JP2011165910A - Wiring board - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はプリント基板などの配線基板に関し、特に、信号伝播時間の調整が必要な差動伝送線路を備えた高周波数用配線基板に関する。 The present invention relates to a wiring board such as a printed circuit board, and more particularly to a high-frequency wiring board provided with a differential transmission line that requires adjustment of signal propagation time.
近年、データ伝送の高速化に対する要求に伴って駆動周波数の高周波数化又は各回路を接続するバス幅の広幅化が進んでいる。その一方で、その駆動周波数の高周波数化及びバス幅の広幅化は、不要輻射ノイズの発生又は外来ノイズによって伝送される信号の劣化を招いている。したがって、データの高速化と不要輻射ノイズの抑制及び外来ノイズに対する耐性との観点から、伝送線路間の間隔を近接させた一対のマイクロストリップライン(以下、「差動マイクロストリップ線路」又は「結合マイクロストリップ線路」という。)を用いた差動信号伝送方式が利用されることが多くなってきている。 2. Description of the Related Art In recent years, with the demand for high-speed data transmission, the drive frequency has been increased or the bus width connecting each circuit has been increased. On the other hand, the increase in the driving frequency and the widening of the bus width cause generation of unnecessary radiation noise or deterioration of a signal transmitted due to external noise. Therefore, a pair of microstrip lines (hereinafter referred to as “differential microstrip line” or “coupled microstrip line”) whose transmission lines are close to each other from the viewpoint of high-speed data, suppression of unnecessary radiation noise, and resistance to external noise. A differential signal transmission system using a strip line) is often used.
差動マイクロストリップ線路を用いた差動信号伝送方式は、集積回路(IC:Integrated Circuit)などの差動ドライバを用いるようになっている。この差動ドライバによって一対の差動マイクロストリップ線路に逆相となる(位相が180度異なる)差動モード電流を流して一つの信号を伝送するようになっている。そのため、この差動信号伝送方式は、それぞれの線路によって伝送される信号が互いの信号によって発生した磁界を打ち消すことができるので、一つの信号線によってデータを伝送するシングルエンド伝送方式に比べて放射ノイズを小さくすることができるようになっている。また、この差動信号伝送方式は、低電圧差動信号伝送(LVDS:Low Voltage Differential Signaling)に代表されるように、各伝送線路によって伝送される伝送信号の電圧振幅レベルを受信側にて合成するので、各伝送信号の電圧振幅レベルをより小さくすることができるようになっている。 A differential signal transmission system using a differential microstrip line uses a differential driver such as an integrated circuit (IC: Integrated Circuit). By this differential driver, a differential signal is passed through the pair of differential microstrip lines (the phase is 180 degrees different) and a single signal is transmitted. Therefore, this differential signal transmission method can cancel out the magnetic field generated by each signal transmitted by each line, and therefore radiates compared to the single-ended transmission method in which data is transmitted by one signal line. Noise can be reduced. In addition, this differential signal transmission method synthesizes the voltage amplitude level of the transmission signal transmitted by each transmission line at the receiving side, as represented by low voltage differential signal transmission (LVDS: Low Voltage Differential Signaling). Therefore, the voltage amplitude level of each transmission signal can be further reduced.
一方、この差動信号伝送方式は、差動マイクロストリップ線路に接続された各回路を正常に動作させるために、一対の差動マイクロストリップ線路における各線路の信号伝播時間(伝送時間)の差(スキュー)を発生させずに各伝送信号を伝送する必要がある。すなわち、この差動信号伝送方式は、その特性上、一対の各差動マイクロストリップ線路のそれぞれの信号伝播時間を一致させる必要があるので、一方の線路をミアンダ状にするなど、一対の差動マイクロストリップ線路のそれぞれの線路長を一致させる等長配線によって配線基板上に伝送線路を配線するようになっている。 On the other hand, in this differential signal transmission method, in order for each circuit connected to the differential microstrip line to operate normally, a difference in signal propagation time (transmission time) of each line in the pair of differential microstrip lines ( It is necessary to transmit each transmission signal without generating (skew). That is, in this differential signal transmission method, it is necessary to match each signal propagation time of each pair of differential microstrip lines due to its characteristics, so that one pair of differentials such as a meander shape is used. The transmission line is wired on the wiring board by equal-length wiring that matches the line lengths of the microstrip lines.
しかしながら、このような等長配線によって一対の伝送線路を配線した配線基板においては、ミアンダ形状の配線部分における伝送特性の劣化又は遅延時間の変動など、多くの課題を有することになり、特に、伝送される信号がより高速化した場合には、等長配線によってスキューの低減を実現することが困難になる。 However, a wiring board in which a pair of transmission lines are wired by such an equal length wiring has many problems such as deterioration of transmission characteristics or fluctuation of delay time in a meander-shaped wiring portion, and in particular, transmission When the signal to be processed is further increased in speed, it becomes difficult to reduce the skew by using the equal length wiring.
