(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
グランド層として機能する導電体層及び電源層として機能する導電体層の少なくとも一方を内部導電体層として備えると共に、該内部導電体層上に形成された誘電体層と該誘電体層上に形成された信号層として機能する導電体層とを備えた多層プリント配線基板において、
内層として磁性構成要素からなる磁性体層を更に設けた、多層プリント配線基板であって、
前記磁性体層は、フェライト膜であり、
前記フェライト膜中に含まれる金属イオンの組成は、ＦｅａＮｉｂＺｎｃＣｏｄからなり、
前記金属イオンの組成比は、２．１≦ａ≦２．７、０．１≦ｂ≦０．３、０．１≦ｃ≦０．７、０≦ｄ≦０．１５（ただし、ａ＋ｂ＋ｃ＝３．０）を満たす、
多層プリント配線基板。
【請求項２】
少なくとも２つの前記導電体層の間を電気的に接続するヴィアホールが更に設けられており、
前記ヴィアホールは、ヴィアホール導体と、少なくとも該ヴィアホール導体の内面上に形成された前記磁性体層からなる、
請求項１に記載の多層プリント配線基板。
【請求項３】
前記磁性体層は、その厚さをｔとし且つ当該磁性体層の面内における最短長をＬとしたときに、ｔ≦５０μｍ、且つ、Ｌ／ｔ≧１０００を満たす程、薄く、
前記磁性体層の面内所定方向における虚部透磁率μ″と前記磁性体層の厚さｔの積μ″・ｔは１０μｍ以上である、
請求項１に記載の多層プリント配線基板。
【請求項４】
前記フェライト膜は、前記内部導電体層上に無電解めっき法で直接成膜されたフェライトめっき膜である、
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の多層プリント配線基板。
【請求項５】
グランド層として機能する導電体層及び電源層として機能する導電体層の少なくとも一方を内部導電体層として備えると共に、該内部導電体層上に形成された誘電体層と該誘電体層上に形成された信号層として機能する導電体層とを備えた多層プリント配線基板において、
内層として磁性構成要素からなる磁性体層を更に設けた、多層プリント配線基板であって、
少なくとも２つの前記導電体層の間を電気的に接続するヴィアホールが更に設けられており、
前記ヴィアホールは、ヴィアホール導体と、少なくとも該ヴィアホール導体の内面上に形成された前記磁性体層からなる、
多層プリント配線基板。
【請求項６】
前記磁性体層は、フェライト膜である、
請求項５に記載の多層プリント配線基板。
【請求項７】
前記フェライト膜は、前記内部導電体層上に無電解めっき法で直接成膜されたフェライトめっき膜である、
請求項６に記載の多層プリント配線基板。
【請求項８】
前記フェライト膜中に含まれる金属イオンの組成は、ＦｅａＮｉｂＺｎｃＣｏｄからなり
前記金属イオンの組成比は、２．１≦ａ≦２．７、０．１≦ｂ≦０．３、０．１≦ｃ≦０．７、０≦ｄ≦０．１５（ただし、ａ＋ｂ＋ｃ＝３．０）を満たす、
請求項６又は請求項７に記載の多層プリント配線基板。
【請求項９】
前記磁性体層は、前記内部導電体層に密着して設けられている、
請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の多層プリント配線基板。
【請求項１０】
前記磁性体層は、前記内部導電体層の前記信号層と対向する面上に形成されている、
請求項９に記載の多層プリント配線基板。
【請求項１１】
前記磁性体層は、前記内部導電体層の前記信号層と対向しない面上に形成されている、
請求項９に記載の多層プリント配線基板。
【請求項１２】
前記磁性体層は、化学結合又はファン・デル・ワールス力の作用により形成され得る膜である、
請求項１乃至請求項１１のいずれかに記載の多層プリント配線基板。
【請求項１３】
前記磁性体層の面内における第１方向の透磁率である第１透磁率と同面内において前記第１方向と直交する第２方向の透磁率である第２透磁率との比をｘとしたときに、０．５≦ｘ≦２を満たす、
請求項１乃至請求項１２のいずれかに記載の多層プリント配線基板。
【請求項１４】
前記磁性体層は、磁性を発現する単位構成要素同士が当該磁性体層の面内において強い相互作用により互いに磁気的に結合することにより、形成されている、
請求項１乃至請求項１３のいずれかに記載の多層プリント配線基板。
【請求項１５】
前記磁性体層の直流比抵抗は０．１Ω・ｃｍ以上である、
請求項１乃至請求項１４のいずれかに記載の多層プリント配線基板。
【請求項１６】
前記磁性体層は強磁性共鳴に由来する透磁率分散特性を有する、
請求項１乃至請求項１５のいずれかに記載の多層プリント配線基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に半導体素子などの電子部品が実装されるプリント基板であって、グランド層として機能する導電体層及び電源層として機能する導電体層の少なくとも一方を内部導電体層として備える多層プリント配線基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
高周波電流が流れないとされていた電源層やグランド層において、近年、これらの層にも高周波電流が流れ、それにより新たな問題が起きている。詳しくは、電源層と信号層の電磁結合や、グランド層の脆弱化やリターン電流経路の長さによって、電源層やグランド層にも高周波電流が流れてしまい、これらが比較的大きな電流ループをもってしまうために、ノイズ放射の問題が生じている。
【０００３】
これらのノイズ放射は多層プリント配線基板の内層で発生するので、例えばノイズ抑制シートを基板の外表面に貼り付けても効果は期待できない。これに対して、従来、多層基板のプリプレグ自体、又はプリプレグの一部を磁性体で構成し、ノイズを抑制させる方法が提案されている（例えば、特許文献１又は特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１００６０８号公報
