(57)【要約】【課題】信号伝送配線及びこれに接続されたパッド部のそれぞれの特性インピーダンスが整合されているとともに、ノイズの発生が抑制された多層プリント配線板を提供する。【解決手段】信号伝送配線１２と、信号伝送配線１２に接続され、信号伝送配線１２より幅が広いパッド部１４と、プレーン層１６と、を有し、パッド部１４の特性インピーダンスが信号伝送配線１２の特性インピーダンスに対して設定された設定範囲に含まれるよう、プレーン層１６のパッド部１４の直下の箇所に複数のくり抜き部１８と、複数のくり抜き部１４が設けられている多層プリント配線板１０において、くり抜き部１４の幅（ｗ1）が、パッド部の幅（ｗ）の一次関数に基づいて設けられている多層プリント配線板である。【選択図】図１
2014116541.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号伝送配線と、前記信号伝送配線に接続され、前記信号伝送配線より幅が広いパッド部と、プレーン層と、を有し、前記パッド部の特性インピーダンスが前記信号伝送配線の特性インピーダンスに対して設定された設定範囲に含まれるよう、前記プレーン層の前記パッド部の直下の箇所に複数のくり抜き部が設けられている多層プリント配線板において、前記くり抜き部幅（ｗ1）が、数１で示される前記パッド部幅（ｗ）の一次関数に基づいて設けられていることを特徴とする多層プリント配線板。
【数１】
2014116541.tif 000004
【請求項２】
前記複数のくり抜き部の間にリターン電流経路部が設けられていることを特徴とする請求項１記載の多層プリント配線板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は多層プリント配線板に関し、詳しくは、信号伝送配線及びこれに接続されたパッド部のそれぞれの特性インピーダンスが整合されているとともに、ノイズの発生が抑制された多層プリント配線板に関する。
【背景技術】
【０００２】
多層プリント配線板において、伝送損失の少ない信号伝送を行うためには信号伝送配線の特性インピーダンスが一定であることが要求される。一方、この信号伝送配線に接続されたパッド部は、一般には信号伝送配線よりも幅が広く、リファレンスプレーンとの間に形成される容量成分が大きいため、信号伝送配線の特性インピーダンスに比べて、その特性インピーダンスは小さくなる。
そのため、これらの接続箇所において伝送信号が反射し、伝送損失が生ずる。
【０００３】
そこで、パッド部の直下のプレーン層の、パッド部の箇所にくり抜き部を設け、さらに、パッド部直下の絶縁層間の距離を適宜調整することにより、パッド部の容量成分の増加が抑制され、パッド部の特性インピーダンスと、これに接続された信号伝送配線の特性インピーダンスとを整合させることができる（特許文献１）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１１１２３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記技術は、パッド部直下のグランド／電源プレーンにパターン部と平行に、即ち伝送信号の進行方向と平行にくり抜き部を設け、伝送信号の進行方向においてパッド部のインピーダンスを一定にするものである。
【０００６】
しかしながら、前記技術によれば、くり抜く形状、位置、数に制限はなく、所望のインピーダンスを得るためには相当数の試行錯誤が必要となる。
そこで、本発明が解決しようとする課題は、信号伝送配線及びこれに接続されたパッド部のそれぞれの特性インピーダンスを整合させるために、前記パッドの直下にくり抜き部を設けるにあたり、前記くり抜き部の幅を特定することにより試行錯誤することなくパッド部の特性インピーダンスを整合し、かつ、ノイズの発生が抑制された多層プリント配線板を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、鋭意検討した結果、前記パッドの直下にくり抜き部を設けるにあたり、前記くり抜き部の幅は、前記パッド部幅と相関性があることを見出した。
【０００８】