そこで、これを解決するものとしては、特定の配線の電気長を長くすることによって各線路における信号の遅延時間を一致させる配線基板が知られており、その一例として、図12に示すように、一対の伝送線路(以下、「差動伝送線路」という。)10の曲折部分11に平面視上に基板と異なる比誘電率を有する誘電体12を配置し、当該曲折部分の線路長差に起因して発生するスキューが調整された配線基板1が提案されている(特許文献1)。
Therefore, as a solution to this, a wiring board that matches the signal delay time in each line by increasing the electrical length of a specific wiring is known. As an example, as shown in FIG. A dielectric 12 having a relative dielectric constant different from that of the substrate in a plan view is disposed in a
しかしながら、最近では、信号伝送の高速化と配線の高密度化に伴い、配線基板上における配線ピッチが非常に小さくなってきているので、例えば、特許文献1に記載の配線基板を用いた場合には、差動信号を伝送する一対の伝送線路間が強く結合していることから、伝送線路の周囲における比誘電率の変化が、各伝送線路を伝送する伝送信号の伝播速度に与える影響は極めて小さく、広帯域にスキューを調整することは難しい場合がある。
However, recently, with the increase in signal transmission speed and wiring density, the wiring pitch on the wiring board has become very small. For example, when the wiring board described in
また、このような配線基板において、曲折部分などの誘電率調節部分の長さが、目的とする周波数の実効波長に対して無視できない長さである場合には、当該誘電率調節部分にて共振が発生し、伝送信号の信号特性が劣化する可能性もある。 In addition, in such a wiring board, when the length of the dielectric constant adjusting portion such as a bent portion is a length that cannot be ignored with respect to the effective wavelength of the target frequency, resonance occurs in the dielectric constant adjusting portion. May occur and the signal characteristics of the transmission signal may deteriorate.
さらに、このような配線基板を製造する場合には、基板材料と異なる比誘電率の材料を曲折部分などの誘電率調節部分に設ける必要があり、これは基板の製造プロセスを複雑とし、かつ、製造コストが増大する。 Furthermore, when manufacturing such a wiring board, it is necessary to provide a material having a relative dielectric constant different from that of the substrate material in a dielectric constant adjusting portion such as a bent portion, which complicates the substrate manufacturing process, and Manufacturing cost increases.
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、差動信伝送方式を用いる配線基板において、高周波領域においても伝送信号の信号品質を損なうことなく、伝送線路のスキューを広帯域に調整することが可能な配線基板を提供することにある。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a wiring board using a differential transmission system, in a transmission line skew without impairing the signal quality of the transmission signal even in a high frequency region. An object of the present invention is to provide a wiring board capable of adjusting the frequency to a wide band.
(1)上記課題を解決するため、本発明は、導体プレーンと、前記導体プレーン上に設けられた差動信号伝送を行う一対の差動信号伝送線路であって、第1伝送線路と、前記第1伝送線路に隣接して設けられるとともに前記第1伝送線路よりも電気長が短い第2伝送線路と、から形成される一対の差動信号伝送線路と、前記第1伝送線路よりも前記第2伝送線路に近接して形成された一以上の導体ビアと、を備え、前記導体ビアと前記第2伝送線路との最近接距離が、前記第1伝送線路と前記第2伝送線路の線路間距離よりも短い構成を有している。 (1) In order to solve the above problems, the present invention provides a conductor plane and a pair of differential signal transmission lines that perform differential signal transmission provided on the conductor plane, the first transmission line, A second transmission line provided adjacent to the first transmission line and having an electrical length shorter than that of the first transmission line; a pair of differential signal transmission lines formed from the second transmission line; One or more conductor vias formed close to the two transmission lines, and the closest distance between the conductor vias and the second transmission line is between the first transmission line and the second transmission line. The structure is shorter than the distance.
(2)また、本発明は、基材を更に有し、前記差動伝送線路が前記基材の一方の面に設けられた差動マイクロストリップラインであるとともに、前記一以上の導体ビアが、前記第1伝送線路よりも前記第2伝送線路に近接した前記基材の一方面上に形成されている構成を有している。 (2) The present invention further includes a base material, wherein the differential transmission line is a differential microstrip line provided on one surface of the base material, and the one or more conductor vias are It has the structure currently formed on the one surface of the said base material near the said 2nd transmission line rather than the said 1st transmission line.
(3)また、本発明は、前記第1伝送線路と第2伝送線路の電気長に基づいて形成する前記導体ビアの数が定められている構成を有している。 (3) Moreover, this invention has the structure by which the number of the said conductor vias formed based on the electrical length of a said 1st transmission line and a 2nd transmission line is defined.
(4)また、本発明は、前記各導体ビアの周縁に設けられ、かつ、当該各導体ビアと接続するランドを更に備え、前記ランドが、前記第2伝送線路に沿って略平行に延在して形成されている構成を有している。 (4) The present invention further includes a land provided at a peripheral edge of each conductor via and connected to each conductor via, and the land extends substantially in parallel along the second transmission line. It has the structure currently formed.
(5)また、本発明は、前記各導体ビアが前記ランドの中心部に形成されている構成を有している。 (5) Moreover, this invention has the structure by which each said conductor via is formed in the center part of the said land.
(6)また、本発明は、前記各導体ビアが前記ランドの端部に形成されている構成を有している。 (6) Moreover, this invention has the structure by which each said conductor via is formed in the edge part of the said land.
(7)また、本発明は、前記各ランドには、複数の前記導体ビアが形成されている構成を有している。 (7) Moreover, this invention has the structure by which the said each via | veer is formed in each said land.
(8)また、本発明は、前記一対の差動信号伝送線路が、直線部分と曲折部分とから構成されるとともに、前記導体ビアが前記第2伝送線路の曲折部分に近接して形成されている構成を有している。 (8) Further, according to the present invention, the pair of differential signal transmission lines includes a straight portion and a bent portion, and the conductor via is formed close to the bent portion of the second transmission line. It has the composition which is.
