JPWO2011018938A1

JPWO2011018938A1 - 多層プリント配線板

Info

Publication number: JPWO2011018938A1
Application number: JP2011526711A
Authority: JP
Inventors: 薫成田
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2009-08-12
Filing date: 2010-07-23
Publication date: 2013-01-17
Also published as: WO2011018938A1

Abstract

【課題】多層プリント配線板のスルーホールビアの上部および下部の電源・グランドプレーンに開口して、スルーホールビアの高周波特性を改善する方式が提案されている。しかし、開口があると電源・グランドプレーンの抵抗が上昇するため、ＬＳＩへの電源供給が困難になるという問題点がある。【解決手段】コア層２０の両面に堆積されたビルドアップ層２１ａと、コア層２０を貫く円筒状の外部導体１５と、前記コア層２０内に前記外部導体１５と同軸構造をなすように形成された中心導体１１と、この中心導体１１と前記外部導体１５との間に絶縁体１８を有し、前記ビルドアップ層２１ａに設けられた配線が前記中心導体１１の両端部に対向して配置された多層プリント配線板において、前記中心導体１１の各端部に信号ビア１２ａを設け、その各信号ビア１２ａの直径を前記中心導体１１の各端部の直径より小さくしたことを特徴とする多層プリント配線板。【選択図】図１

Description

本発明は、多層プリント配線板の信号伝送線路に関し、特に、垂直方向信号伝送線路（スルーホールビア）の構造を備えた多層プリント配線板に関する。

電子機器、特にデジタル電子回路の高密度化及び高速化には進展が著しいものがある。プリント配線板の高密度多層化が進み、数十層のプリント配線板が存在する。ＬＳＩの処理速度が上昇し、そこで生じた膨大なデータを他のＬＳＩに送信する必要が生じている。最高機種の電子機器、通信機器における多層プリント配線板上の信号伝送レートは、１秒間に１０Ｇビット（10Gb/s）以上にも達しており、信号に含まれる周波数成分は10GHz以上となる。さらに今後は高い実装密度、高いデータレートを求める傾向にある。そのような高い信号伝送レートの信号を多層プリント配線板の表面から裏面へ信号ロスを少ない状態で通すことは困難であった。これは、多層プリント配線板を縦に横切るスルーホールビアの信号伝送特性が悪いためであった。

多層プリント配線板に直接関係する関連技術の一例を図１０に示す。この図１０は、多層プリント配線板の信号経路を示す部分断面図である。

この図１０において、多層プリント配線板は、層構成として８層から成るコア層５０１と、このコア層５０１の図１０における上面側に設けられた４層から成る一方のビルドアップ層５０２と、コア層５０１の図１０における下面側に設けられた４層から成る他方のビルドアップ層５０３とを備えている。
これらのコア層５０１及び各ビルドアップ層５０２，５０３は、後述するように、それぞれ信号経路Ｌ（１），Ｌ（２）の一部又は全部を構成する。

コア層５０１はグランド層を含む８層のグランド層５０１ａ，５０１ａ，・・・・により構成されている。この８層の導体層の内、この図１０の例では、１層目（図１０の一方のビルドアップ層５０２の最下層に対向する層）と８層目（図１０の他方のビルドアップ層５０３の最上層に対向する層）の各一部に、信号経路用の導体層５０１ｐ，５０１ｓが形成され、その他の層はグランド層５０１ａとして機能する構成となっている。
そして、各グランド層５０１ａの相互間には、誘電体５１１が充填されている。また、前述した各ビルドアップ層５０２，５０３との相互間には、それぞれ誘電体５１３が充填されている。

このコア層５０１の中央部には、当該コア層５０１を貫通して（図１０の上下方向にわたって）円筒状の中心導体（スルーホールビア）５０５が配置されている。そして、この中心導体５０５内には、誘電体５１２が充填されている。

前述した一方のビルドアップ層５０２の４層構造は、この図１０の部分断面図内において、一層目が、同図左側から符号５０２ａ，５０２ｂ，５０２ｃ，５０２ｄに示すように４つのストリップ配線に分断されている。又、二層目が符号５０２ｅ，５０２ｆに示すように２つのストリップ配線に分断されている。又、三層目が符号５０２ｇ，５０２ｈに示すように２つのストリップ配線に分断され、そして四層目が符号５０２ｉ，５０２ｊに示すように２つのストリップ配線に分断されている。

