JP5594855B2

JP5594855B2 - 配線基板

Info

Publication number: JP5594855B2
Application number: JP2013111880A
Authority: JP
Inventors: 芳洋中川
Original assignee: 京セラＳｌｃテクノロジー株式会社
Priority date: 2013-05-28
Filing date: 2013-05-28
Publication date: 2014-09-24
Anticipated expiration: 2029-03-26
Also published as: JP2013179692A

Description

本発明は、ペア伝送路を有する配線基板に関し、特にペア伝送路における電気特性を改善した配線基板に関する。

一般に現在の電子機器は、高速化、大容量伝送化が顕著になってきている。それに伴い、電子機器に使用される配線基板は高周波伝送における電気的ロスの少ない形態が要求されている。そのため、特に高周波信号を伝送する伝送路を有する配線基板においては、図６に示すように、絶縁基板１１の表面に外部との接続端子として機能する第１の接続パッド１２ａおよび第２の接続パッド１２ｂを間隔Ｗ１で互いに離間して配設するとともに絶縁基板１１の内部または表面に第１の帯状配線導体１３ａおよび第２の帯状配線導体１３ｂを互いに一定の間隔Ｗ２でかつ同じ長さで並行して延在するように設け、これらの帯状配線導体１３ａ，１３ｂの一端と接続パッド１２ａ，１２ｂとを、それぞれ同じ長さの接続導体１４ａ，１４ｂで接続することにより高周波信号を伝送するようにしたペア伝送路が採用されている。

特開２００８−３１１６８２号公報

しかしながら、このようなペア伝送路を有する配線基板においては、高周波帯において線路自身の特性インピーダンスが下がるためインピーダンスのミスマッチングが生じ、反射損が増加することで高周波信号の伝送効率が低下する問題があった。そこで、高周波信号の伝送効率を向上させるため、ペア伝送路における信号の反射損や透過損を低減する技術が要求されていた。

本発明の配線基板は、かかる従来の課題に鑑み案出されたものであり、絶縁基板の表面に被着されており、第１の間隔で互いに離間して配置された第１および第２の接続パッドと、前記絶縁基板の表面または内部に被着されており、前記第１および第２の接続パッドに近接する位置に一端を有するとともに前記第１の間隔よりも狭い一定の第２の間隔で互いに同じ長さおよび同じ幅で並行して延在する第１および第２の帯状配線導体と、前記絶縁基板の表面または内部に被着されており、前記第１の接続パッドと前記第１の帯状配線導体における前記一端を接続する第１の接続導体および前記第２の接続パッドと前記第２の帯状配線導体における前記一端とを接続する第２の接続導体とを含むペア伝送路を具備して成るとともに前記ペア伝送路を高周波信号が伝送される配線基板であって、前記第１の接続導体と前記第２の接続導体とが互いに同じ長さであるとともに、前記第１の接続導体の幅と第２の接続導体の幅とを相違させて前記第１の接続導体と第２の接続導体とのインダクタンスを互いに相違させることにより前記ペア伝送路における周波数特性に前記高周波信号の周波数帯域で共振点が形成されるようにしたことを特徴とするものである。

本発明の配線基板によれば、高周波信号を伝送するためのペア伝送路を構成する第１の接続パッドと第１の帯状配線導体とを接続する第１の接続導体と、第２の接続パッドと第２の帯状配線導体とを接続する第２の接続導体とのインダクタンスを互いに相違させることにより前記ペア伝送路における周波数特性に前記高周波信号の周波数帯域で共振点が形成されるようにしたので、前記ペア伝送路における高周波信号の反射損および透過損が低減され、それにより高周波信号を極めて効率よく伝送させることができる。

図１は，本発明の配線基板における実施形態の一例を示す要部平面図である。図２（ａ），（ｂ）は、本発明の配線基板のペア伝送路における周波数特性の例を示すグラフである。図３は、本発明の配線基板における他の実施形態例を示す要部平面図である。図４は、本発明の配線基板における更に他の実施形態例を示す要部平面図である。図５は、本発明の配線基板における更に他の実施形態例を示す要部平面図である。図６は、従来の配線基板の例を示す要部平面図である。

