JP3539331B2

JP3539331B2 - 多層プリント配線板

Info

Publication number: JP3539331B2
Application number: JP2000050642A
Authority: JP
Inventors: 勲松井; 久博森木
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2000-02-28
Filing date: 2000-02-28
Publication date: 2004-07-07
Anticipated expiration: 2020-02-28
Also published as: JP2001244633A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多層プリント配線板に関し、特に高速転送信号に対応するための多層プリント配線基板に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に多層プリント配線板には、信号配線が設けられる信号層のほかに、電源に接続され、または接地された殆ど層全体をしめる大面積の導体が設けられた導体ベタ層（電源プレーン層、グランドプレーン層）を有する。導体ベタ層においては、信号用スルーホールの周囲には、導体が除去された信号用スルーホールと同心の円形のクリアランスを設けて信号用スルーホールが電源等と導通しないようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
多層プリント配線板が用いられる電子装置の高速化に伴い、多層プリント配線板のスルーホールにおけるコンデンサ成分により波形がなまり、動作しにくい状況である。特に、多くの配線を収容する多層プリント配線板では、スルーホールにおけるコンデンサ成分による影響が大きく、対策が必要とされていた。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の多層プリント配線板は、信号用スルーホール（図１の１０）に接続する信号配線（図１の１７）に面している導体ベタ層（図１の４）の当該信号用スルーホールの周囲に形成されるクリアランス（図１の１１）は小さく、当該信号用スルーホールに接続する信号配線に面していない導体ベタ層（図１の５、６、７）の当該信号用スルーホールの周囲に形成されるクリアランス（図１の１２、１３、１４）は大きくしたことを特徴とする。
【０００５】
本発明の多層プリント配線板は、導体ベタ層（図１の７）の信号用スルーホール（図１の１０）の周囲に設けたクリアランス（図１の１４）の前記導体ベタ層が面していて前記信号用スルーホールに近接する信号配線（図１の１５）に対向する部分における前記信号用スルーホールから外周までは短くし、その他の部分における前記信号用スルーホールから外周までは長くしたことを特徴とする。
【０００６】
本発明の多層プリント配線板は、信号用スルーホール（図１の１０）に接続する信号配線（図１の１７）に面している導体ベタ層（図１の４）の当該信号用スルーホールの周囲に形成されるクリアランス（図１の１１）径は小さく、当該信号用スルーホールに接続する信号配線に面していない導体ベタ層（図１の５、６、７）の当該信号用スルーホールの周囲に形成されるクリアランス（図１の１２、１３、１４）径は大きくしたことを特徴とする。
【０００７】
本発明の多層プリント配線板は、導体ベタ層（図１の７）の信号用スルーホール（図１の１０）の周囲に設けたクリアランス（図１の１４）の前記導体ベタ層が面していて前記信号用スルーホールに近接する信号配線（図１の１５）に対向する部分における前記信号用スルーホールから外周までが最短になるように前記クリアランスを前記信号用スルーホールに対し偏心させたことを特徴とする。
【０００８】
本発明の多層プリント配線板は、導体ベタ層（図１の５、６、７）の信号用スルーホール（図４の１０）の周囲に設けるクリアランス（図２の１２、１３、図４の１８）の形状を、前記導体ベタ層に面していて前記信号用スルーホールに近接する信号配線が設けられていないときは前記信号用スルーホールと同心の円形とし、前記導体ベタ層に面していて前記信号用スルーホールに近接する信号配線（図４の１５）が設けられてるときは前記信号用スルーホールと同心の円から少なくとも当該近接する信号配線と対向する部分が導体ベタ層の導体が占めるように前記同心の円から当該近接する信号配線と対向する部分を除いた形状とすることを特徴とする。
