JP2012009573A - 回路基板 - Google Patents

Abstract

【課題】対をなす信号線同士の距離を小さく設定したとしても、３つのモードの特性インピーダンスを、Ｚdiff＝２ＺoおよびＺcomm＝Ｚo／２の関係からのズレを最小限に抑制して設計することができる回路基板を提供すること。
【解決手段】本発明の回路基板１は、絶縁体層２と、この絶縁体層２の一方の面側に設けられ、第１の信号配線３ａと第２の信号配線３ｂとで構成される信号配線対３０と、絶縁体層２の他方の面側に設けられたグランド層６とを有し、第１の信号配線３ａと第２の信号配線３ｂとの間にグランド配線７ａが配設されていることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、回路基板、特に、グランド層とこのグランド層に対して絶縁体層を介して配設された信号配線対とを有する回路基板に関する。

近年、コンピュータの高速化に伴い、半導体チップを高速で動作させるために、半導体チップを内蔵するパッケージや、このパッケージを実装する回路基板内に配置された配線内においても、信号を高速で伝送させる必要がある。

このように信号を高速で伝送させる手段として、ＬＶＤＳ（Low Voltage Differential Signaling）、ＭＩＰＩ（Mobile Industry Processor Interface）、ＭＤＤＩ（Mobile Display Digital Interface）のような差動伝送が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

この差動伝送では、従来、主に差動（ディファレンシャルモード）特性インピーダンス（Ｚdiff）を９０〜１００Ω程度に設計するだけで十分であったが、例えば、ＭＩＰＩ、ＭＤＤＩ等では、信号の高速伝送化および低電圧化が求められ、差動特性インピーダンス（Ｚdiff）の他、さらに、同相（コモンモード）特性インピーダンス（Ｚcomm）および単線（シングルエンド）の特性インピーダンス（Ｚo）を、それぞれ、１００Ω、２５Ωおよび５０Ω程度に設計すること、すなわち、３つのモードの特性インピーダンスをＺdiff＝２Ｚo、Ｚcomm＝Ｚo／２およびＺo＝５０Ωの関係を満足するように設計することが求められる。なお、このようにＺoとＺdiff、Ｚcommの関係を一般化することで、Ｚoの規定が５０Ω以外の場合でも適用可能である。

このようなＺdiff、ＺcommおよびＺoの関係を満足するために、適切なパターン幅の信号配線対（ストリップライン）に適切な厚さの絶縁体層を挟んでグランド層を対峙させるストリップ構造またはマイクロストリップ構造等の配線構造が採用される。

しかしながら、Ｚdiff＝２Ｚo、Ｚcomm＝Ｚo／２満たすには１対の信号線それぞれが電磁気的に完全にシールドされるか信号線対が無限に離れなければならず、前者は基板配線で実現するのは困難であり、後者は対をなす信号線同士の距離を大きくせざるを得ず、信号配線対が占める領域が広くなり、回路基板の大型化を招くという問題が生じる。

また、当然、回路基板の大型化を回避することを目的に、対をなす信号線同士の距離を小さくした場合には、前記Ｚdiff、ＺcommおよびＺoの関係を満足させることができず、３つの特性インピーダンスのうちの何れか１つを規定値に合わせたとしても、他の２つの特性インピーダンスが規定値からズレてしまい、前記関係の精度が低下してしまうという問題がある。

特開２００７−２４２９８３号公報

本発明の目的は、対をなす信号線同士の距離を小さく設定したとしても、３つのモードの特性インピーダンスを、Ｚdiff＝２ＺoおよびＺcomm＝Ｚo／２の関係からのズレを最小限に抑制して設計することができる回路基板を提供することにある。

このような目的は、下記（１）〜（１２）に記載の本発明により達成される。
（１） 絶縁体層と、
該絶縁体層の一方の面側に設けられ、第１の信号配線と第２の信号配線とで構成される信号配線対と、
前記絶縁体層に設けられたグランドとを有し、
前記第１の信号配線と前記第２の信号配線との間にグランド配線が配設されていることを特徴とする回路基板。

（２） 差動特性インピーダンス、同相特性インピーダンスおよび単線の特性インピーダンスをそれぞれＺdiff、ＺcommおよびＺoとしたとき、
これら３つのモードの特性インピーダンスが、Ｚdiff＝２ＺoおよびＺcomm＝Ｚo／２なる関係を満足するように設計される上記（１）に記載の回路基板。
（３） 前記Ｚoは、５０Ωである上記（２）に記載の回路基板。

（４） 前記第１の信号配線と前記第２の信号配線とは、それぞれ、ほぼ等しい線幅に設けられている上記（１）ないし（３）のいずれかに記載の回路基板。

（５） 前記第１の信号配線および前記第２の信号配線は、その線幅が１０〜１，０００μｍである上記（４）に記載の回路基板。

（６） 前記グランド配線は、その線幅が１０〜１，０００μｍである上記（４）に記載の回路基板。

（７） 前記第１の信号配線および前記第２の信号配線と、前記グランド配線との離間距離は、それぞれ、１０〜１，０００μｍである上記（１）ないし（６）のいずれかに記載の回路基板。

（８） 前記グランドは、前記絶縁体層の他方の面側に設けられたグランド層である上記（１）ないし（７）のいずれかに記載の回路基板。

（９） 前記グランド層は、銅箔に複数の抜き孔が形成されたメッシュ状をなしている上記（８）に記載の回路基板。

（１０） 前記グランド層の残銅率は、１０〜１００％である上記（９）に記載の回路基板。

（１１） 前記絶縁体層の他方の面側には、前記グランド層を覆うように、さらに絶縁体層が設けられている上記（８）ないし（１０）のいずれかに記載の回路基板。

（１２） 前記絶縁体層の一方の面側には、前記信号配線対および前記グランド配線を覆うように、さらに絶縁体層が設けられている上記（１）ないし（１１）のいずれかに記載の回路基板。