次に、本発明の配線基板における実施形態の一例を説明する。図１に示すように、本例の配線基板１０は、エポキシ樹脂やビスマレイミドトリアジン樹脂等の熱硬化性樹脂を含有する複数の絶縁層を積層して成る絶縁基板１の表面に、それぞれが例えば銅めっきや銅箔から成る第１の接続パッド２ａおよび第２の接続パッド２ｂと、第１の帯状配線導体３ａおよび第２の帯状配線導体３ｂと、第１の接続導体４ａおよび第２の接続導体４ｂとを備えており、例えば半導体集積回路素子等の電子部品を搭載するために用いられる。なお、これらの第１の接続パッド２ａおよび第２の接続パッド２ｂと、第１の帯状配線導体３ａおよび第２の帯状配線導体３ｂと、第１の接続導体４ａおよび第２の接続導体４ｂとで、配線基板１０に搭載される電子部品と外部の電気回路基板との間で高周波信号を伝送させるためのペア伝送路の一部が形成されている。

第１の接続パッド２ａおよび第２の接続パッド２ｂは、配線基板１０と外部の電気回路基板とを接続するための端子部であり、第１の間隔Ｗ１で互いに離間して配置されている。これらの第１の接続パッド２ａおよび第２の接続パッド２ｂは、直径が１００〜１０００μｍの円形であり、厚みが５〜５０μｍ程度である。また第１の間隔Ｗ１は、１００〜１０００μｍ程度である。そして、これらの第１の接続パッド２ａおよび第２の接続パッド２ｂには、第１の帯状配線導体３ａおよび第２の帯状配線導体３ｂが第１の接続導体４ａおよび第２の接続導体４ｂを介してそれぞれ接続されている。

第１の帯状配線導体３ａおよび第２の帯状配線導体３ｂは、配線基板１０に搭載される電子部品と第１の接続パッド２ａおよび第２の接続パッド２ｂとの間で高周波信号を伝送するための差動線路部分として機能し、第１の接続パッド２ａおよび第２の接続パッド２ｂに近接する位置にそれぞれの一端が配置されているとともに該一端が第１の接続パッド２ａおよび第２の接続パッド２ｂに第１の接続導体４ａおよび第２の接続導体４ｂを介してそれぞれ接続されており、そこから他端側に向けて第１の間隔Ｗ１よりも狭い一定の第２の間隔Ｗ２で互いに並行して延在している。第１の帯状配線導体３ａおよび第２の帯状配線導体３ｂは、例えば幅が１０〜１００μｍ程度、厚みが５〜５０μｍ程度である。また、第２の間隔Ｗ２は、例えば１０〜１００μｍ程度である。そして、第１の帯状配線導体３ａと第２の帯状配線導体３ｂとは、その線幅および厚みならびに間隔Ｗ２を適宜調整することにより例えば５０Ωの特性インピーダンスを有するように設計されている。

第１の接続導体４ａおよび第２の接続導体４ｂは、第１の接続パッド２ａと第１の帯状配線導体３ａ、および第２の接続パッド２ｂと第２の帯状配線導体３ｂとを電気的に接続するためのものであり、第１の接続導体４ａにより第１の接続パッド２ａと第１の帯状配線導体３ａとが接続されており、第２の接続導体４ｂにより第２の接続パッド２ｂと第２の帯状配線導体３ｂとが接続されている。第１の接続導体４ａおよび第２の接続導体４ｂは、第１の帯状配線導体３ａおよび第２の帯状配線導体３ｂと同じ幅および厚みで形成されており、第１の帯状配線導体３ａおよび第２の帯状配線導体３ｂから第１の接続パッド２ａおよび第２の接続パッド２ｂに向けて互いの間隔が拡がるように配置されている。

さらに、本例の配線基板１０においては、第１の接続導体４ａの長さが第２の接続導体４ｂの長さよりも０．５〜５ｍｍ程度長いものとなっている。そして、それによって第１の接続導体４ａのインダクタンスが第２の接続導体４ｂのインダクタンスよりも０．１ｎ〜５０ｎＨ程度大きくなっている。そして、このように第１の接続導体４ａのインダクタンスが第２の接続導体４ｂのインダクタンスよりも０．１〜５０ｎＨ程度大きいことにより、ペア伝送路おける周波数特性に高周波信号の周波数帯域で共振点をもたらすような共振回路が形成される。

ここで、前記ペア伝送路をモデル化した場合のシミュレーションにおける信号の反射および透過に対する周波数特性を図２（ａ），（ｂ）にグラフで示す。これらのグラフにおいて、実線で示した周波数特性が本例によるモデルをシミュレーションした結果であり、破線で示した周波数特性が従来の技術によるモデルをシミュレーションした結果である。図２（ａ）から分るように、ペア伝送路における周波数特性に高周波信号の周波数帯域で共振点が形成される。これにより、従来よりも反射損が少なくなる。同時に、図２（ｂ）から分るように、従来よりも透過損が少なくなる。したがって、本発明の配線基板によれば、高周波信号を極めて効率よく伝送させることができる。

