(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プリント配線板であって、
複数の端子をそれぞれ備える第１端子列と第２端子列と、
前記第１端子列の第１端子と、前記第２端子列の第２端子を含む所定数の端子とを接続する第１差動信号線と、
前記第１端子列の第３端子と、前記第２端子列の第４端子を含む前記所定数より大きい数の端子とを接続する第２差動信号線とを備え、
前記第２差動信号線の差動インピーダンスが前記第１差動信号線の差動インピーダンスに対して高くなるように、前記第１差動信号線及び第２差動信号線を構成する１対の信号線の線幅、間隔のうちの少なくとも一方が定められていることを特徴とするプリント配線板。
【請求項２】
前記第２差動信号線を構成する信号線の配線の間隔は、第１差動信号線を構成する信号線の配線の間隔より大きいことを特徴とする請求項１に記載のプリント配線板。
【請求項３】
前記第２差動信号線を構成する信号線の配線幅は、第１差動信号線を構成する信号線の配線幅より小さいことを特徴とする請求項１に記載のプリント配線板。
【請求項４】
前記プリント配線板は、更に絶縁層を備え、
前記第１差動信号線が配置されている領域と前記絶縁層を挟んで反対側に配置された第１グランド線と、
前記第２差動信号線が配置されている領域と前記絶縁層を挟んで反対側の位置に第２グランド線とを備え、
前記第２差動信号線の差動インピーダンスが、前記第１差動信号線の差動インピーダンスに対して高くなるように、前記第１グランド線及び第２グランド線のサイズが定められていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のプリント配線板。
【請求項５】
前記第１グランド線の配線幅は、第２グランド線の配線幅より大きいことを特徴とする請求項４に記載のプリント配線板。
【請求項６】
前記第１端子列は駆動素子を駆動する素子基板と接続を行い、前記第２端子列は前記素子基板の制御をする制御基板からの信号を入力することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載のプリント配線板。
【請求項７】
請求項６に記載のプリント配線板を備えたデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、差動信号線路を有したプリント配線板、プリント配線板を備えたデバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
フレキシブル基板のような絶縁層が薄いプリント配線板が、デバイス（電子機器）に使用されている。特許文献１では、メッシュ状にしたグランド線をプリント配線板に設けることで、信号線のキャパシタンスＣを抑えることで、信号線の幅を大幅に狭くすることなく、必要とされる特性インピーダンスを実現することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−３２１４６３号公報。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１では信号線の接続形態（１対１の接続形態や１対多の接続等）を考慮したインピーダンス設計についての開示はない。プリント基板において、回路（基板）には様々な信号線が接続される。他の回路と接続するために回路（基板）に複数の端子が設けられ、その複数の端子には１対１の接続形態の端子や１対多の接続形態の端子が含まれることが想定される。更に、複数の端子には、１対ｎの接続端子と１対ｍの接続端子が含まれることも想定される。このような、構成では、一部の接続形態の信号線のみ終端抵抗と整合しても、他の接続形態の信号線について整合ができないと、信号の反射の発生や波形にひずみが発生する。その結果、回路（基板）への信号伝送の品質が低下する。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するためにさなれたものであり、複数の接続形態の差動信号線路が接続された回路において、信号の反射の発生や波形においてひずみの発生を抑制できるプリント配線板を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
