JP4694035B2 - Wiring structure board - Google Patents

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【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、EMI(Electro magnetic interference:電磁障害)を低減することができる配線構造基板に関し、特に、電子回路部品を搭載したプリント基板からの不要輻射の低減が図れる配線構造基板に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、一般的な、デジタル回路を搭載したプリント配線板の基本的な構成例を図7に示す。図7(A)は、デジタル回路を構成する電子部品の配線の一部とこの配線が形成されている基板とを部分的に示した斜視図である。また、図7(B)は、図7(A)の構造の電流が流れる方向に沿って切った断面図である。図7によれば、上面側から順に、第1絶縁層102、グランド層104、層間絶縁層106、電源層108および第2絶縁層110の積層構造からなる多層基板(多層板ともいう。)と、第1絶縁層102上に形成された第1信号配線パターン112と、第2絶縁層110の裏面側に形成された第2信号配線パターン114と、多層基板を貫通する孔であって、孔の内壁は導電性材料で埋め込まれているかあるいはメッキ等により覆われた、信号ビア116とを具えている。そして、この信号ビア116によって、第1信号配線パターン112と第2信号配線パターン114とは電気的に接続されている。第1信号配線パターン112および第2信号配線パターン114は、マイクロストリップライン構造であり、例えば電子部品間を接続する配線として使用されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したような構造の配線構造基板においては、不要な電磁波を輻射してしまう。図7の構成例を用いて説明すると、この構造体において、第1および第2信号配線パターン112および114は、いずれも配線構造基板(単に基板とも称する。)の表面に形成されていて、第1および第2信号配線パターン112および114の周囲は開放されている。よって、電磁界は、第1および第2信号配線パターン112および114の基板側とは反対の側やパターン112および114の両側に漏れてしまう。
【0004】
また、図7(B)を参照して明らかなように、信号パターン電流は、第1信号配線パターン112および第2信号配線パターン114間を信号ビア116を介して流れる。ここで、この信号パターン電流のリターン電流(帰路)の経路について考えてみると、第1信号配線パターン112に高周波電流が流れるときには、リターン電流は第1信号配線パターン112の直下にあるグランド層104を流れる。また、第2信号配線パターン114に高周波電流が流れるときには、リターン電流は直上の電源層108を流れる。しかしながら、第1信号配線パターン112から信号ビア116を経由して、第2信号配線パターン114に電流が流れるときには、グランド層104から電源層108へのリターン電流の経路が確保されていない。この結果、行き場の無くなったリターン電流が、グランド層104あるいは電源層108に広く分布してしまう。
【0005】
よって、上記電磁界の漏れおよび広く分布してしまったリターン電流が輻射源となり、EMIの原因となるおそれがある。このため、従来は、ノイズ対策部品を使用したり、外部にシールドを設けるといった対策が必要であった。
【0006】
したがって、不要輻射の低減を図れる配線構造基板の出現が望まれていた。
【0007】
【課題を解決するための手段】
このため、この発明の配線構造基板を、以下に述べるような構成にする。以下に述べる構成において、基板(配線構造基板)の第1主表面および第2主表面とは、基板の表面または裏面のいずれかの面のことを指している。例えば、基板の表面を第1主表面とした場合には、基板の裏面を第2主表面と称する。多層基板においては、例えば、最上面を第1主表面とした場合に、最下面を第2主表面とする。
【0008】
したがって、この発明の配線構造基板は、第1主表面に電子回路部品を搭載する多層の基板である。この基板は、第1主表面を有する第1絶縁層と、第2主表面を有する第2絶縁層と、第1信号配線パターンと、グランド層としての第1導体層と、第2信号配線パターンと、電源層としての第2導体層と、信号ビアと、第3導体層と、第4導体層と、第1ビアと、第2ビアとを具えている。第1信号配線パターンは、基板の第1主表面の、電子回路部品の搭載領域以外の領域に形成されている。第1導体層は、この第1信号配線パターンとは第1絶縁層を挟んで反対側に形成されている。第2信号配線パターンは、第2主表面に形成されている。第2導体層は、この第2信号配線パターンとは第2絶縁層を挟んで反対側に形成されている。信号ビアは、基板を貫通して設けられていて、かつ第1信号配線パターンと第2信号配線パターンとを電気的に接続している。第3導体層は、基板の第1主表面の、電子回路部品の搭載領域以外であって、しかも第1信号配線パターンの形成領域以外の領域に、電子回路部品および第1信号配線パターンとは電気的に接続しないように、すなわち電気的に非接続の状態に、設けられている。第4導体層は、基板の第2主表面の、第2信号配線パターン以外の領域に、この第2信号配線パターンとは電気的に非接続の状態で設けられている。第1ビアは、リターンパス確保用として、第1絶縁層を貫通して設けられていて、かつ第2導体層と第3導体層とを電気的に接続している。第2ビアは、リターンパス確保用として、第2絶縁層を貫通して設けられていて、かつ第1導体層と第4導体層とを電気的に接続している。
また、信号ビアの中心及びリターンパス確保用第1ビアの中心間の第1主表面に沿った距離と、信号ビアの中心及びリターンパス確保用第2ビアの中心間の第1主表面に沿った距離とが等しく設定されている。
さらに、第1導体層は、第1絶縁層の第1信号配線パターンとは反対側の面を全面的に被覆して形成されており、また、第2導体層は、第2絶縁層の第2信号配線パターンとは反対側の面を全面的に被覆して形成されている。
【0009】
以上のような構成の配線構造基板は、第1および第2信号配線パターンが形成されている面と同じ面に、導体層が設けられているため、この導体層がシールドのような作用を奏する。すなわち、導体層によって信号配線パターンからの電磁界の分布を抑えることができる。
【0010】
この導体層は、信号配線パターンの信号パターン電流が流れる方向に沿って設け、信号配線パターンの一方の側に形成してもよいが、両方の側に形成する方が好ましい。信号配線パターンの開放端を囲むようにU字状やO字状に形成されていてもよいし、あるいは、信号配線パターンと電気的に非接続の状態で、信号配線パターンの周囲にこの信号配線パターンが設けられている面全体にわたって形成されていてもよい。そして、導体層と信号配線パターンとの距離は、できるだけ近い方が電磁界の分布を抑える効果が高い。
【0011】
また、第1主表面に設けられた第3導体層は、リターンパス確保用第1ビアを介して第2導体層と電気的に接続している。同様に、第2主表面に設けられた第4導体層は、リターンパス確保用第2ビアを介して第1導体層と電気的に接続している。よって、第1信号配線パターンから信号ビアを介して第2信号配線パターンへ信号パターン電流を流した場合には、第2導体層からリターンパス確保用第1ビアを通って第3導体層へリターン電流が流れる。また、逆に第2信号配線パターンから第1信号配線パターンに信号パターン電流を流す場合には、第1導体層からリターン確保用第2ビアを通って第4導体層へリターン電流が流れる。したがって、信号ビアを介して第1信号配線パターンと第2信号配線パターンとの間に信号パターン電流を流す場合の、リターン電流の経路を確保することができるので、リターン電流が基板内の導体層に広く分布するのを抑制することができる。よって、配線構造基板からの不要輻射を抑制することができる。また、これにより、不要輻射に対してシールドを設けたりノイズ対策部品を使用したりといった対策を講じる必要がない。したがって、配線構造基板の製造コストの削減にもつながる。このため、この基板を用いた情報処理機器等の製品の製造コストの削減という効果も期待できる。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、図を参照してこの発明の実施の形態につき説明する。なお、各図は発明を理解できる程度に各構成成分の形状、大きさおよび配置関係を概略的に示してあるに過ぎず、したがってこの発明を図示例に限定するものではない。また、図において、図を分かり易くするために断面を示すハッチング(斜線)は一部分を除き省略してある。
【0013】
図1は、この発明の実施の形態の配線構造基板の構成図であり、斜視図で示してある。また、図2は、配線構造基板を、配線パターン電流が流れる方向と直交する方向の、信号ビアの中心を通る直線に沿って切った断面図である。
【0014】
まず、この実施の形態の配線構造基板10は、多層基板であり、その表面12を第1主表面と称し、表面の反対側の面(裏面)14を第2主表面と称する。そして、例えば、第1主表面12に電子回路部品を搭載する(図示せず)。
【0015】
この配線構造基板10は、上記第1主表面12を有する第1絶縁層16と、第2主表面14を有する第2絶縁層18とを具えている。そして、第1絶縁層16の表面(基板の第1主表面)12の、電子部品搭載領域以外の領域に、第1信号配線パターン20が形成されている。そして、この第1信号配線パターン20とは第1絶縁層16を挟んで反対側、すなわち第1絶縁層16の裏面に第1導体層22が形成されている。
【0016】
また、第2絶縁層18の裏面(基板の第2主表面)14には第2信号配線パターン24が形成されている。そして、この第2信号配線パターン24を挟んで反対側、すなわち第2絶縁層18の表面に第2導体層26が形成されている。
【0017】
