(57)【要約】【課題】薄肉化した特性インピーダンスコントロール対応プリント配線基板として、接地配線層にメッシュ構造を適用しつつ、その周辺部鋭角部分の問題を回避して、安定して特性インピーダンス制御を行い得るようにし、製品歩留まりの向上を図り得るようにする。【解決手段】絶縁層の一方の面に信号線層を設け、他方の面にメッシュ構造で接地配線層を設け、接地配線層のメッシュ構造が、所定方向に連続的に延びる平行な連続帯状パターン部と、隣り合う連続帯状パタ−ン部の間を結ぶ非連続帯状パターン部とからなり、非連続帯状パターン部は、連続帯状パターン部の延びる方向に対する交差方向に沿うよう、間隔を置いて相互に平行に形成され、各連続帯状パターン部の幅方向の一方の側の非連続帯状部の位置が、他方の側の非連続帯状パターン部の延長位置に対して、連続帯状パターン部の延びる方向にずれていることを特徴とする。【選択図】図５
2012094646.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁層における一方の面に信号線層のパターンを配列し、絶縁層の他方の面に、メッシュ構造パターンで接地配線層を設けた特性インピーダンスコントロール対応プリント配線基板において、
前記接地配線層のメッシュ構造パターンは、所定の方向に沿って連続的に延び、かつ所定の間隔を置いて平行に形成されている複数の連続帯状パターン部と、隣り合う連続帯状パタ−ン部の間を結ぶように形成されている複数の非連続帯状パターン部とからなり、
前記非連続帯状パターン部は、連続帯状パターン部の延びる方向に対して交差する方向に沿うよう、所定の間隔を置いて相互に平行に形成されるとともに、各連続帯状パターン部の幅方向の一方の側の非連続帯状部の位置が、他方の側の非連続帯状パターン部の延長位置に対して、連続帯状パターン部の延びる方向にずれていることを特徴とする、特性インピーダンスコントロール対応プリント配線基板。
【請求項２】
請求項１に記載の特性インピーダンスコントロール対応プリント配線基板において、
連続帯状パターン部の延びる方向と非連続帯状パターン部の延びる方向とが、９０°±２°の範囲内で交差するように構成されていることを特徴とする、特性インピーダンスコントロール対応プリント配線基板。
【請求項３】
請求項２に記載の特性インピーダンスコントロール対応プリント配線基板において、
前記複数の連続帯状パターン部および前記複数の非連続帯状パターン部からなる接地配線層の周辺部分が、それらに接する共通接地配線層に取り囲まれ、かつその共通接地配線層に対する連続帯状パターン部および非連続帯状パターン部の角度が、４５±２°の範囲内とされていることを特徴とする、特性インピーダンスコントロール対応プリント配線基板。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のうちのいずれか１の請求項に記載された特性インピーダンスコントロール対応プリント配線基板において、
接地配線層における連続帯状パターン部の幅方向の一方の側の非連続帯状部と、連続帯状パターン部の幅方向の他方の側の非連続帯状部とのずれ距離をＤとし、非連続帯状部の幅をＷ２、非連続帯状部の間隔をＳ２としたとき、ずれ距離Ｄが次式、
Ｗ２／２≦Ｄ≦Ｓ２／２
を満たすように定められていることを特徴とする、特性インピーダンスコントロール対応プリント配線基板。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のうちのいずれか１の請求項に記載された特性インピーダンスコントロール対応プリント配線基板において、
前記信号配線層の接地配線層への投影面の長手方向が、連続帯状パターン部の延びる方向に対して４５°±２°の範囲内で交差するように構成されていることを特徴とする、特性インピーダンスコントロール対応プリント配線基板。
【請求項６】
請求項１〜請求項５のうちのいずれか１の請求項に記載された特性インピーダンスコントロール対応プリント配線基板において、
前記絶縁層を柔軟な材料で形成して、フレキシブルプリント配線基板としたことを特徴とする、特性インピーダンスコントロール対応プリント配線基板。
【請求項７】
請求項１〜請求項５のうちのいずれか１の請求項に記載された特性インピーダンスコントロール対応プリント配線基板において、
前記絶縁層を柔軟な材料で形成して、そのプリント配線基板の長手方向の少なくとも一部をフレキシブル部とするとともに、そのプリント配線基板の長手方向の他の部分には相対的に硬質な絶縁材料を積層して、電子部品を搭載し得るリジッド部として、フレックスリジッドプリント配線基板を構成したことを特徴とする、特性インピーダンスコントロール対応プリント配線基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種電子・電気機器に使用されるプリント配線基板、特に信号線の特性インピーダンスを制御した特性インピーダンスコントロール対応プリント配線基板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
プリント配線基板は、電子・電気機器内において、電子部品間の信号伝送経路を担うものであり、特に高周波信号、高速パルス信号が伝送される場合には、そのプリント配線基板内の信号線の特性インピーダンスを、入力インピーダンスに対して整合させることが強く望まれる。すなわち、高周波信号、高速パルス信号を伝送する場合、プリント基板の特性インピーダンスが入力インピーダンスに整合していない場合には、入力信号が反射されて信号が減衰されてしまい、また入力信号の波形が崩れてしまうのが通常であり、さらにはノイズが生じてしまうことも多い。そこで一般には、特性インピーダンスが、所定の値となるように制御したプリント基板、すなわち特性インピーダンスコントロール対応プリント配線基板が要求される。
