(57)【要約】  ガラスクロスを有する配線基板において、差動信号配線で伝送される信号間の遅延時間差を低減するために、線形独立な所定の２つの並進ベクトルについて並進対称である平面形状を有する繊維と、前記繊維を内包する層状の絶縁材と、を有する絶縁層と、前記２つの並進ベクトル各々の略整数倍の和であり前記平面形状上に始点を有するベクトルの始終点に形成されているスルーホールと、を有する配線基板とする。
2018159654.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
線形独立な所定の２つの並進ベクトルについて並進対称である平面形状を有する繊維と、前記繊維を内包する層状の絶縁材と、を有する絶縁層と、
前記２つの並進ベクトル各々の略整数倍の和であり前記平面形状上に始点を有するベクトルの始終点に形成されているスルーホールと、を有する配線基板。
【請求項２】
前記２つの並進ベクトルは略垂直である、請求項１記載の配線基板。
【請求項３】
前記始終点の前記スルーホールの各々から、前記ベクトルの延長線上に前記ベクトルと略等しい距離を有してＧＮＤスルーホールが各々設けられている、請求項１または２記載の配線基板。
【請求項４】
前記絶縁層が複数積層されている、請求項１から３の内の１項記載の配線基板。
【請求項５】
前記絶縁層の面に略平行に設けられた一対の第１の配線の組と、前記絶縁層とは別の絶縁層の面に略平行に設けられた一対の第２の配線の組とを有し、前記第１の配線の組の一方と前記第２の配線の組の一方とは前記始点の前記スルーホールに接続し、前記第１の配線の組の他方と前記第２の配線の組の他方とは前記終点の前記スルーホールに接続している、請求項４記載の配線基板。
【請求項６】
前記第１の配線の組の一方と前記第２の配線の組の一方と前記始点の前記スルーホールとの組と、前記第１の配線の組の他方と前記第２の配線の組の他方と前記終点の前記スルーホールとの組とで、差動信号を伝送する、請求項５記載の配線基板。
【請求項７】
絶縁層を、線形独立な所定の２つの並進ベクトルについて並進対称である平面形状を有して繊維を配置し、前記繊維を層状の絶縁材で内包して、形成し、
スルーホールを、前記２つの並進ベクトル各々の略整数倍の和であり前記平面形状上に始点を有するベクトルの始終点に形成する、配線基板の製造方法。
【請求項８】
前記２つの並進ベクトルは略垂直である、請求項７記載の配線基板の製造方法。
【請求項９】
前記始終点の前記スルーホールの各々から、前記ベクトルの延長線上に前記ベクトルと略等しい距離を有してＧＮＤスルーホールを形成する、請求項７または８記載の配線基板の製造方法。
【請求項１０】
前記絶縁層を複数積層する、請求項７から９の内の１項記載の配線基板の製造方法。
【請求項１１】
前記絶縁層の面に略平行に一対の第１の配線の組を形成し、前記絶縁層とは別の絶縁層の面に略平行に一対の第２の配線の組を形成し、前記第１の配線の組の一方と前記第２の配線の組の一方とを前記始点の前記スルーホールに接続し、前記第１の配線の組の他方と前記第２の配線の組の他方とを前記終点の前記スルーホールに接続する、請求項１０記載の配線基板の製造方法。
【請求項１２】
前記第１の配線の組の一方と前記第２の配線の組の一方と前記始点の前記スルーホールとの組と、前記第１の配線の組の他方と前記第２の配線の組の他方と前記終点の前記スルーホールとの組とで、差動信号を伝送する、請求項１１記載の配線基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高周波信号を伝送する配線基板に関するものであり、特に高周波帯の差動信号を伝送する配線基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
情報通信社会の発展とともにデータ通信や信号処理が大容量で高速に行われるようになり、伝送される信号の高速化が進んでいる。信号の高速化とともに、配線基板上で伝送される際の信号の損失や遅延の影響が無視できなくなっている。そのため、大容量のデータを高速に処理する電子装置の信号配線は、要求特性を満たす配線幅や配線長で設計される必要がある。【０００３】
信号の伝搬速度が１０Ｇｂｐｓ（Ｇｉｇａ  ｂｉｔ  ｐｅｒ  ｓｅｃｏｎｄ）を超えて２８Ｇｂｐｓや５６Ｇｂｐｓなどへと高速化が進むのに伴って、配線基板における信号配線では、差動信号配線が主流となっている。差動信号は、２本の信号配線で位相が逆の信号として伝送される。しかしながら、信号配線や絶縁層の電気特性の影響などにより、位相が逆の２つの信号間に遅延時間の差が生じ、出力側で逆位相の状態からのずれが生じる。そのため、出力側の半導体装置等が正しく信号を検出することができない場合が生じる。すなわち、差動信号を伝送する配線基板において出力側で差動信号が正しく処理されるためには、位相が逆の２つの信号の遅延時間の差が十分に抑制されている必要がある。【０００４】
