(57)【要約】【課題】信号の伝送中に生じるロスを軽減することのできる多層基板を提供する。【解決手段】信号を送出する第１部品と、前記信号が入力される第２部品とが設置された多層基板において、表面層である第１の基板には、導電体によるグランドパターンが形成されており、前記第１の基板の次層である第２の基板には、前記第１部品と前記第２部品との間において前記信号を伝送する信号線が配されており、前記信号線の少なくとも一部は、前記第１の基板の前記導電体で覆われていないことを特徴とする。【選択図】図３
2014049462.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号を送出する第１部品と、前記信号が入力される第２部品とが設置された多層基板であって、
表面層である第１の基板には、導電体によるグランドパターンが形成されており、
前記第１の基板の次層である第２の基板には、前記第１部品と前記第２部品との間において前記信号を伝送する信号線が配されており、
前記信号線の少なくとも一部は、前記第１の基板の前記導電体で覆われていない
ことを特徴とする多層基板。
【請求項２】
前記第１の基板は銅張積層基板であり、前記グランドパターンを生成する際に当該銅張積層基板の銅箔が前記信号線の経路に沿って取り除かれることで、前記信号線の少なくとも一部が、前記第１の基板の前記導電体で覆われていない
ことを特徴とする請求項１に記載の多層基板。
【請求項３】
前記第１の基板において、前記信号線の線幅と同等又はそれ以上の幅でもって銅箔が前記信号線の経路に沿って取り除かれている
ことを特徴とする請求項２に記載の多層基板。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の多層基板を備えることを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、信号の信号線が内層基板に配置された多層基板に関する技術である。
【背景技術】
【０００２】
従来において、高周波信号を送受信する部品間を接続する信号線を多層基板に配置する際に、ストリップライン及びマイクロストリップラインの何れかが用いられることがある。ストリップラインとは、多層基板のうち内層基板に信号線を配置する方法である。また、マイクロストリップラインとは、多層基板のうち表層に位置する基板に信号線を配置する方法である（特許文献１）。
【０００３】
高周波信号の信号線は、通常その特性インピーダンスを高周波信号の受信側の部品のインピーダンスと同一にする必要がある。例えば、高周波信号の受信側がアンテナ部品である場合には、アンテナのインピーダンス（例えば５０オーム（Ω））と同一となるよう、信号線の特性インピーダンスを５０オームとする。
ストリップラインでは、信号線を配置する基板の直上に位置する基板との間で生じる電気容量、及び直下に位置する基板との間で生じる電気容量の影響が大きく、信号線の特性インピーダンスを５０オームにするためには、その線幅を細くする必要がある。
【０００４】
マイクロストリップラインでは、信号線が表層の基板に配置されるので、ストリップラインの場合と比較して基板間で生じる電気容量の影響は小さいため、その線幅をストリップラインの場合よりも広くすることができる。
しかしながら、信号線が表層にあるため、携帯電話等の携帯端末の筐体のリブと接触し、信号線が切断される可能性がある。そのため、携帯端末では、ストリップラインを用いた高周波信号の信号線の配置が多用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１３３８０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
携帯端末に備えられる多層基板において、ストリップラインを用いることで、携帯端末の筐体に設けられたリブにより信号線が切断されること、つまりは信号が伝送されないことを防ぐことができる。
しかしながら、上述したように、ストリップラインにおける信号線の線幅はマイクロストリップラインにおける信号線の線幅よりも細いため、信号の伝送中に生じるロスが、マイクロストリップラインによるロスよりも大きい。
【０００７】
そこで、本発明は、信号の伝送中に生じるロスを軽減することのできる多層基板、及び電子機器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】
上記目的を達成するために、本発明は、信号を送出する第１部品と、前記信号が入力される第２部品とが設置された多層基板であって、表面層である第１の基板には、導電体によるグランドパターンが形成されており、前記第１の基板の次層である第２の基板には、前記第１部品と前記第２部品との間において前記信号を伝送する信号線が配されており、前記信号線の少なくとも一部は、前記第１の基板の前記導電体で覆われていないことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
上記構成によると、信号の伝送中に生じるロスを軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施の形態における多層基板１の分解斜視図である。
