JPH1032388A - 多層プリント基板 - Google Patents

多層プリント基板

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JPH1032388A
JPH1032388A JP8187109A JP18710996A JPH1032388A JP H1032388 A JPH1032388 A JP H1032388A JP 8187109 A JP8187109 A JP 8187109A JP 18710996 A JP18710996 A JP 18710996A JP H1032388 A JPH1032388 A JP H1032388A
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Japan
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pattern
multilayer printed
patterns
circuit board
printed circuit
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JP8187109A
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Kenji Omiya
健司 大宮
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Fujitsu Ltd
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Fujitsu Ltd
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Publication date
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    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00Printed circuits
    • H05K1/02Details
    • H05K1/0213Electrical arrangements not otherwise provided for
    • H05K1/0216Reduction of cross-talk, noise or electromagnetic interference
    • H05K1/0218Reduction of cross-talk, noise or electromagnetic interference by printed shielding conductors, ground planes or power plane
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
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    • H05K1/0213Electrical arrangements not otherwise provided for
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    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00Printed circuits
    • H05K1/02Details
    • H05K1/0296Conductive pattern lay-out details not covered by sub groups H05K1/02 - H05K1/0295
    • H05K1/0298Multilayer circuits

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  • Production Of Multi-Layered Print Wiring Board (AREA)
  • Structure Of Printed Boards (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高周波回路用の多層プリント基板に関し、シ
ールド効果を維持しながら、容量成分の発生を低減でき
るようにする。 【解決手段】 グランドパターン12,14,16の他
のパターン層11,13,15のパターン11a,11
b,11c,11d,11e,11f,13aと対向す
る部分には、格子状のパターン12a,12b,12
e,12f,12g,14aが形成されている。これに
より、シールド効果を維持しながら、格子状のパターン
12a,12b,12e,12f,12g,14aと他
の層11,13,15のパターン11a,11b,11
c,11d,11e,11f,13aとの間の容量成分
の発生が低減される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はパターン層と絶縁層
とが交互に積層される多層プリント基板に関し、特に高
周波回路用の多層プリント基板に関する。
【0002】従来、高周波回路を小型化する手段とし
て、パターン層と絶縁層とが交互に積層される多層基板
が使用されている。
【0003】
【従来の技術】図7は従来の高周波回路用の多層プリン
ト基板の外観を示す斜視図である。この多層プリント基
板70は、銅を材料とする4枚のパターン層71,7
2,73,74から構成されている。また、パターン層
71とパターン層72との間にはプリプレグ75が、パ
ターン層72とパターン層73との間にはガラスエポキ
シ76が、さらに、パターン層73とパターン層74と
の間にはプリプレグ77が、それぞれ誘電体として設け
られている。
【0004】最上部のパターン層71には、ランドパタ
ーン71a,71b,71c,71d,71e,71
f,71g等が形成されている。各ランドパターン71
a,71b,71c,71d,71e,71f,71g
等には、図示されていないチップ部品やトラジンスタ等
の回路部品が半田付けされる。一方、上から2番目のパ
ターン層72と4番目のパターン層74は、全面がグラ
ンドパターンとなっている。
【0005】また、3番目のパターン層73には、イン
ダクタ73a等のパターン部品が形成されている。この
インダクタ素子73aの端子は、パターン層71のラン
ドパターン71a,71cにそれぞれスルーホール78
a,78bを介して接続されている。パターン層73に
は、インダクタ素子73a以外にも、リアクタンス素子
や共振器等のパターン部品が形成される。各パターン部
品は、上下のパターン層72およびパターン層74のグ
ランドパターンによって、シールドされている。
【0006】このように、内側のパターン層73にパタ
ーン部品を形成することにより、実装部品を削減でき、
多層プリント基板70全体を小型化することができる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
多層プリント基板70は、基板厚を維持しながらもさら
に機能を上げるために、多層化する傾向が強まってい
る。このためには、当然、パターン層間の間隔を狭くす
る必要が生じる。
【0008】しかし、パターン層間の間隔を狭くする
と、部品を実装するランドパターン71a等とパターン
層72のグランドパターンとの間や、インダクタ素子7
3aとパターン層72またはパターン層74の各グラン
ドパターンとの間に、容量成分が発生してしまう。この
ため、設計通りの回路特性が得られないという問題があ
った。
【0009】この容量成分を取り除くため、パターン層
72上のランドパターン71aやインダクタ素子73a
と対向する部分を削除する方法があるが、シールド効果
が大きく減少するという問題があった。
【0010】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであり、シールド効果を維持しながら、容量成分の発
生を低減することのできる多層プリント基板を提供する
ことを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明では上記目的を達
成するため、図1に示すように、パターン層と絶縁層と
が交互に積層される多層プリント基板において、グラン
ドパターン12,14,16の少なくとも他の層11,
13,15のパターン11a,11b,11c,11
d,11e,11f,13aと対向する部分が、格子状
のパターン12a,12b,12e,12f,12g,
14aに形成されるようにした。
【0012】これにより、シールド効果を維持しなが
ら、格子状のパターン12a,12b,12e,12
f,12g,14aと他の層11,13,15のパター
ン11a,11b,11c,11d,11e,11f,
13aとの間の容量成分の発生が低減される。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一形態を図面に基
づいて説明する。図2は本形態の多層プリント基板の概
略構造を示す図である。多層プリント基板10は、厚さ
18μmの6枚のパターン層11,12,13,14,
15,16を有している。パターン層11とパターン層
12の間、パターン層13とパターン層14の間、およ
びパターン層15とパターン層16の間には、それぞれ
厚さ60μmのプリプレグ21,23,25が設けられ
ている。また、パターン層12とパターン層13の間、
およびパターン層14とパターン層15の間には、それ
ぞれ厚さ150μmのガラスエポキシ22,24が設け
られている。
【0014】このような多層構造により、多層プリント
基板10は、全体の厚みが588μm、すなわち約0.
