(57)【要約】【課題】開口部を有するグランド層よりも下層のグランド層が任意の形状の場合と比較して配線の特性インピーダンスのばらつきを抑制することができる配線基板を提供する。【解決手段】配線基板１は、基板の第１層１００ａに形成され、パッド部１０ａとパッド部１０ａよりも幅の狭い配線部１０ｂとを有する配線１０と、第１層１００ａに絶縁層１０１ａを介して配置された第２層１００ｂに形成され、平面視においてパッド部１０ａに対応する領域に開口部２１を有する第１のグランド層２０と、第２層１００ｂに絶縁層１０１ｂを介して配置された第３層１００ｃに形成され、平面視においてパッド部１０ａに対応する大きさを有する第２のグランド層３０と、第１のグランド層２０と第２のグランド層３０とを接続する複数のビア４０とを備える。【選択図】図１
2018029100.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の１つの層に形成され、パッド部とパッド部よりも幅の狭い配線部とを有する配線と、
前記１つの層に絶縁層を介して前記１つの層とは異なる他の層に形成され、平面視において前記パッド部に対応する領域に開口部を有する第１のグランド層と、
前記他の層に絶縁層を介して前記１つの層とは反対側の層に形成され、平面視において前記パッド部に対応する大きさを有する第２のグランド層と、
前記第１のグランド層と前記第２のグランド層とを接続する複数の接続導体と、
を備えた配線基板。
【請求項２】
前記配線は、一対の前記配線からなる差動配線である、
請求項１に記載の配線基板。
【請求項３】
前記第１のグランド層の前記開口部は、前記配線の前記配線部と反対側が開放された、
請求項１又は２に記載の配線基板。
【請求項４】
前記接続導体を６個とし、６個の接続導体は、前記開口部を挟んでそれぞれの側に３個を配置し、３個のうち中央の接続導体は、前記開口部の開放された側と反対側に寄せて設けられた、
請求項３に記載の配線基板。
【請求項５】
前記第２のグランド層のサイズは、
前記第２のグランド層の幅をＷ３、配線方向の長さをＬ３、
前記開口部の幅をＷ２、前記配線方向の長さをＬ２、前記接続導体の直径をＤとするとき、（Ｗ２＋２Ｄ）＜Ｗ３＜（Ｗ２＋１０Ｄ）、及び（Ｌ２−２Ｄ）＜Ｌ３＜（Ｌ２＋５Ｄ）とする、
請求項１から４のいずれか１項に記載の配線基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配線基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、高周波信号を伝送するパッド部及び線路部からなる配線において反射を抑制するようにした配線基板が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１に記載された配線基板は、パッド部及び線路部からなる複数の配線が第１層に形成され、パッド部の直下に開口部を有する第１のグランド層が第２層に形成され、開口部を有していない第２のグランド層が第３層に形成されたものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１−２１８０９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、開口部を有するグランド層よりも下層のグランド層が任意の形状の場合と比較して配線の特性インピーダンスのばらつきを抑制することができる配線基板を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
［１］基板の１つの層に形成され、パッド部とパッド部よりも幅の狭い配線部とを有する配線と、
前記１つの層に絶縁層を介して前記１つの層とは異なる他の層に形成され、平面視において前記パッド部に対応する領域に開口部を有する第１のグランド層と、
前記他の層に絶縁層を介して前記１つの層とは反対側の層に形成され、平面視において前記パッド部に対応する大きさを有する第２のグランド層と、
前記第１のグランド層と前記第２のグランド層とを接続する複数の接続導体と、を備えた配線基板。
［２］前記配線は、一対の前記配線からなる差動配線である、前記［１］に記載の配線基板。
［３］前記第１のグランド層の前記開口部は、前記配線の前記配線部と反対側が開放された、前記［１］又は［２］に記載の配線基板。
