JP6441850B2 - 多層プリント配線板 - Google Patents

Description

本開示は、基板表面に、高周波信号伝送用の配線パターンと部品実装用のパッドとを含む配線層を備えた多層プリント配線板に関する。

この種の多層プリント配線板には、表層の配線層に対する内層として、グラウンド、電源等のベタプレーン層が備えられている。そして、配線層のパッドから配線パターンに至る伝送経路の特性インピーダンスを一定にするため、ベタプレーン層に、パッドと同程度の大きさのくり抜き部を設けることが提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。

これは、パッドは配線パターンに比べて幅が大きいことから、パッド直下に配線パターン直下と同じベタプレーン層が存在すると、パッド部分での容量成分が配線パターンに比べて大きくなり、特性インピーダンスが配線パターンに比べて小さくなるためである。

つまり、上記提案では、配線層直下のベタプレーン層にくり抜き部を設けることで、パッド部分の特性インピーダンスを配線パターンの特性インピーダンスに近づけ、これらの接続部分で生じる伝送信号の反射を抑えて、伝送損失を低減している。

特許第３５８３７０６号公報 特開２００９−１７０５７４号公報

しかしながら、上記提案の多層プリント配線板においては、配線層直下のベタプレーン層にだけくり抜き部を設けているので、パッド部分での特性インピーダンスを充分上昇させることができず、パッドと配線パターンとの接続部分で伝送信号が反射することがあった。

本開示の一局面は、基板表面に配線層を備えた多層プリント配線板において、配線層のパッドと配線パターンとの接続部分で生じる伝送信号の反射をより良好に抑制でき、さらには、その伝送経路からの放射ノイズを抑制できるようにすることを目的とする。

本開示の一局面の多層プリント配線板は、絶縁体層を挟んで積層される複数の導電体層として、表層として基板表面に設けられる配線層と、内層として配線層の直下に順に設けられる複数のベタプレーン層と、を備える。

また、配線層は、高周波信号伝送用の配線パターンと、この配線パターンに接続され、配線パターンよりも幅が広いパッドと、を備え、複数のベタプレーン層には、それぞれ、配線層のパッドとの対向位置に、パッドの形状に対応したくり抜き部が備えられている。

この結果、本開示の多層プリント配線板によれば、パッド直下の絶縁体層の厚みを必要に応じて厚くし、パッド部分での特性インピーダンスを配線パターンの特性インピーダンスにより確実に近づけることができるようになる。

つまり、特性インピーダンスは、対象部位のインダクタンスＬとキャパシタンス（容量）Ｃとで、「√（Ｌ／Ｃ）」として記述することができる。このうち、インダクタンスＬは対象部位の長さで概ね決まることから、特性インピーダンスをコントロールするには、対象部位とベタプレーン層との間の容量成分を調整することが重要である。

そして、本開示の多層プリント配線板によれば、配線層直下に順に設けられる複数のベタプレーン層に対してくり抜き部を設けているので、上述した従来のものに比べて、ベタプレーン層との間の容量成分の調整可能範囲を広げることができる。

よって、本開示の多層プリント配線板によれば、配線層のパッドと配線パターンとで特性インピーダンスを一致させて、その接続部分で伝送信号が反射するのを抑制することができ、延いては、高周波信号伝送が可能になる。あわせて、信号伝送に伴うリターン電流を流す電流経路を設けることによって放射ノイズを抑えることが可能となる。

従って、本開示の多層プリント配線板を電子機器に組み込むようにすれば、電子機器による電磁妨害を抑制することができるようになる。このため、例えば、ＦＣＣ（Federal Communications Commission：連邦通信委員会）等によるＥＭＣ（Electro-Magnetic Compatibility：電磁両立性）規格にも容易に適合させることができるようになる。

ここで、くり抜き部が設けられる複数のベタプレーン層においては、くり抜き部の周囲を、ベタプレーン層を構成する導電体にて囲み、且つ、多層基板には、複数のベタプレーン層をくり抜き部周囲で接続するビアを設けるようにするとよい。

