JP5211185B2 - プリント配線板 - Google Patents

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Description

本発明は、信号線を有するプリント配線板に関するものである。
プリント配線板の信号線は一般に絶縁層に覆われており、この絶縁層の誘電正接が信号損失に影響を与えることが知られている。この種の技術に関し、高速伝送を実現する観点から信号線が空気層で覆われた多層回路基板が知られている(特許文献1)。
特開平11−168279号公報
しかしながら、先行技術文献のように、高速伝送用のプリント配線板の構造を変更する場合には、材料及び構造に関する制限が生じるとともに新たな加工方法に対応する必要があるため、設計が難しいという問題があった。
本発明が解決しようとする課題は、高速伝送を実現しつつも設計が容易なプリント配線板の構造を提供することである。
[1]本発明は、第1絶縁層と、前記第1絶縁層の一方主面に形成されたグランド層と、前記第1絶縁層の他方主面に形成された信号線と、前記第1絶縁層の他方主面に形成され、前記信号線を挟んで並設された2本の導電線と、前記信号線と前記導電線とを覆うように前記第1絶縁層の他方主面側に積層された第2絶縁層と、を備え、前記第2絶縁層の誘電正接>前記第1絶縁層の誘電正接である場合は、前記第1絶縁層の比誘電率×前記信号線の幅÷前記第1絶縁層の厚さ>前記第2絶縁層の比誘電率×(前記信号線の厚さ÷前記信号線と前記一方の導電線との距離+前記信号線の厚さ÷前記信号線と前記他方の導電線との距離)の関係を有する構造のプリント配線板を提供することにより、上記課題を解決する。
[2]本発明において、第1絶縁層と、前記第1絶縁層の一方主面に形成されたグランド層と、前記第1絶縁層の他方主面に形成された信号線と、前記第1絶縁層の他方主面に形成され、前記信号線を挟んで並設された2本の導電線と、前記信号線と前記導電線とを覆うように前記第1絶縁層の他方主面側に積層された第2絶縁層と、を備え、前記第2絶縁層の誘電正接<前記第1絶縁層の誘電正接である場合は、前記第1絶縁層の比誘電率×前記信号線の幅÷前記第1絶縁層の厚さ<前記第2絶縁層の比誘電率×(前記信号線の厚さ÷前記信号線と前記一方の導電線との距離+前記信号線の厚さ÷前記信号線と前記他方の導電線との距離)の関係を有する構造のプリント配線板を提供することにより上記課題を解決する。
[3]上記発明において、第1絶縁層と、前記第1絶縁層の一方主面に形成されたグランド層と、前記第1絶縁層の他方主面に形成された隣り合う一対の信号線と、前記第1絶縁層の他方主面に形成され、前記一対の信号線を挟んで並設された2本の導電線と、前記信号線と前記導電線とを覆うように前記第1絶縁層の他方主面側に積層された第2絶縁層と、を備え、前記第2絶縁層の誘電正接>前記第1絶縁層の誘電正接である場合は、前記第1絶縁層の比誘電率×前記信号線の幅÷前記第1絶縁層の厚さ>前記第2絶縁層の比誘電率×(前記信号線の厚さ÷前記信号線と前記一方の導電線との距離+前記信号線の厚さ÷前記信号線と前記他方の導電線との距離+前記信号線の厚さ÷前記一対の信号線間の距離×2)の関係を有し、前記第2絶縁層の誘電正接<前記第1絶縁層の誘電正接である場合は、前記第1絶縁層の比誘電率×前記信号線の幅÷前記第1絶縁層の厚さ<前記第2絶縁層の比誘電率×(前記信号線の厚さ÷前記信号線と前記一方の導電線との距離+前記信号線の厚さ÷前記信号線と前記他方の導電線との距離+前記信号線の厚さ÷前記一対の信号線間の距離×2))の関係を有する構造のプリント配線板を提供することにより、上記課題を解決する。
[4]上記発明において、前記グランド層は、離散的に複数の領域が除去され、残された残部領域によって構成されたメッシュ構造を有し、前記関係において、(前記第1絶縁層の比誘電率×前記信号線の幅÷前記第1絶縁層の厚さ)の値は、前記グランド層が設けられている全体領域の面積に対する前記残部領域の面積の割合を示す導電領域率を乗じて、(前記第1絶縁層の比誘電率×前記信号線の幅÷前記第1絶縁層の厚さ×導電領域率)により算出することができる。
