JP2001320138A

JP2001320138A - プリント基板

Info

Publication number: JP2001320138A
Application number: JP2000137309A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiko Murayama; 和彦村山
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2000-05-10
Filing date: 2000-05-10
Publication date: 2001-11-16

Abstract

(57)【要約】【課題】配線面積が過大となることを回避しつつクロ
ストークノイズを低減することができるプリント基板を
提供する。【解決手段】プリント基板は絶縁層９を２層の導体層
８（８ａ、８ｂ）で挟んで構成される。各導体層８に
は、信号ラインＩＤが所定間隔で配されると共に、各信
号ラインＩＤ間にはそれぞれグランドラインＧＮＤが等
間隔に配される。第１、第２導体層８ａ、８ｂのグラン
ドライン（ＧＮＤ１〜６）は、第２、第１導体層８ｂ、
８ａの信号ラインＩＤ（１、３、５）、ＩＤ（２、４、
６）にそれぞれ対向して配置される。信号ラインＩＤの
幅Ｗｓ、グランドラインＧＮＤの幅Ｗｇ及び絶縁層厚Ｈ
は、Ｈ≦０．５ｍｍで且つＷｇ≧Ｗｓが最適とされる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術の分野】本発明は、コンピュータの
電気配線等に用いられるプリント基板に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、コンピュータの電気配線等には一
般にプリント基板が用いられるが、デジタル回路で用い
る信号には高次の周波数成分が含まれており、この高調
波成分によるノイズ問題が深刻化している。このノイズ
問題の１つとして、デジタル回路間のデータバスライン
において顕著に表れるクロストークノイズの発生が挙げ
られる。

【０００３】図２２は、一般的なデータバスラインを示
す図である。

【０００４】１は信号ライン（データライン）ＩＤ０〜
ＩＤ７、２は信号ラインＩＤ０〜ＩＤ７を駆動するため
のドライバＯＵＴ０〜ＯＵＴ７、３はレシーバＩＮ０〜
ＩＮ７である。

【０００５】ここで、ドライバＯＵＴ３がＬＯＷレベル
を出力し、他のドライバＯＵＴ０〜ＯＵＴ２、ＯＵＴ４
〜ＯＵＴ７が同時にＨＩＧＨレベルからＬＯＷレベルに
遷移したとする。このとき、信号ラインＩＤ３に容量結
合や誘導結合を通じて電流が流れ、電圧変動が生じる。
これがクロストークノイズである。このクロストークノ
イズの発生要因について、２ライン平行配線モデルを用
いて説明する。

【０００６】図２３は、長さｌの２ライン平行配線モデ
ルを表す図である。

【０００７】４は誘導ラインＬ１、５は非誘導ラインＬ
２、６は電源Ｖｉｎ、７は抵抗Ｒである。同図のよう
に、信号ラインを並列配置することによって、ストレキ
ャパシタによる容量結合Ｃｍ及び信号ライン間の相互イ
ンダクタンスＬｍが現れる。

【０００８】端子Ａに、図２４に示すような立ち上がり
時間Ｔｒ、電圧値Ｖｓからなる電圧波形Ｖｉｎ（ｔ）を
印加した場合を考える。この電圧波形Ｖｉｎ（ｔ）の印
加により誘導ラインＬ１に電流が流れ、非誘導ラインＬ
２には、容量結合Ｃｍを通じて流れ込む電流成分（容量
結合モード）と相互インダクタンスＬｍにより発生する
誘導電流成分（誘導結合モード）の２つの電流成分が発
生する。

【０００９】容量結合Ｃｍを通じて流れ込んだ電流は、
電源Ｖｉｎ６に近い側の端子（以下、「近端」と称す
る）Ａ’と遠い側の端子（以下、「遠端」と称する）
Ｂ’とに向かって流れる（Ｉｃ）。従って、近端Ａ’と
遠端Ｂ’とでは、極性の異なる電流が流れることにな
る。一方、相互インダクタンスＬｍにより発生した電流
Ｉｌは、近端Ａ’と遠端Ｂ’とで極性が同じである。よ
って、近端Ａ’では、２つのモードは重畳され、遠端
Ｂ’では打ち消し合うように作用する。

【００１０】この２ライン平行配線モデルにおける非誘
導ラインＬ２上のクロストーク電圧Ｖ（ｘ，ｔ）は、下
記数式１により表される。

【００１１】

【数１】Ｖ（ｘ，ｔ）＝ｋｆ×ｘ×ｄ／ｄｔ［Ｖｉｎ
（ｔ−（Ｔｄ×ｘ／ｌ））］＋ｋｂ×｛［Ｖｉｎ（ｔ−
（Ｔｄ×ｘ／ｌ））］−［Ｖｉｎ（ｔ−２Ｔｄ＋（Ｔｄ
×ｘ／ｌ））］｝ここで、ｋｆ＝−（ｌ／２）×［（Ｌｍ／Ｚ０）−（Ｃ
ｍ×Ｚ０）］ｋｂ＝ｌ／（４×Ｔｄ）×［（Ｌｍ／Ｚ０）＋（Ｃｍ×
Ｚ０）］Ｔｄ＝線路長ｌの信号伝搬時間Ｚ０＝配線の特性インピーダンスである。

