(57)【要約】【課題】数１０ｂｐｓクラスの高速伝送において利用可能な交流結合用のコンデンサを備える配線基板を提供すること。【解決手段】配線基板１は、所定の厚さを有する絶縁層６と、絶縁層６の一方の面に形成された第１信号層７と、絶縁層６の他方の面に形成された第２信号層８と、を備える。第１信号層７は、第１信号線４と、第１信号線４の端部に電気的に接続され、所定の面積を有する第１信号パッド２と、を有する。第２信号層８は、第２信号線５と、第２信号線５の端部に電気的に接続され、所定の面積を有する第２信号パッド３と、を有する。第１信号パッド２と第２信号パッド３とはコンデンサを形成するように絶縁層６を介して対向している。【選択図】図１
2009200108.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の厚さを有する絶縁層と、
前記絶縁層の一方の面に形成された第１信号層と、
前記絶縁層の他方の面に形成された第２信号層と、を備える配線基板であって、
前記第１信号層は、第１信号線と、前記第１信号線の端部に電気的に接続され、所定の面積を有する第１信号パッドと、を有し、
前記第２信号層は、第２信号線と、前記第２信号線の端部に電気的に接続され、所定の面積を有する第２信号パッドと、を有し、
前記第１信号パッドと前記第２信号パッドとはコンデンサを形成するように前記絶縁層を介して対向していることを特徴とする配線基板。
【請求項２】
所定の厚さを有する第１絶縁層と、
前記第１絶縁層の一方の面側と一方の面が対向するように形成された第２絶縁層と、
前記第１絶縁層と前記第２絶縁層間に形成された第１信号層と、
前記第１絶縁層の他方の面に形成された第２信号層と、
前記第２絶縁層の他方の面に形成された電源層又はグランド層と、を備える配線基板であって、
前記第１信号層は、第１信号線と、前記第１信号線の端部に電気的に接続され、所定の面積を有する第１信号パッドと、を有し、
前記第２信号層は、第２信号線と、前記第２信号線の端部に電気的に接続され、所定の面積を有する第２信号パッドと、を有し、
前記第１信号パッドと前記第２信号パッドとはコンデンサを形成するように前記第１絶縁層を介して対向し、
前記電源層又はグランド層は、少なくとも前記第１信号パッドと対向する領域には導体層を有しないことを特徴とする配線基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、交流結合（ＡＣカップリング）に用いる配線基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンピュータ等の電子機器の性能向上に伴い、電子機器内部の信号伝送の周波数は年々上昇している。例えば、１０Ｇｂｐｓから数１０Ｇｂｐｓクラスの伝送速度を要求する電子機器も存在する。このような高速伝送では直流成分をカットし、信号成分の高周波信号のみを通過させる交流結合（ＡＣカップリング）が一般的に行われている。交流結合は、信号配線上に直列にコンデンサを挿入することで実現される。
【０００３】
例えば、特許文献１には、高周波信号に含まれるノイズを排除するためのバイパスコンデンサを内蔵した配線回路基板が開示されている。特許文献１に記載の、コンデンサが内蔵された配線回路基板は、強誘電体層が第１低誘電体層と第２低誘電体層とで挟まれ、強誘電体層と第１低誘電体層との境界面、及び強誘電体層と第２低誘電体層との境界面には、導体パッドが強誘電体層を挟んで対向させて配置されて、その対向させて配置された一対の導体パッドと、該一対の導体パッドに挟まれた強誘電体層部分とによりコンデンサが形成され、強誘電体層と第１低誘電体層又は／及び第２低誘電体層との境界面の導体パッドとは異なる部分には、高周波信号を伝える信号線路が形成され、その信号線路の特性インピーダンスが、該信号線路に対して強誘電体層側とは反対側の第１低誘電体層又は／及び第２低誘電体層の外側面に備えられたグランド層により所定値にマッチングされてなる。
【０００４】
【特許文献１】特許第３６２５３９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
以下の分析は、本発明の観点から与えられる。
【０００６】
