JP2014229865A - プリント配線基板、および電子装置 - Google Patents

Abstract

【課題】スタブ終端において、低周波における信号の伝送損失を増大させず、高速な信号伝送を実現する。【解決手段】多層配線プリント基板１０は、複数の配線層、異なる配線層に形成された信号配線パターン１１，１６に接続され、信号伝送経路を形成するスルーホール２１、多層配線プリント基板１０裏面に形成される絶縁体２３、および絶縁体２３の表面に形成される電気伝導体２４を有する。そして、絶縁体２３は、配線層に形成された電源／グランド配線パターン２０に接続され、スルーホール２１のうち、信号伝送経路を形成しないスタブ２１ａの端面を覆うように形成される。【選択図】図１

Description

本発明は、プリント配線基板、および電子装置に関し、特に、多層配線基板の高速な信号伝達に有効な技術に関する。

サーバ、ルータ、ストレージ装置といった電気伝送装置は、内部で高速にデータ量をやりとりしており、装置性能の点からは１秒当たりにやりとりされるデータの量を増やすことが求められている。

一方で、このようなデータをやりとりするような装置では、通常、パターニングされた銅箔と樹脂板の積層構造で回路基板を実現するプリント配線基板（以下、多層基板と呼ぶ）が採用されている。

多層基板では、各層のパターン化された銅箔の配線同士を接続するためにドリル穴をめっき加工してできるスルーホール、またはビアと呼ばれる構造が存在する。しかし、多層基板では、信号が高速化した際にいくつかの問題が生じ、例えばスルーホール・ビアでの反射による電圧パルスの波形劣化現象はその１つである。

貫通スルーホールでは、信号の伝送経路に対して枝分かれしたスタブができ、このスタブに進行した電圧パルス信号は反射して戻り、伝送経路に進む信号にとってノイズとなる。

特に、特定の周波数では、反射して分岐点に戻ってきた波の波長が１８０°程度ずれ元の波と打ち消しあい、スルーホールの挿入損失を増大させることが知られている。スタブでの反射に起因するノイズは、シグナルコンディショナのような伝送線路の損失を補償する機能素子によって除去することが困難であり、その影響が小さくなるようにプリント基板自体が設計・製造される。

設計技術としては、例えば高速な信号を伝える伝送線路として、多層基板の表面層、あるいは表面近くの内層を利用することによりスタブの影響を最小化することが知られている。しかし、この方法は配線できる層を制約するので、プリント基板のパターンをデザインするのを困難にする。

また、製造技術としては、バックドリル技術やビルドアップ技術が一般的に用いられている。バックドリル技術は、一度作ったスルーホール構造のうち、スタブ部分をドリルで除去する方法である。ビルドアップ技術は、薄膜の蒸着により、非貫通のビア構造を作る方法である。

また、その他の製造技術としては、例えば枝分かれしたスタブの端を抵抗で終端するスタブ終端技術が知られている。この種のスタブ終端技術における具体的な構造としては、一定の抵抗率を持った薄膜材料によりスルーホールとグランドパターンとの間を埋めるもの（例えば特許文献１参照）、あるいはチップ抵抗をスルーホールとグランドパターンとの間に接続するように実装したもの（例えば特許文献２，３参照）などが知られている。

特開２００４−１４６８１０号公報 特許第４８８０３６０号明細書 特許第４００６４４７号明細書

上記したバックドリル技術は、ドリル深さを誤り、プリント基板内で信号配線が切断してしまうのを防ぐためにある程度の長さのスタブを残しておかざるを得ない。現行のバックドリル技術の水準では、次世代の電気信号速度である２５Ｇｂ／ｓ程度においてスタブの影響を十分小さくすることは困難である。また、ビルドアップ技術は、高コストであり、製品の普及を難しくさせている。

また、特許文献１，２，３によるスタブ終端技術では、高周波でのスタブの影響を小さくすることはできるが、該スタブから流れるＤＣ電流の為に、伝送線路の低周波での損失を増大させてしまうことが課題であった。

本発明の目的は、低周波における信号の伝送損失を増大させずに、高速な信号伝送を実現することのできるスタブ終端技術を提供することにある。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴については、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。

すなわち、代表的なものの概要は、プリント配線基板、および電子装置に適用され、以下のような特徴を有するものである。

プリント配線基板は、複数の配線層と、異なる配線層に形成された信号配線パターンに接続され、信号伝送経路を形成するスルーホールと、表面層の配線層に形成される絶縁体と、絶縁体の表面に形成される第１の電気伝導体とを有する。

そして、絶縁体は、配線層に形成されたグランド配線に接続され、スルーホールのうち、信号伝送経路を形成しないスタブの端面を覆うように形成される。

また、電子装置は、複数の配線層と、異なる配線層に形成された信号配線パターンに接続され、信号伝送経路を形成するスルーホールと、表面層の配線層に形成された絶縁体と、絶縁体の表面に形成された第１の電気伝導体とを有するプリント配線基板を用いて構成される。