本発明のように、第１の信号配線と第２の信号配線とで構成される信号配線対を備える回路基板において、これら信号配線同士の間に、接地するためのグランド配線を配設することにより、信号配線同士間の離間距離を接近させたとしても、これらに生じる電磁気的結合に起因する３つのモードの特性インピーダンスのズレ、すなわちＺdiff＝２ＺoおよびＺcomm＝Ｚo／２の関係のズレを的確に抑制することができるようになる。

本発明の回路基板の第１実施形態を示す縦断面図である。 差動特性インピーダンスおよび同相特性インピーダンスを求める理論式を説明するための模式図である。 本発明の回路基板の第２実施形態を示す縦断面図である。 本発明の回路基板の第３実施形態のグランド層と信号配線対とグランド配線との位置関係を示す平面図である。 本発明の回路基板の第４実施形態を示す縦断面図である。 本発明の回路基板の第５実施形態を示す縦断面図である。 本発明の回路基板の第６実施形態を示す縦断面図である。 実施例１〜６の回路基板における、配線領域幅と｜ΔＺdiff｜（％）との関係を示すグラフである。 実施例７〜１５の回路基板における、配線領域幅と｜ΔＺdiff｜（％）との関係を示すグラフである。 比較例１、２の回路基板における、配線領域幅と｜ΔＺdiff｜（％）との関係を示すグラフである。

以下、本発明の回路基板を添付図面に示す好適実施形態に基づいて詳細に説明する。
＜第１実施形態＞
まず、本発明の回路基板の第１実施形態について説明する。

図１は、本発明の回路基板の第１実施形態を示す縦断面図、図２は、差動特性インピーダンスおよび同相特性インピーダンスを求める理論式を説明するための模式図である。なお、以下の説明では、図１中、上側を「上」、下側を「下」とする。

図１に示す回路基板１は、絶縁体層（ベース基材）２と、絶縁体層２の上面（一方の面）側に配設された信号配線対３０と、絶縁体層２の下面（他方の面）側に積層されたグランド層６とを有するマイクロストリップ構造をなすものである。

本発明では、かかる構成の回路基板１において、信号配線対３０が、第１の信号配線３ａおよび第２の信号配線３ｂで構成され、これら第１の信号配線３ａと第２の信号配線３ｂとの間に配設されたグランド配線７ａを備えることに特徴を有する。

このように、第１の信号配線３ａと第２の信号配線３ｂとの間に、グランド配線７ａを配設する構成とすることで、第１の信号配線３ａと第２の信号配線３ｂとの離間距離を接近させたとしても、信号配線３ａ、３ｂ同士間に生じる電磁気的結合に起因する３つのモードの特性インピーダンスのズレ、すなわちＺdiff＝２ＺoおよびＺcomm＝Ｚo／２の関係のズレを的確に抑制することができる。

また、本実施形態では、絶縁体層（第１の絶縁体層）２の上面側には、絶縁体層２および信号配線対３０を覆うように絶縁体層（第２の絶縁体層）４ａが積層され、さらに、絶縁体層４ａを覆うように被覆層（第１の被覆層）５ａが積層されている。

一方、絶縁体層２の下面側には、前述したグランド層６を覆うように絶縁体層（第３の絶縁体層）４ｂが積層され、さらに、絶縁体層４ｂを覆うようにその下面には被覆層（第２の被覆層）５ｂが形成されている。

以下、回路基板１を構成する各部について順次説明する。
絶縁体層２は、マイクロストリップ構造をなす回路基板１の中央に位置する絶縁性を有する絶縁層として機能するとともに、回路基板１のコア（支持基板）として機能するものである。

この絶縁体層２としては、特に限定されないが、例えば、樹脂フィルム、繊維基材で構成されるものが好適に用いられる。

樹脂フィルムとしては、例えば、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂等のポリイミド樹脂、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂、液晶ポリマーのような熱可塑性樹脂等を主材料として構成されるものが挙げられるが、中でも、ポリイミド樹脂または液晶ポリマーを主材料として構成されるものが好ましい。ポリイミド樹脂を主材料として構成される場合、絶縁体層２は、耐熱性や機械特性に優れ、かつ入手するのが容易なものとなる。また、液晶ポリマーを主材料として構成される場合、絶縁体層２は、その比誘電率の低さにより高速信号伝送用の回路基板１に好適に用いられ、かつ吸湿性の低さにより寸法安定性等にも優れるものとなる。

また、繊維基材としては、例えば、ガラス繊布、ガラス不繊布等のガラス繊維基材、あるいはガラス以外の無機化合物を成分とする繊布または不繊布等の無機繊維基材、芳香族ポリアミド樹脂、ポリアミド樹脂、芳香族ポリエステル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂、フッ素樹脂等の有機繊維で構成される有機繊維基材等が挙げられ、中でも、ガラス繊布に代表されるガラス繊維基材が好ましく用いられる。ガラス繊維基材は、強度、吸水率の点で優れた機能を発揮するものである。

なお、絶縁体層２に、繊維基材を用いる場合には、好ましくはこの繊維基材に樹脂を含浸させた状態のものを絶縁体層２として利用される。また、繊維基材に含浸させる樹脂としては、特に限定されないが、好ましくはエポキシ樹脂系、アクリル樹脂系等の熱硬化性樹脂が用いられ、特に、これらの中でも耐熱性の面からエポキシ樹脂系の熱硬化性樹脂が好ましく用いられる。

また、絶縁体層２の厚さは、特に限定されないが、好ましくは１〜１００μｍ程度の範囲、より好ましくは５〜５０μｍ程度の範囲、さらに好ましくは１０〜３０μｍ程度の範囲に設定される。

