(57)【要約】【課題】プリント配線板において、安価な構成でミアンダ配線部の高周波特性を改善する。【解決手段】複数の導体層を有するプリント配線板において、少なくとも一回以上の折り返し蛇行パターンを有するミアンダ配線パターン１が形成された第１の導体層と、第１の導体層に隣接するグラウンド導体として機能する第２の導体層であって、ミアンダ配線パターンの導体間の隙間を投影した部分に、導体が存在しない第１の導体欠落部分６が形成された第２の導体層２とを有する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の導体層を有するプリント配線板において、
少なくとも一回以上の折り返し蛇行パターンを有するミアンダ配線パターンが形成された第１の導体層と、
前記第１の導体層に隣接するグラウンド導体として機能する第２の導体層であって、前記ミアンダ配線パターンの導体間の隙間を投影した部分に、導体が存在しない第１の導体欠落部分が形成された第２の導体層と、
を有することを特徴とするプリント配線板。
【請求項２】
前記第１の導体欠落部分がスリット状に形成されている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１の導体欠落部分の長さが、前記プリント配線板が用いられる機器内で利用する信号の最高周波数の五倍の高調波周波数成分の二分の一波長以下である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】
前記第１の導体欠落部分の長さが、７．５ｍｍ以下である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５】
前記第２の導体層には、前記ミアンダ配線パターンの外周に沿い且つ配線幅と概略同じ幅を有する領域を前記第２の導体層に投影した領域に、前記第１の導体欠落部分と接続された第２の導体欠落部分が形成されている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６】
前記第１の導体欠落部分と第２の導体欠落部分を合わせた長さが、前記プリント配線板が用いられる機器内で利用する信号の最高周波数の五倍の高調波周波数成分の二分の一波長以下であることを特徴とする請求項５に記載のプリント配線板。
【請求項７】
前記第１の導体欠落部分と第２の導体欠落部分を合わせた長さが、７．５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項５に記載のプリント配線板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリント配線板におけるミアンダ配線の高周波特性を改善する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
複数個の集積回路素子（ＩＣ）間の信号伝送は、プリント配線板上に形成された信号配線を介して行われる。通常、データ信号とクロック信号を同期して伝送する必要があるが、昨今の著しい信号伝送の高速化によって、それぞれのデータ信号配線とクロック信号配線の遅延時間が異なると伝送エラーを生じ、伝送性能の劣化ひいては誤動作を起こす可能性が高まっている。そのため、各信号配線の遅延時間をそろえる必要があり、例えば、「高速デジタル回路実装ノウハウ：ＣＱ出版」（非特許文献１）に記載されているように、従来は図４（ａ）や図４（ｂ）に示されるように、グラウンドプレーン２上に形成された少なくとも一回以上の折り返し蛇行を形成するミアンダ配線１を用いて、データ信号線とクロック信号線の電気的線路長を等しくすることで、信号線間の遅延時間を揃えていた。
【非特許文献１】高速デジタル回路実装ノウハウ：ＣＱ出版
【特許文献１】特開２００３−３１８０２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記のようなミアンダ配線１を用いた従来例では、１ＧＨｚを超えるような高速信号に対しては、単純にミアンダ配線１の線路長から算出した遅延時間（図７（ａ）の１２）と実際の遅延量（図７（ｂ）の１４）とが異なってくる、という問題点が存在する。
