(57)【要約】  回路基板（１０）は、２層以上の配線層（例えば、第一配線層（１１）及び第二配線層（１２））を有している。これら２層以上の配線層には、信号配線（１３）と、信号配線（１３）に対して並列に配置されたグランド配線（１４）と、共振線（線状導体）（１６）と、が形成されている。信号配線（１３）は、第一配線層（１１）に配置されている。共振線（１６）は、共振線（１６）の少なくとも一部分と信号配線（１３）の一部分とが互いに上下に重なるように、第二配線層（１２）に配置されている。共振線（１６）がグランド配線（１４）に対して接続され、かつ共振線（１６）の少なくとも一つの端（１６１）は開放端となっている。
2014045792.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２層以上の配線層を有し、
前記２層以上の配線層には、信号配線と、前記信号配線に対して並列に配置されたグランド配線と、線状導体と、が形成され、
前記信号配線は、前記２層以上の配線層のうちの第一配線層に配置され、
前記線状導体は、前記線状導体の少なくとも一部分と前記信号配線の一部分とが互いに上下に重なるように、前記２層以上の配線層のうち前記第一配線層とは異なる第二配線層に配置され、
前記線状導体が前記グランド配線に対して接続され、かつ前記線状導体の少なくとも一つの端は開放端となっていることを特徴とする回路基板。
【請求項２】
前記グランド配線は、前記第一配線層に配置されているとともに、前記信号配線に対して隣接して配置されていることを特徴とする請求項１に記載の回路基板。
【請求項３】
前記信号配線の両側に、それぞれ前記グランド配線が配置され、
前記信号配線と、その両側の前記グランド配線とによりコプレーナ線路が構成されていることを特徴とする請求項２に記載の回路基板。
【請求項４】
前記線状導体の前記開放端に対する反対側の端が、前記グランド配線に対して接続されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の回路基板。
【請求項５】
前記線状導体における両端の間の部分が、前記グランド配線に対して接続されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の回路基板。
【請求項６】
前記信号配線と前記線状導体とがそれぞれ複数ずつ形成され、
前記信号配線の各々、及び、前記線状導体の各々が、互いに同じ方向に延伸し、
個々の前記信号配線に対して個別の前記線状導体が対応しており、
互いに対応する前記線状導体と前記信号配線とが上下に重なるように配置されていることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の回路基板。
【請求項７】
複数の前記信号配線が同一の前記配線層に形成され、
前記線状導体は、前記複数の信号配線のいずれに対しても上下に重なっていることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の回路基板。
【請求項８】
第一の前記信号配線と、第二の前記信号配線と、を有し、
前記第一の信号配線と前記第二の信号配線とが互いに隣接して並列に配置されて、差動信号配線を構成していることを特徴とする請求項６または７に記載の回路基板。
【請求項９】
前記線状導体において、前記グランド配線に対する接続部から前記開放端までの部分のうち、前記信号配線と上下に重なっている領域の、前記信号配線の延伸方向における長さが、抑制対象のノイズの波長の１／４であることを特徴とする請求項１乃至８の何れか一項に記載の回路基板。
【請求項１０】
回路基板を有し、
前記回路基板は、
２層以上の配線層を有し、
前記２層以上の配線層には、信号配線と、前記信号配線に対して並列に配置されたグランド配線と、線状導体と、が形成され、
前記信号配線は、前記２層以上の配線層のうちの第一配線層に配置され、
前記線状導体は、前記線状導体の少なくとも一部分と前記信号配線の一部分とが互いに上下に重なるように、前記２層以上の配線層のうち前記第一配線層とは異なる第二配線層に配置され、
前記線状導体が前記グランド配線に対して接続され、かつ前記線状導体の少なくとも一つの端は開放端となっていることを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回路基板及び電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
各種の電子機器には、伝送線路を有する回路基板が搭載される。【０００３】
特許文献１、２及び３には、伝送線路を有する回路基板について、それぞれ記載されている。このうち特許文献１、２には、コプレーナ型の伝送線路を有する回路基板について記載されている。【０００４】
回路基板上に集積回路等の半導体素子が多数実装される電子機器において、各部品から生じる電磁ノイズ（電磁波）が他の部品に影響を及ぼし、誤動作を生じさせるという問題がある。このような事象の一つに、ノイズが信号配線に重畳する現象がある。【０００５】
ノイズが信号配線に重畳してしまうことを抑制する手法としては、コンデンサやインダクタなどにより構成したフィルタ（ローパスフィルタ）を信号配線に挿入する手法がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−５４９４３号公報
