JPS62274692A - プリント回路板 - 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】 ３、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ッ
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、条鳳体として形成され、隣接するグリッド点の間
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、グリッ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６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って互いに絶縁されて
いる。異なる層の導体の間の接続は、バイアによって行
なわれる１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ッ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
グリッドの点（格子状の交点）に配置される。このこと
によって、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。透孔バイアの間。

にグリッ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
。

グリッ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
板の層に沿って並んで通過し。

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、雨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。

右側の導体ははんだ付けなどによって、右側のバイアに
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ッド点の間
を導体が通る経路は、座標系の軸に平行であっても、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ってもよい。

導体経路のこのような構成の効率は、米国特許第４２９
８７７０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
されたグリッド間隔に、３本以上の導体、場合によって
は数本の導体を設けることが可能になってきた。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
であって、チャネルと呼ばれる。チャネルの容量を増加
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、馬体のレイアウト、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］ チャネルあたり導体５本などという高チャネル容量の場
合、現在の回路板ではチャ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ャネルの有効性を大幅
に制限するものである。グリッ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のグリッドであって
も、明確な利点を与えないことがあるのは、このような
付加的な固定位置のバイアはチャ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、これによって一般に、チャ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ッド位
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
グリッド構造を有する回路板であって、グリッド位置と
、個々のグリッド網目内の固定点ではなくグリッド網目
の中央部内に配置されている付加的なバイアとの間に、
多導体チャネルを通した回路板を製造することによって
、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、グリッド網目の中央部分は、
導体チャネルが通過することに関して、グリッド網目の
縁部よりも制限の少ないことに留意されたい。グリッド
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、かつチャネルの他の導体がグリッド網目のひとつ
またはそれ以上の隣接したグリッ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。

グリッ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
に数によって制限される。ひとつのチャネルの導体と、
このチャネルと一般に垂直に延び、同数の導体を有して
いる第２のチャ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腺に沿って延びたほぼ
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、
グリッド位置にある透孔およびバイアのランドの大きさ
によって制限される。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ッドの配
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
有する絶縁層によって離隔された。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ッ
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ッドの点を画定する。

透孔およびバイアはグリッ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ャ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、透孔とバイアがグリッ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
角形であるグリッドにも適用される。以下の説明におい
て、透孔およびバイアは方形セル（グリッドの網目）の
頂点に沿っ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によって離
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２６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２
２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
って、回路板２０の構成を単純化しである。第５図にお
いて、上部絶縁層２８は部分的に切り火かれ、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を示すようになっている。上部導体３２も同様
に、エツチング処理によって形成されている。金属層は
銅その他の導電体からなっており、絶縁層はファイバ・
ガラスと、エポキシその他の公知の絶縁体の混合物から
なっている。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２２．２４．２６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３
４に電気的に接続するようになっている。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、正方形のユニット・セル（１つの網目）のグリ
ッド４０の点に、交互に配置されている。チップ回路や
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って回路板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
なるチャネル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っ
て配置されていることが、理解されよう。

同様に下部導体３４はチャネル４６に配設される。

チャネル４４および４６は透孔３６およびバイア３８の
位置の間を通っている６以下で詳細に説明するように、
ユニット・セルの縁部に沿ったスペースは、透孔３６お
よびバイア３８のランドの間のチャネル４４．４６を避
けるのには十分であるが、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、ユニット・セル
の中心にはチャネル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はグリッド４０
のユニット・セルのひとつの中心領域に設置され、上部
チャネル４４の導体３２と下部チャネル４６の導体３４
を電気的に接続する。２つのチャネル４４および４６の
経路が１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はユニット・セルの中央部分にバイ
ア４８を適切に位置することによって、チャネル４４の
任意の導体３２と、チャネル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
の単位は膿である。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はユニット・セルの対向するコーナーに配置さ
れており、バイア３８はユニット・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３８
のランドの直径は、それぞれ０．０９ａｍおよび０゜０
３８閣である。導体３２の各々の幅は０．００５ｍであ
る。縁部から謂定した導体３２の間の間隔は、０．０９
ｎｍ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３２が曲線状の経
路に沿って延びており、透孔３６とバイア３８の間を通
過するようになっていることである。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ってい
る。留意されたいのは、このようなバイア４８に十分な
スペースがユニット・セルの縁部の近傍に存在しないこ
とである。縁部が透孔３６およびバイア３８のランドを
表す円の中心の間を通っていることを、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図には共通のユニット・セルを通る上部チャネル４
４と下部チャネル４６を組み合わせたものを示す図であ
って、上記導体３２は直交座標系のＸ軸に沿って右から
左へ延びており、下部導体３４は座標系のｙ軸に沿って
延びている。導体３２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っ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
、これによって付加的なバイア周囲の通路のための滑か
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、付加バイアが取りつる位置を示す表であって、
個々の導体の識別記号を示すものである。

