JP4664657B2

JP4664657B2 - 回路基板

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Publication number: JP4664657B2
Application number: JP2004347157A
Authority: JP
Inventors: 裕一古賀
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2004-11-30
Filing date: 2004-11-30
Publication date: 2011-04-06
Anticipated expiration: 2024-11-30
Also published as: US7245503B2; US20060113109A1; JP2006156820A

Description

本発明は回路基板に関し、特に高速信号の伝送に使用される信号線群が配置された回路基板に関する。

近年、ＰＷＢ（ＰｒｉｎｔｅｄＷｉｒｉｎｇＢｏａｄ）、ＦＰＣ（ＦｌｅｘｉｂｌｅＰｒｉｎｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔｂｏａｄ）のような回路基板同士を接続するための接続技術として、ＡＣＦ（ＡｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃＣｏｎｄｕｃｔｉｖｅＦｉｌｍ）接続技術が注目されている。

ＡＣＦ接続技術は、異方性導電材料であるＡＣＦを介して回路基板間の接合部同士を圧着する接続技術である。異方性導電材料は、接合部の厚み方向に対しては導電性を有し、接合部の面方向に対しては絶縁性を有する。このような性質により、ＡＣＦ接続技術は、微細配線を含む回路基板間の接続に好適である。このため、ＡＣＦ接続技術は、表示パネルとその周辺部との間の接続に多く利用されている。

特許文献１には、表示パネルとして機能する表示基板とＦＰＣのような中継基板との間をＡＣＦ接続によって接続した電気光学装置が開示されている。
特開２００３−２１６０６４号公報

ところで、最近では、パーソナルコンピュータのような情報処理装置においては、表示信号よりも高速の信号伝送が必要な高速信号インタフェースが使用され始めている。このため、回路基板上には、通常速度の信号を伝送するための信号線群に加え、高速信号を伝送するための高速信号線群も配置されている。

このような高速信号線群を含む回路基板においては、厳密なインピーダンス整合および高周波ノイズ対策を実現することが必要となる。

しかし、従来のＡＣＦ接合部は微細配線を含む基板間の接続を前提としており、高速信号線群を含む基板間の接続については考慮されていない。

本発明は上述の事情を考慮してなされたものであり、他の回路基板との間の高速信号の伝送をＡＣＦ接続を介して効率よく実行することが可能な回路基板を提供することを目的とする。

上述の課題を解決するため、本発明の回路基板は、第１の信号を伝送する複数の第１の信号線と、前記第１の信号よりも高速の第２の信号を伝送する複数の第２の信号線と、前記複数の第１の信号線および前記複数の第２の信号線よりも広い線幅を有する電源線と、前記複数の第１の信号線および前記複数の第２の信号線よりも広い線幅を有するグランド線と、他の回路基板の接合部に異方性導電材料を介して接合可能な接合部と、前記接合部に第１の間隔をあけて配置され、前記複数の第１の信号線にそれぞれ接続される複数の第１電極と、前記接合部に前記第１の間隔よりも広い第２の間隔をあけて配置され、前記複数の第２の信号線にそれぞれ接続される複数の第２電極と、前記接合部に設けられ、前記電源線の線幅と等しい幅を有し前記電源線に接続される電源電極と、前記接合部に設けられ、前記グランド線の線幅と等しい幅を有し前記グランド線に接続されるグランド電極とを具備することを特徴とする。

