JP6521673B2 - プリント配線板 - Google Patents
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- Production Of Multi-Layered Print Wiring Board (AREA)
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Description
本発明は、プリント配線板に関する。
プリント配線板は、高周波信号、デジタル信号等を伝送するものとして用いられている。このようなプリント配線板としては、ノイズ防止やクロストーク防止等のために、ストリップライン構造やマイクロストリップ構造等を有するシールド機能付きプリント配線板が用いられている。このストリップライン構造及びマイクロストリップ構造は、誘電層の一方の面側に信号線が配設され、誘電層の他方の面側にグランド層が積層される構造である。
ところで、特に高周波信号を伝送するプリント配線板には、他の構成要素との間でインピーダンスの整合性が求められる。上記シールド機能付きプリント配線板の薄型化を図るべく誘電層を薄くする場合には、シールド機能を果たすグランド層と信号線との間の寄生容量（キャパシタンス）が大きくなり、インピーダンスが小さくなりやすい。信号線の幅を狭くすれば寄生容量を小さくすることができるが、信号線における伝送損失が大きくなるという不都合が生じる。
このような不都合を解消する手段として、第１グランド層に開口を設けることで、グランド層と信号線との対向面積を減少させて、インピーダンスを所望の値に調整することが提案されている（特開２００７−１２３７４０号公報参考）。
上記公報に開示されるプリント配線板では、信号線とグランド層との間の寄生容量を調節することができる。しかしながら、プリント配線板は、一般的に、信号線を他の層又は外部回路に接続するために信号線に比べて幅が広い接続部を有する導電パターンが形成されるので、この接続部とグランド層との間の寄生容量も無視することができない。このような接続部としては、例えば電子部品を半田により実装するためのランド部や、層間接続用ビアを形成するための穴の周囲に形成される導電部、コネクタ接続用の接点部等が挙げられる。
上記接続部には、電子部品の実装等によってさらなる導体が積層又は接続される。このように接続部にさらなる導体が積層又は接続されると、実質的に接続部とグランド層との間の寄生容量が変化してしまう。多くの場合、接続部への導体の積層又は接続による寄生容量の変化量をコントロールすることは難しく、結果的にプリント配線板のインピーダンスがばらつくという不都合がある。
本発明は、上記のような不都合に鑑みてなされたものであり、インピーダンスを比較的正確に調整できるプリント配線板を提供することを課題とする。
上記課題を解決するためになされた本発明の一態様に係るプリント配線板は、絶縁性を有する中間層と、この中間層の一方の面側に積層される導電パターンと、上記中間層の他方の面側に積層される第１グランド層とを備えるプリント配線板であって、上記導電パターンが接続部を有し、上記第１グランド層が平面視で上記接続部と重複する領域に開口を有し、上記開口の接続部との重複領域の最大内接円の半径が接続部の最大内接円の半径の１／２以上である。
本発明の一態様に係るプリント配線板は、インピーダンスを比較的正確に調整できる。
［本発明の実施形態の説明］
本発明の一態様に係るプリント配線板は、絶縁性を有する中間層と、この中間層の一方の面側に積層される導電パターンと、上記中間層の他方の面側に積層される第１グランド層とを備えるプリント配線板であって、上記導電パターンが接続部を有し、上記第１グランド層が平面視で上記接続部と重複する領域に開口を有し、上記開口の接続部との重複領域の最大内接円の半径が接続部の最大内接円の半径の１／２以上である。
本発明の一態様に係るプリント配線板は、絶縁性を有する中間層と、この中間層の一方の面側に積層される導電パターンと、上記中間層の他方の面側に積層される第１グランド層とを備えるプリント配線板であって、上記導電パターンが接続部を有し、上記第１グランド層が平面視で上記接続部と重複する領域に開口を有し、上記開口の接続部との重複領域の最大内接円の半径が接続部の最大内接円の半径の１／２以上である。
当該プリント配線板は、上記第１グランド層が平面視で上記接続部と重複する領域に開口を有し、上記開口の接続部との重複領域の最大内接円の半径が接続部の最大内接円の半径の１／２以上であることによって、第１グランド層と接続部との間の寄生容量が比較的小さく、この第１グランド層と接続部との間の寄生容量が全体のインピーダンスに大きく影響しない。これにより、上記接続部への電子部品や回路の接続によって第１グランド層と接続部との間の寄生容量の変化が当該プリント配線板全体のインピーダンスに与える影響が小さく、他の部分の設計によってインピーダンスを比較的正確に調整することができる。
上記接続部がランド部であるとよい。このように、第１グランド層のランド部と平面視で重複する領域に開口を形成することによって、インピーダンス調整の正確性がより顕著になる。
上記開口の内縁が平面視で上記接続部の全周を離間して取り囲み、上記第１グランド層と接続部との平面視での最小間隔が導電パターンと第１グランド層との厚さ方向の平均間隔以上であるとよい。このように、上記開口の内縁が平面視で上記接続部の全周を離間して取り囲み、上記第１グランド層と接続部との平面視での最小間隔が導電パターンと第１グランド層との厚さ方向の平均間隔以上であることによって、接続部と第１グランド層との間の寄生容量が導電パターンの接続部以外の信号線部と第１グランド層との間の寄生容量に比して小さくなるので、インピーダンスをより正確に調整することができる。
上記第１グランド層が平面視で上記導電パターンの上記接続部及び接続部近傍以外の領域と重なるとよい。このように、上記第１グランド層が平面視で上記導電パターンの上記接続部及び接続部近傍以外の領域と重なることによって、上記導電パターンの上記接続部及び接続部近傍以外の領域、つまり信号線部の高周波信号伝送時の損失を第１グランド層のシールド効果によって低減することができる。
