CN107211546B - 布线板及其设计方法 - Google Patents

Abstract

[技术问题]实现能够抑制构成差分信号布线的两条信号布线之间的延迟量差异同时确保设计灵活性的布线板。[技术方案]布线板被配置成包括第一绝缘层(1)、第一信号布线(2)和第二信号布线(3)。第一绝缘层(1)包括纤维(4)和绝缘材料(5)，纤维(4)具有第一方向上的长轴并且彼此按第一间隔大致平行地对准，绝缘材料(5)填充第一方向的纤维(4)之间的间隙。第一信号布线(2)大致与第一方向平行地形成在第一绝缘层(1)上。第二信号布线(3)与第一信号布线(2)平行地形成，使得第一信号布线(2)和第二信号布线(3)之间的间隔大致是第一间隔的整数倍，并且第二信号布线(3)传输在第一信号布线(2)上传输的信号的差分信号。

Description

布线板及其设计方法

技术领域

本发明涉及用于传输高频信号的布线板，并且具体地涉及用于传输高频范围的差分信号的布线板。

背景技术

随着信息通信社会的发展，数据通信和信号处理已经变成要以大容量高速执行，并且经传输信号的速度正在增长。随着信号增速的增长，信号在布线板上传输时信号的损耗和延迟的影响已经变得不可忽略。因此，诸如用于高速处理大容量数据的电子装置的信号布线需要被设计成具有满足所需特性的布线宽度和布线长度。另一方面，在用于安装与容量和速度增加兼容的半导体器件等的布线板中，信号布线的数量增加且布线密度也增加，并且因此，布线设计已经变得复杂。因此，在用于高速传输信号的布线板中，期望尽可能地确保确定信号布线的线宽、布置位置等的灵活性。

信号传输速度已经变成超过10Gbps(每秒千兆位)，并且速度增加已经一步增长进入诸如28Gbps和56Gbps的千兆范围，因此，差分信号布线已经成为诸如印刷电路板的布线板上的信号布线主流。这里，差分信号在两条信号布线上以具有相反相位的两个信号的形式进行传输。为了正确地处理输出侧的差分信号，需要抑制具有相反相位的这两个信号之间的延迟时间差异以使其尽可能地小。然而，如果因信号布线和绝缘层的电特性影响而在具有相反相位的两个信号的延迟时间之间产生差异，则输出侧的状态偏离相反相位状态，并且因此半导体器件在输出侧可能变得不可能正确执行信号检测。因此，在用于传输高速差分信号的诸如印刷电路板的布线板中，需要抑制这两个信号之间的延迟差异。

为了抑制布线板上的信号损耗和延迟，已经进行的是减小构成布线板的绝缘材料的电介质介电常数。另外，在诸如印刷电路板的布线板中，出于保持电路板机械强度的目的，可使用玻璃布作为结构材料。这样的玻璃布中的玻璃纤维比电介质介电常数减小的绝缘层具有更高的相对介电常数。

通过将捆束成某个数量的玻璃纤维束在纵向方向和横向方向上平织来形成用于印刷电路板的玻璃布。在该玻璃布中，在纵向方向和横向方向上对准的纤维束之间产生间隙。因此，在印刷电路板上形成的信号布线上传输的信号经过存在玻璃布的部分并且还经过只存在绝缘树脂的部分。因为玻璃布中的玻璃纤维和绝缘树脂之间相对介电常数不同，所以在信号经过具有玻璃纤维的部分时和经过只具有树脂的部分时之间，该信号的延迟和损耗量出现差异。结果，在两个差分信号布线中每一个差分信号布线都经过与另一个差分信号布线所经过的位置不同的位置时，在这两个差分信号布线上传输的信号之间的延迟量中出现差异。当构成差分信号的两个信号之间的延迟量的差异变大时，信号之间的相位偏差变大，并且因此由于插入损耗的增加，导致输出侧的信号处理出现异常。因此，期望存在以下技术：在在印刷电路板上形成的差分信号布线中，该技术可抑制信号之间的延迟量的差异，同时确保设计的灵活性。作为用于抑制用于传输高速差分信号的布线板中的信号延迟的技术，例如，公开了专利文献1(PTL 1)的技术。

PTL 1涉及设置有差分信号布线的布线板，差分信号布线被分别形成为用于正信号和负信号的信号布线并且分别处于两个不同布线层中。在PTL 1的布线板中，差分信号布线分别形成在两个不同的布线层中。在PTL 1的布线板中，就差分信号布线而言一起与一对相对应的两条布线分别按彼此不重叠的方式来形成在两个不同的布线层中。在PTL 1中，设计值被设置成，使得基于构成一对的两条信号布线之间的偏差量、信号布线的宽度和信号布线之间的绝缘层厚度来计算的预定参数处于一定范围内。PTL 1描述了可通过按使该预定参数满足一定条件的方式进行设计来抑制差分信号的传输损耗。

专利文献2(PTL 2)公开了在布线板中最优地布置通孔的方法。在PTL 2中，通孔布置在相应的格点处，并且基于在每个格点处是否存在通孔和布线特性来确定通孔布置是否恰当。PTL 2描述了，通过如此将通孔布置在相应格点处并且执行评估，可防止通孔的过量或缺乏的状态。

另外，专利文献3(PTL 3)公开了通过恰当地设置信号布线的线宽来抑制差分信号布线之间的延迟量的差异的技术。PTL 3涉及设置有差分信号布线的布线板，该差分信号布线形成在内部包括玻璃布的绝缘层上。在PTL 3中，信号布线的线宽均被设置成玻璃布的编织间隔——即玻璃纤维的间隔——的75％至95％。因此，PTL 3描述了，通过将布线宽度设置为处于参照玻璃布的编织间隔的一定范围内，可抑制传输时间差异的变化。

[引用列表]

[专利文献]

