JP5725013B2 - 構造体、配線基板および配線基板の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、構造体、配線基板および配線基板の製造方法に関する。

近年、特定の構造を有する導体パターンを周期的に配置すること（以下、メタマテリアルと記載）で電磁波の伝播特性を制御できることが明らかになっている。特に、特定の周波数帯域における電磁波伝播を抑制するように構成されるメタマテリアルを、電磁バンドギャップ構造（以下、ＥＢＧ構造と記載）と呼んでいる。

この種の技術として、例えば特許文献１（米国特許第６２６２４９５号明細書）に記載の技術がある。特許文献１のＦＩＧ．２には、シート状の導体プレーンの上方に島状の導体エレメントを複数配置し、この島状の導体エレメントそれぞれをビアで導体プレーンに接続した構造、いわゆるマッシュルーム型のＥＢＧ構造が示されている。

米国特許第６２６２４９５号明細書

しかしながら、特許文献１に記載されているＥＢＧ構造によって抑制可能な周波数帯域は比較的高く、より低い周波数帯域への抑制効果が薄かった。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、高周波数帯域および低周波数帯域の双方において十分に電磁波伝播を抑制することが可能な構造体、または当該構造体を有する配線基板を提供することにある。

本発明によれば、互いに対向する第１層と第２層とにそれぞれ形成される第１導体および第２導体と、前記第１導体と前記第２導体とを接続している接続部材と、前記第１層と前記第２層との中間に位置する第３層に形成され、前記第１導体と前記第２導体とに対向している第３導体と、前記第３導体に設けられ、前記接続部材が通過している開口と、前記第１層と前記第２層との中間に位置し前記第３層とは異なる第４層に形成され、前記第３導体に対向し、当該第３導体に設けられた前記開口を通過している前記接続部材と電気的に接続された第４導体と、を備え、前記第１導体は、隣接する他の構造体の前記第１導体と繋がっており、前記第２導体は、隣接する他の構造体の前記第２導体と繋がっていることを特徴とする構造体が提供される。

また、本発明によれば、互いに対向する第１層と第２層とにそれぞれ形成される第１導体および第２導体と、前記第１導体と前記第２導体とを接続している接続部材と、前記第１層と前記第２層との中間に位置する第３層に形成され、前記第１導体と前記第２導体とに対向している第３導体と、前記第３導体に設けられ、前記接続部材が通過している開口と、前記第１層と前記第２層との中間に位置し前記第３層とは異なる第４層に形成され、前記第３導体に対向し、当該第３導体に設けられた前記開口を通過している前記接続部材と電気的に接続された第４導体と、を備える構造体が複数設けられており、第１の前記構造体の前記第１導体は、隣接する他の構造体の前記第１導体と繋がっており、前記第１の構造体の前記第２導体は、隣接する他の構造体の前記第２導体と繋がっていることを特徴とする配線基板が提供される。

また、本発明によれば、（ａ）第１層に第１導体、第２層に第２導体、前記第１層と前記第２層との中間に位置する第３層に開口を有する第３導体、前記第１層と前記第２層との中間に位置し前記第３層とは異なる第４層に第４導体を配置し、かつ前記第１導体と前記第２導体と前記第３導体と前記第４導体とが互いに対向するように配置するステップと、（ｂ）前記第１導体と前記第２導体と前記第３導体と前記第４導体とを貫通し、前記第３導体の前記開口よりも径が小さく、かつ、前記開口を通過するスルーホールを設け、当該スルーホール内に、前記第３導体と絶縁し、前記第１導体と前記第２導体と前記第４導体と接続する接続部材を形成するステップと、により、前記第１導体、前記第２導体、前記接続部材、前記第３導体、及び、前記第４導体を備えた構造体を複数形成し、前記（ａ）のステップでは、隣接する前記構造体の前記第１導体どうしが繋がり、かつ、隣接する前記構造体の前記第２導体どうしが繋がるように、前記第１導体及び前記第２導体を配置する配線基板の製造方法が提供される。

本発明によれば、高周波数帯域および低周波数帯域の双方において十分に電磁波伝播を抑制することが可能な構造体、または当該構造体を有する配線基板が提供される。

本発明の第１の実施形態に係る構造体の斜視図である。 図１で示す構造体の断面図である。 第１の実施形態に係る配線基板の上面図と断面図である。 配線基板が取りうる構造体の配列パターンを示す図である。 配線基板が取りうる構造体の配列パターンを示す図である。 配線基板が取りうる構造体の配列パターンを示す図である。 第１の実施形態の構造体の変形例の斜視図である。 本発明の第２の実施形態に係る構造体の斜視図である。 図８で示す構造体の断面図である。 第２の実施形態に係る配線基板の上面図と断面図である。 第１の実施形態で説明した構造体の変形例の斜視図である。 第１の実施形態で説明した構造体の変形例の斜視図である。 第１の実施形態で説明した構造体の変形例の斜視図である。 第１の実施形態で説明した構造体の変形例の斜視図である。 第１の実施形態で説明した構造体の配列の変形例を示す図である。 シミュレーションに用いる構造体の寸法を示す図である。 シミュレーションに用いる配線基板の上面図と断面図である。 配線基板における上段部と下段部のシミュレーション結果を示すグラフである。 シミュレーションに用いる構造体の寸法を示す図である。 シミュレーションに用いる配線基板の上面図と断面図である。 配線基板のシミュレーション結果を示すグラフである。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
〔第１の実施形態〕

