(57)【要約】  簡易な構造であり、容易に加工できる構成によって、ビア接続部におけるインピーダンス整合がとれる多層配線基板を提供する。レイヤ１のグランド層４０１と、レイヤ２の信号ライン１０２とを含む多層配線基板において、グランド層４０１には、信号ライン１０２の一部と対向する位置に楕円形の貫通穴が形成される。楕円形の貫通穴は、長軸方向にλ／３６以上、λ／２以下の長さで信号ライン１０２と重なる。貫通穴の大きさを調整することにより、信号ライン１０２におけるインピーダンスを調整できる。
2013099286.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号ラインと、
前記信号ラインの一部と対向する位置に金属膜によって覆わないパターンが形成されたグランド層と、
を具備する多層配線基板。
【請求項２】
前記パターンは、前記信号ラインと対向する長さがλ／３６以上かつλ／２以下である、
請求項１に記載の多層配線基板。
【請求項３】
前記パターンは、楕円形状である、
請求項１に記載の多層配線基板。
【請求項４】
前記パターンは、前記信号ラインと対向する部分の両側に、前記信号ラインの線幅より狭い幅を有するパターンが連通してなる、
請求項１に記載の多層配線基板。
【請求項５】
前記パターンは、前記信号ラインの幅方向に調整された長さを有する、
請求項１に記載の多層配線基板。
【請求項６】
前記グランド層には、
ランドパターンと、
前記ランドパターンの周囲を金属膜によって覆わないパターンと、が形成された、
請求項１に記載の多層配線基板。
【請求項７】
前記パターンは、
前記ランドパターンの周囲に形成された第１のパターンと、
前記第１のパターンと連通し、前記信号ラインと対向する位置に形成された金属膜によって覆わない第２のパターンとからなる、
請求項６に記載の多層配線基板。
【請求項８】
前記パターンは、前記グランド層を貫く貫通穴である、
請求項１に記載の多層配線基板。
【請求項９】
任意の複数の内層間を接続するビアを具備し、
前記グランド層には、前記ビアと対向する位置に、少なくとも前記ビアの一部を金属膜によって覆わないパターンが形成された、
請求項１に記載の多層配線基板。
【請求項１０】
前記パターンは、円形、楕円形、方形のいずれかの形状を有する請求項９に記載の多層配線基板。
【請求項１１】
前記パターンは、Ｃ型またはｎ分割型のいずれかの形状を有する請求項１０に記載の多層配線基板。
【請求項１２】
前記グランド層は、前記ビアに接続する信号ラインに沿ってλ／４の長さを有する貫通穴が形成された請求項９に記載の多層配線基板。
【請求項１３】
前記貫通穴は、方形、凸型、テーパー状のいずれかの形状を有する請求項１２に記載の多層配線基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レイヤの異なる信号ライン（伝送線路）を接続するビアを含む多層配線基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
２層以上の配線層を持つ基板の所望の層にある配線パターンを相互に接続するための構造として、スルーホールとビア（又はビアホール）と呼ばれる構造がある。特に、多層基板の任意の内層間を孔によって接続する構造をビアと呼ぶ。【０００３】
図１に、ビアを含む多層基板を模式的に示す。図１では、グランド層１１であるレイヤ１、信号ライン１２であるレイヤ２、信号ライン１３であるレイヤ３、グランド層１４であるレイヤ４の４層構造を示している。ビア１５は、レイヤ２とレイヤ３の信号ラインを接続している。なお、信号ライン１２は、例えば、高周波増幅器に接続し、信号ライン１３は、例えば、アンテナに接続している。【０００４】
一般に、ビアは複雑な形状によって構成されており、線幅一定の信号ラインとビアとの接続部においてインピーダンスの不整合が生じるため、特に高周波駆動時の信号伝送特性が劣化することが知られている。すなわち、信号ラインとビアとの接続部では、信号の反射及び減衰が生じることになる。【０００５】
そこで、特許文献１には、ビアの構造に関して、電気特性を改善する方法が提案されている。例えば、絶縁基板の上下方向に備えたビアに対して、ビア周囲の絶縁基板に複数並べたグランド層を用いて、疑似同軸化する方法、また、レーザー加工によってビア周囲に一定間隔離れた同軸ビアホールを形成し、同軸ビアホールを電源及びグランド層に接続する構造の多層積層基板が提案されている。【０００６】
