JP5576261B2

JP5576261B2 - 配線基板

Info

Publication number: JP5576261B2
Application number: JP2010289893A
Authority: JP
Inventors: 久義和田
Original assignee: 京セラＳｌｃテクノロジー株式会社
Priority date: 2010-12-27
Filing date: 2010-12-27
Publication date: 2014-08-20
Anticipated expiration: 2030-12-27
Also published as: JP2012138471A

Description

本発明は、ストリップライン構造を有する配線基板に関するものである。

高周波の信号を伝送する配線基板としてストリップライン構造を有する配線基板が多用されている。このストリップライン構造は、例えば図４（ａ），（ｂ）に要部断面図およびその透視平面図で示すように、帯状の信号線１１の上下に絶縁層１２を挟んでベタ状の接地または電源導体層１３を備えている。さらに、信号線１１の両側に上下の接地または電源導体層１３同士を接続する貫通導体１４を等間隔で並べて配置することで信号線１１に対する電磁的なシールドを強化し外部からのノイズの侵入や外部へのノイズの放射を防止している。なお、各絶縁層１２を貫通する貫通導体１４同士は、各絶縁層の間に配置された円形のランド１５を介して互いに接続されている。

しかしながら、このようなストリップライン構造を有する配線基板において信号線１１を伝送される信号の周波数は、例えば車載レーダ用途やビームフォーミング用途等に使用される配線基板では６０ＧＨｚ以上と極めて高周波になってきている。このような６０ＧＨｚ以上の超高周波を伝送するための配線基板においては、信号線１１を伝送される信号の反射損が低いことが要求される。

特開２００６−２４６１８号公報

本発明の課題は、信号線を伝送される高周波信号を低損失で伝送することが可能な配線基板を提供することにある。

本発明の配線基板は、帯状の信号線と、この信号線の上下に絶縁層を挟んで配置された第１番目の接地または電源導体層と、信号線の両側に信号線に沿って並んでおり、上下の第１番目の接地または電源導体層同士を接続する第１番目の貫通導体の列とを具備して成る配線基板であって、上下の第１番目の接地または電源導体層の信号線と対向する領域と第１番目の貫通導体の列との間に信号線に沿って連続的に延びるスリットが形成されているとともに、第１番目の接地または電源導体層のさらに上下に絶縁層を挟んで第２番目の接地または電源導体層が配置されており、スリットよりも第１の貫通導体側の領域の第１番目の接地または電源導体層と第２番目の接地または電源導体層とが信号線に沿って並んだ第２番目の貫通導体の列を介して接続されているとともに、スリットで挟まれた領域の第１番目の接地または電源導体層と第２番目の接地または電源導体層とが信号線の上下に並んだ第３番目の貫通導体の列を介して接続されていることを特徴とするものである。

本発明の配線基板によれば、信号線の上下に配置された第１番目の接地または電源導体層は、信号線と対向する領域と信号線の両側に形成された接地または電源用の第１番目の貫通導体の列との間に信号線に沿って連続的に延びるスリットを有しているとともに、第１番目の接地または電源導体層のさらに上下に絶縁層を挟んで第２番目の接地または電源導体層が配置されており、スリットよりも第１の貫通導体側の領域の第１番目の接地または電源導体層と第２番目の接地または電源導体層とが信号線に沿って並んだ第２番目の貫通導体の列を介して接続されているとともに、スリットで挟まれた領域の第１番目の接地または電源導体層と第２番目の接地または電源導体層とが信号線の上下に並んだ第３番目の貫通導体の列を介して接続されていることから、信号線を伝送される信号に対応して形成されるリターンパスの電磁的な結合が接地または電源導体層におけるスリットに挟まれた領域に大きく集中し、それにより信号線を伝送する高周波信号を低損失で伝送することが可能となる。

図１（ａ），（ｂ）は、本発明の配線基板の実施形態の一例を示す要部断面図およびその透視平面図である。図２（ａ），（ｂ）は、本発明の配線基板の実施形態の他の例を示す要部断面図およびその透視平面図である。図３は、図１（ａ），（ｂ）および図２（ａ），（ｂ）ならびに図４（ａ），（ｂ）に示す配線基板に対応する解析モデルを用いたシミュレーション結果を示すグラフである。図４（ａ），（ｂ）は、従来の配線基板の例を示す要部断面図およびその透視平面図である。

次に本発明の配線基板の実施形態の一例を図１（ａ），（ｂ）を基に説明する。図１（ａ），（ｂ）は本例の配線基板の一部を示す要部断面図およびその透視平面図であり、図中、１は信号線、２は絶縁層、３は接地または電源導体層、４は貫通導体、５はランドである。

信号線１は、例えば銅箔や銅めっき層から成り、線幅が１０〜１００μｍ程度、厚みが５〜２０μｍ程度の帯状の配線である。この信号線１には接地または電源導体層３との電磁結合により例えば６０ＧＨｚを超える高周波信号が伝送される。

絶縁層２は、例えばエポキシ樹脂やポリイミド樹脂等の熱硬化性樹脂から成り、厚みが２５〜１００μｍ程度である。この絶縁層２は、信号線１を上下から挟んでおり、信号線１と接地または電源導体層３とを電気的に絶縁している。

信号線１の上下には、絶縁層２を挟んで接地または電源導体層３が配置されている。接地または電源導体層３は、信号線１と同様の銅箔や銅めっき層から成り、厚みが５〜２０μｍ程度である。この接地または電源導体層３は、信号線１に対するシールド層として機能するとともに信号線１に伝送される高周波信号に対するリターンパスを提供する。

