(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号用の導体パターン及びグランド用の導体パターンが混在した第１の導電層と、該第１の導電層と絶縁層を介して配置され、該第１の導電層と同等な平面積を有する導体からなる第２の導電層とを有する多層プリント配線板において、
前記第１の導電層のグランド用の導体パターンは、前記多層プリント配線板に発生する定在波に対応したインピーダンス値を有する接続部を介して前記第２の導電層に電気的接続されていることを特徴とする多層プリント配線板。
【請求項２】
前記接続部は、抵抗性、容量性、インダクタンス性の少なくとも２つが組み合わされて形成された回路素子群であることを特徴とする請求項１に記載の多層プリント配線板。
【請求項３】
前記回路素子群は、抵抗性と容量性が直列に構成されていることを特徴とする請求項２に記載の多層プリント配線板。
【請求項４】
前記接続部は、折り返し形状に形成された導体パターンであることを特徴とする請求項１に記載の多層プリント配線板。
【請求項５】
前記接続部は、渦巻状に形成された導体パターンであることを特徴とする請求項１に記載の多層プリント配線板。
【請求項６】
前記接続部は櫛形に形成された導体パターンであることを特徴とする請求項１に記載の多層プリント配線板。
【請求項７】
前記絶縁層は誘電体と磁性体の混合層であることを特徴とする請求項１に記載の多層プリント配線板。
【請求項８】
前記多層プリント配線板は、前記第２の導電層をベース層として、前記第１の導電層をビルドアップ法により形成していることを特徴とする請求項１に記載の多層プリント配線板。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれか１項に記載の多層プリント配線板を備えた電子機器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多層プリント配線板及び該配線板を備えた電子機器に関し、特に、電子機器からの放射ノイズを抑えるため、プリント配線板を構成する導電層及び導電層間の接続方法に工夫された多層プリント配線板及びこの配線板を備えた電子機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図９は、従来例の電子機器内の筐体間の接続構造を示す模式的斜視図である。一般にプリント配線板に設けられているグランド（以下ＧＮＤという。）パターンは、電位変動が少なくなるように設計されることが望まれる。これは、配線板上のＧＮＤパターンの電位変動に伴う不要電流の発生を抑えるためである。
【０００３】
このＧＮＤ設計の従来の方法として、ＧＮＤとして働く導体パターンの面積を増やしたり、配線板を多層構造にしてＧＮＤ層を設けるなどすることがある。これらは、ＧＮＤパターンのインダクタンス成分を減らし、電位変動に対して発生する電流や電磁波を抑制するものである。
【０００４】
またプリント配線板のＧＮＤと、電位変動のより少ない場合が多い筐体の導電性部材とを低インピーダンスで接続することにより、プリント配線板の電位変動を抑制する方法がある。
【０００５】
しかしながら、プリント配線板を多層構造にしてＧＮＤ層を設けたり、プリント配線板上のＧＮＤと筐体の導電性部材とを接続する場合には、配線板上を流れる電流がある周波数で定在波となり、放射ノイズの問題となる場合がある。この周波数は主としてデジタルクロック信号の高調波の周波数や、配線板の大きさや配線板を構成している誘電体の誘電率などによって決まる。
【０００６】
さらに筐体の導電性部材と接続することにより、その接続箇所が一般に低インピーダンスであることから、接続個所に電流が流れやすい状態になる場合があり、筐体の導電性部材に流れる電流によって磁界が発生し、放射ノイズの原因となる。
【０００７】
この定在波が原因の放射ノイズを抑える従来の方法として、複数箇所で接続したり、特開平７−２２５６３４で取り挙げられている接続部に抵抗性を持たせる方法があった。
【０００８】
【発明が解決しようとしている課題】
しかしながら上述の従来例においては、機器を構成する筐体の構造が、図９に示すような２つのプリント配線板１８、１８’が筐体内１７にある場合に、一方のプリント配線板１８’のように、その近傍には、配線板と対向した筐体の導電性部材が存在しないことがあり、また対向した導電性部材があってもプリント配線板と比べて十分な大きさ、形状でないことがある。
【０００９】
特に生産コストやリサイクルの観点から、電子機器筐体を金属で構成することは少なくなりつつあり、電磁波ノイズの対策に十分なＧＮＤとして働かせることが難しい。