このプリント配線基板において、絶縁体は、配線層に形成されたグランド配線に接続され、スルーホールのうち、信号伝送経路を形成しないスタブの端面を覆うように形成される。

本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。

（１）低周波領域における伝送損失の増加を防止することができる。

（２）上記（１）により、電子装置の性能を向上させることができる。

実施の形態１による多層配線プリント基板の一例を示す断面図である。 図１の信号配線パターン、スルーホール、および終端回路における等価回路を示す説明図である。 スタブ共振周波数における位相変化の一例を示した説明図である。 スルーホールを進行する波の挿入損失の周波数特性の一例を示す説明図である。 多層配線プリント基板の他の例を示す断面図である。 実施の形態２によるスタブ共振周波数における位相変化の一例を示した説明図である。 式５を満たす抵抗値とした終端回路が接続されたスルーホールを進行する波の挿入損失の周波数特性の一例を示す説明図である。 本実施の形態３による多層配線プリント基板の一例を示す断面図である。 多層配線プリント基板の他の例を示す断面図である。 本実施の形態４による多層配線プリント基板の一例を示す断面図である。 本実施の形態５によるブレード構造のサーバの一例を示す説明図である。

以下の実施の形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。

また、以下の実施の形態において、要素の数等（個数、数値、量、範囲等を含む）に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でもよい。

さらに、以下の実施の形態において、その構成要素（要素ステップ等も含む）は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。

同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは特に明示した場合および原理的に明らかにそうではないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。

また、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。なお、図面をわかりやすくするために平面図であってもハッチングを付す場合がある。

（実施の形態１）
〈発明の概要〉
本発明の概要は、プリント配線基板（多層配線プリント基板１０）である。このプリント配線基板は、複数の配線層、スルーホール（スルーホール２１）、絶縁体（絶縁体２３）、および第１の電気伝導体（電気伝導体２４）を有する。

スルーホールは、異なる配線層に形成された信号配線パターン（信号配線パターン１１，１６）に接続され、信号伝送経路を形成する。絶縁体は、表面層（裏面）の配線層に形成される。第１の電気伝導体は、絶縁体の表面に形成される。

また、絶縁体は、配線層に形成されたグランド配線（電源／グランド配線パターン２０）に接続され、スルーホールのうち、信号伝送経路を形成しないスタブ（スタブ２１ａ）の端面を覆うように形成される。

〈多層配線プリント基板の構成例〉
以下、上記した概要に基づいて、実施の形態を詳細に説明する。

図１は、本実施の形態１による多層配線プリント基板の一例を示す断面図である。

多層配線プリント基板１０は、図１に示すように、主面である上方から裏面である下方にかけて、例えば８つの第１〜第８の配線パターン層が形成されている。多層配線プリント基板１０の主面に形成された第１の配線パターン層には、信号配線パターン１１、および電源／グランド配線パターン１２がそれぞれ形成されている。

第１の配線パターン層の下方には、第２の配線パターン層が形成されている。この第２の配線パターン層には、電源／グランド配線パターン１３が形成されている。同様に、第２の配線パターン層の下方には、第３の配線パターン層が形成されており、該第３の配線パターン層の下方には、第４の配線パターン層が形成されている。

また、第４の配線パターン層の下方には、第５の配線パターン層が形成されており、該第５の配線パターン層の下方には、第６の配線パターン層が形成されている。第６の配線パターン層の下方には、第７の配線パターン層が形成されており、該第７の配線パターン層の下方には、第８の配線パターン層が形成されている。

第３の配線パターン層、および第４の配線パターン層においても、電源／グランド配線パターン１４，１５がそれぞれ形成されている。第５の配線パターン層には、信号配線パターン１６、および電源／グランド配線パターン１７がそれぞれ形成されている。第６の配線パターン層、第７の配線パターン層、および第８の配線パターン層には、電源／グランド配線パターン１８，１９，２０がそれぞれ形成されている。

これら信号配線パターン１１，１６、および電源／グランド配線パターン１２〜１５，１７〜２０は、例えば銅箔のエッチングなどから形成されている。

多層配線プリント基板１０の中央部には、該多層配線プリント基板１０の主面から裏面まで貫通するように形成されたスルーホール２１が設けられている。スルーホール２１は、多層配線プリント基板１０に回転ドリルによって穴を空けた後、めっきによりドリル後の穴内部に金属膜を形成した構造からなる。

よって、スルーホール２１は、例えば中空円柱状であり、一端が多層配線プリント基板１０の主面に形成された信号配線パターン１１と接続されている。また、スルーホール２１の外周面には、第５の配線パターン層に形成された信号配線パターン１６が接続されている。これら信号配線パターン１１，１６は、電子回路などから入出力される信号を伝達する配線パターンである。

