JP2009164174A

JP2009164174A - プリント配線板およびプリント基板ユニット

Info

Publication number: JP2009164174A
Application number: JP2007339306A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Morita; 義裕森田
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2007-12-28
Filing date: 2007-12-28
Publication date: 2009-07-23
Also published as: US20090169842A1; EP2076101A1

Abstract

【課題】簡単な構造で誘電率の相違の影響を抑制することができるプリント配線板およびプリント基板ユニットを提供する。
【解決手段】プリント配線板１４では、例えばガラス繊維糸２６は樹脂に含浸される。したがって、ガラス繊維糸２６同士の間には樹脂が充填される。配線パターン１６、１７の幅はガラス繊維糸２６の中心線同士の間隔Ｐ１以上に設定されることから、配線パターン１６、１７にはガラス繊維および樹脂の両方が必ず覆い被さる。配線パターン１６、１７に覆い被さるガラス繊維および樹脂の割合はできる限り均一化される。その結果、配線パターン１６、１７でガラス繊維の誘電率と樹脂の誘電率との相違の影響はこれまで以上に抑制される。簡単な構造で特性インピーダンスのばらつきは低減される。
【選択図】図４

Description

本発明は、例えば差動信号伝送に利用されるプリント配線板に関する。

例えば基幹通信ネットワークの構築にあたって中継装置が用いられる。中継装置にはプリント基板ユニットが組み込まれる。プリント基板ユニットでは、プリント配線板の表面に複数のＬＳＩ（大規模集積回路）チップが実装される。ＬＳＩチップ同士は、例えばプリント配線板内を延びる１対の配線パターンで接続される。配線パターン同士は所定の間隔で隔てられる。ＬＳＩチップ同士の間で差動信号伝送が実現される。

プリント配線板は樹脂から構成される。樹脂にはガラス繊維クロスが含浸される。ガラス繊維クロスは縦糸および横糸で織られる。前述の配線パターンは例えば縦糸に平行に延びる。縦糸同士の間には所定の隙間が区画される。隙間は樹脂で充填される。例えば一方の配線パターンが隙間すなわち樹脂に比較的に大きな面積で向き合わせられると、他方の配線パターンは比較的に大きな面積で縦糸に向き合わせられる。
特開２００３−１９８０８２号公報特開２００６−１００６９９号公報

樹脂とガラス繊維糸とでは誘電率が相違する。その結果、向き合わせられる樹脂およびガラスの大小に応じて一方の配線パターンと他方の配線パターンとの間で特性インピーダンスにばらつきが生じる。こうして差動信号の伝送速度に相違が生じる。例えば差動電圧に基づき信号が伝送される場合、伝送速度の相違は受信側のＬＳＩチップで電圧変化の時間的なずれを引き起こす。その結果、信号は正確に伝送されることができない。

本発明は、上記実状に鑑みてなされたもので、簡単な構造で誘電率の相違の影響を抑制することができるプリント配線板およびプリント基板ユニットを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明によれば、樹脂製の本体と、織られて、本体の樹脂に含浸されるガラス繊維糸と、本体の表面に形成されて、ガラス繊維糸に平行に延びる導電材製の配線パターンとを備え、配線パターンの幅は、隣同士で並列に延びるガラス繊維糸の中心線同士の間隔以上に設定されることを特徴とするプリント配線板が提供される。

こうしたプリント配線板では、ガラス繊維糸は樹脂に含浸される。したがって、ガラス繊維糸同士の間には樹脂が充填される。配線パターンの幅はガラス繊維糸の中心線同士の間隔以上に設定されることから、配線パターンにはガラス繊維および樹脂の両方が必ず覆い被さる。配線パターンに覆い被さるガラス繊維および樹脂の割合はできる限り均一化される。その結果、配線パターンでガラス繊維の誘電率と樹脂の誘電率との相違の影響はこれまで以上に抑制される。簡単な構造で特性インピーダンスのばらつきは低減される。

その一方で、配線パターンの幅が例えば前述の間隔よりも小さく設定されると、配線パターンには例えばガラス繊維のみが覆い被さったり、樹脂のみが覆い被さったりする。その結果、配線パターンではガラス繊維の誘電率と樹脂の誘電率との相違の影響は著しく増大してしまう。特性インピーダンスにはばらつきが生じてしまう。

