(57)【要約】      （修正有）【課題】導波管を対向させるように重ね合わせた基板において、基板同士の接合不良が起こりにくく、不要放射が発生しにくい、印刷配線板の構造体を提供する。【解決手段】印刷配線板の構造体１００は、第１の基板１と第２の基板２とを含む。第１の基板１は、第１の絶縁層１１と、第１の絶縁層１１の表面および内部の少なくとも一方に形成された第１のグラウンド層１２と、第１の導波管１３とを含む。第２の基板２は、第２の絶縁層２１と、第２の絶縁層２１の表面および内部の少なくとも一方に形成された第２のグラウンド層２２と、第２の導波管２３とを含む。第１の基板１と第２の基板２とは、第１の導波管１３と第２の導波管２３とが対向するように重ねられ、導波管部３を形成している。第１のグラウンド層１２と第２のグラウンド層２２とは、金属ピラー４を介して電気的に接続されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の基板と第２の基板とを含み、
第１の基板が、
第１の絶縁層と、
第１の絶縁層の表面および内部の少なくとも一方に形成された第１のグラウンド層と、
第１の絶縁層の厚み方向において、第１のグラウンド層の非形成部で構成された第１の導波管とを含み、
第２の基板が、
第２の絶縁層と、
第２の絶縁層の表面および内部の少なくとも一方に形成された第２のグラウンド層と、
第２の絶縁層の厚み方向において、第２のグラウンド層の非形成部で構成された第２の導波管とを含み、
第１の基板と第２の基板とが、第１の導波管と第２の導波管とが対向するように重ねられ、第１の導波管と第２の導波管を含む導波管部が形成されており、
第１のグラウンド層と第２のグラウンド層とが、金属ピラーを介して電気的に接続されていることを特徴とする印刷配線板の構造体。
【請求項２】
前記第１の基板および前記第２の基板の少なくとも一方が、前記導波管部の周囲にざぐり部をさらに含み、
前記第１のグラウンド層および前記第２のグラウンド層の少なくとも一方がざぐり部に露出し、前記金属ピラーがざぐり部に挿入されている請求項１に記載の印刷配線板の構造体。
【請求項３】
前記ざぐり部が、前記第１の基板または前記第２の基板のいずれか一方に形成されている請求項２に記載の印刷配線板の構造体。
【請求項４】
前記金属ピラーが、前記導波管部を平面視した場合に、前記導波管部の端部から前記金属ピラーの導波管部側の壁面との距離が５０μｍ〜１００μｍの領域に備えられている請求項１〜３のいずれかに記載の印刷配線板の構造体。
【請求項５】
前記金属ピラーが、前記第１の導波管または前記第２の導波管内を通る電波の波長の１／１０以下のピッチで備えられている請求項１〜４のいずれかに記載の印刷配線板の構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、印刷配線板の構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、高速信号用のアンテナ回路の伝送線路には小型で伝送損失が小さいことが求められる。そのため、伝送線路として、内部を誘電体（絶縁体）で構成した導波管を印刷配線板内に形成する技術が知られている。例えば、導波管を有する少なくとも２枚の基板を、導波管が対向し電磁結合するように固定または貼り合わせる（重ね合わせる）ことによって構造体が形成される。導波管同士の接続手段としては、例えば特許文献１には、接地導体（グラウンド）層上にそれぞれランドを形成し、ランド間を複数の導電部材（例えば、はんだやロウ材など）でそれぞれのグラウンド層を電気的に接続することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１５５２８７号公報
【発明の概要】
【０００４】
本開示に係る印刷配線板の構造体は、第１の基板と第２の基板とを含み、第１の基板が第１の絶縁層と、第１の絶縁層の表面および内部の少なくとも一方に形成された第１のグラウンド層と、第１の絶縁層の厚み方向において、第１のグラウンド層の非形成部で構成された第１の導波管とを含み、第２の基板が第２の絶縁層と、第２の絶縁層の表面および内部の少なくとも一方に形成された第２のグラウンド層と、第２の絶縁層の厚み方向において、第２のグラウンド層の非形成部で構成された第２の導波管とを含み、第１の基板と第２の基板とが、第１の導波管と第２の導波管とが対向するように重ねられ、第１の導波管と第２の導波管を含む導波管部が形成されており、第１のグラウンド層と第２のグラウンド層とが、金属ピラーを介して電気的に接続されている。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１】本開示の一実施形態に係る印刷配線板を示す説明図である。