端子列と第２端子列と、前記第１端子列の第１端子と、前記第２端子列の第２端子を含む所定数の端子とを接続する第１差動信号線と、前記第１端子列の第３端子と、前記第２端子列の第４端子を含む前記所定数より大きい数の端子とを接続する第２差動信号線とを備え、前記第２差動信号線の差動インピーダンスが前記第１差動信号線の差動インピーダンスに対して高くなるように、前記第１差動信号線及び第２差動信号線を構成する１対の信号線の線幅、間隔のうちの少なくとも一方が定められていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
以上のように、本発明の構成によれば、複数の接続形態の差動信号線路が接続された回路において、信号の反射の発生や波形においてひずみの発生を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１の実施形態であるプリント配線板の配線を説明する図である。
【図２】実施形態におけるプリント配線板の説明図である
【図３】差動信号線路の等価回路を説明をする図である。
【図４】第２の実施形態であるプリント配線板の配線を説明する図である。
【図５】第３の実施形態であるプリント配線板の配線を説明する図である。
【図６】記録素子基板の説明図である。
【図７】記録ヘッドの分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態であるプリント配線板の説明図である。図１（ａ）は平面図の拡大図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）の破線１−‘１部の断面図である。プリント配線板は、絶縁層１０４の一方の面に、一対の信号線で構成されている差動信号線１０１と差動信号線１０２が設けられている。絶縁層１０４の他方の面に、グランド信号線１０３が設けられている
１対ｎ（ｎは１以上の整数）接続形態の差動信号線１０１、１対ｍ接続形態の差動信号線１０２、グランド線１０３、絶縁層１０４から構成されている。なお、ｍはｎより大きい（ｎ＜ｍ、ｍは２以上の整数）。グランド線１０３は絶縁層１０４が薄い場合でも、差動インピーダンスを所定の値にするためにメッシュ状に形成されている。また、Ｓ１は１対ｎ接続形態の差動信号線１０１の配線距離（配線間隔）を示し、Ｓ２は１対ｍ接続形態の差動信号線１０２の配線距離（配線間隔）を示している。Ｗ１は両差動信号線の配線幅を示している。
【００１０】
次に、図２を用いて、差動信号線１０１、差動信号線１０２が配置されているプリント配線板４０３の説明をする。プリント配線板４０３は、６つの素子基板４０１（４０１−１〜４０１−６）を備えている。端子列（第１端子列）４０８に含まれる端子と端子列（第２端子列）４０７に含まれる端子とを接続するように、差動信号線（第１差動信号線）１０１と差動信号線（第２差動信号線）１０２とが配線されている。また、端子列４０７の端子は、ワイヤーボンディング技術等によって素子基板４０１の端子と接続される。端子列４０８の端子は、信号線またはコネクタ等によって制御基板（不図示）の端子と接続される。なお、素子基板４０１は、記録素子、発光素子、センサ素子等の駆動素子を駆動する駆動素子基板である。制御基板は、駆動素子を制御する。各素子基板４０１には、矢印Ａの方向（長手方向）に複数の記録素子が配列されている。
【００１１】
差動信号線路１０１は、６つの素子基板４０１と端子列４０８に含まれる端子とをそれぞれ個別に接続する。つまり、差動信号線路１０１は１対１の接続形態である。例えば、クロック信号を伝送する信号線である。一方、差動信号線路１０２は、６つの素子基板４０１と端子列４０８に含まれる端子とを共通に接続されている。つまり、差動信号線路１０２は１対多の接続形態である。例えば、データ信号を伝送する信号線である。
【００１２】