図１は、本発明の第１の実施形態に係る構造体１００の斜視図である。構造体１００は、Ａ層１１０（第１層）、Ｂ層１２０（第４層）、Ｃ層１３０（第３層）またはＤ層１４０（第２層）に形成される導体性の各種構成要素によって構成される。なお、Ａ層１１０、Ｂ層１２０、Ｃ層１３０またはＤ層１４０は、配線基板１０００の各層であって、互いに対向している。

グラウンド導体１１１（第１導体）およびグラウンド導体１４１（第２導体）は、接地等によって基準電位が与えられる。また、グラウンド導体１１１およびグラウンド導体１４１は、Ａ層１１０とＤ層１４０とにそれぞれ形成され、接続部材１５１によって層間接続される。なお、グラウンド導体１１１は、Ａ層１１０の全面に形成されてもよく、局所的に形成されてもよい。同様に、グラウンド導体１４１は、Ｄ層１４０の全面に形成されてもよく、局所的に形成されてもよい。

導体部１３１（第３導体）は、Ａ層１１０とＤ層１４０との中間に位置するＣ層１３０に形成される。また、導体部１３１は、グラウンド導体１１１とグラウンド導体１４１とに対向している。さらに、導体部１３１には接続部材１５１が通過する開口１３２が設けられ、導体部１３１と接続部材１５１とは接触しておらず、絶縁されているものとする。なお、導体部１３１は、Ｃ層１３０の全面に形成されてもよく、局所的に形成されてもよい。また、導体部１３１に設けられる開口１３２は、単一であっても複数であってもよい。さらに、開口１３２を通過する接続部材１５１は、単一であっても複数であってもよい。また、開口１３２の面積は、対向している導体エレメント１２１の面積より小さく、導体エレメント１２１の少なくとも一部が導体部１３１に対向している。

導体エレメント１２１（第４導体）は、Ａ層１１０とＤ層１４０との中間に位置し、Ｃ層１３０とは異なるＢ層１２０に形成される。そして、導体エレメント１２１は、導体部１３１に対向し、当該導体部１３１に設けられた開口１３２を通過している接続部材１５１と電気的に接続されている。なお、図１において接続部材１５１は、導体エレメント１２１の中心に接続されるように図示しているが、必ずしも中心に接続されなくてもよい。

接続部材１５１は、一層ごとに積層、スルーホール加工、配線形成を繰り返すビルドアップ方式によって形成されてもよい。また、接続部材１５１は、貫通ビアであってもよい。接続部材１５１が貫通ビアである場合、構造体１００は以下のような手順で製造される。まず、（ａ）Ａ層１１０にグランド導体１１１、Ｄ層１４０にグラウンド導体１４１、Ｃ層に導体部１３１、Ｂ層に導体エレメント１２１を配置し、かつグラウンド導体１１１と導体エレメント１２１と導体部１３１とグラウンド導体１４１とが互いに対向するように配置する。そして、（ｂ）グラウンド導体１１１と導体エレメント１２１と導体部１３１とグラウンド導体１４１とを貫通するスルーホールを設け、当該スルーホール内に導体部１３１と絶縁し、グラウンド導体１１１と導体エレメント１２１とグラウンド導体１４１と接続する接続部材１５１を形成させる。

当然、図示しない構成要素があるのであれば、（ａ）の工程において適切に配置されることが望ましい。また、（ｂ）の工程において、スルーホールを設ける方法は、適用可能であれば何を用いてもよく、例えばドリルでスルーホールを空けてもよい。さらに、（ｂ）の工程において、接続部材１５１を形成する方法は、適用可能であれば何を用いてもよく、例えばスルーホール内面をめっきすることによって形成してもよい。

接続部材１５１を貫通ビアとして製造することによって、ビルドアップ方式で製造する場合と比べて、製造工程を短縮することができ、製造コストも低減することができる。

グラウンド導体１１１、導体エレメント１２１、導体部１３１およびグラウンド導体１４１は、各々が形成される層の面方向に延在する導体であればよく、その形状は複数の態様を取りうる。従って、図１ではいずれも四角形として示したが、これに限らなくてもよい。

図２は、図１で示す断面における断面図である。図２において、破線で囲っている空間はＥＢＧ構造を成しており、それぞれＥＢＧ構造１７１とＥＢＧ構造１７２と呼ぶことにする。ＥＢＧ構造１７１は、Ａ層１１０に形成されたグラウンド導体１１１と、接続部材１５１と、導体部１３１と、導体エレメント１２１とによって構成される。また、ＥＢＧ構造１７２は、Ｄ層１４０に形成されたグラウンド導体１４１と、接続部材１５１と、導体部１３１と、導体エレメント１２１とによって構成される。すなわち、単一の構造体１００がＥＢＧ構造１７１とＥＢＧ構造１７２とを構成しており、導体エレメント１２１は、ＥＢＧ構造１７１とＥＢＧ構造１７２との双方に共有されている。そのため、２つのＥＢＧ構造を設けるより小型化を図ることができる。

図３は、本実施形態に係る配線基板１０００の上面図と断面図である。より詳細には、図３（Ａ）は配線基板１０００の上面図であって、図３（Ｂ）は図３（Ａ）に示す断面における断面図である。図３（Ａ）において、破線で示す四角形は、繰り返し配列された構造体１００の各々がＢ層１２０に備える導体エレメント１２１を示している。また、図３（Ａ）において、破線で示す円は、繰り返し配列された構造体１００の各々が備える接続部材１５１を示している。