スルーホール２１において、信号の伝送経路に対して枝分かれした部分、すなわち信号すなわち信号配線パターン１６が接続されている部分から下側の裏面までの部分がスタブ２１ａとなる。

また、電源／グランド配線パターン１２〜１５，１７〜１９は、配線層の全面が面状パターンのグランド配線となった、いわゆるベタグランドか、または実装される電子部品などに動作電源である電源電圧ＶＤＤなどを供給する面状パターン、いわゆる電源プレーンのいずれかである。なお、電源／グランド配線パターン１２〜１５，１７〜１９は、ベタグランド、または電源プレーンなど以外であってもよい。さらに、電源／グランド配線パターン２０は、配線層の全面が面状パターンのグランド配線、いわゆるベタグランドとなっている。

第１の配線パターン層と第２の配線パターン層、第２の配線パターン層と第３の配線パターン層、第３の配線パターン層と第４の配線パターン層、および第４の配線パターン層と第５の配線パターン層との間には、それぞれ絶縁層２２が形成されている。

同様に、第５の配線パターン層と第６の配線パターン層、第６の配線パターン層と第７の配線パターン層、および第７の配線パターン層と第８配線パターン層との間にも、それぞれ絶縁層２２が形成されている。この絶縁層２２によって、それぞれのパターン層は、電気的に絶縁されている。絶縁層２２は、例えばガラス繊維で織られた布であるガラスクロスを熱硬化性の樹脂に浸したものなどからなる。

また、図１に示す多層配線プリント基板１０の層構成、あるいは層数は一例を示したものであり、これに限定されるものではない。信号配線パターン１１，１６が形成される層も任意である。

図１では、簡単のために、信号配線パターン１６が内層に配置され、信号配線パターン１１が表面層に配置され、その結果、スタブ２１ａが信号配線パターン１６から下側の裏面まで形成される場合を示している。

第８の配線パターン層、すなわち多層配線プリント基板１０の表面層である裏面全体には、絶縁体２３が形成されている。この絶縁体２３は、例えば、ソルダレジストや樹脂などからなる。絶縁体２３は、多層配線プリント基板１０の裏面保護や、はんだ付け時のにじみ防止などに用いられる。

そして、絶縁体２３の全面には、電気伝導体２４が形成されている。この構成によれば、絶縁体２３によって形成される容量と電気伝導体２４が有する抵抗とによって、後述する図２に示す終端回路２５を形成すことができる。終端回路２５は、スタブ２１ａでの反射に起因するノイズを減衰させる。

絶縁体２３は、例えばエポキシ樹脂などの絶縁物からなる。絶縁体２３は、厚みや誘電率などを変化させることによって容量値を変化させる。電気伝導体２４は、例えばカーボンなどからなる。カーボンは、例えばシート状に形成することにより、絶縁体２３との接着が容易となる。例えばエポキシ樹脂からなる絶縁体２３にシート状の電気伝導体２４と熱圧着させる。

また、電気伝導体２４は、十分な終端効果を得るためには、厚さに対する電気伝導率が、以下に示す式１程度の物質が適当である。

電気伝導体２４は、カーボン以外であってもよく、厚さに対する電気伝導率が上記した式１程度となる物質であればよい。例えば、エポキシ樹脂などの絶縁体に、鉄、アルミニウム、あるいは銅などの金属粉を混入させた構成などであってもよい。

この場合、シート状のカーボンと同様に、金属粉を混入させたエポキシ樹脂をシート上に形成し、熱圧着によって貼り付けるようにしてもよいし、あるいはソルダレジストのシルク印刷と同様の技術によって形成するようにしてもよい。

印刷によって電気伝導体２４を形成するには、例えば金属粉が混入した液体のエポキシ樹脂を多層配線プリント基板１０の裏面に塗布し、スキージなどによって余分なエポキシ樹脂を取り除くようにする。

〈終端回路の等価回路〉
図２は、図１の信号配線パターン１１，１６、スルーホール２１、および終端回路２５における等価回路を示す説明図である。

図２において、最も上方の配線経路２６は、信号配線パターン１１の信号線路を示しており、その下方の配線経路２７は、スタブ２１ａを除いたスルーホール２１の信号線路を示している。

配線経路２７の左側下方の配線経路２８は、信号配線パターン１６の信号経路を示しており、配線経路２７の下方の配線経路２９は、スタブ２１ａの信号経路を示している。そして、配線経路２９の下方には終端回路２５が接続されている。終端回路２５は、前述したように、絶縁体２３の容量、および電気伝導体２４の抵抗によって形成される。また、容量を介して接続されるグランドは、電源／グランド配線パターン２０である。