【００１０】
さらにプリント配線板に設けられるＧＮＤパターンもしくはＧＮＤ層は、例えばアナログ信号用、デジタル信号用、筐体との接続用ＧＮＤなどと、用途別にＧＮＤの導体パターンを分けてプリント配線板を設計することがしばしばある。またプリント配線板上に設けられる電源の導体パターンも、回路の駆動電圧に応じて分割されることがあり、プリント配線板のＧＮＤ設計において、不要電流を抑制するのに十分な導体パターンを確保するのが困難となることがある。
【００１１】
そこで本発明の目的は、プリント配線板のＧＮＤパターンの電位を安定化し、かつ定在波などの原因による放射ノイズを抑制する構造を有する、多層プリント配線板及びこの配線板を備えた電子機器を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明では、信号用の導体パターン及びグランド用の導体パターンが混在した第１の導電層と、該第１の導電層と絶縁層を介して配置され、該第１の導電層と同等な平面積を有する導体からなる第２の導電層とを有する多層プリント配線板において、前記第１の導電層のグランド用の導体パターンが、前記多層プリント配線板に発生する定在波に対応したインピーダンス値を有する接続部を介して前記第２の導電層に電気的接続されている。この場合、プリント配線板にコネクタやリード型電子部品を挿入するための孔などが、第２の導電層にあってもよいが、第２の導電層と信号−ＧＮＤ混在層のその他の導電パターンとスルーホールや半田付けなどの手段を介しての低インピーダンスな接続はされていない構造とする。
【００１３】
以上のような構成とすることにより、第２の導電層は例えば数十ＭＨｚ以上の高周波領域では、デジタルロジック信号に対して、容量性結合によってＧＮＤとして働くことができ、電位変動を安定させる。また定在波が原因の放射ノイズは接続個所のインピーダンスによって抑制することが可能となる。
【００１４】
さらに、プリント配線板から発生する不要電流や不要電磁波を抑制できることから、筐体の導電性部材の構成に影響されることは少ない。
【００１５】
また本発明の多層プリント配線板は、ビルトアップ法で作られてもよく、その場合にはビルトアップのベースとなる層が第２の導電層とし、信号−ＧＮＤ混在層はビルトアップ層で積層することで、ビルドアップ層−ベース層間の接続を増やさずに造ることができる。
【００１６】
また接続部にインピーダンスを持たせる方法としては、電子部品を半田付けやねじ止めなどの方法で接続してもよいし、導体パターンの形状によって電気的特性を持たせてもよく、フェライトなどの磁性体を使ってもよい。さらにこれらを複数用いて組み合わせることにより、周波数変化に対して接続部のインピーダンスを変化させても良い。
【００１７】
【発明の実施形態】
次に、本発明の実施の形態例について図面を参照して説明する。
【００１８】
図１は、本発明のプリント配線板の一実施形態例の模式的断面図、図２は、本実施形態例の各導電層の模式的上面図である。図１は、本発明の第１の実施形態例で、電子機器に搭載される多層プリント配線板の層構成を概念的に示したものである。図１において第１の導電層１内には、デジタル信号用の導体パターン２と、ＧＮＤ用の導体パターン３とが混在しており、一方の第２の導電層４はプリント配線板と同等な平面積を持つ導体から成り、各導電層の間には絶縁するための絶縁体が介在している。そして、この第２の導電層４は、インピーダンスを有する電気素子５により第１の導電層１のＧＮＤ用導体パターン３と接続されており、第１の導電層１のＧＮＤ用導体パターン３以外の導体パターン、例えばデジタル信号用の導体パターン２と、第２の導電層４とは、半田付けや電気素子などを介した電気的接続はなされていない。
【００１９】
図２の各導電層の模式上面図においては、各導電層間は絶縁物が介在しているものとする。図２で、第１の導電層群１’は２つの第１の導電層１ａ、１ｂからなり、各導電層１ａ、１ｂのＧＮＤ用導体パターン３は、スルーホール６を介して電気的導通がある。そしてＧＮＤ用導体パターン３と第２の導電層４の各々の一端に、相互に電気的に接続を行うためのスルーホール６’が設けてあり、第１の導電層群１’のＧＮＤ用導体パターン３において、このスルーホール６’との接続の直前にチップ型電子部品が搭載可能な実装ランドを設け、例えばチップ型インダクタ部品７を搭載して半田付けにより接続を行う。
【００２０】