【０００３】
このような特性インピーダンスコントロール対応プリント配線基板は、基本的には、絶縁層の一方の面に、信号配線層として複数の信号配線のパターンを形成し、絶縁層の他方の面に接地配線層（グラウンド層）を設けた構成とし、絶縁層の誘電率およびその厚み（信号線層と接地配線層との間の距離）、信号配線の幅などを調整することによって、特性インピーダンス（接地配線層に対する信号配線層のインピーダンス）を調整している。なおこの特性インピーダンスの値としては、汎用の電子部品との関係から、一般には１００Ωあるいは５０Ωが採用されることが多い。
【０００４】
また、電子機器の種類などによっては、差動信号を伝送しなければならないことも多く、その場合には差動信号を伝送する一対の信号配線間のインピーダンス（差動インピーダンス）を、入力側の電子部品の差動信号出力間のインピーダンスにマッチングさせることが、前記同様な理由により望まれる。このような差動インピーダンスを制御するためには、前述のような絶縁層の誘電率およびその厚み、信号配線の幅のほか、差動信号を伝送するための隣り合う一対の信号配線の間のスペースも重要なファクタとなる。この差動インピーダンスの値は、接地配線層に対する信号配線の特性インピーダンスの約2倍となるのが通常である。ここで、前述のところから明らかなように、特性インピーダンスと、差動インピーダンスとは、本来は異なるものであるが、文言上は、差動インピーダンスも特性インピーダンスに含まれると言うこともでき、また一般には差動インピーダンスを含めて特性インピーダンスと言うことも多いから、以下この明細書でも、特に断らない限りは、差動インピーダンスを含めて特性インピーダンスと称することとする。
【０００５】
ところで、プリント配線基板を、その柔軟性の点から分類すれば、柔軟なフレキシブルプリント配線基板と、柔軟性に乏しいリジッドプリント配線基板とに分けられる。またそれらの両者を連続一体化させたフレックスリジッドプリント配線基板、すなわち一つのプリント配線基板として、フレキシブルプリント配線基板に相当するフレキシブル部と、リジッドプリント配線基板に相当するリジッド部とを有するプリント配線基板も使用されている。
【０００６】
これらのうち、フレキシブルプリント配線基板や、フレックスリジッドプリント配線基板のフレキシブル部は、ガラスコアなどの硬質材料を用いることなく、絶縁層として例えばポリイミド樹脂フィルムなどの柔軟な材料を用いることによって、屈曲性（折り曲げ性）を持たせたものであり、主として独立した電子部品、電子装置の間で信号を伝送するために用いられるのが通常であり、これによって、限られた筐体内での電子部品、電子装置の配置の自由度を増すことができるとともに、振動による悪影響も低減することができる。またフレックスリジッドプリント配線基板は、絶縁層として例えばポリイミド樹脂フィルムなどの柔軟な材料を用い、かつそのフレキシブル部には、硬質なガラスコアや、プリプレグを用いずに屈曲性を持たせ、リジッド部にはこれらの硬質材料を用いて電子部品の搭載に適した構造とし、そのフレックスリジッドプリント配線基板のフレキシブル部を、独立した電子部品、電子装置の相互間での信号伝送箇所に適用するのが一般的である。またこれらのフレキシブルプリント配線基板やフレックスリジッドプリント配線基板のフレキシブル部の柔軟性には、絶縁層自体の厚みも大きな影響を与えるから、通常は、ポリイミド樹脂フィルムなどからなる絶縁層の厚みを、例えば１００〜２０μｍ程度まで薄くして、良好な屈曲性を確保するようにしている
【０００７】
このようにフレキシブルプリント配線基板やフレックスリジッドプリント配線基板のフレキシブル部には、屈曲性（折り曲げ性）が優れていることが必要であるが、最近では、電子機器のよりいっそうの小型化の要求に伴い、フレキシブルプリント配線基板やフレックスリジッドプリント配線基板のフレキシブル部についても、これまでよりもさらに屈曲性に優れていることが強く要求されるようになっている。そこで、これらのプリント配線基板の絶縁層についても、その厚みをさらに薄くして、これまでの半分程度の厚み、例えば２５μｍ程度とすることが要求されている。そしてこのような要求は、特性インピーダンスコントロール対応プリント配線基板としてのフレキシブルプリント配線基板やフレックスリジッドプリント配線基板のフレキシブル部についても同様である。
【０００８】
ところで、従来の特性インピーダンスコントロール対応プリント配線基板における接地配線層は、その面内で全面的に連続する、いわゆるベタ層とするのが通常であった。このようなベタ層の接地配線層を有する特性インピーダンスコントロール対応プリント配線基板において、絶縁層の厚みを２５μｍ程度まで薄くした場合、特性インピーダンスを１００Ωあるいはそれ以下に制御するためには、信号配線の幅及び隣り合う信号配線間の間隔（スペース）を、例えば３０μｍ程度と、著しく微細化せざるを得ず、その場合には安定した製造が困難となって、製品歩留まりが著しく低下してしまう、という問題が生じてしまう。
【０００９】
一方、最近では、特性インピーダンスコントロール対応プリント配線基板における接地配線層として、ベタ層ではなく、例えば特許文献１−４に示すように、交差メッシュ状のパターンの層、すなわち規則的に網目状のスペース部分が配列された構造のパタ−ンを適用することが多くなっている。この場合、接地配線層をメッシュ構造パターンとすることによって、ベタ層の場合と比較して、各信号配線が接地配線層に対向する面積が小さくなるため、特性インピーダンスの制御が容易となる。
【００１０】
