(57)【要約】【課題】バス配線パターンの幅の増大および、配線領域の増大を防ぎ、かつ信号線とグラウンド配線の電気的結合を強化しクロストークの発生を小さくすることができる。【解決手段】隣接する２つの配線層６，７において同方向へ布線された、複数の信号配線（１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ；３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ）からなるバス配線パターンをそれぞれ有する配線層６，７を２層以上有するプリント配線板において、一方の配線層６のバス配線パターンに少なくとも２本のグラウンド配線２ａ，２ｂを設け、隣接する他方の配線層７のバス配線パターンに、配線層６の２本のグラウンド配線２ａ，２ｂの間に位置するようにグラウンド配線４ｂを設けた。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
隣接した２層の配線層において、複数の信号配線からなるバス配線パターンが同方向へ布線された多層プリント配線板において、一方の配線層のバス配線パターンの中には、少なくとも２本のグラウンド配線が、該グラウンド配線の間に複数の信号配線が位置するように配置され、隣接する他方の配線層のバス配線パターンの中には、グラウンド配線が、前記一方の配線層に配置した隣接する２本のグラウンド配線の間に位置するように配置されていることを特徴とする多層プリント配線板。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は多層プリント配線板に係る。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子機器のパフォーマンス向上のために、信号伝送におけるバンド幅の増大が二つの方法で行われている。ひとつは、ビット数を増やし、信号本数（バス配線パターンの幅）を増大する方法である。そして、もう一つは、信号の周波数を増大する方法である。
【０００３】
バス幅は、８ビット→１６ビット→３２ビット→６４ビットと広がり続けている。これはすなわち、基板上での配線密度の増大をあらわしており、それに対応するためにプリント配線板も２層→４層→６層と、配線可能な配線層の数を増やして対応してきた。その際、配線間のクロストークの発生を避けるために、同一方向への配線を行う際は、隣接する配線層で配線を行わず、隣接していない配線層においてバス配線パターンをおこなってきた。
【０００４】
しかしながら、電子デバイスパッケージの狭ピッチ化、多ピン化によって、基板上での配線密度が増大することで、隣接する配線層での同一方向へバス配線を行わざるを得ない場合が生じてしまう。
【０００５】
そこで、図５に示す配線の模式図は、隣接する配線層における平行配線を避けるための処置の一例を示したものである。これは隣接する配線層においてバス配線パターンを同一方向へ配線するために、一方の配線層の配線を冗長にすることで平行配線区間を短くしてクロストークを抑制している。ここでは実線であらわされている６が第一層の配線であり、破線であらわされている７が第二層の信号配線である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、動作周波数が速くなるにつれ、配線長のばらつきが信号スキューの発生等によりタイミング設計上無視できず、配線長のばらつきを極力少なくする必要が発生している。そのために、前述の図５に示した冗長な配線を行い、隣接する配線層間での平行配線区間を短くする事でクロストークを防ぐという手段では対応できなくなってきている。また、基板の小型化の要求にこたえるために、配線に必要な領域を極力小さくする必要もある。
【０００７】
このように、隣接する配線層における平行配線の発生が避けられなくなってきているために、バス配線パターンの隣接層での平行配線によるクロストークの影響を小さくする配線方法が強く求められてきている。
【０００８】
本発明は、前記課題を解決することを目的とするものである。
【０００９】
本発明は、バス配線パターンの幅および配線領域の増大を防ぎ、かつ信号配線とグラウンド配線との電気的結合を強化し、クロストークの発生を抑制したプリント配線版を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段及び作用】
