特許 5945243 プリント回路基板、プリント回路基板の形成方法、及び、最終製品のメインボード

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5945243

(24)【登録日】2016年6月3日

(45)【発行日】2016年7月5日

(54)【発明の名称】プリント回路基板、プリント回路基板の形成方法、及び、最終製品のメインボード

(51)【国際特許分類】

   H05K 3/46 20060101AFI20160621BHJP

   H05K 1/02 20060101ALI20160621BHJP

   H05K 3/00 20060101ALI20160621BHJP

【ＦＩ】

   H05K3/46 Z

   H05K3/46 N

   H05K3/46 Q

   H05K1/02 N

   H05K3/00 D

【請求項の数】23

【全頁数】30

(21)【出願番号】特願2013-96884(P2013-96884)

(22)【出願日】2013年5月2日

(62)【分割の表示】特願2008-75278(P2008-75278)の分割

【原出願日】2008年3月24日

(65)【公開番号】特開2013-175774(P2013-175774A)

(43)【公開日】2013年9月5日

【審査請求日】2013年5月2日

【審判番号】不服2014-21580(P2014-21580/J1)

【審判請求日】2014年10月24日

(31)【優先権主張番号】200710090909.0

(32)【優先日】2007年3月23日

(33)【優先権主張国】CN

(31)【優先権主張番号】200710127769.X

(32)【優先日】2007年6月28日

(33)【優先権主張国】CN

(73)【特許権者】

【識別番号】503433420

【氏名又は名称】華為技術有限公司

【氏名又は名称原語表記】ＨＵＡＷＥＩ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＩＥＳ ＣＯ．，ＬＴＤ．

(74)【代理人】

【識別番号】110000338

【氏名又は名称】特許業務法人ＨＡＲＡＫＥＮＺＯ ＷＯＲＬＤ ＰＡＴＥＮＴ ＆ ＴＲＡＤＥＭＡＲＫ

(72)【発明者】

【氏名】沈暁蘭

(72)【発明者】

【氏名】叶青松

(72)【発明者】

【氏名】魏孔剛

【合議体】

【審判長】 森川 元嗣

【審判官】 中川 隆司

【審判官】 内田 博之

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０００−７７８０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−７３５５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００６／０８００７３（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

H05K3/46,H05K1/02,H05K3/00

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の外表面層に隣接する内部層の領域毎に信号線を配線する工程と、
上記外表面層が主接地として機能するように、大きな面積の銅板を有する上記外表面層を配置し、貫通ビアを通じて上記外表面層を相互接続する工程と、
目標インピーダンス値を制御するための、配線幅、及び、層の高さのパラメータを設定する工程と、を含み、
上記大きな面積の銅板は、配線が形成されていない領域のサイズが隣接する上記内部層における配線が形成されている領域のサイズ以上である銅板であり、
２つの上記内部層の間の距離は、上記２つの内部層のうちの一方の配線と他方の配線との間のクロストークが上記各内部層の配線と当該内部層に最も近い外表面層の配線との間のクロストークよりもはるかに小さくなるように、上記内部層から当該内部層に最も近い外表面層までの距離の２倍より長いことを特徴とする、
プリント回路基板の形成方法。

【請求項2】

無線周波数信号線、電源供給信号線、クロック信号線、及び、音声信号線が、キーボード側の上記外表面層に隣り合う上記内部層に配置されていることを特徴とする、
請求項１に記載のプリント回路基板の形成方法。

【請求項3】

無線周波数信号線、データバス、及び、マルチメディア信号線が、デバイス側の上記外表面層に隣り合う上記内部層に配置されていることを特徴とする、
請求項１に記載のプリント回路基板の形成方法。

【請求項4】

上記データバス、及び、上記マルチメディア信号線が、カテゴリ別に群に分かれ、群ごとに配線されていることを特徴とする、
請求項３に記載のプリント回路基板の形成方法。

【請求項5】

上記プリント回路基板における上記内部層の数が２であることを特徴とする、
請求項１から４のいずれか１項に記載のプリント回路基板の形成方法。

【請求項6】

複数の外表面層と該複数の外表面層の間の少なくとも２つの内部層とを備えたプリント回路基板であって、
上記外表面層に隣接する上記内部層が信号線を配置するために使用され、上記信号線は上記内部層において領域毎に配線され、
上記外表面層は、大きな面積の銅板を有し、貫通ビアを通じて主接地として相互接続されており、
上記大きな面積の銅板は、配線が形成されていない領域のサイズが隣接する上記内部層における配線が形成されている領域のサイズ以上である銅板であり、
２つの上記内部層の間の距離は、上記２つの内部層のうちの一方の配線と他方の配線との間のクロストークが上記各内部層の配線と当該内部層に最も近い外表面層の配線との間のクロストークよりもはるかに小さくなるように、上記内部層から当該内部層に最も近い外表面層までの距離の２倍よりも長いことを特徴とする、
プリント回路基板。

【請求項7】

キーボード側の上記外表面層に隣り合う上記内部層は、無線周波数信号線、電源供給信号線、クロック信号線、及び、音声信号線を配置するために使用されることを特徴とする、
請求項６に記載のプリント回路基板。

【請求項8】

デバイス側の上記外表面層に隣り合う上記内部層は、無線周波数信号線、データバス、及び、マルチメディア信号線を配置するために使用されることを特徴とする、
請求項６に記載のプリント回路基板。

【請求項9】

複数の外表面層と該複数の外表面層の間の少なくとも２つの内部層とを備えたプリント回路基板であって、
上記外表面層に隣接する上記内部層が信号線を配置するために使用され、上記信号線は上記内部層において領域毎に配線され、
上記外表面層は、大きな面積の銅板を有し、貫通ビアを通じて主接地として相互接続されており、
上記大きな面積の銅板は、配線が形成されていない領域のサイズが隣接する上記内部層における配線が形成されている領域のサイズ以上である銅板であり、
２つの上記内部層の間の距離が、上記内部層から当該内部層に最も近い外表面層までの距離の少なくとも２倍であり、
上記プリント回路基板における上記内部層の数が２であり、
少なくとも１つのＢＧＡパッケージデバイスが備わっており、
上記プリント回路基板のブラインドビアは、レーザーブラインドビアであり、
ベリードビア、及び、貫通ビアは、メカニカルビアであり、
ＢＧＡ領域における上記レーザーブラインドビアは、上記ＢＧＡパッケージデバイスのパッドの下方に配置され、
上記大きな面積の銅板は上記ＢＧＡ領域に配置された接地銅板であり、かつメッシュ銅板であることを特徴とする、
プリント回路基板。

【請求項10】

ベースバンドのコアチップ、または、無線周波数モジュールを備えた最終製品のメインボードであって、
複数の表面層と該表面層の間の２つの内部層とを備えた４層プリント回路基板であり、
上記表面層は、それぞれ、大きな面積を有する接地銅板からなる主基準接地層である最上層、及び、最下層を構成し、上記最上層、及び、上記最下層の大きな面積を有する上記接地銅板は、貫通ビアを通じて相互接続され、上記内部層は、配線領域が機能毎に分割された主配線層であり、
上記内部層の間の間隔は、上記２つの内部層のうちの一方の配線と他方の配線との間のクロストークが上記各内部層の配線と当該内部層に最も近い外表面層の配線との間のクロストークよりもはるかに小さくなるように、上記表面層の各々と上記表面層に隣接する上記内部層との間隔の２倍よりも長く、
上記内部層の各々における上記配線領域が、上記内部層に隣接する層の大きな面積を有する上記接地銅板の領域、または、上記内部層に隣接する層において垂直に配置された伝達線に対応しており、
上記大きな面積を有する接地銅板は、配線が形成されていない領域のサイズが隣接する上記内部層における配線が形成されている領域のサイズ以上である銅板であることを特徴とする、
最終製品のメインボード。

【請求項11】

上記内部層における、上記配線領域以外の空いている領域が、接地されていることを特徴とする、
請求項１０に記載の最終製品のメインボード。

【請求項12】

無線周波数配線のインピーダンスの連続性を間接的に制御するために、配線幅、層の間の間隔、誘電率（ＤＫ）値、及び、銅の厚さの少なくとも１つが制御されていることを特徴とする、
請求項１１に記載の最終製品のメインボード。

【請求項13】

主電源供給ラインが、上記内部層に配置され、基板の縁に沿って配線され、接地線によって上記基板の縁から分離されていることを特徴とする、
請求項１１に記載の最終製品のメインボード。

【請求項14】

音声線が、上記最上層に隣接する上記内部層に配置され、キーボード側に対応し、キーボードのパッドから離れていることを特徴とする、
請求項１１に記載の最終製品のメインボード。

【請求項15】

音声線が、接地線によって、同じ層の周囲の信号線と分離されていることを特徴とする、
請求項１１に記載の最終製品のメインボード。

【請求項16】

挿入された両面基板を含む１＋２＋１ラミネート構造を備えており、
上記両面基板の両面が、それぞれ、プリプレグ、及び、銅箔でラミネート加工されており、
ブラインドビアは、レーザーブラインドビアであり、
ベリードビア、及び、貫通ビアは、メカニカルビアであることを特徴とする、請求項１０または１１に記載の最終製品のメインボード。

【請求項17】

ピンの間隔が、１ｍｍ、０．８ｍｍ、０．６５ｍｍ、０．５ｍｍ、及び、０．４ｍｍのいずれか、または、それらの組み合わせである、少なくとも１つのＢＧＡパッケージデバイスを備えていることを特徴とする、
請求項１６に記載の最終製品のメインボード。

【請求項18】

上記表面層と該表面層に隣接する上記内部層との間の厚さは、６０μｍ以上８０μｍ以下であることを特徴とする、
請求項１６に記載の最終製品のメインボード。

【請求項19】

上記内部層の間にある誘電体の厚さが、０．１ｍｍ以上であり、
全厚が、１．６ｍｍ以下であることを特徴とする、
請求項１６に記載の最終製品のメインボード。

【請求項20】

プリプレグ層により分離された２つの両面基板を含む２＋２ラミネート構造を備えており、
ブラインドビアが、メカニカルブラインドビアであり、
ベリードビア、及び、貫通ビアが、メカニカルビアであることを特徴とする、
請求項１０または１１に記載の最終製品のメインボード。

