JP2012142226A

JP2012142226A - 伝送コネクタ用の中継基板

Info

Publication number: JP2012142226A
Application number: JP2011000651A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Okuyama; 毅奥山; Toru Yamagami; 徹山上
Original assignee: Fujitsu Component Ltd
Current assignee: Fujitsu Component Ltd
Priority date: 2011-01-05
Filing date: 2011-01-05
Publication date: 2012-07-26
Also published as: US20120168221A1

Abstract

【課題】伝送コネクタ用の中継基板において、伝送特性や接地特性が高く、低コストな中継基板を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明の中継基板は、複数のワイヤとコネクタとを中継する伝送コネクタ用の中継基板であって、表面に配置された、第一及び第二の表グランドパッド１２ａ、１２ｂと、裏面に配置された第一及び第二の裏グランドパッド１３ａ、１３ｂと、グランドパッド間に配置されたシグナルパッド１４ａ〜１５ｂと、第一の表グランドパッド１２ａと第一の裏グランドパッド１３ａとを接続する第一のＶＩＡホール１７ａと、第二の表グランドパッド１２ｂと第二の裏グランドパッド１３ｂとを接続する第二のＶＩＡホール１７ｂとを備え、第一のＶＩＡホール１７ａと第二のＶＩＡホール１７ｂとが、シグナルパッドの両側に配置されていることを特徴とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、伝送コネクタ用の中継基板に関する。

中継基板等のプリント基板には、例えば表面の導体パターンと裏面の導体パターンとを電気的に接続するために、スルーホールをめっき処理したＶＩＡホール（ビアホール）が形成される場合がある。通常、プリント基板のパッド面上に形成されたＶＩＡホールは穴埋め処理が行われており、公知の方法として、プリント基板にＶＩＡホールを形成した後、めっき処理し、パッド面上に形成されたＶＩＡホールについては樹脂等により穴埋め処理した上で、パッド面上のＶＩＡホール上にめっきを施してプリント基板の全面にソルダーレジストを塗布し、必要な部分を紫外線照射して硬化させた後、ソルダーレジストの不要部分をアルカリで溶解して、ＶＩＡホールの穴埋めを行う方法等がある。

例えば、特許文献１では、印刷法によりスルーホール内に、ソルダーレジストを挿入し、熱により溶媒を蒸発させ、プレスすることにより、ソルダーレジストが盛り上がった部分を平坦にして、必要部分に紫外線照射し、未硬化部分のソルダーレジストを除去して、加熱により完全硬化させて、均一面を確保する方法が記載されている。

特開２００１−１１１２１３号公報

伝送コネクタに適用される中継基板においては、ＶＩＡホールの穴埋め処理を行うと共に、高度なインピーダンス整合を得て、伝送特性を高めることが要求されている。

本発明は、伝送コネクタ用の中継基板において、伝送特性や接地特性が高く、低コストな中継基板を提供するものである。

本発明の一態様は、複数のワイヤとコネクタとを中継する伝送コネクタ用の中継基板であって、前記中継基板の端部の表面に配置された、前記ワイヤに接続する第一及び第二の表グランドパッドと、前記中継基板の端部の裏面であって前記第一及び第二の表グランドパッドのそれぞれの下方に配置された、前記ワイヤに接続する第一及び第二の裏グランドパッド又は内層グランドと、前記第一及び第二の表グランドパッドの間又は前記第一及び第二の裏グランドパッド間に配置された、前記ワイヤに接続するシグナルパッドと、前記第一の表グランドパッドと前記第一の裏グランドパッド又は前記内層グランドとを接続する第一のＶＩＡホールと、前記第二の表グランドパッドと前記第二の裏グランドパッド又は前記内層グランドとを接続する第二のＶＩＡホールとを備え、前記第一のＶＩＡホールと前記第二のＶＩＡホールとが、前記シグナルパッドの両側に配置されていることを特徴とする、中継基板を提供する。

前記第一及び第二のＶＩＡホールは、前記第一及び第二の表グランドパッド並びに前記第一及び第二の裏グランドパッドの端部であって前記中継基板の側部側に位置する端部に形成される構成とすることができる。

前記ワイヤに電気的に接続する接続領域が、前記第一及び第二の表グランドパッド並びに／又は、前記第一及び第二の裏グランドパッド上に形成されていると共に、前記第一及び第二のＶＩＡホールはレジストを用いて穴埋めされている構成とすることができる。