【特許文献２】特開２００４−１４０６０８号公報
【特許文献３】特開２００９−２５２８１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、コンデンサやインダクタなどの部品により構成したフィルタ（ローパスフィルタ）を信号配線に挿入する手法では、回路基板上に部品を実装するための領域が必要となるため、回路基板の大型化を招く。【０００８】
また、部品のコストに加えて、部品の管理コスト、部品の実装にかかる作業工数やリードタイムが増加してしまう。さらに、個々の信号配線に対してフィルタを割り当てていかなければならないので、設計工数が増大してしまう。装置によっては一つの回路基板にコンデンサ、インダクタを数十〜数百個も実装することもあるため、これらの面積、コスト、設計時間、製造時間の増大は無視できないほど大きくなる。【０００９】
本発明の目的は、信号配線を伝搬するノイズを、回路基板上に部品を実装することなく抑制することが可能な回路基板及び電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、２層以上の配線層を有し、
前記２層以上の配線層には、信号配線と、前記信号配線に対して並列に配置されたグランド配線と、線状導体と、が形成され、
前記信号配線は、前記２層以上の配線層のうちの第一配線層に配置され、
前記線状導体は、前記線状導体の少なくとも一部分と前記信号配線の一部分とが互いに上下に重なるように、前記２層以上の配線層のうち前記第一配線層とは異なる第二配線層に配置され、
前記線状導体が前記グランド配線に対して接続され、かつ前記線状導体の少なくとも一つの端は開放端となっていることを特徴とする回路基板を提供する。【００１１】
また、本発明は、回路基板を有し、
前記回路基板は、
２層以上の配線層を有し、
前記２層以上の配線層には、信号配線と、前記信号配線に対して並列に配置されたグランド配線と、線状導体と、が形成され、
前記信号配線は、前記２層以上の配線層のうちの第一配線層に配置され、
前記線状導体は、前記線状導体の少なくとも一部分と前記信号配線の一部分とが互いに上下に重なるように、前記２層以上の配線層のうち前記第一配線層とは異なる第二配線層に配置され、
前記線状導体が前記グランド配線に対して接続され、かつ前記線状導体の少なくとも一つの端は開放端となっていることを特徴とする電子機器を提供する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、信号配線を伝搬するノイズを、回路基板上に部品を実装することなく抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
上述した目的、およびその他の目的、特徴および利点は、以下に述べる好適な実施の形態、およびそれに付随する以下の図面によってさらに明らかになる。【００１４】
【図１】第一の実施形態に係る回路基板のノイズ抑制構造を示す模式的な分解斜視図である。
【図２】第一の実施形態に係る回路基板のノイズ抑制構造の等価回路である。
【図３】第一の実施形態の変形例に係る回路基板のノイズ抑制構造を示す模式的な分解斜視図である。
【図４】第一の実施形態に係る回路基板の例を示す模式的な斜視図である。
【図５】信号配線の伝送特性について、３次元電磁界シミュレータにより電磁界解析を行った結果を示す図である。
【図６】第二の実施形態に係る回路基板のノイズ抑制構造を示す模式的な分解斜視図である。
【図７】第二の実施形態に係る回路基板のノイズ抑制構造の等価回路である。
【図８】第二の実施形態の変形例に係る回路基板のノイズ抑制構造を示す模式的な分解斜視図である。
【図９】第三の実施形態に係る回路基板のノイズ抑制構造を示す模式的な分解斜視図である。
【図１０】第四の実施形態に係る回路基板のノイズ抑制構造を示す模式的な分解斜視図である。
【図１１】第四の実施形態に係る回路基板のノイズ抑制構造の等価回路である。
【図１２】第五の実施形態に係る回路基板のノイズ抑制構造を示す模式的な分解斜視図である。
【図１３】第六の実施形態に係る回路基板のノイズ抑制構造を示す模式的な分解斜視図である。
【図１４】第七の実施形態に係る回路基板のノイズ抑制構造を示す模式的な分解斜視図である。
【図１５】第一の実施形態に係る回路基板を有する電子機器の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。なお、すべての図面において、同様の構成要素には同一の符号を付し、適宜に説明を省略する。
【００１６】
［第一の実施形態］
図１は第一の実施形態に係る回路基板１０の構成を示す模式的な分解斜視図である。
【００１７】
本実施形態に係る回路基板１０は、２層以上の配線層を有している。図１では、これら２層以上の配線層のうちの２つの配線層、すなわち第一配線層１１と、第一配線層１１とは異なる第二配線層１２と、を示している。なお、回路基板１０は、２層のみの配線層を有していても良いし、３層以上の配線層を有していても良い。これら２層以上の配線層には、信号配線１３と、信号配線１３に対して並列に配置されたグランド配線１４と、共振線（線状導体）１６と、が形成されている。信号配線１３は、第一配線層１１に配置されている。共振線１６は、共振線１６の少なくとも一部分と信号配線１３の一部分とが互いに上下に重なるように、第二配線層１２に配置されている。共振線１６がグランド配線１４に対して接続され、かつ共振線１６の少なくとも一つの端１６１はどの導体とも接続されていない開放端となっている。以下、詳細に説明する。
