(57)【要約】【課題】絶縁層を貫通する信号伝送用ビアホールにおける特性インピーダンスの安定化を図ることができる回路基板を提供すること。【解決手段】絶縁層１を挾んでそれぞれに信号伝送路２ａ，２ｂが形成され、前記絶縁層１を貫通する信号伝送用ビアホール３を介して前記各信号伝送路が接続されている。前記ビアホール３を囲むようにして絶縁層１に対して円筒状のスリット６が形成され、このスリットに埋め込まれた導電材料により、円筒状の導電体７が形成されている。前記導電体７はグランド電位に設定され、ビアホール３とスリット６（導電体７）との間隔ｄ、および絶縁層１の表面からのスリット６の深さ、すなわち導電体７の幅Ｗを調整することにより、信号伝送用ビアホール３の特性インピーダンス（Ｚｏ）を適切な値となるように制御することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁層を挾んでそれぞれに信号伝送路が形成され、前記絶縁層を貫通する信号伝送用ビアホールを介して前記各信号伝送路が接続された回路基板であって、
前記ビアホールを囲むようにして、前記絶縁層の面に直交する方向に円筒状の導電体が形成され、前記円筒状の導電体をグランド電位に設定することで、前記信号伝送用ビアホールにおける特性インピーダンスを制御するように構成したことを特徴とする回路基板。
【請求項２】
前記ビアホールを囲むようにして前記絶縁層に対して円筒状のスリットが形成され、前記スリットに埋め込まれた導電材料により、前記円筒状の導電体が形成されていることを特徴とする請求項１に記載された回路基板。
【請求項３】
前記信号伝送用ビアホールおよび前記円筒状の導電体が形成された前記絶縁層の上下両面において、少なくとも前記ビアホールに対峙するように、それぞれグランド層を形成したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載された回路基板。
【請求項４】
絶縁層上に形成された複数の信号伝送路の間に沿って、前記絶縁層の面に直交する方向に導電体がそれぞれ形成されると共に、前記絶縁層の面に平行するようにして前記信号伝送路の上下両面に対峙する導電層が形成され、
前記絶縁層に形成された導電体および前記上下両面の導電層をそれぞれグランド電位に設定することで、前記信号伝送路の上下左右をグランド層で囲繞する同軸構造を形成したことを特徴とする回路基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、信号伝送路における特性インピーダンスの安定化を図ることができる回路基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば高周波帯で動作するディバイスを実装する回路基板は、信号の反射や波形歪みの発生を抑えるために信号伝送路の特性インピーダンス（Ｚｏ）を、前記ディバイスの入出力インピーダンスに整合させる必要がある。前記した信号伝送路の特性インピーダンスを整合させるには、適切なパターン幅の信号伝送路（ストリップライン）に適切な厚さの絶縁層を挾んでグランド層を対峙させるストリップ構造またはマイクロストリップ構造が採用されている。
【０００３】
図６は、前記したストリップ構造の基本構成例を示したものであり、これは信号伝送路の長手方向に直交する方向で切断した状態の断面図で示している。このストリップ構造は、符号２１，２２で示す絶縁層の中央に複数本の信号伝送路２３が形成され、さらに前記絶縁層２１，２２の上下両面にそれぞれ銅箔２４，２５を貼着した構成にされている。そして、前記銅箔２４，２５をグランド電位に設定することで、前記各信号伝送路２３は前記銅箔２４，２５によるグランド層との間で所定の特性インピーダンスを得ることができる。
【０００４】
また図７は、前記したマイクロストリップ構造の基本構成例を示したものであり、これも図６と同様に信号伝送路の長手方向に直交する方向で切断した状態の断面図で示している。このマイクロストリップ構造は、符号２２で示す絶縁層の一方の面に複数本の信号伝送路２３が形成され、前記絶縁層２２の他方の面に銅箔２５を貼着した構成にされている。そして、前記銅箔２５をグランド電位に設定することで、前記各信号伝送路２３は前記銅箔２５によるグランド層との間で所定の特性インピーダンスを得ることができる。
【０００５】
前記したストリップ構造またはマイクロストリップ構造を構成する回路基板における信号伝送路２３の特性インピーダンス（Ｚｏ）は、信号伝送路の単位長さあたりのリアクタンスＬと、信号伝送路とグランド層との間における単位面積あたりの容量Ｃの比（リアクタンスＬ／容量Ｃ）の平方根に近似される値となる。そして、前記特性インピーダンスは、一般にシングルエンドで５０Ω前後に、差動で１００Ω前後に選択される場合が多い。
【０００６】
ところで昨今においては、前記した電子ディバイスも、より高密度集積化がなされ、さらに前記ディバイス等を、より高密度実装化させようとする要求が高まっている。このような技術的な要求に応えるために、前記絶縁層に信号伝送用のビアホールを適宜形成し、当該ビアホールを介して絶縁層上にパターニングされた信号伝送路を層間接続するなどの構成を採用せざるを得ない場合が生じている。
