(57)【要約】      （修正有）【課題】信号用ビアの周囲にシールド構造を有するグランド導体を形成することによって、同軸構造を有するビアを含む印刷配線板において、ビア近傍における配線のインピーダンスが安定な配線形状を提供する。【解決手段】印刷配線板１０は、基板１１と、基板１１の上下面を貫通するビア１３と、ビア１３の両端部に設けられたビアランド１４と、ビアランド１４を介してビア１３に接続された配線１６と、ビア１３を囲むように設けられたグランド導体１５とを備える。配線１６は幅広部１６１を有しており、その幅広部１６１の最広部は、ビアランド１４と配線１６との接点から下記の式で求められる距離ｄ１離れた場所に位置している。ｄ（μｍ）＝（信号の波長（μｍ）×１／４）±３００（μｍ）【選択図】図１
2017199763.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
基板の上下面を貫通するビアと、
ビアの両端部に設けられたビアランドと、
ビアランドを介してビアに接続された配線と、
ビアを囲むように設けられたグランド導体と、
を備え、
前記配線が幅広部を有しており、前記幅広部の最広部が、前記ビアランドと前記配線との接点から下記式（Ｉ）で求められる距離ｄ離れた場所に位置している印刷配線板。
ｄ（μｍ）＝（λ×１／４）±３００μｍ                  （Ｉ）
式中、λは配線を伝送する信号の波長（μｍ）を示す。
【請求項２】
前記幅広部の最広部が、前記配線のインピーダンスよりも２６〜３７％小さいインピーダンスとなる幅である請求項１に記載の印刷配線板。
【請求項３】
前記幅広部が円形または扇状を有している請求項１または２に記載の印刷配線板。
【請求項４】
基板の上下面を貫通するビアおよびビアの両端部にビアランドを設け、ビアを囲むようにグランド導体を設け、
前記ビアランドを介して前記ビアに接続された配線が幅広部を有しており、前記ビアランドと前記配線との接点から下記式（Ｉ）で求められる距離ｄ離れた場所に、前記幅広部の最広部が位置するように前記幅広部を設ける印刷配線板の製造方法。
ｄ（μｍ）＝（λ×１／４）±３００μｍ                  （Ｉ）
式中、λは配線を伝送する信号の波長（μｍ）を示す。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、印刷配線板およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、信号用ビアの周囲にシールド構造を有するグランド導体を形成することによって、同軸構造を有するビアを含む印刷配線板が報告されている。このような印刷配線板は、例えば特許文献１に記載されている。このような同軸構造を有するビアを含む印刷配線板では、同軸構造の中央に形成されたビアに配線をそのまま接続すると、配線のインピーダンスが変動するという懸念がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開２０１１／０１８９３８号
【発明の概要】
【０００４】
本開示の印刷配線板は、基板と、基板の上下面を貫通するビアと、ビアの両端部に設けられたビアランドと、ビアランドを介してビアに接続された配線と、ビアを囲むように設けられたグランド導体とを備え、配線が幅広部を有しており、幅広部の最広部が、ビアランドと配線との接点から下記式（Ｉ）で求められる距離ｄ離れた場所に位置している。
ｄ（μｍ）＝（λ×１／４）±３００μｍ                  （Ｉ）
式中、λは配線を伝送する信号の波長（μｍ）を示す。
【０００５】
本開示に係る印刷配線板の製造方法は、基板の上下面を貫通するビアおよびビアの両端部にビアランドを設け、ビアを囲むようにグランド導体を設け、ビアランドを介してビアに接続された配線が幅広部を有しており、ビアランドと配線との接点から上記式（Ｉ）で求められる距離ｄ離れた場所に、幅広部の最広部が位置するように幅広部を設ける。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】図１（Ａ）は本開示に係る印刷配線板の一実施形態を示す斜視図であり、図１（Ｂ）は図１（Ａ）に示す印刷配線板の上面図である。
【図２】同軸ビア構造を説明するための説明図である。
【図３】本開示に係る他の実施形態の印刷配線板を示す上面図である。
【図４】図４（Ａ）および（Ｂ）は、本開示に係るさらに他の実施形態の印刷配線板を示す上面図である。
【図５】実施例１で得られた各印刷配線板のＴＤＲ波形を示すグラフである。
【図６】実施例１で得られた各印刷配線板のＴＤＲ波形を示すグラフである。
【図７】図７（Ａ）は比較例２で得られた印刷配線板の配線とビアランドとの接点近傍を示す説明図であり、図７（Ｂ）は比較例３で得られた印刷配線板の配線とビアランドとの接点近傍を示す説明図である。
