JP2007149805A

JP2007149805A - プリント配線板

Info

Publication number: JP2007149805A
Application number: JP2005339808A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Kobayashi; 広幸小林
Original assignee: Funai Electric Co Ltd
Current assignee: Funai Electric Co Ltd
Priority date: 2005-11-25
Filing date: 2005-11-25
Publication date: 2007-06-14
Also published as: US20070119615A1; EP1791403A2

Abstract

【課題】差動転送を行う配線が交差しても、等長性を保ち、且つ特性インピーダンスの乱れを低減するプリント配線板を提供する。
【解決手段】Ｐ信号を出力部３から入力部４に転送する第１配線５と、Ｎ信号を出力部３から入力部４に転送する第２配線６とが交差するプリント配線板１００に、第２配線６が当該プリント配線板１００の表面から裏面へと挿通される第１ビア７と、第２配線６が裏面から表面へと挿通される第２ビア８と、表面に形成される第１配線５と第１ビア７を挿通して裏面に形成される第２配線６とが平行となるように形成された整合区間９と、第１ビア７から整合区間９までに形成され、第１配線５と第２配線６とが等長となるように第１配線５が屈曲されて形成される第１区間１０と、整合区間９から第２ビア８までに形成され、第１配線５と第２配線６とが等長となるように第１配線５が屈曲されて形成される第２区間１１と、を備えた。
【選択図】図２

Description

本発明は、プリント配線板に関する。

従来、高周波信号の転送を行う配線が形成されるプリント配線板において、配線を湾曲させて各高周波信号を転送する配線間の等長性を保つことにより、高周波信号の転送時間のばらつきを小さくするプリント配線板が知られている（例えば、特許文献１）。
また、両面に配線が形成されるプリント配線板において、複数の配線の間に閉回路が形成される場合に、一方の配線と他方の配線とをビアを介してプリント配線板を挟んで交差させるとともに、プリント配線板の両面に形成される配線を上下に対象な撚り線状とすることにより、閉回路を流れるループ電流によって生じる磁界を相殺するプリント配線板も知られている（特許文献２）。
また、プリント配線板上に設けられた２つのＩＣ（Integrated Circuit）に１つの配線によって転送される信号を出力するために、当該１つの配線をビアを使って２つに分岐させ、分岐させた一方の配線をプリント配線板の表面上に形成して一方のＩＣに接続し、分岐させた他方の配線をビアを介して表面側から裏面側へ通してプリント配線板の裏面上に形成し、裏面上に形成した配線を再度ビアを介して裏面側から表面側に通して他方のＩＣに接続するプリント配線板も知られている（例えば、特許文献３）。

ところで、高周波信号の転送においては、外部ノイズに対する耐性が強い差動転送が好まれて使用される。差動転送においては、２つの並行する配線によって反転する差動信号（Ｐ信号とＮ信号）を転送することにより、高周波信号が転送されるようになっている。そして、プリント配線板上において、出力側のＰ信号とＮ信号の出力端子の位置と入力側のＰ信号とＮ信号の入力端子の位置とが反対となってしまうことがあり、その場合には、例えば、図３及び図４（ａ）に示すように、差動転送を行う２本の配線２０１，２０２のうち一方の配線２０２をビア２０３を介してプリント配線板２００の裏面側へ通した後、再度ビア２０３を介して表面側に通すことにより、当該２本の配線２０１，２０２を交差させることとなる。
特開平１１−００８４４４号公報特開２００５−１０９０２２号公報特開２００４−１１９４５４号公報

しかしながら、上述のように、差動転送を行う２本の配線２０１，２０２を交差させると、図４（ｂ）に示すように、裏面を通った配線２０２の方がプリント配線板２００の厚みの２倍分だけ表面を通った配線２０１より長くなるため、差動転送を行う２本の配線２０１，２０２の長さが異なることとなり、差動信号の転送時間が異なってしまうという問題が生じる。また、２本の配線２０１，２０２が交差することにより、特性インピーダンスの整合が乱れるため、高周波信号の転送に対して反射が生じてしまい、エラーが生じる原因となってしまうという問題も生じる。
このような問題に対して、特許文献１の発明は、ビアを通すことによる等長性を保つためのものではなく、また、配線を湾曲させるので特性インピーダンスの整合が乱れてしまう。また、特許文献２の発明では配線が交差するので、特性インピーダンスの整合が乱れてしまう。また、特許文献３の発明では、ビアを通すことによって配線が等長性を保てないことは考慮されていない。

