JP2013222751A - Test coupon - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、プリント配線板の差動インピーダンスを測定するためのテストクーポンに関するものである。 The present invention relates to a test coupon for measuring a differential impedance of a printed wiring board.
従来、プリント配線板に設けたテストクーポンを用いて差動インピーダンスの測定を行い、製品内にある目的の信号ラインにおける差動インピーダンスや信号ラインのパターン寸法の仕上がりを確認する方法が実用化されている。またテストクーポンは、完成した信号ライン幅を微調整することで、得られたインピーダンス値が適正な値に修正されているか否かを確認する用途にも用いられている。 Conventionally, a method for measuring differential impedance using a test coupon provided on a printed wiring board and confirming the finished differential impedance and signal line pattern dimensions in the target signal line in the product has been put into practical use. Yes. The test coupon is also used for checking whether or not the obtained impedance value is corrected to an appropriate value by finely adjusting the completed signal line width.
上記に関連して、測定用信号線と同じ線幅、長さの非接地ダミーパターンを設けることにより、製品対象部とテストクーポンとを同等の仕上がりとする技術が提案されている（例えば特許文献１を参照）。 In relation to the above, a technique has been proposed in which a non-grounded dummy pattern having the same line width and length as the measurement signal line is provided, so that the product target portion and the test coupon are finished to an equivalent finish (for example, Patent Documents) 1).
しかしながら、テストクーポンの測定結果が、目的のインピーダンス値（例えば１００Ω）と設計パターン幅（例えば５０ｕｍ）とで、それらの設計センター値からずれている場合がある。この場合、インピーダンスの調整または修正のために、信号ライン幅及び線間を補正する必要がある。このため、パターンの製造プロセスにおいてフィルムの補正値を調整する等の再作成を繰り返して、微調整を行っている。 However, the measurement result of the test coupon may deviate from the design center value for the target impedance value (for example, 100Ω) and the design pattern width (for example, 50 μm). In this case, it is necessary to correct the signal line width and the line spacing in order to adjust or correct the impedance. For this reason, fine adjustment is performed by repeating re-creation such as adjusting the correction value of the film in the pattern manufacturing process.
従来、このインピーダンスを調整する方法としては、信号ライン幅、線間、グランドパターンまでの距離、マイクロストリップを構成する基材部分の厚みなどの値をシミュレーションで変更して調整する方法がとられている。 Conventionally, as a method of adjusting this impedance, a method of adjusting values such as a signal line width, a distance between lines, a distance to a ground pattern, and a thickness of a base material part constituting a microstrip by a simulation is used. Yes.
しかしながら、設計で決められたパターン（設計値Ｌ／Ｓ＝５０ｕｍ／５０ｕｍ等）の寸法は製造ばらつきや生産プロセス上の限界（線幅５０ｕｍ以上）、要求されるインピーダンスの公差（設計値１００Ω±１０％等）といった制約があり、線幅や線間は安易に修正できないという課題があった。 However, the dimensions of the pattern determined by design (design value L / S = 50 μm / 50 μm, etc.) are manufacturing variations, production process limitations (line width of 50 μm or more), and required impedance tolerance (design value 100Ω ± 10 %)), And there was a problem that the line width and the line spacing cannot be easily corrected.
本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、信号ラインの幅及び間隔が固定された構成において、差動インピーダンスの値を微調整することが可能なテストクーポンを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a test coupon capable of finely adjusting the value of differential impedance in a configuration in which the width and interval of signal lines are fixed. It is in.
上記目的を達成するために、本発明に係るテストクーポンは、プリント配線板における特性インピーダンスを測定するテストクーポンであって、差動インピーダンスを測定するために並行に設けられた複数の信号ラインと、前記信号ラインの長手方向における前記信号ラインの側面近傍に設けられた第１グランドパターンと、前記テストクーポンの裏面に設けられた第２グランドパターンと、備え、前記第２グランドパターンが、メッシュ状に除去されたパターンとして形成されていることを特徴とする構成（第１の構成）とされている。 In order to achieve the above object, a test coupon according to the present invention is a test coupon for measuring characteristic impedance in a printed wiring board, and a plurality of signal lines provided in parallel for measuring differential impedance, A first ground pattern provided in the vicinity of a side surface of the signal line in a longitudinal direction of the signal line; and a second ground pattern provided on a back surface of the test coupon, wherein the second ground pattern is in a mesh shape. The pattern is formed as a removed pattern (first structure).
