(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁層を介してグランド層と信号配線とが対峙し、前記グランド層が形成される絶縁層の面には、絶縁性素材により形成された突起部が配置されると共に、少なくとも前記突起部の配置位置を除いた前記絶縁層の面に沿って導電性素材による前記グランド層が形成され、前記絶縁層の面に配置される前記突起部の配置形態により、前記信号配線の特性インピーダンスが調整されるように構成した回路基板であって、
前記グランド層は導電性ペーストにより構成され、前記導電性ペーストによる膜厚が、前記絶縁層に配置された前記突起部の頂部よりも薄く形成されることで、導電性ペーストによる前記グランド層が前記突起部によりメッシュ状に開口されていることを特徴とする回路基板。
【請求項２】
絶縁層を介してグランド層と信号配線とが対峙し、前記グランド層が形成される絶縁層の面には、絶縁性素材により形成された突起部が配置されると共に、少なくとも前記突起部の配置位置を除いた前記絶縁層の面に沿って導電性素材による前記グランド層が形成され、前記絶縁層の面に配置される前記突起部の配置形態により、前記信号配線の特性インピーダンスが調整されるように構成した回路基板であって、
前記グランド層は導電性ペーストにより構成され、前記導電性ペーストによる膜厚が、前記絶縁層に配置された前記突起部の頂部よりも厚く形成されることで、導電性ペーストによる前記グランド層が前記突起部を覆うようになされ、前記グランド層と前記信号配線との距離を、前記突起部の配置位置において拡大することで、当該拡大部分においてグランド層と信号配線との静電容量を低く設定するように構成したことを特徴とする回路基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、グランド層に対して絶縁層を介して信号配線を対峙させた回路基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば高周波帯で動作するディバイスを実装する回路基板は、信号の反射や波形歪みの発生を抑えるために信号伝送路（以下、信号配線とも言う。）の特性インピーダンス（以下、これをＺ0 とも称する。）を、前記ディバイスの入出力インピーダンスに整合させる必要がある。
【０００３】
前記したように信号伝送路の特性インピーダンスを整合させるためには、適切なパターン幅の信号伝送路（ストリップライン）に適切な厚さの絶縁体層を挟んでグランド層と対峙させるストリップ構造またはマイクロストリップ構造が採用されている。
【０００４】
前記した回路基板構造における前記グランド層は、信号伝送路の特性インピーダンスを規定する電気的な基準面となる。そして、一般に特性インピーダンスはシングルエンドで５０Ω前後に、差動で１００Ω前後に選択される場合が多い。
【０００５】
一方、前記した回路基板における特性インピーダンスは、信号伝送路の単位長さあたりのリアクタンスＬと、前記信号伝送路とグランド層との間における単位面積あたりの静電容量Ｃの比（リアクタンスＬ／容量Ｃ）の平方根で近似される値となる。
【０００６】
ところで、近年においては前記したディバイスを実装する回路基板として、薄いフレキシブル回路基板（ＦＰＣ）が多用されており、このような回路基板を採用した場合においては、当然ながら前記グランド層に対する信号伝送路の層間が狭く（薄く）、両者間における静電容量Ｃの値が前記層間の寸法にほぼ反比例して上昇する。
【０００７】
したがって、前記した薄い例えばＦＰＣにおいて、所望の前記Ｚ0 を得ようとするには、従来のリジット基板などのように層間が厚い回路基板に比べて信号伝送路の幅を狭く（細く）形成することで、前記静電容量Ｃの上昇を抑える手段を採用せざるを得ない。
【０００８】
このように所望のＺ0 を得るために、信号配線を細く形成しようとする場合においては、信号配線の加工が困難なほどに細くせざるを得ない場合が発生する。また、たとえ信号配線の加工が可能であっても、信号配線が細いほどその加工精度および線幅ばらつきの比率が高まり、これに伴ってＺ0 のばらつきが増大する。
【０００９】
このために、前記Ｚ0 の変化が大きな信号配線部分において、信号の反射や波形歪みを発生させるという問題を招来させる。さらに、信号配線の配線抵抗値が高くなるために、これに供給される信号周波数が高いほど、伝送特性の悪化の要因になる等の問題を抱えることになる。
【００１０】
そこで、前記した技術的な課題を解決するために、いわゆるベタパターン層として形成される前記グランド層を方形のメッシュ状に銅抜きして、単位面積あたりのグランド層と信号配線との対向面積を実質的に小さくさせることで、前記信号配線の幅を確保する提案がされている。これは次に示す特許文献１に示されている。
【特許文献１】特開平７−３２１４６３号公報