【図８】実施例２および比較例１〜３で得られた各印刷配線板のＴＤＲ波形を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
本開示に係る印刷配線板の一実施形態を、図１（Ａ）および（Ｂ）に基づいて説明する。この一実施形態の印刷配線板１０は、基板１１と、電源層のクリアランス部１２と、基板の上下面を貫通するビア１３と、ビア１３の両端部に設けられたビアランド１４と、グランド導体１５と、ビア１３に接続された配線１６とを備える。印刷配線板１０は、図２に示すように、ビア１３およびビア１３の周縁部に形成された円筒形状のグランド導体１５を含む同軸ビア構造を有している。
【０００８】
基板１１は複数の絶縁層１１１を含む。絶縁層１１１は、絶縁性を有する素材で形成されていれば特に限定されない。絶縁性を有する素材としては、例えば、エポキシ樹脂、ビスマレイミド−トリアジン樹脂、ポリイミド樹脂などの有機樹脂などが挙げられる。これらの有機樹脂は２種以上を混合して用いてもよい。絶縁層１１１の厚みは特に限定されず、例えば３０〜４００μｍ程度である。各絶縁層１１１の表面には、配線層、電源層、グランド層などの導体層が形成されている。
【０００９】
絶縁性を有する素材として有機樹脂を使用する場合、有機樹脂に補強材を配合して使用するのが好ましい。補強材としては、例えば、ガラス繊維、ガラス不織布、アラミド不織布、アラミド繊維、ポリエステル繊維などの絶縁性布材が挙げられる。補強材は２種以上を併用してもよい。さらに、絶縁性を有する素材には、シリカ、硫酸バリウム、タルク、クレー、ガラス、炭酸カルシウム、酸化チタンなどの無機充填材が含まれていてもよい。
【００１０】
ビア１３は、基板１１の上下面を貫通するように形成されている。ビア１３は導体で形成されており、導体としては、例えば銅、アルミニウム、金、銀などが挙げられる。加工性およびコストの観点から銅が望ましい。
【００１１】
ビア１３の両端部には、ビアランド１４が設けられている。ビアランド１４は、ビア１３と後述する配線１６とを電気的に接続している。ビアランド１４は導体で形成されており、導体としては、例えば銅、アルミニウム、金、銀などが挙げられる。加工性およびコストの観点から銅が望ましい。
【００１２】
ビア１３の周縁部には、グランド導体１５が形成されている。グランド導体１５はビア１３を中心に等距離の円筒形状を有しており、ビア１３とは接触しないように形成されている。グランド導体１５は導体で形成されており、導体としては、例えば銅、アルミニウム、金、銀などが挙げられる。加工性およびコストの観点から銅が望ましい。グランド導体１５は、例えば１５〜７０μｍ程度の厚みを有している。さらに、グランド導体１５は後述の配線１６と接触しないように、配線１６が形成される部分に切欠き部を有している。
【００１３】
ビア１３は、ビア１３の両端部に形成されたビアランド１４を介して配線１６と電気的に接続されている。配線１６は、ビア１３から印刷配線板１０の外周部に向けて延在している。配線１６は、通常、導体で形成されており、導体としては、例えば銅、アルミニウム、金、銀などが挙げられる。加工性およびコストの観点から銅が望ましい。配線１６は、例えば、化学銅めっき（無電解銅めっき）などの化学（無電解）めっき、電解銅めっきなどの電解めっき、銅箔などの金属箔によって形成される。さらに、配線１６は、銅箔などの金属箔上に銅めっきなどのめっきを施すことによって形成されてもよい。
【００１４】
配線１６の太さおよび厚みは、印刷配線板１０の用途や基板１１の大きさに応じて適宜設定され、特に限定されない。配線１６は、幅広部１６１を有している。この幅広部１６１は、幅広部１６１の最も幅の広い部分（最広部）が、ビアランド１４と配線との接点から下記式（Ｉ）で求められる距離ｄ離れた場所に位置するように形成されている。式中のλは配線を伝送する信号の波長（μｍ）を示している。図１（Ｂ）において、ｄ１で示す距離が式（Ｉ）で求められる距離ｄに相当する。
ｄ（μｍ）＝（λ×１／４）±３００μｍ                  （Ｉ）
【００１５】
同軸ビア構造を有する印刷配線板では、通常、同軸ビア構造の中央部に位置するビアに配線を接続すると、配線のインピーダンスは、ビアを囲むように設けられたグランド導体の近傍では低くなり、グランド導体から離れるにつれて高くなる。すなわち、同軸ビア構造を有する印刷配線板では、配線のインピーダンスは一定ではなく変動して不安定になる。
【００１６】
