JP4101156B2 - 回路基板 - Google Patents

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Description

本発明は、高周波信号を伝送する回路基板に関し、特に、光磁気ディスク等の磁気記録媒体に記録/再生または再生を行なうための光ピックアップ用に用いられるような回路基板に関する。
一般的に、DVD(Digital Versatile Disc)やMD(Mini Disc)等の情報を読み取るために光ピックアップ用レーザダイオードが用いられる。再生時の光ピックアップは、光磁気ディスクに光ビームを照射し、その反射光を受光することにより、カー効果を利用して記録情報を再生する。この光磁気ディスクの記録情報を再生するときに、レーザダイオードの端面に対して光磁気ディスク側から戻り光があると変調されてしまい正確な再生ができなくなる恐れがある。そこで、レーザダイオードの端面への戻り光の影響をキャンセルするために、高周波発振器を備えた高周波重畳回路を用いてレーザダイオードを駆動する駆動信号(電流)に対して数百MHzの高周波電流を重畳する方式が採用されている。
しかしながら、高周波重畳回路を用いて高周波電流を重畳するために、周辺に不要な高周波成分の輻射ノイズが発生することになる。
この輻射ノイズを抑制するために従来からさまざまな提案がなされており、たとえば特開平5−120928号公報においては、回路基板において、信号を伝送する供給経路と帰還経路とからなる1対の伝送経路について互いに蛇行させ一方の回路導体と他方の回路導体とが回路導体の面方向と直交する方向から見て、互いに交差する2点間に一方の回路導体と他方の回路導体で囲まれる領域を形成することにより、ツイストペア効果を持たせている。このツイストペア効果を持たせることによって不要な輻射ノイズを抑制する方式が採用されている。あるいは、このツイストペア効果を持たせるさらに別の方式として、基板の絶縁層にスルーホールを設け、スルーホールを介して交互に絶縁層の一方の回路導体から他方の回路導体に移行させながら三次元的に絡ませることにより、ツイストペア効果を持たせる方式も挙げられる。
特開平5−120928号公報
しかしながら、十分なツイストペア効果を持たせるためには、信号の供給経路と帰還経路とが互いに交差する2点間において一方の回路導体と他方の回路導体とで囲まれる領域を十分に確保する必要がある。したがって、領域を広くとるために蛇行の左右幅は供給経路および帰還経路の配線幅に比べて少なくとも3倍以上確保する必要がある。
一方、記録時の光ピックアップは、反射光を受光して、記録情報を読み取るものでなく、強い光ビームを光磁気ディスクに照射してディスク上の温度を高めて信号の記録を行なう。したがって、光再生時のような戻り光の影響をキャンセルする必要がないため高周波電流の重畳は行なわれない。記録時においては、再生時に比べて強い光ビームを照射する必要があるため、再生時の数倍の電流をレーザダイオードに供給することが要求される。したがって、再生時の数倍の電流を流す必要があるためにある程度の配線幅を持たせることが要求されるが、配線幅を広くしてしまうと、細かく蛇行させることが困難になり、十分なツイストペア効果を生み出すことが難しくなるという問題が発生する。
また、スルーホールを用いてツイストペア効果を持たせる場合においても、スルーホールの個数に応じてツイストペア効果を期待することができるが、当該スルーホールの個数を増やした場合には、直流抵抗分が増大してしまうため、記録時の電流を確保する点で障害となってしまう。
本発明はこのような問題を解決するためになされたものであって、再生時の輻射ノイズを抑制するとともに、記録時における駆動電流も十分確保することが可能な回路基板を提供することを目的とする。
本発明の回路基板は、経路を流れる駆動信号に基づいて発生する輻射ノイズを抑制する回路基板であって、高周波成分および直流成分の駆動信号を内部回路に伝送するための供給経路と、駆動信号を受けて内部回路から帰還する帰還信号を伝送するための帰還経路とを含む。供給経路および帰還経路の一方は、第1および第2の経路を含む。第1の経路は、第2の経路よりも直流成分の抵抗値が低く、第2の経路よりも高周波成分のインピーダンスが高い。第2の経路および供給経路および帰還経路の他方は、互いの配置関係からツイストパターンが形成される。
