JP6614903B2 - プリント回路板及びプリント配線板 - Google Patents

プリント回路板及びプリント配線板 Download PDF

Info

Publication number
JP6614903B2
JP6614903B2 JP2015196419A JP2015196419A JP6614903B2 JP 6614903 B2 JP6614903 B2 JP 6614903B2 JP 2015196419 A JP2015196419 A JP 2015196419A JP 2015196419 A JP2015196419 A JP 2015196419A JP 6614903 B2 JP6614903 B2 JP 6614903B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
signal
differential signal
semiconductor package
signal transmission
line
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2015196419A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2016092405A (ja
Inventor
仁 宮坂
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to PCT/JP2015/080472 priority Critical patent/WO2016072337A1/en
Priority to US15/518,135 priority patent/US10470296B2/en
Publication of JP2016092405A publication Critical patent/JP2016092405A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6614903B2 publication Critical patent/JP6614903B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00Printed circuits
    • H05K1/02Details
    • H05K1/0213Electrical arrangements not otherwise provided for
    • H05K1/0237High frequency adaptations
    • H05K1/0245Lay-out of balanced signal pairs, e.g. differential lines or twisted lines
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00Printed circuits
    • H05K1/02Details
    • H05K1/0213Electrical arrangements not otherwise provided for
    • H05K1/0216Reduction of cross-talk, noise or electromagnetic interference
    • H05K1/0228Compensation of cross-talk by a mutually correlated lay-out of printed circuit traces, e.g. for compensation of cross-talk in mounted connectors
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00Printed circuits
    • H05K1/02Details
    • H05K1/0213Electrical arrangements not otherwise provided for
    • H05K1/0237High frequency adaptations
    • H05K1/025Impedance arrangements, e.g. impedance matching, reduction of parasitic impedance
    • H05K1/0251Impedance arrangements, e.g. impedance matching, reduction of parasitic impedance related to vias or transitions between vias and transmission lines
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00Printed circuits
    • H05K1/18Printed circuits structurally associated with non-printed electric components
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00Printed circuits
    • H05K1/02Details
    • H05K1/0213Electrical arrangements not otherwise provided for
    • H05K1/0237High frequency adaptations
    • H05K1/0243Printed circuits associated with mounted high frequency components
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/09Shape and layout
    • H05K2201/09209Shape and layout details of conductors
    • H05K2201/09218Conductive traces
    • H05K2201/09236Parallel layout
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/09Shape and layout
    • H05K2201/09209Shape and layout details of conductors
    • H05K2201/09218Conductive traces
    • H05K2201/09245Crossing layout
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/09Shape and layout
    • H05K2201/09209Shape and layout details of conductors
    • H05K2201/095Conductive through-holes or vias
    • H05K2201/09636Details of adjacent, not connected vias
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/09Shape and layout
    • H05K2201/09209Shape and layout details of conductors
    • H05K2201/09654Shape and layout details of conductors covering at least two types of conductors provided for in H05K2201/09218 - H05K2201/095
    • H05K2201/09727Varying width along a single conductor; Conductors or pads having different widths
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/09Shape and layout
    • H05K2201/09818Shape or layout details not covered by a single group of H05K2201/09009 - H05K2201/09809
    • H05K2201/09827Tapered, e.g. tapered hole, via or groove
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/09Shape and layout
    • H05K2201/09818Shape or layout details not covered by a single group of H05K2201/09009 - H05K2201/09809
    • H05K2201/09854Hole or via having special cross-section, e.g. elliptical
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/10Details of components or other objects attached to or integrated in a printed circuit board
    • H05K2201/10007Types of components
    • H05K2201/10159Memory