上記中間層の比誘電率としては、４以下が好ましい。このように、上記中間層の比誘電率を上記上限以下とすることによって、上記導電パターンが高周波信号を伝送する際の誘電損を低減することができる。
上記導電パターンの一方の面側に絶縁性を有する層を介して積層される第２グランド層をさらに備えるとよい。このように、上記導電パターンの一方の面側に絶縁性を有する層を介して積層される第２グランド層をさらに備えることによって、導電パターンの両方の面側がグランド層により電磁気的に遮蔽されるので、信号伝送の損失をより低減し、信号の伝送効率を向上できる。
上記第１グランド層又は第２グランド層が平面視で上記導電パターンに重なる開口を有するとよい。このように、上記第１グランド層又は第２グランド層が平面視で上記導電パターンに重なる開口を有することによって、グランド層と導電パターンとの対向面積を調節することでインピーダンスを効率よく調整できる。
なお、「接続部」とは、導電パターンを他の構成要素に電気的に接続するための領域を意味し、プリント配線板の内部の他の層との接続のために設けられたものを含む。また、接続部の「最大内接円」とは、接続部の輪郭に３点以上で内接する真円の中で最も径が大きいものを意味し、接続部が孔を有する場合にはその孔と重複するものであってもよい。また、「ランド部」とは、電子部品等を実装するためのものだけでなく、プリント配線板の内部で層間接続を行うためのビアの貫通孔の周囲に配置される導体部分を含む。また、「接続部近傍」とは、接続部の外縁からの距離が接続部の最大内接円の半径の１０倍以下、好ましくは５倍以下の範囲を意味する。また、「比誘電率」とは、ＪＩＳ−Ｃ２１３８（２００７）に準拠して測定される値である。
［本発明の実施形態の詳細］
以下、本発明に係るプリント配線板の各実施形態について図面を参照しつつ詳説する。
以下、本発明に係るプリント配線板の各実施形態について図面を参照しつつ詳説する。
〔第一実施形態〕
図１乃至図４のプリント配線板は、絶縁性を有する中間層１と、この中間層１の一方の面側に積層される導電パターン２と、上記中間層１の他方の面側に積層される第１グランド層３とを備える。
図１乃至図４のプリント配線板は、絶縁性を有する中間層１と、この中間層１の一方の面側に積層される導電パターン２と、上記中間層１の他方の面側に積層される第１グランド層３とを備える。
当該プリント配線板は、略帯状に形成され、長手方向に電気信号を伝送するために使用される。
＜中間層＞
中間層１は、略帯状に形成され当該プリント配線板の強度を担保するための層状の部材であり、可撓性を有することが好ましい。この中間層１は、例えば樹脂を主成分とするシート状部材で構成することができる。
中間層１は、略帯状に形成され当該プリント配線板の強度を担保するための層状の部材であり、可撓性を有することが好ましい。この中間層１は、例えば樹脂を主成分とするシート状部材で構成することができる。
この中間層１を構成するシート状部材としては、具体的には樹脂フィルムを採用可能である。この樹脂フィルムの主成分としては、例えばポリイミド、ポリエチレンテレフタレート等を用いることができるが、電気的特性に優れた液晶ポリマー（ＬＣＰ）を用いることが好ましい。
中間層１の比誘電率の下限としては、小さいほど好ましいが、絶縁性、機械的強度等の他の条件を満たすために、現実的には１．５が限界と考えられる。一方、中間層１の比誘電率の上限としては、４が好ましく、３がより好ましい。中間層１の比誘電率が上記上限を超える場合、当該プリント配線板で高周波信号を伝送する場合に誘電損失が大きくなるおそれがある。
中間層１の周波数１ＧＨｚでの誘電正接の下限としては、小さいほど好ましいが、現実的には０．０００１が限界と考えられる。一方、中間層１の周波数１ＧＨｚでの誘電正接の上限としては、０．０５が好ましく、０．００５がより好ましい。中間層１の周波数１ＧＨｚでの誘電正接が上記上限を超える場合、当該プリント配線板の高周波信号の伝送損失が大きくなるおそれがある。なお、「誘電正接」とは、ＪＩＳ−Ｃ２１３８（２００７）に準拠して測定される値である。
中間層１の厚さとしては、当該プリント配線板の用途等に合わせて適宜設定されるものであり特に限定されないが、一般論として、中間層１の平均厚さの下限としては、５μｍが好ましく、１０μｍがより好ましく、２５μｍがさらに好ましい。一方、中間層１の平均厚さの上限としては、５００μｍが好ましく、１５０μｍがより好ましい。中間層１の平均厚さが上記下限に満たない場合、導電パターン２と第１グランド層３との間の寄生容量が大きくなり過ぎるおそれや、中間層１の強度が不十分となるおそれがある。逆に、中間層１の平均厚さが上記上限を超える場合、当該プリント配線板の可撓性が不十分となるおそれや、当該プリント配線板が不必要に厚くなるおそれがある。
中間層１を形成する上記液晶ポリマーには、溶融状態で液晶性を示すサーモトロピック型と、溶液状態で液晶性を示すリオトロピック型があるが、本発明ではサーモトロピック型液晶ポリマーを用いることが好ましい。
上記液晶ポリマーは、例えば芳香族ジカルボン酸と芳香族ジオールや芳香族ヒドロキシカルボン酸等のモノマーとを合成して得られる芳香族ポリエステルである。その代表的なものとしては、パラヒドロキシ安息香酸（ＰＨＢ）とテレフタル酸と４，４’−ビフェノールとから合成される下記式（１）、（２）及び（３）のモノマーを重合した重合体、ＰＨＢとテレフタル酸とエチレングリコールとから合成される下記式（３）及び（４）のモノマーを重合した重合体、ＰＨＢと２，６−ヒドロキシナフトエ酸とから合成される下記式（２）、（３）及び（５）のモノマーを重合した重合体等を挙げることができる。
この液晶ポリマーとしては、液晶性を示すものであれば特に限定されず、上記各重合体を主体（液晶ポリマー中、５０モル％以上）とし、他のポリマー又はモノマーが共重合されていてもよい。また、液晶ポリマーは液晶ポリエステルアミドであってもよいし、液晶ポリエステルエーテルであってもよいし、液晶ポリエステルカーボネートであってもよいし、液晶ポリエステルイミドであってもよい。
