JP4509954B2 - 配線基板 - Google Patents

Description

本発明は、配線基板に係り、特に、差動信号を分岐する分岐配線を有する配線基板に係わる。

近年、パソコンが扱うデータが高精細画像など大容量になり、処理能力の向上が望まれている。そのため、ＣＰＵのクロック周波数の高速化が進み、かつ、周辺ＩＣへのバス配線やクロック線、データ線などが高速かつ高密度になり、不要輻射ノイズ、すなわち、ＥＭＩ（Electro Magnetic Interference）が問題となってきている。
また、デジタル機器において、システムのクロック信号やデータ信号の高調波成分が不要放射ノイズや伝導エミッションの直接的な要因となる。このような信号が引き起こす高周波電流が、システム内の導線、プリント基板、筐体に流れ込んだ場合の非意図的なアンテナの放射特性も、不要放射ノイズの要因となる。これらを、根源からなくすことが、これからのＥＭＩ対策に望まれている。

ＣＰＵと複数のメモリ間でデータを送受したり、電子機器によりディスプレイを駆動したりする場合、１つの送信側ＩＣから複数の受信側ＩＣを駆動することが多い。この場合、１本の信号配線を複数の配線に分岐する分岐配線が用いられる。分岐配線では、配線の分岐部等で信号が反射して高調波成分が重ね合わされることで、高調波ノイズが増大し、ＥＭＩの原因となる可能性がある。

そのため、分岐配線として、差動信号を伝送する差動信号線（例えば、小振幅差動信号を伝送するＲＳＤＳ（Reduced Swing differential signal）配線）を用いる手法が、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ（Liquid Crystal Display））の駆動などに利用されるようになって来ている。一対の差動信号線間で電界が閉じるため、ＥＭＩが小さくなる。

なお、一般的にＥＭＩを低減する手法として、シールドグラウンドを回路上に置くことにより、電磁界を外部に漏洩させない手法がある。例えば、スルーホールにより、シールドグラウンドと基板グラウンドを接続するという手法がある（特許文献１参照）。
特開２００３−３４７６９２号公報

差動信号線において、信号の立ち上がりと立下りのアンバランス等でコモンモードノイズが生じると、グラウンド面をリターン電流が流れ、ＥＭＩの原因となる。この場合、分岐配線では分岐配線それぞれからのコモンモードノイズが重ね合わされて、ＥＭＩが増大する可能性がある。
上記に鑑み、本発明は分岐された差動配線での放射ノイズの低減を図った配線基板を提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る配線基板は、第1の基板と、前記第1の基板に配置され、一対の差動信号を供給する送信素子と、前記第1の基板に配置され、前記差動信号が供給される接続点をそれぞれ有する一対のバス配線と、前記第1の基板に配置され、前記一対のバス配線それぞれの少なくとも一端と電気的に接続される終端抵抗と、前記第1の基板に配置され、前記バス配線から分岐されるＮ対の第1の分岐配線と、第2の基板と、前記第２の基板に配置され、前記Ｎ対の第1の分岐配線それぞれと電気的に接続されるＮ対の第２の分岐配線と、第３の基板と、前記第３の基板に配置され、前記Ｎ対の第２の分岐配線それぞれと電気的に接続されるＮ個の受信素子と、を具備し、前記第1の分岐配線のコモンモードインピーダンスＺ１、前記第２の分岐配線のコモンモードインピーダンスＺ２が次の関係（０．８・Ｚ１≦Ｚ２≦１．２・Ｚ１）にあることを特徴とする。

分岐された差動配線での放射ノイズの低減を図った配線基板を提供できる。

（第１の実施の形態）
以下、本発明の第１の実施の形態を詳細に説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る配線基板１００を表し、特に、第１、第２の配線基板１１０，１２０においては、第１の絶縁層１１１、１２２の上面図を示している。図２Ａ〜図２Ｃは、第１の配線基板１１０の第２の絶縁層１１２〜第４の絶縁層１１４の上面を表す上面図である。図３Ａ〜図３Ｃはそれぞれ、配線基板１００を図１のＡ１−Ａ２、Ｂ１−Ｂ２，Ｃ１−Ｃ２に沿って切断した状態を表す断面図であり、それぞれコプラナ線路、マイクロストリップ線路、ストリップ線路が表される。

配線基板１００は、第１、第２、第３の配線基板１１０、１２０（１２０（１）〜１２０（Ｎ））、１３０を有する。ここで、Ｎは分岐の数である。なお、図１は、Ｎ＝６の場合を表すが、分岐数は６に限られないので、以後もＮによって分岐数を表すこととする。
第１の配線基板１１０は、例えば、プリント基板であり、層をなして配置される第１〜第４の絶縁層１１１〜１１４、保護層１１５，電源電極層（電源面）１１６，接地電極層（グラウンド面）１１７、駆動用ＩＣ１４１、差動信号配線１４２、差動信号バス配線１４３（１４３ａ，１４３ｂ）、終端抵抗１４４、分岐信号配線１４５（１４５（１）〜１４５（Ｎ））、電源配線１４６，分岐電源配線１４７（１４７（１）〜１４７（Ｎ））、接地配線１４８（１４８（１）〜１４８（N））を有する。

第１〜第４の絶縁層１１１〜１１４は、層間での絶縁性を確保し、配線等を多層に配置するためのものであり、これらの上に配線等のための層が配置される。
第１の絶縁層１１１上には、紙面垂直方向の配線（分岐信号配線１４５、分岐電源配線１４７、接地配線１４８）が多い層が配置される。第２の絶縁層１１２上には、電源電極層（電源面）１１６および電源配線１４６の層が配置される。第３の絶縁層１１３上には、水平方向の配線（差動信号バス配線１４３ａ）が多い層が配置される。第４の絶縁層１１４上には、接地電極層（グラウンド面）１１７が配置される。水平方向と垂直方向の信号線を別の層に配置することで、配線の交差によるショートを防止している。