[PTL1]日本发明公开专利申请No.2008-109331

[PTL2]日本发明公开专利申请No.2012-53726

[PTL3]日本发明公开专利申请No.2014-130860

发明内容

技术问题

然而，PTL 1技术就以下要点而言并不令人满意。虽然PTL 1的技术考虑了介于形成在不同层中的两条信号布线之间的绝缘层的平均特性，但它并没有考虑玻璃布和布线实际上经过的部分处的树脂之间的特性差异。因此，在PTL 1中，当在绝缘层的电特性在横向上随着位置而变化的情况下两条信号布线形成在具有不同电特性的相应绝缘层上时，信号的损耗和延迟量之间存在差异。PTL 2的技术是用于在横向方向上布置通孔的技术。PTL 2也没有考虑布线实际经过的部分的绝缘层的电特性的横向变化。因此，类似于PTL 1，在用作差分信号布线的两条信号布线之间，由于绝缘层的电特性差异，导致可能出现损耗和延迟量的差异。出于这些原因，PTL 1和PTL 2的技术作为用于抑制构成差分信号布线的两条信号布线之间的延迟差异的技术并不令人满意。

PTL 3的技术将布线宽度设置到参照绝缘层中的玻璃布的间隔的一定范围内。因此，在PTL 3中，布线宽度大幅受到玻璃布间隔的限制。在将用作高频信号传输线路的信号布线中，在以抑制高频信号衰减等的方式传输高频信号方面对信号布线的电特性存在大幅限制。因此，当布线宽度限于一定范围内时，需要通过调整诸如布线厚度的参数来确保电特性，这些参数可以致使设计受到大幅限制或者使得不可能设计可操作的布线板。另外，在PTL 3的技术中，没有指定针对将形成布线的位置的规则，并且因此，在两条差分信号线的相应位置的某些情况下，由于绝缘层的电特性差异，信号之间的延迟量可能出现差异。为此原因，PT3的技术作为用于抑制构成差分信号布线的两条信号布线之间的延迟差异同时确保设计灵活性的技术并不令人满意。

本发明的目的旨在实现可抑制构成差分信号布线的两条信号布线之间的延迟量差异的同时确保设计灵活性的布线板。

技术方案

为了解决上述问题，根据本发明的一种布线板包括第一绝缘层、第一信号布线和第二信号布线。所述第一绝缘层包括具有第一方向上的长轴并且彼此按第一间隔大致平行地对准的纤维和填充所述纤维之间的间隙的绝缘材料。所述第一信号布线大致与所述第一方向平行地形成在所述第一绝缘层上。所述第二信号布线与所述第一信号布线平行地形成，使得所述第一信号布线和所述第二信号布线之间的间隔大致是所述第一间隔的整数倍，并且所述第二信号布线传输在所述第一信号布线上传输的信号的差分信号。

根据本发明的一种布线板制造方法包括：在包括具有第一方向上的长轴并且彼此按第一间隔大致平行地对准的纤维和填充所述第一方向的纤维之间的间隙的第一绝缘材料的第一绝缘层上形成第一信号布线和第二信号布线。第一信号布线与所述第一方向大致平行地形成。所述第二信号布线与所述第一信号布线平行地形成，使得所述第一信号布线和所述第二信号布线之间的间隔大致是所述第一间隔的整数倍。

本发明的一种布线板设计方法包括：选择第一玻璃布和第二玻璃布以作为用于第一绝缘层和第二绝缘层的玻璃布，所述第一玻璃布具有第一方向上的长轴并且彼此按第一纤维间隔大致平行地对准的纤维，在所述第二玻璃布中具有第三方向上的长轴的纤维彼此按第三纤维间隔大致平行地对准，采用的是使所述第一纤维间隔和所述第三纤维间隔彼此一致的方式。根据本发明的所述布线板设计方法包括：在所述第一绝缘层和所述第二绝缘层之间，布置第一信号布线和第二信号布线，所述第二信号布线用于传输在所述第一信号布线上传输的信号的差分信号。根据本发明的所述布线板设计方法包括：将所述第一信号布线和所述第二信号布线与所述第一方向平行地布置，使得所述第一信号布线和所述第二信号布线之间的间隔大致是所述第一纤维间隔的整数倍。

本发明的有益效果

根据本发明，变得可以抑制构成差分信号布线的两条信号布线之间的延迟差异量同时确保设计灵活性。

附图说明

图1是示出本发明的第一示例实施例的配置的概要的示图。

图2是示出本发明的第二示例实施例的配置的概要的示图。

图3是示出本发明的第二示例实施例的配置的部分的示图。

图4是示出本发明的第二示例实施例中使用的玻璃布的配置的示例的示图。

图5是示出本发明的第二示例实施例的配置的一部分的示图。

图6是示意性示出本发明的第二示例实施例中的信号布线和玻璃布之间的位置关系的示图。

图7是示出差分信号延迟的示例的示图。

图8是示出将与本发明对比的配置中的差分信号布线上的信号的延迟时间的示例的示图。

图9是示出将与本发明对比的配置中的差分信号布线上的信号的插入损耗的示例的示图。

图10是示出本发明的第二示例实施例中的差分信号布线上的信号的延迟时间的示例的示图。

图11是示出本发明的第二示例实施例中的差分信号布线上的信号的插入损耗的示例的示图。

图12是示出本发明的第二示例实施例中的布线板设计流程的概要的示图。

图13是示出本发明的第二示例实施例中的玻璃布的特性的示例的示图。

图14是示出根据本发明的另一个配置的示例的示图。

具体实施方式

(第一示例实施例)

