(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表裏面を貫通し、内壁面に導体層を形成した信号ビアを備える印刷配線板であって、
前記信号ビアの周囲のクリアランス径から信号ビア径を除いたクリアランスＹが数１の関係式を満足し、信号波長λは、絶縁材料の比誘電率εｒ、絶縁材料の比透磁率μｒおよび信号の周波数ｆから数２の関係式で求めたもので、かつ整合ビアをクリアランスＹの外周部に接するように配置することを特徴とする印刷配線板。
【数１】
0006535546.tif 000006
（但し、λは信号波長（ｍｍ）、Ｙ＞０）
【数２】
0006535546.tif 000007
（但し、λは信号波長（ｍｍ）、ｆの範囲は、１０ＧＨｚから３０ＧＨｚ）
【請求項２】
前記整合ビアが内層回路に接続している請求項１に記載の印刷配線板。
【請求項３】
前記整合ビアの数が複数である請求項１または２に記載の印刷配線板。
【請求項４】
前記整合ビアの数が４個である請求項３に記載の印刷配線板。
【請求項５】
前記整合ビアの数が４個であり、各整合ビアを正方形の頂点に見立てた場合に、頂点を結んだ対角線が信号配線に対して４５度傾斜している請求項４に記載の印刷配線板。
【請求項６】
表裏面を貫通し、内壁面に導体層を形成した信号ビアを備える印刷配線板の設計方法であって、
前記信号ビアの周囲のクリアランス径から信号ビア径を除いたクリアランスＹが数３の関係式を満足し、信号波長λは、絶縁材料の比誘電率εｒ、絶縁材料の比透磁率μｒおよび信号の周波数ｆから数４の関係式で求めたもので、かつ整合ビアをクリアランスＹの外周部に接するように配置することを特徴とする印刷配線板の設計方法。
【数３】
0006535546.tif 000008
（但し、λは信号波長（ｍｍ）、Ｙ＞０）
【数４】
0006535546.tif 000009
（但し、λは信号波長（ｍｍ）、ｆの範囲は、１０ＧＨｚから３０ＧＨｚ）
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、小径ビアにおいて、伝送特性の不整合が出ないように設定した印刷配線板に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、多層構造の印刷配線板にＬＳＩ（大規模集積回路）等の電子部品を実装するために、内層回路との接続に、印刷配線板を貫通するスルーホールを形成し、スルーホール内の導体層としてめっき処理を施して信号回路（ビア部）を形成している。
【０００３】
ビア部のインピーダンス整合は、伝送品質を確保する上で重要な項目である。伝送品質を確保する一般的な手法として、配線部分の特性インピーダンス、差動インピーダンスを整合させる手法が提案されている。
【０００４】
ビア部のインピーダンス不整合の問題を解決するための手法として、例えば、信号ビア周囲にインピーダンス整合用のビアを設ける手法が提案されている。
特許文献１には、信号配線のビアの近傍にグラウンドビアを設けることにより、ビアが同軸構造となり、信号ビアとグラウンドビアの距離やこれらの直径を適宜設定することでビアの特性インピーダンスを伝送線路の特性インピーダンスに整合できる多層プリント配線板が記載されている。
また、特許文献２には、回路基板の表面と裏面との間に、電気回路の信号線と電気的に接続された第１スルーホールを設けるとともに、電気回路の基準電位（グランド）を定める基準線に接続された少なくとも一つ以上の第２スルーホールを第１スルーホールの各々に隣接して設けた回路基板が記載されている。
また、特許文献３には、複数の絶縁層と複数の導体層とを交互に積層して構成される配線基板において、一定の特性インピーダンスを有するストリップライン又はマイクロストリップラインを内蔵した配線基板が記載されている。
【０００５】
このような基板において、インピーダンス整合が出来ているか否かの確認は、従来、ＴＤＲ波形を確認して行い、目標とする値に一致していれば良いとされている。
