JP2006165438A

JP2006165438A - プリント基板

Info

Publication number: JP2006165438A
Application number: JP2004357951A
Authority: JP
Inventors: Katsuaki Tamaki; 克彰玉城; Tadakuni Sato; 忠邦佐藤; Takayasu Shiokawa; 孝泰塩川; Hodaka Shoji; 穂高庄子
Original assignee: NEC Tokin Corp
Current assignee: Tokin Corp
Priority date: 2004-12-10
Filing date: 2004-12-10
Publication date: 2006-06-22

Abstract

【課題】広い使用周波数帯域でクロストーク成分を充分に抑制し得る小型のコモンモードの信号線路を用いたプリント基板を提供すること。
【解決手段】このプリント基板１００は、グランド層１０１及び信号線層１０３が絶縁体層１０２を挟んで積層されて成る構造において、信号線層１０３の上部にその表面を覆って誘電体層１０４を設けたもので、誘電体層１０４の比誘電率εｒを１〜４０の範囲として使用周波数帯域０（ＤＣ）〜１０ＧＨｚの範囲でクロストーク成分を抑制し得るものとしている。又、誘電体層１０４の厚みｄを絶縁体層１０２の厚みｈに対してｄ＝０．０５ｈ〜０．５ｈの範囲とし、信号線層１０３のマイクロストリップ線路による幅Ｗと互いの間隔ＳとがＳ＝０．５Ｗ〜３Ｗなる関係が成立する範囲として各部を寸法規定することにより、上述の基本機能を得て使用目的に応じた様々なサイズでの製造を可能としている。
【選択図】図１

Description

本発明は、主としてマイクロ波帯域で使用されるマイクロストリップ線路を含むと共に、広い使用周波数帯域でクロストーク成分を抑制し得るコモンモードの信号線路を用いたプリント基板に関する。

近年、携帯電話等の移動通信機器やパーソナルコンピュータに代表される高性能な電子機器の普及並びにパーソナル化に伴い、これらの機器（システム）には小型化や軽量化等の他、処理速度の高速化等が求められている。このため、隣接する各電気機器間や機器内部の回路素子間において、不要電磁波による干渉や放射の影響が問題となっている。

そこで、これらの機器内部で回路素子を搭載するためのプリント基板において、伝送線路として用いられているマイクロストリップ線路（ＭＳＬ）から発生する不要電磁波が最近問題視されており、特に隣接する線路間のクロストーク成分を抑圧することがシステム設計において有用であると考えられている。因みに、クロストークとは、複数の線路が存在する場合に或る線路に対して隣接した他の線路における信号が誘導結合や容量結合によりノイズとして誘起されてしまうことであり、その誘起された２次的な信号がクロストーク成分である。

平行して配設されるマイクロストリップ線路の伝送モードには、大きく分けてディファレンシャルモードとコモンモードとの２つのモードがあり、クロストーク成分をより抑制できるのは前者であるため、現在ではコモンモードよりもクロストークの影響が少ないとされているディファレンシャルモードヘと伝送モードを移行することが進められている。

このようなディファレンシャルモードに関連する周知技術としては、例えば３層の伝送層を具備し、３層の伝送層にあって第１層を第１の接地線層とすると共に、第２層を第２の接地線層とし、第１層及び第２層に扶持される中間の第３層を伝送線層とした構造のディファレンシャル信号伝送線路（特許文献１参照）等が挙げられる。

特開平１１−２８２５９２号公報（要約）

上述した特許文献１に係るディファレンシャルモード伝送線路の場合、３層もの伝送層を有する構造であり、一般的にはコモンモードの約２倍のスペースを使用するために小型化するという視点では好ましくなく、又周知のコモンモードの信号線路の場合には空間を有効に利用してクロストーク成分を充分に抑制し得る構造のものが開発されていないという問題がある。

本発明は、このような問題点を解決すべくなされたもので、その技術的課題は、広い使用周波数帯域でクロストーク成分を充分に抑制し得る小型のコモンモードの信号線路を用いたプリント基板を提供することにある。