本発明は、第2伝送線路と導体ビアによって容量成分を形成することができるとともに、導体ビアと第2伝送線路との最近接距離を第1伝送線路と第2伝送線路の線路間距離よりも短くすることによって形成された容量成分に基づいて第2伝送線路に対する誘電率を調節することができるので、各伝送線路の線路長差に起因したスキューを広帯域に調整することができるとともに、導体ビアを形成することによってスキュー調整を行うことができるので、既存の基板製造プロセスで容易に実現することができる。 According to the present invention, the capacitive component can be formed by the second transmission line and the conductor via, and the closest distance between the conductor via and the second transmission line is made larger than the distance between the first transmission line and the second transmission line. Since the dielectric constant for the second transmission line can be adjusted based on the capacitance component formed by shortening, the skew due to the line length difference of each transmission line can be adjusted in a wide band, and the conductor via Since the skew adjustment can be performed by forming, it can be easily realized by an existing substrate manufacturing process.
以下、本発明の各実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施形態は、一対の差動マイクロストリップ線路100が配設された高周波数用の配線基板(以下、単に「配線基板」という。)に本発明の配線基板を適用した場合の実施形態である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the embodiment described below, the wiring board of the present invention is applied to a high-frequency wiring board (hereinafter simply referred to as “wiring board”) in which a pair of
<第1実施形態>
はじめに、図1〜図8の各図を用いて本発明に係る配線基板BPの第1実施形態について説明する。
<First Embodiment>
First, a first embodiment of a wiring board BP according to the present invention will be described with reference to FIGS.
まず、図1〜図3の各図を用いて本実施形態の配線基板BPの構造について説明する。なお、図1は、本実施形態における配線基板BPの上面図及びその拡大図であり、図2は、本実施形態における配線基板BPにおいて、図1におけるX−X’断面図である。 First, the structure of the wiring board BP of the present embodiment will be described with reference to FIGS. 1 is a top view and an enlarged view of the wiring board BP in the present embodiment, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line X-X ′ in FIG. 1 in the wiring board BP in the present embodiment.
本実施形態の配線基板BPは、図1および図2に示すように、導体プレーン30と、導体プレーン30上に積層された誘電体層40と、誘電体層40上の所定の領域に形成された差動信号伝送を行う一対の差動マイクロストリップ線路100と、備えている。また、この配線基板BPは、差動マイクロストリップ線路100におけるスキュー調整を行う複数のスキュー調整部200と、を備えている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the wiring board BP of this embodiment is formed in a
差動マイクロストリップ線路100は、第1伝送線路100Aと、当該第1伝送線路100Aに予め定められた配線ピッチ(以下、「線路間隔」又は「線路間距離」ともいう。)Sで並設され、直角に曲折された部分では第1伝送線路100Aの内側に配される第2伝送線路100Bと、から形成される。そして、この差動マイクロストリップ線路100は、第1方向(図1上において水平方向)に延伸する垂直延伸部分110と、垂直延伸部分110が延伸する方向と直行する第2方向(図1における水平方向)に延伸する水平延伸部分120と、から構成される。また、この差動マイクロストリップ線路100は、垂直延伸部分110と水平延伸部分120の間に一体的に結合形成するための曲折部分130と、から構成される。
The
なお、以下の説明においては、第1伝送線路100A及び第2伝送線路100Bにおける垂直延伸部分110をそれぞれ第1垂直直線部110A及び第2垂直直線部110Bという。また、第1伝送線路100A及び第2伝送線路100Bにおける水平延伸部分120をそれぞれ第1水平直線部120A及び第2水平直線部120Bという。さらに、第1伝送線路100A及び第2伝送線路100Bにおける曲折部分130をそれぞれ第1曲折部130A及び第2曲折部130Bという。
In the following description, the vertically extending
各スキュー調整部200は、第2伝送線路100Bに沿って、かつ、第1伝送線路100Aよりも前記第2伝送線路100Bに近接して誘電体層40上に配列されている。すなわち、各スキュー調整部200は、第2伝送線路100Bを基準に、当該第2伝送線路100Bに並設されている第1伝送線路100Aが配設された側とは反対側であって第2伝送線路100Bの近傍に第2垂直直線部110B、第2曲折部130B及び第2水平直線部120Bに沿って形成されている。
Each
また、この各スキュー調整部200は、それぞれ、誘電体層40を貫通して導体プレーン30と接続される導体ビア201と、この導体ビア201の周縁に当該導体ビア201と接続して誘電体層上に形成される円形のランド(以下、「円形ランド」という。)202と、を有している。
Each
次に、上述の図1及び図3を用いて本実施形態のスキュー調整部200の詳細について説明する。なお、図3は、差動マイクロストリップ線路の曲折部分の拡大図である。
Next, details of the
通常、差動マイクロストリップ線路の曲折部分においては、一方の伝送線路の曲折部が他方の伝送線路の曲折部より線路長が長くなるので、一方の伝送線路の曲折部における電気長が他方の伝送線路の曲折部より長くなる。そのため、この線路長の差によって各伝送線路によって伝送される差動信号間にスキューが発生する。すなわち、一方の伝送線路によって伝送される伝送信号が他方の伝送線路によって伝送される伝送信号の到達時間にずれが生ずる。 Normally, at the bent part of the differential microstrip line, the bent part of one transmission line is longer than the bent part of the other transmission line, so the electric length at the bent part of one transmission line is the transmission length of the other transmission line. It becomes longer than the bent part of the track. Therefore, a skew is generated between the differential signals transmitted by the transmission lines due to the difference in the line length. That is, the arrival time of the transmission signal transmitted through one transmission line is shifted from the transmission signal transmitted through the other transmission line.
