WO2014115578A1

WO2014115578A1 - プリント配線基板、電子機器及び配線接続方法

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Publication number: WO2014115578A1
Application number: PCT/JP2014/050148
Authority: WO
Inventors: 和弘柏倉
Original assignee: 日本電気株式会社
Priority date: 2013-01-24
Filing date: 2014-01-08
Publication date: 2014-07-31
Also published as: CN104937767B; CN104937767A; JP5983780B2; JPWO2014115578A1; US9859603B2; US20150359084A1

Abstract

　プリント配線基板は、配線層と、第１の接地層と、第２の接地層と、接地用スルーホールと、信号用スルーホールと、第１のクリアランスと、第２クリアランスとを備える。配線層は、信号配線を有する。第１の接地層は、第１の接地プレーンを有する。第２の接地層は、前記配線層と前記第１の接地層との間に位置し、第２の接地プレーンを有する。接地用スルーホールは、前記配線層と前記第１および第２の接地層とを貫通し、前記第２の接地プレーンと接続する。信号用スルーホールは、前記配線層と前記第１および第２の接地層とを貫通し、前記信号配線と接続する。第１のクリアランスは、前記第１の接地層に形成され、前記信号用スルーホールおよび前記接地用スルーホールの周囲に位置し、前記第１の接地プレーンを前記信号用スルーホールおよび前記接地用スルーホールから分離する。第２クリアランスは、前記第２の接地層に形成され、前記信号用スルーホールの周囲に位置し、前記第２の接地プレーンを前記信号用スルーホールから分離する。

Description

プリント配線基板、電子機器及び配線接続方法

　本発明は、主に高周波差動信号の伝送に用いられるプリント配線基板、電子機器及び配線接続方法に関する。

　近年の電子機器の多くは、複数の絶縁層及び複数の導電層（配線層）が積層されたプリント配線基板を用いることで、回路の集積度を向上させている。この場合、各配線層に形成された配線は、通常、基板の全層を貫通する穴とその内側の表面にめっきされた導体（以下、「スルーホール」と呼ぶ。）により接続される。

　イーサネット（登録商標）等のデータ通信の分野では、データ転送速度が年々上昇している。近年では特に、電気信号を伝送する速度を高めるために、例えば差動信号を使用されている。これは、外部からのノイズの影響を低減し、伝送路を伝搬する高周波の電気信号の完全性を維持するための工夫である。

　高周波化が進むほど、電気信号は伝送線路（配線）におけるインピーダンスの不連続性の影響を受けやすくなる。その結果、信号の損失、ノイズ、配線間のクロストークを生じる傾向が高くなる。したがって、高周波を用いた信号による電気的性能を維持するためには、伝送線路全体に渡ってインピーダンスを実質的に一定にすることが望まれる。

　しかしながら、上述したプリント配線基板に形成されるスルーホールは、プリント配線基板の全てを貫通する。このため、配線層に形成される信号配線との接続点に寄生スタブが形成される。この寄生スタブは伝送線路におけるインピーダンスの不連続性を生じさせ、信号の損失等の要因となることが知られている。ＩＥＥＥ８０２．３ａｐに規定される１０Ｇｂａｓｅ－ＫＲはバックプレーンを介するイーサネット（登録商標）である。１０Ｇｂａｓｅ－ＫＲの場合、バックプレーンコネクタ実装用のスルーホールに寄生するスタブに起因する損失が特に大きいことが分かっている。

　図９は、本発明の実施形態に関連するプリント配線基板の構造を示す第一の図である。
　以下、上述した寄生スタブについて簡単に説明する。図９に示すようにプリント配線基板２は、絶縁層を介して積層された接地層及び配線層を多数重ねて構成されている。接地層及び配線層は、導体層である。図９では説明の便宜上絶縁層を省略して図示しているが、実際には各導体層の間には樹脂などの誘電体で構成される絶縁層が存在している。

　上記接地層には導体パターンとして形成された接地プレーン２０２が設けられている。
　この接地プレーン２０２はグラウンドとして機能する。上記配線層には、同じく導体パターンとして形成された信号配線２０３が設けられている。この信号配線２０３は、その導体パターンに基づき、所定の電気信号を伝搬する伝送線路として機能する。

　プリント配線基板２には、基板２を貫通し、複数の接地層に設けられた全ての接地プレーン２０２と接続する接地用スルーホール２００ａ～２００ｃが設けられている。接地用スルーホール２００ａ～２００ｃを総称して接地用スルーホール２００と表記する。

　同様に、プリント配線基板２には、基板２を貫通し、複数の配線層に設けられた信号配線２０３のうち少なくとも一つと接続する信号用スルーホール２０１ａ～２０１ｃが設けられている。信号用スルーホール２０１ａ～２０１ｃを総称して信号用スルーホール２０１と表記する。信号用スルーホール２０１は、信号配線２０３と接続して電気信号の伝搬を担う搬送線路として機能する。