【００１２】従って、クロストークノイズを低減させる
ためには、信号ライン間の容量結合、誘導結合が小さく
なるようにするのが望ましい。信号ライン間の容量結合
を小さくする手段としては、信号ライン間隔を広くと
る、あるいは信号ライン−グランドライン間の低インピ
ーダンス化を図る等が有効である。

【００１３】具体的にクロストークノイズの低減を図っ
た技術として、従来では、信号ラインを複数の配線層に
配するようにしたプリント基板が知られている（特開平
５−１９８９５４号公報）。

【００１４】図２５は、この従来のプリント基板の構成
を示す部分断面図である。

【００１５】同図に示すように、導体層８は複数層（第
１導体層８ａ、第２導体層８ｂ、第３導体層８ｃ、第４
導体層８ｄ）で構成される。また、絶縁層９は、導体層
８の各層間に介在している（第１絶縁層９ａ、第２絶縁
層９ｂ、第３絶縁層９ｃ）。そして、信号ラインＩＤ
は、第１導体層８ａ及び第２導体層８ｂに分けて互い違
いの位置に配置されている。これにより、各信号ライン
間の間隔を広げ、容量結合を小さくしてクロストークノ
イズの低減を図っている。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、近年、
デジタル機器の高機能化、小型化に伴い、使用されるデ
ジタル信号の高速化が進んでおり、デジタル回路の動作
クロックは数百ＭＨｚを超え、またバスラインについて
もデータ転送クロックは１００ＭＨｚを超えている。今
後、一層の高機能化が求められ、それに伴う動作クロッ
クの高速化、バス幅の増大、データ転送クロックの高速
化、配線の高密度化が進むのは必至であり、クロストー
クノイズの増大が一層懸念されている。

【００１７】このような状況の中、上記図４に示すよう
な従来のプリント基板では、絶縁層厚が厚い場合は有効
であるが、多層プリント基板等のように絶縁層厚が薄い
ものでは信号ライン間隔を十分に確保することができ
ず、ノイズ低減効果が小さくなる。

【００１８】また、グランドガード配線を採用すること
も考えられるが、信号ラインの配線領域が通常の２倍程
度に大きくなるという短所があり、高密度化の要請に沿
わない。

【００１９】本発明は上記従来技術の問題を解決するた
めになされたものであり、その目的は、配線面積が過大
となることを回避しつつクロストークノイズを低減する
ことができるプリント基板を提供することにある。

【００２０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の請求項１のプリント基板は、電気回路を構成
するための複数の導体層と、該複数の導体層を絶縁する
ために各導体層間に設けられた少なくとも１つの絶縁層
とを備えたプリント基板において、信号ラインを前記複
数の導体層に配すると共に、少なくとも１つの導体層に
おいて、該導体層に配された信号ライン間にグランドラ
インを配したことを特徴とする。

【００２１】同じ目的を達成するために本発明の請求項
２のプリント基板は、上記請求項１記載の構成におい
て、前記少なくとも１つの導体層において配されたグラ
ンドラインは、該導体層に隣接する少なくとも一方の導
体層に配された信号ラインに対向して配置されたことを
特徴とする。

【００２２】同じ目的を達成するために本発明の請求項
３のプリント基板は、上記請求項１または２記載の構成
において、前記絶縁層の層厚は約０．５ｍｍ以下で、且
つ前記グランドラインの配線幅は前記信号ラインの配線
幅に対して同等以上の値に設定されたことを特徴とす
る。

【００２３】同じ目的を達成するために本発明の請求項
４のプリント基板は、電気回路を構成するための複数の
導体層と、該複数の導体層を絶縁するために各導体層間
に設けられた少なくとも１つの絶縁層とを備えたプリン
ト基板において、第１の信号ラインを前記複数の導体層
のうち少なくとも１つの導体層に配すると共に、前記少
なくとも１つの導体層に配された第１の信号ライン間に
第２の信号ラインを複数配したことを特徴とする。

【００２４】同じ目的を達成するために本発明の請求項
５のプリント基板は、電気回路を構成するための複数の
導体層と、該複数の導体層を絶縁するために各導体層間
に設けられた少なくとも１つの絶縁層とを備えたプリン
ト基板において、第１の信号ラインを前記複数の導体層
のうち少なくとも１つの導体層に配すると共に、前記少
なくとも１つの導体層に配された第１の信号ライン間に
第２の信号ライン及びグランドラインを配したことを特
徴とする。

【００２５】同じ目的を達成するために本発明の請求項
６のプリント基板は、上記請求項４または５記載の構成
において、前記第１の信号ラインは、複数同時にスイッ
チングされ得るラインである一方、前記第２の信号ライ
ンは、前記第１の信号ラインとは同時にスイッチングさ
れないラインであることを特徴とする。

【００２６】同じ目的を達成するために本発明の請求項
７のプリント基板は、上記請求項４〜６のいずれか１項
に記載の構成において、前記絶縁層の層厚は約１ｍｍ以
下で、且つ前記第１、第２の信号ラインの配線ピッチは
約０．５ｍｍ以下に設定されたことを特徴とする。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。

