JP2016152288A - 多層配線基板及び多層配線基板のインダクタンス調整方法 - Google Patents

Abstract

【課題】インダクタンスを調整可能な多層配線基板の小型化を図ること。
【解決手段】複数の配線層の各々の層に形成されたループ状の複数の第１の導体と複数の第１の導体を直列に接続する第１のビアとを含む巻き線構造と、巻き線構造の一端から延伸された第２の導体と、第２の導体と接続され、巻き線構造の他端と同一の層まで延伸された第２のビアと、平面視で第２の導体と重なるように、複数の配線層の各々に形成された第３の導体とを有し、第２の導体と第３の導体と第１のビアとが選択的に除去されることで、巻き線構造のインダクタンスが調整される、多層配線基板が提供される。
【選択図】図１

Description

本発明は、多層配線基板及び多層配線基板のインダクタンス調整方法に関する。

従来から、フィルタ回路、アンテナ、同調回路等のインダクタンスの周波数特性を利用した電気回路において、周波数特性の微調整や多品種の製品に対する部品共通化の手段として可変インダクタが用いられている。

可変インダクタとしては、例えばコイル配線を有するインダクタとトリミング用コイル配線を有するトリミング用インダクタとが直列につながった基板パターンで形成される構成が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、上記特許文献１では、基板パターンで形成される可変インダクタは、基板の水平方向に巻き線が形成されるため、高いインダクタンスを得るためには広い領域が必要となる。このため、可変インダクタを形成する多層配線基板が大型化することがある。

そこで、本発明の一つの案では、インダクタンスを調整可能な多層配線基板の小型化を図ることを目的とする。

一つの案では、複数の配線層の各々の層に形成されたループ状の複数の第１の導体と前記複数の第１の導体を直列に接続する第１のビアとを含む巻き線構造と、前記巻き線構造の一端から延伸された第２の導体と、前記第２の導体と接続され、前記巻き線構造の他端と同一の層まで延伸された第２のビアと、平面視で前記第２の導体と重なるように、前記複数の配線層の各々に形成された第３の導体とを有し、前記第２の導体と前記第３の導体と前記第１のビアとが選択的に除去されることで、前記巻き線構造のインダクタンスが調整される、多層配線基板が提供される。

一態様によれば、インダクタンスを調整可能な多層配線基板の小型化を図ることができる。

本発明の第１実施形態に係る多層配線基板の概略斜視図である。 本発明の第１実施形態に係る多層配線基板の各層を説明するための図である。 本発明の第１実施形態に係る多層配線基板のインダクタンス調整方法を説明するための図（その１）である。 本発明の第１実施形態に係る多層配線基板のインダクタンス調整方法を説明するための図（その２）である。 本発明の第２実施形態に係る多層配線基板の各層を説明するための図である。 本発明の第２実施形態に係る多層配線基板のインダクタンス調整方法を説明するための図（その１）である。 本発明の第２実施形態に係る多層配線基板のインダクタンス調整方法を説明するための図（その２）である。 本発明の第２実施形態に係る多層配線基板のインダクタンス調整方法を説明するための図（その３）である。 本発明の第２実施形態に係る多層配線基板のインダクタンス調整方法を説明するための図（その４）である。 本発明の第３実施形態に係る多層配線基板の各層を説明するための図である。 本発明の第３実施形態に係る多層配線基板のインダクタンス調整方法を説明するための図（その１）である。 本発明の第３実施形態に係る多層配線基板のインダクタンス調整方法を説明するための図（その２）である。

以下、本発明の実施形態について添付の図面を参照しながら説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することによって重複した説明を省く。

［第１実施形態］
（多層配線基板の構成）
第１実施形態では、複数の配線層が２層である多層配線基板について、図１及び図２を参照しながら説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る多層配線基板の概略斜視図である。図２は、本発明の第１実施形態に係る多層配線基板の各層を説明するための図である。具体的には、図２（Ａ）は多層配線基板の第１層を表し、図２（Ｂ）は多層配線基板の第２層を表す。

