JPH0230200B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

［産業上の利用分野］ この発明は配線密度が高く、透孔およびバイア
がグリツド（格子）状に配置されている、多層プ
リント回路板に電気回路を構成することに関する
ものであり、詳細にいえば、条導体として形成さ
れ、隣接するグリツド点の間を通る多くのワイヤ
の組のうちの任意のワイヤにアクセスし、回路板
の異なる層にあるワイヤとの間に電気的接続を確
立するため、グリツドの点と点の間に付加的なバ
イアを介在させた回路板に関するものである。 ［従来技術］ 複雑な電気回路の構成に、プリント回路板がし
ばしば用いられる。回路板は金属シートにエツチ
ングされた導電体を有する個々の層の積層体とし
て形成されることがある。金属シートは絶縁材の
層によつて互いに絶縁されている。異なる層と導
体の間の接続は、バイアによつて行なわれる。回
路板のすべての層を貫通する透孔（スルーホー
ル）は、カプセル化されたチツプ回路やコネクタ
などの電気部品を、回路板に取り付けるために設
けられている。 現在の製造方式によれば、すべてのバイアおよ
び透孔はグリツドの点（格子状の交点）に配置さ
れる。このことによつて、構成部品の大きさ、特
に回路構成部品を回路板に支承する脚の大きさお
よび間隔の標準化が可能となる。透光バイアの間
にグリツド位置を交互に置くことは、層間接続位
置の数を最大限とし、同時に構成部品を取り付け
るための回路板上の位置の選定に完全な融通性を
維持するものである。 グリツド点の間隔は条導体として形成された２
本のワイヤを、透孔と隣接するバイアの間に通す
ことを可能とするのに十分なものである。それ
故、２本の条導体が回路板の層に沿つて並んで通
過し、回路板に取り付けられた構成部品の間の接
続を行なう場合、両導体はバイアに隣接して通過
し、必要に応じ、他の層との接続を行なえるよう
にする。右側の導体なはんだ付けなどによつて、
右側のバイアの電気的に接続され、左側の導体は
左側のバイアに電気的に接続される。直交座標系
に配置されたグリツド点の間を導体が通る経路
は、座標系の軸に平行であつても、軸に対して傾
斜していても、あるいは平行な経路と傾斜した経
路を組み合わせたものであつてもよい。 導体経路のこのような構成の効率は、米国特許
第4298770号で検討されている。最も効率のよい
経路はさまざまな斜の経路を含んだものである。 プリント回路板を作成する技術が進歩したの
で、より細い導体を構成したり、透孔とバイアの
間の標準化されたグリツド間隔に、３本以上の導
体、場合によつては数本の導体を設けることが可
能になつてきた。透孔とバイアの間の通路は複数
本の導体を含むことのあるものであつて、チヤネ
ルと呼ばれる。チヤネルの容量を増加させること
が有利なのが明らかなのは、これがプリント回路
板の設計者に、導体のレイアウト、回路構成部品
の接続、およびこのような構成部品の配置の点
で、大きな融通性を与えるからである。 ［発明が解決しようとする問題点］ チヤネルあたり導体５本などという高チヤネル
容量の場合、現在の回路板ではチヤネルの個々の
導体に対して行なえる接続の数が制限されるとい
う問題が生じる。外方の導体は上述のように、バ
イアとの接続を行ない、かつ回路構成部品の端子
との接続を行なうために、バイアに隣接して通さ
れている。しかしながら、内方の導体はバイアか
ら引離されているので、外方の導体を回路構成部
品またはバイアに接続するまで、バイアへ接続す
ることができない。このことは多導体チヤネルの
有効性を大幅に制限するものである。グリツド網
目の固定した中央点に付加的なバイアを配置した
改変形とグリツドであつても、明確な利点を与え
ないことがあるので、このような付加的な固定位
置のバイアはチヤネルの内方導体に対する結合の
機会を与えるとは言うものの、通路を塞ぐ傾向が
あり、これによつて一般に、チヤネル内に配置で
きる導体の本数を制限するからである。 ［問題点を解決するための手段］ 透孔およびバイアを配置するための固定したグ
リツド位置を交互であることが好ましい態様で配
