(57)【要約】【課題】斜め配線を採用した際に副次的発生する共振周波数の問題を、事前に想定、回避して配線設計することで信号品質を確保することが可能な多層プリント配線板の提供。【解決手段】  縦糸と横糸とで構成されるクロスに樹脂を含浸させて成る絶縁層と、前記絶縁層に信号配線層が積層された多層プリント配線板であって、前記クロスの縦糸方向に対して前記信号配線層の信号配線を傾斜させて配置し、前記信号配線の隣り合う前記縦糸の一方の中心線との交点から他方の中心線との交点までの長さが、前記信号配線の共振周波数がこの信号配線が伝送する信号の基本波及びその奇数次高調波に重ならない長さとなるように、前記信号配線の傾斜角度を調整設定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
縦糸と横糸とで構成されるクロスに樹脂を含浸させて成る絶縁層と、前記絶縁層に信号配線層が積層された多層プリント配線板であって、前記クロスの縦糸方向に対して前記信号配線層の信号配線を傾斜させて配置し、前記信号配線の隣り合う前記縦糸の一方の中心線との交点から他方の中心線との交点までの長さが、前記信号配線の共振周波数がこの信号配線が伝送する信号の基本波及びその奇数次高調波に重ならない長さとなるように、前記信号配線の傾斜角度を調整設定したことを特徴とする多層プリント配線板。
【請求項２】
前記信号配線は、対となる２本の差動配線であることを特徴とする請求項１記載の多層プリント配線板。
【請求項３】
前記信号配線の傾斜角度は、前記縦糸に対する信号配線の傾斜角度から求まる前記信号配線の隣り合う縦糸の一方の中心線との交点から他方の中心線との交点までの長さＰを用いて下式（１）で求められる共振周波数ｆが、前記信号配線が伝送する信号の基本波及びその奇数次高調波に重ならない角度に設定したことを特徴とする請求項１，２のいずれか１項に記載の多層プリント配線板。
【数１】
2016207776.tif 000005
ここで、ｃは光の速度（３×１０−８（ｍ／ｓ））、εｒは樹脂の比誘電率である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基材の一部にガラスクロスを用いた多層プリント配線板、特に高速信号伝送に用いる多層プリント配線板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、データ通信の高速・大容量化により、デジタル信号の高速化が進み、プリント配線板においても高速信号を伝送するための特性確保が重要な要素となっている。
【０００３】
一般的なプリント配線板では、ガラス繊維を束ねた縦糸と横糸とで構成されたガラスクロスに樹脂を含浸させた基材が用いられるが、それぞれの材料の比誘電率は、例えば一般的なＦＲ−４の場合、Ｅガラス繊維が６．６、エポキシ樹脂が３．６と大きく異なり、このような特性が異なる材料による複合材料であることが特性上の問題を引き起こす一因となる。
【０００４】
具体的には、ガラスクロスの種類と樹脂量によってきまるガラスと樹脂の体積比、及び、使用されるガラスクロスの織り方（繊維径、束本数、織り方のピッチ）によるガラスと樹脂の分布状況により比誘電率が場所によって変化してしまう。その結果、信号配線の周囲にガラスクロスと樹脂のどちらが分布するかにより信号配線からみた実効的な比誘電率が変化し、特に差動信号のペア配線間でこの差が生じた場合、ペア間のインピーダンスや伝搬遅延時間に差が生じ、１０Ｇｂｐｓを超える高速伝送では信号品質が劣化してしまう。
【０００５】
図２は従来のプリント配線板における信号配線の配置例の平面図である。ガラスクロスの縦糸21の方向に平行して差動配線Ａ24と差動配線Ｂ25が配置されている。差動配線Ａ24のペア配線２本は共に縦糸21の上に分布しているのに対して、差動配線Ｂ25ではペア配線のうち片方が縦糸21のピッチの中間に位置し、配線の下に樹脂23が多くガラスクロスが無い状態となっている。縦糸21と横糸22を編んで構成されるガラスクロスはその製法上、縦糸21に張力をかけた状態で横糸を織り込むため、縦糸のガラス繊維束は扁平し難しく、ガラス繊維束間に隙間が出来やすく、横糸方向よりも縦糸方向のガラスと樹脂の分布差が生じやすい傾向にある。
【０００６】
