(57)【要約】      （修正有）【課題】配線長をそろえて伝送特性を整合させるミアンダ配線においてグランドとのインピーダンス整合を考慮し伝送特性のバラツキを抑える。【解決手段】印刷配線板１は、絶縁層１１と、絶縁層１１の表面に設けられたミアンダ部１２１を有するミアンダ配線１２と、絶縁層１１のミアンダ配線１２が設けられた表面に形成されたグランド１３とを含み、ミアンダ部１２１とグランド１３とでインピーダンスが整合するように、ミアンダ部１２１の湾曲によって形成される間隙にグランド１３２が形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁層と、
絶縁層の表面に設けられた、ミアンダ部を有するミアンダ配線と、
絶縁層の、ミアンダ配線部が設けられた表面に形成されたグランドと、
を含み、
ミアンダ部とグランドとでインピーダンスが整合するように、ミアンダ部の湾曲によって形成される間隙に、グランドが形成されている印刷配線板。
【請求項２】
前記ミアンダ配線が、シングル配線または差動配線である請求項１に記載の印刷配線板。
【請求項３】
前記間隙に形成されるグランドの幅が、ミアンダ部の配線幅の２倍以上である請求項１または２に記載の印刷配線板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、印刷配線板に関する。
【背景技術】
【０００２】
印刷配線板において、配線長をそろえて伝送特性を整合させるために、特許文献１に記載のようなミアンダ配線が採用される場合がある。一般的に、ミアンダ配線は、ミアンダ配線が設けられた層（絶縁層）に隣接する層（絶縁層）に形成されたグランド（リファレンスプレーン）とミアンダ部とのインピーダンスが整合するように配線される。さらに、ミアンダ配線が設けられた層にグランドが形成されていても、ミアンダ部の周囲のグランドを矩形状に除去することが一般的である。そのため、ミアンダ部とグランドとのインピーダンスを整合させることは、全く考慮されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２７００２６号公報
【発明の概要】
【０００４】
本開示の印刷配線板は、絶縁層と、絶縁層の表面に設けられたミアンダ部を有するミアンダ配線と、絶縁層のミアンダ配線が設けられた表面に形成されたグランドとを含み、ミアンダ部とグランドとでインピーダンスが整合するように、ミアンダ部の湾曲によって形成される間隙にグランドが形成されている。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１】図１（Ａ）は本開示の第１の実施形態に係る印刷配線板において、ミアンダ配線が形成された部分を示す上面図であり、図１（Ｂ）はミアンダ配線が形成された部分の斜視図であり、図１（Ｃ）は図１（Ａ）に示す領域Ｘの拡大図である。
【図２】第１の実施形態に係る印刷配線板のＴＤＲ波形を示すグラフである。
【図３】図３（Ａ）は本開示の第２の実施形態に係る印刷配線板において、ミアンダ配線が形成された部分を示す上面図であり、図３（Ｂ）は図３（Ａ）に示す領域Ｙの拡大図である。
【図４】図４（Ａ）は本開示の第３の実施形態に係る印刷配線板において、ミアンダ配線が形成された層のミアンダ配線が形成された部分を示す上面図であり、図４（Ｂ）はミアンダ配線が形成された層に隣接する層において、図４（Ａ）に対応する部分を示す上面図である。
【図５】第２の実施形態に係る印刷配線板および第３の実施形態に係る印刷配線板のＴＤＲ波形を示すグラフである。
【図６】第２の実施形態に係る印刷配線板および第３の実施形態に係る印刷配線板の透過特性を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