【０００４】
ここで、上記の問題点について図５乃至図８を参照して具体的に説明する。
【０００５】
図５及び図６はミアンダ配線の一例を示した図であり、図５（ａ）、図６（ａ）がミアンダ配線１が形成された層を、また図５（ｂ）、図６（ｂ）がミアンダ配線層に最も近接したグラウンドプレーン２が形成された層を示している。
【０００６】
１’で示した領域はミアンダ配線１をグラウンドプレーン層に投影した領域を、また２’はグラウンドプレーン２をミアンダ配線層に投影した領域を示している。伝送信号が高速化すると、図５（ａ）におけるミアンダ配線１で形成した遅延回路において、ミアンダ配線１に沿った経路３を通る信号成分だけでなく、図６（ａ）に示すようなミアンダ配線１間の浮遊容量５を介した経路４を通る信号成分が増加する。
【０００７】
図８は、図６（ａ）の信号経路４に沿ったＣで示す部分の断面図である。グラウンドプレーン領域である２上にミアンダ配線１が位置し、ミアンダ配線１間を浮遊容量５が接続する信号電流経路４と信号成分の帰還電流経路４’で信号が伝送される様子を示している。ミアンダ配線１を通過する信号の周波数が高くなればなるほど、浮遊容量５のインピーダンスは低く働くため、図６（ａ）と図８の経路４を通過する信号成分が増加し、図５（ａ）の経路３を通過する信号成分はその分減少することになる。
【０００８】
図５及び図６におけるミアンダ配線の始端Ａとその始端位置のグラウンド点Ａ’間の電位差が、図７（ａ）又は図７（ｂ）の１０に示すように推移したとすると、ミアンダ配線１の終端Ｂとその終端位置のグラウンド点Ｂ’間の電位差は、ミアンダ配線１に沿った経路３を通る信号成分については図７（ａ）の１１で示したように、またミアンダ配線１間の浮遊容量５を介した経路４を通る信号成分は、図７（ｂ）の１３で示したように推移する。
【０００９】
従って、ミアンダ配線１に沿った経路３を通る信号成分の遅延時間は、図７（ａ）の１２に示したように長く、逆にミアンダ配線１間の浮遊容量５を介した経路４を通る信号成分の遅延時間は、図７（ｂ）の１４に示したように短くなる。
【００１０】
つまり、従来のミアンダ配線１の遅延回路としての働きは、伝送する信号が高速化高周波化するに従って、図７（ａ）の１２に示した長い遅延時間よりも、図７（ｂ）の１４に示した短い遅延時間としてしか働かなくなる、即ち高周波特性が劣化する（高周波信号に対して適正な遅延時間が得られなくなる）という問題を有している。
【００１１】
ミアンダ配線１の線路長を長くしても、同じ構造で平行配線区間の単位長さあたりの配線間浮遊容量５が同じであれば、この問題は回避できない。
【００１２】
また、図６及び図８に示した配線間浮遊容量５を減らすために、配線間にグラウンドパターンを挿入する対策をとると、ミアンダ配線の配線占有領域が大きくなるため、プリント配線板のデッドスペースを増やすことになり、結果としてプリント配線板の層数を増やしたり、サイズを大きくする必要があるため、コストアップになるという欠点があった。
【００１３】
また、特開２００３−３１８０２９号公報（特許文献１）に開示されているように、低誘電率の材料を用いて配線間の浮遊容量を減少させたミアンダ配線を形成することによって、ミアンダ配線の高周波特性を改善することは可能である。しかし、このような手法は積層チップ部品などの小型部品への適用には向くが、プリント配線板自体の材料を低誘電率材料に変更することは大幅なコストアップとなるため、そのまま適用することは困難である。
【００１４】
また、伝送信号の高周波化に伴って、電界密度の集中するミアンダ配線部からの放射ノイズも大きくなり、この抑制対策も無視できない課題である。
【００１５】
従って、本発明は上述した課題に鑑みてなされたものであり、プリント配線板において、安価な構成でミアンダ配線部の高周波特性を改善することである。
【００１６】
