JP6146801B2

JP6146801B2 - 配線基板、及び電子装置

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Publication number: JP6146801B2
Application number: JP2013046133A
Authority: JP
Inventors: 博鳥屋尾; 準人小林
Original assignee: NEC Platforms Ltd; NEC Corp
Current assignee: NEC Platforms Ltd; NEC Corp
Priority date: 2013-03-08
Filing date: 2013-03-08
Publication date: 2017-06-14
Anticipated expiration: 2033-03-08
Also published as: JP2014175438A

Description

本発明は、多層配線構造を有する配線基板、及び当該配線基板に電子素子が接続された電子装置に関する。

特定の構造を有する導体パターンを周期的に配置すること（以下、メタマテリアルと記載）で電磁波の伝播特性を制御できることが明らかになっている。メタマテリアルのうち、特定の周波数帯で電磁波の伝播を禁止することができるものは、電磁バンドギャップ（ＥＢＧ：Electromagnetic Band Gap）構造と呼ばれる。特許文献１および２には、このＥＢＧ構造を配線基板に導入することにより、配線基板の内部で電磁ノイズの伝播を抑制し、不要な共振や放射を低減させる手法が開示されている。

例えば、特許文献１のＦＩＧ．４には、互いに対向する２つの導体プレーンの間の層に島状の導体エレメントを複数配置し、この島状の導体エレメントそれぞれをビアで導体プレーンに接続した、いわゆるマッシュルーム型のＥＢＧ構造、およびその変形例が示されている。また特許文献２にも、ＥＢＧ構造を配線基板に配置した例が示されている。

米国特許出願公開第２００５／０１９５０５１号明細書特開２００６−３０２９８６号公報

しかしながら、実際の配線基板にＥＢＧ構造を導入する場合には、導体エレメントは配線基板上の信号配線やその他のパターンを避けて配置されなくてはならないため、配線基板全体に十分な数の導体エレメントを均一に配置することは難しい。特に、限られた個数の導体エレメントが、配線基板の一部分に偏って配置されるような場合には、不要な共振を励起し得るため、電磁ノイズ抑制効果を得ることが難しかった。

本発明は上記事情に鑑みてなされた。本発明の目的の一例は、限られた個数の導体エレメントでも十分に電磁ノイズの放射を低減することができる、配線基板を提供することにある。

本発明によれば、
少なくとも第１層と、第２層と、第３層とを有する配線基板であって、
電子素子を接続するための第１端子及び第２端子を備え、
前記第１層には、第１接続部材により、前記第１端子と電気的に接続された少なくとも１つの第１導体が配置されており、
前記第２層には、前記第１導体と平面視で重なるように設けられ、前記第２端子と、第３接続部材で電気的に接続された第３導体が配置されており、
前記第３層には、平面視で前記第１導体に重なる領域のうち、外縁上で互いの距離が最大となるような２つの点の各々から、ある電磁ノイズの周波数における波長の４分の１未満の距離にある第１の領域の各々に、第２導体が少なくとも１つずつ配置されており、
前記第２導体と、前記第１導体または前記第３導体とが、第２接続部材によって電気的に接続されており、
前記第１導体と前記第２導体と前記第３導体と、前記第２接続部材は、電磁バンドギャップ構造の少なくとも一部を構成する、配線基板が提供される。

本発明によれば、
少なくとも第１層と、第２層と、第３層とを有し、
電子素子を接続するための第１端子及び第２端子を備え、
前記第１層には、第１接続部材により、前記第１端子と電気的に接続された少なくとも１つの第１導体が配置されており、
前記第２層には、前記第１導体と平面視で重なるように設けられ、前記第２端子と、第３接続部材で電気的に接続された第３導体が配置されており、
前記第３層には、平面視で前記第１導体に重なる領域のうち、外縁上で互いの距離が最大となるような２つの点の各々から、ある電磁ノイズの周波数における波長の４分の１未満の距離にある第１の領域の各々に、第２導体が少なくとも１つずつ配置されており、
前記第２導体と、前記第１導体または前記第３導体とが、第２接続部材によって電気的に接続されており、
前記第１導体と前記第２導体と前記第３導体と、前記第２接続部材は、電磁バンドギャップ構造の少なくとも一部を構成する、配線基板と、
前記第１及び第２端子を介して前記配線基板に接続される電子素子と、を含む電子装置が提供される。

本発明によれば、配線基板から放射される電磁ノイズを、限られた個数の導体エレメントでも十分に低減させることができる。

第一の実施形態に係る配線基板の構成を示す図である。図１に示す配線基板のＣ層の平面図である。図１に示す配線基板のＢ層の平面図である。図１に示す配線基板のＡ層の平面図である。ＥＢＧ構造の多様な形態について例示する図である。第一の実施形態に係る配線基板の他の構成を示す図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。