【０００９】
本発明の多層プリント配線板は、導体ベタ層（図１の５、６、７）の信号用スルーホール（図１の１０）の周囲に設けるクリアランス（図２の１２、１３、図４の１８）の形状を、前記導体ベタ層に面していて前記信号用スルーホールに近接する信号配線が設けられていないときは前記信号用スルーホールと同心の円形とし、前記導体ベタ層に面していて前記信号用スルーホールに近接する信号配線（図４の１５）が設けられてるときは少なくとも当該近接する信号配線と対向する部分が導体ベタ層の導体が占めるように当該近接する信号配線と平行な弦（図４の１９）で区切った外側を除いた前記信号用スルーホールと同心の円形を切り欠いた形状とすることを特徴とする。
【００１０】
本発明の多層プリント配線板は、信号用スルーホール（図１の１０）に接続する信号配線（図１の１７）に面している導体ベタ層（図１の４）の当該信号用スルーホールの周囲に形成されるクリアランス（図１の１１）は小さく、当該信号用スルーホールに接続する信号配線に面していない導体ベタ層（図１の５、６、７）の当該信号用スルーホールの周囲に形成されるクリアランス（図１の１２、１３、１４）は大きくし、前記導体ベタ層に面していて前記信号用スルーホールに接続する信号配線は設けられていないが前記信号用スルーホールに近接する信号配線（図１の１５）があるときは前記クリアランスの当該近接する信号配線に対向する部分における前記信号用スルーホールから外周までは短くし、その他の部分における前記信号用スルーホールから外周までは長くしたことを特徴とする。
【００１１】
本発明の多層プリント配線板は、信号用スルーホール（図１の１０）に接続する信号配線（図１の１７）の特性インピーダンスに当該信号用スルーホールの周囲に形成されるクリアランス（図１の１１）が影響する導体ベタ層（図１の４）においては当該信号用スルーホールの周囲に形成されるクリアランスは小さく、当該信号用スルーホールに接続する信号配線の特性インピーダンスに当該信号用スルーホールの周囲に形成されるクリアランス（図１の１２、１３）が影響しない導体ベタ層（図１の５、６）においては当該信号用スルーホールの周囲に形成されるクリアランスは大きくしたことを特徴とする。
【００１２】
本発明の多層プリント配線板は、信号用スルーホール（図１の１０）に接続する信号配線（図１の１７）の特性インピーダンスに当該信号用スルーホールの周囲に形成されるクリアランス（図１の１１）が影響する導体ベタ層（図１の４）においては当該信号用スルーホールの周囲に形成されるクリアランスは小さく、当該信号用スルーホールに接続する信号配線の特性インピーダンスに当該信号用スルーホールの周囲に形成されるクリアランス（図１の１２、１３）が影響しない導体ベタ層（図１の５、６）のうちのいずれかにおいては当該信号用スルーホールの周囲に形成されるクリアランスは大きくしたことを特徴とする。
【００１３】
本発明の多層プリント配線板は、信号用スルーホール（図１の１０）に接続する信号配線（図１の１７）に面している導体ベタ層（図１の４）の当該信号用スルーホールの周囲に形成されるクリアランス（図１の１１）は小さく、当該信号用スルーホールに接続する信号配線面していない導体ベタ層（図１の５、６）の内のいずれかの当該信号用スルーホールの周囲に形成されるクリアランス（図１の１２、１３）は大きくしたことを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１５】
図１および図２は、本発明の実施の形態の多層プリント配線板の信号用スルーホール１０の周辺の断面図および各層を模式的に示す斜視図である。
【００１６】
多層プリント配線板１には、信号用スルーホール１０が設けられ、上から順に、上面２の次に内層を成す信号層３、続いて導体ベタ層４、導体ベタ層５、導体ベタ層６、導体ベタ層７および信号層８が設けられ、信号層８の次は下面９なっている。導体ベタ層４〜７の導体は、電源またはグランドに接続されている。信号層３に設けられた信号配線１７は、信号用スルーホール１０に接続され、信号層８に設けられた信号配線１５は、信号用スルーホール１０に近接して設けられている。上面２および下面９において、信号用スルーホール１０に接続して設けられたスルーホールランド１６は、図示しない集積回路装置の端子等に接続されることもある。
【００１７】