一実施形態の印刷配線板１０では、配線１６が特定の位置に幅広部１６１を有している。この幅広部１６１は、幅広部１６１の最広部が、ビアランド１４と配線１６との接点から下記式（Ｉ）で求められる距離ｄ離れた場所に位置するように形成されている。その結果、配線１６のインピーダンスの変動が許容可能な程度まで小さくなり、配線１６全体のインピーダンスが安定化される。許容されるインピーダンスの変動とは、通常、配線のインピーダンス±１Ω程度である。
【００１７】
配線１６のインピーダンスの変動をより小さくするために、幅広部１６１の最広部が、ビアランド１４と配線１６との接点から下記式（Ｉ）’で求められる距離ｄ’離れた場所に位置するように形成されていてもよい。
ｄ’（μｍ）＝（λ×１／４）±１００μｍ                （Ｉ）’
【００１８】
配線１６に形成された幅広部１６１は円形状を有している。円形状を有する幅広部１６１では、最広部は直径部分に相当する。この直径部分がビアランド１４と配線１６との接点から上記式（Ｉ）で求められる距離ｄ１離れた場所に位置するように、幅広部１６１を形成する。幅広部１６１は、配線１６を形成する際に一体的に形成してもよい。あるいは、配線１６の幅よりも大きな直径を有する円形状のパッド（幅広部１６１）を、配線１６に電気的に接続してもよい。
【００１９】
幅広部１６１における最広部の幅（大きさ）は特に限定されない。インピーダンスの変動を小さくするために、例えば配線のインピーダンスよりも２６〜３７％小さいインピーダンスとなるように、最広部の幅を設定すればよい。インピーダンスの変動をより小さくするために、配線のインピーダンスよりも２９〜３４％小さいインピーダンスとなるように、最広部の幅を設定してもよい。
【００２０】
次に、本開示に係る印刷配線板の他の実施形態を、図３に基づいて説明する。上述の一実施形態の印刷配線板１０と同じ部材については同一の符号を付しており、詳細な説明は省略する。図３に示す印刷配線板２０は、上述の印刷配線板１０と配線１６に形成された幅広部の形状が異なる。印刷配線板１０の配線１６は円形状の幅広部１６１を有しているのに対し、印刷配線板２０の配線１６は扇状の幅広部１６２を有している。この場合も、幅広部１６２は、幅広部１６２の最広部が、ビアランド１４と配線１６との接点から上記式（Ｉ）で求められる距離ｄ離れた場所に位置するように形成されている。図３において、ｄ２で示す距離が式（Ｉ）で求められる距離ｄに相当する。
【００２１】
このように、配線に形成される幅広部の形状は特に限定されない。幅広部の最広部が、ビアランドと配線との接点から上記式（Ｉ）で求められる距離ｄ離れた場所に位置するように形成されていれば、幅広部は、例えば円形状、扇状、多角形状（三角形、四角形、五角形、六角形など）など任意の形状を有していてもよい。
【００２２】
次に、本開示に係る印刷配線板のさらに他の実施形態を、図４（Ａ）および（Ｂ）に基づいて説明する。上述の一実施形態の印刷配線板１０と同じ部材については同一の符号を付しており、詳細な説明は省略する。図４（Ａ）に示す印刷配線板３０は、上述の印刷配線板１０とグランド導体の形状が異なる。印刷配線板１０のグランド導体１５は円筒形状を有している。一方、印刷配線板３０のグランド導体１５’は、基板１１の上下面を貫通するビアの形態で、ビア１３’の周縁部に形成されている。なお、ビア１３’は、中央部が充填されていない図としているが、充填・非充填はどちらでも良い。ビア１３も同様である。
【００２３】
図４（Ｂ）に示す印刷配線板３０’は、配線１６に形成された幅広部１６４が扇状を有している以外、図４（Ａ）に示す印刷配線板３０と同様であり、詳細な説明は省略する。
【００２４】
図４（Ａ）および（Ｂ）では、ビア形態のグランド導体１５’は、ビア１３’の周縁部に６個形成されている。しかし、グランド導体１５’の数は６個に限定されるわけではなく、少なくとも２個形成されていればよい。グランド導体１５’の径も特に限定されず、例えば２００〜８００μｍ程度であればよい。
【００２５】
以上のように、本開示の印刷配線板は、配線が特定の位置に幅広部を有しているため、配線のインピーダンスの変動を許容可能な程度まで小さくすることができる。その結果、配線全体のインピーダンスを安定化することができる。
【００２６】
本開示の印刷配線板は、上述の実施形態に限定されない。例えば、上述の図１（Ａ）に示す印刷配線板１０は８層の導体層を含んでいる。しかし、同軸ビア構造を構成するために、基板は少なくとも２層構造を有していればよい。
【００２７】
上述の図１〜３において、ビア１３は円柱形状を有しており、図４においては、ビア１３’は中央部が充填されていない円筒形状を有している。しかし、ビア１３のようにビアを柱状で用いる場合、例えば、三角柱、四角柱、五角柱、六角柱など多角柱形状であってもよい。ビア１３’のようにビアを筒状で用いる場合、例えば、断面が三角形、四角形、五角形、六角形などの角筒形状であってもよい。
【実施例】
【００２８】
