JP7473258B1

JP7473258B1 - 配線基板切り替え装置および切り替え方法

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Publication number: JP7473258B1
Application number: JP2023042610A
Authority: JP
Inventors: 幸一森澤
Original assignee: NEC Platforms Ltd
Current assignee: NEC Platforms Ltd
Priority date: 2023-03-17
Filing date: 2023-03-17
Publication date: 2024-04-23
Anticipated expiration: 2043-03-17
Also published as: JP2024131992A

Abstract

【課題】異なる信号方向で使用することができる回路基板を提供する。【解決手段】配線基板１は、複数の配線層２を備え、一方の面３に第１のトップ層配線４と第２のトップ層配線５とを備え、他方の面６に第１のボトム層配線７を備える。第１のビア８と、該第１のビア８との間にこれと交差する方向へ間隔をおいて、第１のボトム層配線７と分離した第２のボトム層配線９を介して接続され、第２のトップ層配線５が接続された第２のビア１０と、配線基板１を貫通する第３のビア１１と、接地された第４のビア１２と、第１、第２のビア８、１０に対して間隔をおいてビアクリアランス１３とを備え、これらの各部を接続する第１、第２の接続素子１４、１５、もしくは、第３、第４の接続素子１６、１７のいずれかの接続により、信号経路に応じて接続を変更する。【選択図】図１

Description

本発明は、配線基板切り替え装置および切り替え方法に関する。

高速信号を処理する電子機器にあっては、搭載するカード（配線基板）によって信号の送信および受信の方向が一意的に決まってしまう場合がある。この場合、同一仕様の配線基板で高速信号の送信と受信の方向を切り替えるために、送信、受信の方向の切り替え機能を持ったプロセッサが搭載されたセレクタを使用することが必要となる。
この解決策として、本発明に関連する特許文献１には、二重化されたそれぞれのビアの特性インピーダンスをおよそ２倍にすることによって特性インピーダンスを整合させる技術が開示されている。
図２１は、前記特許文献１の図７に示された二重化されたビアの断面を引用したものである。

特開２００５－１８３６４９号公報特開２００８－５１８２８６号公報

しかしながら、当該特許文献１で紹介されている二重化されたビアでは、二重化されたビアに接続する信号が上部層のパターン（符号１１ａ）と最下層のパターン（１１ｂ）とを流れると、これらのパターン１１ａ、１１ｂを流れる信号に時間差が生じることがある。
また、この場合、図中鎖線Ａで囲った部分が大きなスタブに相当する存在となってしまい、スタブの存在に起因する寄生容量が大きくなることが避けられない。
また特許文献２は、単にビアの存在による寄生容量を減少させる構成を断片的に開示するに過ぎない。

この発明は、送信、受信の双方向へ使用することができる配線基板を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を提供している。
本発明にかかる基板配線切り替え装置は、それぞれ導体パターンを備えた複数の配線層を備え、互いに分離した第１のトップ層配線と第２のトップ層配線とを一方の面に備え、第１のボトム層配線を他方の面に備えた配線基板と、該配線基板を貫通する第１のビアと、該第１のビアとの間にこれと交差する方向へ間隔をおいて設けられ、該第１のビアの他端に前記第１のボトム層配線と分離した第２のボトム層配線を介して接続され、さらに、前記第２のトップ層配線が接続された第２のビアと、前記第１のビアと第２のビアとに対してこれらと交差する方向へ間隔をおいて、前記配線基板を貫通して設けられた第３のビアと、前記第１～第３のビアと交差する方向へ間隔をおいて配置され、接地された第４のビアと、前記第１のビアと第２のビアとが貫通する前記配線基板の領域を囲んで、前記第１、第２のビアに対して所定の特性インピーダンスを有する間隔をおいて形成されたビアクリアランスと、前記第１のボトム層配線と前記第１のビアの他端とを接続する第１の接続素子と、前記第１のビアの一端と前記第２のビアの一端とを接続する第２の接続素子と、前記第１のトップ層配線と前記第１のビアの一端とを接続する第３の接続素子と、前記第３のビアと第４のビアとを接続する第４の接続素子と、を備え、前記第１のボトム層配線と前記第２のトップ層配線とによる第１の信号経路と、前記第１のトップ層配線と前記第２のトップ層配線とによる第２の信号経路とのいずれかの信号経路が、前記第１の接続素子および第２の接続素子による接続と、前記第３の接続素子および第４の接続素子による接続とのいずれかの択一的な接続によって切り替え可能とされたことを特徴とする。