しかしながら、上記の手法では、プリント配線板の層間をまたがる配線に用いられるビア部でのインピーダンス不整合による反射が問題となる。
また、ＴＤＲ波形のみの確認手法では、例えば１０ＧＨｚを超えるような高周波信号においては伝送品質を確保できない場合がある。
【０００６】
また、物性値（比誘電率、誘電正接）を主体とした考え方では、ビア部のインピーダンス整合を実施する手法として、プリント配線板の材料とは別に、ビア部周辺にビア部のインピーダンス整合に適した充填材料が必要である。例えば、特許文献４には、ビア部のインピーダンスを整合させるために、ビア周囲にインピーダンス整合用の材料を充填する方法が提案されている。
【０００７】
また、特許文献５には、モジュール基板における外層配線と内層配線の接続手法につい
て記載されている。しかしながら、外層配線と内層配線の接続のみでは多層構造のプリント配線板には対応できず、信号配線の接続先が特定されないという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第４８２４４４５号公報
【特許文献２】特許第４７３５６１４号公報
【特許文献３】特許第４０１８９９９号公報
【特許文献４】特許第４６５２２３０号公報
【特許文献５】特開平９−３２１５０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、信号ビア周辺に充填材料を必要とせず、信号配線の層間接続に制約されない、伝送特性が整合可能な印刷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】
【００１０】
本発明は、上記課題を解決するべく完成されたものであって、以下の構成からなる。
（１）表裏面を貫通し、内壁面に導体層を形成した信号ビアを備える印刷配線板であって、前記信号ビアの周囲のクリアランス径から信号ビア径を除いたクリアランスＹが次の関係式を満足し、かつ整合ビアをクリアランスＹの外周部に接するように配置することを特徴とする印刷配線板。
【数１】
0006535546.tif 000002
（但し、λは信号波長（ｍｍ）、Ｙ＞０）
（２）前記信号波長λが、絶縁材料の比誘電率εr、絶縁材料の比透磁率μrおよび信号の周波数ｆから求めたものである（１）に記載の印刷配線板。
（３）前記整合ビアが内層回路に接続している（１）または（２）に記載の印刷配線板。
（４）前記整合ビアの数が複数である（１）〜（３）のいずれかに記載の印刷配線板。
（５）前記整合ビアの数が４個である（４）に記載の印刷配線板。
（６）前記整合ビアの数が４個であり、各整合ビアを正方形の頂点に見立てた場合に、頂点を結んだ対角線が信号配線に対して４５度傾斜している（５）に記載の印刷配線板。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、信号ビアの周囲のクリアランス径から信号ビアの内壁面の導体層の外側の直径（以下、ビア径）を除いたクリアランスＹが上記関係式を満足し、かつクリアランスＹの外周部に接するようにインピーダンス整合ビア（以下、整合ビア）を配置することで、信号ビアにおける透過波形の不整合を軽減でき、反射を抑えることが可能となる。
また、整合ビアでリターン電流経路が確保でき、高周波信号の伝送品質の確保が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】（ａ）は本発明の一実施形態に係る印刷配線板を示す部分拡大断面図であり、（ｂ）は本発明の一実施形態に係る印刷配線板を示す上面図である。
【図２】ビアピッチの違いにおけるＴＤＲ波形を示すグラフである。
【図３】ビアピッチの違いにおける透過波形を示すグラフである。
【図４】（ａ）〜（ｄ）は、信号ビア周囲の電流分布図である。
【図５】整合ビアの個数と配置の違いにおけるＴＤＲ波形を示すグラフである。
【図６】整合ビアの個数と配置の違いにおける透過波形を示すグラフである。
【図７】クリアランス径の違いによるＴＤＲ波形を示すグラフである。