【請求項21】

ベースバンドのコアチップ、または、無線周波数モジュールを備えた最終製品のメインボードであって、
複数の表面層と該表面層の間の２つの内部層とを備えた４層プリント回路基板であり、
上記表面層は、それぞれ、大きな面積を有する接地銅板からなる主基準接地層である最上層、及び、最下層を構成し、上記最上層、及び、上記最下層の大きな面積を有する上記接地銅板は、貫通ビアを通じて相互接続され、上記内部層は、配線領域が機能毎に分割された主配線層であり、
上記内部層の間の間隔は、上記２つの内部層のうちの一方の配線と他方の配線との間のクロストークが上記各内部層の配線と当該内部層に最も近い外表面層の配線との間のクロストークよりもはるかに小さくなるように、上記表面層の各々と上記表面層に隣接する上記内部層との間隔の２倍よりも長く、
上記内部層の各々における上記配線領域が、上記内部層に隣接する層の大きな面積を有する上記接地銅板の領域、または、上記内部層に隣接する層において垂直に配置された伝達線に対応しており、
上記大きな面積を有する接地銅板は、配線が形成されていない領域のサイズが隣接する上記内部層における配線が形成されている領域のサイズ以上である銅板であり、
挿入された両面基板を含む１＋２＋１ラミネート構造を備えており、
上記両面基板の両面が、それぞれ、プリプレグ、及び、銅箔でラミネート加工されており、
ブラインドビアは、レーザーブラインドビアであり、
ベリードビア、及び、貫通ビアは、メカニカルビアであり、
上記内部層の間にある誘電体の厚さが、０．１ｍｍ以上であり、
全厚が、１．６ｍｍ以下であり、
少なくとも１つのＢＧＡパッケージデバイスを備えており、
上記ＢＧＡパッケージデバイスのパッドの下方に、ＢＧＡ領域におけるレーザーブラインドビアを備えており、
上記大きな面積の銅板は上記ＢＧＡ領域に配置された接地銅板であり、かつメッシュ銅板であることを特徴とする、
請求項１９に記載の最終製品のメインボード。

【請求項22】

上記表面層と上記表面層に隣接する上記内部層との間隔は、それぞれ０．１ｍｍ以上であることを特徴とする、
請求項２０に記載の最終製品のメインボード。

【請求項23】

基板の全厚が２ｍｍ以下であることを特徴とする、
請求項２０に記載の最終製品のメインボード。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明はプリント回路基板（ＰＣＢ）技術、特に、多層プリント回路基板、及び、多層プリント回路基板の形成方法に関する。また、本発明は、該プリント回路基板を用いた最終製品のメインボードに関する。

【背景技術】

【0002】

プリント回路基板は、導線と共に絶縁材料から形成された構造要素であり、様々な通信デバイス、及び、電子デバイスに使用されている。プリント回路基板技術は継続して発展し、これによって初期の片面基板が、両面基板に進化し、さらには多層基板に進化した。現在、主に４層基板と６層基板とが幅広く利用されている。プリント回路基板の開発トレンドは高密度相互接続（ＨＤＩ）技術であり、高密度相互接続は、空間利用率が改善するように、マイクロビア技術を利用して細線と共にマイクロビアを配置することにより、実現されることが多い。一般的にマイクロビア技術においては、レーザーアブレーション、プラズマエッチング、または、フォトビアを使用することができる。

【0003】

現在、６層１レベル１＋４＋１構造のＨＤＩ基板、または、６層２レベル１＋１＋２＋１＋１構造のＨＤＩ基板を含め、６層ＨＤＩ基板構造は、一般的にターミナル型メインボードＰＣＢに採用されている。デバイスの統合レベルが改善されていくにつれて、ＰＣＢハードウェアのコストは低くなる。メインボードＰＣＢのコストの割合は、機械全体のハードウェアコストに対して増加しており、また、ＰＣＢの信号品質はデバイス全体の性能に直接的な影響を与える。従って、メインボードＰＣＢは最終製品の性能、及び、価格に影響を与える主要な要因である。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、従来の６層ＨＤＩ基板は、組み立て工程の数が多いこと、プロセスサイクルが長いこと、及び、基板材料の層が多数であることにより、比較的コストが高い。さらに、該６層ＨＤＩ基板は多数の層のうちどの２層の間の絶縁強度も必ず保障されなければならないという事実、及び、内部の誘電体層を薄くしすぎると品質合格率の低下を直接招く可能性があるので、各信号層間の誘電体層をあまり薄くしてはならないという事実のため、形状を容易に薄くすることはできない。現在、ほとんどのＰＣＢ製造者による非レーザービアの誘電体層は、技術水準の限界により、一般的に４ｍｉｌ以上の寸法があるため、従来の６層１レベルＨＤＩ基板には、一般的に０．８ｍｍ以上の厚さがある。また、０．８ｍｍ以下では厚さに比例して組み立てコストが増加する。

【0005】

本発明に係る実施形態の目的は、プリント回路基板、及び、その設計方法を提供することにより、既存の多層プリント回路基板において最も重要である性能を維持しながら、層の数を減らす設計を通じて、組み立てコストの低減、及び、基板の信頼性の改善を可能にすることである。

【0006】

本発明に係る実施形態の別の目的は、最終製品のメインボードを提供することにより、層の数を減らす設計を通じて、組み立てコストの低減、及び、ローエンド最終製品のメインボードの性能と信頼性との改善を可能にすることである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記目的のために、本発明は、次のような技術的な解決策において実行することができる。

【0008】

本発明の一様態によれば、プリント回路基板の形成方法を提供する。該形成方法は、外表面層に隣接した内部層の領域毎に信号線を配線する工程、外表面層が主接地として機能するように、配線を全く、または、ほとんどせずに、外表面層を配置し、貫通ビアを通じて外表面層を相互接続する工程、並びに、配線幅、及び、層の高さのパラメータを設定して、目標インピーダンス値を制御する工程を含み、２つの上記内部層の層間距離が、上記内部層から当該内部層に最も近い外表面層までの距離の少なくとも２倍である。

【0009】

本発明の別の一様態によれば、外表面層と該外表面層の間に少なくとも１つの内部層とを有するプリント回路基板を提供する。外表面層に隣接した内部層は信号線の配置のために使用され、信号線は内部層の領域毎に配線される。さらに外表面層は、全く、または、ほとんど配線せずに配置され、貫通ビアを通じて主接地として相互接続される。

【0010】

本発明のさらに別の一様態によれば、ベースバンドのコアチップ、または、無線周波数モジュールを有する最終製品のメインボードを提供する。最終製品のメインボードは、表面層と該表面層間に２つの内部層とを有する４層プリント回路基板である。最上層と最下層とが、それぞれ、主基準接地層である表面層は、大きな面積を有する接地銅板で構成されており、最上層、及び、最下層において大きな面積を有する接地銅板は、貫通ビアを通じて相互接続される。また、内部層は、配線領域が機能によって分割された主配線層である。内部層間の間隔は、表面層と該表面層に隣接した各内部層との間隔以上である。また、各内部層の配線領域は、内部層に隣接した層の大きな面積を有する接地銅板、または、内部層に隣接した層に垂直に配置された配線に対応する。

【0011】

本発明のいわゆる最終製品は、携帯電話、ＰＤＡ、固定局、データカード、ＭＰ３／４、ＧＰＳナビゲーション位置測定システム、及び、これらから派生するモジュラー製品を含むが、これらに限定されるものではない。本発明の最終製品のメインボードはベースバンドのコアチップ、または、無線周波数モジュールを有する４層プリント回路基板とすることができる。４層プリント回路基板には、少なくとも１つのＢＧＡパッケージデバイスが備わっている。ＢＧＡパッケージデバイスのピン間隔は、１ｍｍ、０．８ｍｍ、０．６５ｍｍ、０．５ｍｍ、及び、０．４ｍｍの何れかであってもよいし、これらを組み合わせてもよいが、これに限定されるものではない。４層プリント基板回路における基板の厚さの範囲は、０．４ｍｍ以上２ｍｍ以下である。

【0012】

本発明の各実施形態に係る技術的な解決策を見るとわかるように、従来の６層プリント回路基板は、組み立て工程が過度であること、及び、基板材料の層が多数であること等により、比較的組み立てコストが高い。本発明の実施形態において提供されるプリント回路基板の層を減らすことによる設計的な解決策において、外表面層に隣接した内部層の領域毎に信号線が配線される。全く、あるいは、ほとんど配線せずに、外表面層は配置され、貫通ビアを通して主接地として相互接続される。また、目標インピーダンス値を制御するために配線幅、及び、層の高さのパラメータが設定される。主に配線に用いられる２つの内部層の各々は、内部層と外表面層との間隔が短い状態で、各外表面層に隣接する。また、外表面層は、全く、または、ほとんど配線せずに配置されるので、外表面層は貫通ビアを通じて、十分に相互接続され、隣接する内部層に良好な帰路電流用接地を提供し、これによって信号のクロストークを低減する。さらに、２つの内部層間の間隔は、各内部層と該内部層から最短の距離にある外表面層との間隔よりもはるかに大きい（２倍以上、３倍以上が望ましい）。層と層との間隔がそのようになるように層を配置すると、２つの内部層における一方の配線と、他方の配線との間のクロストークを、各内部層の配線と該内部層から最短の距離にある外表面層の配線との間のクロストークよりも、はるかに低減することができる。このことから考えて、配線された無線周波数信号線のインピーダンス制御の一貫性を保つことは、最終的なインピーダンスの制御目標値に優先し、配線幅と層の高さとの一貫性は、最終的なインピーダンスの制御目標値を間接的に制御するように、制御可能である。配線幅／層の高さが設計パラメータの範囲であれば、最終的なインピーダンスの制御目標値を保障することができる。従って、本発明の実施形態で提供されるプリント回路基板の層を減らす設計による解決策により、従来の多層プリント回路基板の最も重要な性能を維持しながら組み立てコストを大きく低減するように、信号のクロストークを合理的に制御し、インピーダンス制御を行うことができる。

【0013】

本発明に係る４層プリント回路基板、及び、その設計方法において、層の数を減らすという設計方法の考え方は、層を減らすことによるコストを削減するために、Ｍ層の基板を減らしてＮ層の基板にするという設計に拡張することができる。ここでＭ＞Ｎである。