絶縁体層２の厚さを前記下限値以上にすることで、信号配線対３０の線幅を加工限界以上にすることが容易となり、一方、絶縁体層２の厚さを上限値以下にすることで剛性が高くなり過ぎることを抑え、かつ、柔軟さというフレキシブル回路基板など薄物基板の特徴を保持できる。

信号配線対３０は、第１の信号配線３ａと、これと対をなす第２の信号配線３ｂとで構成される銅箔パターンであり、各信号配線３ａ、３ｂの端部または任意の中間部において、図示しない半導体ディバイス等の実装パッドに接合され、これにより、信号を伝送する配線として機能する。

なお、かかる構成の信号配線対３０すなわち信号配線３ａ、３ｂは、それぞれ、絶縁体層２に直接設けられても良いが、接着剤を介して設けられていてもよい。

さて、回路基板１のように、信号配線対３０、すなわち対をなす第１の信号配線３ａと第２の信号配線３ｂとを備える回路基板では、信号配線対３０による信号の伝送に、差動伝送が用いられる。

このような差動伝送では、近年、各信号配線３ａ、３ｂの１本当たりの特性インピーダンス（Ｚo）、各信号配線３ａ、３ｂにそれぞれ差動信号（＋Ｖ、−Ｖ）を伝送した際の差動（ディファレンシャルモード）特性インピーダンス（Ｚdiff）および各信号配線３ａ、３ｂにそれぞれ同相信号（＋Ｖ、＋Ｖ）を伝送した際の同相（コモンモード）特性インピーダンス（Ｚcomm）の３つのモードの特性インピーダンス（３モード・インピーダンス）を、信号の高速伝送化および低電圧化を目的に、それぞれ、Ｚdiff＝２ＺoおよびＺcomm＝Ｚo／２の関係を満足するように設計することが求められている。

ここで、シングルモード（図２（ｃ）参照）におけるインピーダンスをＺoとし、奇数モード（図２（ｄ）参照）における奇数モードインピーダンスをＺodとし、偶数モード（図２（ｅ）参照）における偶数モードインピーダンスをＺevとし、信号配線対間インピーダンスをＺaとし、さらに信号配線接地間インピーダンスをＺbとしたとき、差動モード（図２（ａ）参照）における差動特性インピーダンス（Ｚdiff）および同相モード（図２（ｂ）参照）における同相特性インピーダンス（Ｚcomm）は、それぞれ、下記式（１）および下記式（２）のような関係式を満たす。

Ｚdiff（＝２Ｚod）＝２・｛（Ｚa／２）||Ｚb｝
＝Ｚa・Ｚb／（Ｚa＋２・Ｚb） …… 式（１）
Ｚcomm（＝Ｚev／２）＝（Ｚb||Ｚb）＝Ｚb／２ …… 式（２）

また、差動特性インピーダンス（Ｚdiff）および同相特性インピーダンス（Ｚcomm）における、信号配線３ａ、３ｂ間の電磁気的結合によるＺo差分を、それぞれ、ΔＺss１およびΔＺss２としたとき、ＺdiffおよびＺcommは、それぞれ、概念的に下記式（３）および下記式（４）のように考えることができる。

Ｚdiff＝２（Ｚo−ΔＺss１／２）＝２Ｚo−ΔＺss１
（＝２Ｚo−ΔＺdiff） …… 式（３）
Ｚcomm＝（Ｚo＋ΔＺss２／２）／２＝Ｚo／２＋ΔＺss２／４
（＝Ｚo／２＋ΔＺcomm） …… 式（４）

そして、ΔＺss１およびΔＺss２は、それぞれ、（信号配線３ａ、３ｂの幅）／（信号配線３ａ、３ｂ間の距離）と比例関係を有することから、理想的にはΔＺss１およびΔＺss２を０に設定することであるが、この場合、信号配線３ａ、３ｂ間の距離を無限大にする必要があり現実的でない。そのため、公差の範囲内に収まるようにΔＺdiffおよびΔＺcommすなわちＺdiffおよびＺcommの関係式からのズレを小さく設定したとしても、この場合も、信号配線３ａ、３ｂ間の距離を大きくする他なく、信号配線対３０が占める領域が広くなり、回路基板１の大型化を招いてしまう。

そこで、本発明者は、かかる問題点に鑑み鋭意検討を重ねた結果、第１の信号配線３ａと第２の信号配線３ｂとの間に、接地のためのグランド配線７ａを配設する構成とすることにより、信号配線３ａ、３ｂの幅を大きくするのと同等の効果が得られることを見出し、本発明を完成するに至った。

このように第１の信号配線３ａと第２の信号配線３ｂとの間にグランド配線７ａが配設された構成とすることで、回路基板１の小型化のために第１の信号配線３ａと第２の信号配線３ｂとの離間距離を接近させたとしても、換言すれば信号配線対３０の高密度化を図ったとしても、３つのモードの特性インピーダンスのズレを的確に抑制することができる。

すなわち、Ｚdiff＝２Ｚo、Ｚcomm＝Ｚo／２の関係からのズレを的確に抑制することができる。

なお、回路基板１をＭＩＰＩに適用した場合には、通常、Ｚoは、好ましくは１０〜１００Ω程度、より好ましくは４０〜６０Ω程度に設定される。

また、信号配線対３０（第１の信号配線３ａおよび第２の信号配線３ｂ）の厚さおよび幅（線幅）は、それぞれ、ほぼ等しく設けられ、具体的には、以下に示す範囲内に設定されるのが好ましい。

すなわち、信号配線対３０（第１の信号配線３ａおよび第２の信号配線３ｂ）の厚さは、１〜１００μｍ程度であるのが好ましく、５〜５０μｍ程度であるのがより好ましい。

また、信号配線対３０（第１の信号配線３ａおよび第２の信号配線３ｂ）の線幅は、１０〜１，０００μｍ程度であるのが好ましく、５０〜１００μｍ程度であるのがより好ましい。

