JP2738376B2 - 印刷配線板 - Google Patents

印刷配線板

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JP2738376B2
JP2738376B2 JP8006861A JP686196A JP2738376B2 JP 2738376 B2 JP2738376 B2 JP 2738376B2 JP 8006861 A JP8006861 A JP 8006861A JP 686196 A JP686196 A JP 686196A JP 2738376 B2 JP2738376 B2 JP 2738376B2
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    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00Printed circuits
    • H05K1/02Details
    • H05K1/0213Electrical arrangements not otherwise provided for
    • H05K1/0216Reduction of cross-talk, noise or electromagnetic interference
    • H05K1/0218Reduction of cross-talk, noise or electromagnetic interference by printed shielding conductors, ground planes or power plane
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00Printed circuits
    • H05K1/02Details
    • H05K1/0271Arrangements for reducing stress or warp in rigid printed circuit boards, e.g. caused by loads, vibrations or differences in thermal expansion

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  • Structure Of Printed Boards (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、特に、高速信号回
路等に用いて好適な印刷配線板に関するものである。
【0002】
【従来の技術】印刷配線板の分野では、従来より、実装
時の温度変化に伴う基板の反りが問題となっており、こ
の問題を対策すべく種々の印刷配線板が提案されてい
る。
【0003】例えば、特開昭59−106188号公報
には、図4に示すような印刷配線板が開示されている。
図4は印刷配線板1の平面図であり、スルーホールラン
ド2、信号配線3が配設され、空き領域には面パターン
4が全体にわたって配設されている。印刷配線板1の表
面では、部分によってスルーホールランド2や信号配線
3の密度が異なるため、面パターン4を構成する銅箔の
分布量も部分によって異なることになる。そこで、面パ
ターン4の広い部分には、銅箔を除去した基材露出部5
を同一形状で規則的に設けて銅箔残存部が網目状になる
ようにし、表面のどの部分をとっても銅箔分布量が均一
になるようにした。この構成により、面単位での銅箔の
伸縮力が均等に分割され、反りが低減される。
【0004】また、特開平1−300590号公報に
は、図5に示すような印刷配線板が開示されている。図
5は多層印刷配線板7の表面層の平面図であり、スルー
ホールランド8、信号配線9が配設され、空き領域には
電気的に接続されない格子状またはべた状のダミーパタ
ーン10が配設されている。また、内層パターンは電源
やグランド(以下、GNDと記す)等が接続された格子
状またはべた状のパターンにより構成されている。ダミ
ーパターン10は、表面層のパターン量が内層パターン
のパターン量と等しくなるように、表面層の信号配線9
を配設した後の空き領域に配設されている。この構成に
より、各層毎のパターン量が均等化され、多層印刷配線
板の層単位における銅箔分布量が均一化され、さらには
多層印刷配線板全体としても銅箔分布量が均一化される
ことにより、反りが防止されるようになっている。
【0005】一方、電子機器のノイズ対策が進められる
中、印刷配線板単体でのノイズ対策の手法として信号層
面でのべたアース化が推進されている。例えば、図6は
