JPH0548306A - 超高速実装回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 マイクロストリップ線路またはコプレーナ形
のストリップ線路に架橋構造の配線要素を用いた信号線
の交差する超高速回路の実装を容易に実現する超高速実
装回路。 【構成】 配線基板１上に複数のストリップ線路からな
る配線Ｓ１〜Ｓ３を有し、配線間には一箇所以上の交差
箇所を備える。交差箇所は第一の配線Ｓ１と第二の配線
Ｓ２が電気的に非接触状態で交差する。第二の配線Ｓ２
は途中が切断された第二のストリップ線路とコの字形状
の架橋状構造物２からなる。架橋状構造物２はグランド
ＧＮＤと信号線からなる第三のストリップ線路Ｓ３を有
す。第三のストリップ線路Ｓ３と第二のストリップ線路
Ｓ２は、グランド部、信号線がそれぞれ互いに接続を行
う面に導いた後、柱状のポストＰ，リボンワイヤＷを介
して接続する。架橋状構造物２の信号線Ｓ３とグランド
はコの字状凹部の下に第一の配線を跨線し、第一の配線
Ｓ１のストリップラインの心線と電気的に非接触状態に
配置する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は複数個のＩＣを組み合わ
せて超高速回路を構成するマクイロストリップ線路ある
いはコプレーナ形のストリップ線路を用いた整合伝送を
基本として行う超高速実装回路に関し、とくにギガビッ
トを越える超高速ＩＣチップあるいはパッケージされた
ＩＣを複数個用いたマルチチップ回路あるいはマルチパ
ッケージ回路の実装に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、数１００Ｍｂ／ｓ以下の速度を持
つＩＣ、ＬＳＩの実装はプリント基板からなる多層配線
板が広く用いられている。

【０００３】しかし、１Ｇｂ／ｓ以上特に１０Ｇｂ／ｓ
程度あるいはそれ以上の速度を持つ超高速回路ではイン
ピーダンス不整合、伝ぱんロス、信号スキューなどが大
きく現れることになる。

【０００４】これらの要因がそのまま回路動作を困難と
するため、従来のプリント基板からなる多層配線板を用
いる実装法は適用不可能である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ギガビットを越える周
波数領域では整合伝送が配線の基本になる。

【０００６】たとえばそのような方法として、ＩＣを送
端あるいは受端を、あるいは両方を整合状態とし、それ
と特性インピーダンスをあわせたマイクロストリップ線
路などの平面回路を用いコネクタインタフェースを持つ
回路形態とした後、同軸ケーブルで結合し全体の回路を
構成する方法がとられてきた。

【０００７】この場合チップの寸法が小さいにもかかわ
らず、全体回路の寸法が大きくなるという大きな欠点を
有する上に、配線長の僅かの狂いが回路の動作マージン
低下をまねき、また機械的な接触を持つ接続部が振動に
より緩む、温度により電気長が変化しそれにより信号ス
キューが生じるなど正常動作を妨げる多くの要因を含む
という大きな欠点を有していた。

【０００８】また、ＩＣのピン数が少なくチップ間の配
線が簡単で信号間の交差が無い状態で実装できる場合、
チップ間をマイクロストリップやコプレーナ形のストリ
ップラインで平面的に配置し、ストリップ線路とチップ
間はボンディングにより接続する方法により全体の回路
を構成する方法がとられてきた。

【０００９】この場合寸法が小さく実装できるという特
徴がでるが、以下に説明するような問題点が生ずる。

【００１０】すなわち、開発の最先端にある超高速ＩＣ
では低速の回路と異なり遅延、動作信号レベル、出力回
路の駆動能力などの特性偏差が相対的に大きく動作マー
ジンが低い。

【００１１】このような回路では、チップ対応で特性評
価を行い、実装寸法を厳密に算出した後実装を行うこと
が要求される。

【００１２】しかしながら、実装時の特性変動を考慮し
て厳密に特性評価を行い、実装寸法を決定することは事
実上困難な場合が多く、一般に試行錯誤で寸法を決める
方法がとられる。

