プリント回路基板

【課題】基板上の搭載部品を増加させず、すなわち基板を拡大することなくノイズ除去作用が得られるプリント回路基板を提供する。
【解決手段】基板１Ａ上の配線２に、電流の流れる方向に垂直の磁化容易軸を持つパーマロイ等の金属製強磁性材料層１３を固着してインダクタンス値を高くする。また、基板１Ａを、磁性粉を混合した樹脂により構成し、高周波領域におけるノイズ除去作用を得る。

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、プリント回路基板に係り、より詳しくはノイズ除去のための構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】電子機器のデジタル化および高周波化に伴い、該電子機器から輻射されるノイズおよび該ノイズによる該電子機器の誤動作等が問題になっている。従来、ケーブル等において信号に混在しているノイズを除去するため、例えば特開昭５６−１０７４８０号公報に示されるように、基板上にノイズ除去のためのインピーダンス素子やローパスフィルタを搭載している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これらのノイズ対策部品を基板に搭載すると、そのノイズ対策部品の搭載分だけ基板を拡大する必要があり、小型軽量化の障害となり、コストアップにもつながるという問題点がある。
【０００４】本発明は、上記問題点に鑑み、基板上の搭載部品を増加させず、すなわち基板を拡大することなくノイズ除去作用が得られるプリント回路基板を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】請求項１のプリント回路基板は、基板上の配線に、電流の流れる方向に垂直の磁化容易軸を持つ金属製強磁性材料層を固着したことを特徴とする。
【０００６】請求項１においては、配線上に固着した金属製強磁性材料層は、磁化容易軸が電流の流れる方向に対して垂直方向となっているので、ノイズ電流が流れた際に、大きなインダクタンスを得ることができ、比較的周波数の低い領域においてノイズを除去することができる。
【０００７】請求項２のプリント回路基板は、請求項１において、前記金属製強磁性材料層を複数層備え、該各強磁性材料層間に銅層を介在させたことを特徴とする。
【０００８】請求項２において、強磁性材料としてパーマロイ等を設ければ、厚みを大きくすると剥離を生じやすくなるが、磁性材料層間に銅層を介在させることにより、トータルの磁性材料の厚みが大きくかつ剥離の生じない磁性材料を得ることができる。
【０００９】請求項３のプリント回路基板は、請求項１または２において、基板を磁性粉を混合した樹脂からなるものにより構成したことを特徴とする。
【００１０】このように、基板を樹脂に磁性粉を混合したものによって構成することにより、高周波領域での損失を増加させ、不要な高周波ノイズを除去することができる。前記金属製強磁性材料においては、２０ＭＨｚ以上になると比透磁率が下がってしまうが、磁性粉を樹脂に混合した基板では高周波領域における損失を増加させることができる。
【００１１】請求項４のプリント回路基板は、請求項３において、前記基板が比透磁率１００以上のＮｉ−Ｚｎフェライトからなる磁性粉を樹脂に５０ｗｔ％〜９０ｗｔ％混合してなることを特徴とする。
【００１２】このように、Ｎｉ−Ｚｎ系フェライトの粉末を混合した樹脂の成形体によって基板を構成すれば、高周波領域での損失を増大させ、不要な高周波ノイズを除去することができる。フェライトの混合比が５０ｗｔ％未満では著しく磁気特性が低下するため、所望の特性は得られない。また、混合比が９０ｗｔ％を超えると、樹脂の流動性が著しく悪くなるため、インジェクション成形等の成形の際の寸法精度が悪くなり、取扱いが困難となる。また、比透磁率が１００未満のＮｉ−Ｚｎフェライトでは磁気特性が低下するため、所望の特性が得られない。なお、Ｍｎ−Ｚｎ系フェライトでは電気抵抗が低いため、樹脂中に混合した場合、絶縁性の問題があって高周波領域における特性が得られず、高周波ノイズ除去の用途には適しない。