したがって、この実施の形態の多層基板10の層構成は、下層側から順に、第2信号配線パターン24、第2絶縁層18、第2導体層26、第1導体層22、第1絶縁層16および第1信号配線パターン20を具えた構成である。なお、第2導体層26と第1導体層22との間には、層間絶縁層28が形成されている。
【0018】
また、この多層基板(単に基板とも称する。)10を貫通してビア30が形成されており、このビア30によって、第1信号配線パターン20と第2信号配線パターン24とが電気的に接続されている。したがって、このビア30を信号ビアと称する。
【0019】
また、この実施の形態の配線構造基板10においては、第1主表面12の電子回路部品の搭載領域および第1信号配線パターン20の形成領域以外の領域に、第3導体層32が形成されている。この第3導体層32は、電子回路部品および第1信号配線パターン20とは電気的に接続しないように設けてある。また、第2主表面14の、第2信号配線パターン24以外の領域には第4導体層34が形成されている。この第4導体層34は、第2信号配線パターン24とは電気的に接続しないように設けてある(図2参照)。
【0020】
また、この実施の形態では、第3導体層32を、電子回路部品搭載領域および第1信号配線パターン20形成領域以外の、第1主表面12全体にわたって形成してある。そして、第4導体層34も、第3導体層32と同様に、第2信号配線パターン24形成領域以外の、第2主表面14全体にわたって形成してある(図1参照)。
【0021】
また、第1絶縁層16を貫通するビア36が形成されている。このビア36は第2導体層26と第3導体層32とを電気的に接続するものである。よって、第2導体層26と第3導体層32との間にある第1導体層22とは、このビア36を、電気的に接続させないようにする。このビア36をリターンパス確保用第1ビアと称する。したがって、このリターンパス確保用第1ビア36が形成される領域の第1導体層22にはリターンパス確保用第1ビア36の直径よりも大きい開口部38が形成されている(図2参照)。そして、リターンパス確保用第1ビア36は、この開口部38の内側に形成される。
【0022】
また、第2絶縁層18にも、この層18を貫通するビア40が形成されている。このビア40は第1導体層22と第4導体層34とを電気的に接続するものである。よって、第1導体層22と第4導体層34との間にある第2導体層26とは、このビア40を、電気的に接続させないようにする。このビア40をリターンパス確保用第2ビアと称する。したがって、このリターンパス確保用第2ビア40が形成される領域の第2導体層26にはリターンパス確保用第2ビア40の直径よりも大きい開口部42が形成されている(図2参照)。そして、リターンパス確保用第2ビア40は、この開口部42の内側に形成される。
【0023】
次に、上述した構成の配線構造基板10の信号配線パターン20,24に高周波電流を流して、信号配線パターン20,24周辺の電磁界の挙動について説明する。
【0024】
まず、第1信号配線パターン20に信号パターン電流としての高周波電流が流れると、そのリターン電流は、第1信号配線パターン20の直下の第1導体層22の領域を、第1信号配線パターン20に流れる電流の向きとは反対向きに流れる。このとき、第1絶縁層16の表面12の、第1信号配線パターン20形成領域および電子回路部品の搭載領域以外の領域の全体に形成されている第3導体層32は、第1信号配線パターン20とは接触しないが、このパターン20に沿って近接した領域に形成されている。したがって、第1信号配線パターン20を流れる電流が高周波電流であるということを考えると、この第3導体層32は、グランド層すなわち接地層と同様の作用を有する層となる。したがって、第1信号配線パターン20の周囲の電磁界は、第1信号配線パターン20と第3導体層32との間に形成されるので、電磁界が外部に漏れるのを防止することができる。
【0025】
次に、第1信号配線パターン20から信号ビア30を経由して第2信号配線パターン24に高周波電流が流れるときには、そのリターン電流が第2導体層26からリターンパス確保用第1ビア36を経由して第3導体層32に流れる。
【0026】
したがって、信号パターン電流に対するリターン電流の経路を確保することができる。
【0027】
また、リターン電流は別の経路をとることもできる。すなわち、第4導体層34からリターンパス確保用第2ビア40を経由して第1導体層22に流れる経路である。
【0028】
このため、リターン電流に起因する高周波電流が、基板10内の導体層に広く分布するおそれを低減することができる。
【0029】
また、逆に、第2信号配線パターン24から信号ビア30を経由して第1信号配線パターン20に高周波電流が流れるときには、そのリターン電流が第1導体層22からリターンパス確保用第2ビア40を経由して第4導体層34に流れる。
【0030】
この場合も、リターン電流の別の経路を考えることができる。すなわち、第3導体層32からリターンパス確保用第1ビア36を経由して第2導体層26に至る経路である。
【0031】
したがって、リターン電流の経路を確保することができる。
【0032】
また、第2信号配線パターン24に電流が流れているとき、この第2信号配線パターン24に近接して形成されている第4導体層34は、第2信号配線パターン24との間に電磁界を形成する。よって、第2信号配線パターン24の周囲に形成される電磁界が広がって外部に漏れるおそれは低減する。
【0033】
以上説明したように、この発明の構成によって、不要輻射の原因であった、信号配線パターンの周囲の電磁界の漏れと、リターン電流に起因する、行き場のない高周波電流が基板10内の導体層へ分布するのとを抑制あるいは無くすことができるので、基板10からの不要輻射を大幅に低減することができる。
【0034】
したがって、不要輻射に起因するノイズの発生も抑えられるので、ノイズ対策部品やシールドは必要なくなる。
【0035】
よって、不要輻射の抑制を安価に行うことができ、これは、基板自体のコスト削減にもつながる。
【0036】
【実施例】
以下、この発明を、より具体的な例を挙げて説明する。なお、実施例中で用いている構成成分の材料や、各部の寸法等の数的条件は、この発明の構成例の一例にすぎず、したがって、これに限定されるものではない。
【0037】
図3は、この実施例の配線構造基板の構成を示す概略図であり、上から見た平面図で示してある。また、図4は、信号配線パターンの周囲の領域の概略的な断面図である。
【0038】
また、図3および図4において、上述した実施の形態と同様の構成成分については、図1および図2で用いた符号と同じ符号を付して示してある。
【0039】
この実施の形態の配線構造基板10は、それぞれ約0.2mmの厚さの第1絶縁層16および第2絶縁層18と、それぞれ約0.035mmの厚さの第1導体層22および第2導体層26と、約1.034mmの厚さの層間絶縁層28とを具えている。
【0040】
そして、第1絶縁層16の表面12には、厚さ約0.043mmの第1信号配線パターン20が形成されており、また、第2絶縁層18の裏面14にも、厚さ約0.043mmの第2信号配線パターン24が形成されている。
【0041】
そして、この実施例では、第1絶縁層16の表面12の第1信号配線パターン20以外の領域に第1信号配線パターン20とは電気的に接続しないように、厚さ0.043mmの第3導体層32が形成されている。
【0042】
また、第2絶縁層18の裏面14の第2信号配線パターン24以外の領域には、この第2信号配線パターン24とは電気的に接続しないように、厚さ0.043mmの第4導体層34が形成されている(図4)。
【0043】
また、第1絶縁層16、第2絶縁層18および層間絶縁層28は、ガラスエポキシ樹脂(FR−4)で形成されている。また、第1導体層22および第2導体層26は銅箔とする。
【0044】
そして、第1および第2信号配線パターン20,24、第3導体層32ならびに第4導体層34は、銅箔20a,24a,32a,34aと銅箔上に形成されたメッキ層20b,24b,32b,34bとの2層構造とする(図4)。
【0045】
これら第1および第2信号配線パターン20、24は、互いに対向な同一の配設ラインに沿ってそれぞれ設けられている。
【0046】
また、第1絶縁層16の上側全体および第2絶縁層の下側全体は、レジスト膜44によって覆われている(図4)。
【0047】
また、図3に示しているように、この実施例では、6つの第1信号配線パターン20(20p,20q,20r,20s,20t,20u)が、それぞれ異なる方向に形成されている。
【0048】
そして、これら6つの信号配線パターン20の一端はドライバIC50に接続されている。
【0049】
一方、信号配線パターン20の他端は開放してある。第1信号配線パターン20qおよび20tは、ドライバIC50を中心として、互いに反対方向に、同一直線上に延在して設けられている。
【0050】
第1信号配線パターン20p、20r、20sおよび20uは、両端部が互いに平行な直線で中央部が斜めの直線となっている折れ線状態で設けられている。
【0051】
これら平行な直線部分と斜めの直線部分とは鈍角で交差して結合している。
【0052】
また、第1信号配線パターン20uおよび20sは、20tを中心線として対照的に配設され、また、第1信号配線パターン20pと20rは、20qを中心線として、対照的に配設されている。
【0053】
そして、それぞれの第1信号配線パターンは、ドライバIC50では接近しているが、開放端側は、互いに大きく離れている。
【0054】
また、この例では、6つの第1信号配線パターン20は、それぞれ異なる数の信号ビア30によって第2信号配線パターン24(24q,24r,24s,24t,24u)と接続している。
【0055】
第1パターン20pは、信号ビアの数は0である。
【0056】
第2パターン20qは、8個の信号ビア30によって第2信号配線パターンの第2パターン24qと接続している。
【0057】
第3パターン20rは、2個の信号ビア30によって第2信号配線パターンの第3パターン24rと接続している。
【0058】