前記目的を達成するために本出願に係る発明は、隣接した２層の配線層において、複数の信号配線からなるバス配線パターンが同方向へ布線された多層プリント配線板において、一方の配線層のバス配線パターンの中には、少なくとも２本のグラウンド配線が、該グラウンド配線の間に複数の信号配線が位置するように配置され、隣接する他方の配線層のバス配線パターンの中には、グラウンド配線が、前記一方の配線層に配置した隣接する２本のグラウンド配線の間に位置するように配置されていることを特徴とする多層プリント配線板を提案している。
【００１１】
かかる構成により、バス配線パターンの幅の増大および、配線領域の増大を防ぎ、かつ信号配線とグラウンド配線との電気的結合を強化し、クロストークの発生を小さくすることができる。特に動作周波数が１００ＭＨｚ以上の場合より有効である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施態様例を示す。
【００１３】
（実施態様例１）  隣接した２層の配線層において、複数の信号配線からなるバス配線パターンが同方向へ布線された多層プリント配線板において、一方の配線層のバス配線パターンの中には、少なくとも２本のグラウンド配線が、該グラウンド配線の間に複数の信号配線が位置するように配置され、隣接する他方の配線層のバス配線パターンの中には、グラウンド配線が、前記一方の配線層に配置した隣接する２本のグラウンド配線の間に位置するように配置されていることを特徴とする多層プリント配線板。
【００１４】
バス配線パターンの幅の増大および、配線領域の増大を防ぎ、かつ信号配線とＧＮＤ配線の電気的結合を強化しクロストークの発生を小さくすることができる。
【００１５】
（実施態様例２）  前記他方の配線層のバス配線パターンに、少なくとも２本のグラウンド配線を設け、前記一方の配線層に設けられたグラウンド配線は、前記他方の配線層に設けられた２本のグランド配線の間に位置するようにしたことを特徴とする実施態様例１に記載のプリント配線板。
【００１６】
他の配線層においてもインピーダンスの分布を全体的に大幅に低く抑えることができる。
【００１７】
（実施態様例３）  前記一方の配線層に設けられたグラウンド配線は、前記他方の配線層に設けられた隣接する２本のグランド配線の略中央部に配置され、前記他方の配線層に設けられたグラウンド配線は、前記一方の配線層に設けられた隣接する２本のグランド配線の略中央部に配置されていることを特徴とする実施態様例２に記載のプリント配線板。
【００１８】
略中央部にグラウンド配線を設けることで、各信号配線のインピーダンスの分布をより一層全体的に大幅に低く抑えることができる。
【００１９】
（実施態様例４）  前記同一の配線層に配置されたグランド配線は、任意の等間隔で設けられていることを特徴とする実施態様例１乃至３のいずれか１つに記載のプリント配線板。
【００２０】
グランド配線を任意の等間隔で設けることにより、各信号配線のインピーダンスの分布を更に低く抑えることができる。
【００２１】
（実施態様例５）  前記一方の配線層のグラウンド配線は、前記他方の配線層に配置された信号配線の内、前記他方の配線層に配置されたグラウンド配線と隣接していないすべての信号配線と、上下の位置が重複する位置関係となっており、前記一方の配線層のグラウンド配線は、前記一方の配線層に配置された信号配線の内、前記一方の配線層に配置されたグラウンド配線と隣接していないすべての信号配線と、上下の位置が重複する位置関係となっていることを特徴とする実施態様例１または２に記載のプリント配線板。
【００２２】
信号配線と、隣接する配線層のグラウンド配線との結合が強まるために、信号配線のインピーダンスがさらに低下し、クロストークの低減効果はより一層増す。
（実施態様例６）  前記グランド配線の配線幅を、前記信号配線の配線幅よりも太くしたことを特徴とする実施態様例１乃至５のいずれか１つに記載のプリント配線板。
【００２３】
グランド配線の配線幅を太くすることにより、隣接する層に配置された複数の信号配線に対して上下の位置を重複させることができるため、容易に実施態様例５と同様の効果を達成できる。
【００２４】
（実施態様例７）
