JP2007317881A

JP2007317881A - 多層プリント基板

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Publication number: JP2007317881A
Application number: JP2006145752A
Authority: JP
Inventors: Makoto Akitani; 誠秋谷
Original assignee: NEC Saitama Ltd
Current assignee: NEC Saitama Ltd
Priority date: 2006-05-25
Filing date: 2006-05-25
Publication date: 2007-12-06

Abstract

【課題】プリント基板の高機能化、薄型化、超多層化、及び高密度実装化を実現する。
【解決手段】第５層の金属層Ｍ5に内層ストリップラインＳＬ5が形成され、第３層の金属層Ｍ3と第７層の金属層Ｍ7には、内層ストリップラインＳＬ5を挟み込む態様で相対向する一対のＧＮＤパターンＧ3、Ｇ7が形成されている。第４層の金属層Ｍ4では、第３層の金属層Ｍ3のＧＮＤパターンＧ3と相対向して重合する部位の金属領域が除去されて、開口部とされ、この開口部には、ガラスエポキシ樹脂等が充填されて誘電体領域Ｄ4が形成されている。同様に、第６層の金属層Ｍ6では、第７層の金属層Ｍ7のＧＮＤパターンＧ7と相対向して重合する部位の金属領域が除去されて、開口部とされ、この開口部には、ガラスエポキシ樹脂等が充填されて誘電体領域Ｄ6が形成されている。
【選択図】図２

Description

この発明は、多層プリント基板に係り、詳しくは、ストリップラインを備える高周波回路用の多層プリント基板に関する。

無線通信システムでは、デジタル携帯電話分野では、８００MHz帯や１．９GHz帯の周波数が、Bluetooth等の近距離無線通信の分野では、２．４GHz帯の周波数が利用されている。この種の無線通信機器では、例えば、図５に示すように、ベースバンドＩＣ１を搭載したプリント基板２上に、送信側フィルタ回路３、パワーアンプモジュール４、スイッチング回路５、受信回路６、及び受信側フィルタ回路７等の高周波回路や高速回路が実装され、これらの高周波回路や高速回路は、プリント基板２に配設された伝送線路によって接続されている。上記スイッチング回路５は、プリント基板２に配設された伝送線路介して、アンテナ回路８に接続されている。

ところで、プリント基板２上で高周波回路（又は高速回路）と高周波回路（又は高速回路）とが伝送線路を介して接続される構成では、各種回路の入出力インピーダンスと、伝送線路の特性インピーダンスが一致していなければ、高周波信号の反射が生じて、信号の損失を招く上、信号が歪み、さらには、電磁波ノイズ（Electro Magnetic Interference）も発生するので、信号伝送上、好ましくない結果となる。そこで、高周波信号の反射を防止するために、伝送路に、同軸ケーブルと同種の機能を持たせるようにしており、このような伝送路は、マイクロストリップライン９と呼ばれる。マイクロストリップライン９は、下層又は上層の絶縁層と共に、所望の線幅や厚さに設定されることで、上記各種回路の入出力インピーダンスと一致する特性インピーダンス（例えば、５０Ω）をもつように構成されたものである。積層構造のプリント基板にあっては、マイクロストリップライン９は、例えば、特許文献１に記載されているように、従来では、プリント基板の表層（最上層又は最下層）に設けられる。

図６は、従来のプリント基板２の積層構成を示す斜視図、また、図７は、同断面図である。プリント基板２は、配線パターンが形成された金属層と絶縁層とが交互に複数積層されてなり、図６及び図７に示すように、最上層の金属層にはマイクロストリップライン９が形成されていて、ガラスエポキシ樹脂等の誘電体からなる絶縁層１０を挟んで、下層の金属層には、マイクロストリップライン９と相対向する態様で、接地導体であるグランドパターン（以下、ＧＮＤパターンという）１１が形成されている。

マイクロストリップライン９の特性インピーダンスＺ_０は、図７に示すように、マイクロストリップライン９の厚さＴ（μm）及び線幅Ｗ（μm）と、マイクロストリップライン９とＧＮＤパターン１１との間に介挿される絶縁層１０の誘電率ε_r及び厚さＨ（μm）とにより求めることができ、このような導入式としては、従来、特許公報１にも記載があるように、次式（７）が知られている。

特開２００６−７４０１４号公報（段落００１４、図１、図２）

ところで、近年、電子機器の機能の向上化、高密度実装化及び筐体の小型化に伴い、プリント基板にあっても、一段と積層化が進み、最近では、金属配線層が８層、あるいは、それを越える多層プリント基板が出現している。しかしながら、電子部品の高密度実装化、プリント基板の多層化が進むほど、プリント基板の表層部（最上層又は最下層）では、図８に示すように、従来からのマイクロストリップライン９の他にも、部品の取り付け及び接続に用いる大小様々な部品ランドＬやビアＶ等を含む各種配線パターンが増加して過密化する傾向にある。このため、所望の特性インピーダンスＺ_０を得るために、精密な寸法計算を必要とするマイクロストリップラインと、大小の部品ランドやビアを含む各種配線との間で、取り合いが発生し、また、電磁的干渉も生じるため、配線設計の円滑性やプリント基板の良質性が損なわれるので、不都合である。