本構成により、第2の経路および供給経路および帰還経路の他方を用いてツイストパターンが形成されるためツイストペア効果により、輻射ノイズを抑制することができる。さらには、第1の経路は、第2の経路よりも直流成分の抵抗値が低いため、全体の直流抵抗を低減することができ、十分な電流を経路に供給することが可能となる。
(実施の形態1)
以下、この発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付し、その説明は繰返さない。
図1は、本発明の実施の形態1に従うレーザダイオード駆動回路の概念図である。
図1を参照して、本発明の実施の形態1に従うレーザダイオード駆動回路は、レーザダイオードを駆動するための駆動部1と、レーザダイオードを有するダイオード部10とを含む。
駆動部1は、LD駆動出力回路2と、発振器4(以下、OSCとも称する)と、コンデンサ3とを備える。
ダイオード部10は、レーザダイオード11(以下、単にダイオードとも称する)と、コンデンサ12とを含む。
LD駆動出力回路2は、電源電圧VCCおよび接地電圧GNDを動作電圧とし、レーザパワー制御信号APC(以下、単に制御信号APCとも称する)の入力を受けて、ダイオード部11にLD駆動信号(電流)を出力する。この制御信号APCの入力に基づいて、再生時および記録時のLD駆動信号(電流)が調整される。
OSC4は、電源電圧VCCおよび接地電圧GNDを動作電圧とし、必要に応じて具体的には再生時において、コンデンサ12を介してLD駆動信号に対して高周波信号(電流)を重畳する。
ダイオード部10は、駆動部1からのLD駆動信号をダイオード11に伝送する供給経路となる伝送線L1と、ダイオード11からの帰還信号が伝送される帰還経路となる伝送線L2,L3と、コンデンサ12とを含む。伝送線L3は、一端側がダイオード11と電気的に結合され、他端側に設けられたコンデンサ12を介して接地電圧GNDと電気的に結合される。
図2は、本発明の実施の形態1に従うダイオード部10の配線構造を説明する概念図である。
図2を参照して、本例においてはダイオード部10において、3層構造の配線層が示され、図示しない絶縁層により互いの配線層は絶縁されているものとする。
第1層(下層)の配線層P1に伝送線L2が形成される。また、第2層(中間層)の配線層P2に伝送線L3が形成される。第3層(上層)の配線層P3に伝送線L1が形成される。
ここで、上層の配線層P3において、伝送線L1はウエーブ状に蛇行しながら形成され、ダイオード11と電気的に結合される。下層の配線層P1および中間層の配線層P2のそれぞれの伝送線L2,L3は共にダイオード11の出力ノードと電気的に結合されている。中間層の配線層P2において、伝送線L3は、ウエーブ状に蛇行しながら形成されている。また、伝送線L3は、下層に設けられたコンデンサ12とコンタクトホールを介して電気的に結合される。伝送線L2は、配線幅の広い伝送線であり伝送方向に沿って蛇行することなく形成されている。したがって、本願構成は、レーザダイオード11の駆動信号の帰還経路について、2つの配線層を用いて伝送線が分岐したものである。具体的には、伝送線L2は、第1の帰還経路を形成し、伝送線L3およびコンデンサ12は、第2の帰還経路を形成する。
図3は、図2で説明した配線層P1〜P3の面方向と直交方向から見た概念図である。
図3を参照して、ここでは配線層P1〜P3が示されている。図3に示されるように配線層P3に形成される蛇行する伝送線L1と配線層P2に形成される蛇行している伝送線L3とは、面方向と直交する方向から見て、互いに交差する2点間で囲まれる領域を形成するツイストパターンを形成している。この所定領域を形成するツイストパターンにより、ツイストペア効果を生み出すことができる。たとえば、磁力線の方向を考えた場合に、隣接するこの所定領域に生成される磁力線は互いに逆方向となり、キャンセルされる。これと同様に、輻射ノイズもこのツイストパターンにより互いにキャンセルされ抑制することができる。
図4は、コンタクトホールを介してツイストペア効果を生み出す場合の方式を説明する概念図である。
