(57)【要約】【課題】スタブ端からの反射ノイズを抑制して信号波形の劣化を低減すると共に、スタブとグランド層間の容量に起因するインピーダンス不整合を改善する。【解決手段】基板装置は、基板と、基板の両面の一方に配置されるグランド層と、基板の両面の他方に配置される伝送線路と、基板の両面の他方に配置され、伝送線路に接続されるパッドと、パッドに接点部を介して接続されるコネクタと、を備える。パッドは、コネクタとの接点部を境界にして、伝送線路側の部分とその反対方向に位置する側の部分とが電気的に不連続となるように構成される。【選択図】図１
2010103907.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板の両面の一方に配置されるグランド層と、
前記基板の両面の他方に配置される伝送線路と、
前記基板の両面の他方に配置され、前記伝送線路に接続されるパッドと、
前記パッドに接点部を介して接続されるコネクタと、を備え、
前記パッドは、前記コネクタとの接点部を境界にして、前記伝送線路側の部分とその反対方向に位置する側の部分とが電気的に不連続となるように構成されることを特徴とする基板装置。
【請求項２】
前記パッドは、前記伝送線路と反対方向に位置する側の部分が存在しないで、前記伝送線路側の部分のみで構成されていることを特徴とする請求項１記載の基板装置。
【請求項３】
前記パッドは、前記伝送線路と反対方向に位置する側の部分が電気的に絶縁可能な材料で構成されることを特徴とする請求項１記載の基板装置。
【請求項４】
前記パッドは、前記伝送線路側の部分とその反対方向に位置する側の部分との間にスリット部が設けられていることを特徴とする請求項１記載の基板装置。
【請求項５】
前記基板は、プリント基板であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の基板装置。
【請求項６】
基板の両面の一方にグランド層、その他方に伝送線路及びこれに接続されるパッドを形成する工程と、
前記パッドに接点部を介してコネクタを接続する工程と、を備え、
前記パッドを形成する工程は、前記コネクタとの接点部を境界にして、前記伝送線路側の部分とその反対方向に位置する側の部分とが電気的に不連続となるように前記パッドを形成することを特徴とする基板装置の製造方法。
【請求項７】
前記パッドを形成する工程は、前記伝送線路と反対方向に位置する側の部分を形成しないで、前記伝送線路側の部分のみを形成する工程を有することを特徴とする請求項６記載の基板装置の製造方法。
【請求項８】
前記伝送線路側の部分のみを形成する工程は、前記伝送線路側の部分とその反対方向に位置する側の部分とを一体に形成する工程と、その後に前記伝送線路と反対方向に位置する側の部分のみを除去する工程と、を有することを特徴とする請求項７記載の基板装置の製造方法。
【請求項９】
前記パッドを形成する工程は、前記伝送線路と反対方向に位置する側の部分を電気的に絶縁可能な材料で形成する工程を有することを特徴とする請求項６記載の基板装置の製造方法。
【請求項１０】
前記パッドを形成する工程は、前記伝送線路側の部分とその反対方向に位置する部分との間にスリット部を形成する工程を有することを特徴とする請求項６記載の基板装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板装置及びその製造方法に係り、特にプリント基板の端に位置するエッジ・コネクタ用のパッド構造を有する基板装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
関連技術の基板装置の接続構造を図８を参照して説明する。
【０００３】
図８を参照すると、プリント基板１１上には、信号線となる伝送線路１２が配置される。伝送線路１２は、基板端のエッジ・コネクタ１６用のパッド１３に接続されている。パッド１３とエッジ・コネクタ１６は、接点１４で接続される。伝送信号は、伝送線路１２、パッド１３を通り、接点１４を通過し、エッジ・コネクタ１６へと伝送される。また、逆方向の信号は、エッジ・コネクタ１６から接点１４を通過し、パッド１３、伝送線路１２へと伝送される。
【０００４】
ここで、プリント基板１１の端に位置するエッジ・コネクタ１６用のパッド１３は、製造する上で、接点１４よりも寸法を大きめに設計する必要があった。このため、高速信号にとっては接点１４から見て伝送線路１２の反対方向に位置するパッド１３の部分は、枝分かれした配線となる。この配線は、信号を伝送する上で本来必要としない部分であり、スタブ１５と呼ばれる。このスタブ１５の先端部は、どこにも接続されずオープンであるため、分岐した信号がここで反射してノイズとなり、とくに高速信号伝送では反射ノイズの発生源となり、信号品質（信号波形）を劣化させるという問題があった。
【０００５】
また、このスタブ１５は、プリント基板１１の下層に位置するグランド層１７と結合して容量を持つため、伝送線路１２にとって本来不要な容量成分が付加されてしまい、これによりインピーダンス不整合が生じ、反射ノイズの原因にもなるという問題もあった。とくに、高速信号の伝送においては、信号の電圧軸方向および時間軸方向のマージンに対して反射ノイズの影響は相対的に大きくなり、信号波形においてアイパターンの確保が困難となる。