配線基板上での信号の損失や遅延を抑制するために、配線基板を形成する絶縁材料の低誘電率化等が行われている。これは遅延時間τが、τ＝√εｒ／ＣＯ（εｒは比誘電率、ＣＯは光速）の関係にあるためである。一方で、プリント基板などの配線基板では、基板の機械的強度の維持のための構造材としてガラスクロスが用いられることがある。ガラスクロスのガラス繊維は低誘電率化されている絶縁材料に比べて比誘電率が高い。【０００５】
プリント基板に用いられるガラスクロスは、複数のガラス繊維の束が縦方向と横方向に平織されたものである。縦方向および横方向にそれぞれ並んだガラス繊維束の間には間隔が生じている。そのため、プリント基板上に形成された信号配線で伝送される信号は、ガラスクロスの存在する部分と絶縁材料である樹脂のみの部分とを通過する。ガラスクロスのガラス繊維と樹脂とでは比誘電率が異なるため、ガラス繊維の部分を通過するときと、樹脂のみの部分を通過するときでは、信号の遅延量や損失量に差が生じ得る。そのため、それぞれ異なる部分を通る２つの差動信号配線で伝送される信号間の遅延時間には差が生じることとなる。【０００６】
特許文献１と特許文献２には、２つの差動信号配線で伝送される信号間の遅延時間の差を抑制する技術が開示されている。特許文献１によれば、ガラス繊維束の間隔に対して、信号配線幅を７５パーセント乃至９５パーセントとすることによって、差動信号配線間の遅延時間の差を抑制することができるとしている。また、特許文献２によれば、差動信号配線の間隔をガラス繊維束の間隔の整数倍とすることによって、差動信号配線間の遅延時間の差を抑制することができるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１４−１３０８６０号公報
【特許文献２】国際公開第２０１６／１１７３２０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
信号の伝搬速度が５０Ｇｂｐｓを超え、また、通信回線とのインタフェースを構成する光モジュールとＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ  Ｓｃａｌｅ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  ｃｉｒｃｕｉｔ）などの半導体装置とを実装する配線基板では、スルーホールを用いた多層配線化が必須となっている。【０００９】
しかしながら、特許文献１および特許文献２は、ガラスクロスを有する配線基板で、差動信号配線で伝送される信号間の遅延時間差を抑制するために、配線の幅や間隔といった配線に関する解決策を開示している一方で、スルーホールに関する解決策を開示していない。配線がスルーホールを介する場合、スルーホールにおいても信号の遅延が生じる。よって、差動信号配線がスルーホールを介している場合、伝送される信号間の遅延時間には差が生じることとなる。【００１０】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、ガラスクロスを有する配線基板において、差動信号配線で伝送される信号間の遅延時間差を低減することができるスルーホールを有する配線基板を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の配線基板は、線形独立な所定の２つの並進ベクトルについて並進対称である平面形状を有する繊維と、繊維を内包する層状の絶縁材と、を有する絶縁層と、２つの並進ベクトル各々の略整数倍の和であり平面形状上に始点を有するベクトルの始終点に形成されているスルーホールと、を有する。【００１２】
本発明の配線基板の製造方法は、絶縁層を、線形独立な所定の２つの並進ベクトルについて並進対称である平面形状を有して繊維を配置し、繊維を層状の絶縁材で内包して、形成し、スルーホールを、２つの並進ベクトル各々の略整数倍の和であり平面形状上に始点を有するベクトルの始終点に形成する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ガラスクロスを有する配線基板において、差動信号配線で伝送される信号間の遅延時間差を低減することができるスルーホールを有する配線基板を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１の実施形態の配線基板の構成を示す図である。
【図２】本発明の第２の実施形態の配線基板の構成を示す図である。
【図３】本発明の第２の実施形態の配線基板の構成による効果を説明するための図である。
【図４】本発明の第２の実施形態の配線基板のスルーホールの差動信号における挿入損失を計算するための構成を示す図である。
【図５】本発明の第２の実施形態の配線基板のスルーホールの差動信号における挿入損失を計算した結果を示す図である。