そして上述のような交差状のメッシュ構造パターンを、特性インピーダンスコントロール対応プリント配線基板としてのフレキシブルプリント配線基板やフレックスリジッドプリント配線基板のフレキシブル部の接地配線層にも適用するようになっている。ここで、交差状のメッシュ構造パターンをフレキシブルプリント配線基板やフレックスリジッドプリント配線基板のフレキシブル部の接地配線層に適用すれば、特性インピーダンスの制御が容易となって、信号配線の幅及び隣り合う信号配線間の間隔（スペース）をさほど微細化しなくても（例えば７５μｍ程度）としても、１００Ω程度以下の特性インピーダンスを確保することが可能となると同時に、接地配線層を従来のベタ層からメッシュ構造パターンに変えることによって、その接地配線層自体の柔軟性が向上し、プリント配線基板の屈曲性の向上にも寄与することができる。
【００１１】
しかしながら、特性インピーダンスコントロール対応プリント配線基板としてのフレキシブルプリント配線基板やフレックスリジッドプリント配線基板のフレキシブル部の接地配線層に、従来提案されている交差状のメッシュ構造パターンをそのまま適用した場合、次のような問題がある。
【００１２】
ここで、図７に、従来提案されている設置配線層のメッシュ構造パターンを示し、この図７に基づいてその問題点を説明する。
図７において、接地配線層１０は、一定方向（Ｘ方向）に沿って所定の間隔ＳＡを置いて平行に配列される幅ＷＡの第１の帯状パターン１０Ａと、Ｘ方向とは角度αだけ異なるＹ方向（一例として、図７ではＸ方向に対してα＝９０°をなす方向）に沿って所定の間隔ＳＢ（一例として、図７では間隔ＳＡと同じ）を置いて平行に配列される幅ＷＢの第２の帯状パターン１０Ｂとを重ね合わせたパターンとされている。言い換えれば、第１の帯状パターン１０Ａと第２の帯状パターン１０Ｂとは、９０°をなすように交差していることになる。そしてこのような接地配線層１０に対し、図示しない絶縁層の反対側の面には、図７の仮想線で示すように、複数の信号配線１２Ａ、１２Ｂが、所定の幅ＳＷ、所定の間隔ＳＳをもって相互に平行に配列される。ここで、信号配線１２Ａ、１２Ｂは、その長さ方向Ｐが、接地配線層１０の各帯状パターン１０Ａ、１０Ｂの長さ方向Ｘ、Ｙの両者に対して斜行するように（図７ではＸ方向に対する角度β＝４５°をなすように）配設されている。
【００１３】
このような従来の交差状の接地配線層１０のメッシュ構造パターンでは、第１の帯状パターン１０Ａと第２の帯状パターン１０Ｂとの交差部分（重なり部分）１０Ｃに対応する位置を信号配線が通る場合と、そうでない場合とで、信号配線と接地配線層１０とのトータルの対向面積が相違することになる。すなわち、図７における信号配線１２Ａは、第１の帯状パターン１０Ａと第２の帯状パターン１０Ｂとの交差部分（重なり部分）１０Ｃに対応する位置を通過し、信号配線１２Ｂは、交差部分（重なり部分）１０Ｃに対応する位置を通過しない態様で示しているが、これら信号配線１２Ａ，１２Ｂにおける単位長さ当たりで接地配線層１０に対向する部分の数は、信号配線１２Ａの方が信号配線１２Ｂより少ないことは明らかである。もちろん信号配線１２Ａにおける、一つの交差部分（重なり部分）１０Ｃに対向する領域の面積自体は、信号配線１２Ｂにおける、交差部分（重なり部分）ではない一つの部分に対向する領域の面積よりは若干大きくなるが、トータル的に見れば、信号配線１２Ａにおける単位長さ当たりで接地配線層１０に対向する部分の数が信号配線１２Ｂよりも顕著に少ないことに起因して、信号配線１２Ａの方が信号配線１２Ｂよりも小さい面積で接地配線層１０に対向していることになる。
【００１４】
そして上述のように、信号配線１２Ａと信号配線１２Ｂとで、接地配線層１０に対する対向面積が異なれば、信号配線１２Ａと接地配線層１０との間のキャパシタンスと、信号配線１２Ｂと設置配線層１０との間のキャパシタンスとが異なり、その結果、特性インピーダンスも、信号配線１２Ａと信号配線１２Ｂと異なることになる。したがって、図７に示すような接地配線層１０の交差状のメッシュ構造パターンでは、各信号配線ごとに、特性インピーダンスのばらつきが生じることを避け得なかったのである。特に、絶縁層を薄肉化した場合、信号配線層と接地配線層との間の距離が小さくなるため、前述のような信号配線層における接地配線層に対する対向面積のばらつきは、特性インピーダンスに大きな影響を与え、各信号配線ごとの特性インピーダンスのばらつきを抑制することが困難とならざるを得なかったのである。
【００１５】
そのため、特性インピーダンスコントロール対応プリント配線基板としてのフレキシブルプリント配線基板あるいはフレックスリジッドプリント配線基板のフレキシブル部の屈曲性を改善するために、絶縁層を２５μｍ程度まで薄肉化すると同時に、接地配線層に従来のメッシュ構造パターンを適用した場合は、特性インピーダンスのばらつきが大きく、製品として実用化することが困難であった。
【００１６】
このような問題を解決するための手段として、特許文献５においては、特性インピーダンスコントロール対応プリント配線基板であるフレキシブルプリント配線基板について、接地配線層自体に関しては、図７に示したような交差状のメッシュ構造パターンを前提としながらも、信号配線の延びる方向を図７のものから変えたプリント配線基板を提案している。すなわち、図７に示す従来例では、信号配線１２Ａ、１２Ｂを、その長さ方向Ｐが、接地絶縁層１０の各帯状パターン部１０Ａの延びる方向Ｘに対してβ＝４５°をなすように構成しているが、特許文献５の提案では、図８に示すように、信号配線１２Ａ、１２Ｂの長さ方向を、β＝４５°のＰ方向からある角度γだけずらした構成としている。言い換えれば、接地絶縁層１０の各帯状パターン部１０Ａ，１０Ｂが交差する点が並ぶ方向に対し、信号配線１２Ａ、１２Ｂの延びる方向が平行とならないように、信号配線１０Ａ，１０Ｂと、接地絶縁層１０のメッシュ構造パターンの相対的な位置関係を規制している。
