JP6432939B2 - プリント基板 - Google Patents

Description

本発明は、プリント基板のテストクーポンに関し、特に特性インピーダンスの測定により層間精度の管理が必要な層の層間ズレの合否判定が可能なプリント基板に関する。

製品の高密度化に伴い主に多層板では、層間の相対的な位置の高精度化が必要となってきている。この層間の相対的な位置精度を、以下では層間精度と呼ぶが、以前より層間精度を光学的、電気的、Ｘ線または断面観察等で判断する方法等が採用されているが、それぞれ製品仕様による検査精度の低下、専用装置の購入等の問題があった。

例えば、光学的な透過画像による検査方法では板厚が厚い製品や、透過性の低い材料を用いた製品では、認識性が下がり検査精度が低下するという問題があった。

電気的に測定する方法（例えば特許文献１）では基準となるスルーホールに対する内層接続の有無を判断する事が一般的であるが、スルーホールの加工誤差を含む許容値の設定が必要となり、層間のズレ方向を判断する事が容易では無い。

Ｘ線による透過画像による検査方法（例えば特許文献２）では、高額な専用装置の購入が必要となる事に加え、各層の銅厚の差が大きい製品や、板厚が厚い製品では、認識性が下がり検査精度が低下するという問題があった。

断面観察は破壊検査であり、全数検査が出来ないという問題があった。

特開２００８−１６６４２４号公報 特開２００１−１６８５３７号公報

本発明は、特性インピーダンスの測定が必要な製品に、インピーダンス測定器を用いて、必要な層間精度を満たしている事をインピーダンス測定により判断可能なクーポンを有するプリント基板を提供することを目的とする。

本発明の第１の発明は、特性インピーダンスの測定と、前記特性インピーダンスの測定と同時にプリント基板を構成する積層された層の層間精度の管理を行う層の相対位置の合否判定が可能な判定用クーポンを備えるプリント基板であって、その判定用クーポンが、特性インピーダンスの測定に用いる測定ラインと、特性インピーダンスの測定と同時に層間精度の管理を行う層の相対位置の合否判定が可能な判定用グランドを有することを特徴とするプリント基板である。

本発明の第２の発明は、第１の発明における特性インピーダンスの測定に用いる測定ラインがプリント基板を構成する積層された層のいずれか一層に設定した基準層に形成され、判定用グランドが基準層と層間精度の管理を行う層の外側の層に設定されるベタグランドと、特性インピーダンスの測定に用いる測定用ラインから一定の距離だけ離れた位置の層間精度の管理を行う層に設けられるグランドを有することを特徴とするプリント基板である。

本発明の第３の発明は、第２の発明におけるベタグランドの設定位置が特性インピーダンスの測定に用いる測定用ラインから前記測定用ラインの干渉・非干渉領域の境界の距離だけ離れた位置で、グランドの設定位置が特性インピーダンスの測定に用いる測定用ラインから測定用ラインの干渉・非干渉領域の境界の距離に層間精度の管理値上限の距離を加算した位置であることを特徴とするプリント基板である。

本発明の第４の発明は、第１から第３の発明における判定用クーポンを備えるプリント基板に、そのプリント基板の特性インピーダンスを測定する測定用クーポンを備えることを特徴とするプリント基板である。

本発明により、インピーダンス測定器を用いて製品の特性インピーダンスの測定を行う際に、層間精度の管理を行う層の相対位置の合否判定も併せて判断可能なプリント基板を得ることができる。

本発明の判定用クーポンを有するプリント基板の断面図である。 判定用クーポンの設計を解説する為のプリント基板断面の詳細図である。 判定用クーポンを効率的に利用する為の利用図である。 判定用クーポンを直交配置して有するプリント基板における測定用ラインとグランドとの関係を示す説明図である。 本発明に係る判定用クーポンと、特性インピーダンスの測定に用いる測定用クーポンが設定されたプリント基板の断面図である。

以下に、図面を用いて本発明を説明する。
図１は本発明の判定用クーポンを有するプリント基板の断面図で、図２は、その判定用クーポンの設計を解説する為のプリント基板断面の詳細図で、図３は、判定用クーポンを効率的に利用する為の利用図である。なお、提案する判定用クーポンは、測定ラインに垂直方向のズレしか検出出来ない為、Ｘ方向，Ｙ方向のそれぞれの方向に精度が必要な場合には、判定用クーポンを直交して配置して使用する（図４）。