【００１８】
本実施形態の場合、回路基板１０の複数の配線層のうちの一つの配線層である第一配線層１１に信号配線１３とグランド配線１４が並列に形成されており、且つ、グランド配線１４は信号配線１３に対して隣接して配置されている。より具体的には、信号配線１３とグランド配線１４とは、互いに平行に延在している。
【００１９】
また、回路基板１０の複数の配線層のうちの第一配線層１１とは異なる一つの配線層である第二配線層１２には、共振線１６が形成されている。共振線１６は、共振線１６の少なくとも一部分と信号配線１３の一部分とが互いに上下に（複数の配線層の積層方向に）重なるように、第二配線層１２に配置されている。本実施形態の場合、例えば、共振線１６は、その延伸方向の全域に亘って、信号配線１３と上下に重なっている。
【００２０】
共振線１６は、例えば、信号配線１３に対して平行に延在している。すなわち、共振線１６は、信号配線１３と同じ方向に延在している。
【００２１】
本実施形態の場合、共振線１６は、グランド接続線１７と層間接続ビア１５とを介して、グランド配線１４に対して接続されている。
【００２２】
グランド接続線１７は、第二配線層１２に配置されている。グランド接続線１７は、例えば、共振線１６の延在方向に対して直交する方向に延在している。グランド接続線１７の一端１７１は、共振線１６における端１６１とは反対側の端１６２に接続されている。グランド接続線１７は、共振線１６と一体形成されている。層間接続ビア１５は、グランド接続線１７の他端１７２とグランド配線１４とを相互に接続している。
すなわち、共振線１６の開放端（端１６１）に対する反対側の端１６２が、グランド配線１４に対して接続されている。
【００２３】
共振線１６と信号配線１３とは相互に絶縁されている。
【００２４】
なお、本実施形態においては、第一配線層１１と第二配線層１２とは互いに隣接する配線層であるが、信号配線１３と共振線１６との間に別の導体が形成されていないならば、第一配線層１１と第二配線層１２との間に別の配線層が存在してもよい。
【００２５】
尚、共振線１６において、グランド配線１４に対する接続部（端１６２）から開放端（端１６１）までの部分のうち、信号配線１３と上下に重なっている領域の、信号配線１３の延伸方向における長さが、抑制対象のノイズの波長の１／４である。本実施形態の場合、共振線１６の端１６２から端１６１までの長さが、抑制対象のノイズの波長の１／４である。
【００２６】
次に、図１に示す回路基板１０の機能について、図２を参照して説明する。図２は回路基板１０の等価回路である。
【００２７】
図２の等価回路においては、共振線１６の端１６１の位置（図１の点線Ａ−Ａ'で示す位置）において伝送線路を分割して示している。
【００２８】
等価回路の要素２１ａは図１の信号配線１３における点線Ａ−Ａ'よりも左側の部分を表し、要素２１ｃは図１の共振線１６を表し、要素２１ｂは図１のグランド配線１４における点線Ａ−Ａ'よりも左側の部分を表している。この３つの要素２１ａ、２１ｂ、２１ｃにより伝送線路２１が構成されている。
【００２９】
同様に、等価回路の要素２２ａ、２２ｂはそれぞれ図１の信号配線１３、グランド配線１４における点線Ａ−Ａ'よりも右側の部分を表している。要素２２ａと２２ｂとでコプレーナ型ペア線路型の伝送線路２２を構成している。
【００３０】
伝送線路２１においては、信号配線１３の下に配置された共振線１６と、信号配線１３の横に配置されたグランド配線１４とがリファレンス信号線として機能する。共振線１６及びグランド配線１４には、信号配線１３に流れる信号電流とは逆向きにリターン電流が流れる。
【００３１】
ここで、グランド配線１４よりも共振線１６の方が信号配線１３との対向面積が大きくかつグランド配線１４よりも共振線１６の方が信号配線１３に対してより近接しているものとする。すなわち、各配線層における配線は、厚み（配線層の積層方向における寸法）よりも幅（配線の延在方向に対して直交する方向、且つ、厚み方向に対する直交方向における寸法）の方が大きいものとする。また、隣接する配線層において互いに上下に重なっている配線間の距離（具体的には、信号配線１３と共振線１６との距離）は、同一の配線層において互いに隣接する配線間の距離（具体的には、グランド配線１４と信号配線１３との距離）よりも短いものとする。
【００３２】
このため、グランド配線１４と信号配線１３との電界の結合よりも、共振線１６と信号配線１３との電界の結合の方が強くなる。よって、リターン電流の大部分は共振線１６に流れる。そのため、リファレンス信号線として主に機能するのは共振線１６となり、伝送線路２１は互いに重なり合う信号配線１３と共振線１６とを有するスタックトペアラインとして機能する。
【００３３】