また本発明にかかる基板配線切り替え方法は、それぞれ導体パターンを備えた複数の配線層を備え、互いに分離した第１のトップ層配線と第２のトップ層配線とを一方の面に備え、第１のボトム層配線を他方の面に備えた配線基板と、該配線基板を貫通する第１のビアと、該第１のビアとの間にこれと交差する方向へ間隔をおいて設けられ、該第１のビアの他端に前記第１のボトム層配線と分離した第２のボトム層配線を介して接続され、さらに、前記第２のトップ層配線が接続された第２のビアと、前記第１のビアと第２のビアとに対してこれらと交差する方向へ間隔をおいて、前記配線基板を貫通して設けられた第３のビアと、前記第１～第３のビアと交差する方向へ間隔をおいて配置され、接地された第４のビアと、前記第１のビアと第２のビアとが貫通する前記配線基板の領域を囲んで、前記第１、第２のビアに対して所定の特性インピーダンスを有する間隔をおいて形成されたビアクリアランスと、前記第１のボトム層配線と前記第１のビアの他端とを接続する第１の接続素子と、前記第１のビアの一端と前記第２のビアの一端とを接続する第２の接続素子と、前記第１のトップ層配線と前記第１のビアの一端とを接続する第３の接続素子と、前記第３のビアと第４のビアとを接続する第４の接続素子と、を備えた配線基板の切り替え方法であって、前記第１の接続素子および第２の接続素子による接続により前記第１のボトム層配線と前記第２のトップ配線とを経由する第１の信号経路を形成する工程と、前記第３の接続素子および第４の接続素子による接続により、前記第１のトップ層配線と前記第２のトップ層配線を経由する第２の信号経路を形成する工程と、を択一的に実行することにより、前記第１の信号経路と第２の信号経路とを切り替えることを特徴とする。

本発明によれば、一の配線基板を送信、受信の双方向へ使用することができる。

本発明の最小構成例を示すもので、（Ａ）は平面図、（Ｂ）はＢ－Ｂ矢視図、（Ｃ）はＣ－Ｃ矢視図である。一実施形態の回路基板の未接続状態の平面図である。図２のＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿う矢視図である。図２のＩＶ－ＩＶ線に沿う矢視図である。図２に示す回路基板の第１の接続状態の平面図である。図５のＶＩ－ＶＩ線に沿う矢視図である。図５のＶＩＩ－ＶＩＩ線に沿う矢視図である。図２に示す回路基板の第２の接続状態の平面図である。図８のＩＸ－ＩＸ線に沿う矢視図である。図８のＸ－Ｘ線に沿う矢視図である。ビアとクリアランスとの関係を示す平面図である。図１１のＸＩＩ－ＸＩＩ線に沿う矢視図である。一実施形態の第１の接続状態の外観を示す説明図である。一実施形態の第２の接続状態の外観を示す説明図である。比較例１の第１の接続状態の外観を示す説明図である。比較例１の第２の接続状態の外観を示す説明図である。比較例２の第１の接続状態の外観を示す説明図である。比較例２の第２の接続状態の外観を示す説明図である。比較例３の第１の接続状態の外観を示す説明図である。比較例４の第２の接続状態の外観を示す説明図である。回路基板の一従来例の断面図である。