信号配線対３０の厚さおよび線幅をかかる範囲内に設定することにより、３モード・インピーダンスを、Ｚo＝５０Ω、Ｚdiff＝１００Ω（すなわちＺdiff＝２Ｚo）、Ｚcomm＝２５Ω（Ｚcomm＝Ｚo／２）の関係を満足するように容易に設計することができるようになる。

このグランド配線（第１のグランド配線）７ａは、前述したように、接地のための配線であり、信号配線対３０と同様に銅箔パターンで構成され、その両側に、第１の信号配線３ａと第２の信号配線３ｂとがそれぞれ配設される構成となっている。

また、グランド配線７ａの厚さは、特に限定されないが、例えば、１〜１００μｍ程度であるのが好ましく、５〜５０μｍ程度であるのがより好ましい。

さらに、グランド配線７ａの線幅は、特に限定されないが、例えば、１０〜１，０００μｍ程度であるのが好ましく、５０〜２００μｍ程度であるのがより好ましい。

グランド配線７ａの厚さおよび線幅を、それぞれ、かかる範囲内に設定することにより、３つのモードの特性インピーダンスのズレをより的確に抑制することができるようになる。

なお、グランド配線７ａは、それぞれ、絶縁体層２に直接設けられても良いが、接着剤を介して設けられていてもよい。

以上のように信号配線対３０の間にグランド配線７ａを配設した本発明の回路基板１では、第１の信号配線３ａのグランド配線７ａと反対側の端部と、第２の信号配線３ｂのグランド配線７ａと反対側の端部との離間距離すなわち配線領域幅は、具体的には、好ましくは２００〜５００μｍ程度、より好ましくは２５０〜３６０μｍ程度に設定される。このような離間距離に設定したとしても、第１の信号配線３ａと第２の信号配線３ｂとの間にグランド配線７ａを配設することで、３つのモードの特性インピーダンスのズレを的確に抑制することができるため、回路基板１の小型化を容易に図ることができるようになる。

なお、配線領域幅（前記離間距離）は、換言すれば、第１の信号配線３ａ、第２の信号配線３ｂおよびグランド配線７ａの線幅と、第１の信号配線３ａとグランド配線７ａとの間の線間と、第２の信号配線３ｂとグランド配線７ａとの間の線間との合計と言うことができる。

絶縁体層４ａは、絶縁体層２、信号配線対３０およびグランド配線７ａを覆うように設けられ、これにより、信号配線対３０およびグランド配線７ａの絶縁性を確保する機能を有するものである。

この絶縁体層４ａの構成材料としては、例えば、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリイミド系樹脂、液晶ポリマー等が挙げられ、これらのうち１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。これらの中でも、特に、ポリイミド系樹脂を用いるのが好ましい。これにより、回路基板１の薄型化が容易に実現可能となる。

一方、液晶ポリマーを用いた場合、絶縁体層４ａを、比誘電率が低く高速信号伝送特性に優れたものとすることができる。

また、絶縁体層４ａの厚さは、特に限定されないが、５〜４０μｍ程度であるのが好ましく、１０〜３０μｍ程度であるのがより好ましい。絶縁体層４ａの厚さを前記下限値以上にすることで、回路の埋め込み性低下を抑制し、前記上限値以下にすることで絶縁体層４ａのシミ出し量の増加を抑制し、かつ層間接着の信頼性を維持することができる。

被覆層５ａは、絶縁体層４ａを被覆することにより、回路基板１を構成する各部を保護する機能を有するものである。

この被覆層５ａの構成材料としては、樹脂材料が好適に用いられ、樹脂材料としては、特に限定されないが、例えば、ポリエステル、ポリイミド、液晶ポリマー等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。これらの中でも、特にポリイミドを用いるのが好ましい。これにより、被覆層５ａの耐熱性と屈曲性とを向上させることができる。

また、被覆層５ａの厚さは、特に限定されないが、５〜５０μｍ程度であることが好ましく、１０〜３０μｍ程度であることがより好ましい。被覆層５ａの厚さを前記下限値以上にすることで、被覆層（樹脂層）５ａの強度を実用範囲に維持することが容易となり、前記上限値以下にすることで、被覆層５ａに摺動性や屈曲性を最大限に発揮させることが容易となる。

なお、前述した絶縁体層４ａは、被覆層５ａの接着剤層として被覆層５ａと一体的に形成されていてもよい。

グランド層６は、絶縁体層２の下面すなわち信号配線対３０と反対側のほぼ全面に積層された銅箔であり、これにより、接地のための層として機能するものである。

また、グランド層６の厚さは、絶縁体層２の構成材料、その厚さ、さらには各信号配線３ａ、３ｂの幅等によっても異なるが、具体的には、好ましくは１〜１００μｍ程度に、より好ましくは５〜５０μｍ程度に設定される。これにより、各信号配線３ａ、３ｂの１本当たりのＺoを５０Ωに容易に調整することができる。

なお、グランド層６は、絶縁体層２に直接設けられても良いが、接着剤を介して設けられていてもよい。

絶縁体層４ｂは、グランド層６を覆うように設けられ、これにより、グランド層６の絶縁性を確保する機能を有するものである。

この絶縁体層４ｂの構成材料としては、例えば、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリイミド系樹脂、液晶ポリマー等が挙げられ、これらのうち１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。これらの中でも、特に、エポキシ系樹脂を用いるのが好ましい。これにより、絶縁体層４ｂの耐熱性と屈曲性の双方を向上させることができる。

