JP2016076540A

JP2016076540A - 多層プリント配線板

Info

Publication number: JP2016076540A
Application number: JP2014204634A
Authority: JP
Inventors: 貴弘八木; Takahiro Yagi; 清小池; Kiyoshi Koike; 裕飯長; Yutaka Iinaga
Original assignee: Oki Printed Circuits Co Ltd
Current assignee: Oki Printed Circuits Co Ltd
Priority date: 2014-10-03
Filing date: 2014-10-03
Publication date: 2016-05-12

Abstract

【課題】所望の特性インピーダンスを確保しつつ導体抵抗と近接層とのクロストークノイズを低減する多層プリント配線板の提供。【解決手段】中央絶縁層11を挟むように第１の信号配線層及び第２の信号配線層を設けた多層プリント配線板において、第１の信号配線12に近接して対向する第１の接地層16若しくは第２の信号配線13に近接して対向する第２の接地層17に、第１の信号配線12若しくは第２の信号配線13と並走するようにスリット18，19を周期的に形成し、スリット18，19の幅を、対向する第１の信号配線12若しくは第２の信号配線13の幅Ｗに第１の信号配線層若しくは第２の信号配線層から第１の接地層16若しくは第２の接地層17までの距離Ｈを加えた幅以下とし、スリット18，19の長さを、第１の信号配線12若しくは第２の信号配線13を用いて伝送する信号の立ち上がり時間により決まる分解能よりも短い長さとする。【選択図】図１

Description

本発明は、薄い絶縁層を用いて特性インピーダンスを制御する多層プリント配線板に関するものである。

近年、半導体製造プロセスの微細化により、ウエハー状態での半導体テストにおけるテスト対象数が増加し、ＬＳＩテスタで用いられるプローブカードの多ピン化、多ネット化により配線の高密度化が進んでいる。プローブカードは装置仕様により基板厚に制限があるため、限られた板厚内に如何に多くの配線を収容できるかが課題であり、配線密度向上と基板層数増加が必要とされている。また、プローブカードでは信号配線の特性インピーダンス制御が必要であり、対向する２つの接地層の間に１つの信号配線層を設けたストリップライン構造が一般的に用いられるが、プリント配線板の全層数に対する信号配線層数を増やすために、対向する２つの接地層の間に２つの信号配線層を設けたデュアルストリップライン構造が用いられる事もある。

板厚が制限された多層プリント基板の層数を増加していく際に絶縁層の厚みが薄く設定されるが、この場合、信号配線と接地層とのキャパシタンスが大きくなり特性インピーダンスが低下してしまう。このため、信号配線の幅を狭くしてキャパシタンスを減らし、インダクタンスを大きくする事で所望の特性インピーダンスに調整する方法が行われている。しかし、信号配線が狭くなるに伴い、導体抵抗が増加してしまうという問題点がある。

例えば、特許文献１に記載される発明では、信号線路と対向させて接地層にスリットを形成し、スリットの幅を調整する事で特性インピーダンスの調整を行っている。また、特許文献２に記載される発明では、特性インピーダンス調整の為に設けたスリットにおいて生じる共振による電磁界放射を低減させるためにスリット両端を接地層と接続する構造を用いている。

特開２００４−１４０３０８号公報特開２００６−１５７６４６号公報

しかしながら、プローブカードなどで用いられる多層プリント配線板では、ストリップライン構造を複数積み重ねた構造となり、上記スリットを設けた接地層は近接する信号配線層と共通のリファレンス層となり近接信号の影響を考慮した構造が必要となる。このため、接地層に設けたスリット位置の上下に重なって信号配線が布線された場合、スリットを介してこれら２つの信号配線間の結合が大きくなりクロストークノイズが生じてしまうという課題がある。特に６０層を超えるプローブカードでは絶縁層間厚が１００ｕｍ以下となり、特性インピーダンスを調整するために設けた幅の広いスリットによりクロストークが大きくなる傾向がある。

本発明は、上記課題を解決すべくなされたものであり、薄い絶縁層を用いて特性インピーダンスを制御する多層プリント配線板において、所望の特性インピーダンスを確保しつつ、導体抵抗と近接層とのクロストークノイズを低減する多層プリント配線板を提供するものである。