なお、上記第１の構成から成るテストクーポンは、前記第２グランドパターンが、前記テストクーポンの基材の誘電体を介して、前記信号ラインの裏面に設けられたマイクロストリップライン構成のパターンであることを特徴とする構成（第２の構成）にするとよい。 The test coupon having the first configuration is a pattern of a microstrip line configuration in which the second ground pattern is provided on the back surface of the signal line via a dielectric of the base material of the test coupon. It is good to make it the structure (2nd structure) characterized by this.
なお、上記第２の構成から成るテストクーポンは、前記第２グランドパターンの残銅率の変化に伴う差動インピーダンスの変化を、視覚的に判別できるように前記テストクーポンの主面を形成したことを特徴とする構成（第３の構成）にするとよい。 In addition, the test coupon having the second configuration has the main surface of the test coupon formed so that a change in differential impedance accompanying a change in the remaining copper ratio of the second ground pattern can be visually discriminated. (3rd configuration).
なお、上記第３の構成から成るテストクーポンは、前記テストクーポンの主面に、ＴＤＲ（Time Domain Reflectometer）測定における差動インピーダンスの変化を視覚的に判別するためのインジケータを設けたことを特徴とする構成（第４の構成）にするとよい。 The test coupon having the third configuration is characterized in that an indicator for visually discriminating a change in differential impedance in TDR (Time Domain Reflectometer) measurement is provided on the main surface of the test coupon. It is preferable to adopt a configuration (fourth configuration).
なお、上記第４の構成から成るテストクーポンは、 前記テストクーポンにより決定されたインピーダンス値に基づいて前記第２グランドパターンをメッシュ状に除去し、除去する比率を、前記信号ラインの長手方向の位置に応じて段階的に変化させたことを特徴とする構成（第５の構成）にするとよい。 Note that the test coupon having the fourth configuration is configured such that the second ground pattern is removed in a mesh shape based on the impedance value determined by the test coupon, and the ratio of the removal is determined based on the position in the longitudinal direction of the signal line. It is preferable to adopt a configuration (fifth configuration) characterized in that it is changed stepwise according to the above.
本発明によれば、信号ラインの裏面において、グランドパターンの残銅率を変化させ、差動インピーダンス値を変更する。このため、全面グランドパターンで得られた差動インピーダンスを、段階的に調整することができる。 According to the present invention, the residual copper ratio of the ground pattern is changed on the back surface of the signal line to change the differential impedance value. For this reason, the differential impedance obtained with the entire ground pattern can be adjusted stepwise.
また本発明によれば、一回の差動インピーダンスの測定において、グランドパターンの残銅率と差動インピーダンスの値とを対比して視覚的に確認できる。このため、一回の測定で段階的にインピーダンスの変化を確認しながら、グランドパターンの残銅率でインピーダンス値を調整できる。 In addition, according to the present invention, it is possible to visually confirm the residual copper ratio of the ground pattern and the value of the differential impedance in one differential impedance measurement. For this reason, it is possible to adjust the impedance value by the remaining copper ratio of the ground pattern while confirming the change in impedance step by step in one measurement.
また本発明によれば、信号ライン幅及び間隔をあらかじめ決定しておき、その値を固定して差動インピーダンスの調整を行い、基板のグランドパターンの残銅率を下げることで、フレキシブル基板等に求められる屈曲特性を向上させることができる。 In addition, according to the present invention, the signal line width and interval are determined in advance, the values are fixed, the differential impedance is adjusted, and the remaining copper ratio of the ground pattern of the substrate is reduced, so that the flexible substrate or the like can be obtained. The required bending characteristics can be improved.
以下に、本発明の一実施形態に係るテストクーポンについて、図面を参照しつつ説明する。なお、ここで示す実施形態は一例であり、本発明はここに示す実施形態に限定されるものではない。 Hereinafter, a test coupon according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, embodiment shown here is an example and this invention is not limited to embodiment shown here.
