回路装置およびその製造方法

【課題】多層プリント配線基板において、電源用パターンでの定在波の発生を防ぎ、不要輻射のレベルを抑えること。
【解決手段】多層プリント配線基板において、電源ランド１内には、その外周辺のうち、対向する平行な２辺の間に複数のスリット２を設ける。スリット２により形成した電源ランド１内の欠落部分の境界線の形状については、任意の２つの欠落部分は境界線同士の間に同一の垂線９を引くことのできる線分をもたない。また、欠落部分の境界線は、電源ランド１の任意の外周辺との間に同一の垂線を引くことのできる線分をもたない。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回路装置を構成する多層プリント配線基板のパターン形状に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
部品実装密度の向上に伴い、近年では複数のレイヤを備えた多層プリント配線基板が主流となり、内層に電源専用のレイヤを配置することが多い。電源専用のレイヤには、複数の電源系統のランドが用意され、各電源ランドの端部（外周辺）はインピーダンスが大きく変化する。電源ランドを伝送してきた進行波は反射されるが、外周辺同士が対向して平行に存在する場合、その反射波が重畳されるため、特定の周波数にて定在波が発生する。すなわち、電源回路に共振周波数が存在することにより、特定の周波数で不要輻射が発生することになる。図９はその様子を模式的に示す説明図である。電源ランド２００の長さをＬとし、定在波の波長をλとする。長さＬが(1/4)・λ、（3/4）・λ、(5/4)・λ、…、つまり、４分の１波長の奇数倍に相当する周波数の定在波が発生する。
これに対処するために、接地部（GND）へのパス・コンデンサを電源ランド内に配置する方法が知られている。また、特許文献１には、抵抗等の内部損失を持つ素子を配置することにより定在波に対するインピーダンスを上げてＱ（先鋭度）を抑える方法が提案されている。或いは、電源ランドのサイズを小さくして、前記した特定の周波数を高い周波数に追いやる方法や、特許文献２に開示されるように、電源ランドの外周形状を短い辺で構成したり、円形とする方法も提案されている。また、特許文献３には、電源層ではなく信号層にスリットを設ける構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−１４５５６９号公報
【特許文献２】特開平９−２４６６８１号公報
【特許文献３】特開平１１−３１７５７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、近年では更なる高密度化のためにBGA（Ball Grid Array）と称する、例えば１ｍｍ間隔といった狭ピッチで格子状に数百ピンもの端子を持つデバイスが存在する。この場合、各端子から引き出す配線の制約を受けるために、電源ランドから表層に接続するためのVia（層間接続用のメッキ穴）を任意に設けることが出来ない。そのため、電源ランド内にGNDへのパス・コンデンサを配置する方法については、効果的な位置にコンデンサを配置することが難しい。また、抵抗等の内部損失を持つ素子を配置する方法は、線状の給電ラインには有効であっても、正方形のBGA用電源ランドには適さない。
【０００５】
また、電源ランドのサイズを小さくすることで、発生する定在波の周波数を高い周波数に追いやる方法では、近年、電源ランドをさらに小型化する必要性に迫られている。これは、不要輻射の規制対象とされる周波数帯域が高域に広がって来ているからである。しかし、回路設計上、BGAパッケージのサイズ以下の電源ランドには出来ない。そしてまた、電源ランドの外周形状を短い辺で構成したり円形とする方法でも、BGAパッケージ形状よりも一回り大きい電源パターンが必要となるため、高密度化には適さない。この場合、対向する平行な外周辺による定在波の発生を根本的に防止することはできない。
本発明は、電源用パターンでの定在波の発生を防ぎ、不要輻射のレベルを抑えることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決するために本発明に係る装置は、電源用パターンを形成した多層プリント配線基板を備える回路装置であって、前記電源用パターンに形成した任意の２つの欠落部分の境界線は、両者間に同一の垂線を引くことのできる線分をもたないことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、電源用パターンでの定在波の発生を防ぎ、不要輻射のレベルを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明に係る多層プリント配線基板を用いた回路装置の構成例を示す概略図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る電源ランドパターンを例示する図（Ａ）、およびスリットの相対位置関係の説明図（Ｂ）、（Ｃ）である。