ここでは、伝送線L1およびL3を形成する際に、中間の配線層P2および上層の配線層P3をコンタクトホール(図示せず)により、互いに上下に蛇行しながら形成する。当該構成により、3次元的に伝送線にツイストパターンを形成することができ、ツイストペア効果を生み出すことも可能である。
また再び、図2を参照して、本構成においては、伝送線L3は、コンデンサ12と容量結合されている。したがって、高周波成分のインピーダンスが低下する。それゆえ、伝送線L3に高周波成分が誘導されやすくなり、より、輻射ノイズの影響をツイストペア効果により抑制することが可能となる。
さらに、本構成においては、もう1つの帰還路となる伝送線L2が設けられている。具体的には、上述したように蛇行した伝送線L3を設け、もう一方は、直流の抵抗分の増加をできるだけ抑制するために、導体幅の広い伝送線L2を設けている。また、伝送線L3は、上述したようにコンデンサ12と容量結合されているため直流成分は、この伝送線L2に流れることになる。この伝送線L2は、伝送線L3よりも配線幅が広く、かつスルーホールを設けたり配線層の蛇行等をすることなく、可能な限り直流の抵抗分を抑制するように形成されている。したがって、本構成により、帰還路となる伝送線L2の直流抵抗を抑制することにより全体の直流抵抗を低減し、結果として記録時にダイオード11に流れる電流を十分に確保することができる。
本構成により、再生時に生じる不要な輻射ノイズを伝送線L1およびL3のツイストパターンによるツイストペア効果により抑制するとともに、直流抵抗分の小さい伝送線L2を設けることにより、記録時に流れる電流を十分に確保することが可能となる。
なお、図2の構成ではコンデンサ12が伝送線L3の終端部と電気的に結合される配置が示されているが、終端部に限られず、伝送線L3の始端部もしくは中央付近等任意の位置に配置することも可能である。また、個数も1つに限られず複数個配置することにより、高周波成分のインピーダンスをさらに低下させることも可能である。
(実施の形態1の変形例1)
図5は、本発明の実施の形態1の変形例1に従うダイオード部10の配線構造を説明する概念図である。
図5を参照して、本変形例の配線構造は、図2で説明した配線構造と比較して、配線層P2およびP3で形成していた伝送線を入れ替えた構成である。具体的には、中間層の配線層P2に形成していた伝送線L3を上層の配線層P3に形成し、上層の配線層P3に形成していた伝送線L1を中間層の配線層P2に形成する。本構成においては、ダイオードの出力ノードは、コンタクトホールCH0、CH1、CH2を介して下層の配線層P1に形成された伝送線L2と電気的に結合される。また、伝送線L3は、コンタクトホールCH3、CH4およびCH5を介してコンデンサ12と電気的に結合されている。
本配線構造においても、実施の形態1で説明したダイオード部10と等価な回路を形成することができる。すなわち、実施の形態1と同様の効果を得ることができる。
また、本変形例1においては、コンタクトホールCHを用いて伝送線L1およびL3の形成する配線層を入れ替えることが可能な構成について説明したが、隣接する配線層P1およびP2を用いて伝送線L1およびL3を形成することも可能である。すなわち、コンタクトホールCHを用いて、隣接する配線層に伝送線L1およびL3を形成する種々の組み合わせに適用可能であり、設計の自由度が向上する。
(実施の形態1の変形例2)
上記の実施の形態および変形例1においては、帰還経路を2経路、具体的には、直流成分が流れやすい伝送線と、高周波成分が流れやすい伝送線に分配する構成について説明した。本実施の形態1の変形例2においては、供給経路を2経路に分配する構成について説明する。
図6は、本発明の実施の形態1の変形例2に従うレーザダイオード駆動回路の概念図である。
図6を参照して、本発明の実施の形態1の変形例2に従うレーザダイオード駆動回路は、図1で説明した本発明の実施の形態1に従うレーザダイオード駆動回路と比較して、ダイオード部10をダイオード部10aに置換した点が異なる。その他の点は同様であるのでその詳細な説明は繰り返さない。
