JP3741603B2 - 配線基板 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、伝送線路の配線構造および配線基板に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の伝送線路の配線構造は、例えば特開平１０−３２６７８３号公報において、開示されている。図１２は、従来の配線構造を示す斜視図である。この伝送線路の配線構造は、図１２に図示されているように、地導体１０１と、この地導体１０１に誘電体層１０２を介して対向配置された信号線１０３とを備え、信号線の地導体に向かい合う面１０４において、伝送方向に対して平行する方向の凹凸が伝送方向に対して直行する方向の凹凸よりも大きい。この凹凸は、導体の表面積を増やし表皮効果による導体損を効果的に減少させるように作用する。
【０００３】
また、関連する配線構造について、特開平９−３６１１１号公報において開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の伝送線路の配線構造は、信号線の地導体に向かい合う面１０４に凹凸を設けることによって、表皮効果による導体損を効果的に減少させているものの、信号線の地導体に向かい合う面１０４の端部に設けられた凸により、信号線１０３と地導体１０１との間に発生する電磁場が、外部に広がりやすい。この電磁場が、隣接する信号線において電磁誘導を引き起こす。電磁誘導が生じた隣接する信号線は、波形が乱れるという問題がある。
【０００５】
本発明の目的は、上記問題を解決することであり、発生する電磁場により引き起こされる隣接信号線の電磁誘導を抑えるようにすることである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本願の第１の発明に係る配線構造は、グランド線と、誘電体を介して前記グランド線に対向配置された信号線とを備え、前記信号線の前記グランド線に対向する面と、前記グランド線の前記信号線に対向する面とのいずれか一方に伝送方向に伸びる凹状の溝を備えることを特徴とするものである。
【０００７】
本願の第２の発明に係る配線構造は、本願の第１の発明に係る配線構造において、前記凹状の溝は、面のほぼ中心に位置することを特徴とするものである。
【０００８】
本願の第３の発明に係る配線構造は、本願の第１の発明に係る配線構造において、前記凹状の溝は、複数であることを特徴とするものである。
【０００９】
本願の第４の発明に係る配線基板は、配線基板上に設けられた誘電体の内部にグランド線と前記グランド線に対向配置された信号線とを備える配線基板において、前記信号線の前記グランド線に対向する面と、前記グランド線の前記信号線に対向する面とのいずれか一方に伝送方向に伸びる凹状の溝を備え、前記信号線の前記グランド線に対向する面と、前記グランド線の前記信号線に対向する面は、配線基板の表面に対して垂直であることを特徴とするものである。
【００１０】
本願の第５の発明に係る配線基板は、本願の第４の発明に係る配線基板において、前記信号線と前記グランド線と前記誘電体とで構成される配線構造を複数備えており、前記信号線の伝送方向が前記配線構造毎に異なっていることを特徴とするものである。
【００１１】
本願の第６の発明に係る配線基板は、本願の第５の発明に係る配線基板において、前記配線構造間にベタグランドを備えることを特徴とするものである。
【００１２】
本願の第７の発明に係る配線基板は、本願の第４、５、６の発明のいずれか１つに係る配線基板において、前記凹状の溝は、面のほぼ中心に位置することを特徴とするものである。
【００１３】
本願の第８の発明に係る配線基板は、本願の第４、５、６の発明の何れか１つに係る配線基板において、前記凹状の溝は、複数であることを特徴とするものである。
【００１４】
本願の第９の発明に係る配線基板は、本願の第４の発明の配線基板において、前記誘電体層内部に電源線を備え、前記信号線の前記電源線に対向する面と、前記グランド線の前記電源線に対向する面は、前記配線基板の表面に対して垂直であり、配線基板の表面に対して平行方向に、前記信号線に対して前記グランド線と前記電源線を交互に配置していることを特徴とするものである。
【００１５】
本願の第１０の発明に係る配線基板は、本願の第４の発明に係る配線基板において、前記誘電体層内部に電源線を備え、前記信号線の前記電源線に対向する面と、前記グランド線の前記電源線に対向する面は、前記配線基板の表面に対して垂直であり、配線基板の表面に対して平行方向に、各前記信号線間に前記グランド線と前記電源線を配置していることを特徴とするものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下、図面を参照して実施の形態１における伝送線路の配線構造について説明する。
図１は、誘電体内の伝送線路を透視的に表した斜視図である。信号線１とグランド線２は、いずれも対向する面に伝送方向に伸びる溝を有する。図１には示されていないが、信号線１とグランド線２との間には誘電体があり、その回りに誘電体があってもよい。図１では、信号線１とグランド線２の幅が等しいスタックトペア線路の形を示しているが、対向する面に伝送方向に伸びる溝を有するのであれば、マイクロストリップ線路やストリップ線路でもよい。
【００１７】
図２は、伝送線路の断面図である。図２は、信号線１とグランド線２において、それぞれの対向する面における溝の構造を示す。伝送線路は、信号線１と、グランド線２と、信号線１とグランド線２との間にある誘電体３とで構成されている。図１と同様に、信号線１とグランド線２は、それぞれの対向する面において伝送方向に伸びる溝を有する。
【００１８】
溝の形は、三角形（図２（ａ））や、矩形（図２（ｂ））や、半円形（図２（ｃ））のようにさまざまなものが可能である。溝の形は、磁場が隣接する信号線に影響を与えないような形であればどんな形でもよい。さらに、図２（ｄ）のように複数の溝が信号線１とグランド線２の対向面に設けられてもよい。溝は、対向面のほぼ中心にあることが好ましい。溝の形は、溝の加工方法によって異なる。この溝の加工方法として、従来のダマシンプロセス、デュアルダマシン銅めっきプロセス等があり、さらに溝を付けた後の平坦化処理にバフ化学研磨法等の研磨がある。なお、溝は、信号線１またはグランド線２のいずれか一方のみに設けられてもよい。
【００１９】
図３は、伝送線路の断面図である。図３は、信号線１とグランド線２において、それぞれの対向する面における溝および切り欠きの構造を示す。溝が深くなり、溝が反対面まで貫通し結果的に切り欠きができる場合と、溝加工面の反対側から切り欠きを作成する場合の２通りが考えられる。図３（ａ）は、溝加工面の反対面、つまり信号線１のグランド線２と対向していない面から切り欠きを作成した例である。図３（ｂ）、（ｃ）は、溝加工面、つまり信号線１のグランド線２と対向している面から切り欠きを作成した例である。図３（ａ）から（ｃ）のいずれも、信号線１に切り欠きがあるように図示されているが、信号線１に切り欠きが設けられず、グランド線２に切り欠きが設けられてもよく、さらに、信号線１とグランド線２の両方に切り欠きが設けられてもよい。
