JP2006032513A

JP2006032513A - 回路基板および電子機器

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Publication number: JP2006032513A
Application number: JP2004206779A
Authority: JP
Inventors: Mitsuhiko Hosogaya; 光彦細萱
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2004-07-14
Filing date: 2004-07-14
Publication date: 2006-02-02

Abstract

【課題】一対の差動伝送線路においてビアを設けた場合でもインピーダンスのずれを抑制して信号波形の崩れを防止すること。
【解決手段】本発明は、基板に設けられた一対の差動伝送線路１ａ、１ｂと、一対の差動伝送線路１ａ、１ｂの各々に接続され、その差動伝送線路１ａ、１ｂの延びる方向と垂直な方向で基板内に設けられる一対のビア１３と、一対の差動伝送線路１ａ、１ｂの各々から対応する一対のビア１３に向けて各々延設される一対の接続線路１４とを備える回路基板において、一対の接続線路１４の平面視形状が、一対の差動伝送線路１ａ、１ｂの中心線に対して対称に設けられているものである。
【選択図】図２

Description

本発明は、一対の差動伝送線路を基板に形成した回路基板およびこの回路基板を用いる電子機器に関する。

近年、ＣＰＵの動作クロックの高速化に伴い、周辺部品へのデジタル信号の伝送も高速化の一途をたどっている。従来のデジタル信号はグランドを基準とするパラレル伝送線路が多用されているが、高速化に伴い、高速シリアル伝送を用いた差動伝送線路の採用が増えている（例えば、特許文献１参照。）。

図７は、従来のパラレル伝送路を説明する模式図で、（ａ）は伝送路１本分を示す斜視図、（ｂ）は伝送路複数本分を示す平面図である。パラレル伝送線路は、プリント配線板においては、絶縁層１０の上に配線１１が形成され、隣接する配線層のグランドプレーン１２を基準として、表面または内部にて、目的の特性インピーダンスが得られる配線幅で形成される。

これに対し、差動伝送路は、プリント配線板においては、隣接する配線層のグランドプレーンを基準とし、プリント配線板の表面または内部にて、２本の信号を対にして、目的の特性インピーダンスが得られる配線幅と２本の配線間の絶縁間隙で形成される。

いずれにおいても伝送線路が配線層を切り替える場合は層間にビア（貫く導体）を設置して接続している。図８は、パラレル伝送路におけるビアの配置を説明する模式平面図である。パラレル伝送路では多数の配線１１が平行に並ぶため、各配線１１に設けられるビア１３が接触しないようにビア１３の配置を例えば互い違いとなるようにしている。

図９は、差動伝送路におけるビアの配置を説明する模式平面図である。図９（ａ）に示すビア１３の配置では、パラレル伝送路と同様に各配線１１に設けられるビア１３が接触しないように互い違いになっている。また、図９（ｂ）に示すビア１３の配置では、差動線路の配線１１の間隙を狭くしているため、ビア１３を配置する部分の間隔を大きくしている。

特許第２７３６１０７号公報

ここで、パラレル伝送線路においては、配線間の絶縁間隙に特性インピーダンスの制御が関係しないので、ビアの設置によるインピーダンスの影響は発生しない。しかしながら、差動伝送線路では、伝送線路がビアを介して配線層を切り替える際に、特性インピーダンスの制御に乱れが発生し、差動伝送信号波形に崩れが発生してしまうという問題がある。この信号波形の崩れは伝送線路品質の低下を招く原因となる。

本発明はこのような課題を解決するために成されたものである。すなわち、本発明は、基板に設けられた一対の差動伝送線路と、一対の差動伝送線路の各々に接続され、その差動伝送線路の延びる方向と垂直な方向で基板内に設けられる一対のビアと、一対の差動伝送線路の各々から対応する一対のビアに向けて各々延設される一対の接続線路とを備える回路基板において、一対の接続線路の平面視形状が、一対の差動伝送線路の中心線に対して対称に設けられているものである。また、上記回路基板を備える電子機器でもある。

このような本発明では、一対の差動伝送路とビアとの間に設けられる接続線路の平面視形状が、一対の差動伝送線路の中心線に対して対称に設けられているため、一対の差動伝送線路の間隔を狭くした場合でもビアの部分での対称性によってインピーダンスのずれを抑制できるようになる。