伝送線路２１は共振線１６が点線Ａ−Ａ'の箇所で開放されているので、共振線１６がグランド配線１４と接続されている点線Ｂ−Ｂ'の箇所を入力端、点線Ａ−Ａ'の箇所を受端とする、受端開放線路とみなすことができる。点線Ｂ−Ｂ'の箇所における電圧Ｖ１は、入射電圧をＶｉ、受端での電圧をＶｇ、共振線の長さをｄ、伝送線路２１における位相定数をβ、複素数係数をｊとし、伝送線路２１の伝送損失を無視すると、下記数式（１）で表すことができる。
【００３４】
Ｖ１＝ｊ・Ｖｇ・ｃｏｓ（β・ｄ）    ・・・    数式（１）
【００３５】
上記数式（１）から分かるように、ｄ＝λ／４となる周波数の奇数倍の周波数においてはＶ１＝０となり、信号が伝搬しなくなる。このようにして、本実施形態の回路基板１０においては、コプレーナ線路を伝搬してきた信号のうちｄ＝λ／４となる周波数の奇数倍の周波数の信号を帯域除去することができる。
【００３６】
共振線１６の長さｄは、ノイズの周波数をｆ、光速をｃ、回路基板１０の比誘電率をεｒとすると、下記数式（２）から設計することができる。
【００３７】
【数１】
2014045792.tif 000003
【００３８】
次に、回路基板１０の製造方法について述べる。この回路基板１０は、一般的な回路基板と同様の材料を用いて作製することができる。回路基板１０の基材は、例えば、有機材料（エポキシ、ポリイミド、フッ素樹脂、ＰＰＥ樹脂、フェノール樹脂等）や、セラミック、ガラス、シリコン、コンポジット材などの絶縁材料により構成することができる。信号配線１３、グランド配線１４、共振線１６及びグランド接続線１７の材料としては、銅、銀、銀パラジウム、金等の導体を用いることができる。これら信号配線１３、グランド配線１４、共振線１６及びグランド接続線１７のパターンの形成は、エッチングや印刷等の技術を用いて行うことができる。
【００３９】
なお、図１においては、グランド配線１４とグランド接続線１７との接続に層間接続ビア１５を用い、グランド接続線１７が共振線１６と同じく第二配線層１２に形成されている例を示した。ただし、共振線１６とグランド配線１４との接続方法はこの例に限るものではなく、以下に説明する変形例のような接続方法を用いても良い。
【００４０】
図３は第一の実施形態の変形例に係る回路基板１０の構成を示す模式的な分解斜視図である。
図３に示すように、共振線１６の端１６２を信号配線１３の無い領域にまで延長し、その端１６２に層間接続ビア１５を形成し、グランド接続線１７を第一配線層１１に形成しても良い。グランド接続線１７の一端１７１がグランド配線１４に接続され、グランド接続線１７の他端１７２には層間接続ビア１５を介して共振線１６の端１６２が接続されている。グランド接続線１７は、グランド配線１４と一体形成されている。なお、グランド接続線１７は、例えば、平面視において、グランド配線１４の延長線上に位置する部分と、グランド配線１４に対して直交する部分と、からなるＬ字状に形成されている。
【００４１】
図３のように共振線１６が延長されていても、伝送線路２１（図２）を構成するのは信号配線１３と共振線１６とが互いに重なる部分だけであり、その長さｄが波長の１／４となる周波数で信号の伝搬が抑制される。従って、グランドの接続構造（共振線１６における延長部分、層間接続ビア１５及びグランド接続線１７）はノイズを抑制する周波数には影響しない。
【００４２】
なお、図１及び図３では、共振線１６の幅が信号配線１３の幅と同じであり、且つ、平面視において共振線１６がその幅方向全域において信号配線１３と重なる例を示しているが、本実施形態は、この例に限らない。信号配線１３と共振線１６との電界結合が信号配線１３とグランド配線１４との電界結合よりも強くなるように共振線１６が配置されていれば、共振線１６を信号配線１３に対して幅方向にずらして互いに幅方向における一部分ずつが重なっていても良いし、共振線１６と信号配線１３とが互いに異なる幅となっていても良い。
【００４３】
［第一の実施形態に係る回路基板の適用例］
図４は第一の実施形態に係る回路基板１０の適用例を示す模式的な斜視図である。
【００４４】
回路基板４１上には集積回路（ＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ  Ｓｃａｌｅ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ））４２〜４５が実装されている。集積回路４２と集積回路４３との間に信号配線４６とグランド配線４７とが形成され、集積回路４４と集積回路４５との間に信号配線４８とグランド配線４９とが形成されている。集積回路４２から集積回路４３には基本周波数成分が４０ＭＨｚのクロック信号が伝送され、集積回路４４から集積回路４５には２ＧＨｚの高速信号が伝送されている。
【００４５】
集積回路４２の出力信号の一部が信号配線４８にノイズ４２ａとして結合している。集積回路４２の出力信号には４０ＭＨｚの倍数の周波数成分も含まれている。ノイズ４２ａに含まれる成分のうち、特に、４０ＭＨｚの５０倍高調波となる２ＧＨｚの成分が、集積回路４４からの高速信号の信号品質を劣化させる要因となる。
【００４６】
回路基板４１において、点線で囲まれた領域Ｃの少なくとも一部の層は、図１に示す回路基板１０と同様の構成のノイズ抑制構造からなる。信号配線４６における領域Ｃ内の部分が図１の信号配線１３に相当し、グランド配線４７における領域Ｃ内の部分が図１のグランド配線１４に相当する。