【００２８】（第１の実施の形態）図１は、本発明の第
１の実施の形態に係るプリント基板の構成を示す図であ
る。同図（ａ）は部分断面図を示し、同図（ｂ）は配線
レイアウトを示す平面図である。本実施の形態では２層
構造の基板を例にとるが、３層以上の複数層の基板にも
適用可能である。

【００２９】同図（ａ）に示すように、本プリント基板
は絶縁層９を２層の導体層８（第１導体層８ａ及び第２
導体層８ｂ）で挟んで構成される。第１導体層８ａに
は、データラインである信号ラインＩＤ（ＩＤ０、ＩＤ
２、ＩＤ４、ＩＤ６）が所定間隔で配されると共に、各
信号ラインＩＤ間にはそれぞれグランドラインＧＮＤ
（ＧＮＤ１、ＧＮＤ２、ＧＮＤ３）が等間隔に配されて
いる。第２導体層８ｂにも同様に、信号ラインＩＤ１、
ＩＤ３、ＩＤ５、ＩＤ７が所定間隔で配されると共に、
各信号ラインＩＤ間にはそれぞれグランドラインＧＮＤ
４、ＧＮＤ５、ＧＮＤ６が等間隔に配されている。ただ
し、第１導体層８ａと第２導体層８ｂとでは、信号ライ
ンＩＤの配置位置が互い違いとなっており、信号ライン
ＩＤ２、ＩＤ４、ＩＤ６に対向してグランドラインＧＮ
Ｄ４、ＧＮＤ５、ＧＮＤ６が配置され、信号ラインＩＤ
１、ＩＤ３、ＩＤ５に対向してグランドラインＧＮＤ
１、ＧＮＤ２、ＧＮＤ３が配置されている。

【００３０】すなわち、信号ラインＩＤは２層に分散さ
れ、且つ各信号ラインＩＤの左右及び上下方向の対向位
置（直下または真上）にグランドラインＧＮＤが配置さ
れる構成となっている。これにより、信号ラインＩＤと
グランドラインＧＮＤとの間の容量結合が強まり、信号
ラインＩＤ間の容量結合Ｃｍが相対的に弱まることか
ら、クロストークノイズが低減する。さらに、後述する
ように、信号ラインＩＤ間の誘導結合Ｌｍが低下するの
で、クロストークノイズが一層低減する。しかも、２層
に分散したことにより、基板の小型化にも寄与する。

【００３１】図２は、従来の一般的なバスライン構成の
プリント基板の構成を示す断面図である。本プリント基
板は絶縁層を２層の導体層で挟んで構成されるが、信号
ラインは全て上層の導体層に等間隔で配されており、信
号ライン間にはグランドラインは配されていない。

【００３２】本実施の形態のプリント基板のノイズ低減
効果を確認するために、クロストークノイズの測定を行
った。比較のために、上記従来の一般的なバスライン構
成のプリント基板（図２）、及び前述した従来のプリン
ト基板（特開平５−１９８９５４号公報）（図２５）に
ついても同様にしてクロストークノイズの測定を行っ
た。

【００３３】測定は、導体層８の厚さを１２μｍ、絶縁
層９の厚さを１ｍｍ、信号ラインＩＤの幅を２００μ
ｍ、ライン間隔を２００μｍ、信号ラインＩＤのライン
長を１００ｍｍに設定して作成したプリント基板で行
い、振幅３Ｖ、立ち上がり時間約５００ｐｓの電圧を信
号ラインＩＤ０〜ＩＤ２、ＩＤ４〜ＩＤ７に同時に印加
した場合に、信号ラインＩＤ３に現れたクロストークノ
イズ波形を観測した。

【００３４】図３〜図５は、この信号ラインＩＤ３に現
れたクロストークノイズの波形を示す図である。図３は
従来の一般的なバスライン構成のプリント基板（図２）
の場合、図４は従来のプリント基板（図２５）の場合、
図５は本実施の形態のプリント基板（図１）の場合を示
す。各図共、横軸が時間（ｔｉｍｅ）（ｎｓ）、縦軸が
電圧値Ｖｏｌｔｓ（Ｖ）を示す。また、各図共、図
（ａ）は信号ラインＩＤ０〜ＩＤ２、ＩＤ４〜ＩＤ７に
印加した波形を示し、図（ｂ）は電源に近い側の端子
（以下、「近端」と称する）（図２３参照）側のクロス
トークノイズの波形を示し、図（ｃ）は電源に遠い側の
端子（以下、「遠端」と称する）側のクロストークノイ
ズの波形を示す。

【００３５】図３（ｂ）、（ｃ）と図４（ｂ）、（ｃ）
とを比較すると、図２の構成に対して図２５の構成では
ほとんど改善効果がみられない。しかし、これらと図５
（ｂ）、（ｃ）とを比較すると、図１の構成では、図
２、図２５の構成に対してクロストークノイズが大幅に
低減していることがわかる。これは、クロストークノイ
ズの大きさが、信号ライン−電源間の容量結合だけでな
く、非誘導ラインに流れる電流の経路及びそのリターン
電流の経路によって形成されるループ面積にも依存する
ためである。