本発明の最小構成例にかかる配線基板について図１を参照して説明する。
配線基板１は、それぞれ導体パターンを備えた複数の配線層２を備え、その一方の面３に互いに分離した第１のトップ層配線４と第２のトップ層配線５とを備え、他方の面６に第１のボトム層配線７を備える。該配線基板１は、これを貫通する第１のビア８と、該第１のビア８との間にこれと交差する方向へ間隔をおいて、該第１のビア８の他端に前記第１のボトム層配線７と分離した第２のボトム層配線９を介して接続され、さらに、前記第２のトップ層配線５が接続された第２のビア１０と、前記第１のビア８と第２のビア１０とに対してこれらと交差する方向へ間隔をおいて、前記配線基板１を貫通して設けられた第３のビア１１と、前記第１～第３のビアと交差する方向へ間隔をおいて配置され、接地された第４のビア１２と、前記第１のビア８と第２のビア１０が貫通する前記配線基板１の領域を囲んで、かつ第１、第２のビア８、１０に対して所定の特性インピーダンスを有する間隔をおいて形成されたビアクリアランス１３と、前記第１のボトム層配線７と前記第１のビア８の他端とを接続する第１の接続素子１４と、前記第１のビア８の一端と前記第２のビア１０の一端とを接続する第２の接続素子１５と、前記第１のトップ層配線４と前記第１のビア８の一端とを接続する第３の接続素子１６と、前記第３のビア１１と第４のビア１２とを接続する第４の接続素子１７と、を備え、前記第１のボトム層配線７と前記第２のトップ層配線５とによる第１の信号経路と、前記第１のトップ層配線４と前記第２のトップ層配線５とによる第２の信号経路とのいずれかの信号経路が、前記第１の接続素子１４および第２の接続素子１５による接続と、前記第３の接続素子１６および第４の接続素子１７による接続とのいずれかの択一的な接続によって切り替え可能とされたことを特徴とする。

上記構成によれば、前記第１の接続素子１４によって前記第１のボトム層配線７と前記第１のビア８の他端とを接続し、第２の接続素子１５によって前記第１のビア８の一端と前記第２のビア１０の一端とを接続することにより、前記第１のボトム層配線７と前記第２のトップ層配線５とによる第１の信号経路による接続を行うことができる。また、前記第３の接続素子１６によって前記第１のトップ層配線４と前記第１のビア８の一端とを接続し、第４の接続素子１７によって前記第３のビア１１と第４のビア１２とを接続することにより、前記第１のトップ層配線４と前記第２のトップ層配線５とによる第２の信号経路による接続を行うことができる。したがって、前記第１の接続素子１４と第２の接続素子１５とによる接続、前記第３の接続素子６と第４の接続素子１７とによる接続のいずれかを行うことにより、第１の信号経路または第２の信号経路による信号の送信または受信を行うことができる。
また前記第１の接続素子および第２の接続素子による接続により前記第１のボトム層配線と前記第２のトップ配線とを経由する第１の信号経路を形成する工程と、前記第３の接続素子および第４の接続素子による接続により、前記第１のトップ層配線と前記第２のトップ層配線を経由する第２の信号経路を形成する工程とを択一的に実行することにより、図１に示す切り替え装置を利用した切り替え方法を実施することができる。

図２～図１４を参照して、図１の最少構成を具体化した本発明の一実施形態を説明する。なお、図２～図１４において図１と共通の構成要素には同一符号を付し、説明を簡略化する。
図２～図４は配線基板１Ａの基本構成を示すもので、この配線基板１Ａは、絶縁層２ａと導体層２ｂとを交互に複数層にわたって積層した基本構成を有する。一実施形態における前記導体層２ｂは、全面にわたる導体により構成されていて、該導体を接地した構成となっている。
前記配線基板１Ａは、絶縁性の基板に導体を所定のプリントパターンで形成した基本構成を有し、その上面は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のコントローラ３１（詳細は後述する）に一端が接続される第１のトップ層配線４と、前記配線基板１Ａの端部のコネクタ３２（詳細は後述する）に一端が接続される第２のトップ層配線５とを備える。また前記配線基板１Ａの下面は、前記コントローラ３１（詳細は後述する）に一端が接続される第１のボトム配線層７を備える。