また、本発明の他の目的は、プリント配線板において、ミアンダ配線部の放射ノイズを効果的に抑制することである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係わるプリント配線板は、複数の導体層を有するプリント配線板において、少なくとも一回以上の折り返し蛇行パターンを有するミアンダ配線パターンが形成された第１の導体層と、前記第１の導体層に隣接するグラウンド導体として機能する第２の導体層であって、前記ミアンダ配線パターンの導体間の隙間を投影した部分に、導体が存在しない第１の導体欠落部分が形成された第２の導体層と、を有することを特徴とする。
【００１８】
また、この発明に係わるプリント配線板において、前記第１の導体欠落部分がスリット状に形成されていることを特徴とする。
【００１９】
また、この発明に係わるプリント配線板において、前記第１の導体欠落部分の長さが、前記プリント配線板が用いられる機器内で利用する信号の最高周波数の五倍の高調波周波数成分の二分の一波長以下であることを特徴とする。
【００２０】
また、この発明に係わるプリント配線板において、前記第１の導体欠落部分の長さが、７．５ｍｍ以下であることを特徴とする。
【００２１】
また、この発明に係わるプリント配線板において、前記第２の導体層には、前記ミアンダ配線パターンの外周に沿い且つ配線幅と概略同じ幅を有する領域を前記第２の導体層に投影した領域に、前記第１の導体欠落部分と接続された第２の導体欠落部分が形成されていることを特徴とする。
【００２２】
また、この発明に係わるプリント配線板において、前記第１の導体欠落部分と第２の導体欠落部分を合わせた長さが、前記プリント配線板が用いられる機器内で利用する信号の最高周波数の五倍の高調波周波数成分の二分の一波長以下であることを特徴とする。
【００２３】
また、この発明に係わるプリント配線板において、前記第１の導体欠落部分と第２の導体欠落部分を合わせた長さが、７．５ｍｍ以下であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、プリント配線板において、安価な構成でミアンダ配線部の高周波特性を改善することが可能となる。
【００２５】
また、プリント配線板において、ミアンダ配線部の不要電磁波放出を効果的に抑制することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の好適な実施形態について説明する。
【００２７】
まず、本発明の実施形態の概要について説明する。
【００２８】
本発明の実施形態では、少なくとも二層以上の導体面を有するプリント配線板において、ある層に少なくとも一回以上の折り返し蛇行配線を有するミアンダ配線が形成されている。そして、そのミアンダ配線内の各導線が平行に対向する領域における導線間の隙間領域を、ミアンダ配線が形成された層に最近接するグラウンドプレーン層上に投影した場合のその投影部分に、導体の存在しない導体欠落部分を形成する。この構成では、グラウンドプレーンにおける導体欠落部分は、ミアンダ配線における折れ曲がり配線間の浮遊容量を介した電気的には短い信号伝送経路に対して、インピーダンスの高い帰還電流経路として働き、その経路を伝送される信号電流成分を減少させるように作用する。
【００２９】
また、本発明の実施形態では、上記の導体欠落部分をスリット状に形成する。この構成では、グラウンドプレーンにおけるスリット状の導体欠落部分は、ミアンダ配線における折れ曲がり配線に沿う経路を介した電気的に長い信号伝送経路に対してはインピーダンスの低い帰還電流経路として働き、その経路を伝送される信号電流成分を概ね通過させるように作用する。
【００３０】
また、本発明の実施形態では、上記の導体欠落部分に加え、ミアンダ配線の折れ曲がり区間の外周に沿った概ね配線幅の領域を、ミアンダ配線が形成された層に最近接するグラウンドプレーン層上に投影した場合のその投影領域に導体欠落部分を形成する。この構成では、グラウンドプレーンにおける導体欠落部分は、ミアンダ配線における折れ曲がり配線間の浮遊容量を介した電気的に短い信号伝送経路に対して、ミアンダ配線外周の投影領域を迂回する帰還電流経路のインピーダンスを高めるように働き、その経路を伝送される信号電流成分をさらに減少させるように作用する。
【００３１】