本発明によれば、中継基板上のシグナルパッドの両側に、表面のグランドパッドと裏面のグランドパッドとを接続するＶＩＡホールが配置されるので、高度なインピーダンス整合を得て、高い伝送特性を確保することが可能になる。また、中継基板がグランド層（内層グランド）を有する多層プリント配線板である場合、ＶＩＡホールが、中継基板の側面により近い位置にある、グランドパッドの端部に形成されることで、グランド層における伝送経路にスタブが発生することを防止することができ、良好な接地特性を得ることが可能になる。さらに具体的には、中継基板上のパッドに関し、例えば平衡伝送の場合、グランド、シグナル（＋）、シグナル（−）、グランド、シグナル（＋）、シグナル（−）、グランド・・・の順で、シグナルパッドがグランドパッドで囲まれるように配置されることにより、伝送経路全長に渡りシグナル、グランドがインピーダンス整合される。そして、グランドパッドとグランド層とを接続するＶＩＡホールがシグナルパッド近傍に配置されることにより、さらに高度なインピーダンス整合を得ることが可能になり、高い伝送特性を確保できる。

高速伝送コネクタに適用された本実施形態の中継基板を示す斜視図である。本実施形態の中継基板の一部を拡大した部分拡大斜視図である。図１の線ＩＩＩ−ＩＩＩに沿った中継基板の断面図である。図１の線ＩＶ−ＩＶに沿った中継基板の断面図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。また、以下の実施形態においては、同一又は類似の構成要素には共通の参照符号を付して示している。

図１は高速伝送コネクタ１に適用された本実施形態の中継基板１０を示す斜視図、図２は中継基板１０の一部を拡大した部分拡大斜視図である。図３は図１の線ＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った中継基板１０の断面図、図４は図１の線ＩＶ−ＩＶ線に沿った中継基板１０の断面図であり、中継基板１０の端部の構造を示す図である。図１に示すように、中継基板１０の表面には、ケーブル２と高速伝送コネクタ１とを連結する４本の導体パターン１１ａが配置されている。表面と同様に中継基板１０の裏面には、４本の導体パターン１１ｂが配置されている（図４参照）。表面の導体パターン１１ａのそれぞれの一方の端部には、ケーブル２から延びるワイヤ３に接続するワイヤ側のパッド１２ａ、１２ｂ、１４ａ、１４ｂが形成されおり、また他方の端部には高速伝送コネクタ１に接続するコネクタ側のパッド１６が形成されている。裏面の導体パターン１１ｂも同様に、それぞれの一方の端部には、ワイヤ３に接続するワイヤ側のパッド１３ａ、１３ｂ、１５ａ、１５ｂが形成されており（図３参照）、他方の端部には高速コネクタ１に接続するコネクタ側のパッドが形成されている（図示しない）。中継基板１０は、図３及び図４に示すように、グランド層２１（内層グランド）を有する多層プリント配線板であり、複数の絶縁基板２０を挟んで表面層（導体パターン１１ａ）、中間層（グランド層２１）、裏面層（導体パターン１１ｂ）が積層されている。

中継基板１０の端部１０ｂに配置されたパッド１２ａ〜１５ｂについて詳述する。中継基板１０の表面に配置された導体パターン１１ａには、中継基板１０の端部１０ｂにおいて、複数のケーブル２から延びるワイヤ３に電気的に接続する、第一の表グランドパッド１２ａ及び第二の表グランドパッド１２ｂ、並びに、正方向（プラス方向）の信号が伝送される第一の表シグナルパッド（＋）１４ａ及び逆方向（マイナス方向）の信号が伝送される第二の表シグナルパッド（−）１４ｂが形成されている。図に示すように、第一の表シグナルパッド１４ａ及び第二の表シグナルパッド１４ｂは、第一の表グランドパッド１２ａと第二の表グランドパッド１２ｂとの間に配置されている。また、中継基板１０の裏面に配置された導体パターン１１ｂには、中継基板１０の端部１０ｂにおいて、図３に示すように、第一の裏グランドパッド１３ａ及び第二の裏グランドパッド１３ｂ、並びに、正方向の信号が伝送される第一の裏シグナルパッド（＋）１５ａ及び逆方向の信号が伝送される第二の裏シグナルパッド（−）１５ｂが配置されている。第一の裏シグナルパッド１５ａ及び第二の裏シグナルパッド１５ｂは、第一の裏グランドパッド１３ａと第二の裏グランドパッド１３ｂとの間に配置されている。複数のケーブル２から延びるワイヤ３は、上述した第一及び第二の表グランドパッド１２ａ、１２ｂ、第一及び第二の裏グランドパッド１３ａ、１３ｂ、第一及び第二の表シグナルパッド１４ａ、１４ｂ、及び第一及び第二の裏シグナルパッド１５ａ、１５ｂに半田付けによって接続されている（図３及び図４を参照）。なお、図１から図４は、中継基板１０上の一組のグランドパッド及びシグナルパッドを示しているに過ぎず、実際にはこれらの組合せが複数並列して、中継基板１０に配置されている。