　信号用スルーホール２０１ａと２０１ｂは位相が互いに反転した電気信号を搬送する差動信号用の信号配線と接続する。図９に示すように、接地用スルーホール２００ａ、２００ｂは、それぞれ信号用スルーホール２０１ａ、２０１ｂと対を成すように並置される。

　クリアランス２０４は、接地層の導体プレーン２０２をくり抜いて形成される。クリアランス２０４は、接地プレーン２０２と信号用スルーホール２０１が物理的に分離された状態を構成するための非導体パターンである。図９に示すように、クリアランス２０４は、差動信号を伝搬する信号用スルーホール２０１ａ、２０１ｂの周囲に形成される。一方、接地プレーン２０２と接地用スルーホール２００とが物理的に接触された構成とするため、クリアランス２０４は、全ての層において接地用スルーホール２００の周囲には形成されていない。

　図１０は、本発明の実施形態に関連するプリント配線基板２の構造を示す第二の図である。
　図１０は、図９に示したプリント配線基板２の断面模式図を示した図である。図１０に示す通り、各スルーホール２０１、２０２にはＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｃｉｒｃｕｉｔ）の対応する信号ピンが挿入される。絶縁層２０５は、各導体層の間に存在し、導体層同士を電気的に絶縁する。

　図１０に示す通り、信号用スルーホール２０１ａ、２０１ｂは、プリント配線基板２を上面から下面まで貫通している。信号用スルーホール２０１ａ、２０１ｂは、プリント配線基板２内の上から一層目の配線層の信号配線２０３と接続し、二層目以下の配線層とは全く接続していない。したがって、信号用スルーホール２０１ａ、２０１ｂは図１０に示すような「スタブＳｔ」を形成する。

　スタブＳｔは、導体プレーン２０２との間で、図１０に示すような「寄生容量Ｐｃ」を増大させる要因となる。電気信号の伝送線路では、このスタブＳｔの存在によって寄生容量Ｐｃが増大する。その結果、伝送線路のインピーダンスが局所的に低下する。これは、設計者が意図しないインピーダンス不整合の原因となり、伝送線路を伝搬する高周波信号の品質の低下を招く。

　信号用スルーホール２０１においてスタブＳｔが形成されるという問題に対処するための工法として、「バックドリル法」と呼ばれる工法がある。バックドリル法は、スルーホールにおける寄生スタブ部分をドリルで削り取って除去する工法である。このバックドリル法により、物理的に寄生スタブを除去することができる。

　上記の問題の対策として、特許文献１は、各接地層の接地プレーン同士を接続して電位を均一化する接地用スルーホールに対する接地プレーンの接続方法を開示している。特許文献１は、接続方法の一つとして、接地用スルーホールを、配線層に隣接する接地層の接地プレーンにのみ接続する手法を開示している。

特表２００７－５２２６７９号公報

　上述したバックドリル法は、スルーホールの寄生スタブを物理的に除去する効果ができる。しかしながらバックドリル法は、精密なドリル工程を要するため基板のコスト増を招く。

　特許文献１に記載の接地配線の接続方法では、全ての接地層における接地プレーンが同様の格子状に形成されている。また、配線層に隣接する接地層以外の接地プレーンは接地用スルーホールと接続はしていないが、接地用スルーホールの壁面まで延伸している。このような構成においては、配線層に隣接する接地層以外の接地プレーンが接地用スルーホールと接続しないことによる寄生スタブの影響を低減する効果は限定的である。

　この発明の目的の一例は、上述の問題を解決することのできるプリント配線基板、電子機器及び配線接続方法を提供することである。

　本発明の実施態様に係るプリント配線基板は、配線層と、第１の接地層と、第２の接地層と、接地用スルーホールと、信号用スルーホールと、第１のクリアランスと、第２クリアランスとを備える。配線層は、信号配線を有する。第１の接地層は、第１の接地プレーンを有する。第２の接地層は、前記配線層と前記第１の接地層との間に位置し、第２の接地プレーンを有する。接地用スルーホールは、前記配線層と前記第１および第２の接地層とを貫通し、前記第２の接地プレーンと接続する。信号用スルーホールは、前記配線層と前記第１および第２の接地層とを貫通し、前記信号配線と接続する。第１のクリアランスは、前記第１の接地層に形成され、前記信号用スルーホールおよび前記接地用スルーホールの周囲に位置し、前記第１の接地プレーンを前記信号用スルーホールおよび前記接地用スルーホールから分離する。第２クリアランスは、前記第２の接地層に形成され、前記信号用スルーホールの周囲に位置し、前記第２の接地プレーンを前記信号用スルーホールから分離する。

