配線板に関する。

従来、電子装置においては、電子装置の内部で発生する不要電磁波ノイズ（ＥＭＩ）の発生を防止する設計が重要である。近年、ＥＭＩの発生源として問題視されているのは、印刷配線板に設置された電子素子のスイッチングの際に、電子素子に電力を供給する電源供給回路から印刷配線板の電源面パターンとグランド面パターンに流れ込むノイズ電流である。

通常、電子素子の電源端子とグランド端子は、それぞれ印刷配線板の異なる層面に形成された電源面パターンとグランド面パターンに電気接続されている。また、電源面パターンとグランド面パターンとの間を電子素子の電源端子あるいはグランド端子に接続するためのビアホール等の層間接続導体が横断している。そして、この層間接続導体を流れる電流が電源面パターンとグランド面パターンの間に電磁界を生じ、この電磁界が電源面パターンとグランド面パターンとの間で平行平板共振することで、大きなＥＭＩを生じる。

印刷配線板から生じるＥＭＩを低減するために、印刷配線板自体を表裏の全体グランド面で囲う構造の電磁波シールド印刷配線板が提案されており、この全体グランド面によって印刷配線板に発生するＥＭＩを遮蔽している（例えば、特許文献１参照）。具体的には、上記電磁波シールド印刷配線板は、印刷配線板の表裏に全体グランド面を設け、その印刷配線板の外周部に一定間隔でシールドスルーホールを形成し、表裏の全体グランド面をシールドスルーホールで接続して印刷配線板の内部に電磁波が侵入しないようにするとともに、印刷配線板から外部に電磁波が放射されないようにすることを企図している。

特開平７−２０２４７７号公報

上記電磁波シールド印刷配線板においては、内部から外部への電磁波放射を抑制できる。しかし、印刷配線板の内部では、電磁波が表裏の全体グランド面内で反射を繰り返すことにより電磁界の大きな共振によるグランドバウンスを生じ、そのグランドバウンスにより内部の電気配線パターンにノイズが混入するという問題があった。

それ故、本発明の主たる課題は、印刷配線板やこれを用いた電子装置における電気配線パターンへのノイズ混入を抑制できるようにすることにある。

本発明の他の課題は、説明が進むにつれて明らかになる。

本発明によれば、第１の絶縁層を含む基板モジュールの領域を複数の分割領域に分割し、前記第１の絶縁層の層面には同じ分割領域でグランド面パターンと電源面パターンとが対向し合い、かつ同じ層面で隣接する分割領域間では前記グランド面パターンと前記電源面パターンとが交互になるように形成し、前記第１の絶縁層を間にして隣接する分割領域の前記電源面パターン同士を電源接続手段で電気接続するとともに、前記第１の絶縁層を間にして隣接する分割領域の前記グランド面パターン同士をグランド接続手段で電気接続した構造と、前記電源面パターン及び前記グランド面パターンの全体を覆う２つの第２の絶縁層と、少なくとも一方の前記第２の絶縁層上に形成され前記グランド面パターンと接続される全体グランド面とを含むことを特徴とする基板モジュールが提供される。

なお、前記分割領域は、入れ子状に内側の分割領域と外側の分割領域に複数に分割されても良いし、あるいはまた格子状に分割されても良い。

本発明によればまた、上記の基板モジュールにおける前記全体グランド面を第３の絶縁層で被覆し、前記第３の絶縁層の表面に電気配線パターンを形成したことを特徴とする印刷配線板が提供される。

本発明による印刷配線板においては、上記の基板モジュールにおける前記全体グランド面の層面に電気配線パターンを形成し、前記電気配線パターンから前記全体グランド面まで所定距離の間隙を開けたコプレーナ線路を形成するようにしても良い。

本発明によれば更に、第１の絶縁層を含む基板モジュールの領域を複数の分割領域に分割し、前記第１の絶縁層の層面には同じ分割領域でグランド面パターンと電源面パターンとが対向し合い、かつ同じ層面で隣接する分割領域間では前記グランド面パターンと前記電源面パターンとが交互になるように形成し、前記第１の絶縁層を間にして隣接する分割領域の前記電源面パターン同士を電源接続手段で電気接続するとともに、前記第１の絶縁層を間にして隣接する分割領域の前記グランド面パターン同士をグランド接続手段で電気接続した構造と、前記電源面パターン及び前記グランド面パターンの全体を覆う２つの第２の絶縁層と、少なくとも一方の前記第２の絶縁層上に形成され前記グランド面パターンと接続される全体グランド面と、前記全体グランド面を覆うように形成された第３の絶縁層と、前記第３の絶縁層の表面に形成された電気配線パターンと、前記電源面パターンと前記全体グランド面あるいは前記グランド面パターンに電気接続された電子素子とを含み、前記電気配線パターンにより前記分割領域を越える前記電子素子間で電気信号を伝送する構造としたことを特徴とする電子装置が提供される。

