(57)【要約】【課題】  信号の伝送損失を少なくして信号を良好に伝送させることが可能な配線基板を提供すること。【解決手段】  絶縁基板８の下面に形成された外部接続パッド１６と、複数の絶縁層６を貫通し、上面側から外部接続パッド１６の中央部に垂直に接続された信号用の貫通導体４と、複数の絶縁層間６に配置され、外部接続パッド１６に対応する位置に信号用の貫通導体４が貫通する開口部１０を有する複数の接地用または電源用の導体層１４とを具備している配線基板であって、接地用または電源用の導体層１４は、開口部１０の中心に向かって突出する複数の突起１８を有しているとともに、上下の突起部１８の間が各絶縁層６を貫通する接地用または電源用の貫通導体１４により接続されており、かつ接地用または電源用の貫通導体１４と信号用の貫通導体４との間隔が上面側から外部接続パッド１６側に向けて拡がっている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の絶縁層が積層されて成る絶縁基板と、該絶縁基板の下面に形成された外部接続パッドと、複数の前記絶縁層を貫通し、上面側から前記外部接続パッドの中央部に垂直に接続された信号用の貫通導体と、複数の前記絶縁層間に配置され、前記外部接続パッドに対応する位置に前記信号用の貫通導体が貫通する開口部を有する複数の接地用または電源用の導体層とを具備している配線基板であって、前記接地用または電源用の導体層は、前記開口部の中心に向かって突出する複数の突起部を有しているとともに、上下の前記突起部の間が前記各絶縁層を貫通する接地用または電源用の貫通導体により接続されており、かつ該接地用または電源用の貫通導体と前記信号用の貫通導体との間隔が上面側から前記外部接続パッド側に向けて拡がっていることを特徴とする配線基板。
【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】
一般に現在の電子機器は、高速化、大容量伝送化が顕著になってきている。それに伴い電子機器に使用される配線基板は高周波伝送における電気的ロスの少ない形態が要求されている。そのため、特に高周波信号を伝送する伝送路を有する配線基板においては、図７に示すように、複数の絶縁層１０６を積層して成る絶縁基板１０８の上下面および各絶縁層１０６間に複数の接地用または電源用の導体層１１４を設けてなる。また絶縁基板１０８の下面には外部接続パッド１１６が設けられているとともに、信号用の貫通導体１０４が複数の絶縁層１０６を貫通して絶縁基板１０８の上面側からの外部接続パッド１１６の中央部に垂直に接続される。絶縁層１０６と交互に配設されている複数の接地用または電源用の導体層１１４は、外部接続パッド１１６上に信号用の貫通導体１０４を同心円で囲むように開口部１１０を有し、互いに接地用または電源用の貫通導体１１２により接続されている。信号用の貫通導体１０４は、開口部１１０を介して接地用または電源用の導体層１１４および接地用または電源用の貫通導体１１２とを信号用の貫通導体１０４を取り囲むように配設することにより高周波信号を伝送することができる擬似同軸回路の中心導体を形成している。
【０００３】
このような配線基板においては、信号用の貫通導体１０４に接続された外部接続パッド１１６における急激な特性インピーダンスの低下をなくすことにより外部接続パッド１１６における信号の反射を抑制して高周波信号を効率良く外部に伝送可能とするために、接地用または電源用の導体層１１４に形成される開口部１１０の大きさを外部接続パッド１１６の大きさと同等以上とし、それにより信号用の貫通導体１０４に接続された外部接続パッド１１６と接地用または電源用の導体層１１４との間に形成される静電容量を低減させるようにしている。
【０００４】
しかしながら、このように接地用または電源用の導体層１１４における外部接続パッド１１６と対向する領域に外部接続パッド１１６と同等以上の大きさを有する開口部１１０を設けた場合、信号用の貫通導体１０４と接地用または電源用の導体層１１４および接地用または電源用の貫通導体１１２との間の静電容量が小さくなり、信号用の貫通導体１０４における特性インピーダンスが逆に大きくなってしまう。その結果、例えば信号用の貫通導体１０４を伝送する信号の周波数が１０ＧＨｚを超えるような高周波信号では、その信号を良好に伝送することが困難となってしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−７８０６５公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の課題は、信号用の貫通導体および該信号用の貫通導体に接続された外部接続パッドを伝送する信号が３０ＧＨｚを超える超高周波であったとしても、信号の伝送損失を少なくして信号を良好に伝送させることが可能な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】
【０００７】