第4パターン20sは、6個の信号ビア30によって第2信号配線パターンの第4パターン24sと接続している。
【0059】
第5パターン20tは、4個の信号ビア30によって第2信号配線パターンの第5パターン24tと接続している。
【0060】
また、第6パターン20uは、1個の信号ビア30によって第2信号配線パターンの第6パターン24uと接続している(図3)。
【0061】
これら、第1および第2信号配線パターン20,24の配線幅は、0.18mmとする。
【0062】
また、この実施例では、各信号ビア30を挟んだ両側の基板10の領域にリターンパス確保用第1ビア36および第2ビア40を形成する(図3および図1参照)。
【0063】
この第1ビア36の中心の位置と第2ビア40の中心の位置とを結ぶ直線は、信号ビア30の中心を通る直線であって、第1信号配線パターン20と直交している。
【0064】
また、第1ビア36の中心から信号ビア30の中心までの距離d1と、第2ビア40の中心から信号ビア30の中心までの距離d2は同じとする。この例では、第1および第2ビアの各中心から信号ビアの中心までの距離d1およびd2を1.5mmとする。信号ビア30およびリターンパス確保用ビア(第1ビア36および第2ビア40)は、いずれも内壁が銅でメッキされており、メッキ後のビアの直径を0.3mmとする。
【0065】
また、信号ビア30は、第1信号配線パターン20と第2信号配線パターン24とを接続する。よって、第1絶縁層16の表面12に信号ビア30のメッキの銅と連続する銅製のランド52がリング状に形成されている。
【0066】
同様に第2絶縁層18の裏面14にもランド52が形成されている。そして、このランド52と第1信号配線パターン20あるいは第2信号配線パターン24とが電気的に接続している(図1および図2参照)。
【0067】
また、リターンパス確保用第1ビア36は、第2導体層26と第3導体層32とを接続するビアである。
【0068】
したがって、第4導体層34の第1ビア36形成領域の周囲には、開口部54が形成されている(図2参照)。そして、その開口部54からは第2絶縁層18の裏面14が露出している。また、第1ビア36用の孔の周囲には、リングの外側の直径が0.7mmのランド56が形成されていて、上記開口部54の大きさはランド56よりも大きい。したがって、ランド56と第4導体層34とは電気的に接続しない(図2)。
【0069】
また、リターンパス確保用第2ビア40は、第1導体層16と第4導体層34とを接続するビアである。
【0070】
したがって、第3導体層32の第2ビア40形成領域の周囲には開口部58が形成されている。そして、その開口部58からは第1絶縁層16の表面12が露出している。
【0071】
また、第2ビア40用の孔の周囲には、リングの外側の直径が0.7mmのランド60が形成されている。
【0072】
また、上記開口部58の大きさはランド60よりも大きい。
【0073】
したがって、ランド60と第3導体層32とは電気的に接続しない。
【0074】
また、この配線構造基板10の外形寸法は149.86mm×231.14mmとする。
【0075】
この基板10の第1絶縁層16の表面12にドライバIC50が搭載されている(図3)。この例では、ドライバとして、標準ロジックICである74ALVC04(例えばTI(テキサス・インスツルメンツ)社製)を用いる。
【0076】
また、図示していないが、基板10の裏面側には、50MHzのクロックとバッテリー駆動の電源等が搭載されており、これらは、シールドボックスによって覆われている。このため、これらの部品による電磁波の影響は、信号配線パターン20および24の周囲には及ばない。
【0077】
これにより、この発明の具体的な構成例である配線構造基板10が得られる。
【0078】
次に、図3および図4を参照して説明したこの配線構造基板10からの不要輻射を測定する。
【0079】
そのため、配線構造基板10の第1導体層16および第4導体層34をグランド層とし、第2導体層18および第3導体層32を電源層とする。
【0080】
また、ここでは、VCCI(情報処理装置等電磁障害自主規制協議会:Voluntary Control Council for Interference by Information Technology Equipment)の基準に準拠した電波暗室3m法を用い、スペクトラムアナライザによって測定する。そして、アンテナの取付を水平方向にしたときの水平偏波および垂直方向にしたときの垂直偏波を測定する。
【0081】
また、アンテナ高さは1m〜4mとして測定を行い、最大値をとる。また、周波数範囲は30MHz〜1000MHzとする。
【0082】
測定結果を図5(A)および図5(B)に示す。図5(A)は、周波数変化に対する不要輻射に起因する水平偏波の変化特性図である。また、図5(B)は、周波数変化に対する不要輻射に起因する垂直偏波の変化特性図である。
【0083】
図5(A)および図5(B)は、いずれも、横軸に周波数(MHz)をとり、縦軸に輻射強度(dB(μV/m))をとって示してある。
【0084】
また、図5においては、周波数50MHz毎に測定を行い、そのピーク値が示してある。そして、ピーク間の曲線は、アンテナファクターであり、アンテナの周波数特性に応じた補正がなされている。
【0085】
また、ここで、比較例として、図6(A)および図6(B)に、従来の配線構造基板の不要輻射の測定結果を示す。比較例の配線構造基板の構成は、実施例の構成から、第1絶縁層16上に設けた第3導体層32と、第2絶縁膜18の裏面14に設けた第4導体層34と、リターンパス確保用第1ビア36および第2ビア40とを除いた構成とする。
【0086】
図5(A)および図5(B)によれば、この実施例の配線構造基板10からの不要輻射は、周波数が30MHz〜1000MHzまでの範囲内で、水平偏波および垂直偏波ともに、ほとんど40dB以下に抑制することができた。
【0087】
また、図6(A)および図6(B)によれば、従来の基板からは、周波数が高くなるにしたがって、高い不要輻射が測定されていて、水平偏波では、950MHzのときに46dBという強度の不要輻射が測定された。また、垂直偏波では、655MHzの周波数のときに、58dB付近の高い不要輻射が測定された。
【0088】
したがって、第3導体層32および第4導体層34を、基板10の第1主表面12および第2主表面14に設けることによって、同じ第1主表面12および第2主表面14に形成されている信号配線パターン20および24に高周波電流が流れるときに、信号配線パターン20,24からの電磁界の漏れを抑制することができる。これにより、不要輻射の原因の1つを解消することができる。
【0089】
また、第2導体層26および第3導体層32とを接続するリターンパス確保用第1ビア36と、第1導体層22および第4導体層34とを接続するリターンパス確保用第2ビア40とを、信号ビア30に近接して設けていることによって、信号ビア30を経由して第1信号配線パターン20および第2信号配線パターン24間を信号パターン電流が流れるときに、そのリターン電流の経路を確保することができる。
【0090】
したがって、リターン電流の行き場がなくなるという事態がなくなるので、基板10内の導体層へ高周波電流が広く分布するのを防ぐことができる。
【0091】
d1およびd2が長すぎるとリターン電流からの電磁界の分布範囲が広がってしまうおそれがあるため、d1およびd2は、具体的には、約2mm以下の範囲内でより短い方が好ましい。これにより、不要輻射の原因をもう1つ解消することができる。
【0092】
したがって、従来よりも不要輻射の発生が抑制された配線構造基板を提供することができる。また、不要輻射の抑制に、ノイズ対策部品やシールド等を使用しなくてもよいので、より安価な配線構造基板を提供できる。
【0093】
また、この発明の配線構造基板は、一般的なデジタル回路の基板に適用することができる。よって、この発明の基板を、情報処理機器等、デジタル回路が用いられる製品全般に適用して好適である。
【0094】
また、上述した実施例では、第1導体層と第2導体層との間に層間絶縁層が介在している例について説明したが、これに限らず、第1導体層と第2導体層の間には、絶縁層に挟まれた別の導体層が複数介在していてもよい。
【0095】
また、このとき、信号ビアは、第1信号配線パターンおよび第2信号配線パターン間だけを接続するビアとし、介在している複数の導体層とは、電気的に非接続の状態にする。
【0096】
【発明の効果】
上述した説明から明らかなように、この発明の配線構造基板によれば、第1および第2信号配線パターンの周囲に設けられている導体層がシールドのような作用を奏し、信号配線パターンからの電磁界の分布を抑えることができる。
【0097】
また、第1主表面に設けられた第3導体層は、リターンパス確保用第1ビアを介して第2導体層と電気的に接続している。同様に、第2主表面に設けられた第4導体層は、リターンパス確保用第2ビアを介して第1導体層と電気的に接続している。よって、第1信号配線パターンから信号ビアを介して第2信号配線パターンへ信号パターン電流を流した場合には、第2導体層からリターンパス確保用第1ビアを通って第3導体層へリターン電流が流れる。また、逆に第2信号配線パターンから第1信号配線パターンに信号パターン電流を流す場合には、第1導体層からリターン確保用第2ビアを通って第4導体層へリターン電流が流れる。
【0098】
したがって、信号ビアを介して第1信号配線パターンと第2信号配線パターンとの間に信号パターン電流を流す場合の、リターン電流の経路を確保することができるので、リターン電流が基板内の導体層に広く分布するのを抑制することができる。
【0099】
よって、配線構造基板からの不要輻射を抑制することができる。
【0100】
また、これにより、不要輻射に対してシールドを設けたりノイズ対策部品を使用したりといった対策を講じる必要がない。
【0101】
したがって、配線構造基板の製造コストの削減にもつながる。
【0102】