【００１１】
ところで、昨今においては例えば携帯電話機のような折り畳み構造を有する電子機器などに利用するための屈曲用途のＦＰＣなどにおいて、また電磁波シールドが必要でカバーレイフィルムなどのレジスト層の上などにグランド層を形成した仕様のＦＰＣにおいても、前記したＺ0 の対応が必要なケースが増加している。
【００１２】
前記した屈曲用途のＦＰＣにおいては、両面配線構造は耐屈曲性を著しく阻害するので、柔軟で極薄なシールド層を追加し、そのシールド層をグランドプレーンとして特性インピーダンスの設計をするのが有効である。また、電磁波シールドを必要とする薄物基板においても、同様にシールド層をグランドとして特性インピーダンスの設計をするのが有効である。
【００１３】
前記シールド層を構成するシールド材としては、例えば銀ペーストに代表される導電性粒子を分散させた導電性ペーストを印刷し硬化させたもの、またフィルムなどの有機膜に蒸着やその他の方法で金属層を成膜し、導電性接着剤が塗布されたものの二種類が一般的である。
【００１４】
ところが、前者のようなペースト類を用いて、所望のＺ0 を得るために、印刷によりメッシュ状などの空隙のあるグランドプレーンを形成することは可能であるものの、印刷のために、かすれやにじみなどの影響を大きく受け易く、面積の精度が低下するという問題が発生する。
【００１５】
また、後者のように蒸着等により金属層を成膜したシールドフィルムに到っては、多量生産には向かない非現実的な微細な打ち抜き加工を施さない限り、メッシュ状など空隙のあるグランドプレーンを形成することは不可能である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
この発明は、前記した技術的な問題点に着目してなされたものであり、メッシュ状の印刷を行うことなく、また打ち抜き加工等を施すことなく、実質的にメッシュ状などの空隙のあるグランドプレーンと同等の作用を果たし、これにより特性インピーダンスの精度を向上させることができる回路基板を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
前記した課題を解決するためになされたこの発明にかかる回路基板は、絶縁層を介してグランド層と信号配線とが対峙した構成の回路基板であって、前記グランド層が形成される絶縁層の面には、絶縁性素材により形成された突起部が配置されると共に、少なくとも前記突起部の配置位置を除いた前記絶縁層の面に沿って導電性素材による前記グランド層が形成され、前記絶縁層の面に配置される前記突起部の配置形態により、前記信号配線の特性インピーダンスが調整されるように構成した点に特徴を有する。
【００１８】
この場合、好ましい一つの形態においては、前記グランド層は導電性ペーストにより構成され、前記導電性ペーストによる膜厚が、前記絶縁層に配置された前記突起部の頂部よりも薄く形成されることで、導電性ペーストによる前記グランド層が前記突起部によりメッシュ状に開口された構成にされる。
【００１９】
また、好ましい他の一つの形態においては、前記グランド層は導電性ペーストにより構成され、前記導電性ペーストによる膜厚が、前記絶縁層に配置された前記突起部の頂部よりも厚く形成されることで、導電性ペーストによる前記グランド層が前記突起部を覆うようになされ、前記グランド層と前記信号配線との距離を、前記突起部の配置位置において拡大することで、当該拡大部分においてグランド層と信号配線との静電容量を低く設定するように構成される。
【００２０】
さらに、好ましい他の一つの形態においては、前記グランド層として、予めフィルム基材に金属素材を成膜した導電性薄膜を用い、前記導電性薄膜によるグランド層を前記突起部が配置された絶縁層の面に沿って貼着することで、前記グランド層と前記信号配線との距離を、前記突起部の配置位置において拡大し、当該拡大部分においてグランド層と信号配線との静電容量を低く設定するように構成される。
【発明の効果】
【００２１】
前記した構成の回路基板によると、グランド層が形成される絶縁層の面には、絶縁性素材により突起部が形成され、一つの手段として前記突起部が形成された絶縁層の面に導電性ペーストが印刷される。この場合、前記導電性ペーストの膜厚が絶縁層に形成された前記突起部の頂部よりも薄く形成されることで、導電性ペーストによるグランド層には前記突起部の存在により、実質的にメッシュ状の開口（空隙部）を形成させることができる。これにより、信号配線の特性インピーダンスを調整することが可能となる。
【００２２】
また、前記導電性ペーストの膜厚が絶縁層に形成された前記突起部の頂部を覆う状態に形成しても、前記突起部の形成位置においてグランド層と信号配線との距離を拡大させることができる。すなわち、前記突起部の形成位置においてグランド層と信号配線との静電容量を低く設定することができるので、同様に信号配線の特性インピーダンスを調整することが可能となる。
