高速信号伝送用基板
【課題】
高速での信号伝達特性の良好な高速信号伝送用基板を提供すること。
【解決手段】
高速信号伝送用基板は、第１接地パターンと、前記第１接地パターンの両面に形成される第１絶縁層と、前記第１絶縁層の表面に形成される第１導電パターンとを有する第１基板部と、第２接地パターンと、前記第２接地パターンの両面に形成される第２絶縁層と、前記第２絶縁層の表面に形成される第２導電パターンとを有する第２基板部と、前記第１基板部と前記第２基板部とを対向させた状態で、前記第１基板部の前記第１導電パターンと、前記第２基板部の前記第２導電パターンとを接続する接続部とを含む。
高速での信号伝達特性の良好な高速信号伝送用基板を提供すること。
【解決手段】
高速信号伝送用基板は、第１接地パターンと、前記第１接地パターンの両面に形成される第１絶縁層と、前記第１絶縁層の表面に形成される第１導電パターンとを有する第１基板部と、第２接地パターンと、前記第２接地パターンの両面に形成される第２絶縁層と、前記第２絶縁層の表面に形成される第２導電パターンとを有する第２基板部と、前記第１基板部と前記第２基板部とを対向させた状態で、前記第１基板部の前記第１導電パターンと、前記第２基板部の前記第２導電パターンとを接続する接続部とを含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高速信号を伝送するための高速信号伝送用基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、少なくとも信号電極と前記信号電極の左右に平行に設けられた１対の第１の接地電極とを有する第１の基板と、少なくとも前記第１の接地電極と対向する位置に設けられた１対の第２の接地電極を有する第２の基板と、を少なくとも備え、前記第１の基板の前記第１の接地電極と前記第２の基板の前記第２の接地電極とを接続する導電体と、前記信号電極の周囲に前記導電体により空間部とを少なくとも設けた基板がある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２７１７２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、従来の基板は、信号電極及び導電体と、接地電極とが共通の空気層（空間部）によって絶縁されているため、信号の劣化が生じ、高速での信号伝送に障害が生じる可能性があった。
【０００５】
そこで、本発明は、高速での信号伝達特性の良好な高速信号伝送用基板を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一局面の高速信号伝送用基板は、高速信号伝送用基板は、第１接地パターンと、前記第１接地パターンの両面に形成される第１絶縁層と、前記第１絶縁層の表面に形成される第１導電パターンとを有する第１基板部と、第２接地パターンと、前記第２接地パターンの両面に形成される第２絶縁層と、前記第２絶縁層の表面に形成される第２導電パターンとを有する第２基板部と、前記第１基板部と前記第２基板部とを対向させた状態で、前記第１基板部の前記第１導電パターンと、前記第２基板部の前記第２導電パターンとを接続する接続部とを含む。
【０００７】
また、前記第１基板部と前記第２基板部との間の間隔は、前記接続部によって一定に保持されてもよい。
【０００８】
また、前記第１絶縁層の表面のうち前記第１導電パターンが形成されていない部分と、前記第２絶縁層の表面のうち前記第２導電パターンが形成されていない部分との間に形成される、中間絶縁層をさらに含んでもよい。
また、一端が前記第１導電パターンに接続され、前記第１接地パターンとは絶縁された状態で前記第１絶縁層を貫通する第１ビアと、一端が前記第２導電パターンに接続され、前記第２接地パターンとは絶縁された状態で前記第２絶縁層を貫通する第２ビアとのうちの少なくとも一方をさらに含んでもよい。
【０００９】
また、前記接続部は、半田又は導電性接着剤であってもよい。
【発明の効果】
【００１０】
高速での信号伝達特性の良好な高速信号伝送用基板を提供できるという特有の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施の形態１の高速信号伝送用基板１００の一部の断面を示す図である。
【図２】（Ａ）は、ＦＲ４基板に含まれる絶縁層によって両面が覆われた配線を示す斜視図であり、（Ｂ）は、ＦＲ４基板に含まれる絶縁層の上に形成され、上面が空気に晒された配線を示す斜視図である。
【図３】（Ａ）は、図２（Ａ）に示す配線１５１及び１５２における信号の伝送損失を求めたシミュレーション結果を示す図、（Ｂ）は、図２（Ｂ）に示す配線１５１及び１５２における信号の伝送損失を求めたシミュレーション結果を示す図である。
【図４】実施の形態２の高速信号伝送用基板２００の一部の断面を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、高速信号伝送用基板を適用した実施の形態について説明する。
【００１３】
＜実施の形態１＞
図１は、実施の形態１の高速信号伝送用基板１００の一部の断面を示す図である。
【００１４】
高速信号伝送用基板１００は、第１基板部１１０と第２基板部１２０とを含む。第１基板部１１０と第２基板部１２０とは、接続部１３１及び１３２により、互いに空間部１４０を隔てて対向するように接続されている。
【００１５】
第１基板部１１０は、絶縁層１１１、グランドパターン１１２、配線パターン１１３、ビア１１４、配線パターン１１５、及び配線パターン１１６を含む。
【００１６】
第２基板部１２０は、配線パターン１２１、配線パターン１２２、ビア１２３、ビア１２４、絶縁層１２５、グランドパターン１２６、配線パターン１２７、及び配線パターン１２８を含む。
【００１７】
実施の形態１の高速信号伝送用基板１００に含まれる第１基板部１１０と第２基板部１２０は、それぞれ、例えば、ＦＲ４（Flame Retardant Type 4）基板によって構成される多層基板である。