本発明によれば、信号線に接する絶縁層の誘電正接の大小関係に応じて、絶縁層の材料特性と信号線の幅と絶縁層の厚さとの関係に基づいてプリント配線板の各絶縁層の静電容量を調整することができる。この結果、高速伝送が可能でありながら設計が容易な構造のプリント配線板を提供することができる。
本発明の実施形態におけるプリント配線板の斜視図である。 図1のII-II線に沿う拡大断面図である。 誘電正接A>誘電正接Bの場合における伝送特性を示すグラフである。 誘電正接A<誘電正接Bの場合における伝送特性を示すグラフである。 誘電正接A>誘電正接Bの場合の伝送特性と、誘電正接A>誘電正接Bの場合の伝送特性を対比させたグラフである。 誘電正接A>誘電正接Bである場合における実施例の伝送特性を示すグラフである。 誘電正接A<誘電正接Bである場合における実施例の伝送特性を示すグラフである。 第2実施形態のプリント配線板の、図2に対応する拡大断面図である。 本発明の第3実施形態に係るプリント配線板の背面斜視図である。
<第1実施形態>
以下、本発明の第1実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態では、装置内部の回路間又は装置間を接続する伝送線路に、本発明に係るプリント配線板1を適用した例を説明する。
図1は、本実施形態におけるプリント配線板1の保護層20の一部を剥離した状態を示す斜視図である。
図1に示すように、絶縁性基材11の主面(図中Z方向側の面)には信号線41が図中Y方向に沿って延設されており、信号線3の左右両側には信号線41を挟んで2本の導電線42a,42bが所定間隔を保つように並設されている。導電線42a、42bは伝送機能を有するものであってもよいし、信号用のグランドとして機能するものであってもよい。保護層20は、これら信号線41及び導電線42a,42bを覆っている。また、絶縁性基材11の反対側の主面には、銅箔などのグランド層30が形成されている。このように、本実施形態のプリント配線板1は、絶縁層の一方に信号ラインの導体、反対側にグランド電位のグランド層を持つ、いわゆるマイクロストリップラインの構造を備えている。
本実施形態のプリント配線板1の作製方法を簡単に説明する。まず、両面導体張積層板Lを準備する。この導体張積層板Lは、ポリイミド(PI)などの絶縁性基材11の両主面に第1接着層12、第2接着層13を介して銅などの金属箔が張り付けられた板状部材である。絶縁性基材11としては、ポリエチレンテレフタレート(PET)やポリエチレンナフタレート(PEN)やポリエステル(PE)や液晶ポリマー(LCP)などを用いることができる。そして、プリント配線板1の一方主面に形成され金属箔はグランド層30として機能させ、他方主面には一般的なフォトリソグラフィ法を用いて所定領域を除去し、信号線41及び導電線42a,42bを形成する。その後、信号線41及び導電線42a,42bを覆うシート状の保護層20を積層し、熱処理を経て本実施形態に係るプリント配線板1を得る。
以下に、本実施形態に係るプリント配線板1の構造について詳述する。
図2は、図1のII-II線に沿う拡大断面図である。図2に示すように、厚さT11の絶縁性基材11、厚さT12の第1接着層12、及び厚さT13の第2接着層13を含む第1絶縁層10(厚さT10)の一方主面(下側面)には、所定厚さ(T30)グランド層30が形成されている。
また、第1絶縁層10の他方側の主面(上側面)には厚さT40aの銅箔層と厚さT40bのめっき層を含む厚さT41の信号線41及び厚さT42の導電線42a,42bが形成されている。信号線41の線幅はW41であり、導電線42a,42bの線幅はW42a,W42bである。さらに、信号線41と、その両側に並設された導電線42a,42bとの距離はそれぞれS1,S2に保たれている。
信号線41及び導電線42a,42bを覆う保護層20は厚さT20に形成されている。
本実施形態のプリント配線板1は、保護層20及び必要な接着層を含む第2絶縁層20(以下、絶縁層Aとも称する)の誘電正接と、絶縁性基材11及び必要な接着層(12,13)を含む第1絶縁層10(以下、絶縁層Bとも称する)の誘電正接との大小関係に応じた構造を有する。