その手法を採用した印刷配線板11の平面図であり、ス
ルーホールランド12、信号配線13を配設した後の空
き領域に、電源、GND等が電気的に接続されたべた状
の面パターン14が面全体にわたって配設された構成と
なっている。この面パターン14は、信号配線のクロス
トーク抑制、または信号配線からの電磁放射の抑制、信
号電流の帰還ループ最小化に結びつき、電気特性上有用
である。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、電気
的に最良の状態となるように考慮された従来の配線法で
は、近年の回路の高速化とそれに伴う信号配線からの電
磁放射、信号配線相互のクロストークの抑制のため、さ
らには信号電流の帰還ループ最小化のため、図6に示す
ように、信号配線13やスルーホールランド12のない
空き領域に電源、GND等と接続された面パターン14
が配設されていた。ところが、空き領域全体に配設され
た面パターン14は電気的な特性が考慮されている反
面、空き領域を全て埋める構成であるため、信号配線1
3の疎密によって銅箔の分布が面全体で均一にならず、
また、面パターン14の面積が広いため、熱ストレスが
加わった際の基材との伸縮差が大きく、反りを誘発する
という問題があった。
【0007】第2の問題点は、図5に示す従来の印刷配
線板のように、電気的に接続されないダミーパターン1
0を配設し、銅箔分布量を印刷配線板の各層で均等化す
る手法を用いた場合、高速信号回路等では電気的に接続
されていないダミーパターンと隣接するダミーパターン
との間に電気的結合が生じたときにクロストーク等が誘
発される。また、信号配線の入出力間の配線に対して電
源、GNDの配線パターンは、信号の帰還電流を流す目
的から、太く、最短のパターンを配設することが必要で
ある。ところが、必ずしも一対に配設されない面パター
ンや細線等で配設された格子状のパターンでは、太く、
最短のパターンを実現することができない。
【0008】第3の問題点は、従来の印刷配線板におい
て面全体、また、多層印刷配線板においては各層相互の
銅箔分布量を均等化することはできるが、部分として見
た単位面積当たりの銅箔分布量については未だ疎密があ
り、個々の銅箔の大きさが均等でないか、または、一律
の信号線幅のみで構成された格子状のダミーパターンの
場合、銅箔分布の状態がパターン形成上の配線基準等に
よって一定に推移することになる。
【0009】すなわち、反りの原因は、印刷配線板の伸
縮過程において銅箔部と基材部との間に伸縮差があるた
めであり、これは銅箔の熱膨張率が基材部より大きいこ
とに起因している。このため、個となる銅箔の面積が広
いほど反りが助長されることになり、印刷配線板上の銅
箔分布量はできるだけ均等にすることが望ましい。反り
の生じた印刷配線板は、部品搭載時に不具合が生じると
ともに、半田付け時に未半田、半田ブリッジ等が生じ、
生産性および品質信頼性が著しく損なわれるからであ
る。その一方、電気特性上の性能向上を目指せば、信号
配線のない空き領域全てに電源、GND等に接続した面
パターンを配設し、基材部を露出させないことが有効で
ある。したがって、従来の印刷配線板の技術において
は、反りの防止と電気特性の向上の双方を両立させるこ
とは困難であった。
【0010】本発明は、上記の課題を解決するためにな
されたものであって、反りを防止すると同時に、回路の
高速化に好適な優れた電気特性を持つ印刷配線板を提供
することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の印刷配線板は、金属材料からなる信号配
線、幅広パターンおよび面パターンを有する印刷配線板
であって、信号配線の形成されていない空き領域に幅広
パターンと面パターンが配設され、幅広パターンが、電
子回路の出力、入力の信号ネットパターンと一対となっ
て、その信号ネットに対応する電子回路の電源またはグ
ランド同士を接続するように配設されるとともに、面パ
ターンが複数に分割された各面パターンがアレイ状に配
置されて信号配線と同一幅の接続パターンによって互い
に接続され、かつ、これら各面パターンが接続パターン
を通じて前記信号ネットと異なる信号ネットに対応する
電源またはグランドに接続されるとともに、単位面積当
たりの金属材料分布量が面全体にわたって均等になるよ
うに幅広パターンまたは各面パターンの大きさが設定さ
れたことを特徴とするものである。
【0012】本発明の印刷配線板においては、単位面積
当たりの金属材料分布量が面全体にわたって均等になる
ように幅広パターンまたは各面パターンの大きさが設定
されているため、金属材料と基材との伸縮差に起因する
印刷配線板の反りを低減することができる。また、電子
