JP2007208207A

JP2007208207A - 多層プリント配線板

Info

Publication number: JP2007208207A
Application number: JP2006028799A
Authority: JP
Inventors: Ippei Takahashi; 一平高橋; Akihiro Tanaka; 顕裕田中
Original assignee: Aica Kogyo Co Ltd
Current assignee: Aica Kogyo Co Ltd
Priority date: 2006-02-06
Filing date: 2006-02-06
Publication date: 2007-08-16

Abstract

【課題】送信側伝送線路から受信側伝送線路に流れる伝送信号のＡＣカップリング処理がなされる多層プリント配線板において、このＡＣカップリング処理の機能を十分に発揮させることのできる多層プリント配線板を得る。
【解決手段】送信側伝送線路１０１及び受信側伝送線路１０２と第１べたプレーン層２との距離が０．２５ｍｍ以下であり、また、第１べたプレーン層２において、電極パッド１０３、１０４及びチップコンデンサ１０５の直下の箇所に抜き部６を設けており、さらに、この抜き部６を設けることにより、電極パッド１０３及び１０４と第２べたプレーン層３との距離を０．５ｍｍ以上とする多層プリント配線板１である。
【選択図】図１

Description

この発明は多層プリント配線板に関する。詳しくは、送信側伝送線路及び受信側伝送線路と、送信側伝送線路に接続された電極パッドと、受信側伝送線路に接続された電極パッドと、が最上層に設けられているとともに、内層には、送信側伝送線路及び受信側伝送線路の直下の層に第１べたプレーン層と、第１プレーン層の下方の層に第２べたプレーン層と、が設けられており、さらに、電極パッドにチップコンデンサが実装されていて、このチップコンデンサにより、送信側伝送線路から受信側伝送線路に流れる伝送信号のＡＣカップリング処理がなされる多層プリント配線板に関する。

ドライバなどの送信側からレシーバなどの受信側に伝送信号が送信される回路構成において、伝送信号の送信側のコモンモード電位と、受信側のコモンモード電位が異なる場合、受信側で信号を正しく認識できない場合がある。

そこで、送信側と受信側とを接続する伝送線路の途中にコンデンサを接続することにより、送信側から出力された伝送信号の直流成分が遮断され、伝送信号電位を受信側が必要とする電位に合わせることができ、受信側で伝送信号を正しく認識させることができる。このような処理をＡＣカップリング処理という（ＡＣカップリング処理の例としては、特許文献１参照）。
特開平０５−１３６６５０号公報

図５及び図６は、多層プリント配線板１００であって、この多層プリント配線板１００は、最外層に送信側伝送線路１０１、受信側伝送線路１０２、送信側伝送線路１０１に接続された電極パッド１０３、受信側伝送線路１０２に接続された電極パッド１０４、及び、電極パッド１０３及び１０４に実装されたチップコンデンサ１０５と、が設けられている。また、内層においては、第１べたプレーン層１０６、及び、第２べたプレーン層１０７が設けられている。なお、以下に述べる、べたプレーン層とは、全面にべた状の導電層が形成された層をいう。

ここで、図５は、送信側伝送線路１０１及び受信側伝送線路１０２と、電極パッド１０３及び１０４と、チップコンデンサ１０５とを多層プリント配線板１００の上面から見た図であり、図６は、この多層プリント配線板１００をＡ−Ａ線で切断した断面図である。また、この多層プリント配線板１００は、送信側伝送線路１０１及び受信側伝送線路１０２の上にソルダーレジスト層が設けられている場合もある。

図６を参照すると、この多層プリント配線板１００は４層構造であって、最上層に送信側伝送線路１０１及び受信側伝送線路１０２と、これらに接続された電極パッド１０３及び１０４とが設けられ、内層には、第１べたプレーン層１０６及び第２べたプレーン層１０７が設けられ、さらに、最下層に信号層１０８が設けられている。また、これら各層の間には、絶縁層１０９が設けられている。

図５を参照すると、この信号配線においては、送信部（図示せず）から送られてきた伝送信号が送信側伝送線路１０１及び電極パッド１０３を経てチップコンデンサ１０５を通過し、次いで、電極パッド１０４及び受信側伝送線路１０２を経て受信部（図示せず）に送られる。すなわち、図５に示す回路構成により、送信側と受信部との間で、伝送信号のＡＣカップリング処理がなされるものである。