加えて、多層プリント基板では、積層される絶縁層や金属層の厚さを薄くすると共に、各種配線の線幅を細くすることにより、全体として、薄型化・高密度実装化を図ることが要請されるため、マイクロストリップラインの配設部位によっては、絶縁層の厚さＨに対するマイクロストリップラインの線幅Ｗの比率Ｗ／Hを小さく設定することが望ましい、という設計事情が多々起こり得る。しかしながら、上述の式（７）には適用限界があり、マイクロストリップラインの配設部位の如何によっては、上述の式（７）を用いて、所望の特性インピーダンスＺ_０を算出すことができない、ということも判ってきた。

この発明は、上述の事情に鑑みてなされたもので、高機能化、薄型化、超多層化、及び高密度実装化を実現できる高周波回路用の多層プリント基板を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、請求項１記載の発明は、配線パターンが形成された金属層と絶縁層とが交互に複数積層されてなる高周波回路用の多層プリント基板に係り、内層側の第１の金属層に内層ストリップラインが形成され、上記第１の金属層を挟んで上層側と下層側とに積層された一対の第２の金属層には、上記内層ストリップラインを挟み込む態様で相対向する一対のグランドパターンが形成されていると共に、上記内層ストリップラインが形成された上記第１の金属層と、上記グランドパターンが形成された上記各第２の金属層との間には、少なくとも１以上の第３の金属層が介挿されていて、かつ、上記第３の金属層には、少なくとも上記内層ストリップラインと相対向して重合する部位の金属領域が除去されて、非金属領域が形成されていることを特徴としている。

また、請求項２記載の発明は、請求項１記載の多層プリント基板に係り、上記金属層が少なくとも５層からなると共に、上記絶縁層が少なくとも４層からなることを特徴としている。

請求項３記載の発明は、請求項１記載の多層プリント基板に係り、上記一対のグランドパターンの外側に積層された少なくとも一の上記金属層には、上記内層ストリップラインと重合する態様に配線パターンが形成されていることを特徴としている。

また、請求項４記載の発明は、配線パターンが形成された金属層と絶縁層とが交互に複数積層されてなる高周波回路用の多層プリント基板に係り、内層側の第１の金属層に内層ストリップラインが形成され、上記第１の金属層を挟んで上層側と下層側とに積層された一対の第２の金属層には、上記内層ストリップラインを挟み込む態様で相対向する一対のグランドパターンが形成されていると共に、上記内層ストリップラインが形成された上記第１の金属層と、上記グランドパターンが形成された上記各第２の金属層との間には、少なくとも１以上の第３の金属層が介挿され、かつ、上記第３の金属層には、少なくとも上記内層ストリップラインと相対向して重合する部位の金属領域が除去されて、非金属領域が形成されていて、かつ、少なくとも一方の表層に相当する第４の金属層には、上記内層ストリップラインと相対向して重合する部位に、配線パターン又は部品ランドが設けられていることを特徴としている。

また、請求項５記載の発明は、請求項１記載の多層プリント基板に係り、上記金属層が少なくとも６層からなると共に、上記絶縁層が少なくとも５層からなることを特徴としている。

請求項６記載の発明は、請求項１又は４記載の多層プリント基板に係り、上記非金属領域には、誘電材料が埋め込まれていることを特徴としている。

また、請求項７記載の発明は、請求項１又は４記載の多層プリント基板に係り、上記非金属領域の線幅が、上記内層ストリップラインの線幅の３倍以上に設定されていることを特徴としている。

請求項８記載の発明は、請求項１又は４記載の多層プリント基板に係り、上記内層ストリップラインの特性インピーダンスＺ1₀、線幅Ｗ1及び厚さT1と、上記内層ストリップラインと上記各グランドパターンとの間に介挿される上記絶縁層の厚さH1及び誘電率εrとの関係が、式（１）により与えられることを特徴としている。

請求項９記載の発明は、請求項８記載の多層プリント基板に係り、上記絶縁層の厚さH1に対する上記内層ストリップラインの線幅Ｗ1の比率W1／H1が、式（２）を満たす態様に設定されていることを特徴としている。
（数２）
０．１＜W1／H1＜２（２）

請求項１０記載の発明は、配線パターンが形成された金属層と絶縁層とが交互に複数積層されてなる高周波回路用の多層プリント基板に係り、内層側の第１の金属層には内層ストリップラインが形成されていて、上記第１の金属層を挟んで上層側と下層側とに積層されている一対の第２の金属層には、上記内層ストリップラインを挟み込む態様で相対向する一対の第１のグランドパターンが形成されていて、上記内層ストリップラインが形成された上記第１の金属層と、上記第１のグランドパターンが形成された上記各第２の金属層との間には、少なくとも１以上の第３の金属層が介挿されていて、かつ、上記第３の金属層には、少なくとも上記内層ストリップラインと相対向して重合する部位の金属領域が除去されて、非金属領域が形成されていると共に、少なくとも一方の表層に相当する第４の金属層には表層ストリップラインが形成され、上記第４の金属層の下層側又は上層側に積層されている第５の金属層には、上記表層ストリップラインと相対向する態様で第２のグランドパターンが形成されていることを特徴としている。

