(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ストリップライン、または、マイクロストリップラインを有するプリント配線板を準備することと、
前記ストリップラインや前記マイクロストリップラインを形成している配線の抵抗値と前記ストリップラインや前記マイクロストリップラインを形成している配線とベタパターンと絶縁層で形成されるコンデンサの静電容量の少なくとも１つを測定することと、
前記ストリップラインや前記マイクロストリップラインを形成している前記配線の特性インピーダンスの要求値より前記抵抗値や前記静電容量の逆数の目標の範囲を設定することと、
前記測定により得られる結果と前記目標の範囲を比較することで前記特性インピーダンスの良否を判定すること、とを有するプリント配線板の検査方法。
【請求項２】
請求項１のプリント配線板の検査方法であって、前記測定は前記抵抗値と前記静電容量の両方を測定することを含んでいる。
【請求項３】
請求項２のプリント配線板の検査方法であって、前記抵抗値が前記抵抗値の前記目標の範囲内に入っていると、その後、前記静電容量の測定が行われ、それから、前記静電容量の逆数と前記静電容量の逆数の前記目標の範囲が比較される。
【請求項４】
請求項１のプリント配線板の検査方法であって、前記抵抗値が前記抵抗値の前記目標の範囲内に入っていないと、前記特性インピーダンスは規格外と判定され、前記静電容量の前記測定は行われない。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリント配線板の検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、グラウンド層及び信号層を有するプリント配線板の特性インピーダンス若しくはＳパラメータ等を検査する方法を開示している。特許文献１では、プリント配線板の導体ネットのうち少なくとも一組がショート導体により電気的に短絡されている。そして、その状態で特性インピーダンス若しくはＳパラメータが測定されている。測定後、ショート導体は除去される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−４７５１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
[特許文献の課題]
特許文献１の検査方法は、ショート導体の形成と除去を含んでいる。工程が複雑になるので、プリント配線板の歩留りが低下すると考えられる。また、ショート導体の除去により、ショート導体に繋がっている信号線の断線が予想される。ショート導体の除去が不十分であると、ショートの発生が予想される。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係るプリント配線板の検査方法は、ストリップライン、または、マイクロストリップラインを有するプリント配線板を準備することと、前記ストリップラインや前記マイクロストリップラインを形成している配線の抵抗値と前記ストリップラインや前記マイクロストリップラインを形成している配線とベタパターンと絶縁層で形成されるコンデンサの静電容量の少なくとも１つを測定することと、前記ストリップラインや前記マイクロストリップラインを形成している前記配線の特性インピーダンスの要求値より前記抵抗値や前記静電容量の逆数の目標の範囲を設定することと、前記測定により得られる結果と前記目標の範囲を比較することで前記特性インピーダンスの良否を判定すること、とを有する。
【０００６】
実施形態のプリント配線板の検査方法によれば、特性インピーダンスの良否の判定の時間が短くなる。そのため、例えば、インピーダンスの制御を必要とする全ての配線の特性インピーダンスを測定することができる。適切なインピーダンスを有するプリント配線板を提供することができる。プリント配線板の製造時間を短くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１（Ａ）はマイクロストリップラインとその特性インピーダンスを示し、図１（Ｂ）はストリップラインとその特性インピーダンスを示す。