本発明によれば、グランド層及び信号線層が互いに絶縁物を挟んで積層されて成るプリント基板において、信号線層の上部に誘電体層が設けられて成るプリント基板が得られる。

又、本発明によれば、上記プリント基板において、誘電体層は、信号線層の表面を覆って形成されているプリント基板が得られる。

更に、本発明によれば、上記何れかのプリント基板において、誘電体層は、比誘電率εｒが１〜４０の範囲にあるプリント基板が得られる。

加えて、本発明によれば、上記何れか一つのプリント基板において、使用周波数帯域が０〜１０ＧＨｚの範囲であるプリント基板が得られる。

一方、本発明によれば、上記何れか一つのプリント基板において、絶縁物としての絶縁体層を含み、誘電体層の厚みｄは、絶縁体層の厚みｈに対してｄ＝０．０５ｈ〜０．５ｈなる関係が成立する範囲にあるプリント基板が得られる。

他方、本発明によれば、上記何れか一つのプリント基板において、信号線層は、マイクロストリップ線路による幅Ｗを有して互いに間隔Ｓの距離を隔てて平行して設置されると共に、該間隔Ｓが該幅Ｗに対してＳ＝０．５Ｗ〜３Ｗなる関係が成立する範囲にあるプリント基板が得られる。

本発明のプリント基板の場合、グランド層及び信号線層が絶縁物（絶縁体層）を挟んで積層されたマイクロ波帯域で使用される基本構造のものにおいて、コモンモード信号を伝送するための伝送線路に関し、信号線層（マイクロストリップ線路）の上部でその表面を覆うように比誘電率εｒが１〜４０の範囲にある誘電体層を設けた構造としているため、コモンモードによる伝送形態で省スペース化を図って小型で広い使用周波数帯域０（直流：ＤＣ）〜１０ＧＨｚの範囲にあってクロストーク成分を充分に抑制し得るようになる。又、本発明のプリント基板では、空間を有効に利用して上述した基本機能を得るべく、コモンモードによる信号線路の特色である小型構造にできるという利点を充分に活かし、誘電体層の厚みｄ及び絶縁体層の厚みｈについては、ｄ＝０．０５ｈ〜０．５ｈなる関係が成立する範囲にあるようにし、信号線層のマイクロストリップ線路による幅Ｗ及び間隔Ｓについては、Ｓ＝０．５Ｗ〜３Ｗなる関係が成立する範囲にあるように規定することにより、使用目的に応じた様々なサイズのプリント基板を適応性高く提供できるようになる。

本発明の最良の形態に係るプリント基板は、グランド層及び信号線層が互いに絶縁物を挟んで積層されて成るマイクロ波帯域で使用される基本構造のものにおいて、コモンモード信号を伝送するための伝送線路に関し、信号線層（マイクロストリップ線路）の上部に誘電体層が設けられて成るものである。但し、ここでの誘電体層は、信号線層の表面を覆って形成され、比誘電率εｒが１〜４０の範囲にあるようにすることで、プリント基板の使用周波数帯域が０（直流：ＤＣ）〜１０ＧＨｚの範囲となるものである。

又、本発明のプリント基板では、空間を有効に利用して小型化を図るべく、誘電体層の厚みｄを絶縁物としての絶縁体層の厚みｈに対してｄ＝０．０５ｈ〜０．５ｈなる関係が成立する範囲にあるようにしている。更に、同様な目的で信号線層がマイクロストリップ線路による幅Ｗを有して互いに間隔Ｓの距離を隔てて平行して設置されるようにし、この場合に間隔Ｓを幅Ｗに対してＳ＝０．５Ｗ〜３Ｗなる関係が成立する範囲にあるようにしている。こうした各部の寸法規定により、使用目的に応じた様々なサイズのプリント基板を適応性高く提供できる。

以下は、幾つかの実施例を挙げ、本発明のプリント基板について、具体的に説明する。

図１は、本発明の実施例１に係るプリント基板１００の基本構造を示した側面断面図である。

このプリント基板１００は、使用周波数帯域が０（ＤＣ）〜１０ＧＨｚの範囲で使用されるもので、グランド層１０１，信号線層１０３が互いに絶縁体層１０２を挟んで積層され、信号線層１０３上の表面を覆うように信号線層１０３上及び絶縁体層１０２上に誘電体層１０４が形成された構成となっている。

