JPS62130588A - プリント回路の結線パタ−ン構造及びその経路指示方法 - 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 この発明は、プリント回路ボードに関し、特にプリント
回路ボードに取付けられたモジュールの下方に配置され
た、密に集積されたピンのアレイの方へ走行するプリン
トされた相互結線間で生じる混線ノイズを低減するだめ
のパターンとその経路指示方法に関するものである。

Ｂ、従来技術 電子回路が複雑になるにつれて、素子間の必要とされる
相互結線の数もそれに伴い増大してくる。

相反結線の数が増大してくると経路指示が複雑化すると
いう問題が生じる。この問題には、多くの場合、電子装
置のサイズを出来るだけ小型化したいという要望が絡ん
でくる。プリント相互結線ボード上に設けられる相互結
線の密度は、利用可能な経路スペースよりもむしろ、混
線（ｃｒｏｓｓ−ｔａＨｃ）の問題によって一層制約を
受ける。混線とは、第１の結線に、近傍の第２の結線か
ら電界や磁界などによって導入される擬似的な信号とし
て定義される。通常、混線は、ライン間の間隔を広くし
、隣接するライン・セグメントを短く保ち、且つ特定の
回路形状に対して基本的なプリント回路ボードの幾何形
状を形成するときの適正な設計パラメータを選択するこ
とにより制御することができる。混線はまた、ラインを
互いに近接して走行させ々いようにすることにより制御
することもできる。しかし、この方法は結線密度の減少
をもたらす。

上記のような混線の解決方法が限定３れた有効性しか発
揮しないような適用例として、プリント回路ボードが素
子と非素子領域に分割される場合がある。非素子領域で
は、重大な混線の問題を回避するためにライン間の間隔
を広く維持することが可能である。しかし、素子領域で
は、多くの素子のビンやその他の端子が経路スペースを
限定するので、相互結線ラインは、それらのラインを十
分な間隔でピンや端子のまわりを巡らせるために、間隔
が一層緊密にならざるを得々い。この素子領域における
凝集された相互結線は、混線が生じる可能性を増大させ
る。この問題は、多くのチップ等をもつ多層モジュール
等の、より多数の多重ビン素子を使用する場合に、より
強調されてくる。

なぜなら、そのようなモジュールは、多数の素子のビン
に到達するだめの長い、緊密な経路ラインを必要とする
からである。これらのセグメントは、許容できないレベ
ルの混線をひき起こしかねない程度に長い。このことは
、２つのセグメントが同一の結線チャネル、すなわち多
重ピン素子のビンの行または列間の間隔内に、互いに近
接して存在するときに特に起こりやする。

素子下の長い結線が別の結線に近接して走行するのを防
止することは、実現不可能な解決方法である。というの
は、この種の制約は、必要なすべての接続を完成し得な
くしてしまうであろうからである。従って、隣接する結
線ラインが、比較的密集したピン・パターンをもつ多重
ビン回路ボード素子の下で走行する場合の適用例で混線
を防止する技術を提供する必要がある。

従来技術に２いて、混線の問題を低減しようとする努力
が継続されている。これらは、例えば次の刊行物に記載
されている。

ＩＢＭテクニカル・ディスクロジャ・プルティア　（Ｔ
ｅｃｈｎｉｃａｌ　Ｄｉｓｃｌｏｓｕｒｅ　Ｂｕｌｌｅ
ｔｉｎ）Ｖｏｌ、２５．Ｎｏ、６．ＰＰ、５１０１〜３
１０２゜１９８２年１１月、ビロドー（Ｂｉｌｏｄｅａ
ｕ　）らによる、″結合ノイズ低減器（Ｃｏｕｐｌｅｄ
　Ｎｏ１３ｅＲｅｄｕｃｅｒ）’と題する論文には、ラ
イン上に十分近接して高い誘電率の物質を配置し、ライ
ン間に空隙を設けることにより、ＩＣチップを載置する
ための誘電性基板上で長い金属ライン間の電気的結合ノ
イズを低減する技術が開示されている。

特開昭５７−１１１０９８号公報には、高い結線密度を
可能ならしめるために混線を低減するための技術が開示
されている。これにおいては、結線パターンの一部捷た
はすべてが絶縁層で覆われ、その絶縁層は、一部または
全体を、アースなどの適当な基準電位に接続された導電
体層で覆われる。

特開昭５７−１１５８９３号公報には、一般的な結線の
ために使用される導電体よりも直径の小さい導電体を用
いて、その一般的な結線から微分された特殊な回路を接
続するようにして、接続線間の混線を低減するための結
線技術が開示されている。