ここではまず、本発明との比較のために、従来のテストクーポンの構成及び課題を、図６〜図１０を用いて説明する。 Here, for comparison with the present invention, the configuration and problems of a conventional test coupon will be described with reference to FIGS.
図６は、従来のテストクーポン２００を斜め上方から見た斜視図である。図７は、信号ライン２０１の直線部ｔ（図１０を参照）を、テストクーポン２００の上方から見た主面図（上面図）である。また図８は、信号ライン２０１の直線部ｔを、テストクーポン２００の裏面から見た裏面図である。 FIG. 6 is a perspective view of a conventional test coupon 200 as viewed obliquely from above. FIG. 7 is a main surface view (top view) of the straight line portion t (see FIG. 10) of the signal line 201 viewed from above the test coupon 200. FIG. 8 is a back view of the straight line portion t of the signal line 201 as viewed from the back surface of the test coupon 200.
また図９は、信号ライン２０１の直線部ｔを図７の破線βで切断してテストクーポン２００の側面から見た側面断面図である。また図１０は、テストクーポン２００を上方から見た主面図である。 FIG. 9 is a side cross-sectional view of the signal line 201 as viewed from the side of the test coupon 200 by cutting the straight line portion t along the broken line β in FIG. FIG. 10 is a main view of the test coupon 200 as viewed from above.
図６に示すように、テストクーポン２００は、信号ライン２０１と、測定用ランド２０２と、スルーホール２０３と、基材２０４と、グランド２０５とを含むように構成されている。なお以下では、テストクーポン２００の主面のグランドパターンをグランド２０５ａ、裏面のグランドパターンをグランド２０５ｂと表記する。 As shown in FIG. 6, the test coupon 200 is configured to include a signal line 201, a measurement land 202, a through hole 203, a base material 204, and a ground 205. Hereinafter, the ground pattern on the main surface of the test coupon 200 is referred to as a ground 205a, and the ground pattern on the back surface is referred to as a ground 205b.
テストクーポン２００は、信号ライン２０１のランド及びグランド２０５ａに、ＴＤＲ（Time Domain Reflectometer）測定のプローブが圧接接続される。つまり、差動インピーダンスの測定を合計４端子で行う。信号ライン２０１において、プローブ接続するランドより伸びた他方の先端は、それぞれオープンとなっている。 In the test coupon 200, a TDR (Time Domain Reflectometer) measurement probe is pressure-connected to the land and ground 205a of the signal line 201. That is, the differential impedance is measured with a total of four terminals. In the signal line 201, the other tip extending from the land to which the probe is connected is open.
隣接する二つの信号ライン２０１には、測定器（不図示）よりそれぞれ逆極性の電圧が印加される。これにより、差動インピーダンスの測定を行う。 A voltage of opposite polarity is applied to two adjacent signal lines 201 from a measuring instrument (not shown). Thereby, the differential impedance is measured.
従来のテストクーポン２００は、図７に示すように、信号ライン２０１と２列に並走する外側がグランド２０５ａで囲まれることにより、測定用パターンαが形成されていた。また図８に示すように、それぞれの信号ライン２０１の裏面は、誘電体である基材２０４を介して、全面が銅で覆われたグランド２０５ｂが形成されていた。 As shown in FIG. 7, the conventional test coupon 200 has a measurement pattern α formed by surrounding the signal line 201 and the outer side running in two rows with a ground 205a. Further, as shown in FIG. 8, the back surface of each signal line 201 is formed with a ground 205b whose entire surface is covered with copper via a base material 204 which is a dielectric.
しかしながら、上記の構成では、以下のような問題があった。仮に測定の結果が、目的のインピーダンス値と設計パターン幅とで、それらの設計センター値からずれていたとする。この場合、インピーダンスの調整または修正のために、信号ライン２０１の幅及び線間を補正する必要がある。より具体的には、パターンの製造プロセスにおけるフィルムの補正値を調整する等の再作成を繰り返して、微調整を行う必要がある。 However, the above configuration has the following problems. It is assumed that the measurement result is shifted from the design center value at the target impedance value and the design pattern width. In this case, it is necessary to correct the width and line spacing of the signal line 201 in order to adjust or correct the impedance. More specifically, it is necessary to make fine adjustments by repeating re-creation such as adjusting the correction value of the film in the pattern manufacturing process.