このようにすれば、信号伝送に伴いベタプレーン層に流れるリターン電流の一部が、放射ノイズとして、くり抜き部周囲の開口部分から外部に漏れ出すのを抑制することができる。

また、リターン電流による放射ノイズをより良好に抑制するには、複数のベタプレーン層のうち、配線層直下に位置する第１のベタプレーン層の次に配線層に近いベタプレーン層のくり抜き部に、リターン電流を流す電流経路を設けるとよい。

つまり、配線層から数えて３層目のベタプレーン層には、配線層においてパッドに接続される配線パターンでの通電方向に沿ってくり抜き部を分割するように、電流経路を設けるのである。

このようにすれば、配線層における信号伝送に伴い３層目のベタプレーン層に生じるリターン電流について、その経路を最短化でき、放射ノイズが発生するのを抑制できる。
次に、配線層に、差動信号伝送用の一対の配線パターンと、その一対の配線パターンの一端にそれぞれ接続された一対のパッドとが備えられている場合、複数のベタプレーン層のうち、配線層直下に位置する第１のベタプレーン層には、配線層の一対のパッド及び一対の配線パターンに対向し、且つこれら一対のパッド及び一対の配線パターンの間を含む信号伝送領域全体に、くり抜き部を設け、複数のベタプレーン層のうち、第１のベタプレーン層とは異なる第２のベタプレーン層には、配線層のパッド毎にくり抜き部を設けるようにしてもよい。

つまり、配線層を構成する配線パターン及びパッドが、一対の差動信号伝送用である場合、その一対の配線パターン間及びパッド間の差動インピーダンスを、高速信号伝送に適した所望インピーダンス（例えば１００Ω）にする必要がある。

この差動インピーダンスは、配線パターンの幅及び間隔を調整することで設定できるが、放射ノイズを抑制するには、配線間の結合を大きくすることが望ましい。そして、この要求を満足するように配線パターンの幅及び間隔を調整しても、パッドでは、差動インピーダンスが低下する。

そこで、本開示では、配線層に、差動信号伝送用の一対の配線パターンとこれに接続される一対のパッドが設けられている場合、第１のベタプレーン層には、上記のように一対のパッド及び一対の配線パターンを含む信号伝送領域全体にくり抜き部を設けることで、配線パターン及びパッドのそれぞれについて実質的に絶縁体層を厚くする。この結果、差動信号の伝送経路で差動インピーダンスが変化するのを防止し、差動インピーダンスを所望インピーダンスに設定することができるようになる。また、このように差動インピーダンスを所望インピーダンスにすることができるので、高周波信号伝送が可能になる。

なお、上述した第１、第２のベタプレーン層が、グラウンド電位に保持されるグラウンドプレーン層である場合、これら各グラウンドプレーン層の配線層とは反対側には、通常、第３のベタプレーン層として、電源電圧が印加される電源プレーン層が設けられる。

この場合、差動信号伝送経路での差動信号の伝送特性をより最適にするには、この電源プレーン層にも、一対のパッドに対向し、且つ、一対のパッドの間を含む信号入出力領域にくり抜き部を設け、そのくり抜き部の大きさ（換言すれば多層基板の面方向の面積）を、第１のベタプレーン層の信号入出力領域のくり抜き部よりも大きくするとよい。

多層プリント配線板を備えた電子機器の概略構成を表す説明図である。 多層プリント配線板におけるデータ入出力部の外観を表す説明図である。 図２に示すＩ−Ｉ線に沿った多層プリント配線板の断面を表す説明図である。 図２に示す差動プリント配線板のデータ入出力部の各導電体層の積層状態を表す斜視図である。 図２に示すデータ入出力部の第２層目の導電体層の形状を表す説明図である。 図２に示すデータ入出力部の第３層目の導電体層の形状を表す説明図である。 図２に示すデータ入出力部の第４層目及び第７層目の導電体層の形状を表す説明図である。 図２に示すデータ入出力部の第５層目及び第６層目の導電体層の形状を表す説明図である。 図２に示すデータ入出力部での差動インピーダンス及びコモンモードインピーダンスをくり抜き部無しの場合と比較して表す説明図である。 図２に示すデータ入出力部から出力される信号波形の評価結果をくり抜き部無しの場合と比較して表す説明図である。 配線層直下の第１のベタプレーン層にだけくり抜き部を設けた場合の差動インピーダンスの測定結果を表す説明図である。 第１、第２のベタプレーン層にくり抜き部を設けた場合の差動インピーダンスの測定結果を表す説明図である。