Ｃ１発明が解決しようとする問題点 この発明の目的は、典型的には、回路ボード上に取り付
けられた多重チップ・モジュールのよう々大型の素子の
下方に配置された密に集積されたビンのアレイへ走行す
る相互接続ライン中で混線ノイズを低減するための技術
を提供することにある。

Ｄ　問題点を解決するための手段 この発明によれば、余分な回路網内の混線をまねくこと
なく回路網内の混線が低減されるように、同一の回路網
の導電体間全近接させるようにして異なる回路網（結線
回路網）間の近接を好適に防止するようにした経路指示
方法及びパターンが与えられる。

典型的な適用例においては、ある回路網（多くの場合、
素子のビン）において共通の中間接続点をもつ所与の信
号の経路中の一対の導電体は、好適には、別の異なる回
路網内の相互結線ラインとは近接せず、互いに近接して
経路を設定される。

本発明によれば、この近接経路は、典型的には、同一の
結線チャネル及び結線平面、ぼたは回路ボードの非分離
平面の対応する経路内で達成される。

そのような選択的な近接は、近接回路網において許容で
きないレベルの混線をもたらすか、または混線に対する
比較的高い感度を有し、しかも信号伝播の時間的遅延に
対しては比較的感度が低い回路網に適合する。時間的遅
延に対して感度が大きい回路網への適用は、余分な長さ
の結線が必要でない場合に実現することができる。もし
余分な結線が必要でりるとしても、その余分な結線が大
した信号伝播の遅延をもたらさない場合にはこの方法を
利用することができる。この発明の適用は、結線密度の
許容でき々い低減をもたらすような余分な長さの結線を
生じてしまう場合には限定されることになろう。

この発明に基づく規則は、モジュール信号ビンの割り当
てと端子ビンの位置決めなどを含むプリント回路ボード
のレイアウトを設計する場合に使用されるアルゴリズム
に組み込むこともできる。

そのようなアルゴリズム捷たは設計パラメータは、空間
的な基準や、素子の寸法や、ノイズや、熱や、放射や、
安定動作や、混線などによって課せられる設計上の制約
に関連して変更され、または上記規則によって補正され
る。

異なる回路網の導電体よりも同一の回路網の導電体の近
接配置に優先度を与えることは、回路網内での余分々混
線を生じさせることなく達成される。同一の回路網内の
２つの接続ラインのうち、信号が伝播している動的なラ
インによって、初期的には信号が伝播していない静的々
ラインに導入される混線は、動的なラインにあられれる
本来の信号と同極性であり、且つそれより大きさが小さ
い。混線信号は５本来の信号よシもわずかに先行して回
路網における次の端子点に到達する。このように、得ら
れるノイズは一般に、本来の信号のわずかな偏位として
しかあられれない。従って、異なる回路網の隣接ライン
間に引き起こされる許容できないレベルの混線を、同一
の回路網内で隣接ライン間に引き起こされる無害な混線
と置き換えることによって、回路全体としての混線感受
性が低減される。そのようにして有害な混線を低下させ
ることにより、結線密度の向上をはかることができる。

というのは、利用できる結線チャネルをより有効に使用
することによって、接続ラインに近接する結線用のスペ
ースをその同一の回路網における別の接続ラインの経路
として使用することができるからである。

Ｅ、実施例 Ｅｌ　従来の結果 第２図は、多重レベル回路ボード１２上に取り付けられ
た、相互接続された複数の多層モジュ−ル１０を有する
電子回路装置を図式的に示す部分図である。この回路ボ
ード１２は、モジュール拳ビン及び他の回路端子の間に
相互接続ラインを経由さげるだめの１つまたはそれ以上
の結線用平面（図示しない）を備えている。回路ホード
１２上に取り付けられたモジュールのサイズは、例えば
１００ｍ２　であり、典型的には、多数のチップまたは
それと同等のものが組み込まれている。これら各々のモ
ジュールには、典型的には、回路ボード上に取り付けら
れている他のモジュールまたは素子への電気的接続をは
かるだめの多数のビン１３（湖、ビン１６の大部分は図
示を省略されている）を設けられている。

第２図に図示されたモジュール１４のうちの１つは、２
つのビン１６及び１８を備え、これらのビンは、個別の
回路網２０及び２２それぞれの中間点である。尚、回路
網とは、所与の信号の経路として定義され、回路網には
、その経路の端点とその間の中間点が含まれるものとす
る。第２図に示されているように、回路網２０は、例え
ば駆動装置（図示しない）である素子の１つのビンとし
ての第１の端点２４と、例えば受信装置（図示しない）
である素子の１つのビン１６としての第２の、中間点と
、末端抵抗Ｒ１に接続された別の端点２８とを含んでい
る。そして、点２４と１６（１″１ニライン２６により
相互接続され、点２８と１６はライン３０により相互接
続されている。