図７は、図５に示す信号配線の等価回路図である。また、図８は、図７に示す等価回路を図６の中に記載した図であって、その要所を拡大して示した図である。詳しくは、この回路は、チップコンデンサ１０５の容量１１０、チップコンデンサ１０５の自己インダクタンス１１１、電極パッド１０３、電極パッド１０３と第１べたプレーン層１０６との間に生じる寄生容量１１２、電極パッド１０４、及び、電極パッド１０４と第１べたプレーン層１０６との間に生じる寄生容量１１３を含むものである。

この回路への入力電圧をＶ_１、出力電圧をＶ_２、入力インピーダンスをＺ_１、寄生容量１１２及び１１３の総容量をＣ_１、チップコンデンサ１０５の容量１１０をＣ_２、チップコンデンサ１０５の自己インダクタンス１１１をＬ、伝送信号の角周波数をω（ｒａｄ／ｓ）とすると、この回路の電圧比は、下記式により表すことができる。

また、この回路の減衰係数αは、下記式により表すことができる。なお、この対数の底は１０である。

電極パッド１０３及び１０４の寄生容量１１２及び１１３が大きいほど、また、伝送信号の角周波数が高いほど減衰係数αが大きくなり、この回路を流れる伝送信号の減衰が大きくなる。また、高い周波数領域では伝送信号の減衰が著しいため、上記の回路においては、電極パッド１０３の寄生容量１１２、及び、電極パッド１０４の寄生容量１１３ができるかぎり小さいことが望ましい。

上記の回路においては、電極パッド１０３及び１０４の寸法を小さくすることにより、寄生容量１１２及び１１３を小さくすることができる。しかし、電極パッド１０３及び１０４の寸法は、チップコンデンサ１０５のサイズによって決定されるので、必ずしも寸法を小さくさせられない場合がある。

また、電極パッド１０３及び１０４の寄生容量１１２及び１１３は、電極パッド１０３及び１０４と、第１べたプレーン層１０６との層間距離を大きくすれば、小さくなる。しかし、この層間距離は、多層プリント配線板１００の厚み設定により決定されるので、必ずしも大きくさせることができない場合がある。

さらに、この層間距離を長くすると、必然的に送信側伝送線路１０１及び受信側伝送線路１０２と、第１べたプレーン層１０６との距離も長くなるので、送信側伝送線路１０１及び受信側伝送線路１０２の特性インピーダンスを所望の値（例えば５０Ω）に整合させるために、送信側伝送線路１０１及び受信側伝送線路１０２の幅を太くしなければならない場合もあり、高密度の配線ができなくなることもある。

よって、本発明は、送信側伝送線路及び受信側伝送線路と、送信側伝送線路に接続された電極パッドと、受信側伝送線路に接続された電極パッドと、が最上層に設けられているとともに、内層には、送信側伝送線路及び受信側伝送線路の直下の層に第１べたプレーン層と、第１プレーン層の下方の層に第２べたプレーン層と、が設けられており、さらに、電極パッドにチップコンデンサが実装されていて、このチップコンデンサにより、送信側伝送線路から受信側伝送線路に流れる伝送信号のＡＣカップリング処理がなされる多層プリント配線板において、このＡＣカップリング処理の機能を十分に発揮させることのできる多層プリント配線板を得ることを課題とする。

上記課題を解決するための請求項１に記載の発明は、送信側伝送線路及び受信側伝送線路と、送信側伝送線路に接続された電極パッドと、受信側伝送線路に接続された電極パッドと、が最上層に設けられているとともに、内層には、送信側伝送線路及び受信側伝送線路の直下の層に第１べたプレーン層と、第１プレーン層の下方の層に第２べたプレーン層と、が設けられており、さらに、電極パッドにチップコンデンサが実装されていて、このチップコンデンサにより、送信側伝送線路から受信側伝送線路に流れる伝送信号のＡＣカップリング処理がなされる多層プリント配線板である。

詳しくは、この多層プリント配線板は、送信側伝送線路及び受信側伝送線路と第１べたプレーン層との距離が０．２５ｍｍ以下であり、また、第１べたプレーン層において、電極パッド及びチップコンデンサの直下の箇所に抜き部を設けており、さらに、この抜き部を設けることにより、電極パッドと第２べたプレーン層との距離を０．５ｍｍ以上とする多層プリント配線板である。