【図８】クリアランス径の違いによる透過波形を示すグラフである。
【図９】ビアピッチの大きさの違いによるＴＤＲ波形を示すグラフである。
【図１０】ビアピッチの大きさの違いによる透過波形を示すグラフである。
【図１１】各比誘電率における整合ビア位置、クリアランス径の違いによるＴＤＲ波形を示すグラフである。
【図１２】各比誘電率における整合ビア位置、クリアランス径の違いによる透過波形を示すグラフである。
【図１３】各比誘電率における他の整合ビア位置、クリアランス径の違いによるＴＤＲ波形を示すグラフである。
【図１４】各比誘電率における他の整合ビア位置、クリアランス径の違いによる透過波形を示すグラフである。
【図１５】表１および２のクリアランスと波長の値を用いて作成したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の一実施形態に係る印刷配線板を図１（ａ）および（ｂ）に基づいて説明する。なお、図１（ａ）は図１（ｂ）に破線で示す箇所の部分拡大断面図である。
本発明の印刷配線板１０は、絶縁材１と内層回路２（グランドプレーンまたは電源プレーン等）とを交互に積層したものであり、印刷配線板１０の表裏面の少なくとも一方には、ソルダーレジスト３が形成されている。
また、印刷配線板１０は、表裏面を貫通し、内壁面に導体層４を形成した信号ビア５が設けられる。信号ビア５の導体層４は回路の構成要素で、必要に応じて内層回路２と接続した信号回路６となる。信号回路６は、印刷配線板１０の表裏面にて信号配線６１と接続される。
このような印刷配線板１０は、板厚が０．４〜１０ｍｍ、導体層４の層数は２〜１００層程度あるのがよい。
【００１４】
絶縁材１としては、例えば、ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）樹脂等が使用される。この場合の比誘電率（εr）は、例えば３．６（周波数１ＧＨｚにおいて）である。絶縁材１は、印刷配線板用材料から、特に限定されず使用できることは言うまでもない。比誘電率（εr）では、３．３〜４．９程度が該当する。
【００１５】
導体層４としては銅が一般に使用され、導電率＝５．８×１０７［Ｓ／ｍ］（２５℃）である。
【００１６】
ソルダーレジスト３の比誘電率（εr）は、例えば４．３（周波数１ＧＨｚにおいて）である。ソルダーレジスト３は、印刷配線板用ソルダーレジストから、特に限定されず使用できることは言うまでもない。比誘電率（εr）では、４．３〜４．６程度が該当する。
【００１７】
信号ビア５は、印刷配線板１０の表裏面を貫通する貫通孔であり、内壁面に導体層４を備え、印刷配線板１０の表面から内部の内層回路２にかけて信号回路６を形成したものである。
信号ビア５は、印刷配線板１０に、レーザやドリル加工により貫通孔を設けた後、貫通孔の開口部周縁および内壁面に、導体材料で導体層４を形成（めっき処理）して形成される。このとき、スルーホール５内の導体層４が必要に応じて内層回路２と接続した信号回路６が形成される。
また、信号ビア５の信号ビア径５ａは、板厚と配線密度等の印刷配線板仕様から適宜選択されるもので、通常は１００〜１２００μｍ程度が該当する。
【００１８】
印刷配線板１０には、図１（ｂ）に示すように、インピーダンス整合のための整合ビア７が１つ以上設けられる。整合ビア７は、印刷配線板１０の表裏面を貫通するグランドプレーンまたは電源プレーンに接続したスルーホールである。整合ビアが印刷配線板１０を貫通することで、印刷配線板１０の表裏面に形成した信号配線に接触する場合は、ＩＶＨ（Interstitial Via Hole）のような非貫通孔にして、信号配線に接触しないようにする。
【００１９】
クリアランス径８は、図１（ａ）および（ｂ）に示すように、前記信号ビア５を挟んで印刷配線板１０の内層回路２からもう一方の内層回路２までの間隙を示す。クリアランス径８の周囲には、整合ビア７がクリアランス径８の輪郭線（外周部）の外側に接するように配置される。