前記配線基板１Ａは、その上面から下面へ到る範囲に、ＧＮＤに接続された導体が抜かれたアンチパッド１３Ａを有し、該アンチパッド１３Ａ内の略中央部に、第１のビア８と、該第１のビア８と平行に配置されかつ下端が第２のボトム配線層９により接続された第２のビア１０とを備える。また前記アンチパッド１３Ａ内に、前記第１のビア８、第２のビア１０と平行に第３のビア１１と第４のビア１２とを備え、これら第３のビア１１と第４のビア１２とは、前記第１のビア８、第２のビア１０を中心として対称となる位置にそれぞれ一基ずつ配置されている。また前記第３のビア１１は、前記第１のビア８、第２のビア１０および前記アンチパッド１３Ａに対して半径方向へ所定のクリアランスとなる間隔をおいて配置されている。前記第４のビア１２は、前記導体層２ｂと接触して配置されることにより該導体層２ｂを介して接地されている。

図５～図７を参照して、上記配線基板１Ａの第１のボトム層配線７と第２のトップ層配線５とを接続した状態について説明する。
前記第１のボトム層配線７と第２のボトム層配線９とは、これらに跨がって配置された第１の接続素子１４によって接続されている。また前記第１のビア８と第２のビア１０とは、これらの上端に跨がって配置された第２の接続素子１５によって接続されている。このような前記第１の接続素子１４と前記第２の接続素子１５とによる接続により、前記第１のボトム層配線７は、第１の接続素子１４および第２のボトム層配線９を介して第２のビア１０に接続され、さらに、第２のビア１０から第２の接続素子１５を介して第２のトップ層配線５に接続されている。なお一実施形態にあっては、前記第１のおよび第２の接続素子１４、１５は、ゼロオームの抵抗、すなわち、実施上電気抵抗がゼロと見なし得る導体により構成されているが、必要に応じて所定の電気抵抗を有する抵抗素子が適用される。またこれら第１のおよび第２の接続素子１４、１５は、例えばはんだ付けによって前記第１、第２のビア８、１０等に実装することができる。

図５～図７に示す接続状態にあっては、前記第１のトップ層配線４と第２のトップ層配線５との間の回路における特性インピーダンスは、この回路の一部をなす導体としての第１のビア１０と第２のビア１０とが並列接続されることによりインダクタンス成分Ｌが小さくなるため、予め前記アンチパッド１３Ａとする範囲を大径にすることによって第１のビア８と第２のビア１０とアンチパッド１３Ａの周囲のグランド層２ｂとのクリアランス（距離）を大きくすることにより、第１のボトム層配線７から第１のビア８および第２のビア１０を経由して第２のトップ層配線５に到る信号経路の特性インピーダンスを所定の値に設定することができる。また、この接続状態では、第３のビア１１はいずれの導体（配線パターンやビア）にも接続されておらず、したがって、特性インピーダンスへの影響は小さい。

図８～図１０を参照して、第３の接続端子１６、第４の接続端子１７により、上記配線基板１Ａの第１のトップ層配線４と第２のトップ層配線５とを接続した状態について説明する。
前記第１のトップ層配線４と第１のビア８とは、第３の接続素子１６によって接続されている。また前記第１のビア８と第２のビア１０とは、下端で第２のボトム層配線９によって接続され、さらに、前記第２のビア１０は、第２のトップ層配線５に接続されている。前記第３のビア１１と第４のビア１２とは、第４の接続端子１７によって接続されている。
この接続により、第１のトップ層配線４は、第３の接続素子１６によって第１のビア８の上端に接続され、さらに、下端の第２のボトム層配線９、第２のビア１０を介して、第２のビア１０の上端で前記第２のトップ層配線５に接続されている。
上記接続において、前記第３のビア１０と第４のビア１２とは、第４の接続端子１７によって下端で互いに接続され、この結果、第３のビア１０は、第４のビア１２を介して前記導体層２ｂに接続され、該導体層２ｂを介して接地されている。
前記第３のおよび第４の接続素子１６、１７は、ゼロオームの抵抗、すなわち、実施上電気抵抗がゼロと見なし得る導体により構成されているが、必要に応じて所定の電気抵抗を有する抵抗素子が適用される。

