WO2010116469A1 - 差動経路入れ替え部品、プリント基板及び電子装置 - Google Patents

差動経路入れ替え部品、プリント基板及び電子装置 Download PDF

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circuit board
signal
signal line
replacement component
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麻生康一郎
宮本十四広
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富士通株式会社
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    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Definitions

  • the present invention relates to a differential path replacement component, a printed circuit board, and an electronic device.
  • differential transmission system in which data is transmitted by transmitting signals of opposite phases to the two signal lines.
  • differential transmission of a signal between two electronic components mounted on a printed board is performed by two wirings patterned on the printed board.
  • the two wires have the same spacing and length.
  • the order of the two wires may have to be rearranged. In such a case, it is difficult to make the interval and length of the two wirings equal to each other.
  • An object of the present invention is to provide a differential path replacement component, a printed circuit board, and an electronic device that can replace the positional relationship of transmission paths in a state where the distances and lengths of transmission paths that transmit differential signals are equal.
  • the differential path replacement component disclosed in the present specification is adjacent to the first signal line having one end and the other end, one end adjacent to one end of the first signal line, and the other end of the first signal line. And a second signal line paired with the first signal line, the second signal line transmitting a signal having a phase opposite to that of the signal transmitted by the first signal line.
  • the first and second signal lines are arranged in such a manner that the arrangement order of one end of the second signal line and the other end of the second signal line and the arrangement order of the other end of the first signal line and the other end of the second signal line are reversed. Two signal lines are twisted together.
  • the positions of the first signal line and the second signal line can be switched while the interval and length between the first signal line and the second signal line are kept equal.
  • the positional relationship of the transmission paths can be switched in a state where the intervals of the transmission paths for transmitting the differential signals are equal and the lengths of the transmission paths are the same.
  • the printed circuit board disclosed in this specification includes the above-described differential path replacement component and a printed circuit board body on which the differential path replacement component is mounted.
  • the electronic device disclosed in this specification includes the printed circuit board.
  • FIG. 1A is an explanatory diagram of an information processing device
  • FIG. 1B is an explanatory diagram of a differential transmission path
  • FIG. 1C is a schematic diagram of a differential path replacement component
  • FIG. 1D is an explanatory diagram of another method for replacing wiring.
  • 2A to 2D are explanatory diagrams of the differential path replacement component.
  • 3A to 3D are explanatory diagrams of the differential path replacement component.
  • 4A to 4D are explanatory diagrams of the differential path replacement component.
  • 5A and 5B are explanatory views of a modified example of the printed circuit board on which the differential path replacement component is mounted.
  • 6A and 6B are explanatory diagrams of the inside of the differential path replacement component.
  • FIG. 7A to 7C are explanatory views of a method of manufacturing the differential path replacement component.
  • 8A to 8D are explanatory diagrams of a differential path replacement component when used as a jumper line.
  • 9A and 9B are explanatory diagrams of the influence of noise.
  • FIG. 10A is an explanatory diagram of a modification of the mounting method of the differential path replacement component
  • FIG. 10B is an explanatory diagram of the multi-channel differential path replacement component.
  • FIG. 1A is an explanatory diagram of an information processing apparatus.
  • the information processing apparatus 100 is, for example, a notebook personal computer.
  • the information processing apparatus 100 is an example of an electronic apparatus.
  • the information processing apparatus 100 includes a printed circuit board main body (hereinafter referred to as a printed circuit board) 80, a keyboard 103, a display 102, and a hard disk 104.
  • the printed circuit board 80 is mounted with a CPU power supply circuit 108, a CPU (Central Processing Unit) 110, an MCH (Memory Controller Hub) 112, a MEM (Memory) 114, and an ICH (I / O Controller Hub) 116.
  • the printed circuit board 80 corresponds to a mother board.
  • a plurality of differential path replacement components (hereinafter referred to as components) 1 are mounted on the printed circuit board 80.
  • the component 1 is mounted on the wiring connecting the MCH 112 and the ICH 116, and is also mounted on the wiring connecting the MCH 112 and the display 102 and on the wiring connecting the ICH 116 and the hard disk 104.
  • FIG. 1B is an explanatory diagram of a differential transmission path. As illustrated in FIG. 1B, the positional relationship between the terminals of the MCH 112 and the ICH 116 is reversed.
  • the printed circuit board 80 is provided with wirings 81 and 82 for differential transmission between the MCH 112 and the ICH 116.
  • the wiring 81 transmits a P (positive logic) signal that is a differential signal
  • the wiring 82 transmits an N (negative logic) signal that is a differential signal.
  • the arrangement order of the wirings 81 and 82 is exchanged via the component 1, and connections based on the original correspondence of PP and NN are made.
  • FIG. 1C is a schematic diagram of the component 1. As shown in FIG. 1C, in the component 1, the wiring 81 and the wiring 82 are wired so that the arrangement order thereof is reversed. Details of the internal structure of the component 1 will be described later.
  • a transmission path can be secured by wiring as follows. As shown in FIG. 1D, among the wirings 81 x and 82 x provided on the first surface side of the printed board, the wiring 81 x is moved to the second surface side of the printed board through the via 86. Then, the wiring 81x and the wiring 82x are crossed on the second surface side, and the wiring 81x is moved again to the first surface side through the via 87. In this way, it is conceivable to change the arrangement order of the two wirings 81x and 82x.
  • the order of the wirings can be changed in a state where the intervals and the lengths of the wirings are equal.
  • FIGS. 3A to 3D, and FIGS. 4A to 4D are explanatory diagrams of the differential path replacement component.
  • the component 1 illustrated in FIG. 2A is mounted on the printed board 80.