本発明の配線基板は、複数の絶縁層が積層されて成る絶縁基板と、絶縁基板の下面に形成された外部接続パッドと、複数の絶縁層を貫通し、上面側から外部接続パッドの中央部に垂直に接続された信号用の貫通導体と、複数の絶縁層間に配置され、外部接続パッドに対応する位置に信号用の貫通導体が貫通する開口部を有する複数の接地用または電源用の導体層とを具備している配線基板であって、接地用または電源用の導体層は、開口部の中心に向かって突出する複数の突起部を有しているとともに、上下の突起部の間が各絶縁層を貫通する接地用または電源用の貫通導体により接続されており、かつ接地用または電源用の貫通導体と信号用の貫通導体との間隔が上面側から外部接続パッド側に向けて拡がっていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の配線基板によれば、高周波信号を伝送するための擬似同軸伝送路を構成する接地用または電源用の導体層は、開口部の中心に向かって突出する複数の突起部を有することにより信号用の貫通導体との静電容量を大きくして信号用の貫通導体における特性インピーダンスを適宜調整することができる。さらに、接地用または電源用の貫通導体と信号用の貫通導体との間隔が上面側から外部接続パッド側に向けて拡がっていることから、信号用の貫通導体における特性インピーダンスを信号用の貫通導体の上端側から外部接続パッド側に向けて順次なだらかに変化させることができ、それにより信号用の貫通導体から外部接続パッドにおける急激な特性インピーダンス変化による反射損が低減される。従って、擬似同軸回路における高周波信号の反射損および透過損が低減され、それにより高周波信号を極めて効率よく伝送させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１（ａ）は、本発明の配線基板における実施形態の第一例を示す断面図である。
【図２】図２は、本発明の配線基板における実施形態の第一例および第二例における要部平面図である。
【図３】図３は、本発明の配線基板における実施形態の第一例および第二例における要部平面図である。
【図４】図４は、本発明の配線基板における実施形態の第二例を示す断面図である。
【図５】図５（ａ），（ｂ）は、本発明の配線基板における実施形態の第一例のモデルをモデル化した場合のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図６】図６（ａ），（ｂ）は、本発明の配線基板における実施形態の第一例のモデルをモデル化した場合のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図７】図７は、従来の配線基板を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
次に、本発明の配線基板における実施形態の第一例を説明する。図１に示されているように、本例の配線基板は、複数の絶縁層６を積層してなる絶縁基板８の上下面および絶縁層８間に複数の接地用または電源用の導体層１４を設けてなる。また絶縁基板８の下面には外部接続パッド１６が設けられているとともに、信号用の貫通導体４が複数の絶縁層６を貫通して絶縁基板８の上面側からの外部接続パッド１６の中央部に垂直に接続されている。絶縁層６と交互に配設されている複数の接地用または電源用の導体層１４は、外部接続パッド１６上に信号用の貫通導体４を同心円で囲むように開口部１０を有し、互いに接地用または電源用の貫通導体１２により接続されている。
【００１１】
絶縁層６は、樹脂系の電気絶縁材料から成り、ガラス繊維束を縦横に織ったガラスクロスにビスマレイミドトリアジン樹脂やエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂を含浸させた絶縁シートやエポキシ樹脂やビスマレイミドトリアジン樹脂等の熱硬化性樹脂を含有する絶縁シートを加圧、熱硬化により複数の絶縁層６を積層して絶縁基板８を形成する。絶縁層６の厚みは、例えば５〜５０umである。信号用の貫通導体４や接地用または電源用の導体層１４、接地用または電源用の貫通導体１２は、銅めっきや銅箔から成る。厚みは１０〜３０μｍである。別の例では貫通導体４や１２が導電ペーストから成る。
【００１２】
図２や図３に示すように、接地用または電源用の導体層１４は、開口部１０の中心に向かって突出する複数の突起部１８を有しているとともに、上下の突起部１８の間が各絶縁層６を貫通する接地用または電源用の貫通導体１２により接続されている。これにより、接地用または電源用の導体層１４および接地用または電源用の貫通導体１２と信号用の貫通導体４との静電容量を大きくして信号用の貫通導体における特性インピーダンスを適宜調整することができる。さらに、接地用または電源用の貫通導体１２と信号用の貫通導体４との間隔が上面側から外部接続パッド側１６に向けて拡がっている。これにより、信号用の貫通導体４における特性特性インピーダンスを信号用の貫通導体４の上端側から外部接続パッド１４側に向けて順次なだらかに変化させることができ、それにより信号用の貫通導体４から外部接続パッド１４における急激な特性インピーダンス変化による反射損が低減される。従って、擬似同軸回路における高周波信号の反射損および透過損が低減され、それにより高周波信号を極めて効率よく伝送させることができる。
【００１３】
次に、本発明の配線基板における実施形態の第二例を説明する。図４に示されているように、本例の配線基板は、コア基板２２の上下両面に絶縁層６を複数積層することにより絶縁基板８を形成したものである。コア基板２２は、ガラス繊維束を縦横に織ったガラスクロスにビスマレイミドトリアジン樹脂やエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂を含浸させた電気絶縁材料により形成されている。絶縁層６は上述した第一例と同様の材料からなる。コア基板２２の信号用の貫通導体４は、ドリルまたはレーザーにより形成されたスルーホールに銅メッキ及び導電ペーストが充填されることで形成される。
