(57)【要約】【課題】薄く形成しても所望の特性インピーダンスを得ることができ、電磁界放射も少ない配線基板を提供する。【解決手段】絶縁層の一方の面に配線層１２を設け、他方の面に接地層１３を設ける。配線層１２に形成した信号線路１２ａと対向させて接地層１３にスリット２１を形成する。スリット２１には、信号線路１２ａを用いて伝送する信号の最大周波数における波長の１／４より短い間隔で、スリット２１の両側の接地層１３ａ，１３ｂを接続する接続線路１３ｃを設ける。絶縁層や配線層１２が薄くされてもスリット２１の幅を調整することで、信号線路１２ａの線路幅を狭することなく所望の特性インピーダンスを得られる。帰還電流の共振が防止されて、スリット２１から放射される電磁界が抑制されて、シールド効果を得ることができる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁層の一方の面に配線層を設け、他方の面に接地層を設けるものとし、
前記配線層に形成した信号線路と対向させて前記接地層にスリットを形成し、
前記スリットには、前記信号線路を用いて伝送する信号の最大周波数における波長の１／４より短い間隔で、前記スリットの両側の接地層を接続する接続線路を設けた
ことを特徴とする配線基板。
【請求項２】
前記接続線路の線路幅は、前記信号線路の線路幅よりも狭くした
ことを特徴とする請求項１記載の配線基板。
【請求項３】
前記接続線路をメッシュ構造として設けるものとし、メッシュ開口部の周囲長は、前記信号線路を用いて伝送する信号の最大周波数における波長の１／２より短くした
ことを特徴とする請求項１記載の配線基板。
【請求項４】
前記配線層上に絶縁層を設け、該絶縁層上に接地層を設けて、該接地層に前記接続線路を設けたスリットを前記配線層に形成した信号線路と対向させて形成する
ことを特徴とする請求項１記載の配線基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は配線基板に関する。詳しくは、絶縁層の一方の面に配線層を設け、他方の面に接地層を設けるものとし、配線層に形成した信号線路と対向させて接地層にスリットを形成し、スリットには、信号線路を用いて伝送する信号の最大周波数における波長の１／４より短い間隔で、スリットの両側の接地層を接続する接続線路を設けることにより、配線基板を薄くしても所望の特性インピーダンスを得られ電磁界放射も少なくするものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、絶縁層と導体層を積層した配線基板では、絶縁層の一方の面に設けられた導体層を配線層として信号線路を形成し、他方の面に設けられた導体層を接地層として用い、信号線路の幅や厚さ、絶縁層の誘電率や厚さを調整して、所望の特性インピーダンスを有したマイクロストリップ線路を形成することが行われている。また、信号線路の両面に絶縁層を介して接地層を設けたストリップ線路を形成することも行われている。
【０００３】
また、機器の小型・軽量化のために、配線基板としてフレキシブル基板が多く用いられている。フレキシブル基板は、柔軟性を確保するため絶縁層や導体層が薄くされている。ここで、絶縁層を薄いものとした場合には、等価的にキャパシタンスが大きくなり特性インピーダンスが低下してしまう。このため、信号線路の線路幅を狭くしてキャパシタンスを減らしインダクタンスを大きくすることで、所望の特性インピーダンスを確保することが行われる。しかし、信号線路の線路幅が狭くなるに伴い、精度良く信号線路を形成することが困難となってしまう。そこで、特許文献１の発明では、接地層を円状やメッシュ状に切り抜いて特性インピーダンスを制御することが行われている。また、特許文献２の発明では、信号線路と対向させて接地層にスリットを形成し、スリットの幅を調整することで、特性インピーダンスを制御することが行われている。
【０００４】
【特許文献１】特許第３３９７７０７号公報
【特許文献２】特開２００４−１４０３０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、接地層をメッシュ構造や円状に切り抜くものとすると、パターン形状が複雑になり、例えば図１２に示すように接地層５３をメッシュ構造としたときは、信号線路５１ａを流れる信号電流に対して接地層５３を流れる帰還電流の経路が長くなって、帰還電流の損失が大きくなる。すなわち、信号を伝送する際に損失が大きくなってしまう。また、ノイズの発生が大きくなってしまうおそれもある。
【０００６】