【図２】（ａ）は図１におけるＡ部の拡大図であり、（ｂ）は図１におけるＢ部の拡大図であり、（ｃ）は図１におけるＣ部の拡大図である。
【図３】（ａ）は多層基板１の斜視図であり、（ｂ）はＸ−Ｘ’に対する垂直方向の断面図である。
【図４】単位長当たりにおける信号のロスについて、従来と比較した表である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
１．実施の形態
本発明に係る実施の形態としての多層基板１について説明する。
ここでは、電子機器の一例となる携帯電話機に適用される多層基板１について説明する。
１．１  構成
図１は、本発明に係る多層基板１の分解斜視図である。
【００１２】
多層基板１は、図１に示すように、４つの基板１０、２０、３０及び４０から構成される。ここで、基板１０から４０は、銅張積層板である。
基板１０は、最上層に位置する基板であり、部品１１、１２、１３やその他部品が基板１０上に設置され、さらに導電体（銅箔）によりグランドパターンであるパターン回路が形成されている。部品１１は、変調された無線信号の送受信を行う通信回路である。部品１２は、無線信号の送受信のために部品１１（通信回路）と接続されるアンテナ（図示せず）の端子である。部品１３は、例えばメモリやＤＣ／ＤＣコンバータ等、携帯電話機の機能を実現するために必要な部品である。
【００１３】
基板２０は、基板１０の直下に位置する基板であり、携帯電話機の機能を実現するための信号線等が基板２０に設置され、各種信号線からなるパターン回路が形成されている。具体的には、基板２０には、部品１１と部品１２とで無線信号の送受信を行うための信号線２１が導電体（銅箔）により形成されている。ここで、無線信号は高周波信号であるので、通常、信号線２１の特性インピーダンスが５０オーム（Ω）となるよう、信号線２１は設計されている。
【００１４】
このとき、基板１０では、基板２０に配された信号線２１の経路に沿って基板１０上の導電体（銅箔）が取り除かれた領域である非導電領域１４が形成されている。ここで、非導電体１４が形成される範囲とは、基板１０において信号線２１の経路に沿った範囲のうち部品１１及び部品１２が存在する領域を除いた領域である。なお、信号線２１が伝導体（銅箔）で覆われていないとは、信号線２１の経路に沿った範囲のうち部品１１及び部品１２が存在する領域を除いた領域で覆われていないことをいう。
【００１５】
基板３０は、基板２０の直下に位置する基板であり、携帯電話機の機能を実現するための各種回路へ電源を供給する電源線が配され、さらにはグランドパターンであるパターン回路等が形成されている。また、基板１０と同様に、基板２０に配された信号線２１の経路に沿って基板３０上の導電体（銅箔）が取り除かれた領域である非導電領域３１が形成されている。
【００１６】
基板４０は、基板３０の直下に位置する最下位の基板であり、他の基板と同様に、携帯電話機の機能を実現するためのパターン回路が形成されている。
図２は、図１における基板１０のＡ部、基板２０のＢ部、基板３０のＣ部を拡大した模式図である。
図２（ａ）は、基板１０のＡ部を拡大したものであり、非導電領域１４の幅を８００ｕｍ（マイクロメートル）としている。
【００１７】
図２（ｂ）は、基板２０のＢ部を拡大したものであり、信号線２１の線幅を２００ｕｍとし、その両端については、幅２００ｕｍずつ銅箔が取り除かれている。
図２（ｃ）は、基板３０のＣ部を拡大したものであり、非導電領域３１の幅を６００ｕｍとしている。
ここで、信号線２１の幅（２００ｕｍ）は、上下に位置する非導電領域１４の幅（８００ｕｍ）及び非導電領域３１の幅（６００ｕｍ）を設けることで、基板１０と基板２０との間に、基板２０と基板３０との間に、それぞれ生じる電気容量と、基板１０と基板２０との距離と、基板２０と基板３０との距離とを加味して、特性インピーダンスが５０オームとなるように決定される。なお、基板間に生じる電気容量、基板間の距離及び特性インピーダンスからの信号線の線幅の決定は従来と同様であるので、ここでの説明は省略する。
【００１８】
１．２  組み立て
図３（ａ）は、図１で示す基板１０〜４０を組み立てた後の多層基板１の模式的な斜視図である。
以下、組み立ての手順について説明する。
組み立ての手順は、従来と同様の手順である。具体的には、内層基板（ここでは、基板２０、３０、４０）のパターン形成を行う工程、多層基板を形成する積層プレス工程、及び外装基板のパターン形成を行う工程である。
【００１９】
先ず初めに、内層基板のパターン形成の工程において、多層基板１の内層基板である基板２０、３０、４０のパターン形成を行う。パターン形成とは、例えば、フィルムラミネートを貼り付け、感光させてパターンを焼き付け、回路形成を行う処理をいう。パターン焼き付けにより、信号線２１が形成される。また、基板３０においては、基板２０に形成される信号線２１の経路の沿った非導電領域３１が形成される。
【００２０】
