(57)【要約】【課題】同一仕様の多層プリント配線基板の電源プレーンとグランドプレーン間の絶縁層の厚さにバラツキが生ずることによるプレーン共振周波数のバラツキを小さくすること。【解決手段】電源に接続される電源プレーン２と、電源プレーン２に対向し、グランドに接続されるグランドプレーン３と、をそれぞれ少なくとも一層有する多層プリント配線基板１において、電源プレーン２のみに、規則性を有する形状の貫通穴１０を複数形成したことを特徴とする。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源に接続される電源プレーンと、
該電源プレーンに対向し、グランドに接続されるグランドプレーンと、
をそれぞれ少なくとも一層有する多層プリント配線基板において、
該電源プレーンのみに、規則性を有する形状の貫通穴を複数形成したことを特徴とする多層プリント配線基板。
【請求項２】
請求項１に記載の多層プリント配線基板に、電子部品が実装された多層プリント配線基板装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子部品が実装される多層プリント配線基板、及び前記電子部品が実装された多層プリント配線基板装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、多層プリント配線基板は、電源プレーン（電源層）、グランドプレーン（グランド層）および信号プレーン（信号層）が絶縁基材からなる絶縁層を介して積層されている。電源プレーンおよび／またはグランドプレーンは、ベタパターンとされる場合がある（例えば、特許文献１〜１２参照）。
【０００３】
かかる多層プリント配線基板は、一般に、製造装置を用いて同一仕様のものが大量生産されている。
しかしながら、多層プリント配線基板を同一仕様で生産しても、個体差が生じるものである。特に、多層プリント配線基板の各導体層間（例えば、電源プレーンとグランドプレーン間）および表面の絶縁層の厚さ、いわゆる層間厚にバラツキが生じると、多層プリント配線基板の実効比誘電率にバラツキが生じる。
【０００４】
この実効比誘電率にバラツキが生じると、プレーン共振周波数にズレが生じるので、一般にはプレーン共振周波数のズレを見込んだ過大なノイズ対策を、当該多層プリント配線基板を用いた全ての製品に実施しなければならず、製品コストが増加するという問題がある。
【０００５】
ここで、実効比誘電率（「実効的誘電率」、「実効誘電率」と同義）とは、実効的な比誘電率のことであり、絶縁層全ての寄与をうけた誘電率のことをいう。実効比誘電率は、多層プリント配線基板の絶縁層が厚くなれば絶縁基材の誘電率に近づき、絶縁層が薄くなれば空気の誘電率に近づく。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−２８０６７８号公報
【特許文献２】特開２００３−２０４１２９号公報
【特許文献３】特開２００４−７９７１８号公報
【特許文献４】特開２００５−２９４７７７号公報
【特許文献５】特開２００６−８０１６２号公報
【特許文献６】特開２００６−２９４７６９号公報
【特許文献７】特開２００６−２９４９６７号公報
【特許文献８】特開２００９−１２９９７９号公報
【特許文献９】特開２００９−１４１２３３号公報
【特許文献１０】特開２００９−１８２０６５号公報
【特許文献１１】特開２００９−２５２９１９号公報
【特許文献１２】特開２０１０−１０１８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、かかる問題に鑑みてなされたものであり、多層プリント配線基板の電源プレーンとグランドプレーン間の絶縁層の厚さにバラツキが生ずることによる、プレーン共振周波数のバラツキを抑制した多層プリント配線基板を提供すると共に、かかる多層プリント配線基板を用いることで、良質な多層プリント配線基板装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（第１発明）
第１発明は、電源に接続される電源プレーンと、電源プレーンに対向し、グランドに接続されるグランドプレーンと、をそれぞれ少なくとも一層有する多層プリント配線基板に関するものである。そして、多層プリント配線基板の電源プレーンのみに、規則性を有する形状の貫通穴が複数形成されたことを特徴とする。
【０００９】
かかる構成により、電源プレーンは、グランドプレーンとの対向面積比が小さくなり、実効比誘電率も減少するため、キャパシタンス成分（容量成分）も小さくなる。このキャパシタンス成分が小さくなることにより、キャパシタンス成分のバラツキも減少し、これにともない、電源プレーンを伝わる高周波電流（高周波ノイズ）の伝播速度のバラツキが小さくなり、プレーン共振周波数のバラツキも小さくなる。
【００１０】
したがって、個々の多層プリント配線基板の、電源プレーンとグランドプレーン間の絶縁層の厚さにバラツキがあっても、個々の多層プリント配線基板のプレーン共振周波数の差を小さくすることができる。つまり、本発明はプレーン共振周波数のバラツキを抑制した多層プリント配線基板を提供することができる。
【００１１】