図１及び図２に示すように、本発明の第１実施形態に係る多層配線基板は、複数の配線層（第１層Ｌ１及び第２層Ｌ２）に、各々、複数の配線層の積層方向（図１のＺ方向）から視たとき（以下「平面視」という。）に重なるように配置されたループ状の第１の導体１１１及び第１の導体１２１を有する。第１の導体１１１と第１の導体１２１とは、第１のビア１５１を介して電気的に直列に接続されている。これにより、多層配線基板は、第１の導体１１１と、第１の導体１２１とを含む、巻き数が２の巻き線構造を有するインダクタを構成している。

インダクタの一端ａは、第１層Ｌ１に配置された第１の導体１１１の両端のうち、第１のビア１５１と電気的に接続されていない側の端である。

インダクタの他端ｂは、第２層Ｌ２に配置された第１の導体１２１の両端のうち、第１のビア１５１と電気的に接続されていない端から第２の導体１２２及び第２のビア１５２を介して第１層Ｌ１に配置された第４の導体１１３と電気的に接続されている。

また、第１層Ｌ１には、平面視で第２層Ｌ２に配置された第２の導体１２２と重なるように第３の導体１１２が配置されている。

（多層配線基板のインダクタンス調整方法）
本発明の第１実施形態に係る多層配線基板のインダクタンス調整方法について、図３及び図４を参照しながら説明する。

図３及び図４は、本発明の第１実施形態に係る多層配線基板のインダクタンス調整方法を説明するための図である。具体的には、図３は図１で説明した多層配線基板を巻き数が２のインダクタとして使用する場合の図であり、図３（Ａ）は多層配線基板の第１層Ｌ１を表し、図３（Ｂ）は多層配線基板の第２層Ｌ２を表す。また、図４は図１で説明した多層配線基板を巻き数が１のインダクタとして使用する場合の図であり、図４（Ａ）は多層配線基板の第１層Ｌ１を表し、図４（Ｂ）は多層配線基板の第２層Ｌ２を表す。

多層配線基板を巻き数が２のインダクタとして使用する場合、図３（Ａ）に示すように、第１層Ｌ１に配置された第３の導体１１２の全体又は一部を除去することで、第１の導体１１１と第２のビア１５２との電気的接続を切断する。これにより、第１層Ｌ１に配置されたインダクタの一端ａは、第１の導体１１１、第１のビア１５１、第１の導体１２１、第２の導体１２２、第２のビア１５２及び第４の導体１１３を介して、第１層Ｌ１に配置されたインダクタの他端ｂと電気的に接続される。すなわち、インダクタを流れる電流の経路は、図３（Ａ）及び（Ｂ）中の矢印で示す経路となる。このため、多層配線基板は、第１の導体１１１と第１の導体１２１とが電気的に直列に接続された巻き数が２のインダクタとして機能する。

多層配線基板を巻き数が１のインダクタとして使用する場合、図４（Ｂ）に示すように、第２層Ｌ２に配置された第２の導体１２２の全体又は一部を除去し、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示すように、第１のビア１５１を除去することで、第１の導体１１１と第１の導体１２１、及び第１の導体１２１と第２のビア１５２との電気的接続を切断する。これにより、第１層Ｌ１に配置されたインダクタの一端ａは、第１の導体１１１、第３の導体１１２及び第４の導体１１３を介して、第１層Ｌ１に配置されたインダクタの他端ｂと電気的に接続される。すなわち、インダクタを流れる電流の経路は、図４（Ａ）中の矢印で示す経路となる。このため、多層配線基板は、第１の導体１１１を用いた巻き数が１のインダクタとして機能する。

第２の導体１２２、第３の導体１１２及び第１のビア１５１の除去方法としては、特に限定されないが、例えばバックドリル工法を用いることができる。バックドリル工法を用いる場合、第２の導体１２２及び第３の導体１１２の線幅としては、使用するドリル径よりも小さくすることが好ましい。バックドリル工法は、多層配線基板において、ビアやスルーホールに形成されるスタブを除去するために行われる工法である。

