JP2015050294A

JP2015050294A - プリント配線板

Info

Publication number: JP2015050294A
Application number: JP2013180474A
Authority: JP
Inventors: 清孝古森; Kiyotaka Komori; 宏明加藤; Hiroaki Kato
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2013-08-30
Filing date: 2013-08-30
Publication date: 2015-03-16

Abstract

【課題】簡易な方法で製造可能であり、差動伝送用の一対の回路配線の信号伝送速度差を小さくすることができるプリント配線板を提供する。【解決手段】第一糸１及び第二糸２が直交して織られたガラスクロス３を内部に含む絶縁層４と、前記絶縁層４の表面に設けられた差動伝送用の一対の回路配線５とを備える。前記一対の回路配線５の各回路配線５が、前記第二糸２の方向に振れながら、前記第一糸１の方向に進行する波形状に形成されていると共に、前記各回路配線５の前記第二糸２の方向における振れの変位幅が５０μｍ以上である。【選択図】図１

Description

本発明は、プリント配線板に関する。

プリント配線板は、絶縁層に回路配線を設けて形成されているが、この回路配線で信号を送る場合、信号伝送速度は絶縁層の誘電率の影響を受ける。特に絶縁層が、樹脂硬化物の内部にガラスクロスを含んで形成されている場合、ガラスクロスは樹脂硬化物に比べて誘電率が高いので、ガラスクロスを構成するガラス糸が存在する部位は誘電率が高くなり、ガラス糸が存在しない部位は誘電率が低くなる。そのため、差動伝送用の一対の回路配線を絶縁層に設ける場合、一方の回路配線がガラス糸の存在部位に形成され、他方の回路配線がガラス糸の不存在部位に形成されると、一対の回路配線の間に信号伝送速度差が生じやすいという問題がある。

ここで、差動伝送（平衡伝送）は、位相が１８０度異なる一対（２本）の回路配線で信号を送る方式のことであり、１本の回路配線だけで信号を送る方式であるシングルエンド伝送（不平衡伝送）に比べて、高いデータ伝送速度が得られるという特徴がある。

しかし、差動伝送においてデータ伝送速度の高速化を図るためには、一対の回路配線の信号伝送速度差を小さくすることが重要である。

そこで、本出願人は、上記のような問題を解決すべく、信号伝送速度差の小さい回路配線が形成されたプリント配線板を提案している（特許文献１参照）。

特開２０１０−２７８０８８号公報

しかし、特許文献１に記載のプリント配線板は、特殊なプリプレグを用いて形成されている。すなわち、このプリプレグは、縦糸と横糸を織って形成されるガラスクロスに樹脂を含浸・乾燥して作製されているが、縦糸と横糸の少なくとも一方を、プリプレグの端縁に対して傾斜させて配置したり、屈曲させて配置したりしている。実際にはこのように縦糸や横糸を傾斜させたり屈曲させたりすることは技術的には煩雑な面があり、また製造コスト増加の要因にもなり得る。

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、簡易な方法で製造可能であり、差動伝送用の一対の回路配線の信号伝送速度差を小さくすることができるプリント配線板を提供することを目的とする。

本発明に係るプリント配線板は、第一糸及び第二糸が直交して織られたガラスクロスを内部に含む絶縁層と、前記絶縁層の表面に設けられた差動伝送用の一対の回路配線とを備え、前記一対の回路配線の各回路配線が、前記第二糸の方向に振れながら、前記第一糸の方向に進行する波形状に形成されていると共に、前記各回路配線の前記第二糸の方向における振れの変位幅が５０μｍ以上であることを特徴とする。

前記プリント配線板において、前記各回路配線の振れの回数が、前記第一糸の方向における長さ１００ｃｍ当たり２回以上であることが好ましい。

前記プリント配線板において、前記振れの変位幅が９０μｍ以上であることが好ましい。

前記プリント配線板において、前記振れの変位幅は、前記第一糸同士の間の隙間の大きさよりも大きいことが好ましい。

本発明によれば、簡易な方法で製造可能であり、差動伝送用の一対の回路配線の信号伝送速度差を小さくすることができる。

（ａ）はプリント配線板の回路配線の一例を示す概略平面図であり、（ｂ）は（ａ）の一部を拡大して示す概略平面図である。（ａ）（ｂ）は従来の回路配線の一例を示す概略平面図である。（ａ）はガラスクロスを拡大して示す概略平面図であり、（ｂ）はプリプレグを示す概略平面図であり、（ｃ）は積層板及びプリント配線板の一例を示す概略平面図である。プリント配線板の一例を拡大して示す概略断面図である。

