JP2010073891A

JP2010073891A - プリント配線基板及びその製造方法

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Publication number: JP2010073891A
Application number: JP2008239675A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Kashiwakura; 和弘柏倉
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2008-09-18
Filing date: 2008-09-18
Publication date: 2010-04-02
Anticipated expiration: 2028-09-18
Also published as: US8309863B2; JP5326455B2; US20100065321A1; CN101677487A; CN101677487B; US9265149B2; US20120233857A1

Abstract

【課題】伝送特性を向上させることができるプリント配線基板を提供すること。
【解決手段】信号用スルーホール６と、信号用スルーホール６の軸を中心とする同心円上の所定の位置にて形成された複数のＧＮＤ用スルーホール７と、信号用スルーホール６とＧＮＤ層２の間の領域に設けられたクリアランス５と、信号用スルーホール６からクリアランス５を通じて所定のＧＮＤ層２間（例えば、第１−第３層）に延在する信号配線４と、を備える。信号配線の上部及び下部のクリアランス５の外形は、信号用スルーホール６から信号配線４が引き出された方向において信号用スルーホール６との距離が最小距離となるように形成されている。信号配線４と隣接しないＧＮＤ層２のクリアランス５の外形は、信号用スルーホール６の軸を中心にして、各ＧＮＤ用スルーホール７の中心を結ぶ円よりも外周にて、各ＧＮＤ用スルーホール７と接しないように形成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、プリント配線基板及びその製造方法に関し、特に、高速信号伝送用のスルーホールを有するプリント配線基板及びその製造方法に関する。

通信装置や情報装置の処理能力の向上は目覚しいものがある。近年、装置内あるいは装置間を伝送する信号の周波数が高くなってきており、プリント配線基板における信号帯域の劣化のおそれがある。特に、多層配線構造のプリント配線基板におけるスルーホールでの信号帯域の劣化は、処理能力を向上させる上で致命的である。そこで、プリント配線基板における信号帯域の劣化を低減する手段として、以下のような技術が提案されている。

特開２０００−２１６５１０号公報特開２００１−２４４６３３号公報特開２００７−１５８６７５号公報特開２００７−２２０８４９号公報特開２００７−２３４７１５号公報特開２００８−１３０９７６号公報特開２００７−２５０８８５号公報特開２００７−２５８３５８号公報特開２０００−１１４７２９号公報

例えば、特許文献１では、基板にグランド配線と信号配線とが形成され、信号配線には信号配線用スルーホールが接続され、信号配線用スルーホールの周囲には信号配線用スルーホールと平行に配列された複数のグランド配線用スルーホールが形成され、グランド配線用スルーホールはグランド配線と接続されたものが開示されており、グランド配線用スルーホールの数を増減することにより信号配線用スルーホールとグランド配線用スルーホールとの間に形成される容量の値を調整し、コネクタとプリント配線板との間のインピーダンス整合をとっている。しかしながら、信号配線用スルーホールとグランド配線（ベタ導体）の間のクリアランスについて規定されておらず、クリアランスが大きくても小さくてもスルーホールの伝送特性が劣化するおそれがある。

また、特許文献２では、多層プリント配線板の信号用スルーホールと電源やＧＮＤの導体ベタ層との結合を抑制するため、クリアランスを広くしたり、更に他の信号が配する隣接の電源、ＧＮＤの導体ベタ層のクリアランス円の中心をずらして、他の信号とのインピーダンス整合も考慮している。信号用スルーホールから引き出された信号配線の近傍ではクリアランス円の中心をずらすことなく径を小さくすることで、他の信号とのインピーダンス不整合を回避している。しかしながら、クリアランス円の径の小さな部分での信号用スルーホールと導体ベタ層との容量性結合によりインピーダンス不整合が発生するおそれがある。