【０００７】
これに伴い、前記ビアホール部分における高周波信号に対する線路特性が問題となり、前記した絶縁層上にパターニングされた信号伝送路における特性インピーダンスに対して、前記信号伝送用ビアホール部分の特性インピーダンスが不整合となる問題が発生する。
【０００８】
すなわち、前記信号伝送路と信号伝送用ビアホールとの間において、特性インピーダンスに不整合が生ずることにより、その部分において信号の反射や波形歪みを発生させて、高周波信号の伝送特性を著しく低下もしくは阻害させるという技術的な問題が発生することになる。
【０００９】
そこで、前記信号伝送用ビアホール部分の特性インピーダンスを安定化させるために、当該ビアホールの周囲に接地電位にされた複数のビアホールを形成することで、信号伝送用ビアホールの特性インピーダンスを、前記複数の接地ビアホールとの間で得るようにした構成が特許文献１に開示されている。
【特許文献１】特開平５−２０６６７８号公報
【００１０】
図８は、前記特許文献１に開示された配線基板の構成を平面図で示したものであり、符号３１は基板（絶縁層）を貫通する信号伝送用ビアホールを示し、符号３２は絶縁層の上面にパターニングされた信号伝送路を示している。すなわち、信号伝送用ビアホール３１は絶縁層の上面にパターニングされた信号伝送路３２に接続されると同時に、前記絶縁層の裏面に形成された図示せぬ信号伝送路にも接続されて、ビアホール３１を介して信号伝送路を層間接続するように構成されている。
【００１１】
これに加えて、前記信号伝送用ビアホール３１の周囲には、これを囲むようにして接地電位にされた複数のビアホール３３が形成されている。したがって、信号伝送用ビアホール３１は、前記複数の接地ビアホール３３との間で所定のインピーダンス特性を得ることができる。
【００１２】
しかしながら、特許文献１に開示された基板の構成によると、信号伝送用ビアホール３１を囲むようにして複数の接地ビアホール３３を形成する構成であるため、信号伝送用ビアホール３１における特性インピーダンスを、前記したように例えば５０Ω程度に設定しようとした場合、信号伝送用ビアホール１１に対する接地ビアホール１３の対向面積が小さいために、両者の距離を極端に接近させる必要が生ずる。このために、絶縁層上に形成される各ビアホールの配置設計において、寸法上において技術的な制約を伴うという問題を抱えることになる。
【００１３】
また、信号伝送用ビアホール３１に対して接地ビアホール３３は、周方向に間欠的に配置されているため、基板上に複数個の信号伝送用ビアホール３１を形成しようとした場合においては、各信号伝送用ビアホール３１間において少なからずとも容量結合が発生し、クロストーク特性を劣化させる。したがって、これを避けるためには、信号伝送用ビアホール３１の相互の間隔を大きくとらなければならないという制約も発生する。このために、特許文献１に開示された構成は、信号伝送用ビアホールにおいて、厳密にインピーダンス制御を行う必要がある場合以外においては、採用し難いものとなる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
この発明は、従来の前記した問題点に着目してなされたものであり、この発明が解決しようとする第１の課題は、絶縁層を貫通する信号伝送用ビアホールにおける特性インピーダンスの安定化を図ることができる回路基板を提供することにある。
またこの発明が解決しようとする第２の課題は、絶縁層上に形成される信号伝送路における特性インピーダンスの安定化、並びに各信号伝送路間におけるクロストーク特性を改善させることができる回路基板を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
前記した第１の課題を解決するためになされたこの発明にかかる回路基板は、絶縁層を挾んでそれぞれに信号伝送路が形成され、前記絶縁層を貫通する信号伝送用ビアホールを介して前記各信号伝送路が接続された回路基板であって、前記ビアホールを囲むようにして、前記絶縁層の面に直交する方向に円筒状の導電体が形成され、前記円筒状の導電体をグランド電位に設定することで、前記信号伝送用ビアホールにおける特性インピーダンスを制御するように構成した点に特徴を有する。
【００１６】
この場合、好ましい実施の形態においては、前記ビアホールを囲むようにして前記絶縁層に対して円筒状のスリットが形成され、前記スリットに埋め込まれた導電材料により、前記円筒状の導電体が形成された構成にされる。
【００１７】
さらに好ましくは、前記信号伝送用ビアホールおよび前記円筒状の導電体が形成された前記絶縁層の上下両面において、少なくとも前記ビアホールに対峙するように、それぞれグランド層を形成した構成にされる。
【００１８】
一方、前記した第２の課題を解決するためになされたこの発明にかかる回路基板は、絶縁層上に形成された複数の信号伝送路の間に沿って、前記絶縁層の面に直交する方向に導電体がそれぞれ形成されると共に、前記絶縁層の面に平行するようにして前記信号伝送路の上下両面に対峙する導電層が形成され、前記絶縁層に形成された導電体および前記上下両面の導電層をそれぞれグランド電位に設定することで、前記信号伝送路の上下左右をグランド層で囲繞する同軸構造を形成した点に特徴を有する。