第２図に示されたもう１つの回路網２２も、第１の回路
網２０と同様であり、駆動装置（図示しない）の端点３
２と、抵抗Ｒ２の端点３６と、中間点１８（例えば受信
装置のビン）とを含んでいる。ライン３４と３８はそれ
らの端点と中間のビン１８とを接続する。尚、回路網２
２のライン６８は、ビン１６及び１８により画定される
チャネル４０を、第１の回路網のライン２６と共有して
いることに注意されたい。

チャネル４０などの結線チャネルは、多重ビン・モジュ
ールの下でのビンの隣接する行または列の隙間を占有す
る。そのような素子は一般的に結線用の多数のビンを含
んでいるので、結線チャネル内で利用できる隙間は、た
いていの場合、きわめて小さい。そこで、利用できる経
路の数は、ビンの間隙及びラインの寸法等の要因に依存
する。

ここで、従来の回路に関連する問題を例示するために、
第２．５及び４図を参照して、第３図に示した信号波形
４２と同様な信号が時間ｔｏでビン３２において発生さ
れ、その信号が時間ｔ１で末端抵抗Ｒ２のビン５乙に到
達するものと仮定する。また、回路網２０の隣接するラ
イン２６はこの期間静的、すなわちそこでは信号の切換
が行なわれないと仮定する。これらの条件の下では、抵
抗Ｒ２の両端の電圧は、第３図に示す波形を有する。

ところが、回路網２０のライン２６が動的、すなわちそ
こで信号の切換えが行なわれ、且つライン２６及び６８
が、ライン２６からライン３８に相当の混線が生じる程
度に十分長く且つ近接していると仮定すると、抵抗Ｒ２
の両端にあられれる電圧は、ライン２６上の信号の変化
の性質に依存して、第５図に示す波形とは異なってくる
ことがる。第４図には、どのように信号が歪められるか
を示す一つの例の波形図である。第４図に示されている
ように、ライン２６上の信号の高速の切換によって、期
間ｔ　ｏ−ｔ　１にライン３８にスパイク４４が誘導さ
れる。ところが、期間ｔ。−ｔｌにライン５８上で信号
の変化があってはならず、その後も一定レベルが維持さ
れることが要望されている。こうして偽像スイッチング
または偽像応答が生じつる。

Ｅ２．　　本発明の結線 第１図は、混線の影響を最小限に抑えるために本発明に
基づき第２図のラインの経路を変更した図である。第１
図から見てとれるように、素子のビン１８は、回路網２
２において中間点のままである。第２図と同様に、ビン
１８は、区間３４Ａ及び３４Ｂをもつライン６４を介し
て端点３２に接続され、また区間５８Ａ及び３８Ｂをも
つライン３８を介して端点３乙に接続されている。しか
しここでは、ライン３４の区間３４Ｂとライン３８の区
間３８Ａとが、同一の結線チャネル４０を介して互いに
近接して案内されている。この経路変更を行うために、
別の回路網２０の相互接続ライン２６もまた、別の経路
領域を介して、回路網２０の中間ビン１６への経路を変
更される。これは、結線チャネル４０内の２つの相互接
続ラインの区間５４Ｂ及び３８Ａのために隙間を空ける
だめである。

Ｆ８作用 本発明の詳細な説明するために、第１図に示す回路にお
いて、第３図の信号４２と類似する波形の駆動信号が駆
動側ビン３２から中間受信ビン１８を介して抵抗Ｒ２の
末端ビン３６に伝達されると仮定する。ライン３８の区
間３８Ｂは、はじめのうち、区間５４８に沿って伝播す
る信号からの混線によって影響を受ける。そのあと、こ
の信号がビン１８に近づくにつれて、ライン５８の区間
３８Ａが、区間３４Ｂからの混線によって次第に強く影
響を受は始める。区間５８Ａ及び３８Ｂに誘導されるノ
イズは、ライン３４Ｂに沿って伝達される信号と同じ極
性である。第５図に示されているこのノイズ信号５２は
、本来の信号が抵抗Ｒ２に到着する時間ｔ１よりも前の
時間ｔ１−Ｔに抵抗Ｒ２にあられれる。ノイズ信号が本
来の信号に先行する時間Ｔは、本来の信号４２がライン
′５４の区間３４Ｂに沿って、すなわちライン５８の区
間３８Ａに平行な区間に沿って伝播するのに要する時間
の２倍である。

本来の信号４２がライン３８の区間５８Ａに到達したと
き、ライン５４の区間５４Ｂが混線によって影響を受け
る回路網２２の区間となる。しかし、この区間３４Ｂに
誘導される混線は、現在の動的ライン５８に沿って伝播
する信号を強化する傾向にある。

