JPH08242078A - プリント基板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 信号線間のクロストークや信号干渉を軽減す
るプリント基板の提供を目的とする。 【解決手段】 隣接する各線路１、７、８、９に沿って
一定間隔でグランドパターン領域１０、１２および他の
グランドパターン領域３、５に導通するように設けられ
たバイヤホール１１とを備え、隣接する各線路１、７、
８、９をシールドするようにしたので、隣接する各線路
１、７、８、９に対して３次元的なシールドを施すこと
ができ、これにより、各線路１、７、８、９間のクロス
トークや信号干渉を軽減することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、例えば、スイッ
チャー内で使用される高速ディジタル信号の伝送に使用
して好適な定インピーダンス線路を表すマイクロストリ
ップ線路が形成されたプリント基板に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、スイッチャーなどの装置内で高周
波信号の高速伝送を行う場合には、一般的には同軸ケー
ブルが用いられている。これは、定インピーダンスの線
路で信号の伝送系を構成することにより、伝送の効率化
や忠実化を図ることができるからである。また、信号に
対する外来からの妨害や影響を受けたり、逆に外来への
妨害や影響を与えないようにするためである。

【０００３】一方、スイッチャーなどの機器内部で、上
述のような信号を供給する信号線を数多く引き回す際に
は、同軸ケーブルを用いるよりもプリント基板上の定イ
ンピーダンス線路を表すマイクロストリップ線路を用い
た方がコストや形状の小型化等の点で有利である。

【０００４】そこで、プリント基板において、定インピ
ーダンス線路を表すマイクロストリップ線路を用いて信
号線路を形成していた。図７は、従来の両面基板を示す
側面図である。図７において、プリント基板は、その表
面Ｌ１に配設された信号線１と裏面Ｌ２に設けられたグ
ランド３とに挟まれるようにその間に誘電体２を設けた
ものである。

【０００５】ここで、信号線１は、上述したように定イ
ンピーダンス線路を表すマイクロストリップ線路であ
る。誘電体２は、例えば、ＦＲ−４で表されるガラスエ
ポキシである。

【０００６】このとき、プリント基板の特性インピーダ
ンスＺは、以下のような式で表される。ただし、このと
き、信号線のパターンの幅Ｗ、信号線のパターンの厚み
ｔ、信号線のパターンからグランドのパターンまでの距
離ｈ、絶縁物としての誘電体の誘電率εとする。

【０００７】

【数１】

【０００８】ところで、両面基板の場合には、図７で示
されるように、信号線のパターンは表面Ｌ１のみの片面
しか引くことができないので、実質的には１層基板と等
価になり、利用効率が悪い。また、他の回路も同一基板
上に搭載することを考慮すると、両面基板では、実装密
度が十分ではない。

【０００９】そこで、４層基板の表面Ｌ１および裏面Ｌ
４の両面に信号線を配設するようにした。図８は、従来
の４層基板を示す側面図である。図８において、まず、
プリント基板は、その表面の第１層Ｌ１に配設された信
号線１、８と下方の第２層Ｌ２に設けられたグランド３
とに挟まれるようにその間に誘電体２を設ける。

【００１０】さらに、第３層Ｌ３に設けられたグランド
５と裏面の第４層Ｌ４に配設された信号線７、９とに挟
まれるようにその間に誘電体６を設ける。そして、第２
層Ｌ２に設けられたグランド３と第３層Ｌ３に設けられ
たグランド５とに挟まれるようにして誘電体４を設け
る。

【００１１】図８に示した４層基板の場合、表面の第１
層Ｌ１と裏面の第４層Ｌ４の間に第２層Ｌ２と第３層Ｌ
３のグランド層を設けているので、表面の第１層Ｌ１の
信号線１、８と裏面の第４層Ｌ４の信号線７、９との間
に信号干渉の影響を受けないようになっている。