信号線路と対向させて接地層にスリットを形成する場合、図１３Ａに示すように、絶縁層６２を介して信号線路６１ａと対向する接地層６３に、信号線路６１ａと対向するスリット７１を設け、スリット７１の長さＬＳが信号線路を用いて伝送する信号の最大周波数の１／２波長以上となると、スリット７１によって分割された接地層間で共振を生じるおそれがあり、共振を生じてしまうと他の信号線路に影響を与えてしまう。さらに、スリットが形成されていることから共振を生じると図１３Ｂに示すようにスリットからの電磁界放射が大きくなってしまう。
【０００７】
そこで、この発明では、薄く形成しても所望の特性インピーダンスを得ることができ、電磁界放射も少ない配線基板を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係る配線基板は、絶縁層の一方の面に配線層を設け、他方の面に接地層を設けるものとし、配線層に形成した信号線路と対向させて接地層にスリットを形成し、スリットには、信号線路を用いて伝送する信号の最大周波数における波長の１／４より短い間隔で、スリットの両側の接地層を接続する接続線路を設けたものである。
【０００９】
この発明においては、配線層に形成した信号線路と対向させて接地層にスリットが形成されて、このスリットには、信号線路を用いて伝送する信号の最大周波数における波長の１／４より短い間隔で、スリットの両側の接地層を接続する接続線路が例えば信号線路よりも狭い線路幅で設けられる。また、接続線路がメッシュ構造とされて、メッシュ開口部の周囲長が、信号線路を用いて伝送する信号の最大周波数における波長の１／２より短くされる。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、絶縁層の一方の面に配線層を設け、他方の面に接地層が設けられて、配線層に形成した信号線路と対向させて接地層にスリットが形成されて、スリットには、信号線路を用いて伝送する信号の最大周波数における波長の１／４より短い間隔で、スリットの両側の接地層を接続する接続線路が設けられる。このため、絶縁層や配線層が薄くされてもスリットの幅を調整することで、信号線路の線路幅を狭することなく所望の特性インピーダンスを得ることができる。また、接続線路が設けられるので、スリットの両側に位置する接地層を同電位に保つことができる。さらに、接続線路は、信号線路を用いて伝送する信号の最大周波数における波長の１／４より短い間隔で設けられるので、帰還電流の共振が防止されて、スリットから放射される電磁界が抑制されることにより、シールド効果を得ることができる。すなわち、配線基板を薄く形成しても所望の特性インピーダンスを得ることができ、電磁界放射も少なくできる。
【００１１】
また、接続線路の線路幅は、信号線路の線路幅よりも狭くされるので、帰還電流の経路差は少なくなり、接続線路を設けたことによるインピーダンスの不連続部分を無視できる程度に抑えることができる。
【００１２】
また、接続線路がメッシュ構造とされて、メッシュ開口部の周囲長は、信号線路を用いて伝送する信号の最大周波数における波長の１／２より短くされる。このため、接続線路に帰還電流が流れても各開口部での共振が防止されるので、電磁界放射を少なくできる。
【００１３】
さらに、配線層上に絶縁層を設け、この絶縁層上に接地層を設けるものとし、この接地層には接続線路を設けたスリットが配線層に形成した信号線路と対向させて形成される。このため、マイクロストリップラインを構成する場合に限らずストリップラインを構成した場合にも適用できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図を参照しながら、この発明の実施の一形態について説明する。図１は、配線基板１０の平面図、図２は図１におけるI−I’位置の断面図である。
【００１５】
配線基板１０は、絶縁層１１と、絶縁層１１の一方の面に形成された配線層１２と、絶縁層１１の他方の面に形成された接地層１３を有している。配線層１２には、信号線路１２ａを形成して、この信号線路１２ａと絶縁層１１および接地層１３でマイクロストリップラインを構成する。
【００１６】
ここで、配線基板１０としてフレキシブル基板を構成する場合、例えば絶縁層１１としてエポキシ系樹脂を用いるものとし、配線層１２や接地層１３として絶縁層１１の両面にＣＣＬ（Copper Clad Laminate）等の金属膜を形成する。さらに、配線層１２に設けた信号線路１２ａ等と他の信号線路や部品等を良好に接続するため、接続部分にＡｕメッキ処理やＮｉ／Ａｕメッキ処理等を必要に応じて施すものとする。
【００１７】