コンデンサの周波数特性は、理想的には図５に示すように周波数が上昇するほどインピーダンスが小さくなる。しかしながら、実際には、コンデンサ自身が持つリード線や電極パタンによるインダクタ成分（ＥＳＬ）により、ある周波数以上になると図６に示すようにインピーダンスが増加する。この周波数は一般的なコンデンサでは数１００ＭＨｚから数ＧＨｚ程度である。そのため、シリアル伝送で一般的に用いられている交流結合において、伝送周波数が数１０Ｇｂｐｓクラスの高速信号の交流結合のためにこのようなコンデンサを信号ラインに直列に挿入すると、インピーダンスの増加により、信号成分が減衰し、信号伝送が困難となる。周波数特性の優れた特殊なコンデンサも存在するがそれは高価である。
【０００７】
また、コンデンサを基板上に実装する場合には、信号配線を表面層に出す必要があるため、ビアホールやスルーホールのインピーダンスミスマッチにより信号伝送にその影響が及ぶと共に、部品点数の増加にもつながる。
【０００８】
特許文献１に記載の、コンデンサが内蔵された配線回路基板においては、導体パッドと信号線路とは異なる部分に形成されているので、該コンデンサは伝送信号を効率的に交流結合させることができない。
【０００９】
本発明の目的は、数１０ｂｐｓクラスの高速伝送において利用可能な交流結合用のコンデンサを備える配線基板を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の第１視点によれば、本発明の配線基板は、所定の厚さを有する絶縁層と、絶縁層の一方の面に形成された第１信号層と、絶縁層の他方の面に形成された第２信号層と、を備える。第１信号層は、第１信号線と、第１信号線の端部に電気的に接続され、所定の面積を有する第１信号パッドと、を有する。第２信号層は、第２信号線と、第２信号線の端部に電気的に接続され、所定の面積を有する第２信号パッドと、を有する。第１信号パッドと第２信号パッドとはコンデンサを形成するように絶縁層を介して対向している。
【００１１】
本発明の第２視点によれば、本発明の配線基板は、所定の厚さを有する第１絶縁層と、第１絶縁層の一方の面側と一方の面が対向するように形成された第２絶縁層と、第１絶縁層と第２絶縁層間に形成された第１信号層と、第１絶縁層の他方の面に形成された第２信号層と、第２絶縁層の他方の面に形成された電源層又はグランド層と、を備える。第１信号層は、第１信号線と、第１信号線の端部に電気的に接続され、所定の面積を有する第１信号パッドと、を有する。第２信号層は、第２信号線と、第２信号線の端部に電気的に接続され、所定の面積を有する第２信号パッドと、を有する。第１信号パッドと第２信号パッドとはコンデンサを形成するように第１絶縁層を介して対向している。電源層又はグランド層は、少なくとも第１信号パッドと対向する領域には導体層を有していない。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は、以下の効果のうち少なくとも１つを有する。
【００１３】
本発明によれば、数１０Ｇｂｐｓの高周波信号であってもコンデンサによるインダクタ成分の影響を受けることなく交流結合させることができる。
【００１４】
本発明によれば、コンデンサ容量の調節によりイコライザ機能を付与することもできる。
【００１５】
本発明によれば、実装面積の削減、部品数の削減、及びコストの削減のうち少なくとも１つに寄与することができる。
【００１６】
本発明によれば、スルーホールやビアホールが不要であるので、信号伝送はこれらの影響を受けることがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の第１実施形態に係る配線基板について説明する。図１に、本発明の第１実施形態に係る配線基板の概略斜視図を示す。図２に、本発明の第１実施形態に係る配線基板の電気的概念図を示す。配線基板１は、所定の厚さを有する絶縁層６と、絶縁層６の一方の面に形成された第１信号層７と、絶縁層６の他方の面に形成された第２信号層８とを有する。
【００１８】
第１信号層７には、第１信号線４と、第１信号線４の端部に電気的に接続され、所定の面積を有する第１信号パッド２とが配線されている。他方、第２信号層８にも同様にして、第２信号線５と、第２信号線５の端部に電気的に接続され、所定の面積を有する第２信号パッド３とが配線されている。第１信号パッド２と第２信号パッド３とは、コンデンサ９を形成するように絶縁層６を介して対向させて配設されている。これにより、第１信号パッド２、第２信号パッド３及び絶縁層６は、図２に示すように、第１信号線４の伝送信号と第２信号線５の伝送信号とを交流結合するコンデンサ９として動作することになる。
【００１９】