また、本発明の実施形態では、上記の導線欠落部分の長さを、機器内で利用する信号の最高周波数の五倍の高調波周波数成分の波長の二分の一以下とする。この構成では、導線欠落部分の長さが一定値以下のため、導線欠落部分からの放射ノイズが抑制される。
【００３２】
また、本発明の実施形態では、上記の導線欠落部分の長さが７.５ｍｍ以下に設定される。この構成では、欠陥の最長距離が７.５ｍｍ以下であるため、欠陥からの放射ノイズをさらに高い周波数である４０ＧＨｚまで効果的に抑制することができる。
【００３３】
以下、本発明の具体的な実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００３４】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係わるプリント配線板を示す図であり、図１（ａ）はプリント配線板（全体は図示せず）の一つの銅箔層を示し、また図１（ｂ）は図１（ａ）に示される銅箔層に最近接する銅箔層を示している。
【００３５】
図１（ａ）、（ｂ）において、１は銅箔によって形成され、少なくとも一回以上の折り返し蛇行パターンを有するミアンダ配線、２はミアンダ配線１が形成された層の最近接層に形成されたグラウンドプレーン、４はミアンダ配線を横切る信号電流経路、６はミアンダ配線の配線間の隙間をグラウンドプレーン上に投影した位置に形成されたグラウンドプレーンのスリット状の導体欠落部分である。なお、グラウンドプレーンは、略全面が銅箔により覆われており、導体欠落部分６の部分にのみ導体膜が形成されていない。
【００３６】
図１（ａ）において、ミアンダ配線１の図中下側から上側に向かって信号が伝送される場合では、ミアンダ配線を横切る信号電流は、図中４で示す様にミアンダ配線１の配線間の浮遊容量５（図２参照）を介して、図中下側から上側に通過する。また、その信号帰還電流は、図１（ｂ）に４’で示す様にグラウンドプレーン２を介して図中上側から下側に通過する。
【００３７】
図２は、ミアンダ配線１の区間Ｄの断面を示した図である。この区間においてミアンダ配線１を横切る信号電流経路４は、配線間の浮遊容量５を介して伝送されることが分かる。また、信号電流経路４に対する帰還電流経路４’は、グラウンドプレーン２のスリット状の導体欠落部分６を介して、即ち導体欠落部分６の浮遊容量７を介して伝送される。
【００３８】
従って従来例を示す図８と比較すると、ミアンダ配線１を横切る電流経路４とその帰還電流経路４’に対しては、グラウンドプレーン２上の導体欠落分６の領域の浮遊容量７の分だけ、図２の構造の方がインピーダンスが高いと言える。そのため、図１及び図２に示した本実施形態においては、ミアンダ配線１を横切る電流経路４を通過する信号成分に対して、図８に示した従来例よりも遮断効果が高くなる。言い換えれば、ミアンダ配線１に沿った長い電流経路を通過する信号成分が多くなる。
【００３９】
そのため、ミアンダ配線１を通過する信号成分では、図７（ｂ）に示した遅延時間の短い信号成分が減少し、図７（ａ）に示した遅延時間の長い信号成分が支配的になる。従って、信号が高速化するに伴うミアンダ配線の高周波特性の劣化が改善されることになる。しかも、グラウンドプレーン２上に形成されたスリット状の導体欠落部分６はプリント配線板の設計ルールであるライン／スペースの最小単位で形成することが出来るため、ミアンダ配線１の配線面積を増加させることがなく、コストアップを招くことがない。
【００４０】
本実施形態で示したミアンダ配線１とスリット状の導体欠落部分６のサイズや位置関係は、上記の意図を外れない程度に変更することは容易に可能である。
【００４１】
例えば、ミアンダ配線１の配線間の隙間をグラウンドプレーン２に投影した位置すべてにスリット状の導体欠落部分６が存在しなくても、その一部にのみ導体欠落部分６が存在することで概ね同等の効果を得ることが可能である。
【００４２】
