(57)【要約】      （修正有）【課題】差動伝送の伝送速度が高くなっても信号品質が劣化し難いプリント配線板を提供する。【解決手段】プリント配線板は、縦糸４８Ｈと横糸４８Ｖとを直行するように織り込んで成るガラスクロス４８を含む絶縁層５０と、絶縁層上に形成され、差動伝送に用いられる信号線１、信号線２と、を有し、信号線１、信号線２が、ガラスクロスの横糸４８Ｖに対して４゜以上、８６゜以下、更に望ましくは２０゜以上、８２゜以下、最も望ましくは２０゜以上、６０゜以下の角度となるよう配置されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多数本の平行な縦糸と多数本の平行な横糸とを直行するように織り込んで成るクロスを含む絶縁層と、
前記絶縁層上に形成され、差動伝送に用いられる一対の信号線と、を有するプリント配線板であって、
前記信号線が、前記横糸に対して４゜以上、８６゜以下の角度となるよう配置されている。
【請求項２】
請求項１のプリント配線板であって、
前記信号線が、前記横糸に対して２０゜以上、８２゜以下の角度となるよう配置されている。
【請求項３】
請求項１のプリント配線板であって、
前記信号線が、前記横糸に対して２０゜以上、６０゜以下の角度となるよう配置されている。
【請求項４】
請求項１のプリント配線板であって、
前記１対の信号線はグランド層で挟まれ、ストリップラインが構成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、差動伝送に用いられる信号線を備えるプリント配線板に関する。
【背景技術】
【０００２】
プリント基板に用いられるFR-4(Flame Retardant Type4:ANSI規格における難燃性の基板材料)は、エポキシ樹脂とガラス繊維を束ねた縦糸と横糸で構成されたガラスクロスによる複合材料である。伝送速度を決定するパラメータである比誘電率は、エポキシ樹脂が３.６、ガラス繊維が６.６と大きく異なる。差動ペアの各配線上下の樹脂、ガラスクロスの分布により２線間の伝搬時間に差が生じ、特に高速信号では波長が短くなることから、このスキューが信号品質劣化の要因となる。
【０００３】
特許文献１は、背景技術として差動伝送を開示している。そして、伝送速度の差を小さくする方法の一例として、図６Ｃが紹介されている。また、特許文献１は、縦糸又は横糸に対する信号線の傾斜角は１０度程度であると述べている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】WO 2013/012053 A1
【発明の概要】
【０００５】
[特許文献１の課題]
製造のバラツキの観点から、傾斜角を１０度に合わせることは難しいと考えられる。また、特許文献１は、傾斜角を持つ回路が形成されると、配線密度を高くすることが難しいと述べている。さらに、効率が悪くなると特許文献１は述べている。従って、特許文献１より、傾斜角を研究することは価値がないと研究者は考えると推測される。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係るプリント配線板は、多数本の平行な縦糸と多数本の平行な横糸とを直行するように織り込んで成るクロスを含む絶縁層と、前記絶縁層上に形成され、差動伝送に用いられる一対の信号線と、を有する。そして、前記信号線が、前記横糸に対して４゜以上、８６゜以下の角度となるよう配置されている。
【０００７】
[実施形態の効果]
本発明の実施形態によれば、差動伝送の伝送速度が高くなっても信号品質が劣化し難いプリント配線板を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１（Ａ）は差動伝送の信号線の模式図であり、図１（Ｂ）は断面図である。
【図２】図２（Ａ）は参考例の差動伝送の信号線の断面図であり、図２（Ｂ）は平面図である。
【図３】図３（Ａ１）は信号線の入力を示す図表であり、図３（Ａ２）は信号線の出力を示す図表であり、図３（Ｂ）は信号線の側面図であり、図３（Ｃ）は信号線の断面図である。
【図４】配線デザインの説明図
【図５】配線デザインのシミュレーションの結果を示す図表
【図６】遅延時間の平均値、標準偏差を示す図表
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１（Ａ）は実施形態の差動伝送の信号線の模式図であり、図１（Ｂ）は断面図である。図１（Ｂ）に示されるように信号線１、信号線２は、多数本の平行な縦糸４８Ｈと多数本の平行な横糸４８Ｖとを直行するように織り込んで成るガラスクロス４８を含む絶縁層５０上に配置されている。ガラスクロスは縦糸と横糸の編み込みで、ガラスクロスの山谷が出来る。伝送速度はｋ（Ｃ／√Ｄｋ）で表される。ここで、ｋは比例定数、Ｃは真空中の光速、Ｄｋは材料の比誘電率である。伝送速度を決定するパラメータである比誘電率は、エポキシ樹脂が３.６、ガラスクロスが６.６と大きく異なる。上述された山と谷ではガラスクロスとエポキシ樹脂と比率が異なるため、比誘電率が異なり、信号の伝送速度に差が出る。
【００１０】