本発明の主な課題は、スルーホールの伝送特性を向上させることができるプリント配線基板及びその製造方法を提供することである。

本発明の第１の視点においては、プリント配線基板において、絶縁体を介して複数層に積層された複数の接地層と、第１のスルーホールと、前記第１のスルーホールの軸を中心とする同心円上の所定の位置にて形成された複数の第２のスルーホールと、前記第１のスルーホールと前記接地層の間の領域に設けられたアンチパッドとなるクリアランスと、前記第１のスルーホールから前記クリアランスを通じて所定の前記接地層間に延在するとともに、所定の前記第２のスルーホール間に配された信号配線と、を備え、前記クリアランスのうち前記信号配線が配された層の１段上層及び１段下層の前記接地層の第１のクリアランスの外形は、前記第１のスルーホールから前記信号配線が引き出された方向において前記第１のスルーホールとの距離が最小距離となるように形成され、前記クリアランスのうち前記信号配線と隣接しない前記接地層の第２のクリアランスの外形は、前記第１のスルーホールの軸を中心にして、各前記第２のスルーホールの中心を結ぶ円よりも外周にて、各前記第２のスルーホールと接しないように形成され、前記第２のスルーホールは、前記信号配線が配された層の１段上層及び１段下層の前記接地層と接続され、前記信号配線と隣接しない前記接地層と接続されていないことを特徴とする。

本発明の第２の視点においては、プリント配線基板の製造方法において、第１開口部を有する第１接地層を形成する工程と、前記第１接地層上にて、絶縁体を介して、前記第１開口部の中心からずれた位置にランドを有するとともに、前記ランドから最も近い前記第１開口部の外形部分に向けて配線が引き出された信号配線を形成する工程と、前記信号配線上にて、絶縁体を介して、前記第１開口部と同じ位置及び形状の第２開口部を有する第２接地層を形成する工程と、前記第２接地層上にて、絶縁体を介して、前記第２開口部よりも大きく、かつ、前記ランドの中心と同心な第３開口部を有する第３接地層を形成する工程と、前記ランドを貫通するように第１貫通穴を形成する工程と、前記第１穴を中心とする同心円上であって、前記信号配線と抵触せず、前記第１接地層及び前記第２接地層を貫通し、かつ、前記第３接地層と抵触しない位置に第２貫通穴を形成する工程と、前記第１貫通孔及び前記第２貫通孔にそれぞれ第１のスルーホール及び第２のスルーホールを形成する工程と、を含むことを特徴とする。

本発明によれば、プリント配線基板において、特性劣化の要因であったクリアランスを改善することにより、信号の伝送特性が良好となり、高品質な高速信号伝送が可能となる。つまり、第１のスルーホールの周囲の同心円上に第２のスルーホールを設けることで特性インピーダンスが制御され、信号配線と隣接していない接地層のクリアランスを第２のスルーホールの外側に設けることで電磁気的結合が抑制され、クリアランスの中心をずらすことで信号配線の特性インピーダンス不整合が抑制されるので、信号の伝送特性が良好となる。また、高密度、高多層配線によってスルーホールの使用を余儀なくされる場合にも信号配線の特性インピーダンス整合、挿入損失の低減を実現し、特性劣化をすることなく製品設計を実現することができる。

本発明の実施形態では、プリント配線基板（図１の１）において、絶縁体（図１の３）を介して複数層に積層された接地層（図１の２）と、第１のスルーホール（図１の６）と、前記第１のスルーホール（図１の６）の軸を中心とする同心円上の所定の位置にて形成された複数の第２のスルーホール（図１の７）と、前記第１のスルーホール（図１の６）と前記接地層（図１の２）の間の領域に設けられたアンチパッドとなるクリアランス（図１の５）と、前記第１のスルーホール（図１の６）から前記クリアランス（図１の５）を通じて所定の前記接地層間（図２の第１−第３層のＧＮＤ層２間、第ｎ−２−第ｎ層のＧＮＤ層２間）に延在するとともに、所定の前記第２のスルーホール（図２の７）間に配された信号配線（図２の４）と、を備え、前記クリアランス（図１の５）のうち前記信号配線（図１の４）が配された層の１段上層（図２の第１層、第ｎ−２層）及び１段下層（図２の第３層、第ｎ層）の前記接地層（図１の２）の第１のクリアランス（図１の５）の外形は、前記第１のスルーホール（図１の６）から前記信号配線（図１の４）が引き出された方向において前記第１のスルーホール（図１の６）との距離が最小距離となるように形成され、前記クリアランス（図２の５）のうち前記信号配線（図２の４）と隣接しない前記接地層（図２の第４〜ｎ−３層のＧＮＤ層２）の第２のクリアランス（図２の５）の外形は、前記第１のスルーホール（図１の６）の軸を中心にして、各前記第２のスルーホール（図１の７）の中心を結ぶ円よりも外周にて、各前記第２のスルーホール（図１の７）と接しないように形成され、前記第２のスルーホール（図２の７）は、前記信号配線が配された層の１段上層（図２の第１層、第ｎ−２層）及び１段下層（図２の第３層、第ｎ層）の前記接地層（図２の２）と接続され、前記信号配線（図２の４）と隣接しない前記接地層（図２の第４〜ｎ−３層のＧＮＤ層２）と接続されていない。