例えば、図3に示すように、一般的な配線基板において、差動マイクロストリップ線における曲折部分が、その垂直延伸部分及び水平延伸部分のそれぞれに対して45度となるように設けられると、外側に形成された伝送線路と内側に形成された伝送線路の線路長差αの合計4αは、(式1)に示す値となる。なお、Wは各伝送線路の配線幅を示し、Sは、その配線ピッチを示す。 For example, as shown in FIG. 3, in a general wiring board, when the bent portion of the differential microstrip line is provided at 45 degrees with respect to each of the vertically extending portion and the horizontally extending portion, The total 4α of the line length difference α between the transmission line formed in the transmission line and the transmission line formed inside is the value shown in (Equation 1). W represents the wiring width of each transmission line, and S represents the wiring pitch.
したがって、各伝送線路の配線幅W及び配線ピッチSが短くなるほど、各曲折部分で発生するスキューは小さくなり、配線ピッチSが狭い場合には(狭ピッチの場合には)、曲折部分毎に発生するスキューはあまり大きくならない。 Therefore, the shorter the wiring width W and wiring pitch S of each transmission line, the smaller the skew generated at each bent portion. When the wiring pitch S is narrow (in the case of a narrow pitch), the skew is generated at each bent portion. The skew to be done is not so large
しかしながら、配線基板において、高速かつ高密度に配線を行う場合には、ICチップその他の差動マイクロストリップ線路に接続される差動ドライバ間の配線の引き回しに多くの曲折部を有することとなり、スキューが無視できないほど蓄積する。すなわち、このスキューの合計が差動ドライバ自体(各回路間の差動マイクロストリップ線路全体)で発生しているスキューに対して無視できない大きさになるので、当該曲折部分におけるスキューが伝送される差動信号を劣化させることになる。 However, when wiring is performed at high speed and high density on the wiring board, the wiring route between the differential drivers connected to the IC chip and other differential microstrip lines has many bent portions, and the skew Accumulate so much that it cannot be ignored. In other words, the total skew becomes a non-negligible magnitude relative to the skew generated in the differential driver itself (the entire differential microstrip line between the circuits). This will degrade the motion signal.
一方、伝送線路の単位区間のインダクタンスを、「L[H/m]」及び当該伝送線路のキャパシタンス(容量成分)を、「C[F/m]」とすると、伝送線路の遅延時間「T[s/m]」は、(式2)によって表すことができる。したがって、本実施形態のように導体ビア201及び円形ランド202からなる複数のスキュー調整部200を設けた場合に、差動マイクロストリップ線路100の第2伝送線路100Bと各導体ビア201及び当該第2伝送線路100Bと各円形ランド202間における容量成分が増加することにより、第2伝送線路100Bを伝送する信号の伝播時間を遅らせることができるのである。
On the other hand, if the inductance of the unit section of the transmission line is “L [H / m]” and the capacitance (capacitance component) of the transmission line is “C [F / m]”, the delay time “T [ s / m] ”can be expressed by (Formula 2). Therefore, when the plurality of
本実施形態においては、配線基板BP上に多くの曲折部分130が形成された場合であっても、各部曲折部分130のスキューが蓄積して差動マイクロストリップ線路100全体における信号遅延を発生させないために、複数のスキュー調整部200を設けている。すなわち、本実施形態においては、曲折部分130毎に第2伝送線路100Bを伝送する信号の伝播時間を遅らせることによって伝送線路のスキューを調整するために、第1伝送線路100A及び第2伝送線路100Bを伝送する各信号の伝播時間を一致させるように複数のスキュー調整部200を設けている。
In the present embodiment, even when a large number of
具体的には、本実施形態の各スキュー調整部200は、上述のように導体ビア201とこの導体ビア201と接合して誘電体層上に形成される円形ランド202とから構成されるとともに、各導体ビア201と第2伝送線路100Bとの最近接距離L1を第1伝送線路100Aと第2伝送線路100Bの配線ピッチSよりも短くなるように配されている。
Specifically, each
差動マイクロストリップ線路100のエッジ結合間の容量成分に対して、差動マイクロストリップ線路100の第2伝送線路100Bとスキュー調整部200との間の容量成分が大きいほど、第2伝送線路100Bの伝播時間の遅延は大きくなる。配線ピッチSよりもスキュー調整部200と第2伝送線路100B間の最近接距離L1が長い場合、エッジ結合が支配的であることからスキュー調整部200を配置したことによる遅延は微小量となり、目的とするスキュー調整効果を得ることは難しい。
The larger the capacitance component between the
また、本実施形態においては、図1に示したように、21個の規則的に配列されたスキュー調整部200が、第2曲折部130Bを含み第2垂直直線部110Bから第2水平直線部120Bまで第2伝送線路100Bに沿うように設けられている。
In the present embodiment, as shown in FIG. 1, the 21 regularly arranged
なお、上述したように、本実施形態における差動マイクロストリップ線路100における曲折部分130、すなわち、第1伝送線路100Aの第1曲折部130A及び第2伝送線路100Bの第2曲折部130Bは直角形状になっておらず、所定の斜角(例えば45度)を有している。しかしながら、本実施形態のように斜角の場合と比べて、発生するスキュー量はほとんど変化がないので、差動マイクロストリップ線路100における曲折部分130の形状は直角であっても又は円弧であってもよい。
As described above, the
また、各スキュー調整部200において、導体ビア201の配線ピッチS、すなわち、一の導体ビア201と他の導体ビア201との距離は、差動マイクロストリップ線路100に所定の信号を伝送させる際に用いる周波数の実行波長(λ)に対して「λ/10」以下であることが好ましい。
In each
