(57)【要約】【課題】高周波領域で信号の伝送損失が少なく、通過特性に有利な終端抵抗構造体及びプリント配線板の提供。【解決手段】チップ抵抗器の抵抗体が、当該チップ抵抗器が搭載される導体配線からなる信号層側に配置されていると共に、層間接続ビアを介して下層の導体配線からなるＧＮＤ層に接続されている終端抵抗構造体；前記の終端抵抗構造体を備えていることを特徴とするプリント配線板。【選択図】図２
2007110013.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
チップ抵抗器の抵抗体が、当該チップ抵抗器が搭載される導体配線からなる信号層側に配置されていると共に、層間接続ビアを介して下層の導体配線からなるＧＮＤ層に接続されていることを特徴とする終端抵抗構造体。
【請求項２】
前記終端抵抗構造体に使用される信号が、正弦波信号又は当該正弦波を含む矩形波信号であることを特徴とする請求項１に記載の終端抵抗構造体。
【請求項３】
前記正弦波の周波数が、６０ＧＨｚ以下の信号であることを特徴とする請求項２に記載の終端抵抗構造体。
【請求項４】
前記矩形波の高調波が、６０ＧＨｚ以下の正弦波を含む信号であることを特徴とする請求項２に記載の終端抵抗構造体。
【請求項５】
請求項１から４に記載の終端抵抗構造体を備えていることを特徴とするプリント配線板。
【請求項６】
前記終端抵抗構造体を構成するチップ抵抗器が、プリント配線板の表層部に設けられていることを特徴とする請求項５に記載のプリント配線板。
【請求項７】
前記終端抵抗構造体を構成するチップ抵抗器が、プリント配線板の内層部に設けられていることを特徴とする請求項５に記載のプリント配線板。
【請求項８】
前記終端抵抗構造体がテブナン終端等価回路に用いられていることを特徴とする請求項５に記載のプリント配線板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高周波領域で好適に使用できる終端抵抗構造体及びその終端抵抗構造体を備えたプリント配線板に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、プリント配線板に設けられる終端抵抗は、図７に示されるような構造で使用されていた。すなわち、あらかじめ層間接続ビア３５を設けたベース基板Ｐ１を使用し、当該ベース基板Ｐ１の導体部を所望の形状に導体配線３３ａ、３３ｂや導体配線３４を形成した後に、電極３２ａ、３２ｂとその電極間に配置された抵抗体３１からなるチップ抵抗器３０を、前記導体配線３３ａ，３３ｂ上に導電性接着材やはんだペーストなどの接続材料を使用して搭載するものである。
【０００３】
このような図７に示される構造体で、チップ抵抗器３０が搭載されている導体配線３３ａ、３３ｂからなる導体層を信号層として、層間接続ビア３５にて接続される下層の回路配線３４をＧＮＤ（グランド）層とすることにより、信号層−チップ抵抗器−ＧＮＤ層からなる終端抵抗を形成するものである。
【０００４】
このような終端抵抗は、従来から信号の反射を抑制する目的で多く使用されてきている。しかしながら、ＧＨｚ（ギガヘルツ）領域に達すると、終端抵抗自身の構造による信号の反射が生じることがあり、より高い周波数領域で使用する際に問題を生じていた。
【０００５】
前記高周波領域での終端抵抗の反射の問題点について、より具体的に説明する。
【０００６】
図７に示されるような、信号層−チップ抵抗器−ＧＮＤ層から構成される終端抵抗において、電流は次のような経路で流れる。始めに導体配線３３ａからなる信号層より電極３２ａを介して抵抗体３１が設けられたチップ抵抗器３０の上面を通り、次いで電極３２ｂに沿って下るように通過して導体配線３３ｂに到達し、層間接続ビア３５を介して導体配線３４からなるＧＮＤ層に接続されるものである。
【０００７】
このような終端抵抗構造体の場合、チップ抵抗器３０の外枠部を沿うような状態で電流が流れ、特に抵抗体３１がチップ抵抗器３０の上面部にあるために、電極３２ａに沿って上がり、電極３２ｂに沿って下るためアップダウンの流路となっていた。したがって、当該チップ抵抗器の箇所においては、電気的な反射特性が強まり、通過特性が低下し、高周波領域における電気的な特性の劣化が生じるものであった。
【０００８】