【０００６】
上記に関連して、特許文献１では、電極パッドと内層配線パターンとの接続にスルーホールを用いた多層プリント配線板構造の被測定デバイス搭載ボードにおいて、内層配線パターンの両端のいずれか一方にＳＶＨ（Surface Buried Via Hole）を用いて、その分、スルーホールにおけるスタブ部分の長さを短くしてスタブ容量を削減し、高速信号に対応可能としたものが記載されている。
【特許文献１】特開２００８−０４６１４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に記載されているスルーホールに対するスタブ削除は、スルーホールは製造上の観点から仕上がりの形態が円柱型にしかできず、プリント基板裏側から機械的にドリルで掘削すると言った手法によって行われている。
【０００８】
これに対し、図８に示すようなプリント基板１１の端に位置するエッジ・コネクタ１６用のパッド１３の場合には、特許文献１のような機械的にドリルで掘削する手法を用いると、パッド１３にバリ（トゲトゲ）が残り、接点１４との接触信頼性の面で問題となることが考えられる。
【０００９】
本発明の目的は、上述した課題である、パッドのスタブ端からの反射ノイズを抑制して信号波形の劣化を低減すると共に、パッドのスタブとグランド層間の容量に起因するインピーダンス不整合を改善する基板装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明に係る基板装置は、基板と、前記基板の両面の一方に配置されるグランド層と、前記基板の両面の他方に配置される伝送線路と、前記基板の両面の他方に配置され、前記伝送線路に接続されるパッドと、前記パッドに接点部を介して接続されるコネクタと、を備え、前記パッドは、前記コネクタとの接点部を境界にして、前記伝送線路側の部分とその反対方向に位置する側の部分とが電気的に不連続となるように構成されることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係る基板装置の製造方法は、基板の両面の一方にグランド層、その他方に伝送線路及びこれに接続されるパッドを形成する工程と、前記パッドに接点部を介してコネクタを接続する工程と、を備え、前記パッドを形成する工程は、前記コネクタとの接点部を境界にして、前記伝送線路側の部分とその反対方向に位置する側の部分とが電気的に不連続となるように前記パッドを形成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、コネクタとの接点部を境界にして、伝送線路側の部分とその反対方向に位置する側の部分とが電気的に不連続となるようにパッドを構成したため、スタブ端からの反射ノイズを抑制して信号波形の劣化を低減できると共に、スタブとグランド層間の余分な容量を十分小さくしてインピーダンス不整合を改善することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
次に、本発明に係る基板装置を実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、前述した図８と同様の構成要素については、同一符号を付して説明する。
【００１４】
図１は、本発明の実施形態に係る基板装置を示す。図１に示す基板装置において、プリント基板１１上には信号線となる伝送線路１２が配置されている。伝送線路１２は、基板端のエッジ・コネクタ１６用のパッド２１に接続されている。パッド２１とエッジ・コネクタ１６は、接点部１４で接続される。伝送信号は、伝送線路１２、パッド２１を通り、接点１４を通過し、エッジ・コネクタ１６へと伝送される。また、逆方向の信号は、エッジ・コネクタ１６から接点１４を通過し、パッド２１、伝送線路１２へと伝送される。
【００１５】
ここで、前述したように、接点部１４の伝送線路１２と反対方向に位置するパッド２１の部分は信号を伝送する上で本来必要としない部分であり、スタブ１５と呼ばれる。このスタブ１５は、高速信号伝送では、反射ノイズの発生源となり信号品質を劣化させることが知られている。また、パッド２１、スタブ１５は、プリント基板１１の下層に位置するグランド層１７と結合して容量を持つため、その分、インピーダンス不整合が生じ、反射ノイズの原因にもなる。
【００１６】
本実施形態のパッド２１は、スタブ１５となる部分を削減している。このようにプリント基板１１上のエッジ・コネクタ１６用のパッド２１において、接点部１４の伝送線路１２と反対方向に位置するスタブ１５を削減することで、反射ノイズを抑制して信号波形の劣化を低減している。また、スタブ１５自体を削除することで、スタブ１５とグランド層１７間の寄生容量がなくなり、インピーダンス不整合を改善している。
【００１７】
次に、本実施形態の動作について、図２〜図４を参照して説明する。ここでは、図８の関連技術と対比して説明する。
【００１８】
