JP2904135B2 - プリント配線板 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子機器の回路構
成、配線部材に用いられるプリント配線板に係り、特
に、伝送路の特性インピーダンスの整合性を企図したプ
リント配線板の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子回路の高速化に伴い、伝送する信号
周波数も増加し、伝送路の有する特性インピーダンスの
整合が重要となってきている。ここで、伝送路の特性イ
ンピーダンスの整合がとられていると、デジタル信号を
伝送する場合、リンギングや反射などによる信号の誤認
識、電磁波障害の防止に有効である。また、アナログ信
号を伝送する場合も、波形の歪み、訛り、減衰などを抑
えた品質の良い信号の伝送に有効である。

【０００３】従来、伝送路の特性インピーダンスの整合
をとる方式としては、プリント配線板を製作する段階で
行う方式と、プリント配線板を製作した後に行う方式と
に大別され、代表的なものとして以下のような各種方式
が知られている。以下の各種方式において、第一〜第三
の方式はプリント配線板を製作する段階で行う方式であ
り、第四、第五の方式はプリント配線板を製作した後に
行う方式である。第一の方式は、伝送路の導体パターン
幅や厚さを変化させる方式、例えば硬質のプリント配線
板間を可撓性のプリント配線板で接続するような場合に
おいて、伝送路の銅箔パターンの厚さを変化させること
で、伝送路の特性インピーダンスの整合をとるようにし
たものである（例えば特開平７−１０６７６６号公
報）。第二の方式は、伝送路の特性に合わせて絶縁層の
厚さを調整するものである（例えば特公平７−５４８７
５号公報）。第三の方式は、伝送路の特性に合わせて材
料を選択し、絶縁層の誘電率を調整するものである（例
えば特公平７−８３１８５号公報）。第四の方式は、複
数のグランド配線層パターンと、それぞれに対応するス
ルーホールとを設け、このスルーホールを選択的に接続
することで、多層プリント配線板製作後に、伝送路の特
性インピーダンスの整合をとるようにするものである
（例えば特開平６−２５２５６３号公報）。第五の方式
は、一般的に回路上で伝送路の特性インピーダンスの整
合をとる手法として既に周知とも言える信号線にダンピ
ング抵抗や終端抵抗を挿入するものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、第一の
方式（伝送路の導体パターン幅、厚さ調整方式）にあっ
ては、伝送路の特性インピーダンスを高くしようとする
と、伝送路の導体パターン幅を小さくしたり、厚さを薄
くしなければならないため、導体パターンが切れ易くな
ったり、あるいは、エッチング加工精度の影響を直接的
に受け易く、作成した伝送路がエッチング加工や構造の
ばらつきにより、目的とする特性インピーダンスから外
れ易くなるばかりか、伝送路の導通抵抗が高くなってし
まい、伝送信号が不必要に減衰するという技術的課題を
生ずる。また、第二の方式（絶縁層の厚さ調整方式）に
あっては、伝送路の特性インピーダンスを高くしようと
すると、絶縁層の厚さを厚くしなければならないため、
可撓性プリント配線板に適用しにくい。更に、第三の方
式（絶縁層の誘電率調整方式）にあっては、伝送路の特
性に合わせた材料を選択しなければならず、コストが嵩
むばかりか、材料の誘電率だけで伝送路の特性インピー
ダンスの整合を正確に行うことは困難である。更にま
た、これら第一乃至第三の方式は、いずれもプリント配
線板を製作する段階での特性インピーダンスの整合を企
図したものであるから、プリント配線板を製作した後に
特性インピーダンスを調整することはできない。

【０００５】また、第四の方式（グランド配線層選択的
接続方式）にあっては、特性インピーダンス調整用のた
めに、複数のグランド配線層及び複数のスルーホールを
予め設けておき、スルーホールを選択的に接続するよう
にしているので、特性インピーダンス調整用のグランド
配線層及びスルーホールのスペースが必要不可欠であ
り、その分、プリント配線板が大型化してしまうばかり
か、プリント配線板の層数が多くなり易く、可撓性プリ
ント配線板にそのまま適用し難いという技術的課題があ
る。更にまた、第五の方式（ダンピング抵抗、終端抵抗
挿入方式）のうち、一般に知られているダンピング抵抗
挿入方式にあっては、ダンピング抵抗に伴う回路上の時
定数が大きくなることから、到達する信号電位が低下す
る、波形訛りによる伝達速度の低下が発生するなどの技
術的課題があり、一方、終端抵抗挿入方式にあっては、
終端抵抗の挿入分だけ消費電流が増大することから、ド
ライブ能力を高く設定さぜるを得ず、その分、電源容量
を増大させるという電源コストの低廉化という要請に沿
わない事態を生ずる。