また、本発明の回路基板は、第１の信号を伝送する複数の第１の信号線であって、各々が第１の線幅を有し且つ第１の配線間隔をあけて配置されている複数の第１の信号線と、前記第１の信号よりも高速の第２の信号を伝送する一対の差動信号線であって、各差動信号線の線幅は第１の線幅よりも広い第２の線幅であり、前記差動信号線間の配線間隔は前記第１の配線間隔よりも広い第２の配線間隔である一対の差動信号線と、前記第２の線幅よりも広い線幅を有する電源線と、前記第２の線幅よりも広い線幅を有するグランド線と、他の回路基板の接合部に異方性導電材料を介して接合可能な接合部と、前記接合部に第１の間隔をあけて配置され、前記複数の第１の信号線にそれぞれ接続される複数の第１電極と、前記接合部に前記第１の間隔よりも広く且つ前記第２の配線間隔と等しい第２の間隔をあけて配置され、前記一対の差動信号線にそれぞれ接続される２つの第２電極であって、前記第２電極の各々の幅は前記第２の線幅に等しい２つの第２電極と、前記接合部に設けられ、前記電源線の線幅と等しい幅を有し前記電源線に接続される電源電極と、前記接合部に設けられ、前記グランド線の線幅と等しい幅を有し前記グランド線に接続されるグランド電極とを具備することを特徴とする。

本発明によれば、他の回路基板との間の高速信号の伝送をＡＣＦ接続を介して効率よく実行することが可能となる。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。
まず、図１および図２を参照して、本発明の一実施形態に係る回路基板の構造を説明する。この回路基板は、プリント配線基板（ＰＷＢ）１１として実現されている。このプリント配線基板（ＰＷＢ）１１は、他の回路基板と接合できるように構成されている。以下では、プリント配線基板（ＰＷＢ）１１とフレキシブルプリント配線基板（ＦＰＣ）２１との間を接続する場合を想定する。

図１はプリント配線基板１１とフレキシブルプリント配線基板２１との間が分離された状態を示す分解斜視図であり、図２はプリント配線基板１１とフレキシブルプリント配線基板２１との間が接続された状態を示す斜視図である。

プリント配線基板１１は各種電子回路部品が実装される硬質の回路基板である。このプリント配線基板１１は、例えばＰＣＩＥＸＰＲＥＳＳ規格のインタフェースを有するデバイスを搭載する回路基板として使用される。プリント配線基板１１の表面上には、複数の信号線１３が配設されている。これら信号線群１３は、通常速度の信号群を伝送するための信号線群と、ＰＣＩＥＸＰＲＥＳＳ規格の信号のような高速信号群を伝送するための高速信号線群とを含む。プリント配線基板１１の表面は絶縁性の保護フィルムによって被覆されており、各信号線１３の表面も当該保護フィルムによって被覆されている。

各信号線１３の一端は、例えば、プリント配線基板１１に形成されたバイアホール（スルーホールとも云う）などに接続され、またその他端はプリント配線基板１１の表面上に設けられたＡＣＦ接合部１２に接続されている。ＡＣＦ接合部１２は、ＡＣＦ接続技術によって他の回路基板に接合される接合部である。

本実施形態においては、ＡＣＦ接合部１２は、異方性導電材料を介してフレキシブルプリント配線基板２１のＡＣＦ接合部２２に接合される。ＡＣＦ接合部１２上には、複数の電極（接続端子またはパッドと称されることもある）１４が形成されている。電極群１４はそれぞれ信号線群１３に一対一で接続されている。各電極１４の表面は外部に露出するように剥き出しとなっている。

フレキシブルプリント配線基板２１のＡＣＦ接合部２２の下面側にも、複数の電極が配置されている。

図３および図４は、図２のIII-III線に沿った断面図である。図３は圧着前の状態を示し、図４は圧着後の状態を示す。

ＡＣＦ接合部１２の表面上にはそのＡＣＦ接合部１２と同形状のＡＣＦ（高分子の異方性導電膜）３１が配置される。そして、そのＡＣＦ３１を介在した状態で、ＡＣＦ接合部１２の全表面とＡＣＦ接合部２２の全表面との間が例えば熱圧着加工によって圧着される。このようにして、ＡＣＦ接合部１２の各電極１４は、異方性導電材料を介して、ＡＣＦ接合部２２に設けられた対応する電極２３に圧着される。