次に、図4〜図8の各図を用いて本実施形態の実施例について説明する。なお、この実施例は、具体的な構造パラメータを用いた三次元電磁界解析の結果である。図4は、スキュー対策を採らなかった場合の、各伝送線路を伝送する信号の位相特性を示し、図5は、本実施形態における第1伝送線路100Aと第2伝送線路100Bを伝送する信号の位相特性を示す。また、図6は、スキュー調整がされなかった場合の差動マイクロストリップ線路(非対策線路)と第1実施形態の差動マイクロストリップ線路100における第2伝送線路100Bの伝播時間の遅延(以下、「伝播遅延時間」ともいう。)の周波数特性を示すグラフであり、図7は、第1実施形態におけるスキュー調整部200のビア数に対する差動マイクロストリップ線路100の電気長の変化量を示すグラフである。さらに、図8は、スキュー調整がされなかった場合の差動マイクロストリップ線路(非対策線路)と第1実施形態の差動マイクロストリップ線路における挿入損失特性Sdd21を示す。
Next, examples of the present embodiment will be described with reference to FIGS. This example is the result of a three-dimensional electromagnetic field analysis using specific structural parameters. FIG. 4 shows the phase characteristics of signals transmitted through each transmission line when no countermeasure against skew is taken, and FIG. 5 shows the signals transmitted through the
本解析において用いる構造パラメータにおいては、差動マイクロストリップ線路100における第1伝送線路100A及び第2伝送線路100Bの配線幅(W)を「100μm」、ピッチ間隔(S)を「80μm」、配線基板BPの基板厚「150μm」、比誘電率(εr)を「4.9」とする。
In the structural parameters used in this analysis, the wiring width (W) of the
また、この解析において用いられる誘電体基板は、FR−4を想定している。この「FR」とは、プリント配線基板BPの部材である銅張り積層板の難燃性を示す指標であり、難燃性が一番低い「FR−1」から難燃性が最も高い「FR−6」までの各グレードを示す。なお、「FR−4」は、難燃性のガラス布基材エポキシ樹脂を使い、一般的な耐熱性を備えた銅張り積層板である。 Further, the dielectric substrate used in this analysis is assumed to be FR-4. This “FR” is an index indicating the flame retardancy of the copper-clad laminate that is a member of the printed wiring board BP, and “FR-1”, which has the lowest flame retardancy, has the highest flame retardancy, “FR”. Each grade up to "-6" is shown. “FR-4” is a copper-clad laminate having a general heat resistance using a flame-retardant glass cloth base epoxy resin.
また、このとき、上述の(式1)より第1伝送線路100Aの曲折部と第2伝送線路100Bの曲折部とにおける線路長差は「298μm」であり、各伝送線路の全長は、第1伝送線路100Aが「約6563μm」、第2伝送線路100Bが「約6265μm」である。また、各導体ビア201のビア径が「80μm」、そのランド径が「90μm」、各導体ビア201の間隔(L2)が「150μm」、第2伝送線路100Bから各導体ビア201までの距離(L1)が「40μm」とする。
At this time, the line length difference between the bent portion of the
図4によれば、各伝送線路における線路長差(298μm)において、70GHzのときに各伝送線路を伝送する信号に約100度の位相差が生じていることがわかる。 According to FIG. 4, it can be seen that in the line length difference (298 μm) in each transmission line, a phase difference of about 100 degrees is generated in the signal transmitted through each transmission line at 70 GHz.
その一方、図5によれば、上述のように第2伝送線路100Bの伝播時間を長くする(すなわち、第2伝送線路100Bを伝送する信号に遅延を与える)ことによって、広帯域に渡り、第1伝送線路100A配線と第2伝送線路100Bを伝送する信号の位相差が生じていないことがわかる。
On the other hand, according to FIG. 5, as described above, the propagation time of the
また、図6によれば、スキュー対策を行わない配線基板、すなわち、非対策線路と本実施形態の配線基板BPとにおいて、伝播する周波数が70GHzときの第2伝送線路100Bにおける伝播遅延時間が「1.2ピコ秒」短縮されている。すなわち、遅延量と光速の積が電気長であるので、本実施携帯の配線基板BPにおいては、電気長に換算して「360μm」の調整効果があることになる。
Further, according to FIG. 6, the propagation delay time in the
他方、所望のスキュー量に対する調整を行うには、設置するスキュー調整部200の個数を調整すればよい。図7によれば、ビア調整部200の個数の増加に従ってほぼ線形に電気長変化量が増加しており、スキュー調整部200の1個あたりの電気長では「約11μm」のスキュー調整効果があることがわかる。
On the other hand, in order to adjust the desired skew amount, the number of
また、図8によれば、非対策配線基板よりも本実施形態の配線基板BPの挿入損失が70GHzのとき約0.6dB改善している。これは、位相調整が行われたことにより、差動―差動モード(Sdd21)から、差動―同相モード(Scd21)に変換される信号成分が減少したためである。 Further, according to FIG. 8, the insertion loss of the wiring board BP of this embodiment is improved by about 0.6 dB over the non-measured wiring board when the insertion loss is 70 GHz. This is because the signal component converted from the differential-differential mode (Sdd21) to the differential-common mode (Scd21) is reduced by the phase adjustment.
このように、本実施形態の構造では、信号の入出力端に限らず、伝送線路内で容易に遅延時間の調整が可能であるため、信号の位相差によって発生する不要モード変換を抑え、クロストークまたはノイズ放射を減少させることができるようになっている。 As described above, in the structure of this embodiment, the delay time can be easily adjusted not only at the input / output ends of the signal but also within the transmission line. Talk or noise emission can be reduced.