そこで、図１に示すように本発明のプリント基板１０は、測定ラインのずれを検出する判定用クーポンを備え、その判定用クーポンは、積層した回路層に基準層１１を設定し、その基準層１１に特性インピーダンスの測定に用いる測定用ライン１を備え、その基準層１１と層間精度の管理が必要な層１２、１３、１４の外側にベタグランド２を有している。
さらに、基準層１１との層間精度の管理が必要な層１２、１３、１４には、基準層１１に設定された特性インピーダンスの測定に用いる測定用ライン１から所定の距離だけ離れた位置に判定用クーポンを構成するグランド４、５、６を有している。

ここで、この所定の距離とは、基準層１１とベタグランド２との距離より離れた特定インピーダンスに影響を与えない距離であり、その距離はシミュレーションから算出する事が可能で、正確に設定するには事前に同じ材料で積層し、その結果から各層の厚みを決定するが、プリント基板が既知の材料、及び層構成であれば、既に知見の距離でもある。

また、本発明のプリント基板は、基準層１１に特性インピーダンスの測定に用いる測定用ライン１を有し、その基準層１１と層間精度の管理が必要な層のうち、基準層１１から最も離れた位置の層１４の外側の層にベタグランド２を有する層（図示なし）を有した構造の基板である。
特定インピーダンスの測定に用いる測定用ライン１からベタグランド２までの距離は、測定用ライン１に起因する特定インピーダンスに影響を与えない干渉・非干渉領域の境界（符号７及び８で示す）の距離であり、その距離の位置にベタグランド２が形成される。

そして、基準層１１との層間精度の管理が必要な層１２〜１４には、特性インピーダンスの測定に用いる測定ライン１とベタグランド２までの距離、即ち干渉・非干渉領域の境界の距離に層間精度の管理値上限Ａの距離だけ加算された距離の位置にグランド４〜６が形成されている。この特性インピーダンス測定ライン１とグランド４〜６が、判定用クーポンとなる。

特性インピーダンスの測定に用いる測定ライン１の長さは、使用する測定器で安定したインピーダンス測定が可能な距離のおよそ２倍とし、その測定用ラインの長さのおよそ半分の長さで、層間精度の管理が必要な層にグランドを有している。

その測定評価は、特性インピーダンスの測定を実施し、測定部のおよそ１／２の位置の前後に差が無ければ層間精度に問題無し、その前後に差があれば層間精度に問題ありと判断する。

次に、プリント基板のＸ方向、Ｙ方向のそれぞれの方向において、精度を要求される場合の本発明例で、判定用クーポンを直交して配置して使用するものである。図４に、判定用クーポンを直交配置して有するプリント基板における測定用ラインとグランドとの関係を示す説明図を示す。

本発明のプリント基板は、基準層に形成された特性インピーダンス測定ラインと、基準層と層間精度の管理が必要な層の外側の層に形成されたベタグランドを有する層を備えている。その特定インピーダンス測定ラインからベタグランドまでの距離は、特定インピーダンスに影響を与えない「干渉・非干渉領域の境界」の距離で形成される。
さらに、基準層との層間精度の管理が必要な層には、特性インピーダンス測定ラインとベタグランドまでの距離に層間精度の管理値上限の距離だけ加算された位置に形成されたグランドを備えている。この特性インピーダンス測定ラインとグランドがクーポンとなる。

判定用クーポンは、図４に示すように直交させ、Ｘ方向、Ｙ方向のそれぞれの特性インピーダンスの測定に用いる測定用ライン１の長さは使用する測定器で安定したインピーダンス測定が可能な距離のおよそ倍とし、Ｘ方向及びＹ方向のそれぞれの方向の特性インピーダンスの測定に用いる測定用ライン１の長さのおよそ半分の長さで層間精度の管理が必要な層にグランド６を設置する。

そして、特性インピーダンスの測定を実施し、測定部のおよそ１／４及び３／４の位置の前後に差が無ければ層間精度に「問題無し」、測定部のおよそ１／４及び３／４の位置の前後に差があれば層間精度に「問題あり」と判断する。