本発明によれば更に、上記の基板モジュール、あるいは印刷配線板、もしくは電子装置を用いたことを特徴とする無線通信機器が提供される。

本発明による基板モジュール、印刷配線板、電子装置は、それらの領域を複数の分割領域に分割し、各分割領域では第１の絶縁層を間にして電源面パターンとグランド面パターンとを対向させて形成し、かつ隣接する分割領域間では電源面パターンとグランド面パターンの形成される層順を逆転させ、しかも隣接する電源面パターン同士は電源接続手段で、隣接するグランド面パターン同士はグランド接続手段でそれぞれ接続した構造を有し、更にこの構造を全面グランド面で覆うとともに、隣接する全面グランド面とグランド面パターンとを別のグランド接続手段で電気接続し、複数の分割領域にわたる電気配線パターンは全体グランド面の層面、あるいはそれより表層の絶縁層の層面に形成した構造としたことにより、従来の電磁波シールド印刷配線板の内部で生じるグランドバウンスに起因するノイズを抑制できる効果を有する。

以下、図面を参照して本発明をいくつかの実施例について詳述する。

（第１の実施例）
図１は本発明を印刷配線板に適用した第１の実施例を示す。図１（ａ）は全体の平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）の一部の拡大断面図、図１（ｃ）、図１（ｄ）は、それぞれ図１（ｂ）の線Ａ−Ａ´、線Ｂ−Ｂ´による平面図である。なお、以降の説明で明らかになるが、図1（ａ）では、内部構造を理解し易くするために、内部の絶縁層２上の電源面パターン４及びグランド面パターン５と、表面部の電子素子８及び配線パターン１０とを同じ平面上に示している。

本実施例による印刷配線板１は、上下方向（厚さ方向）の中間部近くに絶縁層２を有し、この絶縁層２の上下にそれぞれ絶縁層１４を有し、絶縁層１４の外側に更にそれぞれ絶縁層１６を有する。絶縁層２、１４及び１６は、ガラスエポキシ樹脂（ＦＲ４）、ポリイミド樹脂、セラミックス等の絶縁体、あるいはシリコン基板等の半導体から成る。

図１（ａ）に示すように、縦（前後）１５０ｍｍ、横（左右）１５０ｍｍの寸法の印刷配線板１の領域を、前後方向に３０ｍｍの５つの部分、左右方向に３０ｍｍの５つの部分に格子状に分割し、合わせて２５個の分割領域３に分割している。勿論、上記の寸法は一例であり、印刷配線板１の寸法は、縦横１０ｍｍ程度の小さな寸法でも良い。

図１（ｂ）は、絶縁層２の上下両面にあって同じ分割領域３内では電源面パターン４とグランド面パターン５とが対向する構造を示している。つまり、一方の層面で隣接し合う分割領域３には電源面パターン４とグランド面パターン５とが離隔状態で交互になるように形成され、他方の層面では上記電源面パターン４に対してグランド面パターンが対向し、上記グランド面パターン５には電源面パターンが対向するように形成されており、以下に詳しく説明する。

図１（ｃ）、図１（ｄ）は２つの分割領域について拡大して示しており、１つの分割領域３内では、厚さ０．１ｍｍ、誘電率４．５のガラスエポキシ樹脂による絶縁層２の両面に電源面パターン４とグランド面パターン５を対向させて形成する。絶縁層２の厚さは上限値は特に無く、０．０１ｍｍ程度まで薄くても良い。隣接する分割領域３同士では、絶縁層２の両面に形成する電源面パターン４とグランド面パターン５の層順を逆順に入れ替えている。そして、電源面パターン４の個片であって、隣接する分割領域３で異なる層面に形成された個片同士はビアホールによる電源接続部６で接続する。同様にして、グランド面パターン５の個片であって、隣接する分割領域３で層が異なる個片同士はビアホールによるグランド接続部７（第１のグランド接続部）で接続する。電源接続部６、グランド接続部７は、それぞれ金属バンプ、導電ペースト、導電樹脂等による導体ポスト、あるいはボンディングワイヤなどで実現されても良い。

