(57)【要約】【課題】高速デジタル信号やアナログ信号配線に対して、放射ノイズまたはクロストークノイズ抑制の目的で併設されたガードＧＮＤ配線を工夫する事により、高密度配線を実現する。【解決手段】ガードＧＮＤの電位的安定性確保の為に設けられたＧＮＤ−ＶＩＡホール３の間隔は、問題となる周波数に対応する波長から規定する。上記ＧＮＤーＶＩＡの間隔を守りながらも、そのＧＮＤ−ＶＩＡホール３の配置を互いに隣り合うガードＧＮＤ配線２同士で、千鳥状になるようにし、且つＧＮＤ−ＶＩＡホール３周辺は該ホールのパッド径により規定される配線幅以上、その他の部分をより細い配線幅にする事によって、全体としてのパターン配線幅を圧縮する。尚、各ガードＧＮＤ配線の上記太い配線幅部と細い配線幅部を概略同じにする。【選択図】        図１
2004221400.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プリント配線板上に実装された電子部品間に、高速なデジタル信号または微弱な変化を扱うアナログ信号を伝送する為に複数本平行に延設されたクロックやデータバス配線等に対して、放射ノイズ抑制，クロストークノイズ抑制の観点から併設された複数のガードＧＮＤ配線を有する配線形態において、該複数のガードＧＮＤ配線に所定の間隔以下で設けられた複数のＧＮＤ−ＶＩＡホールが、隣り合うＧＮＤ配線同士において、千鳥状に配置されたことを特徴とする高密度配線。
【請求項２】
ガードＧＮＤ配線において、該配線上に設けられたＧＮＤ−ＶＩＡホールの周辺付近は、該ＶＩＡホールのパッド径によって規定される以上の配線幅とし、それ以外の部分は該ＶＩＡホールのパッド径によって規定される配線幅未満の細い配線にしたことを特徴とする請求項１に記載の高密度配線。
【請求項３】
ガードＧＮＤ配線上に設けられたＧＮＤ−ＶＩＡホール付近のより太い配線幅を有する部分と、それ以外の細い配線幅を有する部分との長さの比を概略１対１にしたことを特徴とする請求項２に記載の高密度配線。
【請求項４】
配線幅が太い部分と細い部分を交互に有する複数のガードＧＮＤ配線に対して、該ガードＧＮＤ配線が併設されている信号配線を追従する形で屈曲配線させることを特徴とする請求項２に記載の高密度配線。
【請求項５】
隣り合うガードＧＮＤに設けられたＧＮＤ−ＶＩＡホールの千鳥状配置において、該千鳥状に配置されたＧＮＤ−ＶＩＡホールが概略等間隔で配置されていることを特徴とする請求項１に記載の高密度配線。
【請求項６】
概略等間隔で千鳥状に配置されたＧＮＤ−ＶＩＡホールに対して、該ＧＮＤ−ＶＩＡホールが設けられたガードＧＮＤ配線が、ＧＮＤ−ＶＩＡホールの周辺付近は、該ＶＩＡホールのパッド径によって規定される以上の配線幅とし、それ以外の部分は該ＶＩＡホールのパッド径によって規定される配線幅未満の細い配線にしたことを特徴とする請求項５に記載の高密度配線。
【請求項７】
配線幅が太い部分と細い部分を交互に有する複数のガードＧＮＤ配線において、ＧＮＤ−ＶＩＡホール周辺付近の太い配線幅を有する部分の長さ、あるいは、狭間の細い配線幅を有する部分の長さを、各ガードＧＮＤ配線において概略均一にしたことを特徴とする請求項６に記載の高密度配線。
【請求項８】
記載の配線幅が太い部分と細い部分を交互に有する複数のガードＧＮＤ配線に対して、該ガードＧＮＤ配線が併設されている信号配線を追従する形で屈曲配線させることを特徴とする請求項７に記載の高密度配線。
【請求項９】
隣り合うガードＧＮＤ配線同士において千鳥状に配置されたＧＮＤ−ＶＩＡホールにおいて、隣り合う３本以上のガードＧＮＤ配線を一組と考えて、該ＧＮＤ−ＶＩＡホールを千鳥状に配置したことを特徴とする請求項１に記載の高密度配線。
【請求項１０】
ＧＮＤ−ＶＩＡホールが設けられたガードＧＮＤ配線において、該配線上に設けられたＧＮＤ−ＶＩＡホールの周辺付近は、該ＶＩＡホールのパッド径によって規定される以上の配線幅とし、それ以外の部分は該ＶＩＡホールのパッド径によって規定される配線幅未満の細い配線にしたことを特徴とする請求項９に記載の高密度配線。
【請求項１１】
