JPS629697A - 配線板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、電子部品が実装される、いわゆる配線基板に
係り、特に絶縁層の厚さが薄い場合であっても信号用配
線の特性インピーダンスが低下されない配線板に関する
ものである。

〔発明の背景〕

計算機、通信機などの電子機器の配線においては、配線
本数の増大に対応して、また高密度実装により伝搬遅延
時間を短縮すべく多層配線が用いられている。特に、高
周波や立上り速度大のパルスを扱う配線基板では第６図
に示すように、信号用配線層とは別に全表面がアース電
位とされたアース（グランド）層２を持ち、信号用配線
１の特性インピーダンスは絶縁層３の厚さｈによって適
切な値に設定されるようになっている。

しかしながら、配線層数が更に増した場合基“板厚が必
然的に大きくなるが、実際にはスルホール作成の限界等
からしても配線層数を増やすことには限界があるものと
なっている。スルホール作成の難易は主として絶縁層（
誘電体層）の厚さに依存しており、絶縁層の厚さを薄ぐ
すればスルホールの形成は容易になると同時に、また基
板厚さも小さくなり、結果として基板厚さが小さくなれ
ば、スルホールを含む配線の長さが短縮され、この配線
における信号の伝搬遅延時間が短縮され得るものである
。

このように、絶縁層の第１の主平面に信号用配線パター
ン、第２の主平面にはアース層が形成される配線板の構
成においては、絶縁層を薄くすることが多くの点で有利
であるにも拘わらずこれを実際に実現し得ていないのは
以下の理由によっている。

即ち、例えば電子計算機の論理回路等においてはＬＣ，
ＬＳＩの出力インピーダンスと配線の特性インピーダン
スを整合させる必要があり、このため通常配線の特性イ
ンピーダンスは５０Ω近傍に設定されている。このよう
な構成においては、絶縁層を薄くすることは配線の特性
インピーダンスを低下させることになり、特性インピー
ダンスの低下によってはインピーダンスの不整合による
反射波が生じ回路が誤動作し易くなるというものである
。これは、配線の特性インピーダンスが絶縁層の誘電率
とその厚さ、更には信号線の線幅によって定まり、した
がって、絶縁層の材料が定まれば、特性インピーダンス
を所望の値に設定する必要上絶縁層の最適な厚さも必然
的に定められてしまうからである。

ところで絶縁層の厚さを薄くした場合に伴う特性インピ
ーダンスの低下を補償する一方法は、信号線の線幅を小
さくすることである。しかしながら、このように構成す
る場合は信号線の抵抗が増大し、配線での信号の立ち上
り（立ち下り）時間は大きくなってしまう。これは、立
ち上り（立ち下り）時間が配線の抵抗と容量に依存して
いるからである。この立ち上り（立ち下り）時間の増大
は。

高速演算を第１の使命とする電子計算機にとっては致命
的な不具合となることは明らかである。

なお、多層配線基板に関する公知文献としては、特開昭
５３−１３２７７３号公報が挙げられる。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、信号用配線の特性インピーダンスを低
下させることなく絶縁層の厚さを薄くすることが可能と
された配線板を供するにある。

〔発明の°概要〕

この目的のため本発明は、基本的には信号用配線に対向
するアース層部分をアース層より除去し、アース層に信
号用配線に平行してスリットを設けるようになしたもの
である。

〔発明の実施例〕

以下、本発明を第１図から第５図により説明する・ 先ず本発明による配線板の基本的な構成について説明す
る。第１図はその構成の断面を示したものである０図示
の如く絶縁層３を間に挟んで幅Ｗの信号用配線１に対向
するアース層２部分は除去さ、れ、アース層２には幅Ｓ
のスリット４が設けられるようになっている。このよう
にスリット４を設けることによって信号用配線１の特性
インピーダンスを高め得るのは以下の理由による。