具体的に、本発明に係る本実施形態のプリント配線板1は、第2絶縁層(絶縁層A)20の誘電正接(以下、誘電正接Aとも称する)>第1絶縁層(絶縁層B)10の誘電正接(以下、誘電正接Bとも称する)である場合は、以下の関係式1を満たす構造を有する。
関係式1:第1絶縁層(絶縁層B)20の比誘電率×信号線41の幅(W41)÷第1絶縁層(絶縁層B)10の厚さ(T10)>第2絶縁層(絶縁層A)20の比誘電率×{信号線41の厚さ(T41)÷信号線41と一方の導電線42aとの距離(S1)+信号線41の厚さ(T41)÷信号線41と他方の導電線42bとの距離(S2))}
また、本発明に係る本実施形態のプリント配線板1は、第2絶縁層(絶縁層A)20の誘電正接<第1絶縁層(絶縁層B)10の誘電正接である場合は、以下の関係式2を満たす構造を有する。
関係式2:第1絶縁層(絶縁層B)20の比誘電率×信号線41の幅(W41)÷第1絶縁層(絶縁層B)10の厚さ(T10)<第2絶縁層(絶縁層A)20の比誘電率×{信号線41の厚さ(T41)÷信号線41と一方の導電線42aとの距離(S1)+信号線41の厚さ(T41)÷信号線41と他方の導電線42bとの距離(S2)}
一般に、信号伝送にかかる損失には導体損と誘電損とがある。導体損は直流抵抗や表皮効果による抵抗に起因し、誘電損は誘電体の構成分子の熱振動による抵抗に起因するものである。本実施形態のプリント配線板1における損失は主に誘電損によるので、信号損失の低減の観点からは材料の誘電正接を改善することが提案されている。
誘電正接は、一般的なコンデンサを例にすると、損失電流Irと寄生抵抗に流れる電流Icとの比で、式1:tanδ(デルタ)=Ir/Ic(δは損失角)で表すことができる。理想的なコンデンサには、並列に寄生抵抗がある。寄生抵抗はコンデンサの電極の抵抗、電極間の漏れ電流、誘電体の熱振動による抵抗を含み、この寄生抵抗に流れる電流が損失電流Irである。式1において、仮に印加電圧をEとすると、Icは理想的なコンデンサに流れる電流であるから|Ic|=EωCとなり、Irは寄生抵抗(Rp)に流れる電流であるから|Ir|=E/Rpとなる。誘電正接tanδは、材料によって決まる値であるので、同一材料であればtanδはほぼ一定である。そして、tanδが一定であるということは、IrとIcとの比が一定であるといえる。
以上のとおり、tanδ(デルタ)=Ir/Ic=1/ωCRpであるから、ωCと1/Rpの比が一定であるといえる。つまり、Cが大きくなるとRpは小さくなり、Cが小さくなるとRpが大きくなる。
ここで、本実施形態のプリント配線板1に上述の考察を適用する。本実施形態のプリント配線板1の信号線41は、グランド層30に対して誘導成分と容量成分を有し、これらの比によって特性インピーダンスが定義されている。また、本実施形態のプリント配線板1における信号線41は、並設された導電線42a、42bとの間の延在方向(図1のY方向)に沿っても容量成分を有する。つまり、信号線41は、第1絶縁層10を介して対向するグランド層30との間と、保護層20を介して対向する導電線42aとの間と、同じく保護層20を介して対向する導電線42bとの間に容量成分を有する。
上述した各静電容量CはC=ε・ε・S/dで求めることができる(εは真空誘電率、εは比誘電率、Sは導体面積、dは導体間の距離)。信号線41と導電線42a、42bとの間の静電容量Cを求める時の面積Sは、単位長さで考えると信号線41及び導電線42a、42bの厚さ×1に近似できる。信号線41とグランド層30との間の静電容量Cについても面積Sは信号線41の幅×1に近似できる。
C1(信号線41と導電線42aの間)=真空誘電率×絶縁層Aの比誘電率×信号線41の厚さ/一方の導電線42aとの距離(S1)
C2(信号線41と導電線42bの間)=真空誘電率×絶縁層Aの比誘電率×信号線41の厚さ/一方の導電線42bとの距離(S2)
C3(信号線41とグランド層30の間)=真空誘電率×絶縁層Bの比誘電率×信号線41の幅(W41)/絶縁層Bの厚さ(T10)
