JP2004201000A

JP2004201000A - プリント配線板および信号伝送装置

Info

Publication number: JP2004201000A
Application number: JP2002366746A
Authority: JP
Inventors: Hiroki Odera; 廣樹大寺
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2002-12-18
Filing date: 2002-12-18
Publication date: 2004-07-15

Abstract

【課題】隣接する配線間でクロストークが発生することを十分に抑制し、所望の特性インピーダンスを得るとともに、小型化を図ることができ、かつ容易に製造することができるプリント配線板および信号伝送装置を提供する。
【解決手段】プリント配線板は、信号線５および６と、信号線５および６間に設けられて、信号線５および６に沿って延在する接地導体７と、信号線５および６が延在する方向に並んで信号線５および６間に設けられた複数のビアホール９を有し、信号線５および６と接地導体７とを取り囲む絶縁層１０と、絶縁層１０の表面に形成された接地導体板３および４と、ビアホール９内に設けられて、接地導体板３および４と接続されたビアホール導体膜８とを備える。信号線５および６で伝送される信号の最も短い波長をλとすると、隣接するビアホール導体膜８の間隔Ｄは、λ／１００≦Ｄ≦λ／１０の関係を満たす。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、一般的には、プリント配線板およびそのプリント配線板を備える信号伝送装置に関し、より特定的には、一方向に延びて信号を伝送する複数の配線が隣接して設けられたプリント配線板およびそのプリント配線板を備える信号伝送装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プリント配線板上で高速信号を伝搬させるために用いられる伝送線路の一例としてストリップライン構造がある。ストリップライン構造では、信号線を覆う絶縁層の上下を接地導体によって挟む構造をとる。このような構造をとるプリント配線板において複数の配線が隣接して設けられている場合、１本の配線に信号が伝送されるとその配線から電磁波が放射され、その電磁波の電磁気的結合によって隣接する配線にクロストークが発生する。そして、このようなクロストークの発生を抑制することを目的とした多層プリント配線板の構造およびその製造方法が、特開平９−２８３９３０号公報に開示されている（特許文献１）。
【０００３】
特許文献１に開示されている多層プリント配線板は、信号回路導体と、信号回路導体を囲うように設けられたアース回路導体と、信号回路導体とアース回路導体との間を充填し、積層構造をとるフィルム状銅張積層板およびフィルム状接着基材と、アース回路導体を上下方向から挟持する銅張積層板とを備える。このように構成された多層プリント配線板によれば、信号回路導体を完全にアース回路で覆った同軸回路に形成し、放射ノイズおよびクロストークノイズのない伝送線路を実現することができる。
【０００４】
このような多層プリント配線板を製造するためには、所定のパターンでアース回路導体が形成された銅張積層板と、所定のパターンでアース回路導体および信号回路導体が形成された半硬化状態のフィルム状銅張積層板とを準備する。そして、その銅張積層板およびフィルム状銅張積層板と、半硬化状態のフィルム状接着基材とを積層して一体化することによって、同軸回路が形成された多層プリント配線板を完成する。
【０００５】
また、クロストークの発生を抑制することを目的とした伝送線路およびパッケージが、特開平９−２２３８９４号公報に開示されている（特許文献２）。
【０００６】
特許文献２に開示されている伝送線路は、導電性の金属ブロックと、絶縁性基板と、信号線導体と、接地導体とを備える。絶縁性基板の上面には信号線導体および接地導体が、絶縁性基板の下面には接地導体が設けられている。絶縁性基板には、上面から下面にまで達するビアホールが形成されており、絶縁性基板の上下面にそれぞれ形成された接地導体がビアホールにより電気的に結合されている。金属ブロックが、絶縁性基板の上下面で接地導体に接触するように設けられている。金属ブロックには、信号線導体で所望の特性インピーダンスが得られるように信号線導体を囲む溝が形成されている。
【０００７】
このように接地導体と、接地導体間を接続するビアホールと、接地導体に接続された金属ブロックとで信号線導体を囲むことによって、信号線導体を中心導体とする擬似同軸構造を構成することができる。これにより、隣接する信号線導体の相互間で電磁界が漏れない構造となるので、隣接路線間のクロストークを低減することができる。
【０００８】
【特許文献１】
特開平９−２８３９３０号公報
【０００９】
【特許文献２】
特開平９−２２３８９４号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１で開示されている多層プリント配線板では、信号回路導体を完全にアース回路で覆う同軸回路を形成するために、半硬化状態のフィルム状銅張積層板およびフィルム状接着基材を積層している。このため、多層プリント配線板を完成させるためには、これら積層する部材を別々に準備し、部材間の位置決めを行なわなければならない。そして、このような工程により多層プリント配線板の製造工程が複雑化するという問題が発生する。