【特許文献２】特開２００６−０１９５９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１又は特許文献２に提案されているように基板の一部を複合磁性体で構成してなるものでは、複合磁性体の透磁率がさほど大きくない上に、プリプレグとしての熱機械的な性能を保持する必要があるため複合磁性材料中の結合剤成分であるポリマー比率をあまり小さく出来ないことから、実用上差し支えない厚さで十分なノイズ抑制効果を期待できるような磁性を有するプリプレグを実現するのが極めて困難であった。
【０００６】
また、多層プリント配線基板には、通常、導電体層間を電気的に接続するために多数のヴィアホールが設けられるが、このヴィアホールと導電体層との間で生じる配線の９０度曲がりやインピーダンスの不整合は、特に周波数の高い領域においてノイズ放射を誘起する恐れがある。しかしながら、特許文献１又は特許文献２記載の技術では、この種のノイズ放射を抑制することは困難であった。
【０００７】
このような状況下、実装空間をほとんど必要とせずに高いノイズ抑制効果を発揮する新しい高周波ノイズ対策手段と、それに用いる二次元的な構造と実装性を有する新しいノイズ抑制材料が望まれている。
【０００８】
そこで、本発明は、回路が動作することにより発生する放射ノイズを低減するために最も有効な磁性材料と実装形態を有する多層プリント配線基板を実現・提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
発明者らは磁性体の磁気損失を用いるノイズ抑制手段について、その効果の大きさと因子を詳細に分析、検討し、本発明の材料と材料実装手段を用いることで、多層基板の厚さや体積をほとんど増やすことなく、ノイズ放射を効果的に抑制できる本発明に至った。従って、本発明の内容の詳細は説明に先立ち、磁性体の磁気損失を用いるノイズ抑制手段について説明する。
【００１０】
プリント配線基板の信号パターンのような伝送線路の直上に配置されたノイズ抑制材料（一般的にはシート状の磁性体）によってもたらされるノイズ抑制効果は、単位線路長あたりの効果の大きさＰｌｏｓｓ／Ｐｉｎとして下記（１）式で表される。
【００１１】
【数１】
0005139750.tif 000002
【００１２】
ここで、Ｍは伝送線路に流れる電流により生じる高周波磁束とノイズ抑制材料との結合係数、δはノイズ抑制材料の厚さである。（１）式の結合係数Ｍには伝送線路とノイズ抑制材料間に入る粘着テープの厚さや僅かな隙間の影響が含まれ、僅かな隙間が結合係数Ｍを大幅に劣化させる要因となる。従って、大きなノイズ抑制効果を得るためには、ノイズ抑制材料と線路間に生じる隙間の排除が極めて重要である。ところが、一般的に用いられている複合構造のノイズ抑制材料では、自己粘着性を持つものも開発されてはいるものの、接着強度を確保するためにはどうしても粘着テープを用いることになる。また、例えば特許文献１又は特許文献２に開示されたような磁性粉末とポリマーからなる複合構造の磁性体をプリプレグに適用する場合、磁性粉末の周りに存在するポリマーが磁性粉末と配線導体との間に実質的な隙間をつくってしまうので、この隙間、即ちポリマーによる皮膜も結合係数Ｍを低下させる大きな要因となっている。高いノイズ抑制効果を得るためには、（１）式で示されるＰｌｏｓｓ／Ｐｉｎを大きくすることが必要であるので、複合構造の磁性体を用いる場合には、隙間の存在による小さな結合係数Ｍを、磁性体の虚部透磁率μ″の大きさや厚さδでカバーする必要がある。
【００１３】
また、（１）式から、虚部透磁率μ″の大きさと、その周波数依存性、即ちμ″の分散プロファイルの設計も、ノイズ抑制性能を大きく左右する重要な要素であることが理解できる。ノイズ抑制材料の透磁率分散プロファイルで特に大切な要素は次の３つである：１）初透磁率μｉと共鳴周波数ｆｒの積μｉ・ｆｒが大きいこと；２）共鳴周波数ｆｒが広い周波数範囲で制御可能なこと；及び３）共鳴が鋭く立ち上がること。１）の初透磁率μｉと共鳴周波数ｆｒの積μｉ・ｆｒの大きさは、材料固有の異方性磁界Ｈａと飽和磁化Ｍｓの他に、材料形状にも依存する。初透磁率μｉと共鳴周波数ｆｒはそれぞれ下記（２）式及び（３）式で表され、両者の間には下記（４）式の関係が成り立つ。
【００１４】
【数２】
0005139750.tif 000003
【数３】
0005139750.tif 000004
【数４】
0005139750.tif 000005
【００１５】
ここで、μ０は真空の透磁率である。
【００１６】
（４）式から理解されるように、μｉ・ｆｒ積は材料の飽和磁化Ｍｓに比例するので、Ｍｓが同じ材料系ではその値は一定となり（Ｓｎｏｅｋの法則）、それ以上に大きなμｉ・ｆｒ積は実現不可能である。ところが、ここにもう一つのファクタとして材料形状が加わると、厚さ方向の反磁界Ｎｄ（ｚ）・Ｍｓがスピンの歳差運動エネルギーを高める働きをするために（３）式が下記（５）式の関係に変化する。
【００１７】
【数５】
0005139750.tif 000006
【００１８】
ここでＨａ・Ｍｓ／μ０≫１であるから、厚さ方向の反磁界が大きくなる形状、つまり薄膜では同じ組成のバルク材料に比べて共鳴周波数ｆｒが格段に高まることになる。以上の理由により、フェライトめっき膜ではバルク焼結フェライトや厚膜磁性材料などに比べて一桁近く大きなμｉ・ｆｒ積が得られる。
【００１９】