こうしたプリント配線板では、前記配線パターンの幅は、隣同士で並列に延びる３本のガラス繊維糸のうち外側２本のガラス繊維糸の中心線同士の間隔以上に設定される。こうして配線パターンの幅が前述の間隔以上に設定されれば、配線パターンには少なくとも２本のガラス繊維糸が覆い被さる。その結果、前述に比べて、ガラス繊維の誘電率と樹脂の誘電率との相違の影響は一層抑制される。特性インピーダンスのばらつきは一層低減される。しかも、こういったプリント配線板では、配線パターンの幅が増大すれば増大するほど、配線パターンには一層多くのガラス繊維および一層多くの樹脂が覆い被さる。その結果、配線パターンの幅が増大するにつれてガラス繊維の誘電率と樹脂の誘電率との相違の影響は抑制されていく。

以上のようなプリント配線板では、前記配線パターンの幅は、前記ガラス繊維糸の中心線同士の間隔の整数倍に設定される。こうしたプリント配線板によれば、ガラス繊維糸に対して配線パターンがいずれの位置に配置されても、配線パターンに覆い被さるガラス繊維および樹脂の割合は必ず均一に設定される。こうして簡単な構造でガラス繊維の誘電率と樹脂の誘電率との相違の影響は確実に解消される。特性インピーダンスのばらつきは確実に回避される。

以上のようなプリント配線板はプリント基板ユニットに組み込まれる。プリント基板ユニットは、樹脂製の本体と、織られて、本体の樹脂に含浸されるガラス繊維糸と、本体の表面に形成されて、ガラス繊維糸に平行に延びる導電材製の配線パターンと、本体の表面に配置されて、配線パターンで相互に接続される１対の電子部品とを備える。このとき、配線パターンの幅は、隣同士で並列に延びるガラス繊維糸の中心線同士の間隔以上に設定される。

こうしたプリント基板ユニットでは、前述と同様に作用効果が実現される。その結果、電子部品同士の間で例えば信号は正確に伝送される。前述と同様に、前記配線パターンの幅は、隣同士で並列に延びる３本のガラス繊維糸のうち外側２本のガラス繊維糸の中心線同士の間隔以上に設定される。その一方で、前記配線パターンの幅は、前記ガラス繊維糸の中心線同士の間隔の整数倍に設定される。

以上のように本発明によれば、簡単な構造で誘電率の相違の影響を抑制することができるプリント配線板およびプリント基板ユニットを提供することができる。

以下、添付図面を参照しつつ本発明の一実施形態を説明する。

図１は電子機器の一具体例すなわち伝送装置１１の構造を概略的に示す斜視図である。この伝送装置１１は例えばＤＷＤＭ（高密度波長分割多重）通信システムに組み込まれる。こうした伝送装置１１は例えばラックに搭載される。伝送装置１１は筐体１２を備える。筐体１２の収容空間には本発明に係るプリント基板ユニットすなわちマザーボードが組み込まれる。

図２は本発明の一実施形態に係るマザーボード１３の構造を概略的に示す。マザーボード１３は例えば大型のプリント配線板１４を備える。プリント配線板１４の表面には例えば１対の電子部品すなわち第１ＬＳＩ（大規模集積回路）チップパッケージ１５ａおよび第２ＬＳＩチップパッケージ１５ｂが実装される。第１ＬＳＩチップパッケージ１５ａおよび第２ＬＳＩチップパッケージ１５ｂは例えばＢＧＡ（ボールグリッドアレイ）でプリント配線板１４に固定される。

第１ＬＳＩチップパッケージ１５ａおよび第２ＬＳＩチップパッケージ１５ｂは例えば直線状の第１配線パターン１６および第２配線パターン１７で個別に電気接続される。こうして第１ＬＳＩチップパッケージ１５ａおよび第２ＬＳＩチップパッケージ１５ｂの間で例えば差動電圧に基づき差動信号伝送が確立される。第１配線パターン１６および第２配線パターン１７は例えばプリント配線板１４内で相互に平行に延びる。第１配線パターン１６および第２配線パターン１７は例えば直角に折れ曲がる。

図３は本発明の第１実施形態に係るプリント配線板１４の構造を概略的に示す。このプリント配線板１４は、コア樹脂層２１と、コア樹脂層２１の表面や裏面に形成される絶縁層２２とを備える。コア樹脂層２１や絶縁層２２は樹脂製の本体２３を備える。本体２３は例えばエポキシ樹脂から形成される。コア樹脂層２１は、単独でその形状を維持する程度の剛性を備える。コア樹脂層２１や絶縁層２２はそれぞれ例えば１００μｍ〜２００μｍ程度の厚みを有する。