図２は、図８の関連技術に対応する図で、信号が伝送線路１２を通り、接点部１４からエッジ・コネクタ１６と接続され、接点部１４では、スタブ１５とグランド層１７間の容量（寄生容量）１８が付加されていることを表している図である。
【００１９】
図２において、伝送信号Ｓ１は、伝送線路１２を通過し、接点部１４に達してからエッジ・コネクタ１６とスタブ１５とに分岐する。本来は、エッジ・コネクタ１６のみに電流が流れるのが望ましいが、スタブ１５にも電流が流れ、そのオープン端で反射し、接点部１４に反射ノイズＳ２として戻ってくる。この反射ノイズＳ２がエッジ・コネクタ１６へ伝播されてしまい、重畳信号Ｓ３となって元の伝送信号Ｓ１を乱し、信号波形の劣化を招く。
【００２０】
図３は、元の伝送信号Ｓ１、反射ノイズＳ２、重畳信号Ｓ３の各波形を簡易的に示している。元の伝送信号Ｓ１の波形は、スタブ１５で反射して乱れた反射ノイズＳ２の波形と接点部１４で重畳され、重畳信号Ｓ３の波形のように劣化した状態で、伝送先のエッジ・コネクタ１６へ伝送される。
【００２１】
これに対し、図４は、図１に示す本実施形態に対応する図である。同図に示すように、本実施形態では、図２に示す関連技術のスタブ１５と容量１８を取り除いた構成としたため、図３に示す反射ノイズＳ２の波形を十分小さくすることができ、これにより伝送線路１２とエッジ・コネクタ１６との間を、パッド２１を介して、伝送信号Ｓ１の信号品質（信号波形）を保ったまま接続することが可能となる。
【００２２】
また、図２に示す関連技術の伝送線路１２やエッジ・コネクタ１６のインピーダンスＺ（ここでは、Ｚ＝Ｚ０とする。）は、
【００２３】
【数１】
2010103907.tif 000003
で現せる。ここで、Ｌ０は伝送線路１２のインダクタンス、Ｃ０は伝送線路１２とグランド層１７間の容量値である。
【００２４】
図２に示す関連技術の場合、接点部１４では、スタブ１５とグランド層１７間の容量１８（ここでは、容量値をＣ１とする。）が付加されてしまうため、インピーダンスＺ（ここでは、Ｚ＝Ｚ１とする。）は、
【００２５】
【数２】
2010103907.tif 000004
で表される。この接点部１４でのインピーダンスＺ１は、伝送線路１２とのインピーダンスＺ０とは、
【００２６】
【数３】
2010103907.tif 000005
の関係となるため、両者の間にインピーダンス不整合が生じ、反射ノイズＳ２が発生する原因となる。
【００２７】
これに対し、図４に示す本実施形態では、スタブ１５と容量１８を取り除いた構成であるため、容量１８の容量値Ｃ１を十分小さくできる。このため、上記の伝送線路１２でのインピーダンスＺ０と、接点部１４でのインピーダンスＺ１との間で、
【００２８】
【数４】
2010103907.tif 000006
の関係が成立し、インピーダンス整合を取ることが可能となる。
【００２９】
従って、本実施形態によれば、プリント基板１１の端に位置するエッジ・コネクタ１６接続用のパッド２１において、パッド２１におけるコネクタ１６との接点部１４付近を境目として伝送線路１２と反対方向に位置する側のスタブ１５になる余分なパッド２１の部分を削減することにより、関連技術のパッド２１による接続よりも反射ノイズＳ２を低減することが可能になる。
【００３０】
また、本実施形態によれば、スタブ１５及び余分な容量成分をなくし、容量成分起因のインピーダンス不整合を軽減し、信号品質を保ったままエッジ・コネクタ１６へ接続することが可能となり、高速の伝送信号の品質が向上するようになる。
【００３１】
以上説明したように、本実施形態においては、以下に記載するような効果を奏する。
【００３２】
第１の効果は、スタブ１５を取り除くことによってスタブ１５端からの反射ノイズを抑制し信号波形の劣化を低減できることである。
【００３３】
第２の効果は、スタブ１５とグランド層１７間の余分な容量１８を十分小さくでき、インピーダンス整合が取れることである。
【００３４】
また、本実施形態によれば、パッド２１はプリント基板１１の表面に製造されるため、特許文献１のように機械的にドリルで掘削する手法を用いないで、スタブ１５の部分を取り除くことができる（後述のように、スタブ１５の部分をあとから電気的に絶縁可能な別材料で構成したり、パッド２１とスタブ１５の部分との間にスリット部を設けたりすることもできる）。このため、パッド２１と接点部１４との接触信頼性の問題も生じない。
【００３５】
なお、上記実施形態では、パッド２１のうちスタブ１５に該当する部分を削減する工程として、例えば、１）スタブ１５に該当する部分を機械的に掘削する工程、２）スタブ１５に該当する部分を薬品で融解させる工程、３）製造段階からスタブ１５に該当する部分を最初から作りこまない工程を例示することができる。
【００３６】
すなわち、パッド２１を形成する工程は、エッジ・コネクタ１６との接点部１４を境界にして、伝送線路１２と反対方向に位置する側のスタブ１５の部分を形成しないで、伝送線路１２側の部分のみを形成する工程を有するものであればよい。例えば、伝送線路１２側の部分のみを形成する工程は、上記１）、２）のように、伝送線路１２側の部分とその反対方向に位置する側のスタブ１５の部分とを一体に形成する工程と、その後に伝送線路１２と反対方向に位置する側のスタブ１５の部分のみを除去する工程と、を有してもよい。