信号用スルーホール１０に対して、内層の導体ベタ層５、６および７におけるクリアランス１２、１３および１４の直径を大きくすることで、信号用スルーホール１０に対して、キャパシタンス成分を削減し、信号用スルーホール１０を通して伝えられる信号のキャパシタンス成分による波形なまりを押さえ、高速転送を実現する。
【００１８】
一方、信号用スルーホール１０に接続する信号配線１７に面していて、この信号配線１７が設けられた信号層３に隣接する導体ベタ層４においては、クリアランス１１を小径化し、信号配線１７の信号用スルーホール１０の接続部での信号の反射を抑えている。
【００１９】
図３は導体ベタ層７における信号用スルーホール１０の周辺部分と信号層８の信号配線１５を重ねて示す平面図である。信号用スルーホール１０に近接している信号配線１５が全長にわたり導体ベタ層７の導体に対向し、クリアランス１４に対向する部分が生じないように、信号用スルーホール１０から円形のクリアランス１４の外周までの寸法が、信号配線１５が対向する部分で最も小さくなるように、クリアランス１４を信号用スルーホール１０に対し中心が信号配線１５の反対側へずれるように偏心させている。クリアランス１４を偏心させることにより、信号配線１５を通して伝送される信号の反射を抑え、しかもクリアランス１４の大径化により、信号層８における信号配線が設けられる領域が減少し、可能な配線数が減少してしまうのを防いでいる。クリアランス１１、１２および１３は信号用スルーホール１０と同心である。
【００２０】
なお、本明細書で信号配線が信号用スルーホールに近接しているとは、信号配線の特性インピーダンスが、その信号配線に面している導体ベタ層の当該信号用スルーホールの周囲に設けたクリアランスにより影響されるほど、その信号配線が当該信号用スルーホールに近接していることを言う。
【００２１】
本発明の他の実施の形態の多層プリント基板は、図４に示すように、円形の一部を切り欠いた形状のクリアランスを用いている。本実施の形態は、図１および図２に示したものと、導体ベタ層７におけるクリアランスの形状が異なるのみで、他は同じである。図４は、図３と同様に導体ベタ層７の信号用スルーホール１０の周辺部と信号層８の信号配線１５を重ねて示す平面図である。
【００２２】
図４に示すように、本実施の形態では、導体ベタ層７における信号用スルーホール１０の周囲のクリアランス１８は、信号用スルーホール１０と同心の円から信号配線１５と平行な弦１９で区切られる外側を切り欠いた形状としている。導体ベタ層７における信号配線１５が対向する部分およびその周囲が導体の部分となり信号配線１５の特性インピーダンスがクリアランス１８により影響されないように弦１９は信号配線１５より距離ｄだけ信号用スルーホール１０側とする。距離ｄは、設計上、信号配線１５の特性インピーダンスとの関係および製造時の位置精度、寸法精度等を考慮して定めるが、場合によっては零であってもよい。
【００２３】
図４に示すように、導体ベタ層において、あらかじめ大径の円形のクリアランスを設定し、その円形内の必要なところに導体を設けて、信号収容性を向上させることが出来る。
【００２４】
図５は、本発明のさらに他の実施の形態の多層プリント配線板５１の部分断面図であり、この多層プリント配線板の層構成を表１に示す。
【００２５】
【表１】

【００２６】
多層プリント配線板５１のグランド層は、グランドに接続された導体５４がほぼ全面に設けられた導体ベタ層を成し、電源層は、電源に接続された導体５４がほぼ全面に設けられた導体ベタ層を成している。多層プリント配線板５１には、スルーホール５２および５３が設けられており、図６（ａ）〜（ｄ）は、それぞれ多層プリント配線板５１の第３層、第４層、第７層および第８層のスルーホール５２および５３の周辺部分を模式的に示す平面図である。第３層、第４層、第７層および第８層それぞれにおいてスルーホール５２の周囲にクリアランス６３、６４、６７および６８を形成し、第３層、第４層、第７層および第８層それぞれにおいてスルーホール５３の周囲にクリアランス７３、７４、７７および７８
を形成してある。
【００２７】
第２層の信号層および第５層の信号層には、それぞれ要求される条件に対し実際に得られる特性がクリティカルなクロック信号用の信号配線５６および信号配線５７が設けられている。信号配線５６はスルーホール５３に接続され、信号配線５７は、スルーホール５２に接続されている。
【００２８】
第２層の信号配線５６は、第３層の導体ベタ層に面している。第３層のスルーホール５３の周囲のクリアランス７３は、信号配線５６の特性インピーダンスに影響するため小径のものにする。
【００２９】
