(57)【要約】【課題】簡単な構造でＥＭＩの低減が可能な多層プリント基板を提供する。【解決手段】例えば８層構造の場合、第２層目と第７層目に、基板のほぼ全面を覆うような銅箔で形成されたグランド層Ｇ１，Ｇ２を配置する。更に、基板端部の周囲において、その内側の電源層Ｐ１，Ｐ２、信号層Ｓ２，Ｓ３及び絶縁層Ｉ２〜Ｉ６を包み込むように、グランド層Ｇ１，Ｇ２の間を、銅めっきによるシールドＧ３でほぼ全面的に接続する。これにより、電源層Ｐ１，Ｐ２とグランド層Ｇ１，Ｇ２の間での共振がなくなって外部へのＥＭＩの放射が抑制される。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号層と、電源層と、第１及び第２のグランド層とが絶縁層を介して積層された多層プリント基板において、前記第１及び第２のグランド層を、それぞれ表面及び裏面から１層目或いは２層目に配置すると共に、これらの第１及び第２のグランド層で挟まれる前記信号層と電源層を包み込むように、該第１及び第２のグランド層の端部を導電性のシールド材で接続したことを特徴とする多層プリント基板。
【請求項２】
前記第１及び第２のグランド層は、基板のほぼ全面を覆う銅箔で形成され、前記シールド材は、銅めっきで形成されたことを特徴とする請求項１記載の多層プリント基板。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子回路部品を高密度に搭載するための多層プリント基板、特にそのＥＭＩ（不要電磁放射）の低減技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＬＳＩ（大規模集積回路）等の電子回路部品を高密度に実装するために、電源や信号を通す複数（一般的には、４層以上）の配線パターンを積層した多層プリント基板が用いられる。
【０００３】
図２は、従来の多層プリント基板の一例を概念的に示す断面図である。この多層プリント基板は、例えば表面から順に、信号層Ｓ１、グランド層Ｇ１、電源層Ｐ１、信号層Ｓ２、信号層Ｓ３、グランド層Ｇ２、電源層Ｐ２、及び信号層Ｓ４を形成する８層の配線パターンが、それぞれ絶縁層を介して積層された構造となっている。また、これとは異なり、表面から順に、信号層Ｓ１、グランド層Ｇ１、信号層Ｓ２、電源層Ｐ１、グランド層Ｇ２、信号層Ｓ３、電源層Ｐ２、及び信号層Ｓ４の８層構造となった多層プリント基板も広く使用されている。
【０００４】
このように、多層プリント基板では、ＬＳＩ等に安定した電源を供給すると共に配線層間の遮蔽効果を大きくするため、信号層とは別に対になる電源層とグランド層を設けている。そして、これらの電源層とグランド層は、基板のほぼ全面を覆うように、いわゆるベタ配線となっている。これにより、搭載した電子回路部品に対する安定した電源供給と、これらの電子回路部品による確実な動作が可能になる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の多層プリント基板では、次のような課題があった。
即ち、電源供給系が対になる電源層とグランド層で構成され、これらの電源層とグランド層が平行平板の構造となり、かつその端部が開放されている。従って、内部の電磁界は、次の（１）式のようになる。
【数１】
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【０００６】
ここで、ｎは開放境界における外向き単位法線ベクトルである。
この場合、多層プリント基板の外形が、対象としている信号の波長に対して数分の１程度の寸法よりも大きければ、外形の影響は無視できなくなり、次の（２）式の周波数ｆｍｎで平行平板の共振が発生する。
【数２】
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【０００７】
ここで、ｍ，ｎは０または正の整数（但し、ｍ＝ｎ＝０は除く）、ａ，ｂはプリント基板の縦及び横の外形寸法、Ｃ０  は真空中の電磁波の速度（光速度）、及びεｒは電源層とグランド層の間の絶縁層の誘電率である。
【０００８】
共振が発生した場合、内部では大きな電磁界が発生し、開放端部から電磁界が漏れて外部に放射される。電磁界上では開放端部は磁気壁のように振る舞い、端面に沿って次の（３）式で示す磁流Ｉｍが流れ、この磁流Ｉｍを放射源とした放射が発生する。
Ｉｍ＝Ｅｅｄｇｅ×ｔ    ・・・（３）
【０００９】
ここで、Ｅｅｄｇｅはプリント基板端部の電界、ｔは電源層とグランド層の間の厚さである。
【００１０】