（第２発明）
第２発明は、第１発明の多層プリント配線基板に、電子部品が実装された多層プリント配線基板装置に関するものである。かかる構成により、前記した第１発明の効果を奏し、従来よりも品質の良い多層プリント配線基板装置を提供できる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の多層プリント配線基板は、プレーン共振周波数のバラツキを抑制した多層プリント配線基板を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】多層プリント配線基板の概略側面図（実施例１）
【図２】多層プリント配線基板の電源プレーンの平面図（実施例１）
【図３】図２の電源プレーンの部分Ａの拡大図（実施例１）
【図４】多層プリント配線基板のグランドプレーンの平面図（実施例１）
【図５】応答特性試験の評価のグラフ（電源プレーン：メッシュ形状）（実施例１）
【図６】応答特性試験の評価のグラフ（電源プレーン：ベタ形状）（実施例１）
【図７】従来の多層プリント配線基板の電源プレーンの平面図
【図８】従来の多層プリント配線基板のグランドプレーンの平面図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に、本発明の一実施例について説明する。
【実施例１】
【００１５】
図１は、本発明に係る多層プリント配線基板を側面から見て拡大した概略側面図であり、図２は、本発明に係る多層プリント配線基板の電源プレーンの平面図であり、図３は、図２の電源プレーンの部分Ａを拡大した部分拡大図であり、図４は、本発明に係る多層プリント配線基板のグランドプレーンの平面図である。
【００１６】
尚、すべての図面において、説明を分かりやすくするため、各々の層、導体パターン等にハッチングをかけている。また、本実施例１の多層プリント配線基板は、電子部品が実装されていないベアボードであるが、信号プレーンの内、電子部品が実装されるパッドおよび配線の図示を、説明を簡単にするため一部省略している。
【００１７】
〔多層プリント配線基板〕
図１に示すように、多層プリント配線基板１は、紙面上方から、ソルダーレジスト９、第１の信号プレーン７、第１の絶縁層５、グランドプレーン３、第２の絶縁層４、電源プレーン２、第３の絶縁層６、信号プレーン８およびソルダーレジスト９の多層構造のプリント配線基板である。また、多層プリント配線基板１の大きさは、横（Ｘ軸方向寸法）２００ｍｍ×縦（Ｙ軸方向寸法）９０ｍｍ×厚さ（Ｚ軸方向寸法）１．６ｍｍである。
【００１８】
（ソルダーレジスト）
ソルダーレジストとは、多層プリント配線基板の表面および裏面を覆い、半田による被覆や部品実装の際、信号プレーンに形成された配線パターンの表面に不必要な半田が付着することを防ぐ保護コーティング材である。さらに、永久保護マスクとして、配線パターンを湿度やほこり等から保護すると同時に、電気的トラブルから配線パターンを守る絶縁体機能があり、耐薬品性、耐熱性に優れ、半田付けをする際の高熱や金めっきにも耐えられる保護皮膜である。
【００１９】
ソルダーレジストの形成方法は一般的に活性エネルギー線をマスクパターンを介して照射することによりパターンを形成するフォトリソグラフィー法が用いられている。マスクパターンを使用することにより、半田の不必要な部分を選択することができる。尚、図１に示したソルダーレジスト９は、厚さを２２μｍとした。
【００２０】
（信号プレーン）
信号プレーンとは、入出力信号が流れる配線パターン等が銅箔等の金属箔で形成された層のことである。図１の第１の信号プレーン７および第２の信号プレーン８は、厚さを１８μｍとした。
【００２１】
（絶縁層）
図１の第１の絶縁層５、第２の絶縁層４および第３の絶縁層６は、ガラスエポキシ材料を主成分とした絶縁基材からなる。第２の絶縁層４は厚さを１．０ｍｍとし、第１の絶縁層５および第３の絶縁層６の厚さを０．２ｍｍとした。
【００２２】
（電源プレーン）
図２に示すように、電源プレーン２は、銅箔等の金属箔からなる厚さ３５μｍのベタパターンに、規則性を有する形状の貫通穴１０が形成されたものである。本実施例１においては、図３に示すように、規則性を有する形状として、１１ｍｍ×６ｍｍの矩形形状を採用した。かかる矩形の貫通穴１０は、紙面左右方向（Ｘ軸方向）が５ｍｍ間隔、紙面上下方向（Ｙ軸方向）が７ｍｍ間隔で、複数形成されている。
【００２３】
（グランドプレーン）
図４に示すように、グランドプレーン３は、銅箔等の金属箔からなる厚さ３５μｍのベタパターンとした。
【００２４】
〔作用〕
前記した構成により、電源プレーン２（図２）は、電源プレーン２に対向するグランドプレーン３（図４）に対する対向面積比が小さくなる。このため、電源プレーン２とグランドプレーン３間の実効比誘電率が減少し、キャパシタンス成分も小さくなる。このキャパシタンス成分が小さくなることにより、キャパシタンス成分のバラツキも減少し、これにともない、電源プレーン２を伝わる信号の伝播速度のバラツキが小さくなり、プレーン共振周波数のバラツキも小さくなる。
【００２５】
〔評価〕
次に、多層プリント配線基板１（以下、「試験基板１」と称す場合がある。）のプレーン共振周波数を評価した結果について説明する。