そして、前述した信号経路Ｌ（１），Ｌ（２）の内、信号経路Ｌ（１）は、ビルドアップ層５０２の一層目の左から２番目のストリップ配線５０２ｂを信号入力部とし、信号ビア５０４ｂを介して二層目のストリップ配線５０２ｆに連通され、続いてストリップ配線５０２ｆから図１０の右端側の信号ビア５０４ｃを介してビルドアップ層５０２の一層目のストリップ配線５０２ｄに連通され、このストリップ配線５０２ｄを信号出力部として他の回路へ連通されるようになっている。

これに対して、信号経路Ｌ（２）は、ビルドアップ層５０２の一層目の左から１番目のストリップ配線５０２ａを信号入力部とし、二層目乃至四層目の各ストリップ配線５０２ｅ，５０２ｇ，５０２ｉを予め連結装備された信号ビア５０４ａ，５０４ｄ，５０４ｅ，５０４ｆを介して順次連通され、続いて前述したコア層５０１の中心導体（スルーホールビア）５０５を介して他方のビルドアップ層５０３へ連通されるよう構成されている。符号５０１ｐと５０１ｓは、各ビルドアップ層５０２，５０３と中心導体(スルーホールビア)５０５の各端部とを、図１０の左上から同図の右下に向けて連通する連通層を示す。

信号をプリント配線板の表面から裏面へ通すことは、これによってプリント配線板の両面にLSI等の部品を搭載し実装密度を上げることができるため、高密度実装の観点から強く要求されていることである。

ここで、前述他方のビルドアップ層５０３の四層構造は、図１０の上層（コア層５０１側）を一層目とし、この一層目が、長さの長いストリップ配線５０３ａと長さの短いストリップ配線５０３ｂとにより構成されている。
又、ビルドアップ層５０３の他の四層構造は、この一層目の場合と同様に、それぞれ、長さの長いストリップ配線５０３ｃ，５０３ｅ，５０３ｇと、長さの短いストリップ配線５０３ｄ，５０３ｆ，５０３ｈとにより構成されている。

これにより、他方のビルドアップ層５０３の図１０における右下部分に配置された長さの短いストリップ配線５０３ｂ，５０３ｄ，５０３ｆ，５０３ｈは、予め相互間に介装された信号ビア５０４ｇ，５０４ｈ，５０４ｉ，５０４ｊを介して順次連通され、このストリップ配線５０３ｈを信号出力部として他の回路へ連通されるようになっている。

この図１０の多層プリント配線板における信号伝達特性は、信号経路Ｌ（１）の特性に比較して、信号経路Ｌ（２）の方の特性がかなり悪いことが知られている。これは、中心導体（スルーホールビア）５０５の信号伝送特性が悪いためである。中心導体５０５の上端部とその直上のストリップ配線５０２ｊと、中心導体５０５の下端部とその直下のストリップ配線５０３ａとは、近距離で対面している。その為、中心導体５０５と上記ストリップ配線５０２ｊ，５０３ａとがカップリングし、信号が減衰するためである。そのため、この中心導体５０５の信号伝送特性を改善することが強く期待されている。

中心導体（スルーホールビア）５０５の信号伝送特性を改善するために、特許文献１では、図１０におけるような中心導体（スルーホールビア）５０５の上部と下部に存在するストリップ配線５０２ｊと５０３ａに開口部を設置して対処している。特許文献１の内容を図１１に示して説明する。

図１１に示す多層プリント配線板は、以下の７層により形成されている。上からそれぞれ、導体層６０６ａ、電源ベタ層６０１ａ、信号配線６０２ａ、電源ベタ層６０１ｃ、信号配線６０２ｂ、電源ベタ層６０１ｂ、導体層６０６ｂである。、これら導体の間には、絶縁体層６０７が存在し、各導体間の絶縁を保っている。図１１の中心部には、スルーホール６０４が設けられており、そのスルーホール６０４には信号配線６０２ａと信号配線６０２ｂが結線されている。信号は、信号配線６０２ａの左端からスルーホール６０４を通り、信号配線６０２ｂ右端へと伝達される。スルーホール６０４の両端には、スルーホール６０４を形成するときに形成されるスルーホールパッド６０３ａ，６０３ｂが存在する。

