(57)【要約】【課題】  基板の層構成及び板厚の制限を受ける場合でも、高い特性インピーダンスを選定可能とする。【解決手段】  配線パターン１６の形成層に一番近いＧＮＤ層１４を、配線パターンＢの形成経路下部に沿って切り取り（切り取った部分はプリプレグ１５の層を拡張する）、もう一つ離れた信号層１２を、配線パターン１６の形成経路下部に沿って切り取り、この部分にＧＮＤ層１７を設ける。尚、信号層１２とＧＮＤ層１７を同一層とするため、両者の間はプリプレグ１１の拡張によって分断する。この構造により、高いインピーダンスかつ強度及び定格の高いパターンを実現する。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電層と誘電体層とを交互に積層し、外層または中間の導電層に配線パターンを形成してなる誘電体多層基板であって、
前記配線パターン形成部の形成領域に近接する導電層から順に所定の距離を超えない導電層まで前記配線パターンの対向する領域を切り取り、前記所定の距離を超える導電層に接地層を形成し、当該接地層により前記配線パターンに与える静電容量を小さくして特性インピーダンスを高くすることを特徴とする誘電体多層基板構造。
【請求項２】
導電層と誘電体層とが交互に積層される誘電体多層基板に対して外層または中間の導電層に配線パターンを形成するとき、
前記配線パターン形成部の形成領域に近接する導電層から順に所定の距離を超えない導電層まで前記配線パターンの対向する領域を切り取り、
前記所定の距離を超える導電層に接地層を形成し、
当該接地層により前記配線パターンに与える静電容量を小さくして特性インピーダンスを高くすることを特徴とする配線パターンの特性インピーダンス調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘電体多層基板の任意の層にシングルエンドの信号を流すための配線パターンを形成する場合に、その配線パターンに高い特性インピーダンスを実現するための誘電体多層基板構造と配線パターンの特性インピーダンス調整方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロストリップ線路等による高周波回路装置にあっては、誘電体多層基板を用いて、任意の層にシングルエンドの信号伝送用配線パターンを形成している（例えば非特許文献１参照）。この配線パターン形成に際し、基板の層構成及び板厚に制限がある場合には、特性インピーダンスの調整はパターン幅で決まる。インピーダンスを上げるためにはパターン幅を細くしていけばよいが、あまりにも細く形成すると、基板の製造工程中に熱を加えた際にパターンが切れてしまう等、強度的な問題が生じる。このため、従来のパターン配線構造では、基板の層構成及び板厚の制限を受けている場合、高い特性インピーダンスを選定することができなかった。
【非特許文献１】ＩＰＣ−２１４１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
以上述べたように、従来の誘電体多層基板のパターン配線構造では、基板の層構成及び板厚の制限を受けている場合、高い特性インピーダンスを選定することができず、伝送信号の波形劣化、不要輻射等の要因となっている。
【０００４】
本発明は、上記の問題を解決するためになされたもので、基板の層構成及び板厚の制限を受ける場合でも、高い特性インピーダンスを選定することのできる誘電体多層基板構造と配線パターンの特性インピーダンス調整方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記問題を解決するために、本発明に係る誘電体多層基板構造は、導電層と誘電体層とを交互に積層し、外層または中間の導電層に配線パターンを形成してなる誘電体多層基板であって、前記配線パターン形成部の形成領域に近接する導電層から順に所定の距離を超えない導電層まで前記配線パターンの対向する領域を切り取り、前記所定の距離を超える導電層に接地層を形成し、当該接地層により前記配線パターンに与える静電容量を小さくして特性インピーダンスを高くすることを特徴とする。
【０００６】
また、本発明に係る配線パターンの特性インピーダンス調整方法は、導電層と誘電体層とが交互に積層される誘電体多層基板に対して外層または中間の導電層に配線パターンを形成するとき、前記配線パターン形成部の形成領域に近接する導電層から順に所定の距離を超えない導電層まで前記配線パターンの対向する領域を切り取り、前記所定の距離を超える導電層に接地層を形成し、当該接地層により前記配線パターンに与える静電容量を小さくして特性インピーダンスを高くすることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、基板の層構成及び板厚の制限を受ける場合でも、高い特性インピーダンスを選定することのできる誘電体多層基板のパターン配線構造とその特性インピーダンス形成方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【０００９】
図１は、本発明が適用される誘電体多層基板の配線パターン形成部分の従来の構造を示す断面図である。図１において、ベースとなる誘電体多層基板Ａは５層構造となっており、図中下からプリプレグ１１、信号層１２、コア１３、ＧＮＤ層１４、プリプレグ１５の層を備える。この基板Ａの上面には、外層として配線パターン１６が形成される。