【００２３】
さらに、この発明にかかる回路基板においては、グランド層として予めフィルム基材に金属素材を成膜した導電性薄膜を用いることができる。この場合においても、前記導電性薄膜によるグランド層を突起部が形成された絶縁層の面に沿って貼着することで、前記突起部の配置位置においてグランド層と信号配線との距離を拡大させることができる。これにより、突起部の形成位置において同様にグランド層と信号配線との静電容量を低く設定することができるので、信号配線の特性インピーダンスを調整することが可能となる。
【００２４】
前記したいずれの手段を採用するにしても、メッシュ状の印刷を行うことなく、また打ち抜き加工等を施すことなく、実質的にメッシュ状などの空隙を施した場合と同等の機能を備えたグランド層を得ることができる。
【００２５】
これにより、所望の特性インピーダンスを得るにあたり、信号配線の線幅を比較的大きく確保することができるので、線幅のばらつきが抑えられ、これに伴いＺ0 のばらつきの発生を抑制することができる。また、メッシュ状の印刷を行うことによるにじみやかすれによるＺ0 のばらつきの発生要因も除去することができ、信号配線の特性インピーダンスの精度を向上させることができる回路基板を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
図１および図２はこの発明にかかる回路基板について、これをフレキシブルプリント基板に適用した第１の実施の形態を示した模式図であり、図１は平面図で、図２は図１におけるＡ−Ａ線より矢印方向に視た状態の断面図で示している。
【００２７】
図１および図２における符号１は絶縁性素材により形成されたフィルム状のベース基材を示しており、このベース基材１の一方の面（図２に示す上面）には、銅箔により形成された複数本の信号配線２が配列されている。また前記信号配線２を覆うようにして絶縁層３がベース基材１に積層されている。
【００２８】
前記したベース基材１には、例えばポリエステルフィルム、ポリイミドフィルム、液晶ポリマーフィルムなどを使用することができる。このうち、ポリイミドフィルムは耐熱性があり、部品実装時の半田付け温度に十分に耐えることができ、さらに実際に機器に組み込んだ後の環境変化に対しても安定した性能が発揮できる点で好ましい。なお、ベース基材１の厚さは通常１２．５〜５０μｍのものが使用される。
【００２９】
また、信号配線２を形成する銅箔は、電解銅箔、圧延銅箔のいずれであってもよい。銅箔の厚みは特に制限されないが、１０〜３５μｍの範囲で適宜決定される。フレキシブルプリント基板において、ベース基材１と信号配線２との接着は、特に制限されず、接着剤を使用した接着、あるいは接着剤を使用しない接着のいずれも採用することができる。
【００３０】
また、前記した絶縁層３としては、特に制限されることはなく、例えばフィルムと接着剤とで構成されるカバーレイフィルム（以下の説明においては絶縁層３をカバーレイフィルムと呼ぶこともある。）を好適に採用することができる。
【００３１】
前記カバーレイフィルムの素材としては特に制限されないが、例えばポリエステルフィルム、ポリイミドフィルムを使用することができる。このうち、ベース基材１と同じ素材を用いることが、製造時の加熱工程において製品のカールや反りを防止できる点で好ましい。また、接着剤としてはエポキシ樹脂やアクリル樹脂などの熱硬化性樹脂を使用することができる。
【００３２】
さらに、前記カバーレイフィルム３の上面には絶縁性素材により形成された複数の突起部４が配置されている。なお、図１および図２に示す実施の形態においては、前記突起部４はカバーレイフィルム３の上面に沿ってほぼ半球状を形成するようにして縦横方向にほぼ等間隔をもって配置されている。前記突起部４は比較的粘度の高いペースト状の素材、たとえばエポキシ樹脂などの熱硬化性の樹脂を、ディスペンサもしくはスクリーン印刷を利用することでカバーレイフィルム３上に形成し、これを加熱硬化させることで得ることができる。
【００３３】
そして、前記した突起部４の配置位置を除いた前記カバーレイフィルム３の面に沿って導電性素材によるグランド層５が形成される。なお、図１および図２に示す実施の形態においては、前記グランド層５は導電性ペーストを用いて印刷等の手段で塗布すると共に、これを硬化させることで得ることができる。前記導電性ペーストとしては、例えば銀ペーストを好適に採用することができるが、前記銀ペーストに代えて銅もしくはカーボン等による導電性粒子が分散されているペーストを利用することもできる。
【００３４】
この時、導電性ペーストによる膜厚は、前記カバーレイフィルム３に形成された前記突起部４の頂部よりも薄く（低く）形成されるように制御される。これにより、各突起部４の頂部（中央部）は導電性ペーストによるグランド層５の上面より露出される。したがって、グランド層５はカバーレイフィルム３上に配置された前記各突起部４の存在により、実質的にメッシュ状に開口された構成になされる。