保護層１１５は、第１の絶縁層１１１上に配置される配線（例えば、差動信号配線１４２、差動信号バス配線１４３ｂ）等を外界から保護するためのものである。
電源電極層（電源面）１１６は、第２の絶縁層１１２上に配置され、後述のレシーバＩＣ１３１等に電源電圧を供給するための層である。電源電極層１１６は、差動信号配線（差動信号バス配線１４３および分岐信号配線１４５）の直下には配置されていない。第1の配線基板１１０でのコモンモードインピーダンスを調整するためである。なお、この詳細は後述する。

接地電極層１１７は、第４の絶縁層１１４上に配置され、レシーバＩＣ１３１等を接地するための層である。また、接地電極層１１７は、分岐信号配線１４５からのコモンモードノイズによる放射を低減するために配置される。一対の分岐信号配線１４５が差動信号を伝達していることから、信号の伝達自体に接地電極層１１７は必ずしも必要ではない。しかし、波形の立ち上がり、立下りのアンバランス等で生じた同相成分のノイズによるコモンモードノイズが発生する可能性がある。コモンモードノイズは、小さな電流でも大きな放射を引き起こす原因となるため、接地電極層１１７を分岐信号配線１４５に対向して配置し、放射を低減している。

駆動用ＩＣ１４１（送信側ＩＣ）は、第１の絶縁層１１１上に配置され、後述のレシーバＩＣ１３１を駆動するためのものであり、差動信号を出力する出力端を有し、差動信号出力素子として機能する。駆動用ＩＣ１４１から出力される信号は、例えば、所定のクロック周波数に基づくデジタル波形である。
差動信号配線１４２は、互いに略並列に近接して配置される１対の配線からなり、第１の絶縁層１１１上に配置され、駆動用ＩＣ１４１と、差動信号バス配線１４３とを電気的に接続する。

差動信号バス配線１４３（１４３ａ，１４３ｂ）は、互いに略並列に近接して配置される１対の配線からなり、差動信号を伝送し、分岐信号配線１４５へと分岐するためのバス配線である。差動信号バス配線１４３ａ，１４３ｂはそれぞれ、第３の絶縁層１１３上および第１の絶縁層１１１上に配置され、スルーホールで互いに接続される。本実施形態では差動信号バス配線１４３ａの右端に差動信号配線１４２が接続される接続点が配置される。
終端抵抗１４４は、第１の絶縁層１１１上に配置され、差動信号バス配線１４３ｂの左端に接続され、これを終端して、差動信号バス配線１４３の端部での信号の反射を低減する。なお、後述のように、差動信号バス配線１４３ａの端部以外に差動信号配線１４２が接続される場合には、終端抵抗１４４は差動信号バス配線１４３の両端それぞれに配置される。

分岐信号配線１４５（１４５（１）〜１４５（Ｎ））は、第１の絶縁層１１１上に配置され、差動信号バス配線１４３と、後述のレシーバＩＣ１３１とを接続するための配線である。分岐信号配線１４５は、Ｎ個のレシーバＩＣ１３１それぞれ一対の差動入力端子に応じて、Ｎ対が配置される。

電源配線１４６は，第２の絶縁層１１２上に配置され、電源電極層１１６と分岐電源配線１４７とを接続するための配線である。
分岐電源配線１４７（１４７（１）〜１４７（Ｎ））は、第１の絶縁層１１１上に配置され、電源配線１４６と、後述のレシーバＩＣ１３１とを接続するための配線である。分岐電源配線１４７は、Ｎ個のレシーバＩＣ１３１に応じて、Ｎ本が配置される。
接地配線１４８（１４８（１）〜１４８（N））は，第１の絶縁層１１１上に配置され、スルーホールを通じて接地電極層１１７に接続される。接地配線１４８は、後述のレシーバＩＣ１３１と接地電極層１１７とを電気的に接続する。

第２の配線基板１２０（１）〜１２０（N）は、例えば、ＦＰＣ（Flexible Printed Circuit）基板であり、絶縁層１２１、保護層１２２を有し、その間に分岐信号配線１２５（１２５（１）〜１２５（Ｎ）））、分岐電源配線１２７（１２７（１）〜１２７（Ｎ）））、接地配線１２８（１２８（１）〜１２８（N））が配置される。
なお、第２の配線基板１２０は、第1の配線基板１１０と異なり、接地電極層を有しない。第２の配線基板１２０が接地電極層を有すると、その厚さが増大し、曲げが困難になるからである。

Ｎ対の分岐信号配線１２５はそれぞれ、Ｎ対の分岐信号配線１４５と接続される。
分岐電源配線１２７は、分岐電源配線１３７と、分岐電源配線１４７とを電気的に接続する。
接地配線１２８は、接地配線１３８と、接地配線１４８とを電気的に接続する。

第３の配線基板１３０は、例えば、ガラス基板であり、レシーバＩＣ１３１（１３１（１３１（１）〜１３１（Ｎ））、分岐信号配線１３５（１３５（１）〜１３５（Ｎ））、分岐電源配線１３７（１３７（１）〜１３７（Ｎ））、接地配線１３８（１３８（１）〜１３８（Ｎ））が配置される。

レシーバＩＣ１３１は、例えば、液晶ドライバＩＣであり、第３の配線基板１３０上に、例えば、ＣＯＧ（Chip on Glass）で実装される。ＣＯＧは、半導体のチップ（レシーバＩＣ１３１）をガラス基板（第３の配線基板１３０）に直接実装する方法である。

分岐信号配線１３５は、レシーバＩＣ１３１と分岐信号配線１４５とを電気的に接続する配線である。
分岐電源配線１３７は、レシーバＩＣ１３１と分岐電源配線１４７とを電気的に接続する配線である。
接地配線１３８は、レシーバＩＣ１３１と、接地配線１２８とを電気的に接続する配線である。

駆動用ＩＣ１４１からの信号が、差動信号バス配線１４３、分岐信号配線１４５，１２５、１３５を経由して、レシーバＩＣ１３１に伝送され、その後、接地配線１３８、１２８，１４８を経由して、接地電極層１１７で終端される。