【００３７】
また、上記実施形態では、パッド２１は、エッジ・コネクタ１６との接点部を境界にして、伝送線路１２と反対方向に位置する側のスタブ１５の部分が存在しないで、伝送線路１２側の部分のみで構成されている場合を説明しているが、本発明は必ずしもこれに限定されるものではなく、伝送線路１２側の部分とその反対方向に位置する側のスタブ１５の部分とが電気的に不連続となるように構成されるものであれば適用可能である。
例えば、他の実施形態として、パッド２１のうちスタブ１５に該当する部分は電気的にオープンであればよいため、スタブ１５に該当する部分を削除する場合に代えて、図５に示すように、スタブ１５に該当する部分を電気的に不連続となる材料（例えば、絶縁体）２２で製造してもよい。
【００３８】
この場合、パッド２１を形成する工程は、エッジ・コネクタ１６との接点部１４を境界にして、伝送線路１２と反対方向に位置する側のスタブ１５の部分を電気的に絶縁可能な材料２２で形成する工程を有するものであればよい。
【００３９】
このように伝送線路１２と反対方向に位置する側のスタブ１５に該当する部分を電気的に不連続となる材料２２で構成しても、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００４０】
さらに別の実施形態として、図６に示すように、スタブ１５に該当する部分の全てを削除せずに、パッド２１との間にスリット部２３を設け、このスリット部２３のみを掘削することにより、図７に示すように、スリット部２３を介して、スタブ１５とパッド２１との間を電気的に不連続となるように構成してもよい。図６では、スリット部２３は、パッド２１の部分に形成されているが、伝送線路１２の部分には形成されていない状態、図７では、パッド２１の部分に加え、伝送線路１２の部分にも形成された状態を示している。
【００４１】
この場合、パッド２１を形成する工程は、エッジ・コネクタ１６との接点部１４を境界にして、伝送線路１２側の部分とその反対方向に位置するスタブ１５の部分との間にスリット部２３を形成する工程を有するものであればよい。
【００４２】
このように伝送線路１２側の部分とその反対方向に位置する側のスタブ１５の部分との間にスリット部２３を設けた場合でも、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００４３】
また、上記実施形態では、基板としてプリント基板１１を用いた場合を説明しているが、本発明は必ずしもこれに限定されず、それ以外の伝送線路で用いる回路基板でも適用可能である。
【００４４】
以上、上記実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施形態に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明は、基板装置及びその製造方法に利用可能である。特に、本発明は、プリント基板の端に位置するエッジ・コネクタ用のパッド構造を有する基板装置及びその製造方法の用途に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の一実施形態に係る基板装置の構成を示す斜視図である。
【図２】図１の動作を説明する図で、スタブ部分を削除しない場合の説明図である。
【図３】図２の場合の元の伝送信号、反射ノイズ、重畳信号の各信号波形を示すグラフである。
【図４】図１の動作を説明する図で、スタブ部分を削除した場合の説明図である。
【図５】本発明の他の実施形態に係る基板装置であって、スタブ部分を電気的に絶縁可能な材料で構成した場合を示す斜視図である。
【図６】本発明のさらに別の実施形態に係る基板装置であって、パッドとスタブ部分との間にスリット部（パッド部分に形成され、伝送線路部分には形成されていない状態）を設けた場合を示す斜視図である。
【図７】図６に示す基板装置であって、パッドとスタブ部分との間にスリット部を設けた場合（パッド部分及び伝送線路部分に形成された状態）を示す斜視図である。
【図８】関連技術の基板装置の接続構造を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００４７】
１１  プリント基板
１２  伝送線路
１３  パッド
１４  接点部
１５  スタブ
１６  エッジ・コネクタ
１７  グランド層
１８  容量
２１  パッド
２２  電気的に絶縁可能な材料
２３  スリット部
【図２】
2010103907.tif 000007
【図３】
2010103907.tif 000008
【図４】
2010103907.tif 000009
【図１】
2010103907.tif 000010
【図５】
2010103907.tif 000011
【図６】
2010103907.tif 000012
【図７】
2010103907.tif 000013
【図８】
2010103907.tif 000014