6mmとなるように形成されている。図1は多層プリン
ト基板10の各パターン層の具体的な構造の第1の形態
を示す分解斜視図である。多層プリント基板10では、
最上部のパターン層11、3番目のパターン層13、お
よび5番目のパターン層15は、配線パターン層であ
る。一方、2番目のパターン層12、4番目のパターン
層14、および6番目のパターン層16は、グランドパ
ターン層である。
【0015】最上部のパターン層11には、ランドパタ
ーン11a,11b,11c,11d,11e,11f
や、多数の導線パターンが形成されている。各ランドパ
ターン11a,11b,11c,11d,11e,11
fには、図示されていないチップ部品やトラジンスタ等
の回路部品が半田付けされる。3番目のパターン13に
は、インダクタ素子13a等のパターン部品が形成され
ている。このインダクタ素子13aの端子13b,13
cは、それぞれ図示されていないスルーホールを介し
て、パターン層11のランドパターン11b,11cに
接続されている。パターン層13には、インダクタ素子
13a以外にも、リアクタンス素子や共振器等のパター
ン部品が形成される。
【0016】パターン層13と同様に、パターン層15
にも、図示されていないパターン部品が形成され、これ
らのパターン部品はスルーホールによって他のパターン
層と接続されている。パターン層13およびパターン1
5は、上下のパターン層12,14,16によって、シ
ールドされている。
【0017】パターン層12には、上側のパターン層1
1の各ランドパターン11a,11b,11c,11
d,11e,11fと対向する部分に、それぞれランド
パターンとほぼ同じ領域の網目状パターン12a,12
b,12e,12f,12g等が形成されている。ただ
し、網目状パターン12bは、下側のパターン層13に
形成されたインダクタ素子13aとも対向しているの
で、ランドパターン11b,11cよりも大きいインダ
クタ素子13aの幅および長さとほぼ同じ寸法に形成さ
れている。また、網目状パターン12bには、スルーホ
ール用の孔12c,12dが形成されている。他の網目
状パターン12a,12e,12f,12gにも、必要
に応じて図示されていないスルーホール用の孔が形成さ
れている。
【0018】網目状パターン12a,12b,12e,
12f,12gの各網目ラインは、その隙間の幅がほぼ
同じ寸法になるように形成されている。パターン層12
では、これらの網目状パターン12a,12b,12
e,12f,12g等以外の部分は、全面がグランドパ
ターンとなっている。
【0019】一方、パターン層14には、上側のパター
ン層13のインダクタ素子13aの幅および長さとほぼ
同じ寸法の網目状パターン14a等が形成されている。
網目状パターン14aの各網目ラインは、その隙間の幅
がほぼ同じ寸法になるように形成されている。このパタ
ーン層14では、網目状パターン14a等以外の部分
は、グランドパターンとして全面に銅材が印刷されてい
る。
【0020】次に、このような構成の多層プリント基板
10の作用について説明する。ここでは、パターン層1
1のランドパターン11a,11bと、その下側のパタ
ーン層12との間で生じる容量成分について考察する。
例えば、ランドパターン11a,11bの間に部品素子
を半田付けした場合、この部品素子は、ランドパターン
11a,11bとパターン層12との間で生じる容量成
分の影響を受ける。
【0021】図3は部品素子と容量成分との関係を示す
等価回路である。高周波成分に対して、部品素子31に
は、インダクタンスL31が存在する。また、ランドパタ
ーン11a,11bとパターン層12との間には、それ
ぞれ容量C32,C33が発生する。一般に、2つの導体間
の容量Cは、次式(1)によって示される。 C=ε0 ×εr ×S/d・・・(1) ここで、ε0 は、真空の誘電率、εr は図2で示したプ
リプレグ21の比誘電率、Sはランドパターン11a等
の導体の面積、dは導体間の距離である。今、ランドパ
ターン11a,11bをともに1mm×1mmの正方形
と見なし、従来の多層プリント基板における容量C32
33を式(1)に基づいて求めると、 C32=C33=0.09×5×0.01(cm2 )/0.
