JPH07270461A - プリント配線板における比誘電率および実効比誘電率の測定電極形状およびその測定方法 - Google Patents
プリント配線板における比誘電率および実効比誘電率の測定電極形状およびその測定方法Info
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- JPH07270461A JPH07270461A JP5951294A JP5951294A JPH07270461A JP H07270461 A JPH07270461 A JP H07270461A JP 5951294 A JP5951294 A JP 5951294A JP 5951294 A JP5951294 A JP 5951294A JP H07270461 A JPH07270461 A JP H07270461A
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- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
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- H—ELECTRICITY
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- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
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- H05K1/11—Printed elements for providing electric connections to or between printed circuits
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- Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
- Printing Elements For Providing Electric Connections Between Printed Circuits (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 比誘電率および実効比誘電率を実際の構造お
よび使用状態に則して測定可能とする。 【構成】 プリント配線板１の部品面に、第１層ストリ
ップ導体６ａを配置し、第３層に第３層ストリップ導体
６ｂを配置し、第６層に第６層ストリップ導体６ｃを配
置し、半田面に第８層ストリップ導体６ｄを配置する。
これら導体の両端は、部品面に等間隔で一列に配置され
たストリップ導体側パッド８に接続される。また、この
ストリップ導体側パッド８と対応して、グラウンド導体
側パッド１０がストリップ導体側パッド８と同じ等間隔
で一列に配置される。そして、このグラウンド導体側パ
ッド１０は前記各ストリップ導体が配置されていない層
に配置されているグラウンド導体と接続されている。
よび使用状態に則して測定可能とする。 【構成】 プリント配線板１の部品面に、第１層ストリ
ップ導体６ａを配置し、第３層に第３層ストリップ導体
６ｂを配置し、第６層に第６層ストリップ導体６ｃを配
置し、半田面に第８層ストリップ導体６ｄを配置する。
これら導体の両端は、部品面に等間隔で一列に配置され
たストリップ導体側パッド８に接続される。また、この
ストリップ導体側パッド８と対応して、グラウンド導体
側パッド１０がストリップ導体側パッド８と同じ等間隔
で一列に配置される。そして、このグラウンド導体側パ
ッド１０は前記各ストリップ導体が配置されていない層
に配置されているグラウンド導体と接続されている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高速デジタル回路用プ
リント配線基板の絶縁材料部分における比誘電率および
実効比誘電率の測定電極形状およびその測定方法に関す
るものである。
リント配線基板の絶縁材料部分における比誘電率および
実効比誘電率の測定電極形状およびその測定方法に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、比誘電率測定電極形状およびその
測定方法は、例えば、「ＪＩＳ Ｃ６４８１−１９９
０：第１３頁〜第１８頁」、あるいは「ＭＷＥ９２ Ｍ
ｉｃｒｏｗａｖｅ Ｗｏｒｋｓｈｏｐ Ｄｉｇｅｓｔ：
第８７頁〜第１０２頁」に開示されるものがある。
測定方法は、例えば、「ＪＩＳ Ｃ６４８１−１９９
０：第１３頁〜第１８頁」、あるいは「ＭＷＥ９２ Ｍ
ｉｃｒｏｗａｖｅ Ｗｏｒｋｓｈｏｐ Ｄｉｇｅｓｔ：
第８７頁〜第１０２頁」に開示されるものがある。
【０００３】文献１におけるブリッジ法，Ｑメータ法，
自動平衡ブリッジ法といった容量法に分類される方法
は、多層化前の銅張積層板単体の一部を加工することで
測定電極とし、１ＭＨｚ程度の正弦波を印加して測定を
行うものであった。また、文献２における平行導体板形
誘電体円柱共振器法といった共振法に分類される方法
