JPH07240567A

JPH07240567A - プリント配線板およびその配線方法

Info

Publication number: JPH07240567A
Application number: JP6029732A
Authority: JP
Inventors: Haruhiko Kiyabu; 晴彦木藪
Original assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 1994-02-28
Filing date: 1994-02-28
Publication date: 1995-09-12
Anticipated expiration: 2014-04-26
Also published as: JP2886438B2

Abstract

(57)【要約】【目的】この発明は、平衡伝送用ならびに不平衡伝送
用の伝送線路のインピーダンス整合が容易にとれると共
に、製造も容易なプリント配線板を提供することを目的
とする。【構成】１つのプリント配線板における平衡伝送と不
平衡伝送の伝送線路を配設する際に、容易にインピーダ
ンス整合のとれる配線方法を提供するものである。そし
てこの方法は、所望の特性インピーダンス、プリント配
線板１の所定の厚さに基づいて、ストリップ導体4aの幅
および厚さ算出し、所望のインピーダンス、プリント配
線板１の所定の厚さ、ストリップ導体4aの幅および厚さ
に基づいて、ストリップ導体4a、４bと4cの間隔を算出
し、前記算出結果に基づいて、ストリップ導体4a、４
b、4cを配設するものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、プリント配線板に関
するものである。より詳細には、１つのプリント配線板
上に平衡伝送用配線と不平衡用配線を行うプリント配線
板に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この発明の属する高速信号を扱うプリン
ト配線板には、平衡伝送用配線と不平衡伝送用配線が行
われている。不平衡伝送とは、プリント配線板上の装置
が１本の伝送線路に信号Aを送信し、他の装置がこの信
号Aを受信するものである。この不平衡伝送に用いられ
るプリント配線板は板状の誘電体であり、プリント配線
板の下面には全面にわたってグランド導体が設けられて
いる。そして、１本の伝送線路がプリント配線板の上面
に配設される。この不平衡伝送用の伝送線路を配線する
際には、１本の伝送線路の特性インピーダンスが考慮さ
れ、伝送線路の幅及び厚さ、さらに誘電体の厚さが決定
される。

【０００３】一方、平衡伝送とは、プリント配線板上に
設置された装置が、２本の伝送線路にそれぞれ信号Aと
信号Aを同一タイミングで送出し、その２本の伝送線路
に接続された他の装置が、その信号Aと信号Aを同一タイ
ミングで受信するものである。この平衡伝送に用いられ
るプリント配線板も、不平衡伝送に用いられるものと同
様に、板状の誘電体からなり、プリント配線板の下面に
は全面にわたってグランド導体が設けられている。そし
て、２本の伝送線路が所定の間隔を保ってプリント配線
板の上面に配設される。この平衡伝送用の伝送線路を配
線する際には、２本の伝送線路の特性インピーダンスが
考慮され、２本の伝送線路の間隔、各伝送線路の幅およ
び厚さ、誘電体の厚さが決定される。

【０００４】通信機器におけるプリント配線板、すなわ
ち高速信号が送信される配線板においては、伝送線路の
インピーダンス不整合によって伝送線路に生じる遅延や
反射、クロストークといった問題が無視できなくなって
いる。そのため、プリント配線板への配線については、
配線断面形状寸法と特性インピーダンスの関係より、設
計者が任意に伝送線路の幅および厚さといった各種寸法
（形状）を定め、伝送線路のインピーダンス整合をとっ
ていた。すなわち、各伝送線路の特性インピーダンスを
所定値にして配設する設計が行われていた。しかし、平
衡伝送用ならびに不平衡用の伝送線路においては、特性
インピーダンスを算出する方法が異なっており、設計者
は平衡伝送用の伝送線路のために、特性インピーダンス
を算出し、その結果に基づいて、伝送線路の各種寸法を
決定していた。さらに、不平衡伝送用の伝送線路につい
ても同様にして各種寸法を決定していた。