請求項１に記載の発明は、信号伝送配線と、前記信号伝送配線に接続され、前記信号伝送配線より幅が広いパッド部と、プレーン層と、を有し、前記パッド部の特性インピーダンスが前記信号伝送配線の特性インピーダンスに対して設定された設定範囲に含まれるよう、前記プレーン層の前記パッド部の直下の箇所に複数のくり抜き部が設けられている多層プリント配線板において、前記くり抜き部幅（ｗ1）が、数１で示される前記パッド部幅（ｗ）の一次関数に基づいて設けられていることを特徴とし、これにより信号品質が容易に改善される。
【０００９】
【数１】
2014116541.tif 000003
【００１０】
請求項２の発明は、前記複数のくり抜き部の間にリターン電流経路部が設けられていることを特徴とする請求項１記載の多層プリント配線板であって、不要輻射ノイズの増加が軽減される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、パッド部の特性インピーダンスを信号伝送配線の特性インピーダンスに±２０％以内（最適設計では±１０％以内であるが、配線の特性インピーダンスの保証値が±１０％のため、適正な範囲となる）で整合させることができるとともに、くり抜き部の形状が細分化形状となっていることにより、リターン電流の最短経路が確保されるので、不要な放射ノイズの発生を抑制した上で、良好な信号伝送をすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】多層プリント配線板のパッド部周辺の構造図。
【図２】多層プリント配線板４層例の構造図。
【図３】本発明における特性インピーダンス測定用のテストクーポンの略図。
【図４】特性インピーダンス測定結果
【図５】信号波形品質評価結果
【図６】本発明を適用した場合の多層プリント基板構造図
【図７】近傍磁界測定システムの略図
【図８】近傍磁界測定結果
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は本発明の多層プリント配線板１０のパッド部１４周辺の構造を示す図であり、図１（ａ）はこの多層プリント配線板のパッド部１４及びその直下のプレーン層１６の上面視図、図１（ｂ）及び図１（ｃ）は、それぞれ図１（ａ）のＡ−Ａ‘線およびＢ−Ｂ’線で多層プリント配線板１０を切断した断面図である。なお、図１（ａ）では、パッド部１４及びプレーン層１６との間に存在する絶縁層１７は記載していない。
【００１４】
詳しくは、この多層プリント配線板１０は、信号伝送配線１２と、信号伝送配線１２に接続され、前記信号伝送配線より幅が広いパッド部１４と、プレーン層１６と、を有する。
そして、パッド部１４の特性インピーダンスが信号伝送配線１２の特性インピーダンスに対して設定された設定範囲（±２０％以内）に含まれるよう、プレーン層１６のパッド部１４の直下の箇所にくり抜き部１８を設け、さらに、図６に示すように、くり抜き部１８は一つのパッド部１４に対して複数設けられ、かつ、複数のくり抜き部１８の間にリターン電流経路部２２を設けるものである。
【００１５】
本実施形態に係わる多層プリント基板の具体例として、図２に４層構成の例を示す。図２（ａ）は信号伝送配線とパッド部を有する信号層２０と第１のプレーン層２１と間隔が１２０μｍ、第１のプレーン層２１と第２のプレーン層２２との間隔が１．２ｍｍの層構成であり、図２（ｂ）は信号伝送配線とパッド部を有する信号層２０と第１のプレーン層２１と間隔が８０μｍ、第１のプレーン層２１と第２のプレーン層２２との間隔が１．２ｍｍの層構成であり、図２（ｃ）は信号伝送配線とパッド部を有する信号層２０と第１のプレーン層２１と間隔が２２０μｍ、第１のプレーン層２１と第２のプレーン層２２との間隔が１．０ｍｍの層構成である。
Ｃｕ：４２μｍ、Ｃｕ：３５μｍとはそれぞれの前記プレーン層の銅メッキ厚さである。
前記、第１のプレーン層２１に数１により算出したくり抜きを設ける。
【００１６】
ここで、第１のプレーン層２１と第２のプレーン層２２の間に信号層やプレーン層を追加することが可能であり、その場合においても、第１のプレーン層と第２のプレーン層の間隔が１ｍｍ程度で、前記、追加された信号層やプレーン層にも第１のプレーン層と同様のくり抜き部を設けることが望ましい。
【００１７】
図３は本発明における特性インピーダンス測定用のテストクーポンの略図である。このような、テストクーポンを図２(a)の層構成にて作成した。
【実施例１】
【００１８】
実施例１として信号配線幅を０．２１ｍｍ、パッド幅(ｗ)を２ｍｍとし、数１において、ａ＝１．１６４１、ｂを０．１０５４とすると、くり抜き幅(ｗ１)は約２．２ｍｍとなる。