【図３】本発明の第１実施形態の変形例に係る電源ランドパターンを例示する図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る電源ランドパターンを例示する図である。
【図５】対向する外周辺にて平行な線分同士の相対位置関係を例示する説明図である。
【図６】第２実施形態の第１変形例に係る電源ランドパターンを例示する図である。
【図７】第２実施形態の第２変形例に係る電源ランドパターンを例示する図である。
【図８】第２実施形態の第３変形例に係る電源ランドパターンを例示する図である。
【図９】定在波の発生に関する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の各実施形態について添付図面を参照しつつ説明する。
図１は多層プリント配線基板を用いた回路装置として、６層プリント配線基板を例示した分解斜視図である。本例では、５枚の基材１００乃至１０４を上下方向に重ね合わせて構成した配線基板を示し、各基材の上面には配線パターンが形成されている。尚、図では隠れているが基材１０４の裏面にも配線パターンが形成されているので、合計６つの配線パターンレイヤが存在する。基材１０３の上面の配線パターンレイヤ１０３Ａは電源専用のレイヤである。尚、図には説明の便宜のため、各基材１００乃至１０４の上面に配線パターンを示しているが、実際の製造にて、基材の片側面にのみに配線パターンを形成して重ね合わせるとは限らない。
【００１０】
［第１実施形態］
次に、本発明の第１実施形態を説明する。第１実施形態は、電源用パターンに形成した欠落部分の境界線、つまり、導電性を有する領域と欠落した領域との境界線の形状に関する。この欠落部分は、例えば電源用パターンの外周辺のうち、対向する平行な２辺の間に複数のスリットを配置することにより形成される。この場合、任意の２つの欠落部分は、両者の境界線同士の間に同一の垂線を引くことができない形状を有する。
【００１１】
図２（Ａ）は、本発明の第１実施形態に係る電源ランドパターンを例示する。
銅箔による電源ランド１内には、直線状をした複数本（図１では８本）のスリット２が形成されている。これらのスリット２は、電源ランド１の外周辺同士で平行に向かい合った部分により発生する定在波を、すべて遮断する様に配置されている。つまり、任意の２つのスリット２は基本的に、互いに同一の垂線を引くことができない相対位置関係をもつ。図２（Ｂ）および（Ｃ）を用いてこの関係を説明する。
【００１２】
図２（Ｂ）は、第１のスリット２Ａと第２のスリット２Ｂとの間に垂線９を引くことのできる相対位置関係を示す。この場合、両者間で進行波の反射が繰り返されるため、定在波が発生する。一方、図２（Ｃ）は、第１のスリット２Ａと第２のスリット２Ｂが互いに平行ではあるが、両者の間に同一の垂線９を引けない相対位置関係を示す。つまり、本例では、第２のスリット２Ｂには垂線９の足が決まるが、第１のスリット２Ａには、その延長線上にしか垂線９をおろせない。このような相対位置関係では、定在波は発生しない。また、図２（Ａ）に示すいずれのスリット２も、電源ランド１の外周辺に対して傾斜した線状に形成されるので、電源ランド１の外周辺に対しても平行にはならない。
スリット２の長さ（図２のＳ参照）については必要以上に長くなると電源ランドを分断することとなり、電源インピーダンスが上がってしまうので、回路の特性上好ましくない。このため、電源ランドの１辺の長さの３分の１以下とされる。またスリット２の幅（図２のＷ参照）については、進行波の反射防止が目的であるため、例えば０．５ｍｍ以下でも充分な効果が得られる。
尚、図示は省略するが、電源ランドパターンは他のレイヤにVia接続されており、電源供給を受ける電子部品や、回路上、電源とGNDの間に配置されるコンデンサ等に接続されている。電源の供給部への線状の配線パターンは何れかのレイヤに配置されている。
第１実施形態によれば、欠落部分の境界線同士の任意の組み合わせにおいて同一の垂線を引くことができない相対位置関係となるように複数のスリットを形成することにより、定在波の発生を防ぐことができる。よって、矩形状の電源用パターンでも定在波の発生を防ぎ、不要輻射のレベルを抑えることが可能となる。