［４］前記接続導体を６個とし、６個の接続導体は、前記開口部を挟んでそれぞれの側に３個を配置し、３個のうち中央の接続導体は、前記開口部の開放された側と反対側に寄せて設けられた、前記［３］に記載の配線基板。
［５］前記第２のグランド層のサイズは、第２のグランド層の幅をＷ３、配線方向の長さをＬ３、前記開口部の幅をＷ２、前記配線方向の長さをＬ２、前記接続導体の直径をＤとするとき、（Ｗ２＋２Ｄ）＜Ｗ３＜（Ｗ２＋１０Ｄ）、及び（Ｌ２−２Ｄ）＜Ｌ３＜（Ｌ２＋５Ｄ）とする、前記［１］から［４］のいずれかに記載の配線基板。
【発明の効果】
【０００７】
請求項１、４に係る発明によれば、開口部を有するグランド層よりも下層のグランド層が任意の形状の場合と比較して配線の特性インピーダンスのばらつきを抑制することができる。
請求項２に係る発明によれば、単線で信号を伝送する場合と比較してノイズの少ない信号を伝送することができる。
請求項３に係る発明によれば、基板端部にグラウンド導体がある場合と比較して、特性インピーダンスの差を抑制することができる。
請求項５に係る発明によれば、不要なクロストークの発生や放射ノイズを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、本発明の実施の形態に係る配線基板の導体の部分を示す斜視図である。
【図２】図２は、図１に対する平面図である。
【図３】図３は、配線基板の平面図である。
【図４】図４は、図３におけるＡ−Ａ線断面図である。
【図５】図５は、図３におけるＢ−Ｂ線断面図である。
【図６】図６は、図３におけるＣ−Ｃ線断面図である。
【図７】図７は、ビアと磁界強度との関係を示す棒グラフである。
【図８】図８（ａ）〜（ｎ）は、図７のビアの位置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、各図中、実質的に同一の機能を有する構成要素については、同一の符号を付してその重複した説明を省略する。
【００１０】
図１は、本発明の実施の形態に係る配線基板の導体の部分を示す斜視図である。図２は、図１に対する平面図である。図２において、Ｘは配線方向、Ｙは幅方向とする。
【００１１】
この配線基板１は、第１層１００ａに形成された一対の配線１０と、第２層１００ｂに形成された第１のグランド層２０と、第３層１００ｃに形成された第２のグランド層３０と、第１のグランド層２０と第２のグランド層３０とを接続する複数（本実施の形態では４つ）のビア４０とを備える。一対の配線１０は、差動配線であり、高周波信号（例えば、１〜１０ＧＨｚ）が送信される。第１層１００ａは、１つの層の一例である。第２層１００ｂは、１つの層とは異なる他の層の一例である。第３層１００ｃは、１つの層とは反対側の層の一例である。ビア４０は、接続導体の一例である。
【００１２】
配線１０は、端子等が接続されるパッド部１０ａと、パッド部１０ａよりも幅の狭い配線部１０ｂとを備える。
【００１３】
第１のグランド層２０は、平面視において一対のパッド部１０ａに対応する領域に開口部２１が形成されている。第１のグランド層２０に開口部２１を形成することにより、パッド部１０ａと第２のグランド層３０との間の絶縁層１０１ａ〜１０１ｃが誘電体として機能してパッド部１０ａの特性インピーダンスが大きくなり、パッド部１０ａと配線部１０ｂとの特性インピーダンスの差を抑制することができる。開口部２１の配線方向Ｘの一方の側は開放されている。なお、開口部２１の配線方向Ｘの一方の側が開放されていなくてもよい。
【００１４】
本実施の形態では、開口部２１の幅Ｗ２は、一対のパッド部１０ａの幅Ｗ１よりも大きく形成されている。開口部２１の長さＬ２はパッド部１０ａの長さＬ１よりも大きく形成されている。なお、開口部２１のサイズは、一対のパッド部１０ａよりも大きい方が好ましいが、特性インピーダンスに影響しない範囲で小さくしてもよい。
【００１５】
第１のグランド層２０の幅Ｗ４は、第２のグランド層３０の幅Ｗ３よりも大きくしているが、ビア４０の領域を確保できるのなら、第２のグランド層３０の幅Ｗ３と等しくしてもよい。
【００１６】
第２のグランド層３０は、平面視において第１のグランド層２０の開口部２１に対応する大きさを有する。
【００１７】