【００１２】しかしながら、同一プリント基板上に複数
のマイクロストリップ線路を設ける場合、例えば、表面
の第１層Ｌ１の信号線１と信号線８との間、裏面の第４
層Ｌ４の信号線７と信号線９との間など、特に隣接する
パターン間でのクロストークや信号干渉により同軸ケー
ブルを用いた場合よりも信号の伝送性能が劣化してしま
うことがあった。

【００１３】また、従来の２層基板および多層基板等の
プリント基板においては、信号線の配置されていない標
準的なプリント基板の作成段階において、信号線とは無
関係にプリント基板を装置内に取り付けるため一方の層
と他方の層とを経由して導通させて、ねじなどの取り付
け部材を挿入させるための穴（ホール）が設けられてい
た。図９は、両面基板に設けられた従来のホールを示す
側面図である。図９において、プリント基板表面のＬ１
に設けられたグランド１０と誘電体２を挟んで裏面のＬ
２に設けられたグランド３とを導通するようにして貫通
孔としてのホール１００が設けられていた。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】このように、複数のマ
イクロストリップ線路が形成された従来のプリント基板
においては、特に隣接するパターン間でのクロストーク
や信号干渉により同軸ケーブルを用いた場合よりも信号
の伝送性能が劣化してしまうという不都合があった。

【００１５】この発明は、このような点を考慮してなさ
れたものであり、信号線間のクロストークや信号干渉を
軽減する複数のマイクロストリップ線路が設けられたプ
リント基板の提供を目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】この発明のプリント基板
は、複数の定インピーダンスの線路が配設されたプリン
ト基板において、隣接する各線路間に設けたグランドパ
ターン領域と、グランドパターン領域上であって、隣接
する各線路に沿ってグランドパターン領域と、他のグラ
ンドパターン領域に導通するように設けられたバイヤホ
ールとを備え、隣接する各線路をシールドするようにし
たものである。

【００１７】また、この発明のプリント基板は、上述に
おいて、プリント基板は２層基板であり、グランドパタ
ーン領域および他のグランドパターン領域は異なる層に
設けられているものである。

【００１８】また、この発明のプリント基板は、上述に
おいて、プリント基板は多層基板であり、グランドパタ
ーン領域および他のグランドパターン領域は異なる層に
設けられていると共に、他のグランドパターン領域は互
いに異なる層に複数設けられているものである。

【００１９】この発明によれば、隣接する各線路に沿っ
てグランドパターン領域および他のグランドパターン領
域に導通するように設けられたバイヤホールを備え、隣
接する各線路をシールドするようにしたので、隣接する
各線路に対して３次元的なシールドを施すことができ、
これにより、各線路間のクロストークや信号干渉を軽減
する作用をすることができる。

【００２０】また、この発明によれば、上述において、
プリント基板は２層基板であり、グランドパターン領域
および他のグランドパターン領域は異なる層に設けられ
ているので、プリント基板の表面の層と裏面の層とにわ
たって、隣接する各線路に対して３次元的なシールドを
施すことができ、これにより、各線路間のクロストーク
や信号干渉を軽減する作用をすることができる。

【００２１】また、この発明によれば、上述において、
プリント基板は多層基板であり、グランドパターン領域
および他のグランドパターン領域は異なる層に設けられ
ていると共に、他のグランドパターン領域は互いに異な
る層に複数設けられているので、プリント基板の表面の
層と内部の層と裏面の層とにわたって、隣接する各線路
に対して３次元的なシールドを施すことができ、これに
より、各線路間のクロストークや信号干渉を軽減する作
用をすることができる。

【００２２】

【発明の実施の形態】この発明のプリント基板は、定イ
ンピーダンス線路を表すマイクロストリップ線路が形成
されたプリント基板であり、この例においては、特に、
隣接する各線路に沿ってグランドパターン領域および他
のグランドパターン領域に導通するように設けられたバ
イヤホールを設け、隣接する各線路をシールドし、隣接
する各線路に対して３次元的なシールドを施し、これに
より、各線間のクロストークや信号干渉を軽減するよう
にした点を特徴とする。