以上のC1〜C3により、信号線41周囲の静電容量を把握することができる。
先述したように、あるキャパシタについてωCと1/Rpの比が一定であることから、それぞれの誘電正接と静電容量が分かると、Rp同士の比が分かるので、損失が小さくなるようにプリント配線板1を設計することが考えられる。損失を小さくするためにはIrを小さくすればよいので、Rpを大きくする必要がある。Rpを大きくするためには、Cを小さくすることが考えられる。
しかしながら、高速で信号を伝送する場合には、特性インピーダンスを合わせる必要があるため、静電容量Cを大きく変更することができない。本実施形態に係るプリント配線板1は、特性インピーダンスを合わせるという制限の下で、静電容量Cを選択的に変更させることができる上述の構造を提供する。
以下に、本実施形態に係る構造のプリント配線板1の伝送特性を検証する。
誘電正接A>誘電正接Bの場合と、誘電正接A<誘電正接Bの場合において、それぞれの信号線41の幅(W41)を変化させることにより、「絶縁層Bの比誘電率(以下、比誘電率Bともいう)×信号線41の幅(W41)÷絶縁層B(10)の厚さ(T10)」と、「絶縁層Aの比誘電率(以下、比誘電率Aともいう)×{信号線41の厚さ(T41)÷信号線41と一方の導電線42aとの距離(S1)+信号線41の厚さ(T41)÷信号線41と他方の導電線42bとの距離(S2)}の関係を変化させて、プリント配線板1の損失(S12)を求める。本実施形態では、空洞共振器法により、共振器内に微小な誘電体や磁性体を挿入させたときに生じる、共振器内の共振周波数やQ値の変化量に基づいて、材料の誘電率又は誘電損失を測定する。本実施形態では、市販の空洞共振器法誘電率測定装置を用いてプリント配線板1の損失(S12)を求めることができる。
まず、 誘電正接A>誘電正接Bの場合において、表1に示すように、信号線41の幅(W41)を変えて、上記関係の大小関係を変化させた。
Figure 0005211185
そして、「比誘電率B×信号線41の幅(W41)÷絶縁層B(10)の厚さ(T10)」を「比誘電率A×{信号線41の厚さ(T41)÷信号線41と一方の導電線42aとの距離(S1)+信号線41の厚さ(T41)÷信号線41と他方の導電線42bとの距離(S2)}」で除した値をTと置き、T値ごとの伝送特性としての損失(S12)を計測した。本例では、アジレントテクノロジー社のネットワークアナライザ(N5230A型)を用いて、0.02GHzごとにS12パラメータを測定した。S12は、ポート2に入射した信号がポート2へ伝送される信号(割合)を示す。なお、実験を複雑化させないようにする観点から、比誘電率Aと比誘電率Bは同じ値として設定したが、異なる値であっても同様の結果を導くことができる。
図3は、プリント配線板1の損失(S12)を周波数(GHz)ごとに示す。図3に示すように、Tが1又は1より大きい場合は損失が小さく、伝送特性が優れている。つまり、誘電正接A>誘電正接Bである場合は、「比誘電率B×信号線41の幅(W41)÷絶縁層B(10)の厚さ(T10)」>「比誘電率A×{信号線41の厚さ(T41)÷信号線41と一方の導電線42aとの距離(S1)+信号線41の厚さ(T41)÷信号線41と他方の導電線42bとの距離(S2)}」である場合は損失が小さく、伝送特性が優れている。
特に、上記左辺と上記右辺との差の値が大きいほど(Tが1又は1より大きいほど)、つまり、「誘電正接A>誘電正接Bである場合は、「比誘電率B×{信号線41の幅(W41)÷絶縁層B(10)の厚さ(T10)」の方が、「比誘電率A×{信号線41の厚さ(T41)÷信号線41と一方の導電線42aとの距離(S1)+信号線41の厚さ(T41)÷信号線41と他方の導電線42bとの距離(S2)} 」の値よりも大きいほど、損失は小さく、伝送特性が優れている。
続いて、誘電正接A<誘電正接Bの場合において、表2に示すように、信号線41の幅(W41)を変えて、上記関係の大小関係を変化させた。
Figure 0005211185