また、スリット状の導体欠落部分６においては、スリット長を二分の一波長とする周波数において共振し、スリット状の導体欠落部分６が開口アンテナとして作用することによって放射ノイズが大きく発生する。そのため、スリット状の導体欠落部分６のスリット長が、放射ノイズ規制上限周波数（ＦＣＣ ＰＡＲＴ１５に記載の４０ＧＨｚまたは本実施形態によるプリント配線板を用いた電子機器内で利用している最高周波数の五倍高調波相当の周波数）の二分の一波長の長さ以下であれば、スリットからの放射ノイズを抑制する効果が得られる。特に４０ＧＨｚの周波数の二分の一波長の長さである７.５ｍｍ以下である場合、放射ノイズ抑制の効果がさらに高まる。
【００４３】
（第２の実施形態）
図３は本発明の第２の実施形態に係わるプリント配線板を示した図である。以下では、図３を参照して第１の実施形態と異なる点についてのみ説明する。
【００４４】
８は、ミアンダ配線１の配線間の隙間をグラウンドプレーン２上に投影した位置に形成したグラウンドプレーンの導体欠落部分である。
【００４５】
図１のスリット状の導体欠落部分６と異なるのは、ミアンダ配線１の配線間の隙間を投影した位置（導体欠落部分６に対応する）だけでなく、ミアンダ配線１の外周を投影した位置にも導体欠落部分を設け、それらをミアンダ配線の隙間を投影した位置の導体欠落部分（６）と接続して導体欠落部分８を形成した点である。
【００４６】
こうすることによって、第１の実施形態と同様に、ミアンダ配線１を横切る電流経路４とその帰還電流経路４’をループとして通過する信号成分に対しては、グラウンドプレーン２上の導体欠落部分の浮遊容量の分だけインピーダンスを高くすることが出来る。その結果として電流経路４と４’を伝送する信号成分を減少させることが可能になる。
【００４７】
また、ミアンダ配線１の配線間の隙間だけでなくその外周を投影した位置にも導体欠落部分８を形成することによって、ミアンダ配線１を横切る電流経路４とミアンダ配線を投影した領域の外周のグラウンドプレーン２を回り込む帰還電流経路４４’とをループとして通過する信号成分に対しても、グラウンドプレーン２上の導体欠落部分の浮遊容量の分だけインピーダンスを高くすることが出来る。
【００４８】
そのため、ミアンダ配線１を通過する信号成分では、図７（ｂ）に示した遅延時間の短い信号成分が減少し、図７（ａ）に示した遅延時間の長い信号成分が支配的になる。従って、信号が高速化するに伴うミアンダ配線の高周波特性の劣化が改善されることになる。しかも、グラウンドプレーン２上に形成された導体欠落部分８はプリント配線板の設計ルールであるライン／スペースの最小単位で形成することが出来るため、ミアンダ配線１の配線面積を増加させることがなく、コストアップを招くことがない。
【００４９】
本実施形態で示したミアンダ配線１とグラウンドプレーン２の導体欠落部分８のサイズや位置関係は、上記の意図を外れない程度に変更することは容易に可能である。
【００５０】
例えば、ミアンダ配線を投影した領域の外周のグラウンドプレーン２を回り込む帰還電流経路４４’のインピーダンスを高くするために、その位置におけるグラウンドプレーン２の導体欠落部分８の長さや幅を大きくすることなどは容易に可能であり、それにより、より大きい効果を得ることもできる。
【００５１】
また、導体欠落部分８においては、導体欠落部分８の長さに沿った最長距離を二分の一波長とする周波数において共振し、導体欠落部分８が開口アンテナとして作用することによって放射ノイズが大きく発生する。そのため、導体欠落部分８の長さに沿った最長距離が、放射ノイズ規制上限周波数（ＦＣＣ ＰＡＲＴ１５に記載の４０ＧＨｚまたは本実施形態によるプリント配線板を用いた電子機器内で利用している最高周波数の五倍高調波相当の周波数）の二分の一波長の長さ以下であれば、欠陥からの放射ノイズを抑制する効果が得られる。特に４０ＧＨｚの周波数の二分の一波長の長さである７.５ｍｍ以下である場合、放射ノイズ抑制の効果がさらに高まる。
【００５２】
以上説明したように、上記の実施形態によれば、グラウンドプレーンにおける導体の存在しない導体欠落部分は、第１層のミアンダ配線における折れ曲がり配線間の浮遊容量を介した電気的に短い信号伝送経路に対するインピーダンスの高い帰還電流経路として働く。そして、その経路を伝送される信号電流成分を減少させるように動作することにより、周波数が高い信号に対しても良好な遅延特性が得られる効果、即ち高周波特性を改善する効果がある。さらに、付随する効果として、従来から用いられているミアンダ配線の配線面積を増加させることなく、コストを維持したまま高周波特性を向上させることが可能になるという効果がある。