本発明の請求項１に記載の多層プリント配線板は、送信側伝送線路及び受信側伝送線路と第１べたプレーン層との距離を０．２５ｍｍ以下とすることにより、送信側伝送線路及び受信側伝送線路の特性インピーダンスを所望の値に設定できるとともに、第１べたプレーン層において、電極パッド及びチップコンデンサの直下の箇所に抜き部を設け、さらに、この抜き部を設けることにより、電極パッドと第２べたプレーン層との距離を０．５ｍｍ以上とすることにより、電極パッドと第２べたプレーン層とに生じる寄生容量を十分に小さくさせることができる。そのため、電極パッドにおける伝送信号の減衰が抑制され、チップコンデンサによるＡＣカップリング処理の機能を十分に発揮させることができるという効果がある。

以下に、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。なお、以下の説明では、異なる図面における同一の構成については同一の符号を記している場合がある。
（第１実施形態）
第１実施形態の多層プリント配線板１は、図５に記載の多層プリント配線板１００と同一の構成の送信側伝送線路１０１と、受信側伝送線路１０２と、電極パッド１０３及び１０４と、チップコンデンサ１０５とを有し、これらを多層プリント配線板１の上面から見た図は、図５と同一である。また、図１は、第１実施形態の多層プリント配線板１を図５のＡ−Ａ線に相当する線で切断した部分断面図である。

図１を参照すると、この多層プリント配線板１は４層構造であって、最上層に送信側伝送線路１０１及び受信側伝送線路１０２と、電極パッド１０３及び１０４と、が設けられているとともに、電極パッド１０３及び１０４にチップコンデンサ１０５が実装されている。また、内層に、送信側伝送線路１０１及び受信側伝送線路１０２の直下の層に、抜き部６を設けた第１べたプレーン層２と、この第１べたプレーン層２の下方の層に第２べたプレーン層３が設けられている。さらに、最下層には、信号層４が設けられており、これら各層の間には、絶縁層５が設けられている。ここで、図２は、抜き部６及び抜き部６の周辺の第１べたプレーン層２を多層プリント配線板１の上面から見た図である。

送信側伝送線路１０１及び受信側伝送線路１０２と、第１べたプレーン層２との距離を０．２５ｍｍ以下とし、さらに、第１べたプレーン層２において、電極パッド１０３、電極パッド１０４及びチップコンデンサ１０５の直下の箇所に抜き部６を設けている。そして、この抜き部６を設けていることにより、電極パッド１０３及び１０４と第２べたプレーン層３との距離を０．５ｍｍ以上としている。

電極パッド１０３及び１０４と、第２べたプレーン層３との間に生じる寄生容量は、電極パッド１０３及び１０４と第２べたプレーン層３との距離に依存し、この距離は、抜き部６の大きさに左右される。この抜き部６の大きさは、電極パッド１０３及び１０４と第２べたプレーン層３との直線距離が、電極パッド１０３または１０４から第１べたプレーン層２までの直線距離よりも大きくなるよう設定することが望ましい。

また、電極パッド１０３及び１０４の寄生容量を小さくするために、絶縁層５は、誘電率が小さいものを使用するのが望ましい。この場合、複数存在する絶縁層５において、一部だけを誘電率の低いものとしてもよい。

さらに、チップコンデンサ１０５は、電極パッド１０３及び１０４の寸法を小さくするため、またさらに、このチップコンデンサ１０５の自己インダクタンス１１１を小さくするため、できるだけ小さいサイズ、例えば、０６０３サイズなどのパッケージを使用することが望ましい。また、チップコンデンサ１０５の容量１１０は、用途に合わせ、設定条件の中でなるべく低いものを採用することが望ましい。寄生成分（ＥＳＬ：等価直列インダクタンスや、ＥＳＲ：等価直列抵抗）低減のため、コンデンサの長手方向と短手方向をひっくり返したＬＷ逆転型チップコンデンサ（０８１６サイズなど）を使用することも有効な手段である。
（第２実施形態）
第２実施形態の多層プリント配線板１０は、第１実施形態の多層プリント配線板１を６層構造としたものであって、最上層の構成は第１実施形態の多層プリント配線板１と同一であるため、説明を省略する。

図３は、第２実施形態の多層プリント配線板１０を図５のＡ−Ａ線に相当する線で切断した部分断面図である。図３を参照すると、この多層プリント配線板１０は６層構造であって、最上層に送信側伝送線路１０１及び受信側伝送線路１０２と、電極パッド１０３及び１０４とが形成されており、電極パッド１０３及び１０４にチップコンデンサ１０５が実装されている。