【０００５】一方で、伝送線路の各種寸法が決定され、
その決定された寸法で伝送線路を配設したとしても、伝
送線路の幅、厚さ以外の他の条件、例えば、プリント配
線板の厚さが必ず設定したとおりになっているとは限ら
ない。そこで、設計者は、特にインピーダンス整合を正
確にとりたいプリント配線板については、未配線のプリ
ント配線板における使用されない部分にテスト用伝送線
路を配設する。そして、設計者は、そのテスト用伝送線
路から、このプリント配線板における特性インピーダン
スと伝送線路の各種寸法との関係を算出し、所望の特性
インピーダンスが得られるように、伝送線路の各種寸法
を補償していた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、プリ
ント配線板に平衡伝送および不平衡伝送用の伝送線路を
配線する場合、それぞれの伝送線路の各種寸法を決定し
なければならない。さらに、プリント配線板に配設され
た伝送線路の特性インピーダンスの実測値は、伝送線路
の形状から計算された特性インピーダンスの計算値とは
必ずしも一致しない。そこで、計算値と実測値の差を最
小とするためには、各プリント配線板に設けられたテス
ト用伝送線路を利用する必要がある。そして、このテス
ト用伝送線路における特性インピーダンスの影響を考慮
して、設計時の計算値と比較して伝送線路の各種寸法を
補償していた。従って、そのプリント配線板に平衡伝送
と不平衡伝送の伝送線路を配設する場合には、平衡並び
に不平衡のテスト用伝送線路のは位置されるスペースを
プリント配線板に確保しなくてはならなかった。更に、
テスト用伝送線路の影響を考慮して、不平衡伝送および
平衡伝送の伝送線路を各種寸法を別々に算出しなければ
ならなかった。

【０００７】また、平衡伝送と不平衡伝送の伝送線路に
おける各種寸法をそれぞれ算出すると、両者の各種寸法
（形状）は異なったものになる。平衡伝送と不平衡伝送
の伝送線路の各種寸法が異なる場合には、パターン幅の
異なる伝送線路がプリント配線板に配線されることとな
る。従って、プリント配線板製造用フィルムを作成する
うえで、平衡伝送配線用のアパーチャと不平衡伝送配線
用のアパーチャを変えなければならなかった。この発明
は以上の点を考慮してなされたものであり、平衡伝送用
ならびに不平衡伝送用の伝送線路のインピーダンス整合
が容易にとれると共に、製造も容易なプリント配線板を
提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明は、上述した１
つのプリント配線板における平衡伝送と不平衡伝送の伝
送線路を配設する際に、容易にインピーダンス整合のと
れる配線方法を提供するものである。そしてこの方法
は、所望の特性インピーダンス、前記プリント配線板の
設計上の厚さに基づいて、前記不平衡伝送のパターンの
幅および厚さを決定する手順と、決定された前記不平衡
伝送のパターンの幅および厚さを、一対の前記平衡伝送
のパターンの各々に採用する手順と、前記所望のインピ
ーダンス、前記プリント配線板の設計上の厚さ、前記平
衡伝送のパターンの前記幅および厚さに基づいて、一対
の前記平衡伝送のパターンにおける間隔を決定する手順
と、から同一の幅及び厚さを有する平衡伝送並びに不平
衡伝送の伝送線路を配設するものである。

【０００９】また、この発明によるプリント配線板は、
所望の特性インピーダンス、前記プリント配線板の設計
上の厚さに基づいて、幅および厚さを決定された不平衡
伝送のパターンと、前記不平衡伝送のパターンの幅およ
び厚さと同一の幅及び厚さを有すると共に、前記所望の
インピーダンス、前記プリント配線板の設計上の厚さ、
前記不平衡伝送のパターンの幅および厚さに基づいて、
前記一対のパターンの間隔を決定された平衡伝送の伝送
線路とから構成されている。

【００１０】

【作用】この発明によれば、平衡伝送用と不平衡伝送用
の伝送線路が混在するプリント配線板において、平衡伝
送用の伝送線路は、その伝送線路の間隔を変更してイン
ピーダンス整合をとることとした。その結果、プリント
配線板上の伝送線路は全て同一の幅および厚さとするこ
とができる。さらに、平衡伝送用ならびに不平衡伝送用
の伝送線路の幅および厚さを同一にしたため、同一寸法
の伝送線路における特性インピーダンスの実測値に基づ
いて、平衡伝送用の伝送線路における２本の伝送線路の
間隔を補償することが可能となる。

【００１１】

【実施例】図１は、平衡伝送用および不平衡伝送用の伝
送路を配置したプリント配線板を示す斜視図である。プ
リント配線板１を構成する誘電体２は、誘電率εrを有
し、厚さｈの板状の部材である。一般に、この種の誘電
体として、ガラスエポキシ、ポリイミドが用いられてい
る。そして、プリント配線板１の上面には、不平衡伝送
用の伝送線路であるストリップ導体４aと平衡伝送用の
伝送線路である一対のストリップ導体４bおよび４cが配
設されている。また、プリント配線板１の下面には、グ
ランド導体３が全面にわたって配設されている。図１で
は、図示されていないが、プリント基板の上面部には、
ホトレジスト、ドライフィルムレジストを用いてオーバ
ーコーティングが施されている。しかし、オーバーコー
ティングについてはこの発明の本質ではないため、これ
以上の説明は省略する。