次に、図３を用いて、差動信号線路の等価回路の説明をする。図３（ａ）は、差動信号線路１０１の等価回路を示す。図３（ｂ）は、差動信号線路１０２の等価回路を示す。ＺＯは差動信号線路のシングルエンドの特性インピーダンス、Ｚｄｉｆｆは差動信号線路の差動インピーダンス、ＣＩＣは素子基板の入力容量、ＲＬは終端抵抗を表している。また図３（ｂ）のＣＩＣ１〜ＣＩＣ６は記録素子基板４０１−１〜４０１−６の入力容量を表している。ここでＺＯ、Ｚｄｉｆｆはそれぞれ下式で表される。
【００１３】
【数１】
0005441814.tif 000002
【００１４】
【数２】
0005441814.tif 000003
【００１５】
Ｌは単位長さあたりのインダクタンスであり、Ｃは単位長さあたりのキャパシタンス、Ｓは差動配線の配線間隔、ｈは絶縁層の厚さである。差動インピーダンスＺｄｉｆｆは信号反射や波形のひずみの発生を抑えるために、終端抵抗ＲＬと等しくなるようにする必要がある。差動インピーダンスＺｄｉｆｆはシングルエンドの特性インピーダンスＺＯによって決定されるため、ＺｄｉｆｆがＲＬ（高速信号伝送インターフェイス規格では一般的に１００Ω）と等しくなるようにＺＯを決定する。ＺＯは式１の通り単位長さあたりのインダクタンスＬと単位長さあたりのキャパシタンスＣによって決定され、実際は信号線の配線幅によって調整を行う。配線幅を太くすればＣが増加しＬが減少するためＺＯは低くなり、配線幅は細くすればＣが減少しＬが増加するためＺＯは高くなる。
【００１６】
第１の実施形態では、差動信号線１０２の差動インピーダンスＺｄｉｆｆを、差動信号線１０１の差動インピーダンスＺｄｉｆｆに比べ、あらかじめ高くする。そのために、差動信号線１０１の配線のサイズと、差動信号線１０２の配線のサイズを定める。即ち、差動信号線１０２の配線間隔Ｓ２が、差動信号線１０１の配線間隔Ｓ１より広くなるように、配線間隔Ｓ１と配線間隔Ｓ２を定める。式２から明らかなように、配線距離（配線間隔）Ｓが広いほど差動インピーダンスＺｄｉｆｆは高くなる。
【００１７】
なお、本実施形態を適用しない場合について説明すると、Ｚｄｉｆｆが終端抵抗１００Ωと等しくなるようにＺＯを決定したとする。差動信号線路１０１（ｎ＝１）の場合は問題ないが、差動信号線路１０２（ｍ＝６）の場合には、問題が生じる。差動信号線路１０２の場合、図６（ｂ）で示すように複数の素子基板それぞれの入力容量ＣＩＣ１〜ＣＩＣ６が付加されるため、キャパシタンス成分Ｃが増大し、実質のＺＯが設計値のＺＯより低くなってしまう。したがって実質のＺｄｉｆｆも設計値の１００Ωより低くなってしまい、信号線線路１０２は終端抵抗と整合できず、信号の反射や波形にひずみが起こる。
【００１８】
以上のように、１対ｍ接続形態の差動信号線路の差動インピーダンスを、１対ｎ接続形態の差動信号線路の差動インピーダンスよりも高く設定する（ｎ＜ｍ）ことで、信号の反射の発生や波形においてひずみの発生を抑制できる。
【００１９】
（第２の実施形態）
図４は、第２の実施形態であるプリント配線板の説明図である。図４（ａ）は平面図の拡大図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）の破線１−‘１部の断面図である。第２の実施形態は、第１の実施形態と同様に、１対ｍ接続形態の差動信号線路の差動インピーダンスを、１対ｎ接続形態の差動信号線路の差動インピーダンスよりも高く設定する。第１の実施形態の説明と同様の点については説明を省き、相違する点について説明する。
【００２０】
第２の実施形態であるプリント配線板は、１対ｍ接続形態の差動信号線１０２の配線幅Ｗ２が、１対ｎ接続形態の差動信号線１０１の配線幅Ｗ１より細くなるように定める。第１の実施形態で前述したように、配線幅を細くすれば単位長さあたりのキャパシタンスＣが減少し、単位長さあたりのインダクタンスＬが増加するため、式１から明らかなようにシングルエンドの特性インピーダンスＺＯは高くなる。Ｗ２＜Ｗ１とすることにより、信号線１０２のシングルエンドの特性インピーダンスＺＯを、信号線１０１のシングルエンドの特性インピーダンスＺＯに比べ高くすることができる。従って、式２から明らかなように、差動インピーダンスＺｄｉｆｆはＺＯで決定されるため、１対ｍ接続形態の信号線１０２の差動インピーダンスＺｄｉｆｆは、１対ｎ接続形態の信号線１０１の差動インピーダンスＺｄｉｆｆより高く設定できる。