なお、前記した絶縁体層４ａを構成する構成材料と、この絶縁体層４ｂを構成する構成材料とは、同一であっても異なっていてもよい。

絶縁体層４ｂの厚さは、特に限定されないが、５〜４０μｍ程度であることが好ましく、１０〜３０μｍ程度であるのがより好ましい。前述した絶縁体層４ａと同様に、絶縁体層４ｂの厚さを前記下限値以上にすることで、回路の埋め込み性低下を抑制し、前記上限値以下にすることで絶縁体層４ｂのシミ出し量の増加を抑制し、かつ層間接着の信頼性を維持することができる。

さらに、前述した絶縁体層４ａの厚さと、この絶縁体層４ｂの厚さとは、同一であっても異なっていても良い。

被覆層５ｂは、絶縁体層４ｂを被覆することにより、回路基板１を構成する各部を保護する機能を有するものである。

この被覆層５ｂの構成材料としては、樹脂材料が好適に用いられ、樹脂材料としては、特に限定されないが、例えば、ポリエステル、ポリイミド、液晶ポリマー等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。これらの中でも、特にポリイミドを用いるのが好ましい。これにより、被覆層５ｂの耐熱性と屈曲性とを向上させることができる。

なお、前記した被覆層５ａを構成する構成材料と、この被覆層５ｂを構成する構成材料とは、同一であっても異なっていてもよい。

また、被覆層５ｂの厚さは、特に限定されないが、５〜５０μｍ程度であることが好ましく、１０〜３０μｍ程度であることがより好ましい。被覆層５ｂの厚さを前記下限値以上にすることで、被覆層（樹脂層）５ｂの強度を実用範囲に維持することが容易となり、前記上限値以下にすることで、被覆層５ｂに摺動性や屈曲性を最大限に発揮させることが容易となる。

さらに、前述した被覆層５ａの厚さと、この被覆層５ｂの厚さとは、同一であっても異なっていても良い。

また、前述した絶縁体層４ｂは、被覆層５ｂの接着剤層として被覆層５ｂと一体的に形成されていてもよい。

なお、本実施形態では、グランド層６が、絶縁体層２に設けられたグランドを構成する。

＜第２実施形態＞
次に、本発明の回路基板の第２実施形態について説明する。

図３は、本発明の回路基板の第２実施形態を示す縦断面図である。なお、以下の説明では、図３中、上側を「上」、下側を「下」とする。

以下、第２実施形態について説明するが、前記第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。

図３に示すように、第２実施形態の回路基板１では、絶縁体層２の上面に、信号配線対３０の両側に、グランド配線７ｂ、７ｃが配設されていること、すなわち、グランド配線７ｂと、グランド配線７ｃとの間に、信号配線対３０およびグランド配線７ａが設けられていること以外は、前記第１実施形態の回路基板１と同様である。

これらグランド配線（第２のグランド配線）７ｂ、グランド配線（第３のグランド配線）７ｃは、それぞれ、前述したグランド配線（第１のグランド配線）７ａと同様に、接地のための配線であり、銅箔パターンで構成される。

かかる構成のグランド配線７ｂ、７ｃを設ける構成とすることにより、例えば、回路基板１が信号配線３ａ、３ｂに隣接して他の信号配線が配設された構成のものである場合、信号配線３ａ、３ｂと他の信号配線との間にグランド配線７ｂ、７ｃのうちの一方が位置することとなる。ここで、信号配線３ａ、３ｂと他の信号配線との離間距離が小さくなると、これら同士間の電磁気的結合が強くなり、これに起因するノイズ（クロストーク）が重畳する等の弊害が生じることがあるが、本実施形態のような構成とすることにより、グランド配線７ｂ、７ｃが隣接する他の信号線との不適切な電磁気的結合を抑制するガードとして機能して、上記問題点が確実に解消される。

また、グランド配線７ｂ、７ｃの厚さは、特に限定されないが、具体的には、好ましくは１〜１００μｍ程度に、より好ましくは５〜５０μｍ程度に設定される。

なお、グランド配線７ｂ、７ｃは、それぞれ、絶縁体層２に直接設けられても良いが、接着剤を介して設けられていてもよい。

以上のような構成の第２実施形態の回路基板１においても、第１の信号配線３ａと第２の信号配線３ｂとの離間距離を接近させたとしても、信号配線３ａ、３ｂ同士間に生じる電磁気的結合に起因する３つのモードの特性インピーダンスのズレ、すなわちＺdiff＝２ＺoおよびＺcomm＝Ｚo／２の関係のズレを的確に抑制することができる。

なお、本実施形態では、グランド層６の他、グランド配線７ｂ、７ｃが、絶縁体層２に設けられたグランドを構成する。

＜第３実施形態＞
次に、本発明の回路基板の第３実施形態について説明する。

図４は、本発明の回路基板の第３実施形態のグランド層と信号配線対とグランド配線との位置関係を示す平面図である。

以下、第３実施形態について説明するが、前記第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。

図４に示すように、第３実施形態の回路基板１では、絶縁体層２の下面に形成されるグランド層６の構成が異なること以外は、前記第１実施形態の回路基板１と同様である。

すなわち、本実施形態では、グランド層６は、その全面が銅箔で構成されることなく、信号配線３ａ、３ｂに対峙する位置に、平行四辺形の開口になされた多数の抜き孔６１が形成されたメッシュ状導体部６Ｂを備える構成をなしている。

このようにグランド層６に複数の抜き孔６１を設ける構成とすることで、グランド層６はメッシュ状をなすものとなる。グランド層６をかかる構成とすることで、グランド層６に含まれる残銅率を容易に所望の値に設定することができるようになるため、各信号配線３ａ、３ｂの１本当たりのＺoを５０Ωにより容易に調整することができるようになる。