以上、本実施形態の配線基板BPは、第2伝送線路100Bと導体ビア201によって容量成分を形成することができるとともに、導体ビア201と第2伝送線路100Bとの最近接距離を第1伝送線路100Aと第2伝送線路100Bの線路間距離よりも短くすることによって形成された容量成分に基づいて第2伝送線路100Bに対する誘電率を調節することができる。したがって、本実施形態の配線基板BPは、各伝送線路の線路長差に起因したスキューを広帯域に調整することができる。また、本実施形態の配線基板BPは、導体ビア201を形成することによってスキュー調整を行うことができるので、既存の基板製造プロセスで容易に実現することができる。
As described above, the wiring board BP of the present embodiment can form a capacitive component by the
なお、本実施形態においては、スキュー調整部200を有する配線基板BPについて説明したが、この実施形態に限定されるものではなく、差動マイクロストリップ線路でなく、差動信号伝送線路など、一対の線路によって信号を伝送するものであればよい。
In the present embodiment, the wiring board BP having the
また、本実施形態においては、スキュー調整部200を差動マイクロストリップ線路100の曲折部分130の周辺に配しているが、この部分に限ることなく、スキューが発生する伝送線路に沿って配されていればよい。
In the present embodiment, the
<第2の実施形態>
次に、図9を用いて本発明に係る配線基板BPの第2実施形態について説明する。なお、図9は、本実施形態における配線基板BPの上面図及びその拡大図である。
<Second Embodiment>
Next, a second embodiment of the wiring board BP according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 9 is a top view and an enlarged view of the wiring board BP in the present embodiment.
本実施形態は、第1実施形態における円形ランド202及び導体ビア201を有する複数のスキュー調整部210に代えて、長円形(楕円形)のランド(以下、「長円形ランド」という。)212及び長円形ランド212の中心部に設けられた導体ビア201を備える複数のスキュー調整部210を有する点に特徴がある。なお、その他の構成は、第1実施形態と同一であり、第1実施形態と同一の部材については同一の番号を付してその説明を省略する。
In the present embodiment, instead of the plurality of skew adjustment units 210 having the
まず、図9を用いて本実施形態の配線基板BPの構造について説明する。 First, the structure of the wiring board BP of this embodiment will be described with reference to FIG.
本実施形態の各スキュー調整部210は、第2伝送線路100Bに沿って長円形に延在した長円形ランド212と、長円形ランド212の中心部に設けられた導体ビア201と、を備えている。
Each skew adjustment unit 210 of the present embodiment includes an
また、本実施形態においては、図9に示すように、10個の規則的に配列されたスキュー調整部210が、第2曲折部130Bを含み第2垂直直線部110Bから第2水平直線部120Bまで第2伝送線路100Bに沿うように設けられている。
Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 9, ten regularly arranged skew adjustment units 210 include the second
各長円形ランド212は、各スキュー調整部210の導体ビア201間隔よりも短く、隣接する他の長円形ランド212内に形成された導体ビア201とは接続(接合)されずに、独立して形成されている。また、各長円形ランド212の長手方向の長さ(L3)は、目的とする周波数の実効波長(λ)に対して「λ/10」以下であることが望ましい。
Each of the oval lands 212 is shorter than the interval between the conductor vias 201 of each skew adjustment unit 210, and is not connected (joined) to the conductor vias 201 formed in the other adjacent
本実施形態においては、第2伝送線路100Bと長円形ランド212とによって、すなわち、第2伝送線路100Bと長円形ランド212との間で容量成分を形成するようになっている。したがって、第1実施形態よりも、スキュー調整部210の1個あたりの遅延時間を大きく、より少ない個数でスキューを調整できるので、基板プロセスまたは実装上の状況により、ビア間隔(L2)を狭く配置できない場合に有効である。
In the present embodiment, a capacitive component is formed by the
なお、本実施形態における三次元電磁界解析の実施例については、第1実施形態と同様の結果を得ることができる(図5参照)。なお、具体的な構造パラメータにおいては、導体ビア201のビア径が「80μm」、長円形ランド212のランド径「90μm」及び長さ「300μm」、導体ビア201のビア間隔(L2)が「300μm」とする。また、第2伝送線路100Bから導体ビア201までの距離(L1)が「40μm」とし、その他の構造パラメータは第1実施形態と同様である。
In addition, about the Example of the three-dimensional electromagnetic field analysis in this embodiment, the result similar to 1st Embodiment can be obtained (refer FIG. 5). As specific structural parameters, the via diameter of the conductor via 201 is “80 μm”, the land diameter “90 μm” and the length “300 μm” of the
以上、本実施形態の配線基板BPは、第1実施形態の効果に加えて、導体ビア201だけでなくランド形状によっても第2伝送線路100Bに対する比誘電率を変化させることができる。したがって、本実施形態の配線基板BPは、例えば、基板プロセスの過程または実装上の種々の状況により導体ビア201の間隔を狭く配置できない場合にであっても、スキューを調整できるとともに、各伝送線路の線路長差に起因したスキューを広帯域に調整することができる。
As described above, in addition to the effects of the first embodiment, the wiring board BP of the present embodiment can change the relative dielectric constant with respect to the
なお、本実施形態においては、第1実施形態と同様に、スキュー調整部210を有する配線基板BPについて説明したが、この実施形態に限定されるものではなく、差動マイクロストリップ線路でなく、差動信号伝送線路など、一対の線路によって信号を伝送するものであればよい。 In the present embodiment, the wiring board BP having the skew adjustment unit 210 has been described as in the first embodiment. However, the present invention is not limited to this embodiment, and is not a differential microstrip line. What is necessary is just to transmit a signal by a pair of lines, such as a dynamic signal transmission line.