【００１３】このため、開発に多大な時間と費用がかか
ると言う大きな欠点がある。

【００１４】又このような方法は配線が少し複雑にな
り、信号間の交差を必要とする回路の場合にはそのまま
適用することができず、ボンディング線路によりストリ
ップ線路の上を橋渡しする、あるいは別の太い線で架橋
するなどの手段がとられてきた。

【００１５】この場合、架橋する部分ではストリップ線
路構造をとらないため、インダクタンス成分が大きくな
り、この部分の特性インピーダンスを広い周波数範囲に
わたり配線部のストリップ線路のインピーダンスに合わ
せることが容易ではない。

【００１６】伝送する信号が比較的高調波でも帯域幅の
狭いマイクロ波回路の場合、このような方法でも所要の
特性の信号交差を実現できるが、ベースバンド信号を含
む高速信号を含む高速回路としてはこの方法では十分な
特性を得ることが困難である。

【００１７】本発明の目的は、従来技術の問題点を解決
し、マイクロストリップ線路あるいはコプレーナ形のス
トリップ線路に架橋構造を持つ配線要素を用いることに
より、信号線の交差を必要とする複雑な超高速回路の実
装を容易に実現する超高速実装回路を提供することにあ
る。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため、複数個のＩＣを組み合わせて超高速回路を構
成するマイクロストリップ線路あるいはコプレーナ形の
ストリップ線路を用いた整合伝送を基本として行う実装
回路において、前記実装回路はベースとなる配線基板上
にストリップ線路からなる複数の配線を有し、前記複数
の配線間には少なくとも一箇所以上互いに交差する交差
箇所を備え、前記交差箇所は、前記配線基板上に配置さ
れた第一のストリップ線路の信号からなる第一の配線と
互いに電気的に非接触の状態で交差する第二の配線を有
し、前記第二の配線は途中が切断された第二のストリッ
プ線路とコの字状の形状を持つ架橋状構造物とからな
り、前記架橋状構造物はグランドと信号線からなる第三
のストリップ線路を有し、前記第三のストリップ線路
は、前記第二のストリップ線路とグランド部はグランド
部、信号線は信号線どうし互いに接続する接続対象とな
る該信号線あるいはグランドが互いの接続する面の裏側
に存在する場合、柱状のポストにより互いの接続を行う
面に導いた後、リボン状のワイヤあるいは柱状のポスト
を介して電気的に接続した構造を備え、前記架橋状構造
物の信号線およびグランドは、前記架橋状構造物のコの
字状のへこみ部分を下に第一の配線を跨線し該第一の配
線のストリップラインの心線とたがいに電気的に非接触
状態に配してなることを特徴とする。

【００１９】また前記架橋状構造物は、一枚の板状体を
導電性のあるポストの上に配したコの字状の形態を有し
てなる態様は有効である。

【００２０】

【作用】本発明は複数個の超高速ＩＣを用いて回路を実
現するための実装構造に関するものであり、複数個のチ
ップ間又はパッケージされたＩＣ間の超高速信号を伝達
する結線、すなわち超高速信号線をマイクロストリップ
線路あるいはコプレーナ形のストリップ線路で構成し、
かつ１）超高速信号線どうしが交差する部分、又は２）
微妙な遅延調整を要するようなストリップ線路よりなる
超高速配線の一部分に、ストリップライン構造の架橋構
造物を接続してなる。

【００２１】この架橋状の構造物は前記の配線用のスト
リップ線路とそれぞれのグランド部はグランド部どう
し、信号線は信号線どうし接続する接続部を有する。

【００２２】この接続部は、従来のボンディングワイヤ
による時の結線時の接続部がほぼ点に近いイメージであ
ったのに対しある程度の面積を有するものとし、接続部
をつなぐ結線は柱状又は帯状の構造を有する。