液晶ポリエステルアミドは、アミド結合を有する液晶ポリエステルであり、例えば下記式（６）並びに上記式（２）及び（４）のモノマーを重合した重合体を挙げることができる。
液晶ポリマーは、それを構成する構成単位に対応する原料モノマーを溶融重合させ、得られた重合物（プレポリマー）を固相重合させることにより製造することが好ましい。これにより、耐熱性や強度・剛性が高い高分子量の液晶ポリマーを操作性良く製造することができる。溶融重合は、触媒の存在下に行ってもよく、この触媒の例としては、酢酸マグネシウム、酢酸第一錫、テトラブチルチタネート、酢酸鉛、酢酸ナトリウム、酢酸カリウム、三酸化アンチモン等の金属化合物や、４−（ジメチルアミノ）ピリジン、１−メチルイミダゾール等の含窒素複素環式化合物が挙げられ、含窒素複素環式化合物が好ましく用いられる。
なお、中間層１は、上記液晶ポリマー等の主成分の他に、充填材、添加剤等を含んでもよい。
＜導電パターン＞
導電パターン２は、導体をパターニングして形成され、帯状の信号線部４と、信号線部４に連設される接続部５とを有する。
導電パターン２は、導体をパターニングして形成され、帯状の信号線部４と、信号線部４に連設される接続部５とを有する。
導電パターン２を形成する導体としては、導電性を有するものであればよいが、例えば銅、アルミニウム、銀、金等の金属が好適に使用され、中でも安価で導電性に優れる銅が好適に用いられる。
導電パターン２のパターニング方法としては、特に限定されないが、例として、中間層１に積層した金属層をエッチングによって選択的に除去することにより所望の平面形状を有する導電パターン２を形成する方法を採用することができる。
中間層１に金属層を積層する方法としては、特に限定されず、例えば金属箔を接着剤で貼り合わせる接着法、金属箔上に中間層１の材料である樹脂組成物を塗布するキャスト法、スパッタリングや蒸着法で中間層１上に形成した厚さ数ｎｍの薄い導電層（シード層）の上にメッキにより金属層を形成するスパッタ／メッキ法、金属箔を熱プレスで貼り付けるラミネート法等を用いることができる。
導電パターン２の平均厚さは特に限定されるものではないが、導電パターン２の平均厚さの下限としては、１μｍが好ましく、５μｍがより好ましい。一方、導電パターン２の平均厚さの上限としては、１００μｍが好ましく、５０μｍがより好ましく、２５μｍがさらに好ましい。導電パターン２の平均厚さが上記下限に満たない場合、信号線部４における伝送損失が大きくなり過ぎるおそれがある。逆に、導電パターン２の平均厚さが上記上限を超える場合、当該プリント配線板の可撓性が不十分となるおそれがある。
（信号線部）
信号線部４は、電気信号を伝送する経路とされる。この信号線部４は、平面視で中間層１の幅方向中央部に、長手方向に延在するよう配設される。
信号線部４は、電気信号を伝送する経路とされる。この信号線部４は、平面視で中間層１の幅方向中央部に、長手方向に延在するよう配設される。
信号線部４は、通常は、略一定の幅で形成され、ばらつきが平均幅Ｗの±２０％以内であることが好ましい。この信号線部４の平均幅Ｗの下限としては、２５μｍが好ましく、６０μｍがより好ましく、７０μｍがさらに好ましい。一方、信号線部４の平均幅Ｗの上限としては、５００μｍが好ましく、２４０μｍがより好ましく、２３０μｍがさらに好ましい。信号線部４の平均幅Ｗが上記下限に満たない場合、信号線部４における伝送損失が大きくなり過ぎるおそれがある。逆に、信号線部４の平均幅Ｗが上記上限を超える場合、第１グランド層３との間の寄生容量が大きくなり過ぎ、インピーダンスの整合性が得られなくなるおそれがある。
（接続部）
図１のプリント配線板において、接続部５は、信号線部４と外部の回路への配線又は電子部品とを接続するためのランド部である。接続部５は、典型的には、信号線部４の両端にそれぞれ配設される。接続部５への配線又は電子部品の接続は、例えば半田等を用いて行うことができる。
図１のプリント配線板において、接続部５は、信号線部４と外部の回路への配線又は電子部品とを接続するためのランド部である。接続部５は、典型的には、信号線部４の両端にそれぞれ配設される。接続部５への配線又は電子部品の接続は、例えば半田等を用いて行うことができる。
従って、ランド部である接続部５には、半田等が積層されることで配線や電子部品の導体が接続される。この配線や電子部品の接続により、接続部５と第１グランド層３との実効的な対向面積や対向距離が変化し、接続部５と第１グランド層３との間の寄生容量が変化する。当該プリント配線板の内部構造は製品毎のばらつきが小さいので、内部構造間の寄生容量を略一定の値とすることは可能であるが、接続部５への配線や電子部品の接続態様を厳密に管理することは困難であるので、当該プリント配線板の使用時における接続部５と他の構成要素との間の寄生容量を一定にすることは容易ではない。このため、当該プリント配線板の使用時における値のばらつきが大きくなる接続部５と第１グランド層３との間の寄生容量を小さくすることで、当該プリント配線板の実効的なインピーダンスを比較的正確に調整することができる。
この接続部５の形状としては、特に限定されないが、例えば円形、楕円形、方形等、任意の形状とすることができ、一般的には図示するように円形とされる。
接続部５の最大内接円の半径Ｒ１（形状が円形の場合には接続部５の半径）の下限としては、信号線部４の平均幅Ｗの０．８倍が好ましく、１倍がより好ましい。一方、接続部５の最大内接円の半径Ｒ１の上限としては、信号線部４の平均幅Ｗの５倍が好ましく、３倍がより好ましい。接続部５の最大内接円の半径Ｒ１が上記下限に満たない場合、信号線部４の幅を小さくして当該プリント配線板を高密度化する場合に、導電パターン２への電気的接続が容易でなくなるおそれがある。逆に、接続部５の最大内接円の半径Ｒ１が上記上限を超える場合、接続部５と第１グランド層３との間の寄生容量が不必要に大きくなるおそれや、当該プリント配線板が不必要に大きくなるおそれがある。