  • the component 1 has a housing 10.
  • Two signal lines, which will be described later, are accommodated in the housing 10.
  • the housing 10 is a substantially rectangular parallelepiped.
  • the housing 10 is formed of an insulating material such as synthetic resin.
  • Lead frames 11 a, 11 b, 12 a, and 12 b are fixed to the outer surface of the housing 10.
  • the lead frames 11 a and 11 b are electrically connected by a single signal line in the housing 10.
  • the lead frames 12a and 12b are electrically connected to each other within the housing 10 by a single signal line.
  • the lead frames 11 a and 11 b are electrically connected to the wiring 81, and the lead frames 12 a and 12 b are electrically connected to the wiring 82.
  • the lead frames 13a and 13b are fixed to the outer surface of the housing 10 of the component 1a illustrated in FIG. 2B.
  • the lead frames 13a and 13b are electrically connected to a GND wiring 83 provided on the printed board 80a.
  • the lead frames 13a and 13b correspond to ground terminals.
  • the lead frame 13a is provided between the lead frames 11a and 12a.
  • a lead frame 13b is provided between the lead frames 11b and 12b.
  • a lead frame 13 extending linearly is fixed to the outer surface of the housing 10 of the component 1b illustrated in FIG. 2C.
  • the lead frame 13 is connected to the two 83.
  • a cross-shaped lead frame 13c is fixed to the outer surface of the housing 10 of the component 1c illustrated in FIG. 2D.
  • Two lead frames 13a are fixed to the outer surface of the housing 10 of the component 1d illustrated in FIG. 3A so as to sandwich the lead frames 11a and 12a, and two lead frames 13b are fixed so as to sandwich the lead frames 11b and 12b.
  • the component 1d can be used when the GND wiring 83 on the printed circuit board 80c is provided so as to sandwich the wirings 81 and 82 therebetween.
  • Two lead frames 13e are fixed to both sides of the casing 10 of the component 1e illustrated in FIG. 3B.
  • two GND wirings 83 are arranged so as to sandwich the wirings 81 and 82, and the component 1e can be used when the distance between the GND wiring 83 and the wirings 81 and 82 is wide.
  • a lead frame 13f that covers substantially the entire area other than the lead frames 11a, 11b, 12a, and 12b is fixed to the outer surface of the housing 10 of the component 1f illustrated in FIG. 3C.
  • a lead frame 13g extending in the lateral direction of the housing 10 is fixed to the outer surface of the housing 10 of the component 1g illustrated in FIG. 3D.
  • the component 1h illustrated in FIG. 4A includes a housing 10h.
  • the housing 10h is made of metal.
  • the housing 10h is a substantially rectangular parallelepiped.
  • the end 31a of the conducting wire 31 and the end 32a of the conducting wire 32 are exposed on the front side of the housing 10h.
  • the end 31b of the conducting wire 31 and the end 32b of the conducting wire 32 are exposed on the rear surface side of the housing 10h.
  • the conducting wires 31 and 32 are conducting wires for signal wires housed in the housing 10h. Leads 13h are fixed to both side surfaces of the housing 10h.
  • the component 1h is mounted in the opening 89h of the printed board 80h.
  • the shape of the opening 89h corresponds to the shape of the component 1h.
  • the conducting wires 31 and 32 are connected to wirings 81 and 82 by solder, respectively.
  • the lead 13h is connected to the GND wiring 83 by solder.
  • the horizontal heights of the wirings 81 and 82 and the horizontal heights of the end portions 31a, 32a, 31b, and 32b are substantially the same.
  • the height difference from the ground layer to the transmission path provided on the surface of the printed circuit board 80i can be suppressed. That is, the distance from the ground layer to the transmission path can be made as constant as possible. Thereby, it is possible to suppress the occurrence of a problem due to the non-uniform distance from the ground layer to the transmission path.
  • the casing 10i of the component 1i illustrated in FIG. 4C has a substantially cylindrical shape and is made of metal.
  • Two signal lines are accommodated in the housing 10i.
  • the two signal wires 31 and 32 are exposed from the housing 10i.
  • the two signal lines are molded with resin in the housing 10i.
  • the mounting height of the component 1i can also be suppressed by mounting the component 1i in the opening 89i. Further, the distance from the ground layer to the transmission path can be made as constant as possible.
  • FIG. 5A and 5B are explanatory diagrams of a modified example of the printed circuit board on which the differential path replacement component is mounted.
  • the opening 89 is provided in a rectangular shape.
  • the surface layer of the printed board 80j is scraped, and a part of the ground layer 85 is exposed on the upper surface side.
  • the lead 13h is connected to the ground layer 85 with solder.
  • the ground connection can be secured by processing the printed board 80j in this way.
  • the surface layer of the printed board 80k is scraped and a part of the ground layer 85 is exposed in a rectangular shape.
  • the printed circuit board 80k shown in FIG. 5B is not provided with an opening.
  • the component 1h may be mounted on the exposed surface of the ground layer 85, and the lead 13h and the ground layer 85 may be connected by solder. This also makes it possible to suppress the mounting height of the component 1h.
  • an opening may be formed in the printed board by cutting through the printed board together with the ground layer, and a differential path replacement component that does not have a ground terminal may be mounted in the opening.
  • the impedance can be adjusted by such a mounting method.
  • FIG. 6A and 6B are explanatory diagrams of the inside of the differential path replacement component 10.
  • the conducting wires 31 and 32 are twisted together and the arrangement order of the edge parts 31a and 32a and the arrangement order of the edge parts 31b and 32b are reversed.