また、ポリマーのような結合剤を含む複合磁性材料からなるノイズ抑制体やそれを一部に利用したプリプレグでは、多くの場合、磁束が通る方向、即ちシート状又は板状の複合磁性体の面内方向に対し磁性粉末の形状に依存する磁路方向の反磁界Ｎｄ（ｘ）・Ｍという磁界が働く。ここで、開磁路での磁性体の実効透磁率μｅは下記（６）式で示されるように、材料固有の初透磁率μｉとは無関係に磁路方向の反磁界係数Ｎｄ（ｘ）によって決まる。従って、ポリマーのような結合剤を含む複合磁性材料からなるノイズ抑制体やそれを一部に利用したプリプレグでは、磁路方向の実効的な透磁率（μｅ）が極端に小さくなってしまう。
【００２０】
【数６】
0005139750.tif 000007
【００２１】
これはポリマーのような非磁性の介在物によって磁性粒子が隔離されるため磁性粒子間に交換相互作用のような強い相互作用が働かないことによる。そのため、十分なノイズ抑制効果を発揮させるには磁性体の厚さδを大きくするしかない。しかしながら、多層プリント配線基板においては、導電体層間の距離、即ちプリプレグ層を厚くするとノイズ放射が増加してしまうことが知られており、磁性体層を厚くすると磁性体層によるノイズ抑制効果と導電体層間距離の増加に伴うノイズ放射の増加とが相殺されることになる。以上述べたように、特許文献１又は特許文献２記載のような技術では、実質的に多層プリント配線基板の厚みを大きく変化させずに磁性体層を内蔵させることが出来ない。
【００２２】
従って、本発明の目的である多層プリント配線基板の内部導電体層に磁性体層を付加してノイズ放射の少ない電子回路を供するためには、ポリマーのような非磁性介在物を含まずに２次元的な構造、即ち面の大きさと厚さの比（アスペクト比）が充分に大きな構造を有し且つμ″の大きい磁性体層を導電体層上に隙間なく形成する必要がある。本発明の構造を実現できる一手段としては、例えば、電源層やグランド層のプリント配線パターン上に厚さが数μｍ程度のフェライト薄膜を直接めっきする方法がある。磁性体層の厚さが数μｍ程度であれば、その厚さは一般的な多層配線基板の厚さの百分の一程度となり、配線基板の厚さ公差よりも充分に小さいので、本発明の磁性体層を配線基板の複数の内層表面に配設しても実質的な基板厚さに影響を与えない。本発明は、以上述べたような観点に基づくものであり、具体的には、下記構成を有する。
【００２３】
即ち、本発明によれば、第１の多層プリント配線基板として、グランド層として機能する導電体層及び電源層として機能する導電体層の少なくとも一方を内部導電体層として備えると共に、該内部導電体層上に形成された誘電体層と該誘電体層上に形成された信号層として機能する導電体層とを備えた多層プリント配線基板において、内層として磁性構成要素からなる磁性体層を更に設けた、多層プリント配線基板が得られる。
【００２４】
更に、本発明によれば、第２の多層プリント配線基板として、第１の多層プリント配線において、前記磁性体層は、前記内部導電体層に密着して設けられている、多層プリント配線基板が得られる。
【００２５】
更に、本発明によれば、第３の多層プリント配線基板として、第２の多層プリント配線において、前記磁性体層は、前記内部導電体層の前記信号層と対向する面上に形成されている、多層プリント配線基板が得られる。
【００２６】
更に、本発明によれば、第４の多層プリント配線基板として、第２の多層プリント配線において、前記磁性体層は、前記内部導電体層の前記信号層と対向しない面上に形成されている、多層プリント配線基板が得られる。
【００２７】
更に、本発明によれば、第５の多層プリント配線基板として、第１乃至第４いずれかの多層プリント配線において、少なくとも２つの前記導電体層の間を電気的に接続するヴィアホールが更に設けられており、前記ヴィアホールは、ヴィアホール導体と、該ヴィアホール導体の内面上及び外面上の少なくとも一方に形成された前記磁性体層からなる、多層プリント配線基板が得られる。
【００２８】
更に、本発明によれば、第６の多層プリント配線基板として、第１乃至第４いずれかの多層プリント配線において、前記磁性体層は、その厚さをｔとし且つ当該磁性体層の面内における最短長をＬとしたときに、ｔ≦５０μｍ、且つ、Ｌ／ｔ≧１０００を満たす程、薄く、前記磁性体層の面内所定方向における虚部透磁率μ″と前記磁性体層の厚さｔの積μ″・ｔは１０μｍ以上である、多層プリント配線基板が得られる。
【００２９】
更に、本発明によれば、第７の多層プリント配線基板として、第１乃至第６いずれかの多層プリント配線において、前記磁性体層は、化学結合又はファン・デル・ワールス力の作用により形成され得る膜である、多層プリント配線基板が得られる。
【００３０】
更に、本発明によれば、第８の多層プリント配線基板として、第１乃至第７いずれかの多層プリント配線において、前記磁性体層の面内における第１方向の透磁率である第１透磁率と同面内において前記第１方向と直交する第２方向の透磁率である第２透磁率との比をｘとしたときに、０．５≦ｘ≦２を満たす、多層プリント配線基板が得られる。
【００３１】
更に、本発明によれば、第９の多層プリント配線基板として、第１乃至第８いずれかの多層プリント配線において、前記磁性体層は、磁性を発現する単位構成要素同士が当該磁性体層の面内において強い相互作用により互いに磁気的に結合することにより、形成されている、多層プリント配線基板が得られる。
【００３２】
更に、本発明によれば、第１０の多層プリント配線基板として、第１乃至第９いずれかの多層プリント配線において、前記磁性体層の直流比抵抗は０．１Ω・ｃｍ以上である、多層プリント配線基板が得られる。
【００３３】
更に、本発明によれば、第１１の多層プリント配線基板として、第１乃至第１０いずれかの多層プリント配線において、前記磁性体層は強磁性共鳴に由来する透磁率分散特性を有する、多層プリント配線基板が得られる。
【００３４】
更に、本発明によれば、第１２の多層プリント配線基板として、第１乃至第１１いずれかの多層プリント配線において、前記磁性体層は、フェライト膜である、多層プリント配線基板が得られる。
【００３５】