図８～図１０に示す接続状態にあっては、前記第１のトップ層配線４、第１のビア８、第２のボトム層配線９、第２のビア１０を経由して前記第２のトップ層配線５に到る回路が形成され、直列に接続された第１のビア８と第２のビア１０とを経由することから、寄生容量の原因となるスタブとなることがない。この接続にあっては、図５～図７に示すような第１のビア８と第２のビア１０とが直列な回路となってインダクタンスＬが大きくなり、特性インピーダンスが大きくなる傾向にある。そこで、ゼロオームの抵抗素子としての第４の接続素子１７によって前記第３のビア１１と接地された第４のビア１２とを同電位（グラウンドＧＮＤ）とすることにより、前記第１のトップ層配線４から第２のトップ層配線５に到る回路の特性インピーダンスを、前記第１の接続素子１４と第２の接続素子１５とによる第１のトップ層配線４第２のトップ層配線５に接続した場合の特性インピーダンスと整合させている。

上記第１のビア１０等とクリアランス１３Ａとの距離と特性インピ－ダンスＺ0との関係について、図１１、１２を参照して説明する。
同図に示すように、例えば、第１のビア８は、所定のインダクタンス（抵抗値）Ｌを有し、その一端（上端）が、例えば第１のトップ層配線４に接続されて所定の電圧が印加され、また、他端（下端）が、例えば第２のボトム層配線９に接続されている。また、第２のボトム層配線９は、図示の通り絶縁層２ａに接し、さらに、第２のビア１０やその他の回路に接続されている。この状態では、前記配線基板１Ａの接地された各導体層２ｂとの間に静電容量Ｃがそれぞれ生じる。ここで、静電容量Ｃは、前記第１のビア８と前記クリアランス１３Ａとの距離（より詳細には、さらに第１のビア８の外周の面積と導体層２ｂの内周の面積との対向する大きさ）により定まることから、損失を無視すれば、前記クリアランス１３Ａとなるアンチパッドとする範囲の内径を調整することにより、特性インピーダンスＺ0を所定の値に設定することができる。
すなわち、
Ｚ0＝（Ｌ／Ｃ）^１／２
となる関係を満足するＬ、Ｃを選択するよう前記第１、第２の接続素子１４、１５、または第３、第４の接続素子１６、１７を選択して接続することにより、基板上の配線の経路にかかわらず、所定の特定インピーダンスＺ0の配線基板を得ることができる。

図１３は、一実施形態で説明した、上記第１および第２の接続素子１４、１５による接続によって受信機能を有する受信回路を備えたメインカード３０Ａを示すものである。
同図に示すように、前記配線基板１Ａは、第１の面３にＣＰＵ（Central Processing Unit）等のコントローラ３１を備え、該コントローラ３１は、受信端子３１ａおよび送信端子３１ｂを備える。また前記配線基板１Ａは、前記第２のトップ層配線５に接続されたコネクタ３２を備え、該コネクタ３２は、受信カード３３または送信カード３４が着脱可能に取り付けられる（なお図１３は、受信カード３３を挿入した状態、図１４は送信カード３４を挿入した状態を示している）。これら受信カード３３および送信カード３４は、それぞれ外部機器との接続に使用される外部コネクタ３５、３６を備える。なお前記受信端子３０ａは、前記配線基板１Ａを貫通して設けられた第５のビア１８によって前記第１のボトム層配線７に接続されている。

前記第１の接続素子１４は、前記第１のボトム層配線７と第１のビア８の他端とを接続し、第２の接続素子１５は、第１のビア８と第２のビア１０との上端を接続している。すなわち、前記第１の接続素子１４と第２の接続素子１５とにより、前記受信端子３１ａが前記第５のビア１８、第１のボトム層配線７、第１、第２のビア８、１０および第２のトップ層配線５を介してコネクタ３２に接続され、さらに、該コネクタ３２に接続された受信カード３３に接続されている。
上記第１の接続素子１４と第２の接続素子１５とを用いることにより、前記メインカード３０Ａは、受信カード３３を制御する制御装置としての機能を有する。