  • the two signal lines 21 and 22 accommodated in the housing 10 include covering portions 41 and 42 and conducting wires 31 and 32, respectively.
  • the conducting wires 31 and 32 are covered with covering portions 41 and 42, respectively.
  • the covering parts 41 and 42 have insulating properties.
  • the covering portions 41 and 42 are made of a thermosetting resin such as polyurethane or polyimide, for example.
  • the diameters of the covering portions 41 and 42 are the same. For this reason, the distance between the conducting wires 31 and 32 corresponds to the diameter of the covering portion 41 or the covering portion 42.
  • FIG. 7A to 7C are explanatory views of a method of manufacturing the differential path replacement component.
  • the two signal lines 21 and 22 are arranged in the horizontal direction so as to contact each other.
  • the arranged signal lines 21 and 22 are twisted as shown in FIG. 7B.
  • the signal lines 21 and 22 are heated and cured.
  • the signal line at a predetermined position is arranged so that the arrangement order of one end of the signal line 21 and one end of the signal line 22 and the arrangement order of the other end of the signal line 21 and the other end of the signal line 22 are reversed. Cut 21 and 22.
  • FIG. 7C the signal lines 21 and 22 are both twisted 180 degrees.
  • the end surfaces of the cut signal lines 21 and 22 are polished so as to be parallel to each other, so that the end portions 31a, 32a, 31b, and 32b of the conducting wires 31 and 32 are exposed from the covering portions 41 and 42.
  • the signal lines 21 and 22 thus manufactured are accommodated in the housing 10.
  • the end portions 31a, 32a, 31b, and 32b are exposed from the holes provided in the housing 10.
  • the lead frames 11a, 12a, 11b, and 12b are fixed to the outer surface of the housing 10 so as to be electrically connected to the end portions 31a, 32a, 31b, and 32b, respectively. In this way, the component 1 is manufactured.
  • the number of twists of the signal lines 21 and 22 is not limited.
  • the cut signal lines 21 and 22 may be twisted not only 180 degrees but also 540 degrees or 900 degrees.
  • the distance between the conductive lines 31 and 32 is constant. Moreover, the length of the conducting wires 31 and 32 is also equal. Thereby, the conducting wire 31 of the signal line 21 accommodated in the housing 10 and the conducting wire 32 of the signal line 22 are equally spaced and have the same distance. As a result, when the distances and lengths of the wirings 81 and 82 are equal, by using the component 1, the distance between the transmission paths for transmitting the differential signal is equal and the length of the transmission path is equal. The positional relationship can be changed. Thereby, the freedom degree of the wiring on a printed circuit board also improves.
  • the characteristic impedance of the component 1 is determined by the diameter d of the conducting wires 31, 32, the distance D between the conducting wires 31, 32, and the dielectric constant of the covering portions 41, 42. By adjusting these relationships, a desired characteristic impedance can be obtained.
  • 8A to 8D are explanatory diagrams of a differential path replacement component when used as a jumper line.
  • the casing 10j of the component 1j is formed longer than the other components described above, and the component 1j is mounted on the surface of the printed circuit board 80l. It is mounted so as to straddle the wiring 88 provided on the surface of the printed circuit board 80l.
  • FIG. 8A, 8C, and 8D are explanatory diagrams of how to twist the signal lines 21 and 22 accommodated in the housing 10j. As shown in FIG. 8A, the signal lines 21 and 22 are twisted near the ends. Moreover, as shown to FIG. 8C, the signal wires 21 and 22 may be twisted in the center part. As shown in FIG. 8D, the signal lines 21 and 22 may be twisted a plurality of times.
  • FIG. 9A and 9B are explanatory diagrams of the influence of noise.
  • the conducting wires 31 and 32 are not twisted.
  • a magnetic field B in a certain direction acts on the conducting wires 31 and 32, an electromotive force is generated on the conducting wires 31 and 32.
  • the electromotive force generated in the conductive wire 31 and the electromotive force generated in the conductive wire 32 are opposite to each other. This electromotive force is the same as when a data signal is output to the conducting wires 31 and 32, and is received at the receiving side together with the transmitted signal waveform.
  • the conducting wires 31 and 32 are twisted. Thereby, the positional relationship of the conducting wires 31 and 32 is switched. The direction of the electromotive force generated in the conductive wire 31 in the portion before the positional relationship is switched and the electromotive force generated in the conductive wire 31 in the portion after the positional relationship is switched are canceled out. The same applies to the electromotive force generated in the conducting wire 32. Thereby, the differential signal can be transmitted while suppressing the influence of noise.
  • FIG. 10A is an explanatory diagram of a modification of the mounting method of the differential path replacement component.
  • a plurality of components 1 are mounted between the MCH 112 and the ICH 116 on the printed board 80m.
  • the positions of the wirings 81 and 82 are alternately switched. Also by this, the influence of noise can be suppressed and a differential signal can be transmitted.
  • FIG. 10B is an explanatory diagram of a multi-channel differential path replacement component. As shown in FIG. 10B, a plurality of pairs of signal lines are accommodated in the housing 10k of the component 1k. Conductive wires 31 and 32 of each signal line are exposed from the housing 10k.
  • the frequency characteristic of the characteristic impedance of the transmission line is generally defined by a parameter for evaluating the degree of impedance matching between the transmission line and the termination resistor. This parameter is called return loss. If the positional relationship between the wiring for transmitting the P signal and the wiring for transmitting the N signal is switched on the printed circuit board, it is difficult to satisfy this standard.