以下、本発明の実施の形態を説明する。

本実施形態に係るプリント配線板６は、図４に断面図を示すように、絶縁層４と、差動伝送用の一対の回路配線５，５とを備えて形成されている。

絶縁層４は、図３（ｂ）に示すような半硬化状態のプリプレグ７を完全に硬化させることによって形成することができる。プリプレグ７は、ガラスクロス３及び半硬化状態の樹脂組成物９で構成されている。図４に示すようにプリント配線板６において、ガラスクロス３は、絶縁層４の内部に含まれている。

プリプレグ７は、ワニス状にした樹脂組成物９をガラスクロス３に含浸し、乾燥して樹脂組成物９を半硬化状態にすることで製造することができる。プリプレグ７は、工業的に生産する場合、長尺のガラスクロス３に対して樹脂組成物９のワニスを連続的に含浸し、加熱乾燥することで製造される。このようにして得られたプリプレグ７を所定サイズに切断し、その所定枚数を重ね合わせ、最外層に銅箔等の金属箔を配置して加熱加圧成形することにより金属張積層板を製造することができる。あるいは、長尺状のプリプレグ７をロール等に巻いた状態から連続的供給し、搬送しながら銅箔等の金属箔と重ね合わせ、加熱加圧成形して金属張積層板を製造してもよい。このように製造した積層板８において、プリプレグ７が完全に硬化することによって絶縁層４が形成される。さらに、金属張積層板の金属箔に回路形成処理を行うことで、絶縁層４の表面に回路形成されたプリント配線板６を得ることができる。本実施形態に係るプリント配線板６は、上記のように形成された回路として、差動伝送用の一対の回路配線５，５が形成されたものである。

ガラスクロス３は、図３（ａ）に示すように、第一糸１及び第二糸２を直交させて織ることによって形成されたものである。第一糸１及び第二糸２（いずれもヤーン）は、ガラス繊維からなり、このガラス繊維（フィラメント）を撚り合わせて束状に形成されている。ガラスクロス３の織り方には例えば平織や綾織等があるが、第一糸１及び第二糸２が直交していれば織り方は特に限定されるものではない。

なお、前述したようにガラスクロス３は、プリプレグ７の製造において長尺状の形態で使用されるのが一般的である。そしてこの場合、第一糸１がガラスクロス３の長尺方向に平行であり、かつ第二糸２がガラスクロス３の短尺方向（幅方向）に平行である場合には、第一糸１が縦糸１１、第二糸２が横糸１２となる。一方、第一糸１がガラスクロス３の短尺方向（幅方向）に平行であり、かつ第二糸２がガラスクロス３の長尺方向に平行である場合には、第一糸１が横糸１２、第二糸２が縦糸１１となる。以下では説明の都合上、第一糸１が縦糸１１であり、第二糸２が横糸１２であるとして説明するが、これに限定されるものではなく、第一糸１が横糸１２であり、第二糸２が縦糸１１でもよいことはいうまでもない。

樹脂組成物９としては、絶縁材料から構成されるものであれば特に構成成分が限定されるものではないが、例えば、主材料として、エポキシ樹脂、イミド樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂等の熱硬化性樹脂を用いることができる。必要に応じて他の構成成分として、公知の硬化剤、硬化促進剤、難燃剤、無機充填剤等を配合してもよい。

