JP4451208B2

JP4451208B2 - 多層回路基板

Info

Publication number: JP4451208B2
Application number: JP2004142686A
Authority: JP
Inventors: 有西野; 英征大橋; 直高木
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2004-05-12
Filing date: 2004-05-12
Publication date: 2010-04-14
Anticipated expiration: 2024-05-12
Also published as: JP2005327814A

Description

この発明は、回路基板が多層構造でなる多層回路基板に関するもので、特に多層構造の回路内に構成された層ずれを検出するための高周波回路パターンに関するものである。

従来の層ずれを検出する検査用パターンを持つ多層基板として、予め定められた幅を有する検査用パターンをそれぞれの階層の縦側面と横側面に導出して設けたものがある。このような多層基板においては、検査用パターンが多層基板の側面に露出するので、加工時のパターン幅のばらつき、パターンの厚みのばらつき、あるいは各層間のパターンずれをあらかじめ外部より目視で把握することができる（例えば、特許公報１参照）。

特開平８−２５０８６２号公報（明細書第２−３頁、図１）

しかしながら、上述した従来の多層基板においては、検査用パターンを多層基板の外周をはみ出すように配置する必要があり、加工が困難であるという欠点がある。これを避けるために、基板外周のやや内側にパターンを設けた場合には基板を一度切断し、切断面を研磨する必要があるという欠点がある。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、目視ではなく、外部の測定器により多層構造の基板内部の層ずれを検出するための高周波回路パターンの電気的特性を計測することで、特定層のずれ量を検出することができる多層回路基板を得ることを目的とするものである。

この発明に係る多層回路基板は、回路基板が多層構造でなる多層回路基板において、特定層の導体パターンとそれ以外の層の導体パターンとにより分割して形成され、特定層が特定方向にずれたときに共振周波数が変化し、反対方向または特定方向とは平行でない方向にずれた場合には変化しない構造の共振回路と、最外層に設けられた入出力端子とを有する高周波回路パターンを備え、前記共振回路は、特定層の導体パターンとそれ以外の層の導体パターンとにより分割して形成されるコンデンサと、１つの層の導体パターンからなるコイルとで形成され、前記コンデンサは、層によって幅の異なる歯電極部を有し、一部が重なるように特定層とそれ以外の層とに櫛歯電極パターンを対向配置することで形成されることを特徴とする。
また、回路基板が多層構造でなる多層回路基板において、特定層の導体パターンとそれ以外の層の導体パターンとにより分割して形成され、特定層が特定方向にずれたときに共振周波数が変化し、反対方向または特定方向とは平行でない方向にずれた場合には変化しない構造の共振回路と、最外層に設けられた入出力端子とを有する高周波回路パターンを備え、前記共振回路は、特定層の導体パターンとそれ以外の層の導体パターンとにより分割して形成されるコンデンサと、１つの層の導体パターンからなるコイルとで形成され、前記コンデンサは、ずれの大きさまたは方向によって重なる対向面積が変化する幅の異なる歯電極部を有する櫛歯電極パターンを特定層とそれ以外の層とに配置することで形成されることを特徴とする。

この発明によれば、目視ではなく、外部の測定器により多層構造の基板内部の高周波回路パターンの電気的特性を計測することで、特定層のずれ量を検出することである。

実施の形態１．
図１と図２及び図３は、この発明の実施の形態１に係る多層回路基板の特定の第１層と第２層に設けられる共振器を有する高周波回路パターンの斜視図と平面図及び断面図である。この高周波回路パターンとして、多層回路基板の第１層に、導体パターンとして、歯電極部１０１，１０２，１０３及び１０４を有する櫛歯電極パターン１０５が設けられると共に、この櫛歯電極パターン１０５に接続されたコイルパターン１０６が設けられている。そして、コイルパターン１０６は、その一端がビアホール１２２を介してグランド層に接続され、最外層に設けられる入出力端子の一方がビアホール１２３を介してグランド層へ接続されるようになっている。また、最外層に設けられる入出力端子のもう一方はビアホール１２４を介して第１層の櫛歯電極パターン１０５と第１層のコイルパターン１０６に接続されるようになっている。

また、多層回路基板の第２層に、導体パターンとして、櫛歯電極パターン１０５の歯電極部１０１，１０２，１０３及び１０４に対向する位置に歯電極部１１１，１１２，１１３及び１１４が配設された櫛歯電極パターン１１５が設けられ、櫛歯電極パターン１０５と櫛歯電極パターン１１５とでコンデンサを形成している。櫛歯電極パターン１１５の一端はビアホール１２１を介してグランド層に接続される。

ここで、図２の平面図及び図３の断面図のように、櫛歯電極パターン１０５を実線、櫛歯電極パターン１１５を波線で示すように、櫛歯電極パターン１０５の各歯電極部１０１〜１０４は同じ幅及び間隔を有する。例えば、図２に示すように、各歯電極部の幅と歯電極部間の間隔は１：３の長さを有する。