　本発明の実施態様に係る電子機器は、上記のプリント配線基板を備える。

　本発明の実施態様に係る配線接続方法は、信号配線を有する配線層と、第１の接地プレーンを有する第１の接地層と、前記配線層と前記第１の接地層との間に位置し、第２の接地プレーンを有する第２の接地層とを備えるプリント配線基板に用いられる。この配線接続方法は、前記配線層と前記第1および第２の接地層とを貫通する接地用スルーホールを、前記第２の接地プレーンと接続し、前記配線層と前記第１および第２の接地層とを貫通する信号用スルーホールを、前記信号配線と接続し、第１のクリアランスを、前記信号用スルーホールおよび前記接地用スルーホールの周囲に位置するように、前記第１の接地層に形成して、前記第１の接地プレーンを前記信号用スルーホールおよび前記接地用スルーホールから分離し、第２クリアランスを、前記信号用スルーホールの周囲に位置するように、前記第２の接地層に形成して、前記第２の接地プレーンを前記信号用スルーホールから分離することを含む。

　本発明の実施形態によれば、寄生スタブに起因する伝送線路のインピーダンス不連続性を低減することができる。このため、より高速なデータ通信が可能となるプリント配線基板を低コストで提供できる。

本発明の実施形態によるプリント配線基板の構造を示す図である。本発明の実施形態によるプリント配線基板の構造を示す図である。本発明の実施形態によるプリント配線基板の構造を示す図である。本発明の実施形態によるプリント配線基板の構造を示す図である。本発明の実施形態によるプリント配線基板の構造を示す図である。本発明の実施形態によるプリント配線基板および本発明の実施形態に関連するプリント配線基板の電気特性を示すグラフである。本発明の実施形態によるプリント配線基板上に形成されるＬＳＩ端子を示す図である。本発明の実施形態によるＬＳＩ端子の層構造を示す図である。本発明の実施形態によるＡＣカップリング用コンデンサを接続するスルーホール設計を示す図である。本発明の実施形態に関連するプリント配線基板の構造を示す図である。本発明の実施形態に関連するプリント配線基板の構造を示す図である。

　以下、本発明の実施形態によるプリント配線基板を、図面を参照して説明する。
　図１は本発明の実施形態によるプリント配線基板の構造を示す第一の図である。

　図１に示すようにプリント配線基板１は、絶縁層を介して積層された接地層及び配線層を多数重ねて構成されている。接地層及び配線層は導体層である。図１では説明の便宜上絶縁層を省略しているが、実際には各導体層の間には絶縁層が存在している（図３参照）。絶縁層は、樹脂などの誘電体で構成される。

　接地層は導体パターンとして形成された接地プレーン１０２を有する。この接地プレーン１０２はグラウンドとして機能する。配線層は、導体パターンとして形成された信号配線１０３を有する。この信号配線１０３は、その導体パターンによって、所定の電気信号を伝搬する伝送線路として機能する。

　プリント配線基板１は、基板１を貫通し、複数の接地層の接地プレーン１０２のうち少なくとも一つと接続する接地用スルーホール１００ａ～１００ｃを有する。接地用スルーホール１００ａ～１００ｃを総称して接地用スルーホール１００と表記する。

　複数の配線層は、信号配線１０３を有する。プリント配線基板１は、基板１を貫通し、信号配線１０３のうち少なくとも一つと接続する信号用スルーホール１０１ａ～１０１ｃを有する。信号用スルーホール１０１ａ～１０１ｃは、差動信号を伝送する。信号用スルーホール１０１ａ～１０１ｃを総称して信号用スルーホール１０１と表記する。信号用スルーホール１０１は、信号配線１０３と接続し、電気信号の伝搬を担う搬送線路として機能する。

　信号用スルーホール１０１ａと１０１ｂは位相が互いに反転した電気信号を搬送する差動信号用の信号配線と接続する。図１に示すように、接地用スルーホール１００ａは、信号用スルーホール１０１ａと対を成すように並置される。また、接地用スルーホール１００ｂは、信号用スルーホール１０１ｂと対を成すように並置される。

　クリアランス１０４は、接地層の導体プレーン１０２をくり抜いて形成される。クリアランス１０４は、接地プレーン１０２と信号用スルーホール１０１が物理的に分離された状態を構成するための非導体パターンである。

　本実施形態によるクリアランス１０４は、信号用スルーホール１０１および接地用スルーホール１００の何れか一方または両方の周囲に形成される。本実施形態によるクリアランス１０４は、信号用スルーホール１０１と接地プレーン１０２とを分離し、または、接地用スルーホール１００と接地プレーン１０２とを分離する。例えば図１の最前面に示す接地層において、クリアランス１０４は、信号用スルーホール１０１ａ、１０１ｂ、及び、接地用スルーホール１００ａ、１００ｂの周囲に形成されている。