他に、比較対象として、以下の５種類の多層プリント配線基板を準備した。
（１）試験基板２
試験基板１の第２の絶縁層４の厚さ（層間厚寸法Ｂ）のみを１．１９ｍｍとしたものであり、その他の仕様は試験基板１と同一である。
（２）試験基板３
試験基板１の第２の絶縁層４の厚さ（層間厚寸法Ｂ）のみを０．８１ｍｍとしたものであり、その他の仕様は試験基板１と同一である。
（３）試験基板４
試験基板１の電源プレーン２をベタパターンにしたものであり（図７）、その他の仕様は試験基板１と同一である。
（４）試験基板５
試験基板１の第２の絶縁層４の厚さ（層間厚寸法Ｂ）を１．１９ｍｍとし、かつ、電源プレーン２をベタパターンにしたものであり（図７）、その他の仕様は試験基板１と同一である。
（５）試験基板６
試験基板１の第２の絶縁層４の厚さ（層間厚寸法Ｂ）を０．８１ｍｍとし、電源プレーン２をベタパターンにしたものであり（図７）、その他の仕様は試験基板１と同一である。
【００２６】
（評価機器）
前記した６種類の多層プリント配線基板の電源プレーンとグランドプレーン間のプレーン共振周波数を測定するため、アンリツ株式会社製の３７３９７Ｃシステム（以下、「Ｎ／Ａ計測器」と称す。）を用いた。Ｎ／Ａ計測器は、一般に電気的高周波・マイクロ波回路、デバイスの高周波特性(インピーダンスなど)を測る計測器である。尚、「Ｎ／Ａ」とは、ネットワークアナライザ（Ｎｅｔｗｏｒｋ  Ａｎａｌｙｚｅｒ）のことである。
【００２７】
（評価方法）
Ｎ／Ａ計測器のポート１は、同軸ケーブルを用いて、各々の試験基板に取り付けた同軸コネクタ（ＳＭＡコネクタ）と接続した。同軸軸ケーブルの信号線は、試験基板の同軸コネクタの信号端子と接続し、貫通ビアを介して電源プレーンに接続した。また、同軸ケーブルのフレームグランド線は、試験基板の同軸コネクタのグランド用端子と接続し、貫通ビアを介してグランドプレーンに接続した。そして、Ｎ／Ａ計測器より周波数０〜１５００Ｍｚの範囲の信号を試験基板に送り、その反射特性をＮ／Ａ計測器により測定した。
【００２８】
尚、プレーン共振周波数の測定は、一般に応答特性試験とするＳパラメータのＳ１１特性と呼ばれる測定試験に準じて実施した。ここで、Ｓパラメータとは、高周波電子回路や高周波電子部品の特性を表すために使用される回路網パラメータのひとつであり、散乱行列（Ｓ行列）または散乱パラメータとも呼ばれ、回路網の通過・反射特性のことである。また、反射特性とは、プリント配線基板に入射された電力がネットワークアナライザ側へ戻ってしまう現象をいい、このレベルが大きい程、電力が多層プリント配線基板から空間に放射されないことを意味する。したがって、反射レベルは全周波数帯域に亘り大きいほうがよい。
【００２９】
（評価結果）
評価結果を表１、図５および図６に示す。図５は試験基板１〜３、図６は試験基板４〜６の応答特性を測定したものをグラフ化したものである。尚、図５および図６において縦軸は反射レベルを表し、単位を、「ｄＢ（デシベル）」とした。また、横軸は周波数を表し、単位を、「ＭＨｚ（メガヘルツ）」とした。縦軸の反射レベルは、便宜上、上下反転してある。
【００３０】
電源プレーンがメッシュ形状の試験基板１〜３と、電源プレーンがベタ形状の試験基板４〜６とを比較すると、試験基板１〜３のそれぞれのピーク周波数である点Ｃ、点Ｄ、点Ｅの振れ幅は、試験基板４〜６のそれぞれのピーク周波数である点Ｆ、点Ｇ、点Ｈの振れ幅より小さいことがわかる。つまり、本発明の多層プリント配線基板は、プレーン共振周波数の振れ幅のバラツキを抑制することができる。また、試験基板１〜３の周波数全域は、試験基板４〜６の周波数全域と比べ、高い周波数域にシフトしていることもわかる。
【００３１】
【表１】
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【００３２】
前記した実施例は、説明のために例示したものであって、本発明としてはそれらに限定されるものではなく、特許請求の範囲および明細書の記載から当業者が認識することができる本発明の技術的思想に反しない限り、変更、削除および付加が可能である。
【００３３】
例えば、絶縁基材としては、例えば、紙フェノール（ベークライト）、紙エポキシ、ガラスコンポジット、フッ素樹脂、ポリイミド、プリプレグを採用しても良い。
【００３４】
また、実施例１において貫通穴１０は矩形形状のものを例示したが、丸形状、三角形状、または文字・記号等の形状あっても良い。また、大きさは、本発明の効果を奏する範囲であれば、互いに異なっていても良い。また、多層プリント配線基板は、電源プレーンを複数有していても良い。
【符号の説明】
【００３５】
１…多層プリント配線基板
２…電源プレーン
３…グランドプレーン
４…第２の絶縁層
５…第１の絶縁層
６…第３の絶縁層、
７…第１の信号プレーン
８…第２の信号プレーン
９…ソルダーレジスト
１０…貫通穴
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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