座標系のｙ軸に沿っ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軸に沿っ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０表の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図のユニット
・セルの右上のコーナーに配置されたグリッド点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。グリッド点５０から延びているＸ
およびＹＰＪ１６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０．０ＯＬ３
ｍないし０．００７７閣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、ユニット・セルの２つの図が示されており
、左側の図は上部チャネル４４の一連の導体３２に対す
るものであって、これは第４図の一連の導体３２に対応
しており、右側の図は下部チャネル４６の一連の導体３
４を示すものであって、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、チャネル４４の導体３２とチャネル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、チャネル４４およびチャネル４６の導体
はユニット・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３２Ｅ′の
間に電気的な接続をもたらす。

同様に、第７図はチャネル４４および４６の導体の構成
を示すものであって、付加的なバイア４８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の列と導体りの行の
交差部に示されている。同様に、第８図はチャネル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、導体りの列と導体Ｂ′の行の交
差部に示されている。第４図のユニット・セルの対角線
の周りで対称的であるため、表が対称的になっているこ
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ット・セルの中心領域にあり、
領域の周辺がほぼ菱形となっていることは明らかである
。ユニット・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
っているユニット・セルの場合、中央領域はほぼ正方形
の形状となる。特に、ユニット・セルの中央領域にチャ
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っていることに、留意
されたい。このことは透孔３６およびバイア３８の位置
の全体的なグリッ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、チャネル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、チャ
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、各チャネ
ルに入っている導体の数が４本だけであってもかまわな
いし、あるいは一方のチャネルに人っている導体が４本
で、他方のチャネルに入っている４体が５本であっても
かまわない。これらの状況の各々において、チャネル４
４および４６の各々の導体は、外方の導体が固定したグ
リッ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ッ
ド位置にあるバイア３８に接触しないようにして配設さ
れている。しかしながら、チャネル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
によって、これらの導体のいずれもを付加的なバイア４
８と接触させることができる。第４図のチャネル４６の
ように導体５本を含んでいるチャネルの場合、導体３４
Ａおよび３４Ｅが外方導体であり、導体３４Ｂ、３４Ｇ
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によって絶縁して、離隔す
ることによって回路板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、さまざまな層のチャネ
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。

Ｆ１発明の効果 グリッ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ャネルの導体間の
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ッド点の間隔、
ならびに２つの透孔が境界となっている方形のグリッド
・セルの中央領域内の対角線に沿った付加的なバイア、
および方形のセルのコーナーに配装置された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、弧状部分によってグリッド・セル内に導体を
再配置し、方形のグリッド・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ャ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、４
０・・・・グリッド、４２・・・・電気構成部品、４４
．４６・・・・チャネル、４８・・・・付加的なバイア
、５０・・・・グリッド点。 出願人　　インターナショナル・ビジネス・マシーンズ
・コーポレーション 復代理人　　弁理士　　篠　　１）　文　　雄第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　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
   ップ導体を有する第一の導体チャネルと、 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ップ導体を有する第二の導
   体チャネルと、 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、 上記第一の導体チャネルに属する特定のストリップ導体
   及び上記第二の導体チャネルに属する特定のストリップ
   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、 上記各導体チャネルに於て、上記特定のストリップ導体
   を除く他のストリッ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。