Ｎ個のレシーバＩＣ１３１それぞれに応じて、差動信号バス配線１４３がＮ対の分岐信号配線１４５，１２５に分岐され、分岐信号配線１４５，１２５それぞれの特性インピーダンスに応じて、電流が流れる。

（等価回路モデル）
図４は、配線基板１００の等価回路モデルを表す図である。
本図では、差動信号バス配線１４３のコモンモードインピーダンスをＺ１ｘｃｏとし、分岐信号配線１４５、１２５，１３５それぞれのコモンモードインピーダンスをＺ１ｙｃｏ、Ｚ２ｃｏ、Ｚ３ｃｏとしている。
このとき、配線基板１００からの放射を低減するためには、次の式（１）を満たすことが好ましい。
０．８×Ｚ１ｙｃｏ≦Ｚ２ｃｏ≦１．２×Ｚ１ｙｃｏ …（１）

ここで、コモンインピーダンスは、一対の差動信号配線（例えば、差動信号バス配線１４３および分岐信号配線１４５）に同相の電流が流れる場合のインピーダンスをいう。なお、差動インピーダンスは、一対の差動信号配線に逆相の電流が流れる場合のインピーダンスをいう。
一般にコモンモードインピーダンスが不連続な境界では反射が生じ、グラウンド（本実施形態では、接地電極層１１７）にそのリターン電流の不連続成分が流れる。本実施形態では式（１）を満たすことにより、分岐信号配線１４５、１２５間での反射が低減され、接地電極層１１７に流れるリターン電流が小さくなる。その結果、配線基板１００内での共振が抑制され、ひいては配線基板１００からの放射が低減される。

（比較例）
以下、比較例との対比により、本実施形態の有効性を説明する。
図５は、本発明の比較例に係る配線基板１００Ｘを表す上面図であり、図１に対応する。図６Ａ〜図６Ｃは、第１の配線基板１１０Ｘの第２の絶縁層１１２〜第４の絶縁層１１４の上面を表す上面図であり、図２Ａ〜図２Ｃに対応する。図７Ａ〜図７Ｃはそれぞれ、配線基板１００Xを図5のＡ１−Ａ２、Ｂ１−Ｂ２，Ｃ１−Ｃ２に沿って切断した状態を表す断面図であり、図３Ａ〜図３Ｃに対応する。

比較例に係る配線基板１００Ｘは、第１、第２、第３の配線基板１１０Ｘ、１２０（１２０（１）〜１２０（Ｎ））、１３０を有する。
図７Ｂ、図７Ｃに示されるように、配線基板１００Ｘは、４層構成で上から１層目、３層目に信号層が、２層、４層目に電源層、グラウンド層が配置される。配線基板１００Ｘは２層目に電源層が配置される。これに対して、図３Ｂ、図３Ｃに示したように配線基板１００では２層目に電源層が配置されない。
以上のように，配線基板１００Ｘでは、電源電極層（電源面）１１６Ｘが差動信号配線（差動信号バス配線１４３および分岐信号配線１４５）の直下にも配置されている。これ以外の点では、配線基板１００Ｘは、配線基板１００と本質的には同様であるので、詳細な説明を省略する。

差動インピーダンスは、一対の差動信号配線（例えば、分岐信号配線１４５）間に逆相の信号を流すことを前提とするから、これらの差動配線間で電気力線が閉じ、グラウンド面（例えば、接地電極層１１７）の配置の影響を比較的受けにくい。一方、コモンモードインピーダンスは、一対の差動信号配線（例えば、分岐信号配線１４５）間に同相の信号を流すことを前提とするから、差動信号配線とグラウンド面（例えば、接地電極層１１７）間に電気力線が生じる。このため、グラウンド面と差動信号配線間の距離により、コモンモードインピーダンスが大きく変化する。

スペクトラムドメイン法を用いたシミュレータにより、比較例での差動インピーダンス、コモンモードインピーダンスを算出した。
例えば、図７Ａにおいて、分岐信号配線１２５の幅ｗ１および接地配線１２８の幅ｗ２を１００μｍ、一対の分岐信号配線１２５間の距離ｄ２を１１０μｍ、分岐信号配線１２５と接地配線１２８間の距離ｄ２を１１０μｍ、絶縁層１２１をポリイミド（比誘電率ε＝３．３）とする。すると差動インピーダンスＺ２ｄｆが１４４Ω、コモンモードインピーダンスＺ２ｃｏが８７Ωとなる。

図７Ｂにおいて、分岐信号配線１４５の幅ｗ３を１００μｍ、一対の分岐信号配線１４５間の距離ｄ３を１００μｍ、分岐信号配線１４５と接地電極層１１７の厚み方向の距離ｔ３を１８０μｍとする。すると差動インピーダンスＺ１ｙｄｆが９９Ω、コモンモードインピーダンスＺ１ｙｃｏが４９Ωとなる。
図７Ｃにおいて、分岐信号配線１４３の幅ｗ４を１００μｍ、一対の分岐信号配線１４３間の距離ｄ４を１００μｍ、分岐信号配線１４３と電源電極層１１６Ｘ間の厚み方向の距離ｔ４および分岐信号配線１４３と接地電極層１１７間の厚み方向の距離ｔ４の双方を１８０μｍとする。すると差動インピーダンスＺ１ｘｄｆが７９Ω、コモンモードインピーダンスＺ１ｘｃｏが３２Ωとなる。

図８は、比較例に係る配線基板１００Ｘにおいて、コモンモードインピーダンスの不連続等により生じた接地電極層１１７内の高周波電流を表す模式図である。
駆動用ＩＣ１４１からの信号Ｓ０が分岐信号配線１４５（６）で分岐され信号Ｓ０６となり、この信号Ｓ０６が信号配線間（例えば、分岐信号配線１４５、１２５間）で反射されることで、リターン電流Ｓ１６が発生し、接地配線１２８（６）および接地電極層１１７に流れる。

