JP2007335455A - フレキシブルプリント配線板 - Google Patents

Abstract

【課題】電磁放射を低減させることで、電磁障害を起こさないフレキシブルプリント配線板を提供する。
【解決手段】可撓性を有する絶縁層１０と、絶縁層１０の一面に配線された信号線２０と、信号線２０が配線された絶縁層１０の他面に設けられたグラウンド層３０と、絶縁層１０と対向する信号線２０の面の反対の面側に設けられ、グラウンド層３０と導通するシールド層５０とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、プリント配線板に関し、特に電磁障害を防ぐフレキシブルプリント配線板に関する。

近年、電子機器の高密度配線に、信号層、グラウンド層、及び電源層等を積層してなる多層構造のプリント配線板が用いられている。多層構造のプリント配線板には、絶縁層の片面に信号層として信号線を配線し、もう一方の面をグラウンド層とするものがある。フレキシブル基板を用いたプリント配線板のグラウンド層は、屈曲性を向上させるためにメッシュ構造にすることがある。グラウンド層のメッシュ構造として、信号線と平行な線及び垂直な線からなるメッシュ構造にしてインピーダンス制御を行うプリント配線板の開示がある（例えば、特許文献１参照。）。

インピーダンス制御とは、フレキシブルプリント配線板に接続されるプリント配線板やＩＣとインピーダンスを整合するために、指定のインピーダンス値に特性インピーダンスや差動インピーダンスを設定することである。例えば特性インピーダンスを３７．５Ω±１５％、５０Ω±１０％、５５Ω±１０％、７５Ω±１０％と設定したり、差動インピーダンス値を９０Ω±１５％、１００Ω±１５％、１１０Ω±１５％と設定する。特性インピーダンスや差動インピーダンスは、プリント配線板の導体幅、導体厚、絶縁層厚等の設計によって設定された値とする。

しかしながら、図６及び図７に示すフレキシブルプリント配線板では問題が生じる。図６に示すフレキシブルプリント配線板は、絶縁層１１０の片面に信号層として接着層１２５で接着した信号線１２０を配線し、もう一方の面を接着層１３５で接着したグラウンド層１３０とする。信号線１２０及びグラウンド層１３０の絶縁層１１０と反対の面は、それぞれ接着層１２５，１３５で可撓性を有する絶縁性のカバー層１４０，１７０が接着されている。図７に示すフレキシブルプリント配線板は、図６のフレキシブルプリント配線板と比してグラウンド層１３０がメッシュ構造となっている点がことなり、その他は実質的に同様である。図６及び図７に示すフレキシブルプリント配線板では、信号線１２０に高周波電流を流すと、信号線１２０から電磁放射が生じて、電磁障害（ＥＭＩ）を起こすことにより、高速信号の伝達に悪影響を起こす問題が発生する。
特開２００３−１３３６５９号公報

本発明は、電磁放射を低減させることで、電磁障害を起こさないフレキシブルプリント配線板を提供することを目的とする。

本願発明の一態様によれば、可撓性を有する絶縁層と、絶縁層の一面に配線された信号線と、信号線が配線された絶縁層の他面に設けられたグラウンド層と、絶縁層と対向する信号線の面の反対の面側に設けられ、グラウンド層と導通するシールド層とを備えるフレキシブルプリント配線板であることを要旨とする。

本発明によれば、電磁放射を低減させることで、電磁障害を起こさないフレキシブルプリント配線板を提供することができる。

以下に図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号で表している。但し、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なる。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を照らし合わせて判断するべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。

（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態に係るフレキシブルプリント配線板は、図１に示すように、可撓性を有する絶縁層１０と、絶縁層１０の一面に配線された信号線２０と、信号線２０が配線された絶縁層１０の他面に設けられたグラウンド層３０と、絶縁層１０と対向する信号線２０の面の反対の面側に設けられ、グラウンド層３０と導通するシールド層５０とを備える。

絶縁層１０としては、例えばポリイミド基板、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）基板、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）基板等の可撓性を有するフレキシブル基板を用いることができる。絶縁層１０の厚さは、２５μｍ、１２．５μｍ、８μｍ、６μｍ等を採用することができる。