したがって、本発明によれば、配線層を変える際のインピーダンスのずれを抑えることができるため、差動伝送信号波形の崩れを防止し、伝送線路品質の向上を図ることが可能となる。

以下、本発明の実施の形態を図に基づき説明する。図１は、本実施形態に係る回路基板を説明する模式図で、（ａ）は斜視図、（ｂ）は平面図である。本実施形態の回路基板は一対の差動伝送線路１ａ、１ｂによって信号を伝送するもので、基板である絶縁層１０の一方面に一対の差動伝送線路１ａ、１ｂが形成され、他方面にグランドプレーン１２が形成されており、このグランドプレーン１２を基準とし一対の差動伝送線路１ａ、１ｂに対して目的の特性インピーダンスが得られる配線幅ｔ１と絶縁間隙ｔ２とを設定したものである。

特に、本実施形態では、一対の差動伝送線路１ａ、１ｂの各々に後述するビアを接続するため一対の接続線路が形成され、この一対の接続線路の平面視形状が、一対の差動伝送線路の中心線に対して対称に設けられていることを特徴としている。このビアは、一対の差動伝送線路１ａ、１ｂが配線層を切り替える場合に層間を貫く導体として差動伝送線路１ａ、１ｂの方向の垂直な方向に設けられるものである。

ここで、一対の差動伝送線路１ａ、１ｂの絶縁間隙ｔ２を狭くする場合には、各伝送線路１ａ、１ｂに設けられるビア同士が接触しないように、伝送線路１ａ、１ｂと各ビアとを接続するための接続線路を設ける必要がある。本実施形態は、この接続線路の平面視形状を一対の差動伝送線路１ａ、１ｂの中心線に対して対称に設けるようにしている。これにより、差動伝送線路に接続したビアの部分で対称性を持たせ、インピーダンスのずれを抑制できるようになる。

図２は、第１の実施形態を説明する模式平面図である。第１の実施形態では、一対の差動伝送線路１ａ、１ｂとビア１３との間に設ける接続線路１４として伝送線路１ａ、１ｂの一部を山形に屈曲させたものを形成し、この屈曲した部分でビア１３との接続を構成している。これにより、一対のビア１３の中心間距離ｔ３を一対の差動伝送線路１ａ、１ｂの絶縁間隙ｔ２よりも長くして一対のビア１３の干渉を防止できる。また、この山形となっている接続線路１４の平面視形状を、一対の差動伝送線路１ａ、１ｂの中心線（図中一点鎖線参照）に対して対称（図中上下対称）に設けているため、インピーダンスのずれを抑制できることになる。

なお、図２に示す例では接続線路１４の形状を山形に屈曲させているが、本発明はこれに限定されず、他の屈曲形状であってもよい。図３は他の屈曲形状を説明する模式平面図である。図３（ａ）に示す接続線路１４は、各差動伝送線路１ａ、１ｂの途中を凸型に屈曲させたものである。また、図３（ｂ）に示す接続線路１４は、各差動伝送線路１ａ、１ｂの途中を半円型に屈曲させたものである。さらに、図３（ｃ）に示す接続線路１４は、各差動伝送線路１ａ、１ｂの途中を突起形状にしたものである。いずれの形状であっても、一対の差動伝送線路１ａ、１ｂの中心線（図中一点鎖線参照）に対して対称（図中上下対称）な形状に設けることで、ビア１３が設けられる部分でのインピーダンスのずれを抑制でき、差動伝送信号波形の崩れを防止することが可能となる。

図４は、第２の実施形態を説明する模式平面図である。第２の実施形態では、一対の差動伝送線路１ａ、１ｂとビア１３との間に設ける接続線路１４として伝送線路１ａ、１ｂから分岐した直線状のパターンを形成し、この接続線路１４とビア１３とを接続したものである。これにより、一対のビア１３の中心間距離ｔ３を一対の差動伝送線路１ａ、１ｂの絶縁間隙ｔ２よりも長くして一対のビア１３の干渉を防止できる。また、この接続線路１４の平面視形状を、一対の差動伝送線路１ａ、１ｂの中心線（図中一点鎖線参照）に対して対称（図中上下対称）に設けているため、インピーダンスのずれを抑制できることになる。