図３に、本発明の配線基板の利用例を示す電気回路図を示す。送信回路１０には、伝送線路として第１信号線４が接続され、受信回路１１には伝送線路として第２信号線５が接続されている。送信回路１０と受信回路１１との間を伝送する信号は、第１信号パッド２、第２信号パッド３及び絶縁層６で形成されるコンデンサ９によって交流結合される。
【００２０】
コンデンサ容量Ｃは、下記式１の通り、絶縁層６の比誘電率εｒ、第１信号パッド２及び第２信号パッド３の面積Ｓ、第１信号パッド２と第２信号パッド３間の距離（絶縁層６の厚さ）ｄによって決まる。なお、式１において、ε０は、真空の誘電率（８．８５×１０−１２Ｆ／ｍ）である。
［式１］
Ｃ＝ε０×εｒ×（Ｓ／ｄ）
【００２１】
例えば、第１信号パッド２と第２信号パッド３のパッド面積Ｓをそれぞれ４ｍｍ２（１辺２ｍｍの正方形）、絶縁層６の厚さｄを３５μｍ、絶縁層６の比誘電率εｒを３．４６とした場合のコンデンサ容量Ｃは３．５ｐＦ程度となり、４０Ｇｂｐｓ伝送ではインピーダンス２Ω程度となる。インピーダンスが高くなる低い周波数成分は、イコライズの効果を発揮する。
【００２２】
次に、本発明の第２実施形態に係る配線基板について説明する。図４に、本発明の第２実施形態に係る配線基板の概略斜視図を示す。配線基板２１は、第１実施形態に係る配線基板１に相当する構成をその一部に有する。また、配線基板２１は、さらに、第１信号層７を介して第１絶縁層６の一方の面側と一方の面が対向するように形成された第２絶縁層２６と、第２絶縁層２６の他方の面に形成されたベタパターンの電源層又はグランド層２８を有する。これにより、第１信号層７は、第１絶縁層６と第２絶縁層２６との間に配設されると共に、第２絶縁層２６を介して電源層又はグランド層２８と対向することになる。
【００２３】
電源層又はグランド層２８は、少なくとも第１信号パッド２と対向する領域のベタパターン（導体層）を削除したクリアランス部２３を有する。これにより、第１信号パッド２と電源層又はグランド層２８とのコンデンサの形成、すなわち電源層又はグランド層２８との交流結合を防止することができる。
【００２４】
また、本実施形態においては、電源層又はグランド層２８が一方の信号層（第１信号層７）のみと対向していたが、電源層が一方の信号層（第１信号層７）と対向し、グランド層が他方の信号層（第２信号層８）と対向している形態においては、電源層及びグランド層の双方にクリアランス部を形成することができる。
【００２５】
本発明の配線基板は、上記実施形態に基づいて説明されているが、上記実施形態に限定されることなく、本発明の範囲内において、かつ本発明の基本的技術思想に基づいて、上記実施形態に対し種々の変形、変更及び改良を含むことができることはいうまでもない。また、本発明の請求の範囲の枠内において、種々の開示要素の多様な組み合わせ・置換ないし選択が可能である。
【００２６】
本発明のさらなる課題、目的及び展開形態は、請求の範囲を含む本発明の全開示事項からも明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の第１実施形態に係る配線基板の概略斜視図。
【図２】本発明の第１実施形態に係る配線基板の電気的概念図。
【図３】本発明の第１実施形態に係る配線基板の利用例を示す電気回路図。
【図４】本発明の第２実施形態に係る配線基板の概略斜視図。
【図５】一般的なコンデンサの理想的な周波数特性概略図。
【図６】一般的なコンデンサの実際上の周波数特性概略図。
【符号の説明】
【００２８】
１，２１      配線基板
２            第１信号パッド
３            第２信号パッド
４            第１信号線
５            第２信号線
６            （第１）絶縁層
７            第１信号層
８            第２信号層
９            コンデンサ
１０          送信回路
１１          受信回路
２３          クリアランス部
２６          第２絶縁層
２８          電源層又はグランド層
【図１】
2009200108.tif 000003
【図２】
2009200108.tif 000004
【図３】
2009200108.tif 000005
【図４】
2009200108.tif 000006
【図５】
2009200108.tif 000007
【図６】
2009200108.tif 000008