【００２０】
次に、伝送線路において、信号線とグランド線の対向する面に溝または切り欠きを設ける理由について説明する。
図４は、表皮効果を説明する説明図である。図４（ａ）は、２本の電流線とそれらの電流線によって生じる磁力線とを示す。同じ方向に流れる電流線は同じ方向に磁力線を発生させる。この電流線が隣接する場合、互いに影響を与え合う。定常状態において、電流線５には、鉛直上向きに電流が流れており、電流が流れる方向に対して垂直な面において、その電流により反時計回りの磁力線６が生じる。図４（ａ）に示されているように、２本の電力線５間において、それぞれの電力線５によって生じる磁力線は反対方向であるために、打ち消し合い、磁力線６は、２本の電流線を取り巻く横長楕円に近い形となる。
【００２１】
また、電流変化のとき、磁力線が発生したり、消滅したりする。この磁力線が発生したり消滅したりする変化によって、つまり磁場の変化によって、磁場の変化を妨げる方向に誘導電流が生じる。この誘導電流の発生により、電流は磁場による影響を受けにくいところで流れようとする。一般的に、電流の変化が高速であればあるほど、つまり振動数（周波数）が大きければ大きいほど、大きな誘導電流が発生する。
【００２２】
図４（ｂ）、（ｃ）は、１本の信号線の内部を９分割したときの電流線の様子を示す説明図である。電流が変化するとき、この均一な電流分布は不自然である。なぜならば、上記に記載されているように、誘導電流の発生により、他の電流による磁場の影響を受けやすい中心部には電流が流れにくくなるはずだからである。したがって、図４（ｃ）に示されているように、隣接する電流による磁場の影響を受けにくい角および周辺を流れる電流が多くなる。このように、導体周辺の電流密度が高くなる現象を表皮効果とよび、特に高周波においてこの現象は顕著に現れる。この表皮効果を式で表すと、式（１）のようになる。
【００２３】
【数１】
ここで、δsは表皮厚み、ωは交流の角周波数、μrは導体の透磁率、σは導体の導電率である。式（１）に示されているように、表皮厚みδsは、ωμrσの平方根に逆比例する。
【００２４】
さらに、線路が対向する伝送線路における表皮効果について、図５、６、７を用いて説明する。
図５は、ペア伝送線路の電流分布を説明する説明図である。図５（ａ）は、スタックトペア線路の電流分布を説明する説明図である。図５（ｂ）は、マイクロストリップ線路の電流分布を説明する説明図である。それぞれ信号線１１とグランド線１２が対向している。ペア伝送線路においても、表皮効果による不均一な電流分布が発生し、斜線部分１０は、電流密度が他の部分より高いところを示している。なお、図５では、信号線１１とグランド線１２との間に何もないように図示されているが、信号線１１とグランド線１２との間には誘電体がある。誘電体として、例えば、ガラスエポキシ、テフロン、セラミックがある。
【００２５】
図６は、スタックトペア線路の電気力線と磁力線を示す説明図である。図６（ａ）は、導体内を電流が均一に流れる場合の電気力線と磁力線とを示す説明図である。図６（ｂ）は、表皮効果による導体内の電流が不均一に流れる場合の電気力線と磁力線とを示す説明図である。
【００２６】
ガウスの法則によれば、電気力線と磁力線は常に直角に交わる。電気力線は導体内の＋電荷から出発し、−電荷で終端する。電気力線が導体の表面と交差するときは、その導体は均一電位となっていれば、その表面に対して法線となるが、電荷分布の高いほうに偏る。電流線の電流の流れる方向に対して直角であり、かつその電流線を取り巻くように時計回りに磁力線ができる。電気力線と磁力線は空間分布として、エネルギミニマムの法則に従いながら隣接する電気力線と磁力線との間隔を保つ。電荷密度や電流に応じて、電気力線と磁力線の密度は高くなったり低くなったりする。
【００２７】
図６（ａ）においては、導体内を電流が均一に流れているので、導体内の電荷分布も均一であり、電気力線の間隔は、例えば信号線１１とグランド線１２との間の領域では、等間隔である。しかし、図６（ｂ）においては、表皮効果により斜線部分１０に電流が集中しているために、電荷も斜線部分１０に集中しており、電気力線も電流が集中している斜線部分１０付近で図６（ａ）と比べて密度が高くなっている。電気力線の密度が高くなっている領域、つまり電場が強い領域では、磁力線の密度も高く磁場も強くなっている。
【００２８】
また、本来電磁場は、無限遠にまで広がっている。しかし、電磁誘導の影響が無視できないほど強く作用する有効電磁場は、有限である。図６（ａ）において、有効電磁場の広がりは、Ｗ１であり、図６（ｂ）において、有効電磁場の広がりは、Ｗ２である。これらの図よりＷ２は、Ｗ１より短く、表皮効果により有効電磁場の広がりが相対的に小さくなることが分かる。
【００２９】
電磁誘導について考えると、隣接する伝送線路である信号線１４とグランド線１５で構成されるスタックトペア線路において、それらの線を横切る分の電磁場が、隣接する信号線１４とグランド線１５に電磁誘導を引き起こす。つまり、電磁誘導によりエネルギが、信号線１１とグランド線１２とで構成されるスタックトペア線路から、隣接する信号線１４とグランド線１５とで構成されるスタックトペア線路に移ったわけである。このことをクロストークと呼ぶ。クロストークされた分だけ信号線１１、１４の波形は乱れ、減衰または増幅する。
【００３０】
表皮効果が起こった場合、有効な電磁場の広がりが相対的に小さくなるために、隣接する伝送線路の電磁誘導は小さくなるように感じられるが、高周波の場合必ずしも小さくならない。電磁誘導によるクロストークの基本的近似式は、次の式（２）、式（３）のようになる。
【００３１】
【数２】
ここで、ｖは電磁誘導による起電力、Ｌは導体の自己リアクタンス、ｉは電流、ωは角速度である。
【００３２】
【数３】
ここで、Ｃは導体間の静電容量である。
【００３３】
周波数をｆとすると、ωとｆは、ω＝２πｆの関係にあるので、周波数ｆに比例して角速度ωは増加する。したがって、周波数ｆが増加すると、式（２）、式（３）より、電磁誘導は増加することがわかる。高周波において、有効な電磁場の広がりは小さくなるものの、電磁誘導は増加する。つまり、高周波では、増加する電磁誘導をできるだけ避けようとする導体の自己防衛的行動により表皮効果が生じるといえる。
【００３４】
高周波において、クロストークが生じることは好ましくない。クロストークを抑えるためには、有効な電磁場の広がりを小さくしなければならない。
【００３５】
以下、導体の対向面に溝を設けることで、有効な電磁場の広がりを小さくできることについて、図面を用いて説明する。
図７は、導体の対向面に溝を入れたときの有効電磁場の広がりを示す説明図である。斜線部分１０は、電流が集中している、つまり電荷が集中している部分を示している。図６（ｂ）において、電荷は信号線１１とグランド線１２の対向面および角に集中しているのに対して、図７において、電荷は信号線２１とグランド線２２の対向面のコーナー部分２６、２７に集中している。
【００３６】