【００３５】
これにより、カバーレイフィルム３を介してグランド層５に対峙する前記した信号配線２は、グランド層５との間における単位面積あたりの静電容量を低下させることができる。それ故、カバーレイフィルム３上に配置される前記突起部４の配置形態により、信号配線２の特性インピーダンスを調整することが可能となり、前記した発明の効果の欄に記述した作用効果を得ることができる。
【００３６】
図３は、この発明にかかる回路基板の第２の実施の形態を平面図で示したものである。なお、図３においてはすでに説明した図１に示した各部と同一の機能を果たす部分を同一符号で示しており、したがってその詳細な説明は省略する。
【００３７】
図３に示す第２の実施の形態においては、絶縁性素材により形成された突起部４は信号配線２に直交する方向に長い島状に形成されている。この第２の実施の形態においても、導電性ペーストによるグランド層５の膜厚は、前記カバーレイフィルム３上に形成された前記突起部４の頂部よりも薄く（低く）なるように形成されている。したがって、各突起部４の長手方向に沿う頂部は、導電性ペーストによるグランド層５の上面より露出される。
【００３８】
図３に示す第２の実施の形態によると、カバーレイフィルム３上に配置された前記各突起部４の存在により、グランド層５には信号配線２に直交するようにして長溝状に開口された空隙部が形成されることになる。したがって、この実施の形態においても、カバーレイフィルム３上に配置される前記突起部４の配置形態により、信号配線２の特性インピーダンスを調整することが可能であり、先に説明した第１の実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００３９】
図４は、この発明にかかる回路基板の第３の実施の形態を平面図で示したものである。なお、図４においてはすでに説明した図１に示した各部と同一の機能を果たす部分を同一符号で示しており、したがってその詳細な説明は省略する。
【００４０】
図４に示す第３の実施の形態においては、絶縁性素材により形成された突起部４は信号配線２とほぼ平行となるようにストライプ状に形成されている。そして、この実施の形態においても、導電性ペーストによるグランド層５の膜厚は、前記カバーレイフィルム３上に形成された前記突起部４の頂部よりも低く（薄く）なるように形成されている。これにより、各突起部４の長手方向に沿う頂部は、導電性ペーストによるグランド層５の上面より露出される。
【００４１】
図４に示す第３の実施の形態においても、カバーレイフィルム３上に配置された前記各突起部４の存在により、グランド層５には信号配線２と平行する方向に長溝状に開口された空隙部が形成されることになる。したがって、この実施の形態においても、カバーレイフィルム３上に配置される前記突起部４の配置形態により、信号配線２の特性インピーダンスを調整することが可能であり、第１の実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００４２】
図５および図６は、この発明にかかる回路基板の第４の実施の形態を示したものであり、図５は図６におけるＣ−Ｃ線より矢印方向に視た状態の断面図で示し、また図６は図５におけるＢ−Ｂ線より矢印方向に視た状態の断面図で示している。なお、図５および図６においも、すでに説明した図１および図２に示した各部と同一の機能を果たす部分を同一符号で示しており、したがってその詳細な説明は省略する。
【００４３】
この実施の形態においては、カバーレイフィルム３上に形成される突起部４は、縦横方向に連続した井桁状に形成されて、四角形状の開口（縦孔）がマトリクス状に形成されている。そして、導電性ペーストによる膜厚が、前記突起部の高さよりも厚く形成されることによりグランド層５が形成されている。これにより導電性ペーストによるグランド層５は、全面にわたって電気的に導通された状態になされている。
【００４４】
前記したように連続した井桁状に構成された前記突起部は、図６に示されたようにカバーレイフィルム３上に間欠的に接した状態になされ、突起部４に形成された四角形状の開口内には導電性ペーストが入り込んだ状態になされる。したがって、図６に示された突起部４の配置位置においては、信号配線２とグランド層５との距離が拡大され、当該拡大部分において信号配線とグランド層との間の静電容量は低く設定される。
【００４５】
これは、カバーレイフィルム３に接する突起部４の位置において、実質的にグランド層にメッシュ状の抜き孔が形成されたものと同等の作用を呈することになる。したがって、この実施の形態おいてもカバーレイフィルム３上に配置される前記突起部４の配置形態により、信号配線２の特性インピーダンスが調整することが可能であり、第１の実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００４６】