ガードＧＮＤ配線上に設けられたＧＮＤ−ＶＩＡホール付近のより太い配線幅を有する部分と、それ以外の細い配線幅を有する部分との長さの比が、各ガードＧＮＤ配線において同等になることを特徴とする請求項１０に記載の高密度配線。
【請求項１２】
配線幅が太い部分と細い部分を交互に有する複数のガードＧＮＤ配線に対して、該ガードＧＮＤ配線が併設されている信号配線を追従する形で屈曲配線させることを特徴とする請求項１０に記載の高密度配線。
【請求項１３】
隣り合うガードＧＮＤに設けられたＧＮＤ−ＶＩＡホールの千鳥状配置において、該千鳥状に配置されたＧＮＤ−ＶＩＡホールが、他層の同一ＧＮＤ配線上にＧＮＤ−ＶＩＡホールが設けられるよう、隣り合うガードＧＮＤ上に設けられたＧＮＤ−ＶＩＡホール同士を、信号配線が間を通れる間隔を残して千鳥状に隣接配置したことを特徴とする請求項１に記載の高密度配線。
【請求項１４】
配線幅が太い部分と細い部分を交互に有する複数のガードＧＮＤ配線において、ＧＮＤ−ＶＩＡホール周辺付近の太い配線幅を有する部分の長さ、あるいは、狭間の細い配線幅を有する部分の長さを、各ガードＧＮＤ配線とも概略均一にしたことを特徴とする請求項１３に記載の高密度配線。
【請求項１５】
ＧＮＤ−ＶＩＡホール周辺付近以外の部分を細い配線にしたガードＧＮＤ配線において、該細い配線幅が併設されている信号配線幅以上であることを特徴とする請求項２，６，１０，１３いずれかに記載の高密度配線。
【請求項１６】
隣り合うガードＧＮＤ配線が併設された信号配線において、隣り合うガードＧＮＤ配線間に複数本の信号配線があることを特徴とする請求項１ないし１５いずれかに記載の高密度配線。
【請求項１７】
隣り合うガードＧＮＤ配線同士において千鳥状に配置されたＧＮＤ−ＶＩＡホールにおいて、同一配線幅の配線内に複数個のＧＮＤ−ＶＩＡホールを設けたことを特徴とする請求項１ないし１６いずれかに記載の高密度配線。
【請求項１８】
ガードＧＮＤ配線上に所定の間隔で設けられた複数のＧＮＤ−ＶＩＡホールについて、所定の間隔が、ｉ）信号の持つ高調波成分、ｉｉ）信号の立上り／立下り（ｔｒ／ｔｆ）特性、ｉｉｉ）規格認定試験上の上限周波数の何れかによって規定される問題となる周波数から求められる波長の２０分の１になる事を特徴とする請求項１に記載の高密度配線。
【請求項１９】
前記請求項１ないし１８いずれかに記載の高密度配線を施したことを特徴とする高密度配線を用いたプリント配線板。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高速なデジタル信号または微弱な変化を扱うアナログ信号を、搭載電子部品間で伝送処理するプリント配線板において、放射ノイズやクロストークを抑制しつつ、高密度配線を実現できるパターン配線に工夫を施した高密度配線および高密度配線を用いたプリント配線板に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、放射ノイズによる悪影響を防止する為に、信号配線パターン上に抵抗を入れたり、高周波成分をカットする為に周波数特性を持ったインダクタやキャパシタをフィルタ形成の目的で設けたりしていた。しかしながらこの様な部品の後付けによる防止対策は、設計変更やコストアップを招く。プリント配線板の裏層において平行な複数のＧＮＤ配線と、同じく平行な複数の電源配線を設け、表層に裏層のＧＮＤ配線，電源配線に直行させた平行な複数のＧＮＤ配線，電源配線を設けている。そして、裏層のＧＮＤ配線は表層のＧＮＤ配線との交叉点においてＶＩＡホールによって導通し、同じく裏層の電源配線は表層の電源配線と交叉点においてＶＩＡホールによって導通させる。さらにこれによって形成されたＧＮＤおよび電源のＶＩＡホール間にノイズ抑制の為のキャパシタ部品を実装する事と提案している（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
しかし、上記発明においては、該ＧＮＤおよび電源のＶＩＡホールの間隔は、ＩＣ（実施例ではＤＩＰ＝Ｄｕａｌ  Ｉｎ−ｌｉｎｅ  Ｐａｃｋａｇｅを用いている）の実装間隔によって規定されており、且つ、ノイズ抑制のために搭載するキャパシタも、別々のＩＣのＧＮＤ，電源ピン間に挿入される位置関係になるため、本来のバイパスコンデンサとしての効果を充分発揮できる構成にはなっていない。
