JPH1140947A

JPH1140947A - 多層プリント配線板

Info

Publication number: JPH1140947A
Application number: JP9190993A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Mochizuki; 寛望月; Junichi Takuri; 順一田栗; Yoshiaki Hotta; 美明堀田
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1997-07-16
Filing date: 1997-07-16
Publication date: 1999-02-12

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明の目的は、多層プリント配線板の周端部
からの電磁波ノイズのシールドを行えるとともに、製造
工程が簡単な多層プリント配線板を提供することにあ
る。【解決手段】多層プリント配線板１００は、外層１３０
Ａ，１３０Ｂと、この外層１３０Ａ，１３０Ｂの内側に
積層され、信号若しくは電源の配線パターンを形成する
信号層１５０Ａ，１５０Ｂ，１５０Ｃ，１５０Ｄと、外
層に搭載される部品に電源を給電する電源層１６０と、
グランド電位に接続されたグランド層１７０とを備えて
いる。さらに、外層１３０Ａ，１３０Ｂの内側には、フ
レームグランド層１４０Ａ，１４０Ｂを備えている。ま
た、スルーホール１９０Ａ，１９０Ｂが、積層された多
層プリント配線板１００の配線領域の外周部に一定間隔
で形成されるとともに、フレームグランド層１９０に電
気的に接続されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、多層プリント配線
板に係り、特に、電磁波シールド対策を施した多層プリ
ント配線板に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年の電子装置に使用される多層プリン
ト配線板は、信号の高速化と搭載部品の高密度実装化に
伴い、外部からの電磁波ノイズの影響を受けやすくなっ
てきている。また、逆に、搭載された部品や信号配線パ
ターンから発生した電磁波ノイズが、外部へ与える影響
も無視できなくなってきている。このようなプリント配
線板から放射される電磁波ノイズを抑えるためには、信
号配線パターンや電源配線パターンの回路インピーダン
スを下げる方法があり、具体的には、信号層に対しては
グランド層を挿入することでインピーダンスを下げた
り、外層にはグランド層に接続したべた銅箔領域を設け
ることにより信号層から放射される電磁波ノイズをシー
ルドする方法などが採られていた。

【０００３】さらに、多層プリント配線板に側端部から
の電磁波ノイズをシールドするためのＥＭＩ（Ｅｌｅｃ
ｔｒｏ−ＭａｇｎｅｔｉｃＩｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃ
ｅ）対策の方法としては、例えば、特開平７−２３５７
７６号公報や、特開平７−２３５７７０号公報に記載さ
れているものが知られている。

【０００４】第１に、特開平７−２３５７７６号公報に
記載されている多層プリント配線板の側端部のＥＭＩ対
策方法としては、電源層とグランド層を設けた多層プリ
ント配線板の周端部に、配線基板の周面を覆いかつグラ
ンド層に接続された形で導電層を形成するものが知られ
ている。電源層とグランド層とにわたって誘起される電
磁波は、グランド層に接続された導電層の電磁シールド
により、表皮効果を起こして導電層近傍に閉じこめら
れ、導電層の外部には放出されず、電磁波ノイズをシー
ルドできるものである。

【０００５】第２に、特開平７−２３５７７０号公報に
記載されている多層プリント配線板の側端部のＥＭＩ対
策方法としては、誘電体を挟んで電源層とグランド層を
設けた多層プリント配線基板において、電源層とグラン
ド層に挟まれた誘電体より誘電率の低い誘電体層が周端
部に配置するものが知られている。電源層とグランド層
とにわたって誘起される電磁波は、端部では誘電率の低
い誘電体層により減衰され、電磁波ノイズをシールドで
きるものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
７−２３５７７６号公報に記載されている方法は、多層
プリント配線板の周面を覆う導電層を設ける必要がある
ため、この導電層を設けるための基板の製造工程が複雑
になるという問題があった。