【図６】ガラス繊維束の密度の規格値からガラス繊維束の間隔を算出した結果を示す図である。
【図７】本発明の第２の実施形態の変形例の配線基板の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図を参照しながら、本発明の実施形態を詳細に説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい限定がされているが、発明の範囲を以下に限定するものではない。
【００１６】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態の配線基板の構成を示す図である。図１は、本実施形態の配線基板１の平面図およびＺ−Ｚ’断面図を示している。配線基板１は、線形独立な所定の２つの並進ベクトル１０ａ、１０ｂについて並進対称である平面形状を有する繊維１１と、繊維１１を内包する層状の絶縁材１２と、を有する絶縁層１３を有する。さらに、２つの並進ベクトル１０ａ、１０ｂ各々の略整数倍の和であり平面形状上に始点を有するベクトル１０の始終点に形成されているスルーホール１４、１５を有する。
【００１７】
配線基板１によれば、スルーホール１４とスルーホール１５の各々に対して繊維１１と絶縁材１２の誘電率が及ぼす影響を同等にすることができる。その結果、スルーホール１４とスルーホール１５の各々に伝送される信号の遅延時間を同等にすることができ、両者の差を低減することができる。よって、スルーホール１４とスルーホール１５が差動信号配線に接続されている場合、差動信号配線で伝送される信号間の遅延時間差を低減することができる。
【００１８】
以上のように本実施形態によれば、ガラスクロスを有する配線基板において、差動信号配線で伝送される信号間の遅延時間差を低減することができるスルーホールを有する配線基板を提供することができる。
【００１９】
（第２の実施形態）
図２は、本発明の第２の実施形態の配線基板の構成を示す図である。本実施形態の配線基板２は、複数の絶縁層２３と、絶縁層２３間に設けられた配線（第１〜第４の配線）と、絶縁層２３を跨いで設けられた配線を接続するスルーホール（第１と第２のスルーホール）と、を有する多層配線基板である。
【００２０】
絶縁層２３の各々は、ガラスクロス２１と絶縁材２２とを有する。図２では、Ｂ−Ｂ’断面図やＣ−Ｃ’断面図に示すように、絶縁層２３を４層設けているがこれには限定されない。絶縁層２３の数は任意とすることができる。
【００２１】
ガラスクロス２１は、絶縁層２３の機械的強度を増すための構造材として機能する。ガラスクロス２１は、Ａ−Ａ’平面図に示すように、ガラス繊維２１ａの束とガラス繊維２１ｂの束が、互いの方向が垂直になるように平織で織り込まれたものである。ここで、ガラス繊維２１ａ、２１ｂの方向とは、ガラス繊維２１ａ、２１ｂの長軸に平行な方向をいう。本実施形態では、Ａ−Ａ’平面図に示すように、互いに垂直となる２つの方向を各々、第１の方向、第２の方向と呼ぶこととし、第１の方向のガラス繊維をガラス繊維２１ａ、第２の方向のガラス繊維をガラス繊維２１ｂとする。
【００２２】
なお、ガラス繊維２１ａの束とガラス繊維２１ｂの束は互いに略垂直であればよい。ここで略垂直とは、製造時の誤差やばらつきによる垂直からのずれを許容した垂直である状態をいう。
【００２３】
ガラスクロス２１では、第１の方向を長軸とするガラス繊維２１ａの束が、幅や厚みなどの形状を同じくして、平面視で略平行に略等間隔で並んでいる。ガラス繊維２１ａの束の間隔とは、複数本で１つの束を形成しているガラス繊維２１ａの束の中心間の距離をいう。本実施形態では、第１の方向の長軸を有するガラス繊維２１ａの束の間隔をＰｇｘとする。
【００２４】
また、ここで略平行とは、同じ方向のガラス繊維の束が、束同士で互いに交差することなく長軸方向を合わせて並んでいる状態をいう。ここでは平行であることがより望ましい。また、略等間隔とは、製造時の誤差やばらつきによる等間隔からのずれを許容した等間隔である状態をいう。
【００２５】
ガラスクロス２１ではまた、第１の方向に垂直な第２の方向を長軸とするガラス繊維２１ｂの束が、幅や厚みなどの形状を同じくして、平面視で略平行に略等間隔で並んでいる。本実施形態では、第２の方向の長軸を有するガラス繊維２１ｂの束の間隔をＰｇｙとする。
【００２６】
絶縁材２２は、ガラスクロス２１を構成するガラス繊維２１ａ、２１ｂの間を充填し、ガラスクロス２１を内包して層状に形成されている。絶縁材２２には、樹脂を用いることができ、例えば、エポキシ樹脂を用いることができる。
【００２７】