比較例１、２、３
比較例１、２として、信号配線幅を０．２１ｍｍ、パッド幅(ｗ)を２ｍｍとし、数１において、ａ＝１．０６４１、ｂを０．１０５４、同様にａ＝０．９６４１、ｂ＝０．１０５４とすると、くり抜き幅(ｗ１)はそれぞれ、約２．０ｍｍ、約１．８ｍｍとなる。また、くり抜き部を設けないものを比較例３とした。
【実施例２】
【００１９】
実施例２として、信号配線幅を０．２１ｍｍ、パッド幅(ｗ)を０．５ｍｍとし、数１において、ａ＝１．１６４１、ｂを０．１０５４とすると、くり抜き幅(ｗ１)は約０．５ｍｍとなる。
比較例４、５、６
比較例４、５として、信号配線幅を０．２１ｍｍ、パッド幅(ｗ)を０．５ｍｍとし、数１において、ａ＝１．５６４１、ｂを０．１０５４、同様にａ＝０．７６４１、ｂ＝０．１０５４とすると、くり抜き幅(ｗ１)はそれぞれ、約０．７ｍｍ、約０．３ｍｍとなる。また、くり抜き部を設けないものを比較例６とした。
【００２０】
これらのテストクーポンを用いた特性インピーダンス測定結果を図４に示す。パッド部の特性インピーダンスはくり抜き部がない場合が３２Ω、４３Ω程度であるのに対し、くり抜き部を設けた場合は配線とほぼ同じ５０Ωとなるが、くり抜き部を設けた場合であっても数１から外れた場合は、信号波形の乱れが生じ、ノイズ発生のリスクが高まる。
【００２１】
特性インピーダンスの測定は、サンプリングオシロスコープを用いてＴＤＲ法（Time Domain Reflectometry）により行った。
具体的には、サンプリングオシロスコープのＴＤＲモジュールに特性インピーダンス５０Ωの同軸ケーブルを接続し、ケーブル先端には基板接続用のＳＭＡコネクタを取り付け、テストクーポン内のプローブ箇所に前記ＳＭＡコネクタを接触させるものである。
【００２２】
実施例１および比較例３のテストクーポンを用いた信号波形品質評価結果を図５に示す。図５はアイパターンと呼ばれ、信号波形の遷移を多数サンプリングし、重ね合わせてグラフィカルに表示したものであり、開口度が大きいほど、良好な波形品質を示す。
すなわち、くり抜き部を設けてパッド部の特性インピーダンスを配線の特性インピーダンスに整合させた場合の方が良好な信号伝送ができている。
【００２３】
しかし、くり抜き部を設けることで信号品質は改善されるが、くり抜き部によりリターン電流経路が遠回りになり、放射ノイズを増加させる恐れがあるため、くり抜き部にリターン電流経路を設ける必要がある。
【００２４】
図６はＳＡＴＡ（シリアルＡＴＡ：コンピュータにハードディスク、光学ドライブを接続する為のインタフェース規格）用コネクタ実装部位に本発明を適用した場合の多層プリント基板構造である。
図６（ａ）はパッド部及びその直下のプレーン層の上面視図、図６（ｂ）は内層プレーン層の上面視図、図６（ｃ）及び図６（ｄ）は、それぞれ図６（ａ）のＡ−Ａ’線およびＢ−Ｂ’線で多層プリント配線板を切断した断面図で、くり抜き部１８にはリターン電流経路部２２が設けてある。
【００２５】
前記ＳＡＴＡ通信時におけるコネクタ周辺の近傍磁界測定システムの略図及び測定結果を図７、図８に示す。
【００２６】
測定結果より、くり抜き部を設けた場合に磁界強度が増加、すなわち、不要輻射ノイズが増加しているが、リターン電流経路部を設けることによって、前記、不要輻射ノイズの増加が軽減される。
【符号の説明】
【００２７】
１０  多層プリント配線板
１２  信号伝送配線
１４  パッド部
１６  プレーン層
１６１  第１のプレーン層
１６２  第２のプレーン層
１７  絶縁層
１８  くり抜き部
２０  信号層
２２  リターン電流経路部
２３  磁界プローブ
２４  ＳＡＴＡコネクタ
【図２】
2014116541.tif 000005
【図１】
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【図３】
2014116541.tif 000007
【図４】
2014116541.tif 000008
【図５】
2014116541.tif 000009
【図６】
2014116541.tif 000010
【図７】
2014116541.tif 000011
【図８】
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