以下に本発明の実施形態を図面と共に説明する。
図１に示すように、本実施形態の電子機器２は、例えば、物理転送速度６ＧｂｐｓのシリアルＡＴＡ規格である「Serial ATA Revision 3.0」に準拠した高速差動シリアルインターフェースでデータの入出力を行うソリッド・ステート・ドライブ（ＳＳＤ）である。

このため、この電子機器２のケース４内には、不揮発性メモリであるフラッシュメモリや、パーソナルコンピュータ等の外部機器との間でデータをやり取りすると共にフラッシュメモリへのデータの書き込み及び読み出しを行うコントローラ、等が実装された多層プリント配線板６が収納されている。

多層プリント配線板６の一端縁には、シリアルＡＴＡのデータ用ケーブルや電源用ケーブルを接続するためのコネクタ８が固定されている。コネクタ８には、多層プリント配線板６への表面実装用の端子が多数設けられており、各端子は、多層プリント配線板６の基板表面に設けられたパッドに接続（表面実装）されている。

コネクタ８において、データ用ケーブルが接続される端子は、グラウンド端子、差動信号転送用の＋端子、−端子、グラウンド端子、差動信号受信用の−端子、＋端子、及びグラウンド端子の７つである。

このため、多層プリント配線板６のデータ入出力部６Ａの表層には、これら各端子に対応して、多層プリント配線板６の一端縁から内側に向けて細長い矩形形状の７つのパッド１１〜１７が配置されている（図２参照）。

この７つのパッド１１〜１７の内、パッド１２、１３、及び、パッド１５、１６は、差動信号を転送又は受信するためのものである。このため、図２に示すように、パッド１２、１３及びパッド１５、１６の多層プリント配線板６の内部側には、それぞれ、差動信号伝送用の一対の配線パターン２０Ｘ及び２０Ｒが接続されている。

パッド１２、１３及びパッド１５、１６は、コネクタ８の各端子をそれぞれ一対の配線パターン２０Ｘ及び２０Ｒに接続するためのものであるため、パッド１２、１３及びパッド１５、１６の幅は、それぞれ、配線パターン２０Ｘ及び２０Ｒの幅よりも広くなっている。なお、添え字Ｘは差動信号の転送（送信）側を表し、添え字Ｒは差動信号の受信側を表す。

また、これら各一対の配線パターン２０Ｘ及び２０Ｒは、パッド１２、１３、及び、パッド１５、１６から所定距離離れた位置にて切断されている。そして、その切断部分両側には、それぞれコンデンサ２３Ｘ及び２３Ｒを実装するためのパッド２１Ｘ、２２Ｘ及び２１Ｒ、２２Ｒが設けられている。なお、コンデンサ２３Ｘ及び２３Ｒは、直流信号等、不要な信号成分を遮断し、所望周波数帯の伝送信号を選択的に通過させるためのものである。

一方、パッド１１、１４、１７には、コネクタ８のグラウンド端子が接続されることから、これら各パッド１１、１４、１７は、スルーホール２６を介して多層プリント配線板６内及び裏面のグラウンドプレーン層に接続されている。また、パッド１１は、多層プリント配線板６の基板表面に設けられたグラウンドパターン２５にも接続されている。

なお、このグラウンドパターン２５は、配線パターン２０Ｘ、２０Ｒに対し、所定の間隔を空けて設けられており、その配線パターン２０Ｘ、２０Ｒ側の縁部も、スルーホール２６を介して多層プリント配線板６内及び裏面のグラウンドブレーン層に接続されている。