【００１３】
次に、第１実施形態の各変形例を説明する。
【００１４】
（第１変形例）
図３（Ａ）は第１変形例に係る電源ランドパターンを例示する。以下では前記した例との相違点を説明し、同様の構成要素については既に使用した符号を用いることでそれらの説明を省略する。尚、このような説明の省略の仕方は後述する別の実施形態でも同様とする。
電源ランド１内には、円弧状をした複数本（本例では７本）のスリット３が形成されている。これらのスリット３は、電源ランド１の外周辺同士で平行に向かい合った部分により発生する定在波を、すべて遮断する様に配置されている。スリット３は円弧状をなしているので、任意のスリット間で互いに平行となる部分は存在せず、外周辺に対しても平行にはならない。
第１変形例によれば、電源ランドパターンに円弧状のスリットを形成することで、電源ランドパターンが存在する部分と欠落部分との境界線が互いに平行とならない関係にすることができる。
【００１５】
（第２変形例）
図３（Ｂ）は、第２変形例に係る電源ランドパターンを例示する。電源ランド１内には、曲線状に屈曲した複数本（本例では６本）のスリット４が形成されている。これらスリット４は、への字状に屈曲した形状やＳ字状に湾曲した形状を有しており、その中には直線部分も存在する。しかし、任意の２つの直線部分は基本的には互いに平行では無い。あるいは、互いに平行な直線部分があったとしても、図２（Ｃ）にて説明したように、２つの直線部分に対して同一の垂線を引くことができない相対位置関係となっている。また、任意のスリット４の曲線部分には互いに平行となる部分は存在せず、電源ランド１の外周辺に対しても平行にはならない。
第２変形例によれば、電源ランドパターンに屈曲したスリットを設け、それらの直線部分同士の間で同一の垂線を引くことができない相対位置関係とすることができる。
【００１６】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態を説明する。第２実施形態は電源用パターンの外周辺の形状に関し、任意の２つの外周辺同士の間に同一の垂線を引くことができないという特徴を有する。
【００１７】
図４は、本発明の第２実施形態に係る電源ランドパターンを例示する。
電源ランド１の４辺（外周辺）の形状は鋸歯状とされ、いずれもジグザグラインとなっている。このジグザグラインを構成する線分の傾きは、各辺内では揃っているが、４辺ごとにそれぞれ異なっている。例えば、ジグザグラインの構成線分のうち、図４の左上から右下に向かう線分については、上辺での線分１１、下辺での線分２１、左辺での線分３１、右辺での線分４１の４通りが存在する。これらの線分の傾きはそれぞれ異なる値となるように設定している。これにより、各辺の線分同士が平行とならない関係が得られる。同様に、図４の左下から右上に向かう線分については、上辺での線分１２、下辺での線分２２、左辺での線分３２、右辺での線分４２の４通りが存在し、それぞれ異なる傾きをもつため、任意の２つの線分同士は平行とならない。
【００１８】
図５は電源ランドの外周辺のうち、対向する２辺（本例では左辺３０と右辺４０）の構成線分に、同一の傾きをもつ線分が存在する場合を例示する。図５の例では、左上から右下に向かう線分が互いに平行な関係にあり、線分同士の間に同一の垂線５０を引くことができる。つまり、左辺３０を構成する右下がりの線分と、右辺４０を構成する右下がりの線分とが同一の傾きであれば、互いに対向した平行な線分となるので、反射を繰り返す定在波が発生してしまう。このように、対向する外周辺をそれぞれ構成する線分のうち、幾つかの組み合わせにて、互いに垂線が引ける関係（以下、「対向する平行な線分関係」という）が存在すると、定在波が発生する。同様に隣接する外周辺同士、例えば上辺と左辺についても、同一の傾きの線分が存在して「対向する平行な線分関係」が生じる場合には、定在波が発生してしまう。換言すれば、各辺を構成する線分の傾きを４辺ごとにそれぞれ異なる値とすれば、「対向する平行な線分関係」が生じなくなるので、定在波の発生を防止できることになる。
【００１９】
ジグザグラインの振れ幅（山と谷との距離差）については、特に制約は存在しない。但し、実装するデバイスのサイズに比べて、必要以上に大きな振れ幅では実装密度の低下を招くおそれがあるため、実用上は数ｍｍから１０ｍｍ程度が好ましい。