【００３６】図６は、２ライン平行配線モデルを表す図
である。一般に、同図に示す非誘導ラインＬ２に流れる
電流Ｉｃ、Ｉｌとそのリターン電流Ｉｒ（グランドに流
れる電流）の電流の経路ＩＬＯによって囲まれた面積
（ループ面積ＡＳ）が小さいほど信号ライン間の誘導結
合が低下する。しかし、従来の図２５の構成では、図７
に示すように、非誘導ラインＬ２’に流れる電流のリタ
ーン電流Ｉｒ’は、そのほとんどが内層の導体層（８
ｃ）に流れる。従って、ループ面積ＡＳ（ＡＳ’）は大
きなものとなっている。

【００３７】これに対し、本実施の形態では、図１に示
すように、グランドラインＧＮＤを信号ラインＩＤに対
向する位置、及び信号ラインＩＤの両側に配置したこと
により、信号ラインＩＤ−グランドラインＧＮＤ間で形
成されるリターン電流の経路のループ面積ＡＳが小さく
なり、誘導結合Ｌｍが低下する。よって、クロストーク
ノイズが効果的に低減されるのである。

【００３８】このように、信号ラインＩＤ間の容量結合
Ｃｍを弱めると共に、信号ラインＩＤ間の誘導結合Ｌｍ
を低下させて、クロストークノイズを効果的に低減する
ことができる。

【００３９】次に、本実施の形態のプリント基板におい
て、最適な配線ピッチ、線幅等を検討する。

【００４０】図８は、本プリント基板の配線レイアウト
の一例を示す部分断面図である。

【００４１】同図に示すように、信号ラインＩＤの幅中
心からグランドラインＧＮＤの幅中心までの距離（以
下、「配線ピッチＤ」と称する）を略一定に設定した場
合、信号ラインＩＤの幅Ｗｓ、グランドラインＧＮＤの
幅Ｗｇ、信号ラインＩＤとグランドラインＧＮＤとのラ
イン間隔Ｓ、及び絶縁層９の厚さＨの組み合わせを種々
変更し、それに対する発生クロストークノイズを測定し
た。

【００４２】測定は、上記と同様に、振幅３Ｖ、立ち上
がり時間約５００ｐｓの電圧を信号ラインＩＤ０〜ＩＤ
２、ＩＤ４〜ＩＤ７に同時に印加した場合に、信号ライ
ンＩＤ３に現れたクロストークノイズレベルを観測する
ことにより行った。

【００４３】図９は、この信号ラインＩＤ３に現れたク
ロストークノイズのレベルを示す図である。同図（ａ）
は近端側、同図（ｂ）は遠端側のクロストークノイズの
レベルをそれぞれ示す。横軸が絶縁層厚Ｈ（ｍｍ）、縦
軸がノイズレベル（ｍＶ）を示す。

【００４４】組み合わせとしては、第１の組み合わせ
（Ｗｓ＝０．２ｍｍ、Ｗｇ＝０．６ｍｍ、Ｓ＝０．１ｍ
ｍ）、第２の組み合わせ（Ｗｓ＝０．４ｍｍ、Ｗｇ＝
０．４ｍｍ、Ｓ＝０．１ｍｍ）、第３の組み合わせ（Ｗ
ｓ＝０．６ｍｍ、Ｗｇ＝０．２ｍｍ、Ｓ＝０．１ｍｍ）
で行った。

【００４５】Ｗｇ＜Ｗｓの場合（第３の組み合わせ）で
は、絶縁層厚Ｈが薄く（特に０．５ｍｍ以下に）なると
クロストークノイズが上昇している。これは、グランド
ライン幅Ｗｇが小さくなることによって信号ラインＩＤ
とグランドラインＧＮＤとの容量結合が小さくなり、信
号ラインＩＤ間の容量結合が強くなることに加えて、絶
縁層厚Ｈが薄くなることで、隣接する導体層の信号ライ
ンＩＤ間の間隔が狭くなりそれらの容量結合が強くなる
からであると考えられる。

【００４６】Ｗｇ≧Ｗｓの場合（第１または第２の組み
合わせ）ではこれとは逆に、絶縁層厚Ｈが薄く（特に
０．５ｍｍ以下に）なるとクロストークノイズが低下し
ている。これは、グランドライン幅Ｗｇが大きくなるこ
とによってグランドラインＧＮＤとの容量結合が強くな
り、さらに絶縁層厚Ｈが薄くなることでその傾向が一層
強くなって、信号ラインＩＤ間の容量結合が相対的に弱
まることに加えて、非誘導ラインに流れる電流の経路及
びそのリターン電流の経路によって形成されるループ面
積ＡＳが小さくなって誘導結合が低下するからであると
考えられる。

【００４７】一方、絶縁層厚Ｈが０．５ｍｍ以上である
ときは、ノイズレベルはあまり変化しなくなる。これ
は、信号ラインＩＤに対向するグランドラインＧＮＤと
の容量結合が小さくなり、隣接するグランドラインＧＮ
Ｄとの結合が支配的になるからであると考えられる。

【００４８】以上の結果から、絶縁層厚Ｈが０．５ｍｍ
以下である場合において、Ｗｇ≧Ｗｓに設定したとき、
従来に対して最もクロストークノイズの低減効果が大き
く、好ましい配線レイアウトであるといえる。