信号配線パターン１６の配線経路である配線経路２８から出力された信号は、スルーホールである配線経路２７とスタブ２１ａである配線経路２９との信号分岐点で分岐し、該信号の一部がスタブ２１ａ側、すなわち配線経路２９へと進む。

そして、配線経路２９へ進んだ信号は、終端回路２５によって終端される。言い換えると、スタブ２１ａに進んだ信号は、スタブ２１ａの端部において絶縁体２３によって形成される容量と電気伝導体２４によって形成される抵抗とによって構成されるインピーダンスによって終端される。

このように、容量と抵抗とによってスタブ２１ａを終端することによって、該スタブ２１ａの端での信号反射を大幅に低減することができる。これによって、反射信号が信号分岐点まで戻りノイズとして信号波形に重畳する影響を小さくすることができる。

一方、スタブ終端がされていない多層配線基板の場合には、スタブの端が開放されているオープンスタブとなるが、スタブ端の信号が反射し、その反射信号が信号分岐点まで戻ってノイズとして信号波形に重畳してしまうことになる。

また、終端回路２５は、ソルダレジストなどの絶縁体２３にシート状のカーボンなどの電気伝導体２４を貼り付けるだけでよいので、低コストに形成することが可能である。

〈スタブ共振周波数の位相変化例〉
図３は、スタブ共振周波数における位相変化の一例を示した説明図である。

この図３は、共振周波数における分岐点における進行波の位相とスタブ端において終端されずに分岐点まで戻ってきた波の位相とをそれぞれ表している。

図３に示すように、スタブ端から反射されて戻ってきた波と図２に示す分岐点での進行波の位相差は、約１８０°であり、互いに打ち消し合う関係にある。このような関係にあると、スルーホールを進行する波の挿入損失、すなわち信号劣化は増大するが、終端のため、反射波の振幅は小さくなっているので、影響は小さいことになる。

本実施の形態におけるスタブ２１ａの終端は、絶縁体２３があることによって、グランドとスタブ２１ａがＤＣ的に絶縁されており、低周波での伝送損失の増大を防ぐことができる。

〈周波数特性の一例〉
図４は、スルーホールを進行する波の挿入損失の周波数特性の一例を示す説明図である。この図４は、図２の等価回路において容量の有無でスルーホールを伝送する信号の損失を比べた結果を示している。

図４において、実線はオープンスタブの周波数特性を、一点鎖線は抵抗のみによって終端されたスタブの周波数特性を、点線は、容量と抵抗とによって終端されるスタブ２１ａの周波数特性をそれぞれ示している。

スタブの終端がされていないオープンスタブの場合には、例えば１２．５ＧＨｚ程度の共振周波数における損失が増大しているが、抵抗のみによって終端されたスタブ、および容量と抵抗とによって終端されるスタブ２１ａでは、１２．５ＧＨｚ程度の共振周波数における損失がいずれの場合も軽減されている。

ただし、図４からも分かるように、スタブ終端することにより、共振周波数以外では、スタブ終端した場合の方が損失が大きくなっている。抵抗のみのスタブ終端の場合は、０Ｈｚ程度までスタブ終端した方が損失が大きいが、容量と抵抗によるスタブ終端の場合、１００ＭＨｚ程度以下の周波数においてスタブ終端による損失増大のペナルティがなくなっていることが確認できる。

なお、この図４の例では、図２において信号配線、スルーホール、スタブの特性インピーダンスはすべて同じとし、スタブ終端に用いられる抵抗の抵抗値は、特性インピーダンスと同じとしている。

ここで、終端回路２５での反射を１０％以下に抑える場合の、図２における抵抗の抵抗値Ｒは、スタブ２１ａの特性インピーダンスＺ０に対して式２のように書き表される。また、容量は、式３程度の容量値Ｃが必要である。

以上により、容量と抵抗とからなる終端回路２５を多層配線プリント基板１０に形成することにより、例えば１００ＭＨｚ程度以下の低周波における伝送損失の増加を防止することができる。

また、終端抵抗となるチップ抵抗などが不要となるので、多層配線プリント基板１０のコストを低減することができる。さらに、チップ抵抗の実装が不要となるので、該チップ抵抗の不具合や接続不良などに起因する不良などを防止することができる。

〈多層配線プリント基板の他の構成例〉
また、本実施の形態１では、多層配線プリント基板１０の裏面全体に、絶縁体２３、および電気伝導体２４を形成する構成としたが、これら絶縁体２３、および電気伝導体２４の形成は、これに限定されるものではない。

例えば、図５に示すように、多層配線プリント基板１０の裏面全体ではなく、例えば多層配線プリント基板１０の裏面におけるスタブ２１ａの端部、およびその近傍に絶縁体２３、および電気伝導体２４を形成するようにしてもよい。これにより、絶縁体２３、および電気伝導体２４を形成する面積を小さくすることができるので、多層配線プリント基板１０のコストを低減することができる。

