JP2018037463A - Printed wiring board - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、差動配線を備えた印刷配線板に関する。 The present disclosure relates to a printed wiring board provided with differential wiring.
従来、差動信号伝送は、2本1組の配線(信号線)に互いに逆極性の信号(P/N)を流し、信号線間の電位差を利用して信号伝送を行う伝送方式である。差動信号の配線の進行方向が変わる(配線が曲がる)場合、内側および外側で配線長差から、スキュー(信号波形の位相のずれ)が発生し、同極性ノイズが発生する。そのため、配線の方法を調整する(配線長(信号遅延の時間)を同じにする)必要がある。例えば、特許文献1に記載のように、配線長の短い方に迂回延長配線部分(ミアンダ部)を形成して、配線長を調整する方法などが知られている。しかしながら、差動配線のインピーダンスは、ミアンダ部により配線間隙が変わると変化してしまう。また、配線の進行方向が変わる部分を平行のままとして、他の箇所で何らかの方法で配線長差を調整すると、配線長差により位相の差が出てしまう。
Conventionally, differential signal transmission is a transmission method in which signals (P / N) having opposite polarities are passed through a set of two wires (signal lines) and signal transmission is performed using a potential difference between the signal lines. When the traveling direction of the differential signal wiring changes (the wiring bends), a skew (shift in the phase of the signal waveform) occurs due to the wiring length difference between the inside and the outside, and noise of the same polarity is generated. Therefore, it is necessary to adjust the wiring method (the wiring length (signal delay time) should be the same). For example, as described in
本開示は、近接する双配線を平行配置する差動配線を基板に備えた印刷配線板において、差動配線は、平行配線部の進行方向を変える屈曲部の前後において、ミアンダ部を内側の配線に、外側の配線との配線間隙が広がるように少なくとも一つ配置し、該ミアンダ部の配線幅が平行配線部の配線幅より太いことを特徴とする。 The present disclosure relates to a printed wiring board provided with differential wiring on a substrate in which adjacent twin wirings are arranged in parallel, and the differential wiring is arranged inside the meander portion before and after the bent portion that changes the traveling direction of the parallel wiring portion. Further, at least one wiring is arranged so that the wiring gap with the outer wiring is widened, and the wiring width of the meander part is larger than the wiring width of the parallel wiring part.
(第1の実施形態)
本開示の印刷配線板の第1の実施形態を図1に基づいて説明する。印刷配線板101は、基板1に、近接する双配線を平行になるよう配置した差動配線2を備える。この差動配線2は、送信側の端子から受信側の端子まで、平行配線部21同士を繋ぎ、且つ平行配線部21の進行方向を変えるための屈曲部22を少なくとも1つは有する。なお、差動配線2は、途中で基板1の上下方向に貫通する層切り替えビア(図示せず)などで、基板1の異なる層に設けた配線と電気的に接続されてもよい。
(First embodiment)
1st Embodiment of the printed wiring board of this indication is described based on FIG. The printed
基板1は、絶縁性を有する素材(絶縁板)を複数積層して形成される。多層構造の基板1の各層の絶縁板に配線層、電源層(ベタ層)、グランド層(ベタ層)などの導体層が形成される。さらに、基板1の表面には、配線の保護のためのソルダーレジスト層(図示せず)が設けられていてもよい。