更に、本発明によれば、第１３の多層プリント配線基板として、第１２の多層プリント配線において、前記フェライト膜は、前記内部導電体層上に無電解めっき法で直接成膜されたフェライトめっき膜である、前記磁性体層は、フェライト膜である、多層プリント配線基板が得られる。
【００３６】
更に、本発明によれば、第１４の多層プリント配線基板として、第１２又は第１３の多層プリント配線において、前記フェライト膜中の金属イオンの組成比ＦｅａＮｉｂＺｎｃＣｏｄが２．１≦ａ≦２．７、０．１≦ｂ≦０．３、０．１≦ｃ≦０．７、０≦ｄ≦０．１５（ただし、ａ＋ｂ＋ｃ＝３．０）を満たす、多層プリント配線基板が得られる。
【発明の効果】
【００３７】
本発明によれば、フェライト薄膜のように磁性を発現する単位構成要素が隙間なく配置されてなる磁性体層を多層プリント配線基板に含まれるグランド層や電源層又は中空ビア配線の内面に密着形成することで、基板全体に周波数選択性を有する損失性能を付与することができる。従って、本発明によれば、数百ＭＨｚ以上、あるいは数ＧＨｚ以上の高周波領域に発生するノイズと低周波の信号成分や駆動電流成分を周波数選択的に分離し、ノイズのみを抑制することができるので、ノイズ放射の抑制された多層プリント配線基板を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
以下に本発明の実施の形態について添付の図面を参照しながら詳しく説明する。
【００３９】
以下においては、多層プリント配線基板に内装する磁性体層としてフェライトめっき法により作製されるフェライト薄膜を用いる。フェライトめっき法とは、例えば特許第１４７５８９１号に示されているように、被めっき物の表面に、磁性を有する金属のイオンとして少なくとも第１鉄イオンを含む水溶液を接触させ、被めっき物表面にＦｅ２＋またはこれと他の水酸化金属イオンを吸着させ、続いて吸着したＦｅ２＋を酸化させることによりＦｅ３＋を得、これが水溶液中の水酸化金属イオンとの間でフェライト結晶化反応を起こすことを利用して、被めっき物表面にフェライト薄膜を形成する手段である。
【００４０】
フェライトめっき膜は、膜を形成しようとする被めっき物の表面が前述した水溶液に対し耐性があれば容易に成膜でき、水溶液反応であるため、温度が比較的低温（常温〜水溶液の沸点以下）でスピネル型フェライト膜を形成できるという特徴をもつ。そのため、他のフェライト膜作成技術に比べて被成膜物に対する制約が小さく、本発明の多層プリント配線基板は無論のこと、半導体封止剤の表面や各種導体表面、及びシリコンウェハなどにも損傷を与えることなく直接成膜できる。
【００４１】
本発明のように伝送線路の近傍に磁性体層を配設して高周波ノイズを抑制する手段は、特定の周波数領域で発現する磁気共鳴を利用してノイズ成分のみを減衰させる周波数領域分離によってなされるので、信号あるいは駆動電流の周波数領域には磁気共鳴による損失があってはならず、逆にノイズ領域では大きな共鳴損失が必要になる。磁気共鳴の立ち上がりの鋭さは、磁性体中の結晶粒のような磁性を担う構成要素個々の異方性磁界のばらつき（分散）の少なさを意味するが、本発明で用いるフェライトめっき膜では構成要素である柱状結晶の均質性が高く（図１参照）、隣接する結晶同士が交換相互作用によって強く結合しているために異方性磁界のばらつきが小さく、交換相互作用をもたない既存の複合型のノイズ抑制シートに比べて格段に鋭い共鳴の立ち上がりを示す。しかも交換相互作用により膜面内方向の反磁界は無視できるほど小さいので、実効的な透磁率は材料固有の透磁率に限りなく近い。即ち、複合型の磁性シートにおいては、シートの形状に依存して現れる面内方向の反磁界によって実効透磁率の大幅な劣化が生じるが、本発明に用いるフェライト膜では面内方向の反磁界が無視できる程小さいので透磁率の劣化が生じず、実効透磁率が材料の透磁率と同じ程度の値となるので、薄い磁性体でも有効性を発揮できる。図２にフェライトめっき膜と複合型のノイズ抑制シートの代表的な透磁率（μ″）プロファイルを示す。両者の比較からフェライトめっき膜の透磁率（μ″）分散の立ち上がりの鋭さと大きな透磁率（μ″）が見て取れ、高周波ノイズの抑制に適していることが分かる。また、（１）式に示すように、ノイズ抑制効果は信号配線や電源配線、及びグランドなどの線路に流れる電流により生じる高周波磁束とノイズ抑制体との結合係数に比例するが、既存のノイズ抑制シートのような複合型の磁性体ではバインダや非磁性添加物等の非磁性介在物が実質的な隙間を作ってしまい、結合係数Ｍが大きくならない。その結果、複合型の磁性体では、実効的なノイズ抑制を得るために基板の厚さに対して無視できない程度以上の厚さが必要になるので、多層基板の内層として実装するのは現実的に不可能と言える。本発明に用いるフェライト膜は、めっき法のような成膜方法を用いることで、配線基板上に隙間なく実装できるので、結合係数が最大値（Ｍｍａｘ＝１）に近い値となり、前述の透磁率（μ″）分散の立ち上がりの鋭さと大きな透磁率（μ″）の寄与と相乗的に作用するので、極めて薄い磁性体で有効性を発揮する。
【実施例１】
【００４２】
フェライト膜をめっき法によって多層プリント配線基板に隙間なく実装したときの伝導ノイズ抑制効果を評価するため、ＩＥＣで制定されているノイズ抑制シートの性能評価基準であるＩＥＣ６２３３３−２を参照し、両面プリント配線基板を加工してなるマイクロストリップ線路（以下、ＭＳＬと略記する）を用いて評価した。
【００４３】