ダイオード部10aは、駆動部1からのLD駆動信号をダイオード11に伝送する供給経路となる伝送線L4,L5と、ダイオード11からの帰還信号が伝送される帰還経路となる伝送線L6と、コンデンサ12と、ダイオード11とを含む。伝送線L5は、一端側がコンデンサ12と電気的に結合され、他端側はダイオード11の入力ノードと電気的に結合される。
図7は、本発明の実施の形態1の変形例2に従うダイオード部10aの配線構造を説明する概念図である。
図7を参照して、本例においてはダイオード部10aにおいて、3層構造の配線層が示され、図示しない絶縁層により互いの配線層は絶縁されているものとする。
第1層(下層)の配線層P1に伝送線L4が形成される。また、第2層(中間層)の配線層P2に伝送線L5が形成される。第3層(上層)の配線層P3に伝送線L6が形成される。
ここで、上層の配線層P3において、ダイオード11の出力ノードと電気的に結合される伝送線L6はウエーブ状に蛇行しながら形成される。下層の配線層P1および中間層の配線層P2は共にダイオード11の入力ノードと電気的に結合されている。中間層の配線層P2において、伝送線L5は、ウエーブ状に蛇行しながら形成されている。また、伝送線L5は、下層に設けられたコンデンサ12とコンタクトホールを介して電気的に結合される。伝送線L4は、配線幅の広い伝送線であり伝送方向に沿って蛇行することなく形成されている。したがって、本願構成は、レーザダイオード11の駆動信号の供給経路について、2つの配線層を用いて伝送線が分岐したものである。具体的には、伝送線L4は、第1の供給経路を形成し、伝送線L5およびコンデンサ12は、第2の供給経路を形成する。本構成においても、この伝送線L5およびL6で形成されるツイストパターンにより輻射ノイズが互いにキャンセルされて抑制することができる。また、伝送線L5は、コンデンサ12と容量結合されており、高周波成分のインピーダンスが低下する。したがって、高周波成分が誘導されやすくなり、より、輻射ノイズの影響をツイストペア効果により抑制することが可能となる。
さらに、本構成においては、もう1つの供給経路となる伝送線L4が設けられている。具体的には、上述したように蛇行した伝送線L5を設け、もう一方は、直流の抵抗分の増加をできるだけ抑制するために、導体幅の広い伝送線L4を設けている。また、伝送線L5は、上述したようにコンデンサ12と容量結合されているため直流成分は、この伝送線L4に流れることになる。この伝送線L4は、伝送線L5よりも配線幅が広く、かつスルーホールを設けたり配線層の蛇行等をすることなく、可能な限り直流の抵抗分を抑制するように形成されている。したがって、本構成により、供給経路となる伝送線L4の直流抵抗を抑制することにより全体の直流抵抗を低減し、結果として記録時にダイオード11に流れる電流を十分に確保することができる。
(実施の形態2)
図8は、本発明の実施の形態2に従うレーザダイオード駆動回路の概念図である。
図8を参照して、本発明の実施の形態2に従うレーザダイオード駆動回路は、図1で説明した本発明の実施の形態1に従うレーザダイオード駆動回路と比較して、ダイオード部10をダイオード部10♯に置換した点が異なる。その他の点は同様であるのでその詳細な説明は繰り返さない。
ダイオード部10♯は、ダイオード部10と比較して、コイル13をさらに設けた点で異なる。コイル13の一端側は、ダイオード11の出力ノードと電気的に結合され、他端側は、伝送線L2と電気的に結合される。
本構成の如く、コイル13を伝送線L2と電気的に結合させることにより、伝送線L2の高周波成分のインピーダンスが増加する。したがって、伝送線L2には、高周波成分が流れにくくなり、伝送線L3に主に高周波成分が流れることになる。したがって、伝送線L1とL3より形成されるツイストパターンに基づくツイストペア効果により輻射ノイズをさらに抑制することが可能となる。
図9は、本発明の実施の形態2に従うダイオード部10#の配線構造を説明する概念図である。
本発明の実施の形態2に従うダイオード部10#の配線構造は、図5のダイオード部10の配線構造と比較して、コイル13がさらに設けられている点が異なる。その他の点は同様であるのでその説明は繰返さない。なお、ここでは、コンタクトホールCH0〜CH2を用いて、伝送線L2とL3とが電気的に結合される構成を示していないが、コンタクトホールCH0〜CH2およびコイル13を介して伝送線L3と伝送線L2とを電気的に結合する構成とすることも可能である。