さらに、本実施の形態１では、１つのスルーホール２１に１つスタブ２１ａが形成される場合について記載した。しかし、例えば図１の信号配線パターン１１が多層配線プリント基板１０主面の表面層に配線されるのではなく、該多層配線プリント基板１０の内層に配線される場合もある。

その場合、スタブ２１ａは、スルーホール２１の上下両端にそれぞれ形成されることになり、それに応じて終端回路２５を２つ形成することにより、より効果的に伝送損失の増加を防止することができる。

２つの終端回路２５を形成する場合には、多層配線プリント基板１０の裏面において形成した絶縁体２３、および電気伝導体２４と同様の構成を該多層配線プリント基板１０の主面において形成すればよい。

〈電気伝導体の材料選択〉
上記、式１や式２の抵抗はスタブ２１ａの端部から周囲のパターン２０までの間の電気伝導体２４により実現される。スタブ２１ａの端部の半径をａ、端部の中心から周囲のパターン２０までの距離をｂ、電気伝導体２４の厚みをｈとすると、抵抗は式４のように書き表される。

ここで、σは電気伝導体２４の電気伝導率である。式４において、ａやｂが１００μｍ程度〜１ｍｍ程度で、ｈが１０μｍ程度〜３０μｍ程度であるとき、抵抗を５０Ω程度にするためには電気伝導体の電気伝導率は１０Ｓ／ｍ程度〜１００００Ｓ／ｍであることが必要である。

（実施の形態２）
〈スタブ終端の変形例〉
前記実施の形態１では、抵抗のみを用いて終端した場合にスタブ共振以外の周波数において０Ｈｚ程度まで損失が大きくなってしまう欠点を容量を付加することによって補った。

本実施の形態２においても、前記実施の形態１と同じで、スタブ端に容量と抵抗を直列に対グランドに対して接続する構成であり、終端回路２５は、図２と同様である。ただし、前記実施の形態１の図２における終端回路２５の抵抗値を以下に示す式５を満たすようにしている。

以下に示す式を満たす抵抗値とすることによって、スタブ端での反射が固定端反射となるようにし、１８０°の位相シフトを利用している点が、前記実施の形態１と異なる点である。

図６は、スタブ共振周波数における位相変化の一例を示す説明図である。

この図６は、オープンスタブ時の共振周波数において、スタブに進んだ波が再び信号分岐点まで戻ってくるまでの位相変化を表している。

図６において、信号分岐点からスタブ端までの位相変化は、前記実施の形態１の図３に示す終端した場合と同じであるが、容量反射のためスタブ端で位相が点線にて示すように１８０°シフトする。

スタブ端で反射した波が再び信号分岐点まで戻ってきた波は、元の波との位相差が３６０°となり、強め合う関係になる。このような原理でオープンスタブ時のスタブ共振を回避することができる。

〈周波数特性の例〉
図７は、式５を満たす抵抗値とした終端回路２５が接続されたスルーホールを進行する波の挿入損失の周波数特性の一例を示す説明図である。

この図７においても、実線はオープンスタブの周波数特性を、一点鎖線は抵抗のみによって終端されたスタブの周波数特性を、点線は、容量と抵抗とによって終端されるスタブ２１ａの周波数特性をそれぞれ示している。

図７に示す挿入損失のグラフから、容量の有無にかかわらずオープンスタブ時の共振周波数である１２．５ＧＨｚ程度において、挿入損失が顕著に減っていることを確認することができる。１００ＭＨｚ程度以下の低周波では容量有りの場合の方が、容量なしの場合よりも損失が小さい。

このように、１２．５ＧＨｚ程度の共振周波数における損失をより軽減することが可能となり、伝送損失をより低減することができる。

固定端反射の１８０°位相シフトを利用すると、上記のようにオープンスタブ時のスタブ共振による損失増大は回避することができる。その一方で、スタブが低インピーダンスでグラウンドと接続されることによって、容量を用いたとしても低周波で挿入損失が増大する恐れが生じる。

図７の例では、容量と抵抗の直列で終端した場合、約１．６ＧＨｚ程度で損失のピークがある。しかし、このような損失の増大は、特定の周波数の信号に対して高増幅率とするピーキングアンプなどを用いれば回復することが可能である。

また、図６にて示したように、反射波が元の波と位相差３６０°で重なりあうことによって符号間干渉を引き起こすことになる。しかし、通信インタフェースや高速シリアルインタフェースなどのデータ伝送では、常に２ビット後の符号と干渉することがわかっているので、送信側でこれを考慮して信号を出力するか、または受信側にて回復させることができる。あるいは８Ｂ１０Ｂのような利用する帯域に下限があるコーディングを利用することで、影響を回避することができる。