このように、信号配線のリターン電流の広がりや、層間接続用のビア配線からの結合等の影響で、電源−グランド層が励振されて空洞共振が発生し、開放部となったプリント基板端部が、スロットアンテナのように振る舞い、共振で発生された周波数の電磁波による大きなＥＭＩが発生する。このため、プリント基板の端部にバイパスキャパシタを接続したり、キャパシタと抵抗の組み合わせによるＡＣ終端を行ったり、このプリント基板をシールドケースに収納する等の大掛かりな対策が必要であった。
【００１１】
本発明は、簡単な構造でＥＭＩを低減できる多層プリント基板を提供するものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、請求項１の発明は、信号層と、電源層と、第１及び第２のグランド層とが絶縁層を介して積層された多層プリント基板において、前記第１及び第２のグランド層を、それぞれ表面及び裏面から１層目或いは２層目に配置すると共に、これらの第１及び第２のグランド層で挟まれる前記信号層と電源層を包み込むように、該第１及び第２のグランド層の端部を導電性のシールド材で接続して構成している。
【００１３】
請求項２の発明は、請求項１の多層プリント基板における第１及び第２のグランド層を、基板のほぼ全面を覆う銅箔で形成し、シールド材を、銅めっきで形成するようにしている。
【００１４】
本発明によれば、以上のように多層プリント基板を構成したので、次のような作用が行われる。
【００１５】
例えば、信号層に流れる電流によって電源層の電位が変動し、この電位変動によって電源層とグランド層の間で空洞共振が発生したとする。電源層は、第１及び第２のグランド層とこれらのグランド層の端部を接続するシールド材とで、包み込まれているので、この多層プリント基板から外部に放射される電磁波は低減される。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施形態の多層プリント基板を概念的に示す断面図である。
この多層プリント基板では、表面から順に、信号層Ｓ１、グランド層Ｇ１、電源層Ｐ１、信号層Ｓ２、信号層Ｓ３、電源層Ｐ２、グランド層Ｇ２、及び信号層Ｓ４を形成する８層の配線パターンが、絶縁層Ｉ１，Ｉ２，…，Ｉ７を介して順次積層されている。即ち、表面及び裏面の信号層Ｓ１，Ｓ４とその内側のグランド層Ｇ１，Ｇ２との間は、それぞれ絶縁層Ｉ１，Ｉ７によって絶縁されている。また、グランド層Ｇ１，Ｇ２とその内側の電源層Ｐ１，Ｐ２との間は、それぞれ絶縁層Ｉ２，Ｉ６によって絶縁されている。更に、電源層Ｐ１，Ｐ２の間には、絶縁層Ｉ３，Ｉ５を介して、信号層Ｓ２、絶縁層Ｉ４及び信号層Ｓ３からなる内層パターンが形成されている。
【００１７】
なお、表面の信号層Ｓ１には、ＬＳＩ等の電子回路部品を搭載するための電極等を備えた配線パターンが形成されている。また、図示していないが、各層の配線パターンの間は、絶縁層を貫通して設けられたビアポスト等によって接続されている。
【００１８】
一方、この多層プリント基板における端部の周囲は、２層目のグランド層Ｇ１と７層目のグランド層Ｇ２との間が、銅めっきによるシールドＧ３でほぼ全面的に接続され、その内側の電源層Ｐ１，Ｐ２、信号層Ｓ２，Ｓ３及び絶縁層Ｉ２〜Ｉ６が包み込まれている。
【００１９】
なお、このような多層プリント基板は、例えば次のようにして製造することができる。
【００２０】
先ず、グランド層Ｇ１，Ｇ２のサイズが、他の電源層Ｐ１，Ｐ２及び信号層Ｓ１〜Ｓ４よりも、一回り大きく形成された８層の多層プリント基板を、従来と同様の製造工程を用いて製造する。次に、この多層プリント基板の周辺部で、シールドＧ３を形成すべき箇所に、細長いスルーホール設ける。この時、信号層Ｓ１〜Ｓ４を含む内部領域と、その外周部との間が切り離されないように、例えば四隅に接続領域を残しておく。
【００２１】
更に、多層プリント基板の周辺部に設けられたスルーホールを銅メッキで充填した後、その外側の周辺部を切断して除去する。これにより、グランド層Ｇ１，Ｇ２間が、銅めっきによるシールドＧ３でほぼ全面的に接続され、その内側の電源層Ｐ１，Ｐ２、信号層Ｓ２，Ｓ３及び絶縁層Ｉ２〜Ｉ６が包み込まれた多層プリント基板が完成する。
【００２２】
次に、この多層プリント基板における電磁放射の動作を説明する。
この多層プリント基板では、電源−グランド層の平行平板構造を、グランド層Ｇ１、電源層Ｐ１、信号層Ｓ２，Ｓ３、電源層Ｐ２、及びグランド層Ｇ２の構成にし、２つのグランド層Ｇ１，Ｇ２の端部を接続している。これにより、端部から電磁界が漏れない構造となり、外部への放射は抑制される。また、グランド層Ｇ１，Ｇ２の端部が閉じていることから、グランド層の面積が広がったことになる。従って信号層Ｓ１〜Ｓ４を流れる電流の帰路も確保され、信号伝送上の問題も生じない。
【００２３】