将参照附图详细描述本发明的第一示例实施例。图1是示出本示例实施例的布线板的配置的概要的示图。本示例性实施例的布线板包括第一绝缘层1、第一信号布线2和第二信号布线3。第一绝缘层1包括纤维4和绝缘材料5，纤维4具有第一方向上的长轴并且彼此按第一间隔大致平行地对准，绝缘材料5填充第一方向的纤维4之间的间隙。所述第一信号布线2大致与第一方向平行地形成在第一绝缘层1上。所述第二信号布线与所述第一信号布线平行地形成，使得所述第一信号布线和所述第二信号布线之间的间隔大致是所述第一间隔的整数倍，并且传输在所述第一信号布线上传输的信号的差分信号。

在本示例实施例的布线板中，第一信号布线2形成在第一绝缘层1上以与纤维4大致平行，纤维4具有第一方向上的长轴并且彼此按第一间隔大致平行地对准。另外，平行于第一信号布线2，形成用于传输在第一信号布线2上传输的信号的差分信号的第二信号布线3，使得第一信号布线2和第二信号布线3之间的间隔是第一间隔的大致整数倍。

通过由此将第一信号布线2和第二信号布线3之间的间隔设置成第一绝缘层1中的纤维4的第一间隔的整数倍，对于第一信号布线2经过的部分和第二信号布线3经过的部分，纤维4和绝缘材料5之间的面积比率变得几乎相同。因此，在第一信号布线2上传输的信号和在第二信号布线3上传输的信号分别从第一绝缘层1的电特性接收的影响变得几乎相同。结果，变得可以抑制第一信号布线2和第二信号布线3上传输的差分信号之间的延迟量的差异。另外，因为第一信号布线2和第二信号布线3之间的间隔可被选择为是第一绝缘层1的纤维4的第一间隔的整数倍，所以变得可以抑制布线设计灵活性的减小。因此，在本示例实施例的布线板中，变得可以抑制构成差分信号布线的两条信号布线之间的延迟量的差异，同时确保设计灵活性。

(第二示例实施例)

将参照附图详细描述本发明的第二示例实施例。图2是示出本示例实施例的布线板的配置的概要的示图。

本示例实施例的布线板包括第一绝缘层11、第二绝缘层12、第一信号布线13、第二信号布线14、第一电极15和第二电极16。另外，跨第二电极16在第二绝缘层12上方层叠第三绝缘层17，所述第二电极16介于第二绝缘层12与第三绝缘层17之间。

本示例实施例的布线板是具有多层布线结构的印刷电路板。在本示例实施例的布线板中，第一绝缘层11和第三绝缘层17均充当芯材(core material)。另外，第二绝缘层12是当通过压力结合来形成层叠的多层布线板时使用的预浸材(prepreg material)。第一信号布线13和第二信号布线14是用于传输高频范围中的差分信号的信号布线。在本示例实施例中，分别在第一信号布线13和第二信号布线14上传输正信号和负信号。

图3是示出图2中示出的布线板的部分的示图，其中，包括第一绝缘层11、第一信号布线13和第二信号布线14。图3的上部部分示出布线板的平面图。图3的下部部分示出以与图2相同的方式图示的布线板的截面图，其中示出了包括第一绝缘层11、第一信号布线13和第二信号布线14的部分的剖视图。

第一绝缘层11包括玻璃布21和树脂22。第一绝缘层11起到保持布线板的结构和机械强度的作用，用作布线板的芯材。

玻璃布21用作第一绝缘层11的结构材料。在玻璃布21中，如图3的上部部分中示出的，通过以使两个不同方向彼此垂直的方式进行平织，将这两个不同方向的玻璃纤维编织在一起。玻璃纤维的方向指代与玻璃纤维的长轴平行的方向。在本示例实施例中，上述两个方向被分别称为第一方向和第二方向。

图4是只示出玻璃布21的示图。在本示例实施例的玻璃布21中，具有第一方向上的长轴的玻璃纤维的束按大致恒定的间隔彼此平行地对准。在本示例实施例中，用Pg(x)标示具有第一方向上的长轴的玻璃纤维的间隔。另外，类似地，具有垂直于该第一方向的第二方向上的长轴的玻璃纤维束彼此平行地对准。在本示例实施例中，当描述了玻璃纤维束彼此平行时，其意指相同方向的纤维束以在其间没有交叉的方式布置且将它们的长轴彼此对准，并且因此可被视为几乎平行。在本示例实施例中，用Pg(y)标示具有第二方向上的长轴的玻璃纤维的间隔。玻璃纤维的间隔Pg(x)和Pg(y)均是玻璃纤维束的中心之间的距离，所述玻璃纤维束均利用一定数量的玻璃纤维来形成。在本示例实施例的玻璃布21中，通过以使第一方向和第二方向彼此垂直的方式进行平织来编织第一方向的纤维束和第二方向的纤维束。当与第二方向的纤维束垂直交叉时，第一方向的纤维束中的每一个逐束而交替地在第二方向的纤维束上方和下方横穿。

树脂22具有绝缘性质。用树脂22填充玻璃布21中的玻璃纤维之间的间隙。例如，可将环氧树脂用于树脂22。本示例实施例的第一绝缘层11对应于第一示例实施例的第一绝缘层1。本示例实施例的树脂22对应于绝缘材料5。本示例实施例的玻璃布21中的玻璃纤维对应于第一示例实施例的纤维4。

第二绝缘层12包括玻璃布23和树脂24。玻璃布23和树脂24的材料分别与第一绝缘层11的玻璃布21和树脂22的材料相同。用于本示例实施例的第二绝缘层12的玻璃布23中的玻璃纤维的间隔与绝缘层11的玻璃布21中的玻璃纤维的间隔相同。