また、本実施形態においては、第1実施形態と同様に、スキュー調整部210を差動マイクロストリップ線路100の曲折部分130の周辺に配しているが、この部分に限ることなく、スキューが発生する伝送線路に沿って配されていればよい。
Further, in the present embodiment, as in the first embodiment, the skew adjustment unit 210 is arranged around the
<第3の実施形態>
次に、図10を用いて本発明に係る配線基板BPの第3実施形態について説明する。なお、図10は、本実施形態における配線基板BPの上面図である。
<Third Embodiment>
Next, a third embodiment of the wiring board BP according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 10 is a top view of the wiring board BP in the present embodiment.
本実施形態は、第2実施形態において導体ビア201が長円形ランド222の中心部に設けられている点に代えて、当該長円形ランド222の一端部に設けられている点に特徴がある。なお、その他の構成は、第2実施形態と同一であり、第2実施形態と同一の部材については同一の番号を付してその説明を省略する。以下、図10を用いて本実施形態の配線基板BPの構造について説明する。
This embodiment is characterized in that the conductor via 201 is provided at one end of the
本実施形態の各スキュー調整部220は、第2伝送線路100Bに沿って長円形に延在した長円形ランド222と、長円形ランド222の一端部に設けられた導体ビア201と、を備えている。
Each
また、本実施形態においては、図10に示すように、10個の規則的に配列されたスキュー調整部220が、第2曲折部130Bを含み第2垂直直線部110Bから第2水平直線部120Bまで第2伝送線路100Bに沿うように設けられている。
In the present embodiment, as shown in FIG. 10, ten regularly arranged
各長円形ランド222は、各スキュー調整部220の各導体ビア201の間隔よりも短く、隣接する他の長円形ランド222内に形成された導体ビア201とは接続(接合)されずに、独立して形成されている。また、各長円形ランド222の長手方向の長さ(L3)は、目的とする周波数の実効波長(λ)に対して「λ/10」以下であることが望ましい。
Each of the oval lands 222 is shorter than the interval between the conductor vias 201 of each
本実施形態においては、第2実施形態と同様に、第2伝送線路100Bと長円形ランド222とによって、すなわち、第2伝送線路100Bと長円形ランド222との間で容量成分を形成するようになっている。したがって、第1実施形態よりも、スキュー調整部220の1個あたりの遅延時間を大きく、より少ない個数でスキューを調整できるので、基板プロセスや、実装上の状況により、ビア間隔L2を狭く配置できない場合に有効である。
In the present embodiment, as in the second embodiment, a capacitive component is formed by the
以上、本実施形態の配線基板BPは、第2実施形態の効果と同様に、導体ビア201だけでなくランド形状によっても第2伝送線路100Bに対する比誘電率を変化させることができる。したがって、本実施形態の配線基板BPは、例えば、基板プロセスの過程または実装上の種々の状況により導体ビア201の間隔を狭く配置できない場合にであっても、スキューを調整できるとともに、各伝送線路の線路長差に起因したスキューを広帯域に調整することができる。
As described above, the wiring board BP of the present embodiment can change the relative dielectric constant with respect to the
なお、本実施形態においては、第2実施形態と同様に、スキュー調整部220を有する配線基板BPについて説明したが、この実施形態に限定されるものではなく、差動マイクロストリップ線路なく、差動信号伝送線路など、一対の線路によって信号を伝送するものであればよい。
In the present embodiment, the wiring board BP having the
また、本実施形態においては、第2実施形態と同様に、スキュー調整部220を差動マイクロストリップ線路100の曲折部分130の周辺に配しているが、この部分に限ることなく、スキューが発生する伝送線路に沿って配されていればよい。
Further, in the present embodiment, as in the second embodiment, the
<第4実施形態>
次に、図11を用いて本発明に係る配線基板BPの第4実施形態について説明する。なお、図11は、本実施形態における配線基板BPの上面図である。
<Fourth embodiment>
Next, a fourth embodiment of the wiring board BP according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 11 is a top view of the wiring board BP in the present embodiment.