また、印刷配線板１０には、その他にグランドビア（ＧＮＤビア）９を設けてもよい。
【００２０】
＜インピーダンスと透過波形＞
次に、印刷配線板１０において、図１（ａ）に示すような、第１層の導体層４１から下層の導体層４２に伝送されるとき、図１（ｂ）に示す整合ビア７と信号ビア５の中心を結んだビアピッチ（ｐ）を６３０〜１０３０μｍの範囲で変化させた場合の透過波形をシミュレーションにより評価した。このとき、クリアランス径８（ｃｌ）は７６０μｍ、信号ビア５及び整合ビア７のビア径は２５０μｍであった。
なお、以降のシミュレーションは、以下の解析条件（Ｉ）〜（Ｖ）に基づき行われた。
（Ｉ）計算周波数はＤＣ〜５０ＧＨｚ。
（ＩＩ）解析に用いた印刷配線板は３０層板からなる。
（ＩＩＩ）第１層（Ｌ１層）から信号を入力し第３０層に伝送される信号特性を解析した。ただし、上面図で信号配線と重なる位置の整合ビアは、整合ビアを第２層から第２９層までを接続する非貫通孔とし、信号配線との接触を避けた。
（ＩＶ）外層配線は５０Ωにインピーダンス整合し、外層配線による反射影響を極力少なくし、ビア部を含んだ伝送特性を解析した。
（Ｖ）インピーダンスの変化と透過特性、および電流分布の変化を確認する。
（ａ）整合ビアと信号ビアのビアピッチ（ｐ）を変化させて特性変化を確認する。
（ｂ）信号ビアのクリアランス径（ｃｌ）を変化させて特性変化を確認する。
【００２１】
図２はビアピッチ（ｐ）の違いにおけるＴＤＲ(Time Domain Reflectometry  時間領域反射測定)波形のシミュレーション結果を示すものである。
図２から、整合ビア７を信号ビア５から離す（ビアピッチの距離を伸ばす）とインピーダンスが高くなることがわかる。ビアピッチ（ｐ）が９３０μｍのとき、最も配線のインピーダンスに近くなる。
【００２２】
このようなＴＤＲ波形のみの確認手法では、例えば１０ＧＨｚを超えるような高周波信号においては、伝送品質を確保できない場合がある。ＴＤＲ波形は、時間とインピーダンスの関係を示した波形なので、各周波数における損失を知ることはできない。すなわち、信号ビアと整合ビアにおけるインピーダンスの変動は確認できても、どの周波数で問題が起きているかは把握できない。
そこで、伝送品質の確認に、図３に示すような透過波形のシミュレーションを加えた。
【００２３】
図３は、ビアピッチ（ｐ）の違いにおける透過波形のシミュレーション結果を示すものである。図３より、整合ビア７を信号ビア５に近づけると透過波形が向上し、信号が良く伝わるようになることがわかる。ビアピッチ（ｐ）が６３０μｍのときが最も透過波形が良い。
このように、透過波形のシミュレーションを用いる理由としては、信号ビア５が印刷配線板１０の厚み方向に貫通しているため、高周波伝送で重要なリターン電流経路が形成されず、そのために目的とする周波数で伝送品質が悪化する恐れがあるためである。
透過波形は、リターン電流経路を含めた周波数と伝送損失の割合を示す波形であり、リターン電流経路の影響を含めた伝送品質を確認することができる。
【００２４】
図２と図３の結果から、インピーダンスが最も整合している９３０μｍのビアピッチ（ｐ）が、最も透過波形が良くなるはずであるが、そのようになっていないことがわかる。また、図２で最もインピーダンスが低い６３０μｍは、図３にて最も透過波形が良い結果になっている。また、ビアピッチ（ｐ）が広い方が配線のインピーダンスに近くなるが、透過波形はビアピッチの狭い方が良い結果となることがわかる。
すなわち、インピーダンス整合ができているからと云って、必ずしも信号が効率良く伝送（透過波形が良い）されているとは限らない。
【００２５】
＜信号ビアの電流経路＞
図４（ａ）〜（ｄ）は、それぞれ信号ビア５周囲の電流分布図Ｔｙｐｅ１〜４を示している。
図４（ａ）に示すＴｙｐｅ１では整合ビア７が信号ビア５を縦方向に挟んで２個配置される。図４（ｂ）に示すＴｙｐｅ２では整合ビア７が信号ビア５をそれぞれ縦方向と横方向に挟んで４個配置される。整合ビア７の１つは信号配線６１直下に設けられる。図４（ｃ）に示すＴｙｐｅ３では信号ビア５を中心に円弧状に整合ビア７が８個配置される。図４（ｄ）に示すＴｙｐｅ４では整合ビア７が信号ビア５を中心に４５°に４個配置される。なお、図４（ｂ）に示すＴｙｐｅ２および（ｃ）に示すＴｙｐｅ３では整合ビア７の１つは信号配線６１直下に設けられる。