  • the differential signal delay will be unbalanced. Terminating between the wiring that transmits the P signal and the wiring that transmits the N signal with only one resistor acts as noise (crosstalk) in which the signal that arrives first wraps around on one side, degrading the transmission quality
  • the crosstalk is affected by the difference in amplitude between the P signal and the N signal.
  • the difference in signal amplitude is caused not only by the difference in driver output level, but also by loss due to the skin effect of the conductor, dielectric loss of the insulator, and imbalance between the paths of differential transmission. obtain.
  • the transmission path imbalance affects not only the skew between the P signal and N signal of the transmission path but also the transmission quality.
  • the occurrence of noise can be suppressed by changing the positional relationship of the transmission paths.
  • a strong magnetic field is generated.
  • an output choke coil is used for the CPU power supply circuit 108, a partial cut is made in the magnetic circuit, generally called a gap. In other words, this is the same as releasing leakage magnetic flux into the air, and affects parallel transmission paths.
  • the printed circuit board is small, wiring away from the choke coil is difficult.
  • the invention disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-95786 does not consider transmission quality.
  • the embodiment of the present invention can be applied only to a noise filter that is assumed to be arranged in the vicinity of a driver or receiver, and a structure that is conscious of the characteristics of the transmission path is not presented at the midpoint of the differential transmission path. Not applicable.
  • Japanese Patent Laid-Open No. 6-342964 uses a method of bending a wiring in order to avoid an unbalance in the wiring length. In this method, it is necessary to meander and bend the wiring, and an extra wiring area is required. In addition, due to the expansion and contraction of both lines accompanying meandering, a portion that periodically emits noise appears. Further, since both differential + and-lines are divided into a line with zero resistance and a line without resistance, high-speed transmission cannot be expected.

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Abstract

　差動入れ替え部品１は、一端及び他端を有した信号線２１と、信号線２１の一端に隣接した一端、及び信号線の他端に隣接した他端、を有し、信号線２１により伝送される信号と逆位相の信号を伝送し、信号線２１と対になった信号線２２と、を備えている。信号線２１の一端と信号線２２の一端との並び順と、信号線２１の他端と信号線２２の他端との並び順とが逆になるように、信号線２１、２２が共に捻じられている。　

Description

差動経路入れ替え部品、プリント基板及び電子装置
　本発明は、差動経路入れ替え部品、プリント基板及び電子装置に関する。
