JP2007059645A

JP2007059645A - 複合配線基板

Info

Publication number: JP2007059645A
Application number: JP2005243757A
Authority: JP
Inventors: Atsuhiro Uratsuji; 淳広浦辻; Seita Araki; 誠太荒木
Original assignee: Sony Chemical and Information Device Corp
Current assignee: Dexerials Corp
Priority date: 2005-08-25
Filing date: 2005-08-25
Publication date: 2007-03-08

Abstract

【課題】信号配線の幅を変えなくても露出部分と埋設部分の特性インピーダンスが等しい複合配線基板を提供する。
【解決手段】露出部分Ａの接地配線１３Ａの開口率Ｍ_Aを埋設部分Ｂの接地配線１３Ｂの開口率Ｍ_Bよりも小さくする。これにより、信号配線１２と接地配線１３の間の容量成分を埋設部分で減少させ、リジッド配線基板２１、２２、３１、３２による容量成分の増大を消去する。開口率差ΔＭは３％以上にするとよい。
【選択図】図１

Description

本発明は複合配線基板の技術分野にかかり、特に、信号が安定に伝達される複合配線基板に関する。

図３(ａ)〜(ｃ)の符号１０１は、従来の複合配線基板であり、長尺のフレキシブル配線基板１１０の一端部に、リジッド配線基板１２０、１３０が積層されている。
フレキシブル配線基板１１０はベースフィルム１１１を有しており、その片面に複数の信号配線１１２が平行に配置されている。反対側の面には接地配線１１３が配置されている。

同図(ａ)は、複合配線基板１０１の断面図、同図(ｂ)は、そのフレキシブル配線板１１０の信号配線１１２を説明するための平面図、同図(ｃ)は、接地配線１１３を説明するための平面図である。

ベースフィルム１１１は２５μｍ〜５０μｍ程度と薄いため、信号配線１１２と接地配線１１３の間の容量成分が大きくなりやすいため、接地配線１１３は網状にパターニングされており、信号配線１１２の特性インピーダンスが小さくならないようにされている。
信号配線１１２と接地配線１１３上には、それぞれカバーフィルム１１４、１１５が配置されている。

リジッド配線板１２０、１３０は、フレキシブル配線板１１０の両面に、一乃至複数枚が配置されており(図では１枚ずつが配置されている。)、リジッド配線基板１２０、１３０は、硬質の基板１２１、１３１と、該基板１２１、１３１上に配置された配線１２２、１３２とを有している。配線１２２、１３２の表面は、ソルダーレジスト１２３、１３３で覆われている。
このような複合配線基板１０１では、フレキシブル配線基板１１０の一部が露出し、他の部分がリジッド配線基板１２０、１３０中に埋設された構造になる。

各信号配線１１２は、一部が露出部分を通り、他の部分が埋設部分を通るため、一本の信号配線１１２中でも、露出部分の特性インピーダンスと埋設部分の特性インピーダンスが異なってしまう。そして、その差が大きいと境界部分で反射等が発生し、特性インピーダンスのミスマッチが生じる虞がある。

特性インピーダンスは、露出部分の方が埋設部分よりも大きくなるので、ミスマッチを解決するためには、図４のように、露出部分Ａの信号配線１１４ａの幅を、埋設部分Ｂの信号配線１１４ｂの幅よりも広くし、両部分の特性インピーダンスを一致させることが考えられる。しかし、信号線幅を広くするのは、小型・高密度化の要求に反してしまう。
なお、接地配線パターン１１３の形状については、例えば下記先行技術で言及されている。
特開平４−１２７５９８号公報

信号配線の特性インピーダンスが長さ方向で一定の複合配線基板を提供する。

上記課題を解決するため、本発明は、ベースフィルムの片面に複数の信号配線が延設され、反対側の面に網状の接地配線が配置されたフレキシブル配線基板と、前記フレキシブル配線基板の一部表面に配置された一乃至複数枚のリジッド配線基板とを有する複合配線基板であって、前記フレキシブル配線基板は、前記リジッド配線基板に接触する埋設部分と、前記リジッド配線基板からはみ出した露出部分とを有し、前記接地配線の前記露出部分に位置する領域の開口率Ｍ_Aは、前記埋設部分に位置する領域の開口率Ｍ_Bよりも小さくされた複合配線基板である。
また、本発明は、前記リジッド配線基板のうち、前記フレキシブル配線基板の前記信号配線に隣接するリジッド配線基板の配線膜は前記接地配線に接続された複合配線基板である。
また、本発明は、前記露出部分の開口率Ｍ_Aと前記埋設部分の開口率Ｍ_Bの差ΔＭが３％以上にされた複合配線基板である。

