JP2018101682A

JP2018101682A - 多層基板

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Publication number: JP2018101682A
Application number: JP2016246430A
Authority: JP
Inventors: 吉田　誠; Makoto Yoshida; 吉田　　誠
Original assignee: Onkyo Corp
Current assignee: Onkyo Corp
Priority date: 2016-12-20
Filing date: 2016-12-20
Publication date: 2018-06-28
Anticipated expiration: 2036-12-20
Also published as: EP3340748A1; JP6414191B2; US10206281B2; US20180177040A1; EP3340748B1

Abstract

【課題】本発明は、電子部品を静電気から保護すると共に、ノイズの影響を受け難い基板を提供することを目的とする。
【解決手段】多層基板は複数層の回路パターンを有する。各回路パターンは、導線パターンが設けられた配線領域を囲む接地導体を備える。各接地導体は、多層基板の外側と配線領域との間を結ぶスリットを備える。多層基板では、隣接する２層の回路パターンの一方に設けられた接地導体におけるスリットと、他方に設けられた接地導体におけるスリットとが、互いに重ならない位置に形成されている。すなわち、これらのスリットは、上下方向の見通しを遮る位置に形成されている。各接地導体のスリットの形状は、多層基板の端面側から配線領域側を見通せない形状である。
【選択図】図２

Description

本発明は、多層基板に関し、特に、各層に設けられた接地導体の構造に関する。

スマートホン、タブレットコンピュータ等の携帯情報端末が広く用いられている。携帯情報端末は、プロセッサ、無線通信回路、オーディオ回路等の電子回路を備える。これらの電子回路の相互間の電気的または磁気的な干渉を抑制するため、これらの電子回路は個別に設けられた基板に分離して実装されたり、個別に設けられた接地導体に接地されたりする。また、電子部品を静電気から保護するため、基板に設けられた接地導体は電子部品が実装される領域を囲む形状とされることがある。例えば、工場の作業者が基板を手で搬送する場合、作業者が接地導体の部分を持つようにすることで、帯電した手から電子部品が保護される。

各電子回路が実装される基板には多層基板が用いられることが多い。多層基板は、導体による回路パターンが複数層に亘って積み重ねられたものである。隣接層の回路パターンの間には絶縁体層が設けられる。また、異なる層の間は、導体で形成された筒であるビアホールによって電気的に接続されている。以下の特許文献１および２には、多層基板に関する技術が開示されている。

特開２０００−１６４９９９号公報特開２０１１−０１４６９２号公報

電子部品を静電気から保護するために、電子回路が実装されている領域を接地導体で囲むと、接地導体はループ状となる。このループ状の接地導体にノイズ電磁波が到来すると、接地導体には誘導起電力が発生しノイズ電流が流れる。これによって、接地導体に接続された電子回路にノイズ電圧が発生し、あるいは、ノイズ電流が流れる。電子回路が音声信号をイヤホンやスピーカに出力するオーディオ回路である場合には、イヤホンまたはスピーカからノイズが出力される。

本発明は、電子部品を静電気から保護すると共に、ノイズの影響を受け難い基板を提供することを目的とする。

本発明は、複数層の回路パターンを有する多層基板であって、各前記回路パターンに設けられ、導線パターンが設けられた配線領域を囲む接地導体と、各前記回路パターンにおける接地導体に設けられ、前記多層基板の外側と前記配線領域との間を結ぶ欠損部と、隣接する２層の前記回路パターンの一方に設けられた接地導体における欠損部と、他方に設けられた接地導体における欠損部とが、互いに重ならない位置に形成されていることを特徴とする。

望ましくは、隣接する２層の前記回路パターンの一方に設けられた接地導体における欠損部と、他方に設けられた接地導体における欠損部とが、これら２つの欠損部の間に層間接続路が設けられない距離を隔てて設けられている。

望ましくは、隣接する２層の前記回路パターンの一方に設けられた接地導体における欠損部と、他方に設けられた接地導体における欠損部との間に挟まれない領域であって、各接地導体における欠損部の近傍の領域に設けられた層間接続路を備える。

望ましくは、各前記回路パターンに設けられた接地導体の欠損部の形状は、前記多層基板の端面側から前記配線領域側を見通せない形状である。

本発明によれば、電子部品を静電気から保護すると共に、ノイズの影響を受け難い基板を構成することができる。

本発明の実施形態に係る多層基板を示す図である。多層基板に含まれる接地導体の構造を示す図である。各スリットの位置を模式的に示す図である。スリットの両側に設けられたビアホールによってスリットが隣接層を介して短絡される構造を示す図である。スリット近接構造の例を示す図である。多層基板の最上層の回路パターンの例を示す図である。スリットのその他の例を示す図である。