本発明の課題は、差動転送を行う配線が交差しても、等長性を保ち、且つ特性インピーダンスの乱れを低減するプリント配線板を提供することである。

請求項１に記載の発明は、差動信号を出力する出力部と、前記出力部から出力された前記差動信号を入力する入力部と、前記差動信号の一方の第１信号を前記出力部から前記入力部に転送する第１配線と、前記差動信号の他方の第２信号を前記出力部から前記入力部に転送する第２配線と、を備え、前記第１配線と前記第２配線とが交差するプリント配線板であって、
前記第２配線が当該プリント配線板の表面から裏面へと挿通される第１ビアと、
前記第２配線が前記裏面から前記表面へと挿通される第２ビアと、
前記表面に形成される前記第１配線と、前記第１ビアを挿通して前記裏面に形成される前記第２配線とが平面視同一ラインとなるように形成された整合区間と、
前記第１ビアから前記整合区間までに形成され、第１配線と第２配線とが等長となるように第１配線が屈曲されて形成される第１区間と、
前記整合区間から前記第２ビアまでに形成され、第１配線と第２配線とが等長となるように第１配線が屈曲されて形成される第２区間と、
を備え、
前記整合区間の長さは１０ｍｍ以上であることを特徴としている。

請求項２に記載の発明は、差動信号を出力する出力部と、前記出力部から出力された前記差動信号を入力する入力部と、前記差動信号の一方の第１信号を前記出力部から前記入力部に転送する第１配線と、前記差動信号の他方の第２信号を前記出力部から前記入力部に転送する第２配線と、を備え、前記第１配線と前記第２配線とが交差するプリント配線板であって、
前記第２配線が当該プリント配線板の表面から裏面へと挿通される第１ビアと、
前記第２配線が前記裏面から前記表面へと挿通される第２ビアと、
前記表面に形成される前記第１配線と、前記第１ビアを挿通して前記裏面に形成される前記第２配線とが平行となるように形成された整合区間と、
前記第１ビアから前記整合区間までに形成され、第１配線と第２配線とが等長となるように第１配線が屈曲されて形成される第１区間と、
前記整合区間から前記第２ビアまでに形成され、第１配線と第２配線とが等長となるように第１配線が屈曲されて形成される第２区間と、
を備えることを特徴としている。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のプリント配線板において、
前記整合区間において、前記表面に形成される前記第１配線と前記裏面に形成される前記第２配線とは、平面視同一ラインとなるように形成されることを特徴としている。

請求項１に記載の発明によれば、整合区間において、表面に形成される第１配線と、第１ビアを挿通して裏面に形成される第２配線とが平面視同一ラインとなるように形成されるので、第１区間において第１配線と第２配線とが交差することによる特性インピーダンスの乱れが解消されることとなって、第１配線と第２配線とが交差することによる特性インピーダンスの乱れを低減することができる。
また、第１区間と第２区間において、第１配線と第２配線とが等長となるように第１配線が屈曲されて形成されているので、全区間における第１配線と第２配線の等長性を保つことができる。
また、整合区間において、表面に形成される第１配線と裏面に形成される第２配線とは、平面視同一ラインとなるように形成されるので、平面視において第１配線と第２配線とが離れている場合に比べてプリント配線板上のスペースを節約することができる。
また、整合区間の長さが１０ｍｍ以上であるので、例えば、１〜１０ＧＨｚの高周波信号の転送においても、第１区間において第１配線と第２配線とが交差することによる特性インピーダンスの乱れを十分に解消することができる。

請求項２に記載の発明によれば、整合区間において、表面に形成される第１配線と、第１ビアを挿通して裏面に形成される第２配線とが平行となるように形成されるので、第１区間において第１配線と第２配線とが交差することによる特性インピーダンスの乱れが解消されることとなって、第１配線と第２配線とが交差することによる特性インピーダンスの乱れを低減することができる。
また、第１区間と第２区間において、第１配線と第２配線とが等長となるように第１配線が屈曲されて形成されているので、全区間における第１配線と第２配線の等長性を保つことができる。