次に、図３に示すように、多層プリント配線板６は、基板表面のパッド１１〜１７、配線パターン２０Ｘ、２０Ｒ、グラウンドパターン２５等を構成する導電体層を、表層である第１層とし、その下方に絶縁体層７を挟んで第２層〜第１０層までの導電体層が順次積層された構成となっている。

そして、多層プリント配線板６のデータ入出力部６Ａにおいて、第２層〜第４層、第７層〜第１０層は、グラウンド電位のベタプレーン層であるグラウンドプレーン層となり、第５層及び第６層は、電源電圧が印加されたベタプレーン層である電源プレーン層となっている。

また、図４に示すように、第２層〜第４層のグラウンドプレーン層３０、４０、５０において、パッド１２、１３及びパッド１５、１６との対向位置には、それぞれ、形状の異なるくり抜き部３４Ｘ及び３４Ｒ、４４Ｘ及び４４Ｒ、５４Ｘ及び５４Ｒが設けられている。

そして、第７層は、第４層のグラウンドプレーン層５０と同様に構成されており、第８層〜第１０層のグラウンドプレーン層７０は、くり抜き部のないベタパターンにて構成されている。

すなわち、図５に示すように、第２層のグラウンドプレーン層３０には、パッド１２、１３及びパッド１５、１６とそれぞれ対向し、しかも、パッド１２−１３間及びパッド１５−１６間を含む信号入出力領域全体にくり抜き部３４Ｘ及び３４Ｒが設けられている。

また、第２層のグラウンドプレーン層３０には、パッド１２、１３及びパッド１５、１６にそれぞれ接続される一対の配線パターン２０Ｘ、２０Ｒ、及び、この配線パターン２０Ｘ、２０Ｒに設けられるコンデンサ実装用のパッド２１Ｘ、２２Ｘ、２１Ｒ、２２Ｒに対向し、しかも、これら各部の間及び周囲を含む信号伝送領域にも、くり抜き部３２が設けられている。そして、このくり抜き部３２は、パッド１２、１３及びパッド１５、１６との対向位置に配置されるくり抜き部３４Ｘ及び３４Ｒにつながっている。

次に、図６に示すように、第３層のグラウンドプレーン層４０には、第１層の配線層における差動信号の伝送経路上にそれぞれ設けられる各パッド１２、１３、１５、１６、２１Ｘ、２２Ｘ、２１Ｒ、２２Ｒとの対向位置に、これら各パッドと同形状で各パッドを個々に内包し得る大きさのくり抜き部４４Ｘ、４４Ｘ、４４Ｒ、４４Ｒ、４１Ｘ、４２Ｘ、４１Ｒ、４２Ｒが設けられている。

また、第３層のグラウンドプレーン層４０において、各パッド１２、１３、１５、１６との対向位置に設けられる一対のくり抜き部４４Ｘ及び４４Ｒには、それぞれ、各パッド１２、１３、１５、１６に接続される配線パターン２０Ｘ及び２０Ｒでの通電方向（詳しくは高周波信号の伝送方向）に沿ってくり抜き部４４Ｘ及び４４Ｒを分割するように、電流経路４０Ｘ及び４０Ｒが設けられている。

この電流経路４０Ｘ及び４０Ｒは、第１層の配線層における信号伝送に伴い第３層のグラウンドプレーン層４０にも生じるリターン電流を最短の経路で流し、放射ノイズが発生するのを抑制するためのものである。

次に、図７に示すように、第４層及び第７層のグラウンドプレーン層５０には、第３層のグラウンドプレーン層４０と同様、第１層の配線層における差動信号の伝送経路上にそれぞれ設けられる各パッド１２、１３、１５、１６、２１Ｘ、２２Ｘ、２１Ｒ、２２Ｒとの対向位置に、これら各パッドと同形状で各パッドを個々に内包し得る大きさのくり抜き部５４Ｘ、５４Ｘ、５４Ｒ、５４Ｒ、５１Ｘ、５２Ｘ、５１Ｒ、５２Ｒが設けられている。