図１には本発明の実施形態に係る多層基板が示されている。多層基板は、第１層回路パターンＬ１〜第４層回路パターンＬ４が積み重ねられた構造を有する。各層の間には絶縁体層が設けられている。すなわち、第１層回路パターンＬ１と第２層回路パターンＬ２との間には第１絶縁体層Ｄ１が設けられている。また、第２層回路パターンＬ２と第３層回路パターンＬ３との間には第２絶縁体層Ｄ２が設けられ、第３層回路パターンＬ３と第４層回路パターンＬ４との間には第３絶縁体層Ｄ３が設けられている。

各回路パターンは、配線領域１０とその領域を囲む接地導体１２を備える。配線領域１０には複数の電子部品の間を接続する導線パターン１１が形成されている。最上の第１層回路パターンＬ１の配線領域１０には電子部品が配置され、電子部品は導線パターン１１によって接続されて電子回路を構成する。第２層回路パターンＬ２〜第４層回路パターンＬ４のそれぞれの配線領域１０にも導線パターンが設けられてもよい。異なる層の間は、電子回路の構成に応じてビアホールによって接続されてもよい。ビアホールは、異なる層の回路パターンを接続する層間接続路である。ビアホールは、例えば、筒状に開けられた穴の壁面に導体を付着させることで形成される。層間接続路には、ビアホールの他、線状の導線が用いられてもよい。

図２には、多層基板に含まれる接地導体の構造が示されている。この接地導体構造は、第１接地導体１２−１、第２接地導体１２−２、第３接地導体１２−３および第４接地導体１２−４を含む。第１接地導体１２−１〜第４接地導体１２−４は、それぞれ、図１の第１層回路パターンＬ１〜第４層回路パターンＬ４の接地導体１２を構成する。各接地導体は各配線領域１０を囲んでいる。多層基板の右奥側には、第１接地導体１２−１から下方向に伸びて第２接地導体１２−２および第３接地導体１２−３を貫通して第４接地導体１２−４に至り、第１接地導体１２−１〜第４接地導体１２−４を電気的に接続するビアホール１６が設けられている。

第１接地導体１２−１〜第４接地導体１２−４には、多層基板の外側と配線領域との間を結ぶ欠損部としてのスリット１４−１〜１４−４がそれぞれ形成されている。欠損部である各スリットは、導体が設けられない領域であり、各スリットはクランク形状を有する。すなわち、スリット１４−１〜１４−４のそれぞれは、配線領域１０から図２の手前方向（ｙ軸負方向）に伸び、図２の左方向（ｘ軸負方向）に折れ曲がって伸びた後、手前方向に折れ曲がって再び手前方向に伸びて多層基板の外側に至る。

ただし、隣接する２枚の接地導体における各スリットは重ならない位置、すなわち、図２の上下方向の見通しを遮る位置に形成されている。好ましくは、第１接地導体１２−１〜第４接地導体１２−４における各スリットは、１つのスリット内の位置において他層の少なくとも３枚の接地導体が重なるような位置に形成される。

図３（ａ）〜（ｄ）には、それぞれ、第１接地導体１２−１〜第４接地導体１２−４に形成されるスリットの位置が模式的に示されている。これらの図には、各スリットの幅が同一である例が示されている。第２接地導体１２−２のスリット１４−２は、第１接地導体１２−１のスリット１４−１に対し、スリット幅以上の距離だけ右側にずれた位置に形成されている。第３接地導体１２−３のスリット１４−３は、第２接地導体１２−２のスリット１４−２に対し、スリット幅以上の距離だけ右側にずれた位置に形成されている。第４接地導体１２−４のスリット１２−４は、第３接地導体１２−３のスリット１４−３に対し、スリット幅以上の距離だけ右側に移動した位置に形成されている。

スリット１４−１〜１４−４のそれぞれの近傍には、上側または下側に隣接する接地導体に至るビアホールが設けられてもよい。クランク形状のスリットの近傍は接地導体の面積が狭くなり、接地導体が有するインピーダンスが大きくなる傾向が強い。そのため、多層基板に実装された電子回路にノイズが発生したり、ノイズ電磁波が放射されたりすることがある。そこで、隣接する２つの接地導体を接続するビアホールをスリットの近傍に設けることで、スリット近傍の接地導体のインピーダンスを小さくしてもよい。