複数の絶縁層２３が各々有するガラスクロス２１の各々は、絶縁層２３間で等しいＰｇｘとＰｇｙを有する。また、絶縁層２３は、ガラスクロス２１のガラス繊維２１ａの束とガラス繊維２１ｂの束が、絶縁層２３間で、平面視で重なるようにして積層されるが、これには限定されない。絶縁層２３は、ガラスクロス２１の第１の方向、第２の方向が一致していれば、ガラス繊維２１ａの束とガラス繊維２１ｂの束が、絶縁層２３間で、平面視でずれた状態で積層されていてもよい。
【００２８】
また、ガラスクロス２１は、配線基板２が必要とする機械的強度に応じて、ひとつまたは複数の絶縁層２３から除かれていてもよく、また、全ての絶縁層２３に設けられていてもよい。
【００２９】
本実施形態の絶縁層２３は、第１の実施形態の絶縁層１３に相当する。また、本実施形態のガラスクロス２１を構成するガラス繊維２１ａおよびガラス繊維２１ｂの束は、第１の実施形態の繊維１１に相当する。また、本実施形態の絶縁材２２は、第１の実施形態の絶縁材１２に相当する。また、後述する本実施形態の第１のスルーホール２４と第２のスルーホール２５は、各々、第１の実施形態のスルーホール１４とスルーホール１５に相当する。
【００３０】
第１のスルーホール２４と第２のスルーホール２５は、絶縁層２３の厚さ方向に設けられた穴の内壁に銅などの導電体が形成された構造を有する。また、前記穴に導電体が充填されていてもよい。第１のスルーホール２４および第２のスルーホール２５は、各々別の絶縁層２３上に設けられている第１の配線２６と第３の配線２８、および第２の配線２７と第４の配線２９を、各々、電気的に接続することができる。
【００３１】
第１のスルーホール２４および第２のスルーホール２５の内径や内壁に形成される導電体の厚み、また、第１の配線２６および第２の配線２７や、第３の配線２８および第４の配線２９の幅や厚みは、配線基板の設計に応じた特性インピーダンスとなるように設定される。これらのスルーホールや配線は、銅を用いて形成される。また、銅には限定されず、ＡｌやＷやＡｕなど他の金属で形成されてもよく、また、複数の金属の合金で形成されてもよい。
【００３２】
第１のスルーホール２４および第２のスルーホール２５は、第２の方向に沿ってガラス繊維２１ａの束の間隔Ｐｇｘの正の整数倍の間隔を有して設けられる。または、第１の方向に沿ってガラス繊維２１ｂの束の間隔Ｐｇｙの正の整数倍の間隔を有して設けられる。図２では、第２の方向に沿って設けられる場合を示している。第１のスルーホール２４と第２のスルーホール２５の間隔とは、第１のスルーホール２４と第２のスルーホール２５の、各々の中心間の距離をいう。
【００３３】
第１の配線２６および第２の配線２７は、互いに平行になるように設けられる。第１の配線２６は第１のスルーホール２４に接続し、第２の配線２７は第２のスルーホール２５に接続する。Ａ−Ａ’平面図のように、第１の配線２６および第２の配線２７の長軸は、第１の方向に平行になるように設けられるが、これには限定されない。第１の配線２６および第２の配線２７の長軸は、互いに平行であれば、第１の方向から傾いていてもよい。
【００３４】
第３の配線２８および第４の配線２９は、第１の配線２６および第２の配線２７とは別の絶縁層２３上で、互いに平行になるように設けられる。第３の配線２８は第１のスルーホール２４に接続し、第４の配線２９は第２のスルーホール２５に接続する。Ａ−Ａ’平面図のように、第３の配線２８および第４の配線２９の長軸は、第１の方向に平行になるように設けられるが、これには限定されない。第３の配線２８および第４の配線２９の長軸は、互いに平行であれば、第１の方向から傾いていてもよい。
【００３５】
以上の接続により、第１の配線２６と第１のスルーホール２４と第３の配線２８の組と、第２の配線２７と第２のスルーホール２５と第４の配線２９の組とによって、異なる絶縁層２３間にわたっての差動信号の伝送が可能となる。すなわち、第１の配線２６と第１のスルーホール２４と第３の配線２８の組が差動信号の内の正信号を伝送するならば、第２の配線２７と第２のスルーホール２５と第４の配線２９の組が差動信号の内の負信号を伝送することができる。
【００３６】
図３は、本実施形態の配線基板２の構成による効果を説明するための図である。図３では、第１のスルーホール２４と第２のスルーホール２５が、第２の方向に沿ってＰｇｘの正の整数倍の間隔を有して設けられている。これにより、ガラス繊維２１ａの束とスルーホールとのずれが、第１のスルーホール２４と第２のスルーホール２５とで同等になる。その結果、信号の遅延への絶縁層２３の電気特性の影響は、第１のスルーホール２４と第２のスルーホール２５とで同等になり、遅延時間の差が低減され、差動信号の挿入損失が低減される。なお、第１のスルーホール２４と第２のスルーホール２５が第１の方向に沿う場合も同様である。
【００３７】
第１のスルーホール２４と第２のスルーホール２５が、第２の方向に沿ってＰｇｘの正の整数倍の間隔を有して設けられていることによって、差動信号が伝送する第１の配線２６と第２の配線２７と、ガラス繊維２１ａの束との位置関係が同等になる。その結果、信号の遅延への絶縁層２３の電気特性の影響は、第１の配線２６と第２の配線２７とで同等になり、遅延時間の差が低減され、差動信号の挿入損失が低減される。なお、第１のスルーホール２４と第２のスルーホール２５が第１の方向に沿う場合も同様である。