【００４７】
回路基板４１は比誘電率（εｒ）が４．４、誘電正接（ｔａｎδ）が０．０２の多層基板である。回路基板４１において、最上層と第二配線層（最上層から数えて２番目の配線層）との間の層間基板厚みは、例えば６０μｍである。回路基板４１において、信号配線４６、４８、グランド配線４７、４９、共振線（図４では不図示：図１の共振線１６参照）、グランドプレーン等の導体の厚みは、例えば２０μｍである。回路基板４１において、信号配線４６、４８、グランド配線４７、４９、共振線の幅は、例えば１００μｍであり、それぞれの線どうしの間隔は、例えば１００μｍである。また、信号配線４６及びグランド配線４７の全長は３０ｍｍである。また、共振線において、信号配線４６と上下に重なっている部分のうち、当該共振線とグランド配線４７との接続部から開放端までの、信号配線４６の延伸方向における長さが２０ｍｍである。
【００４８】
信号配線４６の伝送特性について、３次元電磁界シミュレータにより電磁界解析を行った結果を図５に示す。図５の横軸は周波数（ＧＨｚ）であり、縦軸は信号配線４６の信号特性を表すＳパラメータである。
【００４９】
反射損失Ｓ１１（実線）は、集積回路４２から信号配線４６に入力された信号のうち反射して集積回路４２に戻ってくる信号の割合を示す。すなわち、反射損失Ｓ１１は、集積回路４２から信号配線４６に入力された信号の振幅を分母とし、信号配線４６から反射して集積回路４２に戻ってくる信号の振幅を分子として表される。
【００５０】
挿入損失Ｓ２１（点線）は、集積回路４２から出力された信号のうち、集積回路４３に到達する信号の割合を示す。すなわち、挿入損失Ｓ２１は、集積回路４２から出力された信号の振幅を分母とし、集積回路４３に入力された信号の振幅を分子として表される。
【００５１】
２．０ＧＨｚの共振周波数では挿入損失Ｓ２１が著しく小さくなり、反射損失Ｓ１１が大きくなるため、信号のこの周波数成分は集積回路４２から信号配線４６には入射されない。従って、信号配線４６から信号配線４８に結合するノイズには２．０ＧＨｚの成分が含まれないため、このノイズは信号配線４８上の２ＧＨｚの信号成分には影響を与えない。このように、図１又は図３に示す回路基板１０と同様の構造を図４におけるＣの領域に形成したことにより、集積回路４２から出力された４０ＭＨｚの信号の高調波成分のうち、集積回路４４の出力信号に影響を与える成分のノイズを取り除くことができ、集積回路４４と集積回路４５との間で良好な信号伝送を行うことができる。
【００５２】
集積回路４３では集積回路４２から出力された４０ＭＨｚのクロック信号のうち図５の挿入損失Ｓ２１で示されるフィルタを通過した成分を受信する。すなわち、集積回路４３は、４０ＭＨｚのクロック信号のうち２ＧＨｚの奇数倍の高調波成分が除去された信号を受信するが、挿入損失Ｓ２１の４０ＭＨｚはほぼ損失０ｄＢで信号配線４６を通過するので集積回路４３としては良好なクロック信号を受信することができる。
【００５３】
図１５は第一の実施形態に係る回路基板１０（又は回路基板４１）を有する電子機器１５０を示す模式図である。電子機器１５０は、例えば、携帯電話機や、無線通信機能を搭載したパーソナルコンピュータ又は携帯情報端末などである。回路基板１０（又は回路基板４１）は、そのような電子機器１５０のプリント基板等の回路基板であり、電子機器１５０の筐体１５１内に配置されている。
【００５４】
以上のような第一の実施形態によれば、共振線１６が信号配線１３に重なる領域では、信号配線１３とそれに隣接するグランド配線１４との電界結合よりも、信号配線１３とそれに重なっている共振線１６との電界結合の方が強い。このため、信号配線１３と共振線１６とにより伝送線路が形成される。この伝送線路は、共振線１６とグランド配線１４とが接続される箇所を入力端、共振線１６が開放されている箇所を受端とする受端開放線路とみなすことができる。伝送線路の長さが波長の１／４となる周波数においてはこの入力端の電圧は０になるため、信号の伝搬が抑制される。従って共振線１６の長さをノイズの周波数に合わせて調整することにより、信号配線１３を伝搬してきたノイズを減衰させることができる。
このように本実施形態に係る回路基板１０では、配線基板内にノイズ抑制構造を納める構造であるので、コンデンサやインダクタなどにより構成したフィルタ（ローパスフィルタ）を信号配線に挿入する技術と比べて、実装面積を小型化することができる。
また、インダクタやコンデンサを基板上に実装する必要がないため、部品コスト、部品の管理コスト、実装にかかる作業工数やリードタイム、設置面積、設計時間及び製造時間のをそれぞれ低減することができる。
【００５５】
このように、本実施形態では、信号線路１３を伝搬するノイズを、基板上に部品を実装することなく除去することができる。よって、配線基板１０の小型化が可能である。
【００５６】
［第二の実施形態］
図６は第二の実施形態に係る回路基板５０の構成を示す模式的な分解斜視図である。
【００５７】
上記の第一の実施形態では、層間接続ビア１５がグランド配線１４の端に接続される位置に共振線１６が配置されている例を説明した。