このうち、絶縁体層１０２はＦＲ４のガラスエポキシ基板を使用して成るもので、厚みｈ＝４ｍｍ、比誘電率εｒ＝４．６８となっている。又、グランド層１０１及び信号線層１０３は、材質として銅が使用されており、信号線層１０３については厚みｔ＝０．１ｍｍのマイクロストリップ線路から成ると共に、幅Ｗを有して互いに間隔Ｓの距離を隔てて平行して設置されており、且つ隣合って平行に形成されているものは幅Ｗ＝２ｍｍであり、線路間隔Ｓ＝４ｍｍとなっている。更に、信号線層１０３上及び絶縁体層１０２上（プリント基板１００上とみなしても良い）に形成された誘電体層１０４は、アルミナシートを使用して厚みｄ＝１ｍｍで信号線層１０３上及び絶縁体層１０２上に貼り付ける形態で実装されており、比誘電率εｒ＝８．５となっている。

図２は、この実施例１に係るプリント基板１００（誘電体あり）の周波数（ＧＨｚ）に対するクロストーク成分の特性を測定した結果を誘電体層１０４を形成しない構造（誘電体なし）の場合と対比して示したものである。

図２からは、誘電体層１０４が無い場合と比べて、誘電体層１０４を敷くことにより、０（ＤＣ）〜１２ＧＨｚ帯においてクロストーク成分が顕著に抑制される様子が判る。

実施例２では、実施例１のプリント基板１００の基本構造をそのままにして、誘電体層１０４における比誘電率εｒを幾つかの異なる値に変化させて各プリント基板１００を作製したものである。但し、実施例２に係る各プリント基板１００における各部のパラメータについて、誘電体層１０４の厚みｄは絶縁体層１０２の厚みｈ＝４ｍｍに対してｄ＝０．１ｈ（０．４ｍｍ）であり、信号線層１０３のマイクロストリップ線路における間隔Ｓは幅Ｗ＝２ｍｍに対してＳ＝２Ｗ（４ｍｍ）であり、絶縁体層１０２はガラスエポキシ基板を材料とする比誘電率εｒ＝４．６８のものとして共通させている。

図３は、実施例２に係る各プリント基板１００（誘電体あり）の周波数（ＧＨｚ）に対するクロストーク成分の特性を測定した結果を誘電体層１０４を形成しない構造（誘電体なし）の場合と対比して示したものである。

図３からは、比誘電率εｒが３，７，１０のものまではその値が高くなるにつれてクロストーク成分を０（ＤＣ）〜１２ＧＨｚの全ての周波数帯域で誘電体層１０４を敷かない場合に比べて抑制できること、比誘電率εｒが１０を越えた３０，４０のものでは逆に比誘電率εｒが高くなるにつれてクロストーク成分が大きくなってしまうこと、比誘電率εｒが４０であれば０（ＤＣ）〜１０ＧＨｚの帯域ではクロストーク成分を抑制できるが、１０ＧＨｚを超過すると逆にクロストーク成分が誘電体層１０４を敷かない場合と比べて大きくなってしまうことが判る。

従って、実施例２に係る各プリント基板１００（比誘電率εｒが３，７，１０，３０，４０）のものは、何れも０（ＤＣ）〜１０ＧＨｚの周波数帯域を使用周波数の範囲とすれば、クロストーク成分を抑制できることが判る。

実施例３では、実施例１のプリント基板１００の基本構造をそのままにして、誘電体層１０４における厚みｄを変化させて各プリント基板１００を作製したものである。但し、実施例３に係る各プリント基板１００における各部のパラメータについて、誘電体層１０４の比誘電率εｒは７のものであり、信号線層１０３のマイクロストリップ線路における間隔Ｓは幅Ｗ＝２ｍｍに対してＳ＝２Ｗ（４ｍｍ）であり、絶縁体層１０２は厚みｈ＝０．４ｍｍのガラスエポキシ基板を材料とする比誘電率εｒ＝４．６８のものとして共通させている。