差動伝送用の一対の回路配線５は、差動伝送方式によってデータを伝送するために用いられる一対の線路（差動伝送線路）であり、絶縁層４の表面に設けられている。一対の回路配線５，５の各々は、第二糸２の方向に振れながら、第一糸１の方向に進行する波形状に形成されている。これは、第一糸１の方向に回路配線５がうねるように波打ちながら進行することを意味する。この回路配線５の波形状の態様としては、例えば、図１に示すように正弦波のように規則的なものが例示されるが、回路配線５がガラスクロス３のバスケットホールの幅よりも大きく波打っていれば厳密な規則性は要求されるものではない。ただし、一対の回路配線５，５は差動伝送用に用いられるので、一対の回路配線５，５のお互いの形状は同じである。上記のように、一対の回路配線５，５の各々が、第二糸２の方向に振れながら、第一糸１の方向に進行する波形状に形成されていることで、回路配線５が第一糸１，１間の隙間（すなわちバスケットホール）の上に形成されている場合であっても、第一糸１の上を複数回跨ることとなる。そうすると各回路配線５は、第一糸１の上を跨る箇所において、第一糸１の高い誘電率の影響を受け、バスケットホールの上を通る箇所において、樹脂組成物９の低い誘電率の影響を受けることとなり、回路配線５の全長としては、両者のうちの一方の誘電率の影響に偏ることなく、両方の影響が平準化されることとなる。そのため、差動伝送用の一対の回路配線５の信号伝送速度差を小さくすることができる。なお、各回路配線５は、第二糸２をほぼ同じ回数横切っており、第二糸２の誘電率の影響を同じように受けるので、この影響は信号伝送速度差には現れにくい。

ところで、図２は波形状に形成されていない回路配線５１、つまり第一糸１の方向に直線状に形成されている回路配線５１を示す。特に図２（ａ）は、回路配線５１が第一糸１の直上に形成されているので、回路配線５１が第一糸１の高い誘電率の影響を受けやすくなる。一方、図２（ｂ）は、回路配線５１が第一糸１，１間の隙間（すなわちバスケットホール）の直上に形成されているので、回路配線５１は樹脂組成物９の低い誘電率の影響を受けやすく、第一糸１の高い誘電率の影響を受けにくい。したがって、図２の回路配線５１で、一対の差動伝送回路を構成した場合には、両回路での伝送速度差が大きくなることとなる。

本実施形態では、一対の回路配線５，５において、各回路配線５の第二糸２の方向における振れの変位幅Ｗは５０μｍ以上である。ここで、振れの変位幅Ｗは、図１に示すように、回路配線５の進行方向（すなわち第一糸１の方向）に対して直交する方向（すなわち第二糸２の方向）に振れて変位する回路配線５における、双方向（図１では紙面の上下方向）の極大点の間の変位の大きさ（距離）を意味する。なお、振れの変位幅Ｗを計測する基準点は、極大点における回路配線５の線幅の中心とする。そして、例えば、回路配線５が不規則に蛇行して形成されている場合（図示省略）には、振れの変位幅Ｗが小さい箇所や大きい箇所が存在し得るが、この場合には最も小さい箇所の振れの変位幅Ｗが５０μｍ以上である。また図１に示すように回路配線５が正弦波の波形状に形成されている場合には、振れの変位は一定であるから、振れの変位幅Ｗは当該正弦波の振幅の２倍となる。図１において回路配線５の中心を一点鎖線で示す。ガラスクロス３は縦糸と横糸で囲まれた略矩形状のバスケットホールと呼ばれる空隙を有しており、ヤーンが扁平処理されたものではバスケットホールが比較的小さいものとなるが、バスケットホールの大きさが１辺５０μｍ以上のガラスクロス３が一般的である。したがって、回路配線５の振れの変位幅Ｗが５０μｍ未満であると、回路配線５が第一糸１，１間の隙間（すなわちバスケットホール）の直上に形成された場合に、回路配線５が第一糸１の上を跨らないおそれがある。この場合において、回路配線５の一部が第一糸１の上に、より確実に跨るようにするためには、振れの変位幅Ｗは９０μｍ以上であることが好ましい。また、回路配線５の振れの変位幅Ｗが第一糸１，１間の隙間の大きさよりも大きいと、より好ましい。このように、振れの変位幅Ｗを大きくすることで、各回路配線５が、同じ第一糸１を跨る回数だけではなく、当該第一糸１の上を横切り、さらに隣り合う異なる第一糸１にも跨る回数も増加させることができる。その場合、差動伝送用の一対の回路配線５，５の信号伝送速度差をさらに小さくすることができる。差動伝送方式は、位相が１８０°異なる信号を一対の回路配線５，５で送る方式であるが、上記のように伝送速度の差が小さくなると、位相のずれも抑制することができる。なお、回路配線５の振れの変位幅Ｗの上限は、絶縁層４から受ける誘電率の影響を平準化する観点では特に制限されないが、振れの変位幅Ｗが必要以上に大き過ぎると、回路配線５の全体としての回路長が大きくなって信号伝送時間が長くなり、また、回路配線５を形成する領域面積が無用に大きくなるおそれがあるため好ましくない。回路配線５の振れの変位幅Ｗの上限は、１００本までの第一糸１の上を横切る大きさに設定されるとよく、具体的には４００００μｍ以下とすることが好ましい。