本体２３内にはガラス繊維クロス２４が埋め込まれる。ガラス繊維クロス２４は例えば３０μｍ程度の厚みを有する。図４を併せて参照し、ガラス繊維クロス２４は、相互に平行に延びる複数の縦糸２６および相互に平行に延びる複数の横糸２７とから織られる。ここでは、縦糸２６および横糸２７は相互に直交する。縦糸２６同士は等間隔で配置される。同様に、横糸２７同士は等間隔で配置される。

隣同士で相互に平行に延びる縦糸２６の中心線同士の間隔Ｐ１は例えば５０μｍ〜１００μｍ程度に設定される。同様に、隣同士で相互に平行に延びる横糸２７の中心線同士の間隔Ｐ２は例えば５０μｍ〜１００μｍ程度に設定される。ここでは、間隔Ｐ１および間隔Ｐ２は同一に設定される。間隔Ｐ１および間隔Ｐ２はコア樹脂層２１および絶縁層２２の間で統一される。

縦糸２６および横糸２７はガラス繊維糸から構成される。ここでは、１本の縦糸２６や１本の横糸２７は複数のガラス繊維の束から構成される。ただし、１本のガラス繊維から１本の縦糸２６や１本の横糸２７が構成されてもよい。こういったコア樹脂層２１や絶縁層２２の形成にあたってガラス繊維クロス２４は樹脂に含浸されればよい。プリント配線板１４の製造方法の詳細は後述される。

図４から明らかなように、プリント配線板１４では、縦糸２６を含む第１領域２８にガラス繊維が比較的に多く配置される。第１領域２８の幅は縦糸２６の幅で規定される。その一方で、第１領域２８には第２領域２９が隣接する。第２領域２９は、隣り合う縦糸２６同士の隙間で規定される。第２領域２９には縦糸２６が配置されないことから、第２領域２９には樹脂が比較的に多く配置される。第１領域２８および第２領域２９は交互に区画される。

同様に、プリント配線板１４では、横糸２７を含む第１領域３１にガラス繊維が比較的に多く含まれる。第１領域３１の幅は横糸２７の幅で規定される。その一方で、第１領域３１には第２領域３２が隣接する。第２領域３２は、隣り合う横糸２７同士の隙間で規定される。第２領域３２には横糸２７が配置されないことから、樹脂が比較的に多く含まれる。第１領域３１および第２領域３２は交互に区画される。

その一方で、例えばコア樹脂層２１の表面には前述の第１配線パターン１６および第２配線パターン１７が形成される。第１配線パターン１６および第２配線パターン１７は例えば銅といった導電材から形成される。第１配線パターン１６および第２配線パターン１７は縦糸２６に平行に延びる。第１ＬＳＩチップパッケージ１５ａおよび第２ＬＳＩチップパッケージ１５ｂの間で第１配線パターン１６および第２配線パターン１７は同一の長さで延びる。

第１配線パターン１６の幅Ｗ１および第２配線パターン１７の幅Ｗ２は前述の間隔Ｐ１以上に設定される。幅Ｗ１および幅Ｗ２は同一に設定される。本実施形態では間隔Ｐ１は例えば１００μｍ程度に設定される。幅Ｗ１および幅Ｗ２は例えば１５０μｍ程度に設定される。第１配線パターン１６および第２配線パターン１７はそれぞれ例えば３５μｍ程度の厚みを有すればよい。こうして第１配線パターン１６や第２配線パターン１７は、第１領域２８および第２領域２９の両方を含む領域に必ず配置される。

第１配線パターン１６および第２配線パターン１７は直角に折れ曲がることから、図５に示されるように、第１配線パターン１６および第２配線パターン１７は横糸２７にも平行に延びる。幅Ｗ１および幅Ｗ２は前述の間隔Ｐ２以上に設定される。本実施形態では間隔Ｐ２は例えば１００μｍ程度に設定される。前述のように、幅Ｗ１および幅Ｗ２は例えば１５０μｍ程度に設定される。こうして第１配線パターン１６や第２配線パターン１７は、第１領域２８および第２領域２９の両方に必ず跨って配置される。