このことは、図７に示される構造の電気的特性の測定結果を示す図８からも明らかである。すなわち、通過特性が２５ＧＨｚの周波数までは特に劣化を生じないことが確認されたが、その一方で、２５ＧＨｚ以上の高周波領域においては通過特性が徐々に低下し、より高周波の領域では終端抵抗に劣化が生じることが確認された。
【０００９】
一方、従来技術として、主に部品内蔵型プリント配線板の薄型化することを目的としたチップ抵抗体を内蔵した多層プリント配線板の製造方法（特許文献１参照）や内蔵するチップ抵抗器の歩留まりと品質を向上させることを目的としたチップ型抵抗体を内蔵した多層プリント配線板の製造方法（特許文献２参照）が既に報告されている。
【００１０】
しかしながら、前記２報の技術においては、プリント配線板の薄型化やチップ抵抗器の歩留まりと品質の向上について詳細に記載がされているものの、電気的特性に関する記述が無く、特に高周波領域における電気的特性の特徴について前記終端抵抗の構造に起因する反射不具合に関して記載されているものではない。そのために、前記高周波領域で生じる終端抵抗の問題を解決することはできなかった。
【特許文献１】特開２００３−２３４５７９号公報
【特許文献２】特開２００４−０６３８４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
以上のような背景に基づき本発明が解決しようとする課題は、高周波領域で信号の反射が少なく、通過特性に有利な終端抵抗構造体及びプリント配線板を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明者は上記課題を解決するために種々検討を重ねた。その結果、チップ抵抗器の抵抗体を、当該チップ抵抗器が搭載される導体配線からなる信号層側に配置すると共に、層間接続ビアを介して下層の導体配線からなるＧＮＤ層に接続せしめた終端抵抗構造体とすれば、極めて良い結果が得られることを見出して発明を完成するに至った。
【００１３】
すなわち、本発明は、チップ抵抗器の抵抗体が、当該チップ抵抗器が搭載される導体配線からなる信号層側に配置されていると共に、層間接続ビアを介して下層の導体配線からなるＧＮＤ層に接続されていることを特徴とする終端抵抗構造体により上記課題を解決したものである。
【００１４】
また、本発明の終端抵抗構造体に使用される信号は、正弦波信号又は当該正弦波を含む矩形波信号であることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の終端抵抗構造体に使用される信号は、正弦波の周波数が、６０ＧＨｚ以下の信号であることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の終端抵抗構造体に使用される信号は、矩形波の高調波が、６０ＧＨｚ以下の正弦波を含む信号であることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明は、前記終端抵抗構造体を備えていることを特徴とするプリント配線板により上記課題を解決したものである。
【００１８】
また、本発明のプリント配線板は、前記終端抵抗構造体を構成するチップ抵抗器が、プリント配線板の表層部に設けられていることを特徴とする。
【００１９】
また、本発明のプリント配線板は、前記終端抵抗構造体を構成するチップ抵抗器が、プリント配線板の内層部に設けられていることを特徴とする。
【００２０】
また、本発明のプリント配線板は、前記終端抵抗構造体がテブナン終端回路に用いられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、高周波領域においても信号の反射が少なく、通過特性に有利な終端抵抗構造体及びプリント配線板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】
【００２２】
以下本発明の実施の形態を図面と共に説明する。
【００２３】
図１は、本発明の終端抵抗構造体例を示す概略断面説明図である。
【００２４】
図１（ａ）に示される構造体は次の如くして得られる。すなわち、始めにベース基板Ｐ１を用意する。ベース基板Ｐ１はチップ部品を搭載するために用意されたものであり、図１（ａ）に示される両面構造のものに限らず、多層構造のものも使用することができる。
【００２５】