【0014】

メカニカルブラインドビアを有する２＋２構造の４層プリント基板の表面層、及び、該表面層に隣接する内部層は両面基板を用いて実装される。両面基板は、従来のＨＤＩ基板におけるレーザーブラインドビアの代わりにメカニカルビアを備えることができる。４層プリント基板において、一方の表面層に配置されたデバイスは、投射方向の他方の表面層に配置されたデバイスに置き換えられる必要がある。多層基板は従来のＨＤＩ基板における貫通ビアの代わりにベリードビアを備えている。従って、従来のＨＤＩ基板のレーザー穴あけプロセスを省略することができる。さらに、本発明において、貫通ビアの表面領域をホワイトオイルによってコーティングしなければならないというプロセス要求がある。

【0015】

本発明に係るプリント回路基板の層を減らす設計において、プリント回路基板のコストを削減し、回路基板と同等の性能を維持しながらプリント回路基板の信頼性を改善するために、１レベル１＋４＋１構造のレーザービアを有する６層ＨＤＩ基板、及び、２レベル１＋１＋２＋１＋１構造のレーザービアを有する６層ＨＤＩ基板は、１＋２＋１構造のレーザーブラインドビアを有する４層プリント回路基板、または、２＋２構造のメカニカルブラインドビアを有する４層プリント回路基板に取り替えることができる。

【0016】

本発明によって提供される技術的な解決策において、合理的に信号クロストークを制御することにより、独立した完全な接地層がない場合における信号帰路電流を改善することができる。また、接地銅板を完全に接続する技術、及び、グループによる信号処理といったアプローチは、基板全体のノイズを合理的に制御し、効果的に重要な信号の品質を保証するために使用することができ、１＋２＋１構造のレーザーブラインドビアを有する４層ＰＣＢ基板の全体の性能がレーザービアを有する６層ＨＤＩ基板の設計により達成される性能より低くならないことを保障することができる。この革新的なＰＣＢ設計技術を応用することにより、効果的に２０％以上ＰＣＢのコストを削減し、製品の競争力と収益との両方を大きく改善し、製品の信頼性を改善することができる。従って、このＰＣＢ設計技術は、ターミナル型製品設計のコア技術になると考えられる。

【0017】

例えば、本発明によれば、ＰＣＢの層を減らす設計を通じて、レーザービアとベリードビアとを有する従来の６層基板を、レーザーブラインドビアを有する１＋２＋１構造の４層基板、または、メカニカルブラインドビアを有する２＋２構造の４層基板にすることができる。消費される材料は削減され、プロセスは単純化し、組み立てサイクルは短くなり、多くの組み立て製造者に利用可能である。従って、組み立てコスト、及び、材料コストの両方が低減される。層の数を減らし、組み立てプロセスを単純化することにより、ＰＣＢの購買コストを減らすという設計思想、及び、詳細技術は、層を減らすコストを削減するために、Ｍ層の基板を減らしてＮ層基板にするという設計に拡張することができる。ここでＭ＞Ｎである。

【0018】

本発明は、信号配線規則、クロストーク制御、インピーダンス制御、完全な帰路電流接地の設計、並びに、ラミネート層、及び、ビアの配置を扱う。従って、レーザーブラインドビアを有する１＋２＋１構造の４層ＰＣＢ、または、メカニカルブラインドビアを有する２＋２構造の４層ＰＣＢは、レーザービアとベリードブラインドビアとを有する６層ＰＣＢと同等の性能指数を有するべきであるという要求を達成することができる。ここでのデータは単に推奨値であり、具体的な組み立て能力に応じて変更することができる。製造者に変更されるパラメータ、及び、状況に応じて提示されるパラメータ最適化は本特許出願の範囲内にある。

【0019】

本発明の４層プリント回路基板の信頼性は従来の６層基板の信頼性よりも優れている。

【0020】

本発明の４層プリント回路基板における基板全体の厚さは、ラミネートの厚さを変更することにより、手軽に調整することができる。ラミネートは従来の基板の材料に広く用いられており、供給不足のリスクがない。２つのラミネートがメカニカルブラインドビアを有する基板に使用されるので、基板が平坦であるという前提条件の下で、現在の技術水準に基づくと、最も薄く形成可能なラミネートは、実際のプロセスにおいて０．２ｍｍ／０．３ｍｍの厚さを持ち、制御可能な基板の厚さは０．７ｍｍ／０．９ｍｍとなる。これは、従来の６層１レベルＨＤＩ基板の厚さより少し薄い。これは基板の強度に特別な必要条件がある薄型デバイスの設計に適している。製造者の技術的な能力が高まると、６層基板に価格面で優位を保ちながら基板全体をより薄くすることも可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】図１は本発明の１実施形態に係る設計方法を示す略図である。

【図2】図２は本発明の第１の実施形態に係る第１のマイクロストリップの略図である。

【図3】図３は本発明の第１の実施形態に係る第２のマイクロストリップの略図である。

【図4】図４は本発明の第１の実施形態に係る第３のマイクロストリップの略図である。

【図5】図５レーザーブラインドビアを有する４層ＨＤＩプリント回路基板であって、第１の実施形態に係る発明の最終製品のメインボードとして用いられる４層ＨＤＩプリント回路基板の略図である。

【図6】図６はレーザーブラインドビアを有する４層ＨＤＩプリント回路基板であって、第１の実施形態に係る発明の最終製品のメインボードとして用いられる４層ＨＤＩプリント回路基板のラミネート構造の別の一実装を示す略図である。

【図7】図７はレーザーブラインドビアを有する４層ＨＤＩプリント回路基板であって、第１の実施形態に係る発明の最終製品のメインボードとして用いられる４層ＨＤＩプリント回路基板のラミネート構造の別の一実装を示す略図である。

【図8】図８はレーザーブラインドビアを有する４層ＨＤＩプリント回路基板であって、第１の実施形態に係る発明の最終製品のメインボードとして用いられる４層ＨＤＩプリント回路基板のラミネート構造の別の一実装を示す略図である。

【図9】図９はレーザーブラインドビアを有する４層ＨＤＩプリント回路基板であって、第１の実施形態に係る発明の最終製品のメインボードとして用いられる４層ＨＤＩプリント回路基板のラミネート構造の別の一実装を示す略図である。

【図10】図１０はレーザーブラインドビアを有する４層ＨＤＩプリント回路基板であって、第１の実施形態に係る発明の最終製品のメインボードとして用いられる４層ＨＤＩプリント回路基板のラミネート構造の別の一実装を示す略図である。

【図11】図１１はレーザーブラインドビアを有する４層ＨＤＩプリント回路基板であって、第１の実施形態に係る発明の最終製品のメインボードとして用いられる４層ＨＤＩプリント回路基板のラミネート構造の別の一実装を示す略図である。

【図12】図１２はメカニカルブラインドビアを有する４層プリント回路基板であって、第２の実施形態に係る発明の最終製品のメインボードとして用いられる４層ＨＤＩプリント回路基板の構造を示す略図である。

【図13】図１３は、第２の実施形態に係るメカニカルブラインドビアを有するプリント回路基板のラミネート構造の別の一実装を示す略図である。

【図14】図１４は、第２の実施形態に係るメカニカルブラインドビアを有するプリント回路基板のラミネート構造の別の一実装を示す略図である。

【図15】図１５は、第２の実施形態に係るメカニカルブラインドビアを有するプリント回路基板のラミネート構造の別の一実装を示す略図である。

【図16】図１６はメカニカルブラインドビアを有する４層基板のマイクロストリップの構造を示す略原理図である。

【図17】図１７はメカニカルブラインドビアを有する４層基板のストリップの構造を示す略原理図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

本発明についていくつかの実施形態を参照しながら以下に説明するが、本発明は、クレームにおいて定められ、包含される様々な実施の形態で実施することができる。説明は図を用いて行われ、図中において、同一の部材は同一の部材番号によって示される。.
さらに、ここで提示される主要なキーパラメータは有効なパラメータであるが、技術水準の進歩と共に変化する可能性がある。従って、技術水準の進歩に応じたパラメータを最適化すること、及び、ここで提示される最適化の考え方に鑑みてパラメータの値を変更することは本特許出願の範囲内であることを意味する。

【0023】

本出願において使用される「大きな面積を有する完全な接地」及び「大きな面積を有する接地銅板」といった概念は相対的な概念である。各概念は、例えば、基準層と関連する層における配線領域の、基準層における投射領域である基準層の領域であって、全く、または、ほとんど配線のない、完全な接地銅板を有する領域を示している。ほとんど配線がない場合、それによるＰＣＢ基板の性能パラメータへの影響は限定されており、そのことは当業者に知られている。また、ＰＣＢ基板の性能パラメータへの影響は、具体的なシナリオによって、当業者によって許容可能な範囲に限定することができる。

【0024】

ＨＤＩプリント回路基板のラミネート構造について次に説明する。

【0025】

１）６層１レベル１＋４＋１構造のＨＤＩ基板において、１＋４＋１は、ＨＤＩ基板のラミネート構造を示している。基板全体の層の数は６である。

【0026】

最初に一般的なビアを有する４層基板と同様な４層基板が組み立てられる点に構造の特徴がある。４層基板は６層基板の中央に位置するので、６層基板の層２、層３、層４及び層５と定義することができる。次に、６層基板の層１及び層６、すなわち、２つの外部層を形成するための層の追加方法を通じて、さらに、プリプレグと銅箔とが４層基板の最上面と最下面とにラミネートされる。それぞれ、層１及び層２、並びに、層５及び層６を相互接続するために、層１の配線と層６の配線とを形成する前に、１レベルブラインドビアを形成することができる。

【0027】

２）６層２レベル１＋１＋２＋１＋１構造のＨＤＩ基板において、１＋１＋２＋１＋１は、ＨＤＩ基板のラミネート構造を示している。基板全体の層の数は６である。

【0028】

最初に一般的なビアを有する２層基板と同様な２層基板が組み立てられる点に、上記構造の特徴がある。２層基板は６層基板の中央に位置するので、６層基板の層３及び層４と定義することができる。次に、６層基板の層２及び層５、すなわち、２つの外部層を形成するための層の追加方法を通じて、さらに、プリプレグと銅箔とが２層基板の最上面と最下面とにラミネートされる。それぞれ、層２及び層３、並びに、層４及び層５を相互接続するために、層２の配線と層５の配線とを形成する前に、１レベルブラインドビアを形成することができる。