このため、この基板を用いた情報処理機器等の製品の製造コストの削減という効果も期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の配線構造基板の概略的な構成を示す斜視図である。
【図2】この発明の配線構造基板の概略的な構成を示す断面図である。
【図3】実施例の説明に供する、配線構造基板の上から見た平面図である。
【図4】実施例の説明に供する、配線構造基板の断面図である。
【図5】実施例の説明に供する、配線構造基板からの不要輻射強度の測定結果を示す特性図であって、(A)は、水平偏波の不要輻射強度の測定結果であり、(B)は、垂直偏波の不要輻射強度の測定結果である。
【図6】比較例としての、従来の配線構造基板からの不要輻射強度の測定結果を示す特性図であって、(A)は、水平偏波の不要輻射強度の測定結果であり、(B)は、垂直偏波の不要輻射強度の測定結果である。
【図7】(A)は、従来の配線構造基板の概略的な構成を示す斜視図であり、(B)は、断面図である。
【符号の説明】
10:配線構造基板(多層基板、基板)
12:表面(第1主表面)
14:裏面(第2主表面)
16,102:第1絶縁層
18,110:第2絶縁層
20,112:第1信号配線パターン
20a,24a,32a,34a:銅箔
20b,24b,32b,34b:メッキ層
20p,24p:第1パターン
20q,24q:第2パターン
20r,24r:第3パターン
20s,24s:第4パターン
20t,24t:第5パターン
20u、24u:第6パターン
22:第1導体層
24,114:第2信号配線パターン
26:第2導体層
28,106:層間絶縁層
30,116:ビア(信号ビア)
32:第3導体層
34:第4導体層
36:ビア(リターンパス確保用第1ビア、第1ビア)
38,42,54,58:開口部
40:ビア(リターンパス確保用第2ビア、第2ビア)
44:レジスト膜
50:ドライバIC
52,56,60:ランド
104:グランド層
108:電源層
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a wiring structure board that can reduce EMI (Electro Magnetic Interference), and more particularly to a wiring structure board that can reduce unnecessary radiation from a printed circuit board on which electronic circuit components are mounted.
[0002]
[Prior art]
FIG. 7 shows a basic configuration example of a conventional printed wiring board mounted with a digital circuit. FIG. 7A is a perspective view partially showing a part of wiring of an electronic component constituting the digital circuit and a substrate on which the wiring is formed. FIG. 7B is a cross-sectional view taken along the direction in which current flows in the structure of FIG. According to FIG. 7, a multilayer substrate (also referred to as a multilayer board) having a stacked structure of a first insulating layer 102, a ground layer 104, an interlayer insulating layer 106, a power supply layer 108 and a second insulating layer 110 in order from the upper surface side. A first signal wiring pattern 112 formed on the first insulating layer 102, a second signal wiring pattern 114 formed on the back side of the second insulating layer 110, and a hole penetrating the multilayer substrate, The signal wall 116 is embedded in a conductive material or covered by plating or the like. The first signal wiring pattern 112 and the second signal wiring pattern 114 are electrically connected by the signal via 116. The first signal wiring pattern 112 and the second signal wiring pattern 114 have a microstrip line structure, and are used, for example, as wiring for connecting electronic components.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the wiring structure substrate having the above-described structure, unnecessary electromagnetic waves are radiated. Referring to the configuration example of FIG. 7, in this structure, the first and second signal wiring patterns 112 and 114 are both formed on the surface of a wiring structure substrate (also simply referred to as a substrate). The periphery of the first and second signal wiring patterns 112 and 114 is open. Therefore, the electromagnetic field leaks to the side opposite to the substrate side of the first and second signal wiring patterns 112 and 114 and to both sides of the patterns 112 and 114.
[0004]
As is apparent with reference to FIG. 7B, the signal pattern current flows between the first signal wiring pattern 112 and the second signal wiring pattern 114 via the signal via 116. Here, considering the path of the return current (return path) of the signal pattern current, when a high-frequency current flows through the first signal wiring pattern 112, the return current is the ground layer 104 immediately below the first signal wiring pattern 112. Flowing. When a high frequency current flows through the second signal wiring pattern 114, the return current flows through the power supply layer 108 immediately above. However, when a current flows from the first signal wiring pattern 112 to the second signal wiring pattern 114 via the signal via 116, a return current path from the ground layer 104 to the power supply layer 108 is not secured. As a result, the return current having no place to go is widely distributed in the ground layer 104 or the power supply layer 108.
[0005]
Therefore, the leakage of the electromagnetic field and the return current that has been widely distributed become a radiation source, which may cause EMI. For this reason, conventionally, it has been necessary to take measures such as using noise countermeasure parts or providing an external shield.