＜第一の実施形態＞
以下、本発明の第一の実施形態に係る配線基板を、図面を参照して説明する。

図１は、第一の実施形態に係る配線基板１００の構成を示す図である。図１（Ａ）は、本実施形態に係る配線基板１００の平面図の一例である。また、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）における線分Ａ−Ａ'における断面図である。また、図１（Ｃ）は、図１（Ａ）における線分Ｂ−Ｃにおける断面図である。図１に示す配線基板１００は、少なくともＡ層１１０（第２の層）、Ｂ層１２０（第３の層）、Ｃ層１３０（第１の層）を備える多層基板である。Ａ層１１０は、第２の導体プレーン１１１（第３導体）を備える。Ｂ層１２０は、導体エレメント１２２（第２導体）を備える。Ｃ層１３０は第１の導体プレーン１３１（第１導体）を備える。本実施形態では、図１（Ｃ）に示されるように、導体エレメント１２２と第１の導体プレーン１３１は、接続部材１２３（第２接続部材）を介して電気的に接続されている。なお、配線基板１００は、上述の３つの層以外の層を備えていても構わない。例えば各層の間には、絶縁層が位置していてもよいし、さらに別の層が位置していてもよい。

また、配線基板１００は、本発明の構成に矛盾しない範囲で、図示しない孔やビア等を備えてもよい。さらに、Ａ層１１０、Ｂ層１２０、及びＣ層１３０の中のいずれか１つ以上の層において、本発明の構成に矛盾しない範囲で、信号線が配列されてもよい。

なお、図１（Ｂ）等において、電子素子１４１は点線で示される。これは、電子素子１４１が未実装であることを意味している。すなわち、配線基板１００の表面には、電子素子１４１を実装する予定領域が定められている。そして、当該予定領域には、配線基板１００と電子素子１４１とを接続するための、第１の端子、および第２の端子が備えられている。

そして、配線基板１００は、接続部材１４２（第１接続部材）及び接続部材１４３（第３接続部材）を備える。接続部材１４２は、第１の端子と第１の導体プレーン１３１とを電気的に接続する。これにより、電子素子１４１が接続された場合に、電子素子１４１と、Ｃ層１３０に位置する第１の導体プレーン１３１とが電気的に接続される。また、接続部材１４３は、第２の端子と、Ａ層１１０に位置する第２の導体プレーン１１１とを電気的に接続する。これにより、電子素子１４１が接続された場合に、電子素子１４１とＡ層１１０に位置する第２の導体プレーン１１１とが電気的に接続される。

配線基板１００は、これ以外にも電子素子１４１とプレーンもしくは線路とを電気的に接続する接続部材を備えてもよい。このような接続部材の一例としては、信号線などと電気的に接続されるような接続部材が挙げられる。ここで、電子素子１４１はＬＳＩ（Large Scale Integration）等の素子を想定している。配線基板１００に実装される電子素子１４１の数は単一であっても、複数であってもよい。

図２は、図１に示す配線基板１００のＣ層１３０の平面図である。Ｃ層１３０は、島状に分離された導電材料からなる第１の導体プレーン１３１を有する。

第１の導体プレーン１３１は、接続部材１４２及び接続部材１２３と電気的に接続される接続点を有する。第１の導体プレーン１３１は、電源プレーン、又は、グラウンドプレーンである。なお、第１の導体プレーン１３１は、従来技術に準じて様々な形状をとることができる。Ｃ層１３０において第１の導体プレーン１３１が形成されていない領域は、絶縁体であってもよいし、導体であってもよいし、それらが混合していてもよい。

図３は、図１に示す配線基板１００のＢ層１２０の平面図である。本実施形態において、Ｂ層１２０は、Ｃ層１３０とＡ層１１０との間に位置する。Ｂ層１２０は、導体エレメント１２２が配置される領域である、導体エレメント配置領域１２１（第１の領域：斜線で示す領域）を有する。この「導体エレメント配置領域１２１」は、Ｂ層１２０において、第１の導体プレーン１３１と平面視で対向する領域のうち、外縁上で互いの距離が最大となるような２点（点Ｂ及び点Ｃ）から、抑制したいノイズの周波数における波長の４分の１未満の距離となる領域である。なお、図１（Ｃ）では、導体エレメント配置領域１２１は、破線で囲まれた領域として示されている。導体エレメント配置領域１２１のそれぞれには、少なくとも１つ以上の導体エレメント１２２が配置される。これにより、少ない導体エレメント１２２で第１の導体プレーン１３１に生じる共振を抑制することが可能となり、十分な電磁ノイズ抑制効果を得ることができる。

