JP2009111261A

JP2009111261A - 多層プリント配線板

Info

Publication number: JP2009111261A
Application number: JP2007283855A
Authority: JP
Inventors: Taiji Ogawa; 泰司小川; Hiroshi Kuami; 寛朽網; Hideyuki Fujinami; 秀之藤浪
Original assignee: Fujikura Ltd
Current assignee: Fujikura Ltd
Priority date: 2007-10-31
Filing date: 2007-10-31
Publication date: 2009-05-21

Abstract

【課題】高誘電率の部材で絶縁層を形成する必要のある素子と、インダクタとを近接して配置しても、インダクタの共振周波数を高く保つことが可能な多層プリント配線板を提供する。
【解決手段】多層プリント配線板１０は少なくとも第一の絶縁層１１、第二の絶縁層１２、および第三の絶縁層１３が順に重ねて配されてなる。また、第二の絶縁層１２と第三の絶縁層１３との間には、インダクタ１５が形成されている。そして、第一の絶縁層１１、第二の絶縁層１２、および第三の絶縁層１３のうち、少なくとも１つの絶縁層は、他の絶縁層に対して誘電率の異なる部材で形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、多層のプリント配線板に関し、例えば、層間ないし層内にインダクタ、キャパシタを備えたフレキシブル多層プリント配線板に関する。

電子機器の小型化、薄型化、高機能化の要求に伴い、製品内部に、例えばキャパシタやインダクタなどの機能素子を効率的に組み込む必要がある。このため、例えば、フレキシブルな基材に貫通孔あるいはビアホールを形成して導電材料を充填し、層間導通をとるとともに、層間あるいは層内にキャパシタやインダクタを形成した多層プリント配線板が知られている（例えば、特許文献１、２参照）。

こうした多層プリント配線板に内蔵するキャパシタの電気的容量は、キャパシタを形成する絶縁層の誘電率によって大きく影響を受ける。即ち、絶縁層を成す部材の誘電率が高ければ、キャパシタの電気的容量を高めることが可能になる。例えば、誘電率の高い絶縁層の表面に導電性物質を配し、内蔵するキャパシタの電気的容量を高めた多層プリント配線板が知られている（例えば、特許文献３、４参照）。

一方、多層プリント配線板に内蔵したインダクタは、送受信の情報量増大に伴って、共振周波数が高められる傾向にある。一般的に、こうしたインダクタの共振周波数を高めるには、インダクタを形成する絶縁層の誘電率を下げる必要がある。
特許第３２５５１５１号公報特開２００５−３４０５７３号公報特開平１０−１９０２４１号公報特開２００２−３４４１０６号公報

しかしながら、多層プリント配線板の内部で、例えばキャパシタなど高誘電率の部材で絶縁層を形成する必要のある素子を、インダクタに近接させて配置すると、インダクタの共振周波数が下がってしまうという課題があった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、高誘電率の部材で絶縁層を形成する必要のある素子と、インダクタとを近接して配置しても、インダクタの共振周波数を高く保つことが可能な多層プリント配線板を提供することを目的とする。

本発明の請求項１に記載の多層プリント配線板は、インダクタ、およびキャパシタを層間ないし層内に形成した多層プリント配線板であって、第一の絶縁層、第二の絶縁層、および第三の絶縁層が順に重ねて配され、前記第一から第三の絶縁層のうち、インダクタと非接触の絶縁層にキャパシタが配されたことを特徴とする。
本発明の請求項２に記載の多層プリント配線板は、請求項１において、前記キャパシタが配された絶縁層は、他の絶縁層よりも誘電率が高い部材で形成されることを特徴とする。

本発明の多層プリント配線板によれば、前記第一から第三の絶縁層のうち、インダクタと非接触の絶縁層にキャパシタを配することによって、インダクタとキャパシタとを近接して配しても、インダクタの共振周波数を低下させることなく高く保つことが可能になる。