このように特許文献５の提案では、信号配線１２Ａ、１２Ｂの長さ方向を、各帯状パターン部１０Ａ，１０Ｂの延びる方向に対し４５°をなす方向に対し、角度γだけずらすことによって、各信号配線１２Ａ、１２Ｂが接地配線層１０に対向する面積のばらつきが少なくなり、特性インピーダンスのばらつきも小さくなるとされている。
【００１７】
ところで、前記特許文献５の詳細な説明中の実施形態においては、信号配線１２Ａ、１２Ｂの長さ方向が、接地絶縁層１０の帯状パターン部１０Ｂの延びる方向Ｙに対してなす角度は５２°とされており、それ以外の具体的角度の数値は記載されていないから、角度としては、５２°が最も望ましいと解される。しかしながら本発明者らが、前記特許文献５に示される技術を、詳細に検討したところ上述のような５２°という、大きな角度で斜行させた場合、製造上の問題があることが判明した。
【００１８】
すなわち、特許文献５の提案のプリント基板における、接地配線層の周辺部分の状況を図９に拡大して示す。メッシュ構造パターンの接地配線層では、その接地配線層の各部分の接地電位を平準化するため、一般にはメッシュ構造パターンの周辺部分を取り囲むように、基板周縁と平行な帯状に（全体として矩形状に）共通接地配線層１０Ｃを形成して、その共通接地配線層１０Ｃと、メッシュ構造パターンの帯状パターン部１０Ａ，１０Ｂの端部とを連続させるのが通常である。しかるに特許文献５の実施形態のプリント配線基板では、メッシュ構造パターンの帯状パターン部１０Ａ，１０Ｂの端部が、５２°または３８°の角度で共通接地配線層１０Ｃに接することになる。ここで、これらの角度のうち、３８°の角度は、かなりの鋭角であり、このように鋭角で接する部分では、例えばエッチングにより接地配線層のパターンを形成する場合、その鋭角で挟まれる隅部を確実かつ正確に抜くことができなくなりやすい。そして極端な場合、その鋭角で挟まれるスペース（例えば図９の符号１４で示される３角形領域）の全体を抜けず、その領域１４の全体が接地配線層１０に残ってしまうことがある。このように領域１４が接地配線層１０に残ってしまえば、その部分での設置配線層の面積が局部的に大きくなるため、その近くに対向する信号配線の特性インピーダンスに悪影響を及ぼすことが判明した。特に本発明で対象としているような、絶縁層を薄肉化したプリント配線基板では、信号配線と接地配線層との間の距離が小さいため、上述のような局部的対向面積増大が、相対的に特性インピーダンスに大きな影響を与えてしまい、特性インピーダンス制御品質を劣化させてしまうことが判明した。このことは、本発明者らのＴＤＲ（時間領域反射）測定により確認されている。
また上述のように、特許文献５によるプリント配線基板では、接地配線層のメッシュ構造パターンの端部の鋭角部分で、設計通りの鋭角スペースが形成されないことが多いため、製品検査で不良とされる割合も高く、製品歩留まり上も問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１９】
【特許文献１】特開平７−３２１４６３号公報
【特許文献２】特開２００６―１４７８３７号公報
【特許文献３】特開２００６―２８６７３８号公報
【特許文献４】特開２００７―２０７９９７号公報
【特許文献５】特開２００７―２２７４６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
本発明は、以上のような事情に鑑みてなされたもので、従来よりも薄肉化した特性インピーダンスコントロール対応プリント配線基板として、接地配線層にメッシュ構造パターンを適用しながらも、前記特許文献５によるプリント配線基板の場合のような、接地絶縁層周辺部における問題、すなわち鋭角部分による問題が生じることなく、安定して特性インピーダンスの制御を行い得るようにするとともに、製品歩留まりの向上を図り得るようにしたプリント配線基板を提供することを課題とするものである。そしてまた本発明は、特に薄肉化により屈曲性を従来よりも格段に向上させたフレキシブルプリント配線基板も2004-しくはフレックスリジッドプリント配線基板として、上述の課題を解決した特性インピーダンスコントロール対応プリント配線基板を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明の特性インピーダンスコントロール対応プリント配線基板では、基本的には、接地配線層に、メッシュパターン構造を適用しながらも、そのメッシュ構造のパターン形状を、特許文献５に示されるような交差状のパターンとは根本的に変えることによって、特許文献５のプリント配線基板で生じている問題を解決することとしている。すなわち、特許文献５のプリント配線基板では、図８に示したように（また図７の場合と同様に）、接地配線層１０Ａ、１０Ｂのパターンを、それぞれその長さ方向に一直線状に連続させてそれぞれが互いに交差するように重ね合わせたパターンとしているが、本発明では、パターン形状についての発想を全く変えて、交差状ではなく、段違い状に接地配線層のパターンを形成することによって、前記課題を解決している。ここで、接地配線層についての段違い状のメッシュ構造パターンとは、より具体的に言えば、所定の方向に沿って連続的に延び、かつ所定の間隔を置いて平行に形成されている複数の連続帯状パターン部と、隣り合う連続帯状パタ−ン部の間を結ぶように形成されている複数の非連続帯状パターン部とからなり、前記非連続帯状パターン部が、連続帯状パターン部の延びる方向に対して交差する方向に沿うよう、所定の間隔を置いて相互に平行に形成されるとともに、各連続帯状パターン部の幅方向の一方の側の非連続帯状部の位置が、他方の側の非連続帯状パターン部の延長位置に対して、連続帯状パターン部の延びる方向にずれているパターン、と言うことができる。