本実施形態の中継基板１０は、図３及び図４に示すように絶縁基板２０を挟んで、表面層（導体パターン１１ａ）、中間層（グランド層２１）、裏面層（導体パターン１１ｂ）が積層された多層プリント配線板である。絶縁基板２０には、例えばエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂等が用いられ、中継基板１０の厚みＨは０．５ｍｍ〜２．５ｍｍ程度である。

本実施形態の中継基板には、図３に示すように、第一のＶＩＡホール１７ａが、表面層の第一の表グランドパッド１２ａから、グランド層２１を経由して、裏面層の第一の裏グランドパッド１３ａまで延びるように形成されている。同様に、第二のＶＩＡホール１７ｂが、第二の表グランドパッド１２ｂから、グランド層２１を経由して、第二の裏グランドパッド１３ｂまで延びるように形成されている。第一及び第二のＶＩＡホール１７ａ、１７ｂは、通常、中継基板１０にドリル或いはレーザーによりスルーホールを形成した後、スルーホールの表面にめっき１９を施すことで作製される。

本実施形態の中継基板１０に形成された第一及び第二のＶＩＡホール１７ａ、１７ｂの位置について説明する。第一及び第二のＶＩＡホール１７ａ、１７ｂは、高速伝送コネクタ１に接続するパッド１６とは反対側に位置する、ワイヤ３に接続するグランドパッド（第一及び第二の表グランドパッド１２ａ、１２ｂ、第一及び第二の裏グランドパッド１４ａ、１４ｂ）に形成されている。通常、ＶＩＡホールを形成すると、その穴埋め処理がなされるが、その穴埋め処理によってパッド上に段差ができる場合がある。この段差により、コネクタとパッドとの間に接続不良が起きる可能性があり、本実施形態では、ＶＩＡホールをコネクタ側のパッド１６に形成しないことで、高速伝送コネクタ１に接続する平坦な接続領域１０ｃ（実装エリアとも呼ぶ）を確保している。その代わりとして、表面層、中間層及び裏面層を導通させて高い伝送特性を得るために、ワイヤ３に接続する側のグランドパッドに第一及び第二のＶＩＡホール１７ａ、１７ｂを形成している。

本実施形態の中継基板１０では、上述のように、第一のＶＩＡホール１７ａは、第一の表グランドパッド１２ａと、その下に位置する第一の裏グランドパッド１３ａとの間を接続するように形成されている。また、第二のＶＩＡホール１７ｂは、第二の表グランドパッド１２ｂと、その下に位置する第二の裏グランドパッド１３ｂとの間を接続するように形成されている。その結果として、一対のＶＩＡホール１７ａ、１７ｂが第一及び第二の表シグナルパッド１４ａ、１４ｂ、第一及び第二の裏シグナルパッド１５ａ、１５ｂの両側に配置されるようになっている。このようにＶＩＡホールをシグナルパッドの両側に配置することで、ＶＩＡホール間にある程度の間隔をあけることができると共に、高度なインピーダンス整合を得て、中継基板１０の高い伝送特性を確保することが可能になる。なお、本実施形態の中継基板１０は、高速伝送コネクタ用の中継基板であり、平衡伝送をするために、グランドパッドの間に裏表合わせて四つのシグナルパッドが配置されている。しかしながら、シグナルパッドの配置はこれに限定されず、一つ以上のシグナルパッドが配置されてあればよく、また、シグナルパッドは中継基板１０の表面側、又は裏側のみに配置されてあってもよい。