【００１８】
ここで、図１に示す断面は、実施の形態１の高速信号伝送用基板１００の一部の断面である。実施の形態１の高速信号伝送用基板１００の第１基板部１１０及び第２基板部１２０は、さらに多くの配線パターン、ビア、グランドパターンを含んでいてもよい。
【００１９】
また、図１には、２つの接続部１３１及び１３２だけを示すが、実施の形態１の高速信号伝送用基板１００は、さらに多くの接続部を含んでいてもよい。
【００２０】
第１基板部１１０及び第２基板部１２０は、接続部１３１及び１３２により、互いの間の間隔が一定になるように接続されている。
【００２１】
絶縁層１１１は、絶縁層１１１Ａと絶縁層１１１Ｂとの２層を含み、絶縁層１１１Ａと絶縁層１１１Ｂとの間にグランドパターン１１２が形成されている。すなわち、グランドパターン１１２の両面に絶縁層１１１Ａと絶縁層１１１Ｂとがそれぞれ形成されている。
【００２２】
絶縁層１１１は、例えば、絶縁層１１１Ｂの一方の面（図中下側の面）にグランドパターン１１２を形成した後に、絶縁層１１１Ａを形成することによって作製される。
【００２３】
なお、図１には、絶縁層１１１Ａと絶縁層１１１Ｂとの境界を示さないが、グランドパターン１１２を境界として、絶縁層１１１の下半分が絶縁層１１１Ａであり、上半分が絶縁層１１１Ｂである。
【００２４】
グランドパターン１１２は、接地電位に保持され、高速信号のリターン側になるパターンであり、例えば、銅箔によって構成される。グランドパターン１１２は、配線パターン１１３、１１５、１１６、１２１、１２２とのインピーダンス整合を良好にし、配線パターン１１３、１１５、１１６、１２１、１２２を伝送される信号の伝達特性を良好にするために設けられている。
【００２５】
配線パターン１１３は、絶縁層１１１Ａの表面（図１中における下面）に形成され、ビア１１４を介して配線パターン１１５に接続されている。配線パターン１１３は、高速信号伝送用基板１００の表面（図１中の下面）に形成されており、例えば、ＬＳＩ（Large Scale Integrated circuit：大規模集積回路）チップ、抵抗器、キャパシタ等の電子部品が接続される。配線パターン１１３は、例えば、銅箔によって構成される。
【００２６】
ビア１１４は、層間での接続を確保するために設けられており、グランドパターン１１２と絶縁された状態で絶縁層１１１Ａ、１１１Ｂを層厚方向に貫通している。ビア１１４は、例えば、銅によって作製される。
【００２７】
配線パターン１１５は、絶縁層１１１Ｂの表面（図１中の上面）に形成され、ビア１１４と接続部１３１が接続されている。配線パターン１１５は、上面が空間部１４０に露出している。配線パターン１１５は、例えば、銅箔によって構成される。
【００２８】
配線パターン１１６は、絶縁層１１１Ｂの表面（図１中の上面）に形成され、上面に接続部１３２が接続されている。配線パターン１１６は、上面が空間部１４０に露出している。配線パターン１１６は、例えば、銅箔によって構成される。
【００２９】
配線パターン１２１は、絶縁層１２５Ａの表面（図１中の下面）に形成され、接続部１３１とビア１２３に接続されている。配線パターン１２１は、下面が空間部１４０に露出している。配線パターン１２１は、例えば、銅箔によって構成される。
【００３０】
配線パターン１２２は、絶縁層１２５Ａの表面（図１中の下面）に形成され、接続部１３２とビア１２４に接続されている。配線パターン１２２は、下面が空間部１４０に露出している。配線パターン１２２は、例えば、銅箔によって構成される。
【００３１】
ビア１２３は、層間での接続を確保するために設けられており、グランドパターン１２６と絶縁された状態で絶縁層１２５Ａ、１２５Ｂを層厚方向に貫通している。ビア１２３は、例えば、銅によって作製される。
【００３２】
ビア１２４は、層間での接続を確保するために設けられており、グランドパターン１２６と絶縁された状態で絶縁層１２５Ａ、１２５Ｂを層厚方向に貫通している。ビア１２４は、例えば、銅によって作製される。
【００３３】
絶縁層１２５は、絶縁層１２５Ａと絶縁層１２５Ｂとの２層を含み、絶縁層１２５Ａと絶縁層１２５Ｂとの間にグランドパターン１２６が形成されている。すなわち、グランドパターン１２６の両面に絶縁層１２５Ａと絶縁層１２５Ｂとがそれぞれ形成されている。
【００３４】
絶縁層１２５は、例えば、絶縁層１２５Ｂの一方の面（図中下側の面）にグランドパターン１２６を形成した後に、絶縁層１２５Ａを形成することによって作製される。
【００３５】
なお、図１には、絶縁層１２５Ａと絶縁層１２５Ｂとの境界を示さないが、グランドパターン１２６を境界として、絶縁層１２５の下半分が絶縁層１２５Ａであり、上半分が絶縁層１２５Ｂである。
【００３６】
グランドパターン１２６は、接地電位に保持され、高速信号のリターン側になるパターンであり、例えば、銅箔によって構成される。グランドパターン１２６は、配線パターン１１５、１１６、１２１、１２２、１２７、１２８とのインピーダンス整合を良好にし、配線パターン１１５、１１６、１２１、１２２、１２７、１２８を伝送される信号の伝達特性を良好にするために設けられている。
【００３７】
配線パターン１２７は、絶縁層１２５Ｂの表面に形成され、ビア１２３を介して配線パターン１２１に接続されている。配線パターン１２７は、高速信号伝送用基板１００の表面（図１中の上面）に形成されており、例えば、ＬＳＩチップ、抵抗器、キャパシタ等の電子部品が接続される。配線パターン１２７は、例えば、銅箔によって構成される。
【００３８】
配線パターン１２８は、絶縁層１２５Ｂの表面に形成され、ビア１２４を介して配線パターン１２２に接続されている。配線パターン１２８は、高速信号伝送用基板１００の表面（図１中の上面）に形成されており、例えば、ＬＳＩチップ、抵抗器、キャパシタ等の電子部品が接続される。配線パターン１２８は、例えば、銅箔によって構成される。
【００３９】