ＡＣＦ３１は、接着性、導電性、および絶縁性の３つの機能を持つ異方性導電材料である。異方性導電材料は、接合部の厚み方向つまり加圧方向に対しては導電性を有し、接合部の面方向に対しては絶縁性を有する。したがって、プリント配線基板１１のＡＣＦ接合部１２とフレキシブルプリント配線基板２１のＡＣＦ接合部２２とをＡＣＦ３１を介して接合することにより、隣接する電極１４相互間の絶縁、および隣接する電極２３相互間の絶縁を維持したまま、ＡＣＦ接合部１２の各電極１４とＡＣＦ接合部２２の対応する各電極２３との間を電気的に接続することができる。

図５は、プリント配線基板１１上における信号配線とＡＣＦ接合部１２の電極配置との関係を示している。

図５において、１３１はプリント配線基板１１上に形成された通常信号線群を示し、１３２はプリント配線基板１１上に形成された高速信号線群を示している。また、１３３はプリント配線基板１１上に形成された電源（グランド側）パターンを示し、１３４はプリント配線基板１１上に形成された電源（プラス側ＶＣＣ）パターンを示している。

通常信号線群１３１、および高速信号線群１３２はそれぞれＸ方向に沿って延在している。高速信号線群１３２の線幅および配線間隔は、定められた特性インピーダンスを実現するために、通常信号線群１３１の線幅および配線間隔とは異なっている。具体的には、各通常信号線１３１は比較的狭い線幅を有し、各高速信号線１３２は通常信号線１３１よりも広い線幅を有している。また、高速信号線群１３２の配線ピッチは通常信号線群１３１の配線ピッチよりも大きい。すなわち、通常信号線群１３１は比較的狭い間隔（配線間隔）を置いてＹ方向に沿って並んで配置されており、高速信号線群１３２は通常信号線群１３１よりも広い間隔（配線間隔）を置いてＹ方向に沿って並んで配置されている。

高速信号線群１３２は、例えば、一対の差動信号線から構成されている。もちろん、複数の差動信号線対を高速信号線群１３２として設けたり、あるいはシングルエンドの複数の高速信号線（シングルエンド線）を高速信号線群１３２として設けてもよい。

また、グランドパターン（グランド側電源線）１３３およびＶＣＣパターン（プラス側ＶＣＣ電源線）１３４の各々の線幅は、十分な電源容量を確保できるようにするために、信号線群１３１，１３２よりも十分に広く設計されている。

ＡＣＦ接合部１２には、通常信号線群１３１にそれぞれ接続される略長方形状の電極群１４１と、高速信号線群１３２にそれぞれ接続される略長方形状の電極群１４２とが形成されている。各電極１４１の長手方向はＸ方向に延びており、また各電極１４２の長手方向はＸ方向に延びている。

電極群１４１は互いに一定の間隔（配線間隔）を置いてＹ方向に沿って並んで配置されている。電極群１４１の各々の幅（Ｙ方向の電極幅）は、比較的狭い。電極群１４２の各々の幅（Ｙ方向の電極幅）および電極群１４２間の間隔（配線間隔）は、高速信号線群１３２の各々の線幅および高速信号線群１３２間の間隔（配線間隔）にそれぞれ整合するように、電極群１４１の各々の幅および電極群１４２間の間隔よりも広く設定されている。すなわち、電極群１４２は、電極群１４１の配線間隔よりも広い配線間隔を置いてＹ方向に並んで配置されている。電極群１４２の各々の幅は、各高速信号線１３２の線幅以上の値に設定されている。これにより、ＡＣＦ接合部１２においても、高速信号線群１３２の定められた特性インピーダンスをそのまま維持することができる。

また、ＡＣＦ接合部１２には、グランドパターン１３３に接続される電極１４３と、ＶＣＣパターン１３４に接続される電極１４４が形成されている。電極１４３はグランドパターン１３３と同じ幅を有し、また電極１４４はＶＣＣパターン１３４と同じ幅を有している。これにより、ＡＣＦ接合部１２における接続抵抗を低減することができるので、十分な電源容量を確保することができる。