マイクロストリップラインでは、信号線路１２ａの幅や厚さ、絶縁層１１の誘電率や厚さを調整して特性インピーダンスを調整する。また、接地層１３の信号線路１２ａと対向する位置にスリット２１を形成して、スリット２１の両側の接地層１３ａ，１３ｂと信号線路１２ａが同一層にないコプレーナウェーブガイドとすることで、信号線路１２ａに流れる信号電流に対する帰還電流の経路を同一にして帰還電流の損失を抑える。
【００１８】
また、絶縁層１１や配線層１２が薄くされても、信号線路１２ａの線路幅を狭することなく所望の特性インピーダンスが得られるように、スリット２１の幅を制御することで特性インピーダンスの調整を行う。
【００１９】
図３は、絶縁層１１の厚さとスリット２１の幅の関係を示している。ここで、図３Ａに示すように、絶縁層１１の厚さを「ｔa」、スリット２１のスリット幅ＧＰを「ＧＰa」として所望の特性インピーダンスとしたとき、図３Ｂに示すように絶縁層１１の厚さが「ｔb（＜ｔa）」とされたときには、スリット２１のスリット幅を「ＧＰb（＞ＧＰa）」として、特性インピーダンスを所望のインピーダンスとすることができる。
【００２０】
なお、信号線路１２ａを流れる信号電流に対して接地層１３を流れる帰還電流は、信号線路１２ａと対向する接地層１３ａ，１３ｂの部分、あるいは信号線路１２ａの線路幅Ｗよりもスリット２１の幅が広いときには、信号線路１２ａと平行する接地層１３ａ，１３ｂの信号線路側の端部で電流値が大きくなる。
【００２１】
さらに、スリット２１には、スリット２１の両側の接地層１３ａ，１３ｂを接続する接続線路１３ｃを設ける。例えば図１に示すように、信号線路１２ａの線路方向に対して直交する方向に突出した接続線路１３ｃを設けて、接地層１３ａと接地層１３ｂを接続する。このように接続線路１３ｃを設けることにより、接地層１３ａと接地層１３ｂを同電位に保つことができる。
【００２２】
接続線路１３ｃは、信号線路１２ａを用いて伝送する信号の最大周波数における波長を「λm」としたとき、このときの波長の１／４より短い間隔Ｌc（＜λm／４）で設けるものとする。このように、接続線路１３ｃを形成すると、接地層１３ａ，１３ｂに流れる帰還電流の共振が防止されるので、スリット２１から放射される電磁界が抑制されて、シールド効果を得ることができる。
【００２３】
また、スリット２１の幅だけでなく接続線路１３ｃの線路幅ＳＷを調整することで、インピーダンスをさらに精度良く調整できる。ところで、接続線路１３ｃの線路幅ＳＷを広くすると、例えば接続線路１３ｃ部分での容量が大きくなって特性に影響を与えてしまう。さらに、帰還電流の一部が接続線路１３ｃを流れて経路差を生じると伝送損失が大きくなってしまう。このため、特性に与える影響が少なく接続線路１３ｃに流れる帰還電流も少なくなるように、接続線路１３ｃの線路幅ＳＷを信号線路１２ａの線路幅Ｗ以下に設定する。このように、接続線路１３ｃの線路幅ＳＷを狭く設定すると、接地層１３ａ，１３ｂに流れる帰還電流は経路差が少なくなり、接続線路１３ｃを設けたことによるインピーダンスの不連続部分を無視できる程度に抑えることができる。
【００２４】
ところで、上述の形態では、信号線路１２ａの方向に対して直交するように接続線路１３ｃを設ける場合を示したが、メッシュ状の接続線路１３ｄを設けて、接地層１３ａ，１３ｂを接続することもできる。
【００２５】
図４は、メッシュ状の接続線路１３ｄを設けた配線基板１０ｂの平面図、図５は図４におけるII−II’位置の断面図である。メッシュ状の接続線路１３ｄは、帰還電流の経路長が等しくなるように形成する。例えば、信号線路１２ａの破線で示す中心軸ＣＬに対して対象な形状となるように接続線路１３ｄを形成すれば、帰還電流の経路長を等しくできる。
【００２６】
また、接続線路１３ｄにおける開口部の接地層１３ａ側の周囲長ＬＰaと接地層１３ｂ側の周囲長ＬＰbは、λm／４より短く設定する。また、信号線路１２ａの破線で示す中心軸ＣＬに対して対象となるように接続線路１３ｄを形成したときには、接続線路１３ｄにおける開口部全体の周囲長ＬＰ（＝ＬＰa＋ＬＰb：ＬＰaは中心軸ＣＬに対して接地層１３ａ側の周囲長、ＬＰbは中心軸ＣＬに対して接地層１３ｂ側の周囲長を示す）をλm／２より短く設定すれば、接地層１３ａ側の周囲長ＬＰaと接地層１３ｂ側の周囲長ＬＰbは、λm／４より短くなる。
【００２７】
このように、開口部の接地層１３ａ側の周囲長ＬＰaと接地層１３ｂ側の周囲長ＬＰbをそれぞれλm／４より短く設定すれば、接続線路１３ｄに帰還電流が流れても各開口部での共振が防止される。また、スリット２１において接続線路が占める割合も多くなるので、接続線路１３ｃを設けた場合よりもスリット２１から放射される電磁界がさらに抑制されて、シールド効果を高めることができる。