【００１１】
また、これらフィルム状の銅張積層板および接着基材は１枚の厚みが薄く、信号回路導体で所望の特性インピーダンスを実現するためにはこれらの部材を多数枚積層しなければならない。しかし、積層する枚数が増大するに従って積層物の厚みの誤差は累積するため、完成した状態において積層物の厚みを適当に制御することが困難になる。これにより、信号回路導体で所望の特性インピーダンスを得ることができないという問題が発生する。
【００１２】
また、特許文献２で開示されている伝送線路では、信号線導体を擬似同軸構造にすることを目的として、絶縁性基板には接地導体の各々を電気的に結合するビアホールが設けられている。しかし、ビアホールが設けられる間隔が大きい場合には、ビアホールとそのビアホールに隣接するビアホールとの間から電磁波が漏れ、隣接する信号線導体間でクロストークが発生するおそれがある。
【００１３】
また、信号線導体を擬似同軸構造にすること、および信号線導体で所望の特性インピーダンスを得ることを目的として、溝が形成された金属ブロックが使用されている。しかし、このような金属ブロックを使用することは、伝送線路が設けられたプリント配線板の厚みを増大させることとなり、特に金属ブロックが多数積層される多層プリント配線板ではこのことが大きな問題となる。また、金属ブロックを使用することによって、従来のプリント配線板の製造ラインにブロックを取り付けるための新たな設備を増設しなければならない。
【００１４】
そこでこの発明の目的は、上記の課題を解決することであり、隣接する配線間でクロストークが発生することを十分に抑制し、所望の特性インピーダンスを得るとともに、小型化を図ることができ、かつ容易に製造することができるプリント配線板および信号伝送装置を提供することである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
この発明に従ったプリント配線板は、一方向に延在し、所定の間隔を隔てて設けられた第１および第２の配線と、第１および第２の配線間に設けられて、第１および第２の配線に沿って延在する第１の接地導体と、第１および第２の配線が延在する方向に並んで第１および第２の配線間に設けられた複数の貫通孔を有し、第１および第２の配線と第１の接地導体とを取り囲む絶縁層と、絶縁層の表面に形成されて、第１および第２の配線を挟み込む第２の接地導体と、複数の貫通孔内に設けられて、第２の接地導体と電気的に接続された第３の接地導体とを備える。第１および第２の配線で伝送される信号の最も短い波長をλとすると、隣接する第３の接地導体の間隔Ｄは、λ／１００≦Ｄ≦λ／１０の関係を満たす。
【００１６】
【発明の実施の形態】
この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００１７】
（実施の形態１）
図１は、この発明の実施の形態１におけるプリント配線板を示す平面図である。図２は、図１中のＩＩ−ＩＩ線上に沿った断面図である。
【００１８】
図１および図２を参照して、プリント配線板１は、距離を隔てて設けられ、互いに向い合って延在する接地導体板３および４と、接地導体板３と接地導体板４との間に別々に設けられ、信号を伝送するための信号線５および６と、接地導体板３と接地導体板４との間に設けられ、信号線５と信号線６との間に位置する接地導体７と、接地導体板３から接地導体板４に達する複数のビアホール９を有し、接地導体板３と接地導体板４との間を充填する絶縁層１０と、ビアホール９の内部に設けられ、接地導体板３と接地導体板４とを電気的に接続するビアホール導体膜８とを備える。プリント配線板１では、信号線５および６を覆う絶縁層１０の上下面に接地導体板３および４が設けられており、ストリップライン構造の伝送線路を構成している。
【００１９】
接地導体板３および４は厚み９μｍの銅箔から形成されている。接地導体板３および４はともに接地されている。接地導体板３および４の間で、信号線５および６が並んで一方向に延びている。信号線５および６の各々には、その一方端から他方端に向けてそれぞれ独立した信号が伝送される。
【００２０】
信号線５および６の間で、信号線５からの距離と信号線６からの距離が等しくなる位置には接地導体７が設けられている。接地導体７は、信号線５および６に平行に延びている。接地導体７は接地されている。信号線５および６ならびに接地導体７は、接地導体板３および４に平行な平面上に設けられている。信号線５および６ならびに接地導体７は銅によって形成されている。
【００２１】
接地導体板３および４の間を充填し、信号線５および６ならびに接地導体７を覆うように絶縁層１０が設けられている。絶縁層１０は、ガラスエポキシなどのエポキシ樹脂、ＢＴ（ビスマレイミドトリアジン）樹脂、またはＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）などのフッ素樹脂から形成されている。
【００２２】