次に、分割した電源面パターン４及びグランド面パターン５の上層及び下層に厚さ０．１ｍｍ、誘電率４．５の絶縁層１４を形成する。絶縁層１４の厚さは上限値は特に無く、０．０１ｍｍ程度まで薄くても良い。更に、これらの絶縁層１４の上下の全面を覆う全体グランド面１３を形成する。そして、上下の２つの全体グランド面１３の間で、分割されたグランド面パターン５が対応する全体グランド面１３に接近する位置で、全体グランド面１３とグランド面パターン５とをビアホールによるグランド接続部１５（第２のグランド接続部）で電気接続する。このグランド接続部１５も、ビアホール以外に、金属バンプ、導電ペースト、導電樹脂等による導体ポスト、あるいはボンディングワイヤなどで実現されても良い。

以上の工程により、電源面パターン４とグランド面パターン５の２次元のツイストペア構造が上下２つの全体グランド面１３でシールドされた電源グランド面構造ができる。以下では、このような電源グランド面構造を基板モジュールと呼ぶことがある。このような基板モジュールは、いわば中間製品として提供することができる。つまり、この基板モジュール上にどのような絶縁層を形成し、その上にどのような電気配線パターンを形成するか、また、その上にどのように電子素子を実装するかはユーザにおいて任意に決めることができ、汎用性を持たせることができる。勿論、基板モジュール内に後述するような電子素子が内蔵されていても良い。

図５（ａ）、図５（ｂ）は、このような基板モジュール１８を９個の分割領域について示しており、電源面パターン４に電気接続するための複数の層間接続導体１１を以下のように形成する。例えば、基板モジュール１８を厚さ方向に貫通する直径約１ｍｍのスルーホール孔に金属あるいは導電性樹脂を充填して形成した円筒状の導体から成るビアホールで層間接続導体１１を実現する。あるいは上記スルーホール孔に銅、ニッケルなどの金属を電気めっきすることで形成した中空の円筒状の導体から成るビアホールで層間接続導体１１を実現する。この場合、全体グランド面１３では、層間接続導体１１と全体グランド面１３が電気接続しないように、層間接続導体１１の端部とその近傍の全体グランド面１３の導体を除去したクリアランスホール１９を形成する。このようにして、全体グランド面１３の各クリアランスホール１９内には、電源面パターン４に接続された層間接続導体１１の端部がランド状に露出する。グランド面パターン５においても同様に、層間接続導体１１とグランド面パターン５が電気接続しないように、層間接続導体１１部分とその近傍のグランド面パターン５の導体を除去したクリアランスホール１９が形成される（図１（ｃ）参照）。

一方、全体グランド面１３とグランド面パターン５を接続するためのグランド接続部１５は、以下のように形成する。グランド接続部１５は、全体グランド面１３を通してグランド面パターン５まで到達するようにレーザ加工で開口した直径が約０．０３ｍｍから０．２ｍｍの穴に、めっきにより銅、ニッケル、金などの金属を充填して成るビアホールで形成する。あるいは、グランド接続部１５は、機械的ドリル加工で形成し基板モジュール１８を貫通する直径が約０．３ｍｍから２ｍｍの貫通孔にめっきにより金属を形成し、グランド面パターン５と表裏の全体グランド面１３間を電気接続するようにしても良い。この場合、電源面パターン４には、グランド接続部１５との電気接続を避けるためにクリアランスホール２０（図６参照）が形成される。

なお、図５では、電源接続部６とグランド接続部７は、便宜上、接続されていることを１本の線のみで示している。

基板モジュール１８の電源接続部６とグランド接続部７は、２つの分割領域について図６に示すように、基板モジュール１８を厚さ方向に貫通する直径約１ｍｍの円筒状の導体、あるいは、中空の円筒状の導体のビアホールにより形成しても良い。電源面パターン４と電気接続するための電源接続部６を成すビアホールについては、それが全体グランド面１３と電気接続しないように、全体グランド面１３にクリアランスホール２１を形成し、その中に電源接続部６を成すビアホールを通す。一方、グランド面パターン５と電気接続するためのグランド接続部７を成すビアホールは、表裏の全体グランド面１３と電気接続させる。

図１（ｂ）に戻って、更に、上下２つの全体グランド面１３をそれぞれ厚さ０．１ｍｍの絶縁層１６で覆う。絶縁層１６の厚さは上限値は特に無く０．０１ｍｍ程度まで薄くても良い。続いて、上面側の絶縁層１６の表面に電気配線パターン１０を形成し、その表面に半田レジストを被着させた絶縁層１７を形成するとともに、下面側の絶縁層１６の表面にも絶縁層１７を形成することで印刷配線板１が製造される。