（実施の形態３）
〈概要〉
前記実施の形態１，２では、いずれも終端に容量を用いることで、低周波での信号の伝送損失の増大を防ぐ技術について説明した。終端する容量値が小さい場合、インピーダンスが高くなってしまい、十分な終端効果が得られなくなる恐れがある。よって、前記実施の形態１，２に記す効果を得るためには、十分な容量を確保する必要がある。

そこで、本実施の形態３においては、終端回路２５において、より大きな容量を確保する技術について説明する。

〈多層配線プリント基板の構成例〉
図８は、本実施の形態３による多層配線プリント基板の一例を示す断面図である。

図８に示す多層配線プリント基板１０は、前記実施の形態１の図１と同様の構成となっており、該図１と異なるところは、スタブ２１ａの端部に電気伝導体３１が設けられている点である。

スルーホール２１は、前記実施の形態１にて述べたように中空円柱状である、そのために、スタブ２１ａの端面が電気伝導体で覆われている場合に比べて、その中空の分だけスタブ２１ａのスタブ端は、容量が小さくなる。

これを防ぐために、スタブ２１ａの端面における中空の穴を埋めるように電気伝導体３１を設けて蓋をする。電気伝導体３１は、伝導体の材料であればよく、例えば半田ボールなどからなる。半田ボールをスタブ２１ａの端面における中空の穴に押し込むことによって埋め込むか、あるいは加熱することによって穴を埋める。

これによって、電気伝導体３１と電気的に接続されたスタブ２１ａの端面の表面積が大きくなり、その結果、スタブ２１ａの端面が絶縁体２３に接触する面積も大きくなり、容量値を大きくすることができる。

なお、電気伝導体３１は、先に述べたように伝導体の材料であればよく、その形状も球形以外であってもよく、中空のスタブ２１ａの端面に接触して蓋をすることができる形状であればよい。

また、スルーホール２１をパッドオンビア構造とすることによって、電気伝導体３１を用いることなく、同様の効果を得ることもできる。この場合、図９に示すように、スルーホール２１の中空部分には、樹脂３２が充填されており、スタブ２１ａの端面にめっき２６を形成する構成となっている。

さらには、めっき２６の表面に図示しないが凹凸を形成することによって、より表面積を大きくすることが可能となり、これによって、容量を増加させることができる。

以上により、終端回路２５における容量値を十分に確保することができるので、より安定して伝送損失の増加を防止することができる。

（実施の形態４）
〈発明の概要〉
本実施の形態４の概要は、プリント配線基板（多層配線プリント基板１０）である。このプリント配線基板は、複数の配線層、スルーホール（スルーホール２１）、絶縁体（絶縁体２３）、および第１の電気伝導体（電気伝導体２４）を有する。

スルーホールは、異なる配線層に形成された信号配線パターン（信号配線パターン１１，１６）に接続され、信号伝送経路を形成する。第１の電気伝導体は、内層の配線層に形成されたグランド配線（電源／グランド配線パターン１８）に接続され、該グランド配線と同層の配線層に形成される。

絶縁体は、スルーホールのうち、信号伝送経路を形成しないスタブ（スタブ２１ａ）の端面を覆うように形成される。

以下、上記した概要に基づいて、実施の形態を詳細に説明する。

〈概要〉
前記実施の形態１〜３では、多層配線プリント基板１０の裏面に終端回路２５を形成する構成であったが、該終端回路２５の形成は、必ずしもこれらのような構成である必要はない。

本実施の形態４では、多層配線プリント基板１０の内層において終端回路２５を形成する構成について説明する。ここでは、例えばバックドリル技術によって形成したスルーホール２１における終端技術について説明する。

バックドリル技術は、一度作ったスルーホール構造のうちスタブ部分をドリルで除去するものである。このバックドリル技術では、プリント基板内で信号配線が切断してしまうのを防ぐために、ある程度の長さのスタブが残されてしまう。よって、残存したスタブでの反射に起因するノイズが信号伝達に悪影響を及ぼしてしまうことになる。

〈多層配線プリント基板の構成例〉
図１０は、本実施の形態４による多層配線プリント基板の一例を示す断面図である。

図示するように、多層配線プリント基板１０には、信号配線パターン１１，１６、電源／グランド配線パターン１２，１３，１４，１５，１７，１８，１９，２０、スルーホール２１、および絶縁層２２がそれぞれ形成されている。これらの配線構成は、前記実施の形態１における図１と同様である。

図１０において、図１と異なるところは、電源／グランド配線パターン１８がグランド配線であり、該電源／グランド配線パターン１８の下部に電気伝導体２４が形成されている点、およびスタブ２１ａが前述したバックドリルによって除去されている点である。