次に、積層プレス工程において、基板１０から４０を組み合わせて、積層プレスが行われ多層基板１が成型される。このとき、基板間を接着させるために、ガラス繊維基材等に熱硬化性樹脂を含浸して得られるプリプレグ５０、５１、５２が用いられている。さらに、基板１０では、部品１１と部品１２とが、基板２０で形成される信号線２１で接続されるようブラインドビアが形成される。
【００２１】
そして、外装基板のパターン形成の工程により、基板１０のパターン形成を行う。このとき、基板１０においては、基板２０に形成される信号線２１の経路の沿った非導電領域１４が形成される。
図３（ｂ）は、組み立て後の多層基板１におけるＸ−Ｘ’の断面を拡大した模式的な断面図である。
【００２２】
基板１０から４０それぞれは、上述したように銅張積層基板であり、銅箔１０ａ、２０ａ、３０ａ、４０ａと、絶縁体１０ｂ、２０ｂ、３０ｂ、４０ｂから構成されている。
基板２０では、銅箔２０ａにおいて信号線２１を形成するために、内層基板のパターン形成の工程において、その両端の銅箔が取り除かれている。基板１０では、外装基板のパターン形成の工程において、信号線２１の直上に位置する銅箔を取り除いて、非導電領域１４が形成されている。これにより、信号線２１と直上の基板１０との間では部分的にマイクロストリップラインと同様の構造となり、当該信号線２１と基板１０の銅箔１０ａとによる電気容量の影響が小さくなる。また、基板３０では、内層基板のパターン形成の工程において、信号線２１の直下に位置する銅箔を取り除いて、非導電領域３１が形成されている。
【００２３】
これにより、信号線２１と直上の基板３０との間では部分的にマイクロストリップラインと同様の構造となり、当該信号線２１と基板３０の銅箔３０ａとの間で生じる電気容量の影響が小さくなる。
１．３  多層基板１による効果
表面層の基板（以下、第１の基板という。）に、次の層の基板（以下、第２の基板という。）に形成された高周波信号の信号線（以下、高周波用信号線という。）に沿って形成された非導電領域を有しない従来の多層基板では、第２の基板に形成された高周波用信号線と、第１の基板との間で電気容量が生じる。そのため、従来の多層基板では、発生する電気容量、及び第１の基板及び第の基板との距離等を考慮し、高周波用信号線の特性インピーダンスが５０オームとなるよう、その線幅が決定される。例えば、従来の多層基板においては、高周波用信号線の線幅は、１００ｕｍである。
【００２４】
一方、本実施の形態では、図２（ａ）に示すように、非導電領域１４の幅を８００ｕｍとしており、従来の多層基板と比較して、信号線２１においては基板１０と基板２０との間に生じる電気容量から受ける影響が小さいため、信号線２１の線幅を広くすることで（本実施の形態では、図２（ｂ）に示すように線幅は２００ｕｍ）、特性インピーダンスを５０オームとすることができる。つまり、本願のように高周波用信号線の直上を銅箔で覆わないようすることで、高周波用信号線に対してマイクロストリップラインが形成されるので、高周波用信号線の線幅を従来の線幅（１００ｕｍ）よりも広い線幅（２００ｕｍ）とすることができる。
【００２５】
次に、本実施の形態における多層基板１の信号線２１での信号伝達のロスが、従来の高周波信号の信号線が内装された多層基板の場合と比較して、改善されたことを図４に示す。
高周波用の信号線に流れる信号の周波数を、５００、１５００、２０００、２５００ＭＨｚとして、本実施の形態における多層基板と、従来の多層基板とでそのロスを測定し、各々の信号線を１００ｍｍに換算した場合のロス換算値（ｄＢ）を示す。
【００２６】
図４で示されるように、各周波数の信号とも、本実施の形態における信号のロスは、従来よりも約１／２前後、小さくなっていることが分かる。
このような効果は、信号線２１を有する基板２０の上位層である基板１０に対して、信号線２１の経路上においてマイクロストリップラインが部分的に構成されるよう、非導電領域１４を設けたことによるものである。
【００２７】
また、高周波信号の信号線２１を内層に設けつつ、マイクロストリップラインを形成しているので、表層に高周波信号の信号線を設けた場合と比較して、筐体に設けられたリブによる信号線の切断の可能性がなくなる。
１．４  変形例
以上、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は上記の実施の形態に限られない。例えば、以下のような変形例が考えられる。
【００２８】
（１）上記実施の形態において、多層基板を構成する各基板上の導電体は銅箔であるとしたが、導電体として他の材料を用いてもよい。
（２）上記実施の形態では、基板１０の非導電領域１４には銅箔が全くない状態であるとしたが、これに限定されない。
基板１０において信号線２１と立体交差するパターン回路（グランドパターン）を形成するために非導電領域１４に銅箔が一部存在、つまり信号線２１の少なくとも一部が銅箔により覆われていない状態であってもよい。
【００２９】
（３）上記実施の形態において、基板１０の非導電領域１４の幅は、信号線２１の線幅の４倍としているが、これに限定されない。基板１０の非導電領域１４の幅は、信号線２１の線幅と同等、又はそれ以上であればよい。つまり、信号線２１に対する垂直方向について電気容量が生じないものとなっていればよい。