回路の出力、入力の信号ネットに対応する電源またはグ
ランドが幅広パターンで接続されているため、信号の出
力、入力間の距離を最短として信号が伝播された後の帰
還電流を速やかに流すことができる。このため、電流の
ループが小さく抑えられ電磁放射が抑制されることによ
り、信号品質が向上し、電気特性上の性能を高く維持す
ることができる。さらに、分割された面パターンが電源
またはグランドに接続されることにより電位を持ち、こ
れら面パターンが単なるダミーパターンではなく、電気
的に有効なパターンとして機能する。それに加えて、面
パターン相互が接続パターンでアレイ状に接続されてい
るため、電気信号の通り道が増え、電気信号が最短コー
スを選んで伝播することができる。すなわち、電流ルー
プが小さくなるため、信号の高速化、クロストークの低
減を図ることができる。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態を図
1〜図3を参照して説明する。図1は本実施の形態の印
刷配線板16を示す平面図であり、図中符号17は信号
配線、18はスルーホールランド、19はパッド、20
は面パターン、21は幅広パターン、22は信号線幅パ
ターン(接続パターン)である。
【0014】本実施の形態の印刷配線板16は、基材2
3上に銅箔(金属材料)からなる信号配線17、スルー
ホールランド18、およびIC等の電子回路のピンが接
続されるパッド19が多数配設されており、これらの空
き領域に、面パターン20、幅広パターン21および信
号線幅パターン22が配設されている。面パターン20
は空き領域に一定の間隔を置いて多数配設されており、
面パターン20同士は信号線幅パターン22によって電
気的に接続されている。また、幅広パターン21は電気
特性維持のために用いられるものであって、幅広のパタ
ーンが信号パターン24と一対となるように配設されて
いる。
【0015】図2は面パターン20と信号配線17が隣
接する箇所(図1の破線部A)を示す拡大図である。こ
の図に示すように、この部分では面パターン20同士を
接続する信号線幅パターン22が、信号配線17に沿っ
て信号配線17間と同様な間隔で配設されている。
【0016】図3は幅広パターン21の部分を示す拡大
図であり、1つの電子回路25aの出力ピン26の位置
に相当するパッドとそれに接続された電子回路25bの
入力ピン27の位置に相当するパッドが信号パターン2
4によって電気的に接続され、電源またはGNDピン2
8同士が幅広パターン21によって電気的に接続されて
いる。このように、電子回路の1つのネット(ネットと
は1つの接続単位グループとなる情報路のこと)におい
て、出力ピン26、入力ピン27間を接続する信号パタ
ーン24と、電源またはGNDピン28間を接続する幅
広パターン21が一対となっている。
【0017】すなわち、印刷配線板16上の信号配線1
7、スルーホールランド18、パッド19等が存在しな
い空き領域に対しては、2種類のパターンが設けられて
いる。一つは、電子回路25a、25bの出力、入力の
ネットに対応する電源またはGNDを一対として、幅広
パターン21を電子回路の電源またはGNDピン28同
士を直接接続するように配設したものである。他の一つ
は、面パターン20を一定の範囲の大きさ(例えば4〜
100mm2 )を持たせ、一定の間隔(例えば0.1m
m以上)を置いて配設し、これを信号線幅パターン22
を用いて幅広パターン21、すなわち電子回路25a、
25bの電源またはGNDに接続したものである。
【0018】なお、面パターン20は必ずしも全てを同
面積で構成する必要はない。したがって、空き領域の単
位面積当たりの銅箔分布量に応じて面パターン20の大
きさを決定し、面全体の銅箔分布量が均等になるように
調節する。例えば、信号配線領域の銅箔分布量は信号線
幅と信号配線相互の間隔を基準に60%以下であるの
で、面パターン20の設定もこれに準ずる。また、図1
においては面パターン20の形状を長方形または正方形
状に図示したが、面パターンの形状はこれに限るもので
はない。
【0019】本実施の形態の印刷配線板16において
は、電子回路25a、25bの出力、入力の信号ネット
に対応する電源またはGNDが幅広パターン21で接続
されているため、信号の出力、入力間の距離を最短とし
て信号が伝播された後の帰還電流を速やかに流すことが
できる。このため、電流のループが小さく抑えられ電磁
放射が抑制されることにより、信号品質が向上し、電気
特性上の性能を高く維持することができる。さらに、多
数に分割された面パターン20が設けられ、単位面積当
たりの銅箔分布量が均一になっているので、銅箔と基材