即ち、第１の配線基板１１０Ｘと第２の配線基板１２０のコモンモードインピーダンスＺ１ｙｃｏ、Ｚ２ｃｏが異なると、これらの境界で信号が反射される。この結果、第２の配線基板１２０の接地配線１２８と第１の配線基板１１０Ｘの接地電極層（グラウンド面）１１７にリターン電流が流れる。

また、第１の絶縁層１１１上の分岐信号配線１４５は第２の絶縁層１１２上の電源電極層（電源面）１１６Ｘに近いため、分岐信号配線１４５、１２５でのコモンモードインピーダンスの不連続によるリターン電流は電源電極層１１６Ｘにも流れる。そのため、第１の配線基板１１０の第２層（電源電極層１１６Ｘ）と第４層（接地電極層１１７）の両方に水平方向の電流勾配が生じる。これらは６対の分岐信号配線１４５すべてに生じるので、それらが足し合わされ、電源電極層１１６Ｘ（電源グラウンド面）に大きな高周波電流が流れ、配線基板１００Ｘ全体でλ／４共振が生じる可能性が高くなる。

（本実施形態と比較例の対比）
本実施形態において、放射が低減するメカニズムについて説明する。
図３Ａにおいて、分岐信号配線１２５の幅ｗ１および接地配線１２８の幅ｗ２を１００μｍ、一対の分岐信号配線１２５間の距離ｄ２を１００μｍ、分岐信号配線１２５と接地配線１２８間の距離ｄ２を１１０μｍ、絶縁層１２１をポリイミド（比誘電率ε＝３．３）とする。すると差動インピーダンスＺ２ｄｆが１４４Ω、コモンモードインピーダンスＺ２ｃｏが８７Ωとなる。

図３Ｂ、図３Ｃに示したように、配線基板１００は、４層構成で上から１層目、３層目に信号層が、２層目には電源層がなく、４層目にグラウンド層が配置される。配線基板１００、１００Ｘは、２層目での電源層の配置の有無が異なる。
図３Ｂにおいて、分岐信号配線１４５の幅ｗ３を１００μｍ、一対の分岐信号配線１４５間の距離ｄ３を１１０μｍ、分岐信号配線１４５と接地電極層１１７の厚み方向の距離ｔ３を１８０μｍとする。すると差動インピーダンスＺ１ｙｄｆが１０５Ω、コモンモードインピーダンスＺ１ｙｃｏが８２Ωとなる。
図３Ｃにおいて、分岐信号配線１４３の幅ｗ４を１００μｍ、一対の分岐信号配線１４３間の距離ｄ４を１１０μｍ、分岐信号配線１４３と接地電極層１１７間の厚み方向の距離ｔ４を１８０μｍとする。すると差動インピーダンスＺ１ｘｄｆが７９Ω、コモンモードインピーダンスＺ１ｘｃｏが４３Ωとなる。

以上より、配線構造が異なるとコモンモードインピーダンスが変化することがわかる。本実施形態と比較例では、電源電極層１１６の配置が異なることから、インピーダンス、特にコモンモードインピーダンスＺ１ｙｃｏ、Ｚ１ｘｃｏが相違している。

比較例の断面形状と比べて、本実施形態では、第１の配線基板１１０における垂直方向の分岐信号配線１４５のコモンモードインピーダンス（図３Ｂ）と第２の配線基板１２０の分岐信号配線１２５のコモンモードインピーダンス（図３Ａ）が近い値であることがわかる。

既述のように、第２の配線基板１２０は、第１の配線基板の電源電極層１１６、接地電極層１１７に対応する電極層（特に、分岐信号配線１２５と対向する導体層）を有しない。第１の実施形態では、第１の配線基板において、分岐信号配線１４５が配置された領域に電源電極層１１６、接地電極層１１７を配置しないか、あるいはできるだけ距離を離して配置している。この結果、第１の実施形態では、第１、第２の配線基板でのインピーダンスの決定要素を揃えることで（電源電極層１１６、接地電極層１１７の影響の低減）、インピーダンス、特に、コモンモードインピーダンスを近づけている。

図９は、本実施形態に係る配線基板１００において、接地電極層１１７を流れる高周波電流を表す模式図である。
図９において、第２の配線基板１２０上には差動の分岐信号配線（差動信号線）１２５と接地配線（グラウンド線）１２８と分岐電源配線１２７が略並列に敷設されている。分岐信号配線１２５のコモンモードインピーダンスのアンバランスにより生じたリターン電流は分岐信号配線１２５と対向するグラウンドがないことから、接地配線１２８を伝送する。図９の点線は、リターン電流を示す。

第２の配線基板１２０と第１の配線基板１１０では層構成が異なる。第２の配線基板１２０と第１の配線基板１１０の境界部で差動インピーダンス、コモンモードインピーダンスの不連続が生じる。第２の配線基板１２０上の差動信号配線（分岐信号配線１２５）のコモンモード電流に対応し、コモンモードインピーダンスの不連続に起因するリターン電流が第２の配線基板１２０上では接地配線１２８を伝送し、第１の配線基板１１０上では４層目の接地電極層（グラウンド面）１１７を伝送する。

この接地電極層１１７を流れるコモンモード電流は、図９のＮ対の分岐信号配線１３５（１）〜１３５（６）に対応して，第１の配線基板１１０と第２の配線基板１２０の境界部の基板端に存在し，６箇すべての分岐でほぼ同時に生じる。それらの電流はグラウンド線の引き出し部から差動信号線に向かうため、分岐前配線１４３ｂと同じ水平方向に生じる。
図９の第１の配線基板１１０の端に図示した点線の位置のグラウンド面にいっせいに電流が生じるため、経路の長いグラウンド電流が生じる。また、それらコモンモード電流は近くの電源面にも影響を及ぼす。

差動信号バス配線１４３ｂにおいて、波形の立ち上がり、立下りのアンバランスなどにより生じたコモンモード電流については、直下にグラウンド面、電源面があるので、差動信号バス配線１４３ｂの直下の電源グラウンド面にリターン電流が流れる。
これらより、第１、第２の配線基板１１０，１２０にコモンモードインピーダンスの不連続が生じている場合に、電源グラウンド面において、基板端部と基板中央の両者に電流が生じることにより、大きな高周波電流ループが生じる。このループが大きな不要放射磁界ノイズを引き起こす。