なお、「抑制したいノイズ」とは、例えば、電子素子１４１のクロック周波数およびその高調波によって発生し、当該電子素子１４１から接続部材１４２を介して第１の導体プレーン１３１に伝播するノイズである。このようなノイズのうち、無線通信で利用される周波数帯域のノイズは、無線通信の性能を低下させる要因となるため、特に抑制が望まれる。また、「導体エレメント１２２が導体エレメント配置領域１２１に配置される」とは、導体エレメント１２２の少なくとも一部が導体エレメント配置領域１２１に位置することを意味する。なお、電磁ノイズをより精度よく抑制させるならば、全ての導体エレメント１２２が、導体エレメント配置領域１２１内に位置することが望ましい。

また、Ｂ層１２０には、図示せぬ信号配線などが配置されていてもよく、その一部は導体エレメント配置領域１２１の領域内に延伸していてもよい。従って、導体エレメント１２２は、信号配線などを避けるようにして、導体エレメント配置領域１２１の内部の空きスペースに配置される。なお、導体エレメント１２２は、当然導体エレメント配置領域１２１以外の領域に追加して配置されていてもよい。

また、各々の導体エレメント配置領域１２１に設けられる導体エレメント１２２の数は特段制限されない。各々の導体エレメント配置領域１２１に設けられる導体エレメント１２２の数は、単一であっても、複数であってもよい。なお、導体エレメント配置領域１２１に導体エレメント１２２を複数設ける場合には、導体エレメント１２２は繰り返し周期的に配列されてもよい。例えば、導体エレメント１２２は、所定間隔おきに配列されてもよい。なお、Ｂ層１２０における導体エレメント１２２が配列されていない領域は絶縁体となっており、接続部材１４２と絶縁されている。また、導体エレメント１２２は、接続部材１２３を介して、第１の導体プレーン１３１と電気的に接続されている。

なお、本実施形態では、全ての導体エレメント１２２が接続部材１２３を介して第１の導体プレーン１３１と電気的に接続されている例を示しているが、本発明の形態はこれに限定されない。例えば、全ての導体エレメント１２２は、接続部材１２３を介して第２の導体プレーン１１１と電気的に接続されていてもよい。また、第１の導体プレーン１３１と電気的に接続されている導体エレメント１２２と、第２の導体プレーン１１１と電気的に接続されている導体エレメント１２２が、混在していてもよい。

図４は、図１に示す配線基板１００のＡ層１１０の平面図である。第２の導体プレーン１１１は、シート状の導体であって、Ａ層１１０に位置する。また、第２の導体プレーン１１１は、導体エレメント配置領域１２１に対向するＡ層１１０上の領域に延在している。すなわち、第２の導体プレーン１１１と導体エレメント１２２は、絶縁体の層を介して対向している。なお、各図において、Ａ層１１０はＣ層１３０よりも上位に位置する層として示されているが、Ａ層１１０とＣ層１３０の位置関係はこれに限定されない。例えば、Ａ層１１０はＣ層１３０よりも下位の層に位置していてもよい。

第２の導体プレーン１１１は、電源プレーン、又は、グラウンドプレーンである。すなわち、第１の導体プレーン１３１が電源プレーンである場合、第２の導体プレーン１１１はグラウンドプレーンになる。また、第１の導体プレーン１３１がグラウンドプレーンである場合、第２の導体プレーン１１１は電源プレーンになる。

接続部材１４２は、第２の導体プレーン１１１に設けられた開口を、第２の導体プレーン１１１とは非接触な状態で通過している。また、接続部材１４２は、第１の端子と第１の導体プレーン１３１とを電気的に接続している。すなわち、接続部材１４２は、第２の導体プレーン１１１とは絶縁されている。なお、Ａ層１１０において第２の導体プレーン１１１が形成されていない領域は、絶縁体であってもよいし、導体であってもよいし、それらが混合していてもよい。

本実施形態の配線基板１００は、上記のように構成することによって、導体エレメント１２２と、第１の導体プレーン１３１と、第２の導体プレーン１１１と、接続部材１２３とにより、ＥＢＧ構造を構成する最小単位である単位セルを構成している。

なお、導体エレメント１２２と第１の導体プレーン１３１の間隔、導体エレメント１２２と第２の導体プレーン１１１の間隔、接続部材１２３の太さ、導体エレメント１２２の相互間隔などを調節することにより、ＥＢＧ構造のバンドギャップを所望の帯域に設定することができる。これにより、抑制したい電磁波ノイズの周波数を、ＥＢＧ構造のバンドキャップ帯域に含めることができる。