　２本の信号線にそれぞれ逆位相の信号を伝送してデータを伝送する差動伝送方式がある。例えばプリント基板上に実装された２つの電子部品間で信号を差動伝送するには、プリント基板にパターニングされた２本の配線により行われる。
特開２００４－９５８７６号公報 特開平６－３４２９６４号公報
　インピーダンス整合や耐ノイズ性を考慮すれば、２本の配線は、互いの間隔及び長さが等しいことが望ましい。しかしながら、プリント基板に実装された電子部品の端子位置によっては、２本の配線の順番を並び替えなければならない場合がある。このような場合には、２本の配線の互いの間隔及び長さを等しくすることは困難である。
　差動信号を伝送する伝送経路の互いの間隔及び長さが等しい状態で、伝送経路の位置関係を入れ替えることができる差動経路入れ替え部品、プリント基板及び電子装置を提供することを目的とする。
　本明細書に開示の差動経路入れ替え部品は、一端及び他端を有した第１信号線と、前記第１信号線の一端に隣接した一端、及び前記第１信号線の他端に隣接した他端、を有し、前記第１信号線により伝送される信号と逆位相の信号を伝送し、前記第１信号線と対になった第２信号線と、を備え、前記第１信号線の一端と前記第２信号線の一端との並び順と、前記第１信号線の他端と前記第２信号線の他端との並び順とが逆になるように、前記第１及び第２信号線が共に捻じられている。
　また、第１信号線と第２信号線との間隔及び長さを等しい状態にしたまま、第１信号線と第２信号線との位置を入れ替えることができる。これにより、差動信号を伝送する伝送経路の間隔が等しく伝送経路の長さが等しい状態で、伝送経路の位置関係を入れ替えることができる。
　本明細書に開示のプリント基板は、上記差動経路入れ替え部品と、前記差動経路入れ替え部品が実装されたプリント基板本体と、を備えている。
　本明細書に開示の電子装置は、上記プリント基板を備えている。
　差動信号を伝送する伝送経路の互いの間隔及び長さが等しい状態で、伝送経路の位置関係を入れ替えることができる差動経路入れ替え部品、プリント基板及び電子装置を提供できる。
図１Ａは、情報処理装置の説明図、図１Ｂは、差動伝送経路の説明図、図１Ｃは、差動経路入れ替え部品の模式図、図１Ｄは、配線を入れ替える他の方法の説明図である。 図２Ａ～２Ｄは、差動経路入れ替え部品の説明図である。 図３Ａ～３Ｄは、差動経路入れ替え部品の説明図である。 図４Ａ～４Ｄは、差動経路入れ替え部品の説明図である。 図５Ａ、５Ｂは、差動経路入れ替え部品が実装されるプリント基板の変形例の説明図である。 図６Ａ、６Ｂは、差動経路入れ替え部品の内部の説明図である。 図７Ａ～７Ｃは、差動経路入れ替え部品の製造方法の説明図である。 図８Ａ～８Ｄは、ジャンパ線として使用する場合の差動経路入れ替え部品の説明図である。 図９Ａ、９Ｂは、ノイズによる影響の説明図である。 図１０Ａは、差動経路入れ替え部品の実装方法の変形例の説明図、図１０Ｂは、マルチチャンネル用の差動経路入れ替え部品の説明図である。
　以下、実施形態について図面を参照して説明する。
　図１Ａは、情報処理装置の説明図である。情報処理装置１００は、例えばノートパソコンである。情報処理装置１００は、電子装置の一例である。情報処理装置１００は、プリント基板本体（以下、プリント基板と称する）８０、キーボード１０３、ディスプレイ１０２、ハードディスク１０４を有している。プリント基板８０には、ＣＰＵ電源回路１０８、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１１０、ＭＣＨ（Memory Controller Hub）１１２、ＭＥＭ(Memory)１１４、ＩＣＨ(I/O Controller Hub)１１６が実装されている。プリント基板８０は、マザーボードに相当する。プリント基板８０には、複数の差動経路入れ替え部品（以下、部品と称する）１が実装されている。部品１は、ＭＣＨ１１２とＩＣＨ１１６とを結ぶ配線上に実装されており、また、ＭＣＨ１１２とディスプレイ１０２と結ぶ配線上、及びＩＣＨ１１６とハードディスク１０４を結ぶ配線上にも実装されている。
　図１Ｂは、差動伝送経路の説明図である。図１Ｂに例示するように、ＭＣＨ１１２、ＩＣＨ１１６は、それぞれの端子の位置関係が逆になってしまっている。プリント基板８０には、ＭＣＨ１１２、ＩＣＨ１１６間で差動伝送するための配線８１、８２が設けられている。配線８１は、差動信号のＰ（正論理）信号を伝送し、配線８２は、差動信号のＮ（負論理）信号を伝送する。図１Ｂに示すように、配線８１、８２の並び順は、部品１を介して入れ替えられ、Ｐ－Ｐ及びＮ－Ｎの本来の対応での接続が成されている。
　図１Ｃは、部品１の模式図である。図１Ｃに示すように、部品１内では、配線８１と配線８２との並び順が逆になるように、配線されている。部品１の内部構造の詳細については後述する。
　プリント基板上に実装された２つの電子部品間で、プラス端子とマイナス端子との位置関係が逆である場合、次のように配線することにより伝送経路を確保することができる。図１Ｄに示すように、プリント基板の第１面側に設けられた配線８１ｘ、８２ｘのうち、配線８１ｘを、ビア８６を介して一端プリント基板の第２面側に移す。そして第２面側で配線８１ｘと配線８２ｘとを交差させ、再びビア８７を介して配線８１ｘを第１面側に移す。このようにして、２本の配線８１ｘ、８２ｘの並び順を入れ替えることも考えられる。しかしながら、この場合、２本の配線８１ｘ、８２ｘの長さを等しくし、かつ間隔を一定にすることが困難である。詳しくは後述するが、部品１を用いることによって、配線の間隔及び長さを等しくした状態で、配線の並びの順を入れ替えることができる。
　次に、差動経路入れ替え部品について説明する。
　図２Ａ～２Ｄ、図３Ａ～３Ｄ、図４Ａ～４Ｄは、差動経路入れ替え部品の説明図である。図２Ａに例示した部品１は、プリント基板８０上に実装されている。部品１は、筐体１０を有している。筐体１０の内部には、後述する２本の信号線が収納されている。筐体１０は略直方体である。筐体１０は例えば合成樹脂などの絶縁性の材料により成形されている。筐体１０の外面には、リードフレーム１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂが固定されている。リードフレーム１１ａ、１１ｂは、筐体１０内で一本の信号線により導通している。リードフレーム１２ａ、１２ｂも同様に筐体１０内で一本の信号線により導通している。リードフレーム１１ａ、１１ｂは、配線８１と導通し、リードフレーム１２ａ、１２ｂは、配線８２と導通している。