Description

本発明は、差動信号の伝送路となる差動信号線を備えたプリント回路板及びプリント配線板に関する。
メモリインタフェースなどの差動信号において信号受信側の誤動作を防ぐため、一対の差動信号におけるポジティブ側の信号とネガティブ側の信号とが交差する電圧(以下、交差電圧)の許容変動量が規定されている。
信号送信側で交差電圧が規定以内であっても、プリント配線板で発生する配線間クロストークや、ポジティブ側の信号線とネガティブ側の信号線との配線長差によって、ポジティブ側の信号とネガティブ側の信号とでスルーレートや位相の差が生じる。このスルーレートや位相の差によって交差電圧の変動が生じ、信号受信側の交差電圧の規定を満たせなくなることがある。それゆえに、プリント配線板上で発生する交差電圧の変動をできる限り抑える必要がある。
そこで、従来、隣り合う2組の差動信号線間のクロストークを防止するために、2組の差動信号線との間にグラウンド線を配置するフレキシブル配線板が開示されている(特許文献1参照)。
特開2006−041193号公報
しかしながら、BGA(Ball Grid Array)などの高密度実装部品を用いる場合には、部品パッドから多数の信号線を引き出す必要がある。特許文献1に記載のプリント配線板では、高密度実装部品を実装する場合、近年の信号高速化によるスルーレートの増大や配線の密集化により、グラウンド線を跨いで差動信号線に生じるクロストーク電圧が増大していた。したがって、従来の構成では交差電圧の変動量の低減効果が低いものであった。
そこで、本発明は、信号受信側で受信される差動信号の交差電圧の変動量を低減することを目的とする。
本発明のプリント回路板は、差動信号を送信する第1の半導体パッケージと、差動信号を受信する第2の半導体パッケージと、前記第1の半導体パッケージ及び前記第2の半導体パッケージが実装されたプリント配線板と、を備え、前記プリント配線板には、前記第1の半導体パッケージと前記第2の半導体パッケージとを接続する、一対の信号伝送路である第1の信号伝送路及び第2の信号伝送路からなる第1の差動信号線と、前記第1の半導体パッケージと前記第2の半導体パッケージとを接続し、前記第1の差動信号線と並行して配置された、一対の信号伝送路である第3の信号伝送路及び第4の信号伝送路からなる第2の差動信号線と、が形成されており、前記第1の差動信号線は、前記プリント配線板の表面に垂直方向から平面視した場合に、前記第1の信号伝送路と前記第2の信号伝送路とが交差する第1交差部を少なくとも1つ有し、前記第2の差動信号線は、前記プリント配線板の表面に垂直方向から平面視した場合に、前記第3の信号伝送路と前記第4の信号伝送路とが交差する第2交差部を少なくとも1つ有し、前記第1の信号伝送路及び前記第2の信号伝送路の前記第1交差部から見て前記第1の半導体パッケージ側に配置された部分と、前記第3の信号伝送路及び前記第4の信号伝送路の前記第2交差部から見て前記第1の半導体パッケージ側に配置された部分は、前記プリント配線板の同じ配線層に配置されており、前記第2の信号伝送路と前記第3の信号伝送路は、前記第1の半導体パッケージに対して互いが隣接して接続されており、前記第1の信号伝送路と前記第4の信号伝送路は同相の信号が流れ、前記第2の信号伝送路と前記第3の信号伝送路は同相の信号が流れるように配線されていることを特徴とする。
本発明によれば、各差動信号線における一方の信号伝送路と他方の信号伝送路とが、経路の途中で交差するように配線されている。これにより、差動信号におけるポジティブ側の信号とネガティブ側の信号とのスルーレートが近づき、信号受信側で受信される差動信号の交差電圧の変動量が低減する。
本発明の第1実施形態に係るプリント回路板を示す平面図である。 本発明の第1実施形態に係るプリント回路板の原理を説明するための図である。 本発明の第2実施形態に係るプリント回路板を示す平面図である。 本発明の第3実施形態に係るプリント回路板を示す平面図である。 本発明の第4実施形態に係るプリント回路板を示す平面図である。 本発明の第5実施形態に係るプリント回路板を示す平面図である。 実施例1及び比較例1,2における交差電圧のシミュレーション結果を示すグラフである。 比較例1,2のプリント回路板における配線構造を示す模式図である。 比較例1のプリント回路板における各信号の波形図である。 実施例2における交差電圧のシミュレーション結果を示すグラフである。 実施例3,4における交差電圧のシミュレーション結果を示すグラフである。
以下、本発明を実施するための形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
[第1実施形態]
図1は、本発明の第1実施形態に係るプリント回路板を示す平面図である。プリント回路板100は、プリント配線板101と、プリント配線板101に実装された、第1の半導体パッケージであるIC111及び第2の半導体パッケージであるIC112と、を備えている。なお、プリント配線板とは、電子部品が実装されていない状態のプリント基板を示し、プリント回路板とは、電子部品が実装されたプリント基板を示している。
プリント配線板101は、導体パターンが配置された導体層を複数有する多層(例えば4層)のプリント配線板である。導体層である内層のうちの1つが主に不図示の電源パターンが配置された電源層であり、1つが主に不図示のグラウンドパターンが配置されたグラウンド層である。電源パターンは、電源電位が印加される、プレーン状に形成された導体であり、グラウンドパターンは、グラウンド電位が印加される、プレーン状に形成された導体である。電源パターン及びグラウンドパターンがプレーン状であるため、広面積であり、電源電位及びグラウンド電位が安定化されている。なお、電源層には、電源電位が印加される導体以外の導体(グラウンド線や信号線等)が配置されていてもよく、また、グラウンド層には、グラウンド電位が印加される導体以外の導体(電源線や信号線等)が配置されていてもよい。
プリント配線板101の一対の表層(表面)101A,101Bは、主に信号線が配置される信号配線層(第1信号配線層及び第2信号配線層)である。なお、信号配線層には、信号が印加される導体以外の導体(グラウンド線や電源線等)が配置されていてもよい。
一対の表層101A,101Bのうち、一方の表層101AにはIC111が実装され、他方の表層101BにはIC112が実装されている。
第1実施形態では、第1信号配線層である表層101Aには、絶縁体層を介してグラウンド層が隣接して配置され、第2信号配線層である表層101Bには、絶縁体層を介して電源層が隣接して配置されている。このように、第1信号配線層、グラウンド層、電源層及び第2信号配線層の4つの導体層が絶縁体層を介して積層された4層のプリント配線板101が構成されている。
IC111は、複数(第1実施形態では2つ)の信号出力回路(信号送信回路、ドライバ)121,121を有する。また、IC112は、複数(第1実施形態では2つ)の信号入力回路(信号受信回路、レシーバ)131,131を有する。
信号出力回路(第1の信号送信回路)121は、一対の差動信号(ポジティブ側の差動信号P1及びネガティブ側の差動信号N1)P1,N1を出力(送信)する一対の出力端子(送信端子)121P,121Nを有する。即ち、信号出力回路121は、差動信号P1を出力する出力端子121Pと、差動信号N1を出力する出力端子121Nとを有する。
同様に、信号出力回路(第2の信号送信回路)121は、一対の差動信号(ポジティブ側の差動信号P2及びネガティブ側の差動信号N2)P2,N2を出力(送信)する一対の出力端子(送信端子)121P,121Nを有する。即ち、信号出力回路121は、差動信号P2を出力する出力端子121Pと、差動信号N2を出力する出力端子121Nとを有する。これら複数の信号出力回路121,121は、同一の回路構成である。
信号入力回路(第1の信号受信回路)131は、一対の差動信号P1,N1を入力(受信)する一対の入力端子(受信端子)131P,131Nを有する。即ち、信号入力回路131は、差動信号P1を入力する入力端子131Pと、差動信号N1を入力する入力端子131Nとを有する。
同様に、信号入力回路(第2の信号受信回路)131は、一対の差動信号P2,N2を入力(受信)する一対の入力端子(受信端子)131P,131Nを有する。即ち、信号入力回路131は、差動信号P2を入力する入力端子131Pと、差動信号N2を入力する入力端子131Nとを有する。これら複数の信号入力回路131,131は、同一の回路構成である。
第1実施形態では、複数の信号出力回路121,121が、1つの半導体パッケージでパッケージ化されている場合について説明するが、個別の半導体パッケージで構成されていてもよい。同様に、複数の信号入力回路131,131が、1つの半導体パッケージでパッケージ化されている場合について説明するが、個別の半導体パッケージで構成されていてもよい。
プリント配線板101には、配線方向の一端に一対の出力端子が接続され、配線方向の他端に一対の入力端子が接続されて、一対の差動信号の伝送路となる一対の信号伝送路が複数組、並行して形成されている。
即ち、プリント配線板101には、複数組(第1実施形態では2組)の差動信号線140(第1の差動信号線),140(第2の差動信号線)が配線方向と直交する方向に互いに間隔をあけて並行して形成されている。各差動信号線140,140は、それぞれ一対の信号伝送路からなる。即ち、差動信号線140は、ネガティブ側の差動信号N1の伝送路となる差動信号線140N(第1の信号伝送路)と、ポジティブ側の差動信号P1の伝送路となる差動信号線140P(第2の信号伝送路)とからなる。差動信号線140は、ポジティブ側の差動信号P2の伝送路となる差動信号線140P(第3の信号伝送路)と、ネガティブ側の差動信号N2の伝送路となる差動信号線140N(第4の信号伝送路)とからなる。差動信号線140Pと差動信号線140Nとは、互いに隣接して配置されている。差動信号線140Pと差動信号線140Nとは、互いに隣接して配置されている。これらIC111の信号出力回路121,121、IC112の信号入力回路131,131及び差動信号線140,140を有して差動伝送回路160が構成されている。
差動信号線140Nは、ランド141N、信号パターン142N(第1の配線パターン)、信号ヴィア143N、信号パターン144N(第2の配線パターン)及びランド145Nを有して構成されている。ランド141Nは、表層101Aに形成され、出力端子121Nがはんだ等で接合される導体であり、差動信号線140Nの配線方向の一端となる。信号ヴィア143Nは、プリント配線板101に形成されたヴィアホール(スルーホール)に形成された導体である。信号パターン142Nは、表層101Aに形成された導体であり、信号ヴィア143Nに対してIC111側(第1の半導体パッケージ側)に配置され、ランド141Nと信号ヴィア143Nとを電気的に接続する。ランド145Nは、表層101Bに形成され、入力端子131Nがはんだ等で接合される導体であり、差動信号線140Nの配線方向の他端となる。信号パターン144Nは、表層101Bに形成された導体であり、信号ヴィア143Nに対してIC112側(第2の半導体パッケージ側)に配置され、ランド145Nと信号ヴィア143Nとを電気的に接続する。
差動信号線140Pは、ランド141P、信号パターン142P(第3の配線パターン)、信号ヴィア143P、信号パターン144P(第4の配線パターン)及びランド145Pを有して構成されている。ランド141Pは、表層101Aに形成され、出力端子121Pがはんだ等で接合される導体であり、差動信号線140Pの配線方向の一端となる。信号ヴィア143Pは、プリント配線板101に形成されたヴィアホール(スルーホール)に形成された導体である。信号パターン142Pは、表層101Aに形成された導体であり、信号ヴィア143Pに対してIC111側(第1の半導体パッケージ側)に配置され、ランド141Pと信号ヴィア143Pとを電気的に接続する。ランド145Pは、表層101Bに形成され、入力端子131Pがはんだ等で接合される導体であり、差動信号線140Pの配線方向の他端となる。信号パターン144Pは、表層101Bに形成された導体であり、信号ヴィア143Pに対してIC112側(第2の半導体パッケージ側)に配置され、ランド145Pと信号ヴィア143Pとを電気的に接続する。
差動信号線140Pは、ランド141P、信号パターン142P(第5の配線パターン)、信号ヴィア143P、信号パターン144P(第6の配線パターン)及びランド145Pを有して構成されている。ランド141Pは、表層101Aに形成され、出力端子121Pがはんだ等で接合される導体であり、差動信号線140Pの配線方向の一端となる。信号ヴィア143Pは、プリント配線板101に形成されたヴィアホール(スルーホール)に形成された導体である。信号パターン142Pは、表層101Aに形成された導体であり、信号ヴィア143Pに対してIC111側(第1の半導体パッケージ側)に配置され、ランド141Pと信号ヴィア143Pとを電気的に接続する。ランド145Pは、表層101Bに形成され、入力端子131Pがはんだ等で接合される導体であり、差動信号線140Pの配線方向の他端となる。信号パターン144Pは、表層101Bに形成された導体であり、信号ヴィア143Pに対してIC112側(第2の半導体パッケージ側)に配置され、ランド145Pと信号ヴィア143Pとを電気的に接続する。
差動信号線140Nは、ランド141N、信号パターン142N(第7の配線パターン)、信号ヴィア143N、信号パターン144N(第8の配線パターン)及びランド145Nを有して構成されている。ランド141Nは、表層101Aに形成され、出力端子121Nがはんだ等で接合される導体であり、差動信号線140Nの配線方向の一端となる。信号ヴィア143Nは、プリント配線板101に形成されたヴィアホール(スルーホール)に形成された導体である。信号パターン142Nは、表層101Aに形成された導体であり、信号ヴィア143Nに対してIC111側(第1の半導体パッケージ側)に配置され、ランド141Nと信号ヴィア143Nとを電気的に接続する。ランド145Nは、表層101Bに形成され、入力端子131Nがはんだ等で接合される導体であり、差動信号線140Nの配線方向の他端となる。信号パターン144Nは、表層101Bに形成された導体であり、信号ヴィア143Nに対してIC112側(第2の半導体パッケージ側)に配置され、ランド145Nと信号ヴィア143Nとを電気的に接続する。
以上、隣り合う2組の差動信号線140,140における差動信号線140P,140N,140P,140Nは、第1層である表層101Aと、第1層とは異なる第2層である表層101Bとに信号ヴィアを介して配線されている。
2組の差動信号線140,140は隣り合うように配置されている。第1実施形態では、隣り合う2組の差動信号線140,140の間には、グラウンド線や電源線等の他の導体が介在していない。
また、隣り合う差動信号線140Pと差動信号線140Nとの間、及び隣り合う差動信号線140Pと差動信号線140Nとの間にも、グラウンド線や電源線等の他の導体が介在していない。
ここで、図1に示すように、プリント配線板101の表層(表面)101A,101Bに垂直な方向(垂直方向)をZ方向とする。第1実施形態では、Z方向から平面視した場合、差動信号線140(140)における一方の差動信号線140P(140P)と他方の差動信号線140N(140N)とが、信号線の経路の途中で1回交差するように配線されている。即ち、差動信号線140と差動信号線140のポジティブ側/ネガティブ側の信号線の並び順が、それぞれ交差領域を形成する信号ヴィア143P,143Nと交差領域を形成する信号ヴィア143P,143Nで交差している。
具体的には、信号出力回路121,121に近い側では、ネガティブ側の信号パターン142N、ポジティブ側の信号パターン142P、ポジティブ側の信号パターン142P、ネガティブ側の信号パターン142Nの並び順となる。また、信号入力回路131,131に近い側では、ポジティブ側の信号パターン144P、ネガティブ側の信号パターン144N、ネガティブ側の信号パターン144N、ポジティブ側の信号パターン144Pの並び順となる。
換言すると、信号出力回路121,121に近い側では、差動信号線140のうちポジティブ側の信号線140Pと、差動信号線140のうちポジティブ側の信号線140Pとが向かい合っている。また、信号入力回路131,131に近い側では、差動信号線140のうちネガティブ側の信号線140Nと、差動信号線140のうちネガティブ側の信号線140Nとが向かい合っている。
このように、第1実施形態では、差動信号線140,140において、信号ヴィア143P,143Nと信号ヴィア143P,143Nが、信号線の経路の途中で交差する部分を構成している。即ち、差動信号線140(140)は、表層101Aと表層101Bとで、一方の差動信号線140P(140P)と他方の差動信号線140N(140N)とが交差するように配線されている。
第1実施形態の構成では、差動信号線140のポジティブ側の信号線140Pの信号パターン142Pから差動信号線140のポジティブ側の信号線140Pの信号パターン142Pにクロストークが重畳する。一方、差動信号線140のネガティブ側の信号線140Nの信号パターン144Nから差動信号線140のネガティブ側の信号線140Nの信号パターン144Nには、ポジティブ側の信号線とは逆相のクロストークが重畳する。
同様に、差動信号線140のポジティブ側の信号線140Pの信号パターン142Pから差動信号線140のポジティブ側の信号線140Pの信号パターン142Pにクロストークが重畳する。一方、差動信号線140のネガティブ側の信号線140Nの信号パターン144Nから差動信号線140のネガティブ側の信号線140Nの信号パターン144Nには、ポジティブ側の信号線とは逆相のクロストークが重畳する。
これにより、各信号入力回路131,131の入力端子131P,131N,131P,131Nにおいて、ポジティブ側の信号とネガティブ側の信号とでクロストークによるスルーレートの変動量が近付く。従って、差動信号P1,N1(P2,N2)の交差電圧の変動量が低減する。
また、複数組の差動信号線のうち隣り合う2組の差動信号線140,140について配置が交差する部分が、2組の差動信号線140,140の間の配線方向に沿う中心線Cに対して線対称となるように形成されている。
第1実施形態では、配置が交差する部分は、信号ヴィア143P,143Nと信号ヴィア143P,143Nである。したがって、信号ヴィア143P,143Nと信号ヴィア143P,143Nとが中心線Cに対して線対称に配置されている。このように、線対称構成にすることで、信号パターン142Pと信号パターン142Pとの間で重畳するクロストークと、信号パターン144Nと信号パターン144Nとの間で重畳するクロストークとの位相が効果的に一致する。これにより、差動信号の交差電圧の変動量が効果的に低減する。
更に、第1実施形態では、差動信号線140と差動信号線140とが、中心線Cに対して線対称に配置されている。このように、線対称構成にすることで、信号パターン142Pと信号パターン142Pとの間で重畳するクロストークと、信号パターン144Nと信号パターン144Nとの間で重畳するクロストークとの位相が更に効果的に一致する。これにより、差動信号の交差電圧の変動量が更に効果的に低減する。
また、図1のように、信号ヴィア143P,143Nと信号ヴィア143P,143Nとは、クロストークを低減するために、隣接しないように互いに2組の差動信号線140,140における外側へ配置することが好ましい。
また、第1実施形態では、隣り合う2組の差動信号線140,140について、差動信号線140と差動信号線140との間で隣接して配置される各配線部分を伝達する信号が同相となるように配線されている。ここで、信号パターン142Pと信号パターン142Pとが、隣接して配置される配線部分であり、信号パターン144Nと信号パターン144Nとが、隣接して配置される配線部分である。
隣接して配置される各配線部分(信号パターン142Pと信号パターン142P、信号パターン144Nと信号パターン144N)を伝搬する差動信号が同相の場合、隣接して配置される各配線部分間の電界結合が強くなり、交差電圧が低減する。一方、隣接して配置される各配線部分を伝搬する信号が逆相の場合、磁界結合が強まり、交差電圧の変動量が低減する。
信号の向きに対するクロストークの発生する向き(電圧の正負)は、出力インピーダンスや基板、終端条件によって異なる。すなわち、隣接して配置される各配線部分に流れる信号が同方向の場合、隣り合う一方の配線部分から発生するクロストークは、一方の配線部分を流れる信号の、立ち上がり/立ち下がり時間を短くする。また、交差電圧の変動改善に加え、アイパターンの開口も改善させることが出来る。逆に、隣接して配置される各配線部分に流れる信号が逆方向の場合、隣り合う一方の配線部分から発生するクロストークは、一方の配線部分を流れる信号の、立ち上がり/立ち下がり時間が長くする。また、交差電圧の変動に加え、オーバー/アンダーシュートの抑制が可能となる。
実際には、設計上の制約(アイパターンの開口を優先するかオーバー/アンダーシュートを優先するか)を考慮した上で、隣り合う2組の差動信号線から受けるクロストークを同相となるように配線するか逆相となるように配線するかを選択するのが良い。
なお、信号ヴィア143P,143Nと信号ヴィア143P,143Nとが線対称に配置されない場合であっても、ポジティブ側とネガティブ側に互いに逆相のクロストークが一部重畳されるため、交差電圧の変動の低減は可能となる。また、信号ヴィア143P,143Nと信号ヴィア143P,143Nとが隣接配置される場合も信号パターンにおけるクロストークの方が通常のプリント配線板では大きいため、交差電圧の変動の影響は小さい。
また、信号ヴィア143P,143N及び信号ヴィア143P,143NがIC111とIC112との中心付近に配置されているが、これに限定するものではない。中心に配置されない場合でもポジティブ配線とネガティブ配線とに互いに逆相のクロストークが一部重畳されるため、交差電圧の変動の低減は可能となる。