添付図面を参照して本発明の要旨を説明する。

絶縁体から成る中央絶縁層11を挟むように第１の信号配線層及び第２の信号配線層を設け、前記第１の信号配線層に第１の絶縁層14を介して対向する第１の接地層16と、前記第２の信号配線層に第２の絶縁層15を介して対向する第２の接地層17とを備えた多層プリント配線板であって、前記第１の信号配線層に形成された第１の信号配線12に近接して対向する前記第１の接地層16若しくは前記第２の信号配線層に形成された第２の信号配線13に近接して対向する前記第２の接地層17に、前記第１の信号配線12若しくは前記第２の信号配線13と並走するようにスリット18，19を周期的に形成し、前記スリット18，19の幅は、対向する前記第１の信号配線12若しくは前記第２の信号配線13の幅Ｗに前記第１の信号配線層若しくは前記第２の信号配線層から対向する前記第１の接地層16若しくは前記第２の接地層17までの距離Ｈを加えた幅以下であり、前記各スリット18，19の長さは、対向する前記第１の信号配線12若しくは前記第２の信号配線13を用いて伝送する信号の立ち上がり時間により決まる分解能よりも短い長さであることを特徴とする多層プリント配線板に係るものである。

また、前記第１の接地層16若しくは前記第２の接地層17に設けた前記スリット18，19を介して前記第１の信号配線12若しくは前記第２の信号配線13と平行に第３の信号配線21を設け、前記第１の信号配線12若しくは前記第２の信号配線13と前記スリット18，19を介して平行に設けた前記第３の信号配線21とで生じるクロストークを、前記スリット18，19の長さ及び前記スリット18，19の間隔を調整することで制御し得るように構成したことを特徴とする請求項１記載の多層プリント配線板に係るものである。

本発明は上述のように構成したから、所望の特性インピーダンスを確保しつつ、導体抵抗と近接層とのクロストークノイズを低減する多層プリント配線板となる。

本発明の一実施形態の概略説明斜視図である。本実施例の概略説明断面図である。ＴＤＲ測定結果を示すグラフである。クロストークの測定結果を示すグラフである。

好適と考える本発明の実施形態を、図面に基づいて本発明の作用を示して簡単に説明する。

第一の信号配線12若しくは第二の信号配線13と対向して並走する周期的に設けた各スリット18，19の幅及び長さを調整することで、特性インピーダンス等を制御することができ、よって、各絶縁層が薄くても信号配線の幅を狭くすることなく所望の特性インピーダンスを確保しながら、導体抵抗とクロストークを低減することが可能となる。

本発明の具体的な実施例について図面に基づいて説明する。

本実施例は、絶縁体から成る中央絶縁層11を挟むように第１の信号配線層及び第２の信号配線層を設け、前記第１の信号配線層に第１の絶縁層14を介して対向する第１の接地層16と、前記第２の信号配線層に第２の絶縁層15を介して対向する第２の接地層17とを備えた多層プリント配線板であって、前記第１の信号配線層に形成された第１の信号配線12に近接して対向する前記第１の接地層16及び前記第２の信号配線層に形成された第２の信号配線13に近接して対向する前記第２の接地層17に、前記第１の信号配線12若しくは前記第２の信号配線13と（その幅方向の中心位置を通る中心線同士が平面視で一致する状態で）並走するように夫々スリット18，19を所定間隔で周期的に形成し、前記スリット18，19の幅は、対向する前記第１の信号配線12若しくは前記第２の信号配線13の幅Ｗに前記第１の信号配線層若しくは前記第２の信号配線層から対向する前記第１の接地層16若しくは前記第２の接地層17までの距離Ｈを加えた幅以下であり、前記各スリット18，19の長さは、対向する前記第１の信号配線12若しくは前記第２の信号配線13を用いて伝送する信号の立ち上がり時間により決まる分解能よりも短い長さとしたものである。

また、本実施例は、前記第１の接地層16若しくは前記第２の接地層17に設けた前記スリット18，19を介して前記第１の信号配線12若しくは前記第２の信号配線13と平行に第３の信号配線21を設け、前記第１の信号配線12若しくは前記第２の信号配線13と前記スリット18，19を介して平行に設けた前記第３の信号配線21とで生じるクロストークを、前記スリット18，19の長さ及び前記スリット18，19の間隔を調整することで制御し得るように構成したものである。図中、符号20は第１の接地層16と第３の信号配線21との間に設けた第３の絶縁層である。

図１は本発明の一実施形態の概略説明斜視図である。図２は図１の形態を重ね合わせた本実施例に係る多層プリント配線板の概略説明断面図である。多層プリント配線板10は、中央絶縁層11の上下に夫々形成された第１の信号配線12と、第２の信号配線13とを有している。第１の信号配線12には第１の絶縁層14を介して第１の接地層16を設け、第２の信号配線13には第２の絶縁層15を介して第２の接地層17を設け、第１の接地層16と第２の接地層17には夫々第１のスリット18と第２のスリット19とを設けてデュアルストリップラインを構成する。