以上のようなマザーボード１３では、幅Ｗ１および幅Ｗ２は間隔Ｐ１（Ｐ２）以上に設定されることから、第１配線パターン１６や第２配線パターン１７は、第１領域２８（３１）および第２領域２９（３２）の両方に必ず跨って配置される。こうして簡単な構造で第１配線パターン１６や第２配線パターン１７に覆い被さるガラス繊維および樹脂の割合はできる限り均一化される。その結果、第１配線パターン１６や第２配線パターン１７でガラス繊維の誘電率と樹脂の誘電率との相違の影響はこれまで以上に抑制される。特性インピーダンスのばらつきは低減される。第１配線パターン１６および第２配線パターン１７の間で伝送速度の不一致は抑制される。信号は正確に伝送される。

その一方で、例えば幅Ｗ１や幅Ｗ２が間隔Ｐ１（Ｐ２）よりも小さく設定されると、例えば第１配線パターン１６が第１領域２８（３１）内に配置される一方で、第２配線パターン１７が第１領域２８（３１）および第２領域２９（３２）に跨って配置される場合が生じる。その結果、第１配線パターン１６にガラス繊維が覆い被さる一方で、第２配線パターン１７にガラス繊維および樹脂が覆い被さる。ガラス繊維の誘電率と樹脂の誘電率との相違の影響は増大してしまう。特性インピーダンスにはばらつきが生じてしまう。信号は正確に伝送されることができない。

次に、以上のようなプリント配線板１４の製造方法を説明する。まず、ガラス繊維クロス２４が複数のプリプレグに挟み込まれる。このとき、例えば半硬化のプリプレグが用いられる。ガラス繊維クロス２４の表面側および裏面側からプリプレグはガラス繊維クロス２４に向かって所定の押し付け部材で押し付けられる。最も外側のプリプレグの表面には銅箔が全面に貼り付けられる。プリプレグは加熱に基づき硬化する。こうしてコア樹脂層２１が形成される。その後、銅箔には所定のエッチング処理が施される。こうして第１配線パターン１６および第２配線パターン１７が形成される。その後、コア樹脂層２１の表面や裏面にはプリプレグおよびガラス繊維クロス２４に基づき絶縁層２２が形成される。こうしてプリント配線板１４が製造される。

図６は本発明の第２実施形態に係るプリント配線板１４ａの構造を概略的に示す。このプリント配線板１４ａでは、幅Ｗ１および幅Ｗ２は、隣同士で並列に延びる３本の縦糸２６のうち外側２本の縦糸２６の中心線同士の間隔Ｐ３以上に設定される。すなわち、間隔Ｐ３は間隔Ｐ１の２倍以上に設定される。同様に、幅Ｗ１および幅Ｗ２は、隣同士で並列に延びる３本の横糸２７のうち外側２本の横糸２７の中心線同士の間隔Ｐ４以上に設定される。すなわち、間隔Ｐ４は間隔Ｐ２の２倍以上に設定される。間隔Ｐ３や間隔Ｐ４は例えば２００μｍ程度に設定される。ここでは、幅Ｗ１および幅Ｗ２は例えば２５０μｍ程度に設定される。その他、前述のプリント配線板１４と均等な構成や構造には同一の参照符号が付される。

こうしたプリント配線板１４ａでは、幅Ｗ１および幅Ｗ２は間隔Ｐ３（間隔Ｐ４）以上に設定されることから、前述のプリント配線板１４に比べて、第１配線パターン１６や第２配線パターン１７は、少なくとも２つの第１領域２８（３１）および少なくとも２つの第２領域２９（３２）の両方に必ず跨って配置される。その結果、前述のプリント配線板１４に比べて、ガラス繊維の誘電率と樹脂の誘電率との相違の影響は一層抑制される。特性インピーダンスのばらつきは一層低減される。第１配線パターン１６および第２配線パターン１７の間で伝送速度の不一致は一層抑制される。差動信号は一層正確に伝送されることができる。

しかも、こういったプリント配線板１４ａでは、幅Ｗ１および幅Ｗ２が増大すれば増大するほど、第１配線パターン１６や第２配線パターン１７は、前述のプリント配線板１４に比べて、一層多くの第１領域２８（３１）および一層多くの第２領域２９（３２）を含む領域にそれぞれ配置されることができる。その結果、幅Ｗ１および幅Ｗ２が増大するにつれてガラス繊維の誘電率と樹脂の誘電率との相違の影響は抑制されていく。特性インピーダンスのばらつきは低減されていく。ただし、幅Ｗ１および幅Ｗ２には上限が設けられればよい。