[0006]
Therefore, the appearance of a wiring structure substrate that can reduce unnecessary radiation has been desired.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
For this reason, the wiring structure substrate of the present invention is configured as described below. In the configuration described below, the first main surface and the second main surface of the substrate (wiring structure substrate) refer to either the front surface or the back surface of the substrate. For example, when the surface of the substrate is the first main surface, the back surface of the substrate is referred to as the second main surface. In the multilayer substrate, for example, when the uppermost surface is the first main surface, the lowermost surface is the second main surface.
[0008]
  Therefore, the wiring structure substrate of the present invention is a multilayer substrate on which electronic circuit components are mounted on the first main surface. The substrate includes a first insulating layer having a first main surface, a second insulating layer having a second main surface, a first signal wiring pattern,As a ground layerA first conductor layer, a second signal wiring pattern,As a power layerA second conductor layer, a signal via, a third conductor layer, a fourth conductor layer, a first via, and a second via are provided. The first signal wiring pattern is formed in an area other than the mounting area of the electronic circuit component on the first main surface of the substrate. The first conductor layer is formed on the opposite side of the first signal wiring pattern with the first insulating layer interposed therebetween. The second signal wiring pattern is formed on the second main surface. The second conductor layer is formed on the opposite side of the second signal wiring pattern across the second insulating layer. The signal via is provided through the substrate and electrically connects the first signal wiring pattern and the second signal wiring pattern. The third conductor layer is located on the first main surface of the substrate other than the electronic circuit component mounting region, and in the region other than the first signal wiring pattern forming region, the electronic circuit component and the first signal wiring pattern It is provided so as not to be electrically connected, that is, in an electrically disconnected state. The fourth conductor layer is provided in a region other than the second signal wiring pattern on the second main surface of the substrate in an electrically non-connected state with the second signal wiring pattern. The first via is provided through the first insulating layer for securing a return path, and electrically connects the second conductor layer and the third conductor layer. The second via is provided through the second insulating layer for securing a return path, and electrically connects the first conductor layer and the fourth conductor layer.
Further, the distance along the first main surface between the center of the signal via and the center of the first via for securing the return path, and the first main surface between the center of the signal via and the center of the second via for securing the return path. Distance is set equal.
Further, the first conductor layer is formed so as to cover the entire surface of the first insulating layer opposite to the first signal wiring pattern, and the second conductor layer is formed of the second insulating layer. The surface opposite to the two-signal wiring pattern is entirely covered.
[0009]
Since the wiring structure substrate having the above-described structure is provided with a conductor layer on the same surface as the surface on which the first and second signal wiring patterns are formed, this conductor layer acts as a shield. . That is, the distribution of the electromagnetic field from the signal wiring pattern can be suppressed by the conductor layer.
[0010]
The conductor layer may be provided along the direction in which the signal pattern current of the signal wiring pattern flows, and may be formed on one side of the signal wiring pattern, but it is preferable to form the conductor layer on both sides. The signal wiring pattern may be formed in a U-shape or an O-shape so as to surround the open end of the signal wiring pattern, or the signal wiring is formed around the signal wiring pattern in a state of being electrically disconnected from the signal wiring pattern. You may form over the whole surface in which the pattern is provided. The effect of suppressing the electromagnetic field distribution is higher when the distance between the conductor layer and the signal wiring pattern is as short as possible.
[0011]
Further, the third conductor layer provided on the first main surface is electrically connected to the second conductor layer through the first via for securing the return path. Similarly, the fourth conductor layer provided on the second main surface is electrically connected to the first conductor layer via the return path securing second via. Therefore, when a signal pattern current flows from the first signal wiring pattern to the second signal wiring pattern through the signal via, the return is made from the second conductor layer to the third conductor layer through the return path securing first via. Current flows. On the other hand, when a signal pattern current flows from the second signal wiring pattern to the first signal wiring pattern, a return current flows from the first conductor layer to the fourth conductor layer through the return securing second via. Accordingly, a return current path can be secured when a signal pattern current is passed between the first signal wiring pattern and the second signal wiring pattern via the signal via, so that the return current is a conductor layer in the substrate. Can be suppressed from being widely distributed. Therefore, unnecessary radiation from the wiring structure substrate can be suppressed. Further, it is not necessary to take measures such as providing a shield against unwanted radiation or using noise countermeasure parts. Therefore, the manufacturing cost of the wiring structure board can be reduced. For this reason, the effect of reducing the manufacturing cost of products such as information processing equipment using this substrate can also be expected.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Each drawing merely schematically shows the shape, size, and arrangement relationship of each component so that the invention can be understood. Therefore, the present invention is not limited to the illustrated examples. Further, in the drawing, hatching (hatched lines) indicating a cross section is omitted except for a part for easy understanding of the drawing.
[0013]
FIG. 1 is a configuration diagram of a wiring structure substrate according to an embodiment of the present invention, and is shown in a perspective view. FIG. 2 is a cross-sectional view of the wiring structure substrate taken along a straight line passing through the center of the signal via in a direction orthogonal to the direction in which the wiring pattern current flows.
[0014]
First, the wiring structure substrate 10 of this embodiment is a multilayer substrate, and its surface 12 is referred to as a first main surface, and a surface (back surface) 14 opposite to the surface is referred to as a second main surface. Then, for example, an electronic circuit component is mounted on the first main surface 12 (not shown).
[0015]
The wiring structure substrate 10 includes a first insulating layer 16 having the first main surface 12 and a second insulating layer 18 having a second main surface 14. A first signal wiring pattern 20 is formed in a region other than the electronic component mounting region on the surface 12 of the first insulating layer 16 (first main surface of the substrate). A first conductor layer 22 is formed on the opposite side of the first insulating layer 16 from the first signal wiring pattern 20, that is, on the back surface of the first insulating layer 16.
[0016]
A second signal wiring pattern 24 is formed on the back surface (second main surface of the substrate) 14 of the second insulating layer 18. A second conductor layer 26 is formed on the opposite side of the second signal wiring pattern 24, that is, on the surface of the second insulating layer 18.
[0017]
Therefore, the layer configuration of the multilayer substrate 10 of this embodiment includes the second signal wiring pattern 24, the second insulating layer 18, the second conductor layer 26, the first conductor layer 22, and the first insulating layer 16 in order from the lower layer side. The first signal wiring pattern 20 is provided. An interlayer insulating layer 28 is formed between the second conductor layer 26 and the first conductor layer 22.
[0018]
A via 30 is formed through the multilayer substrate (also simply referred to as a substrate) 10, and the first signal wiring pattern 20 and the second signal wiring pattern 24 are electrically connected by the via 30. ing. Therefore, this via 30 is referred to as a signal via.
[0019]
In the wiring structure substrate 10 of this embodiment, the third conductor layer 32 is formed in a region other than the mounting region of the electronic circuit component on the first main surface 12 and the formation region of the first signal wiring pattern 20. Yes. The third conductor layer 32 is provided so as not to be electrically connected to the electronic circuit component and the first signal wiring pattern 20. Further, a fourth conductor layer 34 is formed in a region other than the second signal wiring pattern 24 on the second main surface 14. The fourth conductor layer 34 is provided so as not to be electrically connected to the second signal wiring pattern 24 (see FIG. 2).
[0020]
In this embodiment, the third conductor layer 32 is formed over the entire first main surface 12 except for the electronic circuit component mounting region and the first signal wiring pattern 20 formation region. And the 4th conductor layer 34 is also formed over the 2nd main surface 14 whole area other than the 2nd signal wiring pattern 24 formation area similarly to the 3rd conductor layer 32 (refer FIG. 1).
[0021]
In addition, a via 36 penetrating the first insulating layer 16 is formed. The via 36 electrically connects the second conductor layer 26 and the third conductor layer 32. Therefore, the via 36 is not electrically connected to the first conductor layer 22 between the second conductor layer 26 and the third conductor layer 32. This via 36 is referred to as a return path securing first via. Therefore, an opening 38 larger than the diameter of the first return path securing via 36 is formed in the first conductor layer 22 in the region where the first return path securing via 36 is formed (see FIG. 2). . The return path securing first via 36 is formed inside the opening 38.