Ａ層１１０には、複数のグラウンド導体１１１を含むグラウンドプレーンが形成されている。グラウンドプレーンは、いわゆるベタな導体であって、接地等によって基準電位が与えられている。また、グラウンドプレーンは、単一であってもよく、複数に分割されていてもよい。

Ｄ層１４０には、複数のグラウンド導体１４１を含むグラウンドプレーンが形成されている。グラウンドプレーンは、いわゆるベタな導体であって、接地等によって基準電位が与えられている。また、グラウンドプレーンは、単一であってもよく、複数に分割されていてもよい。

Ｂ層１２０には、複数の導体エレメント１２１が間隙を隔て、島状に形成されており、導体エレメント１２１の各々が、接続部材１５１によってグラウンドプレーンとグラウンドプレーンと接続されている。なお、個々の導体エレメント１２１間は絶縁されているものとする。

Ｃ層１３０には、複数の導体部１３１を含む導体プレーンが形成され、各々の導体部１３１に対向する導体エレメント１２１に接続されている接続部材１５１それぞれが通過する開口１３２が設けられている。導体プレーンは、いわゆるベタな導体であって、例えば電源を供給する電源プレーンであってもよい。この場合、導体プレーンは定電位を与えられる。また、導体プレーンは、単一であってもよく、複数に分割されていてもよい。

Ａ層１１０、Ｂ層１２０、Ｃ層１３０およびＤ層１４０は、上述した構成要素以外の構成、例えば電気信号を伝送する伝送路等を含んでもよい。また、配線基板１０００は、Ａ層１１０、Ｂ層１２０、Ｃ層１３０、Ｄ層１４０とは異なる層を備えてもよく、これらの層に上述した構成要素以外の構成、例えば伝送路等を含んでもよい。ただし、配線基板１０００において構造体１００が繰り返し配列されている領域、および当該領域の近傍に伝送路を配列すると構造体１００が成しているＥＢＧ構造の特性が変化するため、このような配列は避けることが望ましい。

配線基板１０００は、構造体１００を繰り返し配列された領域において、特定の周波数帯域の電磁波伝播を抑制することができる。すなわち、特定の周波数帯域の電磁波を発生するノイズ源や、特定の周波数帯域の電磁波から防護したい素子等を囲むように構造体１００を配列すればよく、その配列パターンは複数の態様を取りうる。

図４〜図６は、それぞれ配線基板１０００が取りうる構造体１００の配列パターンを示す図である。ただし、図４〜図６に図示される網掛けの部材は、半導体パッケージ１６１と半導体パッケージ１６２とする。図４に示すように、構造体１００は半導体パッケージ１６１と半導体パッケージ１６２の間に帯状に配置されてもよい。また、図５に示すように、構造体１００は半導体パッケージ１６１を囲むように配置されてもよい。また、図６に示すように、構造体１００は半導体パッケージ１６２を囲むように配置されていてもよい。

ただし、抑制対象の電磁波がいずれの方向から伝播しても、複数の構造体１００を通過させるように配列することによって、より効果的に電磁波の電波を抑制することができる。従って、図４または図５に示す配列パターンのように、一方の半導体パッケージから他方の半導体パッケージに向かう方向に、複数の構造体１００が並列される方が、図６に示す配列パターンより好ましい。

なお、グラウンド導体１１１と導体エレメント１２１の間隔、導体エレメント１２１と導体部１３１の間隔、導体部１３１とグラウンド導体１４１の間隔、接続部材１５１の太さ、および導体エレメント１２１の相互間隔などを調節することにより、電磁波伝播の抑制対象となる周波数帯域を所望の値に定めることができる。

ここで、本実施形態の効果について説明する。本実施形態の配線基板１０００が有する構造体１００の各々がＥＢＧ構造を成すので比較的高い周波数帯域への抑制効果を奏することができる。

また、本実施形態の配線基板１０００は、接続部材１５１がグラウンド導体１１１とグラウンド導体１４１とに接続されている。ある程度密な間隔で配列され、基準電位が与えられる接続部材１５１は、比較的低い周波数帯域の電磁波を低減することができるので、配線基板１０００は比較的低い周波数帯域への抑制効果も奏することができる。

なお、本実施形態では複数の構造体１００が繰り返し配列された配線基板１０００を用いて説明したが、配線基板１０００と構造体１００の寸法によっては、単一の構造体１００であっても、本実施形態と同様に、比較的高い周波数と比較的低い周波数の双方に対して抑制効果を奏する。ただし、単一の構造体１００によって抑制される周波数帯域は、複数の構造体１００が配列された場合と比較して、限定的になる可能性がある。

さらに、本実施形態において、導体エレメント１２１はＥＢＧ構造１７１とＥＢＧ構造１７２との双方に共有されるように構成されているので、導体エレメント１２１が構成されるＢ層１２０の数と、導体部１３１が形成されるＣ層１３０の数とが等しくなる。この効果について、図７を用いて説明する。

図７は、本実施形態の構造体１００の変形例である構造体３００の斜視図である。図７におけるグラウンド導体３１１、導体部３３１、開口３３２、グラウンド導体３５１および接続部材３６１は、それぞれグラウンド導体１１１、導体部１３１、開口１３２、グラウンド導体１４１および接続部材１５１に相当する。構造体１００と構造体３００との相違点は、導体エレメント３２１、３４１が形成される層の数が、導体部３３１が形成される層の数より多いことである。構造体３００も、ＥＢＧ構造を構成するので、ある程度密な間隔で配列すれば構造体１００と同様に、高周波数帯域および低周波数帯域の双方において十分に電磁波伝播を抑制可能である。しかし、上記の相違点により、構造体１００は構造体３００より薄く製造することができる。
〔第２の実施形態〕