図３（ａ）にフェライトめっき膜の成膜装置の概略図を示す。図３（ｂ）は被めっき物であるプリント配線基板などの基体をその面に垂直な方向から見たときの配置図である。図３（ａ）において、フェライト膜を形成する基体１０４は、回転台１０７の上に設置される。メッキに必要な液を貯蔵するためのタンク１０５、１０６に貯蔵された溶液は、ノズル１０１、１０２を介して基体１０４に供給される。その際、例えば、ノズル１０１を介して基体１０４に溶液が供給された後、余剰の溶液が回転による遠心力で除去されるステップと、ノズル１０２を介して基体１０４に供給された溶液が供給された後、回転による遠心力で除去されるステップとが繰り返し行われる。ここで、図示された永久磁石１０３はフェライト膜の膜面内に磁気異方性を誘導・制御するためのものであり、永久磁石１０３により発生する磁界の強度を変えることにより、基体１０４表面には膜面に略平行に０〜５０Ｏｅの磁界を印加でき、その強度により磁気異方性の大きさを制御することができる。図３に示す構成のフェライトめっき装置の回転板１０７の上に、基体１０４としてＭＳＬまたは厚さ２５μｍで８ｃｍ角のポリイミドシートを設置し、１５０ｒｐｍで回転させつつ脱酸素イオン交換水を供給しながら９０℃まで加熱した。なお、ここでＭＳＬは厚さ１．６ｍｍ、８０ｍｍ角のガラスエポキシ基板のおもて面中央部に幅約３ｍｍの中心導体を全幅８０ｍｍに亘って形成し、裏面はベタパターン（一様パターン）のグランド導体をなし、その特性インピーダンスは５０Ωであり、グランド導体側の面が回転板に接するように設置した。次いで、めっき装置内にＮ２ガスを導入し脱酸素雰囲気をつくり出した。反応液として脱酸素イオン交換水中にＦｅＣｌ２・４Ｈ２Ｏ、ＮｉＣｌ２・６Ｈ２Ｏ、ＺｎＣｌ２、ＣｏＣｌ２・６Ｈ２Ｏをそれぞれ所望の量溶かし、脱酸素イオン交換水中にＮａＮＯ２とＣＨ３ＣＯＯＮＨ４をそれぞれ所望の量溶かした酸化液と前述の反応液をノズルによりそれぞれ約４０ｍｌ／ｍｉｎの流量で供給した。以上の作業の後に取り出した基体には黒色のフェライト膜が形成されていた。得られたフェライト膜の透磁率の周波数特性をシールディドループコイル法を用いた透磁率計により測定した。
【００４４】
フェライト薄膜のノイズ抑制効果を図４に示す評価系を用いて伝送損失ΔＰｌｏｓｓ／Ｐｉｎとして測定した。図４において２０２はフェライト薄膜２０４形成時の基体及び伝送線路として用いたＭＳＬである。図４において２０３はネットワークアナライザである。測定はＭＳＬ２０２の両端を、同軸ケーブル２０１を介してネットワークアナライザ２０３に接続し、ＭＳＬ２０２単体での伝送特性を基準にＭＳＬ２０２上にフェライト薄膜２０４を配置したときの伝送特性を求めたものである。なお、フェライト薄膜２０４をポリイミドシート上に成膜した場合は、そのシートをフェライト薄膜２０４面がＭＳＬ２０２に接するように設置し、重さ５００ｇのおもりによってシート全体に均一な加重がかかる状態で測定した。諸特性の測定結果を下記表１に示す。なお、表１における「膜組成（mol比）」欄の「Ｆｅ」、「Ｎｉ」、「Ｚｎ」、「Ｃｏ」は、夫々、フェライト薄膜に含まれる「Ｆｅイオン」、「Ｎｉイオン」、「Ｚｎイオン」、「Ｃｏイオン」の組成（ｍｏｌ比）である。
【００４５】
【表１】
0005139750.tif 000008
【００４６】
なお、表中でμａ´及びμｂ´はフェライト薄膜の任意の面内方向ａの実部透磁率及び、ａ方向に面内で直交する方向ｂの透磁率をそれぞれ示す。フェライト膜による伝送損失ΔＰｌｏｓｓ／Ｐｉｎは以下の下記（７）式及び（８）式により算出した。
【００４７】
【数７】
0005139750.tif 000009
【数８】
0005139750.tif 000010
【００４８】
ここで、ΓとＴは反射係数及び透過係数であり、それぞれ式下記（９）式及び（１０）式で定義される。
【００４９】
【数９】
0005139750.tif 000011
【数１０】
0005139750.tif 000012
【００５０】
フェライト薄膜＃１、＃３、＃４、＃５、＃７、＃８及び＃１４の反射特性（Ｓ１１）は、フェライト薄膜を大面積に形成したにもかかわらず高い比抵抗ρＤＣを反映して十分に低い値であり、実際の多層プリント配線基板に用いても伝送信号に悪影響を及ぼすことは無いレベルと判断できる。しかも薄膜＃１、＃３、＃４、＃５、＃７、＃８及び＃１４のΔＰｌｏｓｓ／Ｐｉｎは５０ＭＨｚ程度の比較的低い周波数では低く、つまり信号を減衰させず、ＧＨｚ帯の伝導ノイズの周波数帯域では大きな損失を有する理想的な特性を示している。これは次の４点の事項による総合的な効果であると思われる：ａ）フェライト膜が結合材等の非磁性要素を含まないために図２に示すような理想的なμ″特性を示し、（１）式におけるμ″が大きいこと；ｂ）μ″が大きい結果として、膜厚が薄いにもかかわらず虚部透磁率μ″と磁性体層の厚さｔの積μ″・ｔが１０μｍ以上あること；ｃ）結合剤等の非磁性構成要素を含まない磁性体層が、配線導体に化学結合で密着しているために隙間が存在せず、その結果（１）式の結合係数Ｍが十分に大きいこと；及びｄ）磁性体層の厚さｔと、磁性体層面内の任意の方向で最も長さの短い方向の長さＬの比Ｌ／ｔが１０００以上で十分に大きく、膜面内方向の反磁界が無視できるほど小さく、二次元的な形状をとっていることに由来してｆｒ・μ″積が高められたこと。更に、薄膜＃１、＃３、＃４、＃５、＃７、＃８及び＃１４は膜面内の磁気的な異方性が小さいあるいは全く無いので、磁性体層の任意の面内方向ａの透磁率μａと、ａ方向に面内で直交する方向ｂの透磁率μｂの比ｘが０．５≦ｘ≦２となり、それに起因してＧＨｚ帯にμ″の分散が発現すると共に、伝送特性に対する効果もほぼ等方的となるので、回路基板内でノイズ抑制効果の大きさの方向性が少ない優れた特性を示す。また、薄膜＃１、＃３、＃４、＃５、＃７、＃８及び＃１４が上記のような優れた透磁率特性とノイズ抑制効果を示すのは、膜中の金属イオンの組成比ＦｅａＮｉｂＺｎｃＣｏｄが２．１≦ａ≦２．７、０．１≦ｂ≦０．３、０．１≦ｃ≦０．７、０≦ｄ≦０．１５（ただし、ａ＋ｂ＋ｃ＝３．０）の条件を満たしていることによって、μ″の大きさとその分散特性が高周波ノイズ抑制に適したものとなっているためである。