【００１２】図２は、不平衡伝送用の伝送線路を配置し
たプリント配線板を示す断面図である。ストリップ導体
４aは、幅ｗ、厚さｔを有している。図３は、平衡伝送
用の伝送線路を配置したプリント配線板を示す断面図で
ある。ストリップ導体４b、４cは、ストリップ導体４a
と同一の幅および厚さを有し、伝送方向に対して平行に
配設されている。図２の構成において、ストリップ導体
４a、４bの特性インピーダンスは以下の式（１）より求
めることができる。

【００１３】

【数１】

【００１４】但し、ｗはストリップ導体４aの幅であ
り、ｔはストリップ導体４aの厚さである。また、ｈは
誘電体基板２の厚さである。そして、上記式（１）に基
づいて、特性インピーダンスが５０オームになるような
ストリップ導体４aの各種寸法は図３に示したとおりで
ある。図３において、基板材質は、誘電率4.9を有する
ガラスエポキシと、誘電率3.45を有するポリイミドを使
用した。図３の構成において、ストリップ導体４の特性
インピーダンスは以下の式（２）より求めることができ
る。

【００１５】

【数２】

【００１６】但し、ｓはストリップ導体４bとストリッ
プ導体4cの間隔であり、ｗはストリップ導体４bおよび4
cの幅である。ここで、式（２）にストリップ導体４b、
4cの厚さにあたるｔが存在しないのは、平衡伝送用の伝
送線路においては、伝送線路の厚さが与える特性インピ
ーダンスへの影響は、伝送線路の間隔が与える影響に比
べ非常に低い。そのため、上述した式（２）からは伝送
線路の厚さｔが省略されている。

【００１７】そして、上記式（２）に基づいて、特性イ
ンピーダンスが５０オームになるような伝送線路の各種
寸法は図４に示したとおりである。図４において、基板
材質は、誘電率4.9を有するガラスエポキシと、誘電率
3.45を有するポリイミドを使用した。各伝送線路のイン
ピーダンス整合をとるには、図３及び図４を参照して、
各伝送線路の各種寸法を決定することができる。さらに
具体的に述べると、ストリップ導体4a、４b、4cを配設
するプリント配線板１に誘電率4.9のガラスエポキシを
用いた場合、ストリップ導体4a、４b、4cは、幅を0.315
、厚さを0.05 に設定する。そして、ストリップ導体
４bと4c間隔は、1.27 とすればよい。

【００１８】また、プリント配線板１に誘電率3.45のポ
リイミドを用いた場合、ストリップ導体4a、４b、4c
は、幅を0.415 、厚さを0.05 に設定する。そして、
ストリップ導体４b、4cにおける線路間隔は、1.27 と
すればよい。

【００１９】次に、プリント配線板１にテスト用に設け
られた単一の伝送線路を用いて、ストリップ導体4a、４
b、4cの幅および厚さを修正し、所望の特性インピーダ
ンスを得る方法について説明する。先ず、テスト用に設
けられた伝送線路の特性インピーダンスを測定する。そ
して、この特性インピーダンスの値から、上述した式
（１）から得られる特性インピーダンスを減算し、特性
インピーダンスの実測値と特性インピーダンスの計算値
との誤差量を算出する。そして、その誤差量が許容範囲
外である場合、上述した式（１）を用いて、プリント配
線板１の厚さを再計算する。このとき、そのテスト用伝
送線路の幅、厚さは予め定められているため、プリント
配線板１の厚さは、上述した（１）に線路幅、線路厚の
値を代入することで得られる。この計算から得られたプ
リント配線板１の厚さを再び式（１）に代入して、所望
の特性インピーダンスとなるストリップ導体4a、４b、4
cの幅、厚さを決定する。このストリップ導体4a、４b、
4cの幅、厚さ、およびプリント配線板１の厚さの値を式
（２）に代入する。その結果、このプリント配線板１に
おける所望の特性インピーダンスを得るためのストリッ
プ導体４b、4c間隔を得ることができる。