接続部１３１は、配線パターン１１５と配線パターン１２１との間の電気的接続を確保するために設けられているとともに、配線パターン１１５を含む第１基板部１１０と配線パターン１２１を含む第２基板部１２０とを固定するために設けられている。接続部１３１は、例えば、導電性接着剤又は半田によって構成される。
【００４０】
接続部１３２は、配線パターン１１６と配線パターン１２２との間の電気的接続を確保するために設けられているとともに、配線パターン１１６を含む第１基板部１１０と配線パターン１２２を含む第２基板部１２０とを固定するために設けられている。接続部１３１は、例えば、導電性接着剤又は半田によって構成される。
【００４１】
第１基板部１１０と第２基板部１２０とは、接続部１３１及び１３２によって、互いの間に空間部１４０を隔てるとともに、互いの間の間隔が均一になるように接続されている。
【００４２】
以上のような高速信号伝送用基板１００において、配線パターン１１５、１１６、１２１、１２２は、空間部１４０により、表面が空気に晒されている。
【００４３】
ここで、空気の誘電率と、ＦＲ４基板に含まれる絶縁層１１１、１２５との誘電率の比は、１：４である。高速信号の伝送損失は、誘電率の平方根に比例するため、両面が空気に晒されている配線パターンの伝送損失は、両面がＦＲ４製の絶縁層によって覆われている配線パターンの１／２である。
【００４４】
配線パターン１１５、１１６、１２１、１２２は、高速信号伝送用基板１００の内部（層間）に存在しながら、空間部１４０によって片方の面が空気に晒されている。
【００４５】
このため、配線パターン１１５、１１６、１２１、１２２における伝送損失は、両面が絶縁層に覆われている配線パターンに比べて、２／３（＝１／（１．５））に低減される。
【００４６】
ここで、図２及び図３を用いて、ＦＲ４基板に含まれる絶縁層によって両面が覆われた配線と、ＦＲ４基板に含まれる絶縁層の上に形成され、上面が空気に晒された配線とにおける伝送損失を求めたシミュレーション結果について説明する。
【００４７】
図２（Ａ）は、ＦＲ４基板に含まれる絶縁層によって両面が覆われた配線を示す斜視図であり、図２（Ｂ）は、ＦＲ４基板に含まれる絶縁層の上に形成され、上面が空気に晒された配線を示す斜視図である。
【００４８】
図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示す配線１５１、１５２は差動の高速信号（＋の高速信号と−の高速信号）を伝送する配線である。
【００４９】
図２（Ａ）に示す配線１５１及び１５２は、絶縁層１５３の上に形成され、上面は絶縁層１５４によって覆われている。
【００５０】
図２（Ｂ）に示す配線１５１及び１５２は、絶縁層１５３の上に形成され、上面は空気に晒されている。
【００５１】
なお、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示すようにＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸を定義し、配線１５１、１５２はＸ軸に平行に、かつ、配線１５１及び１５２の間にＸ軸が通るように配置した。
【００５２】
図３（Ａ）及び図３（Ｂ）は、それぞれ、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示す配線１５１及び１５２における信号の伝送損失を求めたシミュレーション結果を示す図である。
【００５３】
なお、シミュレーションにはＨＦＳＳ（High Frequency Structure Simulator）を用いた。
【００５４】
図３（Ａ）に示すように、配線１５１及び１５２の上面が絶縁層１５４によって覆われている場合は、配線１５１に示す高速信号の周波数が１０（ＧＨｚ）のときには、伝送損失は約−１．５１（ｄＢ）であり、２０（ＧＨｚ）では−２．７９（ｄＢ）であった。
【００５５】
また、図３（Ｂ）に示すように、配線１５１及び１５２の上面が空気に晒されている場合は、配線１５１に示す高速信号の周波数が１０（ＧＨｚ）のときには、伝送損失は約−１．０７（ｄＢ）であり、２０（ＧＨｚ）では−２．８８（ｄＢ）であった。
【００５６】
以上より、図２（Ｂ）に示すように、上半分を空気に晒した配線１５１及び１５２では、図２（Ａ）に示すように、上半分が絶縁層１５４によって覆われた配線１５１及び１５２に比べて、伝送損失が２／３に低減されていることが分かる。
【００５７】
これにより、図１に示す配線パターン１１５、１１６、１２１、１２２における伝送損失は、両面が絶縁層に覆われている配線パターンに比べて、２／３（＝１／（１．５））に低減されることが分かる。
【００５８】
また、配線パターン１１５、１１６、１２１、１２２は、グランドパターン１１２、１２６とは絶縁層１１１、１２５によって隔離されている。
【００５９】
このため、配線パターン１１５、１１６、１２１、１２２における信号の劣化が生じ難く、高速での良好な信号伝送特性を得ることができる。
【００６０】
また、実施の形態１の高速信号伝送用基板１００では、第１基板部１１０と第２基板部１２０との間は、接続部１３１及び１３２により、一定間隔に保持されている。
【００６１】
このため、各配線パターン１１３、１１５、１１６、１２１、１２２、１２７、１２８と、各グランドパターン１１２、１２６との間の層厚方向の距離は一定に保持される。
【００６２】
このように、接地電位に保持されるグランドパターン１１２、１２６と、高速信号が伝送される配線パターン１１３、１１５、１１６、１２１、１２２、１２７、１２８との層厚方向の間隔が一定である。
【００６３】
このため、実施の形態１の高速信号伝送用基板１００では、配線パターン１１３、１１５、１１６、１２１、１２２、１２７、１２８における特性インピーダンスのばらつきやインピーダンスの不整合の発生を抑制することができる。
【００６４】
また、この結果、信号の劣化、損失の増大等を抑制し、高速での信号伝達特性の良好な高速信号伝送用基板１００を提供することができる。
【００６５】