なお、フレキシブル配線基板２１のＡＣＦ接合部２２も、プリント配線基板１１のＡＣＦ接合部１２と同様の電極配置を有している。

ここで、図７および図８を参照して、電極群１４２の各々の幅および電極群１４２間の間隔と、高速信号線群１３２の各々の線幅および高速信号線群１３２間の間隔との関係の一例を説明する。

図７は高速信号線群１３２の断面構造を示している。プリント配線基板１１はグランド層１１２とその上に形成された誘電体層１１１とを含む。各信号線は誘電体層１１１上に形成される。差動信号線対を構成する高速信号線群１３２の特性インピーダンス（差動インピーダンス）は、各高速信号線１３２の線幅Ｗ１、２つの高速信号線１３２間の間隔Ｓ１、誘電体層１１１の膜厚、および誘電体層１１１の誘電率によって決定される。換言すれば、各高速信号線１３２の線幅Ｗ１、および２つの高速信号線１３２間の間隔Ｓ１は、定められた特性インピーダンスが得られるように設計される。

図８は高速信号線群１３２に接続される電極群１４２の断面構造を示している。本実施形態においては、各電極１４２の幅Ｗ２、および２つの電極１４２間の間隔Ｓ２は、各高速信号線１３２の線幅Ｗ１および２つの高速信号線１３２間の間隔Ｓ１に等しく設計されている。これにより、ＡＣＦ接合部１２においても、定められた特性インピーダンスを実現するために必要な、各高速信号線１３２の線幅Ｗ１および２つの高速信号線１３２間の間隔Ｓ１を維持することができる。

もし、図６に示すように、電極群１４２〜１４４の幅および間隔が、通常信号線群１３１が接続される電極群１４１の幅および間隔と同一であるならば、各高速信号線１３２の配線幅は、ＡＣＦ接合部１２との接点付近で狭くなる。これでは、定められた特性インピーダンスを維持することができなくなる。

また、グランドパターン１３３およびＶＣＣパターン１３４の各々は、電源容量を確保するために、複数の電極に分岐接続しなければならない。しかし、このようにしても、接続抵抗を十分に低下させることは困難となる。

よって、図５の電極構造を用いることにより、他の回路基板との間の高速信号の伝送をＡＣＦ接合部を介して効率よく実行することが可能となる。

図９には、ＡＣＦ接合部１２における電極配置の第２の例が示されている。

以下、図５の電極構造と異なる部分を中心に、電極配置の第２の例を説明する。

ＡＣＦ接合部１２には、グランドパターン１３３に接続されたグランド電極１５１が設けられている。グランド電極１５１は、電極部１５１ａ、電極部１５１ｂ、および２つの電極部１５１ｃから形成されている。電極部１５１ａはグランドパターン１３３に接続されており、グランドパターン１３３との接続点からＸ方向に延在している。電極部１５１ｂは、Ｙ方向に延在し且つ電極群１４１，１４２に対向するように配置されている。各電極部１５１ｃは、Ｙ方向に延在し且つ電極群１４１，１４２の中のある特定の隣接する２つの電極間に所定の間隔を置いて挿入されるように配置されている。

なお、フレキシブル配線基板２１のＡＣＦ接合部２２も、図９と同様の電極配置構造を有している。

ＡＣＦ接合部１２の表面全体がＡＣＦを介してフレキシブル配線基板２１のＡＣＦ接合部２２に接合される。

グランド電極１５１はシールド部材として機能するので、ＡＣＦ接合部１２から高周波ノイズが漏れ出すことを防止することができる。また、電極部１５１ｃはガードパターンとして機能して２つの電極間を絶縁分離することができるので、それら２つの電極間のクロストークノイズを低減することができる。電極部１５１ｃの数は、クロストークノイズの発生を防止すべき電極ペアの数だけ用意すればよい。