また、この多層プリント配線板１０は、内層に、第１べたプレーン層１１と、中間べたプレーン層１２及び１３と、第２べたプレーン層１４と、を有し、最下層に信号層４が形成されており、これら各層の間には、絶縁層５が設けられている。さらに、第１べたプレーン層１１、中間べたプレーン層１２及び１３には、抜き部６が設けられている。

本発明の実施例として、第１実施形態の多層プリント配線板１において、送信側伝送線路１０１及び受信側伝送線路１０２と第１べたプレーン層２との距離を０．１２ｍｍ、電極パッド１０３及び１０４と第２べたプレーン層３との距離を１．５ｍｍとした多層プリント配線板１（以下、単に実施例と記載する）を製作し、電極パッド１０３及び１０４にチップコンデンサ１０５を実装した。電極パッド１０３及び１０４の寸法は０．９ｍｍ×０．９ｍｍとし、チップコンデンサ１０５は１６０８サイズとした。

また、比較例として、図５及び図６に記載の多層プリント配線板１００において、送信側伝送線路１０１及び受信側伝送線路１０２と、第１べたプレーン層１０６との距離を０．１２ｍｍとした多層プリント配線板１００（以下、単に比較例と記載する）を製作し、電極パッド１０３及び１０４にチップコンデンサ１０５を実装した。電極パッド１０３及び１０４のサイズと、チップコンデンサ１０５のサイズは実施例のものと同一である。

そして、これら実施例及び比較例に対しておいて、送信側伝送線路１０１に高周波の伝送信号を周波数を変えて流し、伝送信号の周波数に対する伝送信号の減衰係数αを測定した。

図４は、これら実施例及び比較例における伝送信号の減衰を示す図である。この図４からわかるように、伝送信号の周波数が４ＧＨｚ付近までは、実施例及び比較例ともに、減衰係数は、ほぼ同じである。しかし、伝送信号の周波数が４ＧＨｚを超えると、比較例の減衰係数の方が大きくなっており、実施例は、伝送信号の減衰が抑制されていることがわかる。

第１実施形態の多層プリント配線板を図５のＡ−Ａ線に相当する線で切断した部分断面図。抜き部及び抜き部の周辺の第１べたプレーン層を多層プリント配線板の上面から見た図。第２実施形態の多層プリント配線板の部分断面図。実施例及び比較例における伝送信号の減衰を示す図。伝送線路、電極パッド及びチップコンデンサを多層プリント配線板の上面から見た図。図５に示す多層プリント配線板をＡ−Ａ線で切断した断面図。図５に示す回路構成の等価回路図。図７に示す等価回路を図６の中に記載した要所拡大図。

符号の説明

１多層プリント配線板
２第１べたプレーン層
３第２べたプレーン層
４信号層
５絶縁層
６抜き部
１０多層プリント配線板
１１第１べたプレーン層
１２中間べたプレーン層
１３中間べたプレーン層
１４第２べたプレーン層
１００多層プリント配線板
１０１送信側伝送線路
１０２受信側伝送線路
１０３電極パッド
１０４電極パッド
１０５チップコンデンサ
１０６第１べたプレーン層
１０７第２べたプレーン層
１０８信号層
１０９絶縁層
１１０チップコンデンサの容量
１１１チップコンデンサの自己インダクタンス
１１２寄生容量
１１３寄生容量

Claims

送信側伝送線路及び受信側伝送線路と、上記送信側伝送線路に接続された電極パッドと、上記受信側伝送線路に接続された電極パッドと、が最上層に設けられているとともに、内層には、上記送信側伝送線路及び上記受信側伝送線路の直下の層に第１べたプレーン層と、上記第１プレーン層の下方の層に第２べたプレーン層と、が設けられており、さらに、上記電極パッドにチップコンデンサが実装されていて、上記チップコンデンサにより、上記送信側伝送線路から上記受信側伝送線路に流れる伝送信号のＡＣカップリング処理がなされる多層プリント配線板であって、上記多層プリント配線板は、上記送信側伝送線路及び上記受信側伝送線路と上記第１べたプレーン層との距離が０．２５ｍｍ以下であり、また、上記第１べたプレーン層において、上記電極パッド及び上記チップコンデンサの直下の箇所に抜き部を設けており、さらに、上記抜き部を設けることにより、上記電極パッドと上記第２べたプレーン層との距離を０．５ｍｍ以上とすることを特徴とする多層プリント配線板。