デュアルストリップラインでは、第１の信号配線12の幅Ｗ、第１の信号配線層から第１の接地層16までの距離Ｈ（即ち、第１の絶縁層14の厚さＨ）、第１のスリット18の幅Ｗｓと長さＬと間隔Ｓを調整して特性インピーダンスを制御する。第１の絶縁層14が薄くなっても、第１のスリット18の幅Ｗｓを広くすることで第１の信号配線12の幅を細めることなく特性インピーダンス制御が可能であるが、図２に示す様に第１の接地層16を介して第３の信号配線が同位置に布線された場合、第１の信号配線12と第３の信号配線21のクロストークが大きくなってしまう。

そこで、第１のスリット18の幅Ｗｓは、第１の絶縁層13の厚さＨと第１の信号配線12の幅Ｗとした時、Ｗｓ＜Ｈ＋Ｗとなる範囲で設けることでクロストークを低減する。また、第１のスリット18の長さＬは第１の信号配線12を用いて伝送する信号の立ち上がり時間（Ｔｒ）により求まる分解能（下記式（１）参照）の長さ以下とする。なお、下記式（１）中、ｃは光の速度（３×１０^８（ｍ／ｓ））、ε_ｒは絶縁層の比誘電率である。さらに特性インピーダンスの微調整は第１のスリット18の間隔Ｓを調整することによって行うこともできる。

また、本実施例においてはスリット18，19はその端部（外部に開放されない端部）を半円弧状とした長丸穴状としているが、端部を半円弧状とせず矩形状としても良い。

本発明を適用した多層プリント配線板をＴＤＲ（Time Domain Reflectmetry）にて測定した結果を図３に、スリットを介した近接信号同士のクロストーク測定結果を図４に示す。図３に示す従来例はスリットを設けないデュアルストリップライン構造で信号配線幅が０．０８ｍｍである。本実施例を適用した場合、スリットにより信号配線幅が０．１２ｍｍと広くできるが同等の特性インピーダンスを示し、導体抵抗が従来例に対して７０％以下に低減可能となる。図４は２本の信号配線がスリットを介して上下に２５０ｍｍ平行配線した際の遠端クロストークを示す。即ち、本発明によるスリットの長さを制御することでクロストークが低減されることが確認できた。

なお、本発明は、本実施例に限られるものではなく、各構成要件の具体的構成は適宜設計し得るものである。

11 中央絶縁層
12 第１の信号配線
13 第２の信号配線
14 第１の絶縁層
15 第２の絶縁層
16 第１の接地層
17 第２の接地層
18・19 スリット
21 第３の信号配線
Ｗ（信号配線の）幅
Ｈ（信号配線層から接地層までの）距離

Claims

絶縁体から成る中央絶縁層を挟むように第１の信号配線層及び第２の信号配線層を設け、前記第１の信号配線層に第１の絶縁層を介して対向する第１の接地層と、前記第２の信号配線層に第２の絶縁層を介して対向する第２の接地層とを備えた多層プリント配線板であって、前記第１の信号配線層に形成された第１の信号配線に近接して対向する前記第１の接地層若しくは前記第２の信号配線層に形成された第２の信号配線に近接して対向する前記第２の接地層に、前記第１の信号配線若しくは前記第２の信号配線と並走するようにスリットを周期的に形成し、前記スリットの幅は、対向する前記第１の信号配線若しくは前記第２の信号配線の幅Ｗに前記第１の信号配線層若しくは前記第２の信号配線層から対向する前記第１の接地層若しくは前記第２の接地層までの距離Ｈを加えた幅以下であり、前記各スリットの長さは、対向する前記第１の信号配線若しくは前記第２の信号配線を用いて伝送する信号の立ち上がり時間により決まる分解能よりも短い長さであることを特徴とする多層プリント配線板。
前記第１の接地層若しくは前記第２の接地層に設けた前記スリットを介して前記第１の信号配線若しくは前記第２の信号配線と平行に第３の信号配線を設け、前記第１の信号配線若しくは前記第２の信号配線と前記スリットを介して平行に設けた前記第３の信号配線とで生じるクロストークを、前記スリットの長さ及び前記スリットの間隔を調整することで制御し得るように構成したことを特徴とする請求項１記載の多層プリント配線板。