【００２２】
したがって本発明の基本的な形態（第１の形態）による特性インピーダンスコントロール対応プリント配線基板は、
絶縁層における一方の面に信号線層のパターンを配列し、絶縁層の他方の面に、メッシュ構造パターンで接地配線層を設けた特性インピーダンスコントロール対応プリント配線基板において、
前記接地配線層のメッシュ構造パターンは、所定の方向に沿って連続的に延び、かつ所定の間隔を置いて平行に形成されている複数の連続帯状パターン部と、隣り合う連続帯状パタ−ン部の間を結ぶように形成されている複数の非連続帯状パターン部とからなり、
前記非連続帯状パターン部は、連続帯状パターン部の延びる方向に対して交差する方向に沿うよう、所定の間隔を置いて相互に平行に形成されるとともに、各連続帯状パターン部の幅方向の一方の側の非連続帯状部の位置が、他方の側の非連続帯状パターン部の延長位置に対して、連続帯状パターン部の延びる方向にずれていることを特徴とするものである。
【００２３】
また本発明の第２の形態による特性インピーダンスコントロール対応プリント配線基板は、前記第１の形態による特性インピーダンスコントロール対応プリント配線基板において、連続帯状パターン部の延びる方向と非連続帯状パターン部の延びる方向とが、９０°±２°の範囲内で交差するように構成されていることを特徴とするものである。
【００２４】
さらに本発明の第３の形態による特性インピーダンスコントロール対応プリント配線基板は、前記第２の形態による特性インピーダンスコントロール対応プリント配線基板において、前記複数の連続帯状パターン部および前記複数の非連続帯状パターン部からなる接地配線層の周辺部分が、それらに接する共通接地配線層に取り囲まれ、かつその共通接地配線層に対する連続帯状パターン部および非連続帯状パターン部の角度が、４５±２°の範囲内とされていることを特徴とするものである。
【００２５】
そしてまた本発明の第４の形態による特性インピーダンスコントロール対応プリント配線基板は、前記第１〜第３の形態のうちのいずれかの形態による特性インピーダンスコントロール対応プリント配線基板において、接地配線層における連続帯状パターン部の幅方向の一方の側の非連続帯状部と、連続帯状パターン部の幅方向の他方の側の非連続帯状部とのずれ距離をＤとし、非連続帯状部の幅をＷ２、非連続帯状部の間隔をＳ２としたとき、ずれ距離Ｄが次式、
Ｗ２／２≦Ｄ≦Ｓ２／２
を満たすように定められていることを特徴とするものである。
【００２６】
さらに本発明の第５の形態による特性インピーダンスコントロール対応プリント配線基板は、前記第１〜第４の形態のうちのいずれかの形態による特性インピーダンスコントロール対応プリント配線基板において、前記信号配線層の接地配線層への投影面の長手方向が、連続帯状パターン部の延びる方向に対して４５°±２°の範囲内で交差するように構成されていることを特徴とするものである。
【００２７】
また本発明の第６の形態による特性インピーダンスコントロール対応プリント配線基板は、前記第１〜第５の形態のうちのいずれかの形態による特性インピーダンスコントロール対応プリント配線基板において、前記絶縁層を柔軟な材料で形成して、フレキシブルプリント配線基板としたことを特徴とするものである。
【００２８】
さらに本発明の第７の形態による特性インピーダンスコントロール対応プリント配線基板は、前記第１〜第５の形態のうちのいずれかの形態による特性インピーダンスコントロール対応プリント配線基板において、前記絶縁層を柔軟な材料で形成して、そのプリント配線基板の長手方向の少なくとも一部をフレキシブル部とするとともに、そのプリント配線基板の長手方向の他の部分には相対的に硬質な絶縁材料を積層して、電子部品を搭載し得るリジッド部として、フレックスリジッドプリント配線基板を構成したことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、特性インピーダンスコントロールプリント配線基板として、その接地配線層に、従来提案されている交差状のメッシュ構造パターンとは全く異なる段違い状のメッシュ構造パターンを適用しているため、その接地配線層が周辺の共通接地配線層に接する部分の付近のスペースの隅部に小さい角度の鋭角が生じることを回避でき、そのためスペースの隅部をも確実かつ正確に抜いて、設計通りのパターンの接地配線層を容易に形成することができるから、製品歩留まりを向上させることができるとともに、スペースの隅部に導体層が残って、信号配線の特性インピーダンスに悪影響を与えるおそれも少なく、したがって、安定して特性インピーダンスを制御することができ、特に信号配線層と接地配線層との間の絶縁層を、例えば２５μｍ程度まで薄肉化した場合に、その効果は大きい。
また本発明の特性インピーダンスコントロール対応プリント配線基板においては、前記絶縁層を薄肉化しても安定して特性インピーダンスを制御できるため、基板全体の薄肉化、ひいては屈曲性（折り曲げ性）の向上に効果があるから、フレキシブルプリント配線基板あるいはフレックスリジッドプリント配線基板に適用して、顕著な効果を得ることができる。
但し、本発明は、リジッドプリント配線基板に適用してもよく、その場合にも、薄肉化を図れると同時に、特性インピーダンス制御を安定に行い得る効果が奏される。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の基本的な実施形態の特性インピーダンスコントロール対応プリント配線基板の原理的な断面構造を、略解的に示す縦断面図である。