第一信号布线13和第二信号布线14被设置为用于传输高频差分信号的布线。在第一信号布线13和第二信号布线14上，传输具有彼此相反相位的信号。第一信号布线13和第二信号布线14被形成为彼此平行。另外，形成第一信号布线13和第二信号布线14，其中它们的直线部分与第一或第二方向平行地对准。“与第一方向平行”意指信号布线的直线部分可被视为与第一方向几乎平行。类似地，“与第二方向平行”意指信号布线的直线部分可被视为与第二方向几乎平行。例如，当第一信号布线13(与第一方向平行)处于不与具有第一方向上的长轴的多个玻璃纤维束中的任一个交叉的状态时，第一信号布线13可被视为与第一方向平行。第一信号布线13和第二信号布线14之间的间隔被设置成是具有与信号布线平行的方向上的长轴的玻璃纤维的间隔的正整数倍。

本示例实施例的第一信号布线13对应于第一示例实施例的第一信号布线2。类似地，本示例实施例的第二信号布线14对应于第一示例实施例的第二信号布线3。

当Pdx标示与第一方向平行的第一信号布线13和第二信号布线14之间的间隔时，布线间隔Pdx被设置成满足Pdx＝Nx×Pg(x)。Nx是自然数。期望的是，在考虑到制造误差的情况下，根据玻璃布的间隔Pg(x)计算出的布线间隔Pdx的值的精度达单位毫米的第二或更低小数位。因此，也不需要标示整数倍速率的Nx的值精确地是整数，并且其与某个整数的偏离处于第二或更低小数位——即小于0.10的Nx值可被视为整数。因此，下文中，被称为整数倍的值还包括处于大致整数倍的状态的值，其中，该值与整数偏离小于0.10。

当Pdy标示与第二方向平行的第一信号布线13和第二信号布线14之间的间隔时，布线间隔Pdy被设置成满足Pdy＝Nx×Pg(y)。Ny是自然数。类似于第一方向的情况，期望根据玻璃布的间隔Pg(y)所计算的布线间隔Pdy的值具有达单位毫米的第二或更低小数位的精度。因此，也不需要标示整数倍率的Ny的值精确地是整数，并且其与某个整数的偏离处于第二或更低小数位——即小于0.10的Ny值可被视为整数。

Nx和Ny可以是彼此不同的值。当第一方向的信号布线和第二方向的信号布线连接以形成电连续的信号布线时，期望将Pdx和Pdy设置成相同。通过由此即使在弯曲部分也使布线间隔恒定，变得可以增加使布线经过的每个部分中的玻璃布和树脂之间的比率恒定的可能性，并且从而即使在弯曲部分处也可以减小信号之间的延迟量的差异。

不一定需要在布线板上完全采用将信号布线与玻璃纤维方向平行地并且以与玻璃纤维的间隔的正整数倍相等的间隔进行布置的配置。例如，不一定需要将该配置应用于诸如公共电源布线和公共地布线的全局布线和用于传输低速信号的布线。通过将本示例实施例的结构应用于用于传输安装在布线板上的电子组件和半导体器件之间的千兆范围高速信号的差分信号布线，变得可以实现抑制延迟量的效果。另外，当在布线板内的窄布线跨距(pitch)的区域中采用时，可实现特别大的效果。这是因为，对于较细的布线，绝缘层的电特性对信号延迟的影响较大。

第一信号布线13和第二信号布线14的线宽和厚度被设置成使特性阻抗与布线板的设计一致。使用铜来形成本示例实施例的第一信号布线13和第二信号布线14。还可使用另一种金属来形成第一信号布线13和第二信号布线14或者将第一信号布线13和第二信号布线14形成为多种金属的合金。

第一电极15跨第一绝缘层11布置在第一信号布线13和第二信号布线14的相对侧。使用铜来形成第一电极15。还可使用另一种金属来形成第一电极15或者将第一电极15形成为多种金属的合金。本示例实施例的第一电极15连同第一信号布线13和第二信号布线14一起构成带状线。向第一电极15施加GND电压。虽然在本示例实施例中将信号布线配置成带状线的形式，但它们还可按微带状线的形式配置。

第二电极16跨第二绝缘层12布置在第一信号布线13和第二信号布线14的相对侧。第二电极16的材料与第一电极15的材料相同。向本示例实施例的第二电极16施加GND电压。还可以向第一电极15和第二电极16施加电源电压。

第三绝缘层17具有与第一绝缘层11的配置相同的配置。

参照图5，将更详细地描述本示例实施例的布线板。图5示出与包括第一绝缘层11和第二绝缘层12的布线板相对应的、图2中示出的布线板的部分的结构。在图5中，在第一绝缘层11和第二绝缘层12之间形成三对差分信号布线25。每对差分信号布线25由第一信号布线13和第二信号布线14的组合形成。

图5的中心处的由两条信号布线形成的差分信号布线25按使布线间隔Pg与第一绝缘层11中和第二绝缘层12中的玻璃布二者的间隔Pd相等的方式形成。在中间的两条信号布线之间，假定左边的一条是用于正信号的信号布线，并且右边的一条是用于负信号的信号布线。另外，用ΔDpc来标示用于正信号的信号布线和第一绝缘层11中的玻璃布21的玻璃纤维之间的偏离，并且用ΔDnc来标示用于负信号的信号布线和第一绝缘层11中的玻璃纤维之间的偏离。那么，结果是ΔDpc＝ΔDnc，并且因此，用于正信号的信号布线和第一绝缘层11中的玻璃纤维之间的重叠宽度变得与用于负信号的信号布线和第一绝缘层11中的玻璃纤维之间的重叠宽度相同。因此，对于正信号和负信号而言，从第一绝缘层11接收的电特性的影响几乎相同。