は、絶縁材料のみを加工することで測定電極とし、１〜
数１０ＧＨｚ程度の正弦波を印加して測定を行うもので
あった。また、反射波法、Ｓパラメータ法といった伝送
法に分類される方法も、共振法と同様であった。
自動平衡ブリッジ法といった容量法に分類される方法
は、多層化前の銅張積層板単体の一部を加工することで
測定電極とし、１ＭＨｚ程度の正弦波を印加して測定を
行うものであった。また、文献２における平行導体板形
誘電体円柱共振器法といった共振法に分類される方法
は、絶縁材料のみを加工することで測定電極とし、１〜
数１０ＧＨｚ程度の正弦波を印加して測定を行うもので
あった。また、反射波法、Ｓパラメータ法といった伝送
法に分類される方法も、共振法と同様であった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上述
べたいずれの測定方法であっても、製品として一般に多
層化してある高速デジタル回路用プリント配線板の絶縁
材料の比誘電率および実効比誘電率測定方法としては、
以下に示すような問題点があって、技術的に満足できる
ものではない。
べたいずれの測定方法であっても、製品として一般に多
層化してある高速デジタル回路用プリント配線板の絶縁
材料の比誘電率および実効比誘電率測定方法としては、
以下に示すような問題点があって、技術的に満足できる
ものではない。
【０００５】すなわち、共振法あるいは伝送法の場合、
測定時の電磁界モードが実回路パターンの電磁界モード
と異なるという問題がある。これは、絶縁材料は一般に
基材と樹脂から構成される複合体で、特性に電磁界上の
方向性があり、電磁界モードが異なる時の影響を無視で
きないためである。また、正弦波を基本とする測定しか
できないという問題がある。これは、広帯域に及ぶ高調
波成分を含むデジタル信号については測定できないため
である。
測定時の電磁界モードが実回路パターンの電磁界モード
と異なるという問題がある。これは、絶縁材料は一般に
基材と樹脂から構成される複合体で、特性に電磁界上の
方向性があり、電磁界モードが異なる時の影響を無視で
きないためである。また、正弦波を基本とする測定しか
できないという問題がある。これは、広帯域に及ぶ高調
波成分を含むデジタル信号については測定できないため
である。
【０００６】さらに、測定電極部の厚さに指定があると
いう問題がある。これは、同種類の絶縁材料であって
も、厚さの異なるものはレジンコンテントが異なる場合
があり、指定厚さのものだけでは実際の状態を測定しき
れないためである。また、容量法の場合、導体部の大き
さをあまり大きくできないという問題がある。これは、
周波数の高い領域における分散や共振の影響を考慮する
と、容量法の測定電極導体部は、その波長に比例してよ
り小さくする必要があり、測定系に対して小さくなるほ
ど測定系のストレーキャパシティの影響が増すためであ
る。
いう問題がある。これは、同種類の絶縁材料であって
も、厚さの異なるものはレジンコンテントが異なる場合
があり、指定厚さのものだけでは実際の状態を測定しき
れないためである。また、容量法の場合、導体部の大き
さをあまり大きくできないという問題がある。これは、
周波数の高い領域における分散や共振の影響を考慮する
と、容量法の測定電極導体部は、その波長に比例してよ
り小さくする必要があり、測定系に対して小さくなるほ
ど測定系のストレーキャパシティの影響が増すためであ
る。
【０００７】さらに、非破壊で測定できないという問題
がある。これは、測定電極の形状とするために加工が必
要であり、実際の工程を受けた製品レベルの測定ができ
ないためである。また、マイクロストリップ導体の実効
比誘電率の測定ができないという問題がある。これは、
実効比誘電率に対しては、従来測定対象としていないた
めである。
がある。これは、測定電極の形状とするために加工が必
要であり、実際の工程を受けた製品レベルの測定ができ
ないためである。また、マイクロストリップ導体の実効
比誘電率の測定ができないという問題がある。これは、
実効比誘電率に対しては、従来測定対象としていないた
めである。
【０００８】本発明は、このような問題を解決するため
になされたもので、比誘電率および実効比誘電率を実際
の構造および使用状態に則して測定可能な、プリント配
線板における比誘電率／実効比誘電率の測定電極形状お
よびその測定方法を提供することを目的とする。
になされたもので、比誘電率および実効比誘電率を実際
の構造および使用状態に則して測定可能な、プリント配
線板における比誘電率／実効比誘電率の測定電極形状お
よびその測定方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、本発明は、高速デジタル回路用プリント配線板の絶
縁材料部分に対する比誘電率あるいは実効比誘電率の測
定電極形状を、実際のパターンとして使われるストリッ
プ導体構造あるいはマイクロストリップ導体構造とし、
かつ、この構造を製品上に設けるようにしたものであ
る。
め、本発明は、高速デジタル回路用プリント配線板の絶
縁材料部分に対する比誘電率あるいは実効比誘電率の測
定電極形状を、実際のパターンとして使われるストリッ
プ導体構造あるいはマイクロストリップ導体構造とし、
かつ、この構造を製品上に設けるようにしたものであ