【００２１】
以上のような構成により、信号の反射の発生や波形においてひずみの発生を抑制できる。
【００２２】
（第３の実施形態）
図５は、第３の実施形態であるプリント配線板の説明図である。図５（ａ）は平面図の拡大図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）の破線１−‘１部の断面図である。第３の実施形態は、第１の実施形態や第２の実施形態と同様に、１対ｍ接続形態の差動信号線路の差動インピーダンスを、１対ｎ接続形態の差動信号線路の差動インピーダンスよりも高く設定する。第１、第２の実施形態の説明と同様の点については説明を省き、相違する点について説明する。
【００２３】
第３の実施形態では、図５（ｂ）に示すように、絶縁層１０４を挟んで差動信号線１０２と反対側の位置（領域）に設けられたグランド線（第２グランド線）１０３の幅Ｗｇ２が、絶縁層１０４を挟んで差動信号線１０１と反対側の位置（領域）に設けられたグランド線（第１グランド線）１０３の幅Ｗｇ１より小さくなるように定められている。これらのグランド線１０３も、差動信号線１０１、１０２と同様に、端子列（第１端子列）４０８に含まれる端子と端子列（第２端子列）４０７に含まれる端子とを接続する。
【００２４】
グランド線１０３の幅を小さくすれば、信号線とグランド線の結合が弱くなるために、単位長さあたりのキャパシタンスＣが減少し、式１から明らかなようにシングルエンドの特性インピーダンスＺＯは高くなる。Ｗｇ２＜Ｗｇ１とすることにより、１対ｍ接続形態の信号線１０２のシングルエンドの特性インピーダンスＺＯを、１対ｎ接続形態の信号線１０１のシングルエンドの特性インピーダンスＺＯに比べ高く設定できる。したがって、式２から明らかなように、差動インピーダンスＺｄｉｆｆはＺＯで決定されるため、１対ｍ接続形態の信号線１０２の差動インピーダンスＺｄｉｆｆを、１対ｎ接続形態の信号線１０１の差動インピーダンスＺｄｉｆｆより高く設定できる。
【００２５】
以上のような構成により、信号の反射の発生や波形においてひずみの発生を抑制できる。
【００２６】
（記録素子基板の説明）
素子基板４０１の例として、駆動素子として記録素子を駆動する記録素子基板を説明する。図６は、記録素子基板４０１の説明図である。図６（ａ）に示すように、記録素子基板４０１の長手方向両端部には、プリント配線板４０３と電気的に接続するための端子７０４が形成されている。また、複数の吐出口を備える吐出口列が２つ形成されている。図６（ｂ）は、記録素子基板４０１の断面図である。厚さ０．０５〜０．６２５ｍｍのＳｉ基板７０１に長溝状のインク供給口７０２がウェットエッチングやドライエッチング等によって高精度に形成されている。Ｓｉ基板７０１の表面には、記録素子である複数のヒータ（記録素子）７０３とヒータ７０３を駆動するための駆動回路が成膜技術によって形成されている。また、Ｓｉ基板７０１の上には樹脂材料でできた吐出口形成部材７０５が形成され、ヒータ７０３に対応する複数の吐出口７０６と、それに連通するインク貯蔵室７０７がフォトリソ技術によって形成されている。
【００２７】
（記録ヘッドの説明）
デバイスの一例として、記録ヘッドを説明する。図７は、記録ヘッド４００の分解斜視図である。記録ヘッド４００は、記録素子基板４０１、支持部材４０２、プリント配線板４０３、インク供給部材４０４で構成されている。
【００２８】
記録ヘッド４００は、記録素子基板４０１が６個千鳥状に配置されている。なお、配置する記録素子基板４０１の数を増やすことでさらに記録ヘッドの長さを長くすることが可能である。
【００２９】
