JP3420126B2 - 両面プリント配線板 - Google Patents
両面プリント配線板Info
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- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
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- H10W44/20—Electrical arrangements for controlling or matching impedance at high-frequency [HF] or radio frequency [RF]
- H10W44/203—Electrical connections
- H10W44/209—Vertical interconnections, e.g. vias
- H10W44/212—Coaxial feed-throughs in substrates
Landscapes
- Printing Elements For Providing Electric Connections Between Printed Circuits (AREA)
- Structure Of Printed Boards (AREA)
Description
に関し、特に2本の信号線の特性インピーダンスを両面
間で制御する必要のあるディファレンシャル信号の特性
インピーダンスをスルーホールにおいて整合させるため
のスルーホールの構造を有する両面プリント配線板に関
するものである。
の周波数は益々高くなりつつある。それらの通信機器を
実装するプリント配線板では、高周波信号を伝送するた
めに信号配線パターンをストリップライン化あるいはマ
イクロストリップライン化して特性インピーダンスを制
御して高周波特性の劣化を防止している。
れた信号が信号線用のスルーホールを経由してプリント
配線板のもう他面の信号配線パターンに伝送される場
合、他面の信号配線パターンの信号が乱れる現象が見ら
れる。この現象の原因はスルーホールでは特性インピー
ダンスが制御されていないために、表面の信号配線パタ
ーンとスルーホールの特性インピーダンスの不整合が起
こるためである。通信機器等の電子機器の信号伝送の高
速化に伴って、プリント配線板では信号配線パターンの
特性インピーダンスを整合させることが益々重要になっ
ている。
3号公報や、特開平6―037416号公報には多層プ
リント配線板の信号線用のスルーホールの周りに内層の
接地層に接続された円筒外形導体を設ける方法が開示さ
れている。
配線板のスルーホール部の斜視図である。図中符号51
は多層プリント配線板でこの場合は3層多層プリント配
線板の例である。符号52は内層に設けられた内層接地
導体層、56,57はそれぞれ表面と裏面の信号配線パ
ターン、54は表裏の信号配線パターンを接続するため
のスルーホールであり、また55はスルーホール54の
周りに設けられた円筒状の接地導体部であり、内層接地
導体層52に電気的に接続されている。符号53は接地
導体部55とスルーホール54間に充填された絶縁層で
ある。この技術は、スルーホールを円筒状の接地導体部
55で同軸状に囲むために多層プリント配線板の表裏の
面の1本の信号配線パターンの特性インピーダンスを制
御する方法として効果を奏している。
線板では、2本の信号線を使用してディファレンシャル
信号を伝送する方法が実用化されており、信号の高速化
に伴って、多層プリント配線板と同様に信号配線の特性
インピーダンス制御が重要になっている。
内の信号線は1本だけとなっているため、両面プリント
配線板の2本の信号線の特性インピーダンスを両面間で
制御する必要のあるディファレンシャル信号線用には適
用が難しかった。
においても、特性インピーダンスを制御を可能とするス
ルーホール構造有する両面プリント配線板を提供するこ
とにある。
線板は、絶縁基板の一方の面の所定位置に配置された平
行な2本のディファレンシャル信号線が前記絶縁基板の
両面を貫通する2個の信号線用スルーホールを経由して
前記絶縁基板の他面に配置された平行な2本のディファ
レンシャル信号線に接続された配線回路を有する両面プ