【００２０】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、この発明よ
れば、平衡伝送用の伝送線路の間隔を変更することで、
平衡伝送と不平衡伝送のインピーダンス整合を容易にと
ることができる。そして、プリント配線板上の伝送線路
が全て同一幅としたので、プリント配線板に伝送線路を
配設するアパーチャーが１種類のみで製造可能となる。
また、平衡伝送用の伝送線路の配線と不平衡伝送用の伝
送線路の配線とが同一工程で作成できる。また、平衡伝
送用の伝送線路と不平衡伝送用の伝送線路を同一幅で構
成したので、プリント配線板の不要部分に設けられたテ
スト用伝送線路の特性インピーダンスの実測値に基づい
て、平衡伝送用の伝送線路の間隔を変更し、特性インピ
ーダンスの整合をとることができる。その結果、プリン
ト配線板にテスト用伝送線路を実装する部分を作る際に
も、そのテスト部分を最小面積に抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】平衡伝送用および不平衡伝送用の伝送路を配置
したプリント配線板を示す斜視図

【図２】不平衡伝送用の伝送線路を配置したプリント配
線板を示す断面図

【図３】平衡伝送用の伝送線路を配置したプリント配線
板を示す断面図

【図４】不平衡伝送用の伝送線路の各種寸法を変更した
参照図

【図５】平衡伝送用の伝送線路の各種寸法を変更した参
照図

【符号の説明】

１、プリント配線板２、誘電体３、グランド導体４a、４b、４c、ストリップ導体

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】１本のパターンから構成され、ディジタ
ル信号を伝達する不平衡伝送の伝送線路と、一対のパタ
ーンから構成され、ディジタル信号並びにその反転信号
を伝達する平衡伝送の伝送線路を１つのプリント配線板
に配線するプリント配線板の配線方法において、所望の特性インピーダンス、前記プリント配線板の設計
上の厚さに基づいて、前記不平衡伝送のパターンの幅お
よび厚さを決定する手順と、決定された前記不平衡伝送のパターンの幅および厚さ
を、一対の前記平衡伝送のパターンの各々に採用する手
順と、前記所望のインピーダンス、前記プリント配線板の設計
上の厚さ、前記平衡伝送のパターンの前記幅および厚さ
に基づいて、一対の前記平衡伝送のパターンにおける間
隔を決定する手順と、から配線するを特徴とするプリン
ト配線板の配線方法。
【請求項２】１本のパターンから構成され、ディジタ
ル信号を伝達する不平衡伝送の伝送線路と、一対のパタ
ーンから構成され、ディジタル信号並びにその反転信号
を伝達する平衡伝送の伝送線路を１つのプリント配線板
に配線する配線方法において、予め定められた幅および厚さを有するテスト用パターン
を前記プリント配線板に配設する手順と、前記テスト用
パターンの特性インピーダンスを測定する手順と、測定された前記特性インピーダンス、予め定められた前
記テスト用パターンの幅および厚さ、前記プリント配線
板の設計上の厚さに基づいて、前記プリント配線板の厚
さを算出する手順と、算出された前記プリント配線板の厚さ、所望の特性イン
ピーダンスに基づいて、前記不平衡伝送のパターンの幅
および厚さを決定する手順と、決定された前記不平衡伝送のパターンの幅および厚さ
を、前記平衡伝送の一対のパターンの各々に採用する手
順と、前記所望の特性インピーダンス、算出された前記プリン
ト配線板の厚さ、採用された前記平衡伝送のパターンの
幅および厚さに基づいて、前記平衡伝送のパターンの間
隔を決定する手順と、からなることを特徴とするプリン
ト配線板の配線方法。
【請求項３】１本のパターンから構成され、ディジタ
ル信号を送受する不平衡伝送の伝送線路と、一対のパタ
ーンから構成され、ディジタル信号並びにその反転信号
を送受する平衡伝送のパターンを１つのプリント配線板
に配線するプリント配線板において、所望の特性インピーダンス、前記プリント配線板の設計
上の厚さに基づいて、幅および厚さを決定された不平衡
伝送のパターンと、前記不平衡伝送のパターンの幅および厚さと同一の幅及
び厚さを有すると共に、前記所望のインピーダンス、前
記プリント配線板の設計上の厚さ、前記不平衡伝送のパ
ターンの幅および厚さに基づいて、前記一対のパターン
の間隔を決定された平衡伝送の伝送線路と、を配設する
ことを特徴とするプリント配線板。
【請求項４】前記平衡伝送のパターンにおける前記パ
ターンの間隔は、前記プリント配線板に予め設けられたテスト用パータン
に基づいて、補償されることを特徴とする請求項３に記
載のプリント配線板。