本実施形態では、この抜き孔６１は、二方向の複数の各線が交差して形成された平行四辺形（菱形）状に開口している。

この際、二方向の複数の各線は、信号配線３ａ、３ｂに対して５〜４０度の範囲でそれぞれ傾斜されているのが好ましい。さらに、抜き孔（菱形開口）６１の長い方の対角線が、信号配線３ａ、３ｂの配線方向と一致するようなメッシュパターンとなっているのが好ましい。

これにより、例えば、図４に示すように、領域Ａと領域Ｂとにおいて、信号配線３ａ、３ｂの途中が屈曲（本実施形態では、４５度程度）する場合に、信号配線３ａ、３ｂの特性インピーダンスが、大きく変化するのを的確に抑制または防止することができる。

なお、各抜き孔（菱形開口）６１は、それぞれ、その大きさ（開口面積）が互いに異なるものであってもよいが、領域Ａおよび領域Ｂにおいて、同じ大きさの開口面積となっているのが好ましい。これにより、信号配線３ａ、３ｂの特性インピーダンス（Ｚo）を高精度に制御することができる。

また、メッシュ状導体部６Ｂにおける残銅率は、好ましくは２０〜８０％程度、より好ましくは３０〜５０％程度に設定される。メッシュ状導体部６Ｂの残銅率を、かかる範囲内に設定することで、各信号配線３ａ、３ｂの１本当たりのＺoを確実に５０Ωに設定することができる。

これに対して、信号配線３ａ、３ｂに対峙するメッシュ状導体部６Ｂの外側においては、抜き孔６１が形成されない銅箔により構成されるベタ電極領域６Ａとなっている。

すなわち、信号配線３ａ、３ｂの特性インピーダンスの制御に大きく作用するメッシュ状導体部６Ｂを除くその外側の領域は、ベタ電極領域６Ａで構成される。

本実施形態のような構成は、絶縁体層２の厚さが１００μｍ以下の場合、すなわち積層構造の全体がきわめて薄い回路基板１とする場合に好適に適用される。

ところで、ベタ電極領域６Ａと信号配線３ａ、３ｂとの離間距離Ｕは、その値が大きいほど、ベタ電極領域６Ａによる影響を少なくすることができるものの、その反面、メッシュ状導体部６Ｂの面積の増大に伴うグランド層６の直流抵抗値の増加が、絶縁体層２の厚さ等によっては、回路基板１の高周波特性の悪化を招くおそれがある。

そのため、信号配線３ａ、３ｂとベタ電極領域６Ａとの離間距離Ｕ［μｍ］は、絶縁体層２の厚さをｔ［μｍ］としたとき、２０ｔ以下となっているのが好ましく、１０ｔ以下となっているのがより好ましい。これにより、グランド層６の直流抵抗値の増加を的確に抑制または防止することができる。

以上のような構成の第３実施形態の回路基板１においても、第１の信号配線３ａと第２の信号配線３ｂとの離間距離を接近させたとしても、信号配線３ａ、３ｂ同士間に生じる電磁気的結合に起因する３つのモードの特性インピーダンスのズレ、すなわちＺdiff＝２ＺoおよびＺcomm＝Ｚo／２の関係のズレを的確に抑制することができる。

なお、本実施形態では、抜き孔６１は、図４に示すように、その形状が平行四辺形状をなしていたが、かかる場合に限定されず、例えば、長円状をなすものであってもよい。

また、本実施形態では、メッシュ状導体部６Ｂが選択的にメッシュ状をなし、ベタ電極領域６Ａでは抜き孔６１が形成されていないものとして説明したが、この場合に限定されず、各信号配線３ａ、３ｂの１本当たりのＺoを調整すると言う観点からは、グランド層６の全面がメッシュ状をなしていてもよい。

なお、本実施形態では、グランド層６が、絶縁体層２に設けられたグランドを構成する。

＜第４実施形態＞
次に、本発明の回路基板の第４実施形態について説明する。

図５は、本発明の回路基板の第４実施形態を示す縦断面図である。
以下、第４実施形態について説明するが、前記第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。

図５に示すように、第４実施形態の回路基板１では、絶縁体層２の下面に形成されたグランド層６が省略され、これに代えて、絶縁体層４ａと被覆層５ａとの間にグランド層６が介挿されていること以外は、前記第１実施形態の回路基板１と同様である。

すなわち、本実施形態では、信号配線３ａ、３ｂは、絶縁体層２上に配設されるとともに、絶縁体層２上の信号配線３ａ、３ｂを覆う絶縁体層（第２の絶縁体層）４ａを介して、その上面にグランド層６が積層されており、これにより回路基板１がマイクロストリップ構造を構成している。

以上のような構成の第４実施形態の回路基板１においても、第１の信号配線３ａと第２の信号配線３ｂとの離間距離を接近させたとしても、信号配線３ａ、３ｂ同士間に生じる電磁気的結合に起因する３つのモードの特性インピーダンスのズレ、すなわちＺdiff＝２ＺoおよびＺcomm＝Ｚo／２の関係のズレを的確に抑制することができる。

なお、本実施形態では、グランド層６が、絶縁体層４ａに設けられたグランドを構成する。

＜第５実施形態＞
次に、本発明の回路基板の第５実施形態について説明する。

図６は、本発明の回路基板の第５実施形態を示す縦断面図である。
以下、第５実施形態について説明するが、前記第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。

図６に示すように、第５実施形態の回路基板１では、絶縁体層２の下面に形成されたグランド層（第１のグランド層）６の他に、さらに絶縁体層４ａと被覆層５ａとの間にグランド層（第２のグランド層）６’が介挿されていること以外は、前記第１実施形態の回路基板１と同様である。

すなわち、本実施形態では、絶縁体層２上に配置されるとともに、絶縁体層２の下面にグランド層６を配置し、さらに絶縁体層２上の信号配線３ａ、３ｂを覆う絶縁体層（第２の絶縁体層）４ａを介して、その上面にグランド層６’が積層されており、これにより回路基板１が信号配線３ａ、３ｂの上下を、絶縁体層を介してグランド層で挟む構造をなすストリップ構造を構成している。