【００４９】本実施の形態によれば、信号ラインＩＤを
複数の導体層に配すると共に、信号ラインＩＤ間にグラ
ンドラインＧＮＤを配したので、信号ラインＩＤとグラ
ンドラインＧＮＤとの間の容量結合を強めることがで
き、さらにグランドラインＧＮＤを信号ラインＩＤに対
向して配置したので、対向するグランドラインＧＮＤと
の間の容量結合も強めることができ、それらの結果、信
号ラインＩＤ間の容量結合Ｃｍを相対的に小さくするこ
とができる。しかも非誘導ラインに流れる電流の経路及
びそのリターン電流の経路によって形成されるループ面
積ＡＳを小さくして誘導結合Ｌｍを低下させることがで
きる。従って、クロストークノイズを効果的に低減する
ことができる。しかも、信号ラインＩＤを複数層に分散
したことで、配線面積が過大となることを回避すること
ができる。さらに、絶縁層厚Ｈ≦０．５ｍｍで且つＷｇ
≧Ｗｓに設定することで、小型化及び配線の高密度化の
要請に応えつつクロストークノイズを効果的に低減する
ことができる。

【００５０】なお、本実施の形態では２層構造を例示し
たが、例えば４層以上の多層基板に適用してもよい。多
層構造に適用した場合は、信号ラインＩＤ−電源ライン
間の容量結合を一層強めることができ、信号ラインＩＤ
間の容量結合Ｃｍを一層低下させることができること、
及びグランドラインＧＮＤ及び電源ライン自体の低イン
ピーダンス化が実現できること、等から非常に有効であ
る。

【００５１】（第２の実施の形態）図１０は、本発明の
第２の実施の形態に係るプリント基板の構成を示す図で
ある。同図（ａ）は部分断面図を示し、同図（ｂ）は配
線レイアウトを示す平面図である。本実施の形態では２
層構造の基板を例にとるが、３層以上の複数層の基板に
も適用可能である。

【００５２】同図（ａ）に示すように、本プリント基板
は絶縁層９を２層の導体層８（第１導体層８ａ及び第２
導体層８ｂ）で挟んで構成される。第１導体層８ａに
は、データラインである信号ラインＩＤ（ＩＤ０、ＩＤ
１、ＩＤ２）が所定間隔で配されると共に、各信号ライ
ンＩＤ間にはそれぞれコントロールラインＣＮＴが２本
ずつ（ＣＮＴ０及びＣＮＴ１、ＣＮＴ２及びＣＮＴ３）
配されている。

【００５３】本実施の形態で用いられる信号ラインＩＤ
は同時にスイッチングされる可能性が高いものである。
一方、コントロールラインＣＮＴは信号ラインＩＤとは
同時にスイッチングされることがない。信号ラインＩＤ
間にコントロールラインＣＮＴを２本ずつ配置したこと
で、同時スイッチングされ得る信号ラインＩＤの隣接配
置を回避し、後述するように、コントロールラインＣＮ
Ｔに過大なクロストークノイズを発生させることなく、
信号ラインＩＤに発生するクロストークノイズを低減し
ている。

【００５４】図１１は、従来の一般的な構成のプリント
基板の構成を示す断面図である。本プリント基板は絶縁
層を２層の導体層で挟んで構成されるが、信号ラインＩ
Ｄ０〜ＩＤ２は上層の導体層にまとまって等間隔で３本
配されており、コントロールラインＣＮＴ０〜ＣＮＴ３
は、信号ラインＩＤ０〜ＩＤ２の左方にまとまって等間
隔で４本配されている。信号ライン間にはコントロール
ラインは配されていない。

【００５５】本実施の形態のプリント基板のノイズ低減
効果を確認するために、クロストークノイズの測定を行
った。比較のために、上記従来の一般的な構成のプリン
ト基板（図１１）についても同様にしてクロストークノ
イズの測定を行った。

【００５６】測定は、導体層８の厚さを１２μｍ、絶縁
層９の厚さを０．８ｍｍ、信号ラインＩＤ及びコントロ
ールラインＣＮＴの各幅を２００μｍ、各ライン間隔を
３００μｍ、ライン長を１００ｍｍに設定して作成した
プリント基板で行い、振幅３Ｖ、立ち上がり時間約５０
０ｐｓの電圧を信号ラインＩＤ０、ＩＤ２に同時に印加
した場合に、信号ラインＩＤ１及びコントロールライン
ＣＮＴ３（図１０では信号ラインＩＤ２に隣接してい
る）に現れたクロストークノイズ波形を観測した。

【００５７】図１２〜図１５は、測定したクロストーク
ノイズの波形を示す図である。図１２、図１３は従来の
一般的な構成のプリント基板（図１１）の場合、図１
４、図１５は本実施の形態のプリント基板（図１０）の
場合を示す。各図共、横軸が時間（ｔｉｍｅ）（ｎ
ｓ）、縦軸が電圧値Ｖｏｌｔｓ（Ｖ）を示す。