そして、同様にT値ごとの伝送特性としての損失(S12)を計測した。この結果を図4に示す。図4に示すように、Tが1又は1より小さい場合は損失が小さく、伝送特性が優れている。つまり、誘電正接A<誘電正接Bである場合は、「比誘電率B×信号線41の幅(W41)÷絶縁層B(10)の厚さ(T10)」<「比誘電率A×{信号線41の厚さ(T41)÷信号線41と一方の導電線42aとの距離(S1)+信号線41の厚さ(T41)÷信号線41と他方の導電線42bとの距離(S2)}」である場合は損失が大きいほど損失が小さく、伝送特性が優れている。
特に、上記左辺と上記右辺との差の値が大きいほど(Tが1又は1より小さいほど)、つまり、「誘電正接A>誘電正接Bである場合は、「比誘電率B×信号線41の幅(W41)÷絶縁層B(10)の厚さ(T10)」の方が、「比誘電率A×{信号線41の厚さ(T41)÷信号線41と一方の導電線42aとの距離(S1)+信号線41の厚さ(T41)÷信号線41と他方の導電線42bとの距離(S2)}」の値よりも小さいほど、損失は小さく、伝送特性が優れている。
さらに、図5は、図3に示す誘電正接A>誘電正接Bである場合におけるT=1のグラフ(試料2)と、誘電正接A<誘電正接Bである場合におけるT=1のグラフ(試料6)のグラフを対比させた図である。図5に示すように、誘電正接A>誘電正接Bである場合及び誘電正接A<誘電正接Bである場合の何れの場合においても、「比誘電率B×信号線41の幅(W41)÷絶縁層Bの厚さ(T10)」と「比誘電率A×{信号線41の厚さ(T41)÷信号線41と一方の導電線42aとの距離(S1)+信号線41の厚さ(T41)÷信号線41と他方の導電線42bとの距離(S2)}」とが等しい(T=1)場合のグラフは略一致しており、上述した式の大小関係に基づいて損失が小さいプリント配線板1の構造を求めることは適当であるといえる。
<実施例>
以下、誘電正接A>誘電正接Bである場合の実施例1〜6、及び誘電正接A<誘電正接Bである場合の実施例7〜8の損失(S12)を示す。
まず、誘電正接A>誘電正接Bである場合の実施例について説明する。本例では、設計要素として、信号線41の幅(W41)と、信号線41と導電線42a,42bとの間の距離(S1,S2)を求める。本実施例では、実験の複雑化を避けるため、信号線41と導電線42aとの距離(S1)と、信号線41と導電線42bとの距離(S2)を同一の値とした(S1=S2)。
下掲の表3に示す材料を用いて、実施例1〜6及び参考例1〜2に係るプリント配線板1を構成した。
Figure 0005211185
本実施例及び参考例では、絶縁層Bを多層構造としたため、比誘電率Bを以下のようにして求めた。絶縁層Bの静電容量Cを、C=ε・ε・S/dとすると、ε=C・d/ε・Sとなる。また、絶縁層Bの静電容量Cは、1/C=(1/絶縁性基材11の静電容量)+(1/第1接着層12の静電容量)+(第2接着層13の静電容量)とすることができる。表3に示す値を用いて、比誘電率Bを求めると、3.3×3.9×(50+10×2)/(50×3.9+(10+10)×3.3)≒3.45となる。
そして、「比誘電率B×信号線41の幅(W41)÷絶縁層B(10)の厚さ(T10)」と「比誘電率A×{信号線41の厚さ(T41)÷信号線41と一方の導電線42aとの距離(S1)+信号線41の厚さ(T41)÷信号線41と他方の導電線42bとの距離(S2)}」との関係から、設計要素である信号線41の幅(W41)と信号線41と導電線42a,42bとの距離(S1,S2)の乗数を求める。
先に求めた比誘電率B及び表3の値を上述の関係に代入すると、「3.45×信号線41の幅(W41)÷70>4.6×33×2÷信号線41と導電線42a、42bとの距離(S1,S2)」となり、「信号線41の幅(W41)×信号線41と導電線42a、42bとの距離(S1,S2)>4.6×33×2×70/3.45=6160」となる。