【0029】

層２と層５とが組み立てられた後、６層基板の層１及び層６、すなわち、２つの外部層を形成するための層の追加方法を用いて、さらにプリプレグと銅箔とが層２の表面と層５の表面とにラミネートされる。それぞれ、層１及び層２、並びに、層５及び層６を相互接続するために、層１の配線と層６の配線とを形成する前に、１レベルブラインドビアを形成することができる。

【0030】

３）４層１＋２＋１構造のレーザーブラインドビアを有するＨＤＩ基板において、１＋２＋１はＨＤＩ基板のラミネート構造を示している。基板全体の層の数は４である。

【0031】

最初に一般的なビアを有する２層基板と同様な２層（両面）基板が組み立てられる点に、上記構造の特徴がある。２層基板は４層基板の中央に位置するので、４層基板の層２、及び、層３と定義することができる。次に、４層基板の層１、及び、層４を形成するための層の追加方法を通じて、さらに、プリプレグと銅箔とが２層基板の最上面と最下面とにラミネートされる。それぞれ、層１、及び、層２、並びに、層３、及び、層４を相互接続するために、層１の配線と層４の配線とを形成する前に、１レベルブラインドビアを形成することができる。

【0032】

４）２＋２構造のメカニカルブラインドビアを有するＨＤＩ基板において、２＋２はＰＣＢ基板のラミネート構造を示している。基板全体の層の数は４である。.
上記構造には、最初に２つの２層基板が組み立てられ、それぞれが一般的なビアを有する２層基板と同様の基板である点に特徴がある。ラミネート順に、２層基板の一方は４層基板の層１、及び、層２として定義され、もう一方は、４層基板の層３、及び、層４として定義される。次に、４層基板を形成するために、ラミネート順に２つの２層基板がラミネートされる。層１と層４とを相互接続するビアを４層基板に形成することができる。

【0033】

従来の６層ＨＤＩ基板は、組み立て工程が過度であること等により、比較的コストが高い。しかしながら、本発明の各実施形態は、従来の６層ＨＤＩ基板に代えて、レーザーブラインドビアを有する４層構造のＨＤＩ基板（図５から図１１を参照）、または、メカニカルブラインドビアを有する４層構造のプリント回路基板（図１２から図１５を参照）の設計方法を提供することにより、層の数を減らす設計を通じて、既存の多層プリント回路基板の最も重要な性能を維持しながら、組み立てコストを削減し、信頼性を改善することができる。

【0034】

〔第１の実施形態〕
図５に示すように、本発明の実施形態に従って設計されたレーザーブラインドビアを有する４層ＨＤＩ基板は、２つの外表面層、すなわち、第１の層（層１）１０、及び、第４の層（層４）４０と２つの内部層、すなわち、第２の層（層２）２０、及び、第３の層（層３）３０とを備えており、さらにレーザーブラインドビア５５、ベリードビア６０、及び、貫通ビア７０を備えている。図５の構造は、単に本発明の実施形態に係る構造形式の１つを例示するものである。さらに、図６から図１１はレーザーブラインドビアを有する４層プリント回路基板の構造形式を概略的に示している。好適な本実施形態と関連し、以下に具体的な技術の詳細について説明する。

【0035】

レーザーブラインドビアを有する４層ＨＤＩ基板のラミネート層の設計に関する具体的なパラメータを以下の表１に示す。

【0036】

【表1】

【0037】

表面層と該表面層に隣接する内部層との間の厚さ（すなわち、最上層と層２との間のプリプレグの厚さ、及び、層３と最下層との間のプリプレグの厚さ）は、それぞれ６０μｍから８０μｍの間の値をとる。

【0038】

表面層と該表面層に隣接する内部層との間の厚さが、それぞれ６０μｍ、７０μｍ及び８０μｍであるような３つの例を挙げる。

【0039】

第１の例において、プリプレグ層の材質はプリプレグのみであり、表面層と各表面層に隣接する内部層との間のプリプレグ層の厚さは６０μｍである。また、層２と層３との間のラミネートの材質もプリプレグであるが、厚さは可変である。最上層、層２、層３及び最下層は、それぞれ銅によってできており、厚さは２５μｍである。この例において説明するレーザーブラインドビアを有する４層ＨＤＩ基板の材質、パラメータ、及び、構造的階層は、小型化の要求を満たし、通常の使用における性能を保証することができる。

【0040】

第２の例において、プリプレグ層の材質はプリプレグのみであり、表面層と各表面層に隣接する内部層との間のプリプレグ層の厚さは７０μｍである。また、層２と層３との間のラミネートの材質もプリプレグであるが、厚さは可変である。最上層、層２、層３及び最下層は、それぞれ銅によってできており、厚さは２５μｍである。この例において説明するレーザーブラインドビアを有する４層ＨＤＩ基板の材質、パラメータ、及び、構造的階層は、小型化の要求を満たし、通常の使用における性能を保証することができる。

【0041】

第３の例において、プリプレグ層の材質はプリプレグのみであり、表面層と各表面層に隣接する内部層との間のプリプレグ層の厚さは８０μｍである。また、層２と層３との間のラミネートの材質もプリプレグであるが、厚さは可変である。最上層、層２、層３及び最下層は、それぞれ銅によってできており、厚さは２５μｍである。この例において説明するレーザーブラインドビアを有する４層ＨＤＩ基板の材質、パラメータ、及び、構造的階層は、小型化の要求を満たし、通常の使用における性能を保証することができる。

【0042】

大量生産における製造容易性設計（ＤＦＭ）の要求、及び、製造者の現在の技術力に基づく推奨によると、ラミネートの厚さは４ｍｉｌ以上、望ましくは、８ｍｉｌ以上であり、上記厚さは次のような一連の値をとることができる。

【0043】

０．１ｍｍ、０．２ｍｍ、０．３ｍｍ、０．４ｍｍ、０．５ｍｍ、０．６ｍｍ、０．７ｍｍ、０．８ｍｍ、０．９ｍｍ、及び、それ以上。基板の材質に関する値の変化に応じて、この一連のデータは変わる可能性がある。現在、製造者に推奨される基板の厚さの最小値は０．５ｍｍであり、この場合のラミネートの厚さは８ｍｉｌである。ラミネートが厚くなるに従って連続的に基板も厚くなる。最適化によって基板が厚くなることもある。しかしながら、技術水準の上昇の結果として、超薄型設計の必要要求を満たすほどに基板が薄くなる可能性もある。プリプレグ１０８０は、樹脂付き銅（ＲＣＣ）でできた基板よりも高い強度をもつ基板を構成し、安価であり、現在最も一般的に使用される基板材料として選択されている。

【0044】

本発明の実施形態に係る、層の数を減らして、６層ＨＤＩ基板を、レーザーブラインドビアを有する４層ＨＤＩ基板にする設計方法について以下に詳細に説明する。

【0045】

図１は、本発明の一実施形態に係る設計方法の略図を示し、該方法は次の工程を含んでいる。

【0046】

Ａ１．外表面層に隣接する内部層の領域毎に信号線を配線する。

【0047】

２つの内部層が主配線層であるという原則の下、機能領域毎に信号線が配線される。

【0048】

Ａ２．外表面層を、全く、または、ほとんど配線せずに配置し、貫通ビアを通じて主接地として相互接続する。

【0049】

２つの外表面層は、全く、または、ほとんど配線せずに配置され、主基準接地として協働するため、及び、２つの内部層の各々の配線に主帰路電流接地を供給するために、貫通ビアを通じて十分に相互接続される。これによって信号のクロストークを低減するための完全な帰路電流のパスを供給することができる。

【0050】

Ａ３．目標インピーダンス値を制御するために、配線幅、及び、層の高さのパラメータを設定する。

【0051】

配線幅、層の高さ、誘電率（ＤＫ）の値、及び、銅の厚さの一貫性を制御することにより、最終的な目標インピーダンス値を間接的に制御するために、配線幅、層の高さ、誘電率（ＤＫ）の値、及び、銅の厚さのパラメータを設定する。配線幅、層の高さ、誘電率（ＤＫ）の値、及び、銅の厚さが、設計パラメータに設定されている限り、最終的な目標インピーダンス値は保障される。誘電率（ＤＫ）の値、及び、銅の厚さの変化はインピーダンス値にほとんど影響を与えず、インピーダンスの変化は約１オームである。従って上記２要素の影響は無視することができる。

【0052】

工程Ａ１，Ａ２、及び、Ａ３には、必ずしも決まった順序は存在せず、単に説明のために示したものであることに留意すべきである。

【0053】

本発明の実施形態について、図１に示された設計方法と関連して、さらに詳細に説明する。また、次の様態が主に含まれる。

【0054】

１．貫通ビアのパラメータ、配線幅、及び、配線の間隔が設定される。

【0055】

本発明の実施形態は、貫通ビア、配線幅、及び、配線の間隔に関して、従来の６層基板と同一の設定を採用する。ここで提示される主要なキーパラメータは有効なパラメータであるが、技術水準の進歩とともに継続して変化すると考えられる。

【0056】

１）レーザーブラインドビア：穴あけ直径Ｎは５ｍｉｌであり、接続パッド（ＰＡＤ）の直径は１２ｍｉｌである。製造者の技術力が上がるにつれて、レーザーの穴あけ直径Ｎも継続的に小さくなり、従って、穴があけられたＰＡＤの直径Ｍも小さくなると考えられる。レーザーの穴あけ直径Ｎと穴があけられたＰＡＤの直径Ｍとの関係は、Ｍ＞＝Ｎ＋Ｄであることが推奨される。ここで、Ｄはインクリメント値であり、Ｄ＞＝６ｍｉｌである。

【0057】

２）メカニカルベリードビア、及び、貫通ビア：穴あけ直径Ｎ＞＝８ｍｉｌであり、ＰＡＤの直径Ｍ＞＝Ｎ＋Ｄである。ここでＤ＞＝１０ｍｉｌである。ＰＡＤが大きいほど、組み立てコストが小さくなると考えられる。従って、最適化のために、Ｍの値を大きくしながらＮの値を大きくしてもよいが、望ましい配線幅、及び、配線の間隔は保障されるべきである。

【0058】

３）大量生産のための配線幅、及び、配線の間隔：製造者の現在の技術水準に基づいて、配線幅、及び、配線の間隔はそれぞれ３ｍｉｌ以上である。配線幅、及び、配線の間隔は、最適化のための大きくしてもよく、組み立てコストも下がると考えられる。