との伸縮差に起因する印刷配線板の反りを低減すること
ができる。
【0020】それに加えて、分割された面パターン20
が電源またはGNDに接続されることにより電位を持
ち、面パターン20が単なるダミーパターンではなく、
電気的に有効なパターンとして機能する。それに加え
て、面パターン20相互が信号線幅パターン22でアレ
イ状に接続されているため、電気信号の通り道が増え、
電気信号が最短コースを選んで伝播することができる。
すなわち、電流ループが小さくなるため、信号の高速
化、クロストークの低減を図ることができる。また、面
パターン20相互を接続するパターンとして信号配線と
同一幅のパターンを用いるため、信号配線17の形成と
同時に一括して形成することができるとともに、基材2
3との伸縮差を低減することもできる。
【0021】ところで、信号配線に関しては、通常、ス
ペース効率を重視して+側のみを配線し、帰路となる−
側は一括した配線手法を採ることが一般的であるが、電
気特性の面を考慮すれば+−の2本の線で配線すること
が本来は理想的である。この点からすると、本実施の形
態の印刷配線板16は、図2に示すように、信号配線1
7に隣接して電源、GNDに接続された面パターン20
が配置されているので、これが信号配線17に対する優
れたガードの役目を果たし、クロストークを抑制するこ
とができる。
【0022】このように、本実施の形態によれば、反り
を抑制すると同時に、優れた電気特性を持つ印刷配線板
を提供することができ、近年の高速信号回路等に適した
ものとすることができる。
【0023】なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態
に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない
範囲において種々の変更を加えることが可能である。例
えば面パターンの数や形状については適宜設計変更が可
能である。また、面パターンや信号配線等を構成するパ
ターンとして銅箔以外の他の金属材料を用いた印刷配線
板に本発明を適用することもできる。
【0024】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明の
印刷配線板によれば、空き領域の多数の面パターンを電
源またはGNDに接続するとともに各面パターンの大き
さを調節して単位面積当たりの金属材料分布量を均等化
したことによりシールド効果が得られ、信号の高速化、
クロストークの低減を図ることができると同時に、金属
材料の伸縮による印刷配線板の反りを低減することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態である印刷配線板の平面
図である。
【図2】同、印刷配線板における面パターンと信号配線
が隣接する箇所(図1の破線部A)を示す拡大図であ
る。
【図3】同、印刷配線板における幅広パターンの部分を
示す拡大図である。
【図4】従来の印刷配線板の一例を示す平面図である。
【図5】従来の印刷配線板の他の例を示す平面図であ
る。
【図6】従来の印刷配線板のさらに他の例を示す平面図
である。
【符号の説明】
16 印刷配線板 17 信号配線 18 スルーホールランド 19 パッド 20 面パターン 21 幅広パターン 22 信号線幅パターン(接続パターン) 23 基材 24 信号パターン 25a,25b 電子回路 26 出力ピン 27 入力ピン 28 電源またはGNDピン

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 金属材料からなる信号配線、幅広パター
    ンおよび面パターンを有する印刷配線板であって、 信号配線の形成されていない空き領域に幅広パターンと
    面パターンが配設され、前記幅広パターンが、電子回路
    の出力、入力の信号ネットパターンと一対となって、そ
    の信号ネットに対応する電子回路の電源またはグランド
    同士を接続するように配設されるとともに、前記面パタ
    ーンが複数に分割された各面パターンがアレイ状に配置
    されて前記信号配線と同一幅の接続パターンによって互
    いに接続され、かつ、これら各面パターンが接続パター
    ンを通じて前記信号ネットと異なる信号ネットに対応す
    る電源またはグランドに接続されるとともに、単位面積
    当たりの金属材料分布量が面全体にわたって均等になる
    ように幅広パターンまたは各面パターンの大きさが設定
    されたことを特徴とする印刷配線板。
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