また、図２及び図４から判るように、第一のＶＩＡホール１７ａは、第一の表グランドパッド１２ａ、第一の裏グランドパッド１３ａの端部であって、ワイヤ３に接続する側の中継基板１０の側面１０ｄ側に位置する端部に形成されている。第一のＶＩＡホール１７ａを、グランドパッド内において、中継基板１０の側面１０ｄにより近い位置に形成することで、例えばグランド層２１において、伝送経路が枝分かれする状態（スタブ）の範囲が狭くなり、より良好な接地特性を得ることが可能になる。また、図２からも判るように、第二のＶＩＡホール１７ｂも、第一のＶＩＡホール１７ａと同様、第二の表グランドパッド１２ｂ上において、中継基板１０の側面１０ｄ側に位置する端部、すなわち中継基板１０の側面１０ｄにより近い位置に形成されている。

また、図４に示すように、上述のように第一のＶＩＡホール１７ａが第一の表グランドパッド１２ａ、第一の裏グランドパッド１３ａ上において側面１０ｄに近い位置に形成されると共に、第一の表グランドパッド１２ａ、第一の裏グランドパッド１３ａ上には、ワイヤ３と接続するための接続領域２２ａ、２３ａ（実装エリアとも呼ぶ）が設けられている。そのため、ワイヤ３は、第一のＶＩＡホール１７ａの上端又は下端を跨いで第一の表グランドパッド１２ａ、第一の裏グランドパッド１３ａの接続領域２２ａ、２３ａに半田付けされている。同様に、第二の表グランドパッド及び第二の裏グランドパッド１３ｂにも、ワイヤ３に接続するための接続領域２２ｂ（図２参照）、２３ｂ（図示しない）が形成されており、ワイヤ３は第二のＶＩＡホール１７ｂの上端又は下端を跨いで第二の表グランドパッド１２ｂ、第二の裏グランドパッド１３ｂの接続領域２２ｂ、２３ｂに半田付けされている。

次に、第一及び第二のＶＩＡホール１７ａ、１７ｂの穴埋め処理について説明する。本実施形態では、図３及び図４に示すように、第一及び第二のＶＩＡホール１７ａ、１７ｂを、レジスト１８を用いて穴埋め処理を行っている。上述のように、第一の表グランドパッド１２ａとワイヤ３とは半田付けにより接続されるが、第一のＶＩＡホール１７ａを埋めない状態でこの半田付けを行うと、第一のＶＩＡホール１７ａに半田が吸引されて、反対側の裏面層まで半田が流出する場合がある。このような現象は、半田の不足や、過多、半田量の不安定を招く。そのため、従来は、ＶＩＡホールの穴を樹脂を用いて埋めていた。そして、穴を埋めた樹脂によりＶＩＡホールへの導通が妨げられることを防止するため、埋められたＶＩＡホールの上端及び下端において、さらにめっきを施す処理を行っていた。

しかしながら、従来の方法は、めっきの材料やその処理費用にコストがかかるので、製造コストを抑制するために、伝送特性を犠牲にしてパッド上にＶＩＡホールを設けない場合があった。本実施形態では、図４に示すように、ワイヤ３は、第一のＶＩＡホール１７ａの上端及び下端を跨いで、接続領域２２ａ、２３ａに半田付けされることで、導通パターン１１ａとの電気的接続が確保されるため、従来のように埋められたＶＩＡホールの上端及び下端にめっきを施さなくてよい。そのため、本実施形態では、レジスト１８のみを用いてＶＩＡホールの穴埋め処理を行っている。めっきを施さないため、穴埋め処理を低コストで行うことができ、安価にＶＩＡホールを有する伝送特性の高い中継基板を作製することができる。また、ワイヤ３は第一のＶＩＡホール１７ａの上端又は下端を跨いで接続領域２２ａ、２３ａに半田付けされているので、特許文献１に開示された穴埋め方法のようにプリント基板の表面を均一面にしなくてもよい。なお、レジスト１８を用いた同様の穴埋め処理が、第二の表グランドパッド１２ｂ及び第二の裏グランドパッド１３ｂに形成された第二のＶＩＡホール１７ｂにも行われている。

レジストは、例えばプリント基板に塗られている絶縁体であり、本実施形態では、ＶＩＡホールの穴埋め処理を自動的に行うため、光硬化性のソルダーレジストを用いている。このレジストによる穴埋め処理は、例えば次のように行う。まず、第一の表グランドパッド１２ａと第一の裏グランドパッド１３ａとを繋ぐよう、ドリルやレーザ等を用いてスルーホールを形成する。そして、そのスルーホールの表面にめっき１９を施すことで第一のＶＩＡホール１７ａを形成する。そして、第一のＶＩＡホール１７ａの穴を塞ぐよう、レジスト１８を中継基板１０の端部１０ｂに塗布する。その後、必要部分を紫外線照射して硬化させ、レジストの不要部分をアルカリで溶融して落とす。