従来は、このインピーダンスを調整する方法として、図９に示す、信号ライン２０１からグランド２０５ａまでの距離２０６、ライン幅２０７、ライン間隔２０８、マイクロストリップを構成する基材２０４の厚みである厚み２０９等の値を、シミュレーションで変更して調整を行っていた。 Conventionally, as a method of adjusting the impedance, as shown in FIG. 9, the distance 206 from the signal line 201 to the ground 205a, the line width 207, the line interval 208, the thickness 209 which is the thickness of the base material 204 constituting the microstrip, etc. The value of was changed by simulation.
ここで特に調整が効果的である厚み２０９の変更や、ライン幅２０７とライン間隔２０８（設計値Ｌ／Ｓ＝５０ｕｍ／５０ｕｍ等）を補正することは、設計の寸法仕上がりにも影響するファクターであり、柔軟な変更は困難である。 Here, the change of the thickness 209 and the correction of the line width 207 and the line interval 208 (design value L / S = 50 um / 50 um, etc.), which are particularly effective for adjustment, are factors that affect the dimensional finish of the design. Yes, flexible changes are difficult.
上記の問題を解決するために、本実施形態のテストクーポン１００は、図１〜図５に示す構成とする。 図１は、テストクーポン１００を斜め上方から見た斜視図である。図２は、信号ライン１０１の直線部ｔ（図４を参照）を、テストクーポン１００の上方から見た主面図である。 In order to solve the above problem, the test coupon 100 of the present embodiment is configured as shown in FIGS. FIG. 1 is a perspective view of the test coupon 100 as viewed obliquely from above. FIG. 2 is a main view of the straight line portion t (see FIG. 4) of the signal line 101 as viewed from above the test coupon 100.
また図３は、信号ライン１０１の直線部ｔを、テストクーポン１００の裏面から見た裏面図である。また図４は、テストクーポン１００を上方から見た主面図である。また図５は、テストクーポン１００を下方から見た裏面図である。 FIG. 3 is a back view of the straight line portion t of the signal line 101 as viewed from the back surface of the test coupon 100. FIG. 4 is a main view of the test coupon 100 as viewed from above. FIG. 5 is a back view of the test coupon 100 as viewed from below.
図１に示すように、テストクーポン１００は、信号ライン１０１と、測定用ランド１０２と、スルーホール１０３と、基材１０４と、グランド１０５と、メッシュ部１１１を含むように構成されている。なお以下では、テストクーポン１００の主面のグランドパターンをグランド１０５ａ（＝第１グランドパターン）、裏面のグランドパターンをグランド１０５ｂ（＝第２グランドパターン）と表記する。 As shown in FIG. 1, the test coupon 100 is configured to include a signal line 101, a measurement land 102, a through hole 103, a base material 104, a ground 105, and a mesh portion 111. Hereinafter, the ground pattern on the main surface of the test coupon 100 is referred to as a ground 105a (= first ground pattern), and the ground pattern on the back surface is referred to as a ground 105b (= second ground pattern).
本実施形態のテストクーポン１００は、信号ライン１０１の裏面におけるグランドパターンの銅残存率（全面銅箔では残銅率１００％とする）を変化させることで、インピーダンスを微調整する構成とする。 The test coupon 100 of the present embodiment is configured to finely adjust the impedance by changing the copper remaining rate of the ground pattern on the back surface of the signal line 101 (the remaining copper rate is 100% for the entire surface copper foil).
テストクーポン１００は、図１に示すように、主面のパターンと裏面のパターンとが、それぞれ信号ラインとグランドパターンとを形成し、一体となっている。特に、裏面のグランドパターンの一部がメッシュ部１１１となっており、メッシュ状のパターンになっている。 In the test coupon 100, as shown in FIG. 1, the pattern on the main surface and the pattern on the back surface form a signal line and a ground pattern, respectively, and are integrated. In particular, a part of the ground pattern on the back surface is a mesh portion 111, which is a mesh pattern.
