プリント基板及び基板検証方法
【課題】基板の厚さ方向の誤差を簡易に検証することができるプリント基板及び基板検証方法を提供する。
【解決手段】プリント基板は、電源層１に挟まれた２層の信号線層４，５を持つ多層のプリント基板であって、２対のパターン導体１０ａ，１０ｂ，１１ａ，１１ｂを信号線層４，５にわたって対角に配置する。対角に配置された１対のパターン導体に差動電圧を与え、他の１対のパターン導体に現れる差動電圧を測定することで、基板の厚さ方向の誤差の有無を判別する。
【解決手段】プリント基板は、電源層１に挟まれた２層の信号線層４，５を持つ多層のプリント基板であって、２対のパターン導体１０ａ，１０ｂ，１１ａ，１１ｂを信号線層４，５にわたって対角に配置する。対角に配置された１対のパターン導体に差動電圧を与え、他の１対のパターン導体に現れる差動電圧を測定することで、基板の厚さ方向の誤差の有無を判別する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、複数の信号層からなるプリント基板及び基板検証方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
高周波信号の伝送線路においてインピーダンスをコントロールすることにより、回路上にて最大のエネルギーで信号伝搬を行うことができる。インピーダンスは多くのパラメーター（伝送線路の幅と厚さ、基材の誘電率と厚さ等）から成り立つことから、通常、インピーダンスのテストは、プリント基板と同時に同じパネル上に製造されるテストクーポンで行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１５２４９９号公報
【特許文献２】特開２００１−１５９２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、従来のテストクーポンでは良品・不良品の識別はできても、その原因が基板材料の基材そのものによるものか、積層またはパターン形成（エッチング）の失敗によるものか区別できなかった。
【０００５】
本実施形態の目的は、基板の厚さ方向の誤差を簡易に検証することができるプリント基板及び基板検証方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本実施形態の第１の態様は、電源層に挟まれた２層の信号線層を持つ多層のプリント基板であって、２対のパターン導体を前記２層にわたって対角に配置するプリント基板を提供する。
【０００７】
また、本実施形態の第２の態様は、前記第１の態様に係るプリント基板の基板検証方法であって、対角に配置された１対のパターン導体に差動電圧を与え、他の一対のパターン導体に現れる差動電圧を測定することで、基板の厚さ方向の誤差の有無を判別する基板検証方法を提供する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本実施形態に係るプリント基板の断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照しながら本実施形態に係るプリント基板及び基板検証方法を説明する。
【００１０】
図１に本実施形態に係るプリント基板の断面図を示す。
【００１１】
一般に多層基板は、銅箔（電源層）１を両面に貼りつけたコア材２でＰＰ（プリプレグ）材３を挟み圧力をかけ接着して製造する。パターン導体１０ａ,１０ｂ,１１ａ,１１ｂは、接着前にエッチングされ必要な部分のみをコア材２の上に残しＰＰ材３と接着される。
【００１２】
図１において、面４及び５は、コア材２とＰＰ材３との接合面である。コア材２の厚みは製造前後で変わらないが、ＰＰ材３は接着及び上層境４または下層境５の面にて銅箔がＰＰ材３にめり込むにより実質的な厚みが変化する。
【００１３】
ここで、２対の差動パターンを層違いに配置する。パターン導体１０ａとパターン導体１０ｂが１対目、パターン導体１１ａとパターン導体１１ｂが２対目である。パターン導体１０ａとパターン導体１１ｂを上層境４に配置し、パターン導体１０ｂとパターン導体１１ａを下層境５に配置する。