この例の半田での接続は、導電性接着剤などの方法で電気的接続を行うものであってもよい。また第１の導電層群のＧＮＤ用パターンと第２の導電層との接続を行う個所は、プリント配線板上の任意の箇所でよく、さらに複数であってもよい。さらに複数接続の場合の接続箇所の各々のインピーダンスは異なっていてもよい。
【００２１】
ここで、本実施例ではチップ型インダクタ部品を用いたが、スルーホールランドを設けて、リード型の電子部品を用いてもよい。
【００２２】
また第１の導電層や第２の導電層の他に、駆動電源を供給するための導電層があってもよく、第１の導電層や第２の導電層に駆動電源を供給するための導体パターンがあってもよい。さらに第２の導電層にはリード型電子部品やコネクタなどを搭載するための抜けがあってもよい。
【００２３】
次に、第２の実施形態例について説明する。
【００２４】
図３は、第２の実施形態例の導電層の一部の模式的上面図である。本実施形態例は、第１の実施形態例の一部を変形した例である。図３において導電層１ａは、デジタル信号用の導体パターン２（不図示）とＧＮＤ用の導体パターン３が混在しており、第２の導電層４はプリント配線板と同等な平面積を持つ導体を表わしている。導電層１ａ上の一部に、第２の導電層４との電気的接続を行うためのスルーホール６’が設けてあり、このスルーホール６’とＧＮＤ用導体パターン３との間には、チップ型抵抗部品８とチップ型コンデンサ部品９が並列に搭載可能な表面実装ランドを設け、ハンダ付け（不図示）によって、一般の各スルーホール６とＧＮＤ用導体パターン３との接続を行っている。
【００２５】
以上のような構成にすることにより、抵抗性と容量性のインピーダンスを介して、第１の導電層のＧＮＤ用導体パターン３と第２の導電層４とを接続することができる。
【００２６】
ここで本実施形態例では、チップ型抵抗部品８とチップ型コンデンサ部品９によってインピーダンスを介した接続を行っているが、インダクタ部品等を用いても良い。抵抗性、インダクタンス性、容量性の何れかの組み合わせによる複合部品であってもよい。
【００２７】
次に、第３の実施形態例について説明する。
【００２８】
図４は、第３の実施形態例の一実施例の導電層の一部の模式的上面図、図５は本実施形態例の第２の実施例の各導電層の模式的上面図である。
【００２９】
第３の実施形態例は、第２の実施形態例を変形した例である。図４、図５において、導電層１ａは、デジタル信号用の導体パターン２と、ＧＮＤ用の導体パターン３とが混在しており、第２の導電層４はプリント配線板と同等な平面積を持つ導体を表わしている。導電層１ａ上の一部に、第２の導電層４との電気的接続を行うためのスルーホール６’が設けてあり、このスルーホール６’とＧＮＤ用導体パターン３との間には、導体パターンの形状が折り返しに構成することで、インダクタンス性を有する折り返し形状のパターンインダクタ１０と、チップ型コンデンサ部品９が直列に配置され、ハンダつけ（不図示）によって電気的に接続されている。
【００３０】
上述のような構成とすることで、第１の導電層１ａに設けられるＧＮＤ用導体パターン３と第２の導電層４とを、インダクタンス性と容量性の直列回路で表わせるインピーダンスで接続することができる。
【００３１】
ここで本実施例では、インダクタンス性を有する折り返し形状のパターンインダクタ１０を用いたが、第２の実施例として、図５に示すような渦巻形状のパターンインダクタ１１を用いてもよい。
【００３２】
次に、第４の実施形態例について説明する。
【００３３】
図６は、  第４の実施形態例の導電層の一部の模式的上面図である。
【００３４】
本実施形態例は、第３の実施形態例を変形した例である。図６において、導電層１ａには、デジタル信号用の導体パターン２（不図示）とＧＮＤ用の導体パターン３とが混在しており、第２の導電層４はプリント配線板と同等な平面積を持つ導体である。導電層１ａ上の一部に、第２の導電層３との電気的接続を行うためのスルーホール６’が設けてあり、このスルーホール６’とＧＮＤ用導体パターン３との間には、導体パターンの形状が櫛型に構成することで、容量性を有する櫛型形状のパターンコンデンサ１２によって電気的に接続されている。
【００３５】
上述のような構成とすることで、第１の導電層に設げられるＧＮＤパターンと第２の導電層とを、容量性で接続することができる。
【００３６】
次に、第５の実施形態例について説明する。
【００３７】
図７は、第５の実施形態例の各導電層の構成を示す模式的斜視図である。
【００３８】