これに対し、本実施形態では、図６に示すように、層間接続ビア１５がグランド配線１４の両端の間の部分（以下、途中部分）に接続されている。すなわち、共振線１６における両端の間の部分が、グランド配線１４に対して接続されている。
【００５８】
図７は回路基板５０の等価回路である。
【００５９】
図７の等価回路と図２の等価回路との相違点は、図７では信号配線１３とグランド配線１４のそれぞれが、点線Ｂ−Ｂ'よりも左側の領域である要素２３ａ、２３ｂを有している。すなわち、図７の等価回路においては、要素２３ａ及び２３ｂによって構成される伝送線路２３が、点線Ｂ−Ｂ'の箇所において伝送線路２１に接続されている。
【００６０】
このような構成でも、点線Ｂ−Ｂ'における電圧Ｖ１はｄ＝λ／４となる周波数の奇数倍の周波数においてはＶ１＝０となり、信号が伝搬しなくなる。このようにして、本実施形態に係る回路基板５０においても、第一の実施形態と同様に、コプレーナ線路を伝搬してきた信号のうちｄ＝λ／４となる周波数の奇数倍の周波数の信号を帯域除去することができる。
すなわち、第二の実施形態によれば、第一の実施形態と同様の効果が得られる。
更に、第二の実施形態では、層間接続ビア１５がグランド配線１４の途中部分に接続された構造であるため、第１の実施形態と比べて、回路基板５０内における共振線１６、グランド接続線１７及び層間接続ビア１５の位置の自由度（配置の自由度）が高くなる。
【００６１】
図８は第二の実施形態の変形例に係る回路基板６０の構成を示す模式的な分解斜視図である。図８に示す回路基板６０は、複数の共振線を有している点で、図６に示す回路基板５０と相違している。図８の例では、２つの共振線１６、１９を回路基板６０に設けている。共振線１６及び共振線１９は、第二配線層１２に配置されている。共振線１６及び共振線１９は、信号配線１３の長手方向において相互に離間して配置されている。共振線１６がグランド接続線１７と層間接続ビア１５とを介してグランド配線１４に対して接続されているのと同様に、共振線１９は、グランド接続線１７と層間接続ビア１８とを介してグランド配線１４に対して接続されている。
【００６２】
この場合、各共振線（例えば２つの共振線１６と共振線１９）は独立にノイズ抑制効果を発揮し、それぞれの長さｄ１とｄ２が波長の１／４となる周波数の奇数倍の周波数成分の信号を帯域除去することができる。ここで、ｄ１とｄ２は独立に選ぶことができるので、信号の伝搬を抑制する周波数は任意に二つ選ぶことができる。よって、共振線１６の長さｄ１と共振線１９の長さｄ２とを互いに異なる長さとすることによって、２つの帯域のノイズ成分を除去することができる。
【００６３】
［第三の実施形態］
図９は第三の実施形態に係る回路基板７０の構成を示す模式的な分解斜視図である。
【００６４】
図９に示すように、本実施形態の場合、第一配線層１１においては、信号配線１３の両側にそれぞれグランド配線１４ａ、１４ｂが配置されており、信号配線１３と、その両側のグランド配線１４ａ、１４ｂとによりコプレーナ線路が構成されている。
【００６５】
共振線１６は、信号配線１３と重なるように第二配線層１２に配置され、共振線１６はその端１６２において２つのグランド接続線１７とそれぞれ接続している。一方のグランド接続線１７は層間接続ビア１５ａを介して一方のグランド配線１４ａに対して接続され、他方のグランド接続線１７は層間接続ビア１５ｂを介して他方のグランド配線１４ｂに対して接続されている。
【００６６】
第三の実施形態に係る回路基板７０の機能は、第一の実施形態と同様に、図２で示した等価回路によって説明できる。
【００６７】
本実施形態の場合は、図２の要素２１ｂがグランド配線１４ａと１４ｂ両方の線Ａ−Ａ'よりも左側の領域を表し、要素２２ｂがグランド配線１４ａと１４ｂ両方の線Ａ−Ａ'よりも右側の領域を表している。本実施形態のように信号配線１３の両側にグランド配線１４ａ、１４ｂがある場合でも、共振線１６が信号配線１３に重なるように形成されているため、グランド配線１４ａ、１４ｂと信号配線１３との電界の結合よりも、共振線１６と信号配線１３との電界の結合の方が強くなる。従って、図２の点線Ｂ−Ｂ'における電圧Ｖ１は、共振線１６の長さｄがｄ＝λ／４となる周波数の奇数倍の周波数においてＶ１＝０となり、この周波数成分のノイズの伝搬を抑制できる。
【００６８】
このように、第三の実施形態によっても、第一の実施形態と同様の効果が得られる。なお、第一の実施形態は、信号配線１３に対して１本のグランド配線１４が併走する構造に本発明を適用した例であるのに対し、第三の実施形態は、信号配線１３に対して２本のグランド配線１４ａ、１４ｂが併走する構造に本発明を適用した例である。
【００６９】
［第四の実施形態］
図１０は第四の実施形態に係る回路基板８０の構成を示す模式的な分解斜視図である。
【００７０】
本実施形態の場合、グランド接続線１７が共振線１６の両端（端１６１及び端１６２）の間の部分（以下、途中部分）に接続されており、共振線１６の両端の各々は、何れの導体にも接続されていない開放端となっている。
【００７１】
図１１は回路基板８０の等価回路である。
【００７２】
ここで、図１０において、信号配線１３と共振線１６とが重なる領域の右端を点線Ａ−Ａ'で区切り、信号配線１３と共振線１６とが重なる領域の左端を点線Ｄ−Ｄ'で区切り、グランド接続線１７と共振線１６とが接続される箇所を点線Ｂ−Ｂ'で区切っている。