【図２】本発明の基本的な実施形態の特性インピーダンスコントロール対応プリント配線基板における、接地配線層のメッシュ構造パターンを平面的に示す略解図である。
【図３】図２の要部を拡大して示す略解図である。
【図４】図２、図３に示されるメッシュ構造パターンを有する接地配線層の周辺部分の状況を拡大して示す略解的図である。
【図５】本発明の基本的な実施形態の特性インピーダンスコントロール対応プリント配線基板における、図２、図３に示される接地絶縁層と信号配線層との関係を示す、平面的な略解図である
【図６】本発明の別の実施形態の特性インピーダンスコントロール対応プリント配線基板の断面構造を、略解的に示す縦断面図である。
【図７】従来の特性インピーダンスコントロール対応プリント配線基板における接地配線層の交差状のメッシュ構造パターンを示す略解図である。
【図８】先行技術としての特許文献５に示されている特性インピーダンスコントロール対応プリント配線基板の接地配線層における交差状のメッシュ構造パターンを示す略解図である。
【図９】図８に示される特許文献５における接地配線層の交差状のメッシュ構造パターンの周辺部分を拡大して示す略解図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本発明の実施形態につぃて、図面を参照して詳細に説明する。
図１には、本発明の基本的な実施形態、すなわち信号配線層が１層で、接地配線層が１層の基本的なフレキシブルプリント配線基板に適用した例の原理的な態様として示す。
【００３２】
図１は、その実施形態のプリント配線基板の断面構造を模式的に示すものであり、ポリイミド樹脂などの柔軟な絶縁材料からなる絶縁層１６の一方の面には、複数の信号配線１２０からなる信号配線層１２が形成され、絶縁層１６の他方の面には、接地配線層（グラウンド層）１０が形成されている。なお、図示は省略しているが、信号配線層１２の表面側、及び接地配線層（グラウンド層）１０の表面側には、その一部もしくは全部に、柔軟性を有する絶縁材料、例えばポリイミド樹脂からなる被覆層（カバーレイ）あるいはレジストの保護膜が形成されるのが通常であるが、ここでは本発明の本質には関係しないから、その詳細な説明は省略する。
【００３３】
ここで、前記絶縁層１６の厚みは、基本的には特に限定されないが、本発明で目標とするような屈曲性向上のために薄肉化したプリント配線基板としては、例えば１２〜５０μｍ程度、望ましくは２５μｍ程度以下とされる。また信号配線層１２は、例えば銅箔などの導電性薄膜からなるものであり、通常は２０μｍ〜５０μｍ程度の厚みとされる。なおこの信号配線層１２は、フレキシブルプリント配線基板の場合、あるいは後述するフレックスリジッドプリント配線基板のフレキシブル部の場合、所定の幅を有する帯状の複数本の信号配線１２０が、相互に平行となるように、エッチングなどのパターン加工によって形成されるのが通常である。各信号配線１２０の幅ＳＷ、および間隔（信号配線間のスペース）ＳＳは、プリント配線基板の適用対象などに応じて任意に定められるが、一般には幅ＳＷは５０〜２００μｍ程度、間隔（信号配線間のスペース）ＳＳは５０〜２００μｍ程度とされることが多い。一方、接地配線層（グラウンド層）１０も、信号配線層１２と同様に、例えば銅箔などの導電性薄膜からなるものであり、通常は２０μｍ〜５０μｍ程度の厚みとされる。そしてこの接地配線層１０は、次に図２、図３を参照して詳細に述べるように、エッチングなどのパターン加工によって、特有のメッシュ構造パターンとなるように形成される。
【００３４】
図２、図３には、本発明における接地配線層１０の代表的な例を示す。
図２、図３において、接地配線層１０のメッシュ構造パターンは、基本的には、所定の方向（Ｘ方向）に沿って連続的に延び、かつ所定の間隔Ｓ１を置いて平行に形成されている所定の幅Ｗ１の複数の連続帯状パターン部１０２と、隣り合う連続帯状パタ−ン部１０２の間を結ぶように形成されている所定のＷ２の複数の非連続帯状パターン部１０４とからなり、その非連続帯状パターン部１０４は、連続帯状パターン部の延びる方向（Ｘ方向）に対して交差する方向（図２のＹ方向）に沿うよう、所定の間隔Ｓ２を置いて相互に平行に形成されるとともに、各連続帯状パターン部１０２の幅方向の一方の側の非連続帯状部の位置が、他方の側の非連続帯状パターン部の延長位置に対して、連続帯状パターン部の延びる方向（Ｘ方向）に距離Ｄだけずれるような、段違い状のパターンとされている。
【００３５】
ここで、連続帯状パターン部１０２の延びる方向（Ｘ方向）は、非連続帯状パターン部１０４の延びる方向（Ｘ方向）に対し９０°をなすように定めているが、寸歩誤差、加工誤差などを考慮すれば、９０°±２°程度は許容される。
また連続帯状パターン部１０２の幅Ｗ１は、特に限定されるものではないが、通常は５０μｍ〜２００μｍ程度とされ、またその間隔Ｓ１も、特に限定されるものではないが、通常は１００μｍ〜３００μｍ程度とされる。一方、非連続帯状パターン部１０４の幅Ｗ２も、特に限定されるものではないが、通常は５０μｍ〜２００μｍ程度とされ、またその間隔Ｓ２も、特に限定されるものではないが、通常は１００μｍ〜３００μｍ程度とされる。なお、非連続帯状パターン部１０４の幅Ｗ２および間隔Ｓ２は、それぞれ連続帯状パターン部１０２の幅Ｗ１および間隔Ｓ１と同一とする必要はないが、図示の例では、非連続帯状パターン部１０４の幅Ｗ２は、連続帯状パターン部１０２の幅Ｗ１と同一としている。
【００３６】