設した規則的なグリツド構造を有する回路板であ
つて、グリツド位置と、個々のグリツド網目内の
固定点ではなくグリツド網目の中央部内に配置さ
れている付加的なバイアとの間に、多導体チヤネ
ルを通した回路板を製造することによつて、上述
の問題が解決され、しかも他の利点が得られる。 この発明の原理によれば、グリツド網目の中央
部分は、導体チヤネルが通過することに関して、
グリツド網目の縁部よりも制限の少ないことに留
意されたい。グリツド網目の中央部分で得られる
付加的なスペースは、バイア１個とそのランドを
収めるに十分なものであるが、ただしバイアが接
続される導体の経路に、バイアが直接配置され、
かつチヤネルの他の導体がグリツド網目のひとつ
またはそれ以上の隣接したグリツド位置を中心と
した同心の弧状に形成されることを条件とする。 グリツド網目の中央領域で利用できるスペース
は、透孔およびバイアのランドの大きさ、および
導体の幅ならびに数によつて制限される。ひとつ
のチヤネルの導体と、このチヤネルと一般に垂直
に延び、同数の導体を有している第２のチヤネル
の導体との間の接続の場合、中央領域は長軸がバ
イアの中心をつなぐ線に沿つて延びたほぼ菱形を
なしている。透孔のランドはバイアのランドより
も大きい。付加バイアをバイパスする導体の弧状
経路部分は、導体のパターンを広げる。このよう
な広がりは、グリツド位置にある透孔およびバイ
アのランドの大きさによつて制限される。ランド
の大きさが異なるため、付加バイアを配置するた
めの領域は、前述の一般的に菱形の形状を持つ。
付加バイアの位置は、第１チヤネルの所定の導体
に対する位置として可能な位置の軌跡と、第２チ
ヤネルの所定の導体に対する位置として可能な位
置の軌跡の接合部となる。 ［実施例］ この発明は透孔およびバイアの設定済みのグリ
ツドの配列を妨げずに、プリント回路板の透孔の
間に付加的なバイアを配置するものである。プリ
ント回路板はさまざまな層を結合する一連のリン
ク、特に透孔およびバイアを有する絶縁層によつ
て離隔された、複数層の導電体からなるものとみ
なされる。プリント回路板に対するグリツド・パ
ターンの標準形態は、直交座標系の直交軸に平行
に配置された一連の方形のセル（１つの網目）で
ある。セルのコーナーがグリツドの点を画定す
る、透孔およびバイアはグリツド点に交互に配置
される。各セルの中央領域には、透孔およびバイ
アのランドがなく、透孔に取り付けられた電気構
成部品の端子間に電気的な導通をもたらす多導体
チヤネルの通路のための空間を与える。透孔とバ
イアを交互に配置する必要のない配列で、透孔と
がグリツド点に配設されている一連のリンクに
も、この発明は適用できるものである。この発明
はさらに、個々のセルが方形以外の形状、たとえ
ば三角形であるグリツドにも適用される。以下の
説明において、透孔およびバイアは方形セル（グ
リツドの網目）の頂点に沿つて交互に配置されて
いる、標準形態のプリント回路板を参照して、こ
の発明を説明する。 第５図および第２は、絶縁層２８および３０に
よつて離隔された、３つの金属層２２，２４およ
び２６で形成されたプリント回路板２０を示して
いる。導電体を３枚の金属層２２，２４および２
６のすべてに形成してもかまわないが、導体３２
および３４のそれぞれを、上部層２２および下部
層２４にのみ形成し、同時に底部層２６には導体
を形成せずに、無加工のままにしておくことによ
つて、回路板２０の構成を単純化してある。第５
図において、上部絶縁層２８は部分的に切り欠か
れ、下部金属層２４の一部を公知の態様でエツチ
ングして形成された導体３４を示すようになつて
いる。上部導体３２も同様に、エツチング処理に
よつて形成されている。金属層は銅その他の導電
体からなつており、絶縁層はフアイバ・ガラス
と、エポキシその他の公知の絶縁体の混合物から
なつている。層は透孔３６およびバイア３８で結
合されており、透孔３６が３つの金属層２２，２
４，２６のすべてと、両絶縁層２８および３０を
貫通し、バイア３８が上部絶縁層２８を貫通し、
上部導体３２を下部導体３４に電気的に接続する
ようになつている。透孔３６およびバイア３８の