このコーナー部分２６、２７は、図４（ｃ）の角および周辺と同様に、隣接する電流による磁場の影響を受けにくい部分であり、電流が集中しやすい部分である。このコーナー部分２６、２７のために、スタックトペア伝送線路のカップリングが増大したと解釈できる。この結果対向面に溝を設けられたスタックトペア線路の特性インピーダンスは単純なスタックトペア線路より小さくなる。さらに、信号線２１とグランド線２２の対向面に溝が設けられていることによって、電磁場は外に広がるのではなく、中心に絞り込まれている。したがって、図７と図６（ａ）、（ｂ）とを比較すると、有効な電磁場の広がりＷ３は、Ｗ１やＷ２より小さい。有効な電磁場の広がりＷ３が相対的に小さいことから、隣接する伝送線路である信号線２４とグランド線２５において、クロストークは少なくなる。
【００３７】
以上のことから、隣接する伝送線路におけるクロストークを少なくするために、有効な電磁場の広がりをより小さくすればよいので、対向面に溝を設ければよく、さらに、その溝の位置は、隣接する伝送線路からより遠い位置、つまり対向面のほぼ中心にあればより好ましい。
【００３８】
この実施の形態１における配線構造は、信号線とグランド線の対向面に溝が設けられることによって、クロストークが小さくなるために、高周波信号の伝送に適した伝送線路の配線構造となる。
【００３９】
実施の形態２．
以下、図面を用いて実施の形態２について説明する。
図８は、実施の形態２における配線基板の構造を示す断面図である。図８に示されているように、この配線基板は、基板３５と、信号線３１と、グランド線３２と、信号線の表面取り出し部３３と、誘電体３４とで構成されている。
【００４０】
この配線基板において、基板３５上に誘電体３４が設けられ、誘電体３４内部で信号線３１とグランド線３２が対向しており、ペア伝送線路を形成している。信号線３１とグランド線３２はいずれも、対向面に伝送方向に沿って溝が設けられている。この対向面は、基板３５の表面に対して垂直である。なお、信号線３１とグランド線３２のいずれか一方のみに溝が設けられてもよい。信号線の表面取り出し部３３は、信号線３１の信号を表面に取り出すために設けられるものである。この信号線の表面取り出し部３３が、表面に出ていることにより、フリップチップなどの接続が可能となる。誘電体３４は、基板３５上において、信号線３１とグランド線３２と信号線の表面取り出し部３３とを包むように設けられている。
【００４１】
この配線基板は、信号線３１が隣接する信号線３１の電磁場の影響を受けにくい構造となっている。それは、以下の理由による。
電場の強度および磁場の強度の空間的分布を示す尺度は、電気力線と磁力線の密度である。スタックトペア線路やマイクロストリップ線路において、電気力線の密度および磁力線の密度の高い空間は、ペア線路の横の開口面から放射状に伸びた空間である。
【００４２】
例えば図７において、信号線２１の上部およびグランド線２２の下部は、対向面から発生する電磁場に対して陰となる部分で、電磁場密度は、相対的に低い。図７における信号線２１の上部およびグランド線２２の下部は、図８における信号線３１とグランド線３２との間に相当する。図８における信号線３１とグランド線３２との間は、図７における信号線２１とグランド線２２との間と同様に、電磁場密度は高いものの、隣接する信号線３１とグランド線３２との対向面から発生する電磁場に対して陰となっている。
【００４３】
図８において、隣接する信号線３１とグランド線３２のペアが発生する電磁場をさらに弱めるために、グランド線３２の幅を広くとるように図示されているが、グランド線３２の幅は信号線３１の幅と同じであってもよい。さらに、配線基板の表面の電極面積を広くするために、グランド線３２は表面に出ないようにしてもよい。
【００４４】
図８におけるトレンチ構造は、従来の加工技術で形成可能である。例えば、ダマシンプロセスによってめっきで堆積する方法でもよく、積層切断法でもよく、さらにビルドアッププロセスでも形成可能である。
【００４５】
ここで、図８の配線構造とは異なる別の配線構造について説明する。図９（ａ）、（ｂ）は、別の配線構造を説明する説明図である。図８の配線構造は、グランド線３２と別のグランド線３２との間に誘電体３４と信号線３１とが挟まれたストリップ線路であり、基板３５の表面に対して平行方向に、信号線３１とグランド線３２が交互に配置されている。しかし、図９（ａ）のように、信号線４１、グランド線４２、信号線４１、電源線４３というように、信号線４１に対してグランド線４２と電源線４３が交互に配置されてもよい。さらに、図９（ｂ）のように、信号線４１、電源線４３、グランド線４２、信号線４１というように、信号線４１と別の信号線４１との間に、電源線４３とグランド線４２が配置されていてもよい。なお、グランド線４２と電源線４３の順番は逆でもよい。
【００４６】
図９（ｂ）の配線構造の場合、電源線４３とグランド線４２による静電容量を大きくすることでバイパスコンデンサとしても作用するようにすることも可能である。この配線構造は、バイパスコンデンサとしても作用することで、高速に信号を伝送する際に非常に有効である。なお、図８、図９の配線構造を多層にしてもよい。
【００４７】
さらに別の配線構造として図８、図９の配線構造を多層にした構造について説明する。
図１０は、多層の配線構造を示す斜視図である。
図１１は、別の多層の配線構造を示す斜視図である。
図１０に示されているように、この配線構造は、Ｙ方向信号線５１と、Ｙ方向グランド線５２と、グランド線接続パッド５５と、信号線接続コラム５６と、Ｘ方向信号線６１と、Ｘ方向グランド線６２とで構成されている。
【００４８】
この配線構造において、Ｙ方向信号線５１とＹ方向グランド線５２が、さらにＸ方向信号線６１とＸ方向グランド線６２が、それぞれ対向しており、ペア伝送線路を形成している。Ｙ方向信号線５１とＹ方向グランド線５２はいずれも対向面に伝送方向に沿って溝が設けられている。同様に、Ｘ方向信号線６１とＸ方向グランド線６２もいずれも対向面に伝送方向に沿って溝が設けられている。ここで、信号線またはグランド線のいずれか一方のみに溝が設けられてもよい。Ｙ方向信号線５１とＸ方向信号線６１は互いに直交しており、信号線接続コラム５６を介して接続している。Ｙ方向グランド線５２とＸ方向グランド線６２は互いに直交しており、グランド接続パッド５５を介して接続している。Ｘ方向信号線６１とＹ方向信号線５１の伝送方向は直交している。
【００４９】
図１０において図示されていないが、Ｙ方向信号線５１とＹ方向グランド線５２とは、さらにＸ方向信号線６１とＸ方向グランド線６２とは、誘電体で覆われている。また、図示されていないがこの配線構造は基板上に設けられている。さらに、Ｘ方向およびＹ方向について、１組のペア線路しか図示されていないが、複数の信号線とグランド線とが同一方向に設けられてもよい。
【００５０】
なお、Ｙ方向信号線５１とＸ方向信号線６１は、直交していなくてもよく、別別の方向であればよい。
【００５１】
この配線構造により、２方向の伝送線路を備える配線構造を有する配線基板が得られる。
【００５２】
別の配線構造として図１１に示されているような配線構造がある。図１１の配線構造は、図１０の配線構造において、Ｘ方向のペア信号線路とＹ方向のペア信号線路との間にベタグランド６５を備えたものである。この配線構造は、Ｙ方向信号線５１と、Ｙ方向グランド線５２と、信号線接続コラム５６と、グランド線接続コラム５７と、Ｘ方向信号線６１と、Ｘ方向グランド線６２と、穴５８を備えるベタグランド６５とで構成されている。