ここで、図１乃至４で図示した導体エレメント１２２、接続部材１２３、第１の導体プレーン１３１、第２の導体プレーン１１１の形状や位置は一例であり、ＥＢＧ構造を構成可能な範囲で多様な形態を採りうる。以下で、ＥＢＧ構造の多様な形態の例を説明する。

図５は、ＥＢＧ構造の多様な形態について例示する図である。なお、図５は、単一の導体エレメント１２２に着目し、その周囲を拡大して図示している。図５で例示する構造は、それぞれ単位セルを構成しており、配線基板１００は、これらの単位セルのいずれか、又は複数の組み合わせを備えるものとする。

図５（Ａ）は、導体エレメント１２２の一例の上面図である。ここで図示する導体エレメント１２２は平面方向に形成される螺旋状の伝送線路である。図５（Ａ）に示される導体エレメント１２２に形成される伝送線路の一端は接続部材１２３に接続され、他端はオープン端となっている。図５（Ｂ）は、導体エレメント１２２の別の一例の上面図である。ここで図示する導体エレメント１２２ａおよび導体エレメント１２２ｂは、平面方向に形成される２つの螺旋状の伝送線路である。図５（Ｂ）に示される導体エレメント１２２ａおよび１２２ｂの各々の一端は接続部材１２３に接続され、各々の他端はオープン端となっている。図５（Ｃ）乃至（Ｊ）は、図５（Ａ）および図５（Ｂ）で図示した導体エレメント１２２を含む配線基板１００の要部を抽出した断面図である。

図５（Ｃ）では、導体エレメント１２２は、接続部材１２３を介して第１の導体プレーン１３１と電気的に接続されている。

図５（Ｄ）では、導体エレメント１２２は、接続部材１２３を介して第２の導体プレーン１１１と電気的に接続されている。

図５（Ｅ）では、導体エレメント１２２が形成されるＢ層１２０は、第２の導体プレーン１１１が形成されるＡ層１１０を介して、第１の導体プレーン１３１が形成されるＣ層１３０と対向している。そして、接続部材１２３は第１の導体プレーン１３１と電気的に接続され、かつ第２の導体プレーン１１１に設けられた開口を第２の導体プレーン１１１とは非接触な状態で通過している。導体エレメント１２２は、第２の導体プレーン１１１に対向し、第２の導体プレーン１１１に設けられた開口を通過した接続部材１２３と電気的に接続されている。ここで説明した第２の導体プレーン１１１に設けられている開口は、その中を接続部材１２３が通過し、また当該開口に対向するように導体エレメント１２２が配されている。従って、当該開口からのノイズ漏洩を、実質的に防ぐことができる。

図５（Ｆ）では、導体エレメント１２２が形成されるＢ層１２０は、第１の導体プレーン１３１が形成されるＣ層１３０を介して、第２の導体プレーン１１１が形成されるＡ層１１０と対向している。そして、接続部材１２３は第２の導体プレーン１１１と電気的に接続され、かつ第１の導体プレーン１３１に設けられた開口を第１の導体プレーン１３１とは非接触な状態で通過している。導体エレメント１２２は、第１の導体プレーン１３１に対向し、第１の導体プレーン１３１に設けられた開口を通過した接続部材１２３と電気的に接続されている。ここで説明した第１の導体プレーン１３１に設けられている開口は、その中を接続部材１２３が通過し、また当該開口に対向するように導体エレメント１２２が配されている。従って、当該開口からのノイズ漏洩を、実質的に防ぐことができる。

図５（Ｃ）乃至（Ｆ）に示した構造は、導体エレメント１２２を含んで形成されるマイクロストリップ線路がオープンスタブとして機能するオープンスタブ型のＥＢＧ構造である。詳細には、接続部材１２３はインダクタンスを形成している。そして、図５（Ｃ）及び（Ｅ）においては、導体エレメント１２２が、対向する第２の導体プレーン１１１と電気的に結合することで第２の導体プレーン１１１をリターンパスとするマイクロストリップ線路を形成している。また、図５（Ｄ）及び（Ｆ）においては、導体エレメント１２２が、対向する第１の導体プレーン１３１と電気的に結合することで第１の導体プレーン１３１をリターンパスとするマイクロストリップ線路を形成している。