図２（Ａ）は参考例の差動伝送の信号線の断面図であり、図２（Ｂ）は平面図である。横糸４８Ｖは、縦糸４８Ｈの上側（信号線側）に位置する上横糸４８Ｖｕと、縦糸４８Ｈの下側に位置する下横糸４８Ｖｄとに分けられる。参考例のように、信号線１が距離的に遠い下横糸４８Ｖｄと平行に配置され、信号線２が距離的に近い上横糸４８Ｖｕと平行に配置された場合、信号線１がエポキシ樹脂の影響を大きく受け、信号線２がガラスクロスの影響を大きく受け、信号線１と信号線２で伝送速度に大きく差が出る。
【００１１】
図３（Ａ１）は、差動伝送の信号線の入力を示す図表であり、図３（Ａ２）は信号線の出力を示す図表である。差動伝送では信号線１側にプラス側の電圧が加えられ、信号線２側にマイナス側の電圧が加えられる。信号線１と信号線２との伝送速度に差があるため、信号線１の出力が５０％に達するのと、信号線２の出力が５０％に達するのとの差（信号到達時間差：遅延）が発生する。
【００１２】
図３（Ｂ）は信号線の側面図である。
信号線（信号線１、信号線２）は、第１導体層１Ｆと第３導体層３Ｆと間の第２導体層２Ｆに設けられる。第１導体層１Ｆと第２導体層２Ｆとの間にはガラスクロスを備える絶縁層５０Ｄが設けられ、第２導体層２Ｆと第３導体層３Ｆとの間にはガラスクロスを備える絶縁層５０Ｕが設けられる。第２導体層２Ｆに設けられる信号線には、第３導体層３Ｆからビア６０を介して接続がなされる。信号線の長さは２０mmである。
【００１３】
図３（Ｃ）は信号線の断面図であり、図３（Ｂ）のＸ−Ｘ断面に相当する。信号線１、信号線２はグランド層である第１導体層１Ｆ、第３導体層３Ｆで挟まれストリップラインが構成される。信号線１、信号線２の配線幅Ａは６０μｍ、ピッチＢは１５０μｍで、厚みＤは２０μｍである。絶縁層５０Ｕ、５０Ｄの厚みＥは６０μｍである。絶縁層５０Ｕ、５０Ｄの１０ＧｚでのＤｋ（比誘電率）は３．４、Ｄｆ（誘電正接）は０．００４である。信号線１、信号線２のＺdiff（差動インピーダンス）は８５Ωである。
【００１４】
図４は配線サンプルデザインの説明図であり、図４（Ａ）はデザイン１を、図４（Ｂ）はデザイン２を示している。それぞれ、図３（Ｂ）、図３（Ｃ）を参照して上述された信号線が、デザイン１では、ガラスクロスの横糸に対して０゜、２゜、４゜、６゜、８゜、１０゜、２０゜、４０゜になるように配置されている。デザイン２では、ガラスクロスの横糸に対して６０゜、８０゜、８２゜、８４゜、８６゜、８８゜、９０゜になるように配置されている。デザイン１の基板と、デザイン２の基板がそれぞれ５サンプル用意され、ネットワークアナライザ（Keysight N5230A)により伝送ロスが測定され、PTLS（高速差動伝送路評価）によって伝送ロスが時間領域へ変換される。
【００１５】
図５は、縦軸に遅延時間[ps]、横軸に角度[deg]が取られた測定結果の図表である。
０゜で遅延時間が最も大きく、２゜、４゜、６゜、８゜、１０゜、２０゜、４０゜、６０゜、８０゜、８２゜、８４゜、８６゜、８８゜で遅延が小さく、９０゜では遅延時間が大きくなっている。
【００１６】
図表中で、１４Ｇｂｐｓ（＝７ＧＨｚ）伝送の閾値（許容遅延時間０．３ｐｓ）のラインを１０゜−６０゜の範囲で全ての値が下回っている。
【００１７】
図６は、遅延時間の平均値（Ave）と遅延時間の標準偏差（Stdev）を示している。遅延時間の平均値は、２゜、４゜、６゜、８゜、１０゜、２０゜、４０゜、６０゜、８０゜、８２゜、８４゜、８６゜、８８゜で許容遅延時間０．３ｐｓを下回っている。０゜では遅延時間の標準偏差（Stdev）が０．８７である。
【００１８】
ここで、図６中に示される遅延時間の平均値（Ave）では、２゜−８８゜で許容遅延時間０．３ｐｓを下回っている。信号線の配置では、±２゜程度は製造時の許容誤差とされている。伝送遅延を確実に防ぐため、ガラスクロスの横糸４８Ｖに対して４゜以上、８６゜以下の角度で信号線１、信号線２が配置されることが望ましい。
【００１９】
図６に示される遅延時間の平均値（Ave）で、２０゜−８２゜で許容遅延時間０．１８ｐｓを下回っている。２０゜で遅延時間の標準偏差（Stdev）の最小値（０．０８）となっている。このため、ガラスクロスの横糸４８Ｖに対して２０゜以上、８２゜以下の角度で信号線１、信号線２が配置されることが更に望ましい。
【００２０】
図６に示される遅延時間の平均値（Ave）で、２０゜−６０゜で許容遅延時間０．１４ｐｓ、０．１８ｐｓ、０．１６ｐｓと最小値近くに成っている。また、遅延時間の標準偏差（Stdev）も、０．０８、０．１２、０．１３と低い値になっている。このため、ガラスクロスの横糸４８Ｖに対して２０゜以上、６０゜以下の角度で信号線１、信号線２が配置されることが最も望ましい。
【００２１】
実施形態のプリント配線板では、差動伝送の伝送速度が高くなっても遅延が小さく、信号品質が劣化し難い。
【符号の説明】
【００２２】
４８  ガラスクロス
４８Ｈ  縦糸
４８Ｖ  横糸
５０  樹脂層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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