さらに、特許文献１では、図２に示すように、樹脂絶縁膜を用いて形成された絶縁層と導体膜を用いて形成された配線層とが交互に積層されてなる多層配線基板において、信号電送配線に接続しているビアホールと、ビア周辺部に一定の間隔を絶縁層によって隔てた同心円上の同軸に信号配線層及び電源並びにグランド層に接続することなく独立して形成され、絶縁樹脂層の中に埋め込まれたビアホールとを有する多層配線基板が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−０６０３５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記特許文献１に開示の技術では、依然として、構造が複雑であり、加工が容易ではないという問題がある。【０００９】
本発明の目的は、ビア接続部におけるインピーダンス整合をとり、簡易な構造であり、加工が容易な多層配線基板を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の多層配線基板は、信号ラインと、前記信号ラインの一部と対向する位置に金属膜によって覆わないパターンが形成されたグランド層と、を具備する構成を採る。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、簡易な構造であり、容易に加工できる構成によって、ビア接続部におけるインピーダンス整合がとれる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】ビアを含む多層基板を模式的に示す図
【図２】特許文献１に開示のビアホールを含む配線構造を示す断面図
【図３】本発明の実施の形態１に係るビアを含む配線構造を示す分解斜視図
【図４】図３のグランド層を示す平面図
【図５】一般的なλ／４変成器を含む信号ラインを示す図
【図６】円形のパターンが形成されたグランド層を示す平面図
【図７】楕円状のパターンが形成されたグランド層を示す平面図
【図８】方形状のパターンが形成されたグランド層を示す平面図
【図９】分割された円形のパターンが形成されたグランド層を示す平面図
【図１０】本発明の実施の形態２に係るビアを含む配線構造を示す分解斜視図
【図１１】貫通穴が形成されたグランド層を示す平面図
【図１２】本発明の実施の形態３に係る配線構造を示す平面図
【図１３】本発明の実施の形態３に係る他の配線構造を示す平面図
【図１４】本発明の実施の形態３に係るさらに他の配線構造を示す平面図
【図１５】インピーダンス調整前におけるランドパターンを有する配線構造を示す平面図
【図１６】発明の実施の形態４に係るランドパターンを有する配線構造を示す平面図
【図１７】発明の実施の形態４に係るランドパターンを有する他の配線構造を示す平面図
【図１８】本発明の他の実施の形態に係るビアを含む配線構造を示す分解斜視図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。ただし、実施の形態において、同一の構成には、同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００１４】
（実施の形態１）
図３は、本発明の実施の形態１に係るビアを含む配線構造を示す分解斜視図である。図３における配線構造は、グランド層１０１（レイヤ１）、信号ライン１０２（レイヤ２）、信号ライン１０３（レイヤ３）及びグランド層１０４（レイヤ４）の４層構造を示している。ビア１０５は、レイヤ２の信号ライン１０２とレイヤ３の信号ライン１０３とを接続している。
【００１５】
図４に、図３のグランド層１０１の平面図を示す。グランド層１０１は、金属膜、例えば銅箔（図中、斜線によって表示）を用いて覆わない円形リング状のパターンがビアと対向する位置に形成されている。
【００１６】
図５に、一般的なλ／４変成器を示す。図５において、Ｚ１とＺ２のインピーダンス整合をとるため、特性インピーダンスＺｔとなるλ／４変成器が信号ラインに挿入されている。
【００１７】