前記少なくとも一方の配線層のグラウンド配線には、前記他方の配線層とは異なる他の配線層のグラウンド配線と接続するスルーホールが設けられており、前記他方の配線層に配置された信号配線は、該スルーホールの幅に応じて、該スルーホールの周辺のグラウンド配線の幅のみが広がっていることを特徴とする実施態様例１乃至６のいずれか１項に記載のプリント配線板。
【００２５】
同一配線層の他の配線ブロックへのバス幅増大の影響を避けることが出来る。また、ＧＮＤ配線ごとにスルーホールの数をそろえておくことで、信号配線の迂回によって生じる配線長の増加値も、各配線でほぼ同じになるために、信号スキューの発生も小さくすることが出来る。
【００２６】
次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
（第１の実施の形態）
図１は本発明の第１の実施の形態の模式図であり、プリント配線板の配線を断面から見た模式図である。
【００２７】
同方向へ布線された複数の信号配線（１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ；３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ）からなるバス配線パターンを、隣接する２つの配線層６，７に配置した２層以上の配線層を有する多層プリント配線板において、一方の配線層６のバス配線パターンの中に少なくとも２本のグラウンド配線２ａ，２ｂを設け、隣接する他方の配線層７のバス配線パターンの中に、２本のグラウンド配線２ａ，２ｂの間に位置するようにグラウンド配線４ｂを設けたものである。
【００２８】
また、本実施の形態では、配線層７のバス配線パターンに、少なくとも２本のグラウンド配線４ａ，４ｂ，４ｃを設け、配線層６に設けられたグラウンド配線２ａが、配線層７に設けられた２本のグランド配線４ａ，４ｂの間に位置している。
【００２９】
本実施の形態例を以下により詳細に説明する。
図中１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄは第１の配線層６の信号配線である。ここでは、４本がまとめられており、２つのグラウンド配線（以下ＧＮＤ配線）２ａ，２ｂによって区切られている。図では省略されているが、４本の信号配線１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄとＧＮＤ配線２ａ，２ｂとのセットは左右に必要本数分連続して存在する。
【００３０】
３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄは第１の配線層６に隣接する第２の配線層７の信号配線である。ここでは４本がまとめられておりＧＮＤ配線４ａ，４ｂによって第一配線層と同様に区切られている。５はプリント配線板の絶縁材料である。
【００３１】
本実施の形態では、第１の配線層６における信号配線１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄとＧＮＤ配線２ａ，２ｂ、第２の配線層７における信号配線３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄとＧＮＤ配線４ａ，４ｂはともに配線幅は０．１２５ｍｍであり、それぞれのクリアランスも０．１２５ｍｍである。
【００３２】
一般に、同一の配線層において信号配線のインピーダンスは、ＧＮＤ配線に近ければ近いほどＧＮＤ配線との結合が強まるため低く、遠ければ遠いほど高くなる。またインピーダンスが高い信号配線間ではクロストークが発生しやすくなる事が知られている。したがって２本のＧＮＤ配線２ａ，２ｂに挟まれた複数の信号配線１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄについて考えると、ＧＮＤ配線２ａ，２ｂにそれぞれ隣接する信号配線１ａ，１ｄはインピーダンスが低い。２本のＧＮＤ配線２ａ，２ｂの中央部にいくほどインピーダンスが高くなる。つまりインピーダンスはＧＮＤ配線部が低く、２本のＧＮＤ配線の中央部が高い分布を持っている。
【００３３】