る。
【００１０】また、その測定方法を、ストリップ導体あ
るいはマイクロストリップ導体の単位長当たりの伝搬遅
延時間を時間領域伝送特性の測定から得て、この伝搬遅
延時間の値を用いて、計算により求めるものである。
るいはマイクロストリップ導体の単位長当たりの伝搬遅
延時間を時間領域伝送特性の測定から得て、この伝搬遅
延時間の値を用いて、計算により求めるものである。
【００１１】
【作用】上述した構成を有する本発明は、測定電極の形
状を、ストリップ導体構造あるいはマイクロストリップ
導体構造としてあり、比誘電率あるいは実効比誘電率を
測定すべき絶縁材料を挟む導体にステップ状波を通し、
この時の伝搬遅延時間を求めて、この伝搬遅延時間の値
を用いて計算により比誘電率あるいは実効比誘電率を求
める。
状を、ストリップ導体構造あるいはマイクロストリップ
導体構造としてあり、比誘電率あるいは実効比誘電率を
測定すべき絶縁材料を挟む導体にステップ状波を通し、
この時の伝搬遅延時間を求めて、この伝搬遅延時間の値
を用いて計算により比誘電率あるいは実効比誘電率を求
める。
【００１２】
【実施例】以下、図面を参照して実施例を説明する。図
１は本発明の一実施例における測定電極形状を示すプリ
ント配線板の要部平面図、図２は本実施例におけるプリ
ント配線板の全体斜視図であり、まず、図２を用いてプ
リント配線板の全体構造から説明する。
１は本発明の一実施例における測定電極形状を示すプリ
ント配線板の要部平面図、図２は本実施例におけるプリ
ント配線板の全体斜視図であり、まず、図２を用いてプ
リント配線板の全体構造から説明する。
【００１３】図において、１はプリント配線板、２はこ
のプリント配線板の本体部で、この本体部２には、製
造，組み立て用余白部３がミシン目４を介して付属して
いる。そして、本体部２上のＡ部には、測定電極５が、
製造上回路パターンとして配置してある。また、製造，
組み立て用余白部３上のＢ部にも、測定電極５が、製造
上テストパターンとして配置してある。
のプリント配線板の本体部で、この本体部２には、製
造，組み立て用余白部３がミシン目４を介して付属して
いる。そして、本体部２上のＡ部には、測定電極５が、
製造上回路パターンとして配置してある。また、製造，
組み立て用余白部３上のＢ部にも、測定電極５が、製造
上テストパターンとして配置してある。
【００１４】ここで、測定電極５は、通常は用途や仕様
に応じてＡ部またはＢ部の一方のみに配置される。な
お、本体部２上のＡ部の場合、該本体部２への部品搭載
に支障がない位置に測定電極５が配置される。そして、
図１は上述したプリント配線板におけるＡ部およびＢ部
の拡大平面図である。ここで、測定電極は８層のプリン
ト配線板用を想定したものである。
に応じてＡ部またはＢ部の一方のみに配置される。な
お、本体部２上のＡ部の場合、該本体部２への部品搭載
に支障がない位置に測定電極５が配置される。そして、
図１は上述したプリント配線板におけるＡ部およびＢ部
の拡大平面図である。ここで、測定電極は８層のプリン
ト配線板用を想定したものである。
【００１５】プリント配線板１の部品面（第１層とす
る）には、第１層ストリップ導体６ａを配置してある。
第３層には第３層ストリップ導体６ｂが配置してあり、
第６層には第６層ストリップ導体６ｃを配置してある。
そして、半田面（第８層）には、第８層ストリップ導体
６ｄを配置してある。この内、内層にある第３層ストリ
ップ導体６ｂと第６層ストリップ導体６ｃ、および半田
面にある第８層ストリップ導体６ｄは、部品面との導通
を図るため、ストリップ導体側バイアホール７に接続し
てある。そして、このストリップ導体側バイアホール７
は、部品面にてストリップ導体導体側パッド８に接続し
てある。また、これらのストリップ導体に対し、ここで
は図示しないグラウンド導体側は、グラウンド導体側バ
イアホール９によって、部品面のグラウンド導体側パッ
ド１０に接続してある。
る）には、第１層ストリップ導体６ａを配置してある。
第３層には第３層ストリップ導体６ｂが配置してあり、
第６層には第６層ストリップ導体６ｃを配置してある。
そして、半田面（第８層）には、第８層ストリップ導体
６ｄを配置してある。この内、内層にある第３層ストリ
ップ導体６ｂと第６層ストリップ導体６ｃ、および半田
面にある第８層ストリップ導体６ｄは、部品面との導通
を図るため、ストリップ導体側バイアホール７に接続し
てある。そして、このストリップ導体側バイアホール７
は、部品面にてストリップ導体導体側パッド８に接続し
てある。また、これらのストリップ導体に対し、ここで
は図示しないグラウンド導体側は、グラウンド導体側バ
イアホール９によって、部品面のグラウンド導体側パッ
ド１０に接続してある。
【００１６】ここで、上述した４本のストリップ導体６
ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄは、それぞれ異なる層に配置され
ているので、その長手方向を合わせて重なるように配置
してある。そして、ストリップ導体側パッド８は、４本
のストリップ導体６ａ〜６ｄのそれぞれ両端に直接ある
いはストリップ導体側バイアハール７を介して接続さ
れ、ストリップ導体６ａ〜６ｄと平行に等間隔で一列に