図８は、第２の実施形態に係る構造体２００の斜視図である。構造体２００は、Ａ層２１０、Ｂ層２２０、Ｃ層２３０、Ｄ層２４０、Ｅ層２５０またはＦ層２６０に形成される導体性の各種構成要素によって構成される。なお、Ａ層２１０、Ｂ層２２０、Ｃ層２３０、Ｄ層２４０、Ｅ層２５０またはＦ層２６０は、配線基板２０００の各層であって、互いに対向している。

グラウンド導体２１１およびグラウンド導体２６１は、接地等によって基準電位が与えられる。また、グラウンド導体２１１およびグラウンド導体２６１は、Ａ層２１０とＦ層２６０とにそれぞれ形成され、接続部材２７１によって層間接続される。

導体部２３１と導体部２５１とは、Ｃ層２３０とＥ層２５０とにそれぞれ形成される。なお、導体部２３１と導体部２５１とには、接続部材２７１が通過する開口２３２と開口２５２とが設けられている。導体部２３１と導体部２５１とは、接続部材２７１に接触しておらず、絶縁されているものとする。

導体エレメント２２１と導体エレメント２４１とは、Ｂ層２２０とＤ層２４０とにそれぞれ形成される。そして、導体エレメント２２１は導体部２３１に対向し、導体エレメント２４１は導体部２５１に対向し、開口２３２および開口２５２を通過している接続部材２７１と電気的に接続されている。

図９は、図８に示す断面における断面図である。図９において破線で囲っている空間はＥＢＧ構造を成しており、それぞれＥＢＧ構造２８１、ＥＢＧ構造２８２およびＥＢＧ構造２８３と呼ぶことにする。ＥＢＧ構造２８１は、グラウンド導体２１１と、接続部材２７１と、グラウンド導体２１１に最も近い導体部２３１と、グラウンド導体２１１に最も近い導体エレメント２２１とによって構成される。また、ＥＢＧ構造２８２は、導体部２３１、導体エレメント２２１、接続部材２７１、導体部２５１および導体エレメント２４１によって構成される。さらに、ＥＢＧ構造２８３は、グラウンド導体２６１と、接続部材２７１と、グラウンド導体２６１に最も近い導体部２５１と、グラウンド導体２６１に最も近い導体エレメント２４１とによって構成される。

すなわち、単一の構造体２００がＥＢＧ構造２８１、ＥＢＧ構造２８２およびＥＢＧ構造２８３を構成している。また、導体エレメント２２１は、ＥＢＧ構造２８１とＥＢＧ構造２８２との双方に共有されている。さらに、導体エレメント２４１は、ＥＢＧ構造２８２とＥＢＧ構造２８３との双方に共有されている。そのため、２つのＥＢＧ構造を設けるより小型化を図ることができる。

上述したとおり、複数の層（Ｃ層２３０、Ｅ層２５０）にそれぞれ導体部２３１、導体部２５１が形成される本実施形態の構造体２００は、第１の実施形態のように導体部１３１が形成される層（Ｃ層１３０）の数が単一である場合に比べて、複雑にＥＢＧ構造を構成することがわかる。

図１０は、本実施形態に係る配線基板２０００の上面図と断面図である。より詳細には、図１０（Ａ）は配線基板２０００の上面図であって、図１０（Ｂ）は図１０（Ａ）に示す断面における断面図である。図１０（Ａ）において、破線で示す四角形は、繰り返し配列された構造体２００の各々が備える導体エレメント２２１または導体エレメント２４１を示している。また、図１０（Ａ）において、破線で示す円は、繰り返し配列された構造体２００の各々が備える接続部材２７１を示している。

Ａ層２１０には、複数の導体２１１を含むグラウンドプレーンが形成されている。Ｆ層２６０には、複数の導体２６１を含むグラウンドプレーンが形成されている。グラウンドプレーンは、いわゆるベタな導体であって、接地等によって基準電位が与えられている。また、グラウンドプレーンは、複数に分割されていてもよい。

Ｂ層２２０には、複数の導体エレメント２２１が間隙を隔て、島状に形成されており、Ｄ層２４０には、複数の導体エレメント２４１が間隙を隔て、島状に形成されている。導体エレメント２２１または導体エレメント２４１の各々が、接続部材２７１によってグラウンドプレーンとグラウンドプレーンと接続されている。

Ｃ層２３０には、複数の導体部２３１を含む導体プレーンが形成されている。各々の導体部２３１には、導体エレメント２２１が対向している。また、導体部２３１には、対向している導体エレメント２２１に接続されている接続部材２７１が通過する開口２３２が設けられている。Ｅ層２５０には、複数の導体部２５１を含む導体プレーンが形成されている。各々の導体部２５１には、導体エレメント２４１が対向している。また、導体部２５１には、対向している導体エレメント２４１に接続されている接続部材２７１が通過する開口２５２が設けられている。上記の導体プレーンは、いわゆるベタな導体であって、例えば電源を供給する電源プレーンであってもよい。この場合、導体プレーンは定電位を与えられる。また、導体プレーンは、複数に分割されていてもよい。