【０００６】本発明は、以上の技術的課題を解決するた
めになされたものであって、従来方式の各種弊害を確実
に回避しながら、伝送路の特性インピーダンスの整合を
容易かつ正確に行うことができるプリント配線板を提供
するものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、図
１に示すように、信号配線層１に対応してグランド配線
層２が設けられたプリント配線板において、グランド配
線層２には、プリント配線板上であって、信号配線層１
と別に設けられる第１のグランド配線層２ａと、この第
１のグランド配線層２ａに抵抗体４を介して接続される
第２のグランド配線層２ｂとを具備させるようにしたも
のである。 特に、本発明の代表的な態様は、図１に示す
ように、信号配線層１に対応してグランド配線層２が設
けられたプリント配線板において、グランド配線層２に
は、プリント配線板上であって、信号配線層１に隣接し
て設けられる第１のグランド配線層２ａと、信号配線層
１に対し絶縁層３を挟んで設けられる第２のグランド配
線層２ｂとを具備させ、第１のグランド配線層２ａと第
２のグランド配線層２ｂとの間に抵抗体４を介装したこ
とを特徴とするものである。

【０００８】

【０００９】このような技術的手段において、本願発明
の対象は多層のプリント配線板を全て含むものであり、
硬質のプリント配線板は勿論であるが、特に、可撓性が
要求される可撓性プリント配線板にも容易に適用するこ
とができる点で好ましい。また、プリント配線板の製法
については、片面金属箔付き基板や両面金属箔付き基板
を用い、公知のエッチング加工などを用いて信号配線層
１やグランド配線層２を形成するものであれば適宜選定
して差し支えない。また、信号配線層１は信号配線パタ
ーンを導体で形成したものであり、グランド配線層２
は、基準電位に接続される配線パターンを導体で形成し
たものであり、接地されるものは勿論のこと、接地以外
に例えば電源層を基準電位とすればこの電源層をグラン
ド配線層として用いるようにしてもよい。

【００１０】更に、本願のプリント配線板の特性インピ
ーダンスの整合は、マイクロストリップ構造、ストリッ
プ構造をとることにより行われる。この場合、信号配線
層１の配線パターンと第２のグランド配線層２ｂの配線
パターンとがマイクロストリップ線路又はストリップ線
路を形成するようにする。

【００１１】また、抵抗体４としては、所定の抵抗値を
備えたものであれば、抵抗部品を用いたり、導電ペース
トを印刷するものなど適宜選定して差し支えない。前記
抵抗部品としては、周知の炭素皮膜や金属酸化製のリー
ド付抵抗部品や、チップ型抵抗部品がある。ここで、既
存の抵抗部品を使用することにより、容易に所望の抵抗
値を得ることが可能になり、抵抗値を変えることで特性
インピーダンスが制御されることから、所望の特性イン
ピーダンスが容易に得られる。特に、チップ型抵抗部品
を用いて実装すると、層間接続と抵抗体の挿入とが１回
で行うことができ、かつまたコンパクトに収まる点で好
ましい。

【００１２】また、抵抗体４として導電ペーストの印刷
を用いるようにすれば、抵抗部品を実装する方式と比べ
安価になり、しかも、絶縁層３のバイヤーホールに導電
ペーストを充填することで層間を接続することから、省
スペース化の点で好ましい。特に、導電ペーストを用い
るタイプにあっては、導電ペーストをカバーレイで覆
い、この部分でフレームなどの導体と誤って接触させな
いようにすることが必要である。

【００１３】また、第１のグランド配線層２ａと第２の
グランド配線層２ｂとは通常絶縁層３を挟んで異なる面
に形成されるが、このとき、前記抵抗体４は絶縁層３の
層間接続を行う手段を兼ねており、別に層間接続を行う
手段が不要になる点で好ましい。一方、第１のグランド
配線層２ａが絶縁層３に設けられた導通部（スルーホー
ルメッキなど）を介して絶縁層３の反対側面に及んで形
成される場合には、第１のグランド配線層２ａと第２の
グランド配線層２ｂとが同一面上になることから、この
ときには、同一面上で抵抗体４を介装するようにすれば
よい。