次いで、前記ベース基板Ｐ１を回路形成により導体配線３ａ及び３ｂを作成した後、主にセラミック材料からなる絶縁体４に配置された電極２ａ及び２ｂとそれらの電極２ａ，２ｂ間に配置された抵抗体１からなるチップ抵抗器１０を、導体配線３ａ及び３ｂの上に搭載する。この導体配線３ａ及び３ｂへのチップ抵抗器１０の搭載においては、従来の技術にて用いられた導電性接着材やはんだペーストなどを使用した接続方法により搭載することができる。
【００２６】
因に、図７に示されるように、これまでの従来技術においては、導体配線上にチップ抵抗器を搭載する際に、抵抗体を導体配線の反対面に配置し、抵抗体が上面になるように搭載していた。そしてこれにより前述のように、特に高周波領域において信号の通過特性が劣化するなどの問題が生じるものであった。
【００２７】
そこで、本発明においては図１（ａ）に示されるように、抵抗体１を導体配線３ａ及び３ｂ側に配置し、抵抗体が下面になるように搭載した。この点が従来技術と異なる箇所である。このような構造体において、導体配線３ａ及び３ｂからなる導体層を信号層として使用した場合には、導体配線３ａ−抵抗体１−導体配線３ｂが直線状に配置されるため、信号の反射が少なく、通過特性が劣化しない構造体となる。
【００２８】
また、図１（ａ）に示されるような、抵抗体１を導体配線３ａ及び３ｂ側に配置する構造においては、チップ抵抗器１０の壁面部分の電極部が実質的に使用されることがないため不要になる。
【００２９】
そのため本発明で使用するチップ抵抗器としては、チップ抵抗器の壁面部分の電極を取り除き、導体配線と接する箇所にのみ電極を有するチップ抵抗器を用いるのが好ましい。
【００３０】
すなわち、図１（ｂ）に示されるような、チップ抵抗器２０の壁面部分の電極を取り除き、導体配線と接する箇所にのみ電極２ｃ及び２ｄを設けたチップ抵抗器２０は、前記不要な電極部が無い為に、導体配線３ａ−抵抗体１−導体配線３ｂが電極部分を含み、さらに直線状に配置される。そのため、信号の反射が少なく、通過特性が劣化しない構造体として好適に使用することができる。
【００３１】
図２は、本発明の終端抵抗構造体を備えたプリント配線板例を示す概略断面説明図である。
【００３２】
まず、図２（ａ）に示されるプリント配線板は、プリント配線板の表層部分にチップ抵抗器１０を搭載し、終端抵抗構造体を形成したものである。
【００３３】
このプリント配線板は次の如くして得られる。すなわち、始めにベース基板Ｐ１を用意する。ベース基板Ｐ１はチップ部品を搭載するために用意されたものであり、図２（ａ）に示される両面構造のものに限らず、多層構造のものも使用することができる。
【００３４】
次いで、前記ベース基板Ｐ１にあらかじめ層間接続ビア６を形成する。この層間接続ビア６の形成は、従来のプリント配線板の製造方法により形成することができる。例えばレーザビア形成方法においては、レーザ穴あけ、ビア内デスミア洗浄、フィルドビア充填の製造方法により形成することができる。
【００３５】
次いで、サブトラクティブ法などによる回路形成法により導体配線３、パッド５、導体配線７を作成する。これらの配線構造においては、図２（ａ）に示される構造に限定されることはなく、要求されるプリント配線板の構造に従い、所望の配線構造を形成することができる。
【００３６】
次いで、前述の図１における説明のようにチップ抵抗器１０の抵抗体１を導体配線側にして、図２（ａ）に示されるように導体配線３やパッド５の上にチップ抵抗器１０を搭載する。また、ここでのチップ抵抗器は図１（ａ）に示したチップ抵抗器１０を使用した場合を示したが、前記図１（ｂ）に示したチップ抵抗器２０を使用しても良い。
【００３７】
図２（ａ）に示されるチップ抵抗器１０が搭載されたプリント配線板において、導体配線３及びパッド５からなる導体層を信号層として、導体配線７からなる導体層をＧＮＤ（グランド）層とした場合、チップ抵抗器１０を使用した終端抵抗を形成することができる。
【００３８】
ここで終端抵抗とは、信号層からの特性インピーダンス（Ｚ0）を、チップ抵抗器を介してＧＮＤ層に接続する構造体の抵抗であり、従来から信号の反射を抑制する目的で多く使用されてきているものである。
【００３９】
つまり、図２（ａ）に示されるプリント配線板においては、導体配線３を信号層として、下層の導体配線７をＧＮＤ層とすることで、信号層は抵抗体１を介して、さらに層間接続ビア６を介して、下層のＧＮＤ層と接続する終端抵抗を形成するものである。
【００４０】