請求項１１記載の発明は、請求項１０記載の多層プリント基板に係り、少なくとも一方の表層に相当する第４の金属層には、上記内層ストリップラインと相対向して重合する部位に、配線パターン又は部品ランドが設けられていることを特徴としている。

請求項１２記載の発明は、請求項１０記載の多層プリント基板に係り、上記非金属領域には、誘電材料が埋め込まれていることを特徴としている。

また、請求項１３記載の発明は、請求項１０記載の多層プリント基板に係り、上記非金属領域の線幅が、上記内層ストリップラインの線幅の３倍以上に設定されていることを特徴としている。

請求項１４記載の発明は、請求項１０記載の多層プリント基板に係り、上記内層ストリップラインの特性インピーダンスＺ1₀、線幅Ｗ1及び厚さT1と、上記内層ストリップラインと上記各グランドパターンとの間に介挿される上記絶縁層の厚さH1及び誘電率εrとの関係が、式（３）により与えられる一方、上記表層ストリップラインの特性インピーダンスＺ2₀、線幅Ｗ2及び厚さT2と、上記内層ストリップラインと上記各グランドパターンとの間に介挿される上記絶縁層の厚さH2及び誘電率εrとの関係が、式（４）により与えられることを特徴としている。

請求項１５記載の発明は、請求項１４記載の多層プリント基板に係り、上記絶縁層の厚さH1に対する上記内層ストリップラインの線幅Ｗ1の比率W1／H1が、式（５）を満たす態様に設定されていると共に、上記絶縁層の厚さH2に対する上記表層ストリップラインの線幅Ｗ2の比率W2／H2が、式（６）を満たす態様に設定されていることを特徴としている。
０．１＜W1／H1＜２（５）
０．１＜W2／H2＜３（６）

この発明の構成によれば、ストリップラインと、大小の部品ランドやビアを含む各種配線との間の取り合いを緩和できる上、電磁的干渉も防止できるため、高機能化、薄型化、超多層化、及び高密度実装化を目指す多層プリント基板の配線設計を円滑かつ高精度に行うことができる。
加えて、ストリップラインの配設部位に応じて、異なる特性インピーダンス算出式を構築したので、ストリップラインの配設部位の如何を問わず、所望の特性インピーダンスＺ_０を適確に得ることができる。

多層プリント基板に適用された、この発明を実施するための最良の形態では、内層側の第１の金属層に内層ストリップラインが形成され、上記第１の金属層を挟んで上層側と下層側とに積層された一対の第２の金属層には、上記内層ストリップラインを挟み込む態様で相対向する一対のグランドパターンが形成されていると共に、上記内層ストリップラインが形成された上記第１の金属層と、上記グランドパターンが形成された上記各第２の金属層との間には、少なくとも１以上の第３の金属層が介挿され、かつ、上記第３の金属層には、少なくとも上記内層ストリップラインと相対向して重合する部位の金属領域が除去されて、開口部が形成され、該開口部には誘電体が充填されている。

図１は、この発明の一実施例である多層プリント基板の積層構成を概略的に示す概念図である。
この例の多層プリント基板１２は、図１に示すように、各種信号線や電極パターンが形成された８層の金属層Ｍ1、M2、…、Ｍ8と、金属層間絶縁膜としての７層の絶縁層Ｉ1、Ｉ2、…、Ｉ7と、表層（上層及び下層）を被覆するレジスト膜Ｒとから、概略構成されている。ここでは、金属層Ｍ1、M2、…、Ｍ8及び絶縁層Ｉ1、Ｉ2、…、Ｉ7のそれぞれについて、同図中、上から数えて、第１層、第２層と言うことにする。この例では、第１層（最上層）、第２層、第３層、第６、第７及び第８層（最下層）目の金属層Ｍ1、Ｍ2、M3、Ｍ6、Ｍ7、Ｍ8は、全体としての厚さが３０μmの銅箔と銅めっきとの金属積層膜から構成され、第５及び第６層目の金属層Ｍ5、M6は、厚さ１８μmの銅箔の単層膜から構成されている。また、第１層、第２層、第３層、第５、第６及び第７層目の絶縁層Ｉ1、Ｉ2、Ｉ3、Ｉ5、Ｉ6、Ｉ7は、厚さ４０μm、誘電率４．４のガラスエポキシ樹脂から構成され、第４層（中心層）の絶縁層Ｉ4は、厚さ６０μmのガラスエポキシ樹脂から構成されている。この多層プリント基板１2は、第４層の絶縁層Ｉ4に対して、上下対称に層構成されている。