かかる構成の回路基板１においては、前記第１実施形態の回路基板１と比較して、１対のグランド層６、６’が２つの絶縁体層２および絶縁体層４ａを介して信号配線対３０に対峙するように構成されている。

以上のような構成の第５実施形態の回路基板１においても、第１の信号配線３ａと第２の信号配線３ｂとの離間距離を接近させたとしても、信号配線３ａ、３ｂ同士間に生じる電磁気的結合に起因する３つのモードの特性インピーダンスのズレ、すなわちＺdiff＝２ＺoおよびＺcomm＝Ｚo／２の関係のズレを的確に抑制することができる。

なお、本実施形態では、グランド層６が、絶縁体層２に設けられたグランドを、グランド層６’が、絶縁体層４ａに設けられたグランドをそれぞれ構成する。

＜第６実施形態＞
次に、本発明の回路基板の第６実施形態について説明する。

図７は、本発明の回路基板の第６実施形態を示す縦断面図である。
以下、第６実施形態について説明するが、前記第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。

図７に示すように、第６実施形態の回路基板１では、絶縁体層２の下面に形成されたグランド層６が省略され、さらに、絶縁体層２の上面において、信号配線対３０の両側に、グランド配線７ｂ、７ｃが配設されていること以外は、前記第１実施形態の回路基板１と同様である。

すなわち、本実施形態では、グランド層６の形成が省略されるとともに、絶縁体層２上において、グランド配線（第２のグランド配線）７ｂと、グランド配線（第３のグランド配線）７ｃとの間に、信号配線対３０およびグランド配線７ａが設けられており、これにより回路基板１がコプレーナ構造を構成している。このようなコプレーナ構造の回路基板１では、グランド配線７ｂ、７ｃが前記第２実施形態で説明した機能を発揮するとともに、前記第１実施形態で説明したグランド層６としての機能をも併せ持つものとなる。

以上のような構成の第４実施形態の回路基板１においても、第１の信号配線３ａと第２の信号配線３ｂとの離間距離を接近させたとしても、信号配線３ａ、３ｂ同士間に生じる電磁気的結合に起因する３つのモードの特性インピーダンスのズレ、すなわちＺdiff＝２ＺoおよびＺcomm＝Ｚo／２の関係のズレを的確に抑制することができる。

なお、本実施形態では、グランド配線７ｂ、７ｃが、絶縁体層２に設けられたグランドを構成する。

以上、本発明の回路基板について説明したが、本発明は、これらに限定されるものではない。

例えば、本発明の回路基板の各部の構成は、同様の機能を発揮し得る任意のものと置換することができ、あるいは、任意の構成のものを付加することもできる。

次に、本発明の具体的実施例について説明する。
１．回路基板の作製
まず、以下に示すような実施例１〜１５および比較例１、２の回路基板を作製した。

［実施例１］
＜１＞ まず、厚さ２０ｕｍのポリイミドフィルム（以下、「ＰＩ基材」という。）を用意し、このＰＩ基材の両面に接着剤なして極薄の銅箔を貼り合わせることにより銅箔付きＰＩ基材を得た。

＜２＞ 次に、この銅箔付きＰＩ基材のグランド配線およびグランド層を導通させたい部分に、ビアを形成した。
＜３＞ 次に、銅箔付きＰＩ基材の双方の面上に、フォトリソグラフィー法を用いて、一方の面上には、形成すべき信号配線対およびグランド配線の形状に開口部を有するパターンのメッキレジスト層を、他方の面上には、形成すべきグランド層の形状に開口部を有するパターンのメッキレジスト層をそれぞれ形成し、その後、銅箔付きＰＩ基材の両面に、メッキ法を用いて、基板完成時の銅の厚さが２０μｍとなる厚みで銅メッキを析出させた。

＜４＞ 次に、ソフトエッチングを用いて、メッキレジスト層と不要な部分の銅とを除去することにより、ＰＩ基材の一方の面上に信号配線対およびグランド配線を、ＰＩ基材の他方の面上にグランド層をそれぞれ形成した。

なお、この際、第１の信号配線および第２の信号配線の線幅をそれぞれ、８０μｍとし、グランド配線の線幅を、９３０μｍとし、各信号配線とグランド配線との間の線間をそれぞれ、５０μｍとした。

＜５＞ 次に、測定用のパッド部等を除き、グランド層が形成されている側の面、ならびに信号配線対およびグランド配線が形成されている側の面の双方に、電気絶縁性の絶縁体層を形成した。

＜６＞ 次に、絶縁体層が開口して銅が露出しているパッド部にＮｉ／Ａｕメッキを施すことにより端子を形成した。

以上の工程により、理論上、Ｚdiff＝２Ｚo、Ｚcomm＝Ｚo／２およびＺo＝５０Ωの関係を満足するように設計された、図１に示す回路基板を製造した。

［実施例２〜９］
前記工程＜３＞、＜４＞において、第１の信号配線および第２の信号配線の線幅、グランド配線の線幅および各信号配線とグランド配線との間の線間を、それぞれ、表１に示すように設定したこと以外は、前記実施例１と同様にして、図１に示す回路基板を製造した。

［実施例１０〜１９］
前記工程＜３＞、＜４＞において、第１の信号配線および第２の信号配線の線幅、グランド配線の線幅および各信号配線とグランド配線との間の線間を、それぞれ、表１に示すように設定し、さらに、ＰＩ基材の他方の面上に形成したグランド層に、菱型形状の抜き孔をパターニングして形成することで、銅箔の残銅率を、それぞれ、表１に示すように設定したこと以外は、前記実施例１と同様にして、図１に示す回路基板を製造した。

