(57)【要約】【課題】電子機器の高密度性を損なうことなく、多層プリント配線板の低放射ノイズ化を実現すること。【解決手段】グラウンドと、信号層と、該信号層内を配線される電源配線パターンと、各層間に層間絶縁層とを有する多層プリント配線板において、該電源配線パターンと層が隣接するグラウンドとの間の層間絶縁層の電源配線パターンと同形状の部分に高誘電率材料を介在させている。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
グラウンドと、信号層と、該信号層内を配線される電源配線パターンと、各層間に層間絶縁層とを有する多層プリント配線板において、該電源配線パターンと層が隣接するグラウンドとの間の層間絶縁層の電源配線パターンと同形状の部分に高誘電率材料を介在させていることを特徴とする多層プリント配線板。
【請求項２】
前記高誘電率材料を介在させている場所は、半導体装置の電源ピンからバイパスコンデンサの間であることを特徴とする請求項１記載の多層プリント配線板。
【請求項３】
前記高誘電率材料は、長さの短い第１の高誘電率材料と、長さの長い第２の高誘電率材料とで構成されていることを特徴とする請求項１記載の多層プリント配線板。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電源層のない多層プリント配線板に関し、特にバイパスコンデンサを用いずに低放射ノイズ化を図り、電子機器の高密度実装を実現し得る多層プリント配線板に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、製品の高性能化に伴う動作周波数の高速化によって、製品の放射ノイズは増加傾向ある。この放射ノイズは、テレビ画面の乱れや、他の電子機器の誤動作等といった社会的な問題を引き起こすことがある。そのため、世界各国にはノイズ規制というものがあり、これは、放射強度、適応対象製品の範囲等の点でますます強化されつつあり、メーカ各社は、この規制値をクリアするように、設計、シミュレーション予測技術等によって、製品の低放射ノイズ化を行っているのが現状である。
【０００３】
この低放射ノイズ化という課題解決のため、従来の技術として、フェライトコア、フェライトビーズ、バイパスコンデンサといった対策部品を実装するといったことが行われてきている。更に、特開平７−１４２８７１（先行特許１）においては、電源層とグラウンド層各々から引き出された平面パターンを隣接層に形成し、バイパスコンデンサの働きをさせることによって低放射ノイズ化を行うといったものが開示されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平７−１４２８７１
図５（ａ）は、従来の多層プリント配線板の断面図である。
【０００５】
図５（ｂ）は、電源パターンの形状図である。
【０００６】
図５において、１は多層プリント配線板の全体（ここでは８層）を表し、２は各層間絶縁層のガラスエポキシ（誘電率４．６）で各層間の厚みは０．１ｍｍであり、３は第２層を使用した７０μｍ厚の＋５Ｖの電源層であり、４は第７層を使用した７０μｍ厚のグラウンド層であり、５は第４層を使用したパターンであり、６は第５層を使用したパターンであり、７は電源層３とパターン５をつなぐスルーホール、８はグラウンド層４とパターン６をつなぐスルーホールである。
【０００７】
電源層３に接続するパターン５は、図５（ｂ）に示すように２ｃｍ角の正方形パターンにスルーホールを接続するための突起部を持たせた形状に加工する。グラウンド層４に接続するパターン６も同様な形状に加工するが、スルーホールを接続するための位置がパターン５とは異なる。この時、上面から多層プリント配線板１を透視すれば、パターン５及び６の正方形部分が重なり合うように配置するものとしている。
【０００８】
この場合、パターン５及び６で下記の容量を持つコンデンサとなる。
【外１】
2004356250.tif 000003
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の技術においては、フェライトコア、フェライトビーズ、バイパスコンデンサといった対策部品を実装するため、実装面積が増大し、電子機器の高密度化が阻害されるといった問題点があった。
【００１０】
更には、電源層とグラウンド層各々から引き出された平面パターンを隣接した層に形成する必要があるが、その電源層とグラウンド層各々から引き出された平面パターンについては、かなり大きな面積が必要であり、高密度化が阻害されるといった問題点がある。
【００１１】