次に、多層プリント基板１２の製造方法について概説する。まず、第４層（中心層）の絶縁層Ｉ4となるガラスエポキシフィルム（厚さ６０μm）の両面に、厚さ１８μmの銅箔を圧着して第４及び第５層の金属層Ｍ4、M5を形成し、さらに、金属層Ｍ4、M5に対して、フォトリソグラフィ技術を適用して、図示せぬ各種信号線パターンや必要に応じてビアを形成する。なお、後述するように、金属層Ｍ5には、所望の内層ストリップラインＳＬ5が形成される。内層ストリップラインＳＬ5周りの銅箔除去部分には、ガラスエポキシ樹脂等の誘電体を充填することにより、平坦化される。このようにして、金属／絶縁体／金属からなる３層積層体が形成される。

次に、この３層積層体の両面に、厚さ４０μのガラスエポキシフィルムの上面に厚さ３０μの銅箔／銅めっき膜が積層されたガラスエポキシ／銅箔／銅めっき積層フィルムを圧着して、第３層の絶縁層Ｉ3、第３層の金属層Ｍ3、第５層の絶縁層Ｉ5、第６層の金属層Ｍ6を形成し、さらに、絶縁層Ｉ3、Ｉ5、金属層Ｍ3、M6に対して、フォトリソグラフィ技術を適用して、図示せぬ各種信号線パターンや必要に応じてビアを形成する。なお、後述するように、金属層Ｍ6には、所望の内層ストリップラインＳＬ6が形成される。内層ストリップラインＳＬ6周りの銅箔除去部分には、ガラスエポキシ樹脂等の誘電体を充填することにより、平坦化される。このようにして、絶縁層Ｉ3、Ｉ4、Ｉ5と金属層Ｍ3、Ｍ4、M5、Ｍ6とが交互に複数積層された７層積層体が形成される。次に、この７層積層体の両面に、再び、上記したと同厚で同一構成のガラスエポキシ／銅箔／銅めっき積層フィルムを圧着して、第２層の絶縁層Ｉ2、第２層の金属層Ｍ2、第６層の絶縁層Ｉ6、第７層の金属層Ｍ7を形成し、さらに、絶縁層Ｉ2、Ｉ6、金属層Ｍ2、M7に対して、フォトリソグラフィ技術を適用して、各種信号線パターンや必要に応じてビアを形成する。このようにして、絶縁層Ｉ2、Ｉ3、Ｉ4、Ｉ5、Ｉ6と金属層Ｍ2、Ｍ3、Ｍ4、M5、Ｍ6、Ｍ7とが交互に複数積層された１１層積層体が形成される。

次に、この１１層積層体の両面に、みたび、上記したと同厚で同一構成のガラスエポキシ／銅箔／銅めっき積層フィルムを圧着して、第１層の絶縁層Ｉ1、第１層の金属層（最上層）Ｍ1、第７層の絶縁層Ｉ7、第８層（最下層）の金属層Ｍ8を形成し、さらに、絶縁層Ｉ1、Ｉ7、金属層Ｍ1、M8に対して、フォトリソグラフィ技術を適用して、図示せぬ各種信号線パターンや必要に応じてビアを形成する。なお、後述するように、第１層の金属層（最上層）Ｍ1と第８層（最下層）の金属層Ｍ8には、表層ストリップラインＳＬ1、ＳＬ8が形成される。こうして、７層の絶縁層Ｉ1、Ｉ2、Ｉ3、…、Ｉ6、Ｉ7と８層の金属層Ｍ1、Ｍ2、Ｍ3、…、Ｍ7、Ｍ8とが交互に複数積層された１５層積層体が得られる。最後に、この１１層積層体の両面をレジスト膜で被覆して、この例の多層プリント基板１２が完成する。

上記したように、この例の多層プリント基板１２では、第１層（最上層）と第８層（最下層）の金属層Ｍ1、Ｍ8には、表層ストリップラインＳＬ1、ＳＬ8が設けられていて、第５層と第６層の金属層Ｍ5、Ｍ6には、内層ストリップラインＳＬ5、ＳＬ6が設けられている。なお、この明細書においては、便宜上、表層（上層又は下層）に設けられたストリップラインを表層ストリップラインと言い、内層に設けられたストリップラインを内層ストリップラインと区別して呼称することにしている。