但し、この第４層及び第７層のグラウンドプレーン層５０に設けられる一対のくり抜き部５４Ｘ、５４Ｒには、第３層のグラウンドプレーン層４０のように、くり抜き部５４Ｘ、５４Ｒを分割する電流経路４０Ｘ及び４０Ｒは設けられていない。

また、第３層のグラウンドプレーン層４０及び第４層、第７層のグラウンドプレーン層５０においては、パッド１２、１３、１５、１６との対向位置に、それぞれ、一対のくり抜き部４４Ｘ、４４Ｒ若しくは５４Ｘ、５４Ｒが設けられ、その一対のくり抜き部４４Ｘ、４４Ｒ、５４Ｘ、５４Ｒの間に導電体（グラウンドプレーン）が配置される。

そして、このグラウンドプレーンの電位が変動すると差動信号を良好に伝送できなくなり、また放射ノイズが発生するので、この部分にも、他のグラウンドプレーン層と接続するためのスルーホール２６が設けられている。

また、上記各グラウンドプレーン層３０、４０、５０において、パッド１２、１３、１５、１６との対向位置に設けられるくり抜き部３４Ｘ、３４Ｒ、４４Ｘ、４４Ｒ、５４Ｘ、５４Ｒの周囲は、第２層のグラウンドプレーン層３０のくり抜き部３２との接続部分を除いて、導電体（グラウンドプレーン）にて囲まれている。

そして、第２層のグラウンドプレーン層３０のくり抜き部３４Ｘ、３４Ｒの周囲のグラウンドプレーンと、第３層のグラウンドプレーン層４０のくり抜き部４４Ｘ、４４Ｒの周囲のグラウンドプレーンは、各くり抜き部の外周に沿って設けられた複数のビア３８にて接続されている。

この結果、これら各くり抜き部３４Ｘ、３４Ｒ、４４Ｘ、４４Ｒを、多層プリント配線板６の外周側で開放させた場合に比べて、多層プリント配線板６から周囲に放射される放射ノイズを抑制できる。

一方、第５層及び第６層は同一形状の電源プレーン層６０となっている。そして、図８に示すように、電源プレーン層６０において、パッド１２、１３及びパッド１５、１６との対向位置には、パッド１２−１３間及びパッド１５−１６間を含む信号入出力領域全体に、くり抜き部６４Ｘ及び６４Ｒが設けられている。

このくり抜き部６４Ｘ及び６４Ｒは、グラウンドプレーン層３０、４０、５０のくり抜き部３４Ｘ及び３４Ｒ、４４Ｘ及び４４Ｒ、５４Ｘ及び５４Ｒよりも面積が大きく、多層プリント配線板６の外周側で開放されている。

なお、このくり抜き部６４Ｘ及び６４Ｒを含む電源プレーン層６０は、グラウンドプレーン層５０よりも内側に設けられるので、プリント配線板６の外周側で開放されていても、くり抜き部６４Ｘ及び６４Ｒからノイズが放射することはない。

また、電源プレーン層６０において、パッド２１Ｘ、２２Ｘ、２１Ｒ、２２Ｒとの対向位置には、これら各パッドと同形状で各パッドを個々に内包し得る大きさのくり抜き部６１Ｘ、６２Ｘ、６１Ｒ、６２Ｒも設けられている。

また、電源プレーン層６０において、表層のグラウンドパターン２５や内層のグラウンドプレーン層３０、４０、５０を電気的に接続するために多層プリント配線板６を貫通するように設けられるスルーホール２６の周囲には、電源プレーン層６０がスルーホール２６に接触することのないように、抜き部６６が設けられている。