类似地，用ΔDpp来标示用于正信号的信号布线和第二绝缘层12中的玻璃布23的玻璃纤维之间的偏离，并且用ΔDnp来标示用于负信号的信号布线和第二绝缘层12中的玻璃纤维之间的偏离。那么，结果是ΔDpp＝ΔDnp，并且因此，用于正信号的信号布线和第二绝缘层12中的玻璃纤维之间的重叠宽度变得与用于负信号的信号布线和第二绝缘层12中的玻璃纤维之间的重叠宽度相同。因此，对于正信号和负信号而言，从第二绝缘层12接收的电特性的影响几乎相同。结果，对于正信号和负信号而言，从第一绝缘层11和第二绝缘层12二者接收的电特性的影响变成相同，并且因此，对于正信号和负信号而言延迟量变得相同。

另外，在本示例实施例的布线板中，当第一绝缘层11中的玻璃布21和第二绝缘层12中的玻璃布23具有相同的间隔并且其长轴方向彼此平行时，对于正信号和负信号而言延迟量(的差异)变得相同。即，即使当从与布线板垂直的方向观察，第一绝缘层11中的玻璃布21的玻璃纤维的位置与第二绝缘层12中的玻璃布23的玻璃纤维的位置不重合时，正信号和负信号也接收相同的影响。在本示例实施例的布线板中，只需在第一绝缘层11和第二绝缘层12层叠在一起时，调整玻璃布中的玻璃纤维的方向，并且制造因此变得容易。

由图5中的布线板左侧的两条信号布线形成的差分信号布线25具有与玻璃纤维的间隔两倍相等的信号布线的间隔。即使在该情况下，对于这两条信号布线而言与第一绝缘层11中的玻璃纤维的偏离量相同，并且对于这这两条信号布线而言与玻璃纤维的重叠宽度也相同。类似地，这两条信号布线具有相同的与第二绝缘层12中的玻璃纤维的重叠量。因此，对于正信号和负信号而言，从第一绝缘层11和第二绝缘层12二者接收的电特性的影响几乎相同。结果，对于正信号和负信号而言，从第一绝缘层11和第二绝缘层12二者接收的电特性的影响变得几乎相同，因此，对于正信号和负信号而言，延迟量(的差异)变得相同。以上描述还适用于差分信号布线的间隔是玻璃纤维的间隔的三倍或更大的正整数倍的情况。

图6是更示意性示出图2和图5中示出的布线板的、包括第一绝缘层11和差分信号布线25的部分的示图。对于这两条信号布线而言，与第一绝缘层11中的玻璃布的玻璃纤维的重叠宽度相同。类似地，对于这两条信号布线而言，与只包含树脂的第一绝缘层11的区域的重叠宽度相同。只要信号布线的间隔是玻璃布中的玻璃纤维的间隔的正整数倍，就实现这两条信号布线具有与玻璃纤维的相同重叠宽度以及与树脂的相同重叠宽度的条件。另外，类似地，当形成第二绝缘层12时，还相对于第二绝缘层12中的玻璃纤维和树脂实现这两条信号布线具有与玻璃纤维的相同重叠宽度以及与树脂的相同重叠宽度的条件。结果，对于正信号和负信号而言，从第一绝缘层11和第二绝缘层12二者接收的电特性的影响变得相同，并且因此，变得可以抑制正信号和负信号之间的延迟量的差异。

即使在第一绝缘层11的玻璃纤维的水平位置与第二绝缘层12的玻璃纤维的水平位置不一致时，也可实现抑制正信号和负信号之间的延迟量的差异的效果。即，通过将布线间隔设置成玻璃纤维的间隔的正整数倍，在与长轴垂直的方向上的偏差对正信号和负信号之间的延迟量的差异的影响变小。在本示例实施例的布线板中，当在制造布线板中将芯材和玻璃纤维层叠在一起时，不需要精确地管理与玻璃纤维和信号布线二者的长轴垂直的方向上的玻璃纤维的偏差量，并且因此，可防止制造过程变复杂。

以下，将描述本示例实施例的布线板的操作。在本示例实施例的布线板中，高频正信号从信号布线的一端被输入第一信号布线13，传输到输出侧并且在该输出侧输出。另外，与正信号具有相同频率及相反相位的负信号从信号布线的一端被输入第二信号布线14，传输到输出侧并且在该输出侧输出。正信号和负信号在配置有第一信号布线13、第二信号布线14和第一电极15的带状线上传输。将在第一信号布线13上传输的正信号和将在第二信号布线14上传输的负信号作为差分信号输入，并且由与输出侧连接的半导体器件或电子装置进行处理。

将描述当使用本示例实施例的布线板时抑制正信号和负信号之间的延迟量的差异的效果。图7是示出差分信号布线使用相位差生成的信号延迟的示例的示图。在图7的左边部分中，图示将差分信号输入布线板时的信号。在图7的右边部分中，图示输出信号的示例。在其输入时，输入差分信号以使得正信号和负信号具有相反相位。即，在将它们输入布线板时，正信号和负信号之间的相位差是180度。在正信号和负信号在布线板上的信号布线上传播时，它们接收布线板的电特性的影响，并且因此在其间产生延迟差异(偏移(skew))。

在图7的示例中，图示了以下情况：产生延迟差异——即180度的相位延迟量的差异，并且结果，正信号和负信号之间的相位差在其输出时变成0度。在差分信号方案中，通过将信号设置成具有相反相位来增加该信号之间的幅度差，这使得容易在输出侧进行信号检测。因此，当在输出侧相位转变为例如相同相位时幅度差变小，并且因此，会出现无法在输出侧正确执行信号检测的异常。为此原因，当使用差分信号时，需要抑制信号之间的延迟差异以使其尽可能地小。

图8是示出与本示例实施例的布线板比较的结构中的信号延迟量的示图，在该结构中，正信号布线布置在玻璃布中的玻璃纤维的比例最高的区域中并且负信号布线布置在树脂的比例最高的区域中。在图8中，通过将水平轴设置成表示频率并且将垂直轴设置成表示延迟时间(组延迟)，示出正信号的延迟时间(个体(P))和负信号的延迟时间(个体(N))。