【００５１】
それに対してポリイミドシート上に成膜した薄膜＃２を用いた実験では、透磁率と膜厚の積（μ″×ｔ）が膜＃１よりもやや高いにも拘らず、ＧＨｚ帯のΔＰｌｏｓｓ／Ｐｉｎの値が著しく低い。これは、ＭＳＬに直接成膜したフェライト膜がプリント配線基板表面のＯＨ基やＣＯ基などの官能基と化学的に結合し、プリント配線基板の表面に隙間無く密着し、高周波電流と膜の磁気的な結合係数Ｍが十分に大きくなっていると推定されるのに対し、ポリイミドシート上に成膜した膜を導体上に置いた場合にはフェライト膜と導体との間に僅かに存在する隙間によりＭが大幅に低下してしまっていることによると考えられる。
薄膜＃６もＧＨｚ帯のΔＰｌｏｓｓ／Ｐｉｎが著しく低い。これは膜厚が極端に薄く（１）式におけるμ″×δが小さすぎるためと考えられる。
【００５２】
薄膜＃１１及び＃１２はａ方向、ｂ方向いずれかのＧＨｚ帯のΔＰｌｏｓｓ／Ｐｉｎが著しく低い。これは磁性体層の任意の面内方向ａの透磁率μａと、ａ方向に面内で直交する方向ｂの透磁率μｂの比ｘが０．５≦ｘ≦２の範囲を超えているために伝導ノイズの抑制効果の方向依存性が大きすぎるためと考えられる。
【００５３】
薄膜＃１３はμ″が低いことによりμ″×ｔが１０μｍ以下であり、その結果としてΔＰｌｏｓｓ／Ｐｉｎが著しく低くなっている。これは結晶磁気異方性を強める効果を有するＣｏ２＋量が多すぎることにより、透磁率が低下したためと推定される。
【００５４】
薄膜＃１５のΔＰｌｏｓｓ／Ｐｉｎは５０ＭＨｚ程度の比較的低い周波数においても比較的高い値であるために、信号品質の劣化をもたらす危険性が極めて高いと考えられる。これは薄膜＃１５の比抵抗が０．１Ωｃｍより低いことにより、磁気共鳴に由来する損失に加えて膜内の渦電流に起因する損失が低周波領域から上乗せされるためと考えられる。つまり本発明においては、磁性体層の比抵抗を０．１Ωｃｍ以上とすることにより、強磁性共鳴に由来する損失を効果的に利用することができるので、信号品質を劣化させることなく高周波ノイズのみを効果的に抑制でき、更には、万が一、膜がヴィアホールに接触しても他の配線層に対する漏洩電流を抑制できる。
【実施例２】
【００５５】
フェライト薄膜のノイズ抑制効果を担う透磁率特性に及ぼす膜厚ｔと、磁性体層面内の任意の方向で最も長さの短い方向の長さＬの比Ｌ／ｔの影響を調べるため、実施例１と同じ方法によりマイクロストリップライン上にフェライト膜を成膜し、これを４ｍｍ角に切断し、シールディドループコイル法を用いて透磁率を測定した。測定結果を下記表２に示す。
【００５６】
【表２】
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【００５７】
表２から理解されるように、膜のアスペクト比Ｌ／ｔが１０００以上である膜＃１６及び＃１７では比較的大きな透磁率を示すのに対して、膜＃１８は膜＃１６及び＃１７と組成が等しいにも関わらず、透磁率が著しく小さい。これは、膜＃１６及び＃１７のＬ／ｔが１０００以上と十分に大きく、膜面内方向の反磁界が無視できるほど小さく実効的な透磁率が材料固有の透磁率に限りなく近いと判断できるのに対して、膜＃１８は膜面内方向の反磁界の影響により透磁率が低下しているためと考えられる。
【００５８】
なお、本発明において磁性体層の厚さをｔ≦５０μｍと規定したのは、Ｌ／ｔの値を１０００以上とし、かつ多層基板の内層として実装した場合にも実質的に多層基板の全厚が誤差範囲に収まるためである。
【実施例３】
【００５９】
本発明の実施例２の膜＃１６と同じ組成と厚さをもつフェライト膜を内層として設けた４層プリント配線基板（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）の断面模式図をそれぞれ図５、図６及び図７に示す。
【００６０】
図５に示されるように、配線基板（ａ）は、信号層３５１及び信号層３５２が各々第１層及び第４層に配置され、フェライト膜３３１の形成されたグランド層（導電体層）３２１が第２層に配置され、同様に、フェライト膜３３２が形成された電源層（導電体層）３２２が第３層に配置された４層構造のプリント配線基板である。なお、参照符号３１０はコア材用の誘電体層を示し、参照符号３４１、３４２はプリプレグ用の誘電体層を示す。本実施例における誘電体層３１０、３４１、３４２はいずれもガラスエポキシからなる。
【００６１】
図６に示されるように、配線基板（ｂ）は、電源配線を含む信号層４５１及び信号層４５２が各々第１層及び第４層に配置され、フェライト膜４３１、４３２の形成されたグランド層（導電体層）４２１、４２２がそれぞれ第２層と３層に配置された４層構造のプリント配線基板である。なお、参照符号４１０はコア材用の誘電体層を示し、参照符号４４１、４４２はプリプレグ用の誘電体層を示す。本実施例における誘電体層４１０、４４１、４４２はいずれもガラスエポキシからなる。ここで、配線基板（ｂ）においては、コア材を貫通するヴィアホール４７０が形成されている。本実施の形態によるヴィアホール４７０は、主部たる筒状のヴィアホール導体４７２と、その外面上及び内面上にそれぞれ形成されたフェライトめっき膜４７４，４７６とからなる。このうち、ヴィアホール導体４７２の内面上に形成されたフェライトめっき膜４７６は、ヴィアホール導体４７２よりも配線基板（ｂ）の厚み方向において、フェライト膜４３１及び４３２まで延びている。なお、図６に示された配線基板（ｂ）では、ヴィアホール導体４７２の外面上及び内面上の両方にフェライトめっき膜４７４，４７６が形成されていたが、いずれか一方のみを形成することとしてもよい。
【００６２】