信号線２０は、圧延銅箔または電解銅箔等によりパターン加工して形成される。信号線２０は、接着層２５によって絶縁層１０上に接着される。信号線２０には、銅箔以外の金属箔を導体として使うことも可能である。信号線２０のパターン幅は１０〜５００μｍを採用することができ、好ましくは５０〜３００μｍ、更に好ましくは７０〜１５０μｍとする。信号線２０の厚さは、３５μｍ、３３μｍ、１８μｍ、１２μｍ、９μｍ等を採用することができる。信号線２０のピッチ幅は、１０〜５００μｍを採用することができ、好ましくは、６０〜３００μｍ、更に好ましくは７０〜１５０μｍとする。信号線２０が複数配線される場合、信号線２０の信号層には、絶縁層１０に設けられたスルーホールを介してグラウンド層３０と電気的に導通する補助導線２２が配線される。補助導線２２は、信号線２０間のノイズを防ぐ。

グラウンド層３０は、接着層３５によって絶縁層１０上に接着される。グラウンド層３０は、信号層の信号線２０から電磁放射が発生することによって生じるＥＭＩを防ぐために設けられている。グラウンド層３０の厚さは、３５μｍ、３３μｍ、１８μｍ、１２μｍ、９μｍ等を採用することができる。

信号線２０の接続端子部を除いた箇所、及びグラウンド層３０上にはそれぞれ接着層２５，３５によって、接着後も優れた柔軟性を有する絶縁性のポリイミドフィルム等を基材にしたカバーレイやレジストの保護層４０，７０を配置する。保護層４０で保護されていない信号線２０の接続端子部等の露出している導体には、プリフラックス処理、ホットエアレベラ（ＨＡＬ）、電解半田めっき、及び無電解半田めっき等で表面処理を行う。

シールド層５０は、保護層４０に設けられたスルーホールを介して補助導線２２と電気的に導通し、更にグラウンド層３０とも電気的に導通している。シールド層５０は、グラウンド層３０と同様に、信号層の信号線２０から電磁放射が発生することによって生じるＥＭＩを防ぐために設けられている。シールド層５０は、銀ペースト及び動ペースト等の導電性ペーストを印刷する、又は、導電性の導電性シールドテープを貼り付けて設けられる。シールド層５０の厚さは、０．０５〜１００μｍを採用することができ、好ましくは、０．１〜５０μｍ、更に好ましくは０．２〜３０μｍとする。

導電カーボン層６０は、導電性ペーストのイオンの移動によるマイグレーションを防ぐためにシールド層５０上に設けられる。導電カーボン層６０は、カーボンペースト等の印刷で設けられる。導電カーボン層６０は、導電性であるので、シールド層５０と導電カーボン層６０でＥＭＩを防ぐシールドの役割を果たす。導電カーボン層６０の厚さは、３〜１００μｍを採用することができ、好ましくは、５〜５０μｍ、更に好ましくは１０〜３０μｍとする。

第１の実施の形態に係るフレキシブルプリント配線板によれば、信号線２０に高周波電流を流した場合でも、信号線２０を配置した面側にシールド層５０を設けていることにより、信号線２０から発する電磁放射を低減させて、ＥＭＩ特性を向上させることができる。

（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態に係るフレキシブルプリント配線板は、図２に示すように、図１で示したフレキシブルプリント配線板と比して、グラウンド層３０，３２及びシールド層５０，５２がメッシュ構造になっている点が異なる。他は図１に示したフレキシブルプリント配線板と実質的に同様であるので、重複した記載を省略する。

グラウンド層３０，３２は、垂直及び所定の角度に交差することでメッシュ構造を形成する。グラウンド層３２は、絶縁層１０に設けられたスルーホールを介して信号層の補助導線２２と電気的に導通している。グラウンド層３０，３２のパターン幅は１０〜５００μｍを採用することができ、好ましくは５０〜３００μｍ、更に好ましくは７０〜１５０μｍとする。グラウンド層３０，３２のピッチ幅は、２０〜２０００μｍを採用することができ、好ましくは、１００〜９５０μｍ、更に好ましくは４００〜９００μｍとする。グラウンド層３０，３２の厚さは、３５μｍ、３３μｍ、１８μｍ、１２μｍ、９μｍ等を採用することができる。