第５図に示すように、この構成によって発生される混線
５２は、本来の信号４２の先端を時間的に偏位させる。

もし、このノイズ信号が本来の信号に先行する時間Ｔが
本来の信号の立ち上がり時間に比較して短いならば、こ
の回路網のノイズに対する感度はさらに低減される。

第１図から見てとれるように、ライン２６もまた本発明
に基づき、回路網２０のライン５０に隣接するチャネル
４８内に一部存在し且つ、別の回路網２２のライン５４
及び５８からは離隔して存在するよりに経路配置され、
以て回路網内の混線が低減される。尚、本発明に基づき
異なる２つの回路網の隣接するラインを同時に経路変更
することが、常に可能である訳ではないことを理解され
たい。

本発明の経路パターンは、好適には、別の信号ラインか
らのノイズを許容できないよう々回路網に利用すること
ができる。また、信号の伝播に要する時間が重大である
ようなノイズに感受性を有する回路網においても、好適
な結線幾何ノ（ターンを満足するために必要な余分の結
線の長さがあまり長く々いならば通常どおり本発明を適
用できるだろう。このことの１つの例として、第１図及
び第２図における回路網２２がある。

Ｇ８発明の効果 上述のように、本発明の選択経路技術は、混線ノイズの
問題を除去する上で幾つかの重要な結果を提示し得るも
のである。例えば、回路ボード上に取り付けられる抵抗
などの離散的な素子を用いてラインの接続を実現するよ
うな回路設計の場合、接続された各々の回路網に少くと
も１つの中間点が生じる。もしこの接続構造が頻繁にあ
られれるなら、密に集積されたビンのアレイへ走行する
別個の回路網の相互接続ラインの望ましく々い多数の近
接箇所（例えば、第２図のライン２６及びろ８）は、本
発明の経路パターンによって解消することができる。

本発明の結線パターンは、複数のラインが接続されて々
る中間点をもつ回路網にも適用できる。

そのような接続の１つの例は、回路網の中間点に３つの
ラインが接続されたＴ字型接続である。このタイプの回
路網においては、一般的に、中間点へ信号を伝達して来
るラインのうちの１つが、混線を防止するために、中間
点から信号を伝達して行くラインのうちの１つに近接し
て走行されることになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による結線パターンを示す図、第２図
は、従来技術による結線パターンを示す図、 第５図は、混線のない場合の信号波型図、第４図は、第
２図の回路において混線の結果変化した第３図の信号の
波形図、 第５図は、第１図の回路において混線の結果変化した第
３図の信号の波形図である。 ２４．３２・・・・第１の接続点（ピン）、２８．５６
・・・・第２の接続点（ピン）、１６．１８・・・・中
間点、２０．２２・・・・回路網。 出願人　イン久１ト４けル・ビジネス・マシーンズ・コ
＋乃ン第１図 従来技術１：よん結線 第２図 第３図 受信イエレｊイ占号；皮ｆ１ら （本発明） 第５図 「− 稙 “１ ｔ。 ■ ５２Ｘ。 ’　ｔ１６

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）第１の接続点と、第２の接続点と、接続の中間点
   と、上記第１の接続点と上記中間点を接続する導電性の
   第１のラインと、上記第２の接続点と上記中間点を接続
   する導電性の第２のラインとをもつ複数の回路網を具備
   するプリント回路において、 少くとも１つの上記回路網の上記第１及び第２のライン
   が、該第１及び第２のラインを伝播する信号の遅延時間
   が許容できる値を超えない程度に上記中間点を中心とし
   て近接するとともに、該第１及び第２のラインが、別の
   回路網のラインとの混線が許容できるレベルを超えない
   程度に該別の回路網のラインとは離隔して配置されてな
   るプリント回路の回路パターン構造。
2. （２）第１の接続点と、第２の接続点と、接続の中間点
   と、上記第１の接続点と上記中間点を接続する導電性の
   第１のラインと、上記第２の接続点と上記中間点を接続
   する導電性の第２のラインとをもつ複数の回路網を具備
   するプリント回路の混線を低減するための方法において
   、 （ａ）複数の回路網が近接する場合に、異なる回路網の
   上記ライン間で許容できないレベルの混線が生じうる箇
   所を判断し、 （ｂ）上記箇所にある第１の回路網の第１及び第２のラ
   インを上記中間点を中心として所定の距離まで近接配置
   し、 （ｃ）上記箇所にある第２の回路網の中間点に接続され
   た第１及び第２のラインを、上記第１の回路網の第１及
   び第２のラインから、許容できないレベルの混線が生じ
   ない程度に離隔させる段階を含む、 プリント回路の結線パターン経路指示方法。