[0022]
The second insulating layer 18 is also formed with a via 40 that penetrates the layer 18. The via 40 electrically connects the first conductor layer 22 and the fourth conductor layer 34. Therefore, the via 40 is not electrically connected to the second conductor layer 26 between the first conductor layer 22 and the fourth conductor layer 34. This via 40 is referred to as a return path securing second via. Therefore, an opening 42 larger than the diameter of the return path securing second via 40 is formed in the second conductor layer 26 in the region where the return path securing second via 40 is formed (see FIG. 2). . The return path securing second via 40 is formed inside the opening 42.
[0023]
Next, the behavior of the electromagnetic field around the signal wiring patterns 20 and 24 will be described by applying a high-frequency current to the signal wiring patterns 20 and 24 of the wiring structure substrate 10 having the above-described configuration.
[0024]
First, when a high-frequency current as a signal pattern current flows through the first signal wiring pattern 20, the return current causes the region of the first conductor layer 22 immediately below the first signal wiring pattern 20 to pass through the first signal wiring pattern 20. It flows in the direction opposite to the direction of the flowing current. At this time, the third conductor layer 32 formed on the entire surface 12 of the surface 12 of the first insulating layer 16 other than the first signal wiring pattern 20 formation region and the electronic circuit component mounting region is the first signal wiring pattern. Although it does not contact 20, it is formed in a region close to the pattern 20. Therefore, considering that the current flowing through the first signal wiring pattern 20 is a high-frequency current, the third conductor layer 32 is a layer having the same function as the ground layer, that is, the ground layer. Therefore, since the electromagnetic field around the first signal wiring pattern 20 is formed between the first signal wiring pattern 20 and the third conductor layer 32, it is possible to prevent the electromagnetic field from leaking to the outside.
[0025]
Next, when a high-frequency current flows from the first signal wiring pattern 20 to the second signal wiring pattern 24 via the signal via 30, the return current passes from the second conductor layer 26 to the return path securing first via 36. Then, it flows to the third conductor layer 32.
[0026]
Therefore, a return current path for the signal pattern current can be secured.
[0027]
Also, the return current can take another path. That is, this is a path that flows from the fourth conductor layer 34 to the first conductor layer 22 via the return path securing second via 40.
[0028]
For this reason, the possibility that the high-frequency current caused by the return current is widely distributed in the conductor layer in the substrate 10 can be reduced.
[0029]
Conversely, when a high-frequency current flows from the second signal wiring pattern 24 to the first signal wiring pattern 20 via the signal via 30, the return current is transmitted from the first conductor layer 22 to the return path securing second via 40. Flows to the fourth conductor layer 34.
[0030]
Again, another path of return current can be considered. That is, this is a path from the third conductor layer 32 to the second conductor layer 26 via the return path securing first via 36.
[0031]
Therefore, a return current path can be secured.
[0032]
Further, when a current flows through the second signal wiring pattern 24, the fourth conductor layer 34 formed in the vicinity of the second signal wiring pattern 24 has an electromagnetic field between the second signal wiring pattern 24 and the second signal wiring pattern 24. Form. Therefore, the possibility that the electromagnetic field formed around the second signal wiring pattern 24 spreads and leaks to the outside is reduced.
[0033]
As described above, according to the configuration of the present invention, the leakage of the electromagnetic field around the signal wiring pattern, which is a cause of unnecessary radiation, and the high-frequency current without a place due to the return current are generated in the conductor layer in the substrate 10. Therefore, unnecessary radiation from the substrate 10 can be greatly reduced.
[0034]
Therefore, since the generation of noise due to unnecessary radiation can be suppressed, noise countermeasure parts and shields are not necessary.
[0035]
Therefore, unnecessary radiation can be suppressed at a low cost, which leads to cost reduction of the substrate itself.
[0036]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described with more specific examples. In addition, numerical conditions, such as the material of the structural component used in the Example, the dimension of each part, are only examples of the structural example of this invention, Therefore, it is not limited to this.
[0037]
FIG. 3 is a schematic view showing the configuration of the wiring structure substrate of this embodiment, and is a plan view seen from above. FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of a region around the signal wiring pattern.
[0038]
3 and 4, the same components as those in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals as those used in FIGS. 1 and 2.
[0039]
The wiring structure substrate 10 of this embodiment includes a first insulating layer 16 and a second insulating layer 18 each having a thickness of approximately 0.2 mm, and a first conductor layer 22 and a second conductor having a thickness of approximately 0.035 mm, respectively. A conductor layer 26 and an interlayer insulating layer 28 having a thickness of about 1.034 mm are provided.
[0040]
A first signal wiring pattern 20 having a thickness of about 0.043 mm is formed on the surface 12 of the first insulating layer 16, and a thickness of about 0.03 mm is also formed on the back surface 14 of the second insulating layer 18. A second signal wiring pattern 24 of 043 mm is formed.
[0041]
In this embodiment, the third signal having a thickness of 0.043 mm is provided so as not to be electrically connected to the first signal wiring pattern 20 in a region other than the first signal wiring pattern 20 on the surface 12 of the first insulating layer 16. A conductor layer 32 is formed.
[0042]
Further, a fourth conductor layer having a thickness of 0.043 mm is provided in a region other than the second signal wiring pattern 24 on the back surface 14 of the second insulating layer 18 so as not to be electrically connected to the second signal wiring pattern 24. 34 is formed (FIG. 4).
[0043]
Moreover, the 1st insulating layer 16, the 2nd insulating layer 18, and the interlayer insulation layer 28 are formed with the glass epoxy resin (FR-4). The first conductor layer 22 and the second conductor layer 26 are copper foil.
[0044]
The first and second signal wiring patterns 20, 24, the third conductor layer 32, and the fourth conductor layer 34 are made of copper foils 20a, 24a, 32a, 34a and plated layers 20b, 24b, A two-layer structure of 32b and 34b is adopted (FIG. 4).
[0045]
The first and second signal wiring patterns 20 and 24 are provided along the same arrangement line facing each other.
[0046]
The entire upper side of the first insulating layer 16 and the entire lower side of the second insulating layer are covered with a resist film 44 (FIG. 4).
[0047]
Also, as shown in FIG. 3, in this embodiment, six first signal wiring patterns 20 (20p, 20q, 20r, 20s, 20t, 20u) are formed in different directions.
[0048]
One end of these six signal wiring patterns 20 is connected to the driver IC 50.
[0049]
On the other hand, the other end of the signal wiring pattern 20 is open. The first signal wiring patterns 20q and 20t are provided so as to extend on the same straight line in opposite directions with the driver IC 50 as the center.
[0050]
The first signal wiring patterns 20p, 20r, 20s, and 20u are provided in a broken line state in which both end portions are straight lines parallel to each other and the central portion is an oblique straight line.
[0051]
These parallel straight portions and oblique straight portions intersect and are coupled at an obtuse angle.
[0052]
Further, the first signal wiring patterns 20u and 20s are arranged in contrast with 20t as a center line, and the first signal wiring patterns 20p and 20r are arranged in contrast with 20q as a center line. .
[0053]
The first signal wiring patterns are close to each other in the driver IC 50, but the open ends are greatly separated from each other.
[0054]
In this example, the six first signal wiring patterns 20 are connected to the second signal wiring patterns 24 (24q, 24r, 24s, 24t, 24u) by different numbers of signal vias 30, respectively.
[0055]
In the first pattern 20p, the number of signal vias is zero.
[0056]
The second pattern 20q is connected to the second pattern 24q of the second signal wiring pattern by eight signal vias 30.
[0057]
The third pattern 20r is connected to the third pattern 24r of the second signal wiring pattern by two signal vias 30.
[0058]
The fourth pattern 20 s is connected to the fourth pattern 24 s of the second signal wiring pattern by six signal vias 30.
[0059]
The fifth pattern 20t is connected to the fifth pattern 24t of the second signal wiring pattern by four signal vias 30.
[0060]
The sixth pattern 20u is connected to the sixth pattern 24u of the second signal wiring pattern by one signal via 30 (FIG. 3).
[0061]
The wiring widths of the first and second signal wiring patterns 20 and 24 are 0.18 mm.
[0062]
In this embodiment, return path securing first vias 36 and second vias 40 are formed in regions of the substrate 10 on both sides of each signal via 30 (see FIGS. 3 and 1).