また、この実施形態では差動伝送線路１ａ、１ｂを直線状にできるため、差動伝送線路１ａ、１ｂ間の絶縁間隙ｔ２を一定に保つことができ、さらに的確なインピーダンスマッチングを行うことが可能となる。

図５は、第３の実施形態を説明する模式平面図である。第３の実施形態は、上記説明した第２の実施形態と同様に、伝送線路１ａ、１ｂから分岐した直線状のパターンを接続線路１４として構成し、この接続線路１４とビア１３とを接続したものであるが、一対の差動伝送線路１ａ、１ｂの絶縁間隙ｔ２と一対のビア１３の間隔（最小間隔）とを等しくすることでビア１３の間隔ｔ３を極力狭くして配線効率を高めたものである。

図６は、第３の実施形態におけるビア部分の拡大模式平面図である。このように、第３の実施形態では、平面視における一対のビア１３の最小間隔ｔ４を、一対の差動伝送線路１ａ、１ｂの絶縁間隙ｔ２と等しくしている。これにより、接続線路１４の対称性を確保しながら、一対のビア１３の間隔を最も狭くすることが可能となる。なお、これ以上ビア１３の間隔を狭くするとビア１３同士が干渉して、短絡を起こす可能性が生じるため、一対のビア１３の最小間隔ｔ４は、一対の差動伝送線路１ａ、１ｂの絶縁間隙ｔ２より狭くならないよう設定することが望ましい。

上記説明したいずれの形態においても、ビア１３の近傍まで伝送線路１ａ、１ｂの絶縁間隙ｔ２を崩さず形成し、一対の差動伝送線路１ａ、１ｂの中心線から対称に接続線路１４およびビア１３を配置しているため、一対の差動伝送線路１ａ、１ｂ間を狭く形成しながらもビア１３の干渉を回避でき、しかもインピーダンスのずれを抑制することが可能となる。

また、本実施形態に係る差動伝送線路を備えた回路基板を用いて電子機器を構成することにより、高速シリアル伝送における信号波形の崩れを抑制した高い伝送線路品質での信号通信を実現できるようになる。

本実施形態に係る回路基板を説明する模式図である。第１の実施形態を説明する模式平面図である。他の接続線路の形状を説明する模式平面図である。第２の実施形態を説明する模式平面図である。第３の実施形態を説明する模式平面図である。第３の実施形態におけるビア部分の拡大模式平面図である。従来のパラレル伝送路を説明する模式図である。パラレル伝送路におけるビアの配置を説明する模式平面図である。差動伝送路におけるビアの配置を説明する模式平面図である。

符号の説明

１ａ…伝送線路、１ｂ…伝送線路、１０…絶縁層、１２…グランドプレーン、１３…ビア、１４…接続線路

Claims

基板に設けられた一対の差動伝送線路と、
前記一対の差動伝送線路の各々に接続され、その差動伝送線路の延びる方向と垂直な方向で前記基板内に設けられる一対のビアと、
前記一対の差動伝送線路の各々から対応する前記一対のビアに向けて各々延設される一対の接続線路と
を備える回路基板において、
前記一対の接続線路の平面視形状が、前記一対の差動伝送線路の中心線に対して対称に設けられている
ことを特徴とする回路基板。
前記一対の接続線路は、前記差動伝送線路の一部を屈曲させた部分によって構成されている
ことを特徴とする請求項１記載の回路基板。
前記一対の接続線路は、前記差動伝送線路から分岐した直線状のパターンから構成されている
ことを特徴とする請求項１記載の回路基板。
前記一対の差動伝送線路の隙間と、前記一対のビアの隙間とが等しく設けられている
ことを特徴とする請求項１記載の回路基板。
基板に設けられた一対の差動伝送線路と、
前記一対の差動伝送線路の各々に接続され、その差動伝送線路の延びる方向と垂直な方向で前記基板内に設けられる一対のビアと、
前記一対の差動伝送線路の各々から対応する前記一対のビアに向けて各々延設される一対の接続線路とを有する回路基板を備えており、
前記回路基板における前記一対の接続線路の平面視形状が、前記一対の差動伝送線路の中心線に対して対称に設けられている
ことを特徴とする電子機器。