JP2006186286A - 電子装置及び印刷配線板 - 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の領域を印刷配線板の中央部の分割領域３とその周辺の分割領域３´に分割し、絶縁層２を間にした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、かつ、中央部の分割領域３における電源面パターン４は複数の電源面パターンに分割して形成し、異なる分割領域に存在し隣接するが異なる層面に存在する電源面パターン４同士を電源接続部６で電気接続するとともに、異なる分割領域３に存在し隣接するが異なる層面に存在する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、印刷配線板の上下両面における各分割領域内に形成された電気配線パターン１０とを含む。
【選択図】 図１ｂ

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ために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。

このＥＭＩを低減するため、特許文献１には、回路基板において、電子素子の配置位置に分割領域を形成し、そこに主な電源面パターンから分離した部分的電源面パターンを形成し、電子素子の電源端子を部分的電源面パターンに接続し、部分的電源面パターンはフィルタを介して主な電源面パターンに接続される回路基板が提案されている。

また、特許文献２には、多層プリント板において、搭載する電子素子を設置する分割領域の電源面パターン及びグランド面パターンをともに部分的に、主な電源面パターン及びグランド面パターンから分離し、分離したグランド面パターン同士及び分離した電源面パターン同士をそれぞれフィルタを介して接続した構造によりＥＭＩを低減する多層プリント板が提案されている。

特開平５−１３９０９号公報 特開平７−４５９６２号公報

しかし、これらの従来技術では、ＥＭＩ低減の回路にフィルタを必要とするためコストが高くなる欠点があった。

これに対し、本発明は、フィルタを用いずにＥＭＩを低減する電子装置及び印刷配線板を提供することを目的とする。

本発明による印刷配線板及び電子装置は、印刷配線板の領域を中央部の分割領域とその周囲の分割領域との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る。また、第１の絶縁層を間にした一方の面側における中央部の分割領域内の全領域には電源面パターンあるいはグランド面パターンを形成し、第１の絶縁層を間にした他方の面側における中央部の分割領域を複数の部分に分割して複数のグランド面パターンあるいは電源面パターンを形成する。更に、異なる分割領域にあるが隣接し、かつ異なる層面に存在する電源面パターン同士は電源接続手段で接続し、異なる分割領域にあるが隣接し、かつ異なる層面に存在するグランド面パターン同士はグランド接続手段で接続した構造を有する。そして、印刷配線板の電気配線パターンはそれに隣接する層面のグランド面パターンあるいは電源面パターンの存在する領域内に形成した構造とする。

なお、前記中央部の分割領域を略十字形状とし、該略十字形状から外れた４つの隅を前記周囲の分割領域としても良いし、前記中央部の分割領域を略逆Ｔ字形状とし、該略逆Ｔ字形状から外れた２つの隅を前記周囲の分割領域としても良い。

本発明による印刷配線板及び電子装置は、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しＥＭＩを低減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１ａ〜図１ｄは本発明を電子装置の印刷配線板に適用した第１の実施例を示す。図１ａは信号配線層面の平面図、図１ｂは信号配線層の下層の第１の電源グランド面（第１の導体面パターン）の平面図、図１ｃは第１の電源グランド面の下層の第２の電源グランド面（第２の導体面パターン）の平面図、図１ｄは最下層の半田面の平面図である。図２ａは図１ａ〜図１ｄによる印刷配線板を用いた電子装置を図１ｂの線Ａ−Ａ´部分で見た断面図、図２ｂは図１ｂ〜図１ｄによる印刷配線板を用いた電子装置をその中央部分で見た断面図である。

本実施例による印刷配線板１は、図２ａ、図２ｂに示すように、上下方向（厚さ方向）の中間部近くに絶縁層２（第１の絶縁層）を有する。絶縁層２の上側には図１ｂに示すような第１の電源グランド面を介して絶縁層１６が形成され、絶縁層２の下側には図１ｃに示すような第２の電源グランド面を介して絶縁層１６が形成されている。絶縁層２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。第１、第２の電源グランド面については後述する。

この印刷配線板１の中央部に、寸法が縦横５ｍｍ程度の電子素子８を設置して電子装置１００を製造する。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、その電源端子及びグランド端子を印刷配線板１の表面の電気配線パターンに電気接続する。図２ｂに示されるように、印刷配線板１の表面の電気配線パターンは層間接続導体１１を介して第１、第２の電源グランド面における電源面パターン４、グランド面パターン５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。この印刷配線板１において、第２の電源グランド面におけるグランド面パターン５あるいは電源面パターン４に接続する層間接続導体１１は、第１の電源グランド面における電源面パターン４あるいはグランド面パターン５にクリアランスホール１９を設けることで、電気的に接続しないようにする。