図2は、本発明の第1実施形態に係るプリント回路板100の原理を説明するための図である。図2(a)は、プリント回路板100における配線構造の模式図であり、図2(b)は、各信号P1,N1,P2,N2の波形図である。なお、図2(b)において、実線がクロストークを受けた場合、点線がクロストークがない場合を示している。
信号出力回路121,121と信号入力回路131,131との間で、2組の差動信号線140,140が隣接して配置されている。信号出力回路121,121から配線並び替え部(信号ヴィア)迄の区間Iと、配線並び替え部から信号入力回路131,131迄の区間IIとでポジティブ側/ネガティブ側の信号線の並び順が変更されている。つまり、図2(a)は、経路の途中で配線の並び替えが行われる様子を模式的に表している。
図2(a)では、区間Iにおいて差動信号線140,140は、ネガティブ側の信号線140N、ポジティブ側の信号線140P、ポジティブ側の信号線140P、ネガティブ側の信号線140Nの並び順になっている。区間IIにおいて差動信号線140,140は、ポジティブ側の信号線140P、ネガティブ側の信号線140N、ネガティブ側の信号線140N、ポジティブ側の信号線140Pの並び順になっている。
上記伝送路のクロストークを考えると、区間Iでは、ポジティブ側の信号線140Pとポジティブ側の信号線140Pとが隣接配置されているため、図2(b)に示すように、この2線間で主にクロストークによる波形変化が発生する。信号線140P,140Pを伝搬する差動信号が同相であるので、ポジティブ側の信号線140Pと信号線140Pの各々に、コモンモードクロストークが重畳する。
一方で、区間IIでは、ネガティブ側の信号線140Nとネガティブ側の信号線140Nとが隣接配置されているため、図2(b)に示すように、この2線間で主にクロストークによる波形変化が発生する。信号線140N,140Nを伝搬する差動信号が同相であるので、ネガティブ側の信号線140Nと信号線140Nの各々に、コモンモードクロストークが重畳する。
つまり、差動信号線140のポジティブ側の信号線140Pはコモンモードクロストークによってスルーレートが変動する。ネガティブ側の信号線140Nは信号線140Pが受けるクロストークとは逆相のコモンモードクロストークによってスルーレートが変動する。
同様に、差動信号線140のポジティブ側の信号線140Pはコモンモードクロストークによってスルーレートが変動する。ネガティブ側の信号線140Nは信号線140Pが受けるクロストークとは逆相のコモンモードクロストークによってスルーレートが変動する。
これにより、信号受信側、即ち各信号入力回路131,131の入力端子で、差動信号におけるポジティブ側の信号とネガティブ側の信号とのスルーレートが近づくことで、差動信号の交差電圧の変動量が低減する。
さらに、2組の差動信号線140,140は、区間Iにおいて隣接して配置される各配線部分の配線方向の配線長と、区間IIにおいて隣接して配置される各配線部分の配線方向の配線長とが等しくなるように配線されている。なお本願発明における実施形態において、配線長が等しいとは、3mm以下の配線長の差を言う。ただし、この配線長の差は、伝送する信号の周波数にもよる。
具体的には、信号パターン142P(142P)と信号パターン144N(144N)との配線長が等しい。また、第1実施形態では、信号パターン142Pと信号パターン142P、信号パターン144Nと信号パターン144Nとの配線長が等しい。
以上の構成により、差動信号線140と差動信号線140の各々のポジティブ側の信号線140P,140Pとネガティブ側の信号線140N,140Nに重畳するクロストークが逆相でかつ等量となる。それ故、ポジティブ側の信号とネガティブ側の信号のスルーレートはクロストークによる変動量が同一となるため、一対の差動信号の交差電圧の変動量がより低減する。
ここで、差動信号線140Pの立ち上り/立ち下り時間をTrfP1とする。一対の差動信号P1に対する一対の差動信号P2の出力位相差をδP2,P1とする。また、差動信号線140Pに対する差動信号線140Pの配線長差をΔl140P2,140P1、差動信号線140Pに対する差動信号線140Nの配線長差をΔl140N2,140P1、差動信号線周囲の絶縁体に対する実効比誘電率をεとする。この時、交差電圧の変動量の低減効果を十分に発揮させるために、以下の数式が成り立っていることが好ましい(cは光速)。なお、差動信号線140N、140P、140Nの立ち上り/立ち下り時間についても同様である。
Figure 0006614903
また、図1に示す構成で交差電圧の変動量の低減効果が顕著に現れるのは、分布定数線路としての考慮が必要な配線長でクロストークが重畳する場合である。差動信号線140Pの信号パターン142Pの長さ(区間Iの長さ)をL142P1とする。また、差動信号線140Pの信号パターン144Pの長さ(区間IIの長さ)をL144P1とする。この時、交差電圧の変動量の低減効果を十分に発揮させるために、以下の数式を満たすことが好ましい。なお、信号パターン142N1、142P2、142N2、144N1、144P2、144Nについても同様である。また、信号反射の影響を受けないように、信号出力回路121、信号入力回路131、配線パターン142P,142N,144P,144N、配線並び替え部である信号ヴィア143P,143Nのインピーダンスは揃えておくことが好ましい。
Figure 0006614903
第1実施形態において、プリント配線板101は、4層構成の例で示したが、4層に限定するものではない。また、信号パターン142Pと信号パターン142Pとの間や信号パターン144Nと信号パターン144Nとの間にグラウンド線などの信号線以外の配線が介在していてもよい。
隣接して配置される各配線部分(信号パターン142Pと信号パターン142P、信号パターン144Nと信号パターン144N)を伝搬する差動信号が同相でなくてもよく、逆相やランダムパルスであっても交差電圧の変動量の低減効果は発揮される。そのため、2組の差動信号線140,140のポジティブ/ネガティブの配線の並び順は第1実施形態に限定されず、どのような組み合わせであってもよい。
また、第1実施形態では、プリント配線板101が、2組の差動信号線140,140を有する場合について説明したが、これに限定するものではなく、差動信号線を3組以上有している場合についても本発明は適用可能である。この場合、複数組の差動信号線のうち、隣り合う2組の差動信号線について、第1実施形態のように、各差動信号線における一方の信号線と他方の信号線とが、経路の途中で交差するように配線されていればよい。
[第2実施形態]
次に、本発明の第2実施形態に係るプリント回路板について説明する。図3は、本発明の第2実施形態に係るプリント回路板を示す平面図である。図3に示すプリント回路板200は、プリント配線板201と、プリント配線板201に実装された、第1の半導体パッケージであるIC211及び第2の半導体パッケージであるIC212と、を備えている。
プリント配線板201は、導体パターンが配置された導体層を複数有する多層(例えば4層)のプリント配線板である。導体層である内層のうちの1つが主に不図示の電源パターンが配置された電源層であり、1つが主に不図示のグラウンドパターンが配置されたグラウンド層である。電源パターンは、電源電位が印加される、プレーン状に形成された導体であり、グラウンドパターンは、グラウンド電位が印加される、プレーン状に形成された導体である。なお、電源層には、電源電位が印加される導体以外の導体(グラウンド線や信号線等)が配置されていてもよく、また、グラウンド層には、グラウンド電位が印加される導体以外の導体(電源線や信号線等)が配置されていてもよい。
プリント配線板201の一対の表層(表面)201A,201Bは、主に信号線が配置される信号配線層(第1信号配線層及び第2信号配線層)である。なお、信号配線層には、信号が印加される導体以外の導体(グラウンド線や電源線等)が配置されていてもよい。
一対の表層201A,201Bのうち一方の表層201Aには、IC211及びIC212が実装されている。即ち、IC211及びIC212は、同一の面201Aに実装されている。
第2実施形態では、第1信号配線層である表層201Aには、絶縁体層を介してグラウンド層が隣接して配置され、第2信号配線層である表層201Bには、絶縁体層を介して電源層が隣接して配置されている。このように、第1信号配線層、グラウンド層、電源層及び第2信号配線層の4つの導体層が絶縁体層を介して積層された4層のプリント配線板201が構成されている。
IC211は、複数(第2実施形態では2つ)の信号出力回路(信号送信回路、ドライバ)221,221を有する。また、IC212は、複数(第2実施形態では2つ)の信号入力回路(信号受信回路、レシーバ)231,231を有する。
信号出力回路(第1の信号送信回路)221は、一対の差動信号(ポジティブ側の差動信号P1及びネガティブ側の差動信号N1)P1,N1を出力(送信)する一対の出力端子(送信端子)221P,221Nを有する。即ち、信号出力回路221は、差動信号P1を出力する出力端子221Pと、差動信号N1を出力する出力端子221Nとを有する。
同様に、信号出力回路(第2の信号送信回路)221は、一対の差動信号(ポジティブ側の差動信号P2及びネガティブ側の差動信号N2)P2,N2を出力(送信)する一対の出力端子(送信端子)221P,221Nを有する。即ち、信号出力回路221は、差動信号P2を出力する出力端子221Pと、差動信号N2を出力する出力端子221Nとを有する。これら複数の信号出力回路221,221は、同一の回路構成である。
信号入力回路(第1の信号受信回路)231は、一対の差動信号P1,N1を入力(受信)する一対の入力端子(受信端子)231P,231Nを有する。即ち、信号入力回路231は、差動信号P1を入力する入力端子231Pと、差動信号N1を入力する入力端子231Nとを有する。
同様に、信号入力回路(第2の信号受信回路)231は、一対の差動信号P2,N2を入力(受信)する一対の入力端子(受信端子)231P,231Nを有する。即ち、信号入力回路231は、差動信号P2を入力する入力端子231Pと、差動信号N2を入力する入力端子231Nとを有する。これら複数の信号入力回路231,231は、同一の回路構成である。
第2実施形態では、複数の信号出力回路221,221が、1つの半導体パッケージでパッケージ化されている場合について説明するが、個別の半導体パッケージで構成されていてもよい。同様に、複数の信号入力回路231,231が、1つの半導体パッケージでパッケージ化されている場合について説明するが、個別の半導体パッケージで構成されていてもよい。
プリント配線板201には、配線方向の一端に一対の出力端子が接続され、配線方向の他端に一対の入力端子が接続されて、一対の差動信号の伝送路となる差動信号線が複数組、並行して形成されている。
即ち、プリント配線板201には、複数組(第2実施形態では2組)の差動信号線240(第1の差動信号線),240(第2の差動信号線)が配線方向と直交する方向に互いに間隔をあけて並行して形成されている。各差動信号線240,240は、それぞれ一対の信号伝送路からなる。即ち、差動信号線240は、ネガティブ側の差動信号N1の伝送路となる差動信号線240N(第1の信号伝送路)と、ポジティブ側の差動信号P1の伝送路となる差動信号線240P(第2の信号伝送路)とからなる。差動信号線240は、ポジティブ側の差動信号P2の伝送路となる差動信号線240P(第3の信号伝送路)と、ネガティブ側の差動信号N2の伝送路となる差動信号線240N(第4の信号伝送路)とからなる。差動信号線240Pと差動信号線240Nとは、互いに隣接して配置されている。差動信号線240Pと差動信号線240Nとは、互いに隣接して配置されている。これらIC211の信号出力回路221,221、IC212の信号入力回路231,231及び差動信号線240,240を有して差動伝送回路260が構成されている。
差動信号線240Nは、ランド241N、信号パターン242N(第1の配線パターン)及び信号ヴィア243Nを有している。また差動信号線240Nは、信号パターン244N(第2の配線パターン)、信号ヴィア245N、信号パターン246N(第3の配線パターン)及びランド247Nを有している。ランド241Nは、表層201Aに形成され、出力端子221Nがはんだ等で接合される導体であり、差動信号線240Nの配線方向の一端となる。ランド247Nは、表層201Aに形成され、入力端子231Nがはんだ等で接合される導体であり、差動信号線240Nの配線方向の他端となる。信号ヴィア243N,245Nは、プリント配線板201に形成されたヴィアホール(スルーホール)に形成された導体である。
信号パターン242Nは、表層201Aに形成された導体であり、信号ヴィア243Nに対してIC211側(第1の半導体パッケージ側)に配置され、ランド241Nと信号ヴィア243Nとを電気的に接続する。信号パターン244Nは、表層201Bに形成された導体であり、信号ヴィア243Nと信号ヴィア245Nとの間に配置され、信号ヴィア243Nと信号ヴィア245Nとを電気的に接続する。信号パターン246Nは、表層201Aに形成された導体であり、信号ヴィア245Nに対してIC212側(第2の半導体パッケージ側)に配置され、信号ヴィア245Nとランド247Nとを電気的に接続する。
差動信号線240Pは、ランド241P、信号パターン242P(第4の配線パターン)及び信号ヴィア243Pを有している。また差動信号線240Pは、信号パターン244P(第5の配線パターン)、信号ヴィア245P、信号パターン246P(第6の配線パターン)及びランド247Pを有している。ランド241Pは、表層201Aに形成され、出力端子221Pがはんだ等で接合される導体であり、差動信号線240Pの配線方向の一端となる。ランド247Pは、表層201Aに形成され、入力端子231Pがはんだ等で接合される導体であり、差動信号線240Pの配線方向の他端となる。信号ヴィア243P,245Pは、プリント配線板201に形成されたヴィアホール(スルーホール)に形成された導体である。
信号パターン242Pは、表層201Aに形成された導体であり、信号ヴィア243Pに対してIC211側(第1の半導体パッケージ側)に配置され、ランド241Pと信号ヴィア243Pとを電気的に接続する。信号パターン244Pは、表層201Bに形成された導体であり、信号ヴィア243Pと信号ヴィア245Pとの間に配置され、信号ヴィア243Pと信号ヴィア245Pとを電気的に接続する。信号パターン246Pは、表層201Aに形成された導体であり、信号ヴィア245Pに対してIC212側(第2の半導体パッケージ側)に配置され、信号ヴィア245Pとランド247Pとを電気的に接続する。
差動信号線240Pは、ランド241P、信号パターン242P(第7の配線パターン)及び信号ヴィア243Pを有している。また差動信号線240Pは、信号パターン244P(第8の配線パターン)、信号ヴィア245P、信号パターン246P(第9の配線パターン)及びランド247Pを有している。ランド241Pは、表層201Aに形成され、出力端子221Pがはんだ等で接合される導体であり、差動信号線240Pの配線方向の一端となる。ランド247Pは、表層201Aに形成され、入力端子231Pがはんだ等で接合される導体であり、差動信号線240Pの配線方向の他端となる。信号ヴィア243P,245Pは、プリント配線板201に形成されたヴィアホール(スルーホール)に形成された導体である。
信号パターン242Pは、表層201Aに形成された導体であり、信号ヴィア243Pに対してIC211側(第1の半導体パッケージ側)に配置され、ランド241Pと信号ヴィア243Pとを電気的に接続する。信号パターン244Pは、表層201Bに形成された導体であり、信号ヴィア243Pと信号ヴィア245Pとの間に配置され、信号ヴィア243Pと信号ヴィア245Pとを電気的に接続する。信号パターン246Pは、表層201Aに形成された導体であり、信号ヴィア245Pに対してIC212側(第2の半導体パッケージ側)に配置され、信号ヴィア245Pとランド247Pとを電気的に接続する。
差動信号線240Nは、ランド241N、信号パターン242N(第10の配線パターン)及び信号ヴィア243Nを有している。また差動信号線240Nは、信号パターン244N(第11の配線パターン)、信号ヴィア245N、信号パターン246N(第12の配線パターン)及びランド247Nを有している。ランド241Nは、表層201Aに形成され、出力端子221Nがはんだ等で接合される導体であり、差動信号線240Nの配線方向の一端となる。ランド247Nは、表層201Aに形成され、入力端子231Nがはんだ等で接合される導体であり、差動信号線240Nの配線方向の他端となる。信号ヴィア243N,245Nは、プリント配線板201に形成されたヴィアホール(スルーホール)に形成された導体である。
信号パターン242Nは、表層201Aに形成された導体であり、信号ヴィア243Nに対してIC211側(第1の半導体パッケージ側)に配置され、ランド241Nと信号ヴィア243Nとを電気的に接続する。信号パターン244Nは、表層201Bに形成された導体であり、信号ヴィア243Nと信号ヴィア245Nとの間に配置され、信号ヴィア243Nと信号ヴィア245Nとを電気的に接続する。信号パターン246Nは、表層201Aに形成された導体であり、信号ヴィア245Nに対してIC212側(第2の半導体パッケージ側)に配置され、信号ヴィア245Nとランド247Nとを電気的に接続する。
以上、隣り合う2組の差動信号線240,240における差動信号線240P,240N,240P,240Nは、第1層である表層201Aと、第1層とは異なる第2層である表層201Bとに複数の信号ヴィアを介して配線されている。
2組の差動信号線240,240は隣り合うように配置されている。第2実施形態では、隣り合う2組の差動信号線240,240の間には、グラウンド線や電源線等の他の導体が介在していない。
また、隣り合う差動信号線240Pと差動信号線240Nとの間、及び隣り合う差動信号線240Pと差動信号線240Nとの間にも、グラウンド線や電源線等の他の導体が介在していない。
ここで、図3に示すように、プリント配線板201の表層(表面)201A,201Bに垂直な方向(垂直方向)をZ方向とする。第2実施形態では、Z方向から平面視した場合、差動信号線240(240)における一方の差動信号線240P(240P)と他方の差動信号線240N(240N)とが、経路の途中で2回交差するように配線されている。即ち、差動信号線240と差動信号線240のポジティブ側/ネガティブ側の信号線の並び順がそれぞれ交差している。
具体的には、信号出力回路221,221に近い側では、ネガティブ側の信号パターン242N、ポジティブ側の信号パターン242P、ポジティブ側の信号パターン242P、ネガティブ側の信号パターン242Nの並び順となる。また、信号出力回路と信号入力回路との中間(信号ヴィア間)では、ポジティブ側の信号パターン244P、ネガティブ側の信号パターン244N、ネガティブ側の信号パターン244N、ポジティブ側の信号パターン244Pの並び順となる。また、信号入力回路231,231に近い側では、ネガティブ側の信号パターン246N、ポジティブ側の信号パターン246P、ポジティブ側の信号パターン246P、ネガティブ側の信号パターン246Nの並び順となる。即ち、信号パターン246P,246N,246P,246Nのポジティブ/ネガティブの配線の並び順は、信号パターン242P,242N,242P,242Nのポジティブ/ネガティブの配線の並び順と同じである。一方、信号パターン244P,244N,244P,244Nのポジティブ/ネガティブの配線の並び順は、信号パターン242P,242N,242P,242Nのポジティブ/ネガティブの配線の並び順と異なる。
換言すると、信号出力回路221,221に近い側では、差動信号線240のうちポジティブ側の信号線240Pと、差動信号線240のうちポジティブ側の信号線240Pとが向かい合っている。中間部分(信号ヴィア間)では、差動信号線240のうちネガティブ側の信号線240Nと、差動信号線240のうちネガティブ側の信号線240Nとが向かい合っている。また、信号入力回路231,231に近い側では、差動信号線240のうちポジティブ側の信号線240Pと、差動信号線240のうちポジティブ側の信号線240Pとが向かい合っている。
このように、第2実施形態では、差動信号線240,240において、信号ヴィア243P,243Nと信号ヴィア243P,243Nが、配線方向と直交する方向で交差する部分を構成している。また、差動信号線240,240において、信号ヴィア245P,245Nと信号ヴィア245P,245Nが、配線方向と直交する方向で交差する部分を構成している。即ち、差動信号線240(240)は、表層201Aと表層201Bとで、一方の差動信号線240P(240P)と他方の差動信号線240N(240N)とが交差するように配線されている。
上記の構成にすることで、IC211及びIC212を、例えば耐熱性や重量、高さ制約の観点などで、同一の面201Aに配置した場合、ポジティブ側の信号線に重畳したクロストークに対して、ネガティブ側の信号線には逆相のクロストークが重畳する。これにより、各差動信号線を流れる差動信号に関して、ポジティブ側の信号とネガティブ側の信号とのスルーレートが近づき、一対の差動信号の交差電圧の変動量が低減する。
また、複数組の差動信号線のうち隣り合う2組の差動信号線240,240について配置が交差する部分が、2組の差動信号線240,240の間の配線方向に沿う中心線Cに対して線対称となるように形成されている。