内層ストリップラインＳＬ5周りの構成
次に、図２及び図３を参照して、内層ストリップラインＳＬ5周りの構成について説明する。図２は、この例の多層プリント基板に配設された各種信号線のうち、内層ストリップラインＳＬ5周りの構成を概略的に示す斜視図、また、図３は同断面図である。
この例の内層ストリップラインＳＬ5は、第５層の金属層Ｍ5がパターニング化されて、例えば、厚さ１８μmで線幅８０μmのサイズに設定され、第３層の金属層Ｍ3と第７層の金属層Ｍ7には、上記内層ストリップラインＳＬ5を図中上下方向に挟み込む態様で相対向する一対のＧＮＤパターンＧ3、Ｇ7が形成されている。
第４層の金属層Ｍ4では、第３層の金属層Ｍ3のＧＮＤパターンＧ3と相対向して重合する部位の金属領域が除去されて、開口部とされ、この開口部には、ガラスエポキシ樹脂等の誘電体が充填されて誘電体（非金属）領域Ｄ4が形成されている。同様に、第６層の金属層Ｍ6では、第７層の金属層Ｍ7のＧＮＤパターンＧ7と相対向して重合する部位の金属領域が除去されて、開口部とされ、この開口部には、ガラスエポキシ樹脂等の誘電体が充填されて誘電体（非金属）領域Ｄ6が形成されている。
ここで、誘電体（非金属）領域Ｄ4、Ｄ6の線幅は、電磁ノイズ防止の観点から、内層ストリップラインＳＬ5の線幅の３倍又はそれ以上に設定されることが好ましい。

かくして、内層ストリップラインＳＬ5とＧＮＤパターンＧ3との間には、絶縁層Ｉ4（厚さ６０μm）、金属層Ｍ4中の誘電体領域Ｄ4（厚さ１８μm）、絶縁層Ｉ3（厚さ４０μm）からなる（積層型）絶縁層（厚さ１１８μm）が介在する構成となっていて、一方、内層ストリップラインＳＬ5とＧＮＤパターンＧ7との間には、絶縁層Ｉ5（厚さ４０μm）、金属層Ｍ6中の誘電体領域Ｄ6（厚さ30μm）、絶縁層Ｉ6（厚さ４０μm）からなる（積層型）絶縁層（厚さ１１０μm）が介在する構成となっている。
なお、この構成では、第７層の金属層Ｍ7のＧＮＤパターンＧ7と相対向する第８層（最下層）の金属層Ｍ8の部位に、部品ランドや電極を含む各種信号線を配設するようにしても良い。このようにすれば、ストリップラインと、大小の部品ランドやビアを含む各種配線との間の取り合いを緩和できる。加えて、金属層に開口部を設けるようにしたので、内層ストリップラインＳＬ5の特性インピーダンスＺ1₀を設定する上で、必要な（積層型）絶縁層の厚さを確保することができるので、多層プリント基板の薄型化に対応できる。

ここで、この出願に係る発明者は、鋭意実験と考察の結果、内層ストリップラインＳＬ5の特性インピーダンスＺ1₀、線幅Ｗ1及び厚さT1と、内層ストリップラインＳＬ5と各GNDパターンＧ3、Ｇ7との間に介挿される（積層型）絶縁層の厚さH1及び誘電率εrとを関係付ける関係式として、式（８）から算出される、内層ストリップラインＳＬ5の特性インピーダンスＺ1₀（演算値）が、実測値に略合致することを突き止めた。

なお、電磁ノイズ防止の観点から、（積層型）絶縁層の厚さH1に対する内層ストリップラインＳＬ5の線幅Ｗ1の比率W1／H1が、０．１＜W1／H1＜２を満たすようにするのが望ましいが、この条件は、高密度実装化促進の観点から、線幅の狭幅化に対応できて好ましい。加えて、０＜Ｔ1／H1＜２０．２５を満たすならば、電磁ノイズ防止の観点からも、高密度実装化促進の観点からも、一段と好ましい。

内層ストリップラインＳＬ5とＧＮＤパターンＧ7との間の寸法値を、式（８）に代入して得られる、内層ストリップラインＳＬ5の特性インピーダンスＺ1₀（演算値）は、下記の通りである。
（積層型）絶縁層の厚さ：H1＝１１０μm、
（積層型）絶縁層の誘電率：εr＝４．４、
内層ストリップラインＳＬ5の厚さ：T1＝１８μm、
内層ストリップラインＳＬ5の線幅：Ｗ1＝８０μm
内層ストリップラインＳＬ5の特性インピーダンスＺ1₀：４８．８４Ω

内層ストリップラインＳＬ5とＧＮＤパターンＧ3との間の寸法値を、式（８）に代入して得られる、内層ストリップラインＳＬ5の特性インピーダンスＺ1₀（演算値）は、下記の通りである。
（積層型）絶縁層の厚さ：H1’＝１１８μm、
（積層型）絶縁層の誘電率：εr＝４．４、
内層ストリップラインＳＬ5の厚さ：T1＝１８μm、
内層ストリップラインＳＬ5の線幅：Ｗ1＝８０μm
内層ストリップラインＳＬ5の特性インピーダンスＺ1₀：５０．７０Ω