【発明の効果】
【００１９】
前記した第１の課題を解決するためになされた回路基板の構成によると、絶縁層を挾んでそれぞれに形成された信号伝送路を相互に接続するビアホールに対して、これを囲むようにして円筒状の導電体を形成し、この導電体をグランド電位に設定した構成にされているので、前記ビアホールと円筒状の導電体との距離、および円筒状の導電体における絶縁層の厚さ方向の幅を適宜調整することにより、前記ビアホール部分における特性インピーダンスを容易に制御することが可能となる。
【００２０】
また、前記した第２の課題を解決するためになされた回路基板の構成によると、信号伝送路の間に沿って配置された導電体、および信号伝送路の上下に配置された導電層によって同軸構造を構成したので、信号伝送路と導電体との距離、および信号伝送路と上下の導電層との距離を調整することで、前記信号伝送路のインピーダンス特性を容易に制御することが可能である。また前記した同軸構造により、各信号伝送路間におけるクロストーク特性を改善させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
図１は、前記したこの発明の第１の課題を解決するためになされた実施の形態を示すものであり、（Ａ）は回路基板の主要部を縦断面図で示したものであり、（Ｂ）は同回路基板の主要部を上面（表面）から視た状態で、さらに（Ｃ）は同回路基板の主要部を下面（裏面）から視た状態で示している。
【００２２】
前記回路基板を構成する絶縁層１の表面および裏面には、絶縁層１を挾んでそれぞれに信号伝送路２ａ，２ｂが形成されている。なお、図１に示した例においては、各信号伝送路２ａ，２ｂは、絶縁層１の表裏において互いに直交する方向に形成されている。そして、前記絶縁層１の表裏に形成された信号伝送路２ａ，２ｂは、絶縁層１を貫通する信号伝送用ビアホール３を介して接続されている。
【００２３】
この信号伝送用ビアホール３は、例えばレーザ光を用いて絶縁層１を貫通するようにしてスルーホール４を形成し、このスルーホール４内に、例えばメッキ法または導電ペーストを埋め込むなどの手段により形成することができる。
【００２４】
一方、前記ビアホール３を囲むようにして、絶縁層１に対して当該絶縁層の面に直交する方向に円筒状のスリット６が形成され、このスリット６内に導電材料が埋め込まれることで円筒状の導電体７が形成されている。なお、前記スリット６は例えばレーザ光を用いて形成することができ、またスリット６内の導電体７は、例えばメッキ埋め込み処理により形成することができる。
【００２５】
なお、図１に示す実施の形態においては、前記スリット６は、絶縁層１の表面に形成された信号伝送路２ａの位置を避けてＣ字状に形成されている。また前記スリット６はスルーホール４より寸法ｄの間隔をおいてスルーホール４に対して同心円状に形成され、絶縁層１の表面から深さＷをもって形成されている。そして、前記スリット６内に埋め込み成形された導電材料（導電体７）は、その一部が絶縁層１の裏面に形成されたグランドライン８に対して接続部９を介して接続されている。
【００２６】
前記した構成の回路基板によると、信号伝送用ビアホール３を囲むようにして、グランド電位に設定された円筒状の導電体７が配置されているので、ビアホール３とスリット６（導電体７）との間隔ｄ、および絶縁層１の表面からのスリット６の深さ、すなわち導電体７の幅Ｗを調整することにより、信号伝送用ビアホール３の特性インピーダンス（Ｚｏ）を適切な値となるように制御することができる。
【００２７】
また、前記した構成の回路基板によると、信号伝送用ビアホール３を囲むようにして、グランド電位に設定された円筒状の導電体７が配置されているので、基板上に隣接して信号伝送用ビアホール３が形成される場合においても、円筒状の導電体７が相互のビアホール３において容量結合が発生するのを効果的に防止することができる。したがって、回路基板上における信号伝送用ビアホール３の配置位置について、制約を受ける度合いを低減させることができる。
【００２８】
次に図２および図３は、前記したこの発明の第１の課題を解決するためになされた他の実施の形態を示すものであり、図２は回路基板の主要部を縦断面図で示したものであり、図３は図２におけるＡ−Ａ線より矢印方向に視た状態の断面図である。
【００２９】
なお、図２および図３に示す実施の形態においては、図１に基づいてすでに説明した信号伝送用ビアホール３が、基板上に隣接して形成されると共に、各ビアホール３をそれぞれ囲むようにして、グランド電位に設定された円筒状の導電体７が配置されている。したがって、図２および図３においては、図１に示す各部に相当する代表的な部分を同一符号で示し、その詳細な説明は省略する。
【００３０】
図２および図３に示す実施の形態においては、図１の構成に対してさらに多層の回路基板を構成しており、前記信号伝送用ビアホール３およびこれを囲む円筒状の導電体７が形成された前記絶縁層１の上下両面に、それぞれグランド層１１，１２が対峙するように積層されている。