【００５３】
また、グラウンドプレーンにおける導体の存在しない導体欠落部分がスリット状であることにより、第１層のミアンダ配線における折れ曲がり配線に沿う経路を介した電気的に長い信号伝送経路に対してはインピーダンスの低い帰還電流経路として働き、その経路を伝送される信号電流成分を概ね通過させるように動作することで、さらに良好な遅延特性が得られるという効果がある。
【００５４】
また、グラウンドプレーンにおける導体の存在しない導体欠落部分がミアンダ配線の隙間と外周の投影領域についても存在する場合は、帰還電流経路の限定によってさらに良好な遅延特性が得られるという効果がある。
【００５５】
また、導体欠落部分の長さが放射ノイズ規制上限周波数（ＦＣＣ ＰＡＲＴ１５に記載の機器内で利用している最高周波数の五倍高調波相当の周波数）の二分の一波長の長さ以下であれば、導体欠落部分からの放射ノイズ抑制の効果がある。
【００５６】
また、導体欠落部分の長さが放射ノイズ規制上限周波数（ＦＣＣ ＰＡＲＴ１５に記載の４０ＧＨｚ）の二分の一波長の長さである７.５ｍｍ以下であれば、さらに高い周波数である４０ＧＨｚまで、導体欠落部分からの放射ノイズ抑制の効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の第１の実施形態に係わるプリント配線板を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係わるプリント配線板の断面図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係わるプリント配線板を示す図である。
【図４】従来のミアンダ配線を説明する図である。
【図５】従来のミアンダ配線に流れる電流経路を説明する図である。
【図６】従来のミアンダ配線に流れる電流経路を説明する図である。
【図７】従来のミアンダ配線領域の遅延時間を説明する図である。
【図８】従来のプリント配線板の断面図である。
【符号の説明】
【００５８】
１  第一層のミアンダ配線
１’  ミアンダ配線の第二層への投影
２  第二層のグラウンドプレーン
２’  グラウンドプレーンの第一層への投影
３  ミアンダ配線に沿った信号電流経路
３’  ミアンダ配線に沿った信号帰還電流経路
４  ミアンダ配線を横切る信号電流経路
４’  ミアンダ配線を横切る信号帰還電流経路
４４’  ミアンダ配線を迂回する信号帰還電流経路
５  ミアンダ配線間の浮遊容量
６  グラウンドプレーンのスリット状導体欠落部
６’  グラウンドプレーンのスリット状導体欠落部の第一層への投影
７  グラウンドプレーンの導体欠落部の浮遊容量
８  グラウンドプレーンの導体欠落部
８’  グラウンドプレーンの導体欠落部の第一層への投影
Ａ  ミアンダ配線始端
Ａ’  ミアンダ配線始端のグラウンドプレーンへの投影
Ｂ   ミアンダ配線終端
Ｂ’   ミアンダ配線終端のグラウンドプレーンへの投影
１０  ミアンダ配線始端の信号電圧波形
１１  ミアンダ配線に沿った経路を伝送する成分のミアンダ配線終端の信号電圧波形
１２  ミアンダ配線を横切った経路を伝送する成分のミアンダ配線終端の信号電圧波形
１３  ミアンダ配線に沿った経路を伝送する成分のミアンダ配線領域の遅延時間
１４  ミアンダ配線を横切った経路を伝送する成分のミアンダ配線領域の遅延時間
【図１】
2006173401.tif 000003
【図２】
2006173401.tif 000004
【図３】
2006173401.tif 000005
【図４】
2006173401.tif 000006
【図５】
2006173401.tif 000007
【図６】
2006173401.tif 000008
【図７】
2006173401.tif 000009
【図８】
2006173401.tif 000010