＜第１グランド層＞
第１グランド層３は、導電性の材料によって導電パターン２の信号線部４と平面視で重なるよう信号線部４よりも大きい幅で形成される。この第１グランド層３は、中間層１の他方側の略全面に、接続部５及びその近傍領域を除いてべた状に形成されることが好ましい。また、第１グランド層３には、平面視で上記導電パターン２の接続部５と重複するよう第１開口６が形成される。
第１グランド層３は、導電性の材料によって導電パターン２の信号線部４と平面視で重なるよう信号線部４よりも大きい幅で形成される。この第１グランド層３は、中間層１の他方側の略全面に、接続部５及びその近傍領域を除いてべた状に形成されることが好ましい。また、第１グランド層３には、平面視で上記導電パターン２の接続部５と重複するよう第１開口６が形成される。
導電パターン２の信号線部４の側縁から第１グランド層３の側縁までの平均距離（平面視での第１グランド層３の信号線部４からの幅方向の平均突出長さ）の下限としては、信号線部４の平均幅の１倍が好ましく、１．５倍がより好ましい。一方、導電パターン２の信号線部４の側縁から第１グランド層３の側縁までの平均距離の上限としては、信号線部４の平均幅の２０倍が好ましく、１０倍がより好ましい。導電パターン２の信号線部４の側縁から第１グランド層３の側縁までの平均距離が上記下限に満たない場合、１グランド層３による信号線部４のシールド効果が不十分となるおそれがある。逆に、導電パターン２の信号線部４の側縁から第１グランド層３の側縁までの平均距離が上記上限を超える場合、当該プリント配線板の幅が不必要に大きくなるおそれがある。
一方で、第１グランド層３は、図２に示すように、導電パターン２の接続部５以外の領域、つまり信号線部４の両端部を除く領域と重なる。これにより、第１グランド層３が信号線部４を電磁気的遮蔽するシールド効果を奏するため、信号線部が高周波信号を伝送する際の損失を低減することができる。
第１グランド層３を形成する材料としては、例えば銅、アルミニウム等の金属が挙げられ、安価で導電性に優れる銅が特に好適に用いられる。
第１グランド層３の平均厚さとしては、導電パターン２と同様とすることができる。
（第１開口）
第１開口６は、上記のように、平面視で接続部５と重複するよう形成される。この第１開口６の平面形状としては、接続部５と幾何学的重心が一致する相似形又は第１開口６の内周縁と接続部５の外周縁との離間距離が第１開口６の全周に亘って一定となる形状とすることが好ましいが、第１開口６の内周縁と接続部５の外周縁との離間距離が変化する任意の形状を採用してもよい。
第１開口６は、上記のように、平面視で接続部５と重複するよう形成される。この第１開口６の平面形状としては、接続部５と幾何学的重心が一致する相似形又は第１開口６の内周縁と接続部５の外周縁との離間距離が第１開口６の全周に亘って一定となる形状とすることが好ましいが、第１開口６の内周縁と接続部５の外周縁との離間距離が変化する任意の形状を採用してもよい。
第１開口６の接続部５との重複領域の最大内接円の半径Ｒ２の下限としては、接続部５の最大内接円の半径Ｒ１の１／２倍であり、１倍が好ましく、２倍がより好ましく、２．５倍がさらに好ましい。一方、上記半径Ｒ２の上限としては、接続部５の最大内接円の半径Ｒ１の１０倍が好ましく、７倍がより好ましく、５倍がより好ましい。上記半径Ｒ２が上記下限に満たない場合、第１グランド層３と接続部５との間の寄生容量が大きくなり、当該プリント配線板のインピーダンスのばらつきを十分に抑制できないおそれがある。逆に、上記半径Ｒ２が上記上限を超える場合、第１グランド層３による信号線部４のシールド効果が不十分となるおそれがある。
また、第１開口６は、第１グランド層３が接続部５の全周を離間して取り囲むよう形成されることが好ましい。つまり、第１開口６は、平面視で接続部５全体を内包するよう形成されることが好ましい。このとき、第１開口６の接続部５との重複領域の最大内接円の半径Ｒ２は、接続部５の最大内接円の半径Ｒ１の１倍超となる。このように、第１開口６を接続部５を内包するよう形成することによって、第１グランド層３と接続部５との間の寄生容量をさらに低減し、当該プリント配線板のインピーダンスのばらつきを抑制する効果をさらに促進できる。
この場合、第１グランド層３と接続部５との平面視での最小間隔の下限としては、接続部５の最大内接円の半径Ｒ１の１倍が好ましく、接続部５の最大内接円の半径Ｒ１の１．２倍がより好ましく、接続部５の最大内接円の半径Ｒ１の１．５倍がさらに好ましい。一方、第１グランド層３と接続部５との平面視での最小間隔の上限としては、接続部５の最大内接円の半径Ｒ１の１０倍が好ましく、接続部５の最大内接円の半径Ｒ１の５倍がより好ましい。第１グランド層３と接続部５との平面視での最小間隔が上記下限に満たない場合、第１グランド層３と接続部５との間の寄生容量を十分に小さくすることができず、当該プリント配線板のインピーダンスのばらつきを抑制する効果を顕著化できないおそれがある。逆に、第１グランド層３と接続部５との平面視での最小間隔が上記上限を超える場合、第１グランド層３による信号線部４のシールド効果が不十分となるおそれがある。
さらに、第１グランド層３と接続部５との平面視での最小間隔の下限としては、導電パターン２と第１グランド層３との厚さ方向の平均間隔Ｔ１の１倍が好ましく、導電パターン２と第１グランド層３との厚さ方向の平均間隔Ｔ１の１．５倍がより好ましい。一方、第１グランド層３と接続部５との平面視での最小間隔の上限としては、導電パターン２と第１グランド層３との厚さ方向の平均間隔Ｔ１の２０倍が好ましく、導電パターン２と第１グランド層３との厚さ方向の平均間隔Ｔ１の１０倍がより好ましい。第１グランド層３と接続部５との平面視での最小間隔が上記下限に満たない場合、導電パターンの信号線部４と第１グランド層３との間の寄生容量に比して接続部５と第１グランド層３との間の寄生容量を十分に小さくすることができず、当該プリント配線板のインピーダンスのばらつきを抑制する効果を顕著化できないおそれがある。逆に、第１グランド層３と接続部５との平面視での最小間隔が上記上限を超える場合、第１グランド層３による信号線部４のシールド効果が不十分となるおそれがある。