オープンスタブ型ＥＢＧ構造は、平行平板を、上記オープンスタブと上記インダクタンスとからなる直列共振回路でシャントした等価回路で表現することができる。そして、上記直列共振回路の共振周波数がバンドギャップの中心周波数を与える。したがって、上記導体エレメント１２２を含んで形成されるオープンスタブのスタブ長を長くすることでバンドギャップ帯域を低周波化することができる。また、導体エレメント１２２が、図５（Ａ）に示す構成の場合には、１つの導体エレメント１２２に対応して、１つの周波数帯およびその高次の周波数帯にバンドギャップが生じる。また、導体エレメント１２２が、図５（Ｂ）に示す構成の場合には、２つの導体エレメント１２２ａ、１２２ｂの各々の長さに対応した２つの周波数帯およびその高次の周波数帯に、バンドギャップが生じる。

また、マイクロストリップ線路を形成する導体エレメント１２２と対向するプレーン（１１１又は１３１）は近接していることが好ましい。なぜならば、導体エレメント１２２と対向プレーンとの距離が近いほど、上記マイクロストリップ線路の特性インピーダンスが低くなり、バンドギャップ帯域を広帯域化することができるためである。ただし、導体エレメント１２２を対向するプレーンに近接させない場合でも、本発明の本質的な効果には何ら影響を与えない。

図５（Ｇ）乃至（Ｊ）は、接続部材１２３が貫通ビアである例である。

図５（Ｇ）では、導体エレメント１２２と電気的に接続されている貫通ビア（接続部材１２３）が第１の導体プレーン１３１と電気的に接続され、第２の導体プレーン１１１の開口を第２の導体プレーン１１１とは非接触な状態で通過している。すなわち、貫通ビア（接続部材１２３）と第２の導体プレーン１１１とは絶縁されている。

図５（Ｈ）では、導体エレメント１２２と電気的に接続されている貫通ビア（接続部材１２３）が第２の導体プレーン１１１と電気的に接続され、第１の導体プレーン１３１の開口を第１の導体プレーン１３１とは非接触な状態で通過している。すなわち、貫通ビア（接続部材１２３）と第１の導体プレーン１３１とは絶縁されている。

図５（Ｉ）では、導体エレメント１２２が形成されるＢ層１２０は、第２の導体プレーン１１１が形成されるＡ層１１０を介して、第１の導体プレーン１３１が形成されるＣ層１３０と対向している。そして、貫通ビア（接続部材１２３）は第１の導体プレーン１３１と電気的に接続され、かつ第２の導体プレーン１１１に設けられた開口を第２のプレーン１１１とは非接触な状態で通過している。導体エレメント１２２は、第２の導体プレーン１１１に対向し、第２の導体プレーン１１１に設けられた開口を通過した貫通ビア（接続部材１２３）と電気的に接続されている。

図５（Ｊ）では、導体エレメント１２２が形成されるＢ層１２０は、第１の導体プレーン１３１が形成されるＣ層１３０を介して、第２の導体プレーン１１１が形成されるＡ層１１０と対向している。そして、貫通ビア（接続部材１２３）は第２の導体プレーン１１１と電気的に接続され、かつ第１の導体プレーン１３１に設けられた開口を第１の導体プレーン１３１とは非接触な状態で通過している。導体エレメント１２２は、第１の導体プレーン１３１に対向し、第１の導体プレーン１３１に設けられた開口を通過した貫通ビア（接続部材１２３）と電気的に接続されている。

図５（Ｇ）乃至（Ｊ）に示した構造は、導体エレメント１２２を含んで形成されるマイクロストリップ線路がオープンスタブとして機能するオープンスタブ型のＥＢＧ構造の変形例である。詳細には、接続部材１２３はインダクタンスを形成している。そして、図５（Ｇ）及び（Ｉ）においては、導体エレメント１２２が、対向する第２の導体プレーン１１１と電気的に結合することで、第２の導体プレーン１１１をリターンパスとするマイクロストリップ線路を形成している。また、図５（Ｈ）及び（Ｊ）においては、導体エレメント１２２が、対向する第１の導体プレーン１３１と電気的に結合することで、第１の導体プレーン１３１をリターンパスとするマイクロストリップ線路を形成している。上記マイクロストリップ線路の一端はオープン端となっており、オープンスタブとして機能するように構成されている。

図５（Ｇ）乃至（Ｊ）に示した構造も、オープンスタブ型ＥＢＧ構造と同様に、平行平板を、上記オープンスタブと上記インダクタンスとからなる直列共振回路でシャントした等価回路で表現することができる。そして、上記直列共振回路の共振周波数がバンドギャップの中心周波数を与える。したがって、上記導体エレメント１２２を含んで形成されるオープンスタブのスタブ長を長くすることでバンドギャップ帯域を低周波化することができる。また、導体エレメント１２２が、図５（Ａ）に示す構成の場合には、１つの導体エレメント１２２に対応して、１つの周波数帯およびその高次の周波数帯にバンドギャップが生じる。また、導体エレメント１２２が、図５（Ｂ）に示す構成の場合には、２つの導体エレメント１２２ａ、１２２ｂの各々の長さに対応した２つの周波数帯およびその高次の周波数帯に、バンドギャップが生じる。