图9是示出作为频率的函数的、与图8的信号具有相同结构的信号的插入损耗的示图，将垂直轴设置成表示插入损耗。由于正信号和负信号之间的相位关系与相反相位状态的偏差而导致的幅度差减小是产生插入损耗的成因之一。如图9中所示，正信号和负信号在20GHz频率下处于不平衡状态。即，在个体信号的插入损耗均是大约-10dB时，差分信号(差分)的插入损耗变成大约-15dB。

图10是示出本示例实施例的布线板中的延迟时间的频率依赖性的曲线图。类似于图8，通过将水平轴设置成表示信号频率并且将垂直轴设置成表示信号延迟时间，图10的曲线图示出正信号和负信号的延迟时间。通过比较图8和图10，注意到，在示出本示例实施例的布线板中的延迟时间的图10中，正信号和负信号之间的延迟差异较小。

图11是示出作为频率的函数的、在本示例实施例的布线板上传输的差分信号的插入损耗的示图，将垂直轴设置成表示插入损耗。如图11中所示，在使用本示例实施例的布线板的情况下，对于正信号和负信号并且还对于差分信号，插入损耗几乎相同，在20GHz下是大约-10dB。当在图9的示例中差分信号的插入损耗在20GHz下是大约-15dB时，通过使用具有本示例实施例的配置的布线板来减小插入损耗。因此，在本示例实施例的布线板中，通过将经过的玻璃布面积和经过的树脂面积之间的比率设置为对于正信号和负信号的信号布线而言相同，抑制延迟量的差异并且减小差分信号的插入损耗。

接下来，将描述本示例实施例的布线板的设计方法。图12是示出在本示例实施例的布线板的设计阶段中的设置玻璃布和布线间隔的流程的概要的示图。本示例实施例的布线板的设计方法主要由下述四个步骤组成。

(步骤1)在选择芯材和预浸材——即用于第一绝缘层11和用于第二绝缘层12的结构材料——时，选择具有相同玻璃布编号的玻璃布作为具有相同特性的玻璃布。

通过使用具有相同玻璃布编号的玻璃布，对于第一绝缘层11中的玻璃布21和第二绝缘层12中的玻璃布23而言，玻璃纤维的间隔变得相同。即，在步骤1中，执行选择具有相同玻璃纤维间隔的玻璃布作为用于第一绝缘层11和用于第二绝缘层12的玻璃布。

(步骤2)根据所选择的玻璃布的玻璃布密度来计算玻璃布Pg的间隔。

(步骤3)基于玻璃布的间隔Pg，设置差分信号布线的布线间隔Pd。即，第一信号布线13和第二信号布线14之间的布线间隔Pd被设置成Pg的正整数倍。当玻璃布具有一个方向上的间隔Pg(x)和与该一个方向垂直的方向上的不同间隔Pg(y)时，分别针对相应方向来设置布线间隔。期望的是，在考虑到制造误差的情况下，根据玻璃布的间隔Pg来计算的布线间隔Pd的值被设置成单位毫米的第二或更低小数位。

(步骤4)确定布线宽度，以获得预定阻抗。基于影响布线电特性的特性——诸如相对介电常数、布线宽度、布线间隔和绝缘层厚度，按照布线板的所需特性来确定预定阻抗。

基于由此获得的布线间隔设计规则，执行对待在本示例实施例的布线板上形成的布线图案的设计。

图13是示出根据玻璃布的密度来计算的玻璃布的间隔的示例的表格。图13的表格中的IPC#指示由IPC(Association Connecting Electronics Industries ，原名：Institute for Interconnecting and Packaging Electronics Circuits)指定的玻璃布编号。通过选择具有相同玻璃布编号的玻璃布以用于第一绝缘层11和用于第二绝缘层12，可选择玻璃布中具有相同玻璃纤维间隔的玻璃布以用于绝缘层。

图13的玻璃布密度均指示25mm中包括的玻璃纤维的数量。在此，示出通过平织形成的玻璃布中的每个的纵向方向和横向方向中的每个上的玻璃布密度。例如，纵向方向对应于本示例实施例中的第一方向，并且横向方向对应于第二方向。作为玻璃布间隔中的每个，对于纵向方向和横向方向中的每个示出通过根据玻璃布密度计算玻璃布的间隔而获得的值。

接下来，将描述本示例实施例的布线板的制造方法。首先，在第一绝缘层11上，形成用于第一信号布线13和第二信号布线14和第一电极15的布线图案。沿着玻璃布中的玻璃纤维的长轴方向，形成用于第一信号布线13和第二信号布线14的布线图案的直线部分。玻璃布中的玻璃纤维的长轴方向被布置成当形成第一绝缘层11时指向预定方向。当假设本示例实施例的布线板是矩形或正方形时，其被形成以使得玻璃布的第一方向和第二方向中的每个是与布线板的端面平行的方向。假设矩形或正方形布线板的情况指代以下情况：当在该板的端面上存在凹口等时，在假定不存在凹口部分的情况下估计布线板的轮廓。

信号布线的对角弯曲部分被形成为，使得第一信号布线13和第二信号布线14之间保持平行状态并且保持它们之间的间隔与直线部分中的间隔相同。用于第一信号布线13、第二信号布线14和第一电极15的金属层均是通过将铜箔片材粘贴在第一绝缘层11的表面上而形成的。替选地，可通过溅射来沉积金属层。在本示例实施例中，将铜用于金属层。另外，通过在金属层形成之后进行光刻，形成用于第一信号布线13和第二信号布线14的布线图案。

当通过光刻来形成布线图案时，可通过使用预先在布线板上形成的对准标记将信号布线方向与玻璃纤维的长轴方向对准，形成与玻璃纤维的长轴平行的信号布线。还可使用布线板的轮廓来执行信号布线的形成中的方向对准。