図４は、実施例３に係る各プリント基板１００（誘電体あり）の周波数（ＧＨｚ）に対するクロストーク成分の特性を測定した結果を誘電体層１０４を形成しない構造（誘電体なし）の場合と対比して示したものである。

図４からは、厚みｄがｄ＝０．０５ｈ，ｄ＝０．１ｈ，ｄ＝０．２ｈのものまではその値が大きくなるにつれてクロストーク成分を０（ＤＣ）〜１２ＧＨｚの全ての周波数帯域で誘電体層１０４を敷かない場合に比べて抑制できること、厚みｄがｄ＝０．３ｈ，ｄ＝０．５ｈのものでは逆に厚みｄが厚くなるにつれてクロストーク成分が大きくなってしまうこと、厚みｄが０．５ｈであれば０（ＤＣ）〜１０ＧＨｚの帯域ではクロストーク成分を抑制できるが、１０ＧＨｚを超過すると逆にクロストーク成分が誘電体層１０４を敷かない場合と比べて大きくなってしまうことが判る。

従って、実施例３に係る各プリント基板１００（厚みｄがｄ＝０．０５ｈ，０．１ｈ，０．２ｈ，０．３ｈ，０．５ｈ）のものは、何れも０（ＤＣ）〜１０ＧＨｚの周波数帯域を使用周波数の範囲とすれば、クロストーク成分を抑制できることが判る。

実施例４では、実施例１のプリント基板１００の基本構造をそのままにして、信号線層１０３のマイクロストリップ線路における間隔Ｓを変化させて各プリント基板１００を作製したものである。但し、実施例４に係る各プリント基板１００における各部のパラメータについて、誘電体層１０４の比誘電率εｒは７のものであり、誘電体層１０４の厚みｄは絶縁体層１０２の厚みｈ＝４ｍｍに対してｄ＝０．１ｈ（０．４ｍｍ）であり、絶縁体層１０２はガラスエポキシ基板を材料とする比誘電率εｒ＝４．６８のものとして共通させている。

図５は、実施例４に係る各プリント基板１００（誘電体あり）の周波数（ＧＨｚ）に対するクロストーク成分の特性を測定した結果を誘電体層１０４を形成しない構造（誘電体なし）の場合と対比して示したものである。

図５からは、間隔ＳがＳ＝３Ｗ，２．５Ｗ，２Ｗ，１Ｗ，０．５Ｗの何れの場合にも誘電体層１０４を敷かない場合（Ｓｃ＝３Ｗ）よりも０（ＤＣ）〜１２ＧＨｚの全ての周波数帯域でクロストーク成分を小さく抑制できること、特に０．５Ｗまで狭めても誘電体層１０４を敷かない場合よりもクロストーク成分を小さく抑え得ることが判る。

従って、信号線層１０３のマイクロストリップ線路における間隔Ｓが幅Ｗとの関係でＳ＝０．５Ｗ〜３Ｗの範囲となる形態とすれば、クロストーク成分を抑制できることが判る。

因みに、以上の総括的な結果により、クロストーク成分の抑制効果は、誘電体層１０４の比誘電率εｒが１〜４０の範囲、誘電体層１０４の厚みｄが絶縁体層１０２の厚みｈとの関係でｄ＝０．０５ｈ〜０．５ｈの範囲、信号線層１０３のマイクロストリップ線路における間隔Ｓが幅Ｗとの関係でＳ＝０．５Ｗ〜３Ｗの範囲で使用すれば、使用周波数帯域が０（ＤＣ）〜１０ＧＨｚの範囲において誘電体層１０４を敷かないＳ＝３Ｗの構造のものよりもクロストーク成分を抑制できる効果が得られることが判った。

ところで、上述した実施例１〜実施例４に係るプリント基板１００では、信号線１０３上及び絶縁体層１０２上に設ける誘電体層１０４をアルミナシートの貼り付けにより実装する形態として説明したが、誘電体層１０４は液状に溶かした誘電体を基板上に噴霧することによっても形成できるので、構造上はこのような形態に限定されない。