図５（Ｇ）乃至（Ｊ）で示した構成を採用することにより、接続部材１２３として貫通ビアを用いて、第１、第２の平行平板にＥＢＧ構造を製造することが可能となる。通常、非貫通ビアは層ごとにビアを加工してから積層するのに対して、貫通ビアは、全ての層を積層した後、ドリルで貫通スルーホールを形成し、スルーホール内面をめっきすることによって製造されるため、非貫通ビアを用いる場合と比べて、製造コストを低減することができる。

なお、図５では上記伝送線路の形状が螺旋状の場合を図示しているが、その形状はこれに限定されない。上記伝送線路の形状は、例えば、直線状であってもよいし、ミアンダ状であってもよい。

また図１では、配線基板１００に１つのＢ層１２０が備えられている場合を例に示したが、Ｂ層１２０は複数備えられてもよい。Ｂ層１２０が複数備えられている配線基板１００は、図５（Ｃ）乃至（Ｊ）で示した様々なＥＢＧ構造の構成が混在するような構成をとることができる。例えば、図６に示すとおり、一部には図５（Ｃ）に示すＥＢＧ構造を形成し、他の一部には図５（Ｆ）に示すＥＢＧ構造を形成するような構成をとることができる。図６は、第一の実施形態に係る配線基板１００の他の構成を示す図である。ここで、この配線基板１００を平面視で見れば、図１に示される配線基板１００と同様に、各導体エレメント配置領域１２１に導体エレメント１２２が配置されているように見える。すなわち、この場合も、それぞれのＢ層１２０を総合的に見て、第１の導体プレーン１３１平面視で対向する領域のうち、外縁上で互いに距離が最大となるような２点（点Ｂ及び点Ｃ）から、抑制したいノイズの周波数における波長の４分の１未満の領域である導体エレメント配置領域１２１（第１の領域：図中斜線で示す領域）のそれぞれに、少なくとも１つ以上の導体エレメント１２２（第２導体）が配置される。従って、図６に示されるような配線基板１００によっても、本発明の効果を得ることができる。

次に、本実施形態の効果について、図１を用いて説明する。

図１に示すように、接続部材１４２を介して、電子素子１４１と第１の導体プレーン１３１とが電気的に接続されている配線基板１００の場合、接続部材１４２を介して電子素子１４１から第１の導体プレーン１３１と第２の導体プレーン１１１に挟まれた領域に電磁ノイズが伝播される。このとき、第１の導体プレーン１３１の形状において最も長い部分（第１の導体プレーン１３１の外縁上で互いの距離が最大となるように選んだ２点を結ぶ線分）の長さが、電磁ノイズの波長の２分の１の長さの整数倍と、おおよそ一致する場合に、共振状態となり定在波が生じる。この定在波は、第１の導体プレーン１３１の外縁にある上記の２点の近傍において電界が最大となる腹を持つため、パッチアンテナと同様の効果により、空間に電磁ノイズを放射する恐れがある。

本実施形態の配線基板は、上記問題を解決可能に構成している。すなわち、本実施形態は、第１の導体プレーン１３１の外縁上で互いの距離が最大となるように選んだ２点のそれぞれから電磁ノイズの波長の４分の１未満の距離にある導体エレメント配置領域１２１に、導体エレメント１２２を含んで形成されるＥＢＧ構造が、少なくとも一つずつ配置されている。ＥＢＧ構造は、所望の帯域において、第１の導体プレーン１３１と第２の導体プレーン１１１の間のインピーダンスをインダクタンス性となるように制御することで、当該帯域にバンドギャップを発現する。第１の導体プレーン１３１と第２の導体プレーン１１１の間のインピーダンスは、ＥＢＧ構造のユニットセルが配置された場所から波長の４分の１未満の距離においてはインダクタンス性を示し、それ以上離れた位置ではインピーダンス変換効果によりキャパシタンス性を示す。従って、ユニットセルが配置された場所から波長の４分の１未満の場所は、電磁波の伝播が抑制され定在波の腹とはなり得ない。本実施形態の配線基板は、導体エレメント配置領域１２１にＥＢＧ構造を少なくとも一つずつ配置することで、第１の導体プレーン１３１の外縁上で互いの距離が最大となるように選んだ２点の近傍が定在波の腹とならないように構成される。以上より、本実施形態の配線基板は、第１の導体プレーン１３１がパッチアンテナと同様に動作し電磁ノイズが空間に放射するのを抑制することができる。