これに対して、図４では、円形リング状のパターンをグランド層１０１に形成することにより、信号ライン１０２,１０３とビア１０５との接続部におけるインピーダンス整合がとれる。すなわち、図５に示した線路幅を変更するλ／４変成器を用いることなく、インピーダンス整合を実現できる。また、ビア１０５には電気力線が集中しており、円形リング状のパターンから放射される電磁波の放射損失を低減できる。さらに、グランド層にパターンを形成するという簡易な加工によって、ビア接続部１０５におけるインピーダンス整合を実現できる。
【００１８】
本発明は、図４に示す円形リング状のパターンに限らず、図６（ａ）に示すように、リング内の金属膜がグランドとリングの一部において接続した円形状Ｃ型パターンでも、また、図６（ｂ）に示す円形状逆Ｃ型パターンでも、上記同様の効果が得られる。さらに、図６（ｃ）に示すように、リング内の金属膜がリングの異なる２箇所においてグランドと接続した円形リングを２分割したパターンでも上記同様の効果が得られる。
【００１９】
また、本発明は、円形に限らず、図７（ａ）に示す楕円リング状のパターンであってもよい。なお、楕円リング状であっても図６の円形状と同様に、図７（ｂ）に示す楕円状Ｃ型パターン、図７（ｂ）に示す楕円状逆Ｃ型パターン、図７（ｄ）に示す楕円リングの２分割パターンでもよく、上記同様の効果が得られる。
【００２０】
さらに、本発明は、円形及び楕円形に限らず、図８（ａ）に示す方形リング状のパターンであってもよい。なお、方形リング状であっても図６の円形状と同様に、図８（ｂ）に示す方形状Ｃ型パターン、図８（ｃ）に示す方形状逆Ｃ型パターン、図８（ｄ）に示す方形リングを２分割したパターンでもよく、上記同様の効果が得られる。
【００２１】
また、図６（ｃ）に示す円形リングを２分割したパターンは、図９（ａ）に示す３分割したパターン、図９（ｂ）に示す４分割したパターンでもよい。ただし、分割パターン形状は、線対称であることが望ましい。
【００２２】
また、図４に示した円形リング状のパターンを０分割したパターンとし、１分割したパターンを図６（ａ）又は図６（ｂ）に示したＣ型パターンと定義すれば、ｎ分割したパターン（ｎは０以上の整数）に拡張できる。なお、図６、図７、図８における１分割したパターンの形状は、紙面に対して上下方向に対称であることが望ましい。
【００２３】
ここで、リング状パターンとＣ型パターン（形状は問わず）におけるインピーダンスを比較すると、これらのインピーダンスは異なる。これは、リング状パターンでは、リング内の金属膜とグランドとがＣ型結合と等化であり、Ｃ型パターンでは、パターン内部の金属膜とグランドとが細い線幅を用いて接続しているため、Ｌ型結合と等化であることに起因する。
【００２４】
このように、実施の形態１によれば、グランド層において、ビアと対向する位置に金属膜を用いて覆わないリング状のパターンを形成することにより、簡易な構成であり、信号ラインとビアとの接続部におけるインピーダンス整合がとれ、また、リング部分から放射される電磁波の放射損失を低減できる。
【００２５】
なお、本実施の形態では、レイヤ１のグランド層にパターンの形成について説明したが、本発明はこれに限らず、レイヤ１のグランド層に加え、レイヤ４のグランド層にパターンを形成してもよい。レイヤ１のグランド層に形成するパターンと、レイヤ４のグランド層に形成するパターンは任意に組み合わせてよい。
【００２６】
（実施の形態２）
図１０は、本発明の実施の形態２に係るビアを含む配線構造を示す分解斜視図である。図１０における配線構造は、グランド層２０１（レイヤ１）は、方形の貫通穴がビア１０５及び信号ライン１０２の一部と対向する位置に形成される。信号ライン１０２に沿った貫通穴の一辺はλ／４の長さを有する。図１０に示す貫通穴をグランド層２０１に形成することにより、信号ラインを擬似的に変更することに相当し、信号ラインとビアとの接続部におけるインピーダンス整合がとれる。
【００２７】
本発明は、図１０に示す方形の貫通穴に限らず、図１１（ａ）に示すように、信号ラインに沿った一辺がλ／４の長さを有し、幅の異なる方形の貫通穴が２つ連なる凸型の貫通穴でも、上記同様の効果が得られる。なお、凸型の貫通穴の向きは、レイヤ２、レイヤ３のインピーダンスに応じて、幅の狭い方形部分の向きを調整できる。このため、一般的な多段変成器を信号ラインに挿入することと同様の効果があり、より広帯域の信号であってもインピーダンス整合がとれる。