本発明の実施例１に係るプリント配線基板について図面を用いて説明する。図１は、本発明の実施例１に係るプリント配線基板のスルーホール周辺の構成を模式的に示したＧＮＤ層の第１層側から見たときの部分平面図である。図２は、本発明の実施例１に係るプリント配線基板のスルーホール周辺の導体部分の構成をスケルトンで示した部分斜視図である。図３は、本発明の実施例１に係るプリント配線基板の構成を模式的に示した（Ａ）信号配線の上部のＧＮＤ層の断面図、（Ｂ）信号配線の層の断面図、及び（Ａ）信号配線の下部のＧＮＤ層の断面図である。図４は、本発明の実施例１に係るプリント配線基板の構成を模式的に示した信号配線の層に隣接しないＧＮＤ層の断面図である。

プリント配線基板１は、ＧＮＤ層２と絶縁体３が交互に積層され、所定のＧＮＤ層２間の絶縁体３中に信号配線４（第２層、第ｎ−１層）が形成された多層配線基板である（図１、図２参照）。ここでは、ｎ層の多層プリント基板を例としている。プリント配線基板１は、ＧＮＤ層２に開口部分となるクリアランス５を有し、そのクリアランス５内に絶縁体３が埋め込まれている。プリント配線基板１は、クリアランス５の領域内において、絶縁体３を貫通した信号用スルーホール６が形成されている。信号用スルーホール６は、信号配線４（第２層、第ｎ−１層）と接続されている。プリント配線基板１は、信号用スルーホール６の軸を中心とする同心円上の所定の位置にて、基板を貫通した複数（図１では６個）のＧＮＤ用スルーホール７が形成されている。ＧＮＤ用スルーホール７は、信号配線４が配された層（第２層、第ｎ−１層）の１段上層（第１層、ｎ−２層）及び１段下層（第３層、ｎ層）のＧＮＤ層２と接続されており、その他の層（第４〜ｎ−３層）のＧＮＤ層２とは接続されていない（図３、図４参照）。信号配線４が配された層（第２層、第ｎ−１層）の１段上層（第１層、ｎ−２層）及び１段下層（第３層、ｎ層）のＧＮＤ層２のクリアランス５の外形は、信号用スルーホール６から信号配線４が引き出された方向において信号用スルーホール６とクリアランス５の距離が最小距離となるよう、信号用スルーホール６の軸の中心に対して偏芯して形成されている（図３参照）。その他の層（第４〜ｎ−３層）のＧＮＤ層２のクリアランス５の外形は、信号用スルーホール６の軸を中心にして、各ＧＮＤ用スルーホール７の中心を結ぶ円よりも外周にて各ＧＮＤ用スルーホール７と接しないように形成されている（図４参照）。

プリント配線基板１は、ＧＮＤ層２と、絶縁体３と、信号配線４と、クリアランス５と、信号用スルーホール６と、ＧＮＤ用スルーホール７と、を有する。

ＧＮＤ層２は、銅等の導体よりなるＧＮＤ（接地）と接続されたべた状の導体層である。ＧＮＤ層２は、絶縁体３を介して複数層にわたって積層している。第１層のＧＮＤ層２と第３層のＧＮＤ層２の間には、絶縁体３を介して第２層の信号配線４が形成されている。第ｎ−２層のＧＮＤ層２と第ｎ層のＧＮＤ層２の間には、絶縁体３を介して第ｎ−１層の信号配線４が形成されている。各層のＧＮＤ層２には、信号用スルーホール６の外周に配されるクリアランス５と対応する位置に円形状の開口部が形成されている。信号配線４が配された層（第２層、第ｎ−１層）の１段上層（第１層、ｎ−２層）及び１段下層（第３層、ｎ層）のＧＮＤ層２のクリアランス５の外形は、信号用スルーホール６から信号配線４が引き出された方向において信号用スルーホール６とクリアランス５の距離が最小距離となるよう、信号用スルーホール６の軸の中心に対して偏芯した円形状に形成されている（図３参照）。その他の層（第４〜ｎ−３層）のＧＮＤ層２のクリアランス５の外形は、信号用スルーホール６の軸を中心にして、各ＧＮＤ用スルーホール７の中心を結ぶ円よりも外周にて、各ＧＮＤ用スルーホール７と接しないように円形状に形成されている（図４参照）。ＧＮＤ層２のクリアランス５内には、絶縁体３が埋め込まれており、当該絶縁体３を貫通した信号用スルーホール６が形成されている。信号配線４が配された層（第２層、第ｎ−１層）の１段上層（第１層、ｎ−２層）及び１段下層（第３層、ｎ層）のＧＮＤ層２は、ＧＮＤ用スルーホール７と接続されている（図３参照）。その他の層（第４〜ｎ−３層）のＧＮＤ層２は、ＧＮＤ用スルーホール７と接続されていない（図４参照）。