【００５８】また、図１２（ａ）は、信号ラインＩＤ０
に印加した波形、同図（ｂ）は信号ラインＩＤ１の近端
側のクロストークノイズの波形、同図（ｃ）は信号ライ
ンＩＤ１の遠端側のクロストークノイズの波形、図１３
（ａ）はコントロールラインＣＮＴ３の近端側のクロス
トークノイズの波形、同図（ｂ）はコントロールライン
ＣＮＴ３の遠端側のクロストークノイズの波形をそれぞ
れ示す。同様に、図１４（ａ）は、信号ラインＩＤ０に
印加した波形、同図（ｂ）は信号ラインＩＤの近端側の
クロストークノイズの波形、同図（ｃ）は信号ラインＩ
Ｄの遠端側のクロストークノイズの波形、図１５（ａ）
はコントロールラインＣＮＴ３の近端側のクロストーク
ノイズの波形、同図（ｂ）はコントロールラインＣＮＴ
３の遠端側のクロストークノイズの波形をそれぞれ示
す。

【００５９】図１２（ｂ）、（ｃ）と図１４（ｂ）、
（ｃ）を比較すると、従来の一般的な構成（図１１）よ
りも本実施の形態の構成（図１０）の方が、信号ライン
ＩＤ１のノイズレベルが低下していることがわかる。ま
た、図１３（ａ）、（ｂ）と図１５（ａ）、（ｂ）を比
較すると、本実施の形態の構成（図１０）でコントロー
ルラインＣＮＴ３に現れるクロストークノイズのレベル
は、従来の一般的な構成（図１１）とほとんど変わらず
に維持されていることがわかる。

【００６０】すなわち、信号ラインＩＤ同士が隣接せず
離間しているので、信号ラインＩＤ間の容量結合が弱ま
ることから、信号ラインＩＤに現れるクロストークノイ
ズを低減することができる。また、仮に信号ラインＩＤ
間にコントロールラインＣＮＴを１本しか配置しなかっ
た場合は、コントロールラインＣＮＴの両側に信号ライ
ンＩＤが配されることになり、両側の信号ラインＩＤが
同時にスイッチングしたとき、挟まれたコントロールラ
インＣＮＴに大きなクロストークノイズが発生する。し
かし、本実施の形態では信号ラインＩＤ間にコントロー
ルラインＣＮＴを２本配したので、信号ラインＩＤの同
時スイッチングによるコントロールラインＣＮＴへのク
ロストークノイズの発生が抑えられている。

【００６１】本実施の形態によれば、同時スイッチング
される信号ラインＩＤの隣接配置を回避して、同時スイ
ッチングによるクロストークノイズを効果的に低減する
ことができる。

【００６２】なお、本実施の形態における配線レイアウ
トの最良の形態については後述する。

【００６３】（第３の実施の形態）図１６は、本発明の
第３の実施の形態に係るプリント基板の構成を示す部分
断面図である。本実施の形態では、第２の実施の形態に
係るプリント基板（図１０）に対し、信号ラインＩＤ間
に配置された２本のコントロールラインＣＮＴのうちの
一方をグランドラインＧＮＤに代えた点が相違する。

【００６４】同図に示すように、本プリント基板は絶縁
層９を２層の導体層８（第１導体層８ａ及び第２導体層
８ｂ）で挟んで構成される。第１導体層８ａには、デー
タラインである信号ラインＩＤ（ＩＤ０、ＩＤ１、ＩＤ
２）が所定間隔で配されると共に、各信号ラインＩＤ間
にはそれぞれコントロールラインＣＮＴ及びグランドラ
インＧＮＤが１本ずつ（コントロールラインＣＮＴ０及
びグランドラインＧＮＤ０、コントロールラインＣＮＴ
２及びグランドラインＧＮＤ１）が配されている。

【００６５】本実施の形態のプリント基板のノイズ低減
効果を確認するために、クロストークノイズの測定を行
い、従来の一般的な構成（図１１）及び第２の実施の形
態の構成（図１０）の構成との比較を行った。

【００６６】測定は、第２の実施の形態で説明したのと
同様であり、導体層８の厚さを１２μｍ、絶縁層９の厚
さを０．８ｍｍ、信号ラインＩＤ、コントロールライン
ＣＮＴ及びグランドラインＧＮＤの各幅を２００μｍ、
各ライン間隔を３００μｍ、ライン長を１００ｍｍに設
定して作成したプリント基板で行い、振幅３Ｖ、立ち上
がり時間約５００ｐｓの電圧を信号ラインＩＤ０、ＩＤ
２に同時に印加した場合に、信号ラインＩＤ１及びコン
トロールラインＣＮＴ０に現れたクロストークノイズ波
形を観測した。

【００６７】図１７、図１８は、本実施の形態のプリン
ト基板（図１６）の場合における測定したクロストーク
ノイズの波形を示す図である。図の見方は図１２〜図１
５と同様である。

【００６８】図１７（ａ）は、信号ラインＩＤ０に印加
した波形、同図（ｂ）は信号ラインＩＤ１の近端側のク
ロストークノイズの波形、同図（ｃ）は信号ラインＩＤ
１の遠端側のクロストークノイズの波形、図１８（ａ）
はコントロールラインＣＮＴ０の近端側のクロストーク
ノイズの波形、同図（ｂ）はコントロールラインＣＮＴ
０の遠端側のクロストークノイズの波形をそれぞれ示
す。

【００６９】図１４（ｂ）、（ｃ）と図１７（ｂ）、
（ｃ）を比較すると、信号ラインＩＤ１におけるクロス
トークノイズが一層低減されていることがわかる。これ
は、グランドラインＧＮＤが配されたことで、信号ライ
ンＩＤ−グランドラインＧＮＤ間の容量結合が大きくな
り、信号ラインＩＤ間の容量結合が相対的に小さくなっ
たからであると考えられる。