【0059】

４）大きな銅板から他の配線、及び、ＰＡＤまでの間隔は６ｍｉｌ以上である。間隔が大きくなるほど、組み立てコストが下がると考えられるが、銅板の有効領域が小さくなり、重要な信号を分離したり、保護したりする効果が小さくなる。従って、上記のすべてに関しては注意を払う必要がある。

【0060】

２．信号層の配線
４層の携帯電話用の基板を例に挙げる。一般的な４層の携帯電話用の基板において、２つの外部層の一方は、キー配置側、及び／または、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）画面配置側に構成され、もう一方は主要デバイスの配置側である。

【0061】

本発明の実施形態に係る設計方法において、原則として、信号層のレイアウトは、機能により厳密に領域が分割され、無線周波数信号領域、及び、デジタル信号領域の外部に、それぞれ外部遮蔽箱／外部遮蔽空洞が配置されるというものである。表面層において短い線を通じて配線をできるだけ近距離で相互接続するために、このレイアウトにおいては、できるだけ回路の信号の伝達方向において、上記領域内の対応する機能モジュールのできるだけ内側に、デバイスが配置される。たとえ内部層において線を通じて配線を相互接続しなければならないとしても、短い線を検討するべきであり、できるだけ交差しないようにするべきである。このレイアウトによって配置されたデバイスが整然としてきれいな外観を持つことを考えると、機能モジュールの分割は、明確で合理的なことである。

【0062】

信号層の配線における原則は、２つの内部層が主配線層であり、２つの外表面層が可能であれば配線なしで配置されることである。２つの内部層を配線する際における各層の配線の原則として、可能であれば、配線に対応する隣接する層の領域は、大きな面積を有する接地銅板が配置されるか、垂直に配置された少数の配線が配置されるべきである。外表面層が最下部の表面層である場合、表面層の配線は、短い線で経路が定められるべきである。また、機械全体の放射干渉を低減するために、可能であれば、表面層の配線は、遮蔽空洞／遮蔽箱の内部にあるべきである。

【0063】

各信号線の配線設計について以下に詳細に説明する。

【0064】

２．１ 無線周波数（ＲＦ）信号線の処理
ＲＦ信号線は内部層に配置され、内部層に隣接する２つの層は、大きな面積を有する完全接地である。ＲＦ信号線は、キーボード配置側の隣接する内部層に配置することも、デバイス配置側に隣接する内部層に配置することも可能である。また、ＲＦ信号線は、隣接する層が大きな面積を有する完全接地であるような表面層に配置することも可能である。

【0065】

２．２ 電源供給ラインの処理
１）主電源供給ラインは、内部層、好ましくは、キーボード配置側に隣接する内部層の基板の縁に沿って配置される。例えば、主電源供給ラインは、キーボード配置側に隣接する内部層の基板の縁に配置することができる。２つの隣接する層は、大きな面積を有する接地銅板を伴って配置され、異なる層の接地銅板の互いに対する接続性は良好である。分離接地と他の層の接地との接続性を良好にするために、主電源供給ライン、及び、基板の縁は、太い接地線、または銅板により分離するか、分離接地の縦方向に、分離接地の距離間隔で接地ビアを追加してもよい。

【0066】

２）他の電源供給ラインは、内部層、好ましくは、キーボード配置側に隣接する内部層に配置される。可能であれば、配線が、キーボードＰＡＤと垂直に重なり合わないようにし、他の内部層の配線とできるだけ交差しないようにすべきである。また、配線が交差する場合は、できるだけ垂直に交差するべきである。

【0067】

２．３ 重要な音声信号線の処理
重要な音声信号線は、キーボード配置側に隣接する内部層において配線されることが望ましい。配線された音声信号線は、大きな面積を有する接地銅板を伴って配置されるキーボード配置側の一部に対応し、キーボードＰＡＤから離される。音声信号線に隣接する他の内部層の部分は、可能な場合、完全接地銅板である。この部分に配線を配置しなければならない場合、配線はできるだけ少なく、垂直に配置されるべきであるが、できるだけクロック信号線であるべきではない。音声信号線が、主要デバイス配置側に隣接する内部層に配置される場合、該内部層に隣接する２つの隣接層は、可能な場合、完全銅板である必要があり、特に、主要デバイス側の高速信号、及び、電源信号用デバイスピンＰＡＤは、避けられるべきである。音声信号線は、他の層、または、同じ層の大きな面積を有する接地と十分に相互接続された接地線によって、同じ層の周囲の信号線から分離されるべきである。

【0068】

一般的に、音声信号線は、外側に非常に短く伸びている場合、または、遮蔽箱、あるいは、遮蔽空洞内部の長さが限られている場合を除いて、表面層に配置されない。音声信号の品質を保障することができるように、表面層の音声信号線と音声信号線用ピンＰＡＤとの下の隣接する層は、完全接地銅板であるべきである。

【0069】

２．４データバスの処理
データバスは、主要デバイス配置側に隣接する内部層に配線されるのが好ましい。データバスは、可能であれば、同一の層に配線され、表面層の短い線は、データバスが交差する場合における層の切り替えに必要である。一般に、既存のデータバスは、カテゴリによっても群によっても区分されないが、本発明の実施形態に係る設計方法において、データバスは、カテゴリ別に群に分けられ、群ごとに配線され、群は接地線によって互いに分離され、これによってクロストークを低減している。分離のための接地線は、大きな面積を有する接地と、他の層の接地とに十分に相互接続されている。区別可能なデータバスの群には、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）データ線、インターフェイス線、ジョイントテストアクショングループ（ＪＴＡＧ）線、シリアルポート線、ユーザ識別モジュール（ＵＩＭ）カード線、キーボード線、マルチメディアデータ線、及び、アドレス線等がある。

【0070】

２．５ クロック信号線の処理
クロック信号線は、キーボード配置側に隣接する内部層に配線されるのが好ましい。配線されたクロック信号線は、大きな面積を有する接地銅板が配置されるキーボード配置側の一部に対応し、キーボードＰＡＤから離れている。また、キーボード配置側に隣接する他の内部層の一部は、可能な場合、完全接地銅板である。この部分に配線を配置しなければならない場合、配線はできるだけ少なく、垂直に配置されるべきであるが、できるだけ音声信号線であるべきではない。

【0071】

２．６ マルチメディア信号線の処理
マルチメディア信号線は、主要デバイス配置側に隣接する内部層に配線されるのが好ましい。マルチメディア信号線は、可能であれば、同一の層に配線され、表面層の短い線は、マルチメディア信号線が交差する場合における層の切り替えに必要である。一般に、既存のマルチメディア信号線は、カテゴリによっても群によっても区分されないが、本発明の実施形態に係る設計方法において、マルチメディア信号線は、カテゴリ別に群に分けられ、群ごとに配線され、群は接地線によって互いに分離され、これによってクロストークを低減している。分離のための接地線は、大きな面積を有する接地と、他の層の接地とに十分に相互接続されている。

【0072】

２．７ 主接地の設計
６層ＨＩＤ基板において、内部層の１つは、主接地として機能することができ、主接地は、信号の帰路電流経路を提供するために使用され、これによって信号間のクロストークを低減している。６層ＨＤＩ基板において、内部層を主接地として動作させることにより、大きな面積を有する完全な帰路電流接地を提供することができ、その結果、帰路電流経路として主接地を用いることによる信号間のクロストークは小さくなる。対照的に、４層ＨＤＩ基板は、２つの内部層のみを備えており、内部層の１つを主接地として動作させることは実行可能でない。言い換えると、どの層にも完全な主接地を備えることができない。結果として、４層基板の主な問題は、主接地の銅板が不完全であり、高速信号の帰路電流経路が、不連続、及び、不完全になり、その結果、クロストークが起こりうることである。本発明の実施形態に係る設計において、全く、あるいは、できるだけ配線せずに、２つの外表面層が、配置され、貫通ビアを通じて十分に相互接続される。これにより、２つの外表面層は、２つの内部層の配線にそれぞれ主帰路電流接地を提供する主基準接地として協働し、その結果、完全な帰路電流経路を備えることができ、信号のクロストークを低減することができる。配線が完了すると、すべての空いている領域が接地され、接地銅板のパッチは十分な数の接地ビアを通じて、大きな面積を占める接地銅板と十分に相互接続される。

【0073】

２．８ 基板全体のＥＭＣ性能を効果的に改善するためのＢＧＡ領域における配線方針。この方針は、４層基板に限定されず、レーザーブラインドビアを有するすべてのＨＤＩ基板に適用される。

【0074】

１）レーザー貫通ビアのＰＡＤによって、信号に占有される基板表面層の領域が増えないように、レーザーマイクロビアはデバイスＰＡＤの真下に配置される。

【0075】

２）上記表面に配線はされないが、大きな面積を有するメッシュ銅板が配され、その大きい面積を有する銅板の連続性及び均一性は、可能であれば現在のＰＣＢ組み立てプロセスで、保障されると考えられる。表面の接地メッシュ銅板は、デバイスの基準プレーン層として機能することができ、デバイスのノイズを効果的に吸収する。接地メッシュは、従来の高速デジタル基板のどの接地プレーン層よりもデバイスに近いので、接地プレーンの中で最良の効果がある。結果として、デバイス本体から発せられるＥＭＩノイズを大きく低減することができる。

【0076】

３）表面に配線を配置する必要がある場合、表面層の大きな面積を有する銅板の相互接続性を損なわないように、配線は、できるだけ短くするべきである。

【0077】

４）主配線層は、表面下層（すなわち、表面層に隣接する内部層）である。同様に、表面層の大きな面積を有する接地メッシュ銅板は、表面下層の多くの配線に主基準帰路電流接地を提供する。ＨＩＤ基板の構造のために、表面層と表面下層との間隔は、どの従来の層の間の間隔よりも短いため、この場合、様々な信号が、該信号の帰路電流接地に最も近くなる。その結果、信号と該信号の帰路電流接地との間において、信号の多くのエネルギーを合成することができ、外側に向かう放射を大きく低減することができる。