図６は、実施例５に係るプリント基板２００を作製するために要する誘電体形成装置の概略構成を示した側面断面図である。

このプリント基板２００の場合も、実施例１〜実施例４に係るプリント基板１００の場合と同様に、使用周波数帯域が０（ＤＣ）〜１０ＧＨｚの範囲で使用されるもので、グランド層２０１，信号線層２０３が互いに絶縁体層２０２を挟んで積層され、信号線層２０３上の表面を覆うように信号線層２０３上及び絶縁体層２０２上に誘電体層２０４が形成された構成となっている点は共通していが、誘電体層２０４の形状が先の実施例１〜実施例４に係るプリント基板１００における誘電体層１０４の形状と幾分異なっている。

即ち、実施例５に係るプリント基板２００では、図６に示されるような誘電体形成装置としての噴霧器２０６から液状に溶かした誘電体液を信号線層２０３上及び絶縁体層２０２上（プリント基板２００上とみなしても良い）に噴霧することによって誘電体層２０４を形成したものである。この誘電体層２０４は、信号線２０３の上方部分が信号線層２０３の有する厚みｔの分、凸状となって信号線層２０３の無い絶縁体層２０２の上方部分よりも厚く形成され、この結果として肉厚部分で厚みｄを有する構造となっている。

このような誘電体層２０４の形状や製造工程（作製過程）が異なる実施例５に係るプリント基板２００であっても、実施例１〜４実施例に係るプリント基板１００の場合と同等にクロストーク成分を抑制し得る構造となる。

本発明の実施例１に係るプリント基板１００の基本構造を示した側面断面図である。図１に示すプリント基板の周波数に対するクロストーク成分の特性を測定した結果を誘電体層を形成しない構造（誘電体なし）の場合と対比して示したものである。本発明の実施例２に係る各プリント基板の周波数に対するクロストーク成分の特性を測定した結果を誘電体層を形成しない構造（誘電体なし）の場合と対比して示したものである。本発明の実施例３に係る各プリント基板の周波数に対するクロストーク成分の特性を測定した結果を誘電体層を形成しない構造（誘電体なし）の場合と対比して示したものである。本発明の実施例４に係る各プリント基板の周波数に対するクロストーク成分の特性を測定した結果を誘電体層を形成しない構造（誘電体なし）の場合と対比して示したものである。本発明の実施例５に係るプリント基板を作製するために要する誘電体形成装置の概略構成を示した側面断面図である。

符号の説明

１００，２００プリント基板
１０１，２０１グランド層
１０２，２０２絶縁体層
１０３，２０３信号線
１０４，２０４誘電体層
２０６噴霧器

Claims

グランド層及び信号線層が互いに絶縁物を挟んで積層されて成るプリント基板において、前記信号線層の上部に誘電体層が設けられて成ることを特徴とするプリント基板。
請求項１記載のプリント基板において、前記誘電体層は、前記信号線層の表面を覆って形成されていることを特徴とするプリント基板。
請求項１又は２記載のプリント基板において、前記誘電体層は、比誘電率εｒが１〜４０の範囲にあることを特徴とするプリント基板。
請求項１〜３の何れか一つに記載のプリント基板において、使用周波数帯域が０〜１０ＧＨｚの範囲であることを特徴とするプリント基板。
請求項１〜４の何れか一つに記載のプリント基板において、前記絶縁物としての絶縁体層を含み、前記誘電体層の厚みｄは、前記絶縁体層の厚みｈに対してｄ＝０．０５ｈ〜０．５ｈなる関係が成立する範囲にあることを特徴とするプリント基板。
請求項１〜５の何れか一つに記載のプリント基板において、前記信号線層は、マイクロストリップ線路による幅Ｗを有して互いに間隔Ｓの距離を隔てて平行して設置されると共に、該間隔Ｓが該幅Ｗに対してＳ＝０．５Ｗ〜３Ｗなる関係が成立する範囲にあることを特徴とするプリント基板。