以上、実施の形態１の高速信号伝送用基板１００によれば、配線パターン１１５、１１６、１２１、１２２の一方の面が空気に晒されることにより、信号の伝送損失を低減できるとともに、配線パターン１１５、１１６、１２１、１２２が絶縁層１１１、１２５によってグランドパターン１１２、１２６と隔離されていることにより、配線パターン１１５、１１６、１２１、１２２における高速での良好な信号伝送特性を得ることができる。
【００６６】
また、第１基板部１１０と第２基板部１２０との間が、接続部１３１及び１３２により、一定間隔に保持されることにより、配線パターン１１３、１１５、１１６、１２１、１２２、１２７、１２８における特性インピーダンスのばらつきやインピーダンスの不整合の発生を抑制することができる。
【００６７】
この結果、信号の劣化、損失の増大等を抑制し、高速での信号伝達特性の良好な高速信号伝送用基板１００を提供することができる。
【００６８】
＜実施の形態２＞
実施の形態２の高速信号伝送用基板２００は、第１基板部１１０と第２基板部１２０とを接続する部材として、接続部１３１及び１３２に加えて、中間絶縁層を含む点が実施の形態１の高速信号伝送用基板１００と異なる。
【００６９】
以下において、実施の形態１の高速信号伝送用基板１００と同一又は同等の構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。
【００７０】
図４は、実施の形態２の高速信号伝送用基板２００の一部の断面を示す図である。
【００７１】
実施の形態２の高速信号伝送用基板２００は、実施の形態１の高速信号伝送用基板１００の第１基板部１１０と第２基板部１２０との間の空間部１４０の一部に、中間絶縁層２１１及び２２５を挿入したものである。
【００７２】
中間絶縁層２１１は、第１基板部１１０の絶縁層１１１Ｂ、配線パターン１１５、及びビア１１４の表面（図４中の上面）の一部覆うように形成されている。
【００７３】
中間絶縁層２２５は、第２基板部１２０の絶縁層１２５Ａの表面（図４中の下面）の一部を覆うように形成されている。
【００７４】
中間絶縁層２１１及び２２５の層厚は、それぞれ、空間部１４０の層厚の半分に設定されており、図４の右端側に示すように、中間絶縁層２１１と中間絶縁層２２５が積層される部分において、接着剤等で接着されることにより、第１基板部１１０と第２基板部１２０とを固定する。
【００７５】
実施の形態１で図２及び図３を用いて説明したように、配線の上面は、絶縁層に覆われているよりも、空気に晒されている方が信号の伝送損失が低減される。
【００７６】
このため、中間絶縁層２１１及び２２５は、空間部１４０に面する配線パターン１１５、１１６、１２１、１２２の上面を覆う部分が少なくなるように形成されることが好ましい。
【００７７】
例えば、図４に示す中間絶縁層２１１は、ビア１１４の上面を覆っているが、中間絶縁層２１１は、ビア１１４の上面を覆わないように形成してもよい。
【００７８】
以上、実施の形態２の高速信号伝送用基板２００によれば、接続部１３１及び１３２に加えて、中間絶縁層２１１及び２２５によって第１基板部１１０と第２基板部１２０を接続することができるので、実施の形態１の高速信号伝送用基板１００よりも第１基板部１１０と第２基板部１２０との接合力を強化することができる。
【００７９】
以上、実施の形態２によれば、信号の劣化、損失の増大等を抑制し、高速での信号伝達特性が良好で、第１基板部１１０と第２基板部１２０との接合力を強化した高速信号伝送用基板２００を提供することができる。
【００８０】
以上、本発明の例示的な実施の形態の高速信号伝送用基板について説明したが、本発明は、具体的に開示された実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。
【符号の説明】
【００８１】
１００、２００ 高速信号伝送用基板
１１０ 第１基板部
１１１、１１１Ａ、１１１Ｂ 絶縁層
１１２ グランドパターン
１１３ 配線パターン
１１４ ビア
１１５、１１６ 配線パターン
１２０ 第２基板部
１２１、１２２ 配線パターン
１２３、１２４ ビア
１２５、１２５Ａ、１２５Ｂ 絶縁層
１２６ グランドパターン
１２７、１２８ 配線パターン
１３１、１３２ 接続部
１４０ 空間部
１５１、１５２ 配線
１５３、１５４ 絶縁層
２１１、２２５ 中間絶縁層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高速信号を伝送するための高速信号伝送用基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、少なくとも信号電極と前記信号電極の左右に平行に設けられた１対の第１の接地電極とを有する第１の基板と、少なくとも前記第１の接地電極と対向する位置に設けられた１対の第２の接地電極を有する第２の基板と、を少なくとも備え、前記第１の基板の前記第１の接地電極と前記第２の基板の前記第２の接地電極とを接続する導電体と、前記信号電極の周囲に前記導電体により空間部とを少なくとも設けた基板がある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２７１７２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、従来の基板は、信号電極及び導電体と、接地電極とが共通の空気層（空間部）によって絶縁されているため、信号の劣化が生じ、高速での信号伝送に障害が生じる可能性があった。
【０００５】
そこで、本発明は、高速での信号伝達特性の良好な高速信号伝送用基板を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一局面の高速信号伝送用基板は、高速信号伝送用基板は、第１接地パターンと、前記第１接地パターンの両面に形成される第１絶縁層と、前記第１絶縁層の表面に形成される第１導電パターンとを有する第１基板部と、第２接地パターンと、前記第２接地パターンの両面に形成される第２絶縁層と、前記第２絶縁層の表面に形成される第２導電パターンとを有する第２基板部と、前記第１基板部と前記第２基板部とを対向させた状態で、前記第１基板部の前記第１導電パターンと、前記第２基板部の前記第２導電パターンとを接続する接続部とを含む。