リント配線板において、前記2個の信号線用スルーホー
ルが前記絶縁基板の内部に設けられ、その一部が前記絶
縁基板の表面に露出した円筒状の接地導体により囲ま
れ、前記接地導体の前記絶縁基板表面の露出部が前記絶
縁基板の両面上に前記2本のディファレンシャル信号線
の外側に前記2本のディファレンシャル信号線と平行に
配置された信号線用接地線にそれぞれ接続された配線構
造を有することを特徴として構成される。
前記2本のディファレンシャル信号線と前記絶縁基板の
前記他方の面に配置された前記2本のディファレンシャ
ル信号線とは互いに180°の位置関係とし、また、前
記信号線用スルーホールと前記円筒状の前記接地導体は
前記信号線用スルーホールと前記円筒状の前記接地導体
間に充填された第1の絶縁材で絶縁化することができ
る。
状の前記接地導体は前記ディファレンシャル信号線と前
記円筒状の前記接地導体の端部間に設けられた第2の絶
縁材で絶縁化することができる。
ャル信号線を接続する2個のスルーホールを円筒状の接
地導体で囲み、かつ両面のディファレンシャル信号線の
外側に信号線用接地線を配置して、これを前記円筒状の
設置導体に接続することにより、ディファレンシャル信
号線の表面およびスルーホールでの特性インピーダンス
の制御ができる両面プリント配線板を提供できる。
て図面を参照して詳細に説明する。
配線板のスルーホール構造を示す模式斜視図である。図
2は図1の両面プリント配線板の平面図と断面図を示
し、(a)は平面図、(b)〜(c)は(a)のそれぞ
れA―A’線、B―B’線およびC―C’線に沿った断
面図である。
ように、上の表面層22には素子29に接続される2本
のディファレンシャル信号線31,32が平行に配設さ
れ、それらの信号線の外側にはそれらの信号線に平行に
等距離に同じ幅の信号線用接地線35,36が配設され
ている。また、両面プリント配線板の下の表面層23に
は上の表面層22上のディファレンシャル信号線31,
32と180°方向に素子30に接続される2本のディ
ファレンシャル信号線33,34が平行に配設され、そ
れらの信号線の外側にはそれらの信号線に平行に等距離
に同じ幅の信号線用接地線37,38が配設されてい
る。上下表面層のそれぞれ2本のディファレンシャル信
号線の端部は2個の信号線用スルーホール27,28の
よって電気的に接続されており、それらのスーホール2
7,28はその外側に円筒状の設けられたスルーホール
24を構成する接地導体25で囲まれている(図2
(a),図2(b),図2(c)参照)。接地導体25
の少なくと一部はそれぞれの表面層の表面に露出し、そ
の露出部に表面層の信号線用接地線が電気的に接続され
ている(図2(a),図2(d)参照)。
ル信号線および接地導体25と信号線用スルーホールと
の絶縁性はスルーホール24内に充填された第1の絶縁
体26aと表面層上にパターニングされた第2の絶縁体
26bにより保持されている。
プリント配線板の上下の表面層の信号線の外側に該信号
線に平行に配設し、前記信号線用接地線と、接地導体の
表面露出部を接続させることで両面プリント配線板にお
いても、特性インピーダンスの制御が可能となる。また
信号線用スルーホール27,28は接地導体25で囲ま
れているため、同軸形状の拡張として扱うことができ、
スルーホールでの特性インピーダンスの制御が可能とな
り、上下ディファレンシャル信号線間の信号の乱れが防
止できる。
第1の製造方法例について図3を参照して説明する。
るための配線板要部の断面図であり、図2(a)のB―
B’に沿って表した断面図である。まず、図3(a)の
ように、エポキシガラス基板、ポリイミドガラス基板等
の銅箔が貼ってない厚さ0.5〜1.0mm程度の基材
41を準備する。
貫通孔42を形成する。貫通孔の直径は後工程で設ける
信号線用スルーホール径の大きさのよって決定される
が、通常1〜1.5mm程度である。貫通孔42形成
後、通常の無電解銅めっきと電気銅めっきによって貫通
孔42と基材41表面に厚さ15〜35μmの第1の銅
めっき膜43を形成し、次いで電着レジスト等のエッチ
ングレジストで貫通孔42壁の第1の銅めっき膜43を
保護して、基材41上の第1の銅めっき膜43をエッチ
ングで除去し、貫通孔42壁に第1の銅めっき43が形