【０００７】また、特開平７−２３５７７０号公報に記
載されている方法は、多層プリント配線板の周端部に誘
電率の低い導電層を設ける必要があるため、この誘電率
の低い導電層を設けるための基板の製造工程が複雑にな
るという問題があった。

【０００８】本発明の目的は、多層プリント配線板の周
端部からの電磁波ノイズのシールドを行えるとともに、
製造工程が簡単な多層プリント配線板を提供することに
ある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

（１）上記目的を達成するために、本発明は、外層と、
この外層の内側に積層され、信号若しくは電源の配線パ
ターンを形成する信号層と、上記外層に搭載される部品
に電源を給電する電源層と、グランド電位に接続された
グランド層とを有する多層プリント配線板において、上
記積層された多層プリント配線板の配線領域の外周部に
一定間隔で形成されるとともに、上記グランド層に電気
的に接続された導電性のスルーホールを備えるようにし
たものである。かかる構成により、バイアホールと同様
の工程で、しかも、バイアホールの形成と同時に、スル
ーホールを形成でき、このスルーホールによって多層プ
リント配線板の周端部から漏れる電磁波をシールドでき
るため、その製造工程が容易となるものである。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、図１〜図４を用いて、本発
明の一実施形態による多層プリント配線板の構成につい
て説明する。

【００１１】最初に、図１を用いて、本発明の一実施形
態による多層プリント配線板の断面構造について説明す
る。

【００１２】本実施形態による多層プリント配線板１０
０は、ガラスエポキシ樹脂や紙フェノール等の絶縁材か
らなる５層の絶縁コア層１１０Ａ，１１０Ｂ，１１０
Ｃ，１１０Ｄ，１１０Ｅと、プリプレグ材等の絶縁性接
着材からなる４層の絶縁接着層１２０Ａ，１２０Ｂ，１
２０Ｃ，１２０Ｄを有している。

【００１３】絶縁コア層１１０Ａ，１１０Ｂ，１１０
Ｃ，１１０Ｄ，１１０Ｅの上面と下面には、銅箔等の導
電性薄膜層が形成された後、エッチングによって所定の
パターン形状に形成されている。絶縁コア層１１０Ａの
上面には、部品を搭載する導電性の部品搭載層（外層）
１３０Ａが形成されている。また、絶縁コア層１１０Ａ
の下面には、フレームグランド電位に接続されるフレー
ムグランド層１４０Ａが形成されている。フレームグラ
ンド層１４０Ａは、リターン電流によって発生する電磁
波ノイズの漏洩を防止するＥＭＩ対策用に設けられたグ
ランド層であり、この電位は装置全体をアースする，い
わゆるフレームグランド電位に接続され、本実施形態に
よる多層プリント配線板１００を装置内に組み込んだ
時、装置内のフレーム等とは１箇所で接続される，即
ち、１点アースされるものである。フレームグランド層
１４０Ａが、リターン電流によって発生する電磁波ノイ
ズの漏洩を防止する働きについては、図４を用いて後述
する。

【００１４】絶縁コア層１１０Ｂの上面及び下面には、
それぞれ部品搭載層１３０Ａに搭載された部品間を接続
するための信号配線パターンと電源用配線パターンを有
する信号層１５０Ａ，１５０Ｂが形成されている。信号
層１５０Ａ，１５０Ｂは、上下の２層をペア層とし、１
層をＸ軸方向パターンとし、他の層をＹ軸方向パターン
層として信号配線パターンを形成してある。

【００１５】絶縁コア層１１０Ｃの上面には、搭載した
部品に電源を給電するための電源層１６０が形成されて
いる。また、絶縁コア層１１０Ｄの下面には、グランド
電位に接続するためのグランド層１７０が形成されてい
る。グランド層１７０は、グランド電位に接続されるも
のであるが、フレームグランド層１４０Ａとは異なり、
装置内のフレーム等とは複数箇所で接続される，即ち、
多点アースされるものである。電源層１６０とグランド
層１７０は、上下の２層をペアとし、電源・グランド層
ペアを形成している。電源層１６０には、単一の電源電
圧が印加される。電源電圧が、５Ｖと３．３Ｖとのよう
に複数種類必要な場合には、電源・グランド層ペアのペ
ア層数を増加することができる。また、電流容量に応じ
ても、電源・グランド層ペアのペア層数を増加すること
ができる。