【００２８】
ところで、上述の形態では、マイクロストリップラインを構成した場合について説明したが、ストリップラインを構成した場合にも適用できる。図６は、ストリップライン構造の伝送路を構成した配線基板の断面図を示している。
【００２９】
絶縁層１１の一方の面に形成された配線層１２上には、エポキシ系樹脂等で絶縁層１４を形成する。さらに絶縁層１４上にＣＣＬ等で接地層１５を形成する。接地層１５には、接地層１３と同様にスリット２２を形成して、スリット２２に接続線路１５cあるいはメッシュ状の接続線路１５dを設ける。また、スリット２１，２２のスリット幅ＧＰを信号線路１２ａの線路幅Ｗよりも広くして所望の特性インピーダンスを得るようにすれば、ストリップライン構造を用いても信号線路の線路幅が狭くなって損失が増加してしまうことを防止して、インピーダンスを制御できる。
【実施例１】
【００３０】
図７は実施例１の平面図、図８は図７におけるIII−III’位置の断面図を示している。配線基板３０の絶縁層３１の一方の面には配線層３２を設け、他方の面には接地層３３を設ける。配線層３２上には、配線層３２の保護や配線基板３０が所望の強度を有するように絶縁層３４を設ける。また接地層３３上には、接地層３３の保護や配線基板３０が所望の強度を有するように絶縁層３５を設ける。
【００３１】
絶縁層３１の層厚ｔ31は２５μｍ、絶縁層３４の層厚ｔ34と絶縁層３５の層厚ｔ35は２０μｍとする。また絶縁層３１，３４，３５の比誘電率は３．３、ｔａｎδは０．０２である。配線層３２と接地層３３は銅を用いて構成し、配線層３２の層厚ｔ32と接地層３３層厚ｔ33は１８μｍとする。
【００３２】
配線層３２に形成した信号線路３２ａの線路幅Ｗは１００μｍとし、信号線路３２ａと対向するように接地層３３に形成したスリット４１のスリット幅ＧＰは１３４μｍとする。スリット４１には、線路幅ＳＷを７０μｍとした接続線路３３ｃを、間隔Ｌc＝５ｍｍとして複数形成する。
【００３３】
このように形成した配線基板３０は、図９に示す透過特性（実線で示す）と反射特性（破線で示す）となり、損失が少なく反射レベルも小さい特性を有している。図１０は、ＴＤＲ（Time Domain Reflectometry）特性を示しており、時間が経過してもインピーダンスが略一定でインピーダンス不整合部分が現れていないことから、接続線路３３ｃを設けたことによる特性インピーダンスへの影響を無視できる。図１１は、スミスチャートを用いてインピーダンスの周波数特性を示したものであり、周波数を５０ＭＨｚから２０．０５ＧＨｚまで可変してもインピーダンス特性は略５０Ωになっている。このため、入力する高周波信号の周波数に応じて特性インピーダンスが大きく変化してしまうことのない高周波信号の伝送に適した配線基板を形成できる。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
以上のように、本発明に係る配線基板は、高周波信号を用いる場合に有用であり、配線基板をフレキシブル基板として形成する際に適している。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】配線基板の平面図である。
【図２】I−I’位置の断面図である。
【図３】絶縁層の厚さとスリットの幅の関係を示す図である。
【図４】接続線路をメッシュ状に構成した場合を示す図である。
【図５】II−II’位置の断面図である。
【図６】ストリップライン構造の伝送路を構成した配線基板の断面図である。
【図７】実施例１の平面図である。
【図８】III−III’位置の断面図である。
【図９】透過特性と反射特性を示す図である。
【図１０】ＴＤＲ特性を示す図である。
【図１１】インピーダンスの周波数特性を示すスミスチャートである。
【図１２】接地層をメッシュ構造としたときの帰還電流を示す図である。
【図１３】接地層にスリットを形成した場合を示す図である。
【符号の説明】
【００３６】
１０，１０ｂ，３０・・・配線基板、１１，１４，３１，３４，３５，６２・・・絶縁層、１２，３２・・・配線層、１２ａ，３２ａ，５１ａ，６１ａ・・・信号線路、１３，１３ａ，１３ｂ，１５，３３，５３，６３・・・接地層、１３ｃ，１３ｄ，１５ｃ，１５ｄ，３３ｃ・・・接続線路、２１，２２，４１，７１・・・スリット
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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