【０００７】
また、前記第１基板部と前記第２基板部との間の間隔は、前記接続部によって一定に保持されてもよい。
【０００８】
また、前記第１絶縁層の表面のうち前記第１導電パターンが形成されていない部分と、前記第２絶縁層の表面のうち前記第２導電パターンが形成されていない部分との間に形成される、中間絶縁層をさらに含んでもよい。
また、一端が前記第１導電パターンに接続され、前記第１接地パターンとは絶縁された状態で前記第１絶縁層を貫通する第１ビアと、一端が前記第２導電パターンに接続され、前記第２接地パターンとは絶縁された状態で前記第２絶縁層を貫通する第２ビアとのうちの少なくとも一方をさらに含んでもよい。
【０００９】
また、前記接続部は、半田又は導電性接着剤であってもよい。
【発明の効果】
【００１０】
高速での信号伝達特性の良好な高速信号伝送用基板を提供できるという特有の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施の形態１の高速信号伝送用基板１００の一部の断面を示す図である。
【図２】（Ａ）は、ＦＲ４基板に含まれる絶縁層によって両面が覆われた配線を示す斜視図であり、（Ｂ）は、ＦＲ４基板に含まれる絶縁層の上に形成され、上面が空気に晒された配線を示す斜視図である。
【図３】（Ａ）は、図２（Ａ）に示す配線１５１及び１５２における信号の伝送損失を求めたシミュレーション結果を示す図、（Ｂ）は、図２（Ｂ）に示す配線１５１及び１５２における信号の伝送損失を求めたシミュレーション結果を示す図である。
【図４】実施の形態２の高速信号伝送用基板２００の一部の断面を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、高速信号伝送用基板を適用した実施の形態について説明する。
【００１３】
＜実施の形態１＞
図１は、実施の形態１の高速信号伝送用基板１００の一部の断面を示す図である。
【００１４】
高速信号伝送用基板１００は、第１基板部１１０と第２基板部１２０とを含む。第１基板部１１０と第２基板部１２０とは、接続部１３１及び１３２により、互いに空間部１４０を隔てて対向するように接続されている。
【００１５】
第１基板部１１０は、絶縁層１１１、グランドパターン１１２、配線パターン１１３、ビア１１４、配線パターン１１５、及び配線パターン１１６を含む。
【００１６】
第２基板部１２０は、配線パターン１２１、配線パターン１２２、ビア１２３、ビア１２４、絶縁層１２５、グランドパターン１２６、配線パターン１２７、及び配線パターン１２８を含む。
【００１７】
実施の形態１の高速信号伝送用基板１００に含まれる第１基板部１１０と第２基板部１２０は、それぞれ、例えば、ＦＲ４（Flame Retardant Type 4）基板によって構成される多層基板である。
【００１８】
ここで、図１に示す断面は、実施の形態１の高速信号伝送用基板１００の一部の断面である。実施の形態１の高速信号伝送用基板１００の第１基板部１１０及び第２基板部１２０は、さらに多くの配線パターン、ビア、グランドパターンを含んでいてもよい。
【００１９】
また、図１には、２つの接続部１３１及び１３２だけを示すが、実施の形態１の高速信号伝送用基板１００は、さらに多くの接続部を含んでいてもよい。
【００２０】
第１基板部１１０及び第２基板部１２０は、接続部１３１及び１３２により、互いの間の間隔が一定になるように接続されている。
【００２１】
絶縁層１１１は、絶縁層１１１Ａと絶縁層１１１Ｂとの２層を含み、絶縁層１１１Ａと絶縁層１１１Ｂとの間にグランドパターン１１２が形成されている。すなわち、グランドパターン１１２の両面に絶縁層１１１Ａと絶縁層１１１Ｂとがそれぞれ形成されている。
【００２２】
絶縁層１１１は、例えば、絶縁層１１１Ｂの一方の面（図中下側の面）にグランドパターン１１２を形成した後に、絶縁層１１１Ａを形成することによって作製される。
【００２３】
なお、図１には、絶縁層１１１Ａと絶縁層１１１Ｂとの境界を示さないが、グランドパターン１１２を境界として、絶縁層１１１の下半分が絶縁層１１１Ａであり、上半分が絶縁層１１１Ｂである。
【００２４】
グランドパターン１１２は、接地電位に保持され、高速信号のリターン側になるパターンであり、例えば、銅箔によって構成される。グランドパターン１１２は、配線パターン１１３、１１５、１１６、１２１、１２２とのインピーダンス整合を良好にし、配線パターン１１３、１１５、１１６、１２１、１２２を伝送される信号の伝達特性を良好にするために設けられている。
【００２５】
配線パターン１１３は、絶縁層１１１Ａの表面（図１中における下面）に形成され、ビア１１４を介して配線パターン１１５に接続されている。配線パターン１１３は、高速信号伝送用基板１００の表面（図１中の下面）に形成されており、例えば、ＬＳＩ（Large Scale Integrated circuit：大規模集積回路）チップ、抵抗器、キャパシタ等の電子部品が接続される。配線パターン１１３は、例えば、銅箔によって構成される。
【００２６】
ビア１１４は、層間での接続を確保するために設けられており、グランドパターン１１２と絶縁された状態で絶縁層１１１Ａ、１１１Ｂを層厚方向に貫通している。ビア１１４は、例えば、銅によって作製される。
【００２７】
配線パターン１１５は、絶縁層１１１Ｂの表面（図１中の上面）に形成され、ビア１１４と接続部１３１が接続されている。配線パターン１１５は、上面が空間部１４０に露出している。配線パターン１１５は、例えば、銅箔によって構成される。
【００２８】
配線パターン１１６は、絶縁層１１１Ｂの表面（図１中の上面）に形成され、上面に接続部１３２が接続されている。配線パターン１１６は、上面が空間部１４０に露出している。配線パターン１１６は、例えば、銅箔によって構成される。