【0078】

５）一般的に、信号線の信号基準プレーン（隣接する表面層）から表面下層に配置された信号線までの距離は、同一層の信号間の最短距離よりもずっと短く、一般的に、２．８：４以下である。従って、信号間のクロストークは、信号と、帰路電流信号との間の結合部分よりもずっと低く、信号間のクロストークを効果的に抑制することができる。

【0079】

６）表面層の接地メッシュ銅板は、表面層にデバイスの取り付けパッドが存在するため、完全に連続的であるわけではない。主な非連続領域は、ＢＧＡデバイス領域と呼ばれる。ＢＧＡデバイスのパッドの直径は、一般的に、１０ｍｉｌ、１２ｍｉｌ、１４ｍｉｌ、及び、１６ｍｉｌなどであるが、規則１）が守られると、既存のＰＣＢ組み立てプロセス能力の下で、ＰＩＴＣＨ＞＝０．５ｍｍである現在のＢＧＡパッドを、銅板を通じて相互接続することが可能である。

【0080】

７）ＰＣＢ設計ツールにおける間隔に関するルールセットの設計規則には、次の規則がある。

【0081】

Ｐ＝２Ｓ＋Ｗ Ｐ＞＝０．５ｍｍ Ｗ＞＝３ｍｍ
Ｐ：ＢＧＡパッドピンの中心間の間隔
Ｓ：銅板または配線と、パッドとの間隔
Ｗ：銅板または配線の最も狭い部分の幅
信号層の配線に関する上記の説明は、次のように要約される。

【0082】

４つの内部層が存在するため、既存の６層基板に配線することは容易である。４層基板に同数の線を配置し、信号のクロストークについて検討すべきである。２つの内部層が、４層基板において主配線層として機能することが望ましい。４層基板の特別なラミネート構造のために、２つの主配線層の各々は、層の間の間隔が短い外表面層に隣接する。外表面層は、ほとんど配線なしに配置されるので、貫通ビアを通じて十分に相互接続し、隣接する内部層に良好な帰路電流接地を提供することができる。さらに、２つの内部層の間隔は、２つの内部層からそれぞれに最も近い外表面層までの間隔に比べてずっと大きく（２倍以上、好ましくは、３倍以上）、結果として、電磁場の空間分布理論の演繹によると、そのような間隔で配置された２つの内部層における配線間のクロストークを、内部層の配線とそれぞれに最も近い表面層の配線との間のクロストークに比べはるかに低くすることが可能であり、およそ１０％になる。従って、上記の信号層の配線規則に基づいて、基板全体の信号間のクロストークを効果的に制御することができる。最大クロストークは、表面層の配線と、それぞれの隣接する層の配線とが完全に重なる場合におけるクロストークとして定義され、上記の信号層の配線規則に基づいて配線された４層ＨＤＩ基板の信号間のクロストークは、累積的効果を考慮しなくても、最大クロストークのわずか約１０％にすることができる。

【0083】

３．インピーダンス制御設計
現在のＰＣＢ組み立ての際、最終的なインピーダンスの制御目標値は、一般的に、設計フェーズにおいて提案され、後に製造者によって、各組み立てレベルに応じた調整を通じて達成される。しかし、携帯電話の基板のような、ターミナル型基板においては、配線が短く、無線周波数信号線の配線におけるインピーダンス制御の一貫性（または連続性）は、最終的なインピーダンス制御目標値よりも優先される。この原理に従って、本発明の実施形態に係る設計方法において、最終的なインピーダンス制御目標値を間接的に制御するために、配線幅、層の高さ、誘電率（ＤＫ）値、及び、銅の厚さを制御する。配線幅、層の高さ、誘電率（ＤＫ）値、及び、銅の厚さが設計パラメータの範囲であれば、最終的なインピーダンス制御目標値を保障することができる。この方法は、インピーダンス制御を保障する一方、異なるＰＣＢ製造者によって製造された基板における基板全体の電気的性能の一貫性を保証することができる。これは、回路パラメータの調整に有利であり、様々な電気に関する指標のマージンを保障することを容易にし、より安定性、及び、信頼性をもって、基板を動作させることが可能になる。

【0084】

４層基板におけるインピーダンス制御の一様な設計によって、配線幅／層の高さを制御することにより、より直接的なインピーダンス制御が可能となる。これにより、インピーダンステストのための製造者の負荷を減らすこともできるので、組み立てコストを削減することができる。ユニット基板を接合した基板がデバック中のバックアップテストパターンとして動作するように、インピーダンス制御パターンを補助エッジで組み立てることができる。

【0085】

３．１ インピーダンス制御の許容範囲の解析
本発明の実施形態に係る設計方法において、一般的な配線幅の許容範囲は＋／−２０％と定められ、一般的な基板材料の厚さの許容範囲は以下の表２に示される。

【0086】

【表2】

【0087】

インピーダンス制御に関連する主な要素は、配線幅、層の高さ、誘電率、及び、銅の厚さである。誘電率（ＤＫ）値／銅の厚さの変化はインピーダンス値にほとんど影響を与えず、インピーダンス値の変化は約１オームである。従って、上記２要素の影響は無視することができる。組み立てプロセスの特徴を考えると、ＰＣＢのラミネート加工において、ビアを充填するため、及び、銅のない領域を充填するために基礎材料が移動するので、層の高さは、実際には減少する。基板の材料の厚さが設計上の厚さを超えても、厚さは設計上の許容範囲内に収まるはずである。ラミネート加工によるビア充填、及び、銅のない領域の充填が終わると、過度に厚い基板材料の厚さを減らすことができる。基板材料の厚さは、許容誤差がプラスにはならず、許容誤差がマイナスの範囲だけを考慮することができる。さらに、最終的な配線幅は、アンダーカットのために、常に設計上の配線幅よりも小さくなる。従って、マイナスの許容誤差をとる配線幅が、目標インピーダンス値に与える影響のみを考慮することができる。

【0088】

一般的に、配線幅、及び、層の高さは減少する傾向にある。配線幅が小さいほど、インピーダンスは大きくなり、層の厚さが小さいほど、インピーダンスは、小さくなる。従って、配線幅、及び、層の厚さが両方とも減少すると、配線幅の誤差によるインピーダンスへの影響は、層の厚さの誤差によるインピーダンスへの影響を補完する。従って、単一の要素の最大許容範囲は、インピーダンスへの影響を最大にする。

【0089】

様々な配線構造、及び、インピーダンスの計算について以下に詳細に説明する。

【0090】

３．２ マイクロストリップ構造、及び、インピーダンスの計算条件
図２は、第１の実施形態に係る第１のマイクロストリップの略図を示し、Ｗ１は配線幅、Ｗは下部を切り取った後の配線幅、Ｔは銅の厚さ、Ｈはプリプレグの層の高さを示している。

【0091】

参考として、インピーダンスが５０オームであるマイクロストリップの設計値、及び、制御値について、以下の表３に示す。計算ツールは、ＣＩＴＳ２５ ＶＥＲＳＩＯＮ ２００４である。

【0092】

【表3】

【0093】

３．３ 穴が開いた表面下層を有するマイクロストリップ構造、及び、インピーダンスの計算条件
図３は、本発明の第１の実施形態に係る第２のマイクロストリップの略図を示しており、Ｗ１は配線幅、Ｗは下部を切り取った後の配線幅、Ｔは銅の厚さ、Ｈはプリプレグ、及び、ラミネートの層の高さ、Ｈ１はラミネートの層の高さを示している。

【0094】

参考として、穴が開いた表面下層を有するマイクロストリップであって、インピーダンスが５０オームであるマイクロストリップの設計値について、以下の表４に示す。計算ツールは、ＣＩＴＳ２５ ＶＥＲＳＩＯＮ ２００４である。

【0095】

【表4】

【0096】

表４において、５０オームの目標インピーダンスを計算するために、ラミネートの厚さに応じた適切な値をインクリメント値Ｄ２に割り当てることができる。ラミネートの厚さは、０．２ｍｍ以上であり、インクリメント値Ｄ１は、０．０５ｍｍの倍数とすることができる。

【0097】

３．４ ベリードストリップ構造、及び、インピーダンスの計算条件
４層基板の特別な構造（１＋２＋１）のため、たとえ、配線幅が最小の４ｍｉｌになるように組み立てられたとしても、ストリップは、およそ３６オームの最も高いインピーダンスを持ち、ベリードストリップ構造を形成するために穴があけられた場合のみに、５０オームのインピーダンスを達成することができる。

【0098】

図４は、本発明の第３の実施形態に係る第３のマイクロストリップの略図を示しており、Ｗ１は配線幅、Ｗは下部を切り取った後の配線幅、Ｔは銅の厚さ、Ｈはプリプレグとラミネートとの層の高さ、Ｈ１はラミネートの層の高さを示している。

【0099】

参考として、インピーダンスが５０オームであるベリードマイクロストリップの設計値について、以下の表５に示す。計算ツールは、ＣＩＴＳ２５ ＶＥＲＳＩＯＮ ２００４である。

【0100】

【表5】

【0101】

表５において、５０オームの目標インピーダンスを計算するために、ラミネートの厚さに応じた適切な値をインクリメント値Ｄ２に割り当てることができる。ラミネートの厚さは、０．２ｍｍ以上であり、インプリメント値Ｄ１は、０．０５ｍｍの倍数とすることができる。

【0102】

インピーダンス制御設計においては、下記の事項について考慮しなければならない。

【0103】

１）配線幅が４ｍｉｌである場合、通常の配線幅は最小限に達し、インピーダンスの値は大きく減少する。インピーダンス値の変化によって製品優良率が減少することを避けるために、インピーダンス制御のためのストリップの配線幅の最小値が５ｍｉｌ以上になるように制御されるべきである。

【0104】

２）計算したインピーダンス値が５０オームであれば、大量生産される基板が、確実にインピーダンス制御の必要条件を満たすように、＋／−７オームのインピーダンス制御の誤差範囲が使用されることが望ましい。結果として、インピーダンス制御の追加の指定も、インピーダンス制御のための追加のコストも必要とならない。

【0105】

３）インピーダンス制御の誤差を＋／−５オームに低減するためには、材料コストを増やさないように、配線幅、及び、誘電体厚制御許容範囲を増やさず、幅の広い線を使用することが望ましい。

【0106】

４）ビアの密度が高くなりすぎないように制御し、接地銅板を空いている領域に広げる処理によって層の厚さが減り過ぎないように制御することができる。その結果、インピーダンス制御許容範囲を狭めることを間接的に保障することができる。