スタブ２１ａは、バックドリル加工によって除去される。バックドリル加工によって除去された部分には、穴２１ｂが形成されている。また、スルーホール２１においては、バックドリル加工の際に信号配線パターン１６を切断してしまうのを防止するために、ある程度の長さのスタブ２１ａが残されている。

この残されたスタブ２１ａと電気伝導体２４との間に介在する絶縁層２２が容量となる。また、グランド配線である電源／グランド配線パターン１８に接続される電気伝導体２４が抵抗となって、図２に示す終端回路２５を形成することなる。

このように、バックドリルされたスルーホール２１であっても、容量と抵抗とからなる終端回路２５を多層配線プリント基板１０に形成することができる。それにより、例えば１００ＭＨｚ程度以下の低周波における伝送損失の増加を防止することができる。

また、多層配線プリント基板１０のコストを低減することが可能となり、該チップ抵抗の不具合や接続不良などに起因する不良などを防止することができる。

（実施の形態５）
〈発明の概要〉
本実施の形態の概要は、プリント配線基板（多層配線プリント基板１０）を有する電子装置（サーバ４０）である。プリント配線基板は、複数の配線層、スルーホール（スルーホール２１）、絶縁体（絶縁体２３）、および第１の電気伝導体（電気伝導体２４）を有する。

スルーホールは、異なる配線層に形成された信号配線パターン（信号配線パターン１１，１６）に接続され、信号伝送経路を形成する。絶縁体は、表面層（裏面）の配線層に形成される。第１の電気伝導体は、絶縁体の表面に形成される。

また、絶縁体は、配線層に形成されたグランド配線（電源／グランド配線パターン２０）に接続され、スルーホールのうち、信号伝送経路を形成しないスタブ（スタブ２１ａ）の端面を覆うように形成される。

以下、上記した概要に基づいて、実施の形態を詳細に説明する。

〈サーバの構成例〉
本実施の形態５では、前記実施の形態１〜４における多層配線プリント基板１０をサーバに用いた例について説明する。

図１１は、本実施の形態５によるブレード構造のサーバの一例を示す説明図である。

サーバ４０は、図１１に示すように、設置面である床面に対して垂直方向に設置されたインタコネクトであるバックボード４１が設けられている。このバックボード４１には、マザーボードとなる複数の多層配線プリント基板１０が接続されている。

このサーバ４０は、必要な性能に応じて必要な多層配線プリント基板１０の枚数を増減してバックボード４１に接続する、いわゆるブレード構造からなる。多層配線プリント基板１０には、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）やメモリなどの様々な電子部品が搭載されている。

これら多層配線プリント基板１０は、バックボード４１の実装面に対して垂直方向、すなわち直交するように接続されている。多層配線プリント基板１０は、図１１のバックボード４１における横（Ｘ）方向、すなわち長辺方向、および縦（Ｙ）方向、すなわち短辺方向にほぼ等間隔にて接続されている。多層配線プリント基板１０に実装されたＣＰＵは、バックボード４１を経由して他の多層配線プリント基板１０に実装されたＣＰＵと接続される。

なお、図１１では、多層配線プリント基板１０が横方向、および縦方向にそれぞれ配列されて接続されている例を示したが、多層配線プリント基板１０の接続は、これに限定されるものではない。多層配線プリント基板１０は、例えば、バックボード４１における横（Ｘ）方向のみに配列するようにしてもよいし、該バックボード４１における縦（Ｙ）方向のみに配列するようにしてもよい。

サーバ４０では、性能向上の要素としてマザーボードである多層配線プリント基板１０の信号伝達速度が大きな鍵となり、１秒当たりにやりとりされるデータの量を増やすことが求められている。

よって、サーバ４０のマザーボードとして、前記実施の形態１〜４の構成からなる多層配線プリント基板１０を用いることによって、スルーホールでの反射による電圧パルスの波形劣化現象を低減することできる。

また、多層配線プリント基板１０では、前記実施の形態１〜４において説明したように、図２の終端回路２５によって高周波における信号の挿入損失を小さくするだけではなく、低周波での挿入損失も合わせて小さくすることが可能となる。

それにより、信号の伝達速度を上げることができるので、サーバ４０の性能を向上させることができる。また、スタブの反射に起因するノイズを低減させることができるので、サーバ４０の信頼性を向上させることができる。

なお、本実施の形態５においては、多層配線プリント基板１０を用いる電子装置としてサーバ４０を例に記載したが、該電子装置は、これに限定されるものではなく、多層配線プリント基板を用いるものであればよい。

多層配線プリント基板１０は、高速にデータをやり取りする電子装置に用いることにより、より大きな効果を得ることができる。高速にデータをやり取りする電子装置として、サーバ以外には、例えばルータやストレージ装置といったものがある。

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。

なお、本発明は上記した実施の形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施の形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。