図８においても、図９と同様に、第２の配線基板１２０上には分岐信号配線（差動信号線）１２５と接地配線（グラウンド線）１２８と分岐電源配線１２７が略並列に敷設されている。しかし、図８において、第２の配線基板１２０と第１の配線基板１１０では層構成が異なるが、本実施形態ではコモンモードインピーダンスを合致させる。すると、第２の配線基板１２０と第１の配線基板１１０の境界部において、図９において生じていた基板端の水平方向のリターン電流が図８においては生じなくなる。
そのため、第１の配線基板１１０においても差動配線と略並行にグラウンド電流が流れる。そして、差動信号バス配線１４３ｂのグラウンド面のリターン電流経路に連続的につながる。図８の高周波電流ループは図９に比べると小さいため、図８の方が不要放射磁界ノイズが低減する。特に、基板の長手方向をλ／４とする共振周波数である２００ＭＨzにおいて、図１０、図１１より放射磁界ノイズが低減していることがわかる。

本実施形態では、分岐信号配線１４５、１２５でのインピーダンス不連続による反射が生じないため、リターン電流（水平方向の高周波電流）が生じない。言い換えると、第１の配線基板１１０内の水平方向の差動信号バス配線１４３と垂直方向の分岐信号配線１４５において、水平方向の高周波電流勾配が生じない。そのため、配線基板１００で共振は起こらないため、放射強度が低減される。

図１０、図１１はそれぞれ、第１の実施形態および比較例での放射強度の水平成分および垂直成分の周波数依存性の例を表すグラフである。図１０，１１の実線および破線のグラフが第１の実施形態および比較例に対応する。図１０、図１１を比較することで、特に２００ＭＨｚでの放射強度が水平方向、垂直方向とも低減していることが判る。
第１の実施形態および比較例で、第１の配線基板１１０の長さＬ０を１６０ｍｍ、比誘電率εを４．８とすると、λ／４共振時の共振周波数ｆは次の式（２）で表される。
ｆ＝Ｖ／λ …（２）
＝（３×１０^８／√４．８）／（０．１６×４）
＝２１４ＭＨｚ
ここで、Ｖ：配線上での信号の伝達速度
λ：信号の波長

以上から、本実施形態では、第１の配線基板１１０（より正確には、差動信号バス配線１４３）の長さＬ０をλ／４とする共振が低減していることがわかる。２００ＭＨｚ近傍は、駆動用ＩＣ１４１から出力される差動信号のクロック周波数の６次高調波程度に相当する。このように、比較的低次の高調波成分をノイズ源にもつ周波数帯で放射を低減することは有効である。
λ／４の共振を低減するためには、分岐信号配線１４５，１２５，とりわけ、末端の分岐信号配線１４５（６），１２５（６）でのコモンモードインピーダンスを一致させることが有効である。

（第１の変形例）
上記実施形態では、分岐位置が６：０の一筆書き配線について述べた。即ち、上記実施形態では、差動信号バス配線１４３の端部に差動信号配線１４２が接続され、差動信号バス配線１４３および差動信号配線１４２が全体として１対の差動信号配線を構成する。このような一筆書き配線の場合、分岐信号配線１４５の分岐位置によって信号の反射量が異なるため、紙面水平方向の放射強度が大きくなりやすい。

図１２は、本発明の第１の変形例に係る配線基板１００Ａを表す上面図であり、図１に対応する。
ここでは、分岐信号配線１４５の分岐位置の中間に、差動信号バス配線１４３への差動信号配線１４２の接続位置が配置されるＴ字配線が示される（図１２では３：３の分岐比）。Ｔ字配線の場合、差動信号配線１４２の接続位置に関して、分岐信号配線１４５の分岐位置の対称性が高い。従い、それぞれの分岐位置で反射が起こっても左右での反射が打ち消しあい、水平方向の放射強度が小さくなる。そのため、配線基板自体は同一であっても、差動信号配線１４２の接続位置が差動信号バス配線１４３の端部となる一筆書き配線よりλ／４共振が起こりにくくなり、低周波側での放射強度が抑えられる。

なお、分岐信号配線１４５、１２５のコモンモードインピーダンスを一致させることによる放射強度の低減手法は、分岐６：０（一筆書き配線）、分岐５：１、分岐４：２、分岐３：３（Ｔ字配線）のいずれにおいても有効である。一般的には、分岐Ｎ：０，分岐（Ｎ−１）：１，…分岐（Ｎ−ｋ）：ｋ、…、分岐Ｎ／２：Ｎ／２、…、分岐０：Ｎに適用できる。

（第２の変形例）
図１３は、本発明の第２の変形例に係る配線基板１００Ｂを表す上面図であり、図１に対応する。図１４Ａ〜図１４Ｃは、第１の配線基板１１０Ｂの第２の絶縁層１１２〜第４の絶縁層１１４の上面を表す上面図であり、図２Ａ〜図２Ｃに対応する。
本変形例では、電源電極層（電源面）１１６Ｂが分岐信号配線１４５の直下に配置されない。一方、電源電極層（電源面）１１６Ｂが差動信号バス配線１４３の直上には配置される。また、第１の実施形態に示される電源配線１４６に対応する配線は有さず、電源電極層１１６Ｂに分岐電源配線１４７が直接的に接続される。

図１４Ａ〜図１４Ｃについて説明する。
差動配線がクロック配線だけでなく、データ配線も含み、第１の配線基板１１０上を何対も並走する場合がある。その場合、分岐前の差動信号バス配線１４３と分岐後の分岐信号配線１４５間に電源層が配置されないと、配線どうしのカップリングが生じ、クロストークが生じる。このクロストークは信号線のノイズ源となり、ＥＭＩの原因となる。図１４Ａに示すように、差動信号バス配線１４３ｂと分岐信号配線１４５（６）の間に電源電極層（電源面）１１６Ｂを配置することにより、互いのカップリングを除去することができ、クロストークを低減することができる。