図１４は、上記第３および第４の接続素子１６、１７による接続によって送信機能を有する送信回路を備えたメインカード３０Ｂを示すものである。同図に示すように、前記送信端子３１ｂに接続された第１のトップ層配線４は、前記第３の接続素子１６によって第１のビア８の上端に接続されている。また第３のビア１１と第４のビア１２とは、第４の接続素子１７によって接続され、この結果、第３のビア１１は、第４のビアを介して接地されている。
この接続状態にあっては、前記送信端子３１ｂ、第１のトップ層配線４、第１の接続素子１６、第１のビア８、第２のボトム層配線９、第２のビア１０、第２のトップ層配線５を経由してコネクタ３２に到る送信信号の回路が形成され、前記コネクタ３２に接続された送信カード３４、およびこれに設けられた外部コネクタ３６を介して外部機器と接続される。

すなわち、前記第１の接続素子１４と第２の接続素子１５とを用いた図１３の接続と、前記第３の接続素子１６と第４の接続素子１５とを用いた図１４の接続とのいずれかの接続を採用することにより、送信の場合と受信の場合とで異なる経路の配線（寄生容量を伴う導体の配線）を形成した場合に特性インピーダンスを整合させることができるので、共通の配線基板１Ａを受信用のメインカード、あるいは、送信用のメインカードとして利用することができる。

なお、図１４の接続状態にあっては、前記第４の接続素子１５によって二対の第３のビア１１と第４のビア１２とを共に接続したが、特性インピーダンスのより精密な調整のため、一方のみの接続、さらには、一実施形態のような二対の第３のビア１１、第４のビア１２に加えて、さらに多くのビアを設けて第３のビア１１を接地しても良い。また特性インピーダンスを整合させるために第１～第４の接続素子１４～１７の一部に所定の電気抵抗を有する抵抗素子を使用しても良い。

一実施形態の特徴を具備しない回路基板の比較例１について、図１５、図１６を参照して説明する。
図１５に示すように、配線基板１Ｂは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のコントローラ３１を備え、該コントローラ３１は受信端子３１ａおよび送信端子３１ｂを備える。これらの受信端子３１ａには、受信側（第１の）トップ層配線４Ａが接続され、送信端子３１ｂには、送信側（第１の）トップ層配線４Ｂが接続されている。前記受信側トップ層配線４Ａ、送信側トップ層配線４Ｂは、それぞれセレクタＩＣ４０に接続され、このセレクタＩＣ４０の操作によって第２のトップ層配線５に接続され、さらにコネクタ３２、受信カード３３、外部コネクタ３５を介して、ビデオサーバ等の送信機器４１に接続されている。
また図１６に示すように、前記配線基板１Ｂは、前記セレクタＩＣ４０の操作によって第２のトップ層配線５に接続され、さらにコネクタ３２、送信カード３４、外部コネクタ３６を介して、ビデオモニター等の受信機器４２に接続されている。

すなわち図１５、図１６に示す前記配線基板１Ｂは、画像データを受信する受信器として使用する場合には、図１５に示すように、前記コントローラ３１へ送信機器４１からの信号を受信し、画像データを送信する送信器として使用する場合には、図１６に示すように、前記受信機器４２へ信号を送信するが、送受信信号の切り替えのための前記セレクタＩＣ４０というハードウェア、および、このセレクタＩＣ４０に所定の切り替え動作を行わせるための電源やソフトウェアを必要とする。したがって、格別な制御回路や給電を必要としない一実施形態の配線基板とは異なる。