Ａ層２１０、Ｂ層２２０、Ｃ層２３０、Ｄ層２４０、Ｅ層２５０またはＦ層２６０は、上述した構成要素以外の構成、例えば電気信号を伝送する伝送路等を含んでもよい。また、配線基板２０００は、Ａ層２１０、Ｂ層２２０、Ｃ層２３０、Ｄ層２４０、Ｅ層２５０、Ｆ層２６０とは異なる層を備えてもよく、これらの層に上述した構成要素以外の構成、例えば伝送路等を含んでもよい。ただし、配線基板２０００において構造体２００が繰り返し配列されている領域、および当該領域の近傍に伝送路を配列すると構造体２００が成しているＥＢＧ構造の特性が変化するため、このような配列は避けることが望ましい。

本実施形態の効果について説明する。本実施形態の配線基板２０００が有する構造体２００の各々がＥＢＧ構造を成すので比較的高い周波数帯域への抑制効果を奏することができる。

また、本実施形態の配線基板２０００は、繰り返し配列された接続部材２７１がグラウンド導体２１１とグラウンド導体２６１とに接続されている。ある程度密な間隔で配列され、基準電位が与えられる接続部材２７１は、比較的低い周波数帯域の電磁波を低減することができるので、配線基板２０００は比較的低い周波数帯域への抑制効果も奏することができる。

すなわち、本実施形態の配線基板２０００は、第１の実施形態の配線基板１０００と同様に、高周波数帯域および低周波数帯域の双方において十分に電磁波伝播を抑制することができる。

以上、実施の形態を用いて本発明を詳細に説明したが、本発明は上記内容に限定されるものではなく、本発明の範疇を逸脱しない範囲においてあらゆる変形や変更が可能である。

例えば、図１１〜図１４は、第１の実施形態で説明した構造体１００の変形例の斜視図である。図１１〜図１３に示すとおり、グラウンド導体１１１、導体エレメント１２１またはグラウンド導体１４１は、中心に開口を設けられた平板であって、当該開口中に螺旋状の導体パターンを有してもよい。このとき、螺旋状の導体パターンの一端は平板に接続されており、他端は接続部材１５１に接続されてもよい。また、導体パターンは必ずしも螺旋状でなくてもよく、例えば直線状、曲線状、蛇行状などであってもよい。

また、図１４に示した構造は、導体エレメント１２１を含んで形成されるマイクロストリップ線路がオープンスタブとして機能するオープンスタブ型のＥＢＧ構造である。詳細には、接続部材１５１はインダクタンスを形成している。また、導体エレメント１２１は、対向する導体部１３１と電気的に結合することで導体部１３１をリターンパスとするマイクロストリップ線路を形成している。前記マイクロストリップ線路の一端はオープン端となっており、オープンスタブとして機能するように構成されている。なお、図１４に示したオープンスタブ型のＥＢＧ構造は、導体エレメント１２１が螺旋状パターンとなっているが、これに限定されず、例えば直線状パターン、曲線状パターン、蛇行状パターンなどであってもよい。

オープンスタブ型ＥＢＧ構造は、グラウンド導体１１１と導体部１３１からなる平行平板、あるいはグラウンド導体１４１と導体部１３１からなる平行平板を、前記オープンスタブと、前記インダクタンスからなる、直列共振回路でそれぞれシャントした等価回路で表現することができ、前記直列共振回路の共振周波数がバンドギャップの中心周波数を与える。したがって、前記導体エレメント１２１を含んで形成されるオープンスタブのスタブ長を長くすることでバンドギャップ帯域を低周波化することができる。オープンスタブ型ＥＢＧ構造はバンドギャップ帯域の低周波化にスタブ長が必要であるが必ずしも面積を必要としないため、導体エレメント１２１の小型化を図ることができる。

また、マイクロストリップ線路を形成する導体エレメント１２１と対向する導体部１３１は近接していることが好ましい。なぜならば、導体エレメントと導体部の距離が近いほど、前記マイクロストリップ線路の特性インピーダンスが低くなり、バンドギャップ帯域を広帯域化することができるためである。ただし、前記導体エレメント１２１を対向する導体部１３１に近接させない場合でも、本発明の本質的な効果には何ら影響を与えない。

上記と同様に、第２の実施形態で説明した構造体２００の変形例として、グラウンド導体２１１、導体エレメント２２１、導体エレメント２４１またはグラウンド導体２６１は、中央に開口を設けられた平板であって、当該開口中に螺旋状の導体パターンを有してもよい。このとき、螺旋状の導体パターンの一端は平板に接続されており、他端は接続部材２７１に接続されてもよい。また、導体エレメント２２１または導体エレメント２４１は、螺旋状の導体パターンであって、一端が接続部材２７１に接続されてもよい。このような構造にすることによって、螺旋状の導体パターンを有する構成要素はインダクタンスが増加するので、構造体２００の小型化を図ることができる。

第１の実施形態では、導体エレメント１２１が、導体部１３１を基準にしてグラウンド導体１１１側に位置する事例のみを説明したが、これに限らなくても良い。図１５は、第１の実施形態で説明した構造体１００の配列の変形例を示す図である。図１５に示すように、導体エレメント１２１の一部が導体部１３１を基準にしてグラウンド導体１４１側に位置してもよい。また、図１５に示すように、グラウンド導体１１１側に位置する導体エレメント１２１と、グラウンド導体１４１側に位置する導体エレメント１２１と、を交互に配列した場合、導体エレメント１２１の配列の繰り返しの回数を第１の実施形態より多くすることができる。そのため、ＥＢＧ構造を高密度に設けることができる。従って、第１の実施形態より高い特性のＥＢＧ構造を構成することができる。