また、ある実施の形態の構成の一部を他の実施の形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施の形態の構成に他の実施の形態の構成を加えることも可能である。また、各実施の形態の構成の一部について、他の構成の追加、削除、置換をすることが可能である。

１０ 多層配線プリント基板
１１ 信号配線パターン
１２ 電源／グランド配線パターン
１３ 電源／グランド配線パターン
１４ 電源／グランド配線パターン
１５ 電源／グランド配線パターン
１６ 信号配線パターン
１７ 電源／グランド配線パターン
１８ 電源／グランド配線パターン
１９ 電源／グランド配線パターン
２０ 電源／グランド配線パターン
２１ スルーホール
２１ａ スタブ
２２ 絶縁層
２３ 絶縁体
２４ 電気伝導体
２５ 終端回路
２６ 配線経路
２７ 配線経路
２８ 配線経路
２９ 配線経路
３１ 電気伝導体
３２ 樹脂
４０ サーバ
４１ バックボード

Claims (15)

1. 複数の配線層と、
   異なる前記配線層に形成された信号配線パターンに接続され、信号伝送経路を形成するスルーホールと、
   表面層の前記配線層に形成された絶縁体と、
   前記絶縁体の表面に形成された第１の電気伝導体と、
   を有し、
   前記絶縁体は、前記配線層に形成されたグランド配線に接続され、前記スルーホールのうち、前記信号伝送経路を形成しないスタブの端面を覆うように形成される、プリント配線基板。
2. 請求項１記載のプリント配線基板において、
   前記スタブの端面、および前記グランド配線は、前記プリント配線基板における表面層の前記配線層に形成され、
   前記絶縁体は、前記表面層の全面を覆うように形成される、プリント配線基板。
3. 請求項１記載のプリント配線基板において、
   前記スタブの端面、および前記グランド配線は、前記プリント配線基板における表面層の前記配線層に形成され、
   前記絶縁体は、前記スタブの端面と、前記グランド配線の一部とを覆うように形成される、プリント配線基板。
4. 請求項１記載のプリント配線基板において、
   前記第１の電気伝導体の電気伝導率は、１〜１００００ｓ／ｍである、プリント配線基板。
5. 請求項１記載のプリント配線基板において、
   さらに、前記スタブの端面を塞ぐ第２の電気伝導体を有する、プリント配線基板。
6. 請求項１記載のプリント配線基板において、
   さらに、前記スルーホールは、前記スルーホールの中空部分に樹脂が充填され、前記スタブの端面にめっきが形成される、プリント配線基板。
7. 複数の配線層と、
   異なる前記配線層に形成された信号配線パターンに接続され、信号伝送経路を形成するスルーホールと、
   内層の前記配線層に形成されたグランド配線に接続され、前記グランド配線と同層の前記配線層に形成される第１の電気伝導体と、
   前記スルーホールのうち、前記信号伝送経路を形成しないスタブの端面を覆うように形成された絶縁体と、
   を有する、プリント配線基板。
8. 請求項７記載のプリント配線基板において、
   前記スタブの端面は、前記スルーホールのうち、前記信号伝送経路を形成しないスタブをドリルによって除去する際に残存した部分である、プリント配線基板。
9. 請求項７記載のプリント配線基板において、
   前記第１の電気伝導体の電気伝導率は、１〜１００００ｓ／ｍである、プリント配線基板。
10. 複数の配線層と、
    異なる前記配線層に形成された信号配線パターンに接続され、信号伝送経路を形成するスルーホールと、
    表面層の前記配線層に形成された絶縁体と、
    前記絶縁体の表面に形成された第１の電気伝導体と、
    を有し、
    前記絶縁体は、前記配線層に形成されたグランド配線に接続され、前記スルーホールのうち、前記信号伝送経路を形成しないスタブの端面を覆うように形成されるプリント配線基板を有する、電子装置。
11. 請求項１０記載の電子装置において、
    前記スタブの端面、および前記グランド配線は、前記プリント配線基板における表面層の前記配線層に形成され、
    前記絶縁体は、前記表面層の全面を覆うように形成される、電子装置。
12. 請求項１０記載の電子装置において、
    前記スタブの端面、および前記グランド配線は、前記プリント配線基板における表面層の前記配線層に形成され、
    前記絶縁体は、前記スタブの端面と、前記グランド配線の一部とを覆うように形成される、電子装置。
13. 請求項１０記載の電子装置において、
    前記第１の電気伝導体の電気伝導率は、１〜１００００ｓ／ｍである、電子装置。
14. 請求項１０記載の電子装置において、
    さらに、前記スタブの端面を塞ぐ第２の電気伝導体を有する、電子装置。
15. 請求項１０記載の電子装置において、
    さらに、前記スルーホールは、前記スルーホールの中空部分に樹脂が充填され、前記スタブの端面にめっきが形成される、電子装置。

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