【００１６】絶縁コア層１１０Ｄの上面及び下面には、
それぞれ部品搭載層１３０Ａに搭載された部品間を接続
するための信号配線パターンと電源用配線パターンを有
する信号層１５０Ｃ，１５０Ｄが形成されている。信号
層１５０Ｃ，１５０Ｄは、上下の２層をペア層とし、１
層をＸ軸方向パターンとし、他の層をＹ軸方向パターン
層として信号配線パターンを形成してある。即ち、本実
施形態においては、信号層は、信号層１５０Ａ，１５０
Ｂからなる第１のペア信号層と、信号層１５０Ｃ，１５
０Ｄからなる第２のペア信号層との２ペアとなってい
る。なお、部品の実装密度による配線収容性に応じて、
信号ペア層数は増加することができる。

【００１７】絶縁コア層１１０Ｄの上面には、フレーム
グランド電位に接続されるフレームグランド層１４０Ｂ
が形成されている。フレームグランド層１４０Ｂは、フ
レームグランド層１４０と同じ働きをするものである。
また、絶縁コア層１１０Ｄの下面には、半田面となる外
層１３０Ｂが形成されている。即ち、本実施形態におけ
る多層プリント配線板１００は、片方の面にのみ部品を
搭載する片面実装としている。なお、両面実装の場合に
は、外層１３０Ｂを部品搭載層とすればよいものであ
る。

【００１８】本実施形態における多層プリント配線板１
００においては、部品搭載層（外層）１３０Ａ，外層１
３０Ｂと、フレームグランド層１４０Ａ，１４０Ｂと、
信号層１５０Ａ，１５０Ｂ，１５０Ｃ，１５０Ｄと、電
源層１６０と、グランド層１７０とからなる導電性層の
相互の関係について説明すると、次のように構成されて
いる。多層プリント配線板１００の最外層には、外層１
３０Ａ，１３０Ｂが位置している。外層１３０Ａ，１３
０Ｂは、部品搭載層や半田付け層となる。外層１３０
Ａ，１３０Ｂの内側には、フレームグランド層１４０
Ａ，１４０Ｂが設けられている。フレームグランド層１
４０Ａ，１４０Ｂの内側には、信号層１５０Ａ，１５０
Ｂ，１５０Ｃ，１５０Ｄと、電源層１６０と、グランド
層１７０とが設けられている。図１に示したように、信
号層１５０Ａ，１５０Ｂからなる第１のペア信号層と、
信号層１５０Ｃ，１５０Ｄからなる第２のペア信号層と
の２ペアとなっている場合には、２つの信号ペア層の間
に、電源・グランド層ペアを配置している。

【００１９】外層１３０Ａ，１３０Ｂの内側に、フレー
ムグランド層１４０Ａ，１４０Ｂを設け、さらに、その
内側に、信号層１５０Ａ，１５０Ｂ，１５０Ｃ，１５０
Ｄと、電源層１６０と、グランド層１７０とを設けるこ
とにより、リターン電流によって発生する電磁波ノイズ
の漏洩を防止することができ、この詳細については、図
４を用いて後述する。

【００２０】４層の絶縁接着層１２０Ａ，１２０Ｂ，１
２０Ｃ，１２０Ｄは、ぞれぞれ、５層の絶縁コア層１１
０Ａ，１１０Ｂ，１１０Ｃ，１１０Ｄ，１１０Ｅの間に
介在しており、絶縁接着層１２０Ａ，１２０Ｂ，１２０
Ｃ，１２０Ｄを用いて、絶縁コア層１１０Ａ，１１０
Ｂ，１１０Ｃ，１１０Ｄ，１１０Ｅは、相互に接着され
て多層プリント配線板１００が構成される。