請求項３に記載の発明によれば、請求項２に記載の発明と同様の効果が得られるのは勿論のこと、特に、整合区間において、表面に形成される第１配線と裏面に形成される第２配線とは、平面視同一ラインとなるように形成されるので、平面視において第１配線と第２配線とが離れている場合に比べてプリント配線板上のスペースを節約することができる。

以下、図を参照して、本発明に係るプリント配線板を実施するための最良の形態を詳細に説明する。

本発明の実施形態に係るプリント配線板１００は、例えば、紙フェノール基板，紙エポキシ基板，ガラスエポキシ基板，テフロン(登録商標)基板等の絶縁性である樹脂等を含浸させた基板であって、当該プリント配線板１００の表面１及び裏面２の両面に配線が形成される。
また、プリント配線板１００の厚さは、例えば、１６ｍｍ程度である。

また、プリント配線板１００の表面１上には、例えば、図１，図２に示すように、差動信号を出力する出力部３と差動信号が入力される入力部４が載置されている。
ここで、差動信号とは、Ｐ信号と、当該Ｐ信号と反転するＮ信号からなり、特に、高周波信号の転送において使用される。高周波信号とは、例えば、１〜１０ＧＨｚ程度の信号である。

出力部３は、例えば、差動信号の一方のＰ信号（第１信号）を出力する出力端子３Ａと、差動信号の他方のＮ信号（第２信号）を出力する出力端子３Ｂ等を備えている。また、入力部４は、例えば、Ｐ信号が入力される入力端子４ＡとＮ信号が入力される入力端子４Ｂ等を備えている。

また、プリント配線板１００には、例えば、図１，図２に示すように、Ｐ信号を出力部３から入力部４へ転送する第１配線５と、Ｎ信号を出力部３から入力部４へ転送する第２配線６が形成される。

また、Ｐ信号を出力する出力端子３ＡとＮ信号を出力する出力端子３Ｂとの並びと、Ｐ信号が入力される入力端子４ＡとＮ信号が入力される入力端子４Ｂとの並びとは、反対になっている。また、プリント配線板１００は、第２配線６を当該プリント配線板１００の表面１側から裏面２側へと挿通する第１ビア７と、第２配線６を裏面２側から表面１側へと挿通する第２ビア８とを備え、プリント配線板１００において、第２配線６が第１ビア７及び第２ビア８を介して、表面１側から裏面２側へと挿通された後、再度、裏面２側から表面１側へと挿通されることにより、第１配線５と第２配線６とは交差するようになっている。

より具体的には、第１配線５と第２配線６は、プリント配線板１００上に、１組の出力端子３Ａ,３Ｂから信号の転送方向に平行に延びるコプレーナラインとなるように形成される。その後、第２配線６は、第１ビア７を介して表面１側から裏面２側へと挿通される。その後、第１配線５と第２配線６とは、それぞれプリント配線板１００の表面１上と裏面２上に、平面視同一ラインとなるように形成され、プリント配線板１００に垂直なコプレーナラインとなっている。その後、第２配線６は、第２ビア８を介して裏面２側から表面１側へと挿通される。その後、第１配線５と第２配線６は、プリント配線板１００の表面１上に、１組の入力端子４Ａ,４Ｂへと信号の転送方向に平行に延びるコプレーナラインとなるように形成される。

ここで、第１配線５と第２配線６とが、それぞれプリント配線板１００の表面１上と裏面２上において、平面視同一ラインとなるように形成される区間を整合区間９とし、第１ビア７から整合区間９までの区間を第１区間１０、整合区間９から第２ビア８までの区間を第２区間１１とする。なお、整合区間９において、第１配線５と第２配線６とは互いに平行となるように形成されていればよく、平面視同一ラインとなるように形成されていなくともよい。
また、整合区間９の長さは、例えば、１０ｍｍ以上であることが望ましい。

そして、第１区間１０において、第１配線５は、例えば、図２に示すように、当該第１区間１０における第１配線５の長さと第２配線６の長さとが等しくなるように、屈曲されて形成されている。
また、第２区間１１において、第１配線５は、第１区間１０と同様に、当該第２区間１１における第１配線５と第２配線６とが等長となるように、屈曲されて形成されている。