【図２】図２（Ａ）は抵抗値と特性インピーダンスの関係を示し、図２（Ｂ）は配線の幅と抵抗値との関係を示す。
【図３】図３（Ａ）は静電容量の逆数（１／Ｃ）と特性インピーダンスの関係を示し、図３（Ｂ）は絶縁層の厚みと静電容量の逆数（１／Ｃ）の関係を示す。
【図４】実施形態のプリント配線板の検査方法のフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
図１（Ａ）はマイクロストリップラインの特性インピーダンスの説明図であり、図１（Ｂ）はストリップラインの特性インピーダンスの説明図である。
図１（Ａ）では、配線（信号配線）１が絶縁層２を介してベタパターン（Solid pattern)３上を走っている。図１（Ｂ）では、配線（信号配線）１が第１ベタパターン４と第２ベタパターン５で挟まれている。図１（Ｂ）では、さらに、配線１と第１ベタパターン４間に第１絶縁層６が形成されていて、配線１と第２ベタパターン５間に第２絶縁層７が形成されている。図１（Ａ）や図１（Ｂ）に示される配線の特性インピーダンスＺ0を求める近似式８、９は図中に示されている。式８はマイクロストリップラインの特性インピーダンスを求めるための近似式であり、式９はストリップラインの特性インピーダンスを求めるための近似式である。式８、９は配線１の厚みＴと幅Ｗ、絶縁層２の厚みＨ、第１絶縁層６の厚みＨ、第２絶縁層７の厚みＨ、絶縁層２の比誘電率厚みεｒ、第１絶縁層６の比誘電率厚みεｒ、第２絶縁層７の比誘電率厚みεｒを含んでいる。従って、配線１の特性インピーダンスはこれらの値で決まる。プリント配線板に多く用いられるガラスエポキシ基板の比誘電率εｒは４．５程度である。なお、高周波信号ラインや電気信号のパターンでは、配線に近接しているベタパターンが電源層であってもグランド層でも、ＤＣ電圧に関わらず、特性インピーダンスは略同じである。
【０００９】
前の段落に示されているように、配線１の厚みＴと幅Ｗは、配線１の特性インピーダンスを決める因子に含まれている。配線１の抵抗値Ｒは、配線１を形成している物質の抵抗率ρと配線１の長さＬＨに比例し、断面積Ｓに反比例する。抵抗率ρは物質により決まり、長さＬＨは測定距離より決まる。それ故、配線１の抵抗値Ｒは配線１の断面積に大きく依存すると考えられる。従って、抵抗値Ｒより、配線１の厚みＴと幅Ｗを推定することができる。例えば、配線１の厚みＴは、製造中、測定されている。もしくは、配線１の厚みＴの狙い値は決まっている。これらの値（厚みＴ）と抵抗値Ｒから、配線１の幅Ｗを推定することができる。
【００１０】
配線１の厚みＴと幅Ｗ以外、絶縁層２、６、７の厚みＨと絶縁層２、６、７の比誘電率εｒが配線１の特性インピーダンスを決める因子に含まれる。比誘電率εｒは物質により決まる。そして、配線１（電極）とベタパターン（電極）３、４、５と配線１とベタパターン３、４、５で挟まれる絶縁層２、６、７でコンデンサが形成される。それらのコンデンサの静電容量Ｃは下記の式１０で求められる。
Ｃ＝ε0×εｒ×（Ｗ×ＬＨ／Ｈ）・・・式１０
式１０内のε0は真空の誘電率であり、Ｗは配線１の幅であり、ＬＨは配線１の長さであり、Ｈは絶縁層２、６、７の厚みである。厚みＨは図１（Ａ）、（Ｂ）に示されるように、配線１とベタパターン３、４、５との間の距離である。
式１０中のパラメータε0、εｒ、Ｗ、ＬＨ、Ｈの内、真空の誘電率ε0と絶縁層２、６、７の比誘電率εｒは物質により決まる。配線１の長さＬＨはプリント配線板のデザインまたは、測定距離で決まる。前の段落に示されるように、配線１の幅Ｗは配線１の抵抗値より推察される。従って、静電容量Ｃを測定することで、絶縁層２、６、７の厚みＨを推察することができる。
抵抗値Ｒの測定と静電容量Ｃの測定と既知の数値より、近似式８、９内の各因子に数値を代入することができる。従って、抵抗値Ｒと静電容量Ｃを測定することで、マイクロストリップラインの特性インピーダンスとストリップラインの特性インピーダンスの概算値を予測することができる。抵抗値Ｒと静電容量Ｃを測定することで、マイクロストリップラインの特性インピーダンスとストリップラインの特性インピーダンスの良否を判定することができる。