なお、図9の構成ではコイル13が伝送線L2の始端部と電気的に結合される配置が示されているが、始端部に限られず、伝送線L2の終端部もしくは中央付近等任意の位置に配置することも可能である。また、個数も1つに限られず複数個配置することにより、高周波成分のインピーダンスをさらに増加させることも可能である。
(実施の形態2の変形例1)
実施の形態2においては、コイル13を新たに付加するとともに、帰還経路を2経路、具体的には、直流成分が流れやすい伝送線と、高周波成分が流れやすい伝送線に分配する構成について説明した。本実施の形態2の変形例1においては、コイル13を新たに付加するとともに、供給経路を2経路に分配する構成について説明する。
図10は、本発明の実施の形態2の変形例1に従うレーザダイオード駆動回路の概念図である。
図10を参照して、本発明の実施の形態2の変形例1に従うレーザダイオード駆動回路は、図6のレーザダイオード駆動回路と比較して、ダイオード部10aをダイオード部10a#に置換した点が異なる。ダイオード部10a#は、ダイオード部10と比較して、コイル13をさらに設けた点で異なる。コイル13の一端側は、伝送線L4と電気的に結合され、他端側は、ダイオード11の入力ノードと電気的に結合される。その他の部分については同様であるのでその詳細な説明は繰り返さない。
図11は、本発明の実施の形態2の変形例1に従うダイオード部10a#の配線構造を説明する概念図である。
図11を参照して、ダイオード部10a#は、図7のダイオード部10aの配線構造と比較して、コイル13を伝送線L4とダイオード11との間に設けた点が異なる。その他の構成については同様であるのでその詳細な説明は繰り返さない。
本構成により、実施の形態1の変形例2よりもさらに、伝送線L4のインピーダンスを高くすることができる。したがって、伝送線L4には、高周波成分が流れにくくなり、伝送線L5に主に高周波成分が流れることになる。したがって、伝送線L5とL6より形成されるツイストパターンに基づくツイストペア効果により輻射ノイズをさらに抑制することが可能となる。
(実施の形態2の変形例2)
上記の実施の形態においては、供給経路あるいは帰還経路について、2経路に分配する構成について説明したが本発明の実施の形態2の変形例2においては、これらを組み合わせて、供給経路および帰還経路をともに2経路に分配する構成について説明する。
図12は、本発明の実施の形態2の変形例2に従うレーザダイオード駆動回路の概念図である。
図12を参照して、本発明の実施の形態2の変形例2に従うレーザダイオード駆動回路は、図10で説明した本発明の実施の形態2の変形例1に従うレーザダイオードと比較して、ダイオード部10a#をダイオード部10bに置換した点が異なる。その他の点は同様であるのでその詳細な説明は繰り返さない。
具体的には、ダイオード部10bは、伝送線L6の代わりに伝送線L2,L3およびコンデンサ12#と、コイル13#とを配置した点が異なる。その他の点はダイオード部10a#と同様であるのでその詳細な説明は繰り返さない。ダイオード部10bにおいて、伝送線L2はコイル13#を介してダイオード11の出力ノードと電気的に結合される。また、伝送線L3は、コンデンサ12#を介してダイオード11の出力ノードと電気的に結合される。
図13は、本発明の実施の形態2の変形例2に従うダイオード部10bの配線構造を説明する概念図である。
図13を参照して、ダイオード部10bの配線構造は、図11のダイオード部10a#の配線構造と比較して、新たにコンデンサ12#と、コイル13#と、伝送線L2およびL3を設けた点が異なる。
具体的には、第1層(下層)の配線層P1に伝送線L4とともに、伝送線L2が形成される。また、第2層(中間層)の配線層P2に伝送線L5が形成される。第3層(上層)の配線層P3に伝送線L3が形成される。コイル13#は、ダイオード11の出力ノードと伝送線L2との間に配置される。コイル13#は、コンデンサ12#と並列にダイオード11の出力ノードと電気的に結合され、コンタクトホールを介して第1層の配線層L2と電気的に結合される。伝送線L3は、コンデンサ12#を介してダイオード11の出力ノードと電気的に結合される。