したがって、本実施の形態によれば、限られた個数の導体エレメントを配線基板の好適な場所に配置することで、信号配線やその他のパターンを避けるために十分な数の導体エレメントを均一に配置することが難しい実際の配線基板においても、効果的に電磁ノイズの放射を低減することができる。

また、本実施形態で構成されるＥＢＧ構造のバンドギャップ帯域に、電子素子１４１から発生するノイズの周波数を含めることによって、より高いノイズ抑制効果を得ることができる。

なお、本実施形態の配線基板１００の所定位置に電子素子１４１を搭載した電子装置においても、同様の作用効果を実現することができる。本実施形態の配線基板１００の所定位置に電子素子１４１を搭載する手段は、従来技術に準じて実現することができる。

以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。

以下、参考形態の例を付記する。
１．
少なくとも第１層と、第２層と、第３層とを有する配線基板であって、
電子素子を接続するための第１端子及び第２端子を備え、
前記第１層には、第１接続部材により、前記第１端子と電気的に接続された少なくとも１つの第１導体が配置されており、
前記第２層には、前記第１導体と対向して設けられ、前記第２端子と、第３接続部材で電気的に接続された第３導体が配置されており、
前記第３層には、平面視で前記第１導体に対向する領域うち、外縁上で互いの距離が最大となるような２つの点の各々から、抑制したい電磁ノイズの周波数における波長の４分の１未満の距離にある第１の領域に、前記第１導体及び前記第３導体の少なくとも一方に対向して設けられた第２導体が少なくとも１つずつ配置されており、
前記第２導体と、前記第１導体または前記第３導体とが、第２接続部材によって電気的に接続されている配線基板。
２．
１．に記載の配線基板であって、
前記第１導体と前記第２導体と前記第３導体と、前記第２接続部材は、電磁バンドギャップ構造の少なくとも一部を構成し、かつ、前記電磁バンドギャップ構造は、抑制したい電磁ノイズの周波数をバンドギャップ帯域に含む配線基板。
３．
１．または２．に記載の配線基板であって、
前記第２導体は、線状であり、一端が前記第２接続部材と接続されており、他端が開放端である配線基板。
４．
請求項１から３のいずれか一つに記載の配線基板であって、
前記第３層は、前記第１層と前記第２層に挟まれた領域に位置する配線基板。
５．
１．から３．のいずれか一つに記載の配線基板であって、
前記第３層は、前記第１層と前記第２層に挟まれた領域の外側に位置し、
前記第２接続部材は、前記第１導体または前記第３導体に設けられた開口を前記第１導体または前記第３導体と非接触な状態で通過して、前記第２導体と、前記第３導体または前記第１導体とを電気的に接続する配線基板。
６．
１．から３．のいずれか一つに記載の配線基板であって、
前記第３層は、前記第１層と前記第２層に挟まれた領域、及び、前記第１層と前記第２層に挟まれた領域の外側のそれぞれに少なくとも一つ配置され、
前記第２導体は、複数の前記第３層を平面視で見たときに、前記第１の領域に配置されている配線基板。
７．
少なくとも第１層と、第２層と、第３層とを有し、
電子素子を接続するための第１端子及び第２端子を備え、
前記第１層には、第１接続部材により、前記第１端子と電気的に接続された少なくとも１つの第１導体が配置されており、
前記第２層には、前記第１導体と対向して設けられ、前記第２端子と、第３接続部材で電気的に接続された第３導体が配置されており、
前記第３層には、平面視で前記第１導体に対向する領域うち、外縁上で互いの距離が最大となるような２つの点の各々から、抑制したい電磁ノイズの周波数における波長の４分の１未満の距離にある第１の領域に、前記第１導体及び前記第３導体の少なくとも一方に対向して設けられた第２導体が少なくとも１つずつ配置されており、
前記第２導体と、前記第１導体または前記第３導体とが、第２接続部材によって電気的に接続されている配線基板と、
前記第１及び第２端子を介して前記配線基板に接続される電子素子と、
を含む電子装置。
８．
７．に記載の電子装置であって、
前記第１導体と前記第２導体と前記第３導体と、前記第２接続部材は、電磁バンドギャップ構造の少なくとも一部を構成し、かつ、前記電磁バンドギャップ構造は、抑制したい電磁ノイズの周波数をバンドギャップ帯域に含む電子装置。
９．
７．または８．に記載の電子装置であって、
前記第２導体は、線状であり、一端が前記第２接続部材と接続されており、他端が開放端である電子装置。
１０．
７．から９．のいずれか一つに記載の電子装置であって、
前記第３層は、前記第１層と前記第２層に挟まれた領域に位置する電子装置。
１１．
７．から９．のいずれか一つに記載の電子装置であって、
前記第３層は、前記第１層と前記第２層に挟まれた領域の外側に位置し、
前記第２接続部材は、前記第１導体または前記第３導体に設けられた開口を前記第１導体または前記第３導体と非接触な状態で通過して、前記第２導体と、前記第３導体または前記第１導体とを電気的に接続する電子装置。
１２．
７．から９．のいずれか一つに記載の電子装置であって、
前記第３層は、前記第１層と前記第２層に挟まれた領域、及び、前記第１層と前記第２層に挟まれた領域の外側のそれぞれに少なくとも一つ配置され、
前記第２導体は、複数の前記第３層を平面視で見たときに、前記第１の領域に配置されている電子装置。