【００２８】
また、図１１（ｂ）に示す、信号ラインに沿った高さがλ／４の長さを有するテーパー状の貫通穴でも、上記同様の効果が得られる。
【００２９】
実施の形態２によれば、グランド層において、ビア及び信号ラインの一部と対向する位置に、信号ラインに沿ってλ／４の長さを有する貫通穴を形成することにより、信号ラインとビアとの接続部におけるインピーダンス整合がとれる。
【００３０】
なお、本実施の形態における貫通穴が形成されたグランド層と、実施の形態１におけるパターンが形成されたグランド層とを任意に組み合わせてもよい。また、本実施の形態では、図１０、１１において、貫通穴の一辺をλ／４として記載したが、一辺がλ／３２以上、λ／２以下であっても同様の効果を得ることができる。
【００３１】
（実施の形態３）
実施の形態１及び実施の形態２では、ビアにおけるインピーダンスの不整合を解消する場合について説明したが、本発明の実施の形態３では、ビアに限らず、信号ラインにおけるインピーダンス整合を取る場合について説明する。
【００３２】
図１２は、本発明の実施の形態３に係る配線構造を示す平面図である。図１２において、グランド層４０１には、信号ライン１０２の一部と対向する位置に楕円形の貫通穴が形成される。楕円形の貫通穴は、長軸方向にλ／３６以上、λ／２以下の長さで信号ライン１０２と重なっている。
【００３３】
このように、楕円形の貫通穴をグランド層４０１に形成することにより、信号ラインを擬似的に変更することに相当し、信号ラインにおけるインピーダンス整合を取ることができる。また、信号ラインの上層にグランド層が位置するため、信号ラインを敷設した後でも、貫通穴の大きさを調整するだけで、インピーダンスを調整することができる。
【００３４】
本発明は、図１２に示す楕円形の貫通穴に限らず、図１３に示すように、楕円の長軸の両側に長方形状の貫通穴を連通して設けてもよい。ただし、長方形状の貫通穴の幅は、信号ラインの線幅より狭いものとする。ここで、図１３に示すように、信号ライン１０２と重なる楕円形の長軸の一部の長さをｂとし、それに隣接する長方形の端部までの長さをそれぞれａ、ｃと定義すると、ａ＋ｃ＞ｂの関係を満たせばよい。これにより、ｂの長さを厳密に設計する必要がなく、設計コストを低減することができる。
【００３５】
さらに、本発明は、図１２に示す楕円形の貫通穴に限らず、図１４に示すように、楕円の上半分を切り欠いた半楕円形状であってもよい。半楕円形状の貫通穴は、信号ラインの幅の一部に重なっている。図１２及び図１３では、楕円の長軸方向（図中、ｘ軸方向）の長さを調整することにより、インピーダンスを調整する例を示したが、図１４では、楕円の短軸方向（図中、ｙ軸方向）の長さを調整して、インピーダンスを調整する例を示している。ここでは、楕円の上半分を切り欠いた半楕円形状を例に挙げたが、切り欠く量は半分に限らず、インピーダンスの調整量によって異なる。
【００３６】
なお、本実施の形態では、貫通穴の形状が楕円形状、半楕円形状の場合について説明したが、本発明はこれに限らず、円形又は方形であってもよい。
【００３７】
（実施の形態４）
本発明の実施の形態４では、ランドパターンが形成されたグランド層において、信号ラインのインピーダンス整合を取る場合について説明する。なお、ランドパターンとは、グランド層が形成された基板の上にさらに、部品または複数の基板を重ねる脚注を配置するためのものである。
【００３８】
図１５は、インピーダンス調整前におけるランドパターンを有する配線構造を示す平面図である。図１５において、グランド層５０１には、ランドパターン５０２が形成され、ランドパターン５０２の周囲に貫通穴が形成されている。図１５では、貫通穴の一部が信号ライン１０２と重なっている様子を示している。
【００３９】
図１６は、本発明の実施の形態４に係るランドパターンを有する配線構造を示す平面図である。グランド層５０１には、ランドパターン５０２の周囲に、図１５の貫通穴に対して拡大された貫通穴が形成される。貫通穴の一部は、図１５の貫通穴に対して、信号ライン１０２とより重なっている。このように、貫通穴を拡大し、信号ライン１０２とグランド層５０１とを分離することにより、インピーダンスを調整することができる。
【００４０】