【００１３】
【発明の実施の形態】図１は本発明によるノイズ対策を施すプリント回路基板のパターンの一例である。該基板１は樹脂基板（ＦＲ−４）上に銅電極（以下配線と称す）２のパターニングを施し、かつ電子部品が搭載できるようにランド３が設けられたものである。本発明においては、配線２上の必要部分、すなわちノイズを除去する必要のある部分にノイズ除去のための処理を施す。
【００１４】図２は図１において点線で囲まれた領域４を拡大して本発明による処理を説明するものである。図２（Ａ）はこの領域４におけるパターンを示しており、例えば基板１の厚みは０．８ｍｍ、配線２の厚みは１８μｍ、幅Ｗ１は１ｍｍ、ノイズ除去処理を施す長さＬ１は４ｍｍ、ランド３の縦幅Ｌ２は１ｍｍ、横幅Ｗ２は２ｍｍ、間隔Ｇは１ｍｍに設定されたものである。
【００１５】このパターンにおいて、強磁性材料であるパーマロイ（鉄１５〜２５％、ニッケル７５〜８５％）のメッキを配線２上に施すことにより、磁歪がほぼ０の磁性膜を実現することができる。パーマロイメッキを施すに当たり、まず、電子部品を半田付けするランド３上へのメッキ防止と、他のメッキ不要な領域へのメッキ防止を図るため、図２（Ｂ）、図３（Ａ）に示すように、領域４におけるランド３上と、領域４以外の他の領域にレジスト５によるマスキングを施した。
【００１６】次に図３（Ａ）に示すように、プラスチック容器６のなかに３００ｇ／ｌの濃度の硝酸ニッケル液を入れ、その液中に８ｇ／ｌの濃度となるように硫酸鉄を溶け込ませてメッキ液７とし、メッキ液７の温度を４０℃、ｐＨを希硫酸により約２．５に調整した。そしてそのメッキ液７中にニッケル板からなる陽極板９と基板１とを、基板１のメッキ面が陽極板９に対面するようにセットした。また、容器６の外側にマグネット等の磁場発生装置１２を置き、直流電源１０により配線２に電流を流したときに、配線２の方向と、磁場発生装置１２による磁束の方向とが平行になるようにセットした。
【００１７】そして、直流電源１０の陽極、陰極をそれぞれワイヤ１１により陽極板９、基板１に接続し、電流値を約３０〜４０ｍＡに調整し、約３０分メッキした。これにより付着したパーマロイの組成はニッケル８０％、鉄２０％であり、厚みは約１０μｍであった。そして、先の工程で付着させたレジスト５を除去するため、５％水酸化ナトリウム水溶液中に基板１を浸漬して剥離した。これにより、図２（Ｃ）に示すように、前記領域５上の配線２上にパーマロイでなる強磁性材料層１３が固着されたものを得た。
【００１８】このようにして強磁性材料層１３を配線２上に固着させた基板１のインダクタンス特性を図４（Ａ）に示す。強磁性材料層１３を施していない図２（Ａ）の配線２、ランド３の図示部分の両端１４、１５間に１ＭＨｚにおけるインダクタンス値は約１．８ｎＨであり、一方、図２（Ｃ）に示すように、パーマロイでなる強磁性材料層１３を固着した配線２、ランド３における前記両端１４、１５間のインダクタンス値は約６．８ｎＨとなり、約３．５倍の値が得られた。
【００１９】また、図３（Ｂ）に示すように、パーマロイでなる複数の強磁性材料層１３を、その間に銅層１７を介在させてメッキすることにより、さらにインダクタンス値を上げることができる。図３（Ｂ）の構造を実現するため、図２（Ｂ）に示したように、レジスト５を付けた状態でパーマロイでなる強磁性材料層１３をメッキした後、レジスト５を残したままで基板１を硫酸銅液中に入れ、電流値３Ａで約３分電解メッキを施すことにより、前記強磁性材料層１３上に約２μｍの銅層１７を形成した。その後、前記同様に銅層１７上に２番目の強磁性材料層１３を前記の電解メッキにより１０μｍの厚みに形成した。その後、レジスト５を前記５％水酸化ナトリウム水溶液により剥離した。