＜利点＞
当該プリント配線板は、第１グランド層３と導電パターン２の接続部５との間の寄生容量が小さく、全体のインピーダンスに大きく影響しないので、接続部５への電子部品や回路の接続による第１グランド層３と接続部５との間の寄生容量の変化が当該プリント配線板全体のインピーダンスに与える影響が小さい。このため、当該プリント配線板は、他の部分の設計によってインピーダンスを比較的正確に調整することができる。
当該プリント配線板は、第１グランド層３と導電パターン２の接続部５との間の寄生容量が小さく、全体のインピーダンスに大きく影響しないので、接続部５への電子部品や回路の接続による第１グランド層３と接続部５との間の寄生容量の変化が当該プリント配線板全体のインピーダンスに与える影響が小さい。このため、当該プリント配線板は、他の部分の設計によってインピーダンスを比較的正確に調整することができる。
また、当該プリント配線板は、第１グランド層３が導電パターン２の信号線部４の大半と平面視で重なるため、信号線部４をシールドすることができ、電気信号を正確に伝送することができる。
〔第二実施形態〕
図５及び図６のプリント配線板は、絶縁性を有する第１中間層１１と、この第１中間層１１の一方の面側に積層される導電パターン１２と、上記第１中間層１１の他方の面側に積層される第１グランド層１３と、第１中間層１及び導電パターン１２の積層体の一方の面に積層され、絶縁性を有する第２中間層１４と、第２中間層の一方の面側に積層される第２グランド層１５とを備える。
図５及び図６のプリント配線板は、絶縁性を有する第１中間層１１と、この第１中間層１１の一方の面側に積層される導電パターン１２と、上記第１中間層１１の他方の面側に積層される第１グランド層１３と、第１中間層１及び導電パターン１２の積層体の一方の面に積層され、絶縁性を有する第２中間層１４と、第２中間層の一方の面側に積層される第２グランド層１５とを備える。
本実施形態のプリント配線板における第１中間層１１、導電パターン１２及び第１グランド層１３の構成は、第一実施形態のプリント配線板における中間層１、導電パターン２及び第１グランド層３の構成と同様である。
具体的には、導電パターン１２は、信号線部１６及び接続部１７を有し、第１グランド層１３には第１開口１８が形成されている。これらの信号線部１６、接続部１７及び第１開口１８の構成については、第一実施形態のプリント配線板における信号線部４、接続部５及び第１開口６の構成と同様である。
従って、本実施形態のプリント配線板における第１中間層１１、導電パターン１２及び第１グランド層１３の構成、並びに信号線部１６、接続部１７及び第１開口１８の構成についての詳しい説明は省略する。
＜第２中間層＞
第２中間層１４は、一方側の面に第２グランド層１５が積層されるベースフィルム１９と、このベースフィルム１９の他方側の面に積層される接着剤層２０とを有する。つまり、当該プリント配線板は、ベースフィルム１９に第２グランド層１５を形成した片面基板と、第１中間層１１に導電パターン１２及び第１グランド層１３を形成した両面基板とを接着剤層２０により貼り合わせて形成される。
第２中間層１４は、一方側の面に第２グランド層１５が積層されるベースフィルム１９と、このベースフィルム１９の他方側の面に積層される接着剤層２０とを有する。つまり、当該プリント配線板は、ベースフィルム１９に第２グランド層１５を形成した片面基板と、第１中間層１１に導電パターン１２及び第１グランド層１３を形成した両面基板とを接着剤層２０により貼り合わせて形成される。
（ベースフィルム）
ベースフィルム１９は、平面視で導電パターン１２の接続部１７とその近傍に重なる領域に、つまり平面視で接続部１７の全周を離間して取り囲むフィルム開口２１を有する。ベースフィルム１９の構成は、フィルム開口２１を有することを除いて、第一実施形態のプリント配線板における中間層１の構成と同様とすることができる。
ベースフィルム１９は、平面視で導電パターン１２の接続部１７とその近傍に重なる領域に、つまり平面視で接続部１７の全周を離間して取り囲むフィルム開口２１を有する。ベースフィルム１９の構成は、フィルム開口２１を有することを除いて、第一実施形態のプリント配線板における中間層１の構成と同様とすることができる。
フィルム開口２１の平面形状としては、接続部１７と重心が一致する相似形又はフィルム開口２１の内周縁と接続部１７の外周縁との離間距離が接続部１７の全周に亘って一定となる形状とすることが好ましいが、これ以外の任意の形状を採用してもよい。
（接着剤層）
接着剤層２０には、平面視でフィルム開口２１と重なる接着剤開口２２が形成されている。
接着剤層２０には、平面視でフィルム開口２１と重なる接着剤開口２２が形成されている。
接着剤層２０を構成する接着剤としては、特に限定されないが、熱硬化性樹脂を主成分とするものが好ましく、ベースフィルム１９及び第１中間層１１を構成する材料の融点よりも低い温度で硬化するものがより好ましい。なお、「主成分」とは、質量含有量が最も大きい成分をいい、好ましくは５０質量％以上含有される成分をいう。
接着剤層２０の主成分とされる熱硬化性樹脂の硬化温度の下限としては、１２０℃が好ましく、１５０℃がより好ましい。一方、接着剤層２０の主成分とされる熱硬化性樹脂の硬化温度の上限としては、２５０℃が好ましく、２００℃がより好ましい。接着剤層２０の主成分とされる熱硬化性樹脂の硬化温度が上記下限に満たない場合、接着剤層２０の原材料である接着剤の取り扱いが容易でなくなるおそれがある。逆に、接着剤層２０の主成分とされる熱硬化性樹脂の硬化温度が上記上限を超える場合、接着剤を硬化させて接着剤層２０を形成する際に、ベースフィルム１９又は第１中間層１１が熱により変形して当該プリント配線板の寸法精度を損なうおそれがある。
接着剤層２０の主成分とされる熱硬化性樹脂としては、特に限定されないが、非誘電率及び誘電損失が小さいものが好ましい。非誘電率及び誘電損失が小さい熱硬化性樹脂としては、例えば変成ポリフェニレンエーテル、スチレン系樹脂等が挙げられる。