一実施形態の特徴を具備しない回路基板の比較例２について、図１７、図１８を参照して説明する。
図１７に示すように、受信器として使用されるコントローラ３１の受信端子３１ａは、第１のボトム層配線７、第６のビア１９、および第５の接続素子５０を介して第２のトップ層配線５に接続され、さらに、にコネクタ３２、受信カード３３、外部コネクタ３５に接続されている。
図１８に示すように、送信器として使用されるコントローラ３１の送信端子３１ｂは、第１のトップ層配線４、第６の接続素子５１を介して第２のトップ層配線５に接続され、さらに、コネクタ３２、送信カード３４、外部コネクタ３６に接続されている。

上記比較例２に示すように、第５、第６の接続端子５０、５１によって受信端子３１ａと送信端子３１ｂとを択一的に第２のトップ層配線５に接続する構成にあっては、図１８の受信端子３１ａに接続された第５のビア１８が送信端子３１ｂを使用する場合にスタブとなって、寄生容量の原因となることが避けられない。

一実施形態の特徴を具備しない回路基板の比較例３について、図１９、図２０を参照して説明する。
図１９に示すように、受信器として使用されるコントローラ３１の受信端子３１ａは、第１のボトム層配線７、第６のビア１９、第７のビア２０、および第５の接続素子５０を介して第２のトップ層配線５に接続され、さらに、コネクタ３２、受信カード３３、外部コネクタ３５に接続されている。また前記第６のビア１９と第７のビア２０とは、ボトム層に設けた導体によって導通されている。
図２０に示すように、送信器として使用されるコントローラ３１の送信端子３１ｂは、第１のトップ層配線４、第６の接続素子５１、第６のビア１９、第７のビア２０を介して第２のトップ層配線５に接続され、さらに、コネクタ３２、送信カード３４、外部コネクタ３６に接続されている。

上記比較例３に示すように、第５、第６の接続端子５０、５１によって受信端子３１ａと送信端子３１ｂとを択一的に第２のトップ層配線５に接続する構成にあっては、図２０の受信端子３１ａに接続された第６のビア１９と第７のビア２０とが並列に存在することにより合成インダクタンスが低下するため、本発明の一実施形態に比して特性インピーダンスの変化が避けられないという問題がある。
このように、比較例１～３の回路基板は、一実施形態の回路基板にはない種々の解決すべき課題があるのに対して、一実施形態の回路基板にあっては、高速信号の送信および受信の方向が搭載するといったカード（一実施形態の受信カード３３あるいは送信カード３４）によって一意的に決まる装置において、当該高速信号の送信および受信の方向を共通の基本構成を有するプリント配線基板で、かつ、０Ω抵抗の実装／未実装により選択できることより、セレクタＩＣといった余分な実装部品を必要としないことにより、製品原価を低減することができる。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。例えば、一実施形態で採用される前記第３のビアおよびこれと接続される第４のビアの数、配置は一実施形態に限定されるものではなく、１基、あるいは３基以上であっても良い。

本発明は、基板配線の切り替え装置および切り替え方法に利用することができる。

１、１Ａ，１Ｂ配線基板
２配線層
２ａ絶縁層
２ｂ導体層（グランド層）
３一方の面
４第１のトップ層配線
５第２のトップ層配線
６他方の面
７第１のボトム層配線
８第１のビア
９第２のボトム層配線
１０第２のビア
１１第３のビア
１２第４のビア
１３、１３Ａビアクリアランス（アンチパッド）
１４第１の接続素子
１５第２の接続素子
１６第３の接続素子
１７第４の接続素子
１８第５のビア
１９第６のビア
２０第７のビア
３０メインカード
３１コントローラ
３１ａ受信端子
３１ｂ送信端子
３２コネクタ
３３受信カード
３４送信カード
５０第５の接続素子
５１第６の接続素子