図７に示されるように、配線基板（ｃ）は、信号層５５１及び信号層５５２が夫々第一層及び第４層に配置され、フェライト膜５２１の形成されたグランド層（導電体層）５３１が第２層に配置され、同様に、フェライト膜５２１が形成された電源層（導電体層）５３２が第３層に配置された４層構造のプリント配線基板である。なお、参照符号５１０は、コア材用の誘電体層を示し、参照符号５４１、５４２はプリプレグ用の誘電体層を示す。本実施例における誘電体層５１０、５４１、５４２はいずれもガラスエポキシからなる。
【００６３】
（配線基板（ａ）及び（ｂ）の作製手順）
まず、配線基板（ａ）のコア材（内層基板）として、グランド層３２１及び電源層３２２の導体パターンが形成された両面ガラスエポキシプリント配線基板ａ１（厚さ０．９６ｍｍのガラスエポキシ材の両面に厚さ０．０３５ｍｍの銅箔を設けたもの）を用意する。同様に、配線基板（ｂ）のコア材（内層基板）として、グランド層４２１及び４２２並びにフェライトめっき膜４７４及びヴィアホール導体４７２が形成された両面ガラスエポキシプリント配線基板ｂ１（厚さ０．９６ｍｍのガラスエポキシ材の両面に厚さ０．０３５ｍｍの銅箔を設けたもの）を用意する。
【００６４】
ついで、実施例１で用いたフェライト膜成膜装置から磁石を取り除き、被成膜物に磁界が印加されない状態で、用意した両面ガラスエポキシプリント配線基板ａ１、ｂ１を回転板上に設置し、回転板を１５０ｒｐｍで回転させながら脱酸素イオン交換水を供給しつつ、９０℃まで加熱した。ついで、装置内にＮ２ガスを導入し脱酸素雰囲気を形成した。反応液として脱酸素イオン交換水中にＦｅＣｌ２・４Ｈ２Ｏ、ＮｉＣｌ２・６Ｈ２Ｏ、ＺｎＣｌ２をそれぞれ所望の量溶かし、脱酸素イオン交換水中にＮａＮＯ２とＣＨ３ＣＯＯＮＨ４をそれぞれ所望の量溶かした酸化液と前述の反応液をノズルによりそれぞれ約４０ｍｌ／ｍｉｎの流量で供給した。その後、取り出した基体には黒色のフェライト薄膜が形成されていた。この操作を２種類の両面ガラスエポキシプリント配線基板ａ１及びｂ１の両面に行い、厚さ約３μｍのフェライト膜３３１，３３２，４３１，４３２を両面ガラスエポキシプリント配線基板ａ１及びｂの両面に隙間なく密着成膜した。なお、配線基板（ｂ）の場合、このフェライト膜成膜プロセスにおいて、ヴィアホール導体４７２の内面上にフェライトめっき膜４７６が形成される。
【００６５】
このようにして作製したフェライト膜付コア材ａ１及びｂ１の両面に対して、エポキシプリプレグ（厚さ：０．２ｍｍ）３４１、３４２、４４１、４４２と銅箔３５１、３５２、４５１、４５２（厚さ：０．０１２ｍｍ）を熱圧着し、ヴィアホール用の穴を形成した後、厚さ０．０１ｍｍの銅めっきを施してヴィアホール導体３６３，３６４，４６１，４６２を設け、配線パターンを形成して評価用の４層プリント配線基板（ａ）及び（ｂ）を得た。
【００６６】
（配線基板（ｃ）の作製手順）
一方、配線基板（ｃ）の場合、配線基板（ａ）及び（ｂ）の場合と異なり、概略、コア材以外の部分の主部である上下２つの基板を用意し、その表面にフェライトめっき膜の形成を行った後に、それらをコア材となる誘電体５１０に張り合わせた。
【００６７】
具体的には、まず、一方の面に信号層５５１の導体パターン（厚さ０．０１２ｍｍの銅箔を設けたもの）が形成され、他方の面にグランド層５３１の導体パターン（厚さ０．０３５ｍｍの銅箔を設けたもの）が形成された両面ガラスエポキシプリント配線基板ｃ１（厚さ０．２ｍｍのガラスエポキシ材の両面に銅箔を設けたもの）と、一方の面に信号層５２２の導体パターン（厚さ０．０１２ｍｍの銅箔を設けたもの）が形成された、他方の面に電源層５３２の導体パターン（厚さ０．０３５ｍｍの銅箔を設けたもの）が形成された両面ガラスエポキシプリント配線基板ｃ２（厚さ０．２ｍｍのガラスエポキシ材の両面に銅箔を設けたもの）の２つのガラスエポキシプリント配線基板を用意した。
【００６８】
ついで、実施例１で用いたフェライト膜成膜装置から磁石を取り除き、被成膜物に磁界が印加されない状態で、用意した２つの両面ガラスエポキシプリント配線基板を回転板上に設置し、回転板を１５０ｒｐで回転させながら脱酸素イオン交換水を供給しつつ、９０度まで加熱した。ここで、両面ガラスエポキシプリント配線基板ｃ１及び両面ガラスエポキシプリント配線基板ｃ２は、いずれも信号層が回転板に対向するように設置した。ついで、装置内にＮ２ガスを導入し、脱酸素雰囲気を形成した。反応液として、脱酸素イオン交換水中にＦｅＣｌ２・４Ｈ２Ｏ、ＮｉＣｌ２・６Ｈ２Ｏ、ＺｎＣｌ２をそれぞれ所望の量溶かした。更に、酸化液として、脱酸素イオン交換水中にＮａＮＯ２とＣＨ3ＣＯＯＮＨ4をそれぞれ所望の量溶かした酸化液と前述の反応液をノズルによりそれぞれ約４０ｍｌ／ｍｉｎの流量で供給した。その後、取り出した基体には黒色のフェライト薄膜が形成されていた。
【００６９】
このようにして得られた両面ガラスエポキシプリント配線基板ｃ１を及びｃ２の間にエポキシプリプレグ５１０を（厚さ：０．９６ｍｍ）を挿入した後、それらを熱圧着した。次に、ヴィアホール用の穴を形成した後、厚さ０．０１ｍｍの銅めっきを施してヴィアホール導体５６３、５６４を設け、配線パターンを形成して評価用の４層プリント配線基板（ｃ）を得た。
【００７０】
（放射ノイズの計測、評価）
内層としてフェライト膜が設けられたプリント配線基板（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）と、比較用の配線基板（ａ´）（ｂ´）及び（ｃ´）の６種類のプリント配線基板に、クロック７５ＭＨｚのＰＬＤ（Programmable logic Device）と４個のドライバＩＣ、及びこれらの動作に必要な抵抗素子、キャパシタ等を実装し、評価回路を構成した。ここで、比較用の配線基板（ａ´）（ｂ´）及び（ｃ´）の夫々は、配線基板（ａ）、（ｂ）及び（c）からフェライト膜を除いた以外は配線基板（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）と同じ構成からなる基板である。