【００２９】
配線パターン１２１は、絶縁層１２５Ａの表面（図１中の下面）に形成され、接続部１３１とビア１２３に接続されている。配線パターン１２１は、下面が空間部１４０に露出している。配線パターン１２１は、例えば、銅箔によって構成される。
【００３０】
配線パターン１２２は、絶縁層１２５Ａの表面（図１中の下面）に形成され、接続部１３２とビア１２４に接続されている。配線パターン１２２は、下面が空間部１４０に露出している。配線パターン１２２は、例えば、銅箔によって構成される。
【００３１】
ビア１２３は、層間での接続を確保するために設けられており、グランドパターン１２６と絶縁された状態で絶縁層１２５Ａ、１２５Ｂを層厚方向に貫通している。ビア１２３は、例えば、銅によって作製される。
【００３２】
ビア１２４は、層間での接続を確保するために設けられており、グランドパターン１２６と絶縁された状態で絶縁層１２５Ａ、１２５Ｂを層厚方向に貫通している。ビア１２４は、例えば、銅によって作製される。
【００３３】
絶縁層１２５は、絶縁層１２５Ａと絶縁層１２５Ｂとの２層を含み、絶縁層１２５Ａと絶縁層１２５Ｂとの間にグランドパターン１２６が形成されている。すなわち、グランドパターン１２６の両面に絶縁層１２５Ａと絶縁層１２５Ｂとがそれぞれ形成されている。
【００３４】
絶縁層１２５は、例えば、絶縁層１２５Ｂの一方の面（図中下側の面）にグランドパターン１２６を形成した後に、絶縁層１２５Ａを形成することによって作製される。
【００３５】
なお、図１には、絶縁層１２５Ａと絶縁層１２５Ｂとの境界を示さないが、グランドパターン１２６を境界として、絶縁層１２５の下半分が絶縁層１２５Ａであり、上半分が絶縁層１２５Ｂである。
【００３６】
グランドパターン１２６は、接地電位に保持され、高速信号のリターン側になるパターンであり、例えば、銅箔によって構成される。グランドパターン１２６は、配線パターン１１５、１１６、１２１、１２２、１２７、１２８とのインピーダンス整合を良好にし、配線パターン１１５、１１６、１２１、１２２、１２７、１２８を伝送される信号の伝達特性を良好にするために設けられている。
【００３７】
配線パターン１２７は、絶縁層１２５Ｂの表面に形成され、ビア１２３を介して配線パターン１２１に接続されている。配線パターン１２７は、高速信号伝送用基板１００の表面（図１中の上面）に形成されており、例えば、ＬＳＩチップ、抵抗器、キャパシタ等の電子部品が接続される。配線パターン１２７は、例えば、銅箔によって構成される。
【００３８】
配線パターン１２８は、絶縁層１２５Ｂの表面に形成され、ビア１２４を介して配線パターン１２２に接続されている。配線パターン１２８は、高速信号伝送用基板１００の表面（図１中の上面）に形成されており、例えば、ＬＳＩチップ、抵抗器、キャパシタ等の電子部品が接続される。配線パターン１２８は、例えば、銅箔によって構成される。
【００３９】
接続部１３１は、配線パターン１１５と配線パターン１２１との間の電気的接続を確保するために設けられているとともに、配線パターン１１５を含む第１基板部１１０と配線パターン１２１を含む第２基板部１２０とを固定するために設けられている。接続部１３１は、例えば、導電性接着剤又は半田によって構成される。
【００４０】
接続部１３２は、配線パターン１１６と配線パターン１２２との間の電気的接続を確保するために設けられているとともに、配線パターン１１６を含む第１基板部１１０と配線パターン１２２を含む第２基板部１２０とを固定するために設けられている。接続部１３１は、例えば、導電性接着剤又は半田によって構成される。
【００４１】
第１基板部１１０と第２基板部１２０とは、接続部１３１及び１３２によって、互いの間に空間部１４０を隔てるとともに、互いの間の間隔が均一になるように接続されている。
【００４２】
以上のような高速信号伝送用基板１００において、配線パターン１１５、１１６、１２１、１２２は、空間部１４０により、表面が空気に晒されている。
【００４３】
ここで、空気の誘電率と、ＦＲ４基板に含まれる絶縁層１１１、１２５との誘電率の比は、１：４である。高速信号の伝送損失は、誘電率の平方根に比例するため、両面が空気に晒されている配線パターンの伝送損失は、両面がＦＲ４製の絶縁層によって覆われている配線パターンの１／２である。
【００４４】
配線パターン１１５、１１６、１２１、１２２は、高速信号伝送用基板１００の内部（層間）に存在しながら、空間部１４０によって片方の面が空気に晒されている。
【００４５】
このため、配線パターン１１５、１１６、１２１、１２２における伝送損失は、両面が絶縁層に覆われている配線パターンに比べて、２／３（＝１／（１．５））に低減される。
【００４６】
ここで、図２及び図３を用いて、ＦＲ４基板に含まれる絶縁層によって両面が覆われた配線と、ＦＲ４基板に含まれる絶縁層の上に形成され、上面が空気に晒された配線とにおける伝送損失を求めたシミュレーション結果について説明する。
【００４７】
図２（Ａ）は、ＦＲ４基板に含まれる絶縁層によって両面が覆われた配線を示す斜視図であり、図２（Ｂ）は、ＦＲ４基板に含まれる絶縁層の上に形成され、上面が空気に晒された配線を示す斜視図である。
【００４８】
図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示す配線１５１、１５２は差動の高速信号（＋の高速信号と−の高速信号）を伝送する配線である。
【００４９】
図２（Ａ）に示す配線１５１及び１５２は、絶縁層１５３の上に形成され、上面は絶縁層１５４によって覆われている。
【００５０】
図２（Ｂ）に示す配線１５１及び１５２は、絶縁層１５３の上に形成され、上面は空気に晒されている。
【００５１】
なお、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示すようにＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸を定義し、配線１５１、１５２はＸ軸に平行に、かつ、配線１５１及び１５２の間にＸ軸が通るように配置した。