Claims

それぞれ導体パターンを備えた複数の配線層を備え、互いに分離した第１のトップ層配線と第２のトップ層配線とを一方の面に備え、第１のボトム層配線を他方の面に備えた配線基板と、
該配線基板を貫通する第１のビアと、
該第１のビアとの間にこれと交差する方向へ間隔をおいて設けられ、該第１のビアの他端に前記第１のボトム層配線と分離した第２のボトム層配線を介して接続され、さらに、前記第２のトップ層配線が接続された第２のビアと、
前記第１のビアと第２のビアとに対してこれらと交差する方向へ間隔をおいて、前記配線基板を貫通して設けられた第３のビアと、
前記第１～第３のビアと交差する方向へ間隔をおいて配置され、接地された第４のビアと、
前記第１のビアと第２のビアとが貫通する前記配線基板の領域を囲んで、前記第１、第２のビアに対して所定の特性インピーダンスを有する間隔をおいて形成されたビアクリアランスと、
前記第１のボトム層配線と前記第１のビアの他端とを接続する第１の接続素子と、前記第１のビアの一端と前記第２のビアの一端とを接続する第２の接続素子と、
前記第１のトップ層配線と前記第１のビアの一端とを接続する第３の接続素子と、前記第３のビアと第４のビアとを接続する第４の接続素子と、
を備え、
前記第１のボトム層配線と前記第２のトップ層配線とによる第１の信号経路と、前記第１のトップ層配線と前記第２のトップ層配線とによる第２の信号経路とのいずれかの信号経路が、前記第１の接続素子および第２の接続素子による接続と、前記第３の接続素子および第４の接続素子による接続とのいずれかの択一的な接続によって切り替え可能とされた、
基板配線切り替え装置。
前記第３のビアは、前記第１のビア、第２のビア、および第４のビアと平行に複数設けられ、これら複数の第３のビアの一部または全部が前記第４の接続素子によって、前記第４のビアに接続された、
請求項１に記載の基板配線切り替え装置。
前記第４のビアは、複数の前記配線層に設けられて接地された導体回路により接地された、
請求項１に記載の基板配線切り替え装置。
前記第２のビアの一端が前記第２のトップ層配線に接続され、前記第２のビアの他端が前記第２のボトム層配線によって前記第１のビアに接続された、
請求項１に記載の基板配線切り替え装置。
前記第１のトップ層配線は、コントローラの送信部に接続され、前記第１のボトム層配線は、前記コントローラの受信部に接続され、前記第２のトップ層配線は他の電子機器と接続されるコネクタに接続された、
請求項１～４のいずれか１項に記載の基板配線切り替え装置。
それぞれ導体パターンを備えた複数の配線層を備え、互いに分離した第１のトップ層配線と第２のトップ層配線とを一方の面に備え、第１のボトム層配線を他方の面に備えた配線基板と、
該配線基板を貫通する第１のビアと、
該第１のビアとの間にこれと交差する方向へ間隔をおいて設けられ、該第１のビアの他端に前記第１のボトム層配線と分離した第２のボトム層配線を介して接続され、さらに、前記第２のトップ層配線が接続された第２のビアと、
前記第１のビアと第２のビアとに対してこれらと交差する方向へ間隔をおいて、前記配線基板を貫通して設けられた第３のビアと、
前記第１～第３のビアと交差する方向へ間隔をおいて配置され、接地された第４のビアと、
前記第１のビアと第２のビアとが貫通する前記配線基板の領域を囲んで、前記第１、第２のビアに対して所定の特性インピーダンスを有する間隔をおいて形成されたビアクリアランスと、
前記第１のボトム層配線と前記第１のビアの他端とを接続する第１の接続素子と、前記第１のビアの一端と前記第２のビアの一端とを接続する第２の接続素子と、
前記第１のトップ層配線と前記第１のビアの一端とを接続する第３の接続素子と、前記第３のビアと第４のビアとを接続する第４の接続素子と、
を備えた配線基板切り替え方法であって、
前記第１の接続素子および第２の接続素子による接続により前記第１のボトム層配線と前記第２のトップ層配線とを経由する第１の信号経路を形成する工程と、前記第３の接続素子および第４の接続素子による接続により、前記第１のトップ層配線と前記第２のトップ層配線を経由する第２の信号経路を形成する工程と、を択一的に実行することにより、前記第１の信号経路と第２の信号経路とを切り替えることを特徴とする基板配線切り替え方法。