【００２１】さらに、信号層１５０Ａと信号線１５０Ｂ
からなる信号ペア層間は、バイアホール１８０Ａによっ
て電気的に接続される。また、信号層１５０Ｃと信号線
１５０Ｄからなる信号ペア層間は、バイアホール１８０
Ｂによって電気的に接続される。部品搭載層１３０Ａに
搭載された部品２１０は、バイアホール１８０Ｃによっ
て、信号層１５０Ｂに接続され、また、バイアホール１
８０Ｄによって、グランド層１７０に接続される。バイ
アホール１８０Ａ，１８０Ｂ，１８０Ｃ，１８０Ｄは、
絶縁コア層１１０Ａ，１１０Ｂ，１１０Ｃ，１１０Ｄに
形成された開口であるビアの内壁面に銅等の導電性物質
の膜を形成したり、開口内を導電性物質で充填して形成
される。

【００２２】また、部品２２０のピンは、バイアホール
１８０Ｅによって、グランド層１７０に接続され、バイ
アホール１８０Ｆによって、電源層１６０に接続され
る。バイアホール１８０Ｅ，１８０Ｆは、積層構造の多
層プリント配線板１００を接着固定した後形成された開
口部に、部品２２０のピンを挿入した上で、多層プリン
ト配線板１００の下面側，外面１３０Ｂの側から半田デ
ィップすることによって、開口部内に半田を充填して形
成される。

【００２３】さらに、本実施形態においては、多層プリ
ント配線板１００の外周側に、スルーホール１９０Ａ，
１９０Ｂが形成されている。スルーホール１９０Ａ，１
９０Ｂは、フレームグランド層１４０Ａ，１４０Ｂに接
続されており、多層プリント配線板１００の周端部から
の電磁波ノイズのシールドを行うために設けられてい
る。電磁波ノイズをシールドできる理由については、図
３を用いて後述する。

【００２４】スルーホール１９０Ａ，１９０Ｂは、バイ
アホール１８０Ｅ，１８０Ｆと同様にして、積層構造の
多層プリント配線板１００を接着固定した後形成された
開口部に、多層プリント配線板１００の下面側，外面１
３０Ｂの側から半田ディップすることによって、開口部
内に半田を充填して形成される。

【００２５】多層プリント配線板１００の厚さＴは、図
１に示したように、５層の絶縁コア層１１０Ａ，１１０
Ｂ，１１０Ｃ，１１０Ｄ，１１０Ｅと、４層の絶縁接着
層１２０Ａ，１２０Ｂ，１２０Ｃ，１２０Ｄによって構
成される場合、約１．４ｍｍである。従って、スルーホ
ール１９０Ａ，１９０Ｂに開口部を形成することも容易
であるとともに、この開口部内に半田ディップによっ
て、半田を充填することも容易に行えるものである。バ
イアホール１８０Ｅ，１８０Ｆによる半田ディップは、
従来からも行われているものであり、従来と同様の技術
によって、容易に、多層プリント配線板１００の周端部
からの電磁波ノイズをシールドするためのスルーホール
１９０Ａ，１９０Ｂの形成も容易に行えるものである。

【００２６】次に、図２を用いて、本発明の一実施形態
による多層プリント配線板におけるスルーホールについ
て説明する。

【００２７】多層プリント配線板１００は、部品搭載層
（外層）１３０Ａ，外層１３０Ｂと、フレームグランド
層１４０Ａ，１４０Ｂと、信号層１５０Ａ，１５０Ｂ，
１５０Ｃ，１５０Ｄと、電源層１６０と、グランド層１
７０とからなる導電性層の積層構造である。なお、多層
プリント配線板１００は、その積層概念を模式的に示し
ているため、５層の絶縁コア層と、４層の絶縁接着層の
図示は、省略してある。