図１において、第１の配線層６と第２の配線層７とは、第１の配線層６の２本のＧＮＤ配線２ａ，２ｂの間に、第２の配線層７のＧＮＤ配線４ｂが配置されるような位置関係となっている。このような構成により、インピーダンスの最も高くなる２本のＧＮＤ配線２ａ，２ｂの中央部のインピーダンスを低くする事ができるため、インピーダンスの分布を全体的に大幅に低く抑える事ができる。なお、かかる効果を達成するためには、ＧＮＤ配線２ａと２ｂとの略中央部に第２の配線層７のＧＮＤ配線４ｂが配置されるようにすることが好ましい。略中央部に配置するとは、ＧＮＤ配線２ａと２ｂとの中点を通る垂線が、ＧＮＤ配線４ｂの一部を横切るように配置することである。
【００３４】
なお、本実施の形態では、第２の配線層７の２本のＧＮＤ配線４ａ，４ｂの略中央部に第１の配線層のＧＮＤ配線２ａが配置されるような位置関係ともなっている。このような構成により、インピーダンスの最も高くなる２本のＧＮＤ配線４ａ，４ｂの中央部のインピーダンスを低くする事ができるため、第２の配線層７においてもインピーダンスの分布を全体的に大幅に低く抑える事ができる。
【００３５】
なお、ここでは信号配線４本毎にＧＮＤ配線を配置する構成を説明したが、ＧＮＤ配線に挟まれる信号配線は４本に限られたものではなく、何本であってもかまわない。ＧＮＤ配線に挟まれる信号配線の数が多くなっても、少なくなっても隣接する配線層のＧＮＤ配線をインピーダンスが最も高くなるＧＮＤ配線の間（好ましくは略中央部）に配置する事により、インピーダンスの分布を全体的に低く抑える事ができ、クロストークの発生を抑える事ができる。また、配線幅及びクリアランスは任意の値に設計でき、必ずしも等間隔である必要はない。ただし等間隔であることにより、各信号配線のインピーダンスの分布を低く抑えることができる。また、第１の配線層６と第２の配線層７とで信号配線の数が異なってもよい。
【００３６】
また、このような配置とすることで、バス配線の幅は、ＧＮＤ配線の数だけ増加したスペースで配線することが可能であり、配線の高密度性を保持することが可能となる。
【００３７】
（第２の実施の形態）
図２は本発明の第２の実施の形態の模式図であり、プリント配線板の配線を断面から見た模式図である。第１の実施の形態と同様の部分には同じ符号を付しその説明は省略する。
【００３８】
本実施の形態では、配線層６に設けたグラウンド配線２ａ，２ｂと隣接していないすべての信号配線１ｂ，１ｃと上下の位置が重複する位置関係となるように、配線層６に隣接する他の配線層７におけるグラウンド配線４ｂを構成している。
【００３９】
このような重複する位置関係を達成するために本実施の形態では、グラウンド配線の配線幅を信号配線の配線幅より太くしている。
【００４０】
図２では、配線層６におけるＧＮＤ配線２ａ，２ｂの配線幅を、信号配線１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄの配線幅よりも太くし、隣接する配線層７のＧＮＤ配線４ａ，４ｂと隣接していないすべての信号配線３ｂ，３ｃとＧＮＤ配線２ａ，２ｂとの上下の位置が重複する位置関係となっている。
【００４１】
また、本実施の形態では、同様に、第２の配線層７におけるＧＮＤ配線４ａ，４ｂの配線幅を、第１の配線層６の信号配線１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄの配線幅よりも太くし、隣接する第１の配線層６のＧＮＤ配線２ａ，２ｂと隣接していないすべての信号配線１ｂ、１ｃとＧＮＤ配線４ａ，４ｂとの上下の位置が重複する位置関係となっている。
【００４２】
信号配線１ａ，１ｄはそれぞれＧＮＤ配線２ａ，２ｂに隣接しておりインピーダンスは充分低くなっている。信号配線１ｂ，１ｃはＧＮＤ配線２ａ，２ｂに隣接しておらず、ＧＮＤ配線２ａ，２ｂによりインピーダンスを充分に低くする事はできない。しかしながら信号配線１ｂ，１ｃは隣接する配線層７のＧＮＤ配線４ｂと隣接しているため、インピーダンスを低く抑える事ができる。また同様に、信号配線３ａ，３ｄはＧＮＤ配線４ａ，４ｂにより、また信号配線３ｂ，３ｃはＧＮＤ配線２ａによりインピーダンスを充分低く抑える事ができる。したがって図２に示した構成にする事で、信号配線（１ａ，１ｄ）、（１ｂ，１ｃ）、（３ａ，３ｄ）、（３ｂ，３ｃ）のインピーダンスが低くなり、クロストークの発生を抑える事ができる。
【００４３】
なお、第１の実施の形態に比べてバス幅は若干広がるが、信号配線と、隣接層のＧＮＤ配線との結合が強まるために、信号配線のインピーダンスがさらに低下し、クロストークの低減効果はより一層増している。
