JPH01119087A - 印刷回路パネル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 Ａ、産業上の利用分野 本発明は、概して言えば、「印刷回路導体」の形成方法
、より詳細に言えば、結合ノイズ、即ちクロス・トーク
を顕著に減衰させた印刷回路導体の製造方法に関する。

Ｂ、従来の技術 多数の回路ライン、即ち回路導体が設けられた絶縁基板
を製造するために、不断の努力が払われてきた。これは
、導体の断面を一層小さくし、そして導体の中心間の間
隔をより狭くすることによって達成されている。多層基
板の場合は、さらに回路の層の数を、単位厚さ当り増加
させる。チップ・キャリヤ、回路基板などの種々のパッ
ケージのレベルにおいて導体の密度が、増加するにつれ
て、導体間の結合ノイズ、即ちクロス・トークの問題が
顕著になってきた。このノイズは、平行で近接した他の
付勢導体によって、平行している導体に誘起される電圧
が、その原因である。妨害される導体は、影響領域内に
あり、その領域の範囲は、信号の周波数、寄生容量、寄
生インダクタンス、電源及び端子のインピーダンス、誘
電体定数、グランド及び電圧面への距離、導体の平行度
、またはその他のファクタによって変化する。単位体積
当りの導体密度が高くなると、高いスイッチング周波数
は、データとして誤って検出されるような電圧を誘起し
て、データ処理にエラーを生ずる。

これらのノイズは特に、デジタル回路の場合、問題であ
る。

同じ面にあっても、または隣接面にあっても、相互に平
行で、高い密度で配列された導体は、クロス・トークの
原因となるから、近隣の導体間の半径方向の間隔は、許
容された特定の信号対ノイズ比に対して最小の値を持っ
ている。この間隔の寸法は、導体間隔を広げるために導
体の寸法を小さくすること、誘電体定数を小さくするこ
と、または、接地面を近接させて配置することによって
、通常、減少することが出来る。多層基板の場合、信号
転送面は、電圧供給面とは対照的に、マイクロストリッ
プ（ｍｉｃｒｏｓｔｒｉｐ）構造と同じ様に、接地面に
隣接した２枚の直交した方向に配列された面にしばしば
制限される。他の異なった配列の場合は、信号面は、隣
接する信号面上で、導体が互いに直交して配列された４
つの面を有し、且つ１対の接地面の間に置かれたグルー
プとして纏められている。これらの付加的な接地面は、
製造費を増加させ、そして電気的パラメータを変化させ
る。

動作電圧レベルが小さくなり、そして信号対ノイズ比が
小さくなると、結合ノイズは、それに比べて著しく大き
くなる。従来、隣接する配線面は、クロス・トークを減
らすために、直交し、または対角線方向に配置されるが
、それでも依然として、隣接した平行な導体間に結合ノ
イズの問題が残るので、各２つの信号面の間に接地面を
設ける必要がある。

単線の場合、結合ノイズは、２本の撚線を使うことによ
り、効果的に減少されてきたが、平坦な印刷配線導体は
、エラーを生じうる小さな信号対ノイズ比に依然として
遭遇する。

Ｃ９発明が解決しようとする問題点、 本発明の主目的は、極めて近接した導体が付勢されたと
きの隣接導体の結合ノイズを、非常に小さくした、電気
導体の相互配列を提供することにある。

本発明の目的は、単層回路基板、または多層回路基板上
の導体間の平行性を少なくすること、またはこれを除去
することにあり、これにより、導体間の電気インパルス
の誘導結合を実質的に減衰させる。

本発明の目的は、多層回路基板において、より回路密度
の高い実装体を与え、しかも、デジタル・パルス回路が
付勢されたとき、回路導体間でのクロス・カップリング
を著しく減少させた電気回路導体の配列を提供すること
にある。