図１１のスルーホール６０４の上方部と下方部には、それぞれ，開口部６０５ａ，６０５ｂを持つ電源ベタ層６０１ａ，６０１ｂ（プレーン）が存在する。電源ベタ層６０１ａ，６０１ｂ（プレーン）に開口部６０５ａ，６０５ｂが存在すると、スルーホールパッド６０３ａ，６０３ｂと電源ベタ層６０１ａ，６０１ｂとは、それぞれ電磁気的なカップリングが少なくなる。そのため信号の電力損失が低減され、信号伝達特性の向上が図られる。

特許文献２では、同軸構造の信号線を実現し、外部からの影響を少なくし、信号伝達特性の向上を図っている。図１２には、その構造を示して説明する。
図１２の多層プリント配線板の層構造は、４層の配線により形成されている。最上層には配線パターン７０３ａが、次の層にはベタ層７０１ａ及び７０１ｃが、３番目の層にはベタ層７０１ｂ及び７０１ｄが、最下層には配線パターン７０３ｂがそれぞれ設置されている。図１２の中央には同軸構造のスルーホール７０４がこの多層プリント配線板の中央を貫通している。

この同軸構造のスルーホール７０４は、第１の銅めっき部７０５と、前記銅めっき武７０５の周囲を囲んでいる第２の銅めっき部７０６と、前記銅めっき部７０５と７０６との間を絶縁する絶縁体部７０７とにより構成されている。第２の銅めっき部７０６は、ベタ層７０１ａ〜７０１ｄに接続され、接地されている。それぞれのベタ層７０１ａ〜７０１ｄとそれぞれの配線パターン７０３ａ，７０３ｂとの相互間は、それぞれ絶縁層７０２ａ〜７０２ｃにより絶縁されている。信号は、図１２上部の配線パターン７０３ａの右端から第１の銅メッキ部７０５を通過し、同図下部の配線パターン７０３ｂの左端へと伝達される。同軸構造のため、外部からの影響が少ないので、信号伝達特性が向上する。

特許文献３では、特許文献２の場合と同様に、同軸構造の信号線を実現し、外部からの影響を少なくし、信号伝達特性の向上を図っている。図１３には、その構造を示して説明する。
図１３の多層プリント配線板は、４層の配線により形成されている。最上層には配線パターン８０３ａと８０３ｂが、次の層にはグランド層８０１ａが、３番目の層にはグランド層８０１ｂが、最下層には配線パターン８０３ｃと配線パターン８０３ｄが、それぞれ設置されている。第１のスルーホール部８０４と第２のスルーホール部８０５ａ，８０５ｂは、図１３の中央部を貫いている。第２のスルーホール部８０５ａ，８０５ｂは、絶縁体部８０７および第１のスルーホール部８０４により周囲を囲まれている。

第１のスルーホール部８０４及び第２のスルーホール部８０５ａ，８０５ｂは、それぞれめっき部８０６a，８０６ｂにより構成されている。第１のスルーホール部８０４は、グランド層８０１ａ，８０１ｂに接続され、めっき部８０６ｃにより構成されている。配線パターン８０３ａ〜８０３ｄと電源あるいはグランド層８０１ａ，８０１ｂとはそれぞれ絶縁体層８０２ａ〜８０２ｃにより絶縁されている。信号は、図上部の配線パターン８０３ａ，８０３ｂから，第２のスルーホール８０５ａ，８０５ｂを通り、図下部の配線パターン８０３ｃ，８０３ｄへと伝達される。同軸構造のため、外部からの影響が少ないので、信号伝達特性が向上する。

特許文献４では、特許文献２、３と同様に、同軸構造の信号線を実現し、外部からの影響を少なくし、信号伝達特性の向上を図っている。特許文献５では、スルーホール導体と電源パターン及びグランドパターンと接続されている構造が記載されている。特許文献６から１１においても、同軸構造のスルーホールの構造及び形成方法を提案している。

特開２００５−１９４８３号公報特開平６−３７４１６号公報特開２００２−３５３５８８号公報特開２００３−１３３８０１号公報特開２００７−３１８０８９号公報特開２００３−６０３５１号公報特開２００４−３５６１６０号公報特開２００１−１３５８９９号公報特開２００１−１６８５３０号公報特開２００２−２３２１４３号公報特開２００５−１２１４５号公報