【００２８】搭載部品層１３０の中の配線領域１３０Ｘ
は、多層プリント配線板１００の中央部に形成されてい
る。スルーホール１９０Ａ，１９０Ｂ，…，１９０Ｌ，
１９０Ｍ，…は、配線領域１３０Ｘの周囲に、一定間隔
Ｌで設けられている。スルーホール１９０Ａ，１９０
Ｂ，…は、フレームグランド層１４０Ａ，１４０Ｂと電
気的に接続されている。

【００２９】多層プリント配線板の内部では、色々な周
波数のノイズが存在しているが、多層プリント配線板の
周端面に、一定の間隔でグランド電位のスルーホールを
設けることにより、そのスルーホール間隔に応じた周波
数帯域以下のノイズはプリント配線板端面で定在波とし
て存在し得なくなり、減衰するため、多層プリント配線
板の外部に漏洩することなく、確実にシールドすること
ができる。

【００３０】ここで、図３を用いて、本発明の一実施形
態による多層プリント配線板におけるスルーホールの間
隔について説明する。

【００３１】グランド電位にある導電性部材が、一定の
間隔で整列している場合、ノイズの波長λと、その導電
性部材によって減衰されるノイズの減衰量Ｓ（ｄＢ）の
関係は次式のようになる。Ｓ＝２０・ｌｏｇ（λ／２Ｌ）即ち、上式は、波長λ以上の領域に対してあるＳｄＢ以
上のシールド効果を確保するために必要なスリット間隔
値Ｌの関係を表わしている。例えば、１ＧＨｚ以下の領
域で、２０ｄＢ程度のシールド効果を得ようとすると、
そのために必要なスリット間隔値Ｌは、上式を用いて求
めると、１.５ｃｍとなる。即ち、スルーホール１９０
の間隔を、１．５ｃｍとすることで、周波数１ＧＨｚに
対して２０ｄＢ程度のシールド効果が得られることにな
る。周波数１ＧＨｚ以下の帯域では、さらに減衰され
る。通常、高速回路系に用いられるＥＣＬ（Ｅｍｉｔｔ
ｅｒＣｏｕｐｌｅｄＬｏｇｉｃ）回路で発生するノイ
ズ成分は、殆どが１ＧＨｚ以下であり、１．５ｃｍ間隔
でＥＭＩ対策用のスルーホール１９０を、多層プリント
配線板の配線領域外であって、周囲の領域に配置するこ
とによって、電磁波ノイズのシールド効果を得ることが
できる。

【００３２】しかも、従来のように、電源層とグランド
層を設けた多層プリント配線板の周端部に、配線基板の
周面を覆いかつグランド層に接続された形で導電層を形
成したり、電源層とグランド層に挟まれた誘電体より誘
電率の低い誘電体層が周端部に配置するものでは、導電
層や誘電体層を設ける工程が必要であるため、その製造
が容易でなかったのに対して、本実施形態では、バイア
ホールと同様の工程で、しかも、バイアホールの形成と
同時に、スルーホールを形成できるため、その工程が容
易となるものである。

【００３３】次に、図４を用いて、本発明の一実施形態
による多層プリント配線板におけるリターン電流によっ
て発生する電磁波ノイズをシールドする働きについて説
明する。

【００３４】信号層１５０の配線パターン１５０Ｘと信
号用グランド層１７０は、搭載された部品２３０，２４
０の回路を通して電気的に接続されている。従って、信
号層の配線パターン１５０Ｘに信号が流れると、部品２
３０，２４０の回路を通してリターン電流が信号用グラ
ンド層１７０に生じる。信号層１５０の配線パターン１
５０Ｘから誘起される電磁波ノイズは、グランド層１７
０が漏洩防止層の働きをするため、ノイズが減衰され
る。また、リターン電流により誘起される電磁波ノイズ
に対しては、電磁波シールド用フレームグランド層１４
０は信号用グランド層１７０とは一点のみで接続されて
いるため、リターン電流は、電磁波シールド用フレーム
グランド層１４０には流れ難く、電位は安定しているた
め、ノイズは発生しないことになる。電磁波シールド用
フレームグランド層１４０を多層プリント配線板１００
の表裏面に設けることにより、表裏面方向には内部で誘
起された電磁波ノイズは、フレームグランド層による表
皮効果のためグランド層近傍に閉じこめられ、多層プリ
ント配線板１００の外部には放出されず、確実にシール
ドすることができることになる。