【００３１】
前記した構成によると、信号伝送用ビアホール３の周側面に沿って形成された円筒状の導電体７によって、主にビアホール３における特性インピーダンスの制御行うことができると共に、前記円筒状の導電体７と、上下のグランド層１１，１２によりビアホール３が囲まれた構成にされるので、相互のビアホール間における容量結合を低減させることができる。したがって、前記した構成によると、図１に示した構成に比較してビアホール相互間におけるクロストーク特性をより改善させることができる。
【００３２】
なお、図２および図３に示した実施の形態においては、上下のグランド層１１，１２は、基板の全面にわたって形成されているが、上下のグランド層１１，１２は前記各ビアホールの配置位置において部分的に対峙するように形成されていても、同様の作用効果を得ることができる。
【００３３】
図４および図５は、前記したこの発明の第２の課題を解決するためになされた実施の形態を示すものである。なお、図４は回路基板の主要部を縦断面図で示したものであり、図５は図４におけるＢ−Ｂ線より矢印方向に視た状態の断面図である。
【００３４】
この図４および図５に示す実施の形態においては、絶縁層１上に複数の信号伝送路２が形成されており、各信号伝送路２の間に沿って、前記絶縁層１の面に直交する方向に導電体７が形成されている。前記各導電体７は、図１に基づいてすでに説明した例と同様に、例えばレーザ光を用いて絶縁層１の面に直交する方向にスリットを形成し、このスリット６内に例えばメッキ埋め込み処理を施すことにより形成することができる。
【００３５】
一方、前記絶縁層１の上下両面には、前記信号伝送路２に対峙するように導電層１１，１２が積層されており、この導電層１１，１２がグランド電位に設定されることにより、前記導電層１１，１２は、グランド層として機能するように構成されている。そして、前記信号伝送路２の間に沿って形成された各導電体７は、適宜の位置において、符号１２ａで示すようにグランド層１２に対して接続されている。
【００３６】
前記した構成によると、各信号伝送路２の左右方向が絶縁層１の面に直交する方向に形成した導電体７により囲まれ、各信号伝送路２の上下方向が絶縁層１の面に平行する導電層１１，１２によって囲まれた同軸構造が形成される。この構成により各信号伝送路２と左右の導電体７との距離、各信号伝送路２と上下の導電層１１，１２との距離を調整することにより、各信号伝送路２の特性インピーダンスを制御することができる。
【００３７】
また、図４および図５に示す構成によると、各信号伝送路２は同軸ケーブルとして機能することになり、高周波信号に対するシールド効果、もしくは比較的大きな電流が流される電源ラインから放射されるノイズのシールド効果を発揮することができる。さらに、隣接する信号伝送路２の相互間におけるクロストーク特性を効果的に改善させることができる。
【００３８】
なお、前記した実施の形態は、必要最小限の構成を示したものであり、必要に応じて、さらに多層構造に形成される場合もある。また、前記した説明における信号伝送路は、各ディバイス間において授受される例えばクロック信号等を含む制御信号が重畳されるだけでなく、各ディバイスを駆動する電源ラインとして使用されることもある。さらに、前記した説明におけるグランド層およびグランドラインは、回路の基準電位に設定される場合もあり、また電源ラインに設定される場合もある。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】この発明にかかる回路基板の第１の実施の形態を示した断面図、上面図、裏面図である。
【図２】同じく回路基板の第２の実施の形態を示した断面図である。
【図３】図２におけるＡ−Ａ線より矢印方向に視た状態の断面図である。
【図４】同じく回路基板の第３の実施の形態を示した断面図である。
【図５】図４におけるＢ−Ｂ線より矢印方向に視た状態の断面図である。
【図６】従来のストリップ構造の基本構成例を示した断面図である。
【図７】従来のマイクロストリップ構造の基本構成例を示した断面図である。
【図８】従来のビアホール部分における特性インピーダンスの制御例を示した上面図である。
【符号の説明】
【００４０】
１              絶縁層
２，２ａ，２ｂ  信号伝送路
３              信号伝送用ビアホール
４              スルーホール４
６              スリット
７              円筒状導電体
８              グランドライン
９              接続部
１１，１２      導電層（グランド層）
１２ａ          接続部
【図１】
2007305756.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2007305756.tif 000007
【図６】
2007305756.tif 000008
【図７】
2007305756.tif 000009
【図８】
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