以上に説明したように、本発明の第１実施形態に係る多層配線基板によれば、複数の配線層の各々の層に形成されたループ状の複数の第１の導体と複数の第１の導体を直列に接続する第１のビアとを含む巻き線構造と、巻き線構造の一端から延伸された第２の導体と、第２の導体と接続され、巻き線構造の他端と同一の層まで延伸された第２のビアと、平面視で第２の導体と重なるように、複数の配線層の各々に形成された第３の導体とを有する。また、第２の導体と第３の導体と第１のビアとが選択的に除去されることで、巻き線構造のインダクタンスが調整される。

このため、多層配線基板の水平方向に巻き線構造を形成することなく、多層配線基板のインダクタンスを調整することができる。結果として、インダクタンスを調整可能な多層配線基板の小型化を図ることができる。

［第２実施形態］
（多層配線基板の構成）
第２実施形態では、複数の配線層が４層である多層配線基板について、図５を参照しながら説明する。なお、本発明の第２実施形態に係る多層配線基板は、複数の配線層の層数が４層である点で、本発明の第１実施形態に係る多層配線基板と異なる。以下、第１実施形態と異なる点を中心に説明する。

図５は、本発明の第２実施形態に係る多層配線基板の各層を説明するための図である。具体的には、図５（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）及び（Ｄ）は、各々、多層配線基板の第１層Ｌ１、第２層Ｌ２、第３層Ｌ３及び第４層Ｌ４を表す。

図５に示すように、本発明の第２実施形態に係る多層配線基板は、複数の配線層（第１層Ｌ１、第２層Ｌ２、第３層Ｌ３及び第４層Ｌ４）に、各々、平面視で重なるように配置されたループ状の第１の導体２１１、第１の導体２２１、第１の導体２３１及び第１の導体２４１を有する。

第１の導体２１１と第１の導体２２１とは、第１のビア２５１を介して電気的に直列に接続されている。第１の導体２２１と第１の導体２３１とは、第１のビア２５２を介して電気的に直列に接続されている。第１の導体２３１と第１の導体２４１とは、第１のビア２５３を介して電気的に直列に接続されている。これにより、多層配線基板は、第１の導体２１１と、第１の導体２２１と、第１の導体２３１と、第１の導体２４１とを含む、巻き数が４のインダクタを構成している。

インダクタの一端ａは、第１層Ｌ１に配置された第１の導体２１１の両端のうち、第１のビア２５１と電気的に接続されていない側の端である。

インダクタの他端ｂは、第４層Ｌ４に配置された第１の導体２４１の両端のうち、第１のビア２５３と電気的に接続されていない端から第２の導体２４２及び第２のビア２５４を介して第１層Ｌ１に配置された第４の導体２１３と電気的に接続されている。

第１層Ｌ１、第２層Ｌ２及び第３層Ｌ３には、各々、平面視で第４層Ｌ４に配置された第２の導体２４２と重なるように、第３の導体２１２、第３の導体２２２及び第３の導体２３２が配置されている。

（多層配線基板のインダクタンス調整方法）
本発明の第２実施形態に係る多層配線基板のインダクタンス調整方法について、図６から図９を参照しながら説明する。

図６から図９は、本発明の第２実施形態に係る多層配線基板のインダクタンス調整方法を説明するための図である。具体的には、図６、図７、図８及び図９は、各々、図５で説明した多層配線基板を巻き数が４、３、２及び１のインダクタとして使用する場合の図である。また、図６から図９における（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）及び（Ｄ）は、各々、多層配線基板の第１層Ｌ１、第２層Ｌ２、第３層Ｌ３及び第４層を表す。

多層配線基板を巻き数が４のインダクタとして使用する場合、図６（Ａ）に示すように、第３の導体２１２の全体又は一部を除去することで、第１の導体２１１と第２のビア２５４との電気的接続を切断する。また、図６（Ｂ）に示すように、第３の導体２２２の全体又は一部を除去することで、第１の導体２２１と第２のビア２５４との電気的接続を切断する。さらに、図６（Ｃ）に示すように、第３の導体２３２の全体又は一部を除去することで、第１の導体２３１と第２のビア２５４との電気的接続を切断する。