印刷配線板１へ電子素子８を実装した電子装置としては、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に薄膜の半導体素子膜で形成した電子素子８を設置することもできる。また、電子素子８の設置位置は、印刷配線板１の内部に埋め込み設置しても良い。

図１ａ〜図１ｄに一例を示す印刷配線板１は寸法が縦（前後）１５ｍｍ、横（左右）１７ｍｍの寸法である。この印刷配線板１の寸法は、縦横５ｍｍ程度の小さな寸法でも、また、縦横５０ｍｍ程度、更には縦横５００ｍｍ程度の大きな寸法の印刷配線板１にも適用可能である。

図１ａに示すように、印刷配線板１の信号配線層面には、その中央位置に設置する電子素子８に接続するための電気配線パターン１０を、印刷配線板１の内側から外側に向けて形成する。

図１ｂに示すように、信号配線層面の下の第１の電源グランド面の中央部には、その上層の大部分の電気配線パターン１０の領域を包含する幅の広いグランド面パターン５を十文字形に形成する。そして、その層面で十文字形のグランド面パターン５の欠けた４隅には４つの分離した電源面パターン４を形成する。

このように、第１の電源グランド面の領域を、印刷配線板１の中央部の十文字形の分割領域３とそれ以外の４つの分割領域３´とからなる５つの分割領域に分割している。なお、信号配線層面の電気配線パターン１０が第１の電源グランド面の十文字形のグランド面パターン５の領域からはみ出す部分を持つ場合には、そのはみ出した電気配線パターン１０の部分の近隣の領域に、その電気配線パターン１０に隣接して並行するガードグランドパターン３２を形成する。ガードグランドパターン３２の両端にはビアホール３３を形成することにより十文字形のグランド面パターン５に接続する。

図１ｃに示すように、第１の電源グランド面及び絶縁層２の下の第２の電源グランド面には、印刷配線板１の中央部の十文字形の分割領域３内に、この分割領域３を分割して形成した４つの電源面パターン４を形成する。また、印刷配線板１の４隅に形成した４つの分割領域３´の位置には、それぞれグランド面パターン５を形成する。そして、異なる分割領域に存在し、隣接するが異なる層面に存在するグランド面パターン５同士をビアホールやスルーホールなどのグランド接続部７で電気接続する。一方、異なる分割領域に存在し、隣接するが異なる層面に存在する電源面パターン４同士を同じく、ビアホールやスルーホールなどの電源接続部６で電気接続する。

図２ａ、図２ｂには、絶縁層２の上下両面にあって同じ分割領域３、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た。つまり、一方の層面で隣接し合う分割領域３、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し、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５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４が対向するように形成している。

１つの分割領域内では、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の上下両面に電源面パターン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。隣接する分割領域同士では、絶縁層２の上下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、隣接する分割領域で異なる層面に形成された個片同士はビアホールやスルーホールなどによる電源接続部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、隣接する分割領域で層が異なる個片同士はビアホールやスルーホールなどのグランド接続部７で接続する。

電源接続部６、グランド接続部７は以下のように形成する。例えば、印刷配線板１に機械的ドリル加工で厚さ方向に貫通する直径が約０．３ｍｍから２ｍｍの貫通孔に銅、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スルーホールで電源接続部６、グランド接続部７を実現する。あるいは、貫通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電源接続部６、グランド接続部７を実現する。また、印刷配線板１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電源接続部６、グランド接続部７を形成する。更には、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１６を形成する。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。

更に、これら上下の絶縁層１６の表面に電気配線パターン１０を形成し、信号配線層面を形成する。

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。

層の異なる電気配線パターン１０同士は、ビアホールやスルーホールによる層間配線接続部３１（図２ｂ）で電気接続する。この層間配線接続部３１も、ビアホールやスルーホール以外に、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。層間接続部３１は、隣接し合う電源面パターン４とグランド面パターン５との間のスペースを利用して形成することができる。電源面パターン４、グランド面パターン５を通す場合には、層間接続導体１１と同様に、クリアランスホールを設けるようにすれば良い。

続いて、絶縁層１６及び電気配線パターン１０の表面に半田レジストを被着させた絶縁層１７を形成することで印刷配線板１が製造される。なお、図１ｄに示されるように、下側の半田面層における電気配線パターンには外部との電気接続を行うためにボールグリッドアレイＢＧが設けられる。