しかし、第１の実施例を満たすように、層方向に分岐後の分岐信号配線１４５のみが存在する場所では、電源電極層（電源面）１１６Ｂを配置せず、第１の配線基板１１０と第２の配線基板１２０間のコモンモードインピーダンスの不連続をなくすことにより、基板端のインピーダンス不連続による水平方向のグラウンド面のリターン電流を低減できる。

また、第１の配線基板１１０から第３の配線基板１３０への電源供給は、図１４Ａの電源層と図２Ａの電源層を比較することにより、図１４Ａの場合は図２Ａの場合よりも電源端が基板端に近く、差動信号バス配線１４３ｂを横切らないため、電源層から直接ビアホールで第２の配線基板１２０を通過する電源線を通して供給できる。

第１の実施形態では、差動信号バス配線１４３および分岐信号配線１４５の双方に対して、電源電極層１１６が配置されていない。この場合、差動信号バス配線１４３と分岐信号配線１４５間での干渉により、伝送ノイズが生じる可能性がある。
本変形例では、差動信号バス配線１４３の直上にのみ電源電極層（電源面）１１６Ｂを配置することにより、差動信号バス配線１４３と分岐信号配線１４５間での干渉を低減し、かつ、第1の配線基板１１０の端での高周波電流の増大によるλ／４共振を低減できる。

（第２の実施形態）
以下、本発明の第２の実施の形態を詳細に説明する。
図１５は、本発明の第２の実施形態に係る配線基板１００Ｃの第１の配線基板１１０Ｃの断面を表す断面図である。図１６Ａ〜図１６Ｃは、第１の配線基板１１０Ｃの第２の絶縁層１１２〜第４の絶縁層１１４の上面を表す上面図である。
本実施形態では、接地電極層１１７を第１の配線基板１１０Ｃの最外層に配置し、かつ第４の絶縁層１１４と接地電極層１１７との間に第５の絶縁層（誘電体）１１８を配置している。

接地電極層１１７は、第１の配線基板１１０Ｃの最外層に配置されていることから、第１の配線基板１１０Ｃが外部の雑音から保護するシールド層として機能する。また、第４の絶縁層１１４と接地電極層１１７との間に第５の絶縁層（誘電体）１１８を配置することで、分岐信号配線１４５と接地電極層１１７間の距離ｔ３ａを増大させている。その結果、分岐信号配線１４５のコモンモードインピーダンスＺ１ｙｃｏが増大し、式（１）の条件を満たすことが容易となる。

第１の実施形態では、電源電極層（電源面）１１６を分岐信号配線１４５の直下に配置せず、また接地電極層１１７を分岐信号配線１４５から最も遠い層に配置している。この結果、分岐信号配線１４５、１２５のコモンモードインピーダンスＺ１ｙｃｏ、Ｚ２ｃｏをほぼ一致させている。
しかし、第１の配線基板１１０が薄い場合には、第１の配線基板１１０の最も遠い配線層に接地電極層１１７を配置したとしても、インピーダンスのマッチングが不十分となる可能性がある。即ち、分岐信号配線１４５のコモンモードインピーダンスＺ１ｙｃｏが、分岐信号配線１２５のコモンモードインピーダンスＺ２ｃｏより小さくなる。
その場合、既成の配線基板の全体の厚みより厚くした位置に接地電極層１１７を配置することで、式（１）が満足される可能性がある。

（第３の実施形態）
以下、本発明の第３の実施の形態を詳細に説明する。
図１７Ａ〜図１７Ｃは、本発明の第３の実施形態に係る配線基板１００Ｄの第１の配線基板１１０Ｄの第２の絶縁層１１２〜第４の絶縁層１１４の上面を表す上面図である。また、図１８は、メッシュ化接地電極層１１７Ｂを分岐信号配線１４５と対比して表す上面図である。なお、配線基板１００Ｄの上面は第１の実施形態の図１と同様なので、記載を省略している。

本実施形態では、接地電極層が２つの領域（メッシュ化されていない非メッシュ化接地電極層１１７Ａ、メッシュ化されたメッシュ化接地電極層１１７Ｂ）に区分される。メッシュ化接地電極層１１７Ｂが、分岐信号配線１４５に対応するように配置される。接地電極層の少なくとも一部をメッシュ化することで、分岐信号配線１４５のコモンモードインピーダンスＺ１ｙｃｏを調整している。

メッシュ化接地電極層１１７Ｂは、開口部５１および導体部５２を有する。即ち、接地電極層は、複数の開口部５１を設けることで、メッシュ化される。一方、導体部５２は、２つの方向Ａ１，Ａ２の配線を交差させたものと観念することが可能である。即ち、導体部５２には、分岐信号配線１４５の配線方向Ａ０と異なる方向Ａ１，Ａ２の電流が流れうる。言い換えれば、メッシュ化接地電極層１１７Ｂでは、分岐信号配線１４５の配線方向Ａ０に流れる電流が制限される。
複数の開口部５１を分岐信号配線１４５の配線方向Ａ０と異なる方向Ａ１，Ａ２に配置することで、導体部５２での配線方向Ａ１，Ａ２が実現されている。

本実施形態の手法は、接地電極層を分岐信号配線１４５と最も遠い層に配置しても、分岐信号配線１４５のコモンモードインピーダンスＺ１ｙｃｏが式（１）を満たさない場合に有効である。
分岐信号配線１２５のコモンモードインピーダンスＺ２ｃｏに対して、分岐信号配線１４５のコモンモードインピーダンスＺ１ｙｃｏが大きすぎる場合には、第１の配線基板１１０のより内層に接地電極層１１７を配置することで、コモンモードインピーダンスＺ１ｙｃｏを低減できる。
一方、コモンモードインピーダンスＺ１ｙｃｏの増大は、分岐信号配線１４５と接地電極層第２の間の距離の増大、または接地電極層１１７のメッシュ化により実現できる。メッシュ化接地電極層１１７ＢでのコモンモードインピーダンスＺ１ｙｃｏは導体部５２と開口部５１（導体部５２のない場所）での平均的な値となる。このため、メッシュ化接地電極層１１７Ｂの導体部５２での配線幅、配線ピッチを調整することで、コモンモードインピーダンスＺ１ｙｃｏを適宜に設定できる。
ここで、メッシュ化接地電極層１１７Ｂでの配線方向Ａ１，Ａ２を分岐信号配線１４５の配線方向Ａ０と異ならせることが好ましい（配線方向Ａ０に対して、長方形でなくひし形になるようにする）。接地電極層（グラウンド面）ＳＷのリターン電流の回りこみが低減される。