図１１において、要素２３ａは信号配線１３における点線Ｄ−Ｄ'よりも左側の領域を表し、要素２４ａは信号配線１３における点線Ｄ−Ｄ'と点線Ｂ−Ｂ'との間の領域を表し、要素２１ａは信号配線１３における点線Ｂ−Ｂ'と点線Ａ−Ａ'との間の領域を表し、要素２２ａは信号配線１３における点線Ａ−Ａ'よりも右側の領域を表している。
また、要素２３ｂはグランド配線１４における点線Ｄ−Ｄ'よりも左側の領域を表し、要素２４ｂはグランド配線１４における点線Ｄ−Ｄ'と点線Ｂ−Ｂ'との間の領域を表し、要素２１ｂはグランド配線１４における点線Ｂ−Ｂ'と点線Ａ−Ａ'との間の領域を表し、要素２２ｂはグランド配線１４における点線Ａ−Ａ'よりも右側の領域を表している。また、要素２４ｃは共振線１６における点線Ｄ−Ｄ'と点線Ｂ−Ｂ'との間の領域を表し、要素２１ｃは共振線１６における点線Ｂ−Ｂ'と点線Ａ−Ａ'との間の領域を表している。そして、要素２３ａと２３ｂとにより伝送線路２３を構成し、要素２４ａ、２４ｂ及び２４ｃにより伝送線路２４を構成し、要素２１ａ、２１ｂ及び２１ｃにより伝送線路２１を構成し、要素２２ａと２２ｂとにより伝送線路２２を構成している。
【００７３】
ここで、第一乃至第三の実施形態と同様に、信号配線１３とグランド配線１４との結合よりも、信号配線１３と共振線１６との結合の方が強い。よって、実質的に伝送線路２４は要素２４ａ及び２４ｃによって構成されているとみなすことができるとともに、伝送線路２１は要素２１ａ及び２１ｃによって構成されているとみなすことができる。従って、点線Ｂ−Ｂ'を入力端とすると伝送線路２４及び２１は、出力端開放の伝送線路とみなせるので、ｄ３＝λ／４またはｄ４＝λ／４となる周波数においては、点線Ｂ−Ｂ'における電圧Ｖ１は０となり、信号の伝搬は抑制される。ここで、ｄ３は、共振線１６において、グランド配線１４に対する接続部から一方の開放端（端１６２）までの部分のうち、信号配線１３と上下に重なっている領域の、信号配線１３の延伸方向における長さである。また、ｄ４は、共振線１６において、グランド配線１４に対する接続部から他方の開放端（端１６１）までの部分のうち、信号配線１３と上下に重なっている領域の、信号配線１３の延伸方向における長さである。ここで、ｄ３とｄ４は独立に選ぶことができるので、信号の伝搬を抑制する周波数は任意に二つ選ぶことができる。つまり、ｄ３とｄ４とを互いに異なる長さとすることによって、２つの帯域のノイズ成分を除去することができる。
このように、グランド接続線１７を共振線１６の途中部分に接続して共振線１６の両端を開放することにより、異なる二つの周波数を基本周波数として、それぞれの奇数倍の周波数成分の信号を帯域除去することができる。
【００７４】
［第五の実施形態］
図１２は第五の実施形態に係る回路基板９０の構成を示す模式的な分解斜視図である。
【００７５】
本実施形態に係る回路基板９０には、信号配線と共振線とがそれぞれ複数ずつ形成されている。図１２に示すように、第一配線層１１には、グランド配線１４と、複数の（例えば、７つの）信号配線１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ、１３ｅ、１３ｆ、１３ｇとが、各配線が互いに並列となるように形成されている。第二配線層１２には、複数の（例えば信号配線１３ａ〜１３ｇと同数の）共振線１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ、１６ｅ、１６ｆ、１６ｇが、互いに並列となるように形成されている。ここで、信号配線１３ａ〜１３ｇの各々、及び、共振線１６ａ〜１６ｇの各々が、互いに同じ方向に（互いに平行に）延伸している。また、個々の信号配線１３ａ〜１３ｇに対して個別の共振線１６ａ〜１６ｇが対応している。具体的には、例えば、各信号配線１３ａ〜１３ｇと各共振線１６ａ〜１６ｇとは１対１で対応している。そして、互いに対応する共振線１６ａ〜１６ｇと信号配線１３ａ〜１３ｇとが、互いの一部分ずつが上下に重なるように配置されている。
【００７６】
共振線１６ａ〜１６ｇはそれらの一端においてグランド接続線１７に対して接続されている。グランド接続線１７は、層間接続ビア１５を介してグランド配線１４に対して接続されている。
【００７７】
本実施形態の場合、信号配線１３ａ〜１３ｇそれぞれの等価回路と機能は第一の実施形態と同様であり、それぞれの共振線１６ａ〜１６ｇの長さがλ／４となる周波数の成分の信号の伝搬が抑制される。このように、複数の信号配線１３ａ〜１３ｇが並列に形成されている信号伝送系にも本発明を適用することができる。尚、それぞれの共振線１６ａ〜１６ｇの長さは独立に設定することができ、それぞれ異なる周波数成分の信号の伝搬を抑制するように設計することができる。
【００７８】
［第六の実施形態］
図１３は第六の実施形態に係る回路基板１００の構成を示す模式的な分解斜視図である。以下に説明するように、本実施形態に係る回路基板１００は、差動信号配線を有している。
【００７９】
図１３に示すように、回路基板１００の第一配線層１１に信号配線３３ａと信号配線３３ｂとが互いに並列に形成されている。これら信号配線３３ａと信号配線３３ｂとにより差動ペア（差動信号配線）が構成されている。すなわち、回路基板１００は、第一の信号配線（信号配線３３ａ）と、第二の信号配線（信号配線３３ｂ）と、を有し、第一の信号配線と第二の信号配線とが互いに隣接して並列に配置されて差動信号配線を構成している。