絶縁層１０には、接地導体板３から接地導体板４にまで達する複数のビアホール９が形成されている。ビアホール９は、接地導体７を貫通しており、信号線５からの距離と信号線６からの距離が等しくなる位置に形成されている。ビアホール９は、接地導体７が延びる方向、つまり信号線５および６が延びる方向に並んで複数設けられている。隣接するビアホール９の間隔がＤとなるようにビアホール９が設けられている。
【００２３】
ビアホール９の側壁には、銅から形成されたビアホール導体膜８が設けられている。ビアホール導体膜８は、接地導体板３および４に接触して設けられており、ビアホール導体膜８も接地電位となっている。ビアホール導体膜８は、ビアホール９が設けられた間隔Ｄで並んで設けられている。信号線５および６に伝送される信号の最も高い周波数から決定される波長をλとするとき、隣接するビアホール導体膜８の間隔Ｄは、λ／１００≦Ｄ≦λ／１０の関係を満たしている。なお、隣接するビアホール導体膜８の間隔Ｄとは、隣接するビアホール導体膜８において最も近接している部分が離れている距離をいう。このように構成されたプリント配線板１の厚みは０．５ｍｍ程度となる。
【００２４】
なお、本実施の形態では、ビアホール９の側壁を覆うようにビアホール導体膜８を形成してビアホール９の内部に空間が残されているが、ビアホール９の内部を完全に充填するようにビアホール導体膜８を設けても良い。
【００２５】
図３は、図２中に示す信号線から放射される電磁波の電場分布を示す断面図である。図３を参照して、信号線５の一方端から他方端に向けて信号が伝送されると、信号線５から電磁波が放射される。信号線５から上方に向かう電磁波による電気力線１１は、信号線５と接地導体板３とを結び、信号線５から下方に向かう電磁波による電気力線１２は、信号線５と接地導体板４とを結ぶ。
【００２６】
信号線５に信号が伝送されることによって、信号線５から信号線６に向かう方向へも電磁波が発せられる。この電磁波による電気力線の一部分１３は、信号線５と信号線６との間に設けられた接地導体７へと至る。
【００２７】
また、接地電位にあるビアホール導体膜８は、信号線５に平行に複数並んで設けられている。隣接するビアホール導体膜８の間に開口部分が形成されており、その開口部分をスロットアンテナと同等に考えると、隣接するビアホール導体膜８の間隔Ｄがλ／２のとき最も効率良く電磁波が開口部分を通過する。しかし、隣接するビアホール導体膜８の間隔Ｄを徐々に小さくしていくとビアホール導体膜８によって通過が遮られる電磁波が多くなる。これにより、信号線５から放射された電磁波が信号線６に至ることを抑制できる。
【００２８】
また、ビアホール導体膜８は、隣接するビアホール導体膜８の間隔Ｄがλ／１００≦Ｄ≦λ／１０の関係を満たすように設けられている。隣接するビアホール導体膜８の間隔Ｄがλ／１０よりも大きい場合、電磁波が隣接するビアホール導体膜８の間から漏れることを十分に抑制できない。また、隣接するビアホール導体膜８の間隔Ｄがλ／１００よりも小さい場合、隣接するビアホール導体膜８の間隔Ｄを徐々に小さくしていっても、それ以上隣接するビアホール導体膜８の間からの電磁波の漏れ量を小さくすることはできない。その一方で、ビアホール導体膜８を設けるためのビアホール９を形成する間隔を小さくしなければならない。これにより、ビアホール９の加工が困難になったり加工時間が増大するという問題が発生する。
【００２９】
そこで、隣接するビアホール導体膜８の間隔Ｄがλ／１００≦Ｄ≦λ／１０の関係を満たすことによって、上述の問題を解決することができる。そして、信号線５から信号線６に向かう電気力線１４のほとんどがビアホール導体膜８によって遮られることとなる。
【００３０】
なお、図３では信号線５から放射される電磁波の電場分布のみを示しこれについて説明したが、信号線６から放射される電磁波の電場分布に関しても、上述の説明と同様に考えることができる。
【００３１】
図４は、ストリップライン線路を示す断面図である。図４を用いて、ストリップライン線路の特性インピーダンスについて説明する（出典；Simon Ramo、他名，「FIELDS AND WAVES IN COMMUNICATION ELECTRONICS（Third Edition）」，John Wiley ＆ Sons, Inc.，１９９４年，ｐ．４１０，４１１）。
【００３２】
図４を参照して、信号線２０を覆う絶縁層１９の上下面に接地導体板１８および１７が設けられている。信号線２０と接地導体板１８および１７との間の距離をｄ、信号線２０の厚さおよび幅をｔおよびｗ、絶縁層１９の誘電率および透磁率をそれぞれεおよびμとする。信号線２０の厚さｔが信号線２０と接地導体板１８および１７との間の距離ｄに比べて十分に小さいとき、信号線２０の特性インピーダンスＺ₀は（１）式に表わすことができる。
【００３３】
【数１】

【００３４】
（１）式中のＫ（ｋ）は第１種完全楕円積分であり、（２）式で定義することができる。また、（１）式中のｋは（３）式で与えられる。
【００３５】
【数２】

【００３６】
【数３】

【００３７】
したがって、ストリップライン線路の特性インピーダンスは、信号線２０と接地導体板１８および１９との間の距離ｄ、ならびに信号線２０の幅ｗによって決定される。
【００３８】
図２を参照して、信号線５および６と接地導体板３および４との間の距離、ならびに信号線５および６の幅を適当な値にすることで、信号線５および６の特性インピーダンスを所望の値にする。