【００１１】
配線１の幅Ｗが大きいと、マイクロストリップラインの特性インピーダンスとストリップラインの特性インピーダンスは小さくなる。配線１の幅Ｗが小さいと、マイクロストリップラインの特性インピーダンスとストリップラインの特性インピーダンスは大きくなる。このような傾向が観察される。配線１の幅Ｗと配線１の抵抗値Ｒは関連するので、特性インピーダンスＺ０と抵抗値Ｒは関連すると考えられる。抵抗値Ｒが小さいと、マイクロストリップラインの特性インピーダンスとストリップラインの特性インピーダンスは小さくなる。抵抗値Ｒが大きいと、マイクロストリップラインの特性インピーダンスとストリップラインの特性インピーダンスは大きくなる。
抵抗値Ｒと特性インピーダンスＺ０は関連していると考えられる。但し、両者は完全に相関していない。抵抗値Ｒと特性インピーダンスＺ０は、図２（Ａ）に示される関係を有すると考えられる。抵抗値Ｒの測定値に対し特性インピーダンスＺ０は所定の幅を有すると考えられる。抵抗値Ｒと特性インピーダンスＺ０は相関を有するので、配線１の抵抗値Ｒを測定することで、配線１の特性インピーダンスＺ０を予想することができる。しかしながら、相関があまり強くないので、抵抗値Ｒの測定だけで特性インピーダンスＺ０の良否を判定することは難しいと予想される。
【００１２】
特性インピーダンスＺ0は、近似的に、下記の式１１で表される。
Ｚ0≒√（Ｌ／Ｃ）・・・式１１
ここで、記号Ｌは配線１のインダクタンスであり、記号Ｃは式１０に示される静電容量である。式１１より、マイクロストリップラインの特性インピーダンスＺ０と静電容量の逆数は相関を有すると考えられる。ストリップラインの特性インピーダンスＺ０と静電容量Ｃの逆数は相関を有すると考えられる。特性インピーダンスＺ０と静電容量Ｃの逆数の関係が図３（Ａ）に示される。静電容量Ｃの逆数と特性インピーダンスＺ０は相関を有するので、式１０に関わる静電容量Ｃを測定することで、配線１の特性インピーダンスＺ０を予想することができる。しかしながら、相関があまり強くないので、静電容量Ｃの測定だけで特性インピーダンスＺ０の良否を判定することは難しいと予想される。
【００１３】
特性インピーダンスＺ０と静電容量Ｃの逆数の相関係数はｒ１である。特性インピーダンスＺ０と抵抗値Ｒの相関係数はｒ２である。相関係数ｒ１は相関係数ｒ２より大きいと推察される。そのため、図２（Ａ）中の楕円の短軸の長さは図３（Ａ）中の楕円の短軸の長さより大きい。従って、静電容量Ｃより特性インピーダンスＺ０を予測することは抵抗値Ｒより特性インピーダンスＺ０を予測することより良いと考えられる。
【００１４】
特性インピーダンスＺ０は静電容量Ｃと抵抗値Ｒに関連している。そのため、静電容量Ｃと抵抗値Ｒの両方を用いて特性インピーダンスＺ０を予想することで、特性インピーダンスＺ０の良否の判定の精度が高くなる。静電容量Ｃと抵抗値Ｒの両方を用いて特性インピーダンスＺ０を予想することが好ましい。
【００１５】
特性インピーダンスＺ０の重要な管理項目は、配線１の幅Ｗと絶縁層２、６、７の厚みＨである。配線１の幅Ｗは抵抗値Ｒの測定値から予想される。絶縁層２、６、７の厚みＨは静電容量Ｃの測定値から予想される。
【００１６】
特性インピーダンスＺ０は、一般的に、ＴＤＲ （Time Domain Reflectometry)装置やインピーダンスアナライザーで行われる。これらの装置による特性インピーダンスＺ０の測定時間は長時間を要する。実施形態では、抵抗値Ｒと静電容量Ｃの少なくともひとつに基づき特性インピーダンスの良否が判定される。測定が簡単である。
【００１７】
抵抗値Ｒが所定の範囲内であると、抵抗値Ｒに基づき判定される特性インピーダンスＺ０は規格を満足していると判定される。その場合、特性インピーダンスは良いと判定される。
静電容量Ｃの逆数が所定の範囲内であると、静電容量Ｃに基づき判定される特性インピーダンスＺ０は規格を満足していると判定される。その場合、特性インピーダンスは良いと判定される。