更には、近年のノートパソコンやデジタルビデオカメラといった高密度・高性能モバイル製品を見ると、通常的に、８層や１０層といった多層プリント配線板を用いることが多くなってきているが、それは、高機能・多ピンの半導体装置を多数実装し、プリント配線板上で結線するためであり、それ故、高速な信号やその他の信号の配線パターンが占める面積も大きくなってきている。そのため、従来の技術のような電源層とグラウンド層各々から大きな面積の平面パターンを引き出し隣接層に形成するということは困難である。
【００１２】
更には、これら高密度製品においては、機器の発する放射ノイズを低減するために、グラウンドの電位を有する領域を少しでも多くプリント配線板の全層に確保することで、特に高速信号の高周波電流のリターン経路を最短距離で確保するといった設計がなされてきているため、電源層から引き出した平面パターンを形成することで、高速信号の高周波電流のリターン経路が遮断されることもあり、低放射ノイズ化に対して、不利となるという問題点があった。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、従来技術の有するこのような問題点に留意してなされたものであり、その目的とするところは、電子機器の高密度性を損なうことなく、多層プリント配線板の低放射ノイズ化を実現することである。
【００１４】
上記目的を達成するために、本発明においては、グラウンドと、信号層と、該信号層内を配線される電源配線パターンと、各層間に層間絶縁層とを有する多層プリント配線板において、該電源配線パターンと層が隣接するグラウンドとの間の層間絶縁層の電源配線パターンと同形状の部分に高誘電率材料を介在させていることを特徴とする。
【００１５】
更には、高誘電率材料を介在させている場所は、半導体装置の電源ピンからバイパスコンデンサの間であることを特徴とする。
【００１６】
更には、高誘電率材料は、長さの短い第１の高誘電率材料と、長さの長い第２の高誘電率材料とで構成されていることを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００１８】
（第１実施形態）
図１は、本発明にかかる多層プリント配線板の第１実施形態の展開斜視図である。
【００１９】
図２は、本発明にかかる多層プリント配線板の第１実施形態の断面図である。
【００２０】
図１は本発明にかかる多層プリント配線板を展開して斜めから見た図であり、図２は本発明にかかる多層プリント配線板の断面図である。図１及び図２において、１０１は半導体装置であり、１０２は多層プリント配線板の信号層であり、１０３は信号層１０２に配線されている電源配線パターンであり、１０６は多層プリント配線板のグラウンド層であり、１０４は信号層１０２とグラウンド層１０６の間に設けられた層間絶縁層であり、１０５は電源配線パターン１０３と同幅且つ層間絶縁層１０５と同厚を有する高誘電率材料であり、１０７は信号層を配線される信号パターンであり、１０８は信号層を配線されるグラウンドパターンである。
【００２１】
半導体装置１０１は、多層プリント配線板上に多数存在し、一方、電源及びグラウンドは、多層プリント配線板の内部あるいは外部のＤＣ／ＤＣコンバータ（図示せず）から、直流の電源として供給されている。また、近年の電子機器に用いられる半導体装置１０１の電源電圧は、省電力の目的等で、一つの半導体装置１０１に対して複数の電源電圧を必要とする場合が多く、電源層を用いて電源供給するよりも、電源配線パターン１０３によって信号層１０２内を引き回し半導体装置１０１に供給するほうが都合の良い場合が多い。その時、信号層１０２において、電源配線パターン１０３と信号パターン１０７とが無い部分においては、グラウンドパターン１０８を配線することがある。このグラウンドパターン１０８は、特に高速な信号、例えばクロック信号の両サイドに配線することで、高周波電流のリターン経路となり、低放射ノイズ化に効果がある。
【００２２】
直流の電源電圧は、内部あるいは外部のＤＣ／ＤＣコンバータから、電源配線パターン１０３を経由し、半導体装置１０１の電源ピン（図示せず）に供給され、半導体装置１０１が動作することになる。半導体装置１０１のグラウンドは、半導体装置１０１のグラウンドピン（図示せず）から配線パターンやスルーホールを経由してグラウンド層１０６に接続される。このとき、半導体装置１０１は、非常に高速に動作し（例えば１００ＭＨｚ）また、大電流駆動するため、電源ピンに半導体装置１０１の内部から高周波ノイズが漏れ、更に、その高周波ノイズが多層プリント配線板に実装されている他の半導体装置の誤動作や、電子機器の筐体、ケーブル等に伝搬され放射ノイズとして電子機器の外部へ放射され、社会的な悪影響を及ぼすといった事態を引き起こすことになる。そこで、半導体装置１０１の内部から漏れてくる高周波ノイズを外部まで伝搬しないようにするため、あるいは半導体装置１０１の内部から漏れてくる高周波ノイズを最短距離で安定したグラウンド層１０６に落とすことを目的として、バイパスコンデンサを半導体装置１０１の電源ピンとグラウンドピンとを最短距離で接続できるところに実装することが従来行われてきている。