図５は、本発明により提案する上記図１〜図４も用いて説明した判定用クーポン９Ａと、特性インピーダンスの測定に用いる測定用クーポン９Ｂが設定されたプリント基板の断面図である。

その測定用クーポン９Ｂと、層間精度測定用の判定用クーポン９Ａが形成されたプリント基板は、層間精度測定用の判定用クーポン９Ａとして、基準層１１に特性インピーダンスの測定に用いる測定ライン１を備え、その基準層１１と層間精度の管理が必要な層の外側の層に、特定インピーダンスに影響を与えない干渉・非干渉領域の境界の距離の位置にベタグランド２を有している。

この層間精度を測定する判定用クーポン９Ｂにおいては、基準層１１との層間精度の管理が必要な層(符号１２〜１４)に、特性インピーダンスの測定に用いる測定用ライン１と、ベタグランド２までの距離に層間精度の管理値上限の距離Ａだけ加算された位置に形成されたグランド（符号４〜６）を備えている。
なお、測定用クーポン９Ｂにおいては、基準層１１との層間精度の管理が必要な層（符号１２〜１４）には、グランドを設定しない。

ここで、上記の「干渉・非干渉領域の境界の距離」とは、特定インピーダンスに影響を与えない距離であり、その距離はシミュレーションから算出する事が可能であり、正確に設定するには事前に同じ材料で積層し、その結果から各層の厚みを決定する。また、既知の材料、層構成であれば既に知見の距離である。

そして、クーポン長さは使用する測定器で安定したインピーダンス測定が可能な距離で形成され、それぞれのクーポンにおいて特性インピーダンスの測定を実施し、特性インピーダンスの値に差が無ければ層間精度に「問題無し」、特性インピーダンスの値の差があれば層間精度に「問題あり」と判断する。
特性インピーダンスは層間ズレ以外に回路幅、層間厚み等の影響を受ける為、差の有無の判定は測定用クーポンにおける特性インピーダンスの安定値を考慮して決定する。

１ 特性インピーダンスの測定に用いる測定用ライン
２ ベタグランド
３ 絶縁層
４ 層間精度測定層に設けたグランド
５ 層間精度測定層に設けたグランド
６ 層間精度測定層に設けたグランド
７ 特性インピーダンスの測定に用いる測定用ラインの右辺側の「干渉・非干渉領域の境界」
８ 特性インピーダンスの測定に用いる測定用ラインの左辺側の「干渉・非干渉領域の境界」
９Ａ 特性インピーダンス測定用クーポン
９Ｂ 層間精度測定用の判定用クーポン
１０ プリント基板
１１ 基準層
１２ 層間精度測定層
１３ 層間精度測定層
１４ 層間精度測定層
Ａ グランド４〜６の設置距離（境界からの管理値上限の幅）

Claims (3)

1. 特性インピーダンスの測定と、前記特性インピーダンスの測定と同時にプリント基板を構成する積層された層の層間精度の管理を行う層の相対位置の合否判定が可能な判定用クーポンを備えるプリント基板であって、
   前記判定用クーポンが、前記プリント基板を構成する積層された層のいずれか一層に設定した基準層に形成された特性インピーダンスの測定に用いる測定ラインと、
   前記特性インピーダンスの測定と同時に、前記層間精度の管理を行う層の相対位置の合否判定が可能な判定用グランドを有し、
   前記判定用グランドが、前記基準層と層間精度の管理を行う層の外側の層に設定されるベタグランドと、
   前記特性インピーダンスの測定に用いる測定用ラインから一定の距離だけ離れた位置の前記層間精度の管理を行う層に設けられるグランドを有することを特徴とするプリント基板。
2. 前記ベタグランドの設定位置が、特性インピーダンスの測定を行う測定用ラインから前記測定用ラインの干渉・非干渉領域の境界の距離だけ離れた位置で、
   前記グランドの設定位置が、前記特性インピーダンスの測定を行う測定用ラインから前記測定用ラインの干渉・非干渉領域の境界の距離に前記層間精度の管理値上限の距離を加算した位置であることを特徴とする請求項１に記載のプリント基板。
3. 前記判定用クーポンを備える請求項１又は２に記載のプリント基板に、前記プリント基板の特性インピーダンスを測定する測定用クーポンを備えることを特徴とするプリント基板。

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