　プリント配線基板１において、接地用スルーホール１００は、信号用スルーホール１０１と対を成すように並置される。例えば図１に示す通り、接地用スルーホール１００ａは信号用スルーホール１０１ａと対を成す。また、接地用スルーホール１００ｂは信号用スルーホール１０１ｂと対を成す。接地用スルーホール１００ａ、１００ｂは、信号用スルーホール１０１ａ、１０１ｂを挟むように並置される。図１に示すように、接地用スルーホール１００ｂはその下に設置された別の信号用スルーホール１０１ｃとの対を兼ねてもよい。

　図２Ａおよび２Ｂは、本発明の実施形態によるプリント配線基板の構造を示す第二の図である。
　本実施形態による接地用スルーホール１００は、複数の接地層のうち特定の配線層に隣接する「隣接接地層」に形成される接地プレーン１０２と接続する。また、本実施形態による接地用スルーホール１００は、隣接接地層以外の接地層に形成される接地プレーン１０２からクリアランス１０４によって分離される。「隣接接地層」とは、配線層と絶縁層一層のみを介した位置に存在する（すなわち、絶縁層一層のみを介して配線層に「隣接」する）接地層のことを指す。

　図２Ａは、プリント配線基板１の配線層Ａ’と、接地層Ａ（隣接接地層Ａ）の上面図である。

　図２Ａは、紙面手前側に配線層Ａ’が存在し、また、配線層Ａ’から絶縁層一層を介して紙面奥側に接地層Ａが存在している様子を示している。すなわち、接地層Ａは配線層Ａ’に「隣接」する「隣接接地層」である。図２Ａに示す通り、配線層Ａ’には信号配線１０３Ａが形成されている。接地層Ａには接地プレーン１０２Ａとクリアランス１０４Ａが形成されている。

　図２Ａに示す通り、本実施形態による接地用スルーホール１００ａ、１００ｂは、隣接接地層Ａの接地プレーン１０２Ａと接続する。すなわち、クリアランス１０４Ａが信号用スルーホール１０１（１０１ａ、１０１ｂ）の周囲に形成されることにより、接地プレーン１０２Ａと信号用スルーホール１０１とが分離されている。一方、接地用スルーホール１００の周囲にはクリアランス１０４Ａが形成されていない。

　図２Ｂはプリント配線基板１の接地層Ｂの上面図である。接地層Ｂの上面（紙面手前側）及び下面（紙面奥側）から絶縁層一層を介した位置に配線層が存在しない。すなわち接地層Ｂは隣接接地層ではない。このような、隣接接地層以外の接地層Ｂを非隣接接地層と称する場合がある。この場合、この非隣接接地層Ｂには、クリアランス１０４Ｂが形成される。このクリアランス１０４Ｂは、互いに連通するように、信号用スルーホール１０１（１０１ａ、１０１ｂ）の周囲と、接地用スルーホール１００の周囲とに形成される。したがって接地用スルーホール１００は、非隣接接地層Ｂの接地プレーン１０２Ｂからクリアランス１０４Ｂによって分離される。

　図３は、本発明の実施形態によるプリント配線基板の構造を示す第三の図である。
　図３は、図１、図２Ａおよび２Ｂに示したプリント配線基板１の断面模式図を示す。
　各スルーホール１００ａ、１００ｂ、１０１ａ、１０１ｂにはＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｃｉｒｃｕｉｔ）の対応する信号ピンが挿入される。絶縁層１０５は、各導体層の間に存在し、導体層同士を電気的に絶縁する。

　図３に示す通り、信号用スルーホール１０１ａ、１０１ｂは、プリント配線基板１を上面から下面まで貫通している。信号用スルーホール１０１ａ、１０１ｂは、上から一層目の配線層（配線層Ａ’）の信号配線１０３Ａと接続しており、二層目以下の配線層（配線層Ｂ’等）とは全く接続していない。よって、信号用スルーホール１０１ａ、１０１ｂは図３に示すようなスタブＳＴを形成する。

　接地層Ｂには、接地プレーン１０２Ｂが形成されている。接地層Ｃには、接地プレーン１０２Ｃが形成されている。接地層Ｄには、接地プレーン１０２Ｄが形成されている。図３に示す接地プレーン１０２Ａ、１０２Ｃは、それらが形成されている接地層Ａ、Ｃが隣接接地層であるため、接地用スルーホール１００ａ、１００ｂと接続する。一方で、接地プレーン１０２Ｂ、１０２Ｄは、それらが形成される接地層Ｂ、Ｄが隣接接地層ではないため、接地用スルーホール１００ａ、１００ｂとは接続されない。