上下に隣接する２つの接地導体の一方に形成されたスリットと、他方に形成されたスリットとの間の距離は、これらのスリットの間にビアホール（層間接続路）を設けることができない程度に小さくする。仮に、これらのスリットの間にビアホールが設けられると、次に説明するように、スリットの両側に設けられたビアホールによってスリットが隣接層を介して短絡される可能性が高くなる。

図４には、２つのビアホール１８および２０によってスリット１４１が短絡される構造の例が示されている。第ｊ接地導体１２１には、クランク形状のスリット１４１が形成されている。すなわち、スリット１４１は、配線領域１０から図の手前方向（ｙ軸負方向）に伸び、図の左方向（ｘ軸負方向）に折れ曲がって伸びた後、手前方向に折れ曲がって再び手前方向に伸びる。第ｊ接地導体の直下の第ｊ＋１接地導体１２２にも、同一形状のスリット１４２が形成されている。第ｊ接地導体１２１に形成されたスリット１４１の右側と、第ｊ＋１接地導体１２２に形成されたスリット１４２の左側との間の隙間距離ｄは、ビアホールが設けられるのに十分である。ここで、スリット間の隙間距離ｄは、スリット１４１およびスリット１４２をｘｙ平面に投影した場合における、これらのスリットの投影図形の間の距離をいう。スリット１４１の左側にはビアホール１８が設けられている。スリット１４１とスリット１４２との間にはビアホール２０が設けられている。

このような構造では、第ｊ接地導体１２１からビアホール１８を経て第ｊ＋１接地導体１２２に至り、さらに、ビアホール２０を経て第ｊ接地導体１２１に至る経路が形成される。これによって、第ｊ接地導体１２１のスリット１４１の左側と右側とが短絡され、スリット１４１が設けられた意義が乏しくなる。

このような問題を防ぐため、設計においてはスリットが短絡される位置にビアホールを設けないように注意が払われる。しかし、上述のように、スリットの近傍には上下に隣接する接地導体に至るビアホールを設けることが望ましい場合がある。

そこで、上下に隣接する２つの接地導体の一方に形成されたスリットと、他方に形成されたスリットとの間の隙間距離は、これらのスリットの間にビアホールを設けることができない程度に小さくする。すなわち、隣接する２層の回路パターンの一方に設けられた接地導体におけるスリット（欠損部）と、他方に設けられた接地導体におけるスリットとは、これら２つのスリットの間にビアホール（層間接続路）が設けられない距離を隔てて設けられるものとする。このようなスリット近接構造によって、スリットの両側に設けられたビアホールによってそのスリットが短絡されることが回避される。

図５には、スリット近接構造の例が示されている。スリット１４１の右側とスリット１４２の左側との間の隙間距離ｄはビアホールの径よりも短い。スリット１４１の左側に設けられたビアホール１８は、スリット１４２の左側に接続され、スリット１４１の右側に設けられたビアホール２０は、スリット１４２の右側に接続されている。

このように、第ｊ接地導体１２１におけるスリット１４１と第ｊ＋１接地導体１２２におけるスリット１４２との間に挟まれない各スリットの近傍の領域に、これらの接地導体の間を接続するビアホール２０が設けられている。

第ｊ接地導体１２１からビアホール１８を経て第ｊ＋１接地導体１２２に至る経路と、第ｊ接地導体１２１からビアホール２０を経て第ｊ＋１接地導体１２２に至る経路とは、第ｊ＋１接地導体１２２に設けられたスリット１４２によって絶縁されている。これによって、第ｊ接地導体１２１に設けられたスリット１４１が短絡されることが回避される。

本発明の実施形態に係る多層基板によれば、各回路パターンにおける配線領域が接地導体によって囲まれ、複数の電子部品の間を接続する導線パターンが接地導体によって囲まれている。これによって各電子部品が静電気から保護される。また、各層の接地導体には、多層基板の外側と配線領域との間を結ぶスリットが形成されている。そのため、接地導体はループを形成せず、多層基板の外部から到来した電磁波によるノイズ電流が接地導体に流れ難くなる。