なお、図１では図示していないが、絶縁層２の中や絶縁層１４の中にも、各分割領域３の範囲内に電気配線パターンが配線される。

電源面パターン４、グランド面パターン５、及び電気配線パターン１０は、厚さが１８μｍの銅あるいはアルミニウムなどの金属や有機金属の導体パターンを用いることができる。しかし、これらの導体パターンの厚さは１μｍから０．１ｍｍ程度の範囲でも良く、また、電源面パターン４やグランド面パターン５などは１ｍｍ程度まで厚くても良い。

この印刷配線板１は、電気配線パターン１０が基板モジュール１８より先に形成されても良い。例えば、銅板上に電気配線パターン１０を形成し、その上に絶縁層１６、全体グランド面１３、絶縁層１４を順に形成し、その上に電源面パターン４とグランド面パターン５の交互配置による導体層面、絶縁層２及び電源接続部６とグランド接続部７を形成し、更に、電源面パターン４とグランド面パターン５の交互配置による導体層面を形成し、次に、下側の絶縁層１４、全体グランド面１３を形成する。その後に最初に用いた銅板をエッチングにより除去して印刷配線板１を形成しても良い。なお、下側の絶縁層１４、全体グランド面１３を省略した構造でもグランドバウンスを低減する効果があるため、これらを省略した印刷配線板１を形成しても良い。

その他の構造として、全体グランド面１３と絶縁層１４と電源面パターン４とグランド面パターン５の交互配置による導体層面とが片面のみに積層構造にて形成された第１の基板モジュールを製造し、同じく、全体グランド面１３と絶縁層１４と電源面パターン４とグランド面パターン５の交互配置による導体層面とが片面のみに積層構造にて形成された第２の基板モジュールを製造する。次に、この第１の基板モジュールの電源面パターン４とグランド面パターン５の交互配置による導体層面に第２の基板モジュールの電源面パターン４とグランド面パターン５の交互配置による導体層面を絶縁層を介して対向させて接合し、第１の基板モジュールと第２の基板モジュールとが接合されて一体となる構造の印刷配線板として製造されても良い。こうして、第１の基板モジュールと第２の基板モジュールとが接合されることで１組のツイストペア構造が形成される。

図１（ｂ）において、電気配線パターン１０側に実装される電子素子８は、半導体チップ、チップインダクタ、チップコンデンサ、光変調素子、あるいは薄膜の半導体素子膜などである。電子素子８は、印刷配線板１の表面に設置し、その電源端子を印刷配線板１の表面の端子パターンに電気接続し、端子パターンは層間接続導体１１、１１を介して電源面パターン４、全体グランド面１３に電気接続することで電源接続した電子装置を形成する。ここで、印刷配線板１において、電源面パターン４に接続する層間接続導体１１は、クリアランスホール１９を設けることで、全体グランド面１３およびグランド面パターン５に接続しないようにする。電子素子８を印刷配線板１に実装した電子装置の他の実装構造としては、エピタキシャル・リフトオフ工法でシリコン基板上やセラミックス基板の印刷配線板１に電子素子８を設置することもできる。また、電子素子８は、印刷配線板１の内部、すなわち絶縁層２や絶縁層１４の中に埋め込み設置し電源面パターン４と全体グランド面１３あるいはグランド面パターン５に電気接続しても良い。

図２は、縦横１５０ｍｍの寸法で、各絶縁層２及び１４が厚さ１０ｍｍ、誘電率４．５のガラスエポキシ樹脂（ＦＲ４）の電源グランド面構造（基板モジュール）を有する印刷配線板１について、印刷配線板１に実装した電子素子８の電源端子とグランド端子から電流が流出する場合に生じるＥＭＩをシミュレーションした結果を示す。すなわち、図２には、本実施例の印刷配線板１を縦５分割、横５分割し、合わせて２５分割した分割領域３を形成し、隣接する分割領域３で電源面パターン４とグランド面パターン５の層面を交互に入れ替えた構造を形成し、その分割領域３の電源面パターン４とグランド面パターン５を絶縁層１４で覆い、その絶縁層１４の表面に全体グランド面１３を形成した電源グランド面構造を有する印刷配線板１のＥＭＩを示す。このＥＭＩは、各絶縁層２及び１４の厚さが薄くなれば弱くなる。

また、比較例として、単一面の電源面パターンの表裏に全体グランド面を設置し、表裏の全体グランド面の両端辺を一定の間隔でビアホールにより電気接続することでシールドした電磁波シールド印刷配線板のＥＭＩを示す。