第2実施形態では、配置が交差する部分は、信号ヴィア243P,243Nと信号ヴィア243P,243N、並びに信号ヴィア245P,245Nと信号ヴィア245P,245Nである。従って、信号ヴィア243P,243Nと信号ヴィア243P,243Nとが中心線Cに対して線対称に配置され、信号ヴィア245P,245Nと信号ヴィア245P,245Nとが中心線Cに対して線対称に配置されている。この線対称構成にすることで、信号パターン242P,246Pと信号パターン242P,246Pとの間で重畳するクロストークと、信号パターン244Nと信号パターン244Nとの間で重畳するクロストークとの位相が効果的に一致する。これにより、差動信号の交差電圧の変動量が効果的に低減する。
更に、第2実施形態では、差動信号線240と差動信号線240とが、中心線Cに対して線対称に配置されている。これにより、差動信号の交差電圧の変動量が更に効果的に低減する。
また、第2実施形態では、隣り合う2組の差動信号線240,240について、差動信号線240と差動信号線240との間で隣接して配置される各配線部分を伝達する信号が同相となるように配線されている。即ち、信号パターン242Pと信号パターン242Pとが、隣接して配置される各配線部分である。また、信号パターン244Nと信号パターン244Nとが、隣接して配置される各配線部分であり、信号パターン246Pと信号パターン246Pとが、隣接して配置される各配線部分である。
更に、ポジティブ側の信号パターン242P,242Pと信号パターン246P,246Pの配線長の合計と、ネガティブ側の信号パターン244N,244Nの配線長の合計とが等しい。
即ち、差動信号線240の差動信号線240Pと差動信号線240の差動信号線240Pとが隣接して配置される配線部分の配線方向の配線長の合計をL1sumとする。また、差動信号線240の差動信号線240Nと差動信号線240の差動信号線240Nとが隣接して配置される配線部分の配線方向の配線長の合計をL2sumとする。2組の差動信号線240,240は、配線長L1sumと配線長L2sumが等しくなるように配線されている。
具体的には、信号パターン242P(242P)と信号パターン246P(246P)の配線長の合計と、信号パターン244N(244N)の配線長とが等しい。
以上、ポジティブ側の配線とネガティブ側の配線に重畳するクロストークが逆相、かつ、等量となる。そのため、ポジティブ側の信号とネガティブ側の信号のスルーレートは、クロストークによる変動量が同一となる。したがって、一対の差動信号の交差電圧の変動量がより低減する。
なお、第2実施形態では、各差動信号線240P,240N,240P,240Nにおいて信号ヴィアが2つの場合について説明したが、2つ以上であってもよい。この場合、信号パターンと信号ヴィアとのインピーダンス不整合による信号反射やポジティブ側の信号とネガティブ側の信号との差動性の崩れを考えると、必要最小限のヴィア数(2つ以下)であることが好ましい。
また、第2実施形態において、プリント配線板201は、4層構成の例で示したが、4層に限定するものではない。また、信号パターン242Pと信号パターン242Pとの間や信号パターン244Nと信号パターン244Nとの間などにグラウンド線などの信号線以外の配線が介在していてもよい。
また、隣接して配置される各配線部分(信号パターン242Pと信号パターン242P、信号パターン244Nと信号パターン244N、信号パターン246Pと信号パターン246P)を伝搬する差動信号が同相でなくてもよい。例えば、逆相やランダムパルスであっても同様に効果は発揮される。そのため、差動信号線240,240のポジティブ/ネガティブの配線の並び順は第2実施形態に限定されず、どのような組み合わせであってもよい。
また、第2実施形態では、プリント配線板201が、2組の差動信号線240,240を有する場合について説明したが、これに限定するものではなく、差動信号線を3組以上有している場合についても本発明は適用可能である。この場合、複数組の差動信号線のうち、隣り合う2組の差動信号線について、第2実施形態のように、各差動信号線における一方の信号線と他方の信号線とが、経路の途中で交差するように配線されていればよい。
[第3実施形態]
次に、本発明の第3実施形態に係るプリント回路板について説明する。図4は、本発明の第3実施形態に係るプリント回路板を示す平面図である。図4に示すプリント回路板300は、プリント配線板301と、プリント配線板301に実装された、第1の半導体パッケージであるIC311及び第2の半導体パッケージであるIC312と、を備えている。また、プリント回路板300は、電子素子であるチップ部品350,350を備えている。
プリント配線板301は、片面板(1層のプリント配線板)からなる。表層301Aには、IC311及びIC312が実装されている。即ち、IC311及びIC312は、同一の面301Aに実装されている。
IC311は、複数(第3実施形態では2つ)の信号出力回路(信号送信回路、ドライバ)321,321を有する。また、IC312は、複数(第3実施形態では2つ)の信号入力回路(信号送信回路、レシーバ)331,331を有する。
信号出力回路(第1の信号送信回路)321は、一対の差動信号(ポジティブ側の差動信号P1及びネガティブ側の差動信号N1)P1,N1を出力(送信)する一対の出力端子(送信端子)321P,321Nを有する。即ち、信号出力回路321は、差動信号P1を出力する出力端子321Pと、差動信号N1を出力する出力端子321Nとを有する。
同様に、信号出力回路(第2の信号送信回路)321は、一対の差動信号(ポジティブ側の差動信号P2及びネガティブ側の差動信号N2)P2,N2を出力(送信)する一対の出力端子(送信端子)321P,321Nを有する。即ち、信号出力回路321は、差動信号P2を出力する出力端子321Pと、差動信号N2を出力する出力端子321Nとを有する。これら複数の信号出力回路321,321は、同一の回路構成である。
信号入力回路(第1の信号受信回路)331は、一対の差動信号P1,N1を入力(受信)する一対の入力端子(受信端子)331P,331Nを有する。即ち、信号入力回路331は、差動信号P1を入力する入力端子331Pと、差動信号N1を入力する入力端子331Nとを有する。
同様に、信号入力回路(第2の信号受信回路)331は、一対の差動信号P2,N2を入力(受信)する一対の入力端子(受信端子)331P,331Nを有する。即ち、信号入力回路331は、差動信号P2を入力する入力端子331Pと、差動信号N2を入力する入力端子331Nとを有する。これら複数の信号入力回路331,331は、同一の回路構成である。
第3実施形態では、IC311は、複数のグラウンド端子321G,321G,321Gを有し、IC312は、複数のグラウンド端子331G,331G,331Gを有する。
グラウンド端子321G,321Gの間に、出力端子321P,321Nが配置され、グラウンド端子321G,321Gの間に、出力端子321P,321Nが配置されている。また、グラウンド端子331G,331Gの間に、入力端子331P,331Nが配置され、グラウンド端子331G,331Gの間に、入力端子331P,331Nが配置されている。
プリント配線板301には、配線方向の一端に一対の出力端子が接続され、配線方向の他端に一対の入力端子が接続されて、一対の差動信号の伝送路となる差動信号線が複数組、並行して形成されている。
即ち、プリント配線板301には、表層301Aに、複数組(第3実施形態では2組)の差動信号線340(第1の差動信号線),340(第2の差動信号線)が配線方向と直交する方向に互いに間隔をあけて並行して形成されている。各差動信号線340,340は、それぞれ一対の信号伝送路からなる。即ち、差動信号線340は、ネガティブ側の差動信号N1の伝送路となる差動信号線340N(第1の信号伝送路)と、ポジティブ側の差動信号P1の伝送路となる差動信号線340P(第2の信号伝送路)とからなる。差動信号線340は、ポジティブ側の差動信号P2の伝送路となる差動信号線340P(第3の信号伝送路)と、ネガティブ側の差動信号N2の伝送路となる差動信号線340N(第4の信号伝送路)とからなる。差動信号線340Pと差動信号線340Nとは、互いに隣接して配置されている。差動信号線340Pと差動信号線340Nとは、互いに隣接して配置されている。
また、プリント配線板301には、複数組の差動信号線のうち隣り合う2組の差動信号線340,340の間に、グラウンド線又は電源線、第3実施形態ではグラウンド線340Gが形成されている。グラウンド線340Gを挟んで差動信号線340と差動信号線340とが隣り合って配置されているので、差動インピーダンスが安定する。また、プリント配線板301には、グラウンド線340G,340Gが形成されている。差動信号線340が一対のグラウンド線340G,340Gにより挟まれているので、より差動インピーダンスが安定する。また、差動信号線340が一対のグラウンド線340G,340Gにより挟まれているので、より差動インピーダンスが安定する。
差動信号線340Nは、ランド341N、信号パターン342N及びランド346Nを有して構成される。ランド341Nは、表層301Aに形成され、出力端子321Nがはんだ等で接合される導体であり、差動信号線340Nの配線方向の一端となる。ランド346Nは、表層301Aに形成され、入力端子331Nがはんだ等で接合される導体であり、差動信号線340Nの配線方向の他端となる。信号パターン342Nは、表層301Aに形成された導体であり、ランド341Nとランド346Nとを電気的に接続する。
差動信号線340Pは、ランド341P、信号パターン342P、ランド343P、ランド344P、信号パターン345P及びランド346Pを有して構成される。ランド341Pは、表層301Aに形成され、出力端子321Pがはんだ等で接合される導体であり、差動信号線340Pの配線方向の一端となる。ランド346Pは、表層301Aに形成され、入力端子331Pがはんだ等で接合される導体であり、差動信号線340Pの配線方向の他端となる。ランド343P及びランド344Pは、表層301Aに形成され、信号パターン342Nを挟んで配置されている。信号パターン342Pは、ランド341Pとランド343Pとを電気的に接続する。信号パターン345Pは、ランド344Pとランド346Pとを電気的に接続する。
第3実施形態では、チップ部品350の一端がランド343Pに接合され、他端がランド344Pに接合されている。これにより、表層301Aにおいて一対の差動信号線340N,340Pのうち一方の差動信号線340Pが、他方の差動信号線340Nをプリント配線板301の外側でチップ部品350により跨ぐように配線されている。
差動信号線340Nは、ランド341N、信号パターン342N及びランド346Nを有して構成される。ランド341Nは、表層301Aに形成され、出力端子321Nがはんだ等で接合される導体であり、差動信号線340Nの配線方向の一端となる。ランド346Nは、表層301Aに形成され、入力端子331Nがはんだ等で接合される導体であり、差動信号線340Nの配線方向の他端となる。信号パターン342Nは、表層301Aに形成された導体であり、ランド341Nとランド346Nとを電気的に接続する。
差動信号線340Pは、ランド341P、信号パターン342P、ランド343P、ランド344P、信号パターン345P及びランド346Pを有して構成される。ランド341Pは、表層301Aに形成され、出力端子321Pがはんだ等で接合される導体であり、差動信号線340Pの配線方向の一端となる。ランド346Pは、表層301Aに形成され、入力端子331Pがはんだ等で接合される導体であり、差動信号線340Pの配線方向の他端となる。ランド343P及びランド344Pは、表層301Aに形成され、信号パターン342Nを挟んで配置されている。信号パターン342Pは、ランド341Pとランド343Pとを電気的に接続する。信号パターン345Pは、ランド344Pとランド346Pとを電気的に接続する。
第3実施形態では、チップ部品350の一端がランド343Pに接合され、他端がランド344Pに接合されている。これにより、表層301Aにおいて一対の差動信号線340N,340Pのうち一方の差動信号線340Pが、他方の差動信号線340Nをプリント配線板301の外側でチップ部品350により跨ぐように配線されている。
グラウンド線340Gは、ランド341G、グラウンドパターン342G及びランド346Gを有して構成される。ランド341Gは、表層301Aに形成され、グラウンド端子321Gがはんだ等で接合される導体であり、グラウンド線340Gの配線方向の一端となる。ランド346Gは、表層301Aに形成され、グラウンド端子331Gがはんだ等で接合される導体であり、グラウンド線340Gの配線方向の他端となる。グラウンドパターン342Gは、ランド341Gとランド346Gとを電気的に接続する。
同様に、グラウンド線340Gは、ランド341G、グラウンドパターン342G及びランド346Gを有して構成される。ランド341Gは、表層301Aに形成され、グラウンド端子321Gがはんだ等で接合される導体であり、グラウンド線340Gの配線方向の一端となる。ランド346Gは、表層301Aに形成され、グラウンド端子331Gがはんだ等で接合される導体であり、グラウンド線340Gの配線方向の他端となる。グラウンドパターン342Gは、ランド341Gとランド346Gとを電気的に接続する。
同様に、グラウンド線340Gは、ランド341G、グラウンドパターン342G及びランド346Gを有して構成される。ランド341Gは、表層301Aに形成され、グラウンド端子321Gがはんだ等で接合される導体であり、グラウンド線340Gの配線方向の一端となる。ランド346Gは、表層301Aに形成され、グラウンド端子331Gがはんだ等で接合される導体であり、グラウンド線340Gの配線方向の他端となる。グラウンドパターン342Gは、ランド341Gとランド346Gとを電気的に接続する。
IC311の信号出力回路321,321、IC312の信号入力回路331,331、差動信号線340,340、グラウンド線340G,340G,340G及びチップ部品350,350で差動伝送回路360が構成されている。
ここで、図4に示すように、プリント配線板301の表層(表面)301Aに垂直な方向(垂直方向)をZ方向とする。第3実施形態では、Z方向から平面視した場合、差動信号線340(340)における一方の差動信号線340P(340P)と他方の差動信号線340N(340N)とが、経路の途中で1回交差するように配線されている。即ち、差動信号線340と差動信号線340のポジティブ側/ネガティブ側の信号線の並び順がそれぞれ交差している。
具体的には、信号出力回路321,321に近い側では、ネガティブ側の信号パターン342N、ポジティブ側の信号パターン342P、ポジティブ側の信号パターン342P、ネガティブ側の信号パターン342Nの並び順となる。また、信号入力回路331,331に近い側では、ポジティブ側の信号パターン345P、ネガティブ側の信号パターン342N、ネガティブ側の信号パターン342N、ポジティブ側の信号パターン345Pの並び順となる。即ち、信号パターン342N、342P、342P、342Nの並び順から信号パターン345P、342N、342N、345Pの並び順に交差する。
換言すると、信号出力回路321,321に近い側では、差動信号線340のうちポジティブ側の信号線340Pと、差動信号線340のうちポジティブ側の信号線340Pとが向かい合っている。また、信号入力回路331,331に近い側では、差動信号線340のうちネガティブ側の信号線340Nと、差動信号線340のうちネガティブ側の信号線340Nとが向かい合っている。
このように、第3実施形態では、差動信号線340,340において、チップ部品350,350が、配線方向と直交する方向で交差する部分を構成している。このように、差動信号線340P,340Pを、チップ部品350,350を用いて差動信号線340N,340Nを跨いて配線することができ、表層301Aにおいて、交差する部分を形成することができる。
チップ部品350,350としては、抵抗素子またはコンデンサ素子が好適であり、波形伝送に好ましい部品定数が選択されるが、特に低抵抗の抵抗素子が好ましい。
第3実施形態によれば、差動信号線340のポジティブ側の信号線340Pから差動信号線340のポジティブ側の信号線340Pにクロストークが重畳する。また、差動信号線340のネガティブ側の信号線340Nから差動信号線340のネガティブ側の信号線340Nには、ポジティブ側の信号線に重畳するクロストークとは逆相のクロストークが重畳する。
また、差動信号線340のポジティブ側の信号線340Pから差動信号線340のポジティブ側の信号線340Pにクロストークが重畳する。また、差動信号線340のネガティブ側の信号線340Nから差動信号線340のネガティブ側の信号線340Nには、ポジティブ側の信号線に重畳するクロストークとは逆相のクロストークが重畳する。
これにより、安価な片面のプリント配線板301において、各差動信号線を流れる信号に関して、ポジティブとネガティブのスルーレートが近づくことで、一対の差動信号の交差電圧の変動量が低減する。
なお、プリント配線板301は2層以上であってもよい。また、各差動信号線にチップ部品が複数あってもよい。1組の差動信号線に対してチップ部品が2個の場合は、ポジティブ側とネガティブ側の回路構成が同様となるように、ポジティブ側とネガティブ側の配線各々に1個ずつ配置することが好ましい。
また、複数組の差動信号線のうち隣り合う2組の差動信号線340,340について配置が交差する部分が、2組の差動信号線340,340の間の配線方向に沿う中心線に対して線対称となるように形成されている。第3実施形態では、複数組の差動信号線のうち隣り合う2組の差動信号線340,340について配置が交差する部分が、中心線に沿うグラウンド線340Gに対して線対称に形成されている。
第3実施形態では、配置が交差する部分は、チップ部品350,350で構成される。従って、チップ部品350とチップ部品350とがグラウンド線340Gに対して線対称に配置されている。この線対称構成にすることで、差動信号の交差電圧の変動量が効果的に低減する。
更に、第3実施形態では、差動信号線340と差動信号線340とが、中心線に沿うグラウンド線340Gに対して線対称に配置されている。これにより、差動信号の交差電圧の変動量が更に効果的に低減する。
また、第3実施形態では、隣り合う2組の差動信号線340,340について、差動信号線340と差動信号線340との間で隣接して配置される各配線部分を伝達する信号が同相となるように配線されている。即ち、信号パターン342Pと信号パターン342Pとが、隣接して配置される配線部分である。また、信号パターン342Nと信号パターン342Nとが、隣接して配置される配線部分である。
隣接して配置される配線部分を伝搬する差動信号が同相の場合、隣接して配置される配線部分間の電界結合が強くなる。したがって、信号の立ち上がり/立ち下がり時間が縮まり、交差電圧の変動改善に加え、アイパターンの開口も改善する(広がる)。
更にポジティブ側の信号パターン342P,342Pの配線長と、ネガティブ側の信号パターン342N,342Nの配線長(パターンの配置が交差する部分から入力端子迄の配線長)とが等しい。これにより、ポジティブ側の配線とネガティブ側の配線に重畳するクロストークが逆相、かつ、等量となる。そのため、ポジティブ側の信号とネガティブ側の信号のスルーレートは、クロストークによる変動量が同一となる。したがって、一対の差動信号の交差電圧の変動量がより低減する。
なお、第3実施形態では、プリント配線板301が、グラウンド線340G〜340Gを有する場合について説明したが、グラウンド線340G〜340Gを省略した構成であってもよい。
また、隣接して配置される配線部分を伝搬する差動信号が同相でなくてもよい。例えば、逆相やランダムパルスであっても同様に効果は発揮される。そのため、差動信号線340,340のポジティブ/ネガティブの配線の並び順は第3実施形態に限定されず、どのような組み合わせであってもよい。
また、第3実施形態では、プリント配線板301が、2組の差動信号線340,340を有する場合について説明したが、これに限定するものではなく、差動信号線を3組以上有している場合についても本発明は適用可能である。この場合、複数組の差動信号線のうち、隣り合う2組の差動信号線について、第3実施形態のように、各差動信号線における一方の信号線と他方の信号線とが、経路の途中で交差するように配線されていればよい。
[第4実施形態]
次に、本発明の第4実施形態に係るプリント回路板について説明する。図5は、本発明の第4実施形態に係るプリント回路板を示す平面図である。図5に示すプリント回路板400は、プリント配線板401と、プリント配線板401に実装された、第1の半導体パッケージであるIC411及び第2の半導体パッケージであるIC412と、を備えている。
プリント配線板401は、導体パターンが配置された導体層を複数有する3層以上(例えば4層)の多層プリント配線板である。導体層である内層のうちの1つが主に不図示の電源パターン402が配置された電源層であり、1つが主に不図示のグラウンドパターン403が配置されたグラウンド層である。電源パターン402は、電源電位が印加される、プレーン状に形成された導体であり、グラウンドパターン403は、グラウンド電位が印加される、プレーン状に形成された導体である。電源パターン402及びグラウンドパターン403がプレーン状であるため、広面積であり、電源電位及びグラウンド電位が安定化されている。なお、電源層には、電源電位が印加される導体以外の導体(グラウンド線や信号線等)が配置されていてもよく、また、グラウンド層には、グラウンド電位が印加される導体以外の導体(電源線や信号線等)が配置されていてもよい。
プリント配線板401の一対の表層(表面)401A,401Bは、主に信号線が配置される信号配線層(第1信号配線層及び第2信号配線層)である。なお、信号配線層には、信号が印加される導体以外の導体(グラウンド線や電源線等)が配置されていてもよい。
一対の表層401A,401Bのうち、一方の表層401AにはIC411が実装され、他方の表層401BにはIC412が実装されている。