【００１４】
パターン導体の大きさは、配置するパターン導体のペア１０ａ,１０ｂのインピ−ダンスを決定することにより決定する。一方、配置する位置は、パターン導体１１ｂからみて、パターン導体１０ａと１０ｂの電気的なカップリング量が等しくなる位置に配置する。同様に、パターン導体１１ａからみて、パターン導体１０ａと１０ｂの電気的なカップリング量が等しくなる位置に配置する。すなわち、上層のコア材２と下層のコア材２が同じものであれば、その位置関係は対称になる。
【００１５】
また、これにより、パターン導体のペア１１ａ,１１ｂのインピ−ダンスが決定する。必要であれば、それぞれのペアのインピーダンスを調整することで、パターン導体１０ａとパターン導体１０ｂの距離がほぼ同じになる最適な位置関係になるように調整をすることができる。位置はＰＰ材３の厚みと差動パターンのインピーダンスに依存する。
【００１６】
次に、このように構成されたプリント基板の動作について説明する。
［１：基板が良品の場合］
パターン導体のペア１０ａ,１０ｂは、差動動作であるので、仮に差動として観察される電圧をＶａ、パターン導体１０ａに現れる電圧をＶＭ１０ａ、パターン導体１０ｂに現れる電圧をＶＭ１０ｂとすると、
Ｖａ＝ＶＭ１０ａ−ＶＭ１０ｂ …（式１−１）
となる。
【００１７】
ただし、パターン導体１０ａにはパターン導体１１ａと１１ｂの双方からの電気的カップリングが存在するので、パターン導体１１ａからのカップリング電圧をＶＣ１１ａ、パターン導体１１ｂからのカップリング電圧をＶＣ１１ｂとし、本来パターン導体１０ａに印加された差動電圧をＶ１０ａとすると、
ＶＭ１０ａ＝Ｖ１０ａ＋ＶＣ１１ａ＋ＶＣ１１ｂ …（式１−２）
となる。
【００１８】
同様に、パターン導体１１ｂからのカップリング電圧を考えると、
ＶＭ１０ｂ＝Ｖ１０ｂ＋ＶＣ１１ａ＋ＶＣ１１ｂ …（式１−３）
となる。
【００１９】
その結果、（式１−１）の差動電圧Ｖａは、（式１−２）と（式１−３）から、以下のように表すことができる。
Ｖａ＝（Ｖ１０ａ＋ＶＣ１１ａ＋ＶＣ１１ｂ）−（Ｖ１０ｂ＋ＶＣ１１ａ＋ＶＣ１１ｂ）
＝Ｖ１０ａ−Ｖ１０ｂ＋(ＶＣ１１ａ＋ＶＣ１１ｂ)−(ＶＣ１１ａ＋ＶＣ１１ｂ)
＝Ｖ１０ａ−Ｖ１０ｂ …（式１−４）
この結果、カップリングの影響は排除され、Ｖａは他方の差動ペアの影響を受けなくなる。そのためＶ１０ａとＶ１０ｂが０の場合、他方のペアにどのような電圧を印加してもＶａは０のままである。以上が良品の場合である。
【００２０】
［２：基板が不良品の場合］
ＰＰ材３の厚さが何かの理由により想定した厚さと異なっていた場合、すなわち、パターン導体１０ａとパターン導体１１ａとの距離が変化している場合を考える。なお、パターン導体１０ａとパターン導体１０ｂとの距離は変わらない。
【００２１】
この場合に、カップリング変化により変動する電圧をα、βとすると、
ＶＭ１０ａ＝Ｖ１０ａ＋（ＶＣ１１ａ＋α）＋ＶＣ１１ｂ …（式２−１）
となる。
【００２２】
同様に、
ＶＭ１０ｂ＝Ｖ１０ｂ＋ＶＣ１１ａ＋（ＶＣ１１ｂ＋β） …（式２−２）
となる。
【００２３】
したがって、（式１−１）の差動電圧Ｖａは、（式２−１）と（式２−２）から、以下のように表すことができる。
Ｖａ＝（Ｖ１０ａ＋ＶＣ１１ａ＋α＋ＶＣ１１ｂ）−（Ｖ１０ｂ＋ＶＣ１１ａ＋ＶＣ１１ｂ＋β）
＝Ｖ１０ａ−Ｖ１０ｂ＋α−β …（式２−３）
この結果、Ｖ１０ａとＶ１０ｂが０の場合でも、Ｖａには、ＰＰ材３の厚さが規定の値より変化することにより（α−β）の電圧が現れることになる。
【００２４】
なお、パターン導体のペア１１ａ、１１ｂに差動電圧を与えた場合、β＝−αであるから２αの電圧が現れ、同相電圧を与えた場合、β＝αであるから、電圧は現れない。つまり、パターン導体１１ａ,１１ｂのペアに差動電圧を与え、パターン導体１０ａ,１０ｂに現れる差動電圧を測定することによって、ＰＰ材３の厚さが規定の値であるか否かを容易に判別することができる。
【００２５】