【００３９】
この発明の実施の形態１に従ったプリント配線板１は、一方向に延在し、所定の間隔を隔てて設けられた第１および第２の配線としての信号線５および６と、信号線５および６間に設けられて、信号線５および６に沿って延在する第１の接地導体としての接地導体７と、信号線５および６が延在する方向に並んで信号線５および６間に設けられた複数の貫通孔としてのビアホール９を有し、信号線５および６と接地導体７とを取り囲む絶縁層１０と、絶縁層１０の表面に形成されて、信号線５および６を挟み込む第２の接地導体としての接地導体板３および４と、ビアホール９内に設けられて、接地導体板３および４と電気的に接続された第３の接地導体としてのビアホール導体膜８とを備える。信号線５および６で伝送される信号の最も短い波長をλとすると、隣接するビアホール導体膜８の間隔Ｄは、λ／１００≦Ｄ≦λ／１０の関係を満たす。
【００４０】
一方向に延在し、所定の間隔を隔てて設けられた信号線５および６と、信号線５および６間に設けられて、信号線５および６に沿って延在する接地導体７と、信号線５および６の延在する方向に並んで信号線５および６間に設けられた複数のビアホール９を有し、信号線５および６と接地導体７とを取り囲む絶縁層１０と、絶縁層１０の表面に形成されて、信号線５および６を挟み込むフィルム状の第２の接地導体としての接地導体板３および４と、ビアホール９内に設けられて、接地導体板３および４と電気的に接続されたビアホール導体膜８とを備える。
【００４１】
信号線５および６ならびに接地導体７は、ほぼ同一平面上に設けられている。信号線５および６ならびに接地導体７は、ほぼ同一平面上に設けられており、かつ同一の材料としての銅から形成されている。ビアホール導体膜８は、接地導体７に接触するように設けられている。
【００４２】
図５から図１０は、図１中に示すプリント配線板の製造方法の工程を示す断面図である。図５から図１０および図２を用いて、図１中に示すプリント配線板１の製造方法について説明する。なお、以下に説明する製造方法は一例であり、他の製造方法によってもプリント配線板１を製造することができる。
【００４３】
図５を参照して、銅箔上にプリプレグおよび銅箔を順次積層し、接地導体板３、絶縁層１０ａおよび銅箔３２の積層体を形成する。なお、本実施の形態では、厚み９μｍの銅箔を使用するが、１２μｍ、１８μｍまたは３５μｍなどの厚みの銅箔を適宜用いても良い。
【００４４】
図６を参照して、銅箔３２上にフォトレジスト３４を形成する。所定の開口パターンが設けられたフォトマスク３３をフォトレジスト３４上にセットして、フォトマスク３３上からフォトレジスト３４に向けて紫外線を照射する。続いてフォトレジスト３４に現像工程を行なうと、フォトマスク３３に設けられた開口パターンに対応してフォトレジスト３４には凹部３５が形成される。
【００４５】
図７を参照して、フォトレジスト３４をマスクとして銅箔３２にエッチングを行なう。これにより、絶縁層１０ａ上に信号線５および６ならびに接地導体７を所定の形状で形成する。その後、フォトレジスト３４を除去する。
【００４６】
図８および図９を参照して、信号線５および６ならびに接地導体７上にプリプレグおよび銅箔を順次積層し、絶縁層１０ｂおよび接地導体板３の積層体を所定の位置に形成する。その後、この積層体を加熱し、接地導体板３および４を挟持するように荷重を加える。これにより、絶縁層１０ａおよび１０ｂは一体化し、接地導体板３および４の間で信号線５および６ならびに接地導体７を覆う絶縁層１０が形成される。
【００４７】
図１０を参照して、接地導体板３から接地導体板４にまで達し、接地導体７を貫通するように孔あけを行ない、所定の間隔Ｄで設けられた複数のビアホール９を形成する。図２を参照して、ビアホール９の側壁を覆うように銅メッキを行ない、ビアホール９の内部にビアホール導体膜８を形成する。なお、ビアホール９の内部を導電性ペーストで充填し、ビアホール導体膜８を形成しても良い。以上の工程により、プリント配線板１が完成する。
【００４８】
このように構成されたプリント配線板１によれば、信号線５および６の間に設けられた接地導体７およびビアホール導体膜８がシールドの役割を果たし、信号線５および６のいずれか一方の信号線から放射された電磁波が他方の信号線に到達することを抑制できる。また、ビアホール導体膜８を設けるためのビアホール９は、接地導体板３、絶縁層１０および接地導体板４の積層体に直接孔あけ加工を行なうことによって容易に形成することができる。以上の理由から、隣接する信号線５および６間でクロストークが発生することを十分に抑制するとともに、容易に製造することができるプリント配線板１を実現することができる。
【００４９】
また、接地導体板３および４の間に設けられる絶縁層１０は、プリプレグからなる絶縁層１０ａおよび１０ｂの２層から形成される。このため、信号線５および６と接地導体板３および４との間の距離を比較的正確に制御することができる。これにより、信号線５および６の特性インピーダンスを所望の値にすることができる。
【００５０】
また、接地導体板３および４を厚みが数μｍから数１０μｍのオーダーの銅箔から形成して、接地導体板３および４をフィルム状としている。これにより、完成した積層体の厚みを小さくしてプリント配線板１の小型化を図ることができる。このような効果は、接地導体板３の上から、絶縁層、信号線および接地導体板を繰り返し積層し、プリント配線板１を多層プリント配線板とする場合に特に顕著に発揮される。