第4実施形態では、第1信号配線層である表層401Aには、絶縁体層を介してグラウンド層が隣接して配置され、第2信号配線層である表層401Bには、絶縁体層を介して電源層が隣接して配置されている。このように、第1信号配線層、グラウンド層、電源層及び第2信号配線層の4つの導体層が絶縁体層を介して積層された4層のプリント配線板401が構成されている。
IC411は、複数(第4実施形態では6つ)の信号出力回路(信号送信回路、ドライバ)421,421,421,421,421,421を有する。また、IC412は、複数(第4実施形態では6つ)の信号入力回路(信号受信回路、レシーバ)431,431,431,431,431,431を有する。各信号出力回路421〜421は、上記第1実施形態の信号出力回路121,121と同様の構成である。また、各信号入力回路431〜431は、上記第1実施形態の信号入力回路131,131と同様の構成である。
プリント配線板401には、配線方向の一端に一対の出力端子が接続され、配線方向の他端に一対の入力端子が接続されて、一対の差動信号の伝送路となる差動信号線が複数組、並行して形成されている。
即ち、プリント配線板401には、複数組(第4実施形態では6組)の差動信号線440,440,440,440,440,440が配線方向と直交する方向に互いに間隔をあけて並行して形成されている。各差動信号線440,440,440,440,440,440は、一対の信号伝送路からなる。
差動信号線440は、ポジティブ側の差動信号P1の伝送路となる差動信号線440Pと、ネガティブ側の差動信号N1の伝送路となる差動信号線440Nとからなる。差動信号線440は、ポジティブ側の差動信号P2の伝送路となる差動信号線440Pと、ネガティブ側の差動信号N2の伝送路となる差動信号線440Nとからなる。差動信号線440は、ポジティブ側の差動信号P3の伝送路となる差動信号線440Pと、ネガティブ側の差動信号N3の伝送路となる差動信号線440Nとからなる。差動信号線440は、ポジティブ側の差動信号P4の伝送路となる差動信号線440Pと、ネガティブ側の差動信号N4の伝送路となる差動信号線440Nとからなる。差動信号線440は、ポジティブ側の差動信号P5の伝送路となる差動信号線440Pと、ネガティブ側の差動信号N5の伝送路となる差動信号線440Nとからなる。差動信号線440は、ポジティブ側の差動信号P6の伝送路となる差動信号線440Pと、ネガティブ側の差動信号N6の伝送路となる差動信号線440Nとからなる。
差動信号線440,440,440は、上記第1実施形態の差動信号線140と同様の配線構造である。差動信号線440,440,440は、上記第1実施形態の差動信号線140と同様の配線構造である。よって、第4実施形態では、プリント配線板401には、上記第1実施形態の2組の差動信号線140,140と同様の構成の配線を複数(3つ)形成されていることとなる。
ここで、図5に示すように、プリント配線板401の表層(表面)401A,401Bに垂直な方向(垂直方向)をZ方向とする。第4実施形態では、Z方向から平面視した場合、各差動信号線440〜440における一方の差動信号線440P〜440Pと他方の差動信号線440N〜440Nとが、経路の途中で1回交差するように配線されている。
また、第4実施形態では、差動信号線440〜440において、信号ヴィア443P,443N〜443P,443Nが、経路の途中で交差する部分を構成している。
更に、第4実施形態では、プリント配線板401には、信号ヴィア443N,443Pの近傍にグラウンドヴィア451及び電源ヴィア452が形成されている。また、プリント配線板401には、信号ヴィア443N,443Pの近傍にランド453及びランド454が形成されている。グラウンドヴィア451とランド453とは、グラウンド線455で電気的に接続されている。電源ヴィア452とランド454とは、電源線456で電気的に接続されている。そして、一対のランド453,454にコンデンサ素子457が接合されている。これにより、コンデンサ素子457は、信号ヴィア443N,443Pの近傍に配置され、電源パターン402とグラウンドパターン403とに、電源ヴィア452とグラウンドヴィア451を介して電気的に接続されている。
また、プリント配線板401には、信号ヴィア443N,443Pの近傍にグラウンドヴィア451及び電源ヴィア452が形成されている。本実施形態では、グラウンドヴィア451及び電源ヴィア452は、信号ヴィア443N,443Pの近傍に形成したことにもなる。つまり、グラウンドヴィア451及び電源ヴィア452は、信号ヴィア443N,443Pと信号ヴィア443N,443Pとの間に形成したことになる。
また、プリント配線板401には、信号ヴィア443N,443Pの近傍にランド453及びランド454が形成されている。グラウンドヴィア451とランド453とは、グラウンド線455で電気的に接続されている。電源ヴィア452とランド454とは、電源線456で電気的に接続されている。そして、一対のランド453,454にコンデンサ素子457が接合されている。これにより、コンデンサ素子457は、電源パターン402とグラウンドパターン403とに、電源ヴィア452とグラウンドヴィア451を介して電気的に接続されている。また、コンデンサ素子457は、信号ヴィア443N,443P及び信号ヴィア443N,443Pの近傍に配置されている。
信号ヴィア443N,443Pと信号ヴィア443N,443Pとの間にも同様に、グラウンドヴィア451、グラウンド線455、ランド453,454、電源ヴィア452が形成されている。そして、一対のランド453,454にコンデンサ素子457が接合されている。
同様に、信号ヴィア443N,443Pの近傍にグラウンドヴィア451、グラウンド線455、ランド453,454、電源ヴィア452が形成されている。そして、一対のランド453,454にコンデンサ素子457が接合されている。
IC411の信号出力回路421〜421、IC412の信号入力回路431〜431、差動信号線440〜440及びコンデンサ素子457〜457で差動伝送回路460が構成されている。
以上説明したように、2組の差動信号線を配置し、さらにコンデンサ素子457を信号ヴィア443N,443Pに隣接して配置している。特にコンデンサ素子457は、信号ヴィア443N,443Pと信号ヴィア443N,443Pとの間に、コンデンサ素子457は、信号ヴィア443N,443Pと信号ヴィア443N,443Pとの間に各々配置されている。これにより、信号ヴィアの間隔が広がり、信号ヴィアで発生するクロストークが発生しにくい状態となり、差動信号の交差電圧の変動量が低減する。
また、各差動信号線440において表層401A側を流れる信号のリターン経路は、内層のグラウンドパターン403であり、各差動信号線440において表層401B側を流れる信号のリターン経路は、電源パターン402である。コンデンサ素子457(電源ヴィア及びグラウンドヴィア)を信号ヴィア443の近傍に配置したことにより、信号のリターン経路が確保され、リターン経路の不連続によるインピーダンス不整合が原因の信号反射の影響を低減できる。それゆえに、差動信号の交差電圧の変動量が低減する。
なお、不図示であるが、差動信号線を流れる信号のリターン経路がグラウンドのみの場合は、バイパスコンデンサを配置せずにグラウンドヴィアを配置させることが好ましい。上記構成の場合に、信号ヴィアにおけるグラウンドパターンのリターン電流のみにして、リターン経路の不連続による信号反射の影響を低減できる。そのため、差動信号の交差電圧の変動量が低減する。さらに、コンデンサ素子などの部品を設けないことで配線面積を縮小することが可能となる。
[第5実施形態]
次に、本発明の第5実施形態に係るプリント回路板について説明する。図6は、本発明の第5実施形態に係るプリント回路板を示す平面図である。図6に示すプリント回路板1000は、プリント配線板1001と、プリント配線板1001に実装された、第1の半導体パッケージであるIC1011及び第2の半導体パッケージであるIC1012と、を備えている。
プリント配線板1001は、導体パターンが配置された導体層を複数有する多層(例えば4層)のプリント配線板である。導体層である内層のうちの1つが主に不図示の電源パターンが配置された電源層であり、1つが主に不図示のグラウンドパターンが配置されたグラウンド層である。電源パターンは、電源電位が印加される、プレーン状に形成された導体であり、グラウンドパターンは、グラウンド電位が印加される、プレーン状に形成された導体である。電源パターン及びグラウンドパターンがプレーン状であるため、広面積であり、電源電位及びグラウンド電位が安定化されている。なお、電源層には、電源電位が印加される導体以外の導体(グラウンド線や信号線等)が配置されていてもよく、また、グラウンド層には、グラウンド電位が印加される導体以外の導体(電源線や信号線等)が配置されていてもよい。
プリント配線板1001の表層1001Aには、IC1011及びIC1012が実装されている。即ち、IC1011及びIC1012は、同一の面1001Aに実装されている。表層1001Aには、絶縁体層を介してグラウンド層が隣接して配置されている。
IC1011は、複数(第5実施形態では2つ)の信号出力回路(信号送信回路、ドライバ)1021,1021を有する。また、IC1012は、複数(第5実施形態では2つ)の信号入力回路(信号受信回路、レシーバ)1031,1031を有する。
信号出力回路(第1の信号送信回路)1021は、一対の差動信号(ポジティブ側の差動信号P1及びネガティブ側の差動信号N1)P1,N1を出力(送信)する一対の出力端子(送信端子)1021P,1021Nを有する。即ち、信号出力回路1021は、差動信号P1を出力する出力端子1021Pと、差動信号N1を出力する出力端子1021Nとを有する。
同様に、信号出力回路(第2の信号送信回路)1021は、一対の差動信号(ポジティブ側の差動信号P2及びネガティブ側の差動信号N2)P2,N2を出力(送信)する一対の出力端子(送信端子)1021P,1021Nを有する。即ち、信号出力回路1021は、差動信号P2を出力する出力端子1021Pと、差動信号N2を出力する出力端子1021Nとを有する。これら複数の信号出力回路1021,1021は、同一の回路構成である。
信号入力回路(第1の信号受信回路)1031は、一対の差動信号P1,N1を入力(受信)する一対の入力端子(受信端子)1031P,1031Nを有する。即ち、信号入力回路1031は、差動信号P1を入力する入力端子1031Pと、差動信号N1を入力する入力端子1031Nとを有する。
同様に、信号入力回路(第2の信号受信回路)1031は、一対の差動信号P2,N2を入力(受信)する一対の入力端子(受信端子)1031P,1031Nを有する。即ち、信号入力回路1031は、差動信号P2を入力する入力端子1031Pと、差動信号N2を入力する入力端子1031Nとを有する。これら複数の信号入力回路1031,1031は、同一の回路構成である。なお、IC1012はBGAパッケージであり、入力端子1031P、1031N、1031P、1031Nが円状のランドを示している。
プリント配線板1001には、配線方向の一端に一対の出力端子が接続され、配線方向の他端に一対の入力端子が接続されて、一対の差動信号の伝送路となる外部差動信号線が複数組、並行して形成されている。
即ち、プリント配線板1001には、複数組(第5実施形態では2組)の差動信号線(外部差動信号線)1040,1040が配線方向と直交する方向に互いに間隔をあけて並行して形成されている。差動信号線(第1の外部差動信号線)1040は、ポジティブ側の差動信号P1の伝送路となる差動信号線1040Pと、ネガティブ側の差動信号N1の伝送路となる差動信号線1040Nとからなる。差動信号線(第2の外部差動信号線)1040は、ポジティブ側の差動信号P2の伝送路となる差動信号線1040Pと、ネガティブ側の差動信号N2の伝送路となる差動信号線1040Nとからなる。差動信号線1040Pと差動信号線1040Nとは、互いに隣接して配置されている。差動信号線1040Pと差動信号線1040Nとは、互いに隣接して配置されている。
IC1012の内部のパッケージ基板には、配線方向の一端に一対の入力端子が接続され、配線方向の他端に複数(2つ)の信号入力回路(信号受信回路)1031,1031となる半導体チップ(ダイ)が接続されている。また、IC1012の内部のパッケージ基板には、一対の差動信号の伝送路となる内部差動信号線が複数組、並行して形成されている。
即ち、IC1012の内部のパッケージ基板には、複数組(第5実施形態では2組)の差動信号線(内部差動信号線)1030,1030が配線方向と直交する方向に互いに間隔をあけて並行して形成されている。差動信号線(第1の内部差動信号線)1030は、ポジティブ側の差動信号P1の伝送路となる差動信号線1030Pと、ネガティブ側の差動信号N1の伝送路となる差動信号線1030Nとからなる。差動信号線(第2の内部差動信号線)1030は、ポジティブ側の差動信号P2の伝送路となる差動信号線1030Pと、ネガティブ側の差動信号N2の伝送路となる差動信号線1030Nとからなる。差動信号線1030Pと差動信号線1030Nとは、互いに隣接して配置されている。差動信号線1030Pと差動信号線1030Nとは、互いに隣接して配置されている。
差動信号線1040Pは、ランド1041P、信号パターン1042P、及びランド1043Pを有して構成されている。ランド1041Pは、表層1001Aに形成され、出力端子1021Pがはんだ等で接合される導体であり、差動信号線1040Pの配線方向の一端となる。ランド1043Pは、表層1001Aに形成され、入力端子1031Pがはんだ等で接合される導体であり、差動信号線1040Pの配線方向の他端となる。信号パターン1042Pは、表層1001Aに形成された導体であり、ランド1041Pとランド1043Pとを電気的に接続する。
差動信号線1030Pは、ランド1031P、信号パターン1032P、及びチップ端1033Pを有して構成されている。ランド1031Pは、IC1012のうちプリント配線板の表層1001A側に形成され、プリント配線板のランド1043Pがはんだ等で接合される導体であり、差動信号線1030Pの配線方向の一端となる。差動信号線1030Pの配線方向の他端は、IC1012の半導体チップの信号入力回路1031の差動のポジティブ側のチップ端1033Pへ接続される。
差動信号線1040Nは、ランド1041N、信号パターン1042N、及びランド1043Nを有して構成されている。ランド1041Nは、表層1001Aに形成され、出力端子1021Nがはんだ等で接合される導体であり、差動信号線1040Nの配線方向の一端となる。ランド1043Nは、表層1001Aに形成され、入力端子1031Nがはんだ等で接合される導体であり、差動信号線1040Nの配線方向の他端となる。信号パターン1042Nは、表層1001Aに形成された導体であり、ランド1041Nとランド1043Nとを電気的に接続する。
差動信号線1030Nは、ランド1031N、信号パターン1032N、及びチップ端1033Nを有して構成されている。ランド1031Nは、IC1012のうちプリント配線板の表層1001A側に形成され、プリント配線板のランド1043Nがはんだ等で接合される導体であり、差動信号線1030Nの配線方向の一端となる。差動信号線1030Nの配線方向の他端は、IC1012の半導体チップの信号入力回路1031の差動のネガティブ側のチップ端1033Nへ接続される。
差動信号線1040Pは、ランド1041P、信号パターン1042P、及びランド1043Pを有して構成されている。ランド1041Pは、表層1001Aに形成され、出力端子1021Pがはんだ等で接合される導体であり、差動信号線1040Pの配線方向の一端となる。ランド1043Pは、表層1001Aに形成され、入力端子1031Pがはんだ等で接合される導体であり、差動信号線1040Pの配線方向の他端となる。信号パターン1042Pは、表層1001Aに形成された導体であり、ランド1041Pとランド1043Pとを電気的に接続する。
差動信号線1030Pは、ランド1031P、信号パターン1032P、及びチップ端1033Pを有して構成されている。ランド1031Pは、IC1012のうちプリント配線板の表層1001A側に形成され、プリント配線板のランド1043Pがはんだ等で接合される導体であり、差動信号線1030Pの配線方向の一端となる。差動信号線1030Pの配線方向の他端は、IC1012の半導体チップの信号入力回路1031の差動のポジティブ側のチップ端1033Pへ接続される。
差動信号線1040Nは、ランド1041N、信号パターン1042N、及びランド1043Nを有して構成されている。ランド1041Nは、表層1001Aに形成され、出力端子1021Nがはんだ等で接合される導体であり、差動信号線1040Nの配線方向の一端となる。ランド1043Nは、表層1001Aに形成され、入力端子1031Nがはんだ等で接合される導体であり、差動信号線1040Nの配線方向の他端となる。信号パターン1042Nは、表層1001Aに形成された導体であり、ランド1041Nとランド1043Nとを電気的に接続する。
差動信号線1030Nは、ランド1031N、信号パターン1032N、及びチップ端1033Nを有して構成されている。ランド1031Nは、IC1012のうちプリント配線板の表層1001A側に形成され、プリント配線板のランド1043Nがはんだ等で接合される導体であり、差動信号線1030Nの配線方向の一端となる。差動信号線1030Nの配線方向の他端は、IC1012の半導体チップの信号入力回路1031の差動のネガティブ側のチップ端1033Nへ接続される。
差動信号線1040Pと差動信号線1030Pは、ランド1043Pと出力端子1031Pとがはんだなどの導電性接合材を用いて接続されることで、電気的に接続される。差動信号線1040Nと差動信号線1030Nは、ランド1043Nと出力端子1031Nとがはんだなどの導電性接合材を用いて接続されることで、電気的に接続される。これらランド1043P,1043N、出力端子1031P,1031N、導電性接合材で接続領域(接合部分)が構成されている。
差動信号線1040Pと差動信号線1030Pは、ランド1043Pと出力端子1031Pとがはんだなどの導電性接合材を用いて接続されることで、電気的に接続される。差動信号線1040Nと差動信号線1030Nは、ランド1043Nと出力端子1031Nとがはんだなどの導電性接合材を用いて接続されることで、電気的に接続される。これらランド1043P,1043N、出力端子1031P,1031N、導電性接合材で接続領域(接合部分)が構成されている。
以上、プリント配線板の表層1001Aに配置された隣り合う2組の差動信号線1040,1040はそれぞれIC1012の内部のパッケージ基板に配置された隣り合う2組の差動信号線1030,1030と電気的に接続されている。つまり、差動信号線1040P,1040N,1040P,1040Nは、それぞれ差動信号線1030P,1030N,1030P,1030Nと電気的に接続されている。これにより、差動信号線1040と差動信号線1030とが接続されて、連続した一対の差動信号伝送路(第1の差動信号伝送路)1050N,1050Pからなる差動信号線1050が形成されている。また、差動信号線1040と差動信号線1030とが接続されて、連続した一対の差動信号伝送路(第2の差動信号伝送路)1050N,1050Pからなる差動信号線1050が形成されている。即ち、差動信号線1050は、ネガティブ側の差動信号N1の伝送路となる差動信号伝送路1050N(第1の信号伝送路)と、ポジティブ側の差動信号P1の伝送路となる差動信号伝送路1050P(第2の信号伝送路)とからなる。差動信号線1050は、ポジティブ側の差動信号P2の伝送路となる差動信号伝送路1050P(第3の信号伝送路)と、ネガティブ側の差動信号N2の伝送路となる差動信号伝送路1050N(第4の信号伝送路)とからなる。
信号出力回路1021,1021、信号入力回路1031,1031及び差動信号線1050,1050を有して差動伝送回路1060が構成されている。
2組の差動信号線1040,1040は隣り合うように配置されている。同様に、2組の差動信号線1030,1030は隣り合うように配置されている。第5実施形態では、隣り合う2組の差動信号線1040,1040の間、および差動信号線1030,1030の間には、グラウンド線や電源線等の他の導体が介在していない。
また、隣り合う差動信号線1040Pと差動信号線1040Nとの間、及び隣り合う差動信号線1040Pと差動信号線1040Nとの間にも、グラウンド線や電源線等の他の導体が介在していない。同様に、隣り合う差動信号線1030Pと差動信号線1030Nとの間、及び隣り合う差動信号線1030Pと差動信号線1030Nとの間にも、グラウンド線や電源線等の他の導体が介在していない。
ここで、図6に示すように、プリント配線板1001の表層(表面)1001Aに垂直な方向(垂直方向)をZ方向とする。第5実施形態では、Z方向から平面視した場合、差動信号線1050(1050)が、差動信号線1040(1040)と差動信号線1030(1030)との接続領域(接合部分)で交差するように配線されている。つまり、一方の差動信号線1040P(1040P)と他方の差動信号線1040N(1040N)の並び順が一方の差動信号線1030P(1030P)と他方の差動信号線1030N(1030N)の並び順と異なるように配線されている。即ち、差動信号線1040と差動信号線1040のポジティブ側/ネガティブ側の信号線の並び順が、差動信号線1030と差動信号線1030のポジティブ側/ネガティブ側の信号線の並び順とそれぞれ交差している。
具体的には、プリント配線板の表層1001Aにおいては、ネガティブ側の信号パターン1042N、ポジティブ側の信号パターン1042P、ポジティブ側の信号パターン1042P、ネガティブ側の信号パターン1042Nの並び順となる。また、IC1021の内部のパッケージ基板においては、ポジティブ側の信号パターン1032P、ネガティブ側の信号パターン1032N、ネガティブ側の信号パターン1032N、ポジティブ側の信号パターン1032Pの並び順となる。即ち、信号パターン1032P,1032N,1032P,1032Nのポジティブ/ネガティブの配線の並び順は、信号パターン1042P,1042N,1042P,1042Nのポジティブ/ネガティブの配線の並び順と異なる。