在第一绝缘层11上形成布线图案等之后，将第一绝缘层11与用作第二绝缘层12的预浸材以及跨该预浸材连接的第三绝缘层13层叠。在第三绝缘层13上，与第一绝缘层11类似地形成布线图案和电极。如上层叠的、由芯材制成的绝缘层的数量可以是三个或更多。另外，布线板可以是只包括第一绝缘层11的布线板。

当将第一绝缘层11与用于第二绝缘层12的预浸材层叠时，执行层叠以使得对于这两个层而言，玻璃布的轴向方向一致。玻璃布的轴向方向指代构成玻璃布的玻璃纤维的长轴方向。另外，沿着每个轴，对于构成第一绝缘层11的玻璃布中的玻璃纤维和构成用于第二绝缘层12的预浸材的玻璃布中的玻璃纤维而言，间隔是相同的。在本示例实施例中，进行设计，使得可通过使用轮廓进行调整来调整玻璃布的轴向方向。

在将第一绝缘层11、作为预浸材的第二绝缘层12和其他绝缘层层叠在一起之后，通过压力结合将这些层形成为单个布线板。在形成单个布线板之后，通过在最外部层上形成过孔和布线图案，必要时通过切割布线板等来完成布线板。在完成的布线板上，安装半导体器件和电子组件，随后将其用作用于传输高频信号的电子电路。

在本示例实施例的布线板中，第一信号布线13和第二信号布线14作为差分信号布线形成在与布线板的芯材相对应的第一绝缘层11上。第一信号布线13和第二信号布线14之间的布线间隔被设置成具有与第一信号布线13和第二信号布线14二者的纵向方向相同的方向上的长轴的第一绝缘层11中的玻璃纤维的间隔的正整数倍。通过将差分信号布线之间的布线间隔设置成绝缘层中的玻璃纤维的间隔的整数倍，对于正信号经过的部分和对于负信号经过的部分而言，玻璃纤维和树脂之间的体积比率变得相同。结果，对于在差分信号布线上传输的正信号和负信号而言，来自绝缘层的电特性的影响变得几乎相同。

可通过将第一信号布线13和第二信号布线14之间的布线间隔设置成第二绝缘层12中的玻璃纤维的间隔的正整数倍，还相对于用于第二绝缘层12的预浸材中的玻璃纤维的间隔实现相同的效果。结果，对于构成差分信号布线的两条信号布线而言，从上方和下方的绝缘层二者的电特性接收的影响变得几乎相同。通过由此使来自绝缘层的影响几乎相同，变得可以抑制在不同信号布线上传输的正信号和负信号之间的延迟量差异。由于由此抑制在不同信号布线上传输的正信号和负信号之间的延迟量差异，导致变得可以减小在本示例实施例的布线板上传输的差分信号的插入损耗。

在本示例实施例的布线板中，只需要第一信号布线13和第二信号布线14之间的布线间隔是构成第一绝缘层11的玻璃纤维和构成第二绝缘层12的玻璃纤维的间隔的正整数倍，并且因此变得可以防止信号布线布置的灵活性减小。因此，在本示例实施例的布线板中，可确保布线设计的灵活性。因此，在本示例实施例的布线板中，可以抑制构成差分信号布线的两条信号布线之间的延迟量差异，同时确保设计灵活性。

另外，在本示例实施例的布线板中，只要构成第一绝缘层11的玻璃纤维的长轴方向和构成第二绝缘层12的玻璃纤维的长轴方向彼此几乎平行，即使当对于两个绝缘层而言玻璃纤维在与长轴方向垂直的方向上的位置不一致时，也可实现对延迟量差异的抑制。因此，第一绝缘层11和第二绝缘层12的层叠变得容易。结果，本示例实施例的布线板变得容易制造。

在第二示例实施例中，已经描述了适用于包括带状线的布线板的示例，该带状线由差分信号布线和在绝缘层的与该差分信号布线相对的一侧上形成的GND电极构成。其中差分信号布线之间的布线间隔被设置成玻璃布的纤维间隔的正整数倍的配置还可应用于平面线。即，其中差分信号布线之间的布线间隔被设置成玻璃布的纤维间隔的正整数倍的配置可应用于在与不同布线的层相同的层或不同的层中形成的GND布线平行来形成差分布线的布线结构。

图14是示意性示出平面线的结构的示图，其中不同信号布线之间的布线间隔被设置成玻璃布的纤维间隔的整数倍。图14中示出的具有平面线布线结构的布线板包括GND布线31、差分信号布线32、玻璃布33、树脂34和绝缘层35。GND布线31对应于图2中的布线板的第一电极15。差分信号布线32对应于图2中的布线板的第一信号布线13和第二信号布线14。玻璃布33和树脂34与图2的布线板中的用相同名称标示的组件相同。绝缘层35对应于图2中的布线板的第一绝缘层11。

在图14的示例中，两条差分信号布线32均形成在GND布线31之间。另外，差分信号布线32之间的布线间隔Pd被设置成玻璃布中的玻璃纤维的间隔Pg的N倍。N是自然数。通过如上所述来设置配置，可实现与第二示例实施例中的效果相同的效果。另外，在这样的平面布线结构中，难以将这两条差分信号布线之间的布线间隔Pd设置成与玻璃布中的玻璃纤维的间隔Pg相同，因为GND布线31中的一条存在于不同的信号布线之间。因此，按等于或大于2的整数N进行整数倍增的效果变得比微带状线的情况下的效果更大。

虽然已经将图14的示例描述为就一个方向而言的示例，但图14的配置还可应用于与玻璃布33、差分信号布线32等垂直的方向，与第二示例实施例中类似。另外，类似地将相对于玻璃布和布线间隔的图14的配置应用于另一个绝缘层，可实现抑制延迟量差异的效果。