第２実施形態によれば、電源ランドの外周辺を鋸歯状とし、その構成線分を辺ごとに異なる傾きとすることにより、「対向する平行な線分関係」が生じなくなる。よって、定在波の発生を防ぎ、不要輻射の発生を防止できる。
次に第２実施形態の各変形例を説明する。
【００２０】
（第１変形例）
図６は、第２変形例に係る電源ランドパターンを例示する。電源ランド６０の外周辺のうち、２辺（上辺６１と右辺６２参照）だけがジグザグラインであり、残りの２辺（左辺６３と下辺６４参照）は直線である。ジグザグラインを構成する線分の傾きは、辺ごとにそれぞれ異なる値とする。電源ランド６０の対向する２辺のうち、一方の辺をジグザグラインとすれば、「対向する平行な線分関係」が生じないので定在波の発生を防止できる。
【００２１】
（第２変形例）
図７（Ａ）は、第２変形例に係る電源ランドパターンを例示する。電源ランド７０の外周辺は、いずれも曲線の組み合わせで波状に形成されている。よって、任意の２辺の間に平行な部分は存在せず、直線部はないので「対向する平行な線分関係」も勿論存在しない。この様に、電源ランド７０の各辺を曲線状に形成することで、定在波の発生を防止できる。
図７（Ｂ）は、電源ランド７１の外周辺のうち、隣り合う２辺（上辺７２と右辺７３参照）のみを、曲線の組み合わせで形成した例を示す。残りの２辺（左辺７４と下辺７５参照）は直線状とする。電源ランド７１の対向する２辺のうち、一方の辺を曲線状にすれば、「対向する平行な線分関係」が生じないので定在波の発生を防止できる。
【００２２】
（第３変形例）
図８は、第３変形例に係る電源ランドパターンを例示する。電源ランド８０の４辺中、対向する２辺のうちの一方（右辺８１と下辺８２参照）は屈曲したライン（折れ線）である。該ラインの構成線分の傾きはそれぞれ異なる値とする。残りの２辺（上辺８３と左辺８４参照）は直線状であるが、対向する２辺の間に「対向する平行な線分関係」は生じないので定在波の発生を防止できる。尚、このような屈曲ラインに代えて、緩やかに湾曲した曲線形状を用いることもできる。
【符号の説明】
【００２３】
１電源ランド
２，３，４スリット
２Ａ第１のスリット
２Ｂ第２のスリット
９，５０垂線
１１，１２線分（上辺）
２１，２２線分（下辺）
３１，３２線分（左辺）
４１，４２線分（右辺）

【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源用パターンを形成した多層プリント配線基板を備える回路装置であって、
前記電源用パターンに形成した任意の２つの欠落部分の境界線は、両者間に同一の垂線を引くことのできる線分をもたないことを特徴とする回路装置。
【請求項２】
前記電源用パターンの外周辺のうち対向する平行な２辺の間に、複数のスリットを配置することにより、前記欠落部分を形成したことを特徴とする請求項１記載の回路装置。
【請求項３】
前記複数のスリットは曲線部を有することを特徴とする請求項１または２記載の回路装置。
【請求項４】
前記複数のスリットは、前記電源用パターンの外周辺に対して平行な線分をもたないことを特徴とする請求項２または３記載の回路装置。
【請求項５】
前記複数のスリットのうち、互いに平行な直線部を有する第１のスリットと第２のスリットは、前記同一の垂線を前記第１のスリットまたは前記第２のスリットの直線部の延長線上にしか引くことができない相対位置関係であることを特徴とする請求項２記載の回路装置。
【請求項６】
電源用パターンを形成した多層プリント配線基板を備える回路装置であって、
前記電源用パターンの外周辺の形状は、任意の２つの外周辺の間に同一の垂線を引くことのできる線分をもたないことを特徴とする回路装置。
【請求項７】
前記電源用パターンの外周辺のうち対向する２辺の少なくとも一方を鋸歯状とし、これを構成する線分が外周辺ごとに異なる傾きを有することを特徴とする請求項６記載の回路装置。
【請求項８】
前記電源用パターンの外周辺のうち対向する２辺の少なくとも一方が曲線部を有することを特徴とする請求項６記載の回路装置。
【請求項９】
電源用パターンを形成した多層プリント配線基板を備える回路装置の製造方法であって、
前記電源用パターンに欠落部分を形成する工程にて、任意の２つの欠落部分の境界線は、両者間に同一の垂線を引くことのできる線分をもたないように形成することを特徴とする回路装置の製造方法。
【請求項１０】
電源用パターンを形成した多層プリント配線基板を備える回路装置の製造方法であって、
前記電源用パターンを形成する工程にて、その外周辺の形状は、任意の２つの外周辺の間に同一の垂線を引くことのできる線分をもたないように形成することを特徴とする回路装置の製造方法。

【図１】