【００１４】次に、上述した技術的手段の作用について
説明する。図１に示されたプリント配線板において、第
１のグランド配線層２ａと第２のグランド配線層２ｂと
の間に抵抗体４が介装されているため、この抵抗体４の
抵抗値を調整することにより、伝送路の特性インピーダ
ンスが制御される。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、添付図面に示す実施の形態
に基づいてこの発明を詳細に説明する。 ◎実施の形態１ 図２は本発明が適用されたプリント配線板の実施の形態
１の使用例を示す。同図において、本発明が適用された
プリント配線板２０は可撓性を有するものであり、硬質
のプリント配線板２１，２２間を接続する長尺な配線部
品として使用されている。本実施の形態において、プリ
ント配線板２０は、図３〜図５に示すように、可撓性を
有する片面プリント基板３０，４０を積層した２層構造
になっており、下側に位置する片面プリント基板３０は
一定厚の絶縁ベース３１の片面（上面）に信号配線層３
２を形成すると共に、信号配線層３２領域の幅方向外側
に第１のグランド配線層３３を形成したものであり、一
方、上側に位置する片面プリント基板４０は一定厚の絶
縁ベース４１の片面（上面）の略全域に第２のグランド
配線層４２をベタ形成したものである。尚、本実施の形
態では、信号配線層３２の配線パターンと第２のグラン
ド配線層４２の配線パターンとがマイクロストリップ線
路を形成している。

【００１６】本実施の形態において、プリント配線板２
０の製造方法としては、例えば絶縁ベース３１，４１の
片面に金属箔（例えば銅箔）が積層された片面金属箔付
き板に対しエッチングなどの周知の方法にて信号配線層
３２，第１のグランド配線層３３，第２のグランド配線
層４２に対応した配線パターンを形成することで、片面
プリント基板３０，４０を作成し、これらを位置決めし
ながら一体的に積層する手法が採用される（例えば特開
平６−３３４３３９号公報）。

【００１７】更に、本実施の形態に係るプリント配線板
２０の長手方向両端部は下層側が上層側よりも突出する
形状となっており、下側の片面プリント基板３０の信号
配線層３２及びその両側の第１のグランド配線層３３の
端部が夫々硬質のプリント配線板２１，２２に接続され
る端子部３４として構成されている。そして、下側の片
面プリント基板３０の端子部３４の第１のグランド配線
層３３と、上側の片面プリント基板４０の第２のグラン
ド配線層４２の端部との間には、夫々チップ型抵抗部品
５０が第１、第２のグランド配線層３３，４２を跨いで
斜めに実装接続されている。ここで、本実施の形態で
は、プリント配線板の両端部に実装される各チップ型抵
抗部品５０の抵抗値は全て同一のものに設定されてい
る。尚、符号５１はチップ型抵抗部品５０を実装するた
めのハンダである。

【００１８】更にまた、本実施の形態に係る伝送回路
（伝送路）を図６に模式的に示す。同図においては、こ
の第１のグランド配線層３３に対して第２のグランド配
線層４２がチップ型抵抗部品５０を介して接続され、第
１のグランド配線層３３が接地されている。従って、第
１のグランド配線層３３は信号配線層３２の近傍に配置
されながら、抵抗を介していないので通常のグランドラ
インとして働く。

【００１９】次に、本実施の形態に係るプリント配線板
の伝送路の特性インピーダンスを測定する。本実施の形
態で用いられる特性インピーダンス測定は、例えばヒュ
ーレットパッカード社製ＨＰ５４１２０を用い、パルス
信号の応答を利用したＴＤＲ（Ｔｉｍｅ Ｄｏｍａｉｎ
Ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｒｙ）法で測定した。このと
き、チップ型抵抗部品５０の抵抗値（本実施の形態で
は、２０Ω，５１Ω）を変化させ、特性インピーダンス
の測定結果を図７に示す。尚、同図において、導通は両
者間を短絡（抵抗ゼロ）した状態を意味し、非接続は両
者間を絶縁した状態を意味する。また、図７において
は、特性インピーダンスの測定に際し、信号配線層導体
幅を適宜変化させ、両者の関係も調べた。図７によれ
ば、チップ型抵抗部品５０の抵抗値を適宜変えることに
より、特性インピーダンスが細かく調整されることが理
解される。