以上説明したように、本実施形態の多層プリント配線板６においては、表層（第１層）の配線層の直下に、絶縁体層７を挟んで第２層から第９層までの内層が順に積層されている。そして、第２層から第７層までの内層（グラウンドプレーン層３０、４０、５０及び電源プレーン層６０）には、それぞれ、配線層を構成する差動信号入出力用のパッド１２、１３、１５、１６との対向位置にくり抜き部３４Ｘ、３４Ｒ、４４Ｘ、４４Ｒ、５４Ｘ、５４Ｒ、６４Ｘ、６４Ｒが設けられている。

このため、こうしたくり抜き部を備えていない場合に比べて、各パッド１２、１３、１５、１６からそれぞれ一対の配線パターン２０Ｘ及び２０Ｒに至る差動信号の伝送経路で伝送特性が悪化するのを抑制して、差動信号の反射を抑制することができる。

例えば、図９は、本実施形態の電子機器２のコネクタ８に、シリアルＡＴＡのデータ用ケーブルを接続して、パッド１２、１３から一対の配線パターン２０Ｘに至る伝送経路の伝送インピーダンス（差動インピーダンスＺdiff、コモンモードインピーダンスＺcom ）を、周知のＴＤＲ（Time Domain Reflectometry）法にて測定した測定結果を表している。

図９に実線で示す測定結果から明らかなように、本実施形態の多層プリント配線板６によれば、パッド１２、１３から一対の配線パターン２０Ｘに至る伝送経路での差動インピーダンスＺdiffが、配線パターン２０Ｘの差動インピーダンス（１００Ω）と略一致している。従って、この部位で差動信号が反射するのを抑制することができる。

また、図９において、コモンモードインピーダンスＺcom は、くり抜き部を設けたパッド１２、１３の領域で上昇し、配線パターンよりも高くなっている。このため、電子機器２内部のコントローラ等で生じた差動信号のコモンモード成分は、この部位で反射して、外部には伝搬し難くなり、放射ノイズは抑制されることになる。

なお、図９において、点線で示す特性は、多層プリント配線板の内層に抜き部を設けていない場合の測定結果を表しており、本実施形態によれば、差動インピーダンスＺdiff及びコモンモードインピーダンスＺcom が共に改善できることがわかる。

また、図１０は、本実施形態の電子機器２（ＳＳＤ）のコネクタ８を、シリアルＡＴＡケーブルを介してパーソナルコンピュータへ接続し、６Ｇｂｐｓの差動信号の信号波形を実測した結果を表している。

この図から明らかなように、本実施形態の電子機器２によれば、多層プリント配線板の内層に抜きを設けていない場合と比較して、信号波形が良化していることが分かる。実際に、本実施形態の電子機器２（ＳＳＤ）によれば、データの書き込みと読み込みの信頼性を向上できることを確認できた。

また、本実施形態では、第１のベタプレーン層である第２層のグラウンドプレーン層３０だけでなく、第２のベタプレーン層である第３層、第４層のグラウンドプレーン層４０、５０にも、差動信号入出力用のパッド１２、１３、１５、１６との対向位置に、くり抜き部４４Ｘ、４４Ｒ、５４Ｘ、５４Ｒを設けている。この理由を、図１１、図１２に示すモーメント法の電磁界シミュレーションによる特性取得と、このＴＤＲ（Time Domain Reflectometry）法による測定結果に基づき説明する。

まず、本実施形態の多層基板の断面構造は、第１層の銅厚が３５μｍ、第１〜２層間の絶縁体層（一般ＦＲ−４）厚が４０μｍ、第２層の銅厚が２０μｍ、第２〜３層間の一般ＦＲ−４厚みが４０μｍである。部分的に第２層の銅がない場合、第１〜３層間の絶縁体層の厚みは１００μｍとなる。

良好な高速信号伝送のためには、反射を抑えるため、差動信号伝送経路全体の特性インピーダンスのコントロールが必要であり、シリアルＡＴＡの場合は差動インピーダンスとして、通常、１００Ωが設定される。そして、こうした差動インピーダンスのコントロールには、上述したように、対象部位の容量Ｃの調整が重要である。