【００２３】
更には、低放射ノイズ化を目的として、バイパスコンデンサを２個並列に実装することも多々あり（例えば、半導体装置１０１に近いほうから１０００ｐＦ・０．１μＦ）近年のモバイル製品に見られるような高密度製品においては、バイパスコンデンサを実装することも困難な状況にある。
【００２４】
この様な状況の中、多層プリント配線板を用いた電子機器の高密度実装を達成しつつ、低放射ノイズ化を図るために、本発明においては、図１及び図２に示すように、電源配線パターン１０３とグラウンド層１０６の間の層間絶縁層１０４において、電源配線パターンと同形状の高誘電率材１０５を形成している。電源配線パターン１０３は、半導体装置１０１を動作させるために必要なものであるため、多層プリント配線板の高密度化に対しての影響は無い。この時、電源配線パターン１０３の配線幅を０．５ｍｍ、高誘電率材１０５を形成した長さを１００ｍｍ、高誘電率材１０５の誘電率を１００、高誘電率材１０５の厚さを１００μｍとした時、電源配線パターン１０３とグラウンド層１０６とでコンデンサを形成することが可能となるが、そのコンデンサの容量は、
【外２】
2004356250.tif 000004
【００２５】
となる。
【００２６】
高誘電率材１０５としては、セラミックコンデンサに用いられる酸化チタン系の材料であれば誘電率８〜１２０といった特性が得られ、チタン酸バリウム系の材料であれば誘電率２００００程度の特性が得られるものもある。
【００２７】
なお、この時、信号層１０２に配線されている信号パターン１０７については、電源配線パターン１０３部分以外の層間絶縁層１０４の誘電率は、プリント配線板に最も良く用いられるガラスエポキシ系（誘電率４．６）といった材料が用いられているため、信号伝送・信号品質には、ほとんど問題とならない。仮に層間絶縁層１０４全てに対して高誘電率材用いると、信号パターン１０７とグラウンド層１０６とでコンデンサを形成し、尚且つその容量が大きくなってしまうことから、信号が鈍ってしまい（あたかも負荷が大きくなってしまったように振舞う）、信号伝送・信号品質に対して問題となる。
【００２８】
以上述べてきたように、半導体装置１０１に電源を供給し動作させるために必須の電源配線パターン１０３とグラウンド層１０６との間の層間絶縁層１０４において、電源配線パターン１０３と同形状部分を高誘電率材１０５とすることでコンデンサを形成することが可能となり、これが半導体装置１０１から発生する高周波ノイズをバイパスするバイパスコンデンサとなることから、多層プリント配線板上にバイパスコンデンサを実装することなく、したがって高密度実装を可能としつつ、低放射ノイズ化を実現することが可能である。
【００２９】
なお、第１実施形態においては、電源配線パターン１０３とグラウンド層１０６との間の層間絶縁層１０４における電源配線パターン１０３と同形状部分を高誘電率材１０５としているが、これは、グラウンド層１０６に限らず、グラウンド電位を有するグラウンドベタパターンであっても、電源配線パターンとグラウンドベタパターンとでコンデンサを構成することが出来ることから、同様の効果が得られることは明らかである。更には、電源配線パターン１０３の上下両方の層間絶縁層１０４における電源配線パターン１０３と同形状部分を高誘電率材１０５とすることで、第１実施形態で示したものと比べ、２倍の容量を持つコンデンサを形成することも可能である。
【００３０】
この様に、種々の実施形態を持てる本発明は、上記実施形態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変更することが出来ることは明らかである。
【００３１】
（第２実施形態）
図３は、本発明にかかる多層プリント配線板の第２実施形態を示す図である。
【００３２】
図３（ａ）は信号層を上面から見た図であり、図３（ｂ）は層間絶縁層を上面から透視して見た図である。
【００３３】
図３において、１１２は半導体装置１０１の電源ピンであり、１１３は半導体装置１０１のグラウンドピンであり、１０９は半導体装置１０１の電源ピン１１２及びグラウンドピン１１３に接続されるバイパスコンデンサであり、１１０は半導体装置１０１のグラウンドピンとバイパスコンデンサとをつなぐグラウンド配線パターンであり、１１１はグラウンド配線パターン１１０とグラウンド層１０６とをつなぐスルーホールであり、１０１’は半導体装置１０１が実装される場所を層間絶縁層１０４上で示すものであり、１０９’はバイパスコンデンサ１０９が実装される場所を層間絶縁層１０４上で示すものであり、１１２’は電源ピン１１２がある場所を層間絶縁層１０４上で示すものである。
【００３４】