【００２３】架橋部がストリップラインからなり、上記
構造の接続部でのインダクタンスは微少になることか
ら、上記のストリップ線路と架橋状の構造物の間でのイ
ンピーダンス不整合の問題が解決される。

【００２４】また架橋状構造物は、加熱するなどの簡単
な操作により簡単に取り替えることが可能であり、予め
パタンの違う架橋状構造物を用意しておき、特性を見な
がら取り替えることにより信号線長を簡単に変えること
が出来る。

【００２５】すなわち本発明によれば、架橋状構造物の
ある部分では整合状態を保ったまま信号線間の交差を自
在に可能とし、かつ簡単な操作で線路長を変えるなどの
手段で特性の微調もできる。

【００２６】このことは、従来技術では容易に実現する
ことが困難であった交差を必要とする比較的複雑な超高
速回路の実装を容易に実現できることを示している。

【００２７】以下図面にもとづき実施例について説明す
る。

【００２８】

【実施例】

【００２９】実施例１：図１および図２は本発明の一実
施例である。

【００３０】図１は構成概観図、図２は構成側面図であ
る。

【００３１】図中１は配線基板、２は架橋状構造物、Ｓ
１、Ｓ２、Ｓ３はマイクロストリップ線路の信号線、Ｗ
はリード線のリボンワイヤ、ＧＮＤは接地面のグランド
で、配線基板１の下面は全てＧＮＤ、Ｐは配線基板１の
裏面と表面との電気的接続をとる構造物のアースポスト
でスルーホールとその中に埋設した金属により形成され
る。

【００３２】この図は複数のＩＣを用いて超高速の電子
回路を実現する際に用いる実装構造物の例で、２本の信
号線（Ｓ１およびＳ２）を交差させるための構造に関す
るものである。

【００３３】信号線Ｓ１およびＳ２はＩＣ間を結ぶ為の
結線であり、配線基板裏面とでインピーダンスを考慮し
たマイクロストリップ線路を形成するように寸法形状が
決められている。

【００３４】この場合、信号線Ｓ２を信号線Ｓ１の上部
を架橋状構造物２を介して交差した配線を実現したもの
である。

【００３５】架橋状構造物２はコの字型形状をしてお
り、へこみの部分全体が接地面のグランドＧＮＤとな
り、この部分を下にして、しかも交差すべき信号線Ｓ１
をまたぐ跨線構造で、架橋状構造物２の裏面と信号線Ｓ
１とが接触しないように配される。

【００３６】この架橋状構造物２と配線基板１とが接触
する部分には配線基板裏面の接地面のグランドＧＮＤと
接続されたアースポストＰが置かれている。

【００３７】アースポストＰと架橋状構造物２の裏面の
グランドＧＮＤは互いに電気的接続を十分とるよう半田
あるいは導電性の接着剤で接続されてなる。

【００３８】アースポストＰは太い柱または複数の柱状
の構造物とし、架橋状構造物２の裏面グランドＧＮＤと
基板裏面の接地面のグランドＧＮＤを極く小さなインピ
ーダンスで接続するものである。

【００３９】一方この架橋状構造物２上面に、裏面のグ
ランドＧＮＤとでマイクロストリップ線路を形成するよ
うに信号線Ｓ３が構成されている。

【００４０】この信号線Ｓ３はリボン状のワイヤＷを介
して信号線Ｓ２と結線される。

【００４１】リボンワイヤＷとストリップ線路の信号線
Ｓ２またはＳ３との接続点は、通常のワイヤボンドの場
合と比較して広い面積で接続する構造とする。

【００４２】このような構造のもとでは、信号線Ｓ２と
Ｓ３間を結ぶワイヤ部でのインダクタンスを微小とする
ことが可能となる。

【００４３】このような構造のもとでは信号線Ｓ１に
は、架橋状構造物２が上面に置かれることから比誘電率
の小さい空げき部を介しグランドＧＮＤが周りに位置す
ることになる。