【００２０】このように２層に強磁性材料層１３を形成したものにおいて、前記両端１４、１５間のインダクタンス値の周波数特性は図４（Ｂ）に示すようになり、１ＭＨｚにおけるインダクタンス値は約８．３ｎＨとあがり、強磁性材料層１３を設けない場合の約４．５倍の値が得られ、強磁性材料層１３が単層の場合より高い値が得られた。このように、複数の強磁性材料層１３間に銅層１７を介在させることにより、脆いパーマロイでもトータルの厚みを増やした複数層の強磁性材料層１３を実現することができ、インダクタンス値を高めることができる。
【００２１】図５（Ａ）、（Ｂ）は本発明の他の実施の形態をそれぞれ示す斜視図、側面図である。本実施の形態は、基板１Ａとして、エポキシ樹脂に比透磁率が７００で平均粒径が約５０μｍのＮｉ−Ｚｎフェライトの破砕粉を約７０ｗｔ％混合した樹脂基板を用いたものである。この基板１Ａの比透磁率は約４．５であった。基板１Ａ上に配線２上には前記強磁性材料層１３が１層または前述のように銅層１７を挟んで形成する。
【００２２】図６は、前記ＦＲ−４基板１を用い、強磁性材料層１３を設けない場合の前記配線２、ランド３の両端１４、１５間のインピーダンスの周波数特性と、基板１Ａとして前記７０ｗｔ％のＮｉ−Ｚｎ粉を混合したエポキシ樹脂板を用い、強磁性材料層１３を設けない場合の前記両端１４、１５間のインピーダンスの周波数特性を比較して示す図である。図示のように、１ＧＨｚにおける従来の基板１のインピーダンス値は約１０Ωであり、一方本発明による磁性粉混合の基板においては約２５Ωとなり、約２．５倍のインピーダンス値を得ることができた。したがって、高周波領域におけるノイズ除去作用が得られる。また、強磁性材料層１３と共に磁性粉混合基板１Ａを用いることにより、広い周波数領域でノイズ除去が可能な基板が得られる。しかも基板１Ａは基板そのものであって、サイズを大きくする必要がなく、また、強磁性材料層層１３は配線２上に設けられるので、基板１のスペースを取ることが無く、省スペース化に益する。
【００２３】次に前記樹脂と磁性粉とからなる基板１Ａとして好適な磁性粉の材料と混合率について検討した結果について説明する。図７（Ａ）、（Ｂ）は、それぞれＮｉ−Ｚｎフェライトでなる磁性粉の比透磁率μの違いによる比透磁率の実数部分μ’と虚数部分μ”を、比透磁率μが１０、１００、１０００の磁性粉を用いた場合について示すものである。なお、この場合、磁性粉の混合率は７０ｗｔ％である。図７から、高周波領域におけるインピーダンスに対する影響の大きい虚数部分μ”に高い値を得るには、比透磁率１００以上であることが好ましいことが分かる。
【００２４】図８（Ａ）、（Ｂ）は、Ｎｉ−Ｚｎでなる比透磁率μが７００の磁性粉の樹脂に対する混合率を５０、６５、８０ｗｔ％と変化させた場合の比透磁率μの実数部分μ’、虚数部分μ”の変化を示すものである。図８から分かるように磁性粉の混合率の低下に伴い比透磁率の実数部分μ’と虚数部分μ”は共に低下する。磁性粉の混合率が５０ｗｔ％の場合、比透磁率の実数部分μ’の値は真空のμ’＝１の２倍にも満たなくなり、所望の特性を得るには磁性粉の混合率は５０ｗｔ％以上であることが好ましい。一方、磁性粉の混合率が９０ｗｔ％を越えると、成形の際の寸法精度が悪くなるため、取扱いが困難となる。従って磁性粉の混合率は５０〜９０ｗｔ％とすることが好ましい。
【００２５】