【図２】本開示の別の実施形態に係る印刷配線板を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
導波管を対向させるように基板を重ね合わせると、その間には隙間が生じる。特許文献１に記載のように、複数の基板のグラウンド層同士を導電部材で接続する場合、例えばはんだやロウ材では微細なピッチで導波管の周囲に形成することは困難であり、不要放射が発生する。さらに、実装部品は印刷配線板よりも小さいため、部品を実装する際には実装面を視認することができる。しかし、導電部材で導波管同士を接合する場合、実装部品よりも大きな基板同士を接合（実装）するため、接合面（実装面）を視認することが困難である。そのため、部品実装のような精度の高い位置合わせが困難であり、基板同士の接合不良が起こりやすく、不要放射が発生しやすくなる。
【０００７】
これに対して、本開示に係る印刷配線板の構造体では、第１の基板と第２の基板とが、第１の導波管と第２の導波管とが対向するように重ねられ、第１の導波管と第２の導波管を含む導波管部が形成されており、第１のグラウンド層と第２のグラウンド層とが、金属ピラーを介して電気的に接続されている。この金属ピラーは導波管の周囲に微細なピッチで形成できるため、基板同士を電気的に接続させてシールドし、導波管同士の接合箇所（隙間）からの不要放射を低減することができる。
【０００８】
本開示の一実施形態に係る印刷配線板の構造体を、図１に基づいて説明する。図１に示す構造体１００は、第１の基板１と第２の基板２とを含む。第１の基板１は、第１の絶縁層１１、第１のグラウンド層１２、第１の導波管１３および同軸線路１４を含む。
【０００９】
第１の絶縁層１１は、絶縁性を有する素材（絶縁体）で形成されていれば特に限定されない。絶縁性を有する素材としては、例えば、エポキシ樹脂、ビスマレイミド−トリアジン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂などの有機樹脂などが挙げられる。これらの有機樹脂は２種以上を混合して用いてもよい。
【００１０】
絶縁性を有する素材として有機樹脂を使用する場合、有機樹脂に補強材を配合して使用してもよい。補強材としては、例えば、ガラス繊維、ガラス不織布、アラミド不織布、アラミド繊維、ポリエステル繊維などの絶縁性布材が挙げられる。補強材は２種以上を併用してもよい。さらに、絶縁性を有する素材には、シリカ、硫酸バリウム、タルク、クレー、ガラス、炭酸カルシウム、酸化チタンなどの無機充填材が含まれていてもよい。
【００１１】
図１に示す構造体１００において、第１の絶縁層１１の表面および内部には第１のグラウンド層１２が形成される。第１の絶縁層１１の内部には、複数の第１のグラウンド層１２および、電源層や信号層など他の導体層（図示せず）が形成されている。すなわち、絶縁層とグラウンド層または他の導体層とが交互に積層されたような構造を有している。第１のグラウンド層１２は導体で形成されており、導体としては、例えば銅などが挙げられる。絶縁層とグラウンド層または他の導体層とが交互に積層されたような構造にするために、例えば、銅張積層板などの金属張積層板を複数重ねて使用してもよい。
【００１２】
第１のグラウンド層１２は、導体が部分的に除去された非形成部を有している。この第１のグラウンド層１２の非形成部の少なくとも一部は、第１の導波管１３として機能する。図１に示す構造体１００では、２層の第１のグラウンド層１２において導体を部分的に除去し、第１の基板１の厚み方向に形成された第１のグラウンド層１２の非形成部を第１の導波管１３としている。このような第１の導波管１３が、第１の基板１内に少なくとも１つ設けられる。
【００１３】
第１の導波管１３は、平面視した場合、矩形を有しているのがよい。矩形は長方形状であるのがよく、上端と下端とが同じ大きさであるのがよい。複数の第１の導波管１３が形成されている場合、それぞれの第１の導波管１３は異なる大きさを有していてもよい。第１の導波管１３を形成する方法は特に限定されず、例えば、第１のグラウンド層１２を含むベタパターンをエッチングなどで矩形に抜いて形成する方法が挙げられる。
【００１４】
このとき、第１の絶縁層１１がガラスクロスを含む場合において、第１の導波管１３の矩形がガラスクロスの繊維方向に対して平面視した場合に傾斜しているのがよい（ガラスクロスの繊維方向とは、９０度で交差する繊維の縦方向と横方向を指す。ただし、ガラスクロスの織り方はこれに限定されない）。第１の導波管１３の矩形を傾斜させることにより、第１の絶縁層１１のガラスクロスの疎密の影響を回避し、より信号品質を安定させることができる。
【００１５】