絶縁体３は、エポキシ樹脂等の絶縁体よりなる。絶縁体３は、ＧＮＤ層２間に配されている。絶縁体３は、第１層と第３層のＧＮＤ層２の間、及び第ｎ−２層と第ｎ層のＧＮＤ層２の間において、信号配線４が配されている。絶縁体３は、ＧＮＤ層２のクリアランス５に対応する開口部内にも配されている。絶縁体３には、クリアランス５領域内に、ドリル穴面が形成されており、当該ドリル穴面の壁面に信号用スルーホール６が形成されている。絶縁体３は、信号用スルーホール６の軸を中心とする同心円上の所定の位置に複数のドリル穴面が形成されており、当該ドリル穴面の壁面にＧＮＤ用スルーホール７が形成されている。

信号配線４は、銅等の導体よりなる信号用の配線である。信号配線４は、第１層と第３層のＧＮＤ層２の間、及び第ｎ−２層と第ｎ層のＧＮＤ層２の間の絶縁体３において形成されている。信号配線４は、信号用スルーホール６と接続されており、信号用スルーホール６の外周に形成されたランド４ａを有する。信号配線４は、ＧＮＤ用スルーホール７間を通るように配置されている。

クリアランス５は、信号用スルーホール６とＧＮＤ層２の間の領域に配されたアンチパッドとなる部分である。クリアランス５には、絶縁体３が配されている。クリアランス５の外形は、信号配線４が配された層（第２層、第ｎ−１層）の１段上層（第１層、ｎ−２層）及び１段下層（第３層、ｎ層）のＧＮＤ層２にて、信号用スルーホール６から信号配線４が引き出された方向において信号用スルーホール６とクリアランス５の距離が最小距離となるよう、信号用スルーホール６の軸の中心に対して偏芯した円形状に形成されている（図３参照）。クリアランス５の外形は、その他の層（第４〜ｎ−３層）のＧＮＤ層２にて、信号用スルーホール６の軸を中心にして、各ＧＮＤ用スルーホール７の中心を結ぶ円よりも外周にて、各ＧＮＤ用スルーホール７と接しないように円形状に形成されている（図４参照）。

信号用スルーホール６は、同軸コネクタ（図示せず）の信号端子（図示せず）と接続するためのスルーホールである。信号用スルーホール６は、同軸コネクタ（図示せず）の信号端子（図示せず）の形状に応じて構成される。信号用スルーホール６は、銅等の導体よりなる。信号用スルーホール６は、クリアランス５内の絶縁体３に貫通して形成されたドリル穴面の壁面に形成されており、上面及び下面の周縁部にランド６ａを有し、信号配線４のランド４ａと接続されている。

ＧＮＤ用スルーホール７は、同軸コネクタ（図示せず）のＧＮＤ端子（図示せず）と接続するためのスルーホールである。ＧＮＤ用スルーホール７は、同軸コネクタ（図示せず）のＧＮＤ端子（図示せず）の形状に応じて構成される。ＧＮＤ用スルーホール７は、銅等の導体よりなる。ＧＮＤ用スルーホール７は、信号用スルーホール６の軸を中心とする同心円上の所定の位置で貫通して形成されたドリル穴面の壁面に形成されている。ＧＮＤ用スルーホール７は、信号配線４が配された層（第２層、第ｎ−１層）の１段上層（第１層、ｎ−２層）及び１段下層（第３層、ｎ層）のＧＮＤ層２と接続されており（図３参照）、その他の層（第４〜ｎ−３層）のＧＮＤ層２と接続されていない（図４参照）。