内層ストリップラインＳＬ6周りの構成
この例の内層ストリップラインＳＬ６は、図４に示すように、第６層の金属層Ｍ6がパターニング化されて、例えば、厚さ３０μmで線幅８０μmのサイズに設定され、第４層の金属層Ｍ4と第８層の金属層Ｍ8には、上記内層ストリップラインＳＬ6を図中上下方向に挟み込む態様で相対向する一対のＧＮＤパターンＧ4、Ｇ8が形成されている。
第５層の金属層Ｍ5では、第４層の金属層Ｍ4のＧＮＤパターンＧ4と相対向して重合する部位の金属領域が除去されて、開口部とされ、この開口部には、ガラスエポキシ樹脂等の誘電体が充填されて誘電体（非金属）領域Ｄ5が形成されている。同様に、第７層の金属層Ｍ7では、第８層の金属層Ｍ8のＧＮＤパターンＧ8と相対向して重合する部位の金属領域が除去されて、開口部とされ、この開口部には、ガラスエポキシ樹脂等の誘電体が充填されて誘電体（非金属）領域Ｄ7が形成されている。ここで、誘電体（非金属）領域Ｄ5、Ｄ7の線幅は、電磁ノイズ防止の観点から、内層ストリップラインＳＬ6の線幅の３倍又はそれ以上に設定されることが好ましい。

かくして、内層ストリップラインＳＬ6とＧＮＤパターンＧ4との間には、絶縁層Ｉ5（厚さ４０μm）、金属層Ｍ5中の誘電体領域Ｄ5（厚さ１８μm）、絶縁層Ｉ4（厚さ６０μm）からなる（積層型）絶縁層（厚さ１１８μm）が介在する構成となっていて、一方、内層ストリップラインＳＬ6とＧＮＤパターンＧ8との間には、絶縁層Ｉ6（厚さ４０μm）、金属層Ｍ7中の誘電体領域Ｄ7（厚さ30μm）、絶縁層Ｉ7（厚さ４０μm）からなる（積層型）絶縁層（厚さ１１０μm）が介在する構成となっている。

内層ストリップラインＳＬ6とＧＮＤパターンＧ8との間の寸法値を、式（８）に代入して得られる、内層ストリップラインＳＬ6の特性インピーダンスＺ1₀（演算値）は、下記の通りである。
（積層型）絶縁層の厚さ：H1＝１１０μm、
（積層型）絶縁層の誘電率：εr＝４．４、
内層ストリップラインＳＬ6の厚さ：T1＝３０μm、
内層ストリップラインＳＬ6の線幅：Ｗ1＝８０μm
内層ストリップラインＳＬ6の特性インピーダンスＺ1₀：４６．３４Ω

内層ストリップラインＳＬ6とＧＮＤパターンＧ8との間の寸法値を、式（８）に代入して得られる、内層ストリップラインＳＬ8の特性インピーダンスＺ1₀（演算値）は、下記の通りである。
（積層型）絶縁層の厚さ：H1’＝１１８μm、
（積層型）絶縁層の誘電率：εr＝４．４、
内層ストリップラインＳＬ6の厚さ：T1＝３０μm、
内層ストリップラインＳＬ6の線幅：Ｗ1＝８０μm
内層ストリップラインＳＬ6の特性インピーダンスＺ1₀：４８．１１Ω

表層ストリップラインＳＬ1周りの構成
次に、図４及び図１を参照して、表層ストリップラインＳＬ1周りの構成について説明する。
この例の表層ストリップラインＳＬ1は、第1層（最上層）の金属層Ｍ1がパターニング化されて、例えば、厚さ３０μmで線幅１９０μmのサイズに設定され、第３層の金属層Ｍ3には、上記表層ストリップラインＳＬ1と相対向するＧＮＤパターンＧ3が形成されている。第２層の金属層Ｍ2では、第３層の金属層Ｍ3のＧＮＤパターンＧ3と相対向して重合する部位の金属領域が除去されて、開口部とされ、この開口部には、ガラスエポキシ樹脂等の誘電体が充填されて誘電体（非金属）領域Ｄ2が形成されている。ここで、誘電体（非金属）領域Ｄ2の線幅は、電磁ノイズ防止の観点から、表層ストリップラインＳＬ1の線幅の３倍又はそれ以上に設定されることが好ましい。

かくして、表層ストリップラインＳＬ1とＧＮＤパターンＧ3との間には、絶縁層Ｉ1（厚さ４０μm）、金属層Ｍ2中の誘電体領域Ｄ2（厚さ３０μm）、絶縁層Ｉ2（厚さ４０μm）からなる（積層型）絶縁層（厚さ１１０μm）が介在する構成となっていている。なお、表層ストリップラインＳＬ8周りの構成については、表層ストリップラインＳＬ1周りと表裏の違いを除けば、同様であるので、その説明を省略する。

ここで、この出願に係る発明者は、鋭意実験と考察の結果、表層ストリップラインＳＬ1の特性インピーダンスＺ2₀、線幅Ｗ2及び厚さT2と、表層ストリップラインＳＬ1とGNDパターンＧ3との間に介挿される（積層型）絶縁層の厚さH2及び誘電率εrとを関係付ける関係式として、式（９）から算出される、表層ストリップラインＳＬ1の特性インピーダンスＺ1₀（演算値）が、実測値に略合致することを突き止めた。