同軸線路（同軸導電線路）１４は、第１の導波管１３同士や、第１の導波管１３と高周波集積回路やその他のデバイスなどを接続する。同軸線路１４は、第１のグラウンド層１２と接続せずに、第１の絶縁層１１の内部に形成されている。この同軸線路は、例えば銅、アルミニウムなどの導体で形成されている。この同軸線路１４を構成する誘電体は、同軸線路１４の横方向の誘電体の誘電正接（tanδ）と同軸線路１４以外の誘電体の誘電正接（tanδ）とは、「同軸線路(横方向)の誘電体tanδ＜同軸線路以外の誘電体tanδ」の式を満足するのがよい。同軸線路（横方向）は、水平方向の同軸線路のことを示す。
【００１６】
第２の基板２は、第２の絶縁層２１、第２のグラウンド層２２、第２の導波管２３および同軸線路２４を含む。第２の絶縁層２１、第２のグラウンド層２２、第２の導波管２３および同軸線路２４に関する説明は、それぞれ上述の第１の絶縁層１１、第１のグラウンド層１２、第１の導波管１３および同軸線路１４に関する説明と基本的に同じであり、詳細については省略する。
【００１７】
第１の絶縁層１１および第２の絶縁層２１は同じ絶縁体で形成されていてもよく、異なる絶縁体で形成されていてもよい。例えば、熱膨張による位置合わせのずれなどを防止する点で、ほぼ同じ熱膨張係数を有する絶縁体で形成されているのがよい。第１のグラウンド層１２および第２のグラウンド層２２は同じ導体で形成されていてもよく、異なる導体で形成されていてもよい。同軸線路１４および２４は同じ導体で形成されていてもよく、異なる導体で形成されていてもよい。
【００１８】
第１の基板１または第２の基板２は、金属ピラー４を介して電気的に接続されている。すなわち、金属ピラー４は、第１の基板１に形成された第１のグラウンド層１２の一部と第２の基板２に形成された第２のグラウンド層２２の一部とを電気的に接続している。
【００１９】
金属ピラー４は特に限定されず、例えば、銅ピラー、アルミニウムピラーなどが挙げられる。金属ピラー４の形状は特に限定されず、例えば円柱状、角柱状（例えば四角柱状、五角柱状、六角柱状など）、錐台状（例えば、円錐台状、四角錐台状、五角錐台状、六角錐台状など）が挙げられる。金属ピラー４は、第２の基板２に形成された第２のグラウンド層２２に、例えばセミアディティブ法によって形成される。あるいは、予め成形された金属ピラーを、第２の基板２に形成された第２のグラウンド層２２に接合してもよい。
【００２０】
金属ピラー４は、上記のように、第１の基板１と第２の基板２とを電気的に接続する。この際、第１の基板１に設けられている第１の導波管１３と第２の基板２に設けられている第２の導波管２３とが対向するように、第１の基板１と第２の基板２とが重ねられている。第１の導波管１３と第２の導波管２３とが対向するように重ねられて、第１の導波管１３と第２の導波管２３とを含む導波管部３が形成される。
【００２１】
金属ピラー４が備えられる位置およびその数は特に限定されないが、導波管部３の周囲に複数備えられるのがよい。さらに、金属ピラー４は、例えば、導波管部３を平面視した場合に、導波管部３の端部から金属ピラー４の導波管部３側の壁面との距離が５０μｍ〜１００μｍの領域に備えられているのがよい。
【００２２】
金属ピラー４間の距離（ピッチ）は、例えば、導波管部３の内部を通る電波の波長λの１／１０以下のピッチで、導波管部３の周囲に備えられているのがよい。金属ピラー４のピッチが、導波管部３の内部を通る電波の波長λの１／１０以下の場合、不要放射をより低減させる。
【００２３】
図１に示す構造体１００において、第１の基板１と第２の基板２との固定方法は特に限定されない。第１の基板１と第２の基板２とは、例えば、ねじ、接着シート、接着剤、はんだなどを用いて固定される。これらの固定方法のうちの１つ以上を適宜選択すればよい。
【００２４】
図１に示す構造体１００では、金属ピラー４は、第１の絶縁層１１の表面（下面）に形成された第１のグラウンド層１２と第２の絶縁層２１の表面（上面）に形成された第２のグラウンド層２２とを電気的に接続している。しかし、金属ピラー４は、第１の絶縁層１１の内部に形成された第１のグラウンド層１２または第２の絶縁層２１の内部に形成された第２のグラウンド層２２と電気的に接続していてもよい。このような実施形態について、図２を参照して説明する。
【００２５】
（別の実施形態）
本開示の別の実施形態に係る印刷配線板の構造体を、図２に基づいて説明する。図２に示す構造体２００は、第１の基板１０と第２の基板２０とを含む。第１の基板１０は、第１の絶縁層１０１、第１のグラウンド層１０２、第１の導波管１０３および同軸線路１０４を含む。第２の基板２０は、第２の絶縁層２０１、第２のグラウンド層２０２、第２の導波管２０３および同軸線路２０４を含む。第１の導波管１０３と第２の導波管２０３とが対向するように、第１の基板１０と第２の基板２０とが重ねられて、第１の導波管１０３と第２の導波管２０３とを含む導波管部３０が形成されている。これらの部材に関する説明は、それぞれ上述の図１に示す構造体１００に基づいて行った説明と基本的に同じであり、詳細については省略する。