【０００４】
それを補う目的で、まず対象とするプリント配線板がノイズ的に問題とする周波数を求め、その周波数に対応した波長から、任意の２層間で井桁状に構成されたＧＮＤ，電源配線同士の間隔、および、それらの交叉点で電気的に導通を取るＶＩＡホールの間隔を規定したものもある（例えば、特許文献２参照）。但し、通常この様な井桁状のＧＮＤ，電源配線構造を形成する場合、規定間隔以下でＶＩＡホールを形成する都合上、ＧＮＤ，電源の配線幅は、ＶＩＡホールのパッド径以上の配線幅となり、より高い周波数を扱うようになり、つまりそれに対応した波長が短くなってくると、井桁の間隔はより一層狭まってきて、信号配線より太いＧＮＤ，電源配線により、プリント配線板全体の配線面積は大幅に制約を受けてしまう事になる。
【０００５】
信号配線に併走させる事によりリターン電流経路として機能するＧＮＤ配線の有効性を、上記井桁状ＧＮＤ，電源構造と同様な内容で定義しているが、ここでもＧＮＤ配線に設けられたＧＮＤ−ＶＩＡホールの間隔のみ規定しようとしており、実施例を見てもＧＮＤ配線幅はＧＮＤ−ＶＩＡホールより充分広い配線幅になっており、上記井桁状配線と同様に該当する高速デジタル信号や微弱成分を扱うアナログ信号が増えてくると、プリント配線板全体の配線面積に大幅な制約を与えてしまう事になる（例えば、特許文献３参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特公平１−４７０３２号公報
【特許文献２】
特開平７−３２１４２９号公報
【特許文献３】
特開平９−１８１４００号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明における技術課題としては、動作周波数が高くなってきて、それに対応した波長が短くなってきても、また、高速で動作するデジタル信号や、アナデジ混載により微弱成分を扱うアナログ信号が増えてきても、それらの信号に放射ノイズ抑制、あるいはクロストーク回避の目的のために併設させるガードＧＮＤ配線が、プリント配線板全体の配線面積を大幅に制約しない様、パターン配線の工夫を施す事により、結果としてプリント配線板の面積を大きくする事を避けた高密度配線を実現する高密度配線および高密度配線を用いたプリント配線板を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的は、放射ノイズを抑制するガードＧＮＤ配線を施しつつ、且つ、信号配線も含めたプリント配線板全体の配線も高密度に配線したプリント配線板を提供する事にある。上記目的を達成するための本発明による配線方法は、略平行に延設された信号配線の両側または片側に併走して延設されたガードＧＮＤには、複数のＧＮＤ−ＶＩＡホールが設けられており、該ＧＮＤ−ＶＩＡホールを介して他の層の直交方向に延設されたＧＮＤ配線に電気的に接続される。該ＧＮＤ−ＶＩＡホールの間隔は、信号に含まれる高調波成分や、信号の立上り時間（ｔｒ）や立下り時間（ｔｆ）によって規定される問題となる周波数成分に対応した波長の２０分の１の長さに対応するように設けられている。該規定の間隔以下で各ガードＧＮＤ配線上に設けられたＧＮＤ−ＶＩＡホール周辺のガードＧＮＤ配線は、当然のごとく該ＧＮＤ−ＶＩＡホールのパッド径以上の配線幅を有する必要がある訳であるが、それ以外の部分ではより細い配線幅で配線する事も可能である。
【０００９】
そこで、互いに隣り合うガードＧＮＤ配線同士において、該ＧＮＤ−ＶＩＡホールの配置を千鳥状に交互に配置する事によって、該ガードＧＮＤの配線方向に対して、太い配線幅の部分と細い配線幅の部分とが互い違いにくる様にする。その分、信号配線も含めてパターン配線を最低限必要な間隔を残して寄せていけば、全体として幅方向に配線スペースが圧縮されることになる。
【００１０】
尚、この際、ガードＧＮＤの配線幅を細くしていくと放射ノイズ抑制効果が徐々に低減していく事は明らかであり、また、放射ノイズ抑制において、他のガードＧＮＤ配線よりも極端に細い配線幅の区間が長く、インピーダンスの高いガードＧＮＤ配線が１つでも存在すると、それが律速となって放射ノイズ抑制効果が著しく損なわれる事から、各ガードＧＮＤが、ほぼ均等な太い配線幅／細い配線幅の区間を有するべきであることは言うまでも無い。