なお、電磁ノイズ防止の観点から、（積層型）絶縁層の厚さH2に対する表層ストリップラインＳＬ1の線幅Ｗ2の比率W2／H2が、０．１＜W2／H2＜３を満たすようにするのが望ましいが、この条件は、高密度実装化促進の観点から、線幅の狭幅化に対応できて好ましい。なお、従来の演算式では、３＜W2／H2に設定されていたので、電磁ノイズ防止の観点からも、高密度実装化促進の観点からも不都合が生じる場合があった。

表層ストリップラインＳＬ1とＧＮＤパターンＧ3との間の寸法値を、式（９）に代入して得られる、表層ストリップラインＳＬ1の特性インピーダンスＺ2₀（演算値）は、下記の通りである。
（積層型）絶縁層の厚さ：H2＝１１０μm、
（積層型）絶縁層の誘電率：εr＝４．４、
表層ストリップラインＳＬ2の厚さ：T1＝３０μm、
表層ストリップラインＳＬ2の線幅：Ｗ1＝１９０μm
表層ストリップラインＳＬ2の特性インピーダンスＺ1₀：４６．３８Ω

このように、この例の構成によれば、ストリップラインと、大小の部品ランドやビアを含む各種配線との間の取り合いを緩和できる上、電磁的干渉も防止できるため、高機能化、薄型化、超多層化、及び高密度実装化を目指す多層プリント基板の配線設計を円滑かつ高精度に行うことができる。
加えて、ストリップラインの配設部位（内層に設定するか表層に設定するか）に応じて、特性インピーダンス算出式（８）、（９）を使い分けるようにしたので、ストリップラインの特性インピーダンス設計を適確に行うことができる。

以上、この発明の実施例を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施例に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があってもこの発明に含まれる。
例えば、上述の実施例では、７層の絶縁層と８層の金属層とが交互に複数積層される場合について述べたが、層数は、これに限定されず、必要に応じて、増減できる。絶縁層と金属層の線幅や厚さについても、任意に変更できる。
また、上述の実施例では、ストリップラインとＧＮＤパターンＧ3との間には、１層分の金属層が介在し、該金属層に開口部を設けたが、２以上の金属層が介在し、これら複数の金属層に開口部を設けるようにしても良い。（積層型）絶縁層に限らず、単一の絶縁層でも良い。

この発明の一実施例である多層プリント基板の積層構成を概略的に示す概念図である。同多層プリント基板に配設された各種信号線のうち、内層ストリップラインＳＬ5周りの構成を概略的に示す斜視図である。同多層プリント基板に配設された各種信号線のうち、内層ストリップラインＳＬ5周りの構成を概略的に示す断面図である。同多層プリント基板に配設された各種信号線のうち、内層ストリップラインＳＬ5、ＳＬ6周りと表層ストリップラインＳＬ1、ＳＬ8周りの構成を概略的に示す断面図である。従来技術を説明するための図で、ストリップラインを備えるプリント基板に実装された回路構成を示すブロック図である。従来のプリント基板の積層構成を示す斜視図である。従来のプリント基板の積層構成を示す断面図である。ストリップラインを備える従来の多層プリント基板の問題点を説明するための図である。

符号の説明

Ｍ1、Ｍ2、Ｍ3、…、Ｍ7、Ｍ8 金属層
Ｉ1、Ｉ2、Ｉ3、…、Ｉ6、Ｉ7 絶縁層
１２多層プリント基板
Ｍ5、Ｍ6 内層側の第１の金属層
ＳＬ5、ＳＬ6 内層ストリップライン
Ｍ3、Ｍ7、Ｍ4、Ｍ8 第２の金属層
Ｇ3、Ｇ7、Ｇ4、Ｇ8 ＧＮＤパターン（グランドパターン、第１のグランドパターン）
Ｍ4、Ｍ6、Ｍ5、Ｍ7 第３の金属層
Ｄ4、Ｄ6、Ｄ5、Ｄ7 非金属領域（誘電体領域）
Ｍ1、Ｍ8 表層に相当する第４の金属層
ＳＬ1、ＳＬ8 表層ストリップライン
Ｍ3、Ｍ6 第５の金属層
Ｇ3、Ｇ6 ＧＮＤパターン（第２のグランドパターン）