図７において、第１の導電層群１’は、デジタル信号用とＧＮＤ用の導体パターンが混在した導電層１ａ、１ｂと、導電層１ａ、１ｂの間に設けられた誘電体層１３とからなる。一方の第２の導電層４はプリント配線板と同等な平面積を持つ導体から成り、第１の導電層群１’と第２の導電層４との間には、誘電体と磁性体の混在層１４がある。  そしてこの第２の導電層４は、インピーダンスを有する電気素子５により、第１の導電層群１’のＧＮＤ用パターンと接続されており、第１の導電層のＧＮＤ用パターン３以外の導体パターン、例えばデジタル信号用の導体パターン２と該第２の導電層４は、半田付けや電気素子などを介した電気的接続はなされていない。
【００３９】
上述のような構成とすることにより、第１の導電層のＧＮＤ用導体パターン３に流れる不要電流を、第２の導電層４との間にある磁性体によって、吸収することができ、不要な電磁波を抑制することができる。
【００４０】
次に、第６の実施形態例について説明する。
【００４１】
図８は、第６の実施形態例の模式的断面図である。図８は、第６の実施形態例のプリント配線板の層構成を概念的に示したものである。本実施形態例のプリント配線板はビルドアップ法で作られており、図８において、第１の導電層１５はビルドアップ法で積層されたもので、デジタル信号用導体パターン２とＧＮＤ用の導体パターン３が混在しており、第２の導電層１６は、プリント配線板と同等な平面積を持ち、かつプレス成形によって作られたプリント基板である。そして、第１の導電層１５のＧＮＤ用導体パターン３と第２の導電層１６とをインピーダンスを有する電気素子５を介して接続されており、この第１の導電層１５のＧＮＤ用導体パターン３以外の導体パターン、例えばデジタル信号用パターン２と第２の導電層１６とは、半田付けや電気素子などを介した電気的接続はなされていない。
【００４２】
上述の様な構成とすることにより、デジタル信号等の配線はビルドアップ層に形成されるので、高密度な配線が可能になり、かっ不要な放射ノイズを抑制することができる。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明は、多層プリント配線板を構成する導電層に関して、信号用の導体パターン及びグランド用の導体パターンが混在した第１の導電層と、該第１の導電層と絶縁層を介して配置され、該第１の導電層と同等な平面積を有する導体からなる第２の導電層とを有し、第１の導電層のＧＮＤ用の導体パターン以外の導体パターンと第２の導電層とは電気的接続がされておらず、第１の導電層のＧＮＤ用の導体パターンと第２の導電層とは、多層プリント配線板に発生する定在波に対応したインピーダンス値を有する回路素子で電気的に接続されているので、プリント配線板のＧＮＤ電位は安定し、かつ定在波などを原因とする放射ノイズを抑える構造を有する、多層プリント配線板及びこの配線板を備えた電子機器を提供することができる効果が有る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のプリント配線板の一実施形態例の模式的断面図である。
【図２】本実施形態例の各導電層の模式的上面図である。
【図３】第２の実施形態例の導電層の一部の模式的上面図である。
【図４】第３の実施形態例の一実施例の導電層の一部の模式的上面図である。
【図５】第３の実施形態例の第２の実施例の各導電層の模式的上面図である。
【図６】第４の実施形態例の導電層の一部の模式的上面図である。
【図７】第５の実施形態例の各導電層の構成を示す模式的斜視図である。
【図８】第６の実施形態例の模式的断面図である。
【図９】従来例の電子機器内の筐体間の接続構造を示す模式的斜視図である。
【符号の説明】
１、１ａ、１ｂ    第１の導電層
１’    第１の導電層群
２    デジタル信号用の導体パターン
３    ＧＮＤ用の導体パターン
４    第２の導電層
５    インピーダンスを有する電気素子
６，６’    スルーホール
７    チップ型インダクタ部品
８    チップ型抵抗部品
９    チップ型コンデンサ部品
１０    折り返し形状のパターンインダクタ
１１    渦巻形状のパターンインダクタ
１２    櫛形形状のパターンコンデンサ
１３    誘電体層
１４    誘電体と磁性体の混在層
１５    ビルドアップ法で積層された第１の導電層
１６    ビルドアップ法のベース層となる第２導電層
１７    電子機器筐体の導電性部材
１８，１８’    プリント配線板
１９    プリント配線板と電子機器筐体の接続部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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