【００２３】図５は、この発明のプリント基板の一実施
例がスイッチャー内に挿入されている例を示す斜視図で
ある。コネクタ基板３０、マザーボード３３および回路
基板３５の具体的な接続関係については、後述する図６
において説明する。

【００２４】図６は、この発明のプリント基板の一実施
例の回路基板の接続を示す側面図である。装置の外部か
ら同軸ケーブルがコネクタ基板３０の一方の面に設けら
れたＢＮＣコネクタ３１に接続される。これにより、同
軸ケーブルを介して供給される信号はコネクタ基板３０
内を通過してコネクタ基板３０の他方の面に設けられた
ＤＩＮコネクタ３２に供給される。コネクタ基板３０は
マザーボード３３とＤＩＮコネクタ３２によりコネクタ
基板３０の他方の面とマザーボード３３の一方の面が平
行に重なり合うように結合されている。ここで、コネク
タ基板３０およびマザーボード３３は、その側面が図示
されていることはいうまでもない。

【００２５】そして、マザーボード３３の他方の面には
ＤＩＮコネクタ３４を介してドーターボードとしての回
路基板３５がその一側面がマザーボード３３の他方の面
に垂直になるように結合されている。

【００２６】このように接続された基板間を通じて、高
速信号伝送が行われる。以下に詳述するこの発明による
プリント基板の一実施例は、上述したコネクタ基板３
０、マザーボード３３、回路基板３５のいずれにも適用
できるものである。

【００２７】図１は、この発明によるプリント基板の一
実施例のグランドガードした４層基板を示す側面図であ
る。図７、図８、図９に示したものと対応するものには
同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。図１に
示すように、この発明によるプリント基板の一実施例
は、以下のように構成される。図１において、まず、プ
リント基板は、その表面の第１層Ｌ１に配設された信号
線１、８と下方の第２層Ｌ２に設けられたグランド３と
に挟まれるようにその間に誘電体２を設ける。

【００２８】さらに、第３層Ｌ３に設けられたグランド
５と裏面の第４層Ｌ４に配設された信号線７、９とに挟
まれるようにその間に誘電体６を設ける。そして、第２
層Ｌ２に設けられたグランド３と第３層Ｌ３に設けられ
たグランド５とに挟まれるようにして誘電体４を設け
る。

【００２９】ここで、図８に示した従来の４層基板と異
なる点は、表面の第１層Ｌ１に隣接して配設された信号
線１、８の間にグランド１０を設け、裏面の第４層Ｌ４
に隣接して配設された信号線７、９の間にグランド１２
を設け、表面の第１層Ｌ１のグランド１０と第２層Ｌ２
のグランド３と第３層Ｌ３のグランド５と裏面の第４層
Ｌ４のグランド１２とを導通させるバイヤホール１１を
設けた点である。このバイヤホールは、各信号線をプリ
ント基板に配設した後に打ち空けても構わない。

【００３０】また、グランド１０およびグランド１２
は、それぞれ表面の第１層Ｌ１上および裏面の第４層Ｌ
４上のグランドガードを表す。

【００３１】これにより、表面の第１層Ｌ１に隣接して
配設された信号線１、８および裏面の第４層Ｌ４に隣接
して配設された信号線７、９は、それぞれ、表面の第１
層Ｌ１のグランド１０と第２層Ｌ２のグランド３と第３
層Ｌ３のグランド５と裏面の第４層Ｌ４のグランド１２
とにより３次元のシールドを施されたようになる。

【００３２】このとき、表面の第１層Ｌ１と裏面の第４
層Ｌ４を信号層として、第２層Ｌ２と第３層Ｌ３をそれ
ぞれグランド層として使用したが、表面の第１層Ｌ１を
グランド層として、第２層Ｌ２を信号線およびグランド
が設けられた信号層にしてもよく、また表面の第１層Ｌ
１および裏面の第４層Ｌ４をグランド層にして、第２層
Ｌ２と第３層Ｌ３を信号線およびグランドが設けられた
信号層にすることも可能である。