本発明の目的は、電気導体間で結合ノイズを殆ど持たな
い密接した電気導体を構成させる方法を提供することに
ある。

Ｄ０問題点を解決するための手段 本発明の導体は、相互インダクタンスを持つ領域内で、
平行か又は共通の基板チャンネル（導体の通路）内に配
置された導体が、割当てられたチャンネルに沿って進む
ときに、相互の導体が、連続的にか、又は間欠的にかの
何れかで、相対的に収斂するかまたは発散するような角
度を持って配列されている。相対的な収斂または発散の
角度、即ち斜行角度の大きさは、誘起された電圧レベル
を許容しつる信号対ノイズ比に制限するに要する大きさ
であり、代表的にいえば、それは、６″乃至１５６の範
囲にある。２本以上の絶縁導体が、電気的に絶縁されて
いる共通の基板上に配置される場合は、必要な非平行性
、または限られた平行性が維持される限りにおいて、そ
れらの導体は共通のチャンネルを占めることが出来る。

本発明の主たる利益は、電流が流された導体、即ち付勢
された導体から誘起される隣接した導体の電圧変動の大
きさを顕著に減少することによって、性能を向上させる
ことである。導体の相対的な収斂、または発散は、導体
の長さを増加させるが、それによる信号伝播の遅延は、
代表的には、５％に満たないから、結合ノイズを減少す
る利益に比べて、無視することが出来、容易に受入れる
ことが出来る。この遅延は、誘起された信号と本来の信
号とを同期させないという利点を有している。限られた
相対的な収斂及び発散を維持する本発明の技術は、導体
が基板上の個々の平行路、即ちチャンネル内に制限され
たとしても、例えば印刷回路基板の導体と、はぼ同じ導
体密度で構成させることが出来る。従って、配線性には
、殆ど影響がない。また、本発明の導体配列は、それ自
身で、多層回路基板の構造を与え、そして、多層基板の
面内で導体の角度を種々考慮することによって、結合ノ
イズを単面のものと同様に減少することが出来る。導体
は、リソグラフ印刷による付加式、または除去式の形成
法や、絶縁導体の自動配線などの従来の技術で、基板上
に形成することが出来る。

Ｅ、実施例 第７図を参照すると、「印刷回路」を形成する電気導体
１０．１１及び１２が、破線１４によって画定された仮
想的なチャンネル１３中に配列されており、その仮想的
なチャンネルは、必要な間隔を含み、通常、絶縁基板１
５上に近接して製造される。基板は、バイア１６を含ん
でおり、エポキシ樹脂、ポリイミド、又は他の材料中に
ガラス繊維を含ませた強化ポリマーで作られている。導
体は、殆どの場合、銅であって、相互に平行に配列され
ており、そして、付加式か、または除去式によるか、あ
るいは、半焼成のエポキシ樹脂に、絶縁された導体を埋
め込むことによって、形成される。それらの導体は、最
大の密度を得るために、出来るだけ密接して配置される
が、しかし他方において、動作中に信号レベルの変化を
、正確に検出するための信頼性の観点からは、許容範囲
内の信号対ノイズ比を与えるために、導体の中心間隔は
、充分な距離を維持させる必要がある。付勢された導体
内のノイズ、または非付勢導体内のノイズは、寄生キャ
パシタンス、または寄生インダクタンスによる電磁気的
な変化を発生する高速の立上り時間を持つパルスによっ
て、高いスイッチング周波数で動作している隣接した付
勢導体から誘導される電流妨害である。この妨害は、主
として、周波数と、同じ面または他の面にある充分近く
且つ平行な導体の配列とによって発生される。

誘起され、結合されたノイズは、直交する導体を設ける
ことなく、殆どすべての導体を、単に、平行に配置せず
、そしぞ、クロス・トークを起こす距離の範囲内に平行
に並べた仮想的なチャンネル内で、小さな角度で収斂ま
たは発散するような導体を配置することによって、約７
５乃至９０パーセントも劇的に減衰することが出来るの
が見出された。このような収斂または発散は、通常の直
交する配列を必要とせず、小さな傾斜角度で極めて効果
的であり、この効果は、非付勢導体及び付勢導体相互間
の斜行性、即ち収斂または発散の角度に対して、誘起さ
れた結合ノイズ電圧の大きさがプロットされた第８図の
グラフに示されている。