基板1を構成する絶縁板としては、例えば、エポキシ樹脂、ビスマレイミド−トリアジン樹脂、ポリイミド樹脂などの有機樹脂などが挙げられる。これらの有機樹脂は2種以上を混合して用いてもよい。また、絶縁性を有する素材として有機樹脂を使用する場合、有機樹脂に補強材を配合して使用するのが好ましい。補強材としては、例えば、ガラス繊維、ガラス不織布、アラミド不織布、アラミド繊維、ポリエステル繊維などの絶縁性布材が挙げられる。補強材は2種以上を併用してもよい。さらに、絶縁性を有する素材には、シリカ、硫酸バリウム、タルク、クレー、ガラス、炭酸カルシウム、酸化チタンなどの無機充填材が含まれていてもよい。
The
As an insulating board which comprises the board |
差動配線2は、印刷配線板1に設けられ、P/N(Positive/Negative)の差動信号を伝送する配線2a、2bの2本1組からなる配線である。この差動配線2の配線2aおよび2bを流れる信号は逆位相でなければならない。差動配線2は内側を配線2a、外側を配線2bとすると、平行配線部21では、配線2a、2bは同じ間隙で平行に配置されている。なお、平行配線部21における配線2a、2bの配線幅は同一である。
この差動配線2は、通常、導体で形成されている。導体としては、例えば銅、アルミニウム、金、銀などが挙げられる。加工性およびコストの観点から銅が望ましい。差動配線2は、例えば、化学銅めっき(無電解銅めっき)などの化学(無電解)めっき、電解銅めっきなどの電解めっき、銅箔などの金属箔によって形成される。さらに、差動配線2は、銅箔などの金属箔上に銅めっきなどのめっきを施すことによって形成されてもよい。なおミアンダ部3も差動配線2と同じ材質であるのがよい。
The
The
差動配線2の屈曲部22は、基板1のレイアウトなどにより平行配線部21の進行方向を変える(配線を曲げる)ものである。この屈曲部22の前後の平行配線部21には、内側の配線2aにミアンダ部3が少なくとも1つ設けられる。
The
ミアンダ部3は、配線長差を調整して位相の差を無くすものであり、配線2aをさらに内側(配線2bと反対方向)へ迂回延長させ、外側の配線2bとの配線間隙を広めたものである。ミアンダ部3と配線2bとの配線間隙は、平行配線部21の配線幅の2倍以上であるのがよい。ミアンダ部3と配線2bとの配線間隙を広げることで差動インピーダンスは高くなる。
また、ミアンダ部3の配線幅は、配線2aの配線幅より2倍以上太いのがよい。ミアンダ部3の配線幅が平行配線部21の配線幅より太いことで差動インピーダンスは低くなる。
The
Further, the wiring width of the
上記したように、本開示の第1の実施形態では、ミアンダ部3と配線2bとの配線間隙を広げることで差動インピーダンスは高くして、且つミアンダ部3の配線幅を配線2aの配線幅より太くすることで差動インピーダンスを低くして、差動インピーダンスを安定させている。例えば差動インピーダンスを高くするために配線幅を細くすればよいが、配線幅の細さには限界があり、限界に近づくほど配線幅の精度は下がる。そのため、ミアンダ部3と配線2bとの配線間隙を広げることで差動インピーダンスを高くして、配線幅を太くして配線の精度を高め、差動インピーダンスの変動を抑制して、印刷配線板101の品質を安定させている。
As described above, in the first embodiment of the present disclosure, the differential impedance is increased by widening the wiring gap between the
(第2の実施形態)
次に、図2に基づいて本開示の第2の実施形態の印刷配線板102を説明する。なお、上記した印刷配線板101と同じ部材には同符号を付して説明は省略する。
(Second Embodiment)
Next, the printed
図2に示すように、印刷配線板102は、差動インピーダンスの調整のため、ミアンダ部3と対向する外側の配線2bに、平行配線部21の配線幅より太い幅広部4を有する。幅広部4の配線幅は、ミアンダ部3側(内側)に広げてもよいが、ミアンダ部3との配線間隙を考慮した場合、対向するミアンダ部3と反対側に配線2bの配線幅を広げた形状であるのがよい。なお、幅広部4の配線幅および長さはミアンダ部3の配線幅および長さと同じであるのがよい。この幅広部4を設けることにより、ミアンダ部3の配線幅のみを太くするより、さらに差動インピーダンスを低くする。また、この幅広部4が、対向するミアンダ部3と反対側に配線幅を広げた形状であった場合、ミアンダ部3との配線間隙を広くして、さらに差動インピーダンスを高くすることができ、より差動インピーダンスが安定する。
As shown in FIG. 2, the printed
印刷配線板102において、ミアンダ部3の配線間隙は平行配線部21の2倍以上であるのがよい。ミアンダ部3の配線幅は平行配線部21の配線幅の1.5倍以上であるのがよい。ミアンダ部3と対向する外側の配線2bの配線幅は平行配線部21の配線幅の1.5倍以上であるのがよい。上記した条件は少なくとも1つ満たせばよいが、全て満たすとより良い。
In the printed
以下、実施例を挙げて本開示の印刷配線板を具体的に説明するが、本開示の印刷配線板はこれらの実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, the printed wiring board of the present disclosure will be specifically described with examples, but the printed wiring board of the present disclosure is not limited to these examples.