【００５２】
図３（Ａ）及び図３（Ｂ）は、それぞれ、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示す配線１５１及び１５２における信号の伝送損失を求めたシミュレーション結果を示す図である。
【００５３】
なお、シミュレーションにはＨＦＳＳ（High Frequency Structure Simulator）を用いた。
【００５４】
図３（Ａ）に示すように、配線１５１及び１５２の上面が絶縁層１５４によって覆われている場合は、配線１５１に示す高速信号の周波数が１０（ＧＨｚ）のときには、伝送損失は約−１．５１（ｄＢ）であり、２０（ＧＨｚ）では−２．７９（ｄＢ）であった。
【００５５】
また、図３（Ｂ）に示すように、配線１５１及び１５２の上面が空気に晒されている場合は、配線１５１に示す高速信号の周波数が１０（ＧＨｚ）のときには、伝送損失は約−１．０７（ｄＢ）であり、２０（ＧＨｚ）では−２．８８（ｄＢ）であった。
【００５６】
以上より、図２（Ｂ）に示すように、上半分を空気に晒した配線１５１及び１５２では、図２（Ａ）に示すように、上半分が絶縁層１５４によって覆われた配線１５１及び１５２に比べて、伝送損失が２／３に低減されていることが分かる。
【００５７】
これにより、図１に示す配線パターン１１５、１１６、１２１、１２２における伝送損失は、両面が絶縁層に覆われている配線パターンに比べて、２／３（＝１／（１．５））に低減されることが分かる。
【００５８】
また、配線パターン１１５、１１６、１２１、１２２は、グランドパターン１１２、１２６とは絶縁層１１１、１２５によって隔離されている。
【００５９】
このため、配線パターン１１５、１１６、１２１、１２２における信号の劣化が生じ難く、高速での良好な信号伝送特性を得ることができる。
【００６０】
また、実施の形態１の高速信号伝送用基板１００では、第１基板部１１０と第２基板部１２０との間は、接続部１３１及び１３２により、一定間隔に保持されている。
【００６１】
このため、各配線パターン１１３、１１５、１１６、１２１、１２２、１２７、１２８と、各グランドパターン１１２、１２６との間の層厚方向の距離は一定に保持される。
【００６２】
このように、接地電位に保持されるグランドパターン１１２、１２６と、高速信号が伝送される配線パターン１１３、１１５、１１６、１２１、１２２、１２７、１２８との層厚方向の間隔が一定である。
【００６３】
このため、実施の形態１の高速信号伝送用基板１００では、配線パターン１１３、１１５、１１６、１２１、１２２、１２７、１２８における特性インピーダンスのばらつきやインピーダンスの不整合の発生を抑制することができる。
【００６４】
また、この結果、信号の劣化、損失の増大等を抑制し、高速での信号伝達特性の良好な高速信号伝送用基板１００を提供することができる。
【００６５】
以上、実施の形態１の高速信号伝送用基板１００によれば、配線パターン１１５、１１６、１２１、１２２の一方の面が空気に晒されることにより、信号の伝送損失を低減できるとともに、配線パターン１１５、１１６、１２１、１２２が絶縁層１１１、１２５によってグランドパターン１１２、１２６と隔離されていることにより、配線パターン１１５、１１６、１２１、１２２における高速での良好な信号伝送特性を得ることができる。
【００６６】
また、第１基板部１１０と第２基板部１２０との間が、接続部１３１及び１３２により、一定間隔に保持されることにより、配線パターン１１３、１１５、１１６、１２１、１２２、１２７、１２８における特性インピーダンスのばらつきやインピーダンスの不整合の発生を抑制することができる。
【００６７】
この結果、信号の劣化、損失の増大等を抑制し、高速での信号伝達特性の良好な高速信号伝送用基板１００を提供することができる。
【００６８】
＜実施の形態２＞
実施の形態２の高速信号伝送用基板２００は、第１基板部１１０と第２基板部１２０とを接続する部材として、接続部１３１及び１３２に加えて、中間絶縁層を含む点が実施の形態１の高速信号伝送用基板１００と異なる。
【００６９】
以下において、実施の形態１の高速信号伝送用基板１００と同一又は同等の構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。
【００７０】
図４は、実施の形態２の高速信号伝送用基板２００の一部の断面を示す図である。
【００７１】
実施の形態２の高速信号伝送用基板２００は、実施の形態１の高速信号伝送用基板１００の第１基板部１１０と第２基板部１２０との間の空間部１４０の一部に、中間絶縁層２１１及び２２５を挿入したものである。
【００７２】
中間絶縁層２１１は、第１基板部１１０の絶縁層１１１Ｂ、配線パターン１１５、及びビア１１４の表面（図４中の上面）の一部覆うように形成されている。
【００７３】
中間絶縁層２２５は、第２基板部１２０の絶縁層１２５Ａの表面（図４中の下面）の一部を覆うように形成されている。
【００７４】
中間絶縁層２１１及び２２５の層厚は、それぞれ、空間部１４０の層厚の半分に設定されており、図４の右端側に示すように、中間絶縁層２１１と中間絶縁層２２５が積層される部分において、接着剤等で接着されることにより、第１基板部１１０と第２基板部１２０とを固定する。
【００７５】
実施の形態１で図２及び図３を用いて説明したように、配線の上面は、絶縁層に覆われているよりも、空気に晒されている方が信号の伝送損失が低減される。
【００７６】
このため、中間絶縁層２１１及び２２５は、空間部１４０に面する配線パターン１１５、１１６、１２１、１２２の上面を覆う部分が少なくなるように形成されることが好ましい。
【００７７】
例えば、図４に示す中間絶縁層２１１は、ビア１１４の上面を覆っているが、中間絶縁層２１１は、ビア１１４の上面を覆わないように形成してもよい。