【００５１】
また、信号線５および６ならびに接地導体７は、ほぼ同一平面上に設けられている。信号線５に沿って伝播する電磁波によって生じる電気力線の一部は信号線５および６の間を結び、クロストークの原因となる。その信号線５および６を結ぶ線上に接地導体７が設けられているため、信号線５および６からの電磁波を最も効率良く遮ることができる。また、接地導体７によって接地導体板３および４が向かい合う空間で電磁波を上下方向に均等に遮ることができる。このため、電磁波が強くなった箇所で電磁波が隣接するビアホール導体膜８の間から漏れることを防止できる。
【００５２】
さらに、信号線５および６ならびに接地導体７は、同一材料から形成されている。このため、絶縁層１０ａ上に銅箔３２を設け、この銅箔３２に所定のフォトリソグラフィー工程を行なうことによって、信号線５および６ならびに接地導体７を同時に形成することができる。これにより、プリント配線板１をさらに容易に製造することができる。
【００５３】
また、ビアホール導体膜８は、接地導体７に接触するように設けられている。ビアホール導体膜８は接地導体板３および４に接続されているため接地電位となっているが、接続不良などによりビアホール導体膜８の接地が得られていない場合もある。このような場合に、接地導体板３および４以外にもビアホール導体膜８が接地電位の部材に接触している箇所を増やすことによって、ビアホール導体膜８の接地をより高い確率で確保することができる。これにより、隣接する信号線５および６間で発生するクロストークをより確実に抑制することができる。
【００５４】
隣接するビアホール導体膜８の間隔Ｄが、λ／１００≦Ｄ≦λ／１０の関係を満たすようにビアホール導体膜８を設けることによって、信号線５および６間で発生するクロストークを十分に抑制できるか立証するために以下に説明する実施例を行なった。
【００５５】
図１１は、この実施例を説明するためのモデルケースを示す模式図である。図１１を参照して、信号線３７および３８が近接して延在している。信号線３７の一方端および他方端をポート４２および４３と呼び、信号線３８の一方端および他方端をポート４４および４５と呼ぶこととする。信号線３７および３８のポート４２から４５にはそれぞれ抵抗が設けられており、その先で接地されている。信号線３７のポート４２には、信号線３７に信号を伝送するための信号源４１が設けられている。
【００５６】
信号源４１から信号線３７に信号を伝送すると信号線３７から電磁波が放射され、信号線３８には電磁結合（相互作用）によりクロストークが発生する。このとき、ポート４２から４５における電圧をそれぞれＶ₄₂、Ｖ₄₃、Ｖ₄₄およびＶ₄₅とすると、信号線３８において信号源４１に近いポート４４で発生する近端クロストーク値は、２０log₁₀（Ｖ₄₄／Ｖ₄₂）（単位；ｄＢ）で表わされ、信号線３８において信号源４１に遠いポート４５で発生する遠端クロストーク値は、２０log₁₀（Ｖ₄₅／Ｖ₄₂）（単位；ｄＢ）で表わされる。このように定義されるクロストークは、クロストーク値が小さいほどクロストークの発生が抑制されていることを示す。
【００５７】
この実施例では、図１中のプリント配線板１を図１１に示すモデルケースにあてはめてクロストーク抑制の効果の確認を試みた。図１を参照して、信号線５および６の線路間距離Ｌ₁を１ｍｍ、信号線５および６の幅Ｗを２５０μｍ、信号線５および６の線路長Ｌ₂を２ｃｍとした。図１中の信号線５および６を図１１中の信号線３７および３８に該当させるように、プリント配線板１に信号源などをセットした。信号線５および６の各ポートに接続される抵抗の抵抗値を５０（Ω）とした。
【００５８】
また、信号線５および６間において電磁波を遮るシールド方法として、ビアホール導体膜８（間隔Ｄ＝１ｍｍ）のみを設けた場合と、接地導体７とビアホール導体膜８（間隔Ｄ＝０．２ｍｍ、０．３ｍｍ、１ｍｍ、２ｍｍ、３ｍｍ、３．５ｍｍ）とを設けた場合と、全くシールドを設けなかった場合とを想定した。
【００５９】
以上に説明した条件のもとで、信号源から信号線５に最大信号伝送周波数１０（ＧＨｚ）の信号を伝送した。なお、信号の最大信号伝送周波数は、スペクトラムアナライザまたはオシロスコープなどの測定器具を使用して測定することが可能である。そして、モーメント法を用いた電磁場解析を行ない、信号線６における近端クロストーク値および遠端クロストーク値を求めた。その結果を表１に示す。なお、信号線５および６の両端部におけるインピーダンスは整合されているものとする。また、信号線５に伝送した信号の最大信号伝送周波数１０（ＧＨｚ）から導出される信号の最も短い波長λは３ｃｍとなる。
【００６０】
【表１】

【００６１】
表１を参照して、シールド無しの場合およびビアホール導体膜８のみを設けた場合では、ほかのシールド方法の場合と比較してクロストーク値が大きい値となった。また、接地導体７とビアホール導体膜８とを設けた場合では、ビアホール導体膜８の間隔Ｄが小さくなるに従ってクロストーク値が小さい値になる傾向を読み取れた。このことから、クロストークを効果的に抑制するためには、ビアホール導体膜８および接地導体７の両方が必要であることを確認できた。また、ビアホール導体膜８の間隔Ｄ、つまりシールドの開口部の大きさが小さいほどクロストークを抑制できることを確認できた。