即ち、特性インピーダンスＺＯは配線の抵抗や漏洩コン
ダクタンスを無視し得る場合には、信号用配線１の単位
長当りの容量とインダクタンスをそれぞれＣ，Ｌとして
Ｚ　ｏ　＝　Ｊ　Ｌ　／　Ｃと表わされるから、Ｌを殆
ど変えることなくＣを小さくすればＺｏを大きくし得る
というわけである。第２図はスリット４を設けることに
よりＣを小さくし得ることを定性的に示すべくスリット
が存在する場合での電気力線を示したものである。これ
から判るように、スリット４の存在により電気力線５が
広い範囲に広がり、直観的にＣが小さくなることが理解
される。定量的にスリットによる効果、即ち、スリット
を設けたことによるＣあるいはＺｏの値がスリットが存
在しない場合に比しどの程度変動するかを把握するには
、ラプラスもしくはヘルムホルツの方程式を解く必要が
あるが、第３図はその一例での計算結果を示したもので
ある。絶縁層の厚さｈで規格化されたスリットの幅Ｓを
横軸にとっているが、Ｓを大きくすることによって特性
インピーダンスが大きくなることが知れる。なお。

本例では絶縁層はアルミナであってその比誘電率を９．
８とし、また、信号用配線の幅Ｗは絶縁層の厚さｈに等
しいとしている。

図には示していないが、スリットによる効果はＷ／ｈが
大きい場合、即ちｈが相対的に小さい場合に大きくなる
ことも明らかになっている。このように本発明による場
合は、ある範囲では特性インピーダンスを所望の値だけ
正確に高めることが可能となるものである。

以上基本的な構成について説明したが、次に配線板が多
層構成である場合について説明する。第４図はそのよう
な構成に係る配線基板の断面を示したものである。とこ
ろで多層配線の場合、ある特定の層の信号用配線とこの
層に隣接する層の信号用配線が重なるように配置するこ
とは、スリット部を介し両信号用配線が結合し、信号が
互いに漏洩する場合もあるので望ましくなく、第４図に
示すように互いにずらして配置すべきである。

この第４図に示す例では信号用配線１の形成方向は互い
に平行とされ、したがってスリット４も互いに平行とし
て図示の如くに設けられるが、第５図は信号用配線の形
成方向が直交する場合での多層構成配線板の一例での断
面を示したものである。図示の如く信号用配線１，１′
は直交する状態で多層構成されているが、各信号用配線
１，１′近傍のアース層２に信号用配線１，１′に平行
してスリット４を設けるものである。なお、信号用配線
１′に対するスリットは図示されていないが。

これは、その中心線を含むように断面されているからで
ある。

なお、本発明では絶縁層としてアルミナセラミックスを
想定しているが、絶縁層はアルミナに限定されなくポリ
イミドやエポキシ等の樹脂、あるいはＳｉｎ、ガラス等
であっても適用可能である。

特に、ポリイミド樹脂等を回転塗布、熱硬化させ、これ
に所望のスルホールを従来技術のフォトエツチングで加
工するような場合には、絶縁層の厚さを薄くすれば加工
性１歩留りが大幅に向上されることになる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明による場合は、信号用配線の
特性インピーダンスを高くし得るので、絶縁層の厚さを
薄くしたときに起る特性インピーダンスの低下が補償さ
れる。即ち、特性インピーダンスを所望の値に保持した
まま絶縁層の厚さを薄くし得るので、多層配線の暦数を
増大させることが可能であり、集積度向上に寄与すると
ころが大きい、また絶縁層を薄くし得ることがら、スル
ホールの形成が容易になり、多層配線基板製作時の歩留
りが大きく向上されることになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による配線板の基本的な構成を断面と
して示す図、第２図は、その配線板での電気力線の状態
を示す図、第３図は、スリットによって特性インピーダ
ンスが如何に変化するかを一例として示す図、第４図、
第５図は、それぞれ本発明による多層構成配線板の構成
を断面として示す図、第６図は、これまでの配線板の構
成を示す図である。 １．１′・・・信号用配線、２・・・アース層、３・・
・絶縁層、４・・・スリット。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　１以上の信号用配線層、絶縁層およびアース層を有し
   、信号用配線層とアース層は絶縁層によって分離される
   ようにして上記層が３以上積層されてなる配線板におい
   て、信号用配線層に形成される信号用配線に対向する、
   該配線近傍のアース層部分を除去し、アース層に信号用
   配線に平行した状態でスリットを設けてなる構成を特徴
   とする配線板。