さらに、隣接する２枚の接地導体における各スリットは、一方の面側から他方の面側への見通しを遮る位置に形成されている。そして、各スリットは、クランク形状等、多層基板の端面側から配線領域側を見通せない形状を有している。例えば図２のクランク形状の各スリットでは、図２の左方向（ｘ軸負方向）に折れ曲がって伸びる中間部分の長さが、少なくともスリット幅よりも長くなれば、配線領域１０から図２の手前方向（ｙ軸負方向）に伸びる部分と、手前方向に折れ曲がって再び手前方向に伸びる部分との距離が離れて、多層基板の端面側から配線領域側を見通せなくなる。これによって、スリットを設けながらも各電子部品を静電気から保護する効果が維持される。

本発明の実施形態に係る多層基板は、スマートホン、タブレットコンピュータ等の携帯情報端末のオーディオ回路を実装する基板として用いてもよい。これらの携帯情報端末には、ＷｉＦｉ（登録商標）、ＷｉＭＡＸ（登録商標）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等の規格に準拠した無線回路が内蔵されることが多い。一般に、無線回路からは様々な周波数の電磁波が放射され、オーディオ回路にノイズ電圧またはノイズ電流を生じさせることがある。本実施形態に係る多層基板における接地導体はノイズを発生し難い構造を有しており、オーディオ回路から出力されるノイズが抑制される。

図６には、多層基板の最上層の回路パターンが例示されている。図中の破線は、電子部品が配置される領域を示している。接地導体１２は、配線領域１０を囲んでおり、クランク形状のスリット１４が形成されている。スリット１４の近傍には、その他の領域よりも短い間隔でビアホールが設けられている。配線領域１０には、各電子部品の端子が半田付けされるパッド２２が表面に形成されている。各パッド２２は、第２層以下の配線領域における導線パターンにビアホールによって接続されてもよい。

上記では、接地導体にクランク形状のスリットが形成された実施形態について説明した。スリットは、多層基板の端面側から配線領域側を見通せないその他の形状を有していてもよい。例えば、図７に示されているように、矩形状に配線領域１０を囲む接地導体１２については、接地導体１２の外縁に対して斜め方向に伸びて、多層基板の外側と配線領域１０とを結ぶスリット２４が設けられてもよい。配線領域１０を臨むスリット２４の開口の位置と、多層基板の外側を臨むスリット２４の開口の位置は、スリット２４の幅以上の距離だけ左右にずれており、多層基板の端面側から配線領域１０側を見通せないようになっている。破線で示されているように下層の接地導体も同様の形状に形成される。これによって、多層基板の端面方向にある静電荷による影響が抑制される。

上記では４層構造の多層基板について説明した。本発明は、２層、３層または５層以上の多層基板に用いてもよい。なお、最下層の回路パターンの下に１層の絶縁体層を設け、多層基板の下面に回路パターンではなく、絶縁体層の下面が現れる構造を採用してもよい。

１０配線領域、１２接地導体、１２−１第１接地導体、１２−２第２接地導体、１２−３第３接地導体、１２−４第４接地導体、１２１第ｊ接地導体、１２２第ｊ＋１接地導体、１４，１４−１〜１４−４，１４１，１４２，２４スリット、１６，１８，２０ビアホール、２２パッド、Ｌ１第１層回路パターン、Ｌ２第２層回路パターン、Ｌ３第３層回路パターン、Ｌ４第４層回路パターン、Ｄ１第１絶縁体層、Ｄ２第２絶縁体層、Ｄ３第３絶縁体層。

Claims

複数層の回路パターンを有する多層基板であって、
各前記回路パターンに設けられ、導線パターンが設けられた配線領域を囲む接地導体と、
各前記回路パターンにおける接地導体に設けられ、前記多層基板の外側と前記配線領域との間を結ぶ欠損部と、
隣接する２層の前記回路パターンの一方に設けられた接地導体における欠損部と、他方に設けられた接地導体における欠損部とが、互いに重ならない位置に形成されていることを特徴とする多層基板。
請求項１に記載の多層基板において、
隣接する２層の前記回路パターンの一方に設けられた接地導体における欠損部と、他方に設けられた接地導体における欠損部とが、これら２つの欠損部の間に層間接続路が設けられない距離を隔てて設けられていることを特徴とする多層基板。
請求項１または請求項２に記載の多層基板において、
隣接する２層の前記回路パターンの一方に設けられた接地導体における欠損部と、他方に設けられた接地導体における欠損部との間に挟まれない領域であって、各接地導体における欠損部の近傍の領域に設けられた層間接続路を備えることを特徴とする多層基板。
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の多層基板において、
各前記回路パターンに設けられた接地導体の欠損部の形状は、前記多層基板の端面側から前記配線領域側を見通せない形状であることを特徴とする多層基板。