並べて配置してある。また、グラウンド導体側パッド１
０は、ストリップ導体側パッド８と平行に、かつストリ
ップ導体側パッド８と１対１で対応するように等間隔で
一列に並べて配置してある。
ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄは、それぞれ異なる層に配置され
ているので、その長手方向を合わせて重なるように配置
してある。そして、ストリップ導体側パッド８は、４本
のストリップ導体６ａ〜６ｄのそれぞれ両端に直接ある
いはストリップ導体側バイアハール７を介して接続さ
れ、ストリップ導体６ａ〜６ｄと平行に等間隔で一列に
並べて配置してある。また、グラウンド導体側パッド１
０は、ストリップ導体側パッド８と平行に、かつストリ
ップ導体側パッド８と１対１で対応するように等間隔で
一列に並べて配置してある。
【００１７】図３は図１のＣ−Ｃ線断面図である。図３
に示すように、プリント配線板１の第２層には第２層グ
ラウンド導体１１ａが配置してあり、第４層には第４層
グラウンド導体１１ｂが配置してあり、第５層には第５
層グラウンド導体１１ｃが配置してあり、第７層には第
７層グラウンド導体１１ｄが配置してある。
に示すように、プリント配線板１の第２層には第２層グ
ラウンド導体１１ａが配置してあり、第４層には第４層
グラウンド導体１１ｂが配置してあり、第５層には第５
層グラウンド導体１１ｃが配置してあり、第７層には第
７層グラウンド導体１１ｄが配置してある。
【００１８】これら４つのグラウンド導体１１ａ〜１１
ｄは、部品面との導通を図るためと各グラウンド層の電
位を同じにするために、グラウンド導体側バイアホール
９に接続してある。また、４つのグラウンド導体１１ａ
〜１１ｄは、ストリップ導体側バイアホール７に対し、
絶縁材料１２を介して間隔を持たせてある。上述した図
２，図３より、グラウンド導体が配置されていない層に
ストリップ導体が配置され、部品面から見ると第１層ス
トリップ導体６ａと第２層グラウンド導体１１ａにより
マイクロストリップ導体構造となって、導体間の絶縁材
料１２の実効比誘電率（εeff1）を求めることができ
る。
ｄは、部品面との導通を図るためと各グラウンド層の電
位を同じにするために、グラウンド導体側バイアホール
９に接続してある。また、４つのグラウンド導体１１ａ
〜１１ｄは、ストリップ導体側バイアホール７に対し、
絶縁材料１２を介して間隔を持たせてある。上述した図
２，図３より、グラウンド導体が配置されていない層に
ストリップ導体が配置され、部品面から見ると第１層ス
トリップ導体６ａと第２層グラウンド導体１１ａにより
マイクロストリップ導体構造となって、導体間の絶縁材
料１２の実効比誘電率（εeff1）を求めることができ
る。
【００１９】また、第２層グラウンド導体１１ａと第３
層ストリップ導体６ｂと第４層グラウンド導体１１ｂに
よりストリップ導体（トリプレート）構造となって、グ
ラウンド導体間（１１ａ−１１ｂ間）の絶縁材料１２の
比誘電率（εr1）を求めることができる。同様に、第５
層グラウンド導体１１ｃと第６層ストリップ導体６ｃと
第７層グラウンド導体１１ｄによりストリップ導体（ト
リプレート）構造となって、グラウンド導体間（１１ｃ
−１１ｄ間）の絶縁材料１２の比誘電率（εr2）を求め
ることができる。また、第７層グラウンド導体１１ｄと
第８層ストリップ導体６ｄによりマイクロストリップ導
体構造となって、導体間の絶縁材料１２の実効比誘電率
（εeff2）を求めることができる。
層ストリップ導体６ｂと第４層グラウンド導体１１ｂに
よりストリップ導体（トリプレート）構造となって、グ
ラウンド導体間（１１ａ−１１ｂ間）の絶縁材料１２の
比誘電率（εr1）を求めることができる。同様に、第５
層グラウンド導体１１ｃと第６層ストリップ導体６ｃと
第７層グラウンド導体１１ｄによりストリップ導体（ト
リプレート）構造となって、グラウンド導体間（１１ｃ
−１１ｄ間）の絶縁材料１２の比誘電率（εr2）を求め
ることができる。また、第７層グラウンド導体１１ｄと
第８層ストリップ導体６ｄによりマイクロストリップ導
体構造となって、導体間の絶縁材料１２の実効比誘電率
（εeff2）を求めることができる。
【００２０】図４は時間領域伝送特性の測定装置を示す
説明図である。なお、測定対象は、マイクロストリップ
導体，ストリップ導体等不平衡伝送線路を想定してい
る。１３はステップ状波発生器で、このステップ状波発
生器１３は、立ち上がり時間が速く、繰り返し周波数が
十分低い台形波、いわゆるステップ状波を発生する。な
お、このステップ状波発生器１３で発生するステップ状
波の立ち上がり時間は調整可能で、所望の立ち上がり時
間を得ることができるようになっている。
説明図である。なお、測定対象は、マイクロストリップ
導体，ストリップ導体等不平衡伝送線路を想定してい
る。１３はステップ状波発生器で、このステップ状波発
生器１３は、立ち上がり時間が速く、繰り返し周波数が
十分低い台形波、いわゆるステップ状波を発生する。な
お、このステップ状波発生器１３で発生するステップ状
波の立ち上がり時間は調整可能で、所望の立ち上がり時
間を得ることができるようになっている。
【００２１】このステップ状波発生器１３で発生させた