位置は直交座標系の直交軸に平行に配設された、
正方形のユニツト・セル（１つの網目）のグリツ
ド４０の点に、交互に配置されている。チツプ回
路や個別部品である電気構成部品４２が、そのリ
ード線を透孔３６に挿入することによつて回路板
２０に取り付けられる。 この発明の方法において、上部導体３２が絶縁
体で離隔された、少なくとも３本、典型的な場合
５本の導体からなるチヤネル４４の形に配設さ
れ、部分的に直線状且つ部分的に曲線状の平行な
経路に沿つて配置されていることが、理解されよ
う。同様に下部導電３４はチヤネル４６に配設さ
れる。チヤネル４４および４６は透孔３６および
バイア３８の位置の間を通つている。以下で詳細
に説明するように、ユニツト・セルの縁部に沿つ
たスペースは、透孔３６およびバイア３８のラン
ドの間のチヤネル４４，４６を避けるためには十
分であるが、付加的なバイアを挿入するには不十
分なものである。しかしながら、ユニツト・セル
の中心にはチヤネル４４，４６の配設、および付
加的なバイアの挿入の両方に十分なスペースがあ
る。 この発明によれば、付加的なバイア４８はグリ
ツド４０のユニツト・セルのひとつ中心領域に設
置され、上部チヤネル４４の導体３２と下部チヤ
ネル４６の導体３４を電気的に接続する。２つの
チヤネル４４および４６の経路が、回路板２０を
上方から見た場合に、交差しているので、バイア
４８はユニツト・セルの中央部分にバイア４８を
適切に位置するとによつて、チヤネル４４の任意
の導体３２と、チヤネル４６の任意の導体３４の
間に電気的な接続をもたらす。バイア４８の配置
は、以下で説明したように、弧状部分を展開する
ことによる導体３２および３４の変位と協働して
行なわれる。 第３図は回路板２０の頂面の一部の拡大平面図
であり、図示の部分はほぼ１ユニツト・セルであ
る。図示の寸法の単位はmmである。これらの寸法
は透孔３６のランドの直径、およびバイア３８の
ランドの直径を含んでいる。透孔３６はユニツ
ト・セルの対向するコーナーに配置されており、
バイア３８はユニツト・セルの他の対向するコー
ナーに配置されている。透孔３６およびバイア３
８のランドの直径は、それぞれ0.09mmおよび
0.038mmである。導体３２の各々の幅は0.005mmで
ある。縁部から測定した導体３２の間の間隔は、
0.09mmである。 第３図には、付加的なバイア４８の位置の候補
も３つ示されている。留意されたいのは、導体３
２が曲線状の経路に沿つて延びており、透孔３６
とバイア３８の間を通過するようになつているこ
とである。さらに、付加的なバイア４８の候補位
置において、導体３２はさらに分離され、バイア
４８のスペースをもたらすようになつている。留
意されたいのは、このようなバイア４８に十分な
スペースがユニツト・セルの縁部の近傍に存在し
ないことがある。縁部が透孔３６およびバイア３
８のランドを表す円の中心の間を通つていること
を、理解されたい。第３図に関する説明は、下部
層の導体３４にも適用されるものである。 第４図には共通のユニツト・セルを通る上部チ
ヤネル４４と下部チヤネル４６を組み合わせたも
のを示す図であつて、上記導体３２は直交座標系
のｘ軸に沿つて右から左へ延びており、下部導体
３４は座標系のｙ軸に沿つて延びている。導体３
２および３４には、弧状部分が設けられており、
これらの部分は付加的なバイア４８の周囲を通過
するための間隔を与えるのに役立つものである。
理解しなければならないのは、弧状経路部分が第
３図のように部分的に直線状であつてもかまわな
いということである。第４図において、弧状部分
は滑かな弧を描いている部分と、部分的に直線状
の部分の両方を含んでおり、これによつて付加的
なバイア周囲の通路のための滑らかな曲線がもた
らされる。付加的なバイア４８は第４図に示され
ていないが、第４図の構成の改変形を示す第５図
ないし第８図には示されている。 第１表は表に記載されている多数の接続のひと
つを行なうため、付加バイアが取りうる位置を示
す表であつて、個々の導体の識別記号を示すもの
である。

【表】 座標系ｙ軸に沿つて延びている個々の導体３４