【００４４】空げきの高さをごく微小としない限りその
特性インピーダンスはほとんど変化しない。

【００４５】なお、空げきを微小にする必要のある場合
には線幅をその部分だけ細くすることにより補償するこ
とも可能である。

【００４６】信号線Ｓ１とＳ２はグランドＧＮＤを中間
に持ち電気的に隔離される位置にあることから、信号線
Ｓ２は信号線Ｓ１からのクロストークを受けることもな
い。

【００４７】一方、信号線Ｓ２はリボンワイヤＷの部分
を除いてストリップライン構造を持つ。

【００４８】信号の反射や減衰が問題となるとするとこ
のリボンワイヤＷの部分であるが、上記のようにこの部
分ではインダクタンスは微小であり、またキャパシタン
スもストリップラインの部分と大差無い値となる。

【００４９】すなわち、この部分での特性インピーダン
スはストリップライン部の特性インピーダンスとほぼ同
一となる。

【００５０】このため信号線Ｓ２を伝播する信号は架橋
状構造物２により反射されることもほとんど無く、この
部分での信号の減衰もほとんどないことになる。

【００５１】すなわち、本発明によると特性劣化無く超
高速信号線の交差が可能となる。

【００５２】実施例２：図３は本発明の他の実施例２の
構成側面図である。

【００５３】この実施例では架橋上の構造物をコの字状
ではなく、図に示すような一枚の板とし、金属など導電
性を有する支柱のポストＧＰのうえに置くことにより、
両下側部のポスト上に載置した板状構造物からなるコの
字状の架橋状構造物２を構成したものである。

【００５４】得られる特性動作原理はほぼ第一の実施例
１と同一なことから詳細説明は省略するが、この実施例
では架橋部分のストリップライン特性が長さ方向にわた
り全体が均一となることから、接続部でのインピーダン
ス整合性がよくなり実施例１よりも若干良好な特性が得
られることになる。

【００５５】実施例３：図４および図５は本発明の他の
実施例３の構成側面図および上面図で、この場合信号線
Ｓ２の部分にも金属などの導電性を有する構造物の支柱
のポストＳＰを配し、その構造物のポストＳＰの上に板
状構造物を載置した図３の実施例２と同じ構造のコの字
状の架橋状構造物２の上部面の高さをほぼ等しくなるよ
うにしてリボンワイヤＷを介して信号線Ｓ２とＳ３を接
続したものである。

【００５６】この場合リボンワイヤＷの長さを小さくで
きることから、接続部のインダクタンスを上記実施例よ
りもらさに小さくすることができ、さらに特性改善が期
待できる。

【００５７】実施例４：図６は本発明の更に他の実施例
４の構成側面図であり、図３および図４，図５の実施例
２および実施例３の例と同じ構造を形成するコの字状の
架橋状構造物２を簡単な操作で取り替えることにより信
号線Ｓ２の電気長を変えることを狙いとしたものであ
る。

【００５８】図の実施例の図４および図５と同一符号を
付したものは実施例３と同一のものとする。

【００５９】図中３は測定用の押え治具であり、導電性
高分子や金属などからなる接触子Ｍと絶縁体Ｉとからな
る。

【００６０】押え治具３には押えねじガイド４が設けら
れており、配線基板１の対応する部分にも押えねじガイ
ド４を設けている。

【００６１】この実施例では特定の架橋状構造物を導電
性のポストＧＰの上に仮に設置した後、測定用の押え治
具３で架橋上の構造物の信号線Ｓ３と金属ポストＳＰと
の電気的接触を測定治具の導電性を有する接触子Ｍを圧
接することにより実現するものである。

【００６２】架橋状構造物２や配線パタン寸法が大きい
場合には目視で配した後、上から押えるだけ、またパタ
ンが小さい場合には側面にガイドやアライメント用のマ
ーカなどを付加し、それに従って配置した後圧接すれば
よい。