結合ノイズの著しい減少は、平行性から逸脱する最初の
約６°から始まること、そして、この角度が約１５°よ
りも大きくなると、顕著な効果は得られないことは、注
意を払う必要がある。このように、収斂または発散のこ
の小さな角度が、隣接した導体間の結合ノイズのレベル
を顕著に減少させる。このように、斜行角度が僅かなの
で、導体は、平行導体とほぼ同じ密度で基板上に形成す
ることが出来る。

第１図に幾つかの導体の構造の実施例を示す。

この図において、点線で示した仮想的に割当てたチャン
ネル１３が、基板１５の表面に通常の態様で配列されて
いる。各チャンネルは、回路導体１７乃至２０の１つの
ために、留保されており、それらの回路導体は、通常の
リソグラフ印刷を含む公知の処理方法によって、付加式
か、または除去式によって被着された銅、アルミニウム
、その他の適当な金属で形成することが出来る。他の技
術としては、エポキシ樹脂のような半焼成されたポリマ
中に絶縁導体を埋込んだ後に完全に焼成する方法がある
。

導体１７乃至２０は、ノイズを結合する領域内にある各
導体の長手方向軸が、他の導体と相対的に収斂方向にあ
るか、または発散方向にあるかの何れかで、平行性が無
くなるような態様で、基板１５上に形成される。収斂角
、または発散角θは、少なくとも５″以上で、且つ１５
６以内が好ましい。この配列は、連続して平行を保った
導体で生ずる結合ノイズ、即ちクロス・トークの大きさ
よりも７５パ一セント以上も結合ノイズ、即ちクロス・
トークを減少させる。短絡を回避するために、近隣の導
体との間に必要な最少限の間隔が保たれている限り、導
体の構造は、任意の形を取ることが出来る。第１図に示
した導体１７．１９及び２０のような構造において、そ
れらの導体の長さは、勿論、導体１８よりも長く、代表
的に言えば、回路の長さを２．５％乃至５％位増加され
るけれども、回路の長さは相対的に短いから、回路内の
信号伝播時間への影響は無視される程度の大きさである
。非平行性の導体の構造は、平行な導体のために必要と
されるチャンネル幅と同じ幅内で画定しても、依然とし
て、必要な導体の斜行性と、クロス・トークの減衰を達
成することが出来る。

第２ｂ図において、チャンネル１３は、２本の絶縁導体
対２１．２２及び２３．２４ｔｌ−含んでおり、それら
の導体は、基板１５の上で、ジグザグの形状で相互に重
ねられている。絶縁された導体であるこれらの導体は、
高い配線密度を達成するために、自動配線機によって、
半焼成された基板面に部分的に埋込むことが出来る。各
チャンネル中の導体は、チャンネルの境界線に対して同
じような収斂角と、発散角とを使っているけれども、平
行性は持たないことは、注意を要する。他の案として、
対の中の一方の線は、他の線に対して、共通のチャンネ
ルに沿って軸方向にずれさせることが出来る。収斂角度
、または発散角度を同じにすることは必要ではない。第
２ａ図及び第２ｂ図において、導体のセグメントの平行
性は、殆ど皆無だから、クロス・トークの振幅は、はぼ
同じ大きさに減少される。

第３図及び第４図は、クロス・トークを生ずる領域内で
、導体が相対的に収斂及び発散をしており、且つ多層回
路基板に好適な他の導体構造を示している。第３図にお
いて、基板２７上の導体２５及び２６は、２つの回路面
を形成するために、基板上の導体２９及び３０と一緒に
組立てられる。

平行導体２５及び３０は、クロス・トークの影響の領域
外に組立てられる。基板２７の上か、または基板３１の
下に、接地面を設けることが出来る。

第４図において、４つの信号面の層の一部が示されてい
る。基板３５の上の導体３２．３３及び３４と、基板３
９の上の導体３６．３７及び３８とは、全体として水平
方向に向けられているが、他方、基板４５の上の導体４
２．４３及び４４と、基板４９の上の導体４６．４７及
び４８とは、全体として、垂直方向に向けられている。