上記のような一対の回路配線５，５を形成するにあたっては、特殊な方法を使用する必要はなく、例えば、従来のサブトラクティブ法を使用することができる。具体的には、プリプレグ７に銅箔等の金属箔を積層して銅張積層板等の積層板８を製造し、この積層板８の表面の金属箔の不要部分をエッチングで除去することによって、上記のように波形状の一対の回路配線５，５を形成することができる。すなわち、図３（ｃ）に示すように、１枚の積層板８に複数の配線領域５０（二点鎖線で囲まれた領域）を形成する場合、各配線領域５０内に、差動伝送用の一対の回路配線５，５を少なくとも一組以上形成すると共に、差動伝送用以外の回路配線（図示省略）を必要に応じて適宜形成する。そして、各配線領域５０ごとに切断することによって、多数個取りでプリント配線板６を製造することができる。各回路配線５の幅（導体幅）は、特に限定されるものではないが、例えば、５０〜１０００μｍ、より具体的には２００〜４００μｍである。

なお、差動伝送用の一対の回路配線５，５は、第一糸１の方向に振れながら、第二糸２の方向に進行する波形状に形成されていてもよい。この場合には、第一糸１の方向における振れの変位幅Ｗが５０μｍ以上であり、好ましくは９０μｍ以上である。振れの変位幅Ｗの上限についても、前述したものと同様である。この場合も差動伝送用の一対の回路配線５の信号伝送速度差を小さくすることができる。図３（ｃ）では、各配線領域５０内に、第一糸１の方向（Ａ方向）に進行する波形状の一対の回路配線５ａと、第二糸２の方向（Ｂ方向）に進行する波形状の一対の回路配線５ｂとが形成されている例を示している。

上記のように、本実施形態に係るプリント配線板６では、一対の回路配線５が波形状に形成されているが、図３（ｃ）に示すように、一対の回路配線５は第一糸１又は第二糸２の方向（Ａ方向又はＢ方向）に進行するように形成することができる。そのため、一対の回路配線５を斜めに進行するように形成する場合に比べて、余白の発生面積が小さくなることによって、配線密度を高めることができる。しかもこのようなプリント配線板６は、従来と同様の材料を用いて積層板８を製造し、従来と同様の回路形成方法を用いて一対の回路配線５，５を第一糸１又は第二糸２の方向に進行するように波形状に形成するだけでよいので、比較的簡易な方法で製造することができ、コストの増加も抑制することができる。

ところで、図１に示すように、一対の回路配線５が設けられた絶縁層４の表面を上面としてこの上面を上から見た場合、各回路配線５の振れの回数は、第一糸１の長さ１００ｃｍ当たり２回以上であることが好ましい。そうすることにより、回路配線５が第一糸１，１間の隙間（すなわちバスケットホール）の直上に形成された場合であっても、回路配線５が第一糸１の上を２回以上跨るようにすることができる。例えば、図１では、第一糸１の長さＬ（＝１００ｃｍ）当たり、一対の回路配線５のうち、一方の回路配線５は１本の第一糸１の上を２回横切っており、他方の回路配線５は２本の第一糸１の上をそれぞれ２回ずつ（合計４回）横切っている。図１において回路配線５が第一糸１を横切っている箇所を黒点で示す。このように、各回路配線５が、少なくとも１本の第一糸１を２回以上跨っていれば、差動伝送用の一対の回路配線５の信号伝送速度差を小さくすることができる。なお、回路配線５の振れの回数の上限は、絶縁層４から受ける誘電率の影響を平準化する観点では特に制限されないが、振れの回数を必要以上に多くすると、回路配線５の全体としての回路長が大きくなって信号伝送時間が長くなり、また、回路配線５を形成する領域面積が無用に大きくなるおそれがあるため好ましくない。回路配線５の振れの回数の上限は、例えば第一糸１の長さ１００ｃｍ当たり４００００回以下とすることが好ましい。