【００１４】
第二例では、コア基板２２の上下に各々４層の複数の絶縁層６を形成されている。信号用の貫通導体４は、上面側から外部接続パッド１６の中央部に垂直にスルーホール２０を介して接続されている。接地用または電源用の導体層１４は、外部接続パッド１６に対応する位置に信号用の貫通導体４が貫通する開口部１０を有している。接地用または電源用の導体層１４は、第一例と同様に図２や図３に示すように、開口部１０の中心に向かって突出する複数の突起部１８を有しているとともに、上下の突起部１８の間が各絶縁層６を貫通する接地用または電源用の貫通導体１２により接続されており、かつ接地用または電源用の貫通導体１２と信号用の貫通導体４との間隔が上面側から外部接続パッド側１６に向けて拡がっている。
【００１５】
ここで、本発明の実施形態の第一例およびこれに対応する従来例ならびに第二例およびこれに対応する従来例をモデル化した場合のシミュレーションにおける信号の反射および透過に対する周波数特性を図５（ａ），（ｂ）および図６（ａ），（ｂ）にグラフで示す。なお、図５（ａ），図６（ａ）は貫通導体４の上端から見た反射損の周波数特性グラフであり、図５（ｂ），図６（ｂ）は貫通導体４の上端から外部接続パッド１６側への挿入損である。また、これらのグラフにおいて、実線で示した周波数特性が第一例または第二例によるモデルをシミュレーションした結果であり、破線で示した周波数特性が従来の技術によるモデルをシミュレーションした結果である。
【００１６】
図５（ａ）から分るように、第一例のモデルでは、周波数が４０ＧＨｚを超えるまで反射損が−２０ｄＢ以下であるのに対して従来のモデルでは周波数が２８ＧＨｚを超えると、反射損が−２０ｄＢを超えてしまう。また、図５（ｂ）から分るように、第一例のモデルでは、周波数が４０ＧＨｚを超えるまで挿入損が−０．５ｄＢ以上であるのに対して従来のモデルでは周波数が２０ＧＨｚの近辺で挿入損が−０．５ｄＢ以下になってしまう。したがって、本発明の実施形態の第一例によれば、高周波信号を極めて効率よく伝送させることができることが分る。
【００１７】
また、図６（ａ）から分るように、第二例のモデルでは、周波数が４０ＧＨｚを超えるまで反射損が−２０ｄＢ以下であるのに対して従来のモデルでは周波数が１２ＧＨｚを超えると、反射損が−２０ｄＢを超えてしまう。また、図６（ｂ）から分るように、第二例のモデルでは、周波数が３５ＧＨｚまで挿入損が−０．５ｄＢ以上であるのに対して従来のモデルでは周波数が２５ＧＨｚの近辺で挿入損が−０．５ｄＢ以下になってしまう。したがって、本発明の実施形態の第二例によれば、高周波信号を極めて効率よく伝送させることができることが分る。
【００１８】
なお、本発明の実施形態の第一例によるモデルでは、図１に示す絶縁基板８において、絶縁基板８の比誘電率を３．３、厚みを３３μｍ外部接続パッド１６の直径を６２０μｍ、厚みを１５μｍ、開口部１０の直径を８７０μｍ、信号用の貫通導体４のランド径１２０μｍ、厚み１５μｍ、貫通導体１２，１４の径を６５μｍ、最上層の突起部１８の内径を２５０μｍ、上から２層目の突起部１８の内径３５０μｍ、上から３層目の突起部１８の内径４５０μｍ、上から４層目の突起部１８の内径５５０μｍ、上から５層目から7層目までの突起部の内径７５０μｍ、最下層の内径８７０μｍとした場合をモデル化した。また第一例のモデルに対応する従来のモデルでは、上述の第一例によるモデルにおいて、開口部１０内に突出する突起部１８を設けずに、開口部１０の外側近傍に接地用または電源用の貫通導体を設けたものをモデル化した。
【００１９】
また、実施の形態の二例によるモデルでは、図４に示す絶縁基板８において、絶縁基板８の比誘電率を３．３、厚みを３３μｍ、外部接続用パッド１６の直径を６２０μｍ、厚みを１５μｍ、開口部１０の直径を８７０μｍ、信号用貫通導体４のランド径１２０μｍ、厚み１５μｍ、貫通導体１２，１４の径を６５μｍ、コア基板２２の厚みを３００μｍ、最上層の突起部１８の内径を２５０μｍ、上から２層目の突起部の内径３５０μｍ、上から３層目の突起部１８の内径４５０μｍ、上から４層目の突起部の内径５５０μｍ、上から５層目から7層目までの突起部１８の内径７５０μｍ、最下層の内径８７０μｍ、とした場合をモデル化した。また第二例のモデルに対応する従来のモデルでは、上述の第二例によるモデルにおいて、開口部１０内に突出する突起部１８を設けずに、開口部１０の外側近傍に接地用または電源用の貫通導体を設けたものをモデル化した。
【００２０】
以上、本発明の配線基板における実施形態の数例について説明したが、本発明の配線基板は上述した実施形態の例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば、種々の変更は可能である。
【符号の説明】
【００２１】
４      信号用の貫通導体
６      絶縁層
８      絶縁基板
１０    開口部
１２    接地用または電源用の貫通導体
１４    接地用または電源用の導体層
１６    外部接続パッド
１８    突起部
【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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