【００７８】
以上、実施の形態２の高速信号伝送用基板２００によれば、接続部１３１及び１３２に加えて、中間絶縁層２１１及び２２５によって第１基板部１１０と第２基板部１２０を接続することができるので、実施の形態１の高速信号伝送用基板１００よりも第１基板部１１０と第２基板部１２０との接合力を強化することができる。
【００７９】
以上、実施の形態２によれば、信号の劣化、損失の増大等を抑制し、高速での信号伝達特性が良好で、第１基板部１１０と第２基板部１２０との接合力を強化した高速信号伝送用基板２００を提供することができる。
【００８０】
以上、本発明の例示的な実施の形態の高速信号伝送用基板について説明したが、本発明は、具体的に開示された実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。
【符号の説明】
【００８１】
１００、２００ 高速信号伝送用基板
１１０ 第１基板部
１１１、１１１Ａ、１１１Ｂ 絶縁層
１１２ グランドパターン
１１３ 配線パターン
１１４ ビア
１１５、１１６ 配線パターン
１２０ 第２基板部
１２１、１２２ 配線パターン
１２３、１２４ ビア
１２５、１２５Ａ、１２５Ｂ 絶縁層
１２６ グランドパターン
１２７、１２８ 配線パターン
１３１、１３２ 接続部
１４０ 空間部
１５１、１５２ 配線
１５３、１５４ 絶縁層
２１１、２２５ 中間絶縁層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１接地パターンと、前記第１接地パターンの両面に形成される第１絶縁層と、前記第１絶縁層の表面に形成される第１導電パターンとを有する第１基板部と、
第２接地パターンと、前記第２接地パターンの両面に形成される第２絶縁層と、前記第２絶縁層の表面に形成される第２導電パターンとを有する第２基板部と、
前記第１基板部と前記第２基板部とを対向させた状態で、前記第１基板部の前記第１導電パターンと、前記第２基板部の前記第２導電パターンとを接続する接続部と
を含む、高速信号伝送用基板。
【請求項２】
前記第１基板部と前記第２基板部との間の間隔は、前記接続部によって一定に保持される、請求項１に記載の高速信号伝送用基板。
【請求項３】
前記第１基板部と前記第２基板部との間において、前記第１絶縁層の表面のうち前記第１導電パターンが形成されていない部分と、前記第２絶縁層の表面のうち前記第２導電パターンが形成されていない部分との間に形成される中間絶縁層をさらに含む、請求項１又は２に記載の高速信号伝送用基板。
【請求項４】
一端が前記第１導電パターンに接続され、前記第１接地パターンとは絶縁された状態で前記第１絶縁層を貫通する第１ビアと、
一端が前記第２導電パターンに接続され、前記第２接地パターンとは絶縁された状態で前記第２絶縁層を貫通する第２ビアと
のうちの少なくとも一方をさらに含む、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の高速信号伝送用基板。
【請求項５】
前記接続部は、半田又は導電性接着剤である、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の高速信号伝送用基板。
【請求項１】
第１接地パターンと、前記第１接地パターンの両面に形成される第１絶縁層と、前記第１絶縁層の表面に形成される第１導電パターンとを有する第１基板部と、
第２接地パターンと、前記第２接地パターンの両面に形成される第２絶縁層と、前記第２絶縁層の表面に形成される第２導電パターンとを有する第２基板部と、
前記第１基板部と前記第２基板部とを対向させた状態で、前記第１基板部の前記第１導電パターンと、前記第２基板部の前記第２導電パターンとを接続する接続部と
を含む、高速信号伝送用基板。
【請求項２】
前記第１基板部と前記第２基板部との間の間隔は、前記接続部によって一定に保持される、請求項１に記載の高速信号伝送用基板。
【請求項３】
前記第１基板部と前記第２基板部との間において、前記第１絶縁層の表面のうち前記第１導電パターンが形成されていない部分と、前記第２絶縁層の表面のうち前記第２導電パターンが形成されていない部分との間に形成される中間絶縁層をさらに含む、請求項１又は２に記載の高速信号伝送用基板。
【請求項４】
一端が前記第１導電パターンに接続され、前記第１接地パターンとは絶縁された状態で前記第１絶縁層を貫通する第１ビアと、
一端が前記第２導電パターンに接続され、前記第２接地パターンとは絶縁された状態で前記第２絶縁層を貫通する第２ビアと
のうちの少なくとも一方をさらに含む、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の高速信号伝送用基板。
【請求項５】
前記接続部は、半田又は導電性接着剤である、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の高速信号伝送用基板。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−１４２５１１（Ｐ２０１２−１４２５１１Ａ）
【公開日】平成２４年７月２６日（２０１２．７．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１０４７（Ｐ２０１１−１０４７）
【出願日】平成２３年１月６日（２０１１．１．６）
【出願人】（５０１３９８６０６）富士通コンポーネント株式会社 (848)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月２６日（２０１２．７．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月６日（２０１１．１．６）
【出願人】（５０１３９８６０６）富士通コンポーネント株式会社 (848)
【Ｆターム（参考）】
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