前述のような10GHz以上の信号伝送特性は、多層プリント基板内の垂直方向の信号伝送線路（スルーホールビア）においては、ストリップ配線やマイクロストリップ配線に比べて悪いという課題がある。それは、スルーホールビアの上部及び下部の電源プレーンやグランドプレーンがカップリングし、信号が減衰するためである。このような問題を改善するために、特許文献１では、上述した様に、スルーホールビアの上部及び下部の電源プレーンやグランドプレーンに開口部を設けている。

しかしながら、特許文献１に開示された技術的手法は、高密度で多数の高速配線がスルーホールビアを経由する場合、プレーンに多くの開口部が必要となるという課題があった。電源プレーンやグランドプレーンに多くの開口部がある場合には、そのプレーンの抵抗の上昇を招くことになる。又、近傍に多くの電流を流すLSIが存在すると、電圧降下によって、LSIの動作が不安定になったり、最悪の場合には、動作しなくなるという不都合が生じる。他の特許文献２から１１についても、特許文献１における上記課題については何ら解決していない。

本発明は、高密度の多層プリント配線板上でプレーンの抵抗を上昇させることなく配線内での信号の高速伝送化と高密度化とを両立させることを可能とした多層プリント配線板及びその構造を提供することを、その目的とする。

上記目的を達成するため、本発明にかかる多層プリント配線板は、コア層の少なくとも一つの面に堆積されたビルドアップ層と、前記コア層を貫くと共に当該コア層と連結された円筒状の外部導体と、コア層内に前記外部導体と同軸構造をなすように形成された中心導体と、この中心導体と前記外部導体との間に充填された絶縁体とを有し、前記ビルドアップ層に設けられた配線が前記中心導体の端部に対抗して配置された多層プリント配線板において、前記中心導体端部に信号ビアを設け、その信号ビアの直径が前記中心導体端部の直径より小さくしたことを特徴とする。

本発明は、上述したように、小さい直径の信号ビアを中心導体の上方部および下方部に設置したので、直径の大きい中心導体のみを設置した場合に比べて上方部及び下方部のプレーンとの電気的なカップリング量を小さくすることができ、これにより信号伝達経路上のインピーダンスを低下させることができるので、プレーンに開口部を設けることなくプリント配線板の表面から裏面に高速の伝送信号を通すことができる。

本発明の多層プリント配線板の第１の実施形態を示す部分断面図である。図１におけるＩ-Ｉ線に沿った部分断面図である。図１に開示した第１の実施形態（多層プリント配線板）の信号伝達特性について、そのシミュレーションによる比較データの収集に使用した試料（関連技術）を示す部分断面図である。図１に開示した第１の実施形態（多層プリント配線板）の信号伝達特性について、そのシミュレーションによる比較データの収集に使用した試料（特許文献１）を示す部分断面図である。図１に開示した第１の実施形態（多層プリント配線板）の信号伝達特性のシミュレーション結果であるデータ挿入損失（Ａ）とリターンロス（Ｂ）とを示す線図である。本発明にかかる多層プリント配線板の第２の実施形態を示す部分断面図である。本発明にかかる多層プリント配線板の第３の実施形態を示す部分断面図である。図７におけるＩ-Ｉ線に沿った部分断面図である。本発明にかかる多層プリント配線板の第４の実施形態を示す部分断面図である。関連技術における多層プリント配線板の信号伝達経路を示す部分断面図である。関連技術（特許文献１）のスルーホール構造を示す部分断面である。関連技術（特許文献２）の同軸ビア構造を示す部分断面図である。関連技術（特許文献３）の同軸ビア構造を示す部分斜視図である。

[第１の実施形態]
以下、本発明にかかる多層プリント配線基板の第１実施形態を図１乃至図５に基づいて説明する。
この第１実施形態において、多層プリント配線基板は、コア層２０の少なくとも一つの面に堆積されたビルドアップ層２１ａと、前記コア層２０の中央部を貫くと共に当該コア層２０と連結された円筒状の外部導体１５と、コア層２０内に前記外部導体１５と同軸構造をなすように形成された中心導体１１と、この中心導体１１と前記外部導体１５との間に充填された絶縁体１８とを有している。前記ビルドアップ層２１ａに設けられた配線は、前記中心導体１１の端部に対向して配置されている。そして、前記中心導体１１の端部には、信号ビア１２ａを設け、その信号ビア１２ａの直径が前記中心導体１１の端部の直径より小さくしたことを特徴としている。以下、これを更に具体的に説明する。