第一及び第二のＶＩＡホール１７ａ、１７ｂは中継基板１０の端部１０ｂに配置されているので、中継基板１０の全面にレジストを塗布しなくても、中継基板１０の端部１０ｂにレジストを塗布するだけで、第一及び第二のＶＩＡホール１７ａ、１７ｂを一度に穴埋めできると共に、グランドパッド上にワイヤ３と接続する接続領域を確保することができる。穴埋め処理した第一及び第二のＶＩＡホール１７ａ、１７ｂの表面にめっきを施さないので、めっきする場合と比較して安価に穴埋め処理を行うことが可能になる。なお、図２や図３に示すように、本実施形態では穴埋め処理を自動化するために、シグナルパッド（１４ａ、１４ｂ、１５ａ、１５ｂ）の一部にレジスト１８が塗布されて残留しているが、シグナルパッド上のレジスト１８はアルカリ等で落とされてもよい。

以上、本実施形態について添付図を用いて説明した。本発明による中継基板のようにシグナルパッドの両側にＶＩＡホールを形成すれば、高い伝送特性を確保することができる。グランドパッド上において、中継基板の側面側に位置する端部にＶＩＡホールを形成すれば、スタブの発生を防ぎ、良好な接地特性を得ることが可能になる。また、グランドパッド上に接続領域を確保して、ＶＩＡホールをレジストにより穴埋め処理すれば、めっきを施す必要がなく中継基板を安価に製造することができ、延いては中継基板が適用された高速伝送コネクタ等の製品の製造コストを下げることが可能になる。また、本発明による中継基板のようにＶＩＡホールを、コネクタに接続するパッドとは反対側に位置する、ワイヤ等に接続するパッドに形成すれば、コネクタに接続する接続領域を侵すことがない。なお、穴埋め処理を安価に行うため、めっき処理を省いているが、ケーブルとパッドとの導通をより確実にするために、ＶＩＡホールの上端又は下端にめっきを施しても構わない。

１高速伝送コネクタ
２ケーブル
３ワイヤ
１０中継基板
１１ａ、１１ｂ導体パターン
１２ａ第一の表グランドパッド
１２ｂ第二の表グランドパッド
１３ａ第一の裏グランドパッド
１３ｂ第二の裏グランドパッド
１４ａ第一の表シグナルパッド
１４ｂ第二の表シグナルパッド
１５ａ第一の裏シグナルパッド
１５ｂ第二の裏シグナルパッド
１６パッド
１７ａ第一のＶＩＡホール
１７ｂ第二のＶＩＡホール
１８レジスト
１９めっき
２０絶縁基板
２１グランド層

Claims

複数のワイヤとコネクタとを中継する伝送コネクタ用の中継基板であって、
前記中継基板の端部の表面に配置された、前記ワイヤに接続する第一及び第二の表グランドパッドと、
前記中継基板の端部の裏面であって前記第一及び第二の表グランドパッドのそれぞれの下方に配置された、前記ワイヤに接続する第一及び第二の裏グランドパッド又は内層グランドと、
前記第一及び第二の表グランドパッドの間又は前記第一及び第二の裏グランドパッド間に配置された、前記ワイヤに接続するシグナルパッドと、
前記第一の表グランドパッドと前記第一の裏グランドパッド又は前記内層グランドとを接続する第一のＶＩＡホールと、前記第二の表グランドパッドと前記第二の裏グランドパッド又は前記内層グランドとを接続する第二のＶＩＡホールと、を備え、
前記第一のＶＩＡホールと前記第二のＶＩＡホールとが、前記シグナルパッドの両側に配置されていることを特徴とする、中継基板。
前記第一及び第二のＶＩＡホールは、前記第一及び第二の表グランドパッド、並びに前記第一及び第二の裏グランドパッドの端部であって前記中継基板の側部側に位置する端部に形成される、請求項１に記載の中継基板。
前記ワイヤに電気的に接続する接続領域が、前記第一及び第二の表グランドパッド並びに／又は前記第一及び第二の裏グランドパッド上に形成されていると共に、前記第一及び第二のＶＩＡホールはレジストを用いて穴埋めされている、請求項１又は２に記載の中継基板。