単一面の電源面パターンをシールドした構造の印刷配線板では、４２０ＭＨｚの周波数でＥＭＩが多くなることから、印刷配線板の内部で電磁界が共振していることがわかる。

このシミュレーションモデルは、電源面パターン４と全体グランド面１３の間隔の絶縁層がガラスエポキシなどの誘電率４．５の材料であり、その厚さが１０ｍｍのモデルについて計算したが、電源面パターン４と全体グランド面１３の間隔を狭くすると外部に出すＥＭＩは急速に低減される。しかし、その場合も、比較例では印刷配線板１の内部の電磁界強度は低下せず、４２０ＭＨｚの共振周波数では大きなグランドバウンスを生じ、内部の電気配線パターンにノイズを混入させる問題がある。

一方、本実施例の電源グランド面構造を有する印刷配線板１では、少なくとも１ＧＨｚまでの周波数帯域にわたってＥＭＩが比較例の構造の印刷配線板１よりも低減される。特に、周波数４２０ＭＨｚ付近では４０ｄＢ以上低減され、すなわちＥＭＩは１万分の１に低減される。また、ＥＭＩの強度の周波数特性が８００ＭＨｚ以下で滑らかであるので、印刷配線板１の内部における４２０ＭＨｚでの電磁界の共振も無く、内部の電磁界強度が弱いため、印刷配線板１の電気配線パターンにノイズを混入させない。

このようにＥＭＩが低減され、しかも印刷配線板１の内部での電磁界の共振によるグランドバウンスによるノイズも生じない機構は以下のように考えられる。

先ず、電源面パターン４が表裏から全体グランド面１３及びグランド面パターン５で覆われシールドされるため、印刷配線板１の外部に放出されるＥＭＩが少ない効果がある。

次に、以下の機構により、グランドハウンスを生じない効果がある。すなわち、電源面パターン４とグランド面パターン５の間の電磁界は、電源面パターン４とグランド面パターン５とを対向させたためグランド面パターン５と電源面パターン４で互いに逆方向の電流を流す。隣接する分割領域３の電源面パターン４は電源接続部６で接続され、グランド面パターン５はグランド接続部７で接続されるため、この電流の経路が全電源面パターン４と全グランド面パターン６で連続するが、それら全体に流れる電流は印刷配線板１全体で１枚の金属平板の場合にこの金属平板に流れる電流よりは少なくなると考えられる。その理由は、各分割領域３の個片は、ビアホールやその他の、分割領域３の個片よりもインダクタンスが高い電源接続部６及びグランド接続部７で接続されているためである。これがグランドバウンスを抑制する１つの理由と考えられる。

一方、分割領域３の寸法が印刷配線板１の寸法より小さいため、各分割領域３で対向する電源面パターン４とグランド面パターン５で構成される平行平板が共振して生じ得る電磁界の共振周波数は印刷配線板１の全体面での共振周波数よりかなり高く、ＥＭＩを抑制すべき周波数範囲の外にその共振周波数を移動させることができる。

グランドバウンス及びＥＭＩが低減されるもう１つの理由は、以下の通りである。ある分割領域３で生じる電磁界は、隣接する分割領域３との間でグランド面パターン５と電源面パターン４の層面の順が逆転しているため、それらの生じる電磁界が打ち消し合い、その結果ＥＭＩ及びグランドバウンスが低減されると考えられる。

また、電源面パターン４と全体グランド面１３の間の電磁界は、以下の構造によって低減されると考えられる。電源面パターン４が分割領域３で分割され、各個片がビアホールやその他の分割領域３の個片よりもインダクタンスが高い電源接続部５で電気接続されることで、電気接続された電源面パターン４全体に流れる電流は、印刷配線板１全体で１枚の金属平板に流れる電流よりは少なくされている。また、全体グランド面１３は、グランド接続部１５により近接する個片のグランド面パターン５と接続しているため、全体グランド面１３は電源面パターン４の個片と直接隣接する部分と、全体グランド面１３にグランド接続部１５で電気接続されたグランド面パターン５の個片を介して電源面パターン４の個片と隣接する部分とを有する。このように、分割領域３の個片よりもインダクタンスが高い電源接続部６で接続された電源面パターン４と、分割領域３の個片よりもインダクタンスが高いグランド接続部１５で全体グランド面１３に電気接続されたグランド面パターン５とが対向するため、電源面パターン４全体及び全体グランド面１３に流れる電流は印刷配線板１全体で１枚の金属平板に流れる電流よりは少なくなると考えられる。こうして、電源面パターン４とグランド面パターン５及び全体グランド面１３に流れる共振電流を大きく低減できる効果を生じたと考えられる。