本発明は上記のように構成されており、信号配線の露出部分の幅と埋設部分の幅が等しくても、接地配線の開口率に差を設けることで、信号配線と接地配線の間の容量成分の大きさを、埋設部分の方を露出部分よりも小さくしており、リジッド配線板の影響による埋設部分の容量成分の増大を相殺するようにしている。これにより、露出部分と埋設部分の特性インピーダンスが略等しくなる。
図５は、接地配線の開口率と信号配線の特性インピーダンスの関係を示すグラフである。

接地配線が設けられるべき領域の全体面積と、その領域の接地配線間の開口(接地配線が配置されていない領域)の合計面積の比を開口率Ｍとする。全面が接地配線で覆われている場合は開口率Ｍは０％である。

図５のグラフから、信号配線の幅を変えなくても接地配線の開口率を変えることで、信号配線の特性インピーダンスを制御できることが分かる。
図６、図７は信号配線幅と特性インピーダンスの関係を示すグラフであり、図６には、接地配線の開口率が５６．３％の場合の信号配線の露出部分と埋設部分の特性インピーダンスの関係、図７には、は７６．６％の場合についての信号配線の露出部分と埋設部分の特性インピーダンスの関係である。横軸は信号配線の幅であり、縦軸は特性インピーダンスの値である。
同じ開口率であって同じ信号配線幅である場合は、埋設部分Ｂは露出部分Ａよりも１０Ω程特性インピーダンスが小さくなっている。

次に、図８〜図９は、開口率を変えると、埋設部分Ｂと露出部分Ａの信号配線１２の特性インピーダンスが同じ値(ここでは５０Ω)になることを示したグラフであり、図８、図９、図１０は信号配線の幅が、それぞれ１００、１５０、２００μｍのときに５０Ωになるようにした場合である。図８〜図１０では、埋設部分Ｂの開口率Ｍ_Bから露出部分Ａの開口率Ｍ_Aを減じた開口率差ΔＭ値は、ぞれぞれ１１．６３、７．９７、６．４７％である。

図１１は、一定幅の信号配線１２で、露出部分Ａと埋設部分Ｂの特性インピーダンスを一致させる場合の、信号線幅Ｗと開口率差ΔＭの関係を示すグラフである。
一般に、信号配線１２の幅は３００μｍ以下なので、３％以上の開口率差ΔＭが必要なことが分かる。

信号配線の幅を変えなくても露出部分と埋設部分の特性インピーダンスを一致させることができる。

図１の符号１は、本発明の一実施例の複合配線基板を示している。
この複合配線板１は、長尺のフレキシブル配線基板１０と、フレキシブル配線基板１０の一端部の片面に配置された第一のリジッド部２０と、第一のリジッド部と同じ側の端部であって、反対側の面に配置された第二のリジッド部３０とを有している。

第一、第二のリジッド部２０、３０は、それぞれ一枚のリジッド配線基板、又は積層された複数のリジッド配線板で構成されている。ここでは、それぞれ二枚のリジッド配線基板２１、２２又は３１、３２が積層されている。最外層のリジッド配線基板２２、３２の表面には、ソルダーレジスト膜２９、３９が配置されている。

各リジッド配線基板２１、２２、３１、３２は、それぞれ硬質の基板２１１₁、２１１₂、３１１₁、３１１₂と、基板２１１₁、２１１₂、３１１₁、３１１₂上に配置された配線膜２１２₁、２１２₂、３１２₁、３１２₂とを有している。
配線膜２１２₁、２１２₂、３１２₁、３１２₂は所望形状にパターニングされている。