図３においては、信号層１０２は多層プリント配線板における表層（第１層）であり、半導体装置１０１の電源ピン１１２からバイパスコンデンサ１０９までの間の電源配線パターン１０３と同形状の部分において層間絶縁層１０４の部分に高誘電率材１０５を介在させている。これは例えば、電源配線パターン１０３と高誘電率材１０５の幅を０．５ｍｍ、電源ピン１１２からバイパスコンデンサ１０９間の距離と高誘電率材１０５を形成する長さを１０ｍｍ、高誘電率材１０５の誘電率を１００、高誘電率材１０５の厚さを１００μｍとすると、第２層のグラウンド層（図示せず）との間に形成されるコンデンサの容量は、
【外３】
2004356250.tif 000005
【００３５】
となる。本実施形態で示した例では、形成されるコンデンサの容量は小さいが、このコンデンサの容量は、高誘電率材１０５の誘電率によって変化する。そして、ここで形成されるコンデンサと、電子機器に実装するバイパスコンデンサ１０９（例えば容量０．１μＦ）とで、実際に電子機器に実装されるバイパスコンデンサは１個でありながら、バイパスコンデンサを並列に２個配置することと同等の低放射ノイズ化効果が得られることになり、高密度化を実現することが可能である。
【００３６】
（第３実施形態）
図４は、本発明にかかる多層プリント配線板の第３実施形態を示す図である。
【００３７】
図４（ａ）は信号層を上面から見た図であり、図４（ｂ）は層間絶縁層を上面から透視して見た図である。
【００３８】
図４において、１０９’’は仮にバイパスコンデンサを実装する場合の場所を示す位置であり、１０５は第１のコンデンサを形成する長さの短い高誘電率材であり、１０５’は第２のコンデンサを形成する長さの長い高誘電率材である。
【００３９】
長さの短い高誘電率材１０５の部分では、例えば第２実施形態で示したような長さ１０ｍｍであり、長さの長い高誘電率材１０５’の部分では、例えば第１実施形態で示したような長さ１００ｍｍであり、これら２つによって、バイパスコンデンサを２個並列に実装したのと同等の低放射ノイズ化を実現することが可能であり、更には、バイパスコンデンサといった部品を実装することなく効果が得られることから、より高密度実装を可能とするものである。
【００４０】
なお、高誘電率材１０５は、多層プリント配線板の位置によって、あるいは要求されるコンデンサの容量によって誘電率の異なるものを用いることによっても同様の効果を得ることが可能なのは言うまでもない。
【００４１】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したように構成されているため、次に記載する効果がある。
【００４２】
半導体装置に電源を供給し動作させるために必須の電源配線パターンとグラウンド層との間の層間絶縁層において、電源配線パターンと同形状部分を高誘電率材とすることでコンデンサを形成することが可能となり、これが半導体装置から発生する高周波ノイズをバイパスするバイパスコンデンサとなることから、多層プリント配線板上にバイパスコンデンサを実装することなく、したがって高密度実装を可能としつつ、低放射ノイズ化を実現することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる多層プリント配線板の第１実施形態の展開斜視図。
【図２】本発明にかかる多層プリント配線板の第１実施形態の断面図。
【図３】本発明にかかる多層プリント配線板の第２実施形態を示す図。
（ａ）は信号層を上面から見た図。
（ｂ）は層間絶縁層を上面から透視して見た図。
【図４】本発明にかかる多層プリント配線板の第３実施形態を示す図。
（ａ）は信号層を上面から見た図。
（ｂ）は層間絶縁層を上面から透視して見た図。
【図５】（ａ）は従来の多層プリント配線板の断面図。
（ｂ）は電源パターンの形状図。
【符号の説明】
１  多層プリント配線板の全体
２  各層間絶縁層
３  電源層
４  グラウンド層
５  第４層を使用したパターン
６  第５層を使用したパターン
７、８  スルーホール
１０１、１０１’  半導体装置
１０２  信号層
１０３  電源配線パターン
１０４  層間絶縁層
１０５、１０５’  高誘電率材
１０６  グラウンド層
１０７  信号パターン
１０８  グラウンドパターン
１０９、１０９’、１０９’’  バイパスコンデンサ
１１０  グラウンド配線パターン
１１１  スルーホール
１１２、１１２’  電源ピン
１１３  グラウンドピン
【図１】
2004356250.tif 000006
【図２】
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【図３】
2004356250.tif 000008
【図４】
2004356250.tif 000009
【図５】
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