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

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で、その中心に十文字形のグランド面パターン５を有し、その十文字形のグランド面パターン５に対向する電源面パターンが４つに分割された電源グランド面構造ができる。また、この電源グランド面構造内に後述するような電子素子８を内蔵しても良い。

図３は、シミュレーション結果を示す。本発明の印刷配線板１として、縦横１５ｍｍ×１７ｍｍの寸法で、絶縁層２の誘電率が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３には、本実施例の印刷配線板１の第１の電源グランド層面を、十文字のグランド面パターン５と、それ以外の領域に設置した４つの電源面パターン４の５つの領域に分けた分割領域３、３´を形成し、第２の電源グランド層面を、十文字領域の分割領域３内に分けて形成した４つの電源面パターン４と、その周囲の空いた領域に設置した４つのグランド面パターン５に分けた印刷配線板１のＥＭＩを示す。このＥＭＩは、絶縁層２の厚さが薄くなれば弱くなる。

また、比較例の印刷配線板として、縦１５ｍｍ、横１７ｍｍの寸法の単一面の電源面パターン４と、それに平行する同じ寸法のグランド面パターン５を形成した従来の印刷配線板のＥＭＩを示す。

従来の印刷配線板では、４．１ＧＨｚ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。

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１０ＧＨｚまでの周波数帯域にわたってＥＭＩが比較例の印刷配線板よりも４０ｄＢ以上低減され、すなわちＥＭＩは１万分の１以下に低減される。また、ＥＭＩの強度の周波数特性が１０ＧＨｚ以下で滑らかであるので、印刷配線板１の内部における４．１ＧＨｚ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、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。印刷配線板１の外周部で隣接する分割領域３、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。しかし、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、３´の個片は、ビアホールやその他の、分割領域３、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、３´の寸法、および、中央部の分割領域３を更に分割して形成した４つの電源面パターン４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、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。特に、印刷配線板１の寸法と同程度の寸法の中央部の分割領域３のグランド面パターン５に対しては、分割領域３を更に分割して形成した４つの電源面パターン４を対向させ、また、その４つの電源面パターン４同士は中央部の分割領域３内では電気接続させず、その周囲の分割領域３´の電源面パターン４に電気接続させた。そのため、中央部の分割領域３の電源面パターン４とグランド面パターン５で構成される平行平板は高周波的によく分割され、平行平板による電磁界共振は分割された電源面パターン４の寸法で生じるように、平行平板の寸法を小さくできた。

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。ある分割領域で生じる電磁界は、隣接する分割領域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。

こうして、電源面パターン４とグランド面パターン５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。

本実施例では、印刷配線板１の中央部の分割領域３におけるグランド面パターン５は、その分割領域３の全領域に形成し、中央部の分割領域３における電源面パターン４は複数の電源面パターン４に分割して形成したが、電源面パターン４とグランド面パターン５を入れ替えた関係にしても同様にＥＭＩが低減できる効果がある。すなわち、印刷配線板１の中央部の分割領域３における電源面パターン４は分割領域３の全領域に１つ形成し、中央部の分割領域３におけるグランド面パターン５を複数のグランド面パターン５に分割して形成しても良い。

この印刷配線板１は、電気配線パターン１０が電源面パターン４及びグランド面パターン５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を形成し、その上に電源面パターン４とグランド面パターン５の交互配置による第１の電源グランド層面、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の交互配置による第２の電源グランド層面を形成し、次に、下側の絶縁層１６と、その上に電気配線パターン１０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。

また、本実施例では、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１ｂ、図１ｃ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、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４及び図５は第２の実施例を示す。図４（ａ）は印刷配線板における部品面側の信号配線層面の平面図、図４（ｂ）は信号配線層の下の層面の第１の電源グランド面の平面図、図４（ｃ）は第１の電源グランド面の下の第２の電源グランド面の平面図、図４（ｄ）は最下面の半田面側の信号配線層面の平面図である。図５は印刷配線板１の断面図である。

第２の実施例が第１の実施例と異なる点は、以下の第１〜第３の点である。第１の点は、矩形の印刷配線板１の分割領域が、印刷配線板１の中心部のＴ字形の領域３と領域３以外の２つの領域３´とから成る。第２の点は、印刷配線板１の表裏の信号配線層において、部品面側の電気配線パターン１０の走行方向と半田面側の電気配線パターン１０の走行方向とが互いに直角に交差するようにされている。第３の点は、図５に示されるように、印刷配線板１に複数の電子素子８を設置している。

図５において、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、絶縁層２の外側の上下それぞれに絶縁層１６を有する。印刷配線板１には半導体チップ、チップインダクタ、チップコンデンサ、光変調素子などの電子素子８を複数設置する。電子素子８の信号端子を印刷配線板１の信号配線層の電気配線パターン１０に電気接続して電子装置１００を形成する。