支持部材４０２は、記録素子基板４０１を支持固定するための部材であり、例えば、厚さ０．５〜１０ｍｍのアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）で形成されている。なお、支持部材４０２の材料はアルミナに限られることはなく、記録素子基板４０１と同等の線膨張率を有し、剛性の高い材料で形成されていても良い。これらの材料としては、例えば、シリコン（Ｓｉ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、ジルコニア、窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）、炭化珪素（ＳｉＣ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）などが挙げられる。
【００３０】
支持部材４０２には、記録素子基板４０１のインク供給口７０２に対応する位置にインク供給口４０５が形成されており、記録素子基板４０１が第１の接着剤によって支持部材４０２に位置精度良く接着固定される。
【００３１】
プリント配線板４０３は、記録素子基板４０１に対して、インクを吐出するための電気信号および電源電圧を伝送、供給するための部材である。プリント配線板４０３は、例えば、基材の両面に配線が形成され、表層が保護フィルムで覆われた二層構造のフレキシブル基板が使用されている。
【００３２】
プリント配線板４０３は、図７に示すように記録素子基板４０１を実装するための開口部４０６が形成されており、素子基板４０１の端子７０４に対応する内部接続端子を備えた端子列４０７と、制御基板からの電気信号を受け取るための端子を備える端子列４０８（例えばコネクタ）を有している。
【００３３】
プリント配線板４０３は、支持部材４０２の記録素子基板４０１が接着される面と同一面に、第２の接着剤によって接着固定される。また、開口部４０６と記録素子基板４０１の隙間は封止剤で封止されている。また、プリント配線板４０３の内部接続端子４０７と記録素子基板４０１の端子７０４とが、金ワイヤーを用いたワイヤーボンディング技術等によって電気的に接続され、電気接続部は封止剤で封止される。また、プリント配線板４０３は本体との電気接続を容易に行えるよう、支持部材４０２の両側面で折り曲げられ、固定される。
【００３４】
インク供給部材４０４は、インクタンクから記録素子基板４０１にインクを供給するための部品であり、例えば、樹脂材料を用いた射出成形によって形成されている。インク供給部材４０４には、複数の記録素子基板４０１にインクを供給するインク貯蔵室４０９が形成されている。インク貯蔵室４０９には、インクタンクからインク供給チューブを介し、開口部４１０からインクが導入される。インク供給部材４０４は支持部材４０２と接合される。
【００３５】
補足すると、記録ヘッドを搭載する記録装置は、記録素子の配列方向と交差する方向に記録ヘッドを走査させて記録を行うシリアルタイプの記録装置がある。この他のタイプの記録装置として、記録ヘッドを固定させて、記録素子の配列方向と交差する方向に記録媒体（記録用紙など）を搬送するタイプの記録装置がある。
【００３６】
（その他の実施形態）
以上、第１の実施形態から第３の実施形態で説明したが、上述の形態に限定するものではない。例えば、プリント配線板４０３に設けられる素子基板の数は６つであったが、この数に限定するものではなく、４あるいは８、１０等でも構わない。また、端子の数の関係について、１対１（ｎは１）、１対６（ｍは６）であったが、この関係に限定するものではなく他の組み合わせ、１対３（ｎは３）、１対６（ｍは６）の接続形態でも構わない。
【００３７】
また、駆動素子として、ＬＥＤやダイオード等の発光素子やＣＭＯＳセンサ等のセンサ素子等でも構わない。また、デバイスの例として、原稿の画像を読取を行う読取読取ユニットや画像を表示する表示ユニット等に適用できる。
【符号の説明】
【００３８】
１０１、１０２  差動信号線
１０３  グランド線
４００  記録ヘッド
４０１  素子基板
４０３  プリント配線板
【図１】
0005441814.tif 000004
【図２】
0005441814.tif 000005
【図３】
0005441814.tif 000006
【図４】
0005441814.tif 000007
【図５】
0005441814.tif 000008
【図６】
0005441814.tif 000009
【図７】
0005441814.tif 000010