［比較例１、２］
前記工程＜３＞において、グランド配線の形成を省略し、第１の信号配線および第２の信号配線の線幅、および各信号配線間の線間を、それぞれ、表１に示すように設定したこと以外は、前記実施例１と同様にして、グランド配線の形成が省略された回路基板を製造した。

２．評価
各実施例および各比較例の回路基板について、Ｚdiffを測定した。

なお、このＺdiffの測定は、１対の信号配線の片側の端部より各々ピーク電圧＋Ｖ、−Ｖのパルス波形を入力し、その信号の反射による入力端の時間的電圧変化を測定することでＺdiffの値と分布を得るＴＤＲ法（タイムドメイン・リフレクトメトリ法）を用いて行った。

そして、測定されたＺdiffから、Ｚdiffの理論値（２Ｚo＝１００Ω）からのズレとして｜ΔＺdiff｜（％）を下記の関係式（５）から求めた。

｜ΔＺdiff｜（％）＝
｜｛（測定されたＺdiff）−２Ｚo｝／２Ｚo｜×１００ …… 式（５）

なお、本実施例で｜ΔＺcomm｜（％）を求めることなく｜ΔＺdiff｜（％）を求めるようにしたのは、｜ΔＺcomm｜（％）は下記の関係式（６）で求められ、本発明の回路基板では、上述の通り、通常、信号配線の線幅が１０〜１０００μｍ程度に設定され、かかる範囲内において、｜ΔＺdiff｜≧｜ΔＺcomm｜の関係が成り立つことに起因する。すなわち、Ｚ値のズレ量を抑える最適設計値解析には｜ΔＺdiff｜のみ考慮すれば良いとの判断によるものである。

｜ΔＺcomm｜（％）＝
｜｛（測定されたＺcomm）−Ｚo／２｝／（Ｚo／２）｜×１００ ……式（６）
その結果を表１および図８〜１０に示す。

表１に示すように、各比較例の回路基板では、｜ΔＺdiff｜（％）の大きさを５％以下に設定するには、第１の信号配線と第２の信号配線との間の離間距離（配線領域幅）を８００μｍ以上に設定する他なく、ＬＶＤＳのような従来設計の配線領域幅である２６０μｍ程度と比較して３倍以上の大きさとなり、回路基板の大型化を招く結果となった。

これに対して、実施例１〜９の回路基板では、｜ΔＺdiff｜（％）の大きさを３〜５％程度に設定した場合には、前記配線領域幅を４００μｍ以下に設定することができ、ＬＶＤＳのような従来設計のものと比較して２倍以下の配線領域幅に抑制されていることから、回路基板の大型化を回避し得る結果となった。さらに、たとえ｜ΔＺdiff｜（％）の大きさを２〜３％程度に設定したとしても、前記配線領域幅を５００μｍ以下に設定することが可能であった。

特に、グランド層の残銅率を調整した実施例１０〜１９では、前記配線領域幅をより小さく設定することができ、回路基板の小型化をより容易に実現可能であった。

具体的には、｜ΔＺdiff｜（％）の大きさを３〜５％程度に設定した場合には、残銅率を３０〜５０％程度とすることで、前記配線領域幅を２５０〜３５０μｍ程度に設定することが可能であった。

１ 回路基板
２、４ａ、４ｂ 絶縁体層
３ａ 第１の信号配線
３０ 信号配線対
３ｂ 第２の信号配線
５ａ、５ｂ 被覆層
６、６’ グランド層
６１ 抜き孔
６Ａ ベタ電極領域
６Ｂ メッシュ状導体部
７ａ、７ｂ、７ｃ グランド配線

Claims (12)

1. 絶縁体層と、
   該絶縁体層の一方の面側に設けられ、第１の信号配線と第２の信号配線とで構成される信号配線対と、
   前記絶縁体層に設けられたグランドとを有し、
   前記第１の信号配線と前記第２の信号配線との間にグランド配線が配設されていることを特徴とする回路基板。
2. 差動特性インピーダンス、同相特性インピーダンスおよび単線の特性インピーダンスをそれぞれＺdiff、ＺcommおよびＺoとしたとき、
   これら３つのモードの特性インピーダンスが、Ｚdiff＝２ＺoおよびＺcomm＝Ｚo／２なる関係を満足するように設計される請求項１に記載の回路基板。
3. 前記Ｚoは、５０Ωである請求項２に記載の回路基板。
4. 前記第１の信号配線と前記第２の信号配線とは、それぞれ、ほぼ等しい線幅に設けられている請求項１ないし３のいずれかに記載の回路基板。
5. 前記第１の信号配線および前記第２の信号配線は、その線幅が１０〜１，０００μｍである請求項４に記載の回路基板。
6. 前記グランド配線は、その線幅が１０〜１，０００μｍである請求項４に記載の回路基板。
7. 前記第１の信号配線および前記第２の信号配線と、前記グランド配線との離間距離は、それぞれ、１０〜１，０００μｍである請求項１ないし６のいずれかに記載の回路基板。
8. 前記グランドは、前記絶縁体層の他方の面側に設けられたグランド層である請求項１ないし７のいずれかに記載の回路基板。
9. 前記グランド層は、銅箔に複数の抜き孔が形成されたメッシュ状をなしている請求項８に記載の回路基板。
10. 前記グランド層の残銅率は、１０〜１００％である請求項９に記載の回路基板。
11. 前記絶縁体層の他方の面側には、前記グランド層を覆うように、さらに絶縁体層が設けられている請求項８ないし１０のいずれかに記載の回路基板。
12. 前記絶縁体層の一方の面側には、前記信号配線対および前記グランド配線を覆うように、さらに絶縁体層が設けられている請求項１ないし１１のいずれかに記載の回路基板。

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