Claims

配線パターンが形成された金属層と絶縁層とが交互に複数積層されてなる高周波回路用の多層プリント基板であって、
内層側の第１の金属層に内層ストリップラインが形成され、
前記第１の金属層を挟んで上層側と下層側とに積層された一対の第２の金属層には、前記内層ストリップラインを挟み込む態様で相対向する一対のグランドパターンが形成されていると共に、
前記内層ストリップラインが形成された前記第１の金属層と、前記グランドパターンが形成された前記各第２の金属層との間には、少なくとも１以上の第３の金属層が介挿されていて、かつ、前記第３の金属層には、少なくとも前記内層ストリップラインと相対向して重合する部位の金属領域が除去されて、非金属領域が形成されていることを特徴とする多層プリント基板。
前記金属層は少なくとも５層からなると共に、前記絶縁層は少なくとも４層からなることを特徴とする請求項１記載の多層プリント基板。
前記一対のグランドパターンの外側に積層された少なくとも一の前記金属層には、前記内層ストリップラインと重合する態様に配線パターンが形成されていることを特徴とする請求項１記載の多層プリント基板。
配線パターンが形成された金属層と絶縁層とが交互に複数積層されてなる高周波回路用の多層プリント基板であって、
内層側の第１の金属層に内層ストリップラインが形成され、
前記第１の金属層を挟んで上層側と下層側とに積層された一対の第２の金属層には、前記内層ストリップラインを挟み込む態様で相対向する一対のグランドパターンが形成されていると共に、
前記内層ストリップラインが形成された前記第１の金属層と、前記グランドパターンが形成された前記各第２の金属層との間には、少なくとも１以上の第３の金属層が介挿され、かつ、前記第３の金属層には、少なくとも前記内層ストリップラインと相対向して重合する部位の金属領域が除去されて、非金属領域が形成されていて、かつ、
少なくとも一方の表層に相当する第４の金属層には、前記内層ストリップラインと相対向して重合する部位に、配線パターン又は部品ランドが設けられていることを特徴とする多層プリント基板。
前記金属層は少なくとも６層からなると共に、前記絶縁層は少なくとも５層からなることを特徴とする請求項４記載の多層プリント基板。
前記非金属領域には、誘電材料が埋め込まれていることを特徴とする請求項１又は４記載の多層プリント基板。
前記非金属領域の線幅は、前記内層ストリップラインの線幅の３倍以上に設定されていることを特徴とする請求項１又は４記載の多層プリント基板。
前記内層ストリップラインの特性インピーダンスＺ1₀、線幅Ｗ1及び厚さT1と、前記内層ストリップラインと前記各グランドパターンとの間に介挿される前記絶縁層の厚さH1及び誘電率εrとの関係が、式（１）により与えられることを特徴とする請求項１又は４記載の多層プリント基板。
前記絶縁層の厚さH1に対する前記内層ストリップラインの線幅Ｗ1の比率W1／H1が、式（２）を満たす態様に設定されていることを特徴とする請求８記載の多層プリント基板。
（数２）
０．１＜W1／H1＜２（２）
配線パターンが形成された金属層と絶縁層とが交互に複数積層されてなる高周波回路用の多層プリント基板であって、
内層側の第１の金属層には内層ストリップラインが形成されていて、
前記第１の金属層を挟んで上層側と下層側とに積層されている一対の第２の金属層には、前記内層ストリップラインを挟み込む態様で相対向する一対の第１のグランドパターンが形成されていて、
前記内層ストリップラインが形成された前記第１の金属層と、前記第１のグランドパターンが形成された前記各第２の金属層との間には、少なくとも１以上の第３の金属層が介挿されていて、かつ、前記第３の金属層には、少なくとも前記内層ストリップラインと相対向して重合する部位の金属領域が除去されて、非金属領域が形成されていると共に、
少なくとも一方の表層に相当する第４の金属層には表層ストリップラインが形成され、
前記第４の金属層の下層側又は上層側に積層されている第５の金属層には、前記表層ストリップラインと相対向する態様で第２のグランドパターンが形成されていることを特徴とする多層プリント基板。
少なくとも一方の表層に相当する第４の金属層には、前記内層ストリップラインと相対向して重合する部位に、配線パターン又は部品ランドが設けられていることを特徴とする請求項１０記載の多層プリント基板。
前記非金属領域には、誘電材料が埋め込まれていることを特徴とする請求項１０記載の多層プリント基板。
前記非金属領域の線幅は、前記内層ストリップラインの線幅の３倍以上に設定されていることを特徴とする請求項１０記載の多層プリント基板。
前記内層ストリップラインの特性インピーダンスＺ1₀、線幅Ｗ1及び厚さT1と、前記内層ストリップラインと前記各グランドパターンとの間に介挿される前記絶縁層の厚さH1及び誘電率εrとの関係が、式（３）により与えられる一方、
前記表層ストリップラインの特性インピーダンスＺ2₀、線幅Ｗ2及び厚さT2と、前記内層ストリップラインと前記各グランドパターンとの間に介挿される前記絶縁層の厚さH2及び誘電率εrとの関係が、式（４）により与えられることを特徴とする請求項１０記載の多層プリント基板。
前記絶縁層の厚さH1に対する前記内層ストリップラインの線幅Ｗ1の比率W1／H1が、式（５）を満たす態様に設定されていると共に、前記絶縁層の厚さH2に対する前記表層ストリップラインの線幅Ｗ2の比率W2／H2が、式（６）を満たす態様に設定されていることを特徴とする請求１４記載の多層プリント基板。
０．１＜W1／H1＜２（５）
０．１＜W2／H2＜３（６）