【００６２】
また、接地導体７とビアホール導体膜８とを設けた場合において、ビアホール導体膜８の間隔Ｄが０．２ｍｍおよび０．３ｍｍのときを比較すると、近端クロストーク値および遠端クロストーク値に変化はなかった。このことから、ビアホール導体膜８の間隔Ｄを、λ／１００＝０．３ｍｍ≦Ｄの範囲を超えて小さくしても、それ以上クロストークを抑制できないことを確認できた。
【００６３】
また、プリント配線板１を実用的な高速伝送システムへ適用する場合を考えて、Bit Error Rateを１０^-15程度以下にするためには、信号のアイパターンの開口をできるだけ大きくし、ジッタをできるだけ小さくする必要がある。このため、隣接する伝送線路に誘起される電圧を信号電圧の１％以下に抑えようとすると、線路長５０ｃｍの実用的な伝送線路におけるクロストーク値を、−４０（ｄＢ）（＝２０log₁₀０．０１）以下にする必要がある。
【００６４】
但し、この実施例では線路長Ｌ₂が２ｃｍの信号線５および６を使用している。このため、線路長５０ｃｍの伝送線路と比較してこの実施例では、線路長を用いて近似的に計算すると３０（ｄＢ）（≒２０log₁₀（５０／２））程度クロストーク値が小さくなって求められていると考えられる。したがって、クロストーク値が−７０（ｄＢ）程度以下となっていれば、実用的な伝送線路においても所望の特性を得ることができるものと判断される。
【００６５】
なお、上述の説明中のBit Error Rateとは、伝送ビット数のうちエラーが生じるビット確率を示す。たとえば、Bit Error Rateが１０^-15であるというのは、１０¹⁵ビットの情報を伝送したとき確率的に１ビットのエラーが発生することを示す。
【００６６】
また、アイパターンとは、ランダムビットパターンを伝送して、受信した信号波形を重ね書きして得られたパターンをいう。図１２は、アイパターンとして検出された信号波形を示す波形図である。図１２では、縦軸に電圧を、横軸に時間をとっている。図１２を参照して、位相差をもつように重ね合わされた信号波形によってアイパターンが形成されている。信号波形の間には、アイパターンの開口部４８が形成されている。受信側に接続されたレシーバ素子において受け取った信号がデジタル信号の０であるか１であるかを判定するためには、アイパターンの開口部４８がある程度開いている必要がある。このアイパターンの開口部４８が開く度合いは、クロストークノイズの大きさ、伝送線路途中での反射、ならびに伝送線路の導体損および誘電体損などの影響によって変化する。
【００６７】
また、信号波形が重なり合う部分４７の時間ゆらぎをジッタという。ジッタを小さくするとアイパターンの開口部４８を大きくすることができる。
【００６８】
表１を参照して、接地導体７とビアホール導体膜８とを設けた場合においてビアホール導体膜８の間隔Ｄが、Ｄ≦λ／１０＝３ｍｍの関係を満たすとき、クロストーク値は−７０（ｄＢ）以下の数値となった。このことから、Ｄ≦λ／１０の関係を満たすようにビアホール導体膜８を設けることによって、信号線５および６間で発生するクロストークを十分に抑制できることを確認できた。
【００６９】
（実施の形態２）
図１３は、この発明の実施の形態２におけるプリント配線板を示す平面図である。図１４は、図１３中のＸＩＶ−ＸＩＶ線上に沿った断面図である。実施の形態２におけるプリント配線板は、実施の形態１におけるプリント配線板１と基本的には同様の構造を備える。以下において、重複する構造の説明は省略する。
【００７０】
図１３および図１４を参照して、接地導体板３および４の間には、縦列するビアホール導体膜８を中心にして、一方の側には信号線５１ａおよび５１ｂが、他方の側には信号線５３ａおよび５３ｂが対称となる位置に設けられている。信号線５１ａおよび５１ｂは近接して位置決めされており一方向に延びている。信号線５３ａおよび５３ｂは近接して位置決めされており一方向に延びている。信号線５１ａ、５１ｂ、５３ａおよび５３ｂ、ならびに接地導体７は、接地導体板３および４に平行な平面上に設けられている。信号線５１ａ、５１ｂ、５３ａおよび５３ｂは銅によって形成されている。
【００７１】
信号線５１ａおよび５１ｂが一対となって差動信号線５１を構成している。信号線５１ａおよび５１ｂには、大きさが等しく符号の異なる信号がそれぞれ伝送される。同様に、信号線５３ａおよび５３ｂが一対となって差動信号線５３を構成している。信号線５３ａおよび５３ｂには、大きさが等しく符号の異なる信号がそれぞれ伝送される。
【００７２】
差動信号線５１および５３の伝送方式は差動伝送方式と呼ばれている。差動伝送方式では一対の線路の差信号を用いるため、外部からそれぞれの線路に同じ大きさのノイズが加わった場合に、ノイズの影響を無視できるという特徴を有する。
【００７３】
この発明の実施の形態２に従ったプリント配線板は、第１の配線としての信号線５１ａに伝送される信号と大きさが等しく符号が異なる信号が伝送され、信号線５１ａに沿って延在する第３の配線としての信号線５１ｂと、第２の配線としての信号線５３ａに伝送される信号と大きさが等しく符号が異なる信号が伝送され、信号線５３ａに沿って延在する第４の配線としての信号線５３ｂとをさらに備える。信号線５３ａと信号線５１ｂとの間に接地導体７が位置するように信号線５１ｂが位置決めされている。信号線５１ａと信号線５３ｂとの間に接地導体７が位置するように信号線５３ｂが位置決めされている。