　このように、クリアランス１０４Ｂが互いに連通するように接地用スルーホール１００ａの周囲と、接地用スルーホール１００ｂの周囲とに形成されている。その結果、接地プレーン１０２Ｂと信号用スルーホール１０１と間隔が大きくなる（図３参照）。その結果、図３に示すスタブＳｔと接地プレーン１０２Ｂとによって生じる寄生容量Ｐｃを低減させることができる。接地プレーン１０２Ｄとクリアランス１０４Ｄとの関係も同様なので、スタブＳｔと接地プレーン１０２Ｄとによって生じる寄生容量Ｐｃを低減させることができる。スタブＳｔの存在によって生じ得る寄生容量Ｐｃを低減することができるため、信号配線１０３及び信号用スルーホール１０１で構成される伝送線路において、スタブＳｔの部分で生じるインピーダンスの不連続性も改善される。

　上述した通り、接地用スルーホール１００ａ、１００ｂは、接地プレーン１０２Ａ、１０２Ｃと接続する（図３参照）。一方、接地用スルーホール１００ａ、１００ｂは、接地プレーン１０２Ｂ、１０２Ｄからクリアランス１０４Ｂ、１０４Ｄによって分離されている。

　図４は、本発明の実施形態によるプリント配線基板の構造を示す第四の図である。
　図４に示ように、プリント配線基板１は、図３に示すスルーホールとは別に、接地用スルーホール１００ｃと信号用スルーホール１０１ｃの対、及び、接地用スルーホール１００ｄと信号用スルーホール１０１ｄの対を有する。本実施形態において、配線層Ｂ’は、接地層Ｂと接地層Ｄの間に位置し、信号配線１０３Ｂを有する。信号配線１０３Ｂは、信号用スルーホール１０１ｃ、１０１ｄと接続している。この場合、接地用スルーホール１００ｃ、１００ｄはその配線層Ｂ’に隣接する隣接接地層Ｂ、Ｄに形成された接地プレーン１０２Ｂ、１０２Ｄと接続する（図４参照）。一方、接地用スルーホール１００ｃ、１００ｄは、配線層Ｂ’と隣接していない非隣接接地層Ａ、Ｃに形成された接地プレーン１０２Ａ、１０２Ｃからクリアランス１０４Ａ、１０４Ｃによって分離されている。

　このように、クリアランス１０４Ａが互いに連通するように接地用スルーホール１００ｃの周囲と、１００ｄの周囲とに形成されている。その結果、接地プレーン１０２Ａと信号用スルーホール１０１との間隔が大きくなる（図４参照）。その結果、図４に示すスタブＳｔと接地プレーン１０２Ａとによって生じる寄生容量Ｐｃを低減させることができる。接地プレーン１０２Ｃとクリアランス１０４Ｃとの関係も同様なので、スタブＳｔと接地プレーン１０２Ｃとによって生じる寄生容量Ｐｃを低減させることができる。

　図５は、本発明の実施形態によるプリント配線基板および本発明の実施形態に関連するプリント配線基板の電気特性を示すグラフである。
　図５に示すグラフは横軸に電気信号の周波数（Ｆｒｅｑ［ＧＨｚ］）を、縦軸に信号用スルーホールを伝搬する差動信号の伝送特性（Ｓｄｄ２１［ｄＢ］）を示している。図５おいて、実線は、図３に示すプリント配線基板１の電気特性を示す。破線は、図１０に示すプリント配線２の電気特性を示す。縦軸に示す伝送特性Ｓｄｄ２１［ｄＢ］は、値が０（ゼロ）に近いほど差動信号が減衰することなく伝送先に伝わることを表す指標となる。Ｓｄｄ２１の値が低下するほど差動信号が減衰し、伝送特性が悪化していることを示す。

　図５を参照すると、図９及び図１０に示したプリント配線基板２の場合では、７ＧＨｚ以上の周波数帯域から差動信号の減衰が顕著になっている。これに対し、図１～図４に示したプリント配線基板１の場合では、８ＧＨｚでも差動信号の減衰が起こっていない。すなわち図５に示す伝送特性によれば、プリント配線基板２よりも、プリント配線基板１の差動信号の周波数を１ＧＨｚ程度高く設定することができる。

　これは、図１０及び図３、図４の通り信号用スルーホール１０１（２０１）のスタブＳｔの部分と接地プレーン１０２（２０２）との間に生じる寄生容量Ｐｃを低減させたことに起因する。すなわち、この寄生容量成分‘Ｃ’を低減することで、その寄生容量成分‘Ｃ’と配線やスタブＳｔに存する寄生誘導成分‘Ｌ’　の積に基づいて決定される共振周波数（図５に示す減衰ピークを与える周波数）を全体的に高周波側にシフトさせることができる。