また、パターン導体１０ａは、パターン導体１１ａと１１ｂとのカップリング量が同じになるように配置してあるので、（式１−２）においてＶＣ１１ａとＶＣ１１ｂは等しいので良品である。ＶＣ１１ａは厚みに影響され、ＶＣ１１ｂはパターン形成による影響を受ける。つまり、ＶＣ１１ａとＶＣ１１ｂを測定することにより、不良の原因が厚さであるかパターン形成によるものであるかを判別することができる。
【００２６】
パターン導体１１ａに電圧を与え、パターン導体１１ｂに電圧を与えない場合のＶＭ１０ａ（ＶＣ１１ａ）が厚みのカップリング量を表し、パターン導体１１ｂに電圧を与えパターン導体１１ａに電圧を与えない場合のＶＭ１１ａ（ＶＣ１１ｂ）パターン形成のカップリング量を表す。
【００２７】
したがって、上記の不良品の例では、ＶＣ１１ａが異常値であれば厚みの不良、ＶＣ１１ｂが正常値であればパターン形成は正常となる。これにより厚みの不良か、パターン形成の不良かを識別することができる。
【００２８】
以上述べたように、本実施形態に係るプリント基板では、２対の差動線を対角上に配置し、相互干渉を平衡させる構造にする。このように構成することで、基材自体の影響を排除し差動パターンの厚みまたは距離の誤差による干渉を計測することにより基板の厚さ方向の誤差を簡易に検証することが可能となる。
【００２９】
なお、いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００３０】
１…銅箔（電源層）、２…コア材、３…プリプレグ材、４…接合面（上層境）、５…接合面（下層境）、１０ａ，１０ｂ，１１ａ，１１ｂ…パターン導体。
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、複数の信号層からなるプリント基板及び基板検証方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
高周波信号の伝送線路においてインピーダンスをコントロールすることにより、回路上にて最大のエネルギーで信号伝搬を行うことができる。インピーダンスは多くのパラメーター（伝送線路の幅と厚さ、基材の誘電率と厚さ等）から成り立つことから、通常、インピーダンスのテストは、プリント基板と同時に同じパネル上に製造されるテストクーポンで行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１５２４９９号公報
【特許文献２】特開２００１−１５９２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、従来のテストクーポンでは良品・不良品の識別はできても、その原因が基板材料の基材そのものによるものか、積層またはパターン形成（エッチング）の失敗によるものか区別できなかった。
【０００５】
本実施形態の目的は、基板の厚さ方向の誤差を簡易に検証することができるプリント基板及び基板検証方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本実施形態の第１の態様は、電源層に挟まれた２層の信号線層を持つ多層のプリント基板であって、２対のパターン導体を前記２層にわたって対角に配置するプリント基板を提供する。
【０００７】
また、本実施形態の第２の態様は、前記第１の態様に係るプリント基板の基板検証方法であって、対角に配置された１対のパターン導体に差動電圧を与え、他の一対のパターン導体に現れる差動電圧を測定することで、基板の厚さ方向の誤差の有無を判別する基板検証方法を提供する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本実施形態に係るプリント基板の断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照しながら本実施形態に係るプリント基板及び基板検証方法を説明する。
【００１０】
図１に本実施形態に係るプリント基板の断面図を示す。
【００１１】
一般に多層基板は、銅箔（電源層）１を両面に貼りつけたコア材２でＰＰ（プリプレグ）材３を挟み圧力をかけ接着して製造する。パターン導体１０ａ,１０ｂ,１１ａ,１１ｂは、接着前にエッチングされ必要な部分のみをコア材２の上に残しＰＰ材３と接着される。