信号線１の両側には、絶縁層２を貫通して上下の接地または電源導体層３を互いに接続する複数の貫通導体４が信号線１に沿って列を成して並んでいる。貫通導体４は、例えば一般的にビアホールとかスルーホールと呼ばれる貫通孔の内部に被着または充填させた銅めっきや硬化した導体ペーストから成り、直径が３０〜１００μｍ程度であり、信号線１から５０〜２００μｍ程度離間した位置に１５０〜１０００μｍのピッチで配列されている。これらの貫通導体４は、信号線１に対する電磁的なシールドを強化し外部からのノイズの侵入や外部へのノイズの放射を防止している。なお、上層の絶縁層２を貫通する貫通導体４と下層の絶縁層２を貫通する貫通導体４との間には、信号線１と同様の銅箔や銅めっき層から成るランド５が設けられている。ランド５は。その厚みが信号線１と実質的に同じ厚みであり、直径が５０〜２００μｍ程度の円形である。

そして本例の配線基板においては、信号線１の上下に配置された接地または電源導体層３における信号線１と対向する領域と貫通導体４の列との間に信号線１に沿って断続的に延びる複数のスリット６が信号線１の両側に並行して形成されている。これらのスリット６は、例えばその幅が３０〜５０μｍ、長さが５０〜５００μｍであり、長さ方向に互いの隣接間隔が５０〜５００μｍで信号線１と対向する領域からの距離が３０〜１００μｍ、貫通導体４の列からの距離が５０〜１５０μｍで並んでいる。

このように、本例の配線基板では、信号線１の上下に配置された接地または電源導体層３における信号線１と対向する領域と貫通導体４の列との間に信号線１に沿って断続的に延びる複数のスリット６が信号線１の両側に並行して形成されていることから、信号線１を伝送される信号に対応して形成されるリターンパスの電磁的な結合がスリット６の列の間に挟まれた領域、即ち接地または電源導体層３における信号線１と対向する領域およびその近傍に大きく集中し、それにより信号線１を伝送される高周波信号を低損失で伝送することができる。

なお、本発明は上述の実施形態の一例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば種々の変更は可能である。例えば図２（ａ），（ｂ）に本発明の配線基板の実施形態の他の例を示す。なお、この例において上述した一例と同様の箇所には同様の符号を付し、その詳細な説明は省略する。

図２（ａ），（ｂ）に示す例では、上述の一例と同様に信号線１と、この信号線１を上下から挟む絶縁層２と、信号線１の上下に絶縁層２を挟んで配置された接地または電源導体層３と、これら上下の接地または電源導体層３を接続する貫通導体４と、上下の貫通導体４に接続されたランド５を有している。ただし、この例では、接地または電源導体層３に形成されたスリット６が断続的ではなく、連続的に形成されている点で上述の一例とは異なる。

さらにこの例では、上下の接地または電源導体層３の上および下に絶縁層２Ａを介してベタ状の接地または電源導体層３Ａが形成されている。絶縁層２Ａおよび接地または電源導体層３Ａは、上述の一例における絶縁層２および接地または電源導体層３と同様の材料および厚みから成る。そして、この接地または電源導体層３Ａは、貫通導体４Ａを介して接地または電源導体３に電気的に接続されている。なお、貫通導体４Ａは上述の一例における貫通導体４と同様の材料および直径ならびに間隔で形成されている。

またさらに、スリット６で挟まれた領域の上下の接地または電源導体層３は、貫通導体７により上下の接地または電源導体層３Ａに接続されている。貫通導体７は、貫通導体４Ａと同様の材料および直径ならびに間隔で形成されている。このような構成をとることにより、スリット６を信号線１に沿って連続的に設けることができる。そして、この場合にも信号線１を伝送される信号に対応して形成されるリターンパスの電磁的な結合がスリット６の間に挟まれた領域、即ち接地または電源導体層３における信号線１と対向する領域およびその近傍に大きく集中し、それにより信号線１を伝送する高周波信号を低損失で伝送することができる。

つぎに、図１（ａ），（ｂ）および図２（ａ），（ｂ）で示した本発明の配線基板の解析モデルおよび図４（ａ），（ｂ）で示した従来の配線基板の解析モデルを用いて電磁界シミュレータにより信号の反射損を解析した結果を図３に示す。

図３に示すように、本発明の配線基板の解析モデルにおいては従来の配線基板の解析モデルよりも、各周波数において反射損が約−１０ｄＢ程度良好なことが分かる。特に上述した本発明の他の例に対応する解析モデルでは、６０ＧＨｚを超える領域でも反射損が略−５０ｄＢ以下であり、極めて優れた特性を有していることが分かる。

１信号線
２絶縁層
３接地または電源導体層
４貫通導体
６スリット

Claims

帯状の信号線と、該信号線の上下に絶縁層を挟んで配置された第１番目の接地または電源導体層と、前記信号線の両側に該信号線に沿って並んでおり、上下の前記第１番目の接地または電源導体層同士を接続する第１番目の貫通導体の列とを具備して成る配線基板であって、上下の前記第１番目の接地または電源導体層の前記信号線と対向する領域と前記第１番目の貫通導体の列との間に前記信号線に沿って連続的に延びるスリットが形成されているとともに、前記第１番目の接地または電源導体層のさらに上下に絶縁層を挟んで第２番目の接地または電源導体層が配置されており、前記スリットよりも前記第１番目の貫通導体側の領域の前記第１番目の接地または電源導体層と前記第２番目の接地または電源導体層とが前記信号線に沿って並んだ第２番目の貫通導体の列を介して接続されているとともに、前記スリットで挟まれた領域の前記第１番目の接地または電源導体層と前記第２番目の接地または電源導体層とが前記信号線の上下に並んだ第３番目の貫通導体の列を介して接続されていることを特徴とする配線基板。