JP6075745B2 - 多層プリント基板の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は多層プリント基板及びそれに用いる製造方法に関し、特に多層プリント基板に用いられるスルーホールの寄生容量の削減に関する。

一般的に、多層プリント基板では、信号層と他の信号層とを接続するためにスルーホールが用いられている。しかしながら、この方法では、スルーホールにおいて、電源層やＧＮＤ（グランド）層と作用して大きな寄生容量を形成し、高速伝送では伝送特性悪化の大きな要因となる。

このため、高密度、高速伝送を行うプリント基板では、スルーホールの寄生容量を削減する必要がある。このスルーホールの寄生容量の削減方法としては、スルーホールの伝送経路ではない部分（スタブ）をドリルで削る方法がある（例えば、特許文献１参照）。

特開２００３−１５８３８１号公報

上述した本発明に関連する多層プリント基板では、信号層がスルーホールを通して接続されているが、そのスルーホールは、ドリルで穴を空けた後、穴内壁がメッキされるため、一般的に円筒状に形成される。

そのため、スルーホールには、伝送に不必要な部分が存在し、その不必要な部分が電源層又はＧＮＤ層と作用することで大きな寄生容量を形成し、インピーダンスの不整合を生じさせている。

この寄生容量により生じる問題は、高密度・高速信号のプリント基板で伝送特性を大幅に悪化させてしまう要因となっている。また、上記の特許文献１に記載の方法では、スルーホールの伝送経路ではない部分（スタブ）をドリルで削っているので、信号層と信号層との間のスルーホールが円筒状のまま残り、インピーダンスの不整合を解消することができない。

そこで、本発明の目的は上記の問題点を解消し、スルーホールで生じる寄生容量を削減することができ、特性インピーダンスの不整合による伝送特性の悪化を低減させることができる多層プリント基板及びそれに用いる製造方法を提供することにある。

本発明による多層プリント基板は、信号層と他の信号層とを接続するためにスルーホールが用いられる多層プリント基板であって、
伝送経路となっているスルーホールの筒の一部を削り、前記伝送経路として残す部分の量を変えることで、前記信号層のインピーダンスと前記スルーホールのインピーダンスとを調整している。

本発明による製造方法は、信号層と他の信号層とを積層し、前記信号層と前記他の信号層とを接続するためのスルーホールを形成する第一の工程と、
伝送経路となっているスルーホールの筒の一部を削り、前記伝送経路として残す部分の量を変えることで、前記信号層のインピーダンスと前記スルーホールのインピーダンスとを調整する第２の工程とを有することを特徴とする。

本発明は、上記のような構成及び動作とすることで、スルーホールで生じる寄生容量を削減することができ、特性インピーダンスの不整合による伝送特性の悪化を低減させることができるという効果が得られる。

本発明による多層プリント基板の構成例を示す断面図である。 本発明の実施の形態による多層プリント基板の製造工程を示す図である。 本発明の実施の形態による多層プリント基板の製造工程を示す図である。 本発明の実施の形態による多層プリント基板の製造工程を示す図である。 図３に示すドリルで削る様子を上から示す図である。 本発明の他の実施の形態によるスルーホールの伝送に不要な部分を削る様子を示す図である。

次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。まず、本発明による多層プリント基板の概要について説明する。

図１は本発明による多層プリント基板の構成例を示す断面図である。図１において、多層プリント基板１は、信号層２と電源／ＧＮＤ（グランド）層３とを積層して構成され、スルーホール４が設けられている。

このスルーホール４では、伝送に不要な部分をドリル（図示せず）で削るとともに、伝送経路として残す部分の量を変えることでインピーダンスを調整し、可能な限り信号配線とインピーダンスが等しくなるようにしている。この場合、ドリルで削除する量は、信号配線のインピーダンスやスルーホール４の径等々によって変わってくる。

このように、本発明では、スルーホール４の伝送に不要な部分をドリルで削るとともに、伝送経路として残す部分の量を変えてインピーダンスを調整することで、スルーホール４で生じる寄生容量を削減することができ、特性インピーダンスの不整合による伝送特性の悪化を低減させることができる。

図２〜図４は本発明の実施の形態による多層プリント基板１の製造工程を示す図である。これら図２〜図４を参照して本発明の実施の形態による多層プリント基板１の製造工程について説明する。