第５層の信号配線５７は、第４層の導体ベタ層および第６層の信号層を挟んで第７層の導体ベタ層に面している。第４層および第７層のスルーホール５２の周囲のクリアランス６４および６７は、信号配線５６の特性インピーダンスに影響するため小径のものにする。
【００３０】
第３層および第８層のスルーホール５２の周囲のクリアランス６３および６８並びに第４層、第７層および第８層のスルーホール５３の周囲のクリアランス７４、７７および７８は、信号配線５４または５７の特性インピータンスに影響しないために大径のものとし、スルーホール５２および５３のキャパシタンス成分が大きくなるのを防止している。
【００３１】
次に、図５に示す多層プリント配線板の実施例を示す。スルーホール５２および５３の直径は、０．３ｍｍであり、クリアランス６４、６７および７３は、スルーホール５２または５３との絶縁が保証できる最小値として直径を１．１ｍｍとする。一方、クリアランス６３、６８、７４、７７および７８の直径は、１．５ｍｍとする。
【００３２】
なお、本発明においては、クリアランスの形状は、円形や切り欠いた円形に
限られず、四角形等のどんな形状でもよい。
【００３３】
また、スルーホールに接続する信号配線に要求される条件が余り厳しくないなどの場合には、その信号配線に面していない導体ベタ層の全てにおいて、そのスルーホールの周囲のクリアランスを大きくする必要もない。例えば、そのスルーホールに近接信号配線に面している導体ベタ層のクリアランスも大きくし、そのスルーホールに接続する信号配線および近接する信号配線のいずれにも面していない導体ベタ層のクリアランスのみを大きくするようにしてもよい。
【００３４】
【発明の効果】
本発明では、信号用スルーホールに接続された信号配線が設けられた信号層に隣接する導体ベタ層を除き、その他の導体ベタ層において、信号用スルーホールに対して、クリアランスを大きくし、グランド及び電源のベタ導体との距離を離すことで、コンデンサ成分を削減させ、信号転送の際の波形なまりを小さくすることにより、高速な信号を転送することが可能となる。
【００３５】
また、導体ベタ層に隣接する信号層におけるスルーホールに近接する信号配線の信号の伝送を妨げないよう、信号配線が存在しない方向へクリアランスを偏心させる等により、クリアランスを大きくしても信号配線の収容性が低下しないように出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の多層プリント配線板１の信号用スルーホール１０の周辺の断面図である。
【図２】図１の多層プリント配線板１の信号用スルーホール１０の周辺の各層を模式的に示す斜視図である。
【図３】図１の多層プリント配線板１の導体ベタ層７の信号用スルーホール１０の周辺を示す平面図である。
【図４】本発明の他の実施の形態の多層プリント配線板を示す図で、図１の多層プリント配線板１の導体ベタ層７の信号用スルーホール１０の周辺に相当する部分を示す平面図である。
【図５】本発明のさらに他の実施の形態の多層プリント配線板５１の信号用スルーホール５２および５３の周辺の断面図である。
【図６】（ａ）〜（ｄ）は、それぞれ図５に示す多層プリント配線板５１の第３層、第４層、第７層および第８層の信号用スルーホール５２および５３の周辺の平面図である。
【符号の説明】
１プリント配線板
２上面
３信号層
４導体ベタ層
５導体ベタ層
６導体ベタ層
７導体ベタ層
８信号層
９下面
１０信号用スルーホール
１１クリアランス
１２クリアランス
１３クリアランス
１４クリアランス
１５信号配線
１６スルーホールランド
１７信号配線
１８クリアランス
１９弦
５１プリント配線板
５２スルーホール
５３スルーホール
５４導体
５６信号配線
５７信号配線
６３クリアランス
６４クリアランス
６７クリアランス
６８クリアランス
７３クリアランス
７４クリアランス
７７クリアランス
７８クリアランス

Claims

信号用スルーホールに接続する信号配線に面している導体ベタ層の前記信号用スルーホールの周囲に形成されるクリアランスは小さく、前記信号用スルーホールに接続する信号配線が面していない導体ベタ層の前記信号用スルーホールの周囲に形成されるクリアランスは大きくしたことを特徴とする多層プリント配線板。
信号用スルーホールと、この信号用スルーホールに近接する信号配線と、この信号配線に面している導体ベタ層と、この導体ベタ層において前記信号用スルーホールの周囲に設けたクリアランスとを含み、前記信号用スルーホールから前記クリアランスの外周までの長さが前記信号配線に対向する部分において最短であることを特徴とする多層プリント配線板。
