JP2010135726A - 電気特性に優れた基板接続構造を有する電子装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】信号線層とグランド層とを有し、片面に信号線接続用の信号端子が形成されている屈曲性のある基板と、信号線層とグランド層とを有し、片面に信号線接続用の信号端子が形成されている剛性のある基板とが、両基板の信号端子が互いに電気的に接続されるように接着剤で接合された電子装置であって、両基板のそれぞれに形成された少なくとも1本の信号線が特性インピーダンスコントロールされており、屈曲性のある基板のグランド層が、剛性のある基板と重なった領域にグランド層を有さないか、又は、剛性のある基板と重なった領域の屈曲性のある基板のグランド層が、剛性のある基板と重なっていない領域にあるグランド層に比べ、相対的に導体面積の割合が低い電子装置。
【選択図】図1
Description
本発明は、高速デジタル信号の伝送特性に優れた電子装置(基板接続構造)を提供することを目的とするものである。
以下の実施例及び比較例においては、アイパターン特性の評価にシミュレーションを用いた。
屈曲性のある基板は、絶縁層の片面にその端部に信号端子を有する信号線を、反対面にメッシュグランド層を有するマイクロストリップラインモデルとした。剛性のある基板は、絶縁層の片面にその端部に信号端子を有する信号線を、反対面にベタのグランド層を有するマイクロストリップラインモデルとした。屈曲性のある基板と剛性のある基板とは、信号端子を有する端部同士が、両者の信号端子が互いに接続されるように異方導電接着剤で接合されており、重なった領域において、屈曲性のある基板のメッシュグランド層が取り除かれていることとした。
これらのシミュレーションの結果として、図9に示すアイパターン特性を得た。
ADSのスケマチックのc:マイクロストリップラインモデルの絶縁層の厚みを150μmとした以外は、実施例1と同様にアイパターン特性を算出し、図10に示すアイパターン特性を得た。
HFSSの信号端子接続部分モデルで、屈曲性のある基板にベタのグランドを追加した以外は、実施例1と同様にアイパターン特性を算出し、図11に示すアイパターン特性を得た。
アイパターン特性では、ジッター(波形のクロスポイントの時間幅)が小さいほど、特性が優れている。それぞれのジッターの時間を評価すると、実施例1では0.047ns、実施例2では0.018nsと1nsのデータ幅に対して5%未満であり、問題ないレベルであった。これに対し、比較例1のジッターの時間は0.15nsとデータ幅に対して15%以上の大きな値を示した。また、入力パルス電圧が実施例1及び2では低電位:−0.2V、高電位+0.2Vなのに対して、比較例1では±0.4Vの波形になっており、大きな信号反射が起こっていることを示唆している。これらのことから比較例に対して、実施例1および実施例2は、ビットエラー(アイパターンの形状が崩れることによって、信号のS/N比が低下して正常に信号伝達ができず、デジタル信号の読み取りエラーが起こること)を起こし難いことは明らかであり、本発明の構造が特性的に優れていることが分かる。特に、剛性のある基板でマイクロストリップラインモデルの絶縁層厚みをコントロールした実施例2は、信号波形のブレ幅が小さく、更に優れた特性を示した。
屈曲性のある基板は、絶縁層の片面にその端部に信号端子を有する信号線を、反対面にメッシュグランド層を有するマイクロストリップラインモデルとした。剛性のある基板は、絶縁層の片面にその端部に信号端子を有する信号線を、反対面にベタのグランド層を有するマイクロストリップラインモデルとした。屈曲性のある基板と剛性のある基板とは、信号端子を有する端部同士が、両者の信号端子が互いに接続されるように異方導電接着剤で接合されており、重なった領域において、屈曲性のある基板のメッシュグランド層のメッシュパターンを、重なっていない部分のメッシュパターンよりも疎なものとした。
これらのシミュレーションの結果として、図12に示すアイパターン特性を得た。
ADSのスケマチックのc:マイクロストリップラインモデルの絶縁層の厚みを600μm、信号線導体幅を1.2mmとした以外は、実施例3と同様にアイパターン特性を算出し、図13に示すアイパターン特性を得た。
HFSSの信号端子接続部分モデルで、屈曲性のある基板にベタのグランドを追加した以外は、実施例3と同様にアイパターン特性を算出し、図14に示すアイパターン特性を得た。