【００７０】本実施の形態によれば、第２の実施の形態
と同様の効果を奏するだけでなく、信号ラインＩＤにお
ける一層のクロストークノイズの低減を図ることができ
る。

【００７１】次に、第２、第３の実施の形態のプリント
基板において、最適な配線レイアウトを考える。

【００７２】信号ラインＩＤ、コントロールラインＣＮ
Ｔ及びグランドラインＧＮＤの各ラインの幅中心とそれ
に隣接するラインの幅中心との距離（以下、「配線ピッ
チＤ」と称する）と絶縁層９の厚さＨの組み合わせを種
々変更し、それに対する発生クロストークノイズを測定
した。

【００７３】測定は、上記と同様に、振幅３Ｖ、立ち上
がり時間約５００ｐｓの電圧を信号ラインＩＤ０、ＩＤ
２に同時に印加した場合に、信号ラインＩＤ１に現れた
クロストークノイズレベルを観測することにより行っ
た。比較のために、従来の一般的な構成（図１１）、第
２の実施の形態の構成（図１０）についても同様に測定
した。

【００７４】図１９〜図２１は、この信号ラインＩＤ１
に現れたクロストークノイズのレベルを示す図である。
図１９は従来の一般的な構成（図１１）、図２０は第２
の実施の形態の構成（図１０）、図２１は、第３の実施
の形態の構成（図１６）におけるレベルを示す。各図
共、図（ａ）は近端側、図（ｂ）は遠端側のクロストー
クノイズのレベルをそれぞれ示す。横軸が絶縁層厚Ｈ
（ｍｍ）、縦軸がノイズレベル（ｍＶ）を示す。配線ピ
ッチＤは０．３ｍｍ、０．５ｍｍ、０．７ｍｍというよ
うに変え、絶縁層厚Ｈも種々変えてみた。

【００７５】図１９と図２０を比較すると、図２０では
図１９に比べ、全体的にクロストークノイズが低減され
ており、特にＨ＜１ｍｍの領域で低減効果が大きいこと
がわかる。近端側におけるＤ＝０．３ｍｍのときはそれ
が顕著である。

【００７６】図１９と図２１を比較すると、図２１では
図１９に比べ、全体的にクロストークノイズが低減さ
れ、図２０の場合よりも一層低減効果が大きいことがわ
かる。

【００７７】以上の結果から、特に配線ピッチＤが小さ
く（Ｄ≦０．５ｍｍ）、且つ絶縁層厚Ｈも薄い（Ｈ≦１
ｍｍ）場合においては、従来の一般的な構成（図１１）
ではクロストークノイズがほとんど低減されないが、第
２、第３の実施の形態では、クロストークノイズが効果
的に低減されることがいえる。従って、第２、第３の実
施の形態では、Ｄ≦０．５ｍｍで且つＨ≦１ｍｍに設定
するのが、従来に対して最もクロストークノイズの低減
効果が大きく、小型化や配線の高密度化の要請に応える
上で好ましい配線レイアウトであるといえる。

【００７８】なお、第２の実施の形態において、信号ラ
インＩＤ間に配されるコントロールラインＣＮＴの数は
２本に限ることなく、複数であれば何本でもよい。また
第３の実施の形態においては、信号ラインＩＤ間に配さ
れるコントロールラインＣＮＴの数、及びグランドライ
ンＧＮＤの数は複数であってもよい。さらに、第１の実
施の形態においても、信号ラインＩＤ間に配されるグラ
ンドラインＧＮＤの数は複数であってもよい。

【００７９】なお、第２、第３の実施の形態において、
信号ラインＩＤが配される導体層は複数であってもよ
い。

【００８０】各実施の形態では信号ラインＩＤのクロス
トークノイズ低減を例示したが、これ以外の例えばアド
レスライン等の信号線について同様に適用してもよい。

【００８１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の請求項１
に係るプリント基板によれば、信号ラインとグランドラ
イン間の容量結合を強めて信号ライン間の容量結合を小
さくすること、並びに非誘導ラインに流れる電流の経路
及びリターン電流の経路により形成されるループ面積を
小さくして誘導結合を小さくすることにより、配線面積
が過大となることを回避しつつクロストークノイズを低
減することができる。

【００８２】本発明の請求項２に係るプリント基板によ
れば、対向する信号ライン及びグランドライン間の容量
結合を強めて信号ライン間の容量結合を小さくすると共
に、誘導結合を小さくすることにより、配線面積が過大
となることを回避しつつクロストークノイズを低減する
ことができる。

【００８３】本発明の請求項３に係るプリント基板によ
れば、機器の小型化、配線の高密度化を図りつつクロス
トークノイズを低減することができる。

【００８４】本発明の請求項４に係るプリント基板によ
れば、第１の信号ラインの隣接配置を回避して、配線面
積が過大となることを回避しつつ、信号ラインの同時ス
イッチングによるクロストークノイズを効果的に低減す
ることができる。

【００８５】本発明の請求項５に係るプリント基板によ
れば、第１の信号ラインの隣接配置を回避して、配線面
積が過大となることを回避しつつ、信号ラインの同時ス
イッチングによるクロストークノイズを効果的に低減す
ることができる。