[0063]
A straight line connecting the center position of the first via 36 and the center position of the second via 40 is a straight line passing through the center of the signal via 30 and is orthogonal to the first signal wiring pattern 20.
[0064]
The distance d1 from the center of the first via 36 to the center of the signal via 30 is the same as the distance d2 from the center of the second via 40 to the center of the signal via 30. In this example, distances d1 and d2 from the centers of the first and second vias to the center of the signal via are set to 1.5 mm. The signal via 30 and the return path securing via (first via 36 and second via 40) are both plated with copper on the inner wall, and the diameter of the plated via is 0.3 mm.
[0065]
The signal via 30 connects the first signal wiring pattern 20 and the second signal wiring pattern 24. Therefore, a copper land 52 continuous with the plated copper of the signal via 30 is formed in a ring shape on the surface 12 of the first insulating layer 16.
[0066]
Similarly, lands 52 are also formed on the back surface 14 of the second insulating layer 18. The land 52 and the first signal wiring pattern 20 or the second signal wiring pattern 24 are electrically connected (see FIGS. 1 and 2).
[0067]
The return path securing first via 36 is a via connecting the second conductor layer 26 and the third conductor layer 32.
[0068]
Accordingly, an opening 54 is formed around the first via 36 formation region of the fourth conductor layer 34 (see FIG. 2). The back surface 14 of the second insulating layer 18 is exposed from the opening 54. Further, a land 56 having a diameter of 0.7 mm outside the ring is formed around the hole for the first via 36, and the size of the opening 54 is larger than that of the land 56. Therefore, the land 56 and the fourth conductor layer 34 are not electrically connected (FIG. 2).
[0069]
The return path securing second via 40 is a via connecting the first conductor layer 16 and the fourth conductor layer 34.
[0070]
Accordingly, an opening 58 is formed around the second via 40 formation region of the third conductor layer 32. The surface 12 of the first insulating layer 16 is exposed from the opening 58.
[0071]
In addition, a land 60 having a diameter of 0.7 mm outside the ring is formed around the hole for the second via 40.
[0072]
The size of the opening 58 is larger than that of the land 60.
[0073]
Therefore, the land 60 and the third conductor layer 32 are not electrically connected.
[0074]
The external dimensions of the wiring structure substrate 10 are 149.86 mm × 231.14 mm.
[0075]
A driver IC 50 is mounted on the surface 12 of the first insulating layer 16 of the substrate 10 (FIG. 3). In this example, a standard logic IC 74ALVC04 (for example, manufactured by TI (Texas Instruments)) is used as a driver.
[0076]
Although not shown, a 50 MHz clock and a battery-driven power source are mounted on the back side of the substrate 10, and these are covered with a shield box. For this reason, the influence of electromagnetic waves by these components does not reach the periphery of the signal wiring patterns 20 and 24.
[0077]
Thereby, the wiring structure substrate 10 which is a specific configuration example of the present invention is obtained.
[0078]
Next, unnecessary radiation from the wiring structure substrate 10 described with reference to FIGS. 3 and 4 is measured.
[0079]
Therefore, the first conductor layer 16 and the fourth conductor layer 34 of the wiring structure substrate 10 are used as ground layers, and the second conductor layer 18 and the third conductor layer 32 are used as power supply layers.
[0080]
Here, the measurement is performed by a spectrum analyzer using an anechoic chamber 3m method that complies with the standards of VCCI (Voluntary Control Council for Interference by Information Technology Equipment). Then, the horizontal polarization when the antenna is mounted in the horizontal direction and the vertical polarization when it is set in the vertical direction are measured.
[0081]
The antenna height is measured from 1 m to 4 m, and the maximum value is obtained. The frequency range is 30 MHz to 1000 MHz.
[0082]
The measurement results are shown in FIGS. 5 (A) and 5 (B). FIG. 5A is a characteristic diagram of horizontal polarization change caused by unnecessary radiation with respect to frequency change. FIG. 5B is a change characteristic diagram of vertical polarization caused by unnecessary radiation with respect to frequency change.
[0083]
5A and 5B both show the frequency (MHz) on the horizontal axis and the radiation intensity (dB (μV / m)) on the vertical axis.
[0084]
Moreover, in FIG. 5, it measures for every frequency 50MHz, The peak value is shown. The curve between the peaks is an antenna factor, and is corrected according to the frequency characteristics of the antenna.
[0085]
Here, as a comparative example, FIGS. 6A and 6B show measurement results of unnecessary radiation of the conventional wiring structure substrate. The structure of the wiring structure substrate of the comparative example is the same as the structure of the example, the third conductor layer 32 provided on the first insulating layer 16, the fourth conductor layer 34 provided on the back surface 14 of the second insulating film 18, The first pass 36 and the second via 40 for securing the return path are excluded.
[0086]
According to FIGS. 5 (A) and 5 (B), unnecessary radiation from the wiring structure substrate 10 of this embodiment is almost the same in both horizontal polarization and vertical polarization within the frequency range of 30 MHz to 1000 MHz. It could be suppressed to 40 dB or less.
[0087]
Further, according to FIGS. 6 (A) and 6 (B), high unnecessary radiation has been measured from the conventional substrate as the frequency is increased, and in horizontal polarization, it is 46 dB at 950 MHz. Intense unwanted radiation was measured. In the vertical polarization, high unnecessary radiation around 58 dB was measured at a frequency of 655 MHz.
[0088]
Therefore, by providing the third conductor layer 32 and the fourth conductor layer 34 on the first main surface 12 and the second main surface 14 of the substrate 10, they are formed on the same first main surface 12 and second main surface 14. When a high frequency current flows through the signal wiring patterns 20 and 24, leakage of electromagnetic fields from the signal wiring patterns 20 and 24 can be suppressed. Thereby, one of the causes of unnecessary radiation can be eliminated.
[0089]
The return path securing first via 36 connecting the second conductor layer 26 and the third conductor layer 32 and the return path securing second via 40 connecting the first conductor layer 22 and the fourth conductor layer 34. Are provided close to the signal via 30, so that when the signal pattern current flows between the first signal wiring pattern 20 and the second signal wiring pattern 24 via the signal via 30, the return current of A route can be secured.
[0090]
Therefore, the situation where the return current is lost is eliminated, so that the high-frequency current can be prevented from being widely distributed to the conductor layer in the substrate 10.
[0091]
If d1 and d2 are too long, the distribution range of the electromagnetic field from the return current may be expanded. Specifically, d1 and d2 are preferably shorter within a range of about 2 mm or less. Thereby, another cause of unnecessary radiation can be eliminated.
[0092]
Therefore, it is possible to provide a wiring structure substrate in which generation of unnecessary radiation is suppressed as compared with the conventional case. Further, since it is not necessary to use noise countermeasure parts, shields, or the like for suppressing unnecessary radiation, a more inexpensive wiring structure board can be provided.
[0093]
The wiring structure substrate of the present invention can be applied to a general digital circuit substrate. Therefore, the substrate of the present invention is suitable for application to all products that use digital circuits, such as information processing equipment.
[0094]
In the above-described embodiment, the example in which the interlayer insulating layer is interposed between the first conductor layer and the second conductor layer has been described. However, the present invention is not limited to this, and the first conductor layer and the second conductor layer There may be a plurality of other conductor layers interposed between the insulating layers.
[0095]
At this time, the signal via is a via that connects only the first signal wiring pattern and the second signal wiring pattern, and is electrically disconnected from the plurality of interposed conductor layers.
[0096]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, according to the wiring structure substrate of the present invention, the conductor layer provided around the first and second signal wiring patterns acts like a shield, The distribution of the electromagnetic field can be suppressed.
[0097]
Further, the third conductor layer provided on the first main surface is electrically connected to the second conductor layer through the first via for securing the return path. Similarly, the fourth conductor layer provided on the second main surface is electrically connected to the first conductor layer via the return path securing second via. Therefore, when a signal pattern current flows from the first signal wiring pattern to the second signal wiring pattern through the signal via, the return is made from the second conductor layer to the third conductor layer through the return path securing first via. Current flows. On the other hand, when a signal pattern current flows from the second signal wiring pattern to the first signal wiring pattern, a return current flows from the first conductor layer to the fourth conductor layer through the return securing second via.