成されたランド付きまたはランドレスのスルーホール2
4を形成する(図3(b))。なお、第1の銅めっき膜
は厚付け用の無電解銅めっきのみで形成してもよく、貫
通孔41壁上の第1の銅めっき膜43の基材41表面に
は幅50〜150μm幅のランドを付けてもよい。ま
た、電気銅めっきの下地めっき用の無電解銅めっきの代
わりに、スパッタリングによる銅被膜や有機導電膜を使
用することもできる。
る第1の絶縁材26aを貫通孔42内にスキージ等を使
用して充填し熱硬化後、表面をバフ等で研磨して貫通孔
42表面の熱硬化性樹脂を平滑化する。次いで基材41
表面に厚さ約70μmの光熱硬化性エポキシ樹脂をスク
リーン印刷法またはカーテンコート法で塗布後、紫外線
を選択的に照射し、炭酸ソーダ水溶液で現像してディフ
ァレンシャル信号線および信号線用接地線形成領域に第
2の絶縁材26bのパターンを形成して熱硬化する(図
3(c))。第1の銅めっき膜43の信号線用接地線と
の接続部は第2の絶縁材26bを被覆せずに露出させた
状態にする。
の絶縁材26aと第2の絶縁材26bにドリルで直径
0.1mmの貫通孔45を所定の間隔で2個形成後、通
常の銅めっき技術により貫通孔45を含む全面に厚さ1
0〜20μmの第2の銅めっき膜を被覆する(図3
(d))。なお、図3(d)では貫通孔45は1個表示
されているが、これは断面図が図2(a)のB―B’に
沿って表されているためである。
を使用したエッチングにより第2の銅めっき膜44をパ
ターニングして図3(e)のようにディファレンシャル
信号線32,33を形成する。ディファレンシャル信号
線32,33は信号線用スルーホール28で接続され、
また信号線用スルーホール28と第1の銅めっき膜44
(信号線用スルーホール28を囲む接地導体25とな
る)と分離絶縁化される。このエッチングでディファレ
ンシャル信号線の外側に平行に信号線用接地線も形成さ
れ、この接地線は表面に露出した接地導体25と接続さ
れて形成される(図2(a)、図2(d)参照)。
第2の製造方法例について図4を参照して説明する。
を説明するための配線板要部の断面図であり、図2
(a)のB―B’に沿って表した断面図である。まず、
図4(a)のように、エポキシガラス基板、ポリイミド
ガラス基板等に厚さ12〜35μmの銅箔6が貼ってあ
る厚さ0.5〜1.0mm程度の基材41を準備する。
貫通孔42を形成した後、通常の無電解銅めっきと電気
銅めっきによって貫通孔42と基材41表面に厚さ15
〜35μmの第1の銅めっき膜43を形成し、次いで電
着レジストやドライフィルムのエッチングレジストを使
用して貫通孔以外の銅箔46と第1の銅めっき膜を除去
し、ランド付きまたはランドレスの貫通孔42壁に第1
の銅めっき43が形成されたスルーホール24を形成す
る。なお、電気銅めっきの下地めっき用の無電解銅めっ
きの代わりに、スパッタリングによる銅被膜や有機導電
膜を使用することもできる。
る第1の絶縁材26aを貫通孔42内にスキージ等を使
用して充填して熱硬化し、表面をバフ等で研磨して貫通
孔42表面の熱硬化性樹脂を平滑化し、次いで基材41
表面に光熱硬化性エポキシ樹脂を厚さ約70μmスクリ
ーン印刷法またはカーテンコート法で塗布して紫外線を
選択的に照射して炭酸ソーダ水溶液で現像してディファ
レンシャル信号線および信号線用接地線を形成する領域
に第2の絶縁材26bのパターンを形成して熱硬化する
(図4(c))。第1の銅めっき膜43の信号線用接地
線との接続部(スルーホール端部)は第2の絶縁材26
bを被覆せずに露出させた状態にする。
れた第1の絶縁16a材と第2の絶縁材16bにドリル
で直径0.1mmの貫通孔45を所定の間隔で2個形成
後、通常の銅めっき技術により貫通孔45を含む全面に
第2の銅めっき膜を厚さ10〜20μm被覆する(図4
(d))。なお、図4(d)では貫通孔45は1個表示
されているが、これは断面図が図2(a)のB―B’に
沿って表されているためである。
を使用したエッチングにより第2の銅めっき膜44をパ
ターニングして図4(e)のようにディファレンシャル
信号線32,33を形成する。ディファレンシャル信号
線32,33は信号線用スルーホール28で接続され、
また信号線用スルーホール28と第1の銅めっき膜44
(信号線用スルーホール28を囲む接地導体25とな