シールド層５０，５２は、垂直及び所定の角度に交差することでメッシュ構造を形成する。シールド層５２は、保護層４０に設けられたスルーホールを介して信号層の補助導線２２と電気的に導通している。シールド層５０，５２の厚さは、０．０５〜１００μｍを採用することができ、好ましくは、０．１〜５０μｍ、更に好ましくは０．２〜３０μｍとする。

導電カーボン層６０は、シールド層５０，５２を覆うように設けられているので、シールド層５０，５２と同様にメッシュ構造になっている。導電カーボン層６０は、導電性であるのでシールド層５０，５２と共に、信号層の信号線２０から電磁放射が発生することによって生じるＥＭＩを防ぐシールドとして作用する。導電カーボン層６０の厚さは、３〜１００μｍを採用することができ、好ましくは、５〜５０μｍ、更に好ましくは１０〜３０μｍとする。

第２の実施の形態に係るフレキシブルプリント配線板によれば、信号線２０に高周波電流を流した場合でも、信号線２０を配置した面側にシールド層５０，５２を設けていることにより、信号線２０から発する電磁放射を低減させて、ＥＭＩ特性を向上させることができる。

また、第２の実施の形態に係るフレキシブルプリント配線板によれば、グラウンド層３０，３２及びシールド層５０，５２がメッシュ構造であるので、フレキシブルプリント配線板の屈曲性を損なわない。

更に、第２の実施の形態に係るフレキシブルプリント配線板によれば、グラウンド層３０，３２及びシールド層５０，５２がメッシュ構造とすることにより回路のインピーダンスを所望の値とすることができる。

（第３の実施の形態）
本発明の第３の実施の形態に係るフレキシブルプリント配線板は、図３に示すように、図１で示したフレキシブルプリント配線板と比して、グラウンド層３０，３２及びシールド層５０，５２がメッシュ構造になっている点と、導電カーボン層６０が絶縁性の絶縁カーボン層６５になっている点が異なる。他は図１に示したフレキシブルプリント配線板と実質的に同様であるので、重複した記載を省略する。

絶縁カーボン層６５は、導電性ペーストのイオンの移動によるマイグレーションを防ぐためにシールド層５０，５２上に設けられる。絶縁カーボン層６５は、カーボンを含有するが絶縁性のカーボンペースト等を印刷することで設けられる。絶縁カーボン層６５の厚さは、３〜１００μｍを採用することができ、好ましくは、５〜５０μｍ、更に好ましくは１０〜３０μｍとする。

第３の実施の形態に係るフレキシブルプリント配線板によれば、信号線２０に高周波電流を流した場合でも、信号線２０を配置した面側にシールド層５０，５２を設けていることにより、信号線２０から発する電磁放射を低減させて、ＥＭＩ特性を向上させることができる。

また、第３の実施の形態に係るフレキシブルプリント配線板によれば、グラウンド層３０，３２及びシールド層５０，５２がメッシュ構造であるので、フレキシブルプリント配線板の屈曲性を損なわない。

更に、第３の実施の形態に係るフレキシブルプリント配線板によれば、グラウンド層３０，３２及びシールド層５０，５２がメッシュ構造とすることにより回路のインピーダンスを所望の値とすることができる。

（実施例）
以下に、メッシュ構造のグラウンド層３０，３２のピッチ幅と差動回路の差動インピーダンスの関係を示すための実施例を記載する。

実施例としてのフレキシブルプリント配線板は、絶縁層１０に厚さが２５μｍのポリイミド基板を用いる。信号線２０、補助導線２２、及びグラウンド層３０，３２は、絶縁層１０の両面に接着剤厚２０μｍで接着した厚さ１８μｍの銅箔で形成する。保護層４０，７０には、接着剤厚３５μｍで接着した厚さ２５μｍのポリイミドフィルムをカバーレイとして用いる。

実施例における、信号線２０とグラウンド層３０，３２のメッシュ構造の位置関係は、信号線２０がグラウンド層３０，３２のメッシュ構造の交点で３８°と５２°に二分するように交わる位置関係とする。

信号線２０は、パターン幅を１００μｍ、ピッチ幅を２００μｍとする。グラウンド層３０，３２は、パターン幅を１５０μｍで固定する。そして、グラウンド層３０，３２のピッチ幅を、２００μｍ、３００μｍ、４００μｍ、５００μｍ、６００μｍ、７００μｍ、８００μｍ、９００μｍと変化させる。