これにより、第１層Ｌ１に配置されたインダクタの一端ａは、第１の導体２１１、第１のビア２５１、第１の導体２２１、第１のビア２５２、第１の導体２３１、第１のビア２５３、第１の導体２４１、第２の導体２４２、第２のビア２５４及び第４の導体２１３を介して、第１層Ｌ１に配置されたインダクタの他端ｂと電気的に接続される。すなわち、インダクタを流れる電流の経路は、図６（Ａ）から（Ｄ）中の矢印で示す経路となる。このため、多層配線基板は、第１の導体２１１、第１の導体２２１、第１の導体２３１及び第１の導体２４１が電気的に直列に接続された巻き数が４のインダクタとして機能する。

多層配線基板を巻き数が３のインダクタとして使用する場合、図７（Ａ）に示すように、第３の導体２１２の全体又は一部を除去することで、第１の導体２１１と第２のビア２５４との電気的接続を切断する。また、図７（Ｂ）に示すように、第３の導体２２２の全体又は一部を除去することで、第１の導体２２１と第２のビア２５４との電気的接続を切断する。また、図７（Ｄ）に示すように、第２の導体２４２の全体又は一部を除去することで、第１の導体２４１と第２のビア２５４との電気的接続を切断する。さらに、図７（Ａ）から（Ｄ）に示すように、第１のビア２５３を除去する。

これにより、第１層Ｌ１に配置されたインダクタの一端ａは、第１の導体２１１、第１のビア２５１、第１の導体２２１、第１のビア２５２、第１の導体２３１、第３の導体２３２、第２のビア２５４及び第４の導体２１３を介して、インダクタの他端ｂと電気的に接続される。すなわち、インダクタを流れる電流の経路は、図７（Ａ）から（Ｃ）中の矢印で示す経路となる。このため、多層配線基板は、第１の導体２１１、第１の導体２２１及び第１の導体２３１が電気的に直列に接続された巻き数が３のインダクタとして機能する。

多層配線基板を巻き数が２のインダクタとして使用する場合、図８（Ａ）に示すように、第３の導体２１２の全体又は一部を除去することで、第１の導体２１１と第２のビア２５４との電気的接続を切断する。また、図８（Ｃ）に示すように、第３の導体２３２の全体又は一部を除去することで、第１の導体２３１と第２のビア２５４との電気的接続を切断する。また、図８（Ｄ）に示すように、第２の導体２４２の全体又は一部を除去することで、第１の導体２４１と第２のビア２５４との電気的接続を切断する。さらに、図８（Ａ）から（Ｄ）に示すように、第１のビア２５２を除去する。

これにより、第１層Ｌ１に配置されたインダクタの一端ａは、第１の導体２１１、第１のビア２５１、第１の導体２２１、第３の導体２２２、第２のビア２５４及び第４の導体２１３を介して、インダクタの他端ｂと電気的に接続される。すなわち、インダクタを流れる電流の経路は、図８（Ａ）及び（Ｂ）中の矢印で示す経路となる。このため、多層配線基板は、第１の導体２１１及び第１の導体２２１が電気的に直列に接続された巻き数が２のインダクタとして機能する。

多層配線基板を巻き数が１のインダクタとして使用する場合、図９（Ｂ）に示すように、第３の導体２２２の全体又は一部を除去することで、第１の導体２２１と第２のビア２５４との電気的接続を切断する。また、図９（Ｃ）に示すように、第３の導体２３２の全体又は一部を除去することで、第１の導体２３１と第２のビア２５４との電気的接続を切断する。また、図９（Ｄ）に示すように、第２の導体２４２の全体又は一部を除去することで、第１の導体２４１と第２のビア２５４との電気的接続を切断する。さらに、図９（Ａ）から（Ｄ）に示すように、第１のビア２５１を除去する。