図４に一例を示す印刷配線板１は、寸法が縦（前後）７ｍｍ、横（左右）１７ｍｍである。この印刷配線板１の寸法は、縦横５ｍｍ程度の小さな寸法でも、また、縦横５０ｍｍ程度、更には縦横５００ｍｍ程度の大きな寸法の印刷配線板１にも適用可能である。

図４（ａ）に示すように、印刷配線板１の信号配線層面に、電気配線パターン１０を図中左右（横）方向に形成する。

図４（ｂ）に示すように、第１の電源グランド面の中央部に、上層の信号配線層面の大部分の電気配線パターン１０の領域を包含する幅の広いグランド面パターン５を逆Ｔ字形に形成する。そして、その層面で逆Ｔ字形のグランド面パターン５以外の矩形内の領域である２つの隅に２つの分離した電源面パターン４を形成する。このように、第１の電源グランド面の領域を、印刷配線板１の中央部の領域である逆Ｔ字形の分割領域３と、その周辺部の分割領域３´との３つの分割領域に分割している。

図４（ｃ）に示すように、第１の電源グランド面の下の第２の電源グランド面には、印刷配線板１の中央部の逆Ｔ字形の分割領域３の領域を左右に３分割した形の３つの電源面パターン４を形成する。また、上層の第１の電源グランド面の２つの隅に形成した電源面パターン４の領域に重なる２つの分離したグランド面パターン５を形成する。

そして、異なる分割領域に存在し、隣接するが異なる層面に存在するグランド面パターン５同士をビアホールやスルーホールなどのグランド接続部７で電気接続する。一方、異なる分割領域に存在し、隣接するが異なる層面に存在する電源面パターン４同士を同じく、ビアホールやスルーホールなどの電源接続部６で電気接続する。

図４（ｄ）に示すように、第２の電源グランド面の下層の半田面の信号配線層面に、電気配線パターン１０を、印刷配線板１の図中上下（縦）方向に形成して部品面の信号配線層面の電気配線パターン１０に直交させる。また、部品面の信号配線層面の電気配線パターン１０と半田面の信号配線層面の電気配線パターン１０とをビアホールやスルーホールによる層間配線接続部３１（図５）で電気接続する。更に、表裏の絶縁層１６及び電気配線パターン１０の表面に半田レジストを被着させた絶縁層１７を形成することで印刷配線板１を製造する。

なお、電子素子８は、印刷配線板１の表面に複数個設置し、それらの電源端子及びグランド端子を印刷配線板１の表面の電気配線パターン１０に電気接続する。第１の実施例と同様に、印刷配線板１の表面の電気配線パターン１０は層間接続導体１１を介して第１、第２の電源グランド面における電源面パターン４、グランド面パターン５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。そして、第２の電源グランド面におけるグランド面パターン５あるいは電源面パターン４に接続する層間接続導体１１は、第１の電源グランド面における電源面パターン４あるいはグランド面パターン５にクリアランスホール１９を設けることで、電気的に接続しないようにする。また、図５では図示していないが、絶縁層２の中にも、各分割領域３、３´の範囲内に電気配線パターンを配線することができる。

以上のように、第２の実施例は、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で、その中心に逆Ｔ字形のグランド面パターン５を有し、その逆Ｔ字形のグランド面パターン５に対向する電源面パターンを３つに分割した電源グランド面構造にする。

図６は第２の実施例のシミュレーション結果を示す。第２の実施例の印刷配線板１は、縦横７ｍｍ×１７ｍｍの寸法で、絶縁層２の誘電率が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。この印刷配線板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。また、比較例の印刷配線板として、縦７ｍｍ横１７ｍｍの寸法の単一面の電源面パターン４と、それに平行する同じ寸法のグランド面パターン５を形成した従来の印刷配線板のＥＭＩを示す。

従来の印刷配線板では、４．１ＧＨｚの周波数でＥＭＩが多く、印刷配線板の内部で電磁界が共振していた。しかし、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１０ＧＨｚまでの周波数帯域にわたってＥＭＩが比較例の印刷配線板１よりも４０ｄＢ以上低減され、すなわちＥＭＩは１万分の１以下に低減される効果を得た。また、ＥＭＩの強度の周波数特性が１０ＧＨｚ以下で滑らかであるので、印刷配線板１の内部における４．１ＧＨｚ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効果がある。