【００３８】
また、第１のスルーホール２４と第２のスルーホール２５が、第２の方向に沿ってＰｇｘの正の整数倍の間隔を有して設けられていることによって、差動信号が伝送する第３の配線２８と第４の配線２９と、ガラス繊維２１ａの束との位置関係が同等になる。その結果、信号の遅延への絶縁層２３の電気特性の影響は、第３の配線２８と第４の配線２９とで同等になり、遅延時間の差が低減され、差動信号の挿入損失が低減される。なお、第１のスルーホール２４と第２のスルーホール２５が第１の方向に沿う場合も同様である。
【００３９】
第２の方向に沿う第１のスルーホール２４と第２のスルーホール２５の間隔をＰｄｘとすると、スルーホール間隔Ｐｄｘは、Ｐｄｘ＝Ｎｘ×Ｐｇｘを満たすように設定される。Ｎｘは正の整数である。ガラス繊維２１ａの束の間隔Ｐｇｘから算出されるスルーホール間隔Ｐｄｘの値は、製造誤差を考慮してミリメートル単位で小数点第２位以下までの精度があることが望ましい。よって、整数倍の倍率を規定するＮｘの値も、厳密に整数である必要はなく小数点第２位以下の整数からのずれであれば、整数と見なすことができる。そのため、本実施形態では小数点第２位以下の整数からのずれであるような略整数倍の状態も含めて、整数倍と呼ぶ。なお、第１のスルーホール２４と第２のスルーホール２５が第１の方向に沿う場合も同様である。
【００４０】
なお、絶縁層２３が複数積層されている場合、各々の絶縁層２３が有するガラスクロス２１のＰｇｘとＰｇｙとが各々同等であれば、ガラスクロス２１の第１の方向の長軸を有するガラス繊維２１ａの束と第２の方向の長軸を有するガラス繊維２１ｂの束が、平面視でずれた状態で積層されていてもよい。このような積層状態であっても、各絶縁層２３におけるガラスクロス２１とスルーホールとの位置関係は、第１のスルーホール２４と第２のスルーホール２５とで同等になる。その結果、信号の遅延への各絶縁層２３の電気特性の影響は、第１のスルーホール２４と第２のスルーホール２５とで同等になり、遅延時間差が低減され、差動信号の挿入損失が低減される。
【００４１】
また、絶縁層２３間でのガラスクロス２１の位置がずれていてもよいことから、高精度な位置合わせの必要がなくなることで、製造コストの低減が可能である。
【００４２】
なお、ガラス繊維２１ａの束とガラス繊維２１ｂの束は、必ずしも垂直でなくてもよい。ガラス繊維２１ａの束とガラス繊維２１ｂの束が垂直から傾いていても、第１のスルーホール２４と第２のスルーホール２５が、ガラス繊維２１ａの垂直方向に沿ってＰｇｘの正の整数倍の間隔を有して設けられる。これにより、ガラスクロス２１とスルーホールとの位置関係は、第１のスルーホール２４と第２のスルーホール２５とで同等になる。
【００４３】
次に、本実施形態の配線基板２の製造方法を説明する。
【００４４】
まず、ガラスクロス２１と、ガラスクロス２１の間を満たしガラスクロス２１を覆うように充填された絶縁材２２と、を有する絶縁層２３を形成する。ガラスクロス２１は、第１の方向に長軸を有し第１の方向に略垂直な第２の方向にＰｇｘの間隔で平面視で略平行に並ぶガラス繊維２１ａ束と、第２の方向に長軸を有し第１の方向にＰｇｙの間隔で平面視で略平行に並ぶガラス繊維２１ｂ束とを、平織で織り込む。
【００４５】
次に、複数の絶縁層２３を、各絶縁層２３のガラスクロス２１の第１の方向と第２の方向を揃えて積層する。
【００４６】
このとき、さらに、ひとつの絶縁層２３の面に第１の配線２６と第２の配線２７を略平行に形成し、さらに別の絶縁層２３の面に第３の配線２８と第４の配線２９を略平行に形成して、各絶縁層２３を積層する。第１の配線２６と第３の配線２８は後述する第１のスルーホール２４に接続するように、第２の配線２７と第４の配線２９は後述する第２のスルーホール２５に接続するように、形成する。
【００４７】
次に、積層された絶縁層２３に跨って、第１の配線２６と第３の配線２８に接続する第１のスルーホール２４と、第２の配線２７と第４の配線２９に接続する第２のスルーホール２５を形成する。このとき、第１のスルーホール２４と第２のスルーホール２５を、第２の方向にＰｇｘの正の略整数倍となる間隔を有して設ける。もしくは、第１のスルーホール２４と第２のスルーホール２５を、第１の方向にＰｇｙの正の略整数倍となる間隔を有して設ける。
【００４８】
以上の配線基板２の製造方法においては、スルーホールや配線を形成する際に、ガラスクロスの位置を確認できなくてもよい。ガラスクロス２１は、絶縁材２２に覆われており、表面からは確認できない状態にある。一方、ガラスクロス２１の第１の方向と第２の方向は、絶縁層２３の表面に表示するなどの方法で、確認することが可能である。本製造方法では、ガラスクロスの位置が確認できなくても、スルーホールを、第２の方向にＰｇｘの正の略整数倍となる間隔を有して設ける、もしくは、第１の方向にＰｇｙの正の略整数倍となる間隔を有して設けることができる。