にはさらに記号Ａ，Ｂ，Ｃ，ＤおよびＥがつけら
れている。座標系のｘ軸に沿つて配置された個々
の導体３２にはさらに記号A′，B′，C′，D′およ
びE′がつけられている。同じ記号が第１表に示さ
れている。導体３４を表す記号Ａ−Ｅは表の上欄
に示されており、導体３２を表す記号A′−E′は
表の左側に示されている。表と行と列の交差部分
には一対の数字が示されており、これらの数字は
第４図のユニツト・セルの右上のコーナーに配置
されたグリツド点５０から測定した、付加的なバ
イア４８の候補位置のＸおよびＹ座標を表してい
る。グリツド点５０から延びているＸおよびＹ座
標は第４図にも示されている。これらの値は近値
であるが、これは位置にもよるが0.0013mmないし
0.0077mmの余分のスペースがバイア４８の位置に
得られるからである。 第１図には、ユニツト・セルの２つの図が示さ
れており、左側の図は上部チヤネル４４の一連の
導体３２に対するものであつて、これは第４図の
一連の導体３２に対応しており、右側の図は下部
チヤネル４６の一連の導体３４を示すものであつ
て、これは第４図の導体３４に対応している。第
１図には、付加的なバイア４８の位置の候補のひ
とつも示されており、これは導体Ａに対する列お
よび導体E′に対する行の交差部の、第１表の左上
コーナーに示されている位置である。この位置に
おいて、付加的なバイア４８は導体３４Ａを導体
３４E′に接続している。 第６図ないし第８図は第１図と同じ態様で構成
されており、チヤネル４４の導体３２とチヤネル
４６の導体３４が第４図に開示したのと同様な形
式で示されている。第６図において、チヤネル４
４およびチヤネル４６の導体はユニツト・セルの
中央領域に配置され、導体Ｂの列および導体E′の
行の交差部の第１表に示された位置に、付加的な
バイア４８のための場所を形成している。付加的
なバイア４８のこの位置は、導体３４Ｂと３２
E′の間に電気的な接続をもたらす。 同様に、第７図はチヤネル４４および４６の導
体の構成を示すものであつて、付加的なバイア４
８を配置して、導体３４Ｃを導体３２D′に接続
できるようにするものである。第７図の付加的な
バイア４８の位置のｘおよびｙ座標は、第１表に
おいて、導体Ｃの列と導体Ｄの行の交差部に示さ
れている。同様に、第８図はチヤネル４４および
４６の導体の位置を示しており、これは導体３４
Ｄを導体３２B′に接続するために付加的なバイ
ア４８を配置することを可能とするもので、その
位置のｘおよびｙ座標は表において、導体Ｄの列
と導体B′の行の交差部に示されている。第４図
のユニツト・セルの対角線の周りで対称的である
ため、表が対称的になつていることに留意された
い。 対称的であることにより、付加的なバイア４８
のすべての候補位置の中心がユニツト・セルの中
心領域にあり、領域の周辺がほぼ菱形となつてい
ることは明らかである。ユニツト・セルの頂点に
ある４つのバイアが境界となるか、あるいはセル
の頂点にある４つの透孔が境界となつているユニ
ツト・セルの場合、中央領域はほぼ正方形の形状
となる。特に、ユニツト・セルの中央領域にチヤ
ネルの導体を広げるに十分な空間があるので、付
加的なバイア４８を挿入できるようになつている
ことに、留意されたい。このことは透孔３６およ
びバイア３８の位置の全体的なグリツドのパター
ンを妨げずに達成される。 第４図に示した例において、チヤネル４４およ
び４６のそれぞれには、５本の導体がある。しか
しながら、チヤネル４４および４６が他の本数の
導体を含んでいてもかまわないことは、もちろん
である。たとえば、各チヤネルに入つている導体
の数が４本だけであつてもかまわないし、あるい
は一方のチヤネルに入つている導体が４本で、他
方のチヤネルに入つている導体が５本であつても
かまわない。これらの状況の各々において、チヤ
ネル４４および４６の各々の導体は、外方の導体
が固定したグリツド位置にあるバイア３８に容易
に接続でき、外方導体の間に配置されている他の
内方導体が固定したグリツド位置にあるバイア３
８に接触しないようにして配設されている。しか
しながら、チヤネル４４および４６の両方の他の