る)と分離絶縁化される。このエッチングでディファレ
ンシャル信号線の外側に平行に信号線用接地線も形成さ
れ、この接地線は表面に露出した接地導体25と接続さ
れて形成される(図2(a)、図2(d)参照)。
ント配線板の両面の対応する2本のディファレンシャル
信号線を両面プリント配線板内部に少なくともその一部
が両面に露出されるように配置された円筒状の接地導体
の内部に電気的にお互いに絶縁された2個のスルーホー
ルでそれぞれ接続し、また両面の2本のディファレンシ
ャル信号線の外側には信号線用接地線を配置し、それら
の信号線用接地線を前記円筒状の接地導体の配線板表面
への露出部分に接続した構造とすることにより次のよう
な効果を得ることができる。ディファレンシャル信号線
のスルーホールでの特性インピーダンスの制御ができる
ために信号のスルーホールでの乱れ現象発生を防止でき
る。両面プリント配線板で表面およびスルーホールでの
特性インピーダンスの制御ができるために通信機器用の
高周波素子の実装ができる。
の模式斜視図である。
要部の断面図であり、(a)は平面図、(b)は(a)
のA―A’線に沿った断面図、(c)は(a)のB―
B’線に沿った断面図、(d)は(a)のC―C’線に
沿った断面図である。
方法を説明するための基板要部の断面図である。
方法を説明するための基板要部の断面図である
部の断面斜視図である。
線 35,36,37,38 信号線用接地線 41 基材 42,45 貫通孔 43 第1の銅めっき膜 44 第2の銅めっき膜 46 銅箔 51 多層プリント配線板 52 内層接地導体層 53 絶縁層 55 接地導体部 56,57 信号配線パターン
Claims (6)
- 【請求項1】 絶縁基板の一方の面の所定位置に配置さ
れた平行な2本のディファレンシャル信号線が前記絶縁
基板の両面を貫通する2個の信号線用スルーホールを経
由して前記絶縁基板の他面に配置された平行な2本のデ
ィファレンシャル信号線に接続された配線回路を有する
両面プリント配線板において、前記2個の信号線用スル
ーホールが前記絶縁基板の内部に設けられ、その一部が
前記絶縁基板の表面に露出した円筒状の接地導体により
囲まれ、前記接地導体の前記絶縁基板表面の露出部が前
記絶縁基板の両面上に前記2本のディファレンシャル信
号線の外側に前記2本のディファレンシャル信号線と平
行に配置された信号線用接地線にそれぞれ接続された配
線構造を有することを特徴とする両面プリント配線板。 - 【請求項2】 前記絶縁基板の前記一方の面に配置され
た前記2本のディファレンシャル信号線と前記絶縁基板
の前記他方の面に配置された前記2本のディファレンシ
ャル信号線とは互いに180°の位置関係にある請求項
1記載の両面プリント配線板。 - 【請求項3】 前記信号線用スルーホールと前記円筒状
の前記接地導体が前記信号線用スルーホールと前記円筒
状の前記接地導体間に充填された第1の絶縁材で絶縁化
されていることを特徴とする請求項1記載の両面プリン
ト配線板。 - 【請求項4】 前記第1の絶縁材として熱硬化性樹脂を
使用したことを特徴とする請求項3記載の両面プリント
配線板。 - 【請求項5】 前記ディファレンシャル信号線と前記円
筒状の前記接地導体が前記ディファレンシャル信号線と
前記円筒状の前記接地導体の端部間に設けられた第2の
絶縁材で絶縁化されていることを特徴とする請求項1記
載の両面プリント配線板。 - 【請求項6】 前記第2の絶縁材として光熱硬化性樹脂
を使用したことを特徴とする請求項5記載の両面プリン
ト配線板。
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Family Applications (1)
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-
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- 1999-08-09 JP JP22559499A patent/JP3420126B2/ja not_active Expired - Fee Related
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