図７は本発明の第３実施形態に係るプリント配線板１４ｂの構造を概略的に示す。このプリント配線板１４ｂでは、前述と同様に、幅Ｗ１および幅Ｗ２は前述の間隔Ｐ１（間隔Ｐ２）以上に設定される。同時に、幅Ｗ１および幅Ｗ２は間隔Ｐ１（間隔Ｐ２）の整数倍に設定される。ここでは、幅Ｗ１および幅Ｗ２は間隔Ｐ１（間隔Ｐ２）の例えば２倍に設定される。すなわち、幅Ｗ１および幅Ｗ２は２００μｍ程度に設定される。その他、前述のプリント配線板１４、１４ａと均等な構成や構造には同一の参照符号が付される。

こうしたプリント配線板１４ｂでは、幅Ｗ１および幅Ｗ２が間隔Ｐ１（間隔Ｐ２）の整数倍、例えば２倍に設定されれば、第１配線パターン１６や第２配線パターン１７が本体２３の表面でいずれの位置に配置されても、例えば２対の第１領域２８（３１）および第２領域２９（３２）に必ず跨って配置される。したがって、第１配線パターン１６に覆い被さるガラス繊維および樹脂の割合と、第２配線パターン１７に覆い被さるガラス繊維および樹脂の割合とは完全に一致する。こうして簡単な構造でガラス繊維の誘電率と樹脂の誘電率との相違の影響は確実に解消される。その結果、特性インピーダンスのばらつきは確実に回避される。第１配線パターン１６および第２配線パターン１７の間で伝送速度の不一致は確実に回避される。差動信号は正確に伝送される。

電子機器の一具体例すなわち伝送装置の構造を概略的に示す斜視図である。本発明の一実施形態に係るプリント基板ユニットの構造を概略的に示す斜視図である。図２の３−３線に沿った部分拡大垂直断面図であり、本発明の第１実施形態に係るプリント配線板の構造を概略的に示す。図３の４−４線に沿った断面図である。図２の５−５線に沿った部分拡大垂直断面図である。図４に対応し、本発明の第２実施形態に係るプリント配線板の構造を概略的に示す部分拡大垂直断面図である。図４に対応し、本発明の第３実施形態に係るプリント配線板の構造を概略的に示す部分拡大垂直断面図である。

符号の説明

１３プリント基板ユニット（マザーボード）、１４〜１４ｂプリント配線板、１５ａ、１５ｂ電子部品（ＬＳＩチップパッケージ）、１６配線パターン（第１配線パターン）、１７配線パターン（第２配線パターン）、２３本体、２６ガラス繊維糸（縦糸）、２７ガラス繊維糸（横糸）、Ｐ１間隔、Ｐ２間隔。

Claims

樹脂製の本体と、織られて、前記本体の樹脂に含浸されるガラス繊維糸と、前記本体の表面に形成されて、前記ガラス繊維糸に平行に延びる導電材製の配線パターンとを備え、前記配線パターンの幅は、隣同士で並列に延びる前記ガラス繊維糸の中心線同士の間隔以上に設定されることを特徴とするプリント配線板。
請求項１に記載のプリント配線板において、前記配線パターンの幅は、隣同士で並列に延びる３本の前記ガラス繊維糸のうち外側２本の前記ガラス繊維糸の中心線同士の間隔以上に設定されることを特徴とするプリント配線板。
請求項１に記載のプリント配線板において、前記配線パターンの幅は、前記ガラス繊維糸の中心線同士の間隔の整数倍に設定されることを特徴とするプリント配線板。
樹脂製の本体と、織られて、前記本体の樹脂に含浸されるガラス繊維糸と、前記本体の表面に形成されて、前記ガラス繊維糸に平行に延びる導電材製の配線パターンと、前記配線パターンで相互に接続される１対の電子部品とを備え、前記配線パターンの幅は、隣同士で並列に延びる前記ガラス繊維糸の中心線同士の間隔以上に設定されることを特徴とするプリント基板ユニット。
請求項４に記載のプリント基板ユニットにおいて、前記配線パターンの幅は、隣同士で並列に延びる３本の前記ガラス繊維糸のうち外側２本の前記ガラス繊維糸の中心線同士の間隔以上に設定されることを特徴とするプリント基板ユニット。
請求項４に記載のプリント基板ユニットにおいて、前記配線パターンの幅は、前記ガラス繊維糸の中心線同士の間隔の整数倍に設定されることを特徴とするプリント基板ユニット。