すなわち、「信号線41の幅(W41)×信号線41と導電線42a、42bとの距離(S1,S2) 」の値が6160よりも大きい値となる構造を求めればよい。実施例1〜6及び参考例1〜2に係るプリント配線板1の構造を下掲の表4に示す。表4に示すように、実施例1〜6のプリント配線板1は、信号線41の幅(W41)×信号線41と導電線42a、42bとの距離(S1,S2)>6160を満たしている。他方、参考例1及び2は、信号線41の幅(W41)×信号線41と導電線42a、42bとの距離(S1,S2)>6160を満たさない。なお、本実施形態に係る実施例及び参考例においては、インピーダンスを一定の値(例えば50)としている。
Figure 0005211185
続いて、実施例1〜6及び参考例1〜2の損失(S12)を計測した。その結果を図6に示す。図6に示すように、上記関係を満たす実施例1〜6は損失が小さく、伝送特性が優れている。他方、上記関係を満たさない参考例1及び2は損失が比較的大きく、伝送特性が相対的に劣ることが分かった。
次に、誘電正接A<誘電正接Bである場合の実施例について説明する。本例においても設計要素として、信号線41の幅(W41)と信号線41と導電線42a,42bとの距離(S1,S2)を求める。先述の実施例と同様に、信号線41と導電線42aとの距離(S1)と、信号線41と導電線42bとの距離(S2)を同一の値とした。
下掲の表5に示す材料を用いて、実施例7〜8及び参考例3〜7に係るプリント配線板1を構成した。
Figure 0005211185
実施例1〜6及び参考例1〜2と同様に、実施例7〜8及び参考例3〜7に係るプリント配線板1の多層構造の絶縁層Bの比誘電率Bを、表5に示す値を用いて求めると、3.3×3.9×(25+10×2)/(25×3.9+(10+10)×3.3)≒3.54となる。
続いて、設計要素である信号線41の幅(W41)と信号線41と導電線42a,42bとの距離(S1,S2)の乗数を求める。
先に求めた比誘電率B及び表3の値を上述の関係に代入すると、3.54×信号線幅÷45<2.9×33×2÷信号線41と導電線42a、42bとの距離(S1,S2)となり、信号線41の幅(W41)×信号線41と導電線42a、42bとの距離(S1,S2)<2.9×33×2×45÷3.54≒2433となる。
すなわち、信号線41の幅(W41)×信号線41と導電線42a、42bとの距離(S1,S2)の値が2433よりも小さい値となる構造を求めればよい。実施例7〜8及び参考例3〜7に係るプリント配線板1の構造を下掲の表6に示す。表6に示すように、実施例7,8のプリント配線板1は、信号線41の幅(W41)×信号線41と導電線42a、42bとの距離(S1,S2)<2433を満たしている。他方、参考例3〜7は、信号線41の幅(W41)×信号線41と導電線42a、42bとの距離(S1,S2)<2433を満たさない。なお、本実施例及び参考例では、インピーダンスを一定の値(例えば50)としている。
Figure 0005211185
そして、実施例7,8及び参考例3〜7の損失(S12)を計測し、プリント配線板1の損失(S12)を図7に示す。図7に示すように、上記関係を満たす実施例7,8は損失が小さく、伝送特性が優れている。他方、上記関係を満たさない参考例3及び2は損失が比較的大きく、伝送特性が相対的に劣ることが分かった。
以上のように、本発明の本実施形態に係るプリント配線板1によれば、対向する絶縁層A,Bの誘電正接の大小関係に応じて、絶縁層A,Bの材料特性と信号線の幅W41と絶縁層の厚さ(T20、T10)との関係に基づいてプリント配線板1の各絶縁層の静電容量C1〜C3を調整することができる。この結果、伝送特性に優れ、高速伝送が可能でありながら設計が容易な構造のプリント配線板1を提供することができる。
<第2実施形態>
次に、第2実施形態に係るプリント配線板1について説明する。第2実施形態のプリント配線板1は、差動伝送線路を有し、いわゆる差動マイクロストリップラインの構造を備える。