【００２６】
図２に示す構造体２００は、金属ピラー４０は、第１の絶縁層１０１の表面（下面）に形成された第１のグラウンド層１０２ａではなく、第１の絶縁層１０１の内部に形成された第１のグラウンド層１０２ｂと第２の絶縁層２１の表面（上面）に形成された第２のグラウンド層２０２とを電気的に接続している。金属ピラー４０は、上述と同様、導波管部３０の内部を通る電波の波長λの１／１０以下のピッチで、導波管部３０の周囲に備えられているのがよい。さらに、金属ピラー４０は、上述と同様、導波管部３０を平面視した場合に、導波管部３０の端部から金属ピラー４の導波管部３０側の壁面との距離が５０μｍ〜１００μｍの領域に備えられているのがよい。
【００２７】
図２に示す構造体２００では、金属ピラー４０が第１のグラウンド層１０２ｂと電気的に接続するために、第１の基板１０にざぐり部５０が形成されている。ざぐり部５０は、第１のグラウンド層１０２ｂを露出するように導波管部３０の周囲に形成されている。ざぐり部５０を形成する方法は、特に限定されない。ざぐり部５０は、例えば、レーザ、ドリル、ルータ、ウェットブラストなどの方法によって形成される。ざぐり部５０は、金属ピラー４０を挿入し得る大きさを有していれば、特に限定されない。位置合わせの際に大きくずれないようにするために、ざぐり部５０の開口部の径は金属ピラー４０の径＋５０μｍ程度がよい。
【００２８】
図２に示す構造体２００では、ざぐり部５０は第１の基板１０に形成されている。しかし、ざぐり部５０は第２の基板２０に形成されていてもよく、第１の基板１０および第２の基板２０の両方に形成されていてもよい。ざぐり部５０は構造体２００を組み立てる際の位置合わせの観点から形成される。そのため、位置を合わせる側の基板にざぐり部５０を形成するのがよい。
【００２９】
図２に示す構造体２００において、第１の基板１０と第２の基板２０との固定方法は、上述の固定方法に加えて、例えば、金属ピラー４０とざぐり部５０との隙間に樹脂やはんだを充填して、第１の基板１０と第２の基板２０とを固定する方法が挙げられる。これらの固定方法のうちの１つ以上を適宜選択すればよい。
【００３０】
一方の基板にざぐり部が形成されていることによって、他の基板と接合する際に、たとえ接合面の視認が困難であっても、他の基板に備えられた金属ピラーをざぐり部に挿入すれば、２つの基板を電気的に接続することができる。すなわち、高精度の位置合わせを行うことなく基板同士を良好に接合でき、不要放射の発生を低減することができる。
【００３１】
このような本開示に係る印刷配線板の構造体は、例えば、アンテナ部（図示せず）や制御部（図示せず）などに接続して使用されたり、あるいは高周波集積回路やその他のデバイスなどに接続されて使用されたりする。
【００３２】
以上、本開示に係る印刷配線板の構造体を説明したが、本開示は上記実施形態に限定されるものではなく、種々の改善や改良が可能である。例えば、図１および２に示す構造体において、第１の基板および第２の基板それぞれの両表面にはソルダーレジスト層が形成されていない。しかし、第１の基板および第２の基板には、必要に応じてソルダーレジスト層が形成されていてもよい。
【００３３】
図１および２に示す構造体において、導波管部の周囲には金属ピラーが備えられている。しかし、金属ピラー以外に、導波管部を形成している第１の導波管および第２の導波管を取り囲むようにビアが形成されていてもよい。さらに、第１の導波管および第２の導波管に穴が形成されていてもよく、この場合、第１の導波管と第２の導波管とを対向させて形成される導波管部に非貫通の穴部を設けることができる。
【００３４】
導波管部の周囲に備えられる金属ピラーについて、金属ピラーのピッチは０であってもよい。ピッチが０の場合、金属ピラー同士は接触するため壁状になり、導波管部は金属の筒状体で囲まれた状態になる。
【００３５】
図１および２に示す構造体は、第１の基板および第２の基板で構成される２段構造を有している。しかし、本開示に係る印刷配線板の構造体は、２段構造に限定されず、金属ピラーを用いてさらに他の基板を接合し、３段以上の構造を有するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００３６】
１、１０  第１の基板
１１、１０１  第１の絶縁層
１２、１０２  第１のグラウンド層
１３、１０３  第１の導波管
１４、１０４  同軸線路
２、２０      第２の基板
２１、２０１  第２の絶縁層
２２、２０２  第２のグラウンド層
２３、２０３  第２の導波管
２４、２０４  同軸線路
３、３０  導波管部
４、４０  金属ピラー
５０      ざぐり部
１００、２００  印刷配線板の構造体
【図１】
2018170388.tif 000003
【図２】
2018170388.tif 000004