（全体の構成）
図１は第１実施形態における多層プリント配線板を示す部分断面図である。この図１において、多層プリント配線板は、コア層２０とこのコア層２０の上面側と下面側にそれぞれ堆積されたビルドアップ層２１ａ，２１ｂとにより構成されている。中心導体１１は、前記コア層２０の中心部を図示の如く貫いている。この中心導体１１は、周囲がコア層２０に連結された円筒状の外部導体１５の内部にあって当該外部導体１５と同軸構造をなすように構成されている。前記中心導体１１の両端部には、信号ビア１２ａ，１２ｂが設けられ、その信号ビア１２ａ，１２ｂの各直径は前述したように中心導体１１の端部の直径より小さく設定されている。

上述したように、図１のコア層２０には、中心軸上に中心導体１１が設置され、その周囲を前述したように外部導体１５が囲んでいる。中心導体１１の内部は、めっきによりすべて導体材で充填されている。又、外部導体１５には、８層のグランド層５０１ａが接続されている。それぞれの層間には誘電体５１１が充填されている。

このコア層２０の図１における上面側および下面側には、それぞれ一方と他方のビルドアップ層２１ａと２１ｂが設けられている。この内、上面側のビルドアップ層２１ａは、ストリップライン１３ａおよびその上部に設けられたプレーン１４ａと、それらを絶縁する誘電体１９ａとにより構成されている。又、下面側のビルドアップ層２１ｂには、上面側のビルドアップ層２１ａと同様にストリップライン１３ｂおよびその下部に設けられたプレーン１４ｂと、それらを絶縁する誘電体１９ｂとにより構成されている。

中心導体１１の図１における上端部と下端部には、中心導体１１の直径より小さな直径の信号ビア１２ａ，１２ｂが接続している。この信号ビア１２ａ，１２ｂは、それぞれ前述したストリップライン１３ａ，１３ｂによって引き出されている。図２は、図１のＩ-Ｉ線に沿った部分断面図である。この図２では、中心導体１１と、それを取り囲むように形成された円柱状の外部導体１５と、中心導体１１に接続された信号ビア１２ａと、その信号ビア１２ａに接続されている前述したストリップライン１３ａとの相互関係を示してある。

図１において、中央導体１１の両端部が中央部分より外径が大きくなっているのは、作製工程により出現するものである。この中心導体１１を作製に際しては、先ず誘電体１８に円柱状の孔を開口する。その後、コア層の表面と裏面および円柱状の孔など外部と内部全てにめっきを行う。そして、円柱状の孔の内部とコア層の上面と下面の配線以外の部分のめっきをエッチングで取り去る。その時、コア層の円柱内部のめっきをエッチングしないように中心導体１１の両端部の外径を大きくする必要がある。そのため、中央導体１１の両端部が中央部分より外径が大きくなり、これにより、中心導体１１は安定した状態が維持されている。その他の構成は、前述した図１０の関連技術と同一となっている。

（動作）
次に、上記第１実施形態の動作について説明する。
まず、伝送信号は、図１の上層のストリップ配線１３ａの左端から、信号ビア１２ａ、中心導体１１、信号ビア１２ｂを通り、下層のストリップ配線１３ｂの右端までを通過する。
ここで、本第１実施形態にかかる多層プリント配線板の信号伝達特性が優れていることを示すために、公知の２種類の構造のものについて、その挿入損失とリターンロスの信号伝達特性の比較シミュレーションを行った。

このシミュレーションでは、本第１実施形態に係る図１の多層プリント配線板のものを第１の構造とした。又、第２の構造は図３に示す関連技術における構造のものとし、第３の構造は図４に示す特許文献１に開示されているのものとした。この内、第３の構造では、スルーホールビアのパッドの上部及び下部のプレーンに開口部が存在する構造を示す。以下、プレーンに開口部が存在しない本発明と、基本構造のものと、プレーンに開口部が存在する場合との効果がどの様に異なるかを比較する。

ここで、図３の基本的な構造（第２の構造のもの）は図１と同じである。図１と異なる点は以下である。
（１）図１における信号ビア１２ａ，１２ｂが存在しない。ストリップ配線５０１ｐと５０１ｓとは、直接中央導体５０５に繋がっている。
（２）外部導体１５は存在せず、グランド層５０１ａが直接中央導体５０５を取り囲んでいる。
（３）中心導体５０５内は中空であり、誘電体５１２が挿入されている。
中空の方が完全充填した本発明の中央導体１１より、上部下部のプレーン５０２ｊ，５０３ａとのカップリング量が少なくなるため、信号透過特性は良くなることが想定される。