【００７１】
プリント配線基板（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）と（ａ´）、（ｂ´）及び（ｃ´）の６種類のプリント配線基板を電波暗室に設置し、各々を同じ条件で動作させたときの放射ノイズの強さを計測した。
【００７２】
電子部品を実装した４層プリント配線基板（ａ´）及び（ａ）の周波数１〜８ＧＨｚでの放射スペクトルを図８及び図９に示す。図８及び図９を比較すれば理解されるように、フェライト膜が内装されたプリント配線基板（ａ）では、フェライト膜のない配線基板（ａ´）に比べて、放射スペクトルが大幅に抑制されていることが明白であり、本発明のフェライト膜を電源層やグランド層に設けた構成によって放射ノイズを効果的に抑制できることがわかる。
【００７３】
電子部品を実装した４層プリント配線基板（ｂ´）及び（ｂ）の周波数１〜８ＧＨｚでの放射スペクトルを図１０及び図１１に示す。図１０及び図１１を比較すれば理解されるように、フェライト膜が内装されたプリント配線基板（ｂ）でも、フェライト膜のない配線基板（ｂ´）に比べて、放射スペクトルが大幅に抑制されていることが明白であり、内層がグランド層だけである場合にも本発明のフェライト膜を設けた構成によって放射ノイズを大幅に減少させることが出来るのが明らかである。
【００７４】
電子部品を実装した４層プリント配線基板（ｃ´）及び（ｃ）の周波数１〜８ＧＨｚでの放射スペクトルを図１２及び図１３に示す。図１２及び図１３を比較すれば理解されるように、フェライト膜が内装されたプリント配線基板（ｃ）でも、フェライト膜のない配線基板（ｃ´）に比べて、放射スペクトルが大幅に抑制されていることが明白であり、本発明におけるフェライト膜を電源層やグランド層の信号層に対向しない側の面に設けることとした構成によっても放射ノイズを効果的に抑制できる。
【００７５】
なお、ここで、フェライト膜のない４層プリント配線基板（ａ´）、（ｂ´）及び（ｃ´）の放射ノイズが互いに異なるのは、部品の配置や配線パターンが異なるためである。
【００７６】
本発明においては、グランド層若しくは電源層を構成する配線導体の信号層に対向する表面、あるいはグランド層若しくは電源層を構成する配線導体の信号層に対向しない側の表面に設けられた磁性体層は無電解めっき法で直接成膜されたフェライト膜であることが望ましい。本実施例においては、フェライトめっき膜の成膜に図３に示すような所謂バッチ式の装置を用いた場合を例に挙げて説明したが、特にこれに限定されるものではなく、たとえば搬送装置をもつような連続式の成膜装置を用いても良い。
【産業上の利用可能性】
【００７７】
本発明によれば、内層として電源層若しくはグランド層又はその両方の配線層を有する多層プリント配線基板において、例えば高速化や高密度実装に伴う機器内部及び外部における高周波での電磁干渉の抑制や放射ノイズの抑圧を、プリント配線基板の厚さを実質的に増加させずに実現できるので、ノイズ問題のない電子回路を簡単に製造でき産業上極めて有効な手段である。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明の実施の形態によるフェライト膜における磁気的相互作用を模式的に示した図である。
【図２】本発明の実施の形態によるフェライト膜と複合型のノイズ抑制シートの虚部透磁率（μ″）特性の一例である。
【図３】図３（ａ）は本発明の実施例に用いたフェライトめっき膜の成膜装置の概略図である。図３（ｂ）は基体をその面に垂直な方向から見たときの配置図である。
【図４】本発明の実施例に用いた電磁雑音抑制効果の評価系の模式図である。
【図５】本発明の実施例に用いた４層プリント配線基板の断面構造である。
【図６】本発明の実施例に用いた他の４層プリント配線基板の断面構造である。
【図７】本発明の実施例に用いた更に他の４層プリント配線基板の断面構造である。
【図８】比較例としての４層プリント配線基板（ａ´）の放射スペクトルを示す図である。
【図９】本発明の実施例による４層プリント配線基板（ａ）の放射ノイズスペクトルを示す図である。
【図１０】比較例としての４層プリント配線基板（ｂ´）の放射スペクトルを示す図である。
【図１１】本発明の実施例による４層プリント配線基板（ｂ）の放射ノイズスペクトルを示す図である。
【図１２】比較例としての４層プリント配線基板（ｃ´）の放射スペクトルを示す図である。
【図１３】本発明の実施例による４層プリント配線基板（ｃ）の放射ノイズスペクトルを示す図である。
【符号の説明】
【００７９】
１０１，１０２        ノズル
１０３        永久磁石
１０４        基体
１０５，１０６        タンク
１０７        回転台
２０１        同軸ケーブル
２０２        マイクロストリップ線路（ＭＳＬ）
２０３        ネットワークアナライザ
２０４        フェライト薄膜
【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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【図８】
0005139750.tif 000021
【図９】
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【図１０】
0005139750.tif 000023
【図１１】
0005139750.tif 000024
【図１２】
0005139750.tif 000025
【図１３】
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