　以上、本実施形態によれば、寄生スタブに起因する伝送線路のインピーダンス不連続性を低減することでより高速なデータ通信が可能となるプリント配線基板を低コストで提供できる。

　図６は、本発明の実施形態によるプリント配線基板上に形成されるＬＳＩ端子を示す図である。
　本実施形態によるプリント配線基板１は、例えば図６のようなＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ　Ｓｃａｌｅ　Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）端子３を備えている。ＬＳＩ端子３は、図６に示すように、接続されるＬＳＩの信号ピンに対応する多数のスルーホールによって構成される。

　図６に示す部分ＬＳＩ端子３ａは、ＬＳＩ端子３の一部を拡大した領域である。図６に示す通り、ＬＳＩ端子３は複数の接地用スルーホール１００と複数の信号用スルーホール１０１を有する。図６に示すように、部分ＬＳＩ端子３ａにおいて接地用スルーホール１００ａと信号用スルーホール１０１ａとが対を成し、また、接地用スルーホール１００ｂと信号用スルーホール１０１ｂとが対を成している。

　図７は、本発明の実施形態によるＬＳＩ端子の層構造を示す図である。
　図６に示した部分ＬＳＩ端子３ａに形成された各スルーホール１００、１０１の層構造について、図７を参照しながら説明する。
　まず図７に示す接地層Ａおよび配線層Ａ’について説明する（図７左上参照）。接地層Ａは、配線層Ａ’の下面（紙面奥側）に存在し、配線層Ａ’と隣接している。信号用スルーホール１０１ｂは配線層Ａ’に形成された信号配線１０３Ａと接続している。したがって、信号用スルーホール１０１ｂと対を成す接地用スルーホール１００ｂは接地層Ａに形成される接地プレーン１０２Ａと接続する。接地層Ａに形成されるクリアランス１０４Ａｂは、信号用スルーホール１０１ｂの周囲には形成されるが接地用スルーホール１００ｂの周囲には形成されない（図７左上参照）。

　信号用スルーホール１０１ａは配線層Ａ’に形成される配線とは接続していない。また、信号用スルーホール１０１ａは接地層Ａの下面（紙面奥側）に隣接する配線層の信号配線（図示せず）にも接続していない。この場合、信号用スルーホール１０１ａと対を成す接地用スルーホール１００ａは接地層Ａに形成される接地プレーン１０２Ａと接続しない。すなわち、接地層Ａに形成されるクリアランス１０４Ａａは、信号用スルーホール１０１ａ及び接地用スルーホール１００ａの周囲に形成される（図７左上参照）。

　次に、図７に示す接地層Ｂについて説明する（図７中央参照）。部分ＬＳＩ端子３ａの範囲において、接地層Ｂはその上面（紙面手前側）及び下面（紙面奥側）に隣接する配線層の信号配線と接続する配線用スルーホール１０１を有していない。この場合、信号用スルーホール１０１ａ、１０１ｂと対を成す接地用スルーホール１００ａ、１００ｂはともに接地層Ｂに形成される接地プレーン１０２Ｂと接続しない（図７中央参照）。

　次に、図７に示す接地層Ｃについて説明する（図７右下参照）。接地層Ｃは、配線層Ｃ’の下面（紙面奥側）に存在し配線層Ｃ’と隣接している。信号用スルーホール１０１ａは配線層Ｃ’に形成された信号配線１０３Ｃと接続している。したがって、信号用スルーホール１０１ａと対を成す接地用スルーホール１００ａは接地層Ｃに形成される接地プレーン１０２Ｃと接続する。接地層Ｃに形成されるクリアランス１０４Ｃａは、信号用スルーホール１０１ａの周囲には形成されるが接地用スルーホール１００ａの周囲には形成されない（図７右下参照）。

　信号用スルーホール１０１ｂは配線層Ｃ’に形成される配線とは接続していない。また、信号用スルーホール１０１ｂは接地層Ｃの下面（紙面奥側）に隣接する配線層の信号配線（図示せず）にも接続していない。この場合、信号用スルーホール１０１ｂと対を成す接地用スルーホール１００ｂは接地層Ｃに形成される接地プレーン１０２Ｃと接続しない。すなわち、接地層Ｃに形成されるクリアランス１０４Ｃｂは、信号用スルーホール１０１ｂ及び接地用スルーホール１００ｂの周囲に形成される（図７右下参照）。