ステップ状波は、同軸ケーブル１４から第１のプローブ
１５をスルーで通過し、伝送線経路部であるストリップ
導体１６およびグラウンド導体１７へ供給する。ストリ
ップ導体１６とグラウンド導体１７は、各長さＬの等長
にしてあり、その対面端にて第２のプローブ１８を通
じ、終端抵抗１９で終端する。
ステップ状波は、同軸ケーブル１４から第１のプローブ
１５をスルーで通過し、伝送線経路部であるストリップ
導体１６およびグラウンド導体１７へ供給する。ストリ
ップ導体１６とグラウンド導体１７は、各長さＬの等長
にしてあり、その対面端にて第２のプローブ１８を通
じ、終端抵抗１９で終端する。
【００２２】２０は前記ステップ状波発生器１３で発生
させたステップ状波を検出するサンプリングオシロスコ
ープで、このサンプリングオシロスコープ２０へのピッ
クアップは、２か所、ここでは第１のプローブ１５およ
び第２のプローブ１８とそれぞれ同じ位置で行うことと
しており、第３のプローブ２１を介してストリップ導体
１６およびグラウンド導体１７の開始端に接続するとと
もに、第４のプローブ２２を介してストリップ導体１６
およびグラウンド導体１７の終端に接続する。なお、第
３のプローブ２１および第４のプローブ２２は、高入力
インピーダンスで低ストレーキャパシティである物を使
用する。ここで、各プローブを除く全ての測定系は、定
インピーダンス化されている。
させたステップ状波を検出するサンプリングオシロスコ
ープで、このサンプリングオシロスコープ２０へのピッ
クアップは、２か所、ここでは第１のプローブ１５およ
び第２のプローブ１８とそれぞれ同じ位置で行うことと
しており、第３のプローブ２１を介してストリップ導体
１６およびグラウンド導体１７の開始端に接続するとと
もに、第４のプローブ２２を介してストリップ導体１６
およびグラウンド導体１７の終端に接続する。なお、第
３のプローブ２１および第４のプローブ２２は、高入力
インピーダンスで低ストレーキャパシティである物を使
用する。ここで、各プローブを除く全ての測定系は、定
インピーダンス化されている。
【００２３】図５は上述した第３のプローブ２１および
第４のプローブ２２における波形の変化を示す波形図
で、縦軸に電圧変化量、横軸に時間をとっている。ｔ１
およびｔ２はそれぞれステップ波通過時の立ち上がり時
間であり、Δｔがパターン長Ｌに対する伝搬遅延時間で
ある。図６〜８は、このような測定装置により、図１〜
３で説明したプリント配線板の測定電極を用いて計測し
たパターン長に対する伝搬遅延時間（単位はｎｓ／ｍ）
の変化を示すグラフである。ここで、プリント配線板の
材質は、ガラス布基材ＢＴ（ビスマレイミド＋トリアジ
ン樹脂）レジンである。
第４のプローブ２２における波形の変化を示す波形図
で、縦軸に電圧変化量、横軸に時間をとっている。ｔ１
およびｔ２はそれぞれステップ波通過時の立ち上がり時
間であり、Δｔがパターン長Ｌに対する伝搬遅延時間で
ある。図６〜８は、このような測定装置により、図１〜
３で説明したプリント配線板の測定電極を用いて計測し
たパターン長に対する伝搬遅延時間（単位はｎｓ／ｍ）
の変化を示すグラフである。ここで、プリント配線板の
材質は、ガラス布基材ＢＴ（ビスマレイミド＋トリアジ
ン樹脂）レジンである。
【００２４】なお、図６は、マイクロストリップ導体構
造でソルダレジスト付きの場合、図７はマイクロスリッ
プ導体構造でソルダレジスト無しの場合、図８はストリ
ップ導体構造の場合を示している。まず、図４で説明し
た測定装置の第３のプローブ２１，第４のプローブ２
２、および第１のプローブ１５，第２のプローブ１８
を、図１〜図３で説明したプリント配線板１において、
比誘電率あるいは実効比誘電率を測定すべき絶縁材料１
２を挟むストリップ導体とグラウンド導体に対応するス
トリップ導体側パッド８およびグラウンド導体側パッド
１０へ接続する。ここで、図１に示されるように、接続
される各パッドは等間隔に部品面に並べられており、測
定は効率良く、全て部品面側から行うことができる。ま
た、配線スペースを多く必要とするストリップ導体を層
を重ねて構成してあるので、最小限の配線スペースに収
めることができる。
造でソルダレジスト付きの場合、図７はマイクロスリッ
プ導体構造でソルダレジスト無しの場合、図８はストリ
ップ導体構造の場合を示している。まず、図４で説明し
た測定装置の第３のプローブ２１，第４のプローブ２
２、および第１のプローブ１５，第２のプローブ１８
を、図１〜図３で説明したプリント配線板１において、
比誘電率あるいは実効比誘電率を測定すべき絶縁材料１
２を挟むストリップ導体とグラウンド導体に対応するス
トリップ導体側パッド８およびグラウンド導体側パッド
１０へ接続する。ここで、図１に示されるように、接続
される各パッドは等間隔に部品面に並べられており、測
定は効率良く、全て部品面側から行うことができる。ま
た、配線スペースを多く必要とするストリップ導体を層
を重ねて構成してあるので、最小限の配線スペースに収
めることができる。
【００２５】また、図４におけるストリップ導体１６お
よびグラウンド導体１７は、図１，３で説明したマイク
ロストリップ導体構造およびストリップ導体構造に対応
する。よって、マイクロストリップ導体構造およびスト