例えば、基板１０の非導電領域１４の幅は、所望する線幅の信号線に応じて生じる電気容量とから決定してもよい。または、基板１０の非導電領域１４の幅を決定し、特性インピーダンスが５０オームとなるよう、信号線の線幅を決定してもよい。
【００３０】
（４）上記実施の形態において、高周波の信号線として、通信回路とアンテナの端子とを接続する信号線を例として説明したが、本実施の形態における構造を高周波の信号を送受信する他の部品間に適用してもよい。この場合、信号線の特性インピーダンスは、高周波信号の受信側である部品のインピーダンスと同一となるよう、信号線の線幅を決定する必要がある。
【００３１】
ここで、高周波の信号とは、周波数が概ね１００ＭＨｚ以上の信号をいうが、本発明に適用できる信号としては、周波数が１００ＭＨｚ未満である信号であってもよい。
（５）上記実施の形態において、多層基板１は、４つの基板、つまり４層からなるものとしたが、これに限定されない。
多層基板は、２層以上であればよい。
【００３２】
（６）上記実施の形態において、通信回路である部品１１及びアンテナ端子である部品１２は、双方とも基板１０に設置されるとしたが、これに限定されない。
部品１１、１２それぞれは、基板１０以外の基板に備えられてもよい。
（７）上記実施の形態において、多層基板１が備えられる電子機器の一例として携帯電話機を用いたが、これに限定されない、
本発明の電子機器は、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）、ＰＨＳ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｈａｎｄｙ−ｐｈｏｎｅ  Ｓｙｓｔｅｍ）、音楽プレーヤ、電子ブック、ゲーム機、パーソナルコンピュータ等であってもよい。
【００３３】
（８）上記実施の形態及び変形例を組み合わせるとしてもよい。
１．５  補足
（１）本実施形態の一態様である、信号を送出する第１部品と、前記信号が入力される第２部品とが設置された多層基板は、表面層である第１の基板には、導電体によるグランドパターンが形成されており、前記第１の基板の次層である第２の基板には、前記第１部品と前記第２部品との間において前記信号を伝送する信号線が配されており、前記信号線の少なくとも一部は、前記第１の基板の前記導電体で覆われていないことを特徴とする。
【００３４】
この構成によると、多層基板は、信号の信号線を多層基板の内層基板である第２の基板に配した場合であっても、信号の伝送中に生じるロスを軽減することができる。なぜなら、第２の基板に配された信号線の少なくとも一部は、前記第１の基板においてグランドパターンを形成する導電体で覆われていないので、信号線の経路上ではマイクロストリップラインが形成され、そのため配される信号線の線幅を広くすることができるからである。
【００３５】
（２）ここで、前記第１の基板は銅張積層基板であり、前記グランドパターンを生成する際に当該銅張積層基板の銅箔が前記信号線の経路に沿って取り除かれることで、前記信号線の少なくとも一部が、前記第１の基板の前記導電体で覆われていないとしてもよい。
この構成によると、信号線の経路上に沿って銅箔が取り除かれているので、信号線の経路上で構成されるマイクロストリップラインの領域を最小限にすることができる。そのため、表面層である第１の基板において、第２の基板に配された信号線に対するマイクロストリップラインの形成には利用されない最大限の領域を用いて部品配置等の設計を行うことができる。
【００３６】
（３）ここで、前記第１の基板において、前記信号線の線幅と同等又はそれ以上の幅でもって銅箔が前記信号線の経路に沿って取り除かれているとしてもよい。
この構成によると、多層基板の信号線に対してマイクロストリップラインを確実に形成することができる。
（４）また、本実施形態である、電子機器は、上記（１）から（３）のいずれか１つに記載の多層基板を備えることを特徴とする。
【００３７】
この構成によると、電子機器に備えられた多層基板は、信号の信号線を多層基板の内層基板である第２の基板に配した場合であっても、信号の伝送中に生じるロスを軽減することができる。また、電子機器の備えられた多層基板は、第２の基板に信号線が配されているので、電子機器の筐体のリブにより信号線が切断されることもない。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明は、信号の信号線を内層基板に配する多層基板、及び当該多層基板を有する電子機器に対して有用である。
【符号の説明】
【００３９】
１    多層基板
１０、２０、３０、４０    基板
１０ａ、２０ａ、３０ａ  銅箔
１０ｂ  絶縁体
１１、１２、１３    部品
１４、３１    非導電領域
２１    信号線
【図１】
2014049462.tif 000003
【図２】
2014049462.tif 000004
【図３】
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【図４】
2014049462.tif 000006