次に、本発明の実施例１に係るプリント配線基板の製造方法について説明する。

まず、シート状の絶縁体３の裏面に第１層のＧＮＤ層２を形成する。第１層のＧＮＤ層２は、クリアランス５となる開口部を有する。

次に、絶縁体３の裏面に第２層の信号配線４を形成する。第２層の信号配線４は、ランド４ａ（図３（Ｂ）参照）を有する。ランド４ａは、第１層のＧＮＤ層２のクリアランス５の中心から偏芯した位置に配される。第２層の信号配線４の配線は、ランド４ａの中心から最も近い第１層のＧＮＤ層２のクリアランス５の外形部分に向けて引き出される。

次に、第２層の信号配線４を含む絶縁体３上に別の絶縁体３を形成し、別の絶縁体３の表面に第３層のＧＮＤ層２を形成する。第３層のＧＮＤ層２は、第１層のＧＮＤ層２のクリアランス５と同様なクリアランス５を有する。

次に、第４層のＧＮＤ層２を含む絶縁体３上に別の絶縁体３を形成し、別の絶縁体３の表面に第４層のＧＮＤ層２を形成する。第４層のＧＮＤ層２は、第３層のＧＮＤ層２のクリアランス５よりも大きく、かつ、第２層の信号配線４のランド４ａの中心と同心であるクリアランス５となる開口部を有する。第４層のＧＮＤ層２のクリアランス５は、第３層のＧＮＤ層２のクリアランス５の領域を包含するように配置される。第４層のＧＮＤ層２のクリアランス５の中心は、第１層、第３層のＧＮＤ層２のクリアランス５の中心とずれた位置となる。

次に、第４層のＧＮＤ層２を含む絶縁体３上に別の絶縁体３を形成し、別の絶縁体３の表面に第５層のＧＮＤ層２を形成し、第ｎ−３層のＧＮＤ層２が形成されるまでこれらを繰り返す。第５層〜第ｎ−３層のＧＮＤ層２は、第４層のＧＮＤ層２のクリアランス５と同様なクリアランス５となる開口部を有する。

次に、第ｎ−３層のＧＮＤ層２を含む絶縁体３上に別の絶縁体３を形成し、別の絶縁体３の表面に第ｎ−２層のＧＮＤ層２を形成する。第ｎ−２層のＧＮＤ層２は、第ｎ−３層のＧＮＤ層２のクリアランス５よりも小さく、かつ、第４層のＧＮＤ層２のクリアランス５の中心とずれた位置に中心を有するクリアランス５となる開口部を有する。

次に、第ｎ−２層のＧＮＤ層２を含む絶縁体３上に別の絶縁体３を形成し、別の絶縁体３の表面に第ｎ−１層の信号配線４を形成する。第ｎ−１層の信号配線４は、ランド４ａ（図３（Ｂ）参照）を有する。ランド４ａは、第２層の信号配線４のランド４ａの中心に合わせて配され、かつ、第ｎ−２層のＧＮＤ層２のクリアランス５の中心から偏芯した位置に配される。第ｎ−１層の信号配線４の配線は、ランド４ａの中心から最も近い第ｎ−２層のＧＮＤ層２のクリアランス５の外形部分に向けて引き出される。

次に、第ｎ−１層の信号配線４を含む絶縁体３上に別の絶縁体３を形成し、別の絶縁体３の表面に第ｎ層のＧＮＤ層２を形成する。第ｎ層のＧＮＤ層２は、第ｎ−２層のＧＮＤ層２のクリアランス５と同様なクリアランス５を有する。

次に、基板の所定の位置に信号用スルーホール６及びＧＮＤ用スルーホール７用の穴を形成する。信号用スルーホール６用の穴は、第ｎ−１層及び第２層の信号配線４のランド４ａを貫通するように形成する。ＧＮＤ用スルーホール７用の穴は、信号用スルーホール６用の穴を中心とする同心円上の所定の位置にて、第２層及び第ｎ−１層の信号配線４と抵触せず、第１層、第３層、第ｎ−２層、第ｎ層のＧＮＤ層２を貫通し、かつ、第４〜ｎ−３層のＧＮＤ層２を貫通しないように形成する。

最後に、信号用スルーホール６及びＧＮＤ用スルーホール７用の穴の壁面に信号用スルーホール６及びＧＮＤ用スルーホール７を形成する。これにより、図１と同様なプリント配線基板ができる。