このとき、図４（ａ）〜（ｄ）に示すＴｙｐｅ１〜４において、それぞれビアピッチ（ｐ）が９３０μｍ、クリアランス径８（ｃｌ）が７６０μｍであり、グランドビア９が４個設けられる。
【００２６】
図５は、上記した図４（ａ）〜（ｄ）に示すＴｙｐｅ１〜４のそれぞれの整合ビア７の個数と配置の違いにおけるＴＤＲ波形のシミュレーション結果を示すものである。
また、図６は、上記した図４（ａ）〜（ｄ）に示すＴｙｐｅ１〜４のそれぞれの整合ビア７の個数と配置の違いにおける透過波形のシミュレーション結果を示すものである。
【００２７】
図５と図６の結果から、以下のことがわかる。図４（ａ）に示すＴｙｐｅ１のように整合ビア７を２個の配置では、リターン電流経路が不十分で、インピーダンス整合は最も良いが透過波形は最も悪くなる。
図４（ｂ）に示すＴｙｐｅ２のように整合ビア７を４個の配置では、リターン電流経路をより多く確保でき、インピーダンスの低下を招くが透過波形は向上する。
図４（ｃ）に示すＴｙｐｅ３のように、信号ビア５を中心に整合ビア７を円弧上に配置すると透過波形が最も良くなるが、インピーダンス整合は最も悪くなる。
図４（ｄ）に示すＴｙｐｅ４のように、各整合ビア７をそれぞれ正方形の頂点に見立て、頂点を結んだ対角線が信号ビア５の中心に対して４５度傾斜するように配置した場合、図４（ａ）に示すＴｙｐｅ１の整合ビア７の配置よりも透過波形は良好な結果（図４（ｂ）に示すＴｙｐｅ２の場合と同程度）となる。なお、このとき信号配線６１の直下に整合ビア７は配置しない。
図６より、１０ＧＨｚ以下の周波数領域では差異は少ないが、１０ＧＨｚを超える周波数領域になると伝送損失に差異が現れることがわかる。また、信号ビア５の近傍に電流が集中するように整合ビア７を配置した方が、高周波領域における透過波形は向上する。
この事からインピーダンス整合とリターン電流経路を考慮したビア配置が必要であることがわかり、中でも整合ビアが４個で、図４（ｄ）に示すＴｙｐｅ４のように各整合ビア７をそれぞれ正方形の頂点に見立て、頂点を結んだ対角線が信号ビア５の中心に対して４５度傾斜するように配置するか、もしくは図４（ｃ）に示すＴｙｐｅ３のように円弧上に配置するのが良い。
【００２８】
＜クリアランスの効用＞
次に、信号ビア５のクリアランス径８（ｃｌ）の大きさを５００〜１１００μｍの範囲で変化させ、その違いによるＴＤＲ波形のシミュレーション結果と、透過波形のシミュレーション結果を調べた。
図７は、信号ビア５のクリアランス径８の違いによるＴＤＲ波形のシミュレーション結果を示すものであり、図８は、信号ビア５のクリアランス径８の違いによる透過波形のシミュレーション結果を示す。
なお、整合ビア７の個数と配置は、図４（ｃ）に示した８個の整合ビア７を円弧状に配置したものを使用している。
【００２９】
図７および図８から、クリアランス径８が最も小さい５００μｍの場合、インピーダンス整合および透過波形ともに最も悪い結果となっている。
図７より、クリアランス径８を拡大すると、インピーダンス整合は高くなり、クリアランス径８が１１００μｍの場合に配線のインピーダンス整合と同等になる。
図８より、クリアランス径８を拡大していくと、１５ＧＨｚ以下の周波数では特性の改善が見られるが、１５ＧＨｚを超える周波数領域では個別の周波数において優劣が逆転していることがわかる。
図７および図８から、クリアランス径８の大きさは、インピーダンス整合に関しては規則的な影響（約５Ω間隔で変化）を与え、１５ＧＨｚ以上の透過波形においては、目標のインピーダンスに近づいても特定周波数において改善していない場合があることがわかる。
【００３０】
＜整合ビアの効用＞
次に、整合ビア７と信号ビア５とのビアピッチ（ｐ）の大きさを５２０〜９２０μｍの範囲で変化させ、その違いによるＴＤＲ波形のシミュレーション結果と、透過波形のシミュレーション結果を調べた。