　図２Ｂに例示する部品１ａの筐体１０の外面には、リードフレーム１３ａ、１３ｂが固定されている。リードフレーム１３ａ、１３ｂは、プリント基板８０ａ上に設けられたＧＮＤ配線８３と導通している。リードフレーム１３ａ、１３ｂは、グランド端子に相当する。リードフレーム１３ａは、リードフレーム１１ａ、１２ａの間に設けられている。また、リードフレーム１１ｂ、１２ｂとの間にリードフレーム１３ｂが設けられている。配線８１、ＧＮＤ配線８３、配線８２の順に並んでいる場合には、部品１ａを用いることができる。
　図２Ｃに例示する部品１ｂの筐体１０の外面には、直線状に延びたリードフレーム１３が固定されている。リードフレーム１３は、２つの８３と接続されている。図２Ｄに例示する部品１ｃの筐体１０の外面には、十字状のリードフレーム１３ｃが固定されている。プリント基板８０ｂ上にＧＮＤ配線８３が複数配線されている場合には、このような部品１ｃを用いることができる。
　図３Ａに例示する部品１ｄの筐体１０の外面には、リードフレーム１１ａ、１２ａを挟むように２つのリードフレーム１３ａが固定され、リードフレーム１１ｂ、１２ｂを挟むように２つのリードフレーム１３ｂが固定されている。これにより、プリント基板８０ｃ上のＧＮＤ配線８３が配線８１、８２を挟むように設けられている場合に、部品１ｄを用いることができる。
　図３Ｂに例示する部品１ｅの筐体１０の両側部にそれぞれ２つのリードフレーム１３ｅが固定されている。プリント基板８０ｄにおいて、配線８１、８２を挟むようにして２本のＧＮＤ配線８３が配線されており、ＧＮＤ配線８３と配線８１、８２との間隔が広い場合に、部品１ｅを用いることができる。図３Ｃに例示する部品１ｆの筐体１０の外面には、リードフレーム１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂ以外の略全域を覆うリードフレーム１３ｆが固定されている。図３Ｄに例示する部品１ｇの筐体１０の外面には、筐体１０の横方向に延びたリードフレーム１３ｇが固定されている。これにより、プリント基板８０ｄ上に設けられた２本のＧＮＤ配線８３は互いに導通する。
　図４Ａに例示する部品１ｈは、筐体１０ｈを備えている。筐体１０ｈは、金属製である。筐体１０ｈは、略直方体である。筐体１０ｈの前面側には、導線３１の端部３１ａ、導線３２の端部３２ａが露出している。筐体１０ｈの後面側には、導線３１の端部３１ｂ、導線３２の端部３２ｂが露出している。導線３１、３２は、筐体１０ｈ内に収納された信号線の導線である。筐体１０ｈの両側面には、それぞれリード１３ｈが固定されている。
　図４Ｂに例示するように、部品１ｈは、プリント基板８０ｈの開口部８９ｈに実装される。開口部８９ｈの形状は、部品１ｈの形状に対応している。導線３１、３２は、それぞれ配線８１、８２と半田により接続されている。また、リード１３ｈは、ＧＮＤ配線８３と半田により接続されている。このように開口部８９ｈに部品１ｈを実装することにより、部品１ｈの実装高さを抑制することができる。
　また、図４Ｂに例示するように、配線８１、８２の水平高さと、端部３１ａ、３２ａ、３１ｂ、３２ｂの水平高さは、略同じである。これにより、例えばプリント基板の内層にグランド層が設けられている場合、グランド層から、プリント基板８０ｉの表面に設けられた伝送経路までの高低差を抑制できる。即ち、グランド層からの、伝送経路までの距離をできる限り一定にすることができる。これにより、グランド層から伝送経路までの距離が不均一であることに起因する問題の発生を抑制することができる。
　図４Ｃに例示する部品１ｉの筐体１０ｉは、略円筒状であり、金属製である。筐体１０ｉの内部には２本の信号線が収納されている。２本の信号線の導線３１、３２が筐体１０ｉから露出している。尚、２本の信号線は筐体１０ｉ内で樹脂によりモールドされている。図４Ｄに例示するように、開口部８９ｉに部品１ｉを実装することによっても、部品１ｉの実装高さを抑制することができる。また、グランド層から伝送経路までの距離をできる限り一定にすることができる。
　図５Ａ、５Ｂは、差動経路入れ替え部品が実装されるプリント基板の変形例の説明図である。図５Ａに例示するように、開口部８９は、長方形に設けられている。また、プリント基板８０ｊの表面層が削られて、グランド層８５の一部分が上面側に露出している。上述した、部品１ｈ、１ｉ等を実装する際には、リード１３ｈをグランド層８５に半田で接続する。プリント基板の表面にＧＮＤ配線が設けられていない場合に、このようにプリント基板８０ｊを加工することにより、グランド接続を確保できる。
　また、図５Ｂに例示するように、プリント基板８０ｋは、表面層が削られてグランド層８５の一部が矩形状に露出している。図５Ｂに示しているプリント基板８０ｋには開口部は設けられていない。露出したグランド層８５の面に、部品１ｈを実装してリード１３ｈとグランド層８５とを半田で接続してもよい。これによっても、部品１ｈの実装高さを押えることができる。
　尚、プリント基板をグランド層と共にくり貫いてプリント基板に開口部を形成し、この開口部にグランド端子を有していない差動経路入れ替え部品を実装してもよい。この場合、差動経路入れ替え部品の真下にはグランド層は存在しないので、このような実装方法によっても、インピーダンスを調整できる。
　図６Ａ、６Ｂは、差動経路入れ替え部品１０の内部の説明図である。図６Ａに示すように、導線３１、３２は、共に捻じられており、端部３１ａ、３２ａの並び順と、端部３１ｂ、３２ｂの並び順とが逆になっている。図６Ｂに示すように、筐体１０内に収納されている２本の信号線２１、２２は、それぞれ、被覆部４１、４２、導線３１、３２を含む。導線３１、３２は、それぞれ被覆部４１、４２により覆われている。被覆部４１、４２は、絶縁性を有している。被覆部４１、４２は、例えば、ポリウレタンやポリイミドなどの熱硬化性樹脂製である。被覆部４１、４２の径は同一である。このため、導線３１、３２間の距離は、被覆部４１又は被覆部４２の直径に相当する。