リップ導体構造において、絶縁材料の比透磁率μr ＝
１、また、伝搬する電磁界がＴＥＭモードと考えられる
とき、図４における測定装置を用いて求めた伝搬遅延時
間Δｔより、比誘電率ε r1，εr2および実効比誘電率ε
eff1，εeff2を以下に示す（５）式および（６）式より
求めることができる。
よびグラウンド導体１７は、図１，３で説明したマイク
ロストリップ導体構造およびストリップ導体構造に対応
する。よって、マイクロストリップ導体構造およびスト
リップ導体構造において、絶縁材料の比透磁率μr ＝
１、また、伝搬する電磁界がＴＥＭモードと考えられる
とき、図４における測定装置を用いて求めた伝搬遅延時
間Δｔより、比誘電率ε r1，εr2および実効比誘電率ε
eff1，εeff2を以下に示す（５）式および（６）式より
求めることができる。
【００２６】
【数５】
【００２７】ここで、Δｔは単位パターン長当たりの伝
搬遅延時間、α，βは板厚が厚く、バイアホールの影響
が無視できない場合の補正項（通常α，β＝０で近
似）、Ｃは光速（３×１０8 ｍ／ｓ）である。なお、上
記（６）式では、ソルダレジスト付きの場合でも適用可
能である。これは、測定時の電磁界モードが実回路パタ
ーンと同等であるためである。
搬遅延時間、α，βは板厚が厚く、バイアホールの影響
が無視できない場合の補正項（通常α，β＝０で近
似）、Ｃは光速（３×１０8 ｍ／ｓ）である。なお、上
記（６）式では、ソルダレジスト付きの場合でも適用可
能である。これは、測定時の電磁界モードが実回路パタ
ーンと同等であるためである。
【００２８】さらに、デジタル信号による測定と同等で
あるため、高調波成分の影響を含んだ形の結果を得るこ
とができ、かつ、図５における立ち上がり時間ｔ１を調
整することで、実際の使用条件に合わせることができ
る。ただし、図６〜図８に示す測定結果より、測定系に
下記の条件があることが判別した。
あるため、高調波成分の影響を含んだ形の結果を得るこ
とができ、かつ、図５における立ち上がり時間ｔ１を調
整することで、実際の使用条件に合わせることができ
る。ただし、図６〜図８に示す測定結果より、測定系に
下記の条件があることが判別した。
【００２９】すなわち、図５に示す立ち上がり時間ｔ１
の信号に対してパターンがＴＥＭモードを有し、分布定
数回路として扱えるパターンが必要になる点である。そ
して、分布定数回路として扱える最短のパターン長Ｌ
は、信号の最高周波数成分の波長λ-3（材料上の短縮率
を含む）により、下記の（７）式および（８）式から、
（９）式に表せることがわかった。
の信号に対してパターンがＴＥＭモードを有し、分布定
数回路として扱えるパターンが必要になる点である。そ
して、分布定数回路として扱える最短のパターン長Ｌ
は、信号の最高周波数成分の波長λ-3（材料上の短縮率
を含む）により、下記の（７）式および（８）式から、
（９）式に表せることがわかった。
【００３０】
【数６】
【００３１】また、立ち上がり時間の劣化が問題になら
ない場合は、下記の（１０）式のようにするとよい。
ない場合は、下記の（１０）式のようにするとよい。
【００３２】
【数７】
【００３３】さらに、高損失の材料では測定しにくいこ
とがわかった。また、立ち上がり時間ｔ１の最小限度
は、その最高周波数成分が高次モードを発生いない時間
までになる。なお、入力される信号が正弦波の場合は、
その波長λをもって上記（９），（１０）式を用い、パ
ターン長Ｌを求めることができる。
とがわかった。また、立ち上がり時間ｔ１の最小限度
は、その最高周波数成分が高次モードを発生いない時間
までになる。なお、入力される信号が正弦波の場合は、
その波長λをもって上記（９），（１０）式を用い、パ
ターン長Ｌを求めることができる。
【００３４】以上の条件を考慮し、実際の測定電極を設
計することで、図２に示すプリント配線板１の本体部２
のＡ部における測定電極５および製造，組み立て用余白
部３のＢ部における測定電極５を用いて比誘電率／実効
比誘電率を求めることができる。なお、本実施例ではプ
リント配線板が８層の場合で説明したが、何層構造のも
のであっても、上述したようにストリップ導体構造ある
いはマイクロストリップ導体構造で測定電極を配置する
ことで、絶縁材料の比誘電率および実効比誘電率の測定
が可能である。
計することで、図２に示すプリント配線板１の本体部２
のＡ部における測定電極５および製造，組み立て用余白
部３のＢ部における測定電極５を用いて比誘電率／実効
比誘電率を求めることができる。なお、本実施例ではプ
リント配線板が８層の場合で説明したが、何層構造のも
のであっても、上述したようにストリップ導体構造ある
いはマイクロストリップ導体構造で測定電極を配置する
ことで、絶縁材料の比誘電率および実効比誘電率の測定
が可能である。
【００３５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、測定電
極形状をストリップ導体構造およびマイクロストリップ
導体構造にすることで、比誘電率および実効比誘電率の
測定を実回路パターンと同じ電磁界モードの測定とした
ので、複合体としての絶縁材料を再現性よく測定するこ
とができる。特に、マイクロストリップ導体構造では、