次に、本発明の実施例１に係るプリント配線基板の動作について説明する。

一般に同軸構造の特性インピーダンスＺ_０は、数式１によって求められる。

（数式１）

数式１より、特性インピーダンスＺ_０は、芯線（内部導体）の半径ａ、外部導体の内径ｂだけで決定することができる。なお、ε_ｒは比誘電率、log は自然対数を示す。

実施例１の構造では、信号用スルーホール６の周囲にＧＮＤ用スルーホール７が同心円状に配置されている。この構造は同軸構造に近く擬似同軸とみなせる。ここで、信号用スルーホール６のドリル径Ｒ１を半径ａとし、ＧＮＤ用スルーホール７の同心円半径Ｒ２を半径ｂとして、数式１に代入することで、同軸コネクタ用のスルーホールの特性インピーダンスを予測することができる。

クリアランス５については、信号用スルーホール６とＧＮＤ層２との電磁気的結合により、インピーダンス設計値からずれ特性劣化が生じる。そこで、ＧＮＤ層２と信号用スルーホール６との結合を遮断するため、第４〜ｎ−３層のＧＮＤ層２におけるクリアランス５では、ＧＮＤ用スルーホール７よりも外側までクリアランス領域を広げる。これにより、ＧＮＤ層２からの電磁気的結合を遮断することになるので、インピーダンス設計が信号用スルーホール６とＧＮＤ用スルーホール７のみで決定することができるようになる。

次に、信号用スルーホール６から信号配線４を引き出す際に、信号配線４がクリアランス５上を通過することで、インピーダンス特性が劣化する問題がある。これについては、信号配線４が配された層（第２層、第ｎ−１層）の１段上層（第１層、ｎ−２層）及び１段下層（第３層、ｎ層）のＧＮＤ層２におけるクリアランス５の領域を信号用スルーホール６を中心とした円形状ではなく、中心をずらし、クリアランス５を通過する信号配線が極力短くするように構成する。これにより、信号配線４での特性インピーダンス不整合が小さくなり伝送特性が良好となる。

次に、本発明の実施例１に係るプリント配線基板の特性について、比較例を用いながら図面を用いて説明する。図５は、比較例１に係るプリント配線基板のスルーホール周辺の構成を模式的に示したＧＮＤ層の第１層側から見たときの部分平面図である。図６は、比較例２に係るプリント配線基板のスルーホール周辺の構成を模式的に示したＧＮＤ層の第１層側から見たときの部分平面図である。図７は、実施例１、比較例１、及び比較例２の特性インピーダンスを示したグラフである。図８は、実施例１、比較例１、及び比較例２の伝送特性を示したグラフである。

なお、実施例１、比較例１、及び比較例２の３者で信号用スルーホール６とＧＮＤ用スルーホール７とで構成される特性インピーダンスは全く同じであり、クリアランスだけが異なるものである。比較例１に係るプリント配線基板は、クリアランス５について、信号用スルーホール６の軸を中心にして、各ＧＮＤ用スルーホール７の中心を結ぶ円よりも内周にて、各ＧＮＤ用スルーホール７と接しないように円形状に形成されており、各ＧＮＤ用スルーホール７と各層のＧＮＤ層２と接続されている（図５参照）。比較例２に係るプリント配線基板は、クリアランス５について、信号用スルーホール６の軸を中心にして、各ＧＮＤ用スルーホール７の中心を結ぶ円と同等の位置にて、各ＧＮＤ用スルーホール７と接するように円形状に形成されており、各ＧＮＤ用スルーホール７と各層のＧＮＤ層２と接続されている（図６参照）。比較例１、２のクリアランス５以外の構成については、実施例１と同様である。

図７は、特性インピーダンスを時間領域で示したＴＤＲ法（Time Domain Reflectmetry）によるプロットである。５０Ωに安定しているほど特性が良いことを示している。比較例１（図５参照）の構成のようにクリアランスが小さいとスルーホール自身のインピーダンスが低下する。また、比較例２（図６参照）のようにクリアランスが大きいとインピーダンスが増加する。一方、実施例１（図１参照）のようなクリアランス５の構成とすることにより、特性インピーダンスは安定し、比較例１、２よりも優れていることがわかる。

図８は、挿入損失をプロットしている。グラフの下方にプロットされるほど減衰量が大きく伝送特性が悪いことを示している。このデータからもクリアランスが大きくても小さくても伝送特性が劣化している。一方、実施例１（図１参照）のようなクリアランス５の構成とすることにより、高周波域での減衰量が小さく、比較例１、２の伝送特性よりも優れていることがわかる。