図３は図２の従来のプリント配線板における信号配線の配置例のＡ−Ａ断面図である。差動配線Ａ34のＰｏｓｉ配線Ａ34ｐ、Ｎｅｇａ配線Ａ34ｎのそれぞれの配線下部にはガラスクロスが分布しておりペア配線の平衡度が保たれている。一方、差動配線Ｂ35では、Ｐｏｓｉ配線Ｂ35ｐの配線下部はガラスクロスが分布しているのに対して、Ｎｅｇａ配線Ｂ35ｎの配線下部は樹脂33が多く分布していることから、Ｐｏｓｉ配線Ｂ35ｐよりもＮｅｇａ配線Ｂ35ｎの周囲の実効的な比誘電率が低くなり、結果、Ｎｅｇａ配線Ｂ35ｎのインピーダンスは高く、伝搬遅延時間は小さくなる。図中、符号31は縦糸、32は横糸である。
【０００７】
以上の問題に対して、例えば、特許文献１の発明では、ガラスクロスの縦横糸方向に対して、斜めに信号配線を配置することで場所による比誘電率の変化を平均化することでインピーダンスの変化を抑制している。
【０００８】
しかしながら、プリント配線板に用いられる基材のガラスクロスの種類は、ガラス繊維の太さ、繊維の束数、織りのピッチ、厚みなどの組み合わせにより様々な種類があり、それぞれ特性への影響度が異なるため、ガラスクロスの繊維方向に対する最適傾斜角度は個々の条件により異なる。また、例えば４５度など大きな配線角度で配置した場合、設計の自由度や配線収容性が大きく低下してしまうという課題がある。加えて、ガラスクロスの繊維方向に対して斜め配線を行った差動伝送線路の通過特性（SDD21）において、配線角度によって一定の周波数に共振が生じる事が確認されている。
【０００９】
図４は差動ペア配線を縦糸に対して４度、１１度の角度で配置した際の通過特性の測定結果である。４度では１３ＧＨｚ付近、１１度では３６ＧＨｚ付近に共振による落ち込みが見られる。この共振が伝送する信号の動作周波数の奇数次高調波に重なると、通過特性が大きく劣化する。このため、斜め配線の実施によって生じる共振周波数をあらかじめ予測し、使用するガラスクロス種類毎に動作周波数と重ならない最適な配線角度を選定しなければならないという課題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００７−２９４５６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、上記課題を解決すべくなされたものであり、高速信号を伝送する多層プリント配線板において、ガラスクロスと樹脂の比誘電率の違いにより生じるインピーダンス変化や伝搬遅延時間差を低減すべく斜め配線を採用した際に副次的発生する共振周波数の問題を、事前に想定、回避して配線設計することで信号品質を確保することが可能な多層プリント配線板を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の要旨を説明する。
【００１３】
縦糸と横糸とで構成されるクロスに樹脂を含浸させて成る絶縁層と、前記絶縁層に信号配線層が積層された多層プリント配線板であって、前記クロスの縦糸方向に対して前記信号配線層の信号配線を傾斜させて配置し、前記信号配線の隣り合う前記縦糸の一方の中心線との交点から他方の中心線との交点までの長さが、前記信号配線の共振周波数がこの信号配線が伝送する信号の基本波及びその奇数次高調波に重ならない長さとなるように、前記信号配線の傾斜角度を調整設定したことを特徴とする多層プリント配線板に係るものである。
【００１４】
また、前記信号配線は、対となる２本の差動配線であることを特徴とする請求項１記載の多層プリント配線板に係るものである。
【００１５】
また、前記信号配線の傾斜角度は、前記縦糸に対する信号配線の傾斜角度から求まる前記信号配線の隣り合う縦糸の一方の中心線との交点から他方の中心線との交点までの長さＰを用いて下式（１）で求められる共振周波数ｆが、前記信号配線が伝送する信号の基本波及びその奇数次高調波に重ならない角度に設定したことを特徴とする請求項１，２のいずれか１項に記載の多層プリント配線板に係るものである。                          
【数１】
2016207776.tif 000003
ここで、ｃは光の速度（３×１０−８（ｍ／ｓ））、εｒは樹脂の比誘電率である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は上述のように構成したから、斜め配線を採用した際に副次的発生する共振周波数の問題を、事前に想定、回避して配線設計することで信号品質を確保することが可能な多層プリント配線板となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本実施例の概略説明平面図である。
【図２】従来例の概略説明平面図である。
【図３】従来例の概略説明断面図である。
【図４】ガラスクロスの縦糸方向に対して差動配線を夫々、４度、１１度で傾斜させて配置した際の通過特性の測定結果を示すグラフである。