【００４９】
以上のようにして製造された配線基板２によれば、第１のスルーホール２４と第１の配線２６と第３の配線２８の組と、第２のスルーホール２５と第２の配線２７と第４の配線２９の組とで、差動信号を伝送する際に遅延時間差を低減することができる。
【００５０】
図４は、本実施形態の配線基板のスルーホールでの差動信号における挿入損失を解析するための構成を示す図である。解析に用いた配線基板は、５層の導電層（銅箔）を有し、第１層と第３層と第５層をグランド（ＧＮＤ）層、第２層と第４層を信号配線層とした。絶縁層は、樹脂とガラスクロスからなる絶縁層と、樹脂のみからなる絶縁層とが交互に積層された構造とした。
【００５１】
樹脂とガラスクロスからなる絶縁層において、ガラスクロスのガラス繊維束の間隔は０．５ｍｍとした。また、樹脂部の幅はガラス繊維束の間隔の４０％とした。さらに、ガラスクロスの厚さｄ１と樹脂部の厚さｄ２は、ｄ１＝２×ｄ２とした。信号配線は幅８０μｍとし、差動信号の正信号側の信号配線と負信号側の信号配線の間隔は０．５ｍｍとした。
【００５２】
スルーホールとしては、第２層と第４層の信号配線を接続する信号スルーホールと、ＧＮＤを接続するＧＮＤスルーホールを設けた。ＧＮＤスルーホールは、信号スルーホールの特性インピーダンスを調整するために設けられた。双方のＧＮＤスルーホールは、双方の信号スルーホールから信号スルーホール間の間隔と同じ間隔を有して、信号スルーホールの並びの延長線上に配置された。
【００５３】
信号スルーホールの間隔は１ｍｍとし、ガラス繊維束の間隔の０．５ｍｍの２倍とした。また、双方のＧＮＤスルーホールは双方の信号スルーホールから１ｍｍの間隔を有して設けられた。
【００５４】
以上の本実施形態の構成との比較例として、ガラスクロスのガラス繊維束の間隔を０．７５ｍｍとすることで、信号スルーホールの間隔をガラス繊維束の間隔の１．３３倍とした構成を設けた。
【００５５】
図５は、図４の配線基板の信号スルーホールでの差動信号の挿入損失を計算した結果を示す図である。すなわち図５は、左右の信号スルーホールに差動信号の正信号と負信号をそれぞれ入力し、信号スルーホールから出力された正信号と負信号のそれぞれの遅延時間から、差動信号の挿入損失を求めた結果を示している。
【００５６】
本実施形態に相当する、信号スルーホールの間隔がガラス繊維束の間隔の２倍の場合、挿入損失は周波数に対して滑らかに減衰する特性を有している。これに対して、本実施形態に相当しない、信号スルーホールの間隔がガラス繊維束の間隔の１．３３倍の場合、挿入損失は周波数に対して大きく変動しながら減衰し、特に３０ＧＨｚ付近や４５ＧＨｚ付近では損失が増大し、伝送特性の劣化が顕著である。
【００５７】
以上の図５の結果は、信号スルーホールの間隔とガラス繊維束の間隔の関係性に起因している。信号スルーホールの間隔がガラス繊維束の間隔の正の整数倍である本実施形態の場合、ガラス繊維束と信号スルーホールとの位置関係が、双方の信号スルーホールで同等になる。その結果、信号の遅延への絶縁層の電気特性の影響が双方の信号スルーホールで同等になり、遅延時間差が低減し、差動信号の挿入損失が低減する。
【００５８】
それに対して、信号スルーホールの間隔がガラス繊維束の間隔の正の整数倍でない場合、ガラス繊維束と信号スルーホールとの位置関係が、双方の信号スルーホールで異なる。その結果、信号の遅延への絶縁層の電気特性の影響が双方の信号スルーホールで異なり、遅延時間差が増大し、差動信号の挿入損失が増大する。
【００５９】
なお、信号スルーホールの間隔がガラス繊維束の間隔の正の整数倍でない場合でも、信号スルーホールのガラスクロスに対する設置位置を特定することで、ガラスクロスと信号スルーホールとの位置関係を、双方の信号スルーホールで同等にすることができる。しかしながら、配線基板の製造時には、前述のように、スルーホールや配線を形成する際に、ガラスクロスの位置を確認できない状態にある。このため、信号スルーホールのガラスクロスに対する設置位置を特定することができないことから、実際の製造は不可能である。
【００６０】