又、図４の基本的な構造（第３の構造のもの）は図３と同じである。図３と異なる点は以下である。
（１）グランド層５０１ａの開口部直径と同じ直径を有する開口部２２ａ，２２ｂがプレーン５０２ｊ，５０３ａに存在する。

図１の寸法値とそのシミュレーション結果を以下に示す。各部の寸法は、d_pad1=0.3mm、d_coax=0.7mm、d_rod=0.15mm、d_pad2=0.078mm、d_rod2=0.05mm
とした。また、多層プリント配線板の導体と誘電体の厚さは、ビルドアップ層２１ａ，２１ｂ部分が、t_cond-b=18mm、t_de-b=35mm であり、コア層２０部分が、t_cond-c=35mm、t_de-c=100mmとした。

図１の構造でのシミュレーションでは、導電体は完全導体とし、誘電体の誘電率は3.35とした。上層のストリップ配線１３ａの左端から、下層のストリップ配線１３ｂの右端までの高周波特性をシミュレーションにより確認した。図５のカーブ５１とカーブ６１は、それぞれシ図１の構造（第１の構造）でのミュレーションによる挿入損失と反射によるロス（リターンロス）の計算結果である。この結果によると、本発明の垂直信号伝送線路を用いた場合、20GHzにおいて、挿入損失が −0.5dB、リターンロスが −17dBである。

図３の寸法値とそのシミュレーション結果について説明する。図３のシミュレーションも上層のストリップ配線５０１ｐの左端から、下層のストリップ配線５０１ｓの右端までの高周波特性を調べた。中心導体５０５の各部の寸法は、d_pad=0.5mm、d_cle=0.7mm、d_rod=0.25mmとした。また、プリント配線板の導体と誘電体の厚さはそれぞれ、t_cond-b=18mm、t_de-b=35mm と、t_cond-c=35mm、t_de-c=100mmとした。

このシミュレーションでも、導電体は完全導体とし、誘電体の誘電率は3.35とした。図５のカーブ５３とカーブ６３は、それぞれ図３の構造（第２の構造）でのシミュレーションによる挿入損失と反射によるロス（リターンロス）の計算結果である。この結果によると、通常のスルーホール構造の場合、20GHzにおいて、−９ｄBの挿入損失が、−５ｄBのリターンロスがある。

図４の寸法値とそのシミュレーション結果について説明する。寸法値は、プレーン５０２ｊ，５０３ａに開口部２２ａ，２２ｂを設けてある以外は、図３の構造と全く同じ寸法とした。図５のカーブ５２とカーブ６２は、図４の構造（第３の構造）でのそれぞれ挿入損失とリターンロスを示している。挿入損失は20GHzで−３．５dB、リターンロスは−１２dBであり、プレーン５０２ｊ，５０３ａに開口部が無い場合のスルーホールの特性に比べて改善がなされている。

本第１実施形態の多層プリント配線板（第１の構造）である図１のシミュレーション結果（カーブ５１とカーブ６１）は、20GHzにおいて、挿入損失が −0.5dB、リターンロスが −17dBであり、上記の図４（特許文献１の方法、第３の構造体）の構造でのシミュレーション結果（カーブ５２とカーブ６２）よりもさらに改善が図られている。この場合、図３と図４の中心導体５０５は中空であり、中空の方が完全充填した本発明の中央導体１１より、上部と下部のプレーン５０２ｊ，５０３aとのカップリング量が少なくなる。その為信号透過特性は良くなるにも係らず、本発明の方が信号特性が良くなっている。

（第１実施形態の効果）
本第１実施形態は、以下の効果を備えている。図１のプレーン１４ａ，１４ｂに開口部が無い状態でも高周波特性の良好な垂直方向の信号伝送線路が形成できる。図１の中央導体１１の上部及び下部のプレーン１４ａ，１４ｂに開口部を設置する必要がなく、グランドのプレーン１４ａ，１４ｂの抵抗を上昇させない。その為、多層プリント配線板の上面から下面に高速の伝送信号を通すことが可能となる。本第１実施形態により、高速信号伝送と高密度実装の両立が実現できるという効果がある。