図１１に示すように、第１のベタプレーン層である第２層（Ｌ２）のグラウンドプレーン層にだけ、第１層（Ｌ１）のパッド直下にくり抜き部を設けた場合、差動インピーダンスＺdiffは、配線領域の１．００〜１．１２［ｎｓ］で１００Ωよりも下がり、それ以降の１．１２〜１．２５［ｎｓ］のパッド部では最も低いところで６８Ωになっている。

なお、この測定結果は、差動２線間に結合を持たせて放射ノイズを低減させる仕様として、配線パターンの幅を９０μｍ、間隙を１００μｍとした場合のものである。
差動インピーダンス１００Ωとする配線仕様として、配線パターンの幅を５０μｍ、間隙を１５０μｍとすることも考えられるが、この場合、差動２線の結合が小さくなるため、信号伝搬に伴う放射ノイズは大きくなり、また外来ノイズの影響を受け易くなる。またこの場合、パッド部分で差動インピーダンスが８０Ωになり、信号伝送の観点で対策が必要である。

そこで、容量低減の観点から、第１層（Ｌ１）の配線パターン及びパッドのそれぞれについて実質的に絶縁体層を厚くする方法として、多層プリント配線板を、図１２に示すように構成する。

つまり、第１のベタプレーン層である第２層（Ｌ２）のグラウンドプレーン層に、これら各部に対向するくり抜き部を設け、配線よりも幅が太く容量が大きくなるパッド部分については、更に離れた第２のベタプレーン層である第３層（Ｌ３）のグラウンドプレーン層にもくり抜き部を設ける。この場合、差動インピーダンスＺdiffの測定結果は、配線部分、パッド部分ともに所望インピーダンス（１００Ω）になっている。

従って、この測定結果から、本実施形態のように、第１のベタプレーン層である第２層のグラウンドプレーン層３０だけでなく、第２のベタプレーン層である第３層、第４層のグラウンドプレーン層４０、５０にもくり抜き部を設けることで、パッド部分での容量を小さくして差動インピーダンスを配線パターンと一致させることが可能である、ことがわかる。

なお、図１２の測定結果は、差動２線間に結合を持たせて放射ノイズを低減させるために、配線パターンの幅を９０μｍ、間隙を１００μｍとした場合のものである。
また次に、本実施形態では、第１のベタプレーン層である第２層のグラウンドプレーン層３０には、上層（配線層）の一対のパッド１２、１３及び１５、１６から一対の配線パターン２０Ｘ及び２０Ｒに至る差動信号の伝送領域全体に、くり抜き部３４Ｘ、３４Ｒ、３２を設け、第２のベタプレーン層である第３層、第４層のグラウンドプレーン層４０、５０には、パッド１２、１３、１５、１６毎にくり抜き部４４Ｘ、４４Ｒ、５４Ｘ、５４Ｒを設けている。

これは、本実施形態の場合、表層（第１層）の導体と、その下の層である第２層との間の絶縁体層の厚みが４０μｍであるために、一般的な絶縁体層の厚み（１００μｍ以上）の場合と比較して、第１層と第２層との間で生じる容量が大きくなるためである。

つまり、本実施形態では、この容量を小さくするために、第２層のくり抜き部を大きくし、その結果、第２層のくり抜き部が、２つのパッド及び２つの配線パターンを包含する１つのくり抜き部となっているのである。

以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されることなく、種々変形して実施することができる。
例えば、上記実施形態では、差動信号を伝送するために一対のパッドと一対の配線パターンを備えた多層プリント配線板について説明したが、表層に、高周波信号伝送用の１本の配線パターン（マイクロストリップ線路）と、これに接続されるパッドと備えられた多層プリント配線板であれば、本発明を適用できる。

つまり、この種の多層プリント配線板においては、第２層、第３層を含む複数のベタパターン層に、パッドと対向するようにくり抜き部を設けるようにすれば、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。