換言すると、プリント配線板の表層1001Aにおいては、差動信号線1040のうちポジティブ側の信号線1040Pと、差動信号線1040のうちポジティブ側の信号線1040Pとが向かい合っている。また、IC1012内部のパッケージ基板においては、差動信号線1030のうちネガティブ側の信号線1030Nと、差動信号線1030のうちネガティブ側の信号線1030Nとが向かい合っている。
このように、第5実施形態では、ランド1043P,1043Nとランド1043P,1043Nが、配線方向の途中で交差する部分を構成している。即ち、差動信号線1040(1040)は、差動信号線1030(1030)に対して一方の差動信号線1040P(1040P)と他方の差動信号線1040N(1040N)とが交差するように配線されている。
上記の構成にすることで、プリント配線板上でポジティブ側の信号線に重畳したクロストークに対して、IC1012の内部のパッケージ基板においてネガティブ側の信号線には逆相のクロストークが重畳する。これにより、各差動信号線を流れる差動信号に関して、ポジティブ側の信号とネガティブ側の信号とのスルーレートが近づき、一対の差動信号の交差電圧の変動量が低減する。さらに、プリント配線板上に信号ヴィアやチップ部品などの配線を並び替える為の部材を設ける必要が無くなるため、プリント配線板を省スペースで設計することができる。また、信号パターンと信号ヴィアとのインピーダンス不整合による信号反射を抑制できる。
また、図6に示すように、一般的にはICの内部のパッケージ基板の配線の幅および配線間隔は、プリント配線板の配線パターンの幅および配線間隔よりも微細である。その為、IC1012の内部のパッケージ基板の配線の方が単位長さ当たりのクロストーク量は、プリント配線板1001の配線よりも大きい。その為、ポジティブ側の信号パターン1042P,1042Pの配線長を、ネガティブ側の信号パターン1032N,1032Nの配線長よりも長くすることで、より交差電圧の変動量を低減できる。更に交差電圧の低減を図るためには、物理長に加えて電気長を考慮して設計するのが好ましい。
また、第5実施形態では、IC1012の出力端子1031P,1031Nおよび出力端子1031P,1031Nは2×2列の格子状に配置されている。そして、プリント配線板1001のランド1043P,1043Nとランド1043P,1043NもまたIC1012の出力端子と導電接合する為に2×2列の格子状に配置される。その結果、ポジティブ/ネガティブの配線のうちの片方(図6の場合、信号パターン1042N,1042N)を出力端子の2列目内側へ配線することで、相対的な配置を入れ替える為の部分(面積)を出力端子が1列に並んだ場合に比べて縮小できる。それゆえに、ポジティブとネガティブの差動性が崩れることによるインピーダンス不整合の影響が小さくなり、交差電圧の変動量を低減できる。
なお、図6ではIC1012とプリント配線板1001の導電接続部分において配線の並び替えをしているが、IC1011内のクロストークが懸念される場合は、IC1011とプリント配線板1001との導電接続部分で配線の並び替えをしてもよい。また、IC1012とプリント配線板1001の導電接続部分、およびIC1011とプリント配線板1001の導電接続部分の両方について配線の並び替えをしてもよい。
また、プリント配線板1001とIC1011およびIC1012のパッケージ基板の配線のインピーダンスを出来るだけ揃える事により、信号反射の影響が低減できて、クロストークによる交差電圧の変動量の低減効果がより発揮される。
IC1011およびIC1012は必ずしもパッケージ基板を有する必要は無く、QFP(Quad Flat Package)やQFN(Quad Flat Non−Leaded Package)などでも良い。つまり、パッケージ内部に基板を有さないリードフレームにおいても本発明の思想を転用可能となる。
[実施例]
(実施例1)
実施例1のプリント回路板について説明する。図1に示すプリント回路板100の構成において、プリント配線板101の条件を以下となるように設計した。板厚1.0mmの4層基板とし、銅箔厚は36μm、銅箔を覆うレジスト層は20μmとした。また、表層の銅箔と内層の銅箔との間のプリプレグ(FR−4)の厚みは100μmとした。
信号パターン142P,142N,142P,142Nの配線幅は全て150μmとし、信号パターン142P,142N,142P,142Nの配線方向と直交する方向の間隔は全て180μmとした。信号パターン142P,142N,142P,142Nの長さはポジティブ側とネガティブ側のうち短い方を50mmとし、ポジティブ側とネガティブ側との配線長差は0.5mmとしたが、合計配線長はポジティブ側とネガティブ側とで同一とした。つまり、図1のように、差動信号線140でポジティブ側の信号パターン142Pがネガティブ側の信号パターン142Nよりも0.5mm長い配線構造とした。また、差動信号線140でネガティブ側の信号パターン144Nがポジティブ側の信号パターン144Pよりも0.5mm長い配線構造とした。レジストの比誘電率を3.5、プリプレグの比誘電率を4.6とし、そのときの配線の特性インピーダンスZ0は48.3Ω、差動インピーダンスZdiffは84.6Ωと算出された。プリント配線板101に実装されるIC111の出力には34Ωのバッファを用いて、IC112の入力には40Ωで終端されるバッファを用いた。なお、終端される電位は、電源電圧の半分とした。信号ヴィア143P,143N,143P,143Nに関しては、穴径は0.25mm、ヴィアホール内周のメッキ厚は20μm、ランド径は0.55mm、ランド外周のクリアランス径は0.8mmとした。これにより、信号ヴィアの特性インピーダンスZ0は38.4Ωと算出された。
図7は、実施例1及び比較例1,2における交差電圧のシミュレーション結果を示すグラフである。IC111およびIC112に供給される電源電圧は1.575Vとした。これはDDR3インタフェースのJEDEC規格に基づき、かつ、スルーレートが最も大きくなる電圧条件である。そして、IC111が信号を出力した際のIC112に入力されるポジティブとネガティブの差動信号の交差電圧を伝送線路シミュレーションにより求めた。IC111の出力パルスは、測定器メーカなどで一般的に使われるITU−T勧告O.150及びO.151で規定されたPRBS2^7−1のパルスパターンを用いて、動作速度800Mbpsを想定して周波数を400MHzとした。IC112に入力される信号の立ち上がり/立ち下がり時間は、クロストークが重畳しない場合に150psとなった。このときの実施例1における差動信号の交差電圧の変動量(電源電圧の半分である0.7875Vを基準電位とした変動量)を見積もった。その結果を図7に”○”でプロットした。なお図7においてプロットされた”○”は、重ねた状態で表わしている。
図8は、比較例1,2のプリント回路板における配線構造を示す模式図であり、図8(a)は、比較例1、図8(b)は比較例2を示している。
(比較例1)
比較例1では、実施例1とほぼ同様の構成のプリント回路板としたが、信号ヴィアにおいて2組の差動信号線のうちの一方について、ポジティブ/ネガティブの並び順を替えていない点が実施例1と異なる。
つまり、図8(a)に示すように、ポジティブとネガティブの配線の並び順を経路の途中で反転しない差動信号線とポジティブとネガティブの配線の並び順を経路の途中で反転した差動信号線が隣接している。このときの比較例1における差動信号の交差電圧の変動量をシミュレーションで見積もった。その結果を図7に”◇”でプロットした。なお図7においてプロットされた”◇”は、重ねた状態で表わしている。
(比較例2)
比較例2では、信号ヴィアホールが設けられておらず、二つのICが同一面に実装され、配線接続される構成とした。そのため、配線の並び順を替えるための配線の並び替え部は設けられておらず、ポジティブとネガティブの配線長差も生じない。これら以外の基板や配線の条件は実施例1と同様である。このときの比較例2における差動信号の交差電圧の変動量をシミュレーションにより見積もった。その結果を図7に”×”でプロットした。なお図7においてプロットされた”×”は、重ねた状態で表わしている。
図7によれば、2組の差動信号線の構成によって、交差電圧の変動量がどのように変化するかを、実施例1と比較例1,2とで比較することができる。
実施例1では、交差電圧の最大値は0.795Vで最小値は0.790Vであり、交差電圧の変動量の最大値は、約7mVとなった。比較例1では、交差電圧の最大値は0.830Vで最小値は0.754Vであり、交差電圧の変動量の最大値は、約43mVとなった。比較例2では、交差電圧の最大値は0.830Vで最小値は0.755Vであり、交差電圧の変動量の最大値は、約42mVとなった。つまり、実施例1の構成に基づいて差動信号線を配置したときに、最も交差電圧の変動量が低減できることを示している。
実施例1では2組の差動信号線の両方に配線の並び替え部が設けられている。そのため、信号パターン142Pから信号パターン142Pに重畳するクロストークに対して、信号パターン144Nから信号パターン144Nには逆相のクロストークが重畳する。また、信号パターン142Pから信号パターン142Pに重畳したクロストークに対して、信号パターン144Nから信号パターン144Nには逆相のクロストークが重畳する。これにより、信号パターン144P,144N,144P,144Nを流れる信号に関して、レシーバ端でポジティブ側の信号とネガティブ側の信号とのスルーレートに影響を与えるクロストーク量がポジティブ側とネガティブ側で近付く。したがって、差動信号の交差電圧の変動量が低減する。
一方で、比較例1では、図8(a)に示すように、ポジティブとネガティブの配線の並び順を経路の途中で反転しない差動信号線と、ポジティブとネガティブの配線の並び順を経路の途中で反転する差動信号線とが隣接している。一方の差動信号線及び他方の差動信号線は、ドライバから一方の差動信号線の中点および他方の差動信号線の配線並び替え部までの区間Iで互いにクロストークが重畳される。また、一方の差動信号線及び他方の差動信号線は、一方の差動信号線の中点および他方の差動信号線の配線並び替え部からレシーバまでの区間IIにおいて、区間Iとは逆相のクロストークが重畳される。そのため、レシーバ端において区間Iと区間IIで重畳するクロストークが互いに打ち消し合って交差電圧の変動量は少なくなる。
一方で、他方の差動信号線が一方の差動信号線から重畳するクロストークを考える。図9は、比較例1のプリント回路板における各信号P1,N1,P2,N2の波形図である。
図9に示すように、他方の差動信号線のポジティブ側の信号線に隣接する一方の差動信号線のポジティブ側の信号線からコモンモードクロストークが重畳する。また、他方の差動信号線のネガティブ側の信号線には隣接する一方の差動信号線のポジティブ側の信号線からディファレンシャルモードクロストークが重畳する。そのため、レシーバ端において他方の差動信号線のポジティブ側の信号線とネガティブ側の信号線を伝搬する信号のスルーレートの差が大きくなる。それゆえに、配線の並びを反転した差動信号が配線の並びを反転しない差動信号から重畳するクロストークは、配線の並びを反転した差動信号のポジティブ配線に重畳するクロストークに対して、ネガティブ配線に同相のクロストークが重畳する。そのため、ポジティブ側とネガティブ側の信号のスルーレートの差が広がり、交差電圧は大きく変動する。
比較例2では、ポジティブ側とネガティブ側の信号線のうちの片側の信号線に主にクロストークが重畳して、ポジティブ側とネガティブ側の信号のスルーレートが異なるため、交差電圧は大きく変動する。
よって、実施例1のように交差電圧の変動量が低い方が、タイミングを規定する閾値電圧付近でポジティブとネガティブが交差することができ、信号の誤動作を起きにくくなる。
以上、2組の差動信号線における各差動信号線にてクロストークの影響が等しくなるように各差動信号線の配置を入れ替えて配線したので、各一対の差動信号の交差電圧の変動量が低減される。
(実施例2)
実施例2のプリント回路板について説明する。実施例1とほぼ同様の構成のプリント回路板としたが、図1の信号ヴィア143P、143N、143P、143Nの位置を様々に変更した点が実施例1と異なる。具体的な実施条件を以下に示す。
ドライバから一対の差動信号線のうち、ドライバから配線並び替え部までの配線の長さの短い方(図1の場合、142N,142N)をXとした。また、一対の差動信号線のうち、レシーバから配線並び替え部までの配線の長さの短い方(図1の場合、144P,144P)をYとした。このとき、XとYを0.1mmから99.9mm迄変化させたが、XとYの長さの和は100mmとなるように設計した。また、ポジティブ側とネガティブ側との配線長差は0.5mmとしたが、合計配線長はポジティブ側とネガティブ側とで同一とした。なお、隣り合う2組の一対の差動信号線1401,1402について配置が交差する部分が、2組の一対の差動信号線1401,1402の間の配線方向に沿う中心線C1に対して線対称となるように設計している。
図10は、実施例2における交差電圧のシミュレーション結果を示すグラフである。伝送線路シミュレーションの条件は実施例1で記述の内容と同様であり、差動信号の交差電圧の変動量を見積もった。その結果を図10に棒グラフで表現した。
図10によると、XとYの長さの差が小さくなるほど、交差電圧の変動量が小さくなることを示している。つまり、信号パターン142Pから信号パターン142Pに重畳するクロストークに対して、信号パターン144Nから信号パターン144Nには逆相のクロストークの重畳が等量に近付くほど交差電圧が低減する。それゆえに、一方の一対の差動信号線のポジティブとネガティブの配線がそれぞれ隣接する他方の一対の差動信号線と隣接して配置される各配線長を等しくなるように配線されることが望ましい。
なお、DDR3メモリインタフェースの差動信号線への適用した場合に、JEDECの交差電圧の変動量(Vix)は150mVと規定されている。このうち、メモリコントローラなどのICにおける交差電圧の変動(ポジティブとネガティブの出力位相差やICパッケージ内の配線長差)を125mVと想定すると、プリント配線板における交差電圧の変動量の許容は25mVである。図10によると、XとYの長さの差は等しくなくても、25mm(総配線長の約25%)差があっても十分な効果が発揮されることを示している。実際には、差動インタフェースの種類や入出力ICの性能(信号のスルーレートやポジティブとネガティブの位相差)によって交差電圧の変動量の許容値は変わってくるが、一定の効果を得るにはXとYの長さは前述の数式2を満たすように設計するのが望ましい。
(実施例3)
実施例3のプリント回路板について説明する。実施例2とほぼ同様の構成のプリント回路板としたが、以下の点で条件が異なる。実施例2よりも高密度な配線を想定して、信号パターン1042P,1042N,1042P,1042Nの配線幅は全て125μmとした。また、信号パターン1042P,1042N,1042P,1042Nの配線方向と直交する方向の間隔は全て125μmとした。さらに、IC1011,IC1012の内部のパッケージ基板においてもクロストークが発生するように信号パターンの配線幅は45μmとして、信号パターンの配線方向と直交する方向の間隔は全て55μmで設計した。
ドライバから一方の一対の差動信号線のうち、ドライバから配線並び替え部までの配線の長さの短い方(図1の場合、142N,142N)をXとした。また、一方の一対の差動信号線のうち、レシーバから配線並び替え部までの配線の長さの短い方(図1の場合、144P,144P)をYとした。このとき、XとYを2mmから18mm迄変化させたが、XとYの長さの和は20mmとなるように設計した。ポジティブ側とネガティブ側との配線長差は0.5mmとしたが、合計配線長はポジティブ側とネガティブ側とで同一とした。なお、隣り合う2組の一対の差動信号線1401,1402について配置が交差する部分が、2組の一対の差動信号線1401,1402の間の配線方向に沿う中心線C1に対して線対称となるように設計している。
IC1011の信号パターンの長さはポジティブ側とネガティブ側共に5mmとして、IC1012の信号パターンの長さはポジティブ側とネガティブ側共に10mmとした。
IC1011,1012の内部のパッケージ基板の層の構造はプリント配線板1001と同様に、板厚1.0mmの4層基板とし、銅箔厚は36μm、銅箔を覆うレジスト層は20μmとした。また、表層の銅箔と内層の銅箔との間のプリプレグ(FR−4)の厚みは100μmとした。レジストの比誘電率を3.5、プリプレグの比誘電率を4.6とし、そのときのプリント配線板1001の配線の特性インピーダンスZ0は52.0Ω、差動インピーダンスZdiffは84.5Ωと算出された。また、IC1011,1012の内部のパッケージ基板の配線の特性インピーダンスZ0は73.0Ω、差動インピーダンスZdiffは84.8Ωと算出された。プリント配線板1001に実装されるIC1011の出力には34Ωのバッファを用いて、IC1012の入力には40Ωで終端されるバッファを用いた。なお、終端される電位は、電源電圧の半分とした。
図11は、実施例3および後述する実施例4における交差電圧のシミュレーション結果を示すグラフである。伝送線路シミュレーションの条件は実施例1で記述の内容と同様であり、差動信号の交差電圧の変動量を見積もった。その結果を図11に棒グラフで表現した。
(実施例4)
実施例4のプリント回路板について説明する。実施例3とほぼ同様の構成のプリント回路板としたが、図6に示すプリント回路板1000の構成のように、信号パターンの並び替えをプリント配線板1001とIC1012の導電接続部で行っている点が異なる。
信号パターン1042P,1042N,1042P,1042Nの長さはポジティブ側とネガティブ側のうち短い方を20mmとし、ポジティブ側とネガティブ側との配線長差は0.8mmピッチのBGAを想定して1.1mmとした。IC1012の信号パターン1032P,1032N,1032P,1032Nの配線幅は、プリント配線板1001よりも高密度な配線を想定して、全て45μmとした。また、信号パターン1032P,1032N,1032P,1032Nの配線方向と直交する方向の間隔は全て55μmとした。信号パターン1032P,1032N,1032P,1032Nの長さはポジティブ側とネガティブ側のうち短い方を10mmとし、ポジティブ側とネガティブ側との配線長差は1.1mmとした。また、IC1011の信号パターンもIC1012と同様の配線幅、配線間隔にして信号パターンの長さはポジティブ側とネガティブ側共に5mmとした。その結果、プリント配線板1001の差動信号線10401,10402と差動信号線10301,10302との合計配線長はポジティブ側とネガティブ側とで同一とした。つまり、図6のように、差動信号線10401でネガティブ側の信号パターン1042Nがポジティブ側の信号パターン1042Pよりも1.1mm長い配線構造とした。また、差動信号線10301でポジティブ側の信号パターン1030Nがネガティブ側の信号パターン1030Pよりも1.1mm長い配線構造とした。レジストの比誘電率を3.5、プリプレグの比誘電率を4.6とし、そのときのプリント配線板1001の配線の特性インピーダンスZ0は52.0Ω、差動インピーダンスZdiffは84.5Ωと算出された。また、IC1011,1012の内部のパッケージ基板の配線の特性インピーダンスZ0は73.0Ω、差動インピーダンスZdiffは84.8Ωと算出された。プリント配線板1001に実装されるIC1011の出力には34Ωのバッファを用いて、IC1012の入力には40Ωで終端されるバッファを用いた。なお、終端される電位は、電源電圧の半分とした。
図11は、実施例3および実施例4における交差電圧のシミュレーション結果を示すグラフである。伝送線路シミュレーションの条件は実施例1で記述の内容と同様であり、差動信号の交差電圧の変動量を見積もった。その結果を図11に棒グラフで表現した。
図11によると、IC1011およびIC1012の内部のパッケージ基板のクロストークが発生した場合には図10とは異なって配線並び替えの位置がIC1012寄りになるほど交差電圧の変動量が低減出来ていることが分かる。この理由は、IC1012の内部のパッケージ基板の配線の幅および配線間隔が、プリント配線板1001の配線パターンの幅および配線間隔よりも微細である事による。つまり、単位長さ当たりのクロストーク量は、IC1012の内部のパッケージ基板の配線の方がプリント配線板1001の配線よりも大きい為である。また、IC1012の内部のパッケージ基板の配線の長さが十分長い。
その為、プリント配線板1001とIC1012との接続部で配線が並び替わるように配線する事で、差動信号線のポジティブの配線に重畳されるクロストークと逆相のクロストークをネガティブの配線にも重畳させる。つまり、プリント配線板1001のポジティブ側の、隣接して配置される各配線で重畳するクロストークに対して、IC1012の内部のパッケージ基板のネガティブ側の、隣接して配置される各配線で重畳するクロストークを逆相かつ等量に近付ける。その結果、交差電圧の変動量を低減できる。
なお、本発明は、以上説明した実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で多くの変形が可能である。
第1、第3〜第5実施形態では、一対の信号伝送路が経路の途中で1回交差し、第2実施形態では、一対の信号伝送路が経路の途中で2回交差する場合について説明したが、これに限定するものではない。一対の信号伝送路が3回以上交差するようにしてもよい。即ち、一対の信号伝送路は少なくとも1回交差すればよい。
100…プリント回路板、101…プリント配線板、111…IC(第1の半導体パッケージ)、112…IC(第2の半導体パッケージ)、140…差動信号線(第1の差動信号線)、140…差動信号線(第2の差動信号線)