【００６３】この実施例の治具を用いれば、微妙な遅延
調整を必要とする配線部の配線長を特性を見ながら調整
し、適切な値に追い込めたら図５の実施例のような構造
として回路を構成すればよい。

【００６４】本発明は上記実施例に限定されるものでは
ない。

【００６５】上記実施例では配線としてマイクロストリ
ップ形の線路としたが、コプレーナ形のような他の形式
のストリップ線路でも同様の構成が可能なことはいうま
でもない。

【００６６】この場合、グランド位置が信号線と同一平
面上に存在することから配線基板１ではグランドポスト
Ｐが不要となり、逆に架橋状構造物の一部にスルーホー
ルを設け、グランド位置を裏面から表面に移すことによ
って実現される。

【００６７】また上記全ての実施例において、グランド
のみならず信号線も架橋状構造物の表面からスルーホー
ルを介して裏面に導き、配線基板表面に位置する信号線
Ｓ２と半田または導電性接着剤で接続する構造としても
同様の効果が得られる。

【００６８】

【発明の効果】以上説明したように本発明によると複数
の超高速信号線を互いの特性に影響を及ぼすことなく、
かつインピーダンスの不整合が極めて小さい状態で交差
させることができる。

【００６９】したがって信号交差を必要とする比較的複
雑な超高速回路の実装ができると言う大きな特徴が得ら
れる。

【００７０】又、架橋状構造物を押え治具で押えて遅延
特性補正を行うこともできることから、超高速回路の構
成がきわめて簡単にまた経済的に実現できると言う特徴
もえられる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１構成概観図である。

【図２】本発明の実施例１構成側面図である。

【図３】本発明の実施例２構成側面図である。

【図４】本発明の実施例３構成側面図である。

【図５】本発明の実施例３上面図である。

【図６】本発明の実施例４構成側面図である。

【符号の説明】

１ 配線基板 ２ 架橋状構造物 Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３ マイクロストリップラインの信号線 Ｐ アースポスト ３ 押え治具 ＧＰ、ＳＰ 導電性の支柱（ポスト） Ｗ リボンワイヤ ＧＮＤ グランド Ｍ 押え治具接触子 Ｉ 押え治具絶縁体 ４ 押えねじガイド

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 25/18 (72)発明者 宮川 裕三 東京都千代田区内幸町一丁目１番６号 日 本電信電話株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数個のＩＣを組み合わせて超高速回路
   を構成するマイクロストリップ線路あるいはコプレーナ
   形のストリップ線路を用いた整合伝送を基本として行う
   実装回路において、 前記実装回路はベースとなる配線基板上にストリップ線
   路からなる複数の配線を有し、 前記複数の配線間には少なくとも一箇所以上互いに交差
   する交差箇所を備え、 前記交差箇所は、前記配線基板上に配置された第一のス
   トリップ線路の信号線からなる第一の配線と互いに電気
   的に非接触の状態で交差する第二の配線を有し、 前記第二の配線は途中が切断された第二のストリップ線
   路とコの字状の形状を持つ架橋状構造物とからなり、 前記架橋状構造物はグランドと信号線からなる第三のス
   トリップ線路を有し、 前記第三のストリップ線路は、前記第二のストリップ線
   路とグランド部はグランド部、信号線は信号線どうし互
   いに接続する接続対象となる該信号線あるいはグランド
   が互いの接続する面の裏側に存在する場合、柱状のポス
   トにより互いの接続を行う面に導いた後、リボン状のワ
   イヤあるいは柱状のポストを介して電気的に接続した構
   造を備え、 前記架橋状構造物の信号線およびグランドは、前記架橋
   状構造物のコの字状のへこみ部分を下に第一の配線を跨
   線し該第一の配線のストリップラインの心線とたがいに
   電気的に非接触状態に配してなることを特徴とする超高
   速実装回路。
2. 【請求項２】 前記架橋状構造物は、一枚の板状体を導
   電性のあるポストの上に配したコの字状の形態を有して
   なることを特徴とする請求項１記載の超高速実装回路。