それぞれのジッターの時間を評価すると、実施例3では0.047ns、実施例4では0.047nsと1nsのデータ幅に対してともに5%未満であり、問題ないレベルである。実施例3のアイパターン(図12参照)は十分な開口が得られており、優れたアイパターン特性を示した。実施例4(図13参照)では実施例3よりもアイパターン特性がさらに改善されている。これは、剛性のある基板の絶縁層を厚くしたことにより、寄生キャパシタンスが減少してインピーダンスの整合性が改善したためである。一方、比較例2(図14参照)ではアイパターンの開口が狭まり、特性が明らかに悪い。ジッターの時間を評価すると、比較例2では、0.152nsとデータ幅に対して15%以上の大きな値を示した。これは、インピーダンスのミスマッチにより、信号の反射や減衰が大きいためである。これらの結果より、本発明の効果が実証された。
屈曲性のある基板と剛性のある基板は、絶縁層の片面にその端部に信号端子を有する信号線を、反対面にベタグランド層を有するマイクロストリップラインモデルとした。屈曲性のある基板と剛性のある基板とは、信号端子を有する端部同士が、両者の信号端子が互いに接続されるように異方導電接着剤で接合されており、重なった領域において、屈曲性のある基板のベタグランド層が取り除かれていることとした。
これらのシミュレーションの結果として、図15に示すアイパターン特性を得た。
屈曲性のある基板は、絶縁層の片面にその端部に信号端子を有する信号線を、反対面にメッシュグランド層を有するマイクロストリップラインモデルとした。剛性のある基板は、絶縁層の片面にその端部に信号端子を有する信号線を、反対面にベタグランド層を有するマイクロストリップラインモデルとした。屈曲性のある基板と剛性のある基板とは、信号端子を有する端部同士が、両者の信号端子が互いに接続されるように異方導電接着剤で接合されており、重なった領域において、屈曲性のある基板のメッシュグランド層が取り除かれていることとした。
これらのシミュレーションの結果として、図16に示すアイパターン特性を得た。
屈曲性のある基板は、絶縁層の片面にその端部に信号端子を有する信号線を、反対面にベタグランド層を有するマイクロストリップラインモデルとした。剛性のある基板は、絶縁層の片面にその端部に信号端子を有する信号線を有し、信号端子に対向するベタグランド層を反対面に、信号線に対向するベタグランド層を内層に有するマイクロストリップラインモデル(即ち、信号端子に対向するベタグランド層と信号線に対するベタグランド層の位置が異なるマイクロストリップラインモデル)とした。屈曲性のある基板と剛性のある基板とは、信号端子を有する端部同士が、両者の信号端子が互いに接続されるように異方導電接着剤で接合されており、重なった領域において、屈曲性のある基板のベタグランド層が取り除かれていることとした。
屈曲性のある基板は、絶縁層の片面にその端部に信号端子を有する信号線を、反対面にメッシュグランド層を有するマイクロストリップラインモデルとした。剛性のある基板は、絶縁層の片面にその端部に信号端子を有する信号線を、反対面にベタグランド層を有するマイクロストリップラインモデルとした。屈曲性のある基板と剛性のある基板とは、信号端子を有する端部同士が、両者の信号端子が互いに接続されるように異方導電接着剤で接合されており、重なった領域において、屈曲性のある基板のメッシュグランド層の導体面積の割合が、信号線部分のメッシュグランド層の導体面積の割合よりも低くなっていることとした。
屈曲性のある基板と剛性のある基板は、絶縁層の片面にその端部に信号端子を有する信号線を、反対面にベタグランド層を有するマイクロストリップラインモデルとした。屈曲性のある基板と剛性のある基板とは、信号端子を有する端部同士が、両者の信号端子が互いに接続されるように非導電接着剤で接合されており、重なった領域において、屈曲性のある基板のベタグランド層が取り除かれていることとした。
屈曲性のある基板と剛性のある基板は、絶縁層の片面にその端部に信号端子を有する信号線を、反対面にベタグランド層を有するマイクロストリップラインモデルとした。屈曲性のある基板と剛性のある基板とは、信号端子を有する端部同士が、両者の信号端子が互いに接続されるように異方導電接着剤で接合されていることとした。
屈曲性のある基板は、絶縁層の片面にその端部に信号端子を有する信号線を、反対面にメッシュグランド層を有するマイクロストリップラインモデルとした。剛性のある基板は、絶縁層の片面にその端部に信号端子を有する信号線を、反対面にベタグランド層を有するマイクロストリップラインモデルとした。屈曲性のある基板と剛性のある基板とは、信号端子を有する端部同士が、両者の信号端子が互いに接続されるように異方導電接着剤で接合されていることとし、重なった領域においては、屈曲性のある基板、剛性のある基板、いずれのグランドもベタになっていることとした。
屈曲性のある基板と剛性のある基板は、絶縁層の片面にその端部に信号端子を有する信号線を、反対面にベタグランド層を有するマイクロストリップラインモデルとした。屈曲性のある基板と剛性のある基板とは、信号端子を有する端部同士が、両者の信号端子が互いに接続されるように異方導電接着剤で接合されていることとした。