　以上のように、プリント配線基板１にＬＳＩ端子３を構成する場合であっても、以上のような接続を行うことで本発明の実施形態を適用することができる。

　図８は、本発明の実施形態によるＡＣカップリング用コンデンサを接続するスルーホール設計を示す。
　図８の左側は、プリント配線基板１の断面構造を示している。コンデンサ４はＡＣカップリング用のコンデンサである。コンデンサ４は伝送線路上において高周波信号のＤＣ成分を除去するために配置される。図８の右側は、プリント配線基板１を構成する各導体層の上面図を示している。上面図における点線Ｘ－Ｙの断面が図８の左側に示す断面図に対応している。

　接地層Ａには接地プレート１０２Ａ及びクリアランス１０４Ａａ、１０４Ａｂが形成されている。接地層Ａは図示する領域において配線層と隣接していない。このため、接地用スルーホール１００ａ、１００ｂは、接地プレーン１０２Ａと接続しない（図８右上参照）。

　接地層Ｂには接地プレート１０２Ｂ及びクリアランス１０４Ｂａ、１０４Ｂｂが形成されている。接地層Ｂは配線層Ｂ’と隣接する隣接接地層である。配線層Ｂ’に形成される信号配線１０３Ｂは信号用スルーホール１０１ａと接続している。したがって、この信号用スルーホール１０１ａと対を成す接地用スルーホール１００ａは、接地層Ｂの接地プレーン１０２Ｂと接続する（図８右中央参照）。図８の左側に示すように、配線層Ｂ’の一層上に存在する接地層Ｄも配線層Ｂ’の隣接接地層である。このため、接地プレーン１０２Ｄも同様に接地用スルーホール１００ａと接続する。

　信号用スルーホール１０１ｂは配線層Ｂ’に形成される配線と接続していない。したがって、この信号用スルーホール１０１ｂと対を成す接地用スルーホール１００ｂは、接地層Ｂの接地プレーン１０２Ｂからクリアランス１０４Ｂｂによって分離される（図８右中央参照）。

　接地層Ｃには接地プレート１０２Ｃ及びクリアランス１０４Ｃａ、１０４Ｃｂが形成されている。接地層Ｃは配線層Ｃ’と隣接する隣接接地層である。配線層Ｃ’に形成される信号配線１０３Ｃは信号用スルーホール１０１ｂと接続している。したがって、この信号用スルーホール１０１ｂと対を成す接地用スルーホール１００ｂは、接地層Ｃの接地プレーン１０２Ｃと接続する（図８右下参照）。図８の左側に示すように、配線層Ｃ’の一層上に存在する接地層Ｅも配線層Ｃ’の隣接接地層である。このため、接地プレーン１０２Ｅも同様に接地用スルーホール１００ｂと接続する。

　信号用スルーホール１０１ａは配線層Ｃ’に形成される配線と接続していない。したがって、この信号用スルーホール１０１ａと対を成す接地用スルーホール１００ａは、接地層Ｃの接地プレーン１０２Ｃからクリアランス１０４Ｃａによって分離される（図８右下参照）。

　このように本実施形態によるプリント配線基板１では、例えば信号配線１０３Ｂの上面及び下面に、信号配線１０３Ｂに接続する信号用スルーホール１０１ａと対を成す接地用スルーホール１００ａに接続された接地プレーン１０２Ｂ及び１０２Ｄが存在する。
　同様に、信号配線１０３Ｃの上面及び下面に、信号配線１０３Ｃに接続する信号用スルーホール１０１ｂと対を成す接地用スルーホール１００ｂに接続された接地プレーン１０２Ｃ及び１０２Ｅが存在する。

　すなわち接地用スルーホール１００は、対を成す信号用スルーホール１０１と接続する信号配線１０３が形成される配線層の上面及び下面に隣接する接地層に形成された接地プレーン１０２と接続する。信号配線１０３は、その上面及び下面に隣接する接地層に形成された接地プレーン１０２に挟まれながら延伸する。

　以上に述べたプリント配線基板１によれば、スタブＳｔに生じる寄生容量Ｐｃが低減する。このため、接地用スルーホール１００は全ての接地プレーン１０２とは接続せず、一部の接地プレーン１０２のみと接続している。このようにした場合、接地プレーン１０２同士の電気的結合が弱まることで全体としてグラウンド電位が維持できず、結果として接地プレーン１０２が信号配線同士の電磁的干渉を遮蔽できなくなる懸念が生じる。