図8は、第2実施形態のプリント配線板1の図2に対応する拡大断面図である。図8に示すように、本実施形態のプリント配線板1は一対の信号線41a,41bを有し、この一対の信号線41a,41bの両側には、導電線42a,42bが並設されている。信号線41a、41bには逆相の電圧が印加されるため、グランド層30との電位差は約2倍程度になる。これにより、信号伝送中の電界の変化が大きくなると考えられるので、損失が大きくなる。本実施形態では、信号線が1本の場合と比べて、一対の信号線41a,41bの間隙の静電容量は2倍になると考え、第1実施形態に差動マイクロストリップライン構造を有する本実施形態のプリント配線板1を適用することができる。
つまり、図8に示すプリント配線板1は、第2絶縁層(絶縁層A)20の誘電正接A>第1絶縁層(絶縁層B)10の誘電正接Bである場合は、以下の関係式1を満たす構造を有する。
関係式1:比誘電率B×信号線41の幅(W41)÷第1絶縁層(絶縁層B)10の厚さ(T10)>比誘電率A×{信号線41の厚さ(T41)÷信号線41と一方の導電線42aとの距離(S1)+信号線41の厚さ(T41)÷信号線41と他方の導電線42bとの距離(S2)+信号線41の厚さ(T41)÷一対の信号線(41a、41b)間の距離(S3)×2)}
また、図8に示すプリント配線板1は、第2絶縁層(絶縁層A)20の誘電正接A<第1絶縁層(絶縁層B)10の誘電正接Bである場合は、以下の関係式2を満たす構造を有する。
関係式2:比誘電率B×信号線41の幅(W41)÷第1絶縁層(絶縁層B)10の厚さ(T10)<比誘電率A×{信号線41の厚さ(T41)÷信号線41と一方の導電線42aとの距離(S1)+信号線41の厚さ(T41)÷信号線41と他方の導電線42bとの距離(S2)+信号線41の厚さ(T41)÷一対の信号線(41a、41b)間の距離(S3)×2)}
本実施形態は第1実施形態と同様の作用を奏するので、伝送特性に優れ、高速伝送が可能でありながら設計が容易な構造のプリント配線板1を提供することができる。
<第3実施形態>
次に、第3実施形態に係るプリント配線板1について説明する。第3実施形態のプリント配線板1は、特性インピーダンスを整合させる観点から、グランド層30をメッシュ構造とする点を特徴とする。他の点は第1実施形態又は第2実施形態と共通するので、異なる点を中心に説明する。
図9は、図1に示すプリント配線板1の裏面からの斜視図である。図9に示すようにグランド層30は、離散的に複数の領域が除去されて、残された残部領域によって構成されたメッシュ構造を有する。図中薄墨で表す部分が残部領域であり、紙面と同じ色の領域が除去された領域である。このように、グランド層30をメッシュ構造とすることにより、グランド層30の金属の部分の割合を調整することができるので、特性インピーダンスを目的の値にすることができる。
本実施形態のプリント配線板1は、第1及び第2実施形態における関係式1及び関係式2において、「第1絶縁層10の比誘電率B×信号線41の幅W41÷第1絶縁層10の厚さ(T10)」の値は、グランド層30が設けられている全体領域の面積に対する残部領域の面積の割合を示す導電領域率を乗じて、「第1絶縁層10の比誘電率B×信号線41の幅W41÷第1絶縁層10の厚さ(T10)×導電領域率」により算出する。
つまり、図9に示すプリント配線板1は、第2絶縁層(絶縁層A)20の誘電正接A>第1絶縁層(絶縁層B)10の誘電正接Bである場合は、以下の関係式1を満たす構造を有する。
関係式1:比誘電率B×信号線41の幅(W41)÷第1絶縁層(絶縁層B)10の厚さ(T10)×導電領域率>比誘電率A×{信号線41の厚さ(T41)÷信号線41と一方の導電線42aとの距離(S1)+信号線41の厚さ(T41)÷信号線41と他方の導電線42bとの距離(S2)}
また、図9に示すプリント配線板1は、第2絶縁層(絶縁層A)20の誘電正接A<第1絶縁層(絶縁層B)10の誘電正接Bである場合は、以下の関係式2を満たす構造を有する。
関係式2:比誘電率B×信号線41の幅(W41)÷第1絶縁層(絶縁層B)10の厚さ(T10)×導電領域率<比誘電率A×{信号線41の厚さ(T41)÷信号線41と一方の導電線42aとの距離(S1)+信号線41の厚さ(T41)÷信号線41と他方の導電線42bとの距離(S2)}
