(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コア部分とコア部分とは誘電率が異なるビルドアップ層とを有し、高周波信号が流れる複数の信号ラインが形成されるビルドアップ基板における定インピーダンスの信号ラインの設計方法であって、
信号ラインを流れる信号の周波数に応じて、前記コア部分の誘電率値と異なる誘電率値を用いて信号ラインの線幅を決定する
ことを特徴とするビルドアップ基板における信号ラインの設計方法。
【請求項２】
各信号ラインの線幅を、コア部分の誘電率値とビルドアップ層の誘電率値との間の値を用いて信号ラインの線幅を決定する
請求項１記載のビルドアップ基板における信号ラインの設計方法。
【請求項３】
流れる信号の周波数が高い信号ラインについて大きい誘電率値を用い、流れる信号の周波数が低い信号ラインについて小さい誘電率値を用い、流れる信号の周波数が中間の信号ラインについて中間の誘電率値を用いる
請求項２記載の信号ラインの設計方法。
【請求項４】
反射ロスが小くなるマッチング周波数が、流れる信号の周波数に近づくように誘電率値を選定する
請求項３記載の信号ラインの設計方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高周波信号を伝達する信号ラインを含む高周波回路基板であってビルドアップ層を有する高周波回路基板における信号ラインを設計するための設計方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
高周波回路基板上に信号ラインを形成する際に、特性インピーダンスを一定にするような要求にもとづいて形成しなければならない場合がある。高周波回路基板に用いられる基板材料の誘電率は固定値であるから、要求されるインピーダンス値および誘電率値にもとづいて信号ラインの幅が決定される。そのように定インピーダンスの信号ラインを形成した場合に、図５に例示するように、反射損失（反射ロス）が最小になる周波数（以下、マッチング周波数と呼ぶ。）が存在する。そして、信号ラインを通過する信号の周波数がマッチング周波数から離れるにつれて、反射ロスは増大する。
【０００３】
従って、信号ラインを通過する信号の周波数がマッチング周波数に近ければ反射ロスが小さい状態で使用されることになる。しかし、同一基板内で複数種類の周波数が用いられるような場合もある。そのような場合には、マッチング周波数から離れた周波数の信号は、反射ロスが大きい条件下にあることになる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
反射ロスが大きいと伝送損失が増大するので信号レベルが低下し、その結果、信号のＳＮ比が低下したり、クロック信号振幅が低下したりするといった問題が生ずる。すなわち、基板上の高周波回路の特性劣化をもたらすという問題がある。
【０００５】
そこで、本発明は、特にビルドアップ高周波基板上の信号ラインにおける伝送損失を低下させるように信号ラインを設計することができるビルドアップ基板における信号ラインの設計方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明による信号ラインの設計方法は、コア部分とコア部分とは誘電率が異なるビルドアップ層とを有し、高周波信号が流れる複数の信号ラインが形成されたビルドアップ基板における定インピーダンスの信号ラインの設計方法であって、信号ラインを流れる信号の周波数に応じて、コア部分の誘電率値と異なる誘電率を用いて信号ラインの線幅を決定することを特徴とする。このような設計方法によれば、信号ラインの特性インピーダンスが、要求される定インピーダンスとずれることを許容すれば、反射ロスが小さい信号ラインを設計することができる。なお、コア部分の誘電率値と同一の値を用いて設計される信号ラインがあってもよい。
【０００７】
各信号ラインの線幅は、例えば、コア部分の誘電率値とビルドアップ層の誘電率値との間の値（両端の値を含む）を用いて信号ラインの線幅を決定する。
【０００８】
流れる信号の周波数が高い信号ラインについて大きい誘電率値が用いられ、流れる信号の周波数が低い信号ラインについて小さい誘電率値が用いられ、流れる信号の周波数が中間的な信号ラインについて中間的な誘電率値が用いられる。
【０００９】
そして、誘電率値として、反射ロスが小くなるマッチング周波数が流れる信号の周波数に近づくような誘電率値が選定される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は、ビルドアップ基板の一例を示す断面図である。図１に示すビルドアップ基板は、コア部分１の上下にビルドアップ層２を有する。コア部分１は、例えばガラスエポキシ樹脂剤で形成される。ここで、コア部分１の誘電率をεr1とする。また、ビルドアップ層２は、例えばエポキシ樹脂やＰＰＥ，ＰＰＯ等の低誘電率樹脂で形成される。ビルドアップ層２の誘電率をεr2とする。ここで、εr1＞εr2である。
【００１１】
図１に示す例では、コア部分１の内部に、銅箔による内層接地層１１および内層信号ライン１２が設けられ、さらに、コア部分１と下部のビルドアップ層２との間にも内層信号ライン１３が設けられている。また、下部のビルドアップ層２の下には、表層信号ライン１４が設けられている。下部のビルドアップ層２は、内層信号ライン１３と表層信号ライン１４とを絶縁する役割を果たす。
【００１２】
ここでは、上側のビルドアップ層２の上に形成される信号ライン３，４，５の線幅を設計する場合を例にする。なお、上側のビルドアップ層２は、コア部分１の上側部分とともに、信号ライン３，４，５と内層接地層１１とを絶縁する役割を果たす。
【００１３】
高周波回路基板において、基材としての誘電体の誘電率を変化させると信号ラインの特性インピーダンスが変化することは、例えば特開平５−２９９７９２号公報に記載されているようによく知られている。また、信号ライン３，４，５の線幅を決める際に、種々の設計ツールが用いられることが多い。
【００１４】