【００５３】
この配線構造において、Ｙ方向信号線５１とＹ方向グランド線５２が、さらにＸ方向信号線６１とＸ方向グランド線６２が、それぞれ対向しており、ペア伝送線路を形成している。Ｙ方向信号線５１とＹ方向グランド線５２はいずれも対向面に伝送方向に沿って溝が設けられている。同様に、Ｘ方向信号線６１とＸ方向グランド線６２もいずれも対向面に伝送方向に沿って溝が設けられている。溝は対向面のほぼ中心にあることが好ましい。ここで、信号線またはグランド線のいずれか一方のみに溝が設けられてもよい。
【００５４】
Ｙ方向信号線５１とＸ方向信号線６１は互いに直交しており、ベタグランドの穴５８に設けられた信号線接続コラム５６を介して接続している。Ｙ方向グランド線５２とＸ方向グランド線６２は互いに直交しており、グランド接続パッド５５を介してベタグランド６５に接続している。Ｘ方向信号線６１とＹ方向信号線５１の伝送方向は直交している。
【００５５】
図１１において、図示されていないが、Ｙ方向信号線５１とＹ方向グランド線５２とは、さらにＸ方向信号線６１とＸ方向グランド線６２とは、誘電体で覆われている。また、図示されていないが、この配線構造は、基板上に設けられている。さらに、Ｘ方向およびＹ方向について、１組のペア線路しか図示されていないが、複数の信号線とグランド線とが同一方向に設けられてもよい。
【００５６】
なお、Ｙ方向信号線５１とＸ方向信号線６１は、直交していなくてもよく、別別の方向であればよい。
【００５７】
この配線構造は、ベタグランド６５がＹ方向信号線５１とＸ方向信号線６１との間に設けられていることによって、Ｙ方向信号線５１とＸ方向信号線６１におけるクロストークを抑えることができる。
【００５８】
なお、実施の形態２において、矩形の溝について説明したが、図２のようなさまざまな形の溝であってもよく、複数であってもよい。さらに溝ではなく、図３のように切り欠きであってもよい。さらに、実施の形態２において、いずれの電源線も電源に接続されており、いずれの信号線も信号源に接続されており、いずれのグランド線も接地されている。
【００５９】
【発明の効果】
本願の第１の発明に係る配線構造は、信号線のグランド線に対向する面と、グランド線の信号線に対向する面とのいずれか一方に伝送方向に伸びる凹状の溝を備えることによって、発生する電磁場の広がりを小さくすることができ、さらに発生する電磁場により引き起こされる隣接信号線の電磁誘導を抑えることができる。
【００６０】
本願の第２の発明に係る配線構造は、凹状の溝が面のほぼ中心に位置することによって、発生する電磁場の広がりを小さくすることができ、さらに発生する電磁場により引き起こされる隣接信号線の電磁誘導を抑えることができる。
【００６１】
本願の第３の発明に係る配線構造は、凹状の溝が複数であることによって、発生する電磁場の広がりを小さくすることができ、さらに発生する電磁場により引き起こされる隣接信号線の電磁誘導を抑えることができる。
【００６２】
本願の第４の発明に係る配線基板は、信号線のグランド線に対向する面と、グランド線の信号線に対向する面とのいずれか一方に伝送方向に伸びる凹状の溝を備えることによって、発生する電磁場の広がりを小さくすることができ、さらに発生する電磁場により引き起こされる隣接信号線の電磁誘導を抑えることができる。
【００６３】
本願の第５の発明に係る配線基板は、発生する電磁場により引き起こされる隣接信号線の電磁誘導を抑えることができるとともに、複数方向の伝送線路を備える配線構造を有する配線基板が得られる。
【００６４】
本願の第６の発明に係る配線基板は、ベタグランドを備えることによって、発生する電磁場により引き起こされる隣接信号線の電磁誘導を抑えることができる。
【００６５】
本願の第７の発明に係る配線基板は、凹状の溝が面のほぼ中心に位置することによって、発生する電磁場の広がりを小さくすることができ、さらに発生する電磁場により引き起こされる隣接信号線の電磁誘導を抑えることができる。
【００６６】
本願の第８の発明に係る配線基板は、凹状の溝が複数であることによって、発生する電磁場の広がりを小さくすることができ、さらに発生する電磁場により引き起こされる隣接信号線の電磁誘導を抑えることができる。
【００６７】
本願の第９の発明に係る配線基板は、電源線を含む場合でも、発生する電磁場の広がりを小さくすることができ、さらに発生する電磁場により引き起こされる隣接信号線の電磁誘導を抑えることができる。
【００６８】
本願の第１０の発明に係る配線基板は、電源線を含む場合でも、発生する電磁場の広がりを小さくすることができ、さらに発生する電磁場により引き起こされる隣接信号線の電磁誘導を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 誘電体内の伝送線路を透視的に表した斜視図である。
【図２】 伝送線路の断面図である。
【図３】 伝送線路の断面図である。
【図４】 表皮効果を説明する説明図である
【図５】 ペア伝送線路の電流分布を説明する説明図である。（ａ）は、スタックトペア線路の電流分布を説明する説明図である。（ｂ）は、マイクロストリップ線路の電流分布を説明する説明図である。
【図６】 スタックトペア線路の電気力線と磁力線を示す説明図である。（ａ）は、導体内を電流が均一に流れる場合の電気力線と磁力線とを示す説明図である。（ｂ）は、表皮効果による導体内の電流が不均一に流れる場合の電気力線と磁力線とを示す説明図である。
【図７】 導体の対向面に溝を入れたときの有効電磁場の広がりを示す説明図である。
【図８】 実施の形態２における配線基板の構造を示す断面図である。
【図９】 別の配線構造を説明する説明図である。
【図１０】 多層の配線構造を示す斜視図である。
【図１１】 別の多層の配線構造を示す斜視図である。
【図１２】 従来の配線構造を示す斜視図である。
【符号の説明】
１、１１、２１、３１、４１ 信号線、 ２、１２、２２、３２、４２ グランド線、 ３ 誘電体、 ５ 電流線、 ６ 磁力線、 １０ 斜線部分、 １４、２４ 隣接する信号線、 １５、２５ 隣接する信号線、 ２６、２７ コーナー部分、 ３３ 信号線の表面取りだし部、 ３４ 誘電体、 ３５ 基板、 ４３ 電源線、 ４４ グランド線、 ５１ Ｙ方向信号線、 ５２ Ｙ方向グランド線、 ５５ グランド線接続パッド、 ５６ 信号線接続コラム、 ５７ グランド線接続コラム、 ５８ 穴、 ６１ Ｘ方向信号線、 ６２ Ｘ方向グランド線、 ６５ ベタグランド。
【発明の属する技術分野】
本発明は、伝送線路の配線構造および配線基板に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の伝送線路の配線構造は、例えば特開平１０−３２６７８３号公報において、開示されている。図１２は、従来の配線構造を示す斜視図である。この伝送線路の配線構造は、図１２に図示されているように、地導体１０１と、この地導体１０１に誘電体層１０２を介して対向配置された信号線１０３とを備え、信号線の地導体に向かい合う面１０４において、伝送方向に対して平行する方向の凹凸が伝送方向に対して直行する方向の凹凸よりも大きい。この凹凸は、導体の表面積を増やし表皮効果による導体損を効果的に減少させるように作用する。