【0107】

本発明の実施形態に係る設計方法を用いて組み立てられた４層ＨＤＩ基板をテストしたところ、６層ＨＤＩ基板と同等の性能を達成できることが示されている。さらに、４層基板の中間のラミネートは比較的厚いので、薄いラミネートよりも優れた耐高温強度、及び、耐高圧強度を有している。従って、比較的厚いラミネートをもつ４層基板は、平坦性において、６層基板よりも優れており、より優れた耐高温性能も有している。４層ＨＤＩ基板は、静電気放電（ＥＳＤ）／電磁両立性（ＥＭＣ）／昇温試験／高低温試験／耐衝撃／落下といった他の信頼性試験も順調に通過する。本発明の実施形態に係るＰＣＢの層を減らす設計方法を通じて、性能は実質的に変わらずに、層の数を減らすことにより、既存の６層ＨＤＩ基板を４層ＨＤＩ基板にし、結果として、使用される材料の数量が減ること、及び、組み立て工程が短くなることにより、組み立てコスト、及び、材料コストの両方を削減することができる。

【0108】

層の数を減らす設計によって既存の６層ＨＤＩ基板を４層ＨＤＩ基板にする例を用いて、本発明の実施形態について説明したが、本発明の実施形態はこれに限定されるものではないことに留意すべきである。層の数を減らすことによる設計によって、ＰＣＢの組み立てコストを低減するという設計思想、及び、詳細技術は、Ｍ層の基板をＮ層の基板にするような設計に拡張することができる（Ｍ＞Ｎ）。

【0109】

〔第２の実施形態〕
図２を参照すると、本発明の実施形態により設計されたメカニカルブラインドビアを有する４層ＰＣＢ基板は、２つの表面層、すなわち、第１の層（層１）１０、及び、第４の層（層４）４０、並びに、２つの内部層、すなわち、第２の層（層２）２０、及び、第３の層（層３）３０を有している。４層ＰＣＢ基板は、さらに、ブラインドビア５０、及び、貫通ビア７０を有している。図１２において示された構造は、単に本発明の実施形態におけるメカニカルブラインドビアを有する４層ＰＣＢ基板の構造形式を例示したものであり、メカニカルブラインドビアを有する４層ＰＣＢ基板の構造形式は、図１３から図１５に示されている。

【0110】

好適な実施形態と関連して、メカニカルブラインドビアを有する４層ＰＣＢ基板の特別な技術的詳細について以下に説明する。レーザーブラインドビアを有する４層ＨＤＩ基板の実施形態については、他の技術的詳細において、参照することができる。

【0111】

１．上記構造に関するビアのパラメータ、配線幅、及び、配線の間隔
メカニカルビアと同一のパラメータ設定、及び、既存の６層ＨＤＩＰＣＢ基板の配線幅、及び、配線の間隔の設定を採用する。ここで提示される主要なキーパラメータは、有効なパラメータであるが、技術水準の進歩と共に継続して変化すると考えられることにも留意すべきである。このことは、以下の技術パラメータの具体的なデータにもあてはまる。従って、そのようなパラメータは、単に、参考として推奨されるものであり、技術水準の進歩に伴うパラメータの最適化、及び、状況に応じて提示される最適の考え方の観点からパラメータを変化させることは、本特許出願の範囲に入る。

【0112】

メカニカルブラインドビアにおいて、穴あけ直径はＮで表わされる。Ｎ＞＝８ｍｉｌであり、ＰＡＤの直径Ｍ＝Ｎ＋１０ｍｉｌである。また、ＰＡＤが大きくなるほど、組み立てコストは下がる。従って、最適化のためにＮを増やすことができ、その結果、Ｍが増えるが、望ましい配線幅、及び、配線の間隔を保障しなければならない。

【0113】

２．ラミネート加工された層の設計
ここで、メカニカルブラインドビアを有する２＋２の４層基板のラミネート加工された層の設計のみを示す。メカニカルブラインドビアを有しない４層貫通ビア基板は、従来の４層基板の構造を持ち、その設計技術は十分に発展したものであり、その詳細な説明は省略する。

【0114】

メカニカルブラインドビアを有する４層ＨＤＩ基板のラミネート加工された層の設計に関する具体的なパラメータについて、以下の表６に示す。

【0115】

【表6】

【0116】

大量生産におけるＤＦＭの必要条件、及び、製造者の現在の技術力に基づいた推奨によると、ラミネートの厚さは４ｍｉｌ以上であり、０．１ｍｍ／０．２ｍｍ／０．３ｍｍ／・・・を含む一連の値をとることができる。

【0117】

製造者の現在の技術力を考慮すると、基板の厚さの最小限度は理論上０．７ｍｍであるので、ラミネートの厚さは０．８ｍｉｌである。中央にあるプリプレグは、１０８０／２１１６／３３１３／７６２８から任意に選択できる。比較的厚いプリプレグを使用するのが望ましい。ラミネートが厚くなるにつれて、基板も厚くなる。最適化のために基板を厚くすることができる。しかし同様に、技術水準の上昇によって、超薄型設計の必要条件に準拠するほどに基板が薄くなる可能性もある。また、他の類似の安価な誘電体を使用してもよい。

【0118】

３．クロストーク制御の原理
メカニカルビアを有する４層基板において、２つの内部層が主要な配線層として機能することが望ましい。メカニカルビアを有する４層基板の特別なラミネート加工を施した構造により、２つの主要な配線層は、両者の間隔が短く、それぞれ２つの表面層からの間隔が長くなるかもしれない。２つの内部層における配線間のクロストークを効果的に制御するために、２つのラミネート間のプリプレグを厚くする一方、可能であれば、２つのラミネートを薄くすべきである。可能であれば、２つの内部層の配線は、互いから離すべきであり、互いに交差する場合は、互いに垂直になるべきである。隣接する層において、重要な信号線は、厳密に限られた回数だけ他の線と交差してもよい。

【0119】

４．インピーダンス制御の原理
携帯電話の基板の配線は短く、無線周波数配線のインピーダンス制御の一貫性、または、連続性は、最終的なインピーダンス制御目標値に優先する。この原理に従って、インピーダンスの連続性を間接的に制御するために、配線幅／層の間の間隔／誘電率（ＤＫ）値／銅の厚さの一貫性を制御することができる。この方法は、インピーダンス制御を保障する一方で、異なるＰＣＢ製造者によって製造された基板における基板全体の電気的性能の一貫性を保証することができる。これは回路パラメータの調節に有利であり、様々な電気に関する指標のマージンを保障することを容易にし、より安定性、及び、信頼性をもって、基板を動作させることが可能になる。

【0120】

ここで、メカニカルブラインドビアを有する４層基板のためのインピーダンス制御方法のみを示す。メカニカルブラインドビアを有しない４層貫通ビア基板のインピーダンス制御は、十分に発達した技術であり、その詳細な説明については述べない。

【0121】

メカニカルブラインドビアを有する４層基板のラミネート加工された層の設計について、図１２から図１５に示す。特に、別々に組み立てられた２つの両面基板は、ラミネート加工し、穴を開け、めっきをするために、積み重ねられる。

【0122】

メカニカルブラインドビアを有する４層基板におけるインピーダンス制御の均一な設計により、配線幅／層の間の間隔を制御することにより、より直接的なインピーダンスの制御が可能になる。これにより、インピーダンステストのための製造者の負荷を減らすこともできるので、組み立てコストを削減することができる。ユニット基板を接合した基板がデバック中のバックアップテストパターンとして動作するように、インピーダンス制御パターンを補助エッジで組み立てることができる。

【0123】

４．１インピーダンス制御の許容範囲の解析
一般的な配線幅の許容範囲は＋／−２０％である。

【0124】

４層ＨＤＩ基板における一般的な基板材料の厚さの許容範囲を、以下の表７に示す。

【0125】

【表7】

【0126】

１）インピーダンス制御に関連する主な要素は、配線幅／層の高さ／誘電率／銅の厚さである。誘電率（ＤＫ）値／銅の厚さの変化はインピーダンス値にほとんど影響を与えず、インピーダンス値の変化は約１オームである。従って、上記２要素の影響は無視することができる。

【0127】

２）組み立てプロセスの特徴を考えると、ラミネート加工において、ビアを充填するため、及び、銅のない領域を充填するために基礎材料が移動するので、層の高さは、実際には減少する。基板の材料の厚さが設計上の厚さを超えても、厚さは設計上の許容範囲内に収まるはずである。ラミネート加工によるビア充填、及び、銅のない領域の充填が終わると、過度に厚い基板材料の厚さを減らすことができる。全体として、基板材料の厚さは、許容誤差がプラスにはならず、許容誤差がマイナスの範囲だけを考慮することができる。

【0128】

３）組み立てプロセスを考えると、アンダーカットのために、最終的な配線幅は、常に設計上の配線幅よりも小さくなる。従って、マイナスの許容誤差をとる配線幅が、目標インピーダンス値に与える影響のみを考慮することができる。

【0129】

４）一般的に、上記の解析からわかるように、配線幅が小さくなり、層の高さも同様に小さくなる。配線幅が小さくなると、インピーダンスは高くなり、層の厚さが小さくなると、インピーダンスは低くなる。従って、２方向の誤差は、インピーダンスに相補的な影響を与える。従って、単一の要素の最大許容範囲は、インピーダンスへの影響を最大にする。

【0130】

４．２ マイクロストリップ構造、及び、インピーダンスの計算条件
図１６は、メカニカルビアを有する４層ＨＤＩ基板のマイクロストリップ構造の略図を示している。計算ツールは、ＣＩＴＳ２５ ＶＥＲＳＩＯＮ ２００４である。

【0131】

参考として、メカニカルビアを有する４層ＨＤＩ基板用のマイクロストリップであって、インピーダンスが５０オームであるマイクロストリップの設計値、及び、制御値について、以下の表８に示す。

【0132】

【表8】

【0133】

ここで、Ｈは、マイクロストリップと基準層との間の高さを示している。Ｗはマイクロストリップの上部の幅を示している。Ｗ１はマイクロストリップの下部の幅を示している。Ｔはマイクロストリップの厚さを示している。

【0134】

４．３ ストリップ構造、及び、インピーダンスの計算条件
図１７は、メカニカルビアを有する４層ＨＤＩ基板のストリップ構造の略図を示している。計算ツールは、ＣＩＴＳ２５ ＶＥＲＳＩＯＮ ２００４である。