さらに、図２（ａ）に示されるプリント配線板においては、チップ抵抗器１０の抵抗体１が前述のように、配線層側に配置されているために、信号の反射が少なく、通過特性が劣化しない終端抵抗として機能を果すことができる。
【００４１】
また、図２（ｂ）に示されるプリント配線板は、プリント配線板の内層部分にチップ抵抗器１０を搭載し、終端抵抗構造体を形成したものである。
【００４２】
このプリント配線板は、前述の図２（ａ）に示される構造体に絶縁材１１と銅箔からなる導体層を順に積層し、次いで前記銅箔の回路形成を行ない、導体配線８を形成することにより得られるものである。このように、絶縁材と導体層を順に積層してチップ抵抗器を埋設することにより、プリント配線板の内層部分にチップ抵抗器１０を配置することができる。
【００４３】
このようなプリント配線板は、図２（ｂ）に示されるように、Ｌ２層を信号層として使用して、Ｌ３層をＧＮＤ層として使用することで終端抵抗を形成する。
【００４４】
図３は、本発明の終端抵抗構造体を備えた更に他のプリント配線板例を示す概略断面説明図である。
【００４５】
このプリント配線板は、図３に示されるように、前述と同様の製造方法にて、あらかじめ層間接続ビア６を設けたベース基板Ｐ１を使用し、回路形成により導体配線３、パッド５、導体配線７を作成した後に、抵抗体１を導体配線側にしてチップ抵抗器１０をベース基板Ｐ１に搭載する。次いで、絶縁材１１と銅箔からなる導体層を順に積層し、次いで前記銅箔の回路形成を行ない、導体配線８を形成する。
【００４６】
次いで、前記絶縁材１１の所定の箇所に層間接続ビア１２を形成する。この層間接続ビア１２の形成は、従来のプリント配線板の製造方法により形成することができる。例えばレーザビア形成方法においては、レーザ穴あけ、ビア内デスミア洗浄、フィルドビア充填の製造方法により形成することができる。
【００４７】
このようにして得られた図３に示されるプリント配線板は、Ｌ１を信号層、Ｌ２を電源層、Ｌ３をＧＮＤ層とすることにより終端抵抗を形成する。
【００４８】
すなわち、Ｌ１の信号層の導体配線８は層間接続ビア１２を介してＬ２の導体配線３に接続され、当該導体配線３はチップ抵抗器１０の電極２ａ、抵抗体１、電極２ｂを介してパッド５に接続され、当該パッド５は層間接続ビア６を介してＬ３のＧＮＤ層の導体配線７に接続されることとなる。
【００４９】
従って、当該プリント配線板は、Ｌ１の信号層からチップ抵抗器１０を介してＬ３のＧＮＤ層に接続される終端抵抗の構造体を構成するものである。
【００５０】
さらに、図３に示されるプリント配線板においては、チップ抵抗器１０の抵抗体が前述のように、配線層側に配置されているために、信号の反射が少なく、通過特性が劣化しない終端抵抗として機能を果すことができる。
【００５１】
加えて、本発明の終端抵抗構造体はテブナン終端等価回路の一部として好適に使用できる。
【００５２】
テブナン終端等価回路とは、特性インピーダンス（Ｚ0）整合として図６に示されるような等価回路である。ここで、電源電圧（Vcc）と信号線及びＧＮＤと信号線の並列抵抗が特性インピーダンス（Ｚ0）と等しくなるように抵抗値が選択される。この場合、多くは等価回路に示されるように２Ｚ0とされる。
【００５３】
このような場合、２Ｚ0の抵抗値を持つチップ抵抗器を２つ用いてプリント配線板に配置することが必要になる。その際に、本発明の終端抵抗構造体は信号の反射が少なく、通過特性が劣化しない特徴を有するためにテブナン終端等価回路の一部として好適に使用できる。
【００５４】
試験例１
本発明の終端抵抗構造体及びそれを備えたプリント配線板は、信号の反射が少なく、通過特性が劣化しない終端抵抗として高周波領域で有利である。ここでは、まず試験例１として、本発明における終端抵抗構造体の電気的特性を明確にするために、チップ抵抗器の周波数特性について試験を行なった。
【００５５】
試験方法としては、ＣＳＴ社製の電磁界解析シミュレータ（ＭＷ−Ｓｔｕｄｉｏ）を使用して、図２（ａ）に示される本発明の終端抵抗構造体のモデルを作製し、非定常解析によって伝送特性の比較を検討した。
【００５６】
図４は斯かる本発明の終端抵抗構造体における、チップ抵抗器周波数特性を示したものである。すなわち、縦軸をＳ−パラメータ（単位：ｄＢ）として、また、横軸を周波数（単位：ＧＨｚ）として、正弦波の各周波数における通過特性と反射特性との測定結果を示したものである。
【００５７】