【０００３】
また、関連する配線構造について、特開平９−３６１１１号公報において開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の伝送線路の配線構造は、信号線の地導体に向かい合う面１０４に凹凸を設けることによって、表皮効果による導体損を効果的に減少させているものの、信号線の地導体に向かい合う面１０４の端部に設けられた凸により、信号線１０３と地導体１０１との間に発生する電磁場が、外部に広がりやすい。この電磁場が、隣接する信号線において電磁誘導を引き起こす。電磁誘導が生じた隣接する信号線は、波形が乱れるという問題がある。
【０００５】
本発明の目的は、上記問題を解決することであり、発生する電磁場により引き起こされる隣接信号線の電磁誘導を抑えるようにすることである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本願の第１の発明に係る配線構造は、グランド線と、誘電体を介して前記グランド線に対向配置された信号線とを備え、前記信号線の前記グランド線に対向する面と、前記グランド線の前記信号線に対向する面とのいずれか一方に伝送方向に伸びる凹状の溝を備えることを特徴とするものである。
【０００７】
本願の第２の発明に係る配線構造は、本願の第１の発明に係る配線構造において、前記凹状の溝は、面のほぼ中心に位置することを特徴とするものである。
【０００８】
本願の第３の発明に係る配線構造は、本願の第１の発明に係る配線構造において、前記凹状の溝は、複数であることを特徴とするものである。
【０００９】
本願の第４の発明に係る配線基板は、配線基板上に設けられた誘電体の内部にグランド線と前記グランド線に対向配置された信号線とを備える配線基板において、前記信号線の前記グランド線に対向する面と、前記グランド線の前記信号線に対向する面とのいずれか一方に伝送方向に伸びる凹状の溝を備え、前記信号線の前記グランド線に対向する面と、前記グランド線の前記信号線に対向する面は、配線基板の表面に対して垂直であることを特徴とするものである。
【００１０】
本願の第５の発明に係る配線基板は、本願の第４の発明に係る配線基板において、前記信号線と前記グランド線と前記誘電体とで構成される配線構造を複数備えており、前記信号線の伝送方向が前記配線構造毎に異なっていることを特徴とするものである。
【００１１】
本願の第６の発明に係る配線基板は、本願の第５の発明に係る配線基板において、前記配線構造間にベタグランドを備えることを特徴とするものである。
【００１２】
本願の第７の発明に係る配線基板は、本願の第４、５、６の発明のいずれか１つに係る配線基板において、前記凹状の溝は、面のほぼ中心に位置することを特徴とするものである。
【００１３】
本願の第８の発明に係る配線基板は、本願の第４、５、６の発明の何れか１つに係る配線基板において、前記凹状の溝は、複数であることを特徴とするものである。
【００１４】
本願の第９の発明に係る配線基板は、本願の第４の発明の配線基板において、前記誘電体層内部に電源線を備え、前記信号線の前記電源線に対向する面と、前記グランド線の前記電源線に対向する面は、前記配線基板の表面に対して垂直であり、配線基板の表面に対して平行方向に、前記信号線に対して前記グランド線と前記電源線を交互に配置していることを特徴とするものである。
【００１５】
本願の第１０の発明に係る配線基板は、本願の第４の発明に係る配線基板において、前記誘電体層内部に電源線を備え、前記信号線の前記電源線に対向する面と、前記グランド線の前記電源線に対向する面は、前記配線基板の表面に対して垂直であり、配線基板の表面に対して平行方向に、各前記信号線間に前記グランド線と前記電源線を配置していることを特徴とするものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下、図面を参照して実施の形態１における伝送線路の配線構造について説明する。
図１は、誘電体内の伝送線路を透視的に表した斜視図である。信号線１とグランド線２は、いずれも対向する面に伝送方向に伸びる溝を有する。図１には示されていないが、信号線１とグランド線２との間には誘電体があり、その回りに誘電体があってもよい。図１では、信号線１とグランド線２の幅が等しいスタックトペア線路の形を示しているが、対向する面に伝送方向に伸びる溝を有するのであれば、マイクロストリップ線路やストリップ線路でもよい。
【００１７】
図２は、伝送線路の断面図である。図２は、信号線１とグランド線２において、それぞれの対向する面における溝の構造を示す。伝送線路は、信号線１と、グランド線２と、信号線１とグランド線２との間にある誘電体３とで構成されている。図１と同様に、信号線１とグランド線２は、それぞれの対向する面において伝送方向に伸びる溝を有する。
【００１８】
溝の形は、三角形（図２（ａ））や、矩形（図２（ｂ））や、半円形（図２（ｃ））のようにさまざまなものが可能である。溝の形は、磁場が隣接する信号線に影響を与えないような形であればどんな形でもよい。さらに、図２（ｄ）のように複数の溝が信号線１とグランド線２の対向面に設けられてもよい。溝は、対向面のほぼ中心にあることが好ましい。溝の形は、溝の加工方法によって異なる。この溝の加工方法として、従来のダマシンプロセス、デュアルダマシン銅めっきプロセス等があり、さらに溝を付けた後の平坦化処理にバフ化学研磨法等の研磨がある。なお、溝は、信号線１またはグランド線２のいずれか一方のみに設けられてもよい。
【００１９】
図３は、伝送線路の断面図である。図３は、信号線１とグランド線２において、それぞれの対向する面における溝および切り欠きの構造を示す。溝が深くなり、溝が反対面まで貫通し結果的に切り欠きができる場合と、溝加工面の反対側から切り欠きを作成する場合の２通りが考えられる。図３（ａ）は、溝加工面の反対面、つまり信号線１のグランド線２と対向していない面から切り欠きを作成した例である。図３（ｂ）、（ｃ）は、溝加工面、つまり信号線１のグランド線２と対向している面から切り欠きを作成した例である。図３（ａ）から（ｃ）のいずれも、信号線１に切り欠きがあるように図示されているが、信号線１に切り欠きが設けられず、グランド線２に切り欠きが設けられてもよく、さらに、信号線１とグランド線２の両方に切り欠きが設けられてもよい。
【００２０】
次に、伝送線路において、信号線とグランド線の対向する面に溝または切り欠きを設ける理由について説明する。
図４は、表皮効果を説明する説明図である。図４（ａ）は、２本の電流線とそれらの電流線によって生じる磁力線とを示す。同じ方向に流れる電流線は同じ方向に磁力線を発生させる。この電流線が隣接する場合、互いに影響を与え合う。定常状態において、電流線５には、鉛直上向きに電流が流れており、電流が流れる方向に対して垂直な面において、その電流により反時計回りの磁力線６が生じる。図４（ａ）に示されているように、２本の電力線５間において、それぞれの電力線５によって生じる磁力線は反対方向であるために、打ち消し合い、磁力線６は、２本の電流線を取り巻く横長楕円に近い形となる。