フレキシブル配線基板１０は、ベースフィルム１１を有しており、その片面には信号配線１２が配置され、反対側の面には接地配線１３が配置されている。
信号配線１２と接地配線１３の表面にはカバーフィルム１８、１９が貼付されている。

ベースフィルム１１やカバーフィルム１８、１９は膜厚２５μｍ〜５０μｍ程度のポリイミドフィルムで構成され、信号配線１２や接地配線１３は銅によって構成されている。
信号配線１２と接地配線１３は、金属細線によって構成したり、ベースフィルム１１に貼付された金属箔又は金属膜をパターニングすることで構成できる。

ベースフィルム１１、信号配線１２、接地配線１３、カバーフィルム１８、１９は可撓性や柔軟性を有しており、従って、フレキシブル配線基板１０も可撓性や柔軟性を有している。

図２(ａ)、(ｂ)は、それぞれ信号配線１２と接地配線１３の平面形状を示している。
信号配線１２は、直線状であり、複数本がベースフィルム１１の長手方向に沿って互いに平行に配置されている。各信号配線１２の幅は長さ方向に亘って一定である。また、各信号配線１２の幅は互いに等しくされている。
接地配線１３は、直線状の配線が網状に交叉するように配置されており、接地配線１３の間には、接地配線１３の無い網目部分１４が位置している。

フレキシブル配線基板１０の一部は、第一、第二のリジッド部２０、３０の外側にはみ出しており、他の部分は、第一、第二のリジッド部２０、３０で挟まれており、この部分のフレキシブル配線基板１０は、第一、第二のリジッド部２０、３０の間に埋設されている。

フレキシブル配線基板１０のはみ出し部分を露出部分Ａとし、埋設された部分を埋設部分Ｂとすると、埋設部分Ｂに位置する部分は第一、第二のリジッド部２０、３０に固定されているのに対し、露出部分Ａに位置する部分のフレキシブル配線基板１０は可撓性又は柔軟性が確保され、自由に曲げられる。

露出部分Ａの先端付近では、カバーフィルム１８は部分的に除去され、信号配線１２が露出されて信号配線１２が他の基板や回路と接続される接続領域１５が形成されている。

フレキシブル配線基板１０の信号配線１２は、一定厚みのベースフィルム１１を介して接地配線１３と近接配置されている。
この複合配線基板１の接地配線１３は、露出部分Ａの網は密にされ、埋設部分Ｂの網は粗にされている。

網目の粗密の程度を、開口率Ｍ(全体の面積に対する網目部１４の面積の比)で表すものとすると、露出部分Ａの開口率Ｍ_Aは、露出部分Ａの面積と、接地配線１３ａを除く部分である網目部分１４ａの面積との比率であり、埋設部分Ｂの開口率Ｍ_Bは、埋設部分Ｂの面積と、接地配線１３ｂを除く部分である網目部分１４ｂの面積との比率であり、
Ｍ_A＞Ｍ_B
にされている。

この開口率Ｍ_A、Ｍ_B の関係により、信号配線１２の幅が露出部分Ａと埋設部分Ｂで同じであっても、露出部分Ａと埋設部分Ｂの特性インピーダンスが等しくなる。

なお、この例では、信号配線１２に隣接するリジッド配線基板２１の配線膜２１２₁は接地配線であり、プラグ１７によってフレキシブル配線基板１０の接地配線１３に接続されているが、接地配線ではなく、回路間や素子間を接続する信号配線であってもよい。

また、フレキシブル配線基板１０の信号配線は、不図示の導電性プラグにより、隣接するリジッド配線基板２１、３１の配線膜２１２₁、３１２₁に接続されており、各リジッド配線基板２１、２２、３１、３２の接地されない配線膜２１２₁、２１２₂、３１２₁、３１２₂は信号配線であり、層間の信号伝達のために不図示のプラグによって相互に接続されている(なお、ここでは、フレキシブル配線基板１０の信号配線１２側に隣接するリジッド配線基板１２の配線膜２１２₁は接地配線であるから、その配線膜２１２₁には、接地配線として用いられる信号配線を除き、他の信号配線１２は接続されない。)。