よって、図９の電極構造を用いることにより、他の回路基板との間の高速信号の伝送をＡＣＦ接合部を介して効率よく実行することが可能となる。

図１０には、ＡＣＦ接合部１２における電極配置の第３の例が示されている。

以下、図５の電極構造と異なる部分を中心に、電極配置の第３の例を説明する。

ＡＣＦ接合部１２には、グランド電極１６１が設けられている。グランド電極１６１は、電極群１３１、１４１、および信号線群１３１，１３２を取り囲む環状形状を有している。また、図１０では、グランド電極１６１は２つの開口を有している。電極群１３１、１４１、および信号線群１３１，１３２は一方の開口内に配置されており、電源線ＶＣＣおよび電極１４４は他方の開口内に配置されている。

ＡＣＦ接合部１２においては、各電極が外部に露出されており、他の部分は絶縁フィルム（保護フィルム）によって被覆されている。

なお、フレキシブル配線基板２１のＡＣＦ接合部２２も、図１０と同様の電極配置構造を有している。

ＡＣＦ接合部１２の表面全体は、ＡＣＦを介してフレキシブル配線基板２１のＡＣＦ接合部２２に接合される。

このように、グランド電極１６１によって信号線群および電極群を取り囲むことにより、シールド効果をより高めることができ、高周波ノイズの漏れを極めて少なくすることができる。各通常信号線１３１は、ＡＣＦ接合部１２に形成されたバイアホールを介して多層配線基板から構成される基板プリント配線基板１１内の他の配線層に接続される。また、各高速信号線１３２は、電極１４２上に形成されたバイアホール（パッドオンｖｉａ）を介してプリント配線基板１１内の他の配線層に接続される。もちろん、各通常信号線１３１のためにパッドオンｖｉａを使用することもできるし、各高速信号線１３２のために、ＡＣＦ接合部１２に形成されたバイアホールを使用することもできる。グランド電極１６１も、例えばパッドオンｖｉａを介して、基板プリント配線基板１１内の他の配線層に形成されたグランドプレーンに接続される。

以上のように、本実施形態によれば、厳密なインピーダンス整合および高周波ノイズ対策が必要な高速信号線群が形成された回路基板をＡＣＦ接続技術を用いて容易に他の回路基板に接続することが可能となり、他の回路基板との間の高速信号伝送を実現することができる。

なお、本実施形態においては、各電極１４２のＹ方向の幅を各電極１４１のＹ方向の幅よりも広く形成したが、これに限られない。例えば、各高速信号線１３２の線幅と各通常信号線１３１の線幅とが同一である場合には、各電極１４２の幅は各電極１４１の幅と同一でよい。この場合でも、電極群１４２間の間隔を電極群１４１間の間隔よりも広く設定することにより、インピーダンス整合や、高速信号線１３２間のアイソレーションを実現することができる。

また、ＡＣＦの代わりに、ペースト状の異方性導電材料であるＡＣＰ（異方性導電ペースト）を使用してもよい。

なお、本発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に構成要素を適宜組み合わせてもよい。

本発明の一実施形態に係る回路基板の構造を示す斜視図。図１の回路基板に他の回路基板を接続した状態を示す斜視図。図２の回路基板間の圧着前の接合部の構造を示す断面図。図２の回路基板間の圧着後の接合部の構造を示す断面図。図１の回路基板に設けられた接合部の電極構造の第１の例を示す図。接合部の通常の電極構造の例を示す図。図１の回路基板に形成される高速信号線の断面構造を示す図。図１の回路基板に設けられた接合部に形成される電極の断面構造を示す図。図１の回路基板に設けられた接合部の電極構造の第２の例を示す図。図１の回路基板に設けられた接合部の電極構造の第３の例を示す図。