信号用スルーホールに接続する信号配線に面している導体ベタ層の前記信号用スルーホールの周囲に形成されるクリアランスの直径は小さく、前記信号用スルーホールに接続する信号配線が面していない導体ベタ層の前記信号用スルーホールの周囲に形成されるクリアランスの直径は大きくしたことを特徴とする多層プリント配線板。
信号用スルーホールと、この信号用スルーホールに近接する信号配線と、この信号配線に面している導体ベタ層と、この導体ベタ層において前記信号用スルーホールの周囲に設けたクリアランスとを含み、前記信号用スルーホールから前記クリアランスの外周までの長さが前記信号配線に対向する部分において最短となるように前記クリアランスを前記信号用スルーホールに対し偏心させたことを特徴とする多層プリント配線板。
信号用スルーホールと、この信号用スルーホールに近接する信号配線と、導体ベタ層と、この導体ベタ層における前記信号用スルーホールの周囲に設けたクリアランスとを含み、前記導体ベタ層が前記信号配線に面しているか否かにより前記導体ベタ層における前記クリアランスの形状を次のようにすることを特徴とする多層プリント配線板。
前記導体ベタ層が前記信号配線に面していないときは、前記信号用スルーホールと同心の円形とする。
前記導体ベタ層が前記信号配線に面しているときは、前記信号用配線と対向する部分に前記導体ベタ層の導体が占めるように、少なくとも前記信号用スルーホールと同心の円形から前記信号配線が対向する部分を除いた形状とする。
信号用スルーホールと、この信号用スルーホールに近接する信号配線と、導体ベタ層と、この導体ベタ層における前記信号用スルーホールの周囲に設けたクリアランスとを含み、前記導体ベタ層が前記信号配線に面しているか否かにより前記導体ベタ層における前記クリアランスの形状を次のようにすることを特徴とする多層プリント配線板。
前記導体ベタ層が前記信号配線に面していないときは、前記信号用スルーホールと同心の円形とする。
前記導体ベタ層が前記信号配線に面しているときは、前記信号用配線と対向する部分に前記導体ベタ層の導体が占めるように、前記信号配線と平行な弦で区切った外側を除いた前記信号用スルーホールと同心の円形を切り欠いた形状とする。
信号用スルーホールと、この信号用スルーホールに接続する信号配線である接続配線と、前記信号用スルーホールに近接する信号配線である近接配線と、導体ベタ層と、この導体ベタ層における前記信号用スルーホールの周囲に設けたクリアランスとを含み、前記導体ベタ層が前記接続配線または前記近接配線に面しているか否かにより前記導体ベタ層における前記クリアランスの大きさ及び形状を次のようにすることを特徴とする多層プリント配線板。
前記導体ベタ層が前記接続配線に面しているときは小さく、前記導体ベタ層が前記接続配線に面していないときは大きくする。
前記導体ベタ層が前記接続配線に面していないが、前記導体ベタ層が前記近接配線に面しているときは、前記信号用スルーホールから前記クリアランスの外周までの長さが前記近接配線に対向する部分において最短である形状とする。
信号用スルーホールと、この信号用スルーホールに接続する信号配線と、この信号配線に面している導体ベタ層と、この導体ベタ層における前記信号用スルーホールの周囲に設けたクリアランスとを含み、
前記信号配線の特性インピーダンスに前記クリアランスが影響する前記導体ベタ層においては前記クリアランスは小さくし、
前記信号配線の特性インピーダンスに前記クリアランスが影響しない前記導体ベタ層においては前記クリアランスは大きくしたことを特徴とする多層プリント配線板。
信号用スルーホールと、この信号用スルーホールに接続する信号配線と、この信号配線に面している導体ベタ層と、この導体ベタ層における前記信号用スルーホールの周囲に設けたクリアランスとを含み、
前記信号配線の特性インピーダンスに前記クリアランスが影響する前記導体ベタ層においては前記クリアランスは小さくし、
前記信号配線の特性インピーダンスに前記クリアランスが影響しない前記導体ベタ層の内のいずれかにおいては前記クリアランスは大きくしたことを特徴とする多層プリント配線板。
信号用スルーホールに接続する信号配線に面している導体ベタ層の前記信号用スルーホールの周囲に形成されるクリアランスは小さく、前記信号用スルーホールに接続する信号配線が面していない導体ベタ層の内のいずれかの前記信号用スルーホールの周囲に形成されるクリアランスは大きくしたことを特徴とする多層プリント配線板。