【図５】共振周波数の計算例を示す表である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
好適と考える本発明の実施形態を、図面に基づいて本発明の作用を示して簡単に説明する。
【００１９】
クロスの縦糸方向に対して信号配線を傾斜させて配置し、この信号配線の傾斜角度を、信号配線の隣り合う縦糸の一方の中心線との交点から他方の中心線との交点までの長さが、信号配線の共振周波数がこの信号配線が伝送する信号の基本波及びその奇数次高調波に重ならない長さとなる角度に設定することで、信号配線の通過特性が劣化することを確実に防止することができる。
【００２０】
従って、クロスと樹脂の比誘電率の違いにより生じるインピーダンス変化や伝搬遅延時間差を低減すべく斜め配線を採用する際に副次的発生する共振周波数の問題を、実際に測定せずとも事前に想定して回避することが可能となり、クロスに樹脂を含浸させた基材を用いる場合でも信号品質を確保でき、高速信号伝送を良好に行える多層プリント配線板を実現可能となる。
【実施例】
【００２１】
本発明の具体的な実施例について図面に基づいて説明する。
【００２２】
本実施例は、縦糸と横糸とで構成されるクロスに樹脂を含浸させて成る絶縁層と、前記絶縁層に信号配線層が積層された多層プリント配線板であって、前記クロスの縦糸方向に対して前記信号配線層の信号配線を傾斜させて配置し、前記信号配線の隣り合う前記縦糸の一方の中心線との交点から他方の中心線との交点までの長さが、前記信号配線の共振周波数がこの信号配線が伝送する信号の基本波及びその奇数次高調波に重ならない長さとなるように、前記信号配線の傾斜角度を調整設定したものである。
【００２３】
具体的には、信号配線は互いに平行な２本の直線状の差動配線（差動ペア配線）であり、信号配線の傾斜角度は、前記縦糸に対する信号配線の傾斜角度から求まる前記信号配線の隣り合う縦糸の一方の中心線との交点から他方の中心線との交点までの長さ（信号配線が縦糸を通過するピッチ、即ち、信号配線を縦糸11に重ねた際、信号配線と重なる部分の長さ。図ではクロス通過ピッチ16）Ｐを用いて下式（１）で求められる共振周波数ｆが、前記差動配線が伝送する信号の基本波及びその奇数次高調波に重ならない角度に設定している。
【００２４】
【数２】
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ここで、ｃは光の速度（３×１０−８（ｍ／ｓ））、εｒは樹脂の比誘電率である。
【００２５】
多層プリント配線板10の絶縁層は、ガラス繊維を束ねた縦糸11と横糸12で構成されたガラスクロスに、エポキシ樹脂13を含浸させた基材で構成され、その基材上に信号配線層としての差動配線14をガラスクロスの縦糸11に対して配線角度θで配置する。ここでθは、信号配線の隣り合う縦糸の一方の中心線との交点から他方の中心線との交点までの長さ（クロス通過ピッチ16）Ｐから式（１）で求まる波長の１／２となる周波数ｆが、伝送する信号の基本波およびその奇数次高調波に重ならないように設定する。
【００２６】
信号配線（差動配線14）は概ね縦糸方向に沿って設けられるものである。また、信号配線の傾斜角度は３〜１５度程度である。図中符号15は縦糸のピッチである。
【００２７】
図４に示した、配線角度４度、１１度の共振周波数を式（１）で計算した結果を図５に示す。ここで、ガラスクロスの規格はIPC:2116、縦糸及び横糸の糸種はE225である。配線角度４度では、クロス通過ピッチＰが６．０８ｍｍで共振周波数が１３．１９ＧＨｚ、配線角度１１度では、クロス通過ピッチＰが２．２２ｍｍで共振周波数が３６．０８ＧＨｚとなり、測定結果とほぼ一致する事が確認できる。なお、ここでεｒは３．５である。
【００２８】
このように、本発明による信号配線の隣り合う縦糸の一方の中心線との交点から他方の中心線との交点までの長さＰを配線角度θで制御することで、伝送する信号の基本波に応じて避けるべき配線角度を定義する事が可能となる。
【００２９】
なお、本発明は、本実施例に限られるものではなく、各構成要件の具体的構成は適宜設計し得るものである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図５】
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【図４】
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