第２のグランド層３０のサイズは、ビア４０の領域を確保するため、開口部２１よりも大きくしているが、特性インピーダンスのばらつきを抑制するため、できるだけ小さいのが好ましい。すなわち、第２のグランド層３０は、開口部２１の幅Ｗ２よりも大きい幅Ｗ３を有する。第２のグランド層３０のサイズは、第２のグランド層３０の幅をＷ３、配線方向Ｘの長さをＬ３、開口部２１の幅をＷ２、配線方向Ｘの長さをＬ２、ビア４０の直径をＤとするとき、（Ｗ２＋２Ｄ）＜Ｗ３＜（Ｗ２＋１０Ｄ）、及び（Ｌ２−２Ｄ）＜Ｌ３＜（Ｌ２＋５Ｄ）が好ましい。
【００１８】
図３は、配線基板１の平面図、図４は、図３におけるＡ−Ａ線断面図、図５は、図３におけるＢ−Ｂ線断面図、図６は、図３におけるＣ−Ｃ線断面図である。
【００１９】
配線基板１は、図４から図６に示すように、第１乃至第３層１００ａ〜１００ｃを有し、第１乃至第３層１００ａ〜１００ｃの層間は、それぞれ絶縁層１０１ａ、１０１ｂが設けられている。絶縁層１０１ａ、１０１ｂは、例えばガラスエポキシ樹脂等の絶縁性材料から形成される。
【００２０】
（ビアと磁界強度との関係）
図７は、ビアと磁界強度との関係を示す棒グラフである。図７は、ビアの数及び位置を変えたときの磁界強度をシミュレーションした結果を示す。図８（ａ）〜（ｎ）は、図７のビアの数及び位置を示す図である。図７において、「１個中上」、「２個左」、「２個中」、「２個右」、「３個左上と右端」、「３個左端と右上」、「３個左上と中央」、「４個」、「４個左」、「４個右」、「６個」、「６個左半分」、「６個右中シフト」、「８個」は、それぞれ図８（ａ）〜（ｎ）に対応する。
【００２１】
図７の磁界強度は、電流を配線１０に流したときに生じる第２のグラウンド層３０の磁界強度の最大値を示しており、磁界強度が小さい方が配線１０の配線方向Ｘにおける特性インピーダンスの変動が小さいことを意味している。
【００２２】
シミュレーションに使用したモデルは、以下のサイズとした。すなわち、配線１０については、一対のパッド部１０ａの幅Ｗ１を１．２ｍｍ、長さＬ１を２．０ｍｍ、配線部１０ｂの幅Ｗ０を０．１ｍｍ、一対の配線１０の間隔ｄを０．１ｍｍとした。第１のグランド層２０については、幅Ｗ４を２．０ｍｍ、開口部２１の幅Ｗ２を１．４ｍｍ、長さＬ２を２．１ｍｍとした。第２のグランド層３０については、幅Ｗ３を１．８ｍｍ、長さＬ３を２ｍｍとした。ビア直径Ｄを０．１ｍｍとした。配線１０と第１のグラウンド層２０との間の距離は、０．１１７ｍｍ、第１のグランド層２０と第２のグランド層３０との間の距離は、１．７ｍｍとした。
【００２３】
図７から分かるように、ビア４０が無かったものよりも「１個中上」以外は磁界強度が低下した。すなわち、２つ以上のビア４０で第１のグランド層２０と第２のグランド層３０とを接続することにより、磁界強度を低下させることができることが分かった。最も磁界強度が低いモデルは、図８（ｍ）に示す「６個右中シフト」であり、０．４４Ａ／ｍであった。すなわち、図８（ｍ）に示す場合は、開口部２１を挟んでそれぞれの側に３個のビア４０を配置し、３個のうち中央のビア４０は、開口部２１の開放された側と反対側に寄せて設けられている。なお、図８（ｎ）に示すビア４０を８個にしても６個よりも磁界強度は減らなかった。
【００２４】
なお、本発明の実施の形態は、上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲内で種々に変形、実施が可能である。例えば、上記実施の形態では、３層構造の基板について説明したが、４層以上の基板について本発明は適用することができる。この場合、開口部２１を有する第１のグランド層２０を第３層以降にも形成し、第１のグランド層２０を形成した最下層の次に第２のグランド層３０を形成してもよい。このような構成においてもパッド部１０ａと配線部１０ｂとの特性インピーダンスの差を抑制することができる。
【符号の説明】
【００２５】
１…配線基板、１０…配線、１０ａ…パッド部、１０ｂ…配線部、
２０…第１のグランド層、２１…開口部、３０…第２のグランド層、４０…ビア、
１００ａ…第１層、１００ｂ…第２層、１００ｃ…第３層、
１０１ａ、１０１ｂ…絶縁層
【図１】
2018029100.tif 000003
【図２】
2018029100.tif 000004
【図３】
2018029100.tif 000005
【図４】
2018029100.tif 000006
【図５】
2018029100.tif 000007
【図６】
2018029100.tif 000008
【図７】
2018029100.tif 000009
【図８】
2018029100.tif 000010