本実施形態は、第3実施形態の各スキュー調整部230において、長円形ランド222の一端部に導体ビア201が設けられている点に代えて、長円形ランド222の両端部に導体ビア201が設けられている点に特徴がある。なお、その他の構成は、第3実施形態と同一であり、第3実施形態と同一の部材については同一の番号を付してその説明を省略する。以下、図11を用いて本実施形態の配線基板BPの構造について説明する。
In this embodiment, in each
本実施形態の各スキュー調整部230は、第2伝送線路100Bに沿って長円形に延在した長円形ランド222と、長円形ランド222の両端部に設けられた第1導体ビア201及び第2導体ビア201と、を備えている。
Each
また、本実施形態においては、図11に示すように、10個の規則的に配列されたスキュー調整部230が、第2曲折部130Bを含み第2垂直直線部110Bから第2水平直線部120Bまで第2伝送線路100Bに沿うように設けられている。
Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 11, ten regularly arranged
各長円形ランド222は、各スキュー調整部230の各導体ビア201の間隔よりも短く、隣接する他の長円形ランド222内に形成された導体ビア201とは接続(接合)されずに、独立して形成されている。また、各長円形ランド222の長手方向の長さL3は、目的とする周波数の実効波長(λ)に対して「λ/10」以下であることが望ましい。
Each of the oval lands 222 is shorter than the interval between the conductor vias 201 of each
本実施形態においては、第2伝送線路100Bと長円形ランド222とによって、すなわち、第2伝送線路100Bと長円形ランド222との間で容量成分を形成するようになっている。したがって、第1実施形態よりも、スキュー調整部230の1個あたりの遅延時間を大きく、より少ない個数でスキューを調整できるので、基板プロセスや、実装上の状況により、ビア間隔L2を狭く配置できない場合に有効である。
In the present embodiment, a capacitive component is formed by the
以上、本実施形態の配線基板BPは、第3実施形態の効果と同様に、導体ビア201だけでなくランド形状によっても第2伝送線路100Bに対する比誘電率を変化させることができる。したがって、本実施形態の配線基板BPは、例えば、基板プロセスの過程または実装上の種々の状況により導体ビア201の間隔を狭く配置できない場合にであっても、スキューを調整できるとともに、各伝送線路の線路長差に起因したスキューを広帯域に調整することができる。
As described above, the wiring board BP of the present embodiment can change the relative dielectric constant with respect to the
なお、本実施形態においては、第3実施形態と同様に、スキュー調整部230を有する高周波数用配線基板BPについて説明したが、この実施形態に限定されるものではなく、差動マイクロストリップ線路でなく、差動信号伝送線路など、一対の線路によって信号を伝送するものであればよい。
In the present embodiment, as in the third embodiment, the high-frequency wiring board BP having the
また、本実施形態においては、第3実施形態と同様に、スキュー調整部230を差動マイクロストリップ線路100の曲折部分130の周辺に配しているが、この部分に限ることなく、スキューが発生する伝送線路に沿って配されていればよい。
Further, in the present embodiment, as in the third embodiment, the
100 … マイクロストリップ線路
100A … 第1伝送線路
100B … 第2伝送線路
110 … 垂直延伸部分
110A … 第1垂直直線部
110B … 第2垂直直線部
120 … 水平延伸部分
120A … 第1水平直線部
120B … 第2水平直線部
130 … 曲折部分
130A … 第1曲折部
130B … 第2曲折部
200 … スキュー調整部
201 … 導体ビア
202 … 円形ランド
212、222 … 長円形ランド
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記導体プレーン上に設けられた差動信号伝送を行う一対の差動信号伝送線路であって、第1伝送線路と、前記第1伝送線路に隣接して設けられるとともに前記第1伝送線路よりも電気長が短い第2伝送線路と、から形成される一対の差動信号伝送線路と、
前記第1伝送線路よりも前記第2伝送線路に近接して形成された一以上の導体ビアと、
を備え、
前記導体ビアと前記第2伝送線路との最近接距離が、前記第1伝送線路と前記第2伝送線路の線路間距離よりも短いことを特徴とする配線基板。 A conductor plane;
A pair of differential signal transmission lines that perform differential signal transmission provided on the conductor plane, and are provided adjacent to the first transmission line and the first transmission line and more than the first transmission line. A second transmission line having a short electrical length; a pair of differential signal transmission lines formed from;
One or more conductor vias formed closer to the second transmission line than the first transmission line;
With
The wiring board, wherein a closest distance between the conductor via and the second transmission line is shorter than a distance between the first transmission line and the second transmission line.
基材を更に有し、
前記差動伝送線路が前記基材の一方の面に設けられた差動マイクロストリップラインであるとともに、
前記一以上の導体ビアが、前記第1伝送線路よりも前記第2伝送線路に近接した前記基材の一方面上に形成されている配線基板。 The wiring board according to claim 1,
It further has a substrate,
While the differential transmission line is a differential microstrip line provided on one surface of the substrate,
The wiring board in which the one or more conductor vias are formed on one surface of the base material closer to the second transmission line than the first transmission line.
前記第1伝送線路と第2伝送線路の電気長に基づいて形成する前記導体ビアの数が定められている配線基板。 In the wiring board according to claim 1 or 2,
The wiring board in which the number of the conductor vias formed based on the electrical length of the first transmission line and the second transmission line is determined.
前記各導体ビアの周縁に設けられ、かつ、当該各導体ビアと接続するランドを更に備え
前記ランドが、前記第2伝送線路に沿って略平行に延在して形成されている配線基板。 In the wiring board as described in any one of Claims 1 thru | or 3,
A wiring board provided at a periphery of each conductor via and further including a land connected to each conductor via, wherein the land extends substantially in parallel along the second transmission line.
前記各導体ビアが前記ランドの中心部に形成されている配線基板。 The wiring board according to claim 4,
A wiring board in which each of the conductor vias is formed at the center of the land.
前記各導体ビアが前記ランドの端部に形成されている配線基板。 The wiring board according to claim 4,
A wiring board in which each conductor via is formed at an end of the land.
前記各ランドには、複数の前記導体ビアが形成されている配線基板。 The wiring board according to any one of claims 4 to 6,
A wiring board in which a plurality of the conductor vias are formed in each land.
前記一対の差動信号伝送線路が、直線部分と曲折部分とから構成されるとともに、
前記導体ビアが、前記第2伝送線路の曲折部分に近接して形成されていることを特徴とする配線基板。 In the wiring board as described in any one of Claims 1 thru | or 7,
The pair of differential signal transmission lines is composed of a straight portion and a bent portion,
The wiring board, wherein the conductor via is formed close to a bent portion of the second transmission line.
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