JP2009105630A - 配線回路基板 - Google Patents

Abstract

【課題】高周波デジタル信号の高調波成分に起因する放射ノイズが低減される配線回路基板を提供することである。
【解決手段】 配線回路基板１００はベース絶縁層１を有する。ベース絶縁層１の一方の面には、導体層からなる信号配線パターン２が形成されている。ベース絶縁層１上には、信号配線パターン２を覆うようにカバー絶縁層３が形成されている。ベース絶縁層１の他方の面上には、接地導体層が形成されている。各信号配線パターン２の両側面が凹凸形状に形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、高周波デジタル信号の伝送特性に優れた配線回路基板に関する。

従来から、種々の電子機器または電気機器に配線回路基板が用いられている。電子機器または電気機器のデジタル化が進むとともに高機能化が進んでいる。それに伴い、電子機器または電気機器で使用される高周波デジタル信号の周波数が高くなっている。

特許文献１には、高周波用の配線回路基板が提案されている。その配線回路基板においては、回路パターン上に低誘電率誘電体層および高誘電率誘電体層が設けられている。それにより、伝送損失および波形歪の低減が可能となる。
特開平５−２９１８０６号公報

しかしながら、高周波デジタル信号の伝送時には、高調波成分が発生する。従来の配線回路基板では、高調波成分に起因するノイズが外部に放射され、外部機器に悪影響を及ぼす場合がある。

本発明の目的は、高周波デジタル信号の高調波成分に起因する放射ノイズが低減される配線回路基板を提供することである。

本発明に係る配線回路基板は、絶縁層と、絶縁層上に形成された信号配線パターンとを備え、信号配線パターンの少なくとも一方の側面が凹凸形状に形成されたものである。

その配線回路基板においては、各信号配線パターンの少なくとも一方の側面が凹凸形状に形成されている。高周波デジタル信号の伝送時には、高調波電流は主として各信号配線パターンの側面の表皮部分を流れる。また、高周波デジタル信号の周波数が高くなると、表皮厚さが小さくなる。そのため、高周波デジタル信号の高調波成分は、信号配線パターンの両側面の凹凸形状に沿って流れる。それにより、高周波デジタル信号の高調波成分の伝送距離が高周波デジタル信号の基本波成分の伝送距離に比べて長くなり、高調波成分のオーミック損失が大きくなる。その結果、高調波成分に起因する放射ノイズが低減される。

凹凸形状は凹部および凸部の繰り返しパターンからなってもよい。それにより、高周波デジタル信号の高調波成分の伝送距離を十分に長くすることができる。したがって、高調波成分に起因する放射ノイズが十分に低減される。

凹部の底部から凸部の頂部までの高さは２μｍ以上７μｍ以下であることが好ましい。この場合、信号配線パターンのインピーダンスの増加を抑えつつ凹凸形状に沿った距離を十分に大きくすることができる。それにより、高周波デジタル信号の遅延を抑制しつつ高調波成分に起因する放射ノイズを十分に抑制することができる。

凹凸形状の１周期の長さは３μｍ以上４０μｍ以下であることが好ましい。凹凸形状の１周期の長さをこの範囲内に設定することにより、高調波成分に起因する放射ノイズを十分に低減することができる。

本発明によれば、高周波デジタル信号の高調波成分の伝送距離が高周波デジタル信号の基本成分の伝送距離に比べて長くなり、高調波成分のオーミック損失が大きくなる。その結果、高調波成分に起因する放射ノイズが低減される。

（１）実施の形態に係る配線回路基板
図１は本発明の一実施の形態に係る配線回路基板の模式的断面図、図２は図１の配線回路基板の模式的平面図である。

図１に示すように、配線回路基板１００は、ベース絶縁層１を有する。ベース絶縁層１の一方の面には、導体層からなる信号配線パターン２が形成されている。信号配線パターン２は、例えばサブトラクティブ法により形成される。ベース絶縁層１上には、信号配線パターン２を覆うようにカバー絶縁層３が形成されている。ベース絶縁層１の他方の面上には、接地導体層４が形成されている。