【００１１】
また、必要であれば各ガードＧＮＤに設けられるＧＮＶ−ＶＩＡホールの間隔や太い配線幅／細い配線幅の比率を、信号配線に伝送される信号の放射ノイズ的危険度、すなわち信号に含まれる高調波成分や信号のｔｒ／ｔｆ特性の応じて調整しうる事は自明である。
【００１２】
すなわち、本発明の技術内容は以下の構成を備えることにより前記課題を解決できた。
【００１３】
（１）プリント配線板上に実装された電子部品間に、高速なデジタル信号または微弱な変化を扱うアナログ信号を伝送する為に複数本平行に延設されたクロックやデータバス配線等に対して、放射ノイズ抑制，クロストークノイズ抑制の観点から併設された複数のガードＧＮＤ配線を有する配線形態において、該複数のガードＧＮＤ配線に所定の間隔以下で設けられた複数のＧＮＤ−ＶＩＡホールが、隣り合うＧＮＤ配線同士において、千鳥状に配置されたことを特徴とする高密度配線。
【００１４】
（２）ガードＧＮＤ配線において、該配線上に設けられたＧＮＤ−ＶＩＡホールの周辺付近は、該ＶＩＡホールのパッド径によって規定される以上の配線幅とし、それ以外の部分は該ＶＩＡホールのパッド径によって規定される配線幅未満の細い配線にしたことを特徴とする前記（１）に記載の高密度配線。
【００１５】
（３）ガードＧＮＤ配線上に設けられたＧＮＤ−ＶＩＡホール付近のより太い配線幅を有する部分と、それ以外の細い配線幅を有する部分との長さの比を概略１対１にしたことを特徴とする前記（２）に記載の高密度配線。
【００１６】
（４）配線幅が太い部分と細い部分を交互に有する複数のガードＧＮＤ配線に対して、該ガードＧＮＤ配線が併設されている信号配線を追従する形で屈曲配線させることを特徴とする前記（２）に記載の高密度配線。
【００１７】
（５）隣り合うガードＧＮＤに設けられたＧＮＤ−ＶＩＡホールの千鳥状配置において、該千鳥状に配置されたＧＮＤ−ＶＩＡホールが概略等間隔で配置されていることを特徴とする前記（１）に記載の高密度配線。
【００１８】
（６）概略等間隔で千鳥状に配置されたＧＮＤ−ＶＩＡホールに対して、該ＧＮＤ−ＶＩＡホールが設けられたガードＧＮＤ配線が、ＧＮＤ−ＶＩＡホールの周辺付近は、該ＶＩＡホールのパッド径によって規定される以上の配線幅とし、それ以外の部分は該ＶＩＡホールのパッド径によって規定される配線幅未満の細い配線にしたことを特徴とする前記（５）に記載の高密度配線。
【００１９】
（７）配線幅が太い部分と細い部分を交互に有する複数のガードＧＮＤ配線において、ＧＮＤ−ＶＩＡホール周辺付近の太い配線幅を有する部分の長さ、あるいは、狭間の細い配線幅を有する部分の長さを、各ガードＧＮＤ配線において概略均一にしたことを特徴とする前記（６）に記載の高密度配線。
【００２０】
（８）記載の配線幅が太い部分と細い部分を交互に有する複数のガードＧＮＤ配線に対して、該ガードＧＮＤ配線が併設されている信号配線を追従する形で屈曲配線させることを特徴とする前記（７）に記載の高密度配線。
【００２１】
（９）隣り合うガードＧＮＤ配線同士において千鳥状に配置されたＧＮＤ−ＶＩＡホールにおいて、隣り合う３本以上のガードＧＮＤ配線を一組と考えて、該ＧＮＤ−ＶＩＡホールを千鳥状に配置したことを特徴とする前記（１）に記載の高密度配線。
【００２２】
（１０）ＧＮＤ−ＶＩＡホールが設けられたガードＧＮＤ配線において、該配線上に設けられたＧＮＤ−ＶＩＡホールの周辺付近は、該ＶＩＡホールのパッド径によって規定される以上の配線幅とし、それ以外の部分は該ＶＩＡホールのパッド径によって規定される配線幅未満の細い配線にしたことを特徴とする前記（９）に記載の高密度配線。
【００２３】
（１１）ガードＧＮＤ配線上に設けられたＧＮＤ−ＶＩＡホール付近のより太い配線幅を有する部分と、それ以外の細い配線幅を有する部分との長さの比が、各ガードＧＮＤ配線において同等になることを特徴とする前記（１０）に記載の高密度配線。
【００２４】
（１２）配線幅が太い部分と細い部分を交互に有する複数のガードＧＮＤ配線に対して、該ガードＧＮＤ配線が併設されている信号配線を追従する形で屈曲配線させることを特徴とする前記（１０）に記載の高密度配線。