【００８０】
その差動信号配線の両側に、信号配線３３ａ及び信号配線３３ｂに対して並列に、グランド配線３４ａとグランド配線３４ｂとが形成されている。
これら信号配線３３ａ、３３ｂ及びグランド配線３４ａ、３４ｂにより、コプレーナ差動線路が構成されている。
【００８１】
信号配線３３ａと信号配線３３ｂには、互いに同振幅、且つ、互いに逆位相の信号が伝搬される。信号配線３３ａ及び信号配線３３ｂの送信端及び受信端では、それら信号の差分を差動信号として処理する。
【００８２】
一方、回路基板１００の第二配線層１２には、共振線３６ａ及び共振線３６ｂが形成されている。このうち、共振線３６ａは、信号配線３３ａと上下に重なる位置に配置され、共振線３６ｂは、信号配線３３ｂと上下に重なる位置に配置されている。
【００８３】
共振線３６ａ及び共振線３６ｂは、それらの一端でグランド接続線１７に対して接続されている。グランド接続線１７は、層間接続ビア３５ａを介してグランド配線３４ａに接続されているとともに、層間接続ビア３５ｂを介してグランド配線３４ｂに接続されている。ここで、共振線３６ａの長さｄと共振線３６ｂの長さｄとが互いに等しい。
【００８４】
本実施形態の場合も、第一乃至第五の実施形態と同様に、信号配線３３ａ、３３ｂに流れる信号のうち、共振線３６ａ、３６ｂの長さｄが波長の１／４となる周波数の奇数倍の周波数成分は伝搬が抑制される。従って、信号配線３３ａ、３３ｂ上を伝搬する信号の差である差動信号についても、その周波数の信号成分は除去される。共振線３６ａ、３６ｂは、それぞれ重なり合う信号配線３３ａ、３３ｂ上の信号のみに影響し、互いに対しては影響しないので、信号のコモンモード成分、ディファレンシャルモード成分のどちらに対しても有効である。このように、差動信号配線を構成する信号配線３３ａ、３３ｂそれぞれと重なり合うように共振線３６ａ、３６ｂを形成することにより、差動信号配線上を伝搬するノイズを抑制することができる。
【００８５】
［第七の実施形態］
図１４は第七の実施形態に係る回路基板１１０の構成を示す模式的な分解斜視図である。
【００８６】
本実施形態に係る回路基板１１０は、第六の実施形態と同様に、差動信号配線を構成する信号配線３３ａ、３３ｂを有している。更に、差動配線信号の両側には、第六の実施形態と同様に、グランド配線３４ａ、３４ｂが形成されている。従って、本実施形態に係る回路基板１１０は、第六の実施形態と同様に、コプレーナ差動線路を有している。
【００８７】
本実施形態の場合、第二配線層１２に形成される共振線３６が、信号配線３３ａ、３３ｂの両方と重なり合うように配置されている点で、第六の実施形態と相違する。すなわち、第六の実施形態では２つの信号配線３３ａ、３３ｂそれぞれに対して別個の共振線３６ａ、３６ｂを配置していたのに対し、本実施形態では共通の共振線３６を配置している。
すなわち、複数の信号配線３３ａ、３３ｂが同一の配線層（第一配線層１１）に形成され、共振線３６は、複数の信号配線３３ａ、３３ｂのいずれに対しても上下に重なっている。
【００８８】
このような構造では、帯域除去する周波数の差動信号配線を流れる信号のうち、コモンモード成分のみを除去し、ディファレンシャルモード成分に対しては影響を与えない。以下、この理由について説明する。
【００８９】
高速信号が伝搬する伝送線路は、信号が流れる信号配線とリターン電流が流れるリファレンス配線とのペアで構成され、その断面においては、信号配線上の電位とリファレンス配線上の電位は逆符号になる。コモンモード成分の信号の場合、すなわち差動ペアの２つの信号配線に同位相の信号が流れる場合には、逆符号の電位は共振線上に発生し、リターン電流は共振線上に流れる。
【００９０】
しかし、ディファレンシャルモード成分の信号の場合には、差動ペアの二つの信号配線３３ａ、３３ｂには逆位相の信号が流れるので、本実施形態のように共振線３６が両方の信号配線３３ａ、３３ｂと結合する場合には、共振線３６の電位はその中間の値の０Ｖになるため、リターン電流は共振線３６ではなく互いの信号配線３３ａ、３３ｂ上に流れることになる。従って、ディファレンシャルモードの信号に対しては、共振線３６は単に中間電位の導体となり、存在しないのと同じになるため、信号の伝搬を抑制することは無い。
【００９１】
このように、共振線３６が両方の信号配線３３ａ、３３ｂと重なるように形成することにより、共振線３６の長さが波長の１／４となる周波数の奇数倍の周波数成分の信号のうち、コモンモード成分のみを除去し、ディファレンシャルモード成分は通過させる、コモンモード帯域除去フィルタとして機能する。
【００９２】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も許容される。
【００９３】
この出願は、２０１２年９月１８日に出願された日本出願特願２０１２−２０４１１３を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【国際調査報告】
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