【００３３】図１に示した４層基板の場合、表面の第１
層Ｌ１と裏面の第４層Ｌ４の間に第２層Ｌ２と第３層Ｌ
３のグランド層を設けているので、表面の第１層Ｌ１の
信号線１、８と裏面の第４層Ｌ４の信号線７、９との間
に信号干渉の影響を受けないようになっている。

【００３４】上例では、図１において、表面の第１層Ｌ
１から裏面の第４層Ｌ４まで貫通してバイヤホール１１
を設ける例を示したが、必ずしも貫通させることなく、
例えば、第２層Ｌ２と第３層Ｌ３との間の誘電体４を貫
通させないで、表面の第１層Ｌ１のグランド１０から第
２層Ｌ２のグランド３までのバイヤホールおよび裏面の
第４層Ｌ４のグランド１２から第３層Ｌ３のグランド５
までのバイヤホールを設けるようにしても良い。このと
きも、信号線のシールド効果は同様に３次元のシールド
効果を有する。

【００３５】図２は、この発明によるプリント基板の一
実施例のグランドガードした４層基板を示す平面図であ
る。図２は、図１に示したものの表面の第１層Ｌ１を示
したものである。図２において、隣接する信号線１、８
の間にグランド１０を設け、さらに、グランド１０上に
バイヤホール１１を設けている。

【００３６】また、上例において、信号線の領域以外は
すべてグランドパターンとし、そのグランドパターン上
にバイヤホールを設けるようにしても良い。

【００３７】図３は、この発明によるプリント基板の一
実施例のグランドガードした６層基板を示す側面図であ
る。図１、図７、図８、図９に示したものと対応するも
のには同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
図３に示すように、この発明によるプリント基板の一実
施例は、以下のように構成される。図３において、ま
ず、プリント基板は、その表面の第１層Ｌ１に配設され
た信号線１、８と下方の第２層Ｌ２に設けられたグラン
ド３とに挟まれるようにその間に誘電体２を設ける。次
に、第２層Ｌ２に設けられたグランド３と第３層Ｌ３に
設けられたグランド５とに挟まれるようにその間に誘電
体４を設ける。

【００３８】さらに、第３層Ｌ３に設けられたグランド
５と第４層Ｌ４に設けられたグランド１２とに挟まれる
ようにその間に誘電体６を設ける。次に、第４層Ｌ４に
設けられたグランド１２と第５層Ｌ５に設けられたグラ
ンド１４とに挟まれるようにその間に誘電体１３を設け
る。そして、第５層Ｌ５に設けられたグランド１４と裏
面の第６層Ｌ６に配設された信号線７、９とに挟まれる
ようにして誘電体１５を設ける。

【００３９】ここで、表面の第１層Ｌ１に隣接して配設
された信号線１、８の間にグランド１０を設け、裏面の
第６層Ｌ６に隣接して配設された信号線７、９の間にグ
ランド１２を設け、表面の第１層Ｌ１のグランド１０と
第２層Ｌ２のグランド３と第３層Ｌ３のグランド５と第
４層Ｌ４に設けられたグランド１２と第５層Ｌ５に設け
られたグランド１４と裏面の第６層Ｌ６のグランド１２
とを導通させるバイヤホール１１を設けるようにする。
このバイヤホールは、各信号線をプリント基板に配設し
た後に打ち空けても構わない。

【００４０】また、グランド１０およびグランド１２
は、表面の第１層Ｌ１上および裏面の第６層Ｌ６上のグ
ランドガードを表す。

【００４１】これにより、表面の第１層Ｌ１に隣接して
配設された信号線１、８および裏面の第６層Ｌ６に隣接
して配設された信号線７、９は、それぞれ、表面の第１
層Ｌ１のグランド１０と第２層Ｌ２のグランド３と第３
層Ｌ３のグランド５と第４層Ｌ４のグランド１２と第５
層Ｌ５のグランド１４と裏面の第６層Ｌ６のグランド１
２とにより３次元のシールドを施されたようになる。