【００２１】
また、電流変化のとき、磁力線が発生したり、消滅したりする。この磁力線が発生したり消滅したりする変化によって、つまり磁場の変化によって、磁場の変化を妨げる方向に誘導電流が生じる。この誘導電流の発生により、電流は磁場による影響を受けにくいところで流れようとする。一般的に、電流の変化が高速であればあるほど、つまり振動数（周波数）が大きければ大きいほど、大きな誘導電流が発生する。
【００２２】
図４（ｂ）、（ｃ）は、１本の信号線の内部を９分割したときの電流線の様子を示す説明図である。電流が変化するとき、この均一な電流分布は不自然である。なぜならば、上記に記載されているように、誘導電流の発生により、他の電流による磁場の影響を受けやすい中心部には電流が流れにくくなるはずだからである。したがって、図４（ｃ）に示されているように、隣接する電流による磁場の影響を受けにくい角および周辺を流れる電流が多くなる。このように、導体周辺の電流密度が高くなる現象を表皮効果とよび、特に高周波においてこの現象は顕著に現れる。この表皮効果を式で表すと、式（１）のようになる。
【００２３】
【数１】
【００２４】
さらに、線路が対向する伝送線路における表皮効果について、図５、６、７を用いて説明する。
図５は、ペア伝送線路の電流分布を説明する説明図である。図５（ａ）は、スタックトペア線路の電流分布を説明する説明図である。図５（ｂ）は、マイクロストリップ線路の電流分布を説明する説明図である。それぞれ信号線１１とグランド線１２が対向している。ペア伝送線路においても、表皮効果による不均一な電流分布が発生し、斜線部分１０は、電流密度が他の部分より高いところを示している。なお、図５では、信号線１１とグランド線１２との間に何もないように図示されているが、信号線１１とグランド線１２との間には誘電体がある。誘電体として、例えば、ガラスエポキシ、テフロン、セラミックがある。
【００２５】
図６は、スタックトペア線路の電気力線と磁力線を示す説明図である。図６（ａ）は、導体内を電流が均一に流れる場合の電気力線と磁力線とを示す説明図である。図６（ｂ）は、表皮効果による導体内の電流が不均一に流れる場合の電気力線と磁力線とを示す説明図である。
【００２６】
ガウスの法則によれば、電気力線と磁力線は常に直角に交わる。電気力線は導体内の＋電荷から出発し、−電荷で終端する。電気力線が導体の表面と交差するときは、その導体は均一電位となっていれば、その表面に対して法線となるが、電荷分布の高いほうに偏る。電流線の電流の流れる方向に対して直角であり、かつその電流線を取り巻くように時計回りに磁力線ができる。電気力線と磁力線は空間分布として、エネルギミニマムの法則に従いながら隣接する電気力線と磁力線との間隔を保つ。電荷密度や電流に応じて、電気力線と磁力線の密度は高くなったり低くなったりする。
【００２７】
図６（ａ）においては、導体内を電流が均一に流れているので、導体内の電荷分布も均一であり、電気力線の間隔は、例えば信号線１１とグランド線１２との間の領域では、等間隔である。しかし、図６（ｂ）においては、表皮効果により斜線部分１０に電流が集中しているために、電荷も斜線部分１０に集中しており、電気力線も電流が集中している斜線部分１０付近で図６（ａ）と比べて密度が高くなっている。電気力線の密度が高くなっている領域、つまり電場が強い領域では、磁力線の密度も高く磁場も強くなっている。
【００２８】
また、本来電磁場は、無限遠にまで広がっている。しかし、電磁誘導の影響が無視できないほど強く作用する有効電磁場は、有限である。図６（ａ）において、有効電磁場の広がりは、Ｗ１であり、図６（ｂ）において、有効電磁場の広がりは、Ｗ２である。これらの図よりＷ２は、Ｗ１より短く、表皮効果により有効電磁場の広がりが相対的に小さくなることが分かる。
【００２９】
電磁誘導について考えると、隣接する伝送線路である信号線１４とグランド線１５で構成されるスタックトペア線路において、それらの線を横切る分の電磁場が、隣接する信号線１４とグランド線１５に電磁誘導を引き起こす。つまり、電磁誘導によりエネルギが、信号線１１とグランド線１２とで構成されるスタックトペア線路から、隣接する信号線１４とグランド線１５とで構成されるスタックトペア線路に移ったわけである。このことをクロストークと呼ぶ。クロストークされた分だけ信号線１１、１４の波形は乱れ、減衰または増幅する。
【００３０】
表皮効果が起こった場合、有効な電磁場の広がりが相対的に小さくなるために、隣接する伝送線路の電磁誘導は小さくなるように感じられるが、高周波の場合必ずしも小さくならない。電磁誘導によるクロストークの基本的近似式は、次の式（２）、式（３）のようになる。
【００３１】
【数２】
【００３２】
【数３】
【００３３】
周波数をｆとすると、ωとｆは、ω＝２πｆの関係にあるので、周波数ｆに比例して角速度ωは増加する。したがって、周波数ｆが増加すると、式（２）、式（３）より、電磁誘導は増加することがわかる。高周波において、有効な電磁場の広がりは小さくなるものの、電磁誘導は増加する。つまり、高周波では、増加する電磁誘導をできるだけ避けようとする導体の自己防衛的行動により表皮効果が生じるといえる。
【００３４】
高周波において、クロストークが生じることは好ましくない。クロストークを抑えるためには、有効な電磁場の広がりを小さくしなければならない。
【００３５】
以下、導体の対向面に溝を設けることで、有効な電磁場の広がりを小さくできることについて、図面を用いて説明する。
図７は、導体の対向面に溝を入れたときの有効電磁場の広がりを示す説明図である。斜線部分１０は、電流が集中している、つまり電荷が集中している部分を示している。図６（ｂ）において、電荷は信号線１１とグランド線１２の対向面および角に集中しているのに対して、図７において、電荷は信号線２１とグランド線２２の対向面のコーナー部分２６、２７に集中している。
【００３６】
このコーナー部分２６、２７は、図４（ｃ）の角および周辺と同様に、隣接する電流による磁場の影響を受けにくい部分であり、電流が集中しやすい部分である。このコーナー部分２６、２７のために、スタックトペア伝送線路のカップリングが増大したと解釈できる。この結果対向面に溝を設けられたスタックトペア線路の特性インピーダンスは単純なスタックトペア線路より小さくなる。さらに、信号線２１とグランド線２２の対向面に溝が設けられていることによって、電磁場は外に広がるのではなく、中心に絞り込まれている。したがって、図７と図６（ａ）、（ｂ）とを比較すると、有効な電磁場の広がりＷ３は、Ｗ１やＷ２より小さい。有効な電磁場の広がりＷ３が相対的に小さいことから、隣接する伝送線路である信号線２４とグランド線２５において、クロストークは少なくなる。
【００３７】
以上のことから、隣接する伝送線路におけるクロストークを少なくするために、有効な電磁場の広がりをより小さくすればよいので、対向面に溝を設ければよく、さらに、その溝の位置は、隣接する伝送線路からより遠い位置、つまり対向面のほぼ中心にあればより好ましい。
【００３８】