グラウンド層３０，３２のピッチ幅を変化させたときの、グラウンド層３０，３２のピッチ幅と差動インピーダンスの関係を図４及び図５に示す。図４のグラフに示す関係はシールド層５０がメッシュ構造でない場合であり、図５のグラフに示す関係はシールド層５０，５２が上記のグラウンド層３０，３２のピッチ幅と同様に変化するメッシュ構造である場合である。

図４のグラフより、メッシュ構造であるグラウンド層３０，３２のピッチ幅を大きくする（メッシュの残銅が少なくなる）と、差動インピーダンスは上昇する。ピッチ幅（メッシュの残銅）を調整することにより、インピーダンスを所望の値に設計することが可能である。例えば、差動インピーダンスを１００Ωに設計する場合は、グラウンド層３０，３２のピッチ幅を９００μｍにすればよい。

次に、図５のグラフより、メッシュ構造であるグラウンド層３０，３２及びシールド層５０，５２のピッチ幅を大きくする（メッシュの残銅が少なくなる）と、差動インピーダンスは上昇する。ピッチ幅（メッシュの残銅）を調整することにより、インピーダンスを所望の値に設計することが可能である。例えば、差動インピーダンスを１００Ωに設計する場合は、グラウンド層３０，３２及びシールド層５０，５２のピッチ幅を５５０μｍにすればよい。

（その他の実施の形態）
上記のように、本発明は実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす記述及び図面はこの発明を限定するものであると理解するべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかになるはずである。

例えば、第１の実施の形態で示したフレキシブルプリント配線板は、シールド層５０上に導電性の導電カーボン層６０を設けているが、絶縁性の絶縁カーボン層を設けてもよい。更に、絶縁カーボン層は、図２で示したように、シールド層５０，５２を覆ってメッシュ構造にしても構わない。

または、実施例において、グラウンド層３０，３２のピッチ幅とシールド層５０，５２のピッチ幅を同様に変化させることで、同じメッシュ構造のパターンとしたが、グラウンド層３０，３２のパターンとシールド層５０，５２のパターンは異なっても構わない。

この様に、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を包含するということを理解すべきである。したがって、本発明はこの開示から妥当な特許請求の範囲の発明特定事項によってのみ限定されるものである。

本発明の第１の実施の形態に係るフレキシブルプリント配線板の断面図である。 本発明の第２の実施の形態に係るフレキシブルプリント配線板の断面図である。 本発明の第３の実施の形態に係るフレキシブルプリント配線板の断面図である。 本発明の実施例として用いたフレキシブルプリント配線板におけるグラウンド層のピッチ幅と差動回路の差動インピーダンスの関係を示すグラフ（その１）である。 本発明の実施例として用いたフレキシブルプリント配線板におけるグラウンド層のピッチ幅と差動回路の差動インピーダンスの関係を示すグラフ（その２）である。 従来のフレキシブルプリント配線板の断面図（その１）である。 従来のフレキシブルプリント配線板の断面図（その２）である。

符号の説明

１０…絶縁層
２０…信号線
２２…補助導線
２５…接着層
３０，３２…グラウンド層
３５…接着層
４０，７０…保護層
５０，５２…シールド層
６０…導電カーボン層
６５…絶縁カーボン層
１１０…絶縁層
１２０…信号線
１２５…接着層
１２５，１３５…接着層
１３０…グラウンド層
１４０，１７０…カバー層

Claims (5)

1. 可撓性を有する絶縁層と、
   前記絶縁層の一面に配線された信号線と、
   前記信号線が配線された前記絶縁層の他面に設けられたグラウンド層と、
   前記絶縁層と対向する前記信号線の面の反対の面側に設けられ、前記グラウンド層と導通するシールド層
   とを備えることを特徴とするフレキシブルプリント配線板。
2. 前記グラウンド層は、メッシュ構造であることを特徴とする請求項１に記載のフレキシブルプリント配線板。
3. 前記シールド層は、メッシュ構造であることを特徴とする請求項１又は２に記載のフレキシブルプリント配線板。
4. 前記シールド層は、導電性ペーストであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のフレキシブルプリント配線板。
5. 前記シールド層は、導電性シールドテープであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のフレキシブルプリント配線板。

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