これらの結果、電源面パターン４から放出されるＥＭＩが大幅に低減され、また、印刷配線板１のグランドバウンスが低減され、電気配線パターンに混入するノイズが低減される効果が得られる。

ここで、上記実施例では、印刷配線板１の両面に全面グランド面１３を形成したが、印刷配線板１の片面にのみ全面グランド面１３を形成した構造でもＥＭＩを良く低減できる効果がある。そのため、本発明は、全面グランド面を印刷配線板１の片面にのみ形成した電源グランド面構造（基板モジュール）であっても良い。この場合も、分割領域３の範囲を越えて配線される電気配線パターン１０を形成する位置は、全面グランド面１３の表面に限る。

また、電源面パターン４、グランド面パターン５は、電源接続部６、グランド接続部７をビアホールで実現するために、図１（ｃ）、図１（ｄ）に示されるように、それぞれの周囲に張り出し部を持つ形状としてこれらの張り出し部が互いに入り組むようにしているが、このような形状に限定されるものではなく、例えば矩形状であっても良い。また、電源面パターン４とグランド面パターン５はすべて同じ形状である必要は無く、同じ分割領域で互いに対向し合う面積が５０％程度まで減少した構造であっても効果が得られる。これは、後述する第２の実施例でも同様である。

（第２の実施例）
図３に本発明の第２の実施例による印刷配線板を示す。

図３（ａ）は縦２分割、横３分割の格子状に６分割された部分の平面図、図３（ｂ）は図３（ａ）の線Ａ−Ａ´による断面図である。

図３（ｂ）は、隣接する分割領域３で電源面パターン４とグランド面パターンの層順が逆転する構造を示している。

本実施例が第１の実施例と異なる点は、図１（ｂ）に示された上側の全体グランド面１３と同一層面に電気配線パターン１０をコプレーナ線路構造により形成した点である。すなわち、全体グランド面１３には電気配線パターン１０と接続しないように間隙部２５が形成されている。また、コプレーナ線路において電気配線パターン１０を囲む全体グランド面１３は、ビアホールなどのグランド接続部１５によりグランド面パターン５と電気接続されている。

本実施例では、第１の実施例の図１（ａ）と同様に、印刷配線板１の領域を、格子状に形成された分割領域３に分割する。そして分割領域３内では、図３（ｂ）に示すように、厚さ０．２ｍｍ、誘電率４．５のガラスエポキシ基板などの絶縁層２の両面に厚さ３５μｍの銅パターンで形成された電源面パターン４とグランド面パターン５を対向させて形成する。そして、隣接する分割領域３同士では、絶縁層２の両面に形成する電源面パターン４とグランド面パターン５の層順を逆順に入れ替える。更に、電源面パターン４の個片であって、隣接する分割領域３で異なる層面に形成された個片同士はビアホール等による電源接続部６で電気接続し、グランド面パターン５の個片であって、隣接する分割領域３で層面が異なる個片同士はビアホール等によるグランド接続部７で電気接続する。

更に、分割したグランド面パターン及び電源面パターンの上層及び下層に厚さ０．２ｍｍ、誘電率４．５のガラスエポキシ基板などの絶縁層１４を形成する。それらの絶縁層１４の表面に厚さ１８μｍの銅パターンで全体グランド面１３を形成する。上下の２つの全体グランド面１３の間で、分割されたグランド面パターン５がそれぞれの全体グランド面１３に接近する位置で、全体グランド面１３とグランド面パターン５をビアホールによるグランド接続部１５で電気接続する。

また、全体グランド面１３の中には、図３（ａ）に示すように、コプレーナ線路構造を形成する。コプレーナ線路構造は、中心導体となる電気配線パターン１０の幅を１１０μｍとし、電気配線パターン１０の配線パターンの両側には、間隙部２５により３０μｍの間隙を隔てるように全体グランド面１３のパターンを形成することで約５０Ωの特性インピータンスを有するコプレーナ線路を形成する。コプレーナ線路としては、上記とほぼ相似な形、すなわち、電気配線パターン１０の導体厚を１５μｍとし、幅を７０μｍにし、全体グランド面１３のパターンを２０μｍの間隙を隔てて形成し、約５０Ωの同じ特性インピータンスを有するコプレーナ線路を形成することもできる。また、コプレーナ線路の電気配線パターン１０のパターンの両側の全体グランド面１３には、５ｍｍピッチで、グランド面パターン５と接続するビアホールによるグランド接続部１５を設置する。このグランド接続部１５としては、ビアホール以外に金属バンプ、導電性ペースト、導電性樹脂あるいはボンディングワイヤにより電気接続することもできる。