なお、ガラスクロスのガラス繊維束の間隔は、配線基板のガラス繊維束の密度の規格値から取得することができる。図６は、ガラス繊維束の密度の規格値から、ガラス繊維束の間隔を算出した結果を示す図である。ガラス繊維束の密度の規格は、ＩＰＣ（Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ  Ｃｏｎｎｅｃｔｉｎｇ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ、旧名称Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ  ｆｏｒ  Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｉｎｇ  ａｎｄ  Ｐａｃｋａｇｉｎｇ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  Ｃｉｒｃｕｉｔｓ）で規定されており、図６のＩＰＣ＃はそれぞれ規格を示す。
【００６１】
ガラス繊維束の密度は、ＩＰＣ＃ごとに平織で形成されているガラスクロスの縦方向と横方向についてそれぞれ示されている。例えば、縦は本実施形態の第１の方向、横は第２の方向に相当する。ガラス繊維束の間隔は、ガラス繊維束の密度から算出した縦方向と横方向の値である。前述の図４および図５の挿入損失の解析ではガラス繊維束の間隔を０．５ｍｍと設定したが、図６の値の範囲内であることから、妥当な設定であるといえる。
【００６２】
図７は、本実施形態の変形例の配線基板の構成を示す図である。配線基板２’の絶縁層２３’を構成するガラスクロス２１’と絶縁材２２’は、配線基板２の絶縁層２３を構成するガラスクロス２１と絶縁材２２と同じである。
【００６３】
配線基板２’では、第１のスルーホール２４’と第２のスルーホール２５’の間隔が、第２の方向の成分（Ｐｄｘ）が、ガラス繊維束の間隔（Ｐｇｘ）の正の整数倍、第１の方向の成分（Ｐｄｙ）が、ガラス繊維束の間隔（Ｐｇｙ）の正の整数倍を有する。すなわち、第１のスルーホール２４’と第２のスルーホール２５’の間隔Ｐｄ＝√（Ｐｄｘ２＋Ｐｄｙ２）は、
Ｐｄｘ＝Ｍ×Ｐｇｘ（Ｍは正の整数）
Ｐｄｙ＝Ｎ×Ｐｇｙ（Ｎは正の整数）
を満たす。
【００６４】
第１の配線２６’と第２の配線２７’は互いに平行になるように設けられる。第１の配線２６’は第１のスルーホール２４’に接続し、第２の配線２７’は第２のスルーホール２５’に接続する。
【００６５】
以上の接続により、第１の配線２６’と第１のスルーホール２４’の組と、第２の配線２７’と第２のスルーホール２５’の組とによって、異なる絶縁層２３間にわたっての差動信号の伝送が可能となる。すなわち、第１の配線２６’と第１のスルーホール２４’の組が差動信号の内の正信号を伝送し、第２の配線２７’と第２のスルーホール２５’の組が差動信号の内の負信号を伝送することができる。なお、図７では、図２の第３の配線２８と第４の配線２９に相当する配線は省略されている。
【００６６】
第１のスルーホール２４’と第２のスルーホール２５’が前記のＰｄｘおよびＰｄｙを満足して設けられることにより、ガラスクロス２１’とスルーホールとの位置関係が、第１のスルーホール２４’と第２のスルーホール２５’とで同等になる。その結果、信号の遅延への絶縁層２３’の電気特性の影響は、第１のスルーホール２４’と第２のスルーホール２５’とで同等になり、両者の遅延時間差が低減し、差動信号の挿入損失が低減する。
【００６７】
第１のスルーホール２４’と第２のスルーホール２５’が前記のＰｄｘおよびＰｄｙを満足して設けられることにより、差動信号が伝送する第１の配線２６’と第２の配線２７’の、ガラスクロス２１’との位置関係が同等になる。その結果、信号の遅延への絶縁層２３’の電気特性の影響は、第１の配線２６’と第２の配線２７’とで同等になり、両者の遅延時間差が低減し、差動信号の挿入損失が低減する。なお、図７では省略されている図２の第３の配線２８と第４の配線２９に相当する配線についても同様である。
【００６８】
なお、本実施形態の配線基板２および配線基板２’では、ガラスクロス２１、２１’を構成するガラス繊維が直線である場合を図示して説明してきたが、これには限定されない。ガラスクロスが線形独立な所定の２つの並進ベクトルについて並進対称である平面形状を有していれば、ガラス繊維は曲線であってもよい。
【００６９】
また、ガラスクロスは、縦横のガラス繊維が垂直である場合を図示して説明してきたが、これには限定されない。ガラスクロスが線形独立な所定の２つの並進ベクトルについて並進対称である平面形状を有していれば、縦横のガラス繊維が垂直でなくてもよい。
【００７０】
また、ガラスクロスが縦横のガラス繊維を平織した構造である場合を図示して説明してきたが、これには限定されない。ガラスクロスは、線形独立な所定の２つの並進ベクトルについて並進対称である平面形状を有していれば、縦横のガラス繊維を平織した構造でなくてもよい。
【００７１】
以上のように、本実施形態の配線基板によれば、第１のスルーホールと第２のスルーホールの各々に対して、絶縁層の誘電率などの電気特性が及ぼす影響を同等にすることができる。その結果、第１のスルーホールと第２のスルーホールの各々に伝送される信号の遅延時間を同等にすることができ、両者の差を低減することができる。よって、第１のスルーホールと第２のスルーホールが差動信号配線に接続されている場合、差動信号配線で伝送される信号間の遅延時間差を低減することができる。