実効比誘電率が測定できる。また、厚さの異なる絶縁材
料でも測定することができる。
極形状をストリップ導体構造およびマイクロストリップ
導体構造にすることで、比誘電率および実効比誘電率の
測定を実回路パターンと同じ電磁界モードの測定とした
ので、複合体としての絶縁材料を再現性よく測定するこ
とができる。特に、マイクロストリップ導体構造では、
実効比誘電率が測定できる。また、厚さの異なる絶縁材
料でも測定することができる。
【００３６】さらに、最短の測定電極のパターン長を入
力信号の波長の４分の１以上にすることで、導体部の大
きさを分布定数回路として扱える大きさとしたので、測
定系のストレーキャパシティの影響を少なくできる。ま
た、入力信号として使用条件に合わせた立ち上がり時間
を持つステップ状波を用いて比誘電率および実効比誘電
率を測定するので、広帯域におよぶ高調波成分を含むデ
ジタル信号についての測定結果を得られる。
力信号の波長の４分の１以上にすることで、導体部の大
きさを分布定数回路として扱える大きさとしたので、測
定系のストレーキャパシティの影響を少なくできる。ま
た、入力信号として使用条件に合わせた立ち上がり時間
を持つステップ状波を用いて比誘電率および実効比誘電
率を測定するので、広帯域におよぶ高調波成分を含むデ
ジタル信号についての測定結果を得られる。
【００３７】また、比誘電率および実効比誘電率は伝搬
遅延時間から計算により求めるようにしたので、非破壊
で実際の製品レベルの測定ができる。さらに、ストリッ
プ導体側パッドをプリント配線板の部品面に等間隔で一
列に並べて配置し、かつ、グラウンド導体側パッドをス
トリップ導体側パッドに１対１で対応するようにプリン
ト配線板の部品面に該ストリップ導体側パッドと同じ等
間隔で一列に並べて配置したので、プリント配線板の部
品面側から効率良く測定できる。
遅延時間から計算により求めるようにしたので、非破壊
で実際の製品レベルの測定ができる。さらに、ストリッ
プ導体側パッドをプリント配線板の部品面に等間隔で一
列に並べて配置し、かつ、グラウンド導体側パッドをス
トリップ導体側パッドに１対１で対応するようにプリン
ト配線板の部品面に該ストリップ導体側パッドと同じ等
間隔で一列に並べて配置したので、プリント配線板の部
品面側から効率良く測定できる。
【００３８】また、ストリップ導体をその長手方向を合
わせて層を重ねて配置したので、最小限の配線スペース
に配置できる。そして、実際の製品に上述した形状のス
トリップ導体構造およびマイクロストリップ導体構造の
測定電極を配置することで、製品個別に比誘電率および
実効比誘電率を測定できる。
わせて層を重ねて配置したので、最小限の配線スペース
に配置できる。そして、実際の製品に上述した形状のス
トリップ導体構造およびマイクロストリップ導体構造の
測定電極を配置することで、製品個別に比誘電率および
実効比誘電率を測定できる。
【図１】本発明の一実施例における測定電極形状を示す
プリント配線板の要部平面図である。
プリント配線板の要部平面図である。
【図２】本実施例におけるプリント配線板の全体斜視図
である。
である。
【図３】図１のＣ−Ｃ線断面図である。
【図４】時間領域伝送特性の測定装置を示す説明図であ
る。
る。
【図５】時間領域伝送特性の測定装置における波形の変
化を示す波形図である。
化を示す波形図である。
【図６】伝搬遅延時間の変化の一例を示すグラフであ
る。
る。
【図７】伝搬遅延時間の変化の一例を示すグラフであ
る。
る。
【図８】伝搬遅延時間の変化の一例を示すグラフであ
る。
る。
１ プリント配線板 ５ 測定電極 ６ａ 第１層ストリップ導体 ６ｂ 第３層ストリップ導体 ６ｃ 第６層ストリップ導体 ６ｄ 第８層ストリップ導体 ８ ストリップ導体側パッド １０ グラウンド導体側パッド
Claims (10)
- 【請求項１】 プリント配線板の回路パターン部あるい
はテストパターン部の少なくとも一方に、１組以上のス
トリップ導体構造を形成するように導体およびパッドを
配置して測定電極を形成したことを特徴とするプリント
配線板における比誘電率の測定電極形状。 - 【請求項２】 プリント配線板の回路パターン部あるい
はテストパターン部の少なくとも一方に、１組以上のマ
イクロストリップ導体構造を形成するように導体および
パッドを配置して測定電極を形成したことを特徴とする
プリント配線板における実効比誘電率の測定電極形状。 - 【請求項３】 入力される信号の波長をλとするとき
に、測定電極のパターン長Ｌを（１）式により求めるこ
とを特徴とする請求項１および２記載のプリント配線板
における比誘電率および実効比誘電率の測定電極形状。 【数１】 - 【請求項４】 入力される信号の波長をλとするとき、
信号の立ち上がり時間の劣化が問題とならない時に、測
定電極のパターン長Ｌを、（２）式により求めることを
特徴とする請求項１および２記載のプリント配線板にお
ける比誘電率および実効比誘電率の測定電極形状。 【数２】 - 【請求項５】 入力される信号が正弦波ではなく、高調
波成分を有する波形のとき、入力信号の最高周波数成分
の波長をもって入力される信号の波長λとすることを特
徴とする請求項３および４記載のプリント配線板におけ