こうして、電源面パターン４とグランド面パターン５の２次元のツイストペア構造が２つの全体グランド面１３でシールドされるとともに、電気配線パターン１０が形成された電源グランド面構造を形成する。この印刷配線板１の下側面や上側面に必要に応じて、更に半田レジストを被着させた絶縁層１７を設ける。

本実施例では、全体グランド面１３の層面に電気配線パターン１０を形成したため、印刷配縁板の金属層の層数を少なくでき、それにより印刷配線板の製造コストを低減できる効果がある。

（第３の実施例）
図４（ａ）に本発明の第３の実施例による印刷配線板を平面図で示し、図４（ｂ）は図４（ａ）における線Ａ−Ａ´の断面図を示す。便宜上、図４（ａ）では、電源面パターン４、グランド面パターン５をそれぞれ実線で示している。

本実施例が第１、第２の実施例、特に第２の実施例と異なる点は、印刷配線板の領域を入れ子式に２つの領域に分割するようにしたことにある。具体的には、印刷配線板１を中央の矩形領域とこれより大きめの開口を持つ周辺領域とによる入れ子式の２つの領域に分割している。そして、本実施例では、上側の中央の矩形領域にグランド面パターン５を、上側の周辺領域に電源面パターン４をそれぞれ形成している。一方、下側の中央の矩形領域に電源面パターン４を、下側の周辺領域にグランド面パターン５をそれぞれ形成している。勿論、印刷配線板の領域は入れ子式に３つ以上の領域に分割されても良い。

本実施例では、中央の分割領域３内では、図４（ｂ）に示すように、厚さ０．２ｍｍ、誘電率４．５のガラスエポキシ基板などの絶縁層２の両面に厚さ３５μｍの銅パターンで形成されたグランド面パターン５と電源面パターン４とを対向させて形成する。一方、周辺領域では絶縁層２の両面に形成する電源面パターン４とグランド面パターン５の層順を逆順に入れ替える。接続形態は第１、第２の実施例と同じで良い。つまり、中央のグランド面パターン５とその周辺において隣接する、異なる層面に形成されたグランド面パターン５同士はビアホール等によるグランド接続部７で電気接続し、周辺の電源面パターン４とその内部において隣接する、異なる層面に形成された電源面パターン４同士はビアホール等による電源接続部６で電気接続する。

図４（ａ）では、中央の矩形領域と周辺領域との間の空きスペースを利用して電源面パターン４及びグランド面パターン５同士の電気接続を行うようにしている。つまり、中央の電源面パターン４の４つの外周にそれぞれ１個以上の張出し部４ａを、周囲のグランド面パターン５の４つの内周にそれぞれ１個以上の張出し部５ａを形成して電気接続を行っている。図４（ｂ）では、図５と同様、電源接続部６、グランド接続部７の接続関係のみを示している。

更に、分割したグランド面パターン及び電源面パターンの上層及び下層に厚さ０．２ｍｍ、誘電率４．５のガラスエポキシ基板などの絶縁層１４を形成する。それらの絶縁層１４の表面に厚さ１８μｍの銅パターンで全体グランド面１３を形成する。上下の２つの全体グランド面１３の間で、分割されたグランド面パターン５がそれぞれの全体グランド面１３に接近する位置で、全体グランド面１３とグランド面パターン５をビアホール等によるグランド接続部１５で電気接続する。前述したように、電源接続部６、グランド接続部７は、それぞれビアホールの他に、金属バンプ、導電ペースト、導電樹脂等による導体ポスト、あるいはボンディングワイヤなどで実現されても良い。

上側の全体グランド面１３の中には、図３（ａ）と同様のコプレーナ線路構造が形成され、電子素子８が実装されるが、上側の全体グランド面１３上に更に、図１（ｂ）の絶縁層１６、電気配線パターン１０と同様の絶縁層、電気配線パターンを形成して電子素子８を実装するようにしても良い。

本実施例では、入れ子となる内側領域の外周から周辺領域の外周までの幅Ｗ１を、入れ子の内側領域の幅Ｗ２より狭く取ることができ、分割領域３の寸法を設定する自由度が高い利点がある。

以上、本発明を第１〜第３の実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。また、いずれの実施例もこれらを例えば無線ＬＡＮ用の通信装置に適用した場合には、上述したノイズ低減効果により、通信距離の延長、通信速度の向上という効果が得られる。