【００７４】
信号線５１ａおよび５１ｂと信号線５３ａおよび５３ｂとの各々は、接地導体板３および４に平行な平面上に設けられている。
【００７５】
このように構成されたプリント配線板によれば、実施の形態１に記載の効果によって、差動信号線５１および５３の間で発生するクロストークを抑制することができる。加えて、差動信号線５１および５３を構成する信号線５１ａ、５１ｂ、５３ａおよび５３ｂを接地導体板３および４に平行な平面上に設けているため、接地導体板３および４間の距離を小さくすることができる。これによりプリント配線板の厚さを薄くすることができる。
【００７６】
（実施の形態３）
図１５は、この発明の実施の形態３におけるプリント配線板を示す断面図である。図１５は、図１中のＩＩ−ＩＩ線上に沿った断面図に相当する。図１５を参照して、実施の形態３におけるプリント配線板は、実施の形態２におけるプリント配線板と比較して、差動信号線を構成する一対の信号線の配置が異なる。以下において、重複する構造の説明は省略する。
【００７７】
信号線５１ａおよび５１ｂと信号線５３ａおよび５３ｂとの各々は、接地導体板３および４に垂直な平面上に設けられている。接地導体板３および４に平行な平面上であって、かつ縦列するビアホール導体膜８を中心にして対称な位置には、信号線５１ａおよび５３ａが配置されている。信号線５１ａおよび５３ａが位置する平面上であって信号線５１ａおよび５３ａの間には、信号線５１ａおよび５３ａに平行して延びる接地導体６５が設けられている。
【００７８】
同様に、接地導体板３および４に平行な平面上であって、かつ縦列するビアホール導体膜８を中心にして対称な位置には、信号線５１ｂおよび５３ｂが配置されている。信号線５１ｂおよび５３ｂが位置する平面上であって信号線５１ｂおよび５３ｂの間には、信号線５１ｂおよび５３ｂに平行に延びる接地導体６６が設けられている。
【００７９】
この発明の実施の形態３に従ったプリント配線板では、信号線５１ａおよび５１ｂと信号線５３ａおよび５３ｂとの各々は、接地導体板３および４に垂直な平面上に設けられている。
【００８０】
このように構成されたプリント配線板によれば、実施の形態１に記載の効果によって、差動信号線５１および５３の間で発生するクロストークを抑制することができる。また、接地導体６５および６６を差動信号線５１および５３間の所定の位置に設けているため、差動信号線５１および５３からの電磁波を効果的に遮ることができる。加えて、差動信号線５１および５３を構成する信号線５１ａおよび５１ｂと信号線５３ａおよび５３ｂとがそれぞれ接地導体板３および４に垂直な平面上に設けているため、差動信号線５１および５３がプリント配線板上で占有する面積を小さくすることができる。これにより、プリント配線板の面積を小さくすることができる。
【００８１】
（実施の形態４）
図１６は、この発明の実施の形態４におけるプリント配線板を示す平面図である。図１６を参照して、実施の形態４におけるプリント配線板は、実施の形態１におけるプリント配線板１と基本的に同様の構造を備える。但し、実施の形態４におけるプリント配線板では、ビアホール導体膜８が、信号線５および６が延びる方向に千鳥状に並んで設けられている。隣接するビアホール導体膜８の間隔Ｄは、λ／１００≦Ｄ≦λ／１０の関係を満たしている。
【００８２】
このように構成されたプリント配線板によれば、実施の形態１に記載の効果と同様の効果を奏することができる。
【００８３】
（実施の形態５）
図１７は、この発明の実施の形態５における信号伝送装置を示す斜視図である。図１７を参照して、信号伝送装置７０は、実施の形態１におけるプリント配線板１と、信号を送出するためのトランスミッタ７１と、信号を受信するためのレシーバ７２とを備える。
【００８４】
プリント配線板１に設けられた信号線５および６の一方端５ａおよび６ａが、トランスミッタ７１に接続されている。信号線５および６の他方端５ｂおよび６ｂがレシーバ７２に接続されている。
【００８５】
トランスミッタ７１は、たとえば伝送速度１０（Ｇｂｐｓ）の高速デジタル信号を送出する素子で、複数のパラレル信号を入力としてそれらを高速シリアル信号として出力するもので、マルチプレクサ（MULTIPLEXER）とも呼ばれる。トランスミッタ７１からの高速シリアル信号は、プリント配線板１の信号線５および６を伝送されレシーバ７２に達する。レシーバ７２は、高速シリアル信号を受け取り、クロック信号を再生しながらパラレル信号を出力する。レシーバ７２は、デマルチプレクサ（DEMULTIPLEXER）とも呼ばれる。
【００８６】
この発明の実施の形態５に従った信号伝送装置７０は、プリント配線板１と、信号線５および６に電気的に接続された半導体素子としてのトランスミッタ７１およびレシーバ７２とを備える。
【００８７】
このように構成された信号伝送装置７０によれば、実施の形態１に記載の効果を奏することによって、プリント配線板１を介してトランスミッタ７１からレシーバ７２に向けて信号を伝送する際のクロストークによる信号の劣化を防止することができる。