これらのシミュレーションの結果として、図22に示すアイパターン特性を得た。
屈曲性のある基板は、絶縁層の片面にその端部に信号端子を有する信号線を、反対面にメッシュグランド層を有するマイクロストリップラインモデルとした。剛性のある基板は、絶縁層の片面にその端部に信号端子を有する信号線を、反対面にベタグランド層を有するマイクロストリップラインモデルとした。屈曲性のある基板と剛性のある基板とは、信号端子を有する端部同士が、両者の信号端子が互いに接続されるように異方導電接着剤で接合されていることとした。
アイパターン特性では、ジッター(波形のクロスポイントの時間幅)が小さいほど、特性が優れている。それぞれのジッター時間を評価すると、実施例5、6ではそれぞれ0.017ns、0.021nsと1nsのデータ幅に対して5%程度であり、優れた特性を示した。また、実施例7、8ではともに0.034nsと1nsのデータ幅に対して5%以下であった。実施例7では剛性のある基板の信号端子に対向するグランド層と信号線に対向するグランド層が異なっている。信号端子とグランド間の絶縁層の厚み、および、信号線とグランド間の絶縁層の厚みを変えることによってインピーダンスをマッチングさせているため、実施例5、6とほぼ同等の優れた特性を示した。また、実施例8ではジッター時間は実施例7と同等であるが、入力パルス電圧が低電位:−0.27V、高電位:+0.27Vと8%ほど大きくなっており、若干の信号反射が見られる。これは信号端子接続部分のグランドが抜きでなくメッシュとして存在するためであり、インピーダンスの整合性がグランドを抜いた場合よりも僅かに劣るためである。しかしながら、実施例7、8いずれにおいても、ジッター時間は1nsのデータ幅に対して5%以下であり、良好な特性を示した。これに対し、比較例3、4、5ではそれぞれ0.134ns、0.101ns、0.122nsとデータ幅に対して10%以上の大きな値を示した。また、入力パルス電圧が低電位:−0.25V、高電位:+0.25Vであるのに対して±0.4V以上の波形になっており、大きな信号反射が起こっていることを示唆している。比較例6では信号端子接続部分に対向するグランド層をメッシュにしているが、信号線に対向するグランド層の面積と信号端子部分に対向するグランド層の導体面積の割合が等しい。そのため、インピーダンスの整合性が劣っており、ジッター時間は0.067nsと1nsのデータ幅に対し5%を超えている。また、実施例5において異方導電接着剤を非導電接着剤に替えた実施例9におけるジッター時間は0.017nsと実施例5と殆ど変わらなかった。
2 剛性のある基板
11,12 絶縁層
31,32 信号端子
4 接着剤
51,52 信号線
6 メッシュグランド層
7 導体部が疎なメッシュグランド層
8 信号線に対向するグランド層
9 信号端子に対向するグランド層
Claims (4)
- 信号線が形成された信号線層とグランド層とを少なくとも1層ずつ有し、片面に信号線接続用の信号端子が形成されている屈曲性のある基板と、信号線が形成された信号線層とグランド層とを少なくとも1層ずつ有し、片面に信号線接続用の信号端子が形成されている剛性のある基板とが、少なくとも屈曲性を有する基板が部分的に剛性を有する基板と重なり、かつ、該2枚の基板の信号端子が互いに電気的に接続されるように接着剤で接合された電子装置であって、屈曲性のある基板と剛性のある基板のそれぞれに形成された少なくとも1本の信号線が特性インピーダンスコントロールされており、屈曲性のある基板のグランド層が、剛性のある基板と重なった領域にグランド層を有さないか、又は、屈曲性のある基板のグランド層において、剛性のある基板と重なった領域のグランド層が、剛性のある基板と重なっていない領域にあるグランド層に比べ、相対的に導体面積の割合が低いことを特徴とする電子装置。
- 屈曲性のある基板のグランド層が屈曲性のある基板の片面に形成されたメッシュグランド層であり、屈曲性のある基板の信号線層が、信号線がメッシュグランド層と対向するマイクロストリップラインである請求項1に記載された電子装置。
- 剛性のある基板が、剛性のある基板の信号線に対向するグランド層と、信号端子に対向するグランド層とを異なる層に有することを特徴とする請求項1又は2に記載された電子装置。
- 屈曲性のある基板の信号端子のピッチと剛性のある基板の信号端子のピッチが等しく、かつ剛性のある基板の信号端子の端子幅が屈曲性のある基板の信号端子の端子幅よりも広いことを特徴とする請求項1、2及び3のいずれかに記載された電子装置。
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