１００配線基板
１１０Ａ層
１１１第２の導体プレーン
１２０Ｂ層
１２１導体エレメント配置領域
１２２導体エレメント
１２２ａ導体エレメント
１２２ｂ導体エレメント
１２３接続部材
１３０Ｃ層
１３１第１の導体プレーン
１４１電子素子
１４２接続部材
１４３接続部材

Claims

少なくとも第１層と、第２層と、第３層とを有する配線基板であって、
電子素子を接続するための第１端子及び第２端子を備え、
前記第１層には、第１接続部材により、前記第１端子と電気的に接続された少なくとも１つの第１導体が配置されており、
前記第２層には、前記第１導体と平面視で重なるように設けられ、前記第２端子と、第３接続部材で電気的に接続された第３導体が配置されており、
前記第３層には、平面視で前記第１導体に重なる領域のうち、外縁上で互いの距離が最大となるような２つの点の各々から、ある電磁ノイズの周波数における波長の４分の１未満の距離にある第１の領域の各々に、第２導体が少なくとも１つずつ配置されており、
前記第２導体と、前記第１導体または前記第３導体とが、第２接続部材によって電気的に接続されており、
前記第１導体と前記第２導体と前記第３導体と、前記第２接続部材は、電磁バンドギャップ構造の少なくとも一部を構成する、配線基板。
請求項１に記載の配線基板であって、
前記電磁バンドギャップ構造は、前記ある電磁ノイズの周波数をバンドギャップ帯域に含む配線基板。
請求項１または２に記載の配線基板であって、
前記第２導体は、線状であり、一端が前記第２接続部材と接続されており、他端が開放端である配線基板。
請求項１から３のいずれか一項に記載の配線基板であって、
前記第３層は、前記第１層と前記第２層に挟まれた領域に位置する配線基板。
請求項１から３のいずれか一項に記載の配線基板であって、
前記第３層は、前記第１層と前記第２層に挟まれた領域の外側の領域に位置し、
前記第２接続部材は、前記第１導体または前記第３導体に設けられた開口を、前記第１導体または前記第３導体と絶縁された状態で通過して、前記第２導体と、前記第３導体または前記第１導体とを電気的に接続する配線基板。
請求項１から３のいずれか一項に記載の配線基板であって、
前記第３層は、前記第１層と前記第２層に挟まれた領域、及び、前記第１層と前記第２層に挟まれた領域の外側の領域、のそれぞれに少なくとも一つずつ配置され、
前記第２導体は、複数の前記第３層の前記第１の領域のいずれかに配置されている配線基板。
少なくとも第１層と、第２層と、第３層とを有し、
電子素子を接続するための第１端子及び第２端子を備え、
前記第１層には、第１接続部材により、前記第１端子と電気的に接続された少なくとも１つの第１導体が配置されており、
前記第２層には、前記第１導体と平面視で重なるように設けられ、前記第２端子と、第３接続部材で電気的に接続された第３導体が配置されており、
前記第３層には、平面視で前記第１導体に重なる領域のうち、外縁上で互いの距離が最大となるような２つの点の各々から、ある電磁ノイズの周波数における波長の４分の１未満の距離にある第１の領域の各々に、第２導体が少なくとも１つずつ配置されており、
前記第２導体と、前記第１導体または前記第３導体とが、第２接続部材によって電気的に接続されており、
前記第１導体と前記第２導体と前記第３導体と、前記第２接続部材は、電磁バンドギャップ構造の少なくとも一部を構成する、配線基板と、
前記第１及び第２端子を介して前記配線基板に接続される電子素子と、を含む電子装置。