さらに、図１の前記信号ビア１２ａ，１２ｂの直径が、前記中心導体１１より小さいため、ビルドアップ層２１ａ，２１ｂでの配線密度をさらに上げることができる。
また、外部導体と電源層、またはグランド層を接続することによって、さらに、電源層とグランド層の抵抗を下げる効果があるため、ＬＳＩへの電源供給を容易にすることが可能となる。

以上のように、本第１実施形態では、図１の中央導体１１の上部及び下部のプレーン１４ａ，１４ｂに開口部が無い状態でも、高周波特性の良好な垂直方向の信号伝送線路が形成できるという優れた効果を有する。

[第２の実施形態]
次に、本発明にかかる第２の実施の形態について、図６に基づいて説明する。図６は、本発明の多層プリント配線板の第２実施形態の構造を示している。

第１実施形態（図１）との相違点は、下記である。図１でのビルドアップ層２１ａ，２１ｂのそれぞれの層に配置されている信号ビア１２ａと１２ｂが、図６では４層の積層型のスタックビア構造となっている。信号ビア１２ａの周囲には、別系統のストリップ配線３１ａ，３１ｂが配置され、信号ビア１２ｂの周囲には、別系統のストリップ配線３１ｃ，３１ｄが配置されている。

信号ビア１２ａ，１２ｂが積層型のスタックビア構造となっているため、各層に設置されたビアとその層に設置されたストリップ配線とを接続することができる。そのため、任意の層から信号ビア１２ａ，１２ｂにアクセスが可能となる。その為、信号伝達特性を悪化させずにビルドアップ層の任意の層から信号を引き出しすることが出来るという効果を有する。
その他の構成及び作用効果は前述の第１実施形態と同等となっている。

[第３の実施形態]
次に、本発明にかかる第３の実施の形態について、図７に基づいて説明する。図７は、本発明の多層プリント配線板の第３実施形態の構造を示している。
図７は本発明の第３の実施形態の部分断面図を示している。第２の実施形態（図６）と異なっている点は、以下である。図７のビルドアップ層２１ａ，２１ｂのそれぞれの層に配置されている信号ビア１２ａ，１２ｂの周囲に、スタックビア構造となっているシールドビア３２ａ〜３２ｄとそれぞれに接続しているシールド配線３３ａ〜３３ｄが、設置されているという点である。図７の信号ビア１２ａの周囲には、シールドビア３２ａ，３２ｂとシールド配線３３ａ，３３ｂが、信号ビア１２ｂの周囲にはシールドビア３２ｃ，３２ｄとシールド配線３３ｃ，３３ｄが、設置されている。
図８は、図７のII-II間から見た平面図を示している。８列のシールドビア３２が、信号ビア１２ａを取り囲むように配置されている。シールド配線３３は、シールドビア３２よりさらに信号ビア１２ａに近づいており、信号ビア１２ａの周囲を取り囲んでいる。

シールド配線３３の存在により、信号ビア１２ａ，１２ｂをシールド配線３３が周囲を取り囲むので、シールド配線３３が、外部及び内部からの電磁波を遮断することができる。そのため、信号ビア１２ａ，１２ｂからの漏れ損失を低減したり、外部からのノイズに影響され難いという効果を有する。
その他の構成及び作用効果は前述の第１及び第２の実施形態と同等となっている。

[第４の実施形態]
次に、本発明にかかる第４の実施の形態について、図９に基づいて説明する。図９は、本発明の多層プリント配線板の第４実施形態の構造を示している。

図９は、本発明の第４の実施形態の部分断面図を示している。図１と異なっている点は、第２の電源・グランド層４２ａ〜４２ｄが存在している点である。外部導体１５は、第１の電源・グランド層４１ａ〜４１ｃに接続され、第２の電源・グランド層４２ａ〜４２ｄには接続されていない構造である。例えば、第１の電源・グランド層４１ａ〜４１ｃをグランド電位に、第２の電源・グランド層４２ａ〜４２ｄを電源電位に設定することができる（このタイプの構造をここではタイプ１と呼ぶ）。また逆に、第１の電源・グランド層４１ａ〜４１ｃを電源電位に、第２の電源・グランド層４２ａ〜４２ｄをグランド電位に設定することもできる（このタイプの構造をここではタイプ２と呼ぶ）。