接着剤層２０の比誘電率は特に限定されるものではないが、この接着剤層２０の比誘電率の上限としては、４．０が好ましく、３．０がより好ましい。接着剤層２０の比誘電率が上記上限を超える場合、この接着剤層２０の存在によって、第２中間層１４全体の見かけの誘電率が大きくなるおそれがある。
接着剤層２０の誘電正接は特に限定されるものではないが、この接着剤層２０の誘電正接の上限としては、０．１が好ましく、０．０１がより好ましい。接着剤層２０の誘電正接が上記上限を超える場合、この接着剤層２０の存在によって、第２中間層１４全体の見かけの誘電正接が大きくなるおそれがある。
接着剤層２０の平均厚さの下限としては、１５μｍが好ましく、２０μｍがより好ましい。一方、接着剤層２０の平均厚さの上限としては、１００μｍが好ましく、５０μｍがより好ましい。接着剤層２０の平均厚さが上記下限に満たない場合、第１中間層１１と第２中間層１４との接着強度が不十分となるおそれがある。逆に、接着剤層２０の平均厚さが上記上限を超える場合、当該プリント配線板の可撓性が不十分となるおそれがある。
＜第２グランド層＞
第２グランド層１５は、導電パターン１２の信号線部１６の一方側を覆うことで、信号線部１６のシールドをより確実にすることで、信号伝送の損失をより低減し、信号の伝送効率を向上する。
第２グランド層１５は、導電パターン１２の信号線部１６の一方側を覆うことで、信号線部１６のシールドをより確実にすることで、信号伝送の損失をより低減し、信号の伝送効率を向上する。
また、第２グランド層１５は、平面視で第２中間層１４のフィルム開口２１及び接着剤開口２２と重なる第２開口２３を有する。
第２グランド層１５の構成は、その積層位置及び平面形状を除いて第一実施形態のプリント配線板における第１グランド層３及び図５及び図６のプリント配線板における第１グランド層１３と同様とすることができる。
（第２開口）
第２開口２３は、上記フィルム開口２１及び接着剤開口２２と共に、第１導電パターン１２の接続部１７への外部配線や電子部品等の電気的接続を行うための空間を提供する。また、第２開口２３は、平面視で第２グランド層１５が接続部１７を離間して取り囲むように、つまり第２グランド層１５が接続部１７と重複しないようにすることよって、第１導電パターン１２の接続部１７と第２グランド層１５との間の寄生容量を低減する。
第２開口２３は、上記フィルム開口２１及び接着剤開口２２と共に、第１導電パターン１２の接続部１７への外部配線や電子部品等の電気的接続を行うための空間を提供する。また、第２開口２３は、平面視で第２グランド層１５が接続部１７を離間して取り囲むように、つまり第２グランド層１５が接続部１７と重複しないようにすることよって、第１導電パターン１２の接続部１７と第２グランド層１５との間の寄生容量を低減する。
なお、第１グランド層１３及び接続部１７の平面視での最小間隔と、接続部１７の最大内接円の半径との関係並びに導電パターン１２及び第１グランド層１３間の厚さ方向の平均間隔Ｔ１との関係は、第２グランド層１５及び接続部１７間の平面視での最小間隔と、接続部１７の最大内接円の半径との関係並びに導電パターン１２及び第２グランド層１５間の厚さ方向の平均間隔Ｔ２との関係として読み替えられる。
〔第三実施形態〕
図７及び図８のプリント配線板は、絶縁性を有する第１中間層３１と、この第１中間層３１の一方の面側に積層される導電パターン３２と、上記中間層３１の他方の面側に積層される第１グランド層３３と、導電パターン３２の一方の面側に積層され、絶縁性を有する第２中間層３４と、第２中間層３４の一方の面側に積層される第２グランド層３５とを備える。
図７及び図８のプリント配線板は、絶縁性を有する第１中間層３１と、この第１中間層３１の一方の面側に積層される導電パターン３２と、上記中間層３１の他方の面側に積層される第１グランド層３３と、導電パターン３２の一方の面側に積層され、絶縁性を有する第２中間層３４と、第２中間層３４の一方の面側に積層される第２グランド層３５とを備える。
＜第１中間層＞
第１中間層３１は、平面視で当該プリント配線板の全体に存在するよう、孔のないべた状に形成されている。
第１中間層３１は、平面視で当該プリント配線板の全体に存在するよう、孔のないべた状に形成されている。
第１中間層３１は、他方側の面に第１グランド層３３が積層されるベースフィルム３６と、このベースフィルム３６の一方側の面に積層される接着剤層３７とを有する。つまり、当該プリント配線板は、ベースフィルム３６に第１グランド層３３を形成した片面基板と、第２中間層３４に導電パターン３２及び第２グランド層３５を形成した両面基板とを接着剤層３７により貼り合わせて形成される。
本実施形態のプリント配線板におけるベースフィルム３６及び接着剤層３７の構成は、積層位置及び平面形状を除いて、第二実施形態のプリント配線板におけるベースフィルム１９及び接着剤層２０の構成と同様とすることができる。
＜導電パターン＞
導電パターン３２は、導体をパターニングして形成され、帯状の信号線部３８と、信号線部３８に連設される接続部３９とを有する。
導電パターン３２は、導体をパターニングして形成され、帯状の信号線部３８と、信号線部３８に連設される接続部３９とを有する。
本実施形態のプリント配線板における導電パターン３２の材質及び平均厚さは、第一実施形態のプリント配線板における導電パターン２と同様とすることができる。また、本実施形態のプリント配線板における導電パターン３２の信号線部３８は、第一実施形態のプリント配線板における導電パターン２の信号線部４と同様とすることができる。
（接続部）
接続部３９は、後述する第２グランド層３５の端子部４３と電気的に接続するためのスルーホール（図７ではこのスルーホールを形成するための導体は不図示）を形成するために必要とされるランド部である。
接続部３９は、後述する第２グランド層３５の端子部４３と電気的に接続するためのスルーホール（図７ではこのスルーホールを形成するための導体は不図示）を形成するために必要とされるランド部である。