　次に、差動経路入れ替え部品の製造方法について簡単に説明する。図７Ａ～７Ｃは、差動経路入れ替え部品の製造方法の説明図である。図７Ａに示すように、２本の信号線２１、２２が接触するように横方向に並べる。並べた信号線２１、２２を、図７Ｂに示すようにツイスト状に捻じる。この状態で、信号線２１、２２を加熱し硬化させる。次に、信号線２１の一端と信号線２２の一端との並び順と、信号線２１の他端と信号線２２の他端との並び順が逆になるように、所定の位置で信号線２１、２２をカットする。これにより、図７Ｃに示すように、信号線２１、２２は、共に１８０度捻じられた状態となる。
　次に、カットされた信号線２１、２２の端面を、互いに並行になる様に研磨して、導線３１、３２の端部３１ａ、３２ａ、３１ｂ、３２ｂを被覆部４１、４２から露出させる。このようにして製造された信号線２１、２２を筐体１０内に収納する。次に、筐体１０に設けられた孔から、端部３１ａ、３２ａ、３１ｂ、３２ｂを露出させる。次に、端部３１ａ、３２ａ、３１ｂ、３２ｂとそれぞれ導通するように、リードフレーム１１ａ、１２ａ、１１ｂ、１２ｂを筐体１０の外面に固定する。このようにして部品１が製造される。尚、信号線２１、２２の捻じる回数は限定されない。また、信号線２１の他端と信号線２２の他端との並び順が逆になるように、所定の位置で信号線２１、２２をカットすればよい。カットされた信号線２１、２２は、１８０度のみならず、５４０度、又は９００度捻じられた状態でもよい。
　信号線２１、２２を並べた状態で捻じるため、導線３１、３２間の距離は一定である。また、導線３１、３２の長さも等しい。これにより、筐体１０内に収納された信号線２１の導線３１と信号線２２の導線３２とは等間隔であり距離も等しい。これにより、配線８１、８２の間隔、長さが等しい場合には、部品１を用いることにより、差動信号を伝送する伝送経路の間隔が等しく伝送経路の長さが等しい状態で、伝送経路の位置関係を入れ替えることができる。これにより、プリント基板上の配線の自由度も向上する。
　また、部品１の特性インピーダンスは、図６Ｂに示すように、導線３１、３２の直径ｄ、導線３１、３２との間隔Ｄ、被覆部４１、４２の誘電率、によって決定される。これらの関係を調整することによって、所望の特性インピーダンスを得ることができる。
　次に、差動経路入れ替え部品をジャンパ線として使用する場合について説明する。図８Ａ～８Ｄは、ジャンパ線として使用する場合の差動経路入れ替え部品の説明図である。図８Ｂに示すように、部品１ｊの筐体１０ｊは、上述した他の部品に比して長めに形成されている、部品１ｊは、プリント基板８０ｌの表面に実装されている。プリント基板８０ｌの表面に設けられた配線８８を跨ぐように実装されている。
　図８Ａ，８Ｃ，８Ｄは、筐体１０ｊ内に収納された信号線２１、２２の捻じり方の説明図である。図８Ａに示すように、信号線２１、２２は、端部付近で捻じられている。また、図８Ｃに示すように、信号線２１、２２は、中央部で捻じられていてもよい。図８Ｄに示すように、信号線２１、２２は、複数回捻じられていてもよい。
　このように、信号線２１、２２を共に捻じることによりノイズによる影響が抑制される。図９Ａ、９Ｂは、ノイズによる影響の説明図である。図９Ａに示すように、導線３１、３２は、捻じられていない。導線３１、３２に対して一定方向の磁界Ｂが作用する場合、導線３１、３２に起電力が発生する。導線３１に発生する起電力と、導線３２に発生する起電力とは互いに逆向きである。この起電力は、導線３１、３２にデータ信号を出力した場合と同じことになり、伝送される信号波形と共に受信側で受け取られてしまう。
　図９Ｂでは、導線３１、３２が捻じられている。これにより、導線３１、３２は位置関係が入れ替わっている。位置関係が入れ替わる前の部分での導線３１に発生する起電力の向きと、位置関係が入れ替わった後の部分での導線３１に発生する起電力は、相殺される。導線３２に発生する起電力も同様である。これにより、ノイズの影響を抑制して差動信号を伝送できる。
　図１０Ａは、差動経路入れ替え部品の実装方法の変形例の説明図である。プリント基板８０ｍには、ＭＣＨ１１２とＩＣＨ１１６と間に複数の部品１が実装されている。これにより、配線８１、８２の位置が交互に入れ替わっている。これによってもノイズの影響を抑制して差動信号を伝送することができる。図１０Ｂは、マルチチャンネル用の差動経路入れ替え部品の説明図である。図１０Ｂに示すように、部品１ｋの筐体１０ｋ内には、一対の信号線が複数収納されている。各信号線の導線３１、３２が筐体１０ｋから露出している。
　次に、差動信号を伝送する経路の長さが一定ではない場合に起こり得る問題について説明する。差動信号を伝送する経路の長さが一定ではない場合、特性インピーダンスの不整合問題が生じうる。伝送路の特性インピーダンスの周波数特性は、一般に、伝送路と終端抵抗とのインピーダンスマッチング度合いを評価するパラメータで規定される。このパラメータはリターンロスと呼ばれる。プリント基板上で、Ｐ信号を伝送する配線とＮ信号を伝送する配線の位置関係を入れ替えると、この規格を満たすことは難しい。
　多くのリターンロスは、一定ないしは、周波数の高まりと共に劣化する特性を規定している。周波数に依存して変化する特性インピーダンスにおける、ある周波数ポイントのインピーダンスとマッチングした終端抵抗で終端すると、それと大きく外れた大きな起伏のあるインピーダンス特性になってしまった場合、その帯域の成分を含むビットパターンの信号波形に、大きな乱れが生じる。これにより、エラーレートが高まり伝送品質が劣化する恐れがある。
　また、並行する信号線の入れ替えによる信号線の配線長のアンバランスとなると、差動信号の遅れにアンバランスが生じる。Ｐ信号を伝送する配線とＮ信号を伝送する配線との間を一つの抵抗だけで終端すると、先行して到着した信号が一方の側に回り込むノイズ（クロストーク）として作用し、伝送品質を劣化させる。