【００２５】
（１３）隣り合うガードＧＮＤに設けられたＧＮＤ−ＶＩＡホールの千鳥状配置において、該千鳥状に配置されたＧＮＤ−ＶＩＡホールが、他層の同一ＧＮＤ配線上にＧＮＤ−ＶＩＡホールが設けられるよう、隣り合うガードＧＮＤ上に設けられたＧＮＤ−ＶＩＡホール同士を、信号配線が間を通れる間隔を残して千鳥状に隣接配置したことを特徴とする前記（１）に記載の高密度配線。
【００２６】
（１４）配線幅が太い部分と細い部分を交互に有する複数のガードＧＮＤ配線において、ＧＮＤ−ＶＩＡホール周辺付近の太い配線幅を有する部分の長さ、あるいは、狭間の細い配線幅を有する部分の長さを、各ガードＧＮＤ配線とも概略均一にしたことを特徴とする前記（１３）に記載の高密度配線。
【００２７】
（１５）ＧＮＤ−ＶＩＡホール周辺付近以外の部分を細い配線にしたガードＧＮＤ配線において、該細い配線幅が併設されている信号配線幅以上であることを特徴とする前記（２），（６），（１０），（１３）いずれかに記載の高密度配線。
【００２８】
（１６）隣り合うガードＧＮＤ配線が併設された信号配線において、隣り合うガードＧＮＤ配線間に複数本の信号配線があることを特徴とする前記（１）ないし（１５）いずれかに記載の高密度配線。
【００２９】
（１７）隣り合うガードＧＮＤ配線同士において千鳥状に配置されたＧＮＤ−ＶＩＡホールにおいて、同一配線幅の配線内に複数個のＧＮＤ−ＶＩＡホールを設けたことを特徴とする前記（１）ないし（１６）いずれかに記載の高密度配線。
【００３０】
（１８）ガードＧＮＤ配線上に所定の間隔で設けられた複数のＧＮＤ−ＶＩＡホールについて、所定の間隔が、ｉ）信号の持つ高調波成分、ｉｉ）信号の立上り／立下り（ｔｒ／ｔｆ）特性、ｉｉｉ）規格認定試験上の上限周波数の何れかによって規定される問題となる周波数から求められる波長の２０分の１になる事を特徴とする前記（１）に記載の高密度配線。
【００３１】
（１９）前記（１）ないし（１８）いずれかに記載の高密度配線を施したことを特徴とする高密度配線を用いたプリント配線板。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しながら本発明に係るプリント配線板上のパターン配線方法の実施例について説明する。
【００３３】
【実施例】
図１は本発明の第一の実施例を示すものであり、プリント配線板上のクロック信号やデータバス、あるいはアナログ信号配線１とそれに併設されたガードＧＮＤ配線２とを、プリント配線板の極一部のエリアを取り出して模式図的に表現したものである。
【００３４】
該ガードＧＮＤ配線２上には、信号配線１において伝送される信号の高調波成分、または、信号のｔｒ／ｔｆによって規定された放射ノイズ的に問題となる周波数に対応した波長の略２０分の１以下の間隔（Δｄ１）で、ＧＮＤ−ＶＩＡホール３が設けられている。この間隔の規定については後述する。
【００３５】
本実施例では、該ＧＮＤ−ＶＩＡホール３の設けられた、該ガードＧＮＤ配線幅が太い部分４と、それ以外のガードＧＮＤ配線幅が細い部分５とが、交互に存在している事がわかる。さらに、隣り合うガードＧＮＤ配線２同士では、ＧＮＤ−ＶＩＡホール３の設けられる位置が、千鳥状に互い違いに配置されており、必然的に、配線方向に対してガードＧＮＤ配線が太い部分４と細い部分５とが互い違いの関係になることになり、その分全体としての配線幅を圧縮できる構造になっている。本実施例においては、ガードＧＮＤ配線幅が太い部分４の配線幅は、ＧＮＤ−ＶＩＡホールのパッド径（ミドルＶＩＡで直径０．８ｍｍ）と同じくし、ガードＧＮＤ配線幅が細い部分５の配線幅は、信号配線１の幅と同じ、つまりこのプリント配線板の製造上の最小配線幅にしている。
【００３６】
また、図３に示すように、ガードＧＮＤの放射ノイズ抑制効果は、僅かながらその配線幅に依存している事がわかる。よって、特定のガードＧＮＤ配線が弱くならないよう、各ガードＧＮＤ配線２における、太い部分４と細い部分５とを概略１：１の比にしている。なお、該ガードＧＮＤ配線２は該ＧＮＤ−ＶＩＡホール３によって、他層の鉛直方向に配線されたＧＮＤ配線と接続されており、全体として井桁状の構造を取ることによって、安定したＧＮＤとして機能し得る様にしている事は自明である。