そして、インダクタとキャパシタとを近接して配しても、インダクタの共振周波数およびキャパシタの電気容量をそれぞれ両立して高く保つことが可能となるから、キャパシタとインダクタとを備えた高性能な多層プリント配線板の薄型化を実現することが可能になる。

以下、本発明に係る多層プリント配線板の一実施形態を図面に基づいて説明する。なお、本発明はこのような実施形態に限定されるものではない。また、以下の説明で用いる図面は、本発明の特徴をわかりやすくするために、便宜上、要部となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。

図１は、本発明の多層プリント配線板の一例を示す模式図である。また、図２は、図１に示す多層プリント配線板のＡ−Ａ線における断面図である。本発明の多層プリント配線板は、例えば、フレキシブル基材で形成された多層プリント配線板１０であって、少なくとも第一の絶縁層１１、第二の絶縁層１２、および第三の絶縁層１３が順に重ねて配されてなる。

第二の絶縁層１２と第三の絶縁層１３との間には、インダクタ１５が形成されている。このインダクタ１５は、例えば、第二の絶縁層１２の一面（図１中の斜線で示した面）に沿って導体（導電膜）をスパイラル状に広げたスパイラルコイルであればよい。

また、第二の絶縁層１２には、層間導通部１６、１７が形成されている。これら層間導通部１６、１７は、例えば、第二の絶縁層１２の一面側と他面側とを電気的に接続する導電膜であればよい。

インダクタ１５の一端１５ａは、層間導通部１６の一端１６ａに電気的に接続されている。また、第一の絶縁層１１と第二の絶縁層１２との間には、層間導通部１６の他端１６ｂと層間導通部１７の他端１７ｂとを電気的に接続する配線１８が形成されている。さらに、第二の絶縁層１２と第三の絶縁層１３との間には、層間導通部１７の一端１７ａに接続され、インダクタ１５を他の素子等に電気的に接続するための配線１９が形成されている。

第一の絶縁層１１から第三の絶縁層１３のうち、インダクタ１５と非接触の絶縁層である第一の絶縁層１１の一端には、キャパシタ２１が配されている。キャパシタ２１は、例えば、２層の導電膜の間に絶縁層を挟んでなるコンデンサであればよい。

第一の絶縁層１１、第二の絶縁層１２、および第三の絶縁層１３のうち、少なくとも１つの絶縁層は、他の絶縁層に対して誘電率の異なる部材で形成されているのが好ましい。例えば、この実施形態においては、高誘電率の部材で絶縁層を形成する必要のある素子、例えばキャパシタ２１が配された第一の絶縁層１１を、インダクタ１５に接する第二の絶縁層１２と第三の絶縁層１３よりも、誘電率が高い部材で形成する。

第一の絶縁層１１から第三の絶縁層１３のうち、インダクタ１５と非接触の絶縁層である第一の絶縁層１１の一端にキャパシタ２１を配し、この第一の絶縁層１１を、第二の絶縁層１２および第三の絶縁層１３よりも誘電率が高い部材で形成することによって、キャパシタ２１とインダクタ１５とが近接して配されていても、インダクタ１５の共振周波数を高く保ちつつ、キャパシタ２１の電気容量も高くすることが可能になる。

即ち、インダクタ１５を挟む第二の絶縁層１２および第三の絶縁層１３は、第一の絶縁層１１よりも誘電率が低い部材で形成されているので、インダクタ１５の共振周波数を高くすることができる。また、キャパシタ２１が形成された第一の絶縁層１１は、第二の絶縁層１２および第三の絶縁層１３よりも誘電率が高い部材で形成されているので、キャパシタ２１の電気容量を高く保つことができる。

そして、キャパシタ２１とインダクタ１５とを近接して配しても、インダクタ１５の共振周波数およびキャパシタ２１の電気容量をそれぞれ高く保つことが可能であるから、キャパシタ２１とインダクタ１５とを備えた高性能な多層プリント配線板１０の薄型化に寄与する。