最外層のリジッド配線基板２２、３２には電子素子が搭載され、電子回路が形成されている。また、最外層のリジッド配線基板２２、３２は、電源回路や他の電子回路に接続可能に構成されており、フレキシブル配線基板１０の信号配線１２は、リジッド配線基板２１、２２、３１、３２を介して、それらの電子回路に接続される。
フレキシブル配線基板１０の露出部分Ａに位置する接続部１５は他の電子回路に接続されるから、結局、この複合配線基板１により、電子回路間が接続される。

上記接地配線１３は、平面形状が直線状の配線膜を交叉させた網目形状であったが、本発明はそれに限定されるものではなく、図２(ｃ)に示すように、開口１４ａ、１４ｂが円形であってもよい。この場合も、Ｍ_A＞Ｍ_B であり、露出部分Ａと埋設部分Ｂの特性インピーダンスが等しくなるようにされている。

また、露出部分Ａと埋設部分Ｂは異なる平面形状の接地配線１３を組み合わせてもよい。Ｍ_A＞Ｍ_B である限り、例えば露出部分Ａが網目状であり、埋設部分Ｂが円形の開口１４ｂであったり、その逆であってもよい。

また、上記はフレキシブル配線基板１０の両面にリジッド部２０、３０が配置されていたが、リジッド部がフレキシブル配線基板の片面だけに配置された複合配線基板も本発明に含まれる。要するに、同じ開口率であると、一本の信号配線の特性インピーダンスが部分的に変わってしまう場合に、信号配線の幅を変えずに、接地配線の開口率を変えて、長さ方向に亘る特性インピーダンス

本発明の複合配線基板の断面図 (ａ)：その複合配線基板の信号配線のパターンを説明するための図 (ｂ)：接地配線のパターンを説明するための図 (ｃ)：他の接地配線のパターン (ａ)：従来技術の複合配線基板の断面図 (ｂ)：その信号配線のパターンを説明するための図 (ｃ)：その接地配線のパターンを説明するための図信号配線幅が異なる場合を説明するための図接地配線の開口率と信号配線の特性インピーダンスの関係を示すグラフ開口率が５６．３％の場合の信号配線の露出部分と埋設部分の特性インピーダンスの関係を示すグラフ開口率が７６．６％の場合の信号配線の露出部分と埋設部分の特性インピーダンスの関係を示すグラフ露出部分と埋設部分の特性インピーダンスを５０Ωで一致させるためのグラフ……信号線幅が１００μｍの場合露出部分と埋設部分の特性インピーダンスを５０Ωで一致させるためのグラフ……信号線幅が１５０μｍの場合露出部分と埋設部分の特性インピーダンスを５０Ωで一致させるためのグラフ……信号線幅が２００μｍの場合開口率差ΔＭの最小値を求めたグラフ

符号の説明

１……複合配線基板
１０……フレキシブル配線基板
１１……ベースフィルム
１２……信号配線
１３……接地配線
２１、２２、３１、３２……リジッド配線基板
２１２₁、２１２₂、３１２₁、３１２₂……配線膜
Ａ……露出部分
Ｂ……埋設部分
Ｍ_A、Ｍ_B……開口率
ΔＭ……開口率差

Claims

ベースフィルムの片面に複数の信号配線が延設され、反対側の面に網状の接地配線が配置されたフレキシブル配線基板と、
前記フレキシブル配線基板の一部表面に配置された一乃至複数枚のリジッド配線基板とを有する複合配線基板であって、
前記フレキシブル配線基板は、前記リジッド配線基板に接触する埋設部分と、前記リジッド配線基板からはみ出した露出部分とを有し、
前記接地配線の前記露出部分に位置する領域の開口率Ｍ_Aは、前記埋設部分に位置する領域の開口率Ｍ_Bよりも小さくされた複合配線基板。
前記リジッド配線基板のうち、前記フレキシブル配線基板の前記信号配線に隣接するリジッド配線基板の配線膜は前記接地配線に接続された請求項１記載の複合配線基板。
前記露出部分の開口率Ｍ_Aと前記埋設部分の開口率Ｍ_Bの差ΔＭが３％以上にされた請求項１又は請求項２のいずれか１項記載の複合配線基板。