この実施の形態１における配線構造は、信号線とグランド線の対向面に溝が設けられることによって、クロストークが小さくなるために、高周波信号の伝送に適した伝送線路の配線構造となる。
【００３９】
実施の形態２．
以下、図面を用いて実施の形態２について説明する。
図８は、実施の形態２における配線基板の構造を示す断面図である。図８に示されているように、この配線基板は、基板３５と、信号線３１と、グランド線３２と、信号線の表面取り出し部３３と、誘電体３４とで構成されている。
【００４０】
この配線基板において、基板３５上に誘電体３４が設けられ、誘電体３４内部で信号線３１とグランド線３２が対向しており、ペア伝送線路を形成している。信号線３１とグランド線３２はいずれも、対向面に伝送方向に沿って溝が設けられている。この対向面は、基板３５の表面に対して垂直である。なお、信号線３１とグランド線３２のいずれか一方のみに溝が設けられてもよい。信号線の表面取り出し部３３は、信号線３１の信号を表面に取り出すために設けられるものである。この信号線の表面取り出し部３３が、表面に出ていることにより、フリップチップなどの接続が可能となる。誘電体３４は、基板３５上において、信号線３１とグランド線３２と信号線の表面取り出し部３３とを包むように設けられている。
【００４１】
この配線基板は、信号線３１が隣接する信号線３１の電磁場の影響を受けにくい構造となっている。それは、以下の理由による。
電場の強度および磁場の強度の空間的分布を示す尺度は、電気力線と磁力線の密度である。スタックトペア線路やマイクロストリップ線路において、電気力線の密度および磁力線の密度の高い空間は、ペア線路の横の開口面から放射状に伸びた空間である。
【００４２】
例えば図７において、信号線２１の上部およびグランド線２２の下部は、対向面から発生する電磁場に対して陰となる部分で、電磁場密度は、相対的に低い。図７における信号線２１の上部およびグランド線２２の下部は、図８における信号線３１とグランド線３２との間に相当する。図８における信号線３１とグランド線３２との間は、図７における信号線２１とグランド線２２との間と同様に、電磁場密度は高いものの、隣接する信号線３１とグランド線３２との対向面から発生する電磁場に対して陰となっている。
【００４３】
図８において、隣接する信号線３１とグランド線３２のペアが発生する電磁場をさらに弱めるために、グランド線３２の幅を広くとるように図示されているが、グランド線３２の幅は信号線３１の幅と同じであってもよい。さらに、配線基板の表面の電極面積を広くするために、グランド線３２は表面に出ないようにしてもよい。
【００４４】
図８におけるトレンチ構造は、従来の加工技術で形成可能である。例えば、ダマシンプロセスによってめっきで堆積する方法でもよく、積層切断法でもよく、さらにビルドアッププロセスでも形成可能である。
【００４５】
ここで、図８の配線構造とは異なる別の配線構造について説明する。図９（ａ）、（ｂ）は、別の配線構造を説明する説明図である。図８の配線構造は、グランド線３２と別のグランド線３２との間に誘電体３４と信号線３１とが挟まれたストリップ線路であり、基板３５の表面に対して平行方向に、信号線３１とグランド線３２が交互に配置されている。しかし、図９（ａ）のように、信号線４１、グランド線４２、信号線４１、電源線４３というように、信号線４１に対してグランド線４２と電源線４３が交互に配置されてもよい。さらに、図９（ｂ）のように、信号線４１、電源線４３、グランド線４２、信号線４１というように、信号線４１と別の信号線４１との間に、電源線４３とグランド線４２が配置されていてもよい。なお、グランド線４２と電源線４３の順番は逆でもよい。
【００４６】
図９（ｂ）の配線構造の場合、電源線４３とグランド線４２による静電容量を大きくすることでバイパスコンデンサとしても作用するようにすることも可能である。この配線構造は、バイパスコンデンサとしても作用することで、高速に信号を伝送する際に非常に有効である。なお、図８、図９の配線構造を多層にしてもよい。
【００４７】
さらに別の配線構造として図８、図９の配線構造を多層にした構造について説明する。
図１０は、多層の配線構造を示す斜視図である。
図１１は、別の多層の配線構造を示す斜視図である。
図１０に示されているように、この配線構造は、Ｙ方向信号線５１と、Ｙ方向グランド線５２と、グランド線接続パッド５５と、信号線接続コラム５６と、Ｘ方向信号線６１と、Ｘ方向グランド線６２とで構成されている。
【００４８】
この配線構造において、Ｙ方向信号線５１とＹ方向グランド線５２が、さらにＸ方向信号線６１とＸ方向グランド線６２が、それぞれ対向しており、ペア伝送線路を形成している。Ｙ方向信号線５１とＹ方向グランド線５２はいずれも対向面に伝送方向に沿って溝が設けられている。同様に、Ｘ方向信号線６１とＸ方向グランド線６２もいずれも対向面に伝送方向に沿って溝が設けられている。ここで、信号線またはグランド線のいずれか一方のみに溝が設けられてもよい。Ｙ方向信号線５１とＸ方向信号線６１は互いに直交しており、信号線接続コラム５６を介して接続している。Ｙ方向グランド線５２とＸ方向グランド線６２は互いに直交しており、グランド接続パッド５５を介して接続している。Ｘ方向信号線６１とＹ方向信号線５１の伝送方向は直交している。
【００４９】
図１０において図示されていないが、Ｙ方向信号線５１とＹ方向グランド線５２とは、さらにＸ方向信号線６１とＸ方向グランド線６２とは、誘電体で覆われている。また、図示されていないがこの配線構造は基板上に設けられている。さらに、Ｘ方向およびＹ方向について、１組のペア線路しか図示されていないが、複数の信号線とグランド線とが同一方向に設けられてもよい。
【００５０】
なお、Ｙ方向信号線５１とＸ方向信号線６１は、直交していなくてもよく、別別の方向であればよい。
【００５１】
この配線構造により、２方向の伝送線路を備える配線構造を有する配線基板が得られる。
【００５２】
別の配線構造として図１１に示されているような配線構造がある。図１１の配線構造は、図１０の配線構造において、Ｘ方向のペア信号線路とＹ方向のペア信号線路との間にベタグランド６５を備えたものである。この配線構造は、Ｙ方向信号線５１と、Ｙ方向グランド線５２と、信号線接続コラム５６と、グランド線接続コラム５７と、Ｘ方向信号線６１と、Ｘ方向グランド線６２と、穴５８を備えるベタグランド６５とで構成されている。
【００５３】
この配線構造において、Ｙ方向信号線５１とＹ方向グランド線５２が、さらにＸ方向信号線６１とＸ方向グランド線６２が、それぞれ対向しており、ペア伝送線路を形成している。Ｙ方向信号線５１とＹ方向グランド線５２はいずれも対向面に伝送方向に沿って溝が設けられている。同様に、Ｘ方向信号線６１とＸ方向グランド線６２もいずれも対向面に伝送方向に沿って溝が設けられている。溝は対向面のほぼ中心にあることが好ましい。ここで、信号線またはグランド線のいずれか一方のみに溝が設けられてもよい。
【００５４】
Ｙ方向信号線５１とＸ方向信号線６１は互いに直交しており、ベタグランドの穴５８に設けられた信号線接続コラム５６を介して接続している。Ｙ方向グランド線５２とＸ方向グランド線６２は互いに直交しており、グランド接続パッド５５を介してベタグランド６５に接続している。Ｘ方向信号線６１とＹ方向信号線５１の伝送方向は直交している。