（第４の実施形態）
以下、本発明の第４の実施の形態を詳細に説明する。
図１９は、本発明の第４の実施形態に係る配線基板１００Ｅを表す上面図である。図２０Ａ〜図２０Ｃは、第１の配線基板１１０Ｅの第２の絶縁層１１２〜第４の絶縁層１１４の上面を表す上面図であり、図２Ａ〜図２Ｃに対応する。

本実施形態では、図１の実施例と比較すると、２つの点が異なる。１つは第１の配線基板１１０上の分岐信号配線１４５Ｅの配線長Ｌを短くしていること、言い換えると分岐前の差動配線１４３ｂを基板端に近づけていることである。２つめは、図２０Ａに示すように，電源層を差動配線直下で除去せず、全面電源層のままにしていることである。

図２１を用いてリターン電流の流れを説明する。第１の配線基板１１０と第２の配線基板１２０のコモンモードインピーダンスの不連続により、基板端に水平方向の電流Ｓ３６が流れる。次に、もともと分岐前の差動信号バス配線１４３での信号の立ち上がりと立下りのアンバランスなどにより、コモンモード電流が生じていた場合、差動信号バス配線１４３直下のグラウンド面をリターン電流が流れる。

図１９の実施例のように、分岐信号配線１４５の基板側端から差動信号バス配線１４３への距離Lを短くすることにより、基板端を流れるコモンモードインピーダンスの不一致により生じる電流と、もともと差動信号バス配線１４３の直下を流れていた電流の位置をほぼ一致させることが容易になる。その結果、水平方向の高周波電流のループ面積が低減される。この高周波電流ループの小さい方が共振周波数が高周波化され、放射強度を小さくすることができる。

基板端と差動信号バス配線１４３との距離Lであるが、少なくとも差動信号バス配線１４３の作る電磁界分布が及ぶ範囲にグラウンド面が十分あるように基板端を置くとよい。すなわち、差動信号バス配線１４３の配線間距離の５倍以上基板端から離れた位置に差動信号バス配線１４３を置くとよい。また、この場合、電源線もあるので、差動信号バス配線１４３を電源線より基板端から内側に置くことになる。このため、電源線幅の左右１０倍の距離と差動信号バス配線１４３の配線間距離の５倍以上を足した距離だけ，基板端から離れた位置に差動信号バス配線１４３を配置するとよい。

（まとめ）
上記実施形態では、コモンモードインピーダンスの不連続による反射を低減することで不要放射ノイズの低減を図っている。特に、第１の配線基板１１０の基板端での信号の反射を低減することで、基板端での接地電極層（グラウンド面）１１７での高周波電流勾配を抑制している。その結果、第１の配線基板１１０での共振、ひいては不要放射ノイズが低減される。

本手法が特に有効な場合について述べる。分岐信号配線１４５、１２５，１３５、およびレシーバＩＣ１３１でのコモンモードインピーダンスを合致させることで、信号の反射を抑えることができる。
しかし、レシーバＩＣ１３１の入力部では、ＩＣのパッド部、入力容量も含め、コモンモードインピーダンスをあわせることは困難である。そして、レシーバＩＣ１３１の入力部で反射が起こった場合、差動信号配線１４２、差動信号バス配線１４３、分岐信号配線１４５、１２５，１３５、の全体の配線長で共振が起きる可能性がある。この共振周波数が駆動用ＩＣ１４１からの差動信号のクロック周波数の１０次以内のときには、配線基板１００からの放射が増大する可能性がある。このときの最低次の共振は駆動用ＩＣ１４１で電流が最大、レシーバＩＣ１３１で電流が最小となるλ／２共振であると考えられる。
Ｔ字配線においては、分岐信号配線１４５の配線長が長く、上記の共振周波数が比較的低周波の場合に本手法が有効となる。また、一筆書き配線においては、分岐信号配線１４５の配線長が短かかったとしても、駆動用ＩＣ１４１から最も遠いレシーバＩＣ１３１までの距離が長く、上記の共振周波数が比較的低周波の場合に本手法が有効となる。

（その他の実施形態）
本発明の実施形態は上記の実施形態に限られず拡張、変更可能であり、拡張、変更した実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。