本発明は、図１６に示す貫通穴に限らず、図１７に示すように、図１５の貫通穴に楕円形状の貫通穴を連通して設けてもよい。このとき、楕円形状の貫通穴と信号ライン１０２とが重なり、信号ライン１０２とグランド層５０１とを分離することにより、インピーダンスを調整することができる。
【００４１】
（他の実施の形態）
図１８は、本発明の他の実施の形態に係るビアを含む配線構造を示す分解斜視図である。図１８における配線構造は、ビア３０１に接続する信号ライン３０２（レイヤ３）、ビア３０１と対向する位置に円形の貫通穴３０３が形成されたグランド層３０４（レイヤ２）、グランド層３０４の貫通穴３０３を覆う金属膜３０５（レイヤ１）である。
【００４２】
レイヤ１として金属膜を設けたことにより、ビア接続部とグランドとが結合する経路を長くできる。具体的には、貫通穴を小さくすることにより放射されなかった電磁波成分は、その大部分が金属膜と結合し、金属膜は厚さを有しているため、グランドと横方向に結合するが、金属膜を経由することにより、総合的な結合度を低減できる。
【００４３】
なお、上記各実施の形態において、貫通穴は、金属膜によって覆わないパターンに相当する。
【００４４】
２０１１年１２月２８日出願の特願２０１１−２８９３７１の日本出願に含まれる明細書、図面及び要約書の開示内容は、すべて本願に援用される。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明にかかる多層配線基板は、例えば、高周波信号を処理する通信装置等に適用できる。
【符号の説明】
【００４６】
１０１、１０４、２０１、３０４、４０１、５０１  グランド層
１０２、１０３、３０２  信号ライン
１０５、３０１  ビア
３０３  貫通穴
３０５  金属膜
５０２  ランドパターン
【図１】
2013099286.tif 000003
【図２】
2013099286.tif 000004
【図３】
2013099286.tif 000005
【図４】
2013099286.tif 000006
【図５】
2013099286.tif 000007
【図６】
2013099286.tif 000008
【図７】
2013099286.tif 000009
【図８】
2013099286.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2013099286.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
2013099286.tif 000015
【図１４】
2013099286.tif 000016
【図１５】
2013099286.tif 000017
【図１６】
2013099286.tif 000018
【図１７】
2013099286.tif 000019
【図１８】
2013099286.tif 000020
【手続補正書】
【提出日】平成25年6月4日(2013.6.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
任意の複数の内層間を接続するビアと、
前記ビアと対向する位置に、少なくとも前記ビアの一部を金属膜によって覆わないパターンが形成されたグランド層と、
を具備する多層配線基板。
【請求項２】
前記パターンは、円形、楕円形、方形のいずれかの形状を有する請求項１に記載の多層配線基板。
【請求項３】
前記パターンは、Ｃ型またはｎ分割型のいずれかの形状を有する請求項２に記載の多層配線基板。
【請求項４】
前記グランド層は、前記ビアに接続する信号ラインに沿ってλ／４の長さを有する貫通穴が形成された請求項１に記載の多層配線基板。
【請求項５】
前記貫通穴は、方形、凸型、テーパー状のいずれかの形状を有する請求項４に記載の多層配線基板。
【請求項６】
（削除）
【請求項７】
（削除）
【請求項８】
（削除）
【請求項９】
（削除）
【請求項１０】
（削除）
【請求項１１】
（削除）
【請求項１２】
（削除）
【請求項１３】
（削除）
【国際調査報告】
2013099286.tif 000021
2013099286.tif 000022
2013099286.tif 000023
2013099286.tif 000024
2013099286.tif 000025
2013099286.tif 000026