これにより、特性インピーダンスを整合させるためにグランド層30をメッシュ構造とした場合であっても、第1及び第2実施形態と同様の作用を奏することができるので、伝送特性に優れ、高速伝送が可能でありながら設計が容易な構造のプリント配線板1を提供することができる。
以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
1…プリント配線板
10…第1絶縁層
11…絶縁性基材
12…第1接着層
13…第2接着層
20…保護層,第2絶縁層
40…導電層
41,41a,41b…信号線
42,42a,42b…グランド線,導電線
40a…銅箔層
40b…めっき層
30…グランド層

Claims (4)

  1. 第1絶縁層と、
    前記第1絶縁層の一方主面に形成されたグランド層と、
    前記第1絶縁層の他方主面に形成された信号線と、
    前記第1絶縁層の他方主面に形成され、前記信号線を挟んで並設された2本の導電線と、
    前記信号線と前記導電線とを覆うように前記第1絶縁層の他方主面側に積層された第2絶縁層と、を備え、
    前記第2絶縁層の誘電正接>前記第1絶縁層の誘電正接である場合は、
    前記第1絶縁層の比誘電率×前記信号線の幅÷前記第1絶縁層の厚さ>前記第2絶縁層の比誘電率×(前記信号線の厚さ÷前記信号線と前記一方の導電線との距離+前記信号線の厚さ÷前記信号線と前記他方の導電線との距離)の関係を有する構造のプリント配線板。
  2. 第1絶縁層と、
    前記第1絶縁層の一方主面に形成されたグランド層と、
    前記第1絶縁層の他方主面に形成された信号線と、
    前記第1絶縁層の他方主面に形成され、前記信号線を挟んで並設された2本の導電線と、
    前記信号線と前記導電線とを覆うように前記第1絶縁層の他方主面側に積層された第2絶縁層と、を備え、
    前記第2絶縁層の誘電正接<前記第1絶縁層の誘電正接である場合は、
    前記第1絶縁層の比誘電率×前記信号線の幅÷前記第1絶縁層の厚さ<前記第2絶縁層の比誘電率×(前記信号線の厚さ÷前記信号線と前記一方の導電線との距離+前記信号線の厚さ÷前記信号線と前記他方の導電線との距離)の関係を有する構造のプリント配線板。
  3. 第1絶縁層と、
    前記第1絶縁層の一方主面に形成されたグランド層と、
    前記第1絶縁層の他方主面に形成された隣り合う一対の信号線と、
    前記第1絶縁層の他方主面に形成され、前記一対の信号線を挟んで並設された2本の導電線と、
    前記信号線と前記導電線とを覆うように前記第1絶縁層の他方主面側に積層された第2絶縁層と、を備え、
    前記第2絶縁層の誘電正接>前記第1絶縁層の誘電正接である場合は、
    前記第1絶縁層の比誘電率×前記信号線の幅÷前記第1絶縁層の厚さ>前記第2絶縁層の比誘電率×(前記信号線の厚さ÷前記信号線と前記一方の導電線との距離+前記信号線の厚さ÷前記信号線と前記他方の導電線との距離+前記信号線の厚さ÷前記一対の信号線間の距離×2)の関係を有し、
    前記第2絶縁層の誘電正接<前記第1絶縁層の誘電正接である場合は、
    前記第1絶縁層の比誘電率×前記信号線の幅÷前記第1絶縁層の厚さ<前記第2絶縁層の比誘電率×(前記信号線の厚さ÷前記信号線と前記一方の導電線との距離+前記信号線の厚さ÷前記信号線と前記他方の導電線との距離+前記信号線の厚さ÷前記一対の信号線間の距離×2)の関係を有する構造のプリント配線板。
  4. 請求項1〜3の何れか一項に記載のプリント配線板であって、
    前記グランド層は、離散的に複数の領域が除去され、残された残部領域によって構成されたメッシュ構造を有し、
    前記関係において、(前記第1絶縁層の比誘電率×前記信号線の幅÷前記第1絶縁層の厚さ)の値は、前記グランド層が設けられている全体領域の面積に対する前記残部領域の面積の割合を示す導電領域率を乗じて、(前記第1絶縁層の比誘電率×前記信号線の幅÷前記第1絶縁層の厚さ×導電領域率)により算出されることを特徴とするプリント配線板。
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