【００４２】このとき、表面の第１層Ｌ１と裏面の第６
層Ｌ６をそれぞれ信号層として、第２層Ｌ２、第３層Ｌ
３、第４層Ｌ４、第５層Ｌ５をグランド層として使用し
たが、表面の第１層Ｌ１をグランド層に、第２層Ｌ２を
信号線とグランドが設けられた信号層としてもよく、ま
た表面の第１層Ｌ１と第３層Ｌ３を信号線とグランドが
設けられた信号層とすることが可能である。すなわち、
図３のグランド層である第２層Ｌ２、第３層Ｌ３、第４
層Ｌ４、第５層Ｌ５に表面の第１層Ｌ１および裏面の第
６層Ｌ６と同じ信号線とグランドが設けられた信号層を
形成することもできる。

【００４３】図３に示した６層基板の場合、表面の第１
層Ｌ１と裏面の第６層Ｌ６の間に第２層Ｌ２、第３層Ｌ
３、第４層Ｌ４、第５層Ｌ５のグランド層を設けている
ので、表面の第１層Ｌ１の信号線１、８と裏面の第６層
Ｌ６の信号線７、９との間に信号干渉の影響を受けない
ようになっている。

【００４４】上例では、図３において、表面の第１層Ｌ
１から裏面の第６層Ｌ６まで貫通してバイヤホール１１
を設ける例を示したが、必ずしも貫通させることなく、
例えば、第３層Ｌ３と第４層Ｌ４との間の誘電体６を貫
通させないで、表面の第１層Ｌ１のグランド１０から第
３層Ｌ３のグランド５までのバイヤホールおよび裏面の
第６層Ｌ６のグランド１２から第４層Ｌ４のグランド１
２までのバイヤホールを設けるようにしても良い。この
ときも、信号線のシールド効果は同様に３次元のシール
ド効果を有する。

【００４５】上例によれば、図１において隣接する各線
路１、７、８、９に沿ってグランドパターン領域１０、
１２および他のグランドパターン領域３、５に導通する
ように設けられたバイヤホール１１を備え、隣接する各
線路１、７、８、９をシールドするようにしたので、隣
接する各線路１、７、８、９に対して３次元的なシール
ドを施すことができ、これにより、各線路１、７、８、
９間のクロストークや信号干渉を軽減することができ
る。

【００４６】また、上例では、４層基板および６層基板
について述べたが、２層基板に適用しても良い。図４
は、この発明によるプリント基板の一実施例のグランド
ガードした両面基板を示す側面図である。図７に示した
ものと対応するものには同一の符号を付し、その詳細な
説明を省略する。図４に示すように、この発明によるプ
リント基板の一実施例は、以下のように構成される。図
４において、まず、プリント基板は、その表面の第１層
Ｌ１に配設された信号線１、８と下方の第２層Ｌ２に設
けられたグランド３とに挟まれるようにその間に誘電体
２を設ける。

【００４７】ここで、図７に示した従来の両面基板と異
なる点は、表面の第１層Ｌ１に隣接して配設された信号
線１、８の間にグランド１０を設け、表面の第１層Ｌ１
のグランド１０と裏面の第２層Ｌ２のグランド３とを導
通させるバイヤホール１１を設けた点である。このバイ
ヤホールは、各信号線をプリント基板に配設した後に打
ち空けても構わない。

【００４８】これにより、表面の第１層Ｌ１に隣接して
配設された信号線１、８は、表面の第１層Ｌ１のグラン
ド１０と裏面の第２層Ｌ２のグランド３とにより３次元
のシールドを施されたようになる。

【００４９】図４に示した両面基板の場合、表面の第１
層Ｌ１と裏面の第２層Ｌ２にグランド層を設けているの
で、表面の第１層Ｌ１の信号線１、８は互いに影響を受
けないようになっている。