　しかし上述したように、本実施形態によれば、接地用スルーホール１００が少なくとも配線層の上面及び下面に隣接する接地プレーン１０２と接続する。この構成により、各信号配線に最も近い接地プレーン１０２に対して、接地用スルーホール１００を介してグラウンド電位が効果的に与えられる。このため、接地用スルーホール１００は、最小限の接続のみで各信号配線１０３についての遮蔽効果を十分に得ることができる。したがって本実施形態によれば、寄生容量Ｐｃを低減するために接地用スルーホール１００が一部の接地プレーン１０２とは接続しなくとも、信号配線１０３同士の干渉が生じるようなことは起こらない。
　以上、実施形態を参照して本願発明を示し説明したが、本願発明は上記実施形態に限定されない。当業者であれば、請求項によって画定される本願発明の範囲を逸脱しないで、構成や詳細に様々な変更をすることができることが理解されるであろう。

　この出願は、２０１３年１月２４日に出願された日本国特願２０１３－０１０８９９を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

　本発明は、プリント配線基板、電子機器及び配線接続方法に適用し得る。

１、２・・・プリント配線基板
１００、２００・・・接地用スルーホール
１０１、２０１・・・信号用スルーホール
１０２、２０２・・・接地用プレーン
１０３、２０３・・・信号配線
１０４、２０４・・・クリアランス
３・・・ＬＳＩ端子
４・・・ＡＣカップリング用コンデンサ

Claims

　信号配線を有する配線層と、
　第１の接地プレーンを有する第１の接地層と、
　前記配線層と前記第１の接地層との間に位置し、第２の接地プレーンを有する第２の接地層と、
　前記配線層と前記第１および第２の接地層とを貫通し、前記第２の接地プレーンと接続する接地用スルーホールと、
　前記配線層と前記第１および第２の接地層とを貫通し、前記信号配線と接続する信号用スルーホールと、
　前記第１の接地層に形成され、前記信号用スルーホールおよび前記接地用スルーホールの周囲に位置し、前記第１の接地プレーンを前記信号用スルーホールおよび前記接地用スルーホールから分離する第１のクリアランスと、
　前記第２の接地層に形成され、前記信号用スルーホールの周囲に位置し、前記第２の接地プレーンを前記信号用スルーホールから分離する第２クリアランスと
　を備えるプリント配線基板。
　前記第２の接地層は、前記配線層と前記第２の接地層との間に絶縁層のみを挟んで、前記配線層と隣接する請求項１に記載のプリント配線基板。
　前記接地用スルーホールは、前記信号用スルーホールと対を成すように並置される請求項２に記載のプリント配線基板。
　前記配線層に対して前記第２の接地層とは反対側に位置し、第３の接地プレーンを有する第３の接地層と、
　前記第３の接地層に形成され、前記信号用スルーホールの周囲に位置し、前記第３の接地プレーンを前記信号用スルーホールから分離する第３クリアランスと、
さらに備え、
　前記第３の配線層は、前記配線層と前記第３の接地層との間に絶縁層のみを挟んで、前記配線層と隣接し、
　前記信号配線は、前記第２接地プレーンと前記第３接地プレーンとに挟まれながら延伸している
　請求項３に記載のプリント配線基板。
　プリント配線基板を備える電子機器であって、前記プリント配線基板は、
　信号配線を有する配線層と、
　第１の接地プレーンを有する第１の接地層と、
　前記配線層と前記第１の接地層との間に位置し、第２の接地プレーンを有する第２の接地層と、
　前記配線層と前記第1および第２の接地層とを貫通し、前記第２の接地プレーンと接続する接地用スルーホールと、
　前記配線層と前記第1および第２の接地層とを貫通し、前記信号配線と接続する信号用スルーホールと、
　前記第１の接地層に形成され、前記信号用スルーホールおよび前記接地用スルーホールの周囲に位置し、前記第１の接地プレーンを前記信号用スルーホールおよび前記接地用スルーホールから分離する第１のクリアランスと、
　前記第２の接地層に形成され、前記信号用スルーホールの周囲に位置し、前記第２の接地プレーンを前記信号用スルーホールから分離する第２クリアランスと、
　を備える電子機器。
　信号配線を有する配線層と、第１の接地プレーンを有する第１の接地層と、前記配線層と前記第１の接地層との間に位置し、第２の接地プレーンを有する第２の接地層とを備えるプリント配線基板に用いられる配線接続方法であって、
　前記配線層と前記第1および第２の接地層とを貫通する接地用スルーホールを、前記第２の接地プレーンと接続し、
　前記配線層と前記第1および第２の接地層とを貫通する信号用スルーホールを、前記信号配線と接続し、
　第１のクリアランスを、前記信号用スルーホールおよび前記接地用スルーホールの周囲に位置するように、前記第１の接地層に形成して、前記第１の接地プレーンを前記信号用スルーホールおよび前記接地用スルーホールから分離し、
　第２クリアランスを、前記信号用スルーホールの周囲に位置するように、前記第２の接地層に形成して、前記第２の接地プレーンを前記信号用スルーホールから分離する
　ことを含む配線接続方法。