【００８６】本発明の請求項６に係るプリント基板によ
れば、同時スイッチングされる信号ラインの隣接配置を
回避してクロストークノイズを効果的に低減することが
できる。

【００８７】本発明の請求項７に係るプリント基板によ
れば、機器の小型化、配線の高密度化を図りつつクロス
トークノイズを低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係るプリント基板
の構成を示す図である。

【図２】従来の一般的なバスライン構成のプリント基板
の構成を示す断面図である。

【図３】信号ラインＩＤ３に現れたクロストークノイズ
の波形を示す図である（従来の一般的なバスライン構
成）。

【図４】信号ラインＩＤ３に現れたクロストークノイズ
の波形を示す図である（従来の構成）。

【図５】信号ラインＩＤ３に現れたクロストークノイズ
の波形を示す図である（第１の実施の形態の構成）。

【図６】２ライン平行配線モデルを表す図である。

【図７】非誘導ラインに流れる電流の経路及びそのリタ
ーン電流の経路によって形成されるループを説明するた
めの図である。

【図８】第１の実施の形態に係るプリント基板の配線レ
イアウトの一例を示す部分断面図である。

【図９】信号ラインＩＤ３に現れたクロストークノイズ
のレベルを示す図である。

【図１０】本発明の第２の実施の形態に係るプリント基
板の構成を示す図である。

【図１１】従来の一般的な構成のプリント基板の構成を
示す断面図である。

【図１２】測定したクロストークノイズの波形を示す図
である（従来の一般的な構成）。

【図１３】測定したクロストークノイズの波形を示す図
である（従来の一般的な構成）。

【図１４】測定したクロストークノイズの波形を示す図
である（第２の実施の形態の構成）。

【図１５】測定したクロストークノイズの波形を示す図
である（第２の実施の形態の構成）。

【図１６】本発明の第３の実施の形態に係るプリント基
板の構成を示す部分断面図である。

【図１７】第３の実施の形態における測定したクロスト
ークノイズの波形を示す図である。

【図１８】第３の実施の形態における測定したクロスト
ークノイズの波形を示す図である。

【図１９】信号ラインＩＤ１に現れたクロストークノイ
ズのレベルを示す図である（従来の一般的な構成）。

【図２０】信号ラインＩＤ１に現れたクロストークノイ
ズのレベルを示す図である（第２の実施の形態の構
成）。

【図２１】信号ラインＩＤ１に現れたクロストークノイ
ズのレベルを示す図である（第３の実施の形態の構
成）。

【図２２】一般的なデータバスラインを示す図である。

【図２３】長さｌの２ライン平行配線モデルを表す図で
ある。

【図２４】印加される電圧波形Ｖｉｎ（ｔ）を示す図で
ある。

【図２５】従来のプリント基板の構成を示す部分断面図
である。

【符号の説明】

８導体層９絶縁層ＩＤ信号ラインＧＮＤグランドラインＣＮＴコントロールライン

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電気回路を構成するための複数の導体層
と、該複数の導体層を絶縁するために各導体層間に設け
られた少なくとも１つの絶縁層とを備えたプリント基板
において、信号ラインを前記複数の導体層に配すると共に、少なくとも１つの導体層において、該導体層に配された
信号ライン間にグランドラインを配したことを特徴とす
るプリント基板。
【請求項２】前記少なくとも１つの導体層において配
されたグランドラインは、該導体層に隣接する少なくと
も一方の導体層に配された信号ラインに対向して配置さ
れたことを特徴とする請求項１記載のプリント基板。
【請求項３】前記絶縁層の層厚は約０．５ｍｍ以下
で、且つ前記グランドラインの配線幅は前記信号ライン
の配線幅に対して同等以上の値に設定されたことを特徴
とする請求項１または２記載のプリント基板。
【請求項４】電気回路を構成するための複数の導体層
と、該複数の導体層を絶縁するために各導体層間に設け
られた少なくとも１つの絶縁層とを備えたプリント基板
において、第１の信号ラインを前記複数の導体層のうち少なくとも
１つの導体層に配すると共に、前記少なくとも１つの導体層に配された第１の信号ライ
ン間に第２の信号ラインを複数配したことを特徴とする
プリント基板。
【請求項５】電気回路を構成するための複数の導体層
と、該複数の導体層を絶縁するために各導体層間に設け
られた少なくとも１つの絶縁層とを備えたプリント基板
において、第１の信号ラインを前記複数の導体層のうち少なくとも
１つの導体層に配すると共に、前記少なくとも１つの導体層に配された第１の信号ライ
ン間に第２の信号ライン及びグランドラインを配したこ
とを特徴とするプリント基板。
【請求項６】前記第１の信号ラインは、複数同時にス
イッチングされ得るラインである一方、前記第２の信号
ラインは、前記第１の信号ラインとは同時にスイッチン
グされないラインであることを特徴とする請求項４また
は５記載のプリント基板。
【請求項７】前記絶縁層の層厚は約１ｍｍ以下で、且
つ前記第１、第２の信号ラインの配線ピッチは約０．５
ｍｍ以下に設定されたことを特徴とする請求項４〜６の
いずれか１項に記載のプリント基板。