【００１２】
図１において、面４及び５は、コア材２とＰＰ材３との接合面である。コア材２の厚みは製造前後で変わらないが、ＰＰ材３は接着及び上層境４または下層境５の面にて銅箔がＰＰ材３にめり込むにより実質的な厚みが変化する。
【００１３】
ここで、２対の差動パターンを層違いに配置する。パターン導体１０ａとパターン導体１０ｂが１対目、パターン導体１１ａとパターン導体１１ｂが２対目である。パターン導体１０ａとパターン導体１１ｂを上層境４に配置し、パターン導体１０ｂとパターン導体１１ａを下層境５に配置する。
【００１４】
パターン導体の大きさは、配置するパターン導体のペア１０ａ,１０ｂのインピ−ダンスを決定することにより決定する。一方、配置する位置は、パターン導体１１ｂからみて、パターン導体１０ａと１０ｂの電気的なカップリング量が等しくなる位置に配置する。同様に、パターン導体１１ａからみて、パターン導体１０ａと１０ｂの電気的なカップリング量が等しくなる位置に配置する。すなわち、上層のコア材２と下層のコア材２が同じものであれば、その位置関係は対称になる。
【００１５】
また、これにより、パターン導体のペア１１ａ,１１ｂのインピ−ダンスが決定する。必要であれば、それぞれのペアのインピーダンスを調整することで、パターン導体１０ａとパターン導体１０ｂの距離がほぼ同じになる最適な位置関係になるように調整をすることができる。位置はＰＰ材３の厚みと差動パターンのインピーダンスに依存する。
【００１６】
次に、このように構成されたプリント基板の動作について説明する。
［１：基板が良品の場合］
パターン導体のペア１０ａ,１０ｂは、差動動作であるので、仮に差動として観察される電圧をＶａ、パターン導体１０ａに現れる電圧をＶＭ１０ａ、パターン導体１０ｂに現れる電圧をＶＭ１０ｂとすると、
Ｖａ＝ＶＭ１０ａ−ＶＭ１０ｂ …（式１−１）
となる。
【００１７】
ただし、パターン導体１０ａにはパターン導体１１ａと１１ｂの双方からの電気的カップリングが存在するので、パターン導体１１ａからのカップリング電圧をＶＣ１１ａ、パターン導体１１ｂからのカップリング電圧をＶＣ１１ｂとし、本来パターン導体１０ａに印加された差動電圧をＶ１０ａとすると、
ＶＭ１０ａ＝Ｖ１０ａ＋ＶＣ１１ａ＋ＶＣ１１ｂ …（式１−２）
となる。
【００１８】
同様に、パターン導体１１ｂからのカップリング電圧を考えると、
ＶＭ１０ｂ＝Ｖ１０ｂ＋ＶＣ１１ａ＋ＶＣ１１ｂ …（式１−３）
となる。
【００１９】
その結果、（式１−１）の差動電圧Ｖａは、（式１−２）と（式１−３）から、以下のように表すことができる。
Ｖａ＝（Ｖ１０ａ＋ＶＣ１１ａ＋ＶＣ１１ｂ）−（Ｖ１０ｂ＋ＶＣ１１ａ＋ＶＣ１１ｂ）
＝Ｖ１０ａ−Ｖ１０ｂ＋(ＶＣ１１ａ＋ＶＣ１１ｂ)−(ＶＣ１１ａ＋ＶＣ１１ｂ)
＝Ｖ１０ａ−Ｖ１０ｂ …（式１−４）
この結果、カップリングの影響は排除され、Ｖａは他方の差動ペアの影響を受けなくなる。そのためＶ１０ａとＶ１０ｂが０の場合、他方のペアにどのような電圧を印加してもＶａは０のままである。以上が良品の場合である。
【００２０】
［２：基板が不良品の場合］
ＰＰ材３の厚さが何かの理由により想定した厚さと異なっていた場合、すなわち、パターン導体１０ａとパターン導体１１ａとの距離が変化している場合を考える。なお、パターン導体１０ａとパターン導体１０ｂとの距離は変わらない。
【００２１】
この場合に、カップリング変化により変動する電圧をα、βとすると、
ＶＭ１０ａ＝Ｖ１０ａ＋（ＶＣ１１ａ＋α）＋ＶＣ１１ｂ …（式２−１）
となる。
【００２２】
同様に、
ＶＭ１０ｂ＝Ｖ１０ｂ＋ＶＣ１１ａ＋（ＶＣ１１ｂ＋β） …（式２−２）
となる。
【００２３】
したがって、（式１−１）の差動電圧Ｖａは、（式２−１）と（式２−２）から、以下のように表すことができる。
Ｖａ＝（Ｖ１０ａ＋ＶＣ１１ａ＋α＋ＶＣ１１ｂ）−（Ｖ１０ｂ＋ＶＣ１１ａ＋ＶＣ１１ｂ＋β）
＝Ｖ１０ａ−Ｖ１０ｂ＋α−β …（式２−３）