これにより、第１層Ｌ１に配置されたインダクタの一端ａは、第１の導体２１１、第３の導体２２２及び第４の導体２１３を介して、インダクタの他端ｂと電気的に接続される。すなわち、インダクタを流れる電流の経路は、図９（Ａ）中の矢印で示す経路となる。このため、多層配線基板は、第１の導体２２１を用いた巻き数が１のインダクタとして機能する。

第３の導体２１２、第３の導体２２２、第３の導体２３２、第２の導体２４２、第１のビア２５１、第１のビア２５２及び第１のビア２５３の除去方法としては、第１実施形態と同様に、例えばバックドリル工法を用いることができる。

また、第２実施形態に係る多層配線基板に形成されるインダクタの設計に際し、予め電磁界解析等により各巻き数でのインダクタンスを計算しておき、巻き数が２又は３のときに所望のインダクタンスが得られるように設計することが好ましい。これにより、多層配線基板の製造時に生じる誤差等によりインダクタンスの調整が必要になったときに、インダクタンスの増量と減量との両方に対応することができる。

また、多品種の製品に対して、各巻き数の各々が各品種で必要なインダクタンスになるように設計することが好ましい。これにより、多層配線基板を共通化することができる。

以上に説明したように、本発明の第２実施形態に係る多層配線基板によれば、第１実施形態と同様に、複数の配線層の各々の層に形成されたループ状の複数の第１の導体と複数の第１の導体を直列に接続する第１のビアとを含む巻き線構造と、巻き線構造の一端から延伸された第２の導体と、第２の導体と接続され、巻き線構造の他端と同一の層まで延伸された第２のビアと、平面視で第２の導体と重なるように、複数の配線層の各々に形成された第３の導体とを有する。また、第２の導体と第３の導体と第１のビアとが選択的に除去されることで、巻き線構造のインダクタンスが調整される。

このため、多層配線基板の水平方向に巻き線構造を形成することなく、多層配線基板のインダクタンスを調整することができる。結果として、インダクタンスを調整可能な多層配線基板の小型化を図ることができる。

［第３実施形態］
第３実施形態では、複数の配線層が２層である多層配線基板及び多層配線基板のインダクタンス調整方法について、図１０を参照しながら説明する。なお、本発明の第３実施形態に係る多層配線基板は、複数の配線層の各々に配置されるループ状の導体におけるループの形状が異なる点で、本発明の第１実施形態に係る多層配線基板と異なる。

図１０は、本発明の第３実施形態に係る多層配線基板の各層を説明するための図である。

図１０に示すように、本発明の第３実施形態に係る多層配線基板は、複数の配線層（第１層Ｌ１及び第２層Ｌ２）に、各々、平面視で異なる形状を有し、一部が重なるように配置されたループ状の第１の導体３１１及び第１の導体３２１を有する。

図１０では、第１の導体３１１のループの大きさが、第１の導体３２１のループの大きさよりも大きくなるように形成されている。第１の導体３１１と第１の導体３２１とは、第１のビア３５１を介して電気的に直列に接続されている。これにより、多層配線基板は、第１の導体３１１と、第１の導体３２１とを含む、巻き数が２のインダクタを構成している。

インダクタの一端ａは、第１層Ｌ１に配置された第１の導体３１１の両端のうち、第１のビア３５１と電気的に接続されていない側の端である。

インダクタの他端ｂは、第２層Ｌ２に配置された第１の導体３２１の両端のうち、第１のビア３５１と電気的に接続されていない端から第２の導体３２２及び第２のビア３５２を介して第１層Ｌ１に配置された第４の導体３１３と電気的に接続されている。