実施例１によれば、プリント配線基板１において、特性劣化の要因であったクリアランス５を改善することにより、信号の伝送特性が良好となり、高品質な高速信号伝送が可能となる。更に、高密度、高多層配線によってスルーホールの使用を余儀なくされる場合にも信号配線４の特性インピーダンス整合、挿入損失の低減を実現し、特性劣化をすることなく製品設計を実現することができる。

なお、特許文献３（特開２００７−１５８６７５号公報）では、信号ビアの近傍に導体ビアを設けることで帯域阻止フィルタを構成しているが、ブロードバンド伝送を想定している本実施例とは相反する効果を期待しているものである。

また、特許文献４（特開２００７−２２０８４９号公報）では、多層プリント基板において、ビアホールの周囲に磁性体を形成してコモンモードフィルタを構成しているが、本実施例とは構成方法、目的とも異なっている。

また、特許文献５（特開２００７−２３４７１５号公報）では、多層プリント回路基板において、信号配線の貫通ビアの周囲に高誘電率材料を埋め込み、ＥＭＩを抑制しているが、信号配線の貫通ビアのインピーダンスコントロールについて不明である。

また、特許文献６（特開２００８−１３０９７６号公報）では、プリント配線基板において、スルーホールのクリアランスにインピーダンス勾配を持たせ特性を改善させているが、クリアランス上の信号配線のインピーダンスが不整合になるため、高周波領域では特性劣化を生じるおそれがある。

また、特許文献７（特開２００７−２５０８８５号公報）では、多層プリント配線板において、信号伝送用スルーホールの形状からキャパシタとインダクタを計算し、特性インピーダンスを算出して穴径などを設定しているが、スルーホールとＧＮＤや電源のべた導体との結合によるキャパシタおよびインダクタが考慮されていない。

また、特許文献８（特開２００７−２５８３５８号公報）では、多層プリント配線板において、差動伝送信号用スルーホールの形状からキャパシタとインダクタを計算し、特性インピーダンスを算出して穴径などを設定しているが、特許文献７と同様、スルーホールとＧＮＤや電源層のべた導体との結合によるキャパシタおよびインダクタが考慮されていない。

また、特許文献９（特開２０００−１１４７２９号公報）では、多層配線基板において、スルーホールと電源パターンやグランドパターンとの電磁気的結合を抑制するため、信号配線パターンに隣接するグランドパターンのみクリアランスを小さくし、他の電源パターンやグランドパターンのクリアランスを大きくしているが、小さなクリアランス部での電磁気的結合の抑制手法が開示されておらず、また、スルーホール自身のインピーダンスを制御するための技術の開示もない。

本発明の実施例２に係るプリント配線基板について図面を用いて説明する。図９は、本発明の実施例２に係るプリント配線基板のスルーホール周辺の構成を模式的に示したＧＮＤ層の第１層側から見たときの部分平面図である。

実施例２に係るプリント配線基板１では、信号配線４が配された層（第２層、第ｎ−１層）の１段上層（第１層、ｎ−２層）及び１段下層（第３層、ｎ層）のＧＮＤ層２のクリアランス５の外形が、信号用スルーホール６から信号配線４が引き出された方向において信号用スルーホール６とクリアランス５の距離が最小距離となるよう、信号用スルーホール６の軸の中心に対して偏芯した楕円形状（長円形状でも可）に形成されている。その他の構成は、実施例１と同様である。実施例２によれば、実施例１と同様な効果を奏する。

本発明の実施例３に係るプリント配線基板について図面を用いて説明する。図１０は、本発明の実施例３に係るプリント配線基板のスルーホール周辺の構成を模式的に示したＧＮＤ層の第１層側から見たときの部分平面図である。

実施例３に係るプリント配線基板１では、信号配線４が配された層（第２層、第ｎ−１層）の１段上層（第１層、ｎ−２層）及び１段下層（第３層、ｎ層）のＧＮＤ層２のクリアランス５の外形が、信号用スルーホール６から信号配線４が引き出された方向において信号用スルーホール６とクリアランス５の距離が最小距離となるよう、信号用スルーホール６の軸の中心に対して偏芯した四角形状（多角形状でも可）に形成されている。その他の構成は、実施例１と同様である。実施例３によれば、実施例１と同様な効果を奏する。