また、第２の実施形態で説明した構造体２００の変形例として、導体エレメント２２１が形成されたＢ層２２０または導体エレメント２４１が形成されたＤ層２４０のいずれか一方が存在しなくてもよい。すなわち、導体エレメント（第４導体）が形成された層の数が、導体部（第３導体）が形成された層の数より少なくてもよい。

図９において、導体エレメント２２１はグラウンド導体２１１と導体部２３１との中間層に形成されたが、導体部２３１と導体部２５１との中間層に形成されてもよい。また、図９において、導体エレメント２４１は導体部２３１と導体部２５１との中間層に形成されたが、導体部２５１とグラウンド導体２６１との中間層に形成されてもよい。

上述した実施形態で図示した接続部材１５１または接続部材２７１には、いずれも導体エレメントが接続されているが、必ずしもこれに限らなくてもよく、導体エレメントと接続しない接続部材１５１または接続部材２７１が一部存在してもよい。当然、導体エレメントと接続しないことによってＥＢＧ構造が崩れる場合、その近傍空間における高周波帯域の電磁波抑制の効果が低下する。

以下、実施例に従って本発明を説明するが、本発明は実施例のみに限定されない。

〔実施例１〕
図１６は、シミュレーションに用いる構造体１００の寸法を示す図である。グラウンド導体１１１とグラウンド導体１４１とは、それぞれ一辺７ｍｍの正方形である。また、導体部１３１も一辺７ｍｍの正方形であって、その中心に直径０．５ｍｍの開口１３２が設けられている。そして、導体エレメント１２１は、一辺６ｍｍの正方形であり、接続部材１５１の直径は０．３ｍｍとする。グラウンド導体１１１と導体エレメント１２１の間隔、導体エレメント１２１と導体部１３１の間隔、および導体部１３１とグラウンド導体１４１の間隔は、それぞれ０．１ｍｍ、０．０７ｍｍ、０．５ｍｍとする。グラウンド導体１１１、導体エレメント１２１、導体部１３１、グラウンド導体１４１および接続部材１５１はそれぞれ完全導体である。また、導体エレメント１２１、導体部１３１およびグラウンド導体１４１の厚さは無視する。そして、上述の各種導体を除く斜線部は誘導体であり、比誘電率＝４．２、Ｔａｎδ＝０．０２５とする。

図１７は、シミュレーションに用いる配線基板３０００の上面図と断面図である。より詳細には、図１７（Ａ）は、図１６に示した構造体１００を繰り返し配列された配線基板３０００の上面図であって、構造体１００が１０×１０で配列されていることを示している。なお、構造体１００は互いに間隙を隔てることなく、電気的に接続されており、配線基板３０００は平面視で一辺７０ｍｍの正方形を成しているものとする。また、図１７（Ｂ）は配線基板３０００の断面図であって、図１７（Ａ）に示す断面線における断面図である。ここで、導体部１３１とグラウンド導体１４１とが対向している領域のうち、配線基板３０００の端から１４ｍｍの地点をそれぞれポート１８１およびポート１８２と定めた。また、グラウンド導体１１１と導体部１３１とが対向している領域のうち、配線基板３０００の端から１４ｍｍの地点をそれぞれポート１８３およびポート１８４と定めた。

本実施例においては、ポート１８１から給電し、ポート１８２で受電した電磁波の減衰量をシミュレーションする。ポート１８３から給電し、ポート１８４で受電した電磁波の減衰量をシミュレーションする。

図１８は、本実施例に用いる配線基板３０００における上段部（ポート１８３またはポート１８４）と下段部（ポート１８１またはポート１８２）のシミュレーション結果を示すグラフである。このグラフの縦軸は、電磁波の減衰量を示し、単位はｄＢ（デシベル）である。このグラフの横軸は、周波数を示し、単位はＧＨｚ（ギガヘルツ）である。また、曲線１９１は下段部におけるシミュレーション値を示す。そして、曲線１９２は上段部おけるシミュレーション値を示している。なお、ポート１８１におけるシミュレーション値と、ポート１８２におけるシミュレーション値とは等しいので、一つの曲線１９１で示すことができる。同様に、ポート１８３におけるシミュレーション値と、ポート１８４におけるシミュレーション値とは等しいので、一つの曲線１９２で示すことができる。

図１８に示すシミュレーション結果から、配線基板３０００の上段部と下段部は共に、４００ＭＨｚを含むバンドギャップ領域、１．２ＧＨｚを含むバンドギャップ領域、２．４ＧＨｚを含むバンドギャップ領域および４．４ＧＨｚを含むバンドギャップ領域を示し、いずれのバンドギャップ領域においても十分な抑制効果（４０ｄＢ以上の減衰量）を奏することがわかる。

２．４ＧＨｚ近傍の周波数帯域は、主に無線ＬＡＮや無線インターネット技術に利用されている。また、４００ＭＨｚ近傍の周波数帯域は、主に公共業務用無線機に利用されている。本実施例の配線基板３０００は、これらの双方の周波数帯域の電磁波に対して十分な抑制効果を奏する。

〔比較例１〕
図１９は、シミュレーションに用いる構造体４００の寸法を示す図である。構造体４００は、従来型のいわゆるマッシュルーム構造を有するＥＢＧ構造体である。導体パターン４１１は、一辺６ｍｍの正方形であり、導体パターン４３１は一辺７ｍｍの正方形である。また、導体パターン４２１は、一辺７ｍｍの正方形であって、その中心に直径０．５ｍｍの開口４２２が設けられている。接続部材４４１の直径は０．３ｍｍとする。導体パターン４１１と導体パターン４２１の間隔、導体パターン４２１と導体パターン４３１の間隔は、それぞれ０．０７ｍｍ、０．５ｍｍとする。導体パターン４１１、導体パターン４２１、導体パターン４３１および接続部材４４１はそれぞれ完全導体である。また、導体パターン４１１、導体パターン４２１および導体パターン４３１の厚さは無視する。そして、上述の各種導体を除く斜線部は誘導体であり、比誘電率＝４．２、Ｔａｎδ＝０．０２５とする。