また、上記実施形態における１つの構成要素が有する複数の機能を、複数の構成要素によって実現したり、１つの構成要素が有する１つの機能を、複数の構成要素によって実現したりしてもよい。また、複数の構成要素が有する複数の機能を、１つの構成要素によって実現したり、複数の構成要素によって実現される１つの機能を、１つの構成要素によって実現したりしてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加又は置換してもよい。なお、特許請求の範囲に記載した文言のみによって特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本発明の実施形態である。

また、上述した多層プリント配線板の他、当該多層プリント配線板を備えたＳＳＤやＨＤＤ等の電子機器や多層プリント配線板の設計方法など、種々の形態で本発明を実現することもできる。

２…電子機器、４…ケース、６…多層プリント配線板、６Ａ…データ入出力部、７…絶縁体層、８…コネクタ、１１〜１７…パッド、２０Ｘ，２０Ｒ…配線パターン、２１Ｘ，２１Ｒ，２２Ｘ，２２Ｒ…パッド、２３Ｘ，２３Ｒ…コンデンサ、２５…グラウンドパターン、２６…スルーホール、３０，４０，５０，７０…グラウンドプレーン層、３２，３４Ｘ，３４Ｒ，４４Ｘ，４４Ｒ，５４Ｘ，５４Ｒ，６４Ｘ，６４Ｒ…抜き部、３８…ビア、４０Ｘ，４０Ｒ…電流経路、６０…電源プレーン層。

Claims (4)

1. 絶縁体層を挟んで積層される複数の導電体層を備えた多層基板にて構成される多層プリント配線板であって、
   前記複数の導電体層として、前記多層基板の基板表面に設けられる配線層と、前記多層基板の内層として前記配線層の直下に順に設けられる複数のベタプレーン層と、を備え、
   前記配線層は、高周波信号伝送用の配線パターンと、該配線パターンに接続され該配線パターンよりも幅が広いパッドと、を備え、
   前記複数のベタプレーン層は、それぞれ、前記パッドとの対向位置に、前記パッドの形状に対応したくり抜き部を備えると共に、
   前記配線層は、前記配線パターン及び前記パッドとして、差動信号伝送用の一対の配線パターンと、該一対の配線パターンの一端にそれぞれ接続された一対のパッドと、を備え、
   前記複数のベタプレーン層のうち、前記配線層直下に位置する第１のベタプレーン層は、前記配線層の前記一対のパッド部及び前記一対の配線パターンに対向し、且つ、前記一対のパッド部の間及び前記一対の配線パターンの間を含む信号伝送領域全体に、前記くり抜き部を備え、
   前記複数のベタプレーン層のうち、前記第１のベタプレーン層とは異なる第２のベタプレーン層は、前記配線層の前記パッド毎に前記くり抜き部を備えている、多層プリント配線板。
2. 前記第１のベタプレーン層及び前記第２のベタプレーン層は、グラウンド電位に保持されるグラウンドプレーン層であり、
   前記多層基板には、第３のベタプレーン層として、電源電圧が印加される電源プレーン層が備えられ、
   前記電源プレーン層は、前記配線層の前記一対のパッド部に対向し、且つ、前記一対のパッド部の間を含む信号入出力領域全体に前記くり抜き部を備え、
   前記電源プレーン層の前記くり抜き部は、前記第１のベタプレーン層において前記一対のパッド部に対向する前記くり抜き部よりも大きい、請求項１に記載の多層プリント配線板。
3. 前記複数のベタプレーン層において、前記くり抜き部の周囲は当該ベタプレーン層を構成する導電体にて囲まれており、
   前記多層基板は、前記複数のベタプレーン層を前記くり抜き部周囲で接続するビアを備えている、請求項１又は請求項２に記載の多層プリント配線板。
4. 前記複数のベタプレーン層のうち、前記配線層直下に位置する第１のベタプレーン層の次に前記配線層に近いベタプレーン層は、前記配線層において前記パッドに接続される前記配線パターンでの通電方向に沿って前記くり抜き部を分割し、リターン電流を流す電流経路を備えている、請求項３に記載の多層プリント配線板。