例えば、図２の模式図に示すように、誘電率εr で厚さｈ[ｍｍ］の基板２１上に、厚さｔ［μｍ］で線幅ｗ［ｍｍ］の信号ライン２２を形成する際に、図３に示す公式（日本放送出版協会刊「高周波回路の設計と実装」参考）によって特性インピーダンスＺ0 と線幅ｗとの関係を決めることができる。例えば、その公式から、Ｚ0 ＝５０Ωとしたいときには、ｗ＝０．３４０９６ｍｍと決めることができる。図３に示す式がプログラム化され設計ツールとなっていれば、必要な数値を設計ツールに入力するだけで線幅ｗを決めることができる。なお、図２の模式図において、基板２１の下部には接地層２３が存在する。
【００１５】
図１に例示された高周波回路基板において信号ライン３，４，５の線幅を決定する場合にも図３に示された公式を適用できるのであるが、要求される特性インピーダンスおよび用いられるコア部分１の誘電率εr1をそのまま用いて信号ライン３，４，５の線幅を決めたのでは、複数種類の周波数の信号が用いられる場合に反射ロスが大きくなってしまうことがあることは既に述べた。
【００１６】
そこで、この実施の形態では、通過する信号の周波数に応じて信号ライン３，４，５を設計する。すなわち、通過する信号の周波数に応じて信号ライン３，４，５の線幅を決定する。例えば、信号ライン３を通過する信号の周波数は高く、信号ライン４を通過する信号の周波数は中間であり、信号ライン５を通過する信号の周波数は低いとする。
【００１７】
その場合、信号ライン３について、誘電率が大きいコア部分を使用するとして設計を行う。また、信号ライン４について、誘電率が中間的な値であるコア部分を使用するとして設計を行う。そして、信号ライン５について、誘電率が小さいコア部分を使用するとして設計を行う。例えば、信号ライン３について、コア部分１の誘電率εr1を用いて設計を行い、信号ライン５について、ビルドアップ層２の誘電率εr2を用いて設計を行い、信号ライン４について、εr1とεr2との中間の値であるεr3を用いて設計を行う。
【００１８】
特性インピーダンスＺ0 が５０Ωの信号ライン３，４，５を設計する際に、図３に示された公式を用いる場合には、信号ライン３について式中のεr としてεr1を用い、信号ライン４についてεr としてεr3を用い、信号ライン５についてεr としてεr2を用いる。
【００１９】
現実の高周波回路基板において、コア部分１の誘電率はεr1であるから、信号ライン４，５については、インピーダンスは要求される特性インピーダンスからややずれる。しかし、±２０％程度のずれを許容すれば、このような設計方法でも実用的である。インピーダンスのずれが許容値を越えてしまうような場合には、許容値内に収まるように、設計に使用する誘電率を調整する。
【００２０】
このように、信号ライン３，４，５を流れる信号の周波数に応じて、信号ライン設計の際に用いる誘電率を変えれば、マッチング周波数が変わる。周波数の高い信号ラインについて高い誘電率を用い、周波数の低い信号ラインについて低い誘電率を使用すれば、それぞれの信号ライン３，４，５のマッチング周波数は、各信号ライン３，４，５を流れる信号の周波数に近づく。その結果、各信号ライン３，４，５の反射ロスを低減することができる。
【００２１】
図４は、上述した設計方法によって試作した高周波回路基板におけるマッチング周波数の測定結果を示す説明図である。横軸は設計時に用いた誘電率を示す。コア部分１の誘電率が大きいとして設計した場合にはマッチング周波数は高く、コア部分１の誘電率が小さいとして設計した場合にはマッチング周波数は低いことがわかる。
【００２２】
すなわち、流れる信号の周波数が高い信号ライン３についてコア部分１の誘電率が大きいとして設計すればマッチング周波数も高くなり、流れる信号の周波数が中間的な信号ライン４についてコア部分１の誘電率が中間的の値であるとして設計すればマッチング周波数も中間的な値になり、流れる信号の周波数が低い信号ライン５についてコア部分１の誘電率が小さいとして設計すればマッチング周波数も低くなることがわかる。
【００２３】
その結果、各信号ライン３，４，５について反射ロスを低減させることができる。なお、図４に示す結果を得た場合のコア部分１の実際の誘電率は４．７であり、ビルドアップ層２の誘電率は２．８であった。
【００２４】
以上のように、本発明による設計方法によれば、定インピーダンスとして要求されるインピーダンス値からのずれをある程度許容し、信号ラインの線幅を設計する際に、信号ラインのそれぞれを流れる信号の周波数に応じて、実際のコア部分１の誘電率とは異なる誘電率を用いる場合がある（例えば信号ライン３，４）。上述した例では、設計において使用する誘電率を、コア部分１の誘電率値とビルドアップ部分２の誘電率値との間で、信号周波数に応じて選定する。その結果、各信号ライン３，４，５の反射ロスが小さくなるようにマッチング周波数を変化させることができる。
【００２５】
【発明の効果】
本発明によれば、各信号ラインを流れる信号の周波数に応じてコア部分の誘電率値と異なる誘電率を用いることを許容して信号ラインの線幅を決定するので、反射ロスが小さい信号ラインを設計することができ、伝送損失が小さくなって特性が向上した高周波回路基板を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  ビルドアップ基板の一例を示す断面図である。
【図２】  信号ラインの線幅決定方法を説明するための基板の模式図である。
【図３】  信号ラインの線幅決定方法を説明するための公式を示す説明図である。
【図４】  試作した高周波回路基板におけるマッチング周波数の測定結果を示す説明図である。
【図５】  マッチング周波数を示す説明図である。
【符号の説明】
１    コア部分
２    ビルドアップ層
３，４，５  信号ライン
１１  内層接地層
１２  内層信号ライン
１３  内層信号ライン
１４  表層信号ライン
【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】
0003700526.tif 000006