この接続部３９の形状としては、特に限定されないが、一般的には図示するように円環状とされる。
本実施形態のプリント配線板における導電パターン３２の接続部３９の最大内接円の半径としては、第一実施形態のプリント配線板における導電パターン２の接続部５の最大内接円の半径と同様とすることができる。
＜第１グランド層＞
第１グランド層３３は、導電性の材料によって導電パターン３２の信号線部３８と平面視で重なるよう、信号線部３８よりも大きい幅で形成される。この第１グランド層３３は、第１中間層３１の他方側の略全面に、接続部３９及びその近傍領域を除いてべた状に形成されることが好ましい。また、第１グランド層３３には、平面視で上記導電パターン３２の接続部３９とその近傍に重なる領域に第１開口４０が形成される。
第１グランド層３３は、導電性の材料によって導電パターン３２の信号線部３８と平面視で重なるよう、信号線部３８よりも大きい幅で形成される。この第１グランド層３３は、第１中間層３１の他方側の略全面に、接続部３９及びその近傍領域を除いてべた状に形成されることが好ましい。また、第１グランド層３３には、平面視で上記導電パターン３２の接続部３９とその近傍に重なる領域に第１開口４０が形成される。
本実施形態のプリント配線板における第１グランド層３３及びその第１開口４０の構成は、第一実施形態のプリント配線板における第１グランド層３及びその第１開口６の構成と同様とすることができる。
＜第２中間層＞
第２中間層３４には、導電パターン３２の接続部３９と第２グランド層３５の端子部４３（後述）とを電気的に接続するための上記スルーホールを形成するために貫通孔４１が形成される。
第２中間層３４には、導電パターン３２の接続部３９と第２グランド層３５の端子部４３（後述）とを電気的に接続するための上記スルーホールを形成するために貫通孔４１が形成される。
本実施形態のプリント配線板における第２中間層３４の構成は、貫通孔４１が形成さることを除いて、第一実施形態のプリント配線板における中間層１と同様とすることができる。
＜第２グランド層＞
第２グランド層３５は、導電パターン３２の信号線部３８の一方側を覆うことにより信号線部３８のシールドをより確実にすることで、信号伝送の損失をより低減し、信号の伝送効率を向上する。
第２グランド層３５は、導電パターン３２の信号線部３８の一方側を覆うことにより信号線部３８のシールドをより確実にすることで、信号伝送の損失をより低減し、信号の伝送効率を向上する。
この第２グランド層３５は、平面視で導電パターン３２の接続部３９とその近傍に重なる領域に形成される第２開口４２と、この第２開口４２の中に導電パターン３２の接続部３９と平面視で略一致するよう形成される端子部４３と、平面視で導電パターン３２の信号線部３８に重なるよう形成される複数の調整開口４４とを有する。
第２グランド層３５の構成は、その積層位置及び平面形状を除いて第一実施形態のプリント配線板における第１グランド層３及び本実施形態のプリント配線板における第１グランド層１３と同様とすることができる。
（第２開口）
第２開口４２は、第１グランド層１３の第１開口４０と同様に、導電パターン３２の接続部３９と第２グランド層３５との間の寄生容量を低減するために形成される。なお、第１グランド層３３及び接続部３９間の平面視での最小間隔と、接続部３９の最大内接円の半径との関係並びに導電パターン３２及び第１グランド層３３間の厚さ方向の平均間隔Ｔ１との関係は、第２グランド層３５及び接続部３９間の平面視での最小間隔と、接続部３９の最大内接円の半径との関係並びに導電パターン３２及び第２グランド層３５間の厚さ方向の平均間隔Ｔ２との関係として読み替えられる。
第２開口４２は、第１グランド層１３の第１開口４０と同様に、導電パターン３２の接続部３９と第２グランド層３５との間の寄生容量を低減するために形成される。なお、第１グランド層３３及び接続部３９間の平面視での最小間隔と、接続部３９の最大内接円の半径との関係並びに導電パターン３２及び第１グランド層３３間の厚さ方向の平均間隔Ｔ１との関係は、第２グランド層３５及び接続部３９間の平面視での最小間隔と、接続部３９の最大内接円の半径との関係並びに導電パターン３２及び第２グランド層３５間の厚さ方向の平均間隔Ｔ２との関係として読み替えられる。
（端子部）
端子部４３は、導電パターン３２の接続部３９と電気的に接続される。この端子部４３には、外部の回路又は電子部品等が接続される。つまり、端子部４３は、外部の回路又は電子部品に導電パターン３２を間接的に接続するための中継端子である。
端子部４３は、導電パターン３２の接続部３９と電気的に接続される。この端子部４３には、外部の回路又は電子部品等が接続される。つまり、端子部４３は、外部の回路又は電子部品に導電パターン３２を間接的に接続するための中継端子である。
また、端子部４３は、図８に示すように、第２中間層３４の貫通孔４１の内周に例えば銅、ニッケル等の接続用導体４５を積層してスルーホールを形成することで、端子部４３と導電パターン３２とを電気的に接続するために利用されるランド部でもある。なお、スルーホールについては、公知の構成とすることができるため、詳しい説明を省略する。
＜調整開口＞
調整開口４４は、第２グランド層３５と導電パターン３２との対向面積を調節することにより当該プリント配線板のインピーダンスを調整するために形成される。この調整開口４４は、一般に、導電パターン３２の信号線部３８の長手方向の一部に、信号線部３８の幅全体に重なるよう形成される。
調整開口４４は、第２グランド層３５と導電パターン３２との対向面積を調節することにより当該プリント配線板のインピーダンスを調整するために形成される。この調整開口４４は、一般に、導電パターン３２の信号線部３８の長手方向の一部に、信号線部３８の幅全体に重なるよう形成される。
＜利点＞