【0135】

参考として、インピーダンスが５０オームであるストリップの設計値、及び、制御値について、以下の表９に示す。

【0136】

【表9】

【0137】

ここで、Ｈは、基準層間の高さを示している。Ｈ０は、ストリップから上部の基準層までの高さを示している。Ｈ１はストリップと下部の基準層との間の高さを示している。Ｗはストリップの上部の幅を示している。Ｗ１はストリップの下部の幅を示している。Ｔはストリップの厚さを示している。

【0138】

５．信頼性解析、及び、検証
２つのラミネートがメカニカルブラインドビアを有する４層基板に使用される。ラミネートの表面を覆った銅板により、高温、及び、高圧の場合において、プリプレグの平坦性よりも、ラミネートの平坦性が、はるかに優れている。厚いラミネートは、薄いラミネートよりも、優れた耐高温強度、及び、耐高圧強度を有する。従って、メカニカルブラインドビアを有する４層基板の平坦性は、従来のＨＤＩ構造（例：１＋４＋１、または、１＋１＋２＋１＋１のレーザービアを有する６層基板であって、一般的に１つのラミネート層を含んでいる６層基板）の平坦性よりも優れており、さらに、より優れた耐高温性能も有している。

【0139】

上記の説明は、本発明の実施形態に係るプリント回路基板設計方法の実例であり、本発明の実施形態に従って、２つのプリント回路基板構造が定められる。

【0140】

１．レーザーブラインドビアを有する４層ＨＤＩ基板
図５は、本発明の実施形態に係るレーザーブラインドビアを有する４層ＨＤＩプリント回路基板の略図を示している。

【0141】

本発明の実施形態に係るプリント回路基板は、２つの外表面層、すなわち、第１の層（層１）１０、及び、第４の層（層４）４０、並びに、２つの内部層、すなわち、第２の層（層２）２０、及び、第３の層（層３）３０を含む、４つの層を含んでおり、４つの層の各々と、それに隣接する層との間の誘電体がラミネート加工される。プリント回路基板は、さらに、ブラインドビア５０、ベリードビア６０、及び、貫通ビア７０を含んでいる。ここで、レーザーブラインドビアを有する４層ＨＤＩプリント回路基板の構造形式の１つが例として示されているが、本発明は、これに限定されないことに留意すべきである。第１の層（層１）１０は、最上層と呼ぶこともでき、第４の層（層４）４０は、最下層と呼ぶこともできる。誘電体はプリプレグ、ラミネート等を含んでおり、プリプレグは、一般的にＦＲ４である。

【0142】

２．メカニカルビアを有する４層ＨＤＩ基板
図１２は、本発明の実施形態に係るメカニカルブラインドビアを有する４層ＨＤＩプリント回路基板の略図を示している。

【0143】

本発明の実施形態に係るプリント回路基板は、２つの外表面層、すなわち、第１の層（層１）１０、及び、第４の層（層４）４０、並びに、２つの内部層、すなわち、第２の層（層２）２０、及び、第３の層（層３）３０を含む、４つの層を含んでおり、４つの層の各々と、それに隣接する層との間の誘電体がラミネート加工される。プリント回路基板は、さらに、ブラインドビア５０、及び、貫通ビア７０を含んでいる。ここで、メカニカルブラインドビアを有する４層ＰＣＢ基板の構造形式の１つが例として示されているが、本発明は、これに限定されないことに留意すべきである。第１の層（層１）１０は、最上層と呼ぶこともでき、第４の層（層４）４０は、最下層と呼ぶこともできる。誘電体はプリプレグ、ラミネート等を含んでおり、プリプレグは、一般的にＦＲ４である。

【0144】

図５、及び、図１２の両方を参照すると、信号線を配置するのに２つの内部層、すなわち、第２の層（層２）２０、及び、第３の層（層３）３０が使用され、信号線は、内部層において領域毎に配線される。２つの内部層における配線は、厳密に機能毎の領域に分割される。領域には、無線周波数信号領域、及び、デジタル信号領域があり、両方ともその外側に、それぞれ遮蔽箱／遮蔽空洞が配置される。配線に対応する隣接する層の領域は、大きな面積を有する接地銅板が配されるか、ほとんど配線なしに、垂直に配置される。

【0145】

２つの表面層、すなわち、第１の層（層１）１０、及び、第４の層（層４）４０は、一般的に、配線なしに、あるいは、できるだけ配線せずに、配置される。外表面層の一方が、キーボード配置側として動作するとき、他方は、デバイス配置側として動作する。

【0146】

第１の層（層１）がキーボード配置側であり、第４の層（層４）４０がデバイス配置側である場合、第１の層（層１）１０に隣接する第２の層（層２）２０は、無線周波数信号線、電源供給信号線、クロック信号線、及び、音声信号線を配置するために使用される。

【0147】

主電源供給ラインは、キーボード配置側に隣接する内部層の基板の縁に沿って配置され、２つの隣接する層は、大きな面積を有する接地銅板が配され、異なる層の接地銅板の互いに対する接続性は良好である。他の電源供給ラインは、キーボードＰＡＤに垂直に重ならないようにする。配線された音声信号線は、大きな面積を有する接地銅板が配されたキーボード配置側の一部に対応し、隣接する他の内部層の一部は、完全な接地銅板である。配線されたクロック信号線は、大きな面積を有する接地銅板が配されたキーボード配置側の一部に対応し、キーボードＰＡＤから離れており、隣接する他の内部層の一部は、完全な接地銅板である。

【0148】

第４の層（層４）４０に隣接する第３の層（層３）３０は、データバス、及び、マルチメディア信号線を配置するために使用される。無線周波数信号線もこの層に配置することができる。

【0149】

データバスは、同一の層に配線され、表面層の短い線は、データバスが交差する場合における層の切り替えに使用される。一般に、既存のデータバスは、カテゴリによっても群によっても区分されないが、本発明の実施形態に係るプリント回路基板において、データバスは、カテゴリ別に群に分けられ、群ごとに配線され、群は接地線によって互いに分離され、これによってクロストークを低減している。分離のための接地線は、大きな面積を有する接地と、他の層の接地とに十分に相互接続されている。マルチメディア信号線も同一の層に配線され、カテゴリ別に群に分かれ、群ごとに配線され、群は接地線によって互いに分離される。

【0150】

既存の６層ＨＩＤ基板において、内部層の１つは、主接地として機能することができ、これによって大きな面積を有する完全な帰路電流接地を提供する。結果として信号間のクロストークを低減している。対照的に、４層ＨＤＩ基板は、２つの内部層のみを備えており、内部層の１つを主接地として動作させることは実行可能でない。言い換えると、どの層にも完全な主接地を備えることができない。結果として、４層基板の主な問題は、主接地の銅板が不完全であり、高速信号の帰路電流経路が、不連続、及び、不完全になり、その結果、信号のクロストークが起こりうることである。本発明の実施形態に係るプリント回路基板において、できるだけ配線せずに、２つの外表面層、すなわち、第１の層（層１）１０、及び、第４の層（層４）４０が配置され、貫通ビアを通じて十分に相互接続される。これにより、２つの外表面層は、２つの内部層、すなわち、それぞれ、第２の層（層２）２０、及び、第３の層（層３）３０に主帰路電流接地を提供する主基準接地として協働し、その結果、完全な帰路電流経路を備えることができ、信号のクロストークを低減することができる。配線が完了すると、すべての空いている領域は接地され、接地銅板のパッチは十分な数の接地ビアを通じて、大きな面積を占める接地銅板と十分に相互接続される。

【0151】

上記からわかるように、本発明の実施形態において提供されるプリント回路基板の層を減らす設計による解決策において、外表面層に隣接する内部層の領域毎に信号線が配線され、外表面層が、ほとんど、または、全く配線せずに配置され、貫通ビアを通じて主接地として相互接続され、目標インピーダンス値を制御するための配線幅、及び、層の高さに関するパラメータが設定される。主に配線のための２つの内部層は、層の間隔が短いそれぞれの外表面層に隣接し、外表面層は、ほとんど、または、全く配線せずに配置され、貫通ビアを通じて十分に相互接続され、それぞれの隣接する内部層に良好な帰路電流接地を提供し、これによって信号のクロストークを低減している。さらに、２つの内部層の間隔は、２つの内部層からそれぞれに最も近い外表面層までの間隔に比べてずっと大きく（２倍以上、好ましくは、３倍以上）、結果として、電磁場の空間分布理論の演繹によると、そのような間隔で配置された２つの内部層における配線間のクロストークを、内部層の配線とそれぞれに最も近い表面層の配線との間のクロストークに比べはるかに低くすることが可能である。配線された、無線周波数信号線のインピーダンス制御の一貫性（または、連続性）が、最終的なインピーダンス制御目標値に優先することを考慮すると、間接的に最終的なインピーダンス制御目標値を制御するために、配線幅、及び、層の高さの一貫性を制御することが可能である。配線幅、層の高さが設計パラメータの範囲でありさえすれば、最終的なインピーダンス制御目標値を保障することができる。従って、本発明の実施形態に係るプリント回路基板の層を減らす設計による解決策は、合理的に信号のクロストークを制御し、インピーダンス制御を可能にすることができ、既存の多層プリント回路基板において重要な性能を維持しながら、大きく組み立てコストを削減することができる。

【0152】

さらに、データバス、及び、マルチメディア信号線は、カテゴリ別に群に分かれ、群ごとに配線され、群は接地線によって互いに分離され、これによって信号のクロストークを低減している。

【0153】

本発明の実施形態に係るプリント回路基板、及び、その設計方法について、以上のように詳細に説明した。本発明の原理、及び、実施形態について、２つの具体例を用いて説明した。実施形態の記載は、本発明の実施形態に係る方法、及び、本質的な考え方をより良く理解するためのものである。また、本発明の実施形態の考え方に基づいて、当業者が、発明の実施形態、及び、発明の利用に変更を加えることが可能である。従って、上記記載によって、本発明の範囲が限定されると解釈するべきではない。

【符号の説明】

【0154】

１０ 層１
２０ 層２
３０ 層３
４０ 層４
５０ ブラインドビア
５５ ブラインドビア
６０ ベリードビア
７０ 貫通ビア

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】