外部導体１５の電位がグランド電位でなくとも、変動せずに一定であれば、外部導体１５は本実施形態における垂直方向信号伝送線路に対して、電磁波の遮断効果を持つ。そのため、電位が変動せずに一定の電位を持つ外部導体１５は、この垂直方向信号伝送線路の高周波特性に影響を与えない。そのため、信号伝送特性を良好に保ったまま、同じ電位の電源層またはグランド層を外部導体を経由して接続し、抵抗を下げることができる。また、垂直方向信号伝送線路をN個有する多層プリント配線板において、約N/2個がタイプ１の構造であり、約N/2個がタイプ２の構造にすることもできる。

このようにすることで、多数の外部導体１５によって電源層、グランド層の抵抗を下げることができ、各配線での電源電位とグランド電位の変動が少なくなるという、電位の安定化が図られる。このことで、大電流を流すLSIが搭載されても電圧降下が起こることなく、安定した電源供給が可能となる。
その他の構成及び作用効果は前述の第１の実施形態と同等となっている。

以上、実施形態（及び実施例）を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施形態（及び実施例）に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。

この出願は２００９年８月１２日に出願された日本出願特願２００９−１８７２２７を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

本発明は、高密度の多層プリント配線板上でプレーンの抵抗を上昇させることなく配線内での信号の高速伝送化と高密度化とを両立させることに貢献できるものである。

１１中心導体
１２ａ，１２ｂ信号ビア
１３ａ，１３ｂストリップ配線
１４ａ，１４ｂプレーン
１５外部導体
１８，１９ａ，１９ｂ誘電体
２０コア層
２１ａ，２１ｂビルドアップ層
２２ａ，２２ｂ開口部
３２，３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄシールドビア
３３，３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄシールド配線
４１ａ，４１ｂ，４１ｃ第１の電源・グランド層
４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄ第２の電源・グランド層
５０１ａグランド層
５０１ｐ，５０１ｓストリップ配線
５０２ｊ，５０３ａプレーン
５０５中心導体
５１１，５１２，５１３誘電体

Claims

コア層の両面にそれぞれ堆積された一方と他方のビルドアップ層と、前記コア層を貫通し且つ当該コア層と連結された円筒状の外部導体と、前記コア層内に前記外部導体と同軸構造をなすように装備された中心導体と、この中心導体と前記外部導体との間に充填された絶縁体とを有し、前記ビルドアップ層に設けられた配線が前記中心導体の両端部に対向して配置された多層プリント配線板において、
前記中心導体の各端部に信号ビアを設け、その各信号ビアの直径を前記中心導体の各端部の直径より小さくしたことを特徴とする多層プリント配線板。
請求項１に記載の多層プリント配線板において、
前記信号ビアを、複数直列に重ねて接続して成るスタックビア構造としたことを特徴とする多層プリント配線板。
請求項１又は２に記載の多層プリント配線板において、
前記ビルドアップ層にシールドビアとシールド配線を設置し、このシールドビアとシールド配線を、前記外部導体に接続し且つ前記信号ビアの周囲に配置したことを特徴とする多層プリント配線板。
請求項３に記載の多層プリント配線板において、
前記シールドビアを、複数直列に重ねて接続してスタックビア構造とし、それぞれの前記シールドビアに接続した前記シールド配線を前記ビルドアップ層に配置したことを特徴とする多層プリント配線板。
請求項１乃至４の何れか一項に記載の多層プリント配線板において、
前記外部導体を、前記コア層の前記グランド層に接続したことを特徴とする多層プリント配線板。
請求項１乃至４の何れか一項に記載の多層プリント配線板において、
前記外部導体を、前記コア層に予め設けられた電源層に接続したことを特徴とする多層プリント配線板。
コア層の両面にそれぞれ堆積された一方と他方のビルドアップ層と、前記コア層を貫通し且つ当該コア層と連結された円筒状の外部導体と、前記コア層内に前記外部導体と同軸構造をなすように装備された信号伝達用の中心導体と、この中心導体と前記外部導体との間に充填された絶縁体と、前記中心導体の端部に対向してあらかじめ設けられた配線と、前記中心導体の少なくとも一方の端部に信号ビアとを設け、その信号ビアの直径が前記中心導体端部の直径より小さくしたことを特徴とする多層プリント配線板。