本実施の形態では、図２に示すように、通常通り、信号層２と電源／ＧＮＤ層３とを積層し、スルーホール４を形成して多層プリント基板１を作成する。この時、スルーホール４には、伝送に不必要な部分が存在し、その不必要な部分が電源／ＧＮＤ層３と作用することで大きな寄生容量を形成し、インピーダンスの不整合を生じさせている。

この例では、スルーホール４のインピーダンス：４０Ωに対して、信号層２の配線２ａ，２ｂのインピーダンス：５０Ωと、インピーダンスの不整合が生じている。

次に、本実施の形態では、スルーホール４の伝送に不要な部分に対し、図３に示すように、ドリル５で削ることで、電源／ＧＮＤ層３からの作用によって生じる寄生容量を削減する。

その際、スルーホール４において、伝送経路として残す部分の量を変えることでインピーダンスを調整し、可能な限り、スルーホール４のインピーダンスと配線２ａ，２ｂのインピーダンスとが等しくなるようにする。ドリル５で削除する量は、配線２ａ，２ｂのインピーダンスやスルーホール４の径等々によって変わってくる。

本実施の形態では、スルーホール４の伝送に不要な部分をドリル５で削ることで、図４に示すように、スルーホール４のインピーダンス：５０Ωと、信号層２の配線２ａ，２ｂのインピーダンス：５０Ωと等しくなるようにしている。

このように、本実施の形態では、伝送経路となっているスルーホール４の筒を一部削り、伝送経路として残す部分の量を変えることでインピーダンスを調整することによって、配線２ａ，２ｂのインピーダンスとスルーホール４の伝送経路のインピーダンスとを整合させることができる。

図５は図３に示すドリル５で削る様子を上から示す図である。図５に示すように、本実施の形態では、スルーホール４のスルーホール・ランド１１と同程度の径のドリル５で基板表面から信号配線１２に掛からないように削っている。

つまり、スルーホール・ランド１１及び信号配線１２は、図５に示すように、伝送経路として残した部分１２ａと、ドリル５で削除した部分１２ｂとからなる。

この場合、本実施の形態では、寄生容量を削減するためにクリアランス（アンチパッド）を大きくする必要がないので、配線性の向上が見込める。また、本実施の形態では、特別な装置が必要なく、既存のＮＣ（Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ Ｃｏｎｔｒｏｌ）ドリルを使用することで、スルーホール４の伝送に不要な部分を削ることが可能である。

図６は本発明の他の実施の形態によるスルーホール４の伝送に不要な部分を削る様子を示す図である。本発明の他の実施の形態では、図６に示すように、伝送経路２ｃが確保されていれば、基板表面の上下からドリル５で削ることも可能である。

尚、本発明では、図５に示すように、スルーホール・ランド１１の径より小さい径のドリルを使用し、複数回に分けて削ることで、スルーホール４の不必要な部分をより精度よく削ることができる。また、本発明では、スルーホール・ランド１１の径より小さい径のドリルを使用することで、スルーホール・ランド１１の外側を削ってしまう部分も減らせるため、配線性の向上も見込める。

本発明は、高密度・高速伝送のための多層プリント基板の製造に適用可能である。

１ 多層プリント基板
２ 信号層
２ａ，２ｂ 配線
２ｃ 伝送経路
３ 電源／ＧＮＤ層
４ スルーホール
５ ドリル
１１ スルーホール・ランド
１２ 信号配線
１２ａ 伝送経路として残した部分
１２ｂ ドリルで削除した部分

Claims (2)

1. スルーホール・ランドを有する信号層とスルーホール・ランドを有する他の信号層とを積層し、前記信号層と前記他の信号層とを接続するためのスルーホールを形成する第一の工程と、
   前記信号層と前記他の信号層とを接続するための、伝送経路となっているスルーホールの筒の一部を削り、前記伝送経路として残す部分の量を変えることで、前記信号層のインピーダンスと前記スルーホールのインピーダンスとを調整する第２の工程とを有し、
   前記スルーホールの筒の一部を、スルーホール・ランドの径より小さい径のドリルを使用して削ることを特徴とする多層プリント基板の製造方法。
2. 前記伝送経路が確保されている状態において、前記スルーホールの筒の一部を基板表面の上下からドリルで削ることを特徴とする請求項１に記載の多層プリント基板の製造方法。

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