006(cm)=0.75pF となる。したがって、従来のパターン形成では、部品素
子31には合計で1.5pFの容量がかかることにな
る。これに対し、本形態の多層プリント基板10では、
パターン層12上のランドパターン11a,11bと対
向する部分には、網目状パターン12e,12fが形成
されている。網目状パターン12e,12fの各領域内
の導体の占める割合を2分の1とすると、C32=C
330.375pF、すなわち、部品素子31にかかる容
量は0.75pFで済む。
【0022】同様に、他のランドパターンやパターン素
子についても、容量成分の発生を低減することができ
る。このように、本形態では、グランドパターン層であ
るパターン層12等の、ランドパターン11a等に対向
する部分に、網目状パターン12a等を形成するように
したので、シールド効果を維持しながら、容量成分の発
生を低減することができる。
【0023】なお、網目状パターン12a等は、その網
目ラインの幅や間隔を適度に調整すれば、容量成分量
や、シールド効果等を微調整することができる。図4は
多層プリント基板10の各パターン層の具体的な構造の
第2の形態を示す分解斜視図である。この第2の形態で
は、使用する周波数が比較的低い周波数、例えば数MH
z〜数十MHzのときに適用される。グランドパターン
層であるパターン層12,14,16には、全面にそれ
ぞれ網目状パターン120,140,160が形成され
ている。
【0024】このように、全面を網目状に形成すること
により、軽量化を図ることができる。なお、各網目状パ
ターン120,140,160の網目ラインの幅や間隔
は、適度に変更できる。
【0025】図5は多層プリント基板10の各パターン
層の具体的な構造の第3の形態を示す分解斜視図であ
る。この第3の形態では、内側のパターン層13に、ス
トリップライン型の共振器131が形成されている例を
示す。ストリップライン型の共振器131は、その幅と
長さの寸法によって共振器として作用するパターン回路
である。この共振器131の寸法は、目的とするインダ
クタンスL131 に応じて決定される。
【0026】図6はストリップライン型の共振器の長さ
に対するインダクタンスの特性を示す図である。ここで
は、共振器の幅(電流の流れる方向に対して直角な方
向)を0.4mmとしたときの実験的な特性を示してあ
る。この特性から、共振器131の幅を0.4mmとす
れば、長さ1mmに対してL131 =1nHが得られるこ
とが分かる。
【0027】図5に戻り、本形態の共振器131では、
131 =40nHを得るために、その幅を0.4mm、
長さを40mmとする。この共振器131の上側のパタ
ーン層12には、面パターン121と、格子パターン1
22とが形成されている。面パターン121は、その領
域全体に銅材が印刷されることにより形成されている。
一方、格子パターン122は、複数のラインパターンが
任意の間隔で平行に印刷されることにより形成されてい
る。格子パターン122は、共振器131の一部分と重
なるような領域に形成されている。この重なる度合い
は、設計毎に任意に決められる。
【0028】格子パターン122の基板両端部側には、
それぞれ接続パターン123,124が形成されてい
る。この接続パターン123,124は、格子パターン
122の各ラインパターンを面パターン121と接続す
るパターンである。
【0029】一方、共振器131の上側のパターン層1
4には、面パターン141と、格子パターン142とが
形成されている。面パターン141は、その領域全体に
銅材が印刷されることにより形成されている。一方、格
子パターン142は、複数のラインパターンが任意の間
隔で平行に印刷されることにより形成されている。格子
パターン142は、上側のパターン層12の格子パター
ン122とほぼ対向するように形成されている。
【0030】格子パターン142の基板両端部側には、
それぞれ接続パターン143,144が形成されてい
る。この接続パターン143,144は、格子パターン
142の各ラインパターンを面パターン141と接続す
るパターンである。
【0031】次に、各パターン層12,14との間で発
生する容量成分による共振器131の共振周波数の特性
への影響について考察する。まず、従来のように、パタ
ーン層12およびパターン層14の全面に銅材が印刷さ
れている場合には、共振器131とパターン層12との
間で発生する容量C 41は、共振器131の面積を0.4
mm×40mm=16mm2 とし、また共振器131と
パターン層12との距離を図2に示した60μmとする
と、前述の式(1)により、C41=1.2pFとなる。
一方、共振器131とパターン層14との間で発生する
容量C42は、共振器131とパターン層12との距離を