第２図に示されているように、平行な導体は、それらの
間に介在する直交層のために、結合ノイズの妨害から相
互に隔離されている。然しながら、導体３３は、その両
隣りの導体３２及び３４に対して相対的な収斂、発散を
維持し、また、導体３７に対して両隣の導体３６及び３
８は、相対的な収斂、発散を維持しているように、直接
に隣接している導体は、相対的な収斂、または発散を維
持している。

必要に応じて、基板３５の上か、または、基板４９の下
に接地面（図示せず）を付加してもよい。

この多層基板の配列において、水平方向か、または、垂
直方向の何れかで、たった３本の導体が、平行にされて
おり、そして、それらの導体は、他の信号面を介在させ
ることによって、異なった面に分離されていることは、
注意を払う必要がある。

第５図に、導体の配列の他の例が示されており、これは
、導体５１．５２及び５３が、夫々のチャンネル内で、
収斂または発散しており、且つ左から右へ向って収斂又
は発散の角度が増加している構造を持っている０例えば
、導体５１で使われる角度は、６°であり、導体５２は
、１２°であり、そして導体５３は１８″であってよい
。

信号伝播時間が重要な場合、２つの導体５７及び５８の
信号伝播時間を同じにすることを保証する技術が、第６
図に示されている。この構造において、各導体は、５７
ａ及び５８ａのような直線部分と、ジグザグ部分、５７
ｂ及び５８ｂとを持っている。然しながら、各導体のジ
グザク部分の端部間の長さは、他の導体のジグザグ部分
の端部間の長さと同じにしであるので、両者の長さは同
一である。この構造はクロス・トークを減少させる非平
行性を持っている。

Ｆ１発明の効果 本発明は、密接した印刷回路導体において、隣接導体の
付勢による結合ノイズを顕著に減少することが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に従って基板上に配列された複数本の回
路導体の平面図、第２ａ図及び第２ｂ図は絶縁導体を用
いた場合であって、第１図に示した導体の配列を修正し
た実施例を示す断面図及び平面図、第８図及び第４図は
本発明に従って、夫々隣接した層に配置された導体を説
明するために、多層回路基板の２枚及び４枚の配線面を
分解して示す平面図、第５図は割当てられたチャンネル
に対して次第に増加する斜行角度を持つ導体の構造を示
す図、第６図は同じ信号伝播時間を維持し、且つ結合ノ
イズを減少することの出来る導体の配列を説明するため
の図、第７図は従来の回路基板の代表的な印刷配線の平
面図、第８図は隣接する導体の相対的な収斂角度または
発散角度に対する結合ノイズの大きさをプロットしたグ
ラフである。 １３・・・・仮想的なチャンネル、１５・・・・回路基
板、１７．１８．１９．２０・・・・回路導体、θ・・
・・収斂角または発散角。 出　願　人　　インターナショナル・ビジネス・マシー
ンズ・コーポレーション 代　理　人　　弁理士　　山　　本　　仁　　朗（外１
名）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）絶縁性の材料からなる少なくとも１つの層と、上
   記層の表面上に互いに近接して設けられた複数の導体と
   をもち、該複数の導体のうちのある導体に流れる電流の
   変化が、電磁誘導により該複数の導体のうちの他の導体
   に影響を及ぼす回路パネルにおいて、 上記回路パネルの表面には複数の平行な回路チャンネル
   が設けられ、上記各導体は、該回路チャンネルのどれか
   に配置され、上記各導体は、該回路チャンネル内にあつ
   て相互に収斂または発散する角度に配置されていること
   を特徴とする回路パネル。
2. （２）回路導体のための複数の平行な隣接した回路チャ
   ンネルをもつ絶縁性基板を設け、 上記各回路チャンネル内に１つずつ導体を、他の回路チ
   ャンネル内の導体とは相互に収斂または発散する角度に
   配置されるように設ける工程を有する、 回路パネルの製造方法。