なお、接地配線層１０の周辺部分は、図４に示しているように、接地配線層１０の各部分の接地電位を平準化するため、メッシュ構造パターンの周辺部分を取り囲むように、基板周縁と平行に帯状に共通接地配線層１０Ｃが形成され、その共通接地配線層１０Ｃと、メッシュ構造パターンの各連続帯状パターン部１０２の端部、及び複数の非連続帯状パターン部１０４のうち、周辺部分に位置する非連続帯状パターン部１０４とが連続一体化されている。ここで、共通接地配線層１０Ｃは、基板周縁と平行となるよう、矩形状に連続したパターンで形成され、したがってその共通接地配線層１０Ｃの各辺の長手方向は、信号配線層１２の各信号線配線１２０の延びる方向と平行もしくは直交する方向となる。そしてメッシュ構造パターンの接地配線層１０の連続帯状パターン部１０２、及び非連続帯状パターン部１０４の端部が、４５°±２°の角度で共通接地配線層１０Ｃに接することになる。
【００３７】
上述のように、段違い状のメッシュ構造パターンの接地配線層１０の連続帯状パターン部１０２、及び非連続帯状パターン部１０４帯状パターン部１０Ａ，１０Ｂの端部は、４５°±２°という比較的大きな角度で共通接地配線層１０Ｃに接することから、特許文献５に記載されているような、３８°という小さな鋭角となる場合と比較して、接地配線層１０におけるスペースの隅部をも確実かつ正確に抜いて、設計通りのパターンの接地配線層１０を容易に形成することができるから、製品歩留まりを向上させることができる。また、スペースの隅部に導体層が残って、信号配線の特性インピーダンスに悪影響を与えるおそれも少なく、したがって、安定して特性インピーダンスを制御することができ、特に信号配線層１２と接地配線層１０との間の絶縁層を、例えば２５μｍ程度まで薄肉化した場合に、その効果は顕著に現れる。
【００３８】
さらに絶縁層１６の一方の面側の信号配線層１２の各信号配線１２０と、前述のような段違い状のメッシュ構造パターンの接地配線層１０との位置関係について、図５を参照して説明する。
【００３９】
図５においては、接地配線層１０の表面に信号配線層１２の各信号配線１２０を投影させた位置を、仮想線にて示している。各信号配線１２０は、接地配線層１０における連続帯状パターン部１０２が延びる方向Ｘ、非連続帯状パターン部１０４が延びる方向Ｙに対して、４５°をなすようにＰ方向に配列されている。この図５から理解できるように、接地配線層１０に段違い構造のメッシュ構造パターンを適用することによって、各信号配線１２０が接地配線層１０に対向する面積は、いずれの信号配線１２０についても、ほぼ同等となっている。すなわち、ある連続帯状パターン部１０２に接する非連続帯状パターン部１０４の端部をその連続帯状パターン部１０２内に延長させた領域を、交差領域Ｑ（図３、図５参照：仮想線で示している矩形の領域）とすれば、その交差領域Ｑに各信号配線１２０が対向する箇所が出現する頻度は、各信号配線１２０を通じて平均的に少なく、各信号配線１２０が、その単位長さ当たりで接地配線層１０に対向する箇所の数は、いずれの位置の信号配線１２０でも、ほぼ同等となり、その結果、各信号配線１２０が接地配線層１０に対向する面積が、いずれの信号配線１２０についても、ほぼ同等となっているのである。そのため、各信号配線１２０についての特性インピーダンスのばらつきも少なくなり、特性インピーダンス制御品質を向上させることができる。
【００４０】
ここで、接地配線層１０における、ある連続帯状パターン部１０２の幅方向の一方の側の非連続帯状部１０４と、同じ連続帯状パターン部１０２の幅方向の他方の側の非連続帯状部１０４とのずれ距離（正確には、各連続帯状パターン部１０２の幅方向の一方の側の非連続帯状パターン部１０４の中心線と他方の側の非連続帯状パターン部１０４の中心線との間の距離）をＤとすれば、そのずれ距離Ｄを、非連続帯状部１０４の幅Ｗ２、非連続帯状部１０４の間隔Ｓ２に対して、次の式（１）、
Ｗ２／２≦Ｄ≦Ｓ２／２      ・・・・・・（１）
を満たすように定めることが望ましい。この式（１）により定められるずれ距離Ｄの範囲に対応する、非連続帯状パターン部１０４の中心線が位置する範囲を、図３の符号２２で示す。このような範囲内にずれ距離Ｄを設定することによって、各信号配線１２０が接地配線層１０に対向する面積を、いずれの位置の信号配線についても同等化することが確実に可能となる。
なおここで、各信号配線１２０が、その単位長さ当たりで接地配線層１０に対向する箇所の数のばらつきが、３０％程度以内であれば、各信号配線１２０が接地配線層１０に対向する面積がほほ同等となって、特性インピーダンスを安定化し得ることが、本発明者らの実験により判明している。
【００４１】
なお以上の説明では、信号配線層が１層で、接地配線層が１層の基本的なプリント配線基板に適用した例について説明したが、図６に示すように、信号配線層１２が２層で、接地配線層１０が２層の４層構造のプリント配線基板、すなわちいわゆる１−２−１構成のプリント配線基板にも適用できることはもちろんである。すなわち図６の例では、中心絶縁層（コア層）２０として、ポリイミド樹脂などの柔軟な絶縁材料が用いられ、その両面に、それぞれ前述の接地配線層１０が配設され、さらに各接地配線層１０における中心絶縁層（コア層）２０に対して反対側の面に、それぞれ信号配線層１２が形成されている。そして各接地配線層１０は、それぞれ既に説明したと同様の特有の段違い状のメッシュ構造パターンで形成されている。さらに、図示しないが、４層を超える多層構造のプリント配線基板においても、接地配線層に前記と同様な段違い構造のメッシュ構造パターンを適用し得ることももちろんである。
【００４２】
また前述の実施形態では、フレキシブルプリント配線基板に適用するものとして説明したが、長さ方向の少なくとも一部にフレキシブル部を有し、他の部分にリジッド部を有するフレックスリジッドプリント配線基板の場合にも、接地配線層に前記と同様な段違い構造のメッシュ構造パターンを適用することができる。