【００３７】
これに対して図２は、従来例を示すものであり、プリント配線板上のクロック信号やデータバス、あるいはアナログ信号配線１とそれに併設されたガードＧＮＤ配線２とを、プリント配線板の極一部のエリアを取り出して模式図的に表現したものである。
【００３８】
本実施例と同様に、該ガードＧＮＤ配線２上には、信号配線１において伝送される信号の高調波成分、または、信号のｔｒ／ｔｆによって規定された放射ノイズ的に問題となる周波数に対応した波長の略２０分の１以下の間隔（Δｄ１）で、ＧＮＤ−ＶＩＡホール３が設けられている。通常、該ＧＮＤ−ＶＩＡホール３は、各ガードＧＮＤ配線２において、配線に対して鉛直な方向にほぼ揃っていたり、特に意図されず無秩序に配置されている。よって、各ガードＧＮＤ配線２も、何処に該ＧＮＤ−ＶＩＡホール３が配置されるか確定できないので、該ＧＮＤ−ＶＩＡホール３のパッド径を最少配線幅として、該配線幅以上を保って配線されていることが分かる。これでは、ガードＧＮＤが必要な高速信号やアナログ信号が増えてくると、パターン配線面積の点で、プリント配線板のサイズを大きくしたり、層数を多くする事を余儀無くされたり、実装的にも、コスト的にも大きく不利になってくる訳である。
【００３９】
＜ＧＮＤ−ＶＩＡホール間隔の規定＞
デジタル信号において、その性質に大きな影響を与えるものに、システムの動作周波数とそのシステムに流れる信号の許容される立上り時間／立下り時間特性（ｔｒ／ｔｆ）とがある。図４，図５は、夫々、７４ＡＣ２４０，７４ＨＣ２４０という汎用ロジックＩＣが動作したときの、信号成分に含まれる高周波成分の周波数特性を示したものである。７４ＡＣ２４０のｔｒ／ｔｆは約１．４ｎｓ程度であり、７４ＨＣ２４０のｔｒ／ｔｆは約２．０ｎｓ程度である。
【００４０】
これらの図から明らかなように、ｔｒ，ｔｆが小さいほど（信号中の高周波成分が高いほど）広い周波数帯域にわたって高いノイズレベルの成分を含み、これが電磁波として放射される事になる事が分かる。電磁波には進行波と定在波とがあるが、発明者達は、放射ノイズとしてより大きな影響を与えるものは後者の定在波である事に着目した。定在波においては、周波数（ｆ）と波長（λ）の間にｆ＝Ｃ／λ（Ｃは光速）の関係がある。定在波は、その波長（λ）の１／２，１，３／２……あるいは、１／４，３／４，５／４……の倍数に等しい長さの配線パターンのラインから多く発生する。
【００４１】
即ち、この様な長さの回路パターンが、波長λに起因した定在波を放射するアンテナに適合してしまうのである。反対に回路パターンの長さが１／２０λ以下であれば、そのパターン上の電位差も、振幅の１／２よりも小さくなる。つまり定在波の発生は回避できるのである。
【００４２】
図６に周波数ｆの定在波の波長λと、パターン長との関係を示す。どの様な周波数の定在波が実際のプリント配線板上で問題になるかは、該プリント配線板上に搭載されたデバイスのｔｒ，ｔｆに依存する。近年のＩＣではｔｒ，ｔｆが１ｎｓ以下のものも多数使用される。
【００４３】
図４，図５に示すように、信号に含まれる高調波成分の低減度合いが２０ｄＢ／ｏｃｔから４０ｄＢ／ｏｃｔ変化する変異点の周波数は、
ｆｔ＝１／（πｔｒ（ｆ））  ……（１）
で与えられる。一方、通常ＩＣからの信号には、この周波数ｆｔの２倍から３倍程度、つまり１００ｄＢ／ｏｃｔになる周波数帯域まで高調波成分が含まれている。従って、前式（１）にこの最大３倍程度の高調波成分が含まれるという前提のもとに、係数＝３を掛けた値（これをｆＴとする）を、放射ノイズが問題になる周波数とすると、
ｆＴ＝３／（πｔｒ（ｆ））  ……（２）
と定義できる。例えば、ｔｒ，ｔｆが１ｎｓのＩＣがあった場合、放射ノイズが問題となる周波数は、
ｆＴ＝３／（π×１×１０Ｅ−９）＝１（ＧＨｚ）  ……（３）
となる。プリント配線板の誘電率はガラエポＦＲ−４基板、ソルダーレジスト付きでεｒ＝３〜４程度であり、この誘電体であるプリント配線板による波長短縮効果を考慮すると、（３）式で与えられた１ＧＨｚの周波数に対応する波長λＴは、１５０〜２００ｍｍ程度となる。