このため、従来技術の図６に示した全面がグランドパターンとなっている構成と比較し、数十オーム程度、インピーダンス値が高くなる。なお、残銅率が０％となる状況は、マイクロストリップラインを形成しないので想定しない。 For this reason, the impedance value is increased by several tens of ohms as compared with the configuration in which the entire surface shown in FIG. It should be noted that the situation where the remaining copper ratio is 0% is not assumed because a microstrip line is not formed.
メッシュ部１１１により裏面グランドパターンの残銅率を下げることで差動インピーダンス値が高くなることから、本実施形態では図４及び図５に示す構成とする。これにより、段階的にインピーダンスを上昇させ、適正な値に調整できるようにする。 Since the differential impedance value is increased by lowering the remaining copper ratio of the back surface ground pattern by the mesh portion 111, the configuration shown in FIGS. 4 and 5 is adopted in this embodiment. As a result, the impedance is increased step by step so that it can be adjusted to an appropriate value.
特に図４で示す例では、３０％、５０％、７０％の三段階でインジケータ１１２による残銅率の表示を行い、実際の残銅率はステップ状に変化させている。図５に示すように、裏面のグランドパターンは、図左側が最も残銅率が高い（インジケータ１１２が７０％を示す領域）。次に残銅率が高いのが図中央（インジケータ１１２が５０％を示す領域）であり、図右側が最も残同率が低くなっている（インジケータ１１２が３０％を示す領域）。 In particular, in the example shown in FIG. 4, the remaining copper ratio is displayed by the indicator 112 in three stages of 30%, 50%, and 70%, and the actual remaining copper ratio is changed stepwise. As shown in FIG. 5, the ground pattern on the back surface has the highest remaining copper ratio on the left side of the figure (area where the indicator 112 indicates 70%). Next, the remaining copper ratio is high in the center of the figure (the area where the indicator 112 shows 50%), and the right side of the figure is the lowest (the area where the indicator 112 shows 30%).
上記の構成により、ＴＤＲ測定による残銅率と差動インピーダンスの変化点とを対比させ、視覚的に確認できるようにしている。もし仮に残銅率が一様でない場合は、インピーダンス値の変化点を正確に捉えることが困難になる。 With the above configuration, the remaining copper ratio obtained by the TDR measurement is compared with the change point of the differential impedance so that it can be visually confirmed. If the remaining copper ratio is not uniform, it is difficult to accurately grasp the change point of the impedance value.
なお、差動インピーダンスはその裏面のグランドパターンの残銅率でも変化するため、図４に示すように、あらかじめ残銅率が分かっているテストクーポンを作成しておく。そして測定により得られたインピーダンスの変化に応じて、適正なインピーダンスとなる残銅率を選び、製品に適用していく。これにより、製品内の主面におけるパターンを変更することなく、インピーダンス調整が可能となる。 Since the differential impedance also changes with the remaining copper ratio of the ground pattern on the back surface, a test coupon in which the remaining copper ratio is known in advance is prepared as shown in FIG. Then, according to the change in impedance obtained by measurement, the remaining copper ratio that provides an appropriate impedance is selected and applied to the product. Thereby, impedance adjustment is possible without changing the pattern on the main surface in the product.
以上に説明した本実施形態によれば、信号ライン１０１のパターン幅、もしくは線間の修正による差動インピーダンス微調整に加え、信号ライン１０１の裏面に設けた全面グランドパターンを段階的にメッシュ加工し、メッシュ部１１１に示すように、グランドの銅を部分的に除去している。これにより、インピーダンスを段階的に変化させ、目的のインピーダンスに調整できる。またフレキシブル基板においては、上記のようにメッシュ部１１１を設けたことにより、その屈曲特性を向上させることができる。 According to the present embodiment described above, in addition to the fine adjustment of the differential impedance by correcting the pattern width of the signal line 101 or between the lines, the entire ground pattern provided on the back surface of the signal line 101 is meshed stepwise. As shown in the mesh part 111, the copper of the ground is partially removed. Thereby, an impedance can be changed in steps and it can adjust to the target impedance. Moreover, in the flexible substrate, the bending characteristic can be improved by providing the mesh part 111 as described above.