また、絶縁層４の内部に含まれるガラスクロス３の第一糸１，１同士の間の隙間Ｓ_１１は５０μｍ以下であることが好ましい。第一糸１，１同士の間の隙間Ｓ_１１が５０μｍ以下であることによって、各回路配線５が第一糸１の上に、より確実に跨るようにすることができる。そのため、差動伝送用の一対の回路配線５，５の信号伝送速度差をさらに小さくすることができる。

以下、本発明を実施例によって具体的に説明する。

（実施例１）
ガラスクロス３として、縦糸１１及び横糸１２を相互に垂直に交差させて織ることによって長尺状に形成され、縦糸１１の織密度２３．６本／ｃｍ、横糸１２の織密度１８．５本／ｃｍの平織のものを用いた。

樹脂組成物９として、エポキシ樹脂にフェノール硬化剤、イミダゾール硬化促進剤、リン化合物難燃剤を配合したエポキシ樹脂組成物を調製した。そして、メチルエチルケトンを溶媒として用いて樹脂組成物９を溶解させたワニスを製造した。

上記のガラスクロス３に上記樹脂組成物９のワニスを含浸して、１７０℃で５分間乾燥させることによって、レジンコンテントが６３質量％のプリプレグ７を製造した。

次に、上記のプリプレグ７を３枚重ねると共にさらに厚み３５μｍの銅箔を重ね、これを３０ＭＰａ、１７０℃、６０分間の条件で加熱加圧成形することによって、積層板８として銅張積層板を製造した。

その後、積層板８の表面の銅箔にプリント加工することによって、積層板８の長手方向（縦方向）と平行な長さ１００ｃｍにわたって、正弦波の波形状の回路配線５を１０本、積層板８の幅方向（横方向）と平行な長さ１００ｃｍにわたって、正弦波の波形状の回路配線５を１０本形成することによって、プリント配線板６を製造した。

上記のプリント配線板６において、縦方向に形成した１０本の回路配線５が横方向に振れる回数、及び横方向に形成した１０本の回路配線５が縦方向に振れる回数を表１に示す。また、縦方向に形成した１０本の回路配線５の振れの変位幅Ｗ、及び横方向に形成した１０本の回路配線５の振れの変位幅Ｗを表１に示す。さらに、縦糸１１，１１同士の間の隙間Ｓ_１１及び横糸１２，１２同士の間の隙間Ｓ_２２を表１に示す。

（実施例２〜７）
振れの変位幅Ｗ、１０本の回路配線５が振れる回数を表１に示すように変更した以外は、実施例１と同様にしてプリント配線板６を製造した。

（比較例１）
積層板８の長手方向（縦方向）と平行な長さ１００ｃｍにわたって、直線状の回路配線５を１０本、積層板８の幅方向（横方向）と平行な長さ１００ｃｍにわたって、直線状の回路配線５を１０本形成した以外は、実施例１と同様にしてプリント配線板６を製造した。

上記の各プリント配線板６について、積層板８の縦方向の１０本の回路配線５と、積層板８の横方向の１０本の回路配線５との信号伝送速度をそれぞれ測定し、各方向について最大値と最小値との差の平均値を求めた。その結果を表１に示す。

表１から明らかなように、各実施例のものは、信号伝送速度の差が小さいことが確認された。

１第一糸
２第二糸
３ガラスクロス
４絶縁層
５回路配線
６プリント配線板

Claims

第一糸及び第二糸が直交して織られたガラスクロスを内部に含む絶縁層と、前記絶縁層の表面に設けられた差動伝送用の一対の回路配線とを備え、前記一対の回路配線の各回路配線が、前記第二糸の方向に振れながら、前記第一糸の方向に進行する波形状に形成されていると共に、前記各回路配線の前記第二糸の方向における振れの変位幅が５０μｍ以上であることを特徴とするプリント配線板。
前記各回路配線の振れの回数が、前記第一糸の方向における長さ１００ｃｍ当たり２回以上であることを特徴とする請求項１に記載のプリント配線板。
前記振れの変位幅が９０μｍ以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載のプリント配線板。
前記振れの変位幅は、前記第一糸同士の間の隙間の大きさよりも大きいことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のプリント配線板。