(実施例)
(TDR特性)
図1および2に示す印刷配線板101および102を用いて、TDR(Time Domain Reflectometry)(時間領域反射測定)波形を、シミュレータ(HFSS、Ansys社製)により各印刷配線板のインピーダンスの変化をシミュレーションした。その結果を図3,4に示す。
(Example)
(TDR characteristics)
Using the printed
図3,4から、印刷配線板101および102において、差動配線2の差動インピーダンスが時間軸方向に関して、ほぼ一定であることがわかる。すなわち、特性インピーダンスの変動が無いことから、反射による信号波形の品質の劣化が無いことがわかる。これにより、差動配線2のP/N信号のグラフが一致し、差動信号としての特性があることがわかる。なお、差動インピーダンスが一定でばらつきがないとは、プラスマイナス5%以内を指す。この範囲であれば、製品(印刷配線板)としての差動インピーダンスのばらつきは、プラスマイナス10〜15%に収まる。
3 and 4, it can be seen that, in the printed
(透過特性)
図1および2に示す印刷配線板101および102を用いて、差動配線2のP/N信号の差動の効果を検証するために、シミュレータ(HFSS、Ansys社製)によってP信号およびN信号の透過特性(S21)をシミュレーションした。その位相特性の結果を図5,6に示す。このとき、印刷配線板101の差動配線2の配線幅は0.2mm、内側のミアンダ部の幅は0.52mmとし、ミアンダ部3と外側の配線2aとの配線間隙は0.66mmとした。また、印刷配線板102の差動配線2のミアンダ部3の幅は0.34mm、幅広部4の幅は0.34mm、配線間隙は0.75mmとした。
(Transmission characteristics)
In order to verify the differential effect of the P / N signal of the
図5,6から、印刷配線板101および102において、2.5GHz付近で、差動配線2のP/N信号の位相が一致した。そのため、品質のよい差動信号が得られた。なお差動配線の位相の一致とは、差動配線の互いの位相が1度以内(視覚的にはグラフで線が重複するレベル)を指す。
5 and 6, in the printed
(比較例)
比較例として、図7(a)、(b)に示す印刷配線板103,104を得た。
印刷配線板103は、差動配線2´にミアンダ部を設けず、配線長を調整していない。そのため、内側の配線2a´と外側の配線2b´とで配線の差が1.127mmである。
印刷配線板104は、配線長の調整のためにミアンダ部34を設けたが、ミアンダ部34の配線幅を平行配線部の配線幅と同じにしたものである。
(Comparative example)
As comparative examples, printed
The printed
The printed
上記したこれらの印刷配線板103、104を用いて、印刷配線板101,102と同様にTDR特性および透過特性をシミュレーションした。その結果をそれぞれ図8(a)、(b)および図9に示す。
Using these printed
図8(a)および図9からわかるように、印刷配線板103では、差動インピーダンスが一定であり、整合されているが、内側および外側の配線で配線長の差により、位相の差が出てしまった。また、図8(b)および図9からわかるように、印刷配線板104では、配線長の差をミアンダ部で調整したために、位相が一致するものの、差動インピーダンスが一定ではなかった。
一方、印刷配線板101,102は、図5,6および図9からわかるように差動インピーダンスが一定であり、且つ位相も一致しているので、印刷配線板の品質が安定した。
As can be seen from FIG. 8A and FIG. 9, in the printed
On the other hand, as can be seen from FIGS. 5, 6 and 9, the printed
以上、詳細に説明したように、本開示によれば、印刷配線板において、差動配線の平行配線部の進行方向を変える屈曲部の前後において、ミアンダ部を内側の配線に、外側の配線との配線間隙が広がるように少なくとも一つ配置し、このミアンダ部の配線幅を平行配線部の配線幅より太くしたので、差動配線の配線精度を高くしたまま差動インピーダンスの変動を抑制して安定させることができ、その結果として印刷配線板の品質も安定する。 As described above in detail, according to the present disclosure, in the printed wiring board, before and after the bending portion that changes the traveling direction of the parallel wiring portion of the differential wiring, the meander portion is the inner wiring, the outer wiring is Since the wiring width of the meander part is made larger than the wiring width of the parallel wiring part, the fluctuation of the differential impedance is suppressed while keeping the wiring precision of the differential wiring high. As a result, the quality of the printed wiring board can be stabilized.
1 基板
2、2´ 差動配線
3、34 ミアンダ部
4 幅広部
2a、2b 配線
101〜104 印刷配線板
DESCRIPTION OF
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- 2016-08-29 JP JP2016167231A patent/JP2018037463A/en active Pending
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