例えば、フレキ基板など１層構造の印刷配線板（片面基板）では、グランド層を形成する層がないため、ミアンダ配線のミアンダ部とグランドとでインピーダンスを整合させることができない。一方、多層構造を有する印刷配線板の場合、ミアンダ配線が設けられた層に隣接する層にグランドを形成することは可能である。しかし、層間の距離が近すぎる場合や遠すぎる場合は、多層構造を有する印刷配線板であっても、ミアンダ部とグランドとでインピーダンスを整合させることができない。ミアンダ配線が設けられた層にグランドが形成されていても、上記のようにミアンダ部とグランドとのインピーダンスを整合させることは考慮されていない。さらに、湾曲によって隣接するミアンダ部を信号がショートカットして進み、ミアンダ部に沿って信号が進まないことがある。したがって、これらの構成では伝送特性にバラツキが生じる。
【０００７】
本開示の印刷配線板は、ミアンダ部とグランドとでインピーダンスが整合するように、ミアンダ部の湾曲部によって形成される間隙にグランドが形成されている。したがって、本開示の印刷配線板は、安定した伝送特性を有しており、複数の配線同士の伝送特性を低減することができる。さらに、ミアンダ部の湾曲部によって形成される間隙にグランドを設けることによってシールド効果が発揮され、信号がミアンダ部に沿って進む。以下、本開示の印刷配線板について詳細に説明する。
【０００８】
本開示の第１の実施形態に係る印刷配線板を図１に基づいて説明する。図１（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、第１の実施形態に係る印刷配線板１は、絶縁層１１と、差動配線（ミアンダ配線）１２と、グランド１３とを含む。
【０００９】
絶縁層１１は、絶縁性を有する素材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。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するのが好ましい。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。
【００１０】
差動配線１２はミアンダ部１２１を有し、絶縁層１１の表面に形成されている。差動配線１２は、Ｐ／Ｎ（Positive／Negative）の差動信号を伝送する２本１組の配線で構成されている。この２本の配線を流れる信号は逆位相である。差動配線１２を構成している配線は、通常、導体で形成されている。導体としては、例えば銅、アルミニウム、金、銀などが挙げられる。加工性およびコストの観点から銅が望ましい。
【００１１】
差動配線１２は、例えば、化学銅めっき（無電解銅めっき）などの化学（無電解）めっき、電解銅めっきなどの電解めっき、銅箔などの金属箔によって形成される。さらに、差動配線１２は、銅箔などの金属箔上に銅めっきなどのめっきを施すことによって形成されてもよい。差動配線１２を構成している各配線の配線幅は特に限定されず、例えば０．１〜１ｍｍ程度である。ミアンダ部１２１も同様の配線幅を有している。
【００１２】
ミアンダ部１２１の湾曲によって形成される間隙Ａの幅は特に限定されず、通常、各配線の配線幅よりも広く、０．３〜３ｍｍ程度である。
【００１３】
グランド１３は絶縁層１１に形成されており、ミアンダ配線１２が設けられた表面に形成されている。グランド１３は導体で形成されており、導体としては、例えば銅、アルミニウム、金、銀などが挙げられる。加工性およびコストの観点から銅が望ましい。図１（Ｃ）に示すように、グランド１３は、絶縁層１１のほぼ全面にベタ層として形成されたグランド１３１と、ミアンダ部１２１の湾曲部によって形成される間隙Ａに設けられたグランド１３２とを含む。
【００１４】
グランド１３の厚みは特に限定されない。グランド１３は、例えば、絶縁層１１上に１０〜１０００μｍ程度の厚みで形成される。間隙Ａに設けられたグランド１３２は、ミアンダ部１２１のインピーダンスと整合するように形成される。インピーダンスは種々の要因が関与するため、間隙Ａにどのようにグランド１３２を形成するかは、ミアンダ部１２１の形状などに応じて適宜設計する必要がある。例えば、間隙Ａに設けられたグランド１３２の幅は、ミアンダ部１２１の配線幅の２倍であってもよい。上限は特に限定されず、間隙Ａの幅を考慮すると、４〜５倍程度である。