【００４４】
前述したように、ここで言うパターンの配線長をガードＧＮＤ配線に設けられたＧＮＤ−ＶＩＡホール間の配線長と考えると、該同一のガードＧＮＤ配線上に設けられたＧＮＤ−ＶＩＡホールの間隔が、放射する電磁波の波長λの１／２０以下に設定すれば、その電磁波の強度は急減するので、プリント配線板の波長短縮率をα、該ＧＮＤ−ＶＩＡホールの間隔をΔｄとすると、
Δｄ≦α×（１／ｆＴ）×（１／２０）  ……（４）
以下に抑えればよい。（４）式に（２）式を代入すると、
Δｄ≦α×｛（π×Ｃ×ｔｒ（ｆ））／（３×２０）｝  ……（５）
が得られる。もっとも、必要以上に該ＧＮＤ−ＶＩＡの間隔を狭くする事は、却ってコスト増になる場合があるので、プリント配線板全体の大部分のガードＧＮＤ配線上のＧＮＤ−ＶＩＡホールが上記間隔程度に抑えられていれば良い訳である。
【００４５】
図７は本発明による第一の実施例による信号配線１と、ガードＧＮＤ配線２との関係を、より分かり易くイメージ図で表現したものである。該ガードＧＮＤ配線２上に設けられたＧＮＤ−ＶＩＡホール３は、互いに隣り合うガードＧＮＤは線２ａ，２ｂ同士で、互いのＧＮＤ−ＶＩＡホール３ａ，３ｂは、該ガードＧＮＤ配線方向に対して鉛直方向に揃った位置にではなく、交互に千鳥状の配置になっており、且つ、該ＧＮＤ−ＶＩＡホール３ａ，３ｂの周辺の、必然的にガードＧＮＤ配線が太くなる部分４ａ，４ｂと、該ＧＮＤ−ＶＩＡホール３ａ，３ｂの狭間となる、ガードＧＮＤ配線を細くし得る部分５ａ，５ｂとが、互いに干渉し合うこと無く、交互に配置されるようにする。信号配線１はそれらのガードＧＮＤ配線２ａ，２ｂの間を縫うように配線される事により、結果として、ガードＧＮＤ配線がＧＮＤ−ＶＩＡホールのパッド径によって規定された配線幅以上で配線される通常の場合に比べて、全体の配線幅が大きく圧縮できる訳である。
【００４６】
図８は信号配線１が配線途中で、信号−ＶＩＡホール６で他の配線層に切り替わった場合、ガードＧＮＤ配線２は、その本数分まとめられる事になり、より一層全体の配線幅が圧縮され得ることをイメージ図で表現したものである。図中右側のエリアがその部分に相当する。
【００４７】
図９は本発明による第二の実施例を示すものであり、プリント配線板上のクロック信号やデータバス、あるいはアナログ信号配線１とそれに併設されたガードＧＮＤ配線２とを、プリント配線板の極一部のエリアを取り出して模式図的に表現したものである。ここでは、信号配線１で伝送される信号の高調波成分、または、信号のｔｒ／ｔｆによって規定された放射ノイズ的に問題となる周波数に対応した波長の略２０分の１以下の間隔（Δｄ１）で配置されたＧＮＤ−ＶＩＡホール３が、隣り合うガードＧＮＤ配線２上に配置されたＧＮＤ−ＶＩＡホール３同士で、千鳥状にほぼ等間隔（Δｄ２）で並んでおり、且つ、各ガードＧＮＤ配線において、該ＧＮＤ−ＶＩＡホール３の配置付近の太い配線幅を有する部分４がほぼ同程度の長さになるようにする。あるいは、該ＧＮＤ−ＶＩＡホール３の狭間となる細い配線幅を有する部分５がほぼ同程度の長さになっても良い。この様な構造を取る事により、本発明による第一の実施例と同様な効果が得られる訳である。
【００４８】
図１０は本発明による第三の実施例を示すものであり、プリント配線板上のクロック信号やデータバス、あるいはアナログ信号配線１とそれに併設されたガードＧＮＤ配線２とを、プリント配線板の極一部のエリアを取り出して模式図的に表現したものである。ここでは、信号配線１で伝送される信号の高調波成分、または、信号のｔｒ／ｔｆによって規定された放射ノイズ的に問題となる周波数に対応した波長の略２０分の１以下の間隔（Δｄ１）で配置されたＧＮＤ−ＶＩＡホール３を介して、該ガードＧＮＤ配線２は、他層のＧＮＤ配線７に電気的に接続される訳であるが、隣り合うガードＧＮＤ配線２上に、千鳥状に配置されてＧＮＤ−ＶＩＡホール３同士が、他層の同一のＧＮＤ配線７上に設けられるように、該隣り合うガードＧＮＤ配線上のＧＮＤ−ＶＩＡホール３同士を、最低、信号配線１が間を通る間隔を開けて、千鳥状に近接配置するものである。これによって、他層のＧＮＤ配線７を介して、隣り合うガードＧＮＤ配線２上に設けられたＧＮＤ−ＶＩＡホール３同士が、確実に最短で電気的に接続されることになり、前記実施例に対して、よりガードＧＮＤによる放射ノイズ抑制効果を発揮し易い形態にしたものである。