第１層Ｌ１には、平面視で第２層Ｌ２に配置された第２の導体３２２と重なるように第３の導体３１２が配置されている。

なお、本発明の第３実施形態に係る多層配線基板の調整方法は、本発明の第１実施形態に係る多層配線基板の調整方法と同様の方法とすることができる。

以上に説明したように、本発明の第３実施形態に係る多層配線基板によれば、第１実施形態と同様に、複数の配線層の各々の層に形成されたループ状の複数の第１の導体と複数の第１の導体を直列に接続する第１のビアとを含む巻き線構造と、巻き線構造の一端から延伸された第２の導体と、第２の導体と接続され、巻き線構造の他端と同一の層まで延伸された第２のビアと、平面視で第２の導体と重なるように、複数の配線層の各々に形成された第３の導体とを有する。また、第２の導体と第３の導体と第１のビアとが選択的に除去されることで、巻き線構造のインダクタンスが調整される。

このため、多層配線基板の水平方向に巻き線構造を形成することなく、多層配線基板のインダクタンスを調整することができる。結果として、インダクタンスを調整可能な多層配線基板の小型化を図ることができる。

特に、第３実施形態では、平面視で異なる形状を有し、一部が重なるように配置されたループ状の複数の第１の導体を有する。このため、各巻き数でのインダクタンス可変量を調整することができる。

以上、多層配線基板及び多層配線基板のインダクタンス調整方法を実施形態により説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変形及び改良が可能である。

例えば、本発明の実施形態では、複数の配線層の層数が２層及び４層の場合について説明したが、複数の配線層の層数については２層以上であればよく、特に限定されるものではない。

また、本発明の実施形態では、ループ状の導体が平面視で矩形である場合について説明したが、本発明はこの点において限定されるものではなく、例えば平面視で円形、楕円形、多角形であってもよい。

１１１、１２１ 第１の導体
１２２ 第２の導体
１１２ 第３の導体
１５１ 第１のビア
１５２ 第２のビア
２１１、２２１、２３１、２４１ 第１の導体
２４２ 第２の導体
２１２、２２２、２３２ 第３の導体
２５１、２５２、２５３ 第１のビア
２５４ 第２のビア
３１１、３２１ 第１の導体
３２２ 第２の導体
３１２ 第３の導体
３５１ 第１のビア
３５２ 第２のビア
Ｌ１ 第１層
Ｌ２ 第２層
Ｌ３ 第３層
Ｌ４ 第４層

特開２００３−３２４０１９号公報

Claims (6)

1. 複数の配線層の各々の層に形成されたループ状の複数の第１の導体と前記複数の第１の導体を直列に接続する第１のビアとを含む巻き線構造と、
   前記巻き線構造の一端から延伸された第２の導体と、
   前記第２の導体と接続され、前記巻き線構造の他端と同一の層まで延伸された第２のビアと、
   平面視で前記第２の導体と重なるように、前記複数の配線層の各々に形成された第３の導体と
   を有し、
   前記第２の導体と前記第３の導体と前記第１のビアとが選択的に除去されることで、前記巻き線構造のインダクタンスが調整される、
   多層配線基板。
2. 前記複数の第１の導体の各々は、平面視で同一の形状を有し、重なるように形成されている、
   請求項１に記載の多層配線基板。
3. 前記複数の第１の導体の各々は、平面視で異なる形状を有し、一部が重なるように形成されている、
   請求項１に記載の多層配線基板。
4. 前記第２の導体と前記第３の導体と前記第２のビアとが、バックドリル工法により除去される、
   請求項１乃至３のいずれか一項に記載の多層配線基板。
5. 前記第２の導体の線幅及び前記第３の導体の線幅は、前記バックドリル工法で用いられるドリル径よりも小さい、
   請求項４に記載の多層配線基板。
6. 複数の配線層の各々の層に形成された複数のループ状の第１の導体と前記複数の第１の導体を直列に接続する第１のビアとにより形成された巻き線構造と、
   前記巻き線構造の一端から延伸された第２の導体と、
   前記第２の導体と接続され、前記巻き線構造の他端と同一の層まで延伸された第２のビアと、
   平面視で前記第２の導体と重なるように、前記複数の配線層の各々に形成された第３の導体と
   を有する多層配線基板のインダクタンス調整方法であって、
   前記複数の配線層に形成された前記第２の導体と前記第３の導体と前記第２のビアとを選択的に除去する工程を含む、
   多層配線基板のインダクタンス調整方法。

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