【００２０】尚、本実施の形態では、プリント配線板２
０の両端部に夫々２つのチップ型抵抗部品５０を設け、
夫々の抵抗値を同じに設定しているが、例えばプリント
配線板２０の両端部に夫々１つずつチップ型抵抗部品５
０を設けるようにしてもよいし、また、プリント配線板
２０の両端部に夫々２つのチップ型抵抗部品５０を設け
た態様であっても、信号配線層３２やグランド配線層３
３，４２の構成によっては、２つのチップ型抵抗部品５
０の抵抗値を夫々異なる値に変えるようにしてもよい。

【００２１】◎実施の形態２ 図８は本発明が適用されたプリント配線板の実施の形態
２を示す。同図において、プリント配線板２０は、絶縁
ベース６１の両面に金属箔が積層された両面金属箔付き
板を用い、周知のスルーホールメッキとサブトラクティ
ブ法によるパターン形成により、信号配線層６２及び第
１、第２のグランド配線層６３，６４を積層した両面プ
リント配線板として製作された。本実施の形態におい
て、絶縁ベース６１の片面（下面）には信号配線層６２
が形成されると共に、その両側部に第１のグランド配線
層６３が形成され、一方、絶縁ベース６１の他の片面
（上面）の信号配線層６２に対向した部位には第２のグ
ランド配線層６４がベタ状に積層され、その両側部には
前記第１のグランド配線層６３とスルーホールメッキ６
５を介して導通する導電層６６（第１のグランド配線層
６３に相当）が積層されている。そして、チップ型抵抗
部品５０は第２のグランド配線層６４と導電層６６とに
跨って同一面上でハンダ５１にて実装接続され、接地さ
れている第１のグランド配線層６３と第２のグランド配
線層６４との間にチップ型抵抗部品５０が介装されてい
る。尚、同図中、符号６７はメッキ層を示す。従って、
本実施の形態にあっても、実施の形態１と同様に、チッ
プ型抵抗部品５０の抵抗値を適宜変えることにより、特
性インピーダンスを制御することが可能である。

【００２２】◎実施の形態３ 図９は本発明が適用されたプリント配線板の実施の形態
３を示す。同図において、プリント配線板２０は、実施
の形態１と略同様に、可撓性を有する片面プリント基板
３０，４０を積層した２層構造（片面２層ＦＰＣ）にな
っており、下側の片面プリント基板３０に信号配線層３
２及び第１のグランド配線層３３を形成し、上側の片面
プリント基板４０に第２のグランド配線層４２を形成
し、片面プリント基板３０，４０の長手方向端部の下層
側を上層側よりも突出させて端子部３４（図３参照）と
したものである。本実施の形態において、第１、第２の
グランド配線層３３，４２の接続部構造は、実施の形態
１と異なり、第１、第２のグランド配線層３３，４２を
接続するためにバイヤーホール７１が形成し、ここに導
電ペースト７２としてのカーボンペースト（アサヒ科学
研究所ＴＵ−３０ＳＫＣ）を充填した。このとき、充填
する導電物をカーボンペーストとしたことで、バイヤー
ホール７１部の接続抵抗が上昇し、両層間に抵抗体を介
装したのと同じ状態が得られた。すなわち、導電ペース
ト７２の抵抗値を適宜変化させることで、特性インピー
ダンスを制御することが可能になることが確認された。
尚、本実施の形態では、プリント配線板の表面に図示外
のカバーレイが覆われ、導電ペースト７２が外部に接触
する事態は回避されている。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
第１のグランド配線層と第２のグランド配線層との間に
抵抗体を介装し、この抵抗体の抵抗値を調整することに
より、伝送路の特性インピーダンスを制御するようにし
たので、このことから、プリント配線板製造後でも、容
易かつ正確に特性インピーダンスを調整することがで
き、伝送路の特性インピーダンスの整合を確実に行うこ
とができる。このため、デジタル信号、アナログ信号の
インピーダンスミスマッチングによる波形歪み、ノイ
ズ、信号の誤認識を低減させ、波形品質の良い信号伝達
を確実に実現することができる。また、マイクロストリ
ップ構造、ストリップ構造の信号パターンにおいても、
信号配線層の導体パターン幅を細くしたり、絶縁層の厚
さを厚くすることなく、容易に高い特性インピーダンス
を得ることが可能になる。このため、信号配線層が細す
ぎることにより弊害（信号配線層の切損やエッチングな
どによる製造誤差による特性インピーダンスのばらつ
き）をなくすことができ、また、絶縁層を必要最小限に
薄くでき、可撓性プリント配線板への適用を容易にする
ことができる。更に、信号配線層にダンピング抵抗や終
端抵抗を挿入する必要がなくなるので、これらの信号電
位の低下や、伝送速度の低下、電源容量の増大という各
種弊害を確実に防止することができる。