本発明の実施例１に係るプリント配線基板のスルーホール周辺の構成を模式的に示したＧＮＤ層の第１層側から見たときの部分平面図である。本発明の実施例１に係るプリント配線基板のスルーホール周辺の導体部分の構成をスケルトンで示した部分斜視図である。本発明の実施例１に係るプリント配線基板の構成を模式的に示した（Ａ）信号配線の上部のＧＮＤ層の断面図、（Ｂ）信号配線の層の断面図、及び（Ａ）信号配線の下部のＧＮＤ層の断面図である。本発明の実施例１に係るプリント配線基板の構成を模式的に示した信号配線の層に隣接しないＧＮＤ層の断面図である。比較例１に係るプリント配線基板のスルーホール周辺の構成を模式的に示したＧＮＤ層の第１層側から見たときの部分平面図である。比較例２に係るプリント配線基板のスルーホール周辺の構成を模式的に示したＧＮＤ層の第１層側から見たときの部分平面図である。実施例１、比較例１、及び比較例２の特性インピーダンスを示したグラフである。実施例１、比較例１、及び比較例２の伝送特性を示したグラフである。本発明の実施例２に係るプリント配線基板のスルーホール周辺の構成を模式的に示したＧＮＤ層の第１層側から見たときの部分平面図である。本発明の実施例３に係るプリント配線基板のスルーホール周辺の構成を模式的に示したＧＮＤ層の第１層側から見たときの部分平面図である。

符号の説明

１プリント配線基板
２ＧＮＤ層（導体層）
３絶縁体（誘電体）
４信号配線
４ａランド
５クリアランス
６信号用スルーホール（第１のスルーホール）
６ａランド
７ＧＮＤ用スルーホール（第２のスルーホール）
７ａランド

Claims

絶縁体を介して複数層に積層された接地層と、
第１のスルーホールと、
前記第１のスルーホールの軸を中心とする同心円上の所定の位置にて形成された複数の第２のスルーホールと、
前記第１のスルーホールと前記接地層の間の領域に設けられたアンチパッドとなるクリアランスと、
前記第１のスルーホールから前記クリアランスを通じて所定の前記接地層間に延在するとともに、所定の前記第２のスルーホール間に配された信号配線と、
を備え、
前記クリアランスのうち前記信号配線が配された層の１段上層及び１段下層の前記接地層の第１のクリアランスの外形は、前記第１のスルーホールから前記信号配線が引き出された方向において前記第１のスルーホールとの距離が最小距離となるように形成され、
前記クリアランスのうち前記信号配線と隣接しない前記接地層の第２のクリアランスの外形は、前記第１のスルーホールの軸を中心にして、各前記第２のスルーホールの中心を結ぶ円よりも外周にて、各前記第２のスルーホールと接しないように形成され、
前記第２のスルーホールは、前記信号配線が配された層の１段上層及び１段下層の前記接地層と接続され、前記信号配線と隣接しない前記接地層と接続されていないことを特徴とするプリント配線基板。
前記第１のクリアランスの外形は、前記第１のスルーホールの軸の中心に対して偏芯した円形状に形成されていることを特徴とする請求項１記載のプリント配線基板。
前記第１のクリアランスの外形は、前記第１のスルーホールの軸の中心に対して偏芯した楕円形又は長円形状に形成されていることを特徴とする請求項１記載のプリント配線基板。
前記第１のクリアランスの外形は、前記第１のスルーホールの軸の中心に対して偏芯した多角形状に形成されていることを特徴とする請求項１記載のプリント配線基板。
第１開口部を有する第１接地層を形成する工程と、
前記第１接地層上にて、絶縁体を介して、前記第１開口部の中心からずれた位置にランドを有するとともに、前記ランドから最も近い前記第１開口部の外形部分に向けて配線が引き出された信号配線を形成する工程と、
前記信号配線上にて、絶縁体を介して、前記第１開口部と同じ位置及び形状の第２開口部を有する第２接地層を形成する工程と、
前記第２接地層上にて、絶縁体を介して、前記第２開口部よりも大きく、かつ、前記ランドの中心と同心な第３開口部を有する第３接地層を形成する工程と、
前記ランドを貫通するように第１貫通穴を形成する工程と、
前記第１穴を中心とする同心円上であって、前記信号配線と抵触せず、前記第１接地層及び前記第２接地層を貫通し、かつ、前記第３接地層と抵触しない位置に第２貫通穴を形成する工程と、
前記第１貫通孔及び前記第２貫通孔にそれぞれ第１のスルーホール及び第２のスルーホールを形成する工程と、
を含むことを特徴とするプリント配線基板の製造方法。