【００４９】
図１１は本発明による第四の実施例を示すものであり、プリント配線板上のクロック信号やデータバス、あるいはアナログ信号配線１とそれに併設されたガードＧＮＤ配線２とを、プリント配線板の極一部のエリアを取り出して模式図的に表現したものである。ここでは、信号配線１で伝送される信号の高調波成分、または、信号のｔｒ／ｔｆによって規定された放射ノイズ的に問題となる周波数に対応した波長の略２０分の１以下の間隔（Δｄ１）で配置されたＧＮＤ−ＶＩＡホール３の配置において、隣り合うガードＧＮＤ配線２を、４本一組のグループとして捉え、該４本組みのガードＧＮＤ配線２上に設けられたＧＮＤ−ＶＩＡホール３同士を、互いに配線の鉛直方向に揃わないよう概略周期性を持って配置し、且つ、該ＧＮＤ−ＶＩＡホール３の周辺の太い配線部分４が、該４本組みのガードＧＮＤ配線２においてほぼ同程度の長さになるようにする。こうする事によって、前記実施例よりも、さらに全体の配線幅を圧縮する事が可能になる。尚、本実施例ではガードＧＮＤ配線を４本一組みにした場合を示したが、Δｄ１の間隔が許す範囲で、ガードＧＮＤ配線の組数をより増やしたり減らしたりできるのは、自明である。
【００５０】
【発明の効果】
以上のように、本発明によるプリント配線板上の信号・ＧＮＤ配線構造をとれば、放射ノイズ抑制の目的で、あるいは信号配線同士のクロストーク回避の目的で、高速なデジタル信号やアナログ信号配線に併設されるガードＧＮＤ配線の本数が増えてきたとしても、通常のＧＮＤ−ＶＩＡホールのパッド径に規定された配線幅分、全体の配線面積が拡大する事にはならず、最小限の配線幅の拡がりに抑えることができる訳である。よって、プリント配線板全体のサイズをより小さく抑えられ、配線に必要な層数を必要以上に増やすこともなくなり、製品への基板実装面積の面でも、コストの面でも有効に作用することになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施例を示すものであり、プリント配線板上の信号配線とそれに併設されたガードＧＮＤ配線とを、プリント配線板の極一部のエリアを取り出して模式図で表現したものである。
【図２】従来例を示したものであり、プリント配線板上の信号配線とそれに併設されたガードＧＮＤ配線とを、プリント配線板の極一部のエリアを取り出して模式図で表現したものである。
【図３】ガードＧＮＤ配線の配線幅と放射ノイズ抑制効果との相関を示した図である。
【図４】ＩＣの立上り／立下り特性（ｔｒ／ｔｆ）と、信号に含まれる高調波成分との相関を示した図である。７４ＡＣ２４０の場合。
【図５】ＩＣの立上り／立下り特性（ｔｒ／ｔｆ）と、信号に含まれる高調波成分との相関を示した図である。７４ＨＣ２４０の場合。
【図６】周波数ｆの定在波の波長λと、パターン長との関係を示した図である。
【図７】本発明の第一の実施例を示すものであり、信号配線とそれに併設されたガードＧＮＤ配線およびＧＮＤ−ＶＩＡホールとの関係を、より分かり易くイメージ図で表現したものである。
【図８】本発明の第一の実施例を示すものであり、信号配線とそれに併設されたガードＧＮＤ配線およびＧＮＤ−ＶＩＡホールおよび信号−ＶＩＡホールとの関係を、より分かり易くイメージ図で表現したものである。
【図９】本発明の第二の実施例を模式図で表現したものである。
【図１０】本発明の第三の実施例を模式図で表現したものである。
【図１１】本発明の第四の実施例を模式図で表現したものである。
【符号の説明】
１  プリント配線板上のクロック信号やデータバス、あるいはアナログ信号配線
２  ガードＧＮＤ配線
３  ＧＮＤ−ＶＩＡホール
４  ガードＧＮＤ配線の太い配線幅を有する部分
５  ガードＧＮＤ配線の細い配線幅を有する部分
６  信号−ＶＩＡホール
７  他層のＧＮＤ配線
【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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