【００１５】
第１の実施形態に係る印刷配線板１について、ＴＤＲ（Time Domain Reflectometry：時間領域反射測定）波形から、シミュレータ（ＨＦＳＳ、Ａｎｓｙｓ社製）を用いてインピーダンスの変化をシミュレーションした。結果を図２に示す。図２のグラフにおいて、破線および長破線は印刷配線板１（１層板ミアンダ配線）のシミュレーション結果（信号１および信号２）を示す。一方、実線および点線は、直線状の差動配線（ミアンダ部なし、全長６１．５ｍｍ、各配線の幅１２５μｍ、配線間の幅１２５μｍ）を有し、差動配線が設けられた層の下面にベタ状のグランドが形成された絶縁層（厚み２３０μｍ）を積層させた印刷配線板（２層板直線配線）のシミュレーション結果（信号１および信号２）を示す。
【００１６】
印刷配線板１としては、下記に示すものを用いた。ミアンダ部の湾曲によって形成される間隙に設けられたグランドの幅（２５０μｍ）は、ミアンダ部の配線の幅（１２５μｍ）の２倍である。
絶縁層の厚み：２３０μｍ
差動配線を構成している各配線の幅：１２５μｍ
ミアンダ部の各配線の幅：１２５μｍ
配線間の幅：１２５μｍ
配線とグランドとの間の幅：１２５μｍ
差動配線のミアンダ部の長さ：１０．５ｍｍ
（ミアンダ部を直線に伸ばした場合の長さは３０．１ｍｍ）
差動配線を直線状に伸ばした全長：６０．１ｍｍ
ミアンダ部の湾曲によって形成される間隙に設けられたグランドの幅：２５０μｍ
【００１７】
図２に示すように、印刷配線板１のシミュレーション結果（破線および長破線）は、直線状の差動配線を有する印刷配線板（実線および点線）と、ほぼ差がないことがわかる。すなわち、印刷配線板１は、ミアンダ部１２１を有するミアンダ配線１２を有していても、直線状の差動配線と同様、安定した伝送特性を発揮していることがわかる。
【００１８】
次に、第２の実施形態に係る印刷配線板を図３に基づいて説明する。図２（Ａ）および（Ｂ）に示すように、第２の実施形態に係る印刷配線板２は、絶縁層２１と、シングル配線（ミアンダ配線）２２と、グランド２３とを含む。すなわち、印刷配線板２では、ミアンダ配線としてシングル配線２２を使用している点で印刷配線板１と異なる。
【００１９】
シングル配線２２は、差動配線と異なり１本の配線で構成されている。シングル配線２２も差動配線１２と同様、導体で形成されている。導体の具体例については上述のとおりであり、詳細な説明は省略する。絶縁層２１およびグランド２３についても、上述の絶縁層１１およびグランド１３で説明したとおりであり、詳細については省略する。
【００２０】
印刷配線板２についても、絶縁層２１のほぼ全面にベタ層として形成されたグランド２３１と、ミアンダ部２２１の湾曲部によって形成される間隙に設けられたグランド２３２とが含まれる。グランド２３１および２３２については、上述のグランド１３１および１３２で説明したとおりであり、詳細については省略する。
【００２１】
次に、第３の実施形態に係る印刷配線板を図４に基づいて説明する。図４（Ａ）および（Ｂ）に示すように、第３の実施形態に係る印刷配線板２’は、上記の第２の実施形態に係る印刷配線板２において、シングル配線２２が形成された絶縁層２１の下側の絶縁層２１’に、図４（Ｂ）に示すベタ状のグランド２３’がさらに形成されている。図４（Ｂ）に示す層は、絶縁層２１’の表面（絶縁層２１と対向する面）にベタ状のグランド２３’が形成されている。すなわち、印刷配線板２’は上面から「シングル配線２２＋グランド２３／絶縁層２１／ベタ状のグランド２３’／絶縁層２１’」の構造を有している。絶縁層２１’およびグランド２３’については、上述の絶縁層１１およびグランド１３で説明したとおりであり、詳細については省略する。
【００２２】