その結果、通過特性においては、正弦波の周波数を高くした場合においても劣化を生じることが無い結果が得られた。特に、６０ＧＨｚの周波数までは通過特性が安定し、全く劣化を生じない電気特性が確認された。また、６０ＧＨｚ以上の周波数領域においても、従来技術と比較して信号の劣化が少ないことが確認された。
【００５８】
一方、従来技術との差を明確にすることを目的として、前記試験方法と同様に、図７に示される従来の終端抵抗構造体のモデルを作製し、非定常解析によって伝送特性の比較を検討した。
【００５９】
図８は斯かる従来の終端抵抗構造体における、チップ抵抗器周波数特性を示したものである。すなわち、縦軸をＳ−パラメータ（単位：ｄＢ）として、また、横軸を周波数（単位：ＧＨｚ）として、正弦波の各周波数における通過特性と反射特性との測定結果を示したものである。
【００６０】
その結果、２５ＧＨｚの正弦波の周波数までは通過特性が安定するが、２５ＧＨｚよりも高周波になると通過特性が大きく劣化することが確認された。
【００６１】
これらの試験結果より本発明の終端抵抗構造体は、６０ＧＨｚの正弦波の周波数までは信号の反射が少なく、通過特性が劣化しない終端抵抗として機能を果すことが確認された。一方、従来の終端抵抗構造体は２５ＧＨｚの正弦波の周波数までは信号の伝送損失が少なく、通過特性が劣化しないことから、本発明の終端抵抗構造体は、特に２５ＧＨｚから６０ＧＨｚの正弦波の周波数において信号の伝送損失が改善されていることが示された。
【００６２】
したがって、本発明の終端抵抗構造体及びそれを備えたプリント配線板は、近年のプリント配線板に要求される高周波特性に対応できるものであり、特に６０ＧＨｚまでの正弦波の周波数領域においては、従来の終端構造体よりも良好な電気的特性を示すため、当該周波数領域を使用するプリント配線板においては良好に使用することができる。また、６０ＧＨｚ以上の正弦波の周波数領域においても、従来の終端構造体と比較して信号の劣化が少ないために好適に使用できる。
【００６３】
試験例２
試験例２として、配線の始端部から６０ＧＨｚ以下の正弦波を高調波として含む立ち上がりを持つ矩形波を想定した１（Ｖ）のランプパルスを入力し、当該配線の終端部より出力させ、入力信号に対する出力信号及び入力側へ戻ってくる反射信号を、縦軸を反射波（単位：Ｖ）として、また横軸を時間（単位：ｐｓ）として解析した。なお、使用した構造体のモデルは試験例１と同様にして作製した。図５は斯かる反射波比較結果を示したものである。
【００６４】
その結果、従来の終端抵抗構造体よりも本発明の終端抵抗構造体は、６０ＧＨｚ以下の正弦波を高調波として含む立ち上がりを持つ矩形波においても反射信号が小さいことが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】（ａ）は本発明終端抵抗構造体例を示す概略断面説明図、（ｂ）は他の本発明終端抵抗構造体例を示す概略断面説明図。
【図２】（ａ）は本発明プリント配線板例を示す概略断面説明図、（ｂ）は他の本発明プリント配線板例を示す概略断面説明図。
【図３】更に他の本発明プリント配線板例を示す概略断面説明図。
【図４】本発明のチップ抵抗器周波数特性グラフ。
【図５】反射波比較グラフ。
【図６】テブナン終端等価回路を示す回路図。
【図７】従来の終端抵抗構造体の概略断面説明図。
【図８】従来のチップ抵抗器周波数特性グラフ。
【符号の説明】
【００６６】
１：抵抗体
２，２ａ〜２ｄ：電極
３，３ａ，３ｂ：導体配線
４：絶縁体
５：パッド
６：層間接続ビア
７：導体配線
８：導体配線
１０：チップ抵抗器
１１：絶縁材
１２：層間接続ビア
２０：チップ抵抗器
３０：チップ抵抗器
３１：抵抗体
３２：電極
３３：導体配線
３４：導体配線
【図１】
2007110013.tif 000003
【図２】
2007110013.tif 000004
【図３】
2007110013.tif 000005
【図４】
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【図５】
2007110013.tif 000007
【図６】
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【図７】
2007110013.tif 000009
【図８】
2007110013.tif 000010