図３（ａ）〜（ｃ）は、本実施形態のＥＭＩ低減効果の試験結果の一例を示す図である。
【００２４】
図３（ａ）は、図２と同様にＥＭＩ対策を施していない従来の多層プリント基板を用いた試験回路、同図（ｂ）は図１と同様のＥＭＩ対策を施した本発明の実施形態の多層プリント基板による試験回路である。
【００２５】
いずれも、基板の外形サイズは２３０×１５０ｍｍで、８層構造となっている。また、全長２１０ｍｍの信号配線は、信号層Ｓ１，Ｓ４に分割して配置され、これらの信号層Ｓ１，Ｓ４の間の接続は、ビアポストを介して行われている。なお、この信号配線の特性インピーダンスは５０Ωであり、一端とグランド層Ｇ１との間に信号入力用ＳＭＡコネクタを介して試験信号が与えられ、他端は終端用の２つの５ｐＦのキャパシタを介して、それぞれグランド層Ｇ１と電源層Ｐ１に接続されている。
【００２６】
図３（ｃ）は、上記試験回路から放射された電磁界強度を電波暗室３ｍで測定した測定結果であり、横軸にＥＭＩ周波数［ＭＨｚ］、縦軸に放射電界強度［ｄＢμＶ／ｍ］を示している。この試験では、従来の多層プリント基板と本実施形態のＥＭＩ対策を施した多層プリント基板のそれぞれに、試験信号としてレベルが０ｄＢｍの正弦波を３０〜１０００ＭＨｚの間でスイープして与え、各周波数における放射電磁界強度を測定している。図３（ｃ）に示すように、本実施形態のＥＭＩ対策を施した多層プリント基板では、最大放射電界強度で１３．４ｄＢ低減され、また周波数特性ではピークがほぼ消滅するまでに低減されていることが確認された。
【００２７】
このように、本実施形態の多層プリント基板は、２つのグランド層Ｇ１，Ｇ２の端部をほぼ全面的に接続し、電源層Ｐ１，Ｐ２の端部が外部に露出されないように構成している。これにより、電源−グランド層間で発生した電磁界を閉じ込め、外部への放射を抑制することができる。また、グランド層は、開放端部を持たないので、接地としての働きが強化され、端部以外の放射も抑制される。これにより、バイパスキャパシタやノイズ対策部品を使用したり、シールドケースに収納する等の大掛かりな対策を必要とせずに、簡単な構造でＥＭＩを低減できるという利点がある。
【００２８】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されず、種々の変形が可能である。この変形例としては、例えば、次のようなものがある。
【００２９】
（ａ）  ８層の多層プリント基板を例に説明したが、層数は任意である。
【００３０】
（ｂ）  表面及び裏面から２層目にグランド層Ｇ１，Ｇ２を設けているが、１層目にグランド層を設けても良い。また、一方の面の１層目と他方の面の２層目に、それぞれグランド層を設けるようにしても良い。
【００３１】
（ｃ）  製造方法は、例示した方法に限定されない。例えばグランド層Ｇ１，Ｇ２で挟まれる６層基板を形成した段階で、これらのグランド層Ｇ１，Ｇ２間を銅メッキで接続する。更にグランド層Ｇ１の表面にプリプレグによる絶縁層Ｉ１を介して信号層Ｓ１となる銅箔を貼付け、この銅箔をエッチングして信号層Ｓ１を形成する。同様に、グランド層Ｇ２の表面に絶縁層Ｉ７を介して銅箔を貼付け、この銅箔をエッチングして信号層Ｓ４を形成する、という方法も可能である。
【００３２】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、請求項１の発明によれば、第１及び第２のグランド層を、それぞれ表面及び裏面から１層目或いは２層目に配置し、更に、これらの第１及び第２のグランド層の端部を導電性のシールド材で接続している。これにより、内部の信号層と電源層が、第１及び第２のグランド層で包み込まれ、簡単な構造で外部へのＥＭＩの放射を低減することができる。
【００３３】
請求項２の発明によれば、第１及び第２のグランド層を、基板のほぼ全面を覆う銅箔で形成し、更にシールド材を銅めっきで形成している。これにより、ほぼ確実に、ＥＭＩの放射を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の多層プリント基板を概念的に示す断面図である。
【図２】従来の多層プリント基板の一例を概念的に示す断面図である。
【図３】本実施形態のＥＭＩ低減効果の試験結果の一例を示す図である。
【符号の説明】
Ｇ１，Ｇ２    グランド層
Ｇ３    シールド
Ｉ１〜Ｉ７    絶縁層
Ｐ１，Ｐ２    電源層
Ｓ１〜Ｓ４    信号層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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