【発明の効果】請求項１によれば、基板上の配線に、電流の流れる方向に垂直の磁化容易軸を持つ金属製強磁性材料層を固着したので、比較的低周波領域のノイス除去が可能となり、所定の用途において、基板上にノイズ対策部品を搭載する必要がなくなり、基板上の搭載部品を増加させず、すなわち基板を拡大することなく実現でき、小型軽量化に寄与する。また、配線上に固着した金属製強磁性材料層は、磁化容易軸が電流の流れる方向に対して垂直方向となっているので、ノイズ電流が流れた際に、大きなインダクタンスを得ることができる。
【００２６】請求項２によれば、請求項１において、複数の強磁性材料層を、その磁性材料層間に銅層を介在させて設けたので、トータルの磁性材料の厚みが大きくかつ剥離の生じない磁性材料を得ることができ、より大きなインピーダンス値を得ることができる。
【００２７】請求項３によれば、請求項１または２において、基板を磁性粉を混合した樹脂からなるものにより構成したので、高周波領域での損失を増加させ、不要な高周波ノイズを除去することができ、より広い周波数領域におけるノイズ除去が可能となり、基板も拡大する必要がない。
【００２８】請求項４によれば、請求項３において、前記基板が比透磁率１００以上のＮｉ−Ｚｎフェライトからなり、該磁性粉を樹脂に５０ｗｔ％〜９０ｗｔ％混合してなるので、高周波領域での損失を増大させ、不要な高周波ノイズを除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるノイズ除去手段を施すプリント回路基板の配線パターンを示す平面図である。
【図２】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は本発明において基板上に配設する金属製強磁性材料層をメッキにより形成する場合の工程を示す図である。
【図３】（Ａ）は本発明において、金属製強磁性材料層を配線上に形成する装置構成の一例を示す図、（Ｂ）は本発明の他の実施の形態を示す基板の側面図である。
【図４】（Ａ）は本発明において、金属製強磁性材料層形成によるインダクタンス値の周波数特性図、（Ｂ）はさらに複数の金属製強磁性材料層を形成した場合のインダクタンス値の周波数特性図である。
【図５】（Ａ）は樹脂と磁性粉でなる本発明による基板の他の実施の形態を示す斜視図、（Ｂ）は（Ａ）の側面図である。
【図６】本発明において、樹脂と磁性粉でなる基板を作製した場合のインピーダンス値の周波数特性図である。
【図７】（Ａ）、（Ｂ）は本発明において、それぞれＮｉ−Ｚｎフェライトでなる磁性粉の比透磁率μの違いによる透磁率の実数部分μ’と虚数部分μ”の周波数特性を比透磁率μが１０、１００、１０００である場合について示す。
【図８】（Ａ）、（Ｂ）は本発明において、Ｎｉ−Ｚｎでなる比透磁率７００の磁性粉の樹脂に対する混合率を５０、６５、８０ｗｔ％と変化させて基板を構成した場合の比透磁率μの実数部分μ’、虚数部分μ”の周波数特性を示すものである。
【符号の説明】
１、１Ａ：プリント回路基板、２：配線、３：ランド、５：レジスト、６：プラスチック容器、７：メッキ液、９：陽極板、１０：直流電源、１２：磁界発生装置、１３：強磁性材料層、１７：銅層

【特許請求の範囲】
【請求項１】基板上の配線に、電流の流れる方向に垂直の磁化容易軸を持つ金属製強磁性材料層を固着したことを特徴とするプリント回路基板。
【請求項２】請求項１において、前記金属製強磁性材料層を複数層備え、該各強磁性材料層間に銅層を介在させたことを特徴とするプリント回路基板。
【請求項３】請求項１または２において、前記基板を、磁性粉を混合した樹脂により構成したことを特徴とするプリント回路基板。
【請求項４】請求項３において、前記基板が比透磁率１００以上のＮｉ−Ｚｎフェライトからなる該磁性粉を樹脂に５０ｗｔ％〜９０ｗｔ％混合してなることを特徴とするプリント回路基板。

【図１】