JP5540772B2 - 特性インピーダンス測定用テストクーポンおよびそれを有するプリント基板 - Google Patents

Description

本発明は、特性インピーダンス測定用テストクーポンおよびそれを有するプリント基板に関し、特にプリント基板の特性インピーダンスを測定するための特性インピーダンス測定用テストクーポンおよびそれを有するプリント基板に関する。

プリント基板の完成後に、プリント基板上の配線の特性インピーダンスを測定するために、プリント基板の製品配線領域とは異なる領域（以下、「第２領域」と記す）に設けられるテストクーポンは知られている。

テストクーポンは、プリント基板（製品）の信号配線の配線仕様（配線の幅等）と同じ仕様の配線を製品の外側に任意の長さ分配置したものである。また、特性インピーダンスは、上記配線仕様により一意の値に決定される。したがって、「配線仕様がプリント基板（製品）の信号配線と同一」であるため、テストクーポンの特性インピーダンスを測定すれば、製品内の配線の特性インピーダンスもテストクーポンと同等であると考えられる。

図３は本発明に関連するプリント基板の一例の構成図である。同図を参照すると、本発明に関連するプリント基板１００は、製品配線領域１０１と、製品配線領域１０１とは異なる第２領域１０２と、第２領域１０２に設けられるテストクーポン１０３とを含んで構成される。テストクーポン１０３は、製品配線領域１０１の配線の特性インピーダンスを管理するために設けられるものである。

図４は本発明に関連するプリント基板のテストクーポンの一例の構成図である。なお、図３と同様の構成部分には同一番号を付し、その説明を省略する。図４（Ａ）を参照すると、便宜上測定器２０１が表示されているが、測定器２０１はテストクーポン１０３の構成には含まれない。

テストクーポン１０３は、任意の隣接配線間隔を有するジグザグ配線部１１１と、ジグザグ配線部１１１の一端に接続される測定端子部１１２と、ジグザグ配線部１１１の他端に接続される他端端子部１１３とを含んで構成される。そして、測定端子部１１２に測定器２０１の図示しないプローブが接触され、テストクーポン１０３の特性インピーダンスが測定される。

テストクーポン１０３は製品配線領域１０１の配線幅および隣接配線間隔に対応して構成されるため、測定結果として得られるテストクーポン１０３の特性インピーダンスからプリント基板１００の製品配線領域１０１の配線の特性インピーダンスを把握および管理することができる。

同図（Ｂ）はテストクーポン１０３の特性インピーダンスの測定結果の一例を示す波形図である。同図によると特性インピーダンス値はテストクーポン１０３の任意の位置においてほぼ一定となっている（ただし、測定端子部１１２の反射部付近を除く）。

一方、本発明に関連するプリント基板のテストクーポンの他の一例として、特性インピーダンス測定用の伝送線路と、ランド部とを、プリント基板の捨て基板部に設ける技術が開示されている（たとえば、特許文献１参照）。また、この技術では、伝送線路と接地線路との間に、伝送線路とほぼ平行に延びるダミー伝送線路を設ける技術も開示されている。

さらに、他の一例として、測定用信号線の両側に非接地のダミーパターンを平行に形成したテストクーポンが開示されている（たとえば、特許文献２参照）。また、この技術では、非接地のダミーパターンを測定用信号線と同じ線幅および長さに形成し、さらにそのダミーパターンを測定用信号線から測定用信号線幅の２倍２倍以上の距離に設けている。

再特ＷＯ２００２０６７６３８号公報 特開２００５−１９７５５６号公報

プリント基板の配線は、銅箔を薬品でエッチングすることで所望の配線仕様になるように製造する。しかし、配線のデザイン（隣り合う配線との間隔が広い、あるいは狭い）により、所望の配線仕様からずれ（配線幅の太いあるいは細い）が生じ、それが特性インピーダンスのばらつきとして表れる。

一方、関連発明におけるテストクーポン１０３（図４参照）は、任意の隣接配線間隔で配線されているため、製品配線領域１０１内の配線間隔の一例を示しているに過ぎないか、あるいはテストクーポン１０３の隣接配線間隔が製品配線領域１０１内の配線部の間隔と異なっている場合もあり、その結果、製品配線領域１０１内の配線部の間隔の大小に起因した仕上がり差（配線差および配線厚み）による特性インピーダンスのばらつきをテストクーポン１０３で把握および管理することが困難という課題がある。

具体的に説明すると、プリント基板の製造時において、隣接配線間隔の最大および最小（すなわち、粗密）の影響で、配線の仕上がりに差が生じる。一例として、一般的なプリント基板を想定した場合、隣接配線間隔の最大および最小（すなわち、粗密）により、銅箔のエッチング量に差が生じ、配線幅が異なる。