本実施の形態では、ベース絶縁層１およびカバー絶縁層３はポリイミドからなり、信号配線パターン２および接地導体層４は銅からなる。ベース絶縁層１の厚みは、例えば５μｍ以上６０μｍ以下であり、好ましくは１０μｍ以上３０μｍ以下である。信号配線パターン２の厚みは、例えば３μｍ以上３０μｍ以下であり、好ましくは５μｍ以上１５μｍ以下である。カバー絶縁層３の厚みは、例えば２μｍ以上３０μｍ以下であり、好ましくは５μｍ以上２０μｍ以下である。接地導体層４の厚みは、例えば３μｍ以上３０μｍ以下であり、好ましくは５μｍ以上２０μｍ以下である。

図２に示すように、各信号配線パターン２の両側面は凹凸形状に形成されている。凹凸形状は、凹部２１および凸部２２からなる複数の繰り返し単位２ａにより構成されている。図２の例では、各繰り返し単位２ａは外側に突出する円弧形状を有する。

ここで、各繰り返し単位２ａの長さＬは、凹凸形状の１周期に相当し、隣接する凹部２１の中心間の距離または隣接する凸部２２の中心間の距離に等しい。また、各繰り返し単位２ａの高さｈは、凹部２１の底部と凸部２２の頂部との間の高さに等しい。

各繰り返し単位２ａの長さＬが３μｍよりも小さい場合、凹凸形状の周期が高調波成分の表皮深さよりも小さくなる可能性がある。その場合、高調波の伝送距離が十分に長くならない。一方、各繰り返し単位２ａの長さＬが４０μｍよりも大きい場合、凹凸形状に沿った長さが十分に大きくならないので、高調波の伝送距離が十分に長くならない。したがって、各繰り返し単位２ａの長さＬは、好ましくは３μｍ以上４０μｍ以下であり、より好ましくは５μｍ以上２０μｍ以下である。

各繰り返し単位２ａの高さｈが２μｍよりも小さい場合、凹凸形状に沿った長さが十分に大きくならない。それにより、高調波の伝送距離が十分に長くならない。一方、各繰り返し単位２ａの高さｈが７μｍよりも大きい場合、信号配線パターン２の最小幅が小さくなる。それにより、信号配線パターン２のインピーダンスが増加し、信号の遅延が生じる。したがって、各繰り返し単位２ａの高さｈは、好ましくは２μｍ以上７μｍ以下であり、より好ましくは３μｍ以上５μｍ以下である。

信号配線パターン２の最大幅が１０μｍよりも小さい場合、信号配線パターン２のインピーダンスが増加する。一方、信号配線パターン２の最大幅が２００μｍよりも大きい場合、配線回路基板１００の高密度化および高集積化が妨げられる。したがって、信号配線パターン２の最大幅は、好ましくは１０μｍ以上２００μｍ以下であり、より好ましくは２０μｍ以上１００μｍ以下である。

信号配線パターン２の凹凸形状は、図２の例に限定されず、他の形状であってもよい。図３、図４および図５は信号配線パターン２の両側面の凹凸形状の他の例を示す模式的平面図である。

図３の例では、信号配線パターン２の両側面が正弦波形状の凹凸形状を有する。各繰り返し単位２ａは正弦波の１周期からなる。

図４の例では、信号配線パターン２の両側面が台形波形状の凹凸形状を有する。各繰り返し単位２ａは台形波の１周期からなる。

図５の例では、信号配線パターン２の両側面が三角波形状の凹凸形状を有する。各繰り返し単位２ａは三角波の１周期からなる。

本実施の形態に係る配線回路基板１００においては、各信号配線パターン２の両側面が凹凸形状に形成されている。高周波デジタル信号の伝送時には、高調波電流は主として各信号配線パターン２の両側面の表皮部分を流れる。また、高周波デジタル信号の周波数が高くなると、表皮厚さが小さくなる。そのため、高周波デジタル信号の高調波成分は、信号配線パターン２の両側面の凹凸形状に沿って流れる。それにより、高周波デジタル信号の高調波成分の伝送距離が高周波デジタル信号の基本波成分の伝送距離に比べて長くなり、高調波成分のオーミック損失が大きくなる。その結果、高調波成分に起因する放射ノイズが低減される。

（２）他の実施の形態
上記実施の形態では、各信号配線パターン２の両側面が凹凸形状に形成されているが、各信号配線パターン２の一方の側面が凹凸形状に形成されていてもよい。

また、ベース絶縁体層１の材料は、ポリイミドに限らず、ポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルニトリル、ポリエーテルスルフォン等の他の絶縁材料を用いてもよい。