図９は、ビアピッチ（ｐ）の大きさの違いによるＴＤＲ波形のシミュレーション結果を示すものであり、図１０は、ビアピッチ（ｐ）大きさの違いによる透過波形のシミュレーション結果を示す。
なお、整合ビア７の個数と配置は、図４（ｃ）に示した８個の整合ビア７を円弧状に配置したものを使用している。
【００３１】
図９および図１０から、ビアピッチ（ｐ）が５２０μｍの時は、インピーダンス整合および透過波形ともに最も悪い結果であることがわかる。これは、信号ビア５に整合ビア７が近すぎるためである。
図９に示すように、ビアピッチ（ｐ）を６２０〜９２０μｍに段階的に変化させていくと目標とするインピーダンスに近づいていくが、徐々にインピーダンスの変化は小さくなる。
また、ビアピッチ（ｐ）を６２０〜９２０μｍに段階的に変化させても、図１０においては、ＤＣ領域から４０ＧＨｚ位まで差異が少ない。すなわち、図９のＴＤＲ波形のインピーダンス整合の影響があまり出ない結果となっている。
図４（ｃ）を見ると、信号ビア５を中心に円弧上に電流密度の高い部分が印刷配線板上に存在していることがわかる。また、電流密度の高い部分は整合ビア７の内側に集中しており、整合ビア７の外縁部は電流密度が低くなっていることから、整合ビア７が信号配線のリターン経路として機能していることがわかる。そのために透過波形の差異が少なくなっている。
【００３２】
以上から、信号ビア５のインピーダンス整合ができていても、伝送損失が良いとは限らない。特に１０ＧＨｚ以上になると改善が必要な場合があり、反対に、信号ビア５のインピーダンス整合が配線のインピーダンスと一致していない場合であっても、信号ビア５のリターン経路が確保できていれば、１０ＧＨｚ以上の周波数領域でも良好な伝送品質を確保できることがわかる。特に、信号ビア５周辺の印刷配線板上にリターン電流を集中させると良い。
また、クリアランス径８は、信号ビア５のインピーダンス整合に大きな影響を与えているが、１０ＧＨｚ以上の伝送品質を改善する効果は少ないことがわかる。
【００３３】
＜各比誘電率における整合ビア位置とクリアランス径の高周波特性＞
次に、各比誘電率（εr＝２．６、３．６、４．６)における整合ビア位置とクリアランス径の高周波特性についてシミュレーションを実施した。
図１１は、各比誘電率における整合ビア位置とクリアランス径の違いによるＴＤＲ波形のシミュレーション結果を示すものであり、図１２は、各比誘電率における整合ビア位置とクリアランス径の違いによる透過波形のシミュレーション結果を示すものである。
図１２に示すように、最も良い透過波形を得られる形状は、物性値別に以下の（ａ）〜（ｃ）となった。
（ａ）εr＝２．６の場合：クリアランス径φ７７０μｍ    ビアピッチ５１０μｍ
（ｂ）εr＝３．６の場合：クリアランス径φ９６０μｍ    ビアピッチ６０５μｍ
（ｃ）εr＝４．６の場合：クリアランス径φ１０５０μｍ  ビアピッチ６５０μｍ
この場合、ＴＤＲ波形は、図１１に示すように、配線部分のインピーダンス値よりも−５Ω程度低い値となっており、一般的な基板の製造誤差におけるインピーダンス補償値の±５Ω以内に収まっていることから下限値とした。
【００３４】
図１３は、上記した（ａ）〜（ｃ）と異なる整合ビア位置とクリアランス径で、ＴＤＲ波形のシミュレーション結果を示すものであり、図１４も、上記した（ａ）〜（ｃ）と異なる整合ビア位置とクリアランス径で、透過波形のシミュレーション結果を示すものである。
（ｄ）Εr＝２．６の場合：クリアランス径φ９８０μｍ    ビアピッチ６１５μｍ
（ｅ）Εr＝３．６の場合：クリアランス径φ１２４０μｍ  ビアピッチ７４５μｍ
（ｆ）Εr＝４．６の場合：クリアランス径φ１３５０μｍ  ビアピッチ８００μｍ
【００３５】
上記した図１１〜図１４の結果から、インピーダンス整合誤差±５Ωとした場合、３０ＧＨｚ以下であれば、整合ビア位置とクリアランス径の違いにおける下限値と上限値の透過波形の差異は軽微であることがわかる。