本発明の第１の実施形態に係る配線基板を表す上面図である。 本発明の第１の実施形態に係る第１の配線基板の第２の絶縁層の上面を表す上面図である。 本発明の第１の実施形態に係る第１の配線基板の第３の絶縁層の上面を表す上面図である。 本発明の第１の実施形態に係る第１の配線基板の第４の絶縁層の上面を表す上面図である。 本発明の第１の実施形態に係る配線基板を切断した状態を表す断面図である。 本発明の第１の実施形態に係る配線基板を切断した状態を表す断面図である。 本発明の第１の実施形態に係る配線基板を切断した状態を表す断面図である。 本発明の第１の実施形態に係る配線基板の等価回路モデルを表す図である。 本発明の比較例に係る配線基板１００を表す上面図である。 本発明の比較例に係る第１の配線基板の第２の絶縁層の上面を表す上面図である。 本発明の比較例に係る第１の配線基板の第３の絶縁層の上面を表す上面図である。 本発明の比較例に係る第１の配線基板の第４の絶縁層の上面を表す上面図である。 本発明の比較例に係る配線基板を切断した状態を表す断面図である。 本発明の比較例に係る配線基板を切断した状態を表す断面図である。 本発明の比較例に係る配線基板を切断した状態を表す断面図である。 本発明の比較例に係る配線基板において、接地電極層を流れる高周波電流を表す模式図である。 本発明の第１の実施形態に係る配線基板において、接地電極層を流れる高周波電流を表す模式図である。 本発明の第１の実施形態および比較例での放射強度の水平成分の周波数依存性の例を表すグラフである。 本発明の第１の実施形態および比較例での放射強度の垂直成分の周波数依存性の例を表すグラフである。 本発明の第１の変形例に係る配線基板を表す上面図である。 本発明の第２の変形例に係る配線基板を表す上面図である。 本発明の第２の変形例に係る第１の配線基板の第２の絶縁層の上面を表す上面図である。 本発明の第２の変形例に係る第１の配線基板の第３の絶縁層の上面を表す上面図である。 本発明の第２の変形例に係る第１の配線基板の第４の絶縁層の上面を表す上面図である。 本発明の第２の実施形態に係る配線基板の断面を表す断面図である。 本発明の第２の実施形態に係る第１の配線基板の第２の絶縁層の上面を表す上面図である。 本発明の第２の実施形態に係る第１の配線基板の第３の絶縁層の上面を表す上面図である。 本発明の第２の実施形態に係る第１の配線基板の第４の絶縁層の上面を表す上面図である。 本発明の第３の実施形態に係る第１の配線基板の第２の絶縁層の上面を表す上面図である。 本発明の第３の実施形態に係る第１の配線基板の第３の絶縁層の上面を表す上面図である。 本発明の第３の実施形態に係る第１の配線基板の第４の絶縁層の上面を表す上面図である。 メッシュ化接地電極層を分岐信号配線と対比して表す上面図である。 本発明の第１の実施形態に係る配線基板を表す上面図である。 本発明の第４の実施形態に係る第１の配線基板の第２の絶縁層の上面を表す上面図である。 本発明の第４の実施形態に係る第１の配線基板の第３の絶縁層の上面を表す上面図である。 本発明の第４の実施形態に係る第１の配線基板の第４の絶縁層の上面を表す上面図である。 配線基板において、接地電極層を流れる高周波電流を表す模式図である。

符号の説明

１００…配線基板、１１０…配線基板、１１１…絶縁層、１１２…絶縁層、１１３…絶縁層、１１４…絶縁層、１１５…保護層、１１６…電源電極層、１１７…接地電極層、１２０…配線基板、１２１…絶縁層、１２２…保護層、１２５…分岐信号配線、１２７…分岐電源配線、１２８…接地配線、１３０…配線基板、１３１…レシーバＩＣ、１３５…分岐信号配線、１３７…分岐電源配線、１３８…接地配線、１４１…駆動用ＩＣ、１４２…差動信号配線、１４３（１４３ａ，１４３ｂ）…差動信号バス配線、１４４…終端抵抗、１４５…分岐信号配線、１４６…電源配線、１４７…分岐電源配線、１４８…接地配線、１４９…複数の差動配線対

Claims (7)

1. 第1の基板と、
   前記第1の基板に配置され、一対の差動信号を供給する送信素子と、
   前記第1の基板に配置され、前記差動信号が供給される接続点をそれぞれ有する一対のバス配線と、
   前記第1の基板に配置され、前記一対のバス配線それぞれの少なくとも一端と電気的に接続される終端抵抗と、
   前記第1の基板に配置され、前記バス配線から分岐されるＮ対の第1の分岐配線と、
   第2の基板と、
   前記第２の基板に配置され、前記Ｎ対の第1の分岐配線それぞれと電気的に接続されるＮ対の第２の分岐配線と、
   第３の基板と、
   前記第３の基板に配置され、前記Ｎ対の第２の分岐配線それぞれと電気的に接続されるＮ個の受信素子と、を具備し、
   前記第1の分岐配線のコモンモードインピーダンスＺ１、前記第２の分岐配線のコモンモードインピーダンスＺ２が次の関係にあることを特徴とする配線基板。
   ０．８・Ｚ１≦Ｚ２≦１．２・Ｚ１
2. 前記第２の基板が、前記Ｎ対の第２の分岐配線と対向する導体層を有さず、
   前記第１の基板が積層される第１、第２の絶縁層を少なくとも有し、
   前記Ｎ対の第１の分岐配線が、前記第１の絶縁層上に配置され、
   前記配線基板が、前記第２の絶縁層上の、前記Ｎ対の第１の分岐配線と対応しない領域に配置される電源導体層、をさらに具備する
   ことを特徴とする請求項１記載の配線基板。
3. 前記電源導体層が、前記Ｎ対の第１の分岐配線および前記一対のバス配線のいずれとも対応しない領域に配置される
   ことを特徴とする請求項２記載の配線基板。
4. 前記第１の基板に配置され、前記電源導体層と電気的に接続される電源配線と、
   前記第１の基板に配置され、前記電源配線から分岐されるＮ本の第１の分岐電源配線と、
   前記第２の基板に配置され、前記Ｎ本の第１の分岐電源配線それぞれと電気的に接続される一端と、前記Ｎ個の受信素子それぞれと電気的に接続される他端と、を有するＮ本の第２の分岐電源配線と、
   をさらに具備することを特徴とする請求項２記載の配線基板。
5. 前記第２の基板が、前記Ｎ対の第２の分岐配線と対向する導体層を有さず、
   前記第１の基板が、積層される複数の絶縁層を有し、
   前記配線基板が、前記第１の基板の最外層に配置される接地導体層、をさらに具備する
   ことを特徴とする請求項１記載の配線基板。
6. 前記第２の基板が、前記Ｎ対の第２の分岐配線と対向する導体層を有さず、
   前記第１の基板に配置され、前記Ｎ対の第1の分岐配線と対応する領域に複数の開口を有する接地導体層
   をさらに具備することを特徴とする請求項１記載の配線基板。
7. 前記複数の開口が前記Ｎ対の第1の分岐配線の配線方向と異なる方向に配列されている
   ことを特徴とする請求項６記載の配線基板。

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