配線間隔が「最大」の時は、エッチング量が多めで、配線幅が細めに仕上がり、特性インピーダンスは設計値より「高め」となり、逆に配線間隔が「最小」の時は、エッチング量が少なめで、配線幅が太目に仕上がり、特性インピーダンスは設計値より「低め」となる。

また、ビルドアップ基板を例に取ると、パネルめっき法において、隣接配線間隔の最大および最小（すなわち、粗密）により、めっき厚（配線厚み）に差が生じる。

配線間隔が「最大」の時は、めっき電流密度が大きめとなり、めっき厚が厚めに仕上がり、特性インピーダンスは設計値より「高め」となり、逆に配線間隔が「最小」の時は、めっき電流密度が小さめとなり、めっき厚が薄めに仕上がり、特性インピーダンスは設計値より「低め」となる。

このように、隣接配線間隔の大小により、特性インピーダンスにばらつきが発生するが、関連技術ではこのばらつきの把握および管理が困難である。

一方、上記特性インピーダンスのばらつきをテストクーポンで把握および管理するために、伝送線路の両側にダミー伝送線路あるいはダミーパターンを設ける技術が上記特許文献１および２に開示されているが、この技術によって、隣接配線間隔の最大および最小（すなわち、粗密）を把握することは困難である。

したがって、この技術によって、隣接配線間隔の最大および最小による仕上がり差（配線幅および配線厚み）が主要因となって生じる特性インピーダンスのばらつきを把握および管理することは困難である。また、この技術では、伝送線路の両側にダミー伝送線路を設けるスペースの確保が必要であるため、プリント基板の省スペース化が困難である。

そこで、本発明の目的は、隣接配線間隔の最大および最小による仕上がり差が主要因となって生じる特性インピーダンスのばらつきの把握および管理、ならびにプリント基板の省スペース化が可能な特性インピーダンス測定用テストクーポンおよびそれを有するプリント基板を提供することにある。

前記課題を解決するために、本発明による特性インピーダンス測定用テストクーポンは、プリント基板上の製品配線領域とは異なる第２領域に設けられ、配線間隔が一定となるようにジグザグに配線されるジグザグ配線部と、直線に配線される直線配線部とを含むことを特徴とする。

また、本発明によるプリント基板は、配線間隔が一定となるようにジグザグに配線されるジグザグ配線部と、直線に配線される直線配線部とを含む特性インピーダンス測定用テストクーポンが、プリント基板上の製品配線領域とは異なる第２領域に設けられることを特徴とする。

本発明によれば、隣接配線間隔の最大および最小による仕上がり差が主要因となって生じる特性インピーダンスのばらつきの把握および管理、ならびにプリント基板の省スペース化が可能となる。

本発明に係る特性インピーダンス測定用テストクーポンが設けられるプリント基板の一例の構成図である。 本発明に係る特性インピーダンス測定用テストクーポンの一例の構成図である。 本発明に関連するプリント基板の一例の構成図である。 本発明に関連するプリント基板のテストクーポンの一例の構成図である。

まず、実施の形態の説明に入る前に、本発明の動作原理について説明する。本発明は、プリント基板の信号配線に要求される特性インピーダンスに関し、仕上がり差（配線幅および配線厚み）によりばらつく特性インピーダンスを、主要因である隣接配線間隔（最大および最小）をテストクーポンに反映することで、把握および管理することを特徴とする。

図１は本発明に係る特性インピーダンス測定用テストクーポンが設けられるプリント基板の一例の構成図である。同図を参照すると、プリント基板１上に、製品配線領域１１と、製品配線領域１１とは異なる第２領域１２とが設けられ、第２領域１２にはテストクーポン２１が設けられる。

また、テストクーポン２１の左半分には配線間隔が一定となるようにジグザグに配線されるジグザグ配線部３１が設けられ、右半分には直線に配線される直線配線部３２が設けられる。なお、テストクーポン２１の左半分に直線配線部３２を設け、右半分にジグザグ配線部３１を設ける構成も可能であり、この場合も後述する効果と同様の効果を奏する。

テストクーポン２１のジグザグ配線部３１は、製品配線領域１１の隣接配線間隔の最小間隔を示しており、直線配線部３２はその隣接配線間隔の最大以上の間隔を示している。また、本発明では特許文献１および２に記載のダミー伝送線路は不要である。

関連技術におけるテストクーポンは配線仕様に影響を与える配線間隔の大小を考慮していなかったが、本発明ではそれをテストクーポン２１に反映させている。

したがって、本発明によれば、隣接配線間隔の最大および最小による仕上がり差が主要因となって生じる特性インピーダンスのばらつきの把握および管理、ならびにプリント基板の省スペース化が可能となる。