抵抗値Ｒや静電容量Ｃの逆数の所定の範囲は、概ね、要求されている特性インピーダンスＺ０のセンター値とレンジから想定される。所定の範囲は目標の範囲である。抵抗値Ｒや静電容量Ｃの逆数が所定の範囲内に入っていれば、特性インピーダンスＺ０は要求値を満足していると考えられる。
【００１８】
前に示されるように、抵抗値Ｒと配線１の幅Ｗは関係している。例えば、抵抗値Ｒと配線１の幅Ｗは、図２（Ｂ）に示される関係を有する。従って、配線１の幅Ｗを抵抗値Ｒで管理することができる。前に示されるように静電容量Ｃと絶縁層２、６、７の厚みＨは関係している。例えば、静電容量Ｃの逆数と絶縁層２、６、７の厚みＨは図３（Ｂ）に示される関係を有する。従って、絶縁層２、６、７の厚みＨを静電容量で管理することができる。配線１に関わる抵抗値Ｒと静電容量Ｃを管理することで、配線の幅Ｗや絶縁層２、６、７の厚みＨが適正な範囲内に形成されているかどうかを判定することができる。
【００１９】
図４は特性インピーダンスの良否を判定するためのフローチャートの例である。
検査対象の配線１が、図１（Ａ）や図１（Ｂ）に示される。検査対象の配線１に測定ヘッドが当てられる。配線１の抵抗値Ｒが４端子法により測定される（ステップＳ１２）。抵抗値Ｒは、０．５Ω程度である。そして、抵抗値Ｒによる評価ステップＳ１４が実施される。ステップＳ１４では、抵抗値Ｒが所定範囲内かどうかが判定される。抵抗値Ｒが所定範囲外であると、特性インピーダンスＺ０は、規格を満足していないと判定される（ステップＳ２２）。ステップＳ２２の特性インピーダンスＺ０は規格外である。抵抗値Ｒが所定範囲内であると、検査対象は抵抗値Ｒによる評価ステップＳ１４を通過し、ステップ１６に至る。ステップ１６では、式１０で表される静電容量Ｃが測定される。静電容量Ｃは、ＬＣＲメータを用いて測定される（ステップＳ１６）。そして、静電容量Ｃによる評価ステップＳ１８が実施される。ステップＳ１８では、静電容量Ｃの逆数が所定範囲内かどうかが判定される（ステップＳ１８）。静電容量Ｃの逆数が所定範囲外であると、特性インピーダンスＺ０は、規格を満足していないと判定される（ステップＳ２２）。ステップＳ２２の特性インピーダンスＺ０は規格外である。静電容量Ｃの逆数が所定範囲内であると、検査対象は静電容量Ｃによる評価ステップＳ１８を通過し、ステップ２０に至る。検査対象の評価結果がステップ２０に至ると、配線１の特性インピーダンスＺ０は規格内である。配線１の特性インピーダンスＺ０は目標値を満足している。配線１の特性インピーダンスＺ０は良い。
尚、抵抗値Ｒの測定と静電容量Ｃの測定の順は逆でもよい。評価ステップＳ１４と評価ステップＳ１８の順は逆でもよい。
【００２０】
実施形態のプリント配線板の検査方法では、抵抗値Ｒと静電容量Ｃの少なくとも１つにより、配線１の特性インピーダンスの良否判定が行われている。このため、配線１の特性インピーダンスの良否判定を短時間で行うことができる。このため、全製品の特性インピーダンスの管理が可能となる。それに対し、ＴＤＲ （Time Domain Reflectometry)装置やインピーダンスアナライザーで特性インピーダンスＺ０が測定されると、検査時間が長い。そのため、全製品の特性インピーダンスを保障することが難しい。
【００２１】
配線１の抵抗値Ｒのみで特性インピーダンスＺ０の判定が行われると、配線１の幅Ｗが狭くても、配線１の厚みが厚いと配線１の抵抗値Ｒは所定の範囲を満足するかもしれない。その場合、配線１は、抵抗値Ｒによる特性インピーダンスＺ０の評価を通過する。配線１の特性インピーダンスＺ０が誤って評価されるかもしれない。そのようなリスクを低減するため、抵抗値Ｒによる特性インピーダンスＺ０の評価と静電容量Ｃによる特性インピーダンスＺ０の評価の両方を実施することが好ましい。
【符号の説明】
【００２２】
１  配線
２  絶縁層
３  ベタパターン
４  第１ベタパターン
５  第２ベタパターン
６  第１絶縁層
７  第２絶縁層
Ｔ  配線の厚み
Ｗ  配線の幅
Ｈ  絶縁層の厚み
εｒ  比誘電率
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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