本発明による基板モジュール、印刷配線板、電子装置は、携帯電話機や携帯通信端末器等の携帯通信機器、あるいは無線ＬＡＮ用の通信機器に適している。

本発明の第１の実施例による印刷配線板を示し、図１（ａ）は全体の平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）の一部の拡大断面図、図１（ｃ）、図１（ｄ）は、それぞれ図１（ｂ）の線Ａ−Ａ´、線Ｂ−Ｂ´による平面図である。 本発明の第１の実施例におけるＥＭＩのシミュレーション結果を示した図である。 本発明の第２の実施例による印刷配線板を示し、図３（ａ）は平面図、図３（ｂ）は断面図である。 本発明の第３の実施例による印刷配線板を示し、図４（ａ）は平面図、図４（ｂ）は断面図である。 本発明による基板モジュール（電源グランド面構造）を示し、図５（ａ）は平面図、図５（ｂ）は断面図である。 本発明による基板モジュール（電源グランド面構造）の別の例を示し、図６（ａ）は断面図、図６（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ、図６（ａ）の線Ａ−Ａ´、線Ｂ−Ｂ´による平面図である。

符号の説明

１ 印刷配線板
２、１４、１６、１７ 絶縁層
３ 分割領域
４ 電源面パターン
５ グランド面パターン
６ 電源接続部
７、１５ グランド接続部
８ 電子素子
１０ 電気配線パターン
１１ 層間接続導体
１３ 全体グランド面
１８ 基板モジュール（電源グランド面構造）
１９、２０、２１クリアランスホール

Claims (7)

1. 第１の絶縁層を含む基板モジュールの領域を複数の分割領域に分割し、前記第１の絶縁層の層面には同じ分割領域でグランド面パターンと電源面パターンとが対向し合い、かつ同じ層面で隣接する分割領域間では前記グランド面パターンと前記電源面パターンとが交互になるように形成し、前記第１の絶縁層を間にして隣接する分割領域の前記電源面パターン同士を電源接続手段で電気接続するとともに、前記第１の絶縁層を間にして隣接する分割領域の前記グランド面パターン同士をグランド接続手段で電気接続した構造と、
   前記電源面パターン及び前記グランド面パターンの全体を覆う２つの第２の絶縁層と、
   少なくとも一方の前記第２の絶縁層上に形成され前記グランド面パターンと接続される全体グランド面とを含むことを特徴とする基板モジュール。
2. 前記分割領域が入れ子状に内側の分割領域と外側の分割領域に複数に分割されたことを特徴とする請求項１に記載の基板モジュール。
3. 前記分割領域が格子状に分割されたことを特徴とする請求項１に記載の基板モジュール。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の基板モジュールにおける前記全体グランド面を第３の絶縁層で被覆し、前記第３の絶縁層の表面に電気配線パターンを形成したことを特徴とする印刷配線板。
5. 請求項１〜３のいずれかに記載の基板モジュールにおける前記全体グランド面の層面に電気配線パターンを形成し、前記電気配線パターンから前記全体グランド面まで所定距離の間隙を開けたコプレーナ線路を形成したことを特徴とする印刷配線板。
6. 第１の絶縁層を含む基板モジュールの領域を複数の分割領域に分割し、前記第１の絶縁層の層面には同じ分割領域でグランド面パターンと電源面パターンとが対向し合い、かつ同じ層面で隣接する分割領域間では前記グランド面パターンと前記電源面パターンとが交互になるように形成し、前記第１の絶縁層を間にして隣接する分割領域の前記電源面パターン同士を電源接続手段で電気接続するとともに、前記第１の絶縁層を間にして隣接する分割領域の前記グランド面パターン同士をグランド接続手段で電気接続した構造と、
   前記電源面パターン及び前記グランド面パターンの全体を覆う２つの第２の絶縁層と、
   少なくとも一方の前記第２の絶縁層上に形成され前記グランド面パターンと接続される全体グランド面と、
   前記各全体グランド面を覆うように形成された第３の絶縁層と、
   前記第３の絶縁層の表面に形成された電気配線パターンと、
   前記電源面パターンと前記全体グランド面あるいは前記グランド面パターンに電気接続された電子素子とを含み、
   前記電気配線パターンにより前記分割領域を越える前記電子素子間で電気信号を伝送する構造としたことを特徴とする電子装置。
7. 請求項１〜３のいずれかに記載の基板モジュール、あるいは請求項４、５のいずれかに記載の印刷配線板、もしくは請求項６に記載の電子装置を用いたことを特徴とする無線通信機器。
   
   

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