【００１０】
上記構造において、配線パターン１６の厚さをＴ１、幅をＷ１とし、配線パターン１６からＧＮＤ層１４までの距離（プリプレグ１５の厚さ）をＨ１とし、プリプレグ１１，１５及びコア１３の誘電率をＥｒとすれば、特性インピーダンスは（１）式によって求められる。
【数１】
2007189152.tif 000003
【００１１】
図１に示すように、予め基板Ａの厚さ及び層構成を固定した場合には、配線パターン１６の特性インピーダンスはパターン幅Ｗ１に依存する。その際、高い特性インピーダンスを実現しようとすると、パターン幅Ｗ１を細くしなければならないが、配線パターン１６の強度及び定格電流を考えた場合、ある一定以下にパターン幅Ｗ１を小さくすることは不可能である。
【００１２】
図２は、上記の問題を解決するために、本発明を適用した場合の構造を示す断面図である。尚、図２において、図１に対応する部分には同一符号を付して示し、その説明を省略する。すなわち、本発明では、配線パターン１６の形成層に一番近いＧＮＤ層１４を、配線パターンＢの形成経路下部に沿って切り取り（切り取った部分はプリプレグ１５の層を拡張する）、もう一つ離れた信号層１２を、配線パターン１６の形成経路下部に沿って切り取り、この部分にＧＮＤ層１７を設ける。尚、信号層１２とＧＮＤ層１７を同一層とするため、両者の間はプリプレグ１１の拡張によって分断する。
【００１３】
上記の構造により、高いインピーダンスかつ強度及び定格の高いパターンを実現することが可能となる。以下、実例をあげて説明する。
【００１４】
例として、配線パターン形成面のプリプレグ１５の厚さ（図１のＨ１）を0.12mm、配線パターン１６の厚さ（図１のＴ１）を0.04mmとし、一般的によく使用されている特性インピーダンス75Ωを引く場合を想定すると、図１に示す構造では、配線パターン１６のパターン幅Ｗ１を0.07mmとしなければならない。これに対し、図２に示すように配線パターン１６の下部構造を変形した場合、配線パターン１６から信号層１２と同層のＧＮＤ層１７間での距離Ｈ２を0.3mmとすると、パターン１６の厚さＴ２をＴ１と同じにしたとすれば、パターン幅Ｗ２はＷ１の３倍以上の0.23mm程度確保することができる。
【００１５】
すなわち、（１）式では、基板Ａの層構造が固定されており、配線パターン１６の厚さが一定の場合の特性インピーダンスＺ０を求める場合の式である。これに対し、特性インピーダンスＺ０は、（２）式に示すように、そのパターン１６が持つキャパシタンスＣとインダクタンスＬの比の根によっても求めることができる。
【数２】
2007189152.tif 000004
【００１６】
そこで、本発明では、配線パターン１６の下部構造において、ＧＮＤ層１７との距離Ｈ２を離間してパターン１６にかかる静電容量Ｃを小さくする。上記静電容量Ｃは、（３）式に示すように、距離ｄ、真空誘電率ε0 、断面積Ｓから求められる。このとき、図２のＨ２に相当する箇所が距離ｄに相当する。これにより、実用的なパターン幅Ｗ２で特性インピーダンスＺ０を高くすることができる。このことにより、パターン幅Ｗ２を確保して物理的な強度及び電気的な強度を維持あるいは向上させつつ、特性インピーダンスを所望の値まで上げることが可能となる。
【数３】
2007189152.tif 000005
【００１７】
尚、上記実施形態において、配線パターン１６の直下のＧＮＤ層１４の切り取り幅は、新たに信号層１２と同層に形成するＧＮＤ層１７との静電容量に対して、直下のＧＮＤ層１４との静電容量が１％以下となるように選定することが望ましい。√（Ｌ／Ｃ）で１％ということは、特性インピーダンスは１０％で効く。そこで、特性インピーダンスの設定を＋１０％以下になるようにしたい場合には、静電容量Ｃを１％以下とする。
【００１８】
また、上記実施形態では、配線パターン直下のＧＮＤ層１４を切り取って、次の信号層１２と同層にＧＮＤ層１７を形成するようにしたが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば図３に示すように、さらに多くの層を有する多層基板の場合には、必要な距離が得られる層まで切り取り、その層にＧＮＤ層の形成を行うようにしてもよい。
【００１９】
また、上記実施形態では、外層に配線パターンを形成する場合について説明したが、例えば図４に示すように、中間層に配線パターンを形成する場合でも同様に実施可能である。
【００２０】
その他、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明が適用される誘電体多層基板の配線パターン形成部分の構造を示す断面図。
【図２】本発明に係る誘電体多層基板の配線パターン構造の一実施形態を示す断面図。
【図３】本発明に係る誘電体多層基板の配線パターン構造の他の実施形態として、さらに多くの層を有する多層基板の場合の構造を示す断面図。
【図４】本発明に係る誘電体多層基板の配線パターン構造の他の実施形態として、中間層に配線パターンを形成する場合の構造を示す断面図。
【符号の説明】
【００２２】
Ａ…誘電体多層基板、１１…プリプレグ層、１２…信号層、１３…コア、１４…ＧＮＤ層、１５…プリプレグ層、１６…配線パターン、１７…ＧＮＤ層。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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