以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照しながら説明する。図２は本発明に係る特性インピーダンス測定用テストクーポンの一例の構成図である。なお、同図において、図４と同様の構成部分には同一番号を付し、その説明を省略する。なお、同図には便宜上測定器２０１が表示されているが、測定器２０１はテストクーポン２１の構成には含まれない。

図２（Ａ）を参照すると、テストクーポン２１が表示されている。テストクーポン２１はプリント基板１（図１参照）の異なる第２領域１２に設けられている。

テストクーポン２１は、その左側半分に配線間隔が一定となるようにジグザグに配線されるジグザグ配線部３１が設けられ、その右半分に直線に配線される直線配線部３２が設けられている。また、ジグザグ配線部３１の一端に測定端子部１１２が設けられ、直線配線部３２の一端に他端端子部１１３が設けられる。そして、測定端子部１１２に測定器２０１の図示しないプローブが接触され、テストクーポン２１の特性インピーダンスが測定される。

なお、テストクーポン２１の左半分に直線配線部３２を設け、右半分にジグザグ配線部３１を設ける構成も可能であり、この場合も後述する効果と同様の効果を奏する。

また、ジグザグ配線部３１は隣接配線間隔が製品配線領域１１内の配線間隔の「最小」となる区間を再現し、直線配線部３２は隣接配線間隔が製品配線領域１１内の配線間隔の「最大以上」となる区間を再現している。

同図（Ｂ）はテストクーポン２１の特性インピーダンスの測定結果の一例を示す波形図である。同図によると、テストクーポン２１の左側半分、すなわちジグザグ配線部３１の特性インピーダンス値は、特性インピーダンス規格範囲の中間よりも低い値になっており、テストクーポン２１の右側半分、すなわち直線配線部３２の特性インピーダンス値は、特性インピーダンス規格範囲の中間よりも高い値になっている（ただし、測定端子部１１２の反射部付近を除く）。

このように、本発明では特性インピーダンスのばらつきを特性インピーダンス規格範囲の中間よりも低い値と高い値の差として測定することが可能となる。すなわち、本発明によれば、特性インピーダンス管理用テストクーポンの配線を、左右半分ずつ、各々配線設計時の最大間隔および最小間隔で配線することで、隣接配線間隔の最大および最小（すなわち、粗密）による仕上がり差（配線幅および配線厚み）が主要因となって生じる特性インピーダンスのばらつきを把握および管理することが可能となる。

本発明を、プリント基板の信号配線に要求される特性インピーダンスを把握および管理する分野に適用することが可能である。

１ プリント基板
１１ 製品配線領域
１２ 第２領域
２１ テストクーポン
３１ ジグザグ配線部
３２ 直線配線部
１１２ 測定端子部
１１３ 他端端子部

Claims (6)

1. プリント基板上の製品配線領域とは異なる第２領域に設けられ、
   配線間隔が一定となるようにジグザグに配線されるジグザグ配線部と、
   直線に配線される直線配線部とを含み、
   前記ジグザグ配線部の配線間隔は、前記製品配線領域における配線間隔の最小となる区間を再現し、前記直線配線部は前記製品配線領域における配線間隔の最大以上となる区間を再現することを特徴とする特性インピーダンス測定用テストクーポン。
2. 前記ジグザグ配線部の一端に測定端子部が設けられ、前記直線配線部の一端に他端端子部が設けられ、前記測定端子部に測定器のプローブを接触させ、前記ジグザグ配線部および直線配線部の特性インピーダンスが測定されることを特徴とする請求項１記載の特性インピーダンス測定用テストクーポン。
3. 前記製品配線領域の配線の特性インピーダンスを把握および管理するために設けられることを特徴とする請求項１または２記載の特性インピーダンス測定用テストクーポン。
4. 配線間隔が一定となるようにジグザグに配線されるジグザグ配線部と、直線に配線される直線配線部とを含む特性インピーダンス測定用テストクーポンが、プリント基板上の製品配線領域とは異なる第２領域に設けられており、
   前記ジグザグ配線部の配線間隔は、前記製品配線領域における配線間隔の最小となる区間を再現し、前記直線配線部は前記製品配線領域における配線間隔の最大以上となる区間を再現することを特徴とするプリント基板。
5. 前記ジグザグ配線部の一端に測定端子部が設けられ、前記直線配線部の一端に他端端子部が設けられ、前記測定端子部に測定器のプローブを接触させ、前記ジグザグ配線部および直線配線部の特性インピーダンスが測定されることを特徴とする請求項４記載のプリント基板。
6. 前記製品配線領域の配線の特性インピーダンスを把握および管理するために、前記特性インピーダンス測定用テストクーポンが設けられることを特徴とする請求項４または５記載のプリント基板。

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