図２０は、 シミュレーションに用いる配線基板４０００の上面図と断面図である。より詳細には、図２０（Ａ）は、図１９に示した構造体４００を繰り返し配列された配線基板４０００の上面図であって、構造体４００が１０×１０で配列されていることを示している。なお、構造体４００は互いに間隙を隔てることなく、電気的に接続されており、配線基板４０００は平面視で一辺７０ｍｍの正方形を成しているものとする。また、図２０（Ｂ）は配線基板４０００の断面図であって、図２０（Ａ）に示す断面における断面図である。ここで、導体パターン４２１と導体パターン４３１とが対向している領域のうち、配線基板４０００の端から１４ｍｍの地点をそれぞれポート４８１およびポート４８２と定めた。このポート４８１およびポート４８２における電磁波の減衰量をシミュレーションする。

本比較例においては、ポート４８１から給電し、ポート４８２で受電した電磁波の減衰量をシミュレーションする。

図２１は、配線基板３０００と配線基板４０００のシミュレーション結果を示すグラフである。このグラフの縦軸は、電磁波の減衰量を示し、単位はｄＢ（デシベル）である。このグラフの横軸は、周波数を示し、単位はＧＨｚ（ギガヘルツ）である。また、曲線４９１は、図１７に示すポート１８１またはポート１８２におけるシミュレーション値を示しており、曲線１９１の一部（０Ｈｚ〜６ＧＨｚ）と等しい。曲線４９２はポート４８１またはポート４８２におけるシミュレーション値を示している。なお、ポート４８１におけるシミュレーション値と、ポート４８２におけるシミュレーション値とは等しいので、一つの曲線４９２で示すことができる。

図２１のシミューレーション結果から、配線基板４０００は、２．４ＧＨｚを含むバンドギャップ領域において配線基板３０００より高い抑制効果を奏するが、４００ＭＨｚ近傍の周波数帯域において十分な抑制効果を奏することができないことがわかる。
以下、参考形態の例を付記する。
１． 互いに対向する第１層と第２層とにそれぞれ形成される第１導体および第２導体と、
前記第１導体と前記第２導体とを接続している接続部材と、
前記第１層と前記第２層との中間に位置する第３層に形成され、前記第１導体と前記第２導体とに対向している第３導体と、
前記第３導体に設けられ、前記接続部材が通過している開口と、
前記第１層と前記第２層との中間に位置し前記第３層とは異なる第４層に形成され、前記第３導体に対向し、当該第３導体に設けられた前記開口を通過している前記接続部材と電気的に接続された第４導体と、
を備えることを特徴とする構造体。
２． １に記載の構造体であって、
前記第１導体および前記第２導体は、基準電位を与えられることを特徴とする構造体。
３． １または２に記載の構造体であって、
前記第４導体が形成された前記第４層の数が、前記第３導体が形成された前記第３層の数と等しい又はより少ないことを特徴とする構造体。
４． １乃至３いずれかに記載の構造体であって、
前記第３導体が形成された前記第３層の数が一つであり、
前記第１導体と前記第３導体とを少なくとも含む第１の電磁バンドギャップ構造を構成し、かつ前記第２導体と当該第３導体とを少なくとも含む第２の電磁バンドギャップ構造を構成することを特徴とする構造体。
５． ４に記載の構造体であって、
前記第１導体と、前記接続部材と、前記第３導体と、前記第４導体とによって前記第１の電磁バンドギャップ構造を構成し、
かつ前記第２導体と、当該接続部材と、当該第３導体と、当該第４導体とによって、前記第２の電磁バンドギャップ構造を構成することを特徴とする構造体。
６． １乃至３いずれかに記載の構造体であって、
前記第３導体が形成された前記第３層の数が複数であり、
前記第１導体と当該第１導体に最も近い前記第３導体とを少なくとも含む第３の電磁バンドギャップ構造を構成し、かつ複数の前記第３導体を少なくとも含む第４の電磁バンドギャップ構造を構成することを特徴とする構造体。
７． ６に記載の構造体であって、
前記第１導体と、前記接続部材と、前記第３導体のうち当該第１導体に最も近い一の第３導体と、前記第４導体のうち当該第１導体に最も近い一の第４導体とによって前記第３の電磁バンドギャップ構造を構成し、
かつ当該一の第３導体と当該一の第４導体と当該接続部材とは、他の第３導体と他の第４導体とともに、前記第４の電磁バンドギャップ構造を構成することを特徴とする構造体。
８． 互いに対向する第１層と第２層とにそれぞれ形成される第１導体および第２導体と、
前記第１導体と前記第２導体とを接続している接続部材と、
前記第１層と前記第２層との中間に位置する第３層に形成され、前記第１導体と前記第２導体とに対向している第３導体と、
前記第３導体に設けられ、前記接続部材が通過している開口と、
前記第１層と前記第２層との中間に位置し前記第３層とは異なる第４層に形成され、前記第３導体に対向し、当該第３導体に設けられた前記開口を通過している前記接続部材と電気的に接続された第４導体と、
を備えることを特徴とする配線基板。
９． （ａ）第１層に第１導体、第２層に第２導体、前記第１層と前記第２層との中間に位置する第３層に第３導体、前記第１層と前記第２層との中間に位置し前記第３層とは異なる第４層に第４導体を配置し、かつ前記第１導体と前記第２導体と前記第３導体と前記第４導体とが互いに対向するように配置するステップと、
（ｂ）前記第１導体と前記第２導体と前記第３導体と前記第４導体とを貫通するスルーホールを設け、当該スルーホール内に、前記第３導体と絶縁し、前記第１導体と前記第２導体と前記第４導体と接続する接続部材を形成するステップと、
を備えることを特徴とする配線基板の製造方法。