【００４４】
（第３の実施の形態）
図３は本発明の第３の実施の形態であり、第１の配線層のＧＮＤ配線に、他の配線層のＧＮＤ配線と接続するためのスルーホールを設けた配線を上面から見た模式図である。一般に多層のプリント配線板には多数のスルーホールが形成されている。
【００４５】
図４は図３に隣接する第２の配線層の模式図である。第１の実施の形態と同様の部分には同じ符号を付しその説明は省略する。
【００４６】
第１の配線層に設けられたスルーホール８は不図示の他の層のＧＮＤと接続するためのものである。尚スルーホール８の代わりにプリント配線板全体を貫通していないヴァイアホールとしても良い。プリント配線板内のＧＮＤ同士を接続することで安定したＧＮＤ電位を得ることが出来る。しかしながらこのスルーホールのクリアランスまたはランドが、第２の配線層においては信号配線３の障害となり、信号配線の迂回を生じている。そのため、図４のＧＮＤ配線４に示すように、スルーホール８の周辺以外のＧＮＤ配線４の幅を狭めることにより、迂回によって発生するバス配線の幅の増大を吸収している。
【００４７】
以上のようにＧＮＤ配線へのスルーホールを設けることで、信号配線の迂回が生じる場合は、ＧＮＤ配線を細めてバス幅の増大を防ぐことが可能なＧＮＤ配線幅とすることで、同一配線層の他の配線ブロックへのバス幅増大の影響を避けることが出来る。また、各ＧＮＤ配線に設けるスルーホールの数をそろえておくことで、信号配線の迂回によって生じる配線長の増加値が各配線でほぼ同じになるために、信号スキューの発生も小さくすることが出来る。
【００４８】
本発明のプリント配線基板は、バス配線の幅が広く、かつ各信号配線の配線長の差を小さくする必要のある高速なデジタル信号処理を必要とする機器に好適に用いることができる。
【００４９】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明によれば、次の効果が得られる。
バス幅の増大および、配線領域の増大を防ぎ、かつ信号線とＧＮＤ配線の電気的結合を強化しクロストークの発生を小さくすることができる。
【００５０】
他の配線層においてもインピーダンスの分布を全体的に大幅に低く抑えることができる。
【００５１】
略中央部にＧＮＤ配線を設けることで、インピーダンスの分布をより一層全体的に大幅に低く抑えることができる。
【００５２】
信号配線と、隣接層のＧＮＤ配線との結合が強まるために、信号配線のインピーダンスがさらに低下し、クロストークの低減効果はより一層増す。
【００５３】
グランド配線の配線幅を太くすることにより、隣接する層に配置された複数の信号配線に対して上下の位置を重複させることができるため、容易に、クロストークの発生を小さくすることができる。
【００５４】
同一配線層の他の配線ブロックへのバス幅増大の影響を避けることが出来る。また、ＧＮＤ配線ごとにスルーホールの数をそろえておくことで、信号配線の迂回によって生じる配線長の増加値も、各配線でほぼ同じになるために、信号スキューの発生も小さくすることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態に係るプリント配線板の断面模式図
【図２】第２の実施の形態に係るプリント配線板の断面模式図
【図３】第３の実施の形態に係るプリント配線板の第一層の模式図
【図４】第３の実施の形態に係るプリント配線板の第二層の模式図
【図５】従来例を表した模式図
【符号の説明】
１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ  第１の配線層の信号配線
２ａ，２ｂ  第１の配線層のＧＮＤ配線
３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ  第２の配線層の信号配線
４ａ，４ｂ  第２の配線層のＧＮＤ配線
５  プリント配線板の絶縁材料
６  第１の配線層の信号配線
７  第２の配線層の信号配線
８  ＧＮＤ配線に設けられたスルーホール
【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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