導体を、付加的なバイア４８周囲の導体の湾曲し
た、つまり部分的に弧状の部分を介して配置する
ことによつて、これらの導体のいずれもを付加的
なバイア４８と接触させることができる。第４図
のチヤネル４６のように導体５本を含んでいるチ
ヤネルの場合、導体３４Ａおよび３４Ｅが外方導
体であり、導体３４Ａ，３４Ｃおよび３４Ｄが内
方導体である。４本×５本または４本×４本の配
列に対する表を、第１表の５本×５本の配列に対
する表と同じようにして構成することができる。 再度、第５図および第２図において、必要に応
じ、導体（図示せず）を底部層２６に構成し、か
つバイア３８を下部層２４を貫通して延ばし、上
部層２２の導体と底部層２６の導体の間に電気的
な接触を行なわせることもできることに、留意さ
れたい。また、他の金属層（図示せず）を固定位
置のバイア３８によつて絶縁して、離隔するこに
よつて回路板２０に設け、かつ可変位置の付加的
なバイア４８を延長させて、任意の２つの層の導
体の間、または３つ以上の層の導体の間で電気的
な接触を行なわせることもできる。さらに、さま
ざまな層のチヤネルの導体の本数を、回路板２０
に取り付けられる電気構成部品と接続を行なう必
要に応じて、等しくすることも、異なるものとす
ることもできる。また、このような電気構成部品
を回路板２０の底部層ならびに上部層に取り付け
ることができる。 Ｆ 発明の効果 グリツド内に付加的なバイアを配置して導体間
接続を自由に行なうことが出来るので、プリント
回路板内の導体の布線密度を増加することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、付加的なバイアを有する本発明のプ
リント回路板を示す図である。第２図は回路板の
異なる層の多導体チヤネルの導体間の相互接続を
示す分解図である。第３図は標準形態の回路板に
おけるグリツド点の間隔、ならびに２つの透孔が
境界となつている方形のグリツド・セルの中央領
域内の対角線に沿つた付加的なバイア、および方
形のセルのコーナーに配置された２つのバイアに
対して可能な位置を示す図面である。第４図は、
弧状部分によつてグリツド・セル内に導体を再配
置し、方形のグリツド・セルのコーナーに配置さ
れた透孔およびバイアの位置を妨げずに、付加バ
イアのための余地を作ることを示す図面である。
第５図は複数層回路板に導体チヤネルが配置され
たプリント板の図である。第６図〜第８図は、第
１表記載の接続を達成するための、他のプリント
回路板の上部層および下部層の導体の位置を示す
図面である。 ２０……プリント回路板、２２……上部層、２
４……下部層、２６……底部層、２８……上部絶
縁層、３０……下部絶縁層、３２，３４……導
体、３６……透孔、３８……バイア、４０……グ
リツド、４２……電気構成部品、４４，４６……
チヤネル、４８……付加的なバイア、５０……グ
リツド点。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 複数個の透孔（スルーホール）及び複数個の
   バイアを含む電気的接続リンクが直交座標の交点
   に格子状に配置されて成る多層プリント回路板に
   於て、 上記多層プリント回路板の第一の平面に配置さ
   れ、上記接続リンクの間を通る相互に離隔された
   複数本のストリツプ導体を有する第一の導体チヤ
   ネルと、 第二の平面に配置され、上記接続リンクの間を
   通る相互に離隔された複数本のストリツプ導体を
   有する第二の導体チヤネルと、 上記第一の平面及び上記第二の平面間に配置さ
   れた電気的絶縁層とより成り、 上記第一の導体チヤネルに属する特定のストリ
   ツプ導体及び上記第二の導体チヤネルに属する特
   定のストリツプ導体間に電気的な接続関係を与え
   るため、上記直交座標の格子で囲まれた単位領域
   内に追加のバイアを配置したこと、 上記各導体チヤネルに於て、上記特定のストリ
   ツプ導体を除く他のストリツプ導体は上記追加の
   バイアを迂回して弓形のセグメントを形成するよ
   うに布線されていること、 を特徴とするプリント回路板。