る比誘電率および実行比誘電率の測定電極形状。 - 【請求項６】 プリント配線板の部品面に複数のストリ
ップ導体側のパッドを等間隔で一列に並べ、これと平行
に、複数のグラウンド導体側のパッドをストリップ導体
側のパッドと同じ間隔で一列に並べたことを特徴とする
請求項１および２記載のプリント配線板における比誘電
率および実効比誘電率の測定電極形状。 - 【請求項７】 ストリップ導体側パッド間を結ぶマイク
ロストリップ導体およびストリップ導体を、プリント配
線板の厚み方向に重なるように、その長手方向を合わ
せ、プリント配線板の所望の層に配置したことを特徴と
する請求項１および２記載のプリント配線板における比
誘電率および実効比誘電率の測定電極形状。 - 【請求項８】 ストリップ導体の単位長当たりの伝搬遅
延時間Δｔを求め、ストリップ導体構造におけるプリン
ト配線板の比誘電率εr を、（３）式により求めること
を特徴とするプリント配線板における比誘電率の測定方
法。 【数３】 - 【請求項９】 マイクロストリップ導体の単位長当たり
の伝搬遅延時間Δｔを求め、マイクロストリップ導体構
造におけるプリント配線板の実効比誘電率ε eff を、
（４）式により求めることを特徴とするプリント配線板
における実効比誘電率の測定方法。 【数４】 - 【請求項１０】 立ち上がり時間を調整可能としたステ
ップ状波によりストリップ導体およびマイクロストリッ
プ導体の単位長当たりの伝搬遅延時間を求め、この伝搬
遅延時間を用いて比誘電率および実効比誘電率を求める
ことを特徴とする請求項８および９記載のプリント配線
板における比誘電率および実効比誘電率の測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05951294A JP3209309B2 (ja) | 1994-03-29 | 1994-03-29 | プリント配線板およびプリント配線板における比誘電率および実効比誘電率の測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05951294A JP3209309B2 (ja) | 1994-03-29 | 1994-03-29 | プリント配線板およびプリント配線板における比誘電率および実効比誘電率の測定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07270461A true JPH07270461A (ja) | 1995-10-20 |
| JP3209309B2 JP3209309B2 (ja) | 2001-09-17 |
Family
ID=13115396
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP05951294A Expired - Fee Related JP3209309B2 (ja) | 1994-03-29 | 1994-03-29 | プリント配線板およびプリント配線板における比誘電率および実効比誘電率の測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3209309B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002067638A1 (fr) * | 2001-02-19 | 2002-08-29 | Sony Corporation | Carte imprimee, carte imprimee multicouches et procede de detection de matiere etrangere et des vides dans une couche interne de la carte imprimee multicouches |
| JP4941293B2 (ja) * | 2005-03-23 | 2012-05-30 | 日本電気株式会社 | 共振器、プリント基板及び複素誘電率の測定方法 |
-
1994
- 1994-03-29 JP JP05951294A patent/JP3209309B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002067638A1 (fr) * | 2001-02-19 | 2002-08-29 | Sony Corporation | Carte imprimee, carte imprimee multicouches et procede de detection de matiere etrangere et des vides dans une couche interne de la carte imprimee multicouches |
| JP4941293B2 (ja) * | 2005-03-23 | 2012-05-30 | 日本電気株式会社 | 共振器、プリント基板及び複素誘電率の測定方法 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3209309B2 (ja) | 2001-09-17 |
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