【００８８】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【００８９】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明に従えば、隣接する配線間でクロストークが発生することを十分に抑制し、所望の特性インピーダンスを得るとともに、小型化を図ることができ、かつ容易に製造することができるプリント配線板および信号伝送装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１におけるプリント配線板を示す平面図である。
【図２】図１中のＩＩ−ＩＩ線上に沿った断面図である。
【図３】図２中に示す信号線から放射される電磁波の電場分布を示す断面図である。
【図４】ストリップライン線路を示す断面図である。
【図５】図１中に示すプリント配線板の製造方法の第１工程を示す断面図である。
【図６】図１中に示すプリント配線板の製造方法の第２工程を示す断面図である。
【図７】図１中に示すプリント配線板の製造方法の第３工程を示す断面図である。
【図８】図１中に示すプリント配線板の製造方法の第４工程を示す断面図である。
【図９】図１中に示すプリント配線板の製造方法の第５工程を示す断面図である。
【図１０】図１中に示すプリント配線板の製造方法の第６工程を示す断面図である。
【図１１】この実施例を説明するためのモデルケースを示す模式図である。
【図１２】アイパターンとして検出された信号波形を示す波形図である。
【図１３】この発明の実施の形態２におけるプリント配線板を示す平面図である。
【図１４】図１３中のＸＩＶ−ＸＩＶ線上に沿った断面図である。
【図１５】この発明の実施の形態３におけるプリント配線板を示す断面図である。
【図１６】この発明の実施の形態４におけるプリント配線板を示す平面図である。
【図１７】この発明の実施の形態５における信号伝送装置を示す斜視図である。
【符号の説明】
１プリント配線板、３，４接地導体板、５，６，５１ａ，５１ｂ，５３ａ，５３ｂ信号線、７，６５，６６接地導体、８ビアホール導体膜、９ビアホール、１０，１０ａ，１０ｂ絶縁層、５１，５３差動信号線、７０信号伝送装置、７１トランスミッタ、７２レシーバ。

Claims

一方向に延在し、所定の間隔を隔てて設けられた第１および第２の配線と、
前記第１および第２の配線間に設けられて、前記第１および第２の配線に沿って延在する第１の接地導体と、
前記第１および第２の配線が延在する方向に並んで前記第１および第２の配線間に設けられた複数の貫通孔を有し、前記第１および第２の配線と前記第１の接地導体とを取り囲む絶縁層と、
前記絶縁層の表面に形成されて、前記第１および第２の配線を挟み込む第２の接地導体と、
前記複数の貫通孔内に設けられて、前記第２の接地導体と電気的に接続された第３の接地導体とを備え、
前記第１および第２の配線で伝送される信号の最も短い波長をλとすると、隣接する前記第３の接地導体の間隔Ｄは、λ／１００≦Ｄ≦λ／１０の関係を満たす、プリント配線板。
一方向に延在し、所定の間隔を隔てて設けられた第１および第２の配線と、
前記第１および第２の配線間に設けられて、前記第１および第２の配線に沿って延在する第１の接地導体と、
前記第１および第２の配線の延在する方向に並んで前記第１および第２の配線間に設けられた複数の貫通孔を有し、前記第１および第２の配線と前記第１の接地導体とを取り囲む絶縁層と、
前記絶縁層の表面に形成されて、前記第１および第２の配線を挟み込むフィルム状の第２の接地導体と、
前記複数の貫通孔内に設けられて、前記第２の接地導体と電気的に接続された第３の接地導体とを備える、プリント配線板。
前記第１および第２の配線、ならびに前記第１の接地導体は、ほぼ同一平面上に設けられている、請求項１または２に記載のプリント配線板。
前記第１および第２の配線、ならびに前記第１の接地導体は、ほぼ同一平面上に設けられており、かつ同一の材料から形成されている、請求項１または２に記載のプリント配線板。
前記第３の接地導体は、前記第１の接地導体に接触するように設けられている、請求項１から４のいずれか１項に記載のプリント配線板。
前記第１の配線に伝送される信号と大きさが等しく符号が異なる信号が伝送され、前記第１の配線に沿って延在する第３の配線と、前記第２の配線に伝送される信号と大きさが等しく符号が異なる信号が伝送され、前記第２の配線に沿って延在する第４の配線とをさらに備え、前記第２の配線と前記第３の配線との間に前記第１の接地導体が位置するように前記第３の配線が位置決めされ、前記第１の配線と前記第４の配線との間に前記第１の接地導体が位置するように前記第４の配線が位置決めされている、請求項１から５のいずれか１項に記載のプリント配線板。
前記第１および第３の配線と前記第２および第４の配線との各々は、前記第２の接地導体に平行な平面上に設けられている、請求項６に記載のプリント配線板。
前記第１および第３の配線と前記第２および第４の配線との各々は、前記第２の接地導体に垂直な平面上に設けられている、請求項６に記載のプリント配線板。
請求項１から８のいずれか１項に記載のプリント配線板と、前記第１および第２の配線に電気的に接続された半導体素子とを備える、信号伝送装置。