また、３０ＧＨｚを超えると、整合ビア位置とクリアランス径の違いにおける下限値と上限値の透過波形の差異が現れてくる。そのため、３０ＧＨｚ以下であれば下限値と上限値の範囲内でビア形状を決めれば良いが、３０ＧＨｚを超える場合においては、可能な限りビア形状を下限値の形状に近づけることが望ましい。
【００３６】
シミュレーション結果より式を作成する為に下記の（Ｉ）、（ＩＩ）を実施した。
（Ｉ）５０ＧＨｚ(信号の立上り３０ｐｓを想定）における１／４波長を計算する。
（ＩＩ）１／４波長と計算結果のクリアランス径との差異を補完する為に、最小二乗法で線形近似より算出する。
【００３７】
（Ｉ）と（ＩＩ）から、下限値（最も良好な結果）と上限値（許容範囲）を求める２つの式を作成した。その結果を下記の表１および２に示す。表１は各比誘電率（εr＝２．６、３．６、４．６)におけるクリアランス径の下限値を示し、表２はその上限値を示している。なお、λは信号波長（ｍｍ）を表す。
【表１】
0006535546.tif 000003
【表２】
0006535546.tif 000004
【００３８】
図１５は、表１と表２で得られたクリアランス径から信号ビア径を除いたクリアランス（Ｙ）の上限値および下限値と信号波長λ／４（Ｘ）の値のシミュレーション結果を用いて作成したグラフである。
クリアランス（Ｙ）の上限値および下限値を算出するため、表１と表２を用いて、近似線（Ｌ１、Ｌ２）でそれぞれ計算式を導き出している。なお、Ｌ１とＬ２は、それぞれ最小二乗法の線形近似でも求めた式であり、以下になる。
上限値：Ｙ＝−１．６１５Ｘ＋２．２５０
下限値：Ｙ＝−１．２２５Ｘ＋１．６６５
（Ｙ＝クリアランス、Ｘ＝λ／４      （λは信号波長（ｍｍ））
また、信号波長λは、絶縁材１の比誘電率εr、絶縁材１の比透磁率μrおよび信号の周波数ｆ［Hz］から、以下の波長計算式で求めることができる。
【数２】
0006535546.tif 000005
【００３９】
上記した式により求めたクリアランス（Ｙ）の信号ビアの銅箔（導体層）の縁端部に接するように整合ビアを配置すれば、伝送特性の不整合を軽減し、かつ反射を抑えることができる。
さらに、信号配線の層間接続に制約されることがなく、また信号ビア周辺に充填材料を充填する必要もなく、伝送特性が向上する。
【００４０】
このようなクリアランスＹの関係式は、例えばプログラム等に組み込み、印刷配線板の製造方法に利用することもできる。さらに、このプログラムをＣＡＤ装置またはシミュレーションツールなどに組み込んで使用することもできる。
【００４１】
以上述べたように、信号ビアの伝送品質を確保する為の形状を決めるためには、まず、クリアランス径に着目してインピーダンス整合を行う。次に、クリアランス形状を決めた後、印刷配線板上に流れるリターン電流経路を確保するように整合ビアを信号ビアに可能な限り近づけ、かつ印刷配線板上の電流分布が広範囲にならないように配置すればよい。このとき、信号ビアの周囲のクリアランス径から信号ビア径を除いたクリアランスが関係式を満足し、かつクリアランスの外周部に接するように整合ビアを配置することで、信号ビアにおける透過波形の不整合を軽減でき、反射を抑えることが可能となる。また、リターン電流経路が確保できるので高周波信号の伝送品質の確保が可能となる。
【符号の説明】
【００４２】
１      絶縁材
２      内層回路
３      ソルダーレジスト
４      導体層
４１    第１層の導体層
４２    第８層の導体層
５      信号ビア
５ａ    信号ビア径
６      信号回路
６１    信号配線
７      整合ビア
８      クリアランス径
９      グランドビア
１０    印刷配線板
【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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