【００５０】また、上例によれば、上述の図３におい
て、プリント基板は多層基板であり、グランドパターン
領域１０、１２および他のグランドパターン領域３、
５、１２、１４は異なる層に設けられていると共に、他
のグランドパターン領域３、５、１２、１４は互いに異
なる層に複数設けられているので、プリント基板の表面
の層と内部の層と裏面の層とにわたって、隣接する各線
路１、７、８、９に対して３次元的なシールドを施すこ
とができ、これにより、各線路１、７、８、９間のクロ
ストークや信号干渉を軽減することができる。

【００５１】

【発明の効果】この発明によれば、隣接する各線路に沿
ってグランドパターン領域および他のグランドパターン
領域に導通するように設けられたバイヤホールを備え、
隣接する各線路をシールドするようにしたので、隣接す
る各線路に対して３次元的なシールドを施すことがで
き、これにより、各線路間のクロストークや信号干渉を
軽減することができる。

【００５２】また、この発明によれば、上述において、
プリント基板は２層基板であり、グランドパターン領域
および他のグランドパターン領域は異なる層に設けられ
ているので、プリント基板の表面の層と裏面の層とにわ
たって、隣接する各線路に対して３次元的なシールドを
施すことができ、これにより、各線路間のクロストーク
や信号干渉を軽減することができる。

【００５３】また、この発明によれば、上述において、
プリント基板は多層基板であり、グランドパターン領域
および他のグランドパターン領域は異なる層に設けられ
ていると共に、他のグランドパターン領域は互いに異な
る層に複数設けられているので、プリント基板の表面の
層と内部の層と裏面の層とにわたって、隣接する各線路
に対して３次元的なシールドを施すことができ、これに
より、各線路間のクロストークや信号干渉を軽減するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明のプリント基板の一実施例のグランド
ガードした４層基板を示す側面図である。

【図２】この発明のプリント基板の一実施例のグランド
ガードした４層基板を示す平面図である。

【図３】この発明のプリント基板の一実施例のグランド
ガードした６層基板を示す側面図である。

【図４】この発明のプリント基板の一実施例のグランド
ガードした両面基板（２層基板）を示す側面図である。

【図５】この発明のプリント基板の一実施例がスイッチ
ャー内に挿入されている例を示す斜視図である。

【図６】この発明のプリント基板の一実施例の回路基板
の接続を示す側面図である。

【図７】従来の両面基板を示す側面図である。

【図８】従来の４層基板を示す側面図である。

【図９】従来のホールを示す側面図である。

【符号の説明】

１ 信号線 ２ 誘電体 ３ グランド ４ 誘電体 ５ グランド ６ 誘電体 ７ 信号線 ８ 信号線 ９ 信号線 １０ グランド １１ バイヤホール １２ グランド １３ 誘電体 １４ グランド １５ 誘電体 ２０ 基板 ２１ 基板 ２２ 信号線 ２３ 抵抗器 ２４ バッファ ２５ バッファ ３０ コネクタ基板 ３１ ＢＮＣコネクタ ３２ ＤＩＮコネクタ ３３ マザーボード ３４ ＤＩＮコネクタ ３５ 回路基板（ドーターボード）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の定インピーダンスの線路が配設さ
   れたプリント基板において、 隣接する各線路間に設けたグランドパターン領域と、 上記グランドパターン領域上であって、上記隣接する各
   線路に沿って上記グランドパターン領域および他のグラ
   ンドパターン領域に導通するように設けられたバイヤホ
   ールとを備え、 上記隣接する各線路をシールドするようにしたことを特
   徴とするプリント基板。
2. 【請求項２】 請求項１記載のプリント基板において、 上記プリント基板は２層基板であり、上記グランドパタ
   ーン領域および上記他のグランドパターン領域は異なる
   層に設けられていることを特徴とするプリント基板。
3. 【請求項３】 請求項１記載のプリント基板において、 上記プリント基板は多層基板であり、上記グランドパタ
   ーン領域および上記他のグランドパターン領域は異なる
   層に設けられていると共に、上記他のグランドパターン
   領域は互いに異なる層に複数設けられていることを特徴
   とするプリント基板。