Claims (16)

  1. 差動信号を送信する第1の半導体パッケージと、
    差動信号を受信する第2の半導体パッケージと、
    前記第1の半導体パッケージ及び前記第2の半導体パッケージが実装されたプリント配線板と、を備え、
    前記プリント配線板には、
    前記第1の半導体パッケージと前記第2の半導体パッケージとを接続する、一対の信号伝送路である第1の信号伝送路及び第2の信号伝送路からなる第1の差動信号線と、
    前記第1の半導体パッケージと前記第2の半導体パッケージとを接続し、前記第1の差動信号線と並行して配置された、一対の信号伝送路である第3の信号伝送路及び第4の信号伝送路からなる第2の差動信号線と、が形成されており、
    前記第1の差動信号線は、前記プリント配線板の表面に垂直方向から平面視した場合に、前記第1の信号伝送路と前記第2の信号伝送路とが交差する第1交差部を少なくとも1つ有し
    前記第2の差動信号線は、前記プリント配線板の表面に垂直方向から平面視した場合に、前記第3の信号伝送路と前記第4の信号伝送路とが交差する第2交差部を少なくとも1つ有し、
    前記第1の信号伝送路及び前記第2の信号伝送路の前記第1交差部から見て前記第1の半導体パッケージ側に配置された部分と、前記第3の信号伝送路及び前記第4の信号伝送路の前記第2交差部から見て前記第1の半導体パッケージ側に配置された部分は、前記プリント配線板の同じ配線層に配置されており、
    前記第2の信号伝送路と前記第3の信号伝送路は、前記第1の半導体パッケージに対して互いが隣接して接続されており、前記第1の信号伝送路と前記第4の信号伝送路は同相の信号が流れ、前記第2の信号伝送路と前記第3の信号伝送路は同相の信号が流れるように配線されていることを特徴とするプリント回路板。
  2. 前記プリント配線板の表面に垂直方向から平面視した場合に、前記第の信号伝送路と前記第3の信号伝送路とが隣接して配置されている部分の配線の長さと、前記第の信号伝送路と前記第4の信号伝送路とが隣接して配置されている部分の配線の長さが、等しいことを特徴とする請求項に記載のプリント回路板。
  3. 前記第1の信号伝送路は、前記第1交差部から見て、前記第1の半導体パッケージ側の第1の配線パターンと、前記第2の半導体パッケージ側の第2の配線パターンと、を有し
    前記第2の信号伝送路は、前記第1交差部から見て、前記第1の半導体パッケージ側の第3の配線パターンと、前記第2の半導体パッケージ側の第4の配線パターンと、を有し
    前記第3の信号伝送路は、前記第2交差部から見て、前記第1の半導体パッケージ側の第5の配線パターンと、前記第2の半導体パッケージ側の第6の配線パターンと、を有し
    前記第4の信号伝送路は、前記第2交差部から見て、前記第1の半導体パッケージ側の第7の配線パターンと、前記第2の半導体パッケージ側の第8の配線パターンと、を有し
    前記プリント配線板の表面に垂直方向から平面視した場合に、前記第3の配線パターンと前記第5の配線パターンとが隣接しており、前記第2の配線パターンと前記第8の配線パターンとが隣接しており、
    前記第3の配線パターンと前記第5の配線パターンが隣接している配線の長さと、前記第2の配線パターンと前記第8の配線パターンが隣接している配線の長さが、等しいことを特徴とする請求項に記載のプリント回路板。
  4. 前記第1の差動信号線は前記第1交差部として前記第1の半導体パッケージ側に位置する第1交差部と、前記第2の半導体パッケージ側に位置する第1交差部と、を有し
    前記第1の信号伝送路は、
    前記第1の半導体パッケージ側に位置する前記第1交差部から見て、前記第1の半導体パッケージ側の第1の配線パターンと、
    前記第1の半導体パッケージ側に位置する前記第1交差部と、前記第2の半導体パッケージ側に位置する前記第1交差部との間の第2の配線パターンと、
    前記第2の半導体パッケージ側に位置する前記第1交差部から見て、前記第2の半導体パッケージ側の第3の配線パターンと、を有し
    前記第2の信号伝送路は、
    前記第1の半導体パッケージ側に位置する前記第1交差部から見て、前記第1の半導体パッケージ側の第4の配線パターンと、
    前記第1の半導体パッケージ側に位置する前記第1交差部と、前記第2の半導体パッケージ側に位置する前記第1交差部との間の第5の配線パターンと、
    前記第2の半導体パッケージ側に位置する前記第1交差部から見て、前記第2の半導体パッケージ側の第6の配線パターンと、を有し
    前記第2の差動信号線は前記第2交差部として前記第1の半導体パッケージ側に位置する第2交差部と、前記第2の半導体パッケージ側に位置する第2交差部と、を有し
    前記第3の信号伝送路は、
    前記第1の半導体パッケージ側に位置する前記第2交差部から見て、前記第1の半導体パッケージ側の第7の配線パターンと、
    前記第1の半導体パッケージ側に位置する前記第2交差部と、前記第2の半導体パッケージ側に位置する前記第2交差部との間の第8の配線パターンと、
    前記第2の半導体パッケージ側に位置する前記第2交差部から見て、前記第2の半導体パッケージ側の第9の配線パターンと、を有し
    前記第4の信号伝送路は、
    前記第1の半導体パッケージ側に位置する前記第2交差部から見て、前記第1の半導体パッケージ側の第10の配線パターンと、
    前記第1の半導体パッケージ側に位置する前記第2交差部と、前記第2の半導体パッケージ側に位置する前記第2交差部との間の第11の配線パターンと、
    前記第2の半導体パッケージ側に位置する前記第2交差部から見て、前記第2の半導体パッケージ側の第12の配線パターンと、を有し
    前記プリント配線板の表面に垂直方向から平面視した場合に、前記第4の配線パターンと前記第7の配線パターンが隣接しており、前記第2の配線パターンと前記第11の配線パターンが隣接しており、前記第6の配線パターンと前記第9の配線パターンが隣接しており、
    前記第4の配線パターンと前記第7の配線パターンが隣接している配線の長さと、前記第6の配線パターンと前記第9の配線パターンが隣接している配線の長さとの和と、前記第2の配線パターンと前記第11の配線パターンが隣接している配線の長さが、等しいことを特徴とする請求項1に記載のプリント回路板。
  5. 前記第1交差部と、前記第2交差部は、前記プリント配線板に形成された信号ヴィアを有することを特徴とする請求項1乃至のいずれか1項に記載のプリント回路板。
  6. 前記プリント配線板は、内層に電源パターンとグラウンドパターンとを有する3層以上の多層プリント配線板であり、
    前記プリント配線板の一方または他方の表面にはコンデンサ素子が実装されており、
    前記コンデンサ素子は、電源ヴィアと介して前記電源パターンと接続され、グラウンドヴィアと介して前記グラウンドパターンと接続されており、
    前記電源ヴィア及び前記グラウンドヴィアは、前記信号ヴィアに隣接して配置されていることを特徴とする請求項に記載のプリント回路板。
  7. 前記第1の半導体パッケージと前記第2の半導体パッケージは前記プリント配線板の一方の表面に形成され、
    前記第1交差部及び前記第2交差部は、前記一対の信号伝送路のうち一方の信号伝送路が、他方の信号伝送路を前記プリント配線板の一方の表面に実装された電子素子により跨ぐように配線されていることを特徴とする請求項1乃至のいずれか1項に記載のプリント回路板。
  8. 前記電子素子は、抵抗素子又はコンデンサ素子であることを特徴とする請求項に記載のプリント回路板。
  9. 差動信号を送信する第1の信号送信回路と、差動信号を送信する第2の信号送信回路と、を有する第1の半導体パッケージと、
    差動信号を受信する第1の信号受信回路と、差動信号を受信する第2の信号受信回路と、を有する第2の半導体パッケージと、
    前記第1の半導体パッケージ及び前記第2の半導体パッケージが実装されたプリント配線板と、を備え、
    前記第1の半導体パッケージと前記第2の半導体パッケージの少なくとも一方には、前記第1の信号受信回路または第1の信号送信回路に接続された、一対の信号伝送路からなる第1の内部差動信号線と、前記第2の信号受信回路または第2の信号送信回路に接続され、前記第1の内部差動信号線と並行して配置された一対の信号伝送路からなる第2の内部差動信号線と、が形成されており、
    前記プリント配線板には、前記第1の半導体パッケージと前記第2の半導体パッケージとを接続する、一対の信号伝送路からなる第1の外部差動信号線と、前記第1の半導体パッケージと前記第2の半導体パッケージとを接続し、前記第1の外部差動信号線と並行して配置された、一対の信号伝送路からなる第2の外部差動信号線と、が形成されており、
    前記第1の外部差動信号線と前記第1の内部差動信号線とが接続されて、連続した一対の第1の差動信号伝送路からなる第1の差動信号線が形成されており、
    前記第2の外部差動信号線と前記第2の内部差動信号線とが接続されて、連続した一対の第2の差動信号伝送路からなる第2の差動信号線が形成されており、
    前記第1の差動信号線は、前記第1の外部差動信号線と前記第1の内部差動信号線との接続領域で交差する第1交差部を有し
    前記第2の差動信号線は、前記第2の外部差動信号線と前記第2の内部差動信号線との接続領域で交差する第2交差部を有し、
    前記第1の差動信号線の前記第1交差部から見て前記第1の半導体パッケージ側に配置された部分と、前記第2の差動信号線の前記第2交差部から見て前記第1の半導体パッケージ側に配置された部分は、前記プリント配線板の同じ配線層に配置されていることを特徴とするプリント回路板。
  10. 差動信号を送信する第1の信号送信回路と、差動信号を送信する第2の信号送信回路と、を有する第1の半導体パッケージと、
    差動信号を受信する第1の信号受信回路と、差動信号を受信する第2の信号受信回路と、を有する第2の半導体パッケージと、
    前記第1の半導体パッケージ及び前記第2の半導体パッケージが実装されたプリント配線板と、を備え、
    前記第1の半導体パッケージ及び前記第2の半導体パッケージには、前記第1の信号受信回路および前記第1の信号送信回路に接続された、一対の信号伝送路からなる第1の内部差動信号線と、前記第2の信号受信回路および前記第2の信号送信回路に接続され、前記第1の内部差動信号線と並行して配置された一対の信号伝送路からなる第2の内部差動信号線と、が形成されており、
    前記プリント配線板には、前記第1の半導体パッケージと前記第2の半導体パッケージとを接続する、一対の信号伝送路からなる第1の外部差動信号線と、前記第1の半導体パッケージと前記第2の半導体パッケージとを接続し、前記第1の外部差動信号線と並行して配置された、一対の信号伝送路からなる第2の外部差動信号線と、が形成されており、
    前記第1の外部差動信号線と前記2つの第1の内部差動信号線とが接続されて、連続した一対の第1の差動信号伝送路からなる第1の差動信号線が形成されており、
    前記第2の外部差動信号線と前記2つの第2の内部差動信号線とが接続されて、連続した一対の第2の差動信号伝送路からなる第2の差動信号線が形成されており、
    前記第1の差動信号線は、前記第1の外部差動信号線と前記第1の内部差動信号線との2つの接続領域で交差する第1交差部を有し
    前記第2の差動信号線は、前記第2の外部差動信号線と前記第2の内部差動信号線との2つの接続領域で交差する第2交差部を有し、
    前記第1の差動信号線の前記第1交差部から見て前記第1の半導体パッケージ側に配置された部分と、前記第2の差動信号線の前記第2交差部から見て前記第1の半導体パッケージ側に配置された部分は、前記プリント配線板の同じ配線層に配置されていることを特徴とするプリント回路板。
  11. 前記第1の差動信号線を形成する前記一対の第1の差動信号伝送路は、第1の信号伝送路と第2の信号伝送路からなり、
    前記第2の差動信号線を形成する前記一対の第2の差動信号伝送路は、第3の信号伝送路と第4の信号伝送路からなり、
    前記第2の信号伝送路と前記第3の信号伝送路は、前記第1の半導体パッケージに対して互いが隣接して接続されており、前記第1の信号伝送路と前記第4の信号伝送路は同相の信号が流れており、前記第2の信号伝送路と前記第3の信号伝送路は同相の信号が流れていることを特徴とする請求項または10に記載のプリント回路板。
  12. 前記第1の外部差動信号線及び前記第2の外部差動信号線が、前記第1の内部差動信号線及び前記第2の内部差動信号線よりも長いことを特徴とする請求項または11に記載のプリント回路板。
  13. 前記第1交差部と、前記第2交差部は、前記プリント配線板と前記第2の半導体パッケージとの接合部分に配置されている請求項又は12に記載のプリント回路板。
  14. 前記第1交差部と前記第2交差部の数が等しいことを特徴とする請求項1乃至13のいずれか1項に記載のプリント回路板。
  15. 前記第1交差部と前記第2交差部は、配線方向に対して直交する方向に隣接して配置されている請求項1乃至14のいずれか1項に記載のプリント回路板。
  16. 第1の半導体パッケージと第2の半導体パッケージとを接続する、一対の信号伝送路である第1の信号伝送路及び第2の信号伝送路からなる第1の差動信号線と、
    前記第1の半導体パッケージと前記第2の半導体パッケージとを接続する、一対の信号伝送路である第3の信号伝送路及び第4の信号伝送路からなる第2の差動信号線と、を有するプリント配線板において、
    前記第1の差動信号線と前記第2の差動信号線とは、並行して配置されており、
    前記第1の差動信号線は、前記プリント配線板の表面に垂直方向から平面視した場合に、前記第1の信号伝送路と前記第2の信号伝送路とが交差する第1交差部を少なくとも1つ有し
    前記第2の差動信号線は、前記プリント配線板の表面に垂直方向から平面視した場合に、前記第3の信号伝送路と前記第4の信号伝送路とが交差する第2交差部を少なくとも1つ有し、
    前記第1の信号伝送路及び前記第2の信号伝送路の前記第1交差部から見て前記第1の半導体パッケージが配置される側の部分と、前記第3の信号伝送路及び前記第4の信号伝送路の前記第2交差部から見て前記第1の半導体パッケージが配置される側の部分は、前記プリント配線板の同じ配線層に配置されており、
    前記第2の信号伝送路と前記第3の信号伝送路は、前記第1の半導体パッケージが配置される部分に対して互いが隣接しており、前記第1の信号伝送路と前記第4の信号伝送路は同相の信号が流れ、前記第2の信号伝送路と前記第3の信号伝送路は同相の信号が流れるように配線されていることを特徴とするプリント配線板。
JP2015196419A 2014-11-04 2015-10-02 プリント回路板及びプリント配線板 Active JP6614903B2 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2015/080472 WO2016072337A1 (en) 2014-11-04 2015-10-22 Printed circuit board, printed wiring board, and differential transmission circuit
US15/518,135 US10470296B2 (en) 2014-11-04 2015-10-22 Printed circuit board, printed wiring board, and differential transmission circuit