第２の実施例によれば、長い長方形の印刷配線板１のＥＭＩを良く低減できる効果がある。第２の実施例ではまた、逆Ｔ字形の分割領域３内の表裏の信号配線層面に縦横方向の互いに直交する電気配線パターン１０を形成することで逆Ｔ字形の分割領域３内で自由に配線できる設計自由度がある効果がある。

以上の構造以外の印刷配線板１の構造としては、電気配線パターン１０と、絶縁層１６と電源面パターン４とグランド面パターン５の交互配置による第１の電源グランド面が片面にのみ形成された第１の基板モジュールを製造し、同じく、電気配線パターン１０と、絶縁層１６と、電源面パターン４とグランド面パターン５の交互配置による第２の電源グランド面が片面にのみ形成された第２の基板モジュールを製造し、次に、この第１の基板モジュールの第１の電源グランド面に第２の基板モジュールの第２の電源グランド面を対向させて、第１の基板モジュールと第２の基板モジュールとを、バンプなどから成る電源接続部６とグランド接続部７で接合することで、１組のツイストペア構造を形成した印刷配線板１を製造しても良い。

上記各実施例では中央部の分割領域３の形状を略十字形状、略逆十字形状としているが、これらの形状に限定されるものではなく、中央部の広い分割領域３内では、電源面パターン４あるいはグランド面パターン５を更に分割することで、中央部の分割領域３内で対向する電源面パターン４とグランド面パターン５の形成する平行平板の寸法を小さくする、種々の形状が、同様にＥＭＩを低減できるため、適用可能である。すなわち、中央部の分割領域３を更に分割した電源面パターン４同士あるいは分割したグランド面パターン５同士は、中央部の分割領域３内では電気接続させず、その周囲の分割領域３´の導体と電気接続させる構造を有する種々の形状が同様にＥＭＩを低減し適用可能である。また、分割領域３´の形状も中央部の分割領域３の形状に応じて適宜設定される。

図１ａは本発明の第１の実施例による印刷配線板における部品面側の信号配線層面の平面図である。 図１ｂは本発明の第１の実施例による印刷配線板における第１の電源グランド面の平面図である。 図１ｃは本発明の第１の実施例による印刷配線板における第２の電源グランド面の平面図である。 図１ｄは本発明の第１の実施例による印刷配線板における半田面側の信号配線層面の平面図である。 図２ａは本発明の第１の実施例による印刷配線板の図１ｂの線Ａ−Ａ´部分における断面図である。 図２ｂは本発明の第１の実施例による印刷配線板の中央部分における断面図である。 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。 図４は本発明の第２の実施例による印刷配線板を示した図であり、図４（ａ）は部品面側の信号配線層面の平面図、図４（ｂ）は第１の電源グランド面の平面図、図４（ｃ）は第２の電源グランド面の平面図、図４（ｄ）は半田面側の信号配線層面の平面図である。 図５は本発明の第２の実施例による印刷配線板における第１の電源グランド面の平面図及びそのＡ−Ａ’線による拡大断面図である。 本発明の第２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。

符号の説明

１ 印刷配線板
２、１６、１７ 絶縁層
３、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 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
１９ クリアランスホール
３１ 層間配線接続部
３２ ガードグランドパターン
１００ 電子装置

Claims (4)

1. 印刷配線板の領域を中央部の分割領域とその周囲の分割領域との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、
   前記第１の絶縁層を間にした一方の面側における前記中央部の分割領域内の全領域に電源面パターンあるいはグランド面パターンの第１の導体面パターンを形成する一方、前記第１の絶縁層を間にした他方の面側における前記中央部の分割領域を複数の部分に分割して複数のグランド面パターンあるいは電源面パターンから成る第２の導体面パターンを形成し、
   異なる分割領域にあるが隣接し、かつ異なる層面に存在する電源面パターン同士は電源接続手段で接続し、
   異なる分割領域にあるが隣接し、かつ異なる層面に存在するグランド面パターン同士はグランド接続手段で接続した構造を有し、
   前記グランド面パターンあるいは電源面パターンの導体面パターンの存在する領域に隣接する層面であって前記導体面パターンの領域内には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。
2. 前記中央部の分割領域を略十字形状とし、該略十字形状から外れた４つの隅を前記周囲の分割領域としたことを特徴とする請求項１に記載の印刷配線板。
3. 前記中央部の分割領域を略逆Ｔ字形状とし、該略逆Ｔ字形状から外れた２つの隅を前記周囲の分割領域としたことを特徴とする請求項１に記載の印刷配線板。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の印刷配線板と、該印刷配線板に実装した電子素子とを含むことを特徴とする電子装置。
   

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