【００３５】即ち、本実施形態においては、電磁波シー
ルド用フレームグランド層をフレームグランド電位とす
ることにより、信号用グランド層では問題となる部品が
動作することで発生するリターン電流の変動によるノイ
ズの影響を受けることなく、確実にシールドすることが
できる。

【００３６】ＥＭＩ対策用フレームグランド層は外層に
より近い内層として設けることにより、このグランド層
に挟まれた全ての層から発生する電磁波ノイズをシール
ドすることができる。

【００３７】なお、本実施形態においては、多層プリン
ト配線板の端面からの電磁波シールドには、スルーホー
ルを設けているが、バイアホールを使用しても同じ効果
が得られる。

【００３８】また、ＥＭＩ対策用フレームグランド層を
設けない場合には、ＥＭＩ対策用スルーホールを信号用
グランド層に接続することにより、多層プリント配線板
の断面からの電磁波ノイズをシールドする効果は得られ
るものである。

【００３９】なお、本発明の実施態様としては、以下の
ものがある。外層と、この外層の内側に積層され、信号
若しくは電源の配線パターンを形成する信号層と、上記
外層に搭載される部品に電源を給電する電源層と、グラ
ンド電位に接続されたグランド層とを有する多層プリン
ト配線板において、上記外層の内側であって、上記信号
層及び上記電源層及び上記グランド層の外側に設けら
れ、フレームグランド電位に１点で接続されているフレ
ームグランド層を備えた多層プリント配線板。

【００４０】

【発明の効果】本発明によれば、多層プリント配線板に
おけるその周端部からの電磁波ノイズのシールドを行え
るとともに、多層プリント配線板を容易に製造すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態による多層プリント配線板
の断面構造を示す縦断面図である。

【図２】本発明の一実施形態による多層プリント配線板
の層構造を模式的に表した部分カットで断面構造を示す
斜視図である。

【図３】本発明の一実施形態による多層プリント配線板
においてスルーホールを用いた場合におけるノイズ周波
数とノイズ減衰量の関係を示す図である。

【図４】本発明の一実施形態による多層プリント配線板
におけるリターン電流によって発生する電磁波ノイズを
シールドする働きの説明図である。

【符号の説明】

１００…多層プリント配線板１１０Ａ，１１０Ｂ，１１０Ｃ，１１０Ｄ，１１０Ｅ…
絶縁コア層１２０Ａ，１２０Ｂ，１２０Ｃ，１２０Ｄ…絶縁接着層１３０Ａ…部品搭載層（外層）１３０Ｂ…外層１３０Ｘ…配線領域１４０Ａ，１４０Ｂ…フレームグランド層１５０Ａ，１５０Ｂ，１５０Ｃ，１５０Ｄ…信号層１６０…電源層１７０…グランド層１８０Ａ，１８０Ｂ，１８０Ｃ，１８０Ｄ，１８０Ｅ，
１８０Ｆ…バイアホール１９０Ａ，１９０Ｂ，１９０Ｌ，１９０Ｍ…スルーホー
ル

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】外層と、この外層の内側に積層され、信号
若しくは電源の配線パターンを形成する信号層と、上記
外層に搭載される部品に電源を給電する電源層と、グラ
ンド電位に接続されたグランド層とを有する多層プリン
ト配線板において、上記積層された多層プリント配線板の配線領域の外周部
に一定間隔で形成されるとともに、上記グランド層に電
気的に接続された導電性のスルーホールを備えたことを
特徴とする多層プリント配線板。