なお、本例によるモデルでは、図１に示す配線基板１０において、絶縁基板１の比誘電率を３．３、接続パッド２ａおよび２ｂの直径を４００μｍ、厚みを１５μｍ、間隔Ｗ１を３４０μｍ、帯状配線導体３ａおよび３ｂの幅を４０μｍ、長さを６４０ｍｍ、厚みを１５μｍ、間隔Ｗ２を７８μｍ、接続導体４ａおよび４ｂの幅を４０μｍ、厚みを１５μｍ、接続導体４ａの長さを８８０ｍｍ、接続導体４ｂの長さを１５０ｍｍとした場合をモデル化した。また、従来の技術によるモデルでは、図６に示す配線基板１００において、絶縁基板１１の比誘電率を３．３、接続パッド１２ａおよび１２ｂの直径を４００μｍ、厚みを１５μｍ、間隔Ｗ１を３４０μｍ、帯状配線導体１３ａおよび１３ｂの幅を４０μｍ、長さを６４０ｍｍ、厚みを１５μｍ、間隔Ｗ２を７８μｍ、接続導体１４ａおよび１４ｂの幅を４０μｍ、厚みを１５μｍ、接続導体１４ａおよび１４ｂの長さを何れも１５０ｍｍとした場合をモデル化した。また、シミュレーションには、Ａｎｓｏｆｔ社製の電磁界シミュレーターＨＦＳＳを使用した。

以上、本発明の配線基板における実施形態の一例について説明したが、本発明の配線基板は上述した実施形態の一例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば、種々の変更は可能である。例えば上述した実施形態の一例では、第１の帯状配線導体３ａおよび第２の帯状配線導体３ｂならびに第１の接続導体４ａおよび第２の接続導体４ｂを絶縁基板１の表面に設けた場合を示したが、図３に示すように、第１の帯状配線導体３ａおよび第２の帯状配線導体３ｂならびに第１の接続導体４ａおよび第２の接続導体４ｂは絶縁基板１の内部に設けてもよい。この場合、第１の接続パッド２ａおよび第２の接続パッド２ｂと第１の接続導体４ａおよび第２の接続導体４ｂとは絶縁基板１を厚み方向に延びるビアＶによって接続すればよい。さらに、上述の実施形態の一例では、第１の接続導体４ａの長さと第２の接続導体４ｂの長さとを相違させることにより第１の接続導体４ａと第２の接続導体４ｂとのインダクタンスを相違させたが、図４に示すように、第１の接続導体４ａの幅と第２の接続導体４ｂの幅とを相違させることにより第１の接続導体４ａと第２の接続導体４ｂとのインダクタンスを相違させてもよい。あるいは、図５に示すように、例えば第１の接続導体４ａの一部にインダクタンス素子Ｌを形成することにより第１の接続導体４ａと第２の接続導体４ｂとのインダクタンスを相違させてもよい。なお、図３〜図５において、図１と同様の個所には同様の符号を付し、無用な重複を避けるため、それらに関する詳細な説明は省略する。

１絶縁基板
２ａ第１の接続パッド
２ｂ第２の接続パッド
３ａ第１の帯状配線導体
３ｂ第２の帯状配線導体
４ａ第１の接続導体
４ｂ第２の接続導体

Claims

絶縁基板の表面に被着されており、第１の間隔で互いに離間して配置された第１および第２の接続パッドと、前記絶縁基板の表面または内部に被着されており、前記第１および第２の接続パッドに近接する位置に一端を有するとともに前記第１の間隔よりも狭い一定の第２の間隔で互いに同じ長さおよび同じ幅で並行して延在する第１および第２の帯状配線導体と、前記絶縁基板の表面または内部に被着されており、前記第１の接続パッドと前記第１の帯状配線導体における前記一端とを接続する第１の接続導体および前記第２の接続パッドと前記第２の帯状配線導体における前記一端とを接続する第２の接続導体とを含むペア伝送路を具備して成るとともに前記ペア伝送路を高周波信号が伝送される配線基板であって、前記第１の接続導体と前記第２の接続導体とが互いに同じ長さであるとともに、前記第１の接続導体の幅と第２の接続導体の幅とを相違させて前記第１の接続導体と第２の接続導体とのインダクタンスを互いに相違させることにより前記ペア伝送路における周波数特性に前記高周波信号の周波数帯域で共振点が形成されるようにしたことを特徴とする配線基板。