より具体的には、シミュレーション等により理論的に計算された設計値に基づく信号ライン１０１の幅及び間隔をあらかじめ求め、寸法を固定した状態で、差動インピーダンスの値を微調整する必要が生じたとき、一度の測定で段階的にインピーダンスの変化を確認しながら、グランドパターンの残存率でインピーダンス値を調整できる。
［その他の実施の形態］
More specifically, the width and interval of the signal line 101 based on the design value theoretically calculated by simulation or the like is obtained in advance, and the value of the differential impedance needs to be finely adjusted with the dimensions fixed. At this time, it is possible to adjust the impedance value by the residual ratio of the ground pattern while confirming the change in impedance step by step with one measurement.
[Other embodiments]
以上、好ましい実施の形態及び実施例を挙げて本発明を説明したが、本発明は必ずしも上記実施の形態に限定されるものではなく、その技術的思想の範囲内において様々に変形して実施することができる。 The present invention has been described with reference to the preferred embodiments and examples. However, the present invention is not necessarily limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope of the technical idea. be able to.
１００ テストクーポン
１０１ 信号ライン
１０２ 測定用ランド
１０３ スルーホール
１０４ 基材
１０５ａ グランド（第１グランドパターン）
１０５ｂ グランド（第２グランドパターン）
１１０ ランド−グランド間隔
１１１ メッシュ部
１１２ インジケータ
２００ テストクーポン
２０１ 信号ライン
２０２ 測定用ランド
２０３ スルーホール
２０４ 基材
２０５ グランド
２０６ 距離
２０７ ライン幅
２０８ ライン間隔
２０９ 厚み
２１０ ランド−グランド間隔
100 test coupon 101 signal line 102 measurement land 103 through hole 104 base material 105a ground (first ground pattern)
105b Ground (second ground pattern)
110 Land-ground spacing 111 Mesh portion 112 Indicator 200 Test coupon 201 Signal line 202 Measurement land 203 Through hole 204 Base material 205 Ground 206 Distance 207 Line width 208 Line spacing 209 Thickness 210 Land-ground spacing
Claims (5)
差動インピーダンスを測定するために並行に設けられた複数の信号ラインと、
前記信号ラインの長手方向における前記信号ラインの側面近傍に設けられた第１グランドパターンと、
前記テストクーポンの裏面に設けられた第２グランドパターンと、備え、
前記第２グランドパターンが、メッシュ状に除去されたパターンとして形成されていること
を特徴とするテストクーポン。 A test coupon for measuring characteristic impedance in a printed wiring board,
A plurality of signal lines provided in parallel to measure differential impedance;
A first ground pattern provided near the side surface of the signal line in the longitudinal direction of the signal line;
A second ground pattern provided on the back surface of the test coupon,
The test coupon, wherein the second ground pattern is formed as a pattern removed in a mesh shape.
を特徴とする請求項１に記載のテストクーポン。 2. The test coupon according to claim 1, wherein the second ground pattern is a microstrip line configuration pattern provided on a back surface of the signal line via a dielectric of a base material of the test coupon. .
を特徴とする請求項２に記載のテストクーポン。 The test coupon according to claim 2, wherein the main surface of the test coupon is formed so that a change in differential impedance accompanying a change in the remaining copper ratio of the second ground pattern can be visually discriminated.
を特徴とする請求項３に記載のテストクーポン。 The test coupon according to claim 3, wherein an indicator for visually discriminating a change in differential impedance in TDR (Time Domain Reflectometer) measurement is provided on a main surface of the test coupon.
を特徴とする請求項４に記載のテストクーポン。 The second ground pattern is removed in a mesh shape based on the impedance value determined by the test coupon, and the removal ratio is changed stepwise according to the position in the longitudinal direction of the signal line. The test coupon according to claim 4.
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Cited By (3)
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2012
- 2012-04-13 JP JP2012091919A patent/JP2013222751A/en active Pending
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