当該プリント配線板は、導電パターン３２の接続部３９と第１グランド層３３との間の寄生容量及び接続部３９と第２グランド層３５との間の寄生容量が、信号線部３８と第１グランド層３３との間の寄生容量及び信号線部３８と第２グランド層３５との間の寄生容量よりも小さい。このため、当該プリント配線板は、信号線部３８に係る寄生容量が全体のインピーダンスに大きく影響しないので、調整開口４４の導電パターン３２に対する対向面積を調節することによってインピーダンスを比較的正確に調整することができる。
当該プリント配線板は、導電パターン３２の接続部３９と第１グランド層３３との間の寄生容量及び接続部３９と第２グランド層３５との間の寄生容量が、信号線部３８と第１グランド層３３との間の寄生容量及び信号線部３８と第２グランド層３５との間の寄生容量よりも小さい。このため、当該プリント配線板は、信号線部３８に係る寄生容量が全体のインピーダンスに大きく影響しないので、調整開口４４の導電パターン３２に対する対向面積を調節することによってインピーダンスを比較的正確に調整することができる。
［その他の実施形態］
今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記実施形態の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記実施形態の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
当該プリント配線板において、中間層は接着剤層のみで形成されてもよく、３層以上の積層構造を有してもよい。
当該プリント配線板は、上記実施形態に記載されるもの以外の層、例えばカバーレイやソルダーレジスト等をさらに備えてもよい。
また、当該プリント配線板において、第１グランド層に調節開口を形成してもよい。
また、当該プリント配線板において、中間層に積層される導電パターンは、複数の信号線部を有してもよく、信号線部及び接続部以外の他のパターン、例えば信号線部の両側に延在するシールド部等をさらに有してもよい。
また、当該プリント配線板は、グランド層や中間層を貫通するスルーホール構造をさらに有してもよい。
当該プリント配線板は、例えば高周波信号を伝送するフレキシブルプリント配線板として好適に用いることができる。
１ 第１中間層
２ 導電パターン
３ 第１グランド層
４ 信号線部
５ 接続部（ランド部）
６ 第１開口
１１ 第１中間層
１２ 導電パターン
１３ 第１グランド層
１４ 第２中間層
１５ 第２グランド層
１６ 信号線部
１７ 接続部
１８ 第１開口
１９ ベースフィルム
２０ 接着剤層
２１ フィルム開口
２２ 接着剤開口
２３ 第２開口
３１ 第１中間層
３２ 導電パターン
３３ 第１グランド層
３４ 第２中間層
３５ 第２グランド層
３６ ベースフィルム
３７ 接着剤層
３８ 信号線部
３９ 接続部（ランド部）
４０ 第１開口
４１ 貫通孔
４２ 第２開口
４３ 端子部
４４ 調節開口
４５ 接続用導体
Ｒ１，Ｒ２ 半径
Ｔ１，Ｔ２ 平均間隔
Ｗ 平均幅
２ 導電パターン
３ 第１グランド層
４ 信号線部
５ 接続部（ランド部）
６ 第１開口
１１ 第１中間層
１２ 導電パターン
１３ 第１グランド層
１４ 第２中間層
１５ 第２グランド層
１６ 信号線部
１７ 接続部
１８ 第１開口
１９ ベースフィルム
２０ 接着剤層
２１ フィルム開口
２２ 接着剤開口
２３ 第２開口
３１ 第１中間層
３２ 導電パターン
３３ 第１グランド層
３４ 第２中間層
３５ 第２グランド層
３６ ベースフィルム
３７ 接着剤層
３８ 信号線部
３９ 接続部（ランド部）
４０ 第１開口
４１ 貫通孔
４２ 第２開口
４３ 端子部
４４ 調節開口
４５ 接続用導体
Ｒ１，Ｒ２ 半径
Ｔ１，Ｔ２ 平均間隔
Ｗ 平均幅
Claims (3)
- 絶縁性を有する中間層と、この中間層の一方の面側に積層される導電パターンと、上記中間層の他方の面側に積層される第１グランド層とを備えるプリント配線板であって、
上記中間層の比誘電率が４以下であり、
上記導電パターンが接続部を有し、
上記第１グランド層が平面視で上記接続部と重複する領域に第１開口を有し、
上記第１開口の接続部との重複領域の最大内接円の半径が接続部の最大内接円の半径の１／２以上であり、
上記導電パターンの一方の面に積層される絶縁性を有する第２中間層と、この第２中間層の一方の面に積層され、上記接続部との重複領域の最大内接円の半径が接続部の最大内接円の半径の１／２以上である第２開口を有する第２グランド層とをさらに備え、
上記第２中間層が、比誘電率が４以下のベースフィルム及び比誘電率が４以下の接着剤層を含み、上記ベースフィルム及び接着剤層が上記接続部と重複する領域で上記第２開口と重なるフィルム開口及び接着剤開口を有し、
上記第１グランド層又は第２グランド層が平面視で上記導電パターンに重なる開口を有し、
上記接続部の上記第１グランド層及び第２グランド層との平面視での最小間隔が、上記接続部の最大内接円の半径の１．２倍以上５倍以下、かつ上記第１グランド層及び第２グランド層と導電パターンとの厚さ方向の平均間隔の１．５倍以上１０倍以下であるプリント配線板。 - 上記接続部がランド部である請求項１に記載のプリント配線板。
- 上記第１グランド層が平面視で上記導電パターンの上記接続部及び接続部近傍以外の領域と重なる請求項１又は請求項２に記載のプリント配線板。
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| JP2015039233A JP6521673B2 (ja) | 2015-02-27 | 2015-02-27 | プリント配線板 |
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|---|---|
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-
2015
- 2015-02-27 JP JP2015039233A patent/JP6521673B2/ja active Active
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