上述した実施形態において、インダクタ１５を挟む（接する）第二の絶縁層１２や第三の絶縁層１３を成す、低誘電率の部材としては、例えば、フッ素繊維、ガラスクロス・ＰＴＦＥ、ガラス不織布・ＰＴＦＥが挙げられる。これら部材の誘電率は、例えば、２．０〜４．０程度であるのが好ましい。

また、キャパシタ２１など高誘電率の部材で絶縁層を形成する必要のある素子が配される、第一の絶縁層１２を成す部材としては、例えば、チタン酸バリウム分散絶縁材が挙げられる。

図３は、本発明の多層プリント配線板の他の一例を示す断面図である。この実施形態の多層プリント配線板３０では、少なくとも第一の絶縁層３１、第二の絶縁層３２、および第三の絶縁層３３が順に重ねて配されてなり、第一の絶縁層３１と第二の絶縁層３２との間に、インダクタ３５が形成されている。

また、第二の絶縁層３２には、層間導通部３６、３７が形成されている。インダクタ３５の一端３５ａは、層間導通部３６の一端３６ａに電気的に接続されている。また、第二の絶縁層３２と第三の絶縁層３３との間には、層間導通部３６の他端３６ｂと層間導通部３７の他端３７ｂとを電気的に接続する配線３８が形成されている。

さらに、第一の絶縁層３１と第二の絶縁層３２との間には、層間導通部３７の一端３７ａに接続され、インダクタ３５を他の素子等に電気的に接続するための配線３９が形成されている。また、第一の絶縁層３１から第三の絶縁層３３のうち、インダクタ３５と非接触の絶縁層である第三の絶縁層３３の一端にキャパシタ４１が配されている。キャパシタ４１は、例えば、２層の導電膜の間に絶縁層を挟んでなるコンデンサであればよい。

第一の絶縁層３１、第二の絶縁層３２、および第三の絶縁層３３のうち、少なくとも１つの絶縁層は、他の絶縁層に対して誘電率の異なる部材で形成されているのが好ましい。例えば、この実施形態においては、高誘電率の部材で絶縁層を形成する必要のある素子、例えばキャパシタ４１が配された第三の絶縁層３３を、インダクタ３５に接する第一の絶縁層３１と第二の絶縁層３２よりも、誘電率が高い部材で形成する。

これにより、第三の絶縁層３３を、第一の絶縁層３１および第二の絶縁層３２よりも誘電率が高い部材で形成することによって、キャパシタ４１とインダクタ３５とが近接して配されていても、インダクタ３５の共振周波数を高く保ちつつ、キャパシタ４１の電気容量も高くすることが可能になる。

即ち、インダクタ３５を挟む第一の絶縁層３１および第二の絶縁層３２は、第三の絶縁層３３よりも誘電率が低い部材で形成されているので、インダクタ３５の共振周波数を高くすることができる。また、キャパシタ４１が形成された第三の絶縁層３３は、第一の絶縁層３１および第二の絶縁層３２よりも誘電率が高い部材で形成されているので、キャパシタ４１の電気容量を高く保つことができる。

なお、上述した各実施形態においては、高誘電率の部材で絶縁層を形成する必要のある素子として、例えばキャパシタを挙げているが、これに限定されるものではなく、誘電率を高く保つ必要のある素子であればよい。また、キャパシタの形成位置は、図中ではインダクタから外れた近傍に配されているが、配置位置が限定されるものではなく、例えば、インダクタと重なる位置や、インダクタから更に離れた位置にキャパシタなどの高誘電率の部材で絶縁層を形成する必要のある素子が配されていても良い。

更に、上述した各実施形態においては、インダクタとして絶縁層の一面に広がるスパイラル形状のものを挙げているが、インダクタの形状はこれに限定されるものではなく、任意の形状のインダクタに適用可能である。