本構成により、供給経路および帰還経路をともに2経路に分配し、上記の実施の形態の構成よりもさらに、再生時に生じる不要な輻射ノイズを伝送線L3およびL5のツイストパターンによるツイストペア効果により抑制するとともに、直流抵抗分の小さい伝送線L2,L4を設けることにより、記録時に流れる電流を十分に確保することが可能となる。
なお、上記の構成においては、代表的にレーザダイオード駆動回路の回路基板を用いて高周波の輻射ノイズを低減するとともに、直流抵抗分を抑制して、十分な電流を供給可能な構成について説明したが、これに限られず他の回路基板においても同様の目的で適用可能である。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
本発明の実施の形態1に従うレーザダイオード駆動回路の概念図である。 本発明の実施の形態1に従うダイオード部10の配線構造を説明する概念図である。 図2で説明した配線層P1〜P3の面方向と直交方向から見た概念図である。 コンタクトホールを介してツイストペア効果を生み出す場合の方式を説明する概念図である。 本発明の実施の形態1の変形例1に従うダイオード部10の配線構造を説明する概念図である。 本発明の実施の形態1の変形例2に従うレーザダイオード駆動回路の概念図である。 本発明の実施の形態1の変形例2に従うダイオード部10aの配線構造を説明する概念図である。 本発明の実施の形態2に従うレーザダイオード駆動回路の概念図である。 本発明の実施の形態2に従うダイオード部10#の配線構造を説明する概念図である。 本発明の実施の形態2の変形例1に従うレーザダイオード駆動回路の概念図である。 本発明の実施の形態2の変形例1に従うダイオード部10a#の配線構造を説明する概念図である。 本発明の実施の形態2の変形例2に従うレーザダイオード駆動回路の概念図である。 本発明の実施の形態2の変形例2に従うダイオード部10bの配線構造を説明する概念図である。
符号の説明
1 駆動部、2 LD駆動出力回路、3,12,12# コンデンサ、4 発振器、10,10a,10#,10a#,10b ダイオード部、11 レーザダイオード、13,13# コイル。

Claims (8)

  1. 経路を流れる駆動信号に基づいて発生する輻射ノイズを抑制する回路基板であって、
    前記高周波成分および直流成分の駆動信号を内部回路に伝送するための供給経路と、
    前記駆動信号を受けて前記内部回路から帰還する帰還信号を伝送するための帰還経路とを備え、
    前記供給経路および帰還経路の一方は、
    第1および第2の経路を含み、
    前記第1の経路は、前記第2の経路よりも直流成分の抵抗値が低く、前記第2の経路よりも高周波成分のインピーダンスが高く、
    前記第2の経路および前記供給経路および帰還経路の他方は、互いの配置関係からツイストパターンが形成される、回路基板。
  2. 前記第2の経路および前記供給経路および帰還経路の他方は、絶縁されるとともに互いに蛇行して形成され、かつ、所定方向から見て、互いが交差するように形成される、請求項1記載の回路基板。
  3. 前記第2の経路および前記供給経路および帰還経路の他方は、絶縁層を介して隣接する2つの配線層の一方および他方に形成される、請求項2記載の回路基板。
  4. 前記第2の経路および前記供給経路および帰還経路の他方は、コンタクトホールにより絶縁層を介して隣接する2つの配線層を用いて互いに形成される、請求項2記載の回路基板。
  5. 前記第2の経路は、コンデンサを含む、請求項1記載の回路基板。
  6. 前記第1の経路は、コイルを含む、請求項1記載の回路基板。
  7. 前記第1の経路の経路幅は、前記第2の経路幅よりも大きく、かつ、蛇行しない、請求項1記載の回路基板。
  8. 前記供給経路および帰還経路の他方は、第3および第4の経路を含み、
    前記第3の経路は、前記第4の経路よりも直流成分の抵抗値が低く、前記第4の経路よりも高周波成分のインピーダンスが高く、
    前記第1の経路および前記第4の経路は、互いの配置関係からツイストパターンが形成される、請求項1記載の回路基板。
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