　また、Ｐ信号とＮ信号との立ち上がり、立下り時間に差があると、お互いのクロストークが相殺しなくなり、それによってレシーバの波形に悪影響を生じる。また、信号の立ち上がり、立下りを高速化されると、急峻な信号変化により急峻な磁界の変化が生じて、クロストークへの影響は大きくなる。
　また、Ｐ信号とＮ信号との振幅の違いによっても、クロストークに影響がある。信号振幅の差は、ドライバ出力レベルの違いのみならず、導体の表皮効果(skin effect)による損失、絶縁体の誘電体損(dielectric loss)の違い、差動伝送の経路間のアンバランスでも起こり得る。伝送経路のアンバランスによって、伝送路のＰ信号、Ｎ信号間のスキューだけに限らず、伝送品質に影響を与えることになる。
　また、図９Ａ，９Ｂを用いて説明したように、伝送経路の位置関係を入れ替えることにより、ノイズの発生を抑制できる。例えば、プリント基板にＣＰＵ１１０の消費電流が急峻に変化した場合、強力な磁界が生じる。ＣＰＵ電源回路１０８に出力チョークコイルが用いられると、一般的にギャップと呼ばれる、磁気回路を部分的な切り込みを入れることが行われる。これは、言い換えれば漏れ磁束を空中に放出することと同じであり、並行な伝送経路に影響を与える。また、プリント基板が小さい場合には、チョークコイルから遠ざけた配線は困難である。
　信号伝送の高速化のためには、立ち上がり、立下りに時間のかからない、小さな信号レベルを用いることが考えられる。レベルの小さい信号を受け取るためには、本来の信号レベルとノイズとを区別する必要がある。従って、Ｓ／Ｎ比の特性を改善する必要がある。Ｓ／Ｎ比を改善するためには、伝送経路をよりノイズの影響を受けにくいものとすること、及び信号レベルを大きくすることである。信号レベルを大きくすることは、立ち上がり、立下りに時間がかかるため高速化に適していない。信号の伝送を差動伝送とすることで、シグナルグランドからのノイズの影響が抑制され、同時にレシーバはシグナルグランドを挟んで二つの信号を足し合わせた２倍のレベルの信号を受け取ることができる。従って、信号レベルを半分に分けて小さいレベルで信号を伝送し、レシーバ側でそれを大きなものとして受け取ることができる。
　高速伝送を実現するためには、信号レベルを小振幅化する必要があり、それに伴ってＳ/Ｎ比改善する必要がある。また立ち上がり、立下りの短縮化に伴う、クロストーク問題など、以上述べた諸問題はより深刻なものとなる。しかしながら、本実施例に係る差動経路入れ替え部品を用いることにより、上記のような問題を回避することができる。
　また、特開２００４－９５７８６号公報に開示されている発明は、伝送品質については考慮されていない。該発明の実施はドライバないしはレシーバ近傍に配置されることが前提のノイズフィルタにのみ適用できるものであり、差動伝送路の中間点では、伝送路の特性を意識した構造が提示されていないため、適用できない。
　また、特開平６-３４２９６４号公報は、配線長がアンバランスを避けるために配線を屈曲する方法をとっている。この方法では、配線を蛇行させ、屈曲させる必要があり、余分の配線面積を必要とする。また蛇行に伴う両ラインの伸縮の関係上、周期的にノイズを放射する部分が出現する。また、差動の+,-の両ラインが、０抵抗のあるラインと無いラインとに分けられるため、高速伝送は望めない。
　以上本発明の好ましい一実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

Claims (14)

  1. 　一端及び他端を有した第１信号線と、
    　前記第１信号線の一端に隣接した一端、及び前記第１信号線の他端に隣接した他端、を有し、前記第１信号線により伝送される信号と逆位相の信号を伝送し、前記第１信号線と対になった第２信号線と、を備え、
    　前記第１信号線の一端と前記第２信号線の一端との並び順と、前記第１信号線の他端と前記第２信号線の他端との並び順とが逆になるように、前記第１及び第２信号線が共に捻じられている、差動経路入れ替え部品。
  2. 　前記第１信号線は、第１導線、前記第１導線を被覆する第１被覆部、を有し、
    　前記第２信号線は、第２導線、前記第２導線を被覆する第２被覆部、を有し、
    　前記第１導線と前記第２導線との間隔は一定である、請求項１の差動経路入れ替え部品。
  3. 　前記第１及び第２信号線は、共に複数回捻じられている、請求項１又は２の差動経路入れ替え部品。
  4. 　前記第１及び第２信号線を収納する筐体を更に備えている、請求項１乃至３の何れかの差動経路入れ替え部品。
  5. 　前記筐体は、プリント基板のグランド層又はグランド配線と接続されるグランド端子を有している、請求項４の差動経路入れ替え部品。
  6. 　前記第１及び第２導線は、前記筺体の外に露出している、請求項４又は５の差動経路入れ替え部品。
  7. 　前記筐体内には、前記第１及び第２信号線が複数対収納されている、請求項４乃至６の何れかの差動経路入れ替え部品。
  8. 　請求項１乃至７の何れかの差動経路入れ替え部品と、
    　前記差動経路入れ替え部品が実装されたプリント基板本体と、を備えたプリント基板。
  9. 　前記差動経路入れ替え部品は、前記プリント基板本体に実装された２つの電子部品間で差動信号を伝送する配線間に複数実装されている、請求項８のプリント基板。
  10. 　前記差動経路入れ替え部品は、前記プリント基板本体の表面に実装されている、請求項８又は９のプリント基板。
  11. 　前記差動経路入れ替え部品は、前記プリント基板本体の開口部に実装されている、請求項８又は９のプリント基板。
  12. 　前記プリント基板本体は、内層されたグランド層の一部分が露出するように表面が削られており、
    　前記差動経路入れ替え部品は、前記グランド層の露出した部分と接続されたグランド端子を有している、ことを特徴とする請求項８乃至１１の何れかのプリント基板。
  13. 　前記差動経路入れ替え部品は、前記プリント基板本体の表面に設けられた配線を跨ぐように実装されている、請求項１０のプリント基板。
  14. 　請求項８乃至１３のプリント基板を備えた、電子装置。

    　
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