図７および図８は、この発明にかかる回路基板の第５の実施の形態を断面図により示したものである。なお図７および図８においては、すでに説明した図２に示した各部と同一の機能を果たす部分を同一符号で示しており、したがってその詳細な説明は省略する。
【００４７】
この実施の形態においては、グランド層として予めフィルム基材に金属素材を成膜した導電性薄膜を用いる点で、先に説明した各実施の形態とは異なる。すなわちこの実施の形態においては図７に示すように、フィルム基材７の一方の面に、蒸着もしくは他の手段により金属素材が成膜されることで導電性薄膜８が形成されており、この導電性薄膜８がグランド層として機能するように構成される。
【００４８】
前記した導電性薄膜８が形成されたフィルム基材７（以下、これをシールドフィルムともいう。）は、図示せぬ接着剤を用いて突起部４が配置されたカバーレイフィルム３上に貼着される。この時、前記シールドフィルムは真空プレスもしくは他の方法を利用して突起部４の配置位置を除いたカバーレイフィルム３上に十分に入り込むように貼り付ける操作が必要となる。
【００４９】
これにより、シールドフィルムを構成する導電性薄膜８は、図８に示すように各突起部４および突起部の配置位置を除いたカバーレイフィルム３に密着する。この構成によると突起部４の配置位置においては、信号配線２と導電性薄膜８からなるグランド層との距離が拡大され、当該拡大部分において信号配線とグランド層との間の静電容量は低く設定される。
【００５０】
したがって、前記突起部４の配置位置においては、実質的にグランド層にメッシュ状の抜き孔が形成されたものと同等の作用を呈することになる。したがって、この実施の形態おいてもカバーレイフィルム３上に配置される前記突起部４の配置形態により、信号配線２の特性インピーダンスが調整することが可能であり、第１の実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００５１】
以上説明した実施の形態においては、カバーレイフィルム３上に配置される突起部４として、例えばエポキシ樹脂などの熱硬化性の樹脂を用いた例について説明しているが、突起部の形成手段としては、接着剤付きの薄いフィルム等を小さい丸形状、もしくは細長い形状等に打ち抜いてカバーレイフィルムに貼り付けることで、図１〜図４に示した突起部４と同様の機能を果たす構成を得ることができる。
【００５２】
また突起部の他の形成手段としては、接着剤付きの薄いフィルム等に、小径の丸孔、四角またはスリット状の開口を打ち抜き加工により形成したものをカバーレイフィルムに貼り付けることで、図５および図６に示した突起部４と同様の機能を果たす構成を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
この発明による回路基板は、プリント配線板、フレキシブルプリント配線板、多層フレキシブルプリント配線板等の特性インピーダンスを制御する機能を果たす回路基板に用いることができ、特に高周波帯で動作するディバイスを実装する回路基板に好適に採用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】この発明にかかる回路基板の第１の実施の形態を示した平面図である。
【図２】図１におけるＡ−Ａ線より矢印方向に視た状態の断面図である。
【図３】この発明にかかる回路基板の第２の実施の形態を示した平面図である。
【図４】同じく第３の実施の形態を示した平面図である。
【図５】この発明にかかる回路基板の第４の実施の形態を示し、図６におけるＣ−Ｃ線より矢印方向に視た状態の断面図である。
【図６】図５におけるＢ−Ｂ線より矢印方向に視た状態の断面図である。
【図７】この発明にかかる回路基板の第５の実施の形態を示した断面図である。
【図８】同じくシールドフィルムを貼着させた状態の断面図である。
【符号の説明】
【００５５】
１  ベース基材
２  信号配線
３  絶縁層（カバーレイフィルム）
４  突起部
５  グランド層
７  フィルム基材
８  導電性薄膜（グランド層）
【図１】
0004356789.tif 000002
【図２】
0004356789.tif 000003
【図３】
0004356789.tif 000004
【図４】
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【図５】
0004356789.tif 000006
【図６】
0004356789.tif 000007
【図７】
0004356789.tif 000008
【図８】
0004356789.tif 000009