以下、実施例を挙げて本開示の印刷配線板を具体的に説明するが、本開示の印刷配線板はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００２９】
（実施例１）
図１に示す印刷配線板１０に基づいて、最広部の位置がビアランドと配線との接点から「（λ×１／４）−３００μｍ」〜「（λ×１／４）＋３００μｍ」となるように幅広部の位置を変えた複数の印刷配線板を得た。ビアの直径は０．３ｍｍ、ビアランドの直径は０．６ｍｍ、円筒形状を有するグランド導体の外径は１．５ｍｍであった。さらに、「λ×１／４」は７００μｍであった。
【００３０】
ＴＤＲ（Time Domain Reflectometry）法によって得られた各印刷配線板に形成された５０ＧＨｚ配線のインピーダンスをシミュレーションした。配線自体のインピーダンスは約５０Ωである。幅広部の直径（最広部）は、幅広部自体のインピーダンスが約３４Ωとなる大きさ、すなわち配線自体のインピーダンス（約５０Ω）より約３２％小さくなるように調整した。
【００３１】
図５に、最広部の位置がビアランドと配線との接点から「（λ×１／４）−３００μｍ」〜（λ×１／４）となるように幅広部の位置を変えて得られた印刷配線板の測定結果を示す。図６に、最広部の位置がビアランドとの接点から（λ×１／４）〜「（λ×１／４）＋３００μｍ」となるように幅広部の位置を変えて得られた印刷配線板の測定結果を示す。図５および６に示すように、いずれの印刷配線板においても、配線のインピーダンスの変動は小さく（±１Ω以下）、許容範囲内の変動であった。したがって、配線全体のインピーダンスが安定化されていることがわかる。
【００３２】
（実施例２）
図３に示す印刷配線板２０に基づいて、配線の幅広部が扇状を有する印刷配線板を得た。幅広部は、最広部がビアランドと配線との接点から「λ×１／４」の位置となるように形成した。ビアの直径は０．３ｍｍ、ビアランドの直径は０．６ｍｍ、円筒形状を有するグランド導体の外径は１．５ｍｍであった。さらに、「λ×１／４」は７００μｍであった。
【００３３】
（比較例１）
配線に幅広部を形成しなかった以外は、実施例２と同様の手順で印刷配線板を得た。
【００３４】
（比較例２）
図７（Ａ）に示すように、配線１６０に幅広部１６０’および１６０’’を形成し、最広部がビアランド１４０と配線１６０との接点近傍（クリアランス部１２０内）となるようにした以外は実施例２と同様の手順で印刷配線板を得た。
【００３５】
（比較例３）
図７（Ｂ）に示すように、配線１６０に幅広部１６０’を形成し、最広部がビアランド１４０と配線１６０との接点近傍（クリアランス部１２０内）となるようにした以外は実施例２と同様の手順で印刷配線板を得た。
【００３６】
実施例２および比較例１〜３で得られた各印刷配線板に形成された配線のインピーダンスを、実施例１と同様の手順で測定した。配線自体のインピーダンスは約５０Ωである。幅広部の最広部は、幅広部自体のインピーダンスが約３４Ωとなる大きさ、すなわち配線自体のインピーダンス（約５０Ω）より約３２％小さくなるように調整した。測定結果を図８に示す。
【００３７】
図８に示すように、実施例２で得られた印刷配線板は、配線のインピーダンスの変動は小さく（±１Ω以下）、許容範囲内の変動であった。したがって、配線全体のインピーダンスが安定化されていることがわかる。なお、図８に記載の「λ／４」は、図５および６に記載の「λ／４」と同じものである。
【００３８】
一方、比較例１で得られた印刷配線板は、配線に幅広部が形成されておらず、配線のインピーダンスの変動が大きいことがわかる。さらに、比較例２および３で得られた印刷配線板は、配線に幅広部が形成されているものの、最広部がビアランド１４０と配線１６０との接点近傍、すなわち、式（Ｉ）で求められる距離ｄの範囲外に位置している。そのため、配線のインピーダンスの変動が大きいことがわかる。
【符号の説明】
【００３９】
１０、２０、３０、３０’    印刷配線板
１１  基板
１２  電源層のクリアランス部
１３、１３’  ビア
１４  ビアランド
１５、１５’  グランド導体
１６  配線
１６１、１６２、１６３、１６４  幅広部
１２０  クリアランス部
１４０  ビアランド
１６０  配線
１６０’、１６０’’  幅広部
【図１】
2017199763.tif 000003
【図２】
2017199763.tif 000004
【図３】
2017199763.tif 000005
【図４】
2017199763.tif 000006
【図５】
2017199763.tif 000007
【図６】
2017199763.tif 000008
【図７】
2017199763.tif 000009
【図８】
2017199763.tif 000010