符号の説明

１１…プリント配線基板、１２，２２…ＡＣＦ接合部、１３…信号線群、１４…電極群、２１…フレキシブルプリント配線基板、３１…ＡＣＦ、１３１…通常信号線群、１３２…高速信号線群、１３３，１３４…電源線、１４１〜１４４…電極、１５１，１６１…グランド電極。

Claims

第１の信号を伝送する複数の第１の信号線と、
前記第１の信号よりも高速の第２の信号を伝送する複数の第２の信号線と、
前記複数の第１の信号線および前記複数の第２の信号線よりも広い線幅を有する電源線と、
前記複数の第１の信号線および前記複数の第２の信号線よりも広い線幅を有するグランド線と、
他の回路基板の接合部に異方性導電材料を介して接合可能な接合部と、
前記接合部に第１の間隔をあけて配置され、前記複数の第１の信号線にそれぞれ接続される複数の第１電極と、
前記接合部に前記第１の間隔よりも広い第２の間隔をあけて配置され、前記複数の第２の信号線にそれぞれ接続される複数の第２電極と、
前記接合部に設けられ、前記電源線の線幅と等しい幅を有し前記電源線に接続される電源電極と、
前記接合部に設けられ、前記グランド線の線幅と等しい幅を有し前記グランド線に接続されるグランド電極とを具備することを特徴とする回路基板。
前記複数の第１電極の各々は第１の幅を有しており、前記複数の第２電極の各々は前記第１の幅よりも広い第２の幅を有することを特徴とする請求項１記載の回路基板。
前記第２の間隔は前記第２の信号線相互間の配線間隔に等しいことを特徴とする請求項１記載の回路基板。
前記第２の幅は前記第２の信号線の各々の線幅に等しく、前記第２の間隔は前記第２の信号線相互間の配線間隔に等しいことを特徴とする請求項２記載の回路基板。
前記複数の第２の信号線は、少なくとも一対の差動信号線を含むことを特徴とする請求項１記載の回路基板。
前記複数の第２の信号線の各々は、シングルエンド線から構成されていることを特徴とする請求項１記載の回路基板。
前記複数の第１電極および前記複数の第２電極は所定方向に沿って並んで配置されており、
前記グランド電極は、前記グランド線の線幅と同一の幅を有し前記グランド線に接続されると共に前記所定方向に直交する方向に延在する第１の電極部と、前記複数の第１電極および前記複数の第２電極に対向し且つ前記所定方向に延在する第２の電極部と、前記所定方向に直交する方向に延在し且つ前記複数の第１電極および前記複数の第２電極の中の所定の隣接する２つの電極間に挿入された第３の電極部とを含むことを特徴とする請求項１記載の回路基板。
第１の信号を伝送する複数の第１の信号線であって、各々が第１の線幅を有し且つ第１の配線間隔をあけて配置されている複数の第１の信号線と、
前記第１の信号よりも高速の第２の信号を伝送する一対の差動信号線であって、各差動信号線の線幅は第１の線幅よりも広い第２の線幅であり、前記差動信号線間の配線間隔は前記第１の配線間隔よりも広い第２の配線間隔である一対の差動信号線と、
前記第２の線幅よりも広い線幅を有する電源線と、
前記第２の線幅よりも広い線幅を有するグランド線と、
他の回路基板の接合部に異方性導電材料を介して接合可能な接合部と、
前記接合部に第１の間隔をあけて配置され、前記複数の第１の信号線にそれぞれ接続される複数の第１電極と、
前記接合部に前記第１の間隔よりも広く且つ前記第２の配線間隔と等しい第２の間隔をあけて配置され、前記一対の差動信号線にそれぞれ接続される２つの第２電極であって、前記第２電極の各々の幅は前記第２の線幅に等しい２つの第２電極と、
前記接合部に設けられ、前記電源線の線幅と等しい幅を有し前記電源線に接続される電源電極と、
前記接合部に設けられ、前記グランド線の線幅と等しい幅を有し前記グランド線に接続されるグランド電極とを具備することを特徴とする回路基板。