【００７２】
以上のように本実施形態によれば、ガラスクロスを有する配線基板において、差動信号配線で伝送される信号間の遅延時間差を低減することができるスルーホールを有する配線基板を提供することができる。
【００７３】
本発明は上記実施形態に限定されることなく、請求の範囲に記載した発明の範囲内で種々の変形が可能であり、それらも本発明の範囲内に含まれるものである。
【００７４】
また、上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載され得るが、以下には限られない。
（付記１）
線形独立な所定の２つの並進ベクトルについて並進対称である平面形状を有する繊維と、前記繊維を内包する層状の絶縁材と、を有する絶縁層と、
前記２つの並進ベクトル各々の略整数倍の和であり前記平面形状上に始点を有するベクトルの始終点に形成されているスルーホールと、を有する配線基板。
（付記２）
前記２つの並進ベクトルは略垂直である、付記１記載の配線基板。
（付記３）
前記始終点の前記スルーホールの各々から、前記ベクトルの延長線上に前記ベクトルと略等しい距離を有してＧＮＤスルーホールが各々設けられている、付記１または２記載の配線基板。
（付記４）
前記絶縁層が複数積層されている、付記１から３の内の１項記載の配線基板。
（付記５）
前記絶縁層の面に略平行に設けられた一対の第１の配線の組と、前記絶縁層とは別の絶縁層の面に略平行に設けられた一対の第２の配線の組とを有し、前記第１の配線の組の一方と前記第２の配線の組の一方とは前記始点の前記スルーホールに接続し、前記第１の配線の組の他方と前記第２の配線の組の他方とは前記終点の前記スルーホールに接続している、付記４記載の配線基板。
（付記６）
前記第１の配線の組の一方と前記第２の配線の組の一方と前記始点の前記スルーホールとの組と、前記第１の配線の組の他方と前記第２の配線の組の他方と前記終点の前記スルーホールとの組とで、差動信号を伝送する、付記５記載の配線基板。
（付記７）
絶縁層を、線形独立な所定の２つの並進ベクトルについて並進対称である平面形状を有して繊維を配置し、前記繊維を層状の絶縁材で内包して、形成し、
スルーホールを、前記２つの並進ベクトル各々の略整数倍の和であり前記平面形状上に始点を有するベクトルの始終点に形成する、配線基板の製造方法。
（付記８）
前記２つの並進ベクトルは略垂直である、付記７記載の配線基板の製造方法。
（付記９）
前記始終点の前記スルーホールの各々から、前記ベクトルの延長線上に前記ベクトルと略等しい距離を有してＧＮＤスルーホールを形成する、付記７または８記載の配線基板の製造方法。
（付記１０）
前記絶縁層を複数積層する、付記７から９の内の１項記載の配線基板の製造方法。
（付記１１）
前記絶縁層の面に略平行に一対の第１の配線の組を形成し、前記絶縁層とは別の絶縁層の面に略平行に一対の第２の配線の組を形成し、前記第１の配線の組の一方と前記第２の配線の組の一方とを前記始点の前記スルーホールに接続し、前記第１の配線の組の他方と前記第２の配線の組の他方とを前記終点の前記スルーホールに接続する、付記１０記載の配線基板の製造方法。
（付記１２）
前記第１の配線の組の一方と前記第２の配線の組の一方と前記始点の前記スルーホールとの組と、前記第１の配線の組の他方と前記第２の配線の組の他方と前記終点の前記スルーホールとの組とで、差動信号を伝送する、付記１１記載の配線基板の製造方法。
【００７５】
この出願は、２０１７年３月２日に出願された日本出願特願２０１７−３９１１０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。
【符号の説明】
【００７６】
１、２、２’    配線基板
１０    ベクトル
１０ａ、１０ｂ    並進ベクトル
１１    繊維
１２    絶縁材
１３    絶縁層
１４    スルーホール
１５    スルーホール
２１、２１’    ガラスクロス
２１ａ、２１ｂ    ガラス繊維
２２、２２’    絶縁材
２３、２３’    絶縁層
２４、２４’    第１のスルーホール
２５、２５’    第２のスルーホール
２６、２６’    第１の配線
２７、２７’    第２の配線
２８    第３の配線
２９    第４の配線
【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】
2018159654.tif 000008
【図７】
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【国際調査報告】
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