この結果、Ｖ１０ａとＶ１０ｂが０の場合でも、Ｖａには、ＰＰ材３の厚さが規定の値より変化することにより（α−β）の電圧が現れることになる。
【００２４】
なお、パターン導体のペア１１ａ、１１ｂに差動電圧を与えた場合、β＝−αであるから２αの電圧が現れ、同相電圧を与えた場合、β＝αであるから、電圧は現れない。つまり、パターン導体１１ａ,１１ｂのペアに差動電圧を与え、パターン導体１０ａ,１０ｂに現れる差動電圧を測定することによって、ＰＰ材３の厚さが規定の値であるか否かを容易に判別することができる。
【００２５】
また、パターン導体１０ａは、パターン導体１１ａと１１ｂとのカップリング量が同じになるように配置してあるので、（式１−２）においてＶＣ１１ａとＶＣ１１ｂは等しいので良品である。ＶＣ１１ａは厚みに影響され、ＶＣ１１ｂはパターン形成による影響を受ける。つまり、ＶＣ１１ａとＶＣ１１ｂを測定することにより、不良の原因が厚さであるかパターン形成によるものであるかを判別することができる。
【００２６】
パターン導体１１ａに電圧を与え、パターン導体１１ｂに電圧を与えない場合のＶＭ１０ａ（ＶＣ１１ａ）が厚みのカップリング量を表し、パターン導体１１ｂに電圧を与えパターン導体１１ａに電圧を与えない場合のＶＭ１１ａ（ＶＣ１１ｂ）パターン形成のカップリング量を表す。
【００２７】
したがって、上記の不良品の例では、ＶＣ１１ａが異常値であれば厚みの不良、ＶＣ１１ｂが正常値であればパターン形成は正常となる。これにより厚みの不良か、パターン形成の不良かを識別することができる。
【００２８】
以上述べたように、本実施形態に係るプリント基板では、２対の差動線を対角上に配置し、相互干渉を平衡させる構造にする。このように構成することで、基材自体の影響を排除し差動パターンの厚みまたは距離の誤差による干渉を計測することにより基板の厚さ方向の誤差を簡易に検証することが可能となる。
【００２９】
なお、いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００３０】
１…銅箔（電源層）、２…コア材、３…プリプレグ材、４…接合面（上層境）、５…接合面（下層境）、１０ａ，１０ｂ，１１ａ，１１ｂ…パターン導体。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源層に挟まれた２層の信号線層を持つ多層のプリント基板であって、２対のパターン導体を前記２層にわたって対角に配置することを特徴とするプリント基板。
【請求項２】
請求項１記載のプリント基板の基板検証方法であって、対角に配置された１対のパターン導体に差動電圧を与え、他の一対のパターン導体に現れる差動電圧を測定することで、基板の厚さ方向の誤差の有無を判別することを特徴とする基板検証方法。
【請求項１】
電源層に挟まれた２層の信号線層を持つ多層のプリント基板であって、２対のパターン導体を前記２層にわたって対角に配置することを特徴とするプリント基板。
【請求項２】
請求項１記載のプリント基板の基板検証方法であって、対角に配置された１対のパターン導体に差動電圧を与え、他の一対のパターン導体に現れる差動電圧を測定することで、基板の厚さ方向の誤差の有無を判別することを特徴とする基板検証方法。
【図１】
【公開番号】特開２０１３−８９１２（Ｐ２０１３−８９１２Ａ）
【公開日】平成２５年１月１０日（２０１３．１．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１４１７６６（Ｐ２０１１−１４１７６６）
【出願日】平成２３年６月２７日（２０１１．６．２７）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月１０日（２０１３．１．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月２７日（２０１１．６．２７）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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