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014223999 2014-11-04
JP2014223999 2014-11-04

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2016092405A JP2016092405A (ja) 2016-05-23
JP6614903B2 true JP6614903B2 (ja) 2019-12-04

Family

ID=56019899

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015196419A Active JP6614903B2 (ja) 2014-11-04 2015-10-02 プリント回路板及びプリント配線板

Country Status (2)

Country Link
US (1) US10470296B2 (ja)
JP (1) JP6614903B2 (ja)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017199879A (ja) * 2016-04-28 2017-11-02 富士通株式会社 配線基板
JP6717128B2 (ja) * 2016-09-02 2020-07-01 富士ゼロックス株式会社 信号伝送装置及び画像形成装置
TWI683613B (zh) * 2017-02-10 2020-01-21 華碩電腦股份有限公司 電路佈設結構
US10477686B2 (en) 2017-07-26 2019-11-12 Canon Kabushiki Kaisha Printed circuit board
TWI684245B (zh) * 2018-08-29 2020-02-01 財團法人工業技術研究院 差動訊號傳輸電路板
EP3849286A1 (en) 2020-01-09 2021-07-14 Murata Manufacturing Co., Ltd. Electronic device with differential transmission lines equipped with 3d capacitors supported by a base, and corresponding manufacturing method
EP3882937A1 (en) 2020-03-19 2021-09-22 Murata Manufacturing Co., Ltd. Electronic device with differential transmission lines equipped with capacitors separated by a cavity, and corresponding manufacturing method
CN114521047A (zh) * 2020-11-19 2022-05-20 中兴通讯股份有限公司 一种印制电路板
US11751323B2 (en) * 2021-07-27 2023-09-05 Dell Products L.P. Quad-trace structures for high-speed signaling
KR20230033122A (ko) * 2021-08-27 2023-03-08 삼성전자주식회사 회로기판 및 반도체 모듈

Family Cites Families (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3757028A (en) * 1972-09-18 1973-09-04 J Schlessel Terference printed board and similar transmission line structure for reducing in
JPS6212976U (ja) * 1985-07-08 1987-01-26
JP2736107B2 (ja) * 1989-03-14 1998-04-02 株式会社東芝 信号配線基板
JPH033289A (ja) * 1989-05-30 1991-01-09 Gurafuiko:Kk ツイスト・プリント配線
JPH05136650A (ja) * 1991-11-11 1993-06-01 Sharp Corp Sawフイルタ取付用プリント配線基板
US5430247A (en) * 1993-08-31 1995-07-04 Motorola, Inc. Twisted-pair planar conductor line off-set structure
US5397862A (en) * 1993-08-31 1995-03-14 Motorola, Inc. Horizontally twisted-pair planar conductor line structure
AU1330200A (en) * 1998-10-30 2000-05-22 Broadcom Corporation Internet gigabit ethernet transmitter architecture
JP2001060746A (ja) * 1999-08-23 2001-03-06 Fuji Electric Co Ltd フレキシブルプリント配線板
AU2001267086A1 (en) * 2000-06-14 2001-12-24 Rambus Inc. Method and apparatus for transmitting data with reduced coupling noise
US6433272B1 (en) * 2000-09-19 2002-08-13 Storage Technology Corporation Crosstalk reduction in constrained wiring assemblies
JP4433881B2 (ja) * 2004-05-27 2010-03-17 富士ゼロックス株式会社 プリント配線基板
JP2006041193A (ja) 2004-07-27 2006-02-09 Sharp Corp フレキシブル配線板、電子機器、ならびに配線配置方法
JP2007149157A (ja) * 2005-11-24 2007-06-14 Fujitsu Ltd 記憶装置、磁気ヘッド駆動装置、及び中継フレキシブルプリント基板
US7405477B1 (en) * 2005-12-01 2008-07-29 Altera Corporation Ball grid array package-to-board interconnect co-design apparatus
WO2009001760A1 (ja) * 2007-06-22 2008-12-31 Nec Corporation データ伝送システムと方法並びに該データ伝送システムを備えた電子機器
JP2009033710A (ja) * 2007-06-28 2009-02-12 Panasonic Corp 差動伝送線路用コネクタ
KR101383704B1 (ko) * 2008-01-18 2014-04-10 삼성디스플레이 주식회사 회로 기판 및 이를 포함하는 표시 장치
US7830221B2 (en) * 2008-01-25 2010-11-09 Micron Technology, Inc. Coupling cancellation scheme
US7894173B2 (en) * 2008-09-16 2011-02-22 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Enhancing bandwidth of ESD network using transformers
US20100104029A1 (en) * 2008-10-27 2010-04-29 Inyeol Lee Independent link(s) over differential pairs using common-mode signaling
JP5320345B2 (ja) * 2010-06-09 2013-10-23 株式会社村田製作所 配線基板
JP2012129443A (ja) 2010-12-17 2012-07-05 Canon Inc プリント回路板
JP5216147B2 (ja) * 2011-03-08 2013-06-19 日本オクラロ株式会社 差動伝送回路、光送受信モジュール、及び情報処理装置
US9240619B2 (en) * 2011-04-28 2016-01-19 Texas Instruments Incorporated Differential transmission line pairs using a coupling orthogonalization approach to reduce cross-talk
JP6153319B2 (ja) * 2011-12-08 2017-06-28 キヤノン株式会社 プリント回路板、プリント配線板及び電子機器

Also Published As

Publication number Publication date
US20170303391A1 (en) 2017-10-19
JP2016092405A (ja) 2016-05-23
US10470296B2 (en) 2019-11-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6614903B2 (ja) プリント回路板及びプリント配線板
US7633147B2 (en) Semiconductor unit having two device terminals for every one input/output signal
JP5503567B2 (ja) 半導体装置および半導体装置実装体
JP4273098B2 (ja) 多層プリント回路板
US8120927B2 (en) Printed circuit board
US9269653B2 (en) SGS or GSGSG pattern for signal transmitting channel, and PCB assembly, chip package using such SGS or GSGSG pattern
JP6452270B2 (ja) プリント回路板および電子機器
JP2013080628A (ja) 配線板、コネクタおよび電子装置
US9681554B2 (en) Printed circuit board
WO2016072337A1 (en) Printed circuit board, printed wiring board, and differential transmission circuit
US10426035B2 (en) SGS or GSGSG pattern for signal transmitting channel, and PCB assembly, chip package using such SGS or GSGSG pattern
JP5324619B2 (ja) 信号伝送回路
JP4371766B2 (ja) プリント配線板
JP5460616B2 (ja) 半導体パッケージ
US20090289499A1 (en) Prevention of the propagation of power supply noise from one output circuit to another in a semiconductor device
CN114025465A (zh) 一种带隔离结构的pcb板
WO2012153835A1 (ja) プリント配線基板
CN113365410B (zh) 一种印刷电路板及电子器件
CN113678574A (zh) 一种共模抑制的封装装置和印制电路板
JP2019129181A (ja) 半導体装置
JP2009302180A (ja) 半導体装置
JP2008010469A (ja) 電子装置
JPH06216477A (ja) 配線基板及びこれを用いた電子回路装置
TWI333812B (en) A layout of print circuit board
JP2009010218A (ja) 接続部品および回路基板

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20180926

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20190716

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20190912

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20191008

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20191105

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 6614903

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151