印刷配線板２’には、シングル配線２２が形成された層とベタ状のグランド２３’が形成された層との間で、グランド２３とグランド２３’とを電気的に接続するために、複数のビア２４が形成されている。複数のビア２４のうち、シングル配線２２の両端部それぞれに形成されたビア２４は、リターン経路用グランドビア２４１である。ビア２４は導体で形成されており、導体としては、例えば銅、アルミニウム、金、銀などが挙げられる。加工性およびコストの観点から銅が望ましい。
【００２３】
本開示の印刷配線板は、ミアンダ配線が設けられた層に、ミアンダ部とグランドとでインピーダンスが整合するように、ミアンダ部の湾曲部によって形成される間隙にグランドが形成されていれば、多層構造を有していてもよい。例えば、第３の実施形態に係る印刷配線板２’のように、ベタ状のグランド２３’が形成された層がさらに設けられていてもよい。
【００２４】
第２の実施形態に係る印刷配線板２および第３の実施形態に係る印刷配線板２’を用いた以外は、印刷配線板１と同様の手順でインピーダンスの変化をシミュレーションした。結果を図５に示す。図５のグラフにおいて、点線は印刷配線板２（ミアンダ（Ｌ１）、ＧＮＤ（Ｌ１））のシミュレーション結果を示す。破線は印刷配線板２’（ミアンダ（Ｌ１）、ＧＮＤ（Ｌ１、Ｌ２））のシミュレーション結果を示す。実線は、直線状のシングル配線（ミアンダ部なし、全長６１．５ｍｍ、配線の幅１２５μｍ）を有し、シングル配線が設けられた層と同じ層にベタ状のグランドが形成された絶縁層（厚み１２００μｍ）を積層させた印刷配線板（直線（Ｌ１）、ＧＮＤ（Ｌ１）、インピーダンスの整合あり）のシミュレーション結果を示す。
【００２５】
印刷配線板２としては、下記に示すものを用いた。ミアンダ部の湾曲によって形成される間隙に設けられたグランドの幅（２５０μｍ）は、ミアンダ部の配線の幅（１２５μｍ）の２倍である。印刷配線板２’は、さらに１０００μｍの厚みを有する絶縁層にベタ状のグランドを形成した層を印刷配線板２の下面に積層させたものである。
絶縁層の厚み：１０００μｍ
シングル配線の幅：１２５μｍ
ミアンダ部の各配線の幅：１２５μｍ
配線間の幅：１２５μｍ
配線とグランドとの間の幅：１２５μｍ
シングル配線のミアンダ部の長さ：７．８７５ｍｍ
（ミアンダ部を直線に伸ばした場合の長さは２９．３６ｍｍ）
シングル配線を直線状に伸ばした全長：６１．５ｍｍ
ミアンダ部の湾曲によって形成される間隙に設けられたグランドの幅：２５０μｍ
【００２６】
図５に示すように、印刷配線板２のシミュレーション結果（点線）および印刷配線板２’のシミュレーション結果（破線）は、直線状のシングル配線を有する印刷配線板（実線）と、ほぼ差がないことがわかる。すなわち、印刷配線板２および２’は、ミアンダ部２２１を有するミアンダ配線２２を有していても、直線状のシングル配線と同様、安定した伝送特性を発揮していることがわかる。
【００２７】
さらに、第２の実施形態に係る印刷配線板２および第３の実施形態に係る印刷配線板２’について、インピーダンスの変動における伝送損失への影響を、シミュレータ（ＨＦＳＳ、Ａｎｓｙｓ社製）で透過特性（Ｓ２１）を測定することによって確認した。結果を図６に示す。図６のグラフにおいて、点線、破線および実線は上述の図５と同様であり、説明は省略する。
【００２８】
図６に示すように、印刷配線板２（点線）および印刷配線板２’（破線）は、直線状のシングル配線を有する印刷配線板（実線）と、ほぼ差がないことがわかる。すなわち、印刷配線板２および２’は、ミアンダ部２２１を有するミアンダ配線２２を有していても、直線状のシングル配線と同様、伝送損失が少ないことがわかる。
【符号の説明】
【００２９】
１  印刷配線板
１１  絶縁層
１２  差動配線（ミアンダ配線）
１２１  ミアンダ部
１３  グランド
２、２’  印刷配線板
２１  絶縁層
２２  シングル配線（ミアンダ配線）
２２１  ミアンダ部
２３、２３’  グランド
２４  ビア
【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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