これに重なるよう対向配置される櫛歯電極パターン１１５の各歯電極部１１１〜１１４は、歯電極部の長手方向の長さが歯電極部１０１〜１０４と同じであるが、各歯電極部１１１〜１１４の幅、つまり櫛歯電極の長手方向の幅は、コイルパターン１０６への接続側に向けて順次太くなる一方、間隔が順次狭まるようになっている。すなわち、歯電極部１１１の幅と間隔は、１：３であるのに対し、歯電極部１１２の幅と間隔は、２：２、歯電極部１１３の幅と間隔は、３：１、歯電極部１１４は全幅が歯電極となっている。つまり、櫛歯電極パターン１０５の各歯電極部１０１〜１０４の幅と隣接する歯電極部間の間隔とを足した長さと櫛歯電極パターン１１５の各歯電極部１１１〜１１４の幅と隣接する歯電極部間の間隔とを足した長さとは一定の同じ長さを有する。そして、歯電極部１０１と１１１との幅は同じ幅を有し、ずれない状態では歯電極部１０１と１１１とが完全に重なるよう対向配置される。

このため、第１層の櫛歯電極パターン１０５がコイルパターン１０６側方向にずれて移動しても、第２層の櫛歯電極パターン１１５の各歯電極部の幅が太いため、第１層の櫛歯電極パターン１０５と第２層の櫛歯電極パターン１１５とが重なる対向面積はそれほど変わらないが、その反対側方向にずれて移動した場合には、重なる対向面積が極端に減ることになる。

また、第２層の櫛歯電極パターン１１５の各歯電極部１１１〜１１４を接続する接続電極部の幅は、第１層の櫛歯電極パターン１０５の各歯電極部１０１〜１０４を接続する接続電極部の幅より２倍太く、層がずれない状態では、第１層の櫛歯電極パターン１０５の接続電極部は、第２層の櫛歯電極パターン１１５の接続電極部の幅方向中央に配置される。このため、第１層の櫛歯電極パターン１０５の接続電極部が歯電極部の長手方向に沿って多少ずれても第１層の櫛歯電極パターン１０５と第２層の櫛歯電極パターン１１５との接続電極部が重なる対向面積は変わらないようになっている。

なお、図３において、１３０はグランド層、１３１、１３２、１３３はグランド層１３０を最下面の主たるグランドへ接続するためのビアホールである。

次に動作について説明する。図４に示す等価回路図のように、第１層の櫛歯電極パターン１０５と第２層の櫛歯電極パターン１１５によりコンデンサ１４１が形成され、コイルパターン１０６がこれに並列接続されるコイル１４２を形成する。このコンデンサ１４１とコイル１４２との共振回路は、入力端子１２４と等価な入力端子１４４とグランド１４３との間に設けられる。実施の形態１は、電気的にこのように表されるため、コンデンサ１４１の容量をＣ、コイル１４２のインダクタンスをＬとすると、１／（２・√（ＬＣ））で表される共振周波数ｆ_０において、入力端子１４４からみた位相は、図５に示すように０度となり、回路に損失がある場合には反射するエネルギーが小さくなる。

第１層の櫛歯電極パターン１０５が第２層の櫛歯電極パターン１１５に対してずれていない場合には、図６に示す断面図のように、各歯電極部１０１〜１０４と１１１〜１１４とは対向するが、図６において、第１層の櫛歯電極パターン１０５が図中右側にずれた場合は図７のようになり、対向する面積にさほど変化がなくコンデンサの容量はあまり低下しない。一方、図中左側にずれた場合は図８のようになり、対向面積が極端に減りコンデンサの容量は大きく低下する。このため、ずれた距離と共振周波数ｆ_０の関係は、図９のようになる。なお、図９では、層のずれの−方向は、図６の状態から図８に示すように第１層の櫛歯電極パターン１０５が第２層の櫛歯電極パターン１１５に対して図中左方向にずれる方向を示し、＋方向はその逆方向を示す。

このように、層のずれた量に対して共振周波数ｆ_０が変化し、かつ特定の方向にのみ変化量が多いので、平面内に少なくとも３つ以上の方向にこのような検査用パターンとしての高周波回路パターンを配置することで、ずれた量と方向を特定することができる。

また、第２層の櫛歯電極パターン１１５の各歯電極部１１１〜１１４の幅が対向配置される第１層の櫛歯電極パターン１０５の各歯電極部１０１〜１０４の幅よりも長いので、櫛歯電極の長手方向、つまり接続電極部の長手方向に沿ってコイルパターン１０６側にずれても、コンデンサの容量の変化は非常に小さい。

図１０は、個別部品のダイシングを行う前の多層構造の電子回路基板の一部に４つの検査用パターンを４つの方向に向けて配置した例を示す図である。図１０では、ダイシングを行う前の多層構造の電子回路基板２００に、図中左側へのずれに対して共振周波数ｆ_０が大きく変化する検査用パターン２０１、図中下側へのずれに対して共振周波数ｆ_０が大きく変化する検査用パターン２０２、図中上側へのずれに対して共振周波数ｆ_０が大きく変化する検査用パターン２０３、図中右側へのずれに対して共振周波数ｆ_０が大きく変化する検査用パターン２０４を配置している。なお、２０５は検査後に切り出される電子回路基板を示す。