さらには、絶縁層１６、あるいはさらにコア層としての中心絶縁層２０として、前述のようなポリイミド樹脂などの柔軟な絶縁材料に代えて、例えばガラス、あるいはプリプレグなどの硬質材料を用い、リジッドプリント配線基板とした場合にも、接地配線層に前記と同様な段違い構造のメッシュ構造パターンを適用することができる。
【００４３】
次に本発明の特性インピーダンスコントロール対応プリント配線基板における、特性インピーダンスの安定化についての効果を検証した例を示す。
ここで使用した特性インピーダンスコントロール対応プリント配線基板は、基本的な積層構造は、図６に示したものと同様な１−２−１構造の４層プリント基板であり、信号配線層１２の各信号配線１２０及び接地配線層１０としては、厚みが１８μｍの銅箔を用い、中心絶縁層２０としてはポリイミド樹脂フィルムを用いてその厚みを２５μｍとし、信号配線層１２と各接地配線層１０とによって挟まれる各絶縁層１６の厚みは６０μｍとした。接地配線層１０としては、図２、図３に示した段違い状のメッシュ構造パターンを適用した。また各信号配線１２０は、表１に示すように、幅ＳＷは７５μｍで一定とし、相互間の間隔（スペース）ＳＳを、７５μｍ、１００μｍ、１２５μｍ、１５０μｍの４段階に変化させた。
【００４４】
さらに、接地配線層１０の連続帯状パターン部１０２の幅Ｗ１および間隔Ｓ１を、表２に示すように種々変化させ、また非連続帯状パターン部１０４の幅Ｗ２および間隔Ｓ２を、表３に示すように種々変化させ、さらに非連続帯状パターン部１０４の段違いのずれＤを、表４に示すように種々変化させて、それらを表５中に示すように組み合わせて、それぞれの組み合わせについて、信号配線１２０の間隔（スペース）ＳＳを前述のように７５μｍから１５０μｍまでの４段階に変えて、特性インピーダンスの測定を行った。なお特性インピーダンスとしては、差動インピーダンスについてＴＤＲ測定を行った。ここで、目標とする差動インピーダンスの値は、信号配線１２０の間隔ＳＳが１００μｍの場合において１００Ωとした。
【００４５】
ここで、図５に示している信号配線１２０の間隔ＳＳを変化させれば、各信号配線が接地配線層に対向する面積がたとえ同じであっても、差動インピーダンスが変化することはもちろんである。そして、信号配線１２０の間隔ＳＳ以外の条件が変わらないと仮定すれば、差動インピーダンスは、信号配線１２０の間隔ＳＳの変化に伴って直線的に変化すると予測される。したがって、上記の検証試験において測定された上記各間隔ＳＳでの実際の差動インピーダンスの値（測定値）の、直線上予想値からのずれの程度によって、上記間隔ＳＳの変化に起因する差動インピーダンスのばらつきを評価することができる。また一方、信号配線１２０の間隔ＳＳを変化させることは、接地配線層１０のパターンに対する信号配線１２０の相対的な位置を変化させることを意味する。しがって信号配線１２０の間隔（スペース）ＳＳを変えたときの差動インピーダンスのばらつきがないことは、信号配線１２０の位置による特性インピーダンスのばらつきがないことを意味し、逆に信号配線１２０の間隔（スペース）ＳＳを変えたときの差動インピーダンスのばらつきが大きいことは、信号配線１２０の位置による特性インピーダンスのばらつきが大きいことを意味する。
【００４６】
そこでこの検証実験では、上述のようにＴＤＲ測定により信号配線１２０の間隔（スペース）ＳＳを前述のように７５μｍから１５０μｍまでの４段階に変えて差動インピーダンスを調べ、その値の前記直線上予想値からのずれの程度を、ばらつきとして評価した。その評価結果を、表５中に示す。
【００４７】
なお表５において、ばらつき評価欄の各記号は次の通りである。
×：  各間隔ＳＳにおける前記直線上予想値からの差動インピーダンス測定値のずれが、１５％程度を越えた、ばらつき大のケース。
△：  各間隔ＳＳにおける前記直線上予想値からの差動インピーダンス測定値のずれが、１０〜１５％程度の、ばらつき中程度のケース。
○：  各間隔ＳＳにおける前記直線上予想値からの差動インピーダンス測定値のずれが、５〜１０％程度の、ばらつき小のケース。
◎：  各間隔ＳＳにおける前記直線上予想値からの差動インピーダンス測定値のずれが、５パーセント程度以下の、ばらつき極小のケース。
【００４８】
【表１】
2012094646.tif 000003
【００４９】
【表２】
2012094646.tif 000004
【００５０】
【表３】
2012094646.tif 000005
【００５１】
【表４】
2012094646.tif 000006
【００５２】
【表５】
2012094646.tif 000007
【００５３】
表５から、特性インピーダンスのばらつきには、段違いのずれ距離Ｄが大きな影響を及ぼし、ずれ距離Ｄがゼロの例（Ｎｏ．１、Ｎｏ．１０、Ｎｏ．１４）では、特性インピーダンスのばらつきが大きいことが分かる。また、ずれを付与した例のうちでも、特にずれ距離Ｄを、前記式（１）の範囲内とした例（Ｎｏ．３〜８、Ｎｏ．１１、Ｎｏ．１２、Ｎｏ．１５〜１７では、特性インピーダンスのばらつきを確実に抑制できたことが分かる。
【符号の説明】
【００５４】
１０    接地絶縁層
１２    信号配線層
１６    絶縁層
１０２  連続帯状パターン部
１０４  非連続帯状パターン部
１２０  信号配線
【図１】
2012094646.tif 000008
【図２】
2012094646.tif 000009
【図３】
2012094646.tif 000010
【図４】
2012094646.tif 000011
【図５】
2012094646.tif 000012
【図６】
2012094646.tif 000013
【図７】
2012094646.tif 000014
【図８】
2012094646.tif 000015
【図９】
2012094646.tif 000016