この出願は、２０１０年３月８日に出願された日本特許出願特願２０１０−０５１０７８号を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

Claims (9)

1. 互いに対向する第１層と第２層とにそれぞれ形成される第１導体および第２導体と、
   前記第１導体と前記第２導体とを接続している接続部材と、
   前記第１層と前記第２層との中間に位置する第３層に形成され、前記第１導体と前記第２導体とに対向している第３導体と、
   前記第３導体に設けられ、前記接続部材が通過している開口と、
   前記第１層と前記第２層との中間に位置し前記第３層とは異なる第４層に形成され、前記第３導体に対向し、当該第３導体に設けられた前記開口を通過している前記接続部材と電気的に接続された第４導体と、
   を備え、
   前記第１導体は、隣接する他の構造体の前記第１導体と繋がっており、
   前記第２導体は、隣接する他の構造体の前記第２導体と繋がっていることを特徴とする構造体。
2. 請求項１に記載の構造体であって、
   前記第１導体および前記第２導体は、基準電位を与えられることを特徴とする構造体。
3. 請求項１または２に記載の構造体であって、
   前記第４導体が形成された前記第４層の数が、前記第３導体が形成された前記第３層の数と等しい又はより少ないことを特徴とする構造体。
4. 請求項１乃至３いずれかに記載の構造体であって、
   前記第３導体が形成された前記第３層の数が一つであり、
   前記第１導体と前記第３導体とを少なくとも含む第１の電磁バンドギャップ構造を構成し、かつ前記第２導体と当該第３導体とを少なくとも含む第２の電磁バンドギャップ構造を構成することを特徴とする構造体。
5. 請求項４に記載の構造体であって、
   前記第１導体と、前記接続部材と、前記第３導体と、前記第４導体とによって前記第１の電磁バンドギャップ構造を構成し、
   かつ前記第２導体と、当該接続部材と、当該第３導体と、当該第４導体とによって、前記第２の電磁バンドギャップ構造を構成することを特徴とする構造体。
6. 請求項１乃至３いずれかに記載の構造体であって、
   前記第３導体が形成された前記第３層の数が複数であり、
   前記第１導体と当該第１導体に最も近い前記第３導体とを少なくとも含む第３の電磁バンドギャップ構造を構成し、かつ複数の前記第３導体を少なくとも含む第４の電磁バンドギャップ構造を構成することを特徴とする構造体。
7. 請求項６に記載の構造体であって、
   前記第１導体と、前記接続部材と、前記第３導体のうち当該第１導体に最も近い一の第３導体と、前記第４導体のうち当該第１導体に最も近い一の第４導体とによって前記第３の電磁バンドギャップ構造を構成し、
   かつ当該一の第３導体と当該一の第４導体と当該接続部材とは、他の第３導体と他の第４導体とともに、前記第４の電磁バンドギャップ構造を構成することを特徴とする構造体。
8. 互いに対向する第１層と第２層とにそれぞれ形成される第１導体および第２導体と、
   前記第１導体と前記第２導体とを接続している接続部材と、
   前記第１層と前記第２層との中間に位置する第３層に形成され、前記第１導体と前記第２導体とに対向している第３導体と、
   前記第３導体に設けられ、前記接続部材が通過している開口と、
   前記第１層と前記第２層との中間に位置し前記第３層とは異なる第４層に形成され、前記第３導体に対向し、当該第３導体に設けられた前記開口を通過している前記接続部材と電気的に接続された第４導体と、
   を備える構造体が複数設けられており、
   第１の前記構造体の前記第１導体は、隣接する他の構造体の前記第１導体と繋がっており、
   前記第１の構造体の前記第２導体は、隣接する他の構造体の前記第２導体と繋がっていることを特徴とする配線基板。
9. （ａ）第１層に第１導体、第２層に第２導体、前記第１層と前記第２層との中間に位置する第３層に開口を有する第３導体、前記第１層と前記第２層との中間に位置し前記第３層とは異なる第４層に第４導体を配置し、かつ前記第１導体と前記第２導体と前記第３導体と前記第４導体とが互いに対向するように配置するステップと、
   （ｂ）前記第１導体と前記第２導体と前記第３導体と前記第４導体とを貫通し、前記第３導体の前記開口よりも径が小さく、かつ、前記開口を通過するスルーホールを設け、当該スルーホール内に、前記第３導体と絶縁し、前記第１導体と前記第２導体と前記第４導体と接続する接続部材を形成するステップと、
   により、
   前記第１導体、前記第２導体、前記接続部材、前記第３導体、及び、前記第４導体を備えた構造体を複数形成し、
   前記（ａ）のステップでは、隣接する前記構造体の前記第１導体どうしが繋がり、かつ、隣接する前記構造体の前記第２導体どうしが繋がるように、前記第１導体及び前記第２導体を配置する配線基板の製造方法。

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