信号配線パターン２および接地導体層４の材料は、銅に限らず、銅合金、金、アルミニウム等の他の金属材料を用いてもよい。

カバー絶縁体層４の材料は、ポリイミドに限らず、ポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルニトリル、ポリエーテルスルフォン等の他の絶縁材料を用いてもよい。

信号配線パターン２の形成方法は、サブトラクティブ法に限らず、セミアディティブ法等の他の形成方法を用いてもよい。

上記実施の形態では、凹凸形状の複数の繰り返し単位２ａの長さＬが等しく設定されているが、凹凸形状の複数の繰り返し単位２ａの長さＬが異なっていてもよい。また、上記実施の形態では、凹凸形状の複数の繰り返し単位２ａの高さｈが等しく設定されているが、凹凸形状の複数の繰り返し単位２ａの高さｈがそれぞれ異なっていてもよい。

（３）実施例
本実施例では、図１および図２に示す構成を有する配線回路基板１００を作製した。

ベース絶縁層１の厚みは２５μｍであり、信号配線パターン２の厚みは１２μｍであり、カバー絶縁層３の厚みは１５μｍであり、接地導体層４の厚みは１２μｍである。

また、各繰り返し単位２ａの長さＬは１０μｍであり、各繰り返し単位２ａの高さｈは４μｍであり、信号配線パターン２の最大幅Ｗは４０μｍ以下である。

一方、信号配線パターン２の両側面の形状を除いて実施例と同様の構成を有する配線回路基板を作製した。図６は比較例の配線回路基板の模式的平面である。

比較例の配線回路基板１００ａにおいては、各信号配線パターン２０の両側面が直線形状に形成されている。信号配線パターン２０の幅Ｗ０は４０μｍである。

（４）評価
図７は実施例および比較例の配線回路基板１００，１００ａの評価方法を示す模式図である。

図７に示すように、スペクトラムアナライザ２００に接続されたノイズ測定用ループアンテナ２０１を実施例の配線回路基板１００のカバー絶縁層３の上方に固定し、信号配線パターン２に３００〜５００ＭＨｚの高周波デジタル信号を入力した。

その結果、実施例の配線回路基板１００では、１８〜１９ｄＢμＡ／ｍのノイズが測定された。

同様に、スペクトラムアナライザ２００に接続されたノイズ測定用ループアンテナ２０１を比較例の配線回路基板１００ａのカバー絶縁層３の上方に固定し、信号配線パターン２０に３００〜５００ＭＨｚの高周波デジタル信号を入力した。

その結果、比較例の配線回路基板１００ａでは、２０〜２２ｄＢμＡ／ｍのノイズが測定された。

このように、実施例の配線回路基板１００では、比較例の配線回路基板１００ａに比べて、放射ノイズを２〜３ｄＢμＡ／ｍ低減することが可能となった。

本発明に係る配線回路基板は、高周波デジタル信号を処理する電子機器または電気機器等に利用することができる。

本発明の一実施の形態に係る配線回路基板の模式的断面図である。 図１の配線回路基板の模式的平面図である。 信号配線パターンの両側面の形状の他の例を示す模式的平面図である。 信号配線パターンの両側面の形状の他の例を示す模式的平面図である。 信号配線パターンの両側面の形状の他の例を示す模式的平面図である。 比較例の配線回路基板の模式的平面図である。 実施例および比較例の配線回路基板の評価方法を示す模式図である。

符号の説明

１ ベース絶縁層
２ 信号配線パターン
３ カバー絶縁層
４ 接地導体層
２ａ 繰り返し単位
２１ 凹部
２２ 凸部
Ｌ 長さ
ｈ 高さ
Ｗ 最大幅

Claims (4)

1. 絶縁層と、
   前記絶縁層上に形成された信号配線パターンとを備え、
   前記信号配線パターンの少なくとも一方の側面が凹凸形状に形成されたことを特徴とする配線回路基板。
2. 前記凹凸形状は凹部および凸部の繰り返しパターンからなることを特徴とする請求項１記載の配線回路基板。
3. 前記凹部の底部から前記凸部の頂部までの高さは２μｍ以上７μｍ以下であることを特徴とする請求項２記載の配線回路基板。
4. 隣接する凹部間の長さは３μｍ以上４０μｍ以下であることを特徴とする請求項２または３記載の配線回路基板。

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