以上，以示例实施例作为示例性实施例描述了本发明。然而，本发明不限于上述的示例实施例。即，对于本发明，本领域的技术人员可理解的各个方面可适用于本发明的范围内。

本申请基于2015年1月21日提交的日本专利申请No.2015-9817并要求其优先权权益，该日本专利申请的公开的全部内容以引用方式并入本文中。

附图标记列表

1 第一绝缘层

2 第一信号布线

3 第二信号布线

4 纤维

5 绝缘材料

11 第一绝缘层

12 第二绝缘层

13 第一信号布线

14 第二信号布线

15 第一电极

16 第二电极

17 第三绝缘层

21 玻璃布

22 树脂

23 玻璃布

24 树脂

25 差分信号布线

31 GND布线

32 差分信号布线

33 玻璃布

34 树脂

35 绝缘层

Claims (8)

1.一种布线板，包括：

第一绝缘层，所述第一绝缘层包括：具有在第一方向上的长轴并且彼此按第一间隔来被大致平行地对准的纤维，以及填充所述第一方向的所述纤维之间的间隙的绝缘材料；

第一信号布线，所述第一信号布线与所述第一方向大致平行地来被形成在所述第一绝缘层上；

第二信号布线，所述第二信号布线被形成为与所述第一信号布线平行，以使得所述第一信号布线和所述第二信号布线之间的间隔大致是所述第一间隔的整数倍，所述第二信号布线传输在所述第一信号布线上所传输的信号的差分信号；以及

第二绝缘层，所述第二绝缘层包括：具有在与所述第一方向大致平行的第三方向上的长轴并且彼此按所述第一间隔来被大致平行地对准的纤维，以及填充所述第三方向的所述纤维之间的间隙的第二绝缘材料，其中，

所述第一绝缘层和所述第二绝缘层一起形成层叠结构，并且从垂直于每个层的方向观看的所述第一绝缘层的纤维的中心位置与所述第二绝缘层的纤维的中心位置不对准。

2.根据权利要求1所述的布线板，其中：

所述第一绝缘层进一步包括具有在与所述第一方向不同的第二方向上的长轴并且彼此按第二间隔来被大致平行地对准的纤维，并且所述第一绝缘材料进一步填充所述第二方向的所述纤维之间的间隙；并且

所述第二绝缘层进一步包括：具有在与所述第二方向大致平行的第四方向上的长轴并且彼此按所述第二间隔来被大致平行地对准的纤维，并且所述第二绝缘材料进一步填充所述第二方向的所述纤维之间的间隙。

3.根据权利要求2所述的布线板，进一步包括：

第三信号布线，所述第三信号布线被形成为与所述第二方向大致平行；以及

第四信号布线，所述第四信号布线被形成为与所述第三信号布线平行，以使得所述第三信号布线和所述第四信号布线之间的间隔大致是所述第二间隔的整数倍，所述第四信号布线传输在所述第三信号布线上所传输的信号的差分信号。

4.根据权利要求1至3中的任一项所述的布线板，其中：

所述第一信号布线和所述第二信号布线被形成在所述第一绝缘层的表面上；以及

在所述第一信号布线和所述第二信号布线之间的间隙被所述第二绝缘层填充。

5.一种布线板制造方法，包括：

在包括具有在第一方向上的长轴并且彼此按第一间隔来被大致平行地对准的纤维以及包括填充所述第一方向的所述纤维之间的间隙的绝缘材料的第一绝缘层上，形成：

第一信号布线，所述第一信号布线被形成为与所述第一方向大致平行；

第二信号布线，所述第二信号布线被形成为与所述第一信号布线平行，以使得所述第一信号布线和所述第二信号布线之间的间隔大致是所述第一间隔的整数倍；以及

形成第二绝缘层，所述第二绝缘层包括具有在与所述第一方向大致平行的第三方向上的长轴并且彼此按所述第一间隔来被大致平行地对准的纤维以及填充所述第三方向的所述纤维之间的间隙的第二绝缘材料，以使得所述第一绝缘层和所述第二绝缘层一起形成层叠结构，并且从垂直于每个层的方向观看的所述第一绝缘层的纤维的中心位置与所述第二绝缘层的纤维的中心位置不对准。

6.根据权利要求5所述的布线板制造方法，包括：

在所述第一绝缘层的表面上形成所述第一信号布线和所述第二信号布线；以及

将所述第二绝缘层形成为以使得所述第一信号布线和所述第二信号布线之间的间隙被所述第二绝缘层填充。

7.一种布线板设计方法，包括：

选择第一玻璃布以及选择第二玻璃布以分别作为被用于第一绝缘层和第二绝缘层的玻璃布，所述第一玻璃布包括具有在第一方向上的长轴并且彼此按第一纤维间隔来被大致平行地对准的纤维，所述第二玻璃布包括具有在第三方向上的长轴并且彼此按第三纤维间隔来被大致平行地对准的纤维，以使得所述第一纤维间隔和所述第三纤维间隔相同；以及

在所述第一绝缘层和所述第二绝缘层之间，布置第一信号布线和第二信号布线，从垂直于每个层的方向观看的所述第一绝缘层的纤维的中心位置与所述第二绝缘层的纤维的中心位置彼此不对准，所述第二信号布线用于传输在所述第一信号布线上所传输的信号的差分信号，以使得所述第一信号布线和所述第二信号布线大致平行于所述第一方向并且所述第一信号布线和所述第二信号布线之间的间隔大致是所述第一纤维间隔的整数倍。

8.根据权利要求7所述的布线板设计方法，其中：

在对于分别被用于所述第一绝缘层和所述第二绝缘层的玻璃布的选择中，

选择所述玻璃布以使得：所述第一玻璃布中所包括的与所述第一方向垂直的纤维的第二纤维间隔和所述第二玻璃布中所包括的与所述第三方向垂直的纤维的第四纤维间隔进一步相同。

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