図2で示した150μmとすると、式(1)により、C
42=0.36pFとなる。すなわち、共振器131にか
かる容量C131 は、C131 =C41+C42=1.56pF
となる。
【0032】このときの共振器131の自己共振周波数
0 は、 から、約630MHzとなる。
【0033】これに対し、パターン層12およびパター
ン層14の各格子パターン122,142の設計位置を
適当に決めることにより、例えば共振器131と重なる
パターンの面積を共に共振器131の面積の半分にすれ
ば、C131 =C41・1/2+C42・1/2=0.78p
Fとなる。この値を式(2)に入れれば、自己共振周波
数f0 は、約900MHzとなる。このように、上下の
パターン層12,14に格子パターン122,142を
設けることにより、より高い自己共振周波数を得ること
ができる。したがって、設計の幅が広がる。
【0034】また、格子パターン122,142の各接
続パターン123,124、143,144の一部分を
適度に切断することにより、多層プリント基板の製造後
でも、自己共振周波数を微調整することができる。
【0035】さらに、格子パターン122,142のよ
うなパターンを、図4の第2の形態の網目状パターン1
20,140,160の代わりに、パターン層12,1
4,16全面に形成することにより、さらに容量成分の
発生を低減することができる。このとき、図5と同様
に、接続パターン123,124、143,144の一
部分を適度に切断することにより、部分的な容量成分の
調整を行うことができる。
【0036】
【発明の効果】以上説明したように本発明では、グラン
ドパターンの少なくとも他の層のパターンと対向する部
分を、格子状のパターンに形成したので、シールド効果
を維持しながら、格子状のパターンと他の層のパターン
との間の容量成分の発生を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】多層プリント基板の各パターン層の具体的な構
造の第1の形態を示す分解斜視図である。
【図2】本形態の多層プリント基板の概略構造を示す図
である。
【図3】部品素子と容量成分との関係を示す等価回路で
ある。
【図4】多層プリント基板の各パターン層の具体的な構
造の第2の形態を示す分解斜視図である。
【図5】多層プリント基板の各パターン層の具体的な構
造の第3の形態を示す分解斜視図である。
【図6】ストリップライン型の共振器の長さに対するイ
ンダクタンスの特性を示す図である。
【図7】従来の高周波回路用の多層プリント基板の外観
を示す斜視図である。
【符号の説明】
10 多層プリント基板 11,12,13,14,15,16 パターン層 11a,11b,11c,11d,11e,11f ラ
ンドパターン 12a,12b,12e,12f,12g,14a 網
目状パターン 13a インダクタ素子 14a 網目状パターン 21,23,25 プリプレグ 22,24 ガラスエポキシ 120,140,160 網目状パターン 122,142 格子パターン 123,124,143,144 接続パターン 131 共振器

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 パターン層と絶縁層とが交互に積層され
    る多層プリント基板において、 グランドパターンの少なくとも他の層のパターンと対向
    する部分が、格子状のパターンに形成されていることを
    特徴とする多層プリント基板。
  2. 【請求項2】 前記格子状のパターンは、網目状である
    ことを特徴とする請求項1記載の多層プリント基板。
  3. 【請求項3】 前記網目状のパターンは、パターン層の
    ほぼ全面に形成されていることを特徴とする請求項2記
    載の多層プリント基板。
  4. 【請求項4】 前記格子状のパターンは、ほぼ平行な複
    数本ラインパターンから形成されており、各ラインパタ
    ーンの基板端部付近が電気的に接続されていることを特
    徴とする請求項1記載の多層プリント基板。
  5. 【請求項5】 前記パターン層のうち前記絶縁層に挟ま
    れた内側のパターン層には、インダクタ素子が形成され
    ていることを特徴とする請求項1記載の多層プリント基
    板。
  6. 【請求項6】 前記パターン層のうち前記絶縁層に挟ま
    れた内側のパターン層には、ストリップライン型の共振
    器が形成されていることを特徴とする請求項1記載の多
    層プリント基板。
JP8187109A 1996-07-17 1996-07-17 多層プリント基板 Withdrawn JPH1032388A (ja)

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