以下に、多層プリント配線板の製造方法の一例を説明する。図４は、多層プリント配線板の製造方法を段階的に記載した断面図である。まず、第二の絶縁層５１に導電層５２を形成する（図４（ａ）参照）。続いて、層間導通部を形成する位置に、例えばホール５３を形成する（図４（ｂ）参照）。そして、このホール５３の側面に、例えばメッキによって導電膜を形成して、第二の絶縁層５１の一面側と他面側の導電層５２どうしを電気的に接続した層間導通部５４を形成する（図４（ｃ）参照）。

続いて、導電層５２を所定の形状にエッチングするために、マスク層（フィルム）５５を形成する（図４（ｄ）参照）。このマスク層（フィルム）５５をエッチングマスクとして導電層５２のエッチングを行い、導電層５２を所定のパターンの配線５６として形成する（図４（ｅ）参照）。この時、配線５６の一部を例えばスパイラル形状にして、インダクタを形成しても良い。配線５６の形成後、マスク層（フィルム）５５を剥離させる（図４（ｆ）参照）。

この後、配線５６を挟んで第二の絶縁層５１の一面側や他面側に第一の絶縁層５７、第三の絶縁層５８を形成する（図４（ｇ）参照）。この時、例えば、第一の絶縁層５７は、第二の絶縁層５１や第三の絶縁層５８よりも誘電率が高い部材で形成すればよい。そして、第一の絶縁層５７の一部に、第一の絶縁層５７を挟む一対の導電膜５９を形成して、キャパシタ６１とすればよい（図４（ｈ）参照）。

本発明の効果を検証した実施例を以下に示す。検証にあたって、図１，図２に示す構成の多層プリント配線板、即ち、第一の絶縁層、第二の絶縁層、第三の絶縁層を順に重ねて配し、第二の絶縁層と第三の絶縁層との間にインダクタを配した多層プリント配線板を形成した。
そして、３つの絶縁層の誘電率を全て同じにしたものを試料１、第二の絶縁層の誘電率を高めたものを試料２、第三の絶縁層の誘電率を高めたものを試料３、第一の絶縁層の誘電率を高めたものを試料４とした。そして、これら試料１〜４の共振周波数を調べた。
表１にこれら試料１〜４の共振周波数の測定結果を、また、図５〜８に試料１〜４のそれぞれのリアクタンスと周波数との関係を測定したグラフを示す。

表１、および図５〜８に示した検証結果によれば、インダクタに接する（インダクタを挟む）第二の絶縁層や第三の絶縁層を高誘電率の部材で形成した場合（試料２，試料３）と比較して、インダクタに接しない第一の絶縁層を高誘電率の部材で形成（試料４）することによって、インダクタの近傍に高誘電率の絶縁層を形成しても、インダクタの共振周波数を高く保つことが可能であることが確認された。例えば、こうした第一の絶縁層にキャパシタなどを形成すれば、高い共振周波数のインダクタと、電気容量の大きいキャパシタとを近接して配置した多層プリント配線板を実現することが可能になる。

本発明の多層プリント配線板の一例を示す模式図である。本発明の多層プリント配線板の一例を示す断面図である。本発明の多層プリント配線板の別な一例を示す断面図である。多層プリント配線板の製造方法の一例を示す断面図である。本発明の検証結果を示すグラフである。本発明の検証結果を示すグラフである。本発明の検証結果を示すグラフである。本発明の検証結果を示すグラフである。

符号の説明

１０多層プリント配線板、１１第一の絶縁層、１２第二の絶縁層、１３第三の絶縁層、１５インダクタ、２１キャパシタ。

Claims

インダクタ、およびキャパシタを層間ないし層内に形成した多層プリント配線板であって、
第一の絶縁層、第二の絶縁層、および第三の絶縁層が順に重ねて配され、前記第一から第三の絶縁層のうち、インダクタと非接触の絶縁層にキャパシタが配されたことを特徴とする多層プリント配線板。
前記キャパシタが配された絶縁層は、他の絶縁層よりも誘電率が高い部材で形成されることを特徴とする請求項１に記載の多層プリント配線板。