このように、検査用パターンとして高周波回路パターンを配置することで、電子部品を多層基板上に実装する前に基板の特定の層のずれがわかるので、内部の部品の特性のずれが把握でき、実装する部品を変更することで、所望の特性になるように修正できる。また、ずれが大きい場合には、高価な電子部品を実装せずに廃棄できるので、歩留まりによるコストの上昇を抑えることができる。

また、図４に示す等価回路に対し、入出力端子１４５を追加して、図１１のような等価回路にすることも可能である。

なお、上記実施の形態では、図１〜図３に示すように、ずれの大きさまたは方向によって重なる対向面積が変化する幅の異なる歯電極部を有する櫛歯電極パターン１０５と１１５を第１層と第２層とに配置することでコンデンサ１４１を形成したが、櫛歯電極パターン１１５の歯電極部の幅を、櫛歯電極パターン１０５の歯電極部の幅より太くし、かつすべて同一の幅にして、層ずれの方向によって重なる対向面積が変化するよう櫛歯電極パターン１０５と１１５を第１層と第２層とに配置することでコンデンサを形成することもできる。

上述した実施の形態１によれば、目視ではなく、外部の測定器により多層構造の基板内部の検査用パターンの電気的特性を計測することで、特定の方向への層のずれ量を検出することである。

また、特定の方向にずれたときに共振周波数が大きく変化し、特定の方向とは反対の方向、あるいは歯電極部の長手方向にずれた場合にはほとんど変化しない構造の共振器を得ることができる。

この発明の実施の形態１に係る多層回路基板の特定の第１層と第２層に設けられる共振器を有する高周波回路パターンの斜視図である。図１の平面図である。図１の部分断面図である。図１に示す高周波回路パターンの等価回路図である。図４の等価回路の反射位相を示す図である。この発明の実施の形態１に係るもので、第１層と第２層の櫛歯電極の歯電極部の対向配列にずれが無い場合の断面図である。この発明の実施の形態１に係るもので、第１層の櫛歯電極の歯電極部の対向配列が図中右側にずれた場合の断面図である。この発明の実施の形態１に係るもので、第１層の櫛歯電極の歯電極部の対向配列が図中左側にずれた場合の断面図である。この発明の実施の形態１に係る歯電極部のずれと共振周波数の関係を示す図である。この発明の実施の形態１が適用される多相回路基板を示す図である。この発明の実施の形態１とは別の構造の共振回路の等価回路図である。

符号の説明

１０１〜１０４コンデンサを形成する第１層の櫛歯電極の歯電極部、１０５第１層の櫛歯電極、１０６第１層のコイル、１１１〜１１４コンデンサを形成する第２層の櫛歯電極の歯電極部、１１５第２層の櫛歯電極、１２１〜１２４ビアホール、１３０グランド層、１３１〜１３３ビアホール、１４１コンデンサ、１４２コイル、１４３グランド、１４４入力端子、２００ダイシングする前の多層構造の電子回路基板、２０１〜２０４検査用パターン。

Claims

回路基板が多層構造でなる多層回路基板において、
特定層の導体パターンとそれ以外の層の導体パターンとにより分割して形成され、特定層が特定方向にずれたときに共振周波数が変化し、反対方向または特定方向とは平行でない方向にずれた場合には変化しない構造の共振回路と、
最外層に設けられた入出力端子と
を有する高周波回路パターンを備え、
前記共振回路は、特定層の導体パターンとそれ以外の層の導体パターンとにより分割して形成されるコンデンサと、１つの層の導体パターンからなるコイルとで形成され、
前記コンデンサは、層によって幅の異なる歯電極部を有し、一部が重なるように特定層とそれ以外の層とに櫛歯電極パターンを対向配置することで形成される
ことを特徴とする多層回路基板。
回路基板が多層構造でなる多層回路基板において、
特定層の導体パターンとそれ以外の層の導体パターンとにより分割して形成され、特定層が特定方向にずれたときに共振周波数が変化し、反対方向または特定方向とは平行でない方向にずれた場合には変化しない構造の共振回路と、
最外層に設けられた入出力端子と
を有する高周波回路パターンを備え、
前記共振回路は、特定層の導体パターンとそれ以外の層の導体パターンとにより分割して形成されるコンデンサと、１つの層の導体パターンからなるコイルとで形成され、
前記コンデンサは、ずれの大きさまたは方向によって重なる対向面積が変化する幅の異なる歯電極部を有する櫛歯電極パターンを特定層とそれ以外の層とに配置することで形成される
ことを特徴とする多層回路基板。
請求項１または２に記載の多層回路基板において、
前記高周波回路パターンは、個別部品のダイシングを行う前の全体基板に、共振周波数が変化する特定方向を互いに異ならせて少なくとも３つ以上配置した
ことを特徴とする多層回路基板。