【００５５】
図１１において、図示されていないが、Ｙ方向信号線５１とＹ方向グランド線５２とは、さらにＸ方向信号線６１とＸ方向グランド線６２とは、誘電体で覆われている。また、図示されていないが、この配線構造は、基板上に設けられている。さらに、Ｘ方向およびＹ方向について、１組のペア線路しか図示されていないが、複数の信号線とグランド線とが同一方向に設けられてもよい。
【００５６】
なお、Ｙ方向信号線５１とＸ方向信号線６１は、直交していなくてもよく、別別の方向であればよい。
【００５７】
この配線構造は、ベタグランド６５がＹ方向信号線５１とＸ方向信号線６１との間に設けられていることによって、Ｙ方向信号線５１とＸ方向信号線６１におけるクロストークを抑えることができる。
【００５８】
なお、実施の形態２において、矩形の溝について説明したが、図２のようなさまざまな形の溝であってもよく、複数であってもよい。さらに溝ではなく、図３のように切り欠きであってもよい。さらに、実施の形態２において、いずれの電源線も電源に接続されており、いずれの信号線も信号源に接続されており、いずれのグランド線も接地されている。
【００５９】
【発明の効果】
本願の第１の発明に係る配線構造は、信号線のグランド線に対向する面と、グランド線の信号線に対向する面とのいずれか一方に伝送方向に伸びる凹状の溝を備えることによって、発生する電磁場の広がりを小さくすることができ、さらに発生する電磁場により引き起こされる隣接信号線の電磁誘導を抑えることができる。
【００６０】
本願の第２の発明に係る配線構造は、凹状の溝が面のほぼ中心に位置することによって、発生する電磁場の広がりを小さくすることができ、さらに発生する電磁場により引き起こされる隣接信号線の電磁誘導を抑えることができる。
【００６１】
本願の第３の発明に係る配線構造は、凹状の溝が複数であることによって、発生する電磁場の広がりを小さくすることができ、さらに発生する電磁場により引き起こされる隣接信号線の電磁誘導を抑えることができる。
【００６２】
本願の第４の発明に係る配線基板は、信号線のグランド線に対向する面と、グランド線の信号線に対向する面とのいずれか一方に伝送方向に伸びる凹状の溝を備えることによって、発生する電磁場の広がりを小さくすることができ、さらに発生する電磁場により引き起こされる隣接信号線の電磁誘導を抑えることができる。
【００６３】
本願の第５の発明に係る配線基板は、発生する電磁場により引き起こされる隣接信号線の電磁誘導を抑えることができるとともに、複数方向の伝送線路を備える配線構造を有する配線基板が得られる。
【００６４】
本願の第６の発明に係る配線基板は、ベタグランドを備えることによって、発生する電磁場により引き起こされる隣接信号線の電磁誘導を抑えることができる。
【００６５】
本願の第７の発明に係る配線基板は、凹状の溝が面のほぼ中心に位置することによって、発生する電磁場の広がりを小さくすることができ、さらに発生する電磁場により引き起こされる隣接信号線の電磁誘導を抑えることができる。
【００６６】
本願の第８の発明に係る配線基板は、凹状の溝が複数であることによって、発生する電磁場の広がりを小さくすることができ、さらに発生する電磁場により引き起こされる隣接信号線の電磁誘導を抑えることができる。
【００６７】
本願の第９の発明に係る配線基板は、電源線を含む場合でも、発生する電磁場の広がりを小さくすることができ、さらに発生する電磁場により引き起こされる隣接信号線の電磁誘導を抑えることができる。
【００６８】
本願の第１０の発明に係る配線基板は、電源線を含む場合でも、発生する電磁場の広がりを小さくすることができ、さらに発生する電磁場により引き起こされる隣接信号線の電磁誘導を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 誘電体内の伝送線路を透視的に表した斜視図である。
【図２】 伝送線路の断面図である。
【図３】 伝送線路の断面図である。
【図４】 表皮効果を説明する説明図である
【図５】 ペア伝送線路の電流分布を説明する説明図である。（ａ）は、スタックトペア線路の電流分布を説明する説明図である。（ｂ）は、マイクロストリップ線路の電流分布を説明する説明図である。
【図６】 スタックトペア線路の電気力線と磁力線を示す説明図である。（ａ）は、導体内を電流が均一に流れる場合の電気力線と磁力線とを示す説明図である。（ｂ）は、表皮効果による導体内の電流が不均一に流れる場合の電気力線と磁力線とを示す説明図である。
【図７】 導体の対向面に溝を入れたときの有効電磁場の広がりを示す説明図である。
【図８】 実施の形態２における配線基板の構造を示す断面図である。
【図９】 別の配線構造を説明する説明図である。
【図１０】 多層の配線構造を示す斜視図である。
【図１１】 別の多層の配線構造を示す斜視図である。
【図１２】 従来の配線構造を示す斜視図である。
【符号の説明】
１、１１、２１、３１、４１ 信号線、 ２、１２、２２、３２、４２ グランド線、 ３ 誘電体、 ５ 電流線、 ６ 磁力線、 １０ 斜線部分、 １４、２４ 隣接する信号線、 １５、２５ 隣接する信号線、 ２６、２７ コーナー部分、 ３３ 信号線の表面取りだし部、 ３４ 誘電体、 ３５ 基板、 ４３ 電源線、 ４４ グランド線、 ５１ Ｙ方向信号線、 ５２ Ｙ方向グランド線、 ５５ グランド線接続パッド、 ５６ 信号線接続コラム、 ５７ グランド線接続コラム、 ５８ 穴、 ６１ Ｘ方向信号線、 ６２ Ｘ方向グランド線、 ６５ ベタグランド。
Claims (5)
- 配線基板上に設けられた誘電体の内部にグランド線と前記グランド線に対向配置された信号線とを備える配線基板において、
前記信号線の前記グランド線に対向する面の幅方向のほぼ中心と、前記グランド線の前記信号線に対向する面の幅方向のほぼ中心とに、それぞれ、互いに対向して伝送方向に伸びる凹状の溝を備え、
前記信号線の前記グランド線に対向する面と、前記グランド線の前記信号線に対向する面は、配線基板の表面に対して垂直であることを特徴とする配線基板。 - 前記信号線と前記グランド線と前記誘電体とで構成される配線構造を複数備えており、前記信号線の伝送方向が前記配線構造毎に異なっていることを特徴とする請求項１記載の配線基板。
- 前記配線構造間にベタグランドを備えることを特徴とする請求項２記載の配線基板。
- 前記誘電体層内部に電源線を備え、
前記信号線の前記電源線に対向する面と、前記グランド線の前記電源線に対向する面は、前記配線基板の表面に対して垂直であり、
配線基板の表面に対して平行方向に、前記信号線に対して前記グランド線と前記電源線を交互に配置していることを特徴とする請求項１記載の配線基板。 - 前記誘電体層内部に電源線を備え、
前記信号線の前記電源線に対向する面と、前記グランド線の前記電源線に対向する面は、前記配線基板の表面に対して垂直であり、
配線基板の表面に対して平行方向に、各前記信号線間に前記グランド線と前記電源線を配置していることを特徴とする請求項１記載の配線基板。
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