以上に説明した本発明に係るプリント配線板１００によれば、整合区間９において、表面１に形成される第１配線５と、第１ビア７を挿通して裏面２に形成される第２配線６とが平面視同一ラインとなるように形成されるので、第１区間１０において第１配線５と第２配線６とが交差することによる特性インピーダンスの乱れが解消されることとなって、第１配線５と第２配線６とが交差することによる特性インピーダンスの乱れを低減することができる。
また、第１区間１０と第２区間１１において、第１配線５と第２配線６とが等長となるように第１配線５が屈曲されて形成されているので、全区間における第１配線５と第２配線６の等長性を保つことができる。
また、整合区間９において、表面１に形成される第１配線５と裏面２に形成される第２配線６とは、平面視同一ラインとなるように形成されるので、プリント配線板１００上のスペースを節約することができる。

また、第１配線５と第２配線６とが、コプレーナラインとなるように形成されることにより、Ｐ信号を転送する第１配線５の周囲に形成される等電位面とＮ信号を転送する第２配線６の周囲に形成される等電位面とが互いに打ち消しあうことにより、第１配線５と第２配線６との間に仮想の接地面が形成されることとなり、外部ノイズの影響を受けにくくすることができる。
なお、屈曲の形状は、本実施形態に限定されるものではなく、第１配線５と第２配線６の等長性を保つことができるものであれば任意の形状に屈曲されてよい。

本発明に係るプリント配線板を示す斜視図である。本発明に係るプリント配線板を示す平面図である。従来のプリント配線板を示す斜視図である。従来のプリント配線板を示す平面図（図４（ａ）），プリント配線板上の配線の長さを説明する図（図４（ｂ））である。

符号の説明

１表面
２裏面
３出力部
４入力部
５第１配線
６第２配線
７第１ビア
８第２ビア
９整合区間
１０第１区間
１１第２区間
１００プリント配線板

Claims

差動信号を出力する出力部と、前記出力部から出力された前記差動信号を入力する入力部と、前記差動信号の一方の第１信号を前記出力部から前記入力部に転送する第１配線と、前記差動信号の他方の第２信号を前記出力部から前記入力部に転送する第２配線と、を備え、前記第１配線と前記第２配線とが交差するプリント配線板であって、
前記第２配線が当該プリント配線板の表面から裏面へと挿通される第１ビアと、
前記第２配線が前記裏面から前記表面へと挿通される第２ビアと、
前記表面に形成される前記第１配線と、前記第１ビアを挿通して前記裏面に形成される前記第２配線とが平面視同一ラインとなるように形成された整合区間と、
前記第１ビアから前記整合区間までに形成され、第１配線と第２配線とが等長となるように第１配線が屈曲されて形成される第１区間と、
前記整合区間から前記第２ビアまでに形成され、第１配線と第２配線とが等長となるように第１配線が屈曲されて形成される第２区間と、
を備え、
前記整合区間の長さは１０ｍｍ以上であることを特徴とするプリント配線板。
差動信号を出力する出力部と、前記出力部から出力された前記差動信号を入力する入力部と、前記差動信号の一方の第１信号を前記出力部から前記入力部に転送する第１配線と、前記差動信号の他方の第２信号を前記出力部から前記入力部に転送する第２配線と、を備え、前記第１配線と前記第２配線とが交差するプリント配線板であって、
前記第２配線が当該プリント配線板の表面から裏面へと挿通される第１ビアと、
前記第２配線が前記裏面から前記表面へと挿通される第２ビアと、
前記表面に形成される前記第１配線と、前記第１ビアを挿通して前記裏面に形成される前記第２配線とが平行となるように形成された整合区間と、
前記第１ビアから前記整合区間までに形成され、第１配線と第２配線とが等長となるように第１配線が屈曲されて形成される第１区間と、
前記整合区間から前記第２ビアまでに形成され、第１配線と第２配線とが等長となるように第１配線が屈曲されて形成される第２区間と、
を備えることを特徴とするプリント配線板。
前記整合区間において、前記表面に形成される前記第１配線と前記裏面に形成される前記第２配線とは、平面視同一ラインとなるように形成されることを特徴とする請求項２に記載のプリント配線板。