【００２４】また、本発明において、抵抗体で絶縁層の
層間接続を兼用するようにすれば、他に層間接続を行う
ための手段が不要になり、その分、プリント配線板の構
成を簡略化することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係るプリント配線板の概要を示す説
明図である。

【図２】 実施の形態１に係るプリント配線板の使用例
を示す説明図である。

【図３】 実施の形態１に係るプリント配線板の図２中
ＩＩＩ部詳細図である。

【図４】 図３中ＶＩ−ＶＩ線断面図である。

【図５】 図３中Ｖ−Ｖ線断面図である。

【図６】 実施の形態１に係るプリント配線板の回路構
成を示す模式図である。

【図７】 実施の形態１において、チップ型抵抗部品の
抵抗値を変化させたときの特性インピーダンス変化を各
信号配線層導体幅毎に示すグラフ図である。

【図８】 実施の形態２に係るプリント配線板を示す図
４と同様な断面説明図である。

【図９】 実施の形態３に係るプリント配線板を示す図
４と同様な断面説明図である。

【符号の説明】

１…信号配線層，２…グランド配線層，２ａ…第１のグ
ランド配線層，２ｂ…第２のグランド配線層，３…絶縁
層，４…抵抗体，２０…プリント配線板，３１…絶縁ベ
ース，３２…信号配線層，３３…第１のグランド配線
層，４１…絶縁ベース，４２…第２のグランド配線層，
５０…チップ型抵抗部品，６１…絶縁ベース，６２…信
号配線層，６３…第１のグランド配線層，６４…第２の
グランド配線層，６５…スルーホールメッキ，６６…導
電層，７１…バイヤーホール，７２…導電ペースト

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H05K 1/02 H05K 3/46

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 信号配線層（１）に対応してグランド配
   線層（２）が設けられたプリント配線板において、 グランド配線層（２）は、プリント配線板上であって、
   信号配線層（１）に隣接して設けられる第１のグランド
   配線層（２ａ）と、信号配線層（１）に対し絶縁層
   （３）を挟んで設けられる第２のグランド配線層（２
   ｂ）とからなり、 第１のグランド配線層（２ａ）と第２のグランド配線層
   （２ｂ）との間に抵抗体（４）を介装したことを特徴と
   するプリント配線板。
2. 【請求項２】 請求項１記載のプリント配線板におい
   て、抵抗体（４）は絶縁層（３）の層間接続を行う手段
   を兼ねていることを特徴とするプリント配線板。
3. 【請求項３】 請求項１記載のプリント配線板におい
   て、第１のグランド配線層（２ａ）が絶縁層（３）に設
   けられた導通部を介して絶縁層（３）の反対側面に及ん
   で形成され、第２のグランド配線層（２ｂ）と同一面上
   で抵抗体（４）を介装したことを特徴とするプリント配
   線板。
4. 【請求項４】 請求項１記載のプリント配線板におい
   て、抵抗体（４）は抵抗部品を実装したものであること
   を特徴とするプリント配線板。
5. 【請求項５】 請求項１記載のプリント配線板におい
   て、抵抗体（４）は導電ペーストを印刷したものである
   ことを特徴とするプリント配線板。
6. 【請求項６】 請求項１記載のプリント配線板におい
   て、信号配線層（１）の配線パターンと第２のグランド
   配線層（２ｂ）の配線パターンとがマイクロストリップ
   線路又はストリップ線路を形成することを特徴とするプ
   リント配線板。
7. 【請求項７】 請求項１記載のプリント配線板におい
   て、可撓性を備えたことを特徴とするプリント配線板。
8. 【請求項８】 信号配線層（１）に対応してグランド配
   線層（２）が設けられたプリント配線板において、 グランド配線層（２）は、プリント配線板上であって、
   信号配線層（１）と別に設けられる第１のグランド配線
   層（２ａ）と、この第１のグランド配線層（２ａ）に抵
   抗体（４）を介して接続される第２のグランド配線層
   （２ｂ）とからなることを特徴とするプリント配線板。