[0098]
Accordingly, a return current path can be secured when a signal pattern current is passed between the first signal wiring pattern and the second signal wiring pattern via the signal via, so that the return current is a conductor layer in the substrate. Can be suppressed from being widely distributed.
[0099]
Therefore, unnecessary radiation from the wiring structure substrate can be suppressed.
[0100]
Further, it is not necessary to take measures such as providing a shield against unwanted radiation or using noise countermeasure parts.
[0101]
Therefore, the manufacturing cost of the wiring structure board can be reduced.
[0102]
For this reason, the effect of reducing the manufacturing cost of products such as information processing equipment using this substrate can also be expected.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of a wiring structure substrate according to the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a wiring structure substrate according to the present invention.
FIG. 3 is a plan view of the wiring structure substrate as viewed from above for explaining the embodiment;
FIG. 4 is a cross-sectional view of a wiring structure substrate for explaining an embodiment.
FIG. 5 is a characteristic diagram showing measurement results of unnecessary radiation intensity from a wiring structure substrate for explaining the embodiment, wherein (A) is a measurement result of unnecessary radiation intensity of horizontal polarization; ) Is a measurement result of unnecessary radiation intensity of vertical polarization.
FIG. 6 is a characteristic diagram showing a measurement result of unnecessary radiation intensity from a conventional wiring structure substrate as a comparative example, where (A) is a measurement result of unwanted radiation intensity of horizontal polarization; ) Is a measurement result of unnecessary radiation intensity of vertical polarization.
7A is a perspective view showing a schematic configuration of a conventional wiring structure substrate, and FIG. 7B is a cross-sectional view.
[Explanation of symbols]
10: Wiring structure substrate (multilayer substrate, substrate)
12: Surface (first main surface)
14: Back surface (second main surface)
16, 102: First insulating layer
18, 110: second insulating layer
20, 112: first signal wiring pattern
20a, 24a, 32a, 34a: copper foil
20b, 24b, 32b, 34b: plating layer
20p, 24p: 1st pattern
20q, 24q: second pattern
20r, 24r: third pattern
20s, 24s: 4th pattern
20t, 24t: 5th pattern
20u, 24u: 6th pattern
22: First conductor layer
24, 114: second signal wiring pattern
26: Second conductor layer
28, 106: Interlayer insulating layer
30, 116: Via (signal via)
32: Third conductor layer
34: Fourth conductor layer
36: Via (first via for securing return path, first via)
38, 42, 54, 58: Opening
40: Via (second via for securing return path, second via)
44: Resist film
50: Driver IC
52, 56, 60: Land
104: Ground layer
108: Power supply layer

Claims (5)

第1主表面に電子回路部品を搭載する多層の配線構造基板において、
前記第1主表面を有する第1絶縁層と、
前記基板の前記第1主表面とは反対側の第2主表面を有する第2絶縁層と、
前記第1主表面の、前記電子回路部品の搭載領域以外の領域に形成された第1信号配線パターンと、
前記第1絶縁層の前記第1信号配線パターンとは反対側の面に形成された、グランド層としての第1導体層と、
前記第2主表面に形成された第2信号配線パターンと、
前記第2絶縁層の前記第2信号配線パターンとは反対側の面に形成された、電源層としての第2導体層と、
前記基板を貫通して設けられ、かつ前記第1信号配線パターンと前記第2信号配線パターンとを電気的に接続する信号ビアと、
前記第1主表面の、前記電子回路部品の搭載領域および前記第1信号配線パターン形成領域以外の領域に設けられた、該電子回路部品および第1信号配線パターンとは電気的に非接続の第3導体層と、
前記第2主表面の、前記第2信号配線パターン以外の領域に設けられた、当該第2信号配線パターンとは電気的に非接続の第4導体層と、
前記第1絶縁層を貫通して設けられ、かつ前記第2導体層と前記第3導体層とを電気的に接続するリターンパス確保用第1ビアと、
前記第2絶縁層を貫通して設けられ、かつ前記第1導体層と前記第4導体層とを電気的に接続するリターンパス確保用第2ビアと
を具え、
前記信号ビアの中心及び前記リターンパス確保用第1ビアの中心間の前記第1主表面に沿った距離と、前記信号ビアの中心及び前記リターンパス確保用第2ビアの中心間の前記第1主表面に沿った距離とが等しく、
前記第1導体層は、前記第1絶縁層の前記第1信号配線パターンとは反対側の面を全面的に被覆して形成されており、
前記第2導体層は、前記第2絶縁層の前記第2信号配線パターンとは反対側の面を全面的に被覆して形成されている
ことを特徴とする配線構造基板。
In a multilayer wiring structure board on which electronic circuit components are mounted on the first main surface,
A first insulating layer having the first main surface;
A second insulating layer having a second main surface opposite to the first main surface of the substrate;
A first signal wiring pattern formed in a region other than the mounting region of the electronic circuit component on the first main surface;
A first conductor layer as a ground layer formed on a surface of the first insulating layer opposite to the first signal wiring pattern;
A second signal wiring pattern formed on the second main surface;
A second conductor layer as a power supply layer formed on a surface of the second insulating layer opposite to the second signal wiring pattern;
A signal via that is provided through the substrate and electrically connects the first signal wiring pattern and the second signal wiring pattern;
The electronic circuit component and the first signal wiring pattern, which are provided in a region other than the mounting area of the electronic circuit component and the first signal wiring pattern formation region on the first main surface, are electrically disconnected from the first main surface. Three conductor layers;
A fourth conductor layer provided in a region other than the second signal wiring pattern on the second main surface and electrically unconnected to the second signal wiring pattern;
A first via for securing a return path provided through the first insulating layer and electrically connecting the second conductor layer and the third conductor layer;
The second provided through the insulating layer, and e ingredients and a second for a via return path ensures that electrically connect the fourth conductive layer and the first conductor layer,
The distance along the first main surface between the center of the signal via and the center of the first via for securing the return path, and the first between the center of the signal via and the center of the second via for securing the return path. The distance along the main surface is equal,
The first conductor layer is formed so as to cover the entire surface of the first insulating layer opposite to the first signal wiring pattern.
The wiring structure substrate, wherein the second conductor layer is formed so as to cover the entire surface of the second insulating layer opposite to the second signal wiring pattern .
請求項1に記載の配線構造基板において、
前記第1ビアおよび前記第2ビアは、
それぞれ、前記信号ビアに近接させて設けてある
ことを特徴とする配線構造基板。
The wiring structure board according to claim 1,
The first via and the second via are:
Each wiring structure board is provided close to the signal via.
請求項1または請求項2に記載の配線構造基板において、
前記第3導体層は、前記第1信号配線パターンに沿って設けてあり、
前記第4導体層は、前記第2信号配線パターンに沿って設けてある
ことを特徴とする配線構造基板。
In the wiring structure board according to claim 1 or 2,
The third conductor layer is provided along the first signal wiring pattern,
The wiring structure substrate, wherein the fourth conductor layer is provided along the second signal wiring pattern.
請求項1〜3のうちのいずれか1項に記載の配線構造基板において、
前記第3導体層は、前記搭載領域および第1信号配線パターン形成領域以外の、前記第1主表面の領域全体にわたって形成されており、
前記第4導体層は、前記第2信号配線パターン形成領域以外の、前記第2主表面の領域全体にわたって形成されている
ことを特徴とする配線構造基板。
The wiring structure board according to any one of claims 1 to 3,
The third conductor layer is formed over the entire region of the first main surface other than the mounting region and the first signal wiring pattern formation region,
The wiring structure substrate, wherein the fourth conductor layer is formed over the entire region of the second main surface other than the second signal wiring pattern formation region.
請求項1〜4のうちのいずれか1項に記載の配線構造基板において、
前記第1導体層と前記第2導体層との間に層間絶縁層が設けられている
ことを特徴とする配線構造基板。
In the wiring structure board according to any one of claims 1 to 4,
A wiring structure substrate, wherein an interlayer insulating layer is provided between the first conductor layer and the second conductor layer.
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