JP4921817B2 - Multilayer printed wiring board - Google Patents

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Description

本発明は多層プリント配線板に関し、詳しくは、差動伝送線路、及び、差動伝送信号用スルーホールを有する多層プリント配線板であって、差動伝送線路の特性インピーダンスに対して、差動伝送信号用スルーホールの特性インピーダンスを所望の範囲において整合させることのできる多層プリント配線板に関する。   The present invention relates to a multilayer printed wiring board, and more particularly, a multilayer printed wiring board having a differential transmission line and a differential transmission signal through hole, wherein differential transmission is performed with respect to the characteristic impedance of the differential transmission line. The present invention relates to a multilayer printed wiring board capable of matching the characteristic impedance of a signal through hole within a desired range.

多層プリント配線板における差動伝送線路に接続された差動伝送信号用スルーホールの従来構造が特許文献１（特に図８を参照）に示されている。このようなスルーホールの従来構造においては、スルーホールのインピーダンスが全く考慮されていないため、差動伝送線路と差動伝送信号用スルーホールとの間がインピーダンス不整合となり、伝送信号の反射が生じ、伝送特性の劣化を招くこととなる。この問題解決の手段として、特許文献１では、基板と、この基板へ孔を形成し、形成した孔を絶縁体によって埋めた絶縁体部を有する第一のスルーホールと、第一のスルーホールの内側に配置され、絶縁体部を貫通する一対の第二のスルーホールとを備える配線基板が開示されている。   A conventional structure of a differential transmission signal through hole connected to a differential transmission line in a multilayer printed wiring board is shown in Patent Document 1 (see particularly FIG. 8). In such a conventional structure of the through hole, the impedance of the through hole is not taken into consideration at all, so that impedance mismatch between the differential transmission line and the through hole for the differential transmission signal occurs, and transmission signal reflection occurs. As a result, the transmission characteristics are deteriorated. As a means for solving this problem, in Patent Document 1, a substrate, a first through hole having an insulator portion in which a hole is formed in the substrate, and the formed hole is filled with an insulator, A wiring board is disclosed that includes a pair of second through-holes disposed inside and penetrating an insulator.

しかしながら、この配線基板は、製造工程が複雑であるため、製造に手間がかかり、コスト高となってしまう。そのため、容易な製造方法により、スルーホールのインピーダンスを制御したいという要望がある。   However, since this wiring board has a complicated manufacturing process, it takes time and effort to manufacture the wiring board. For this reason, there is a demand for controlling the impedance of the through hole by an easy manufacturing method.

そこで、容易な製造方法による前記の問題を解決する手段として、特許文献２では、少なくとも絶縁体の上層または下層に形成されたグラウンド導体と、上記絶縁体の内部に形成され、データの差動伝送を行う一対の信号導体とを備えた多層配線基板において、上記一対の信号導体に容量性負荷が接続される場合、上記容量性負荷を中心とするインピーダンス低下領域では、上記一対の信号導体間の間隙を広げて差動インピーダンスを高めるという多層配線基板が開示されている。   Therefore, as means for solving the above-mentioned problem due to an easy manufacturing method, Patent Document 2 discloses a ground conductor formed in at least an upper layer or a lower layer of an insulator and a differential transmission of data formed inside the insulator. When a capacitive load is connected to the pair of signal conductors in a multilayer wiring board provided with a pair of signal conductors, the impedance reduction region centered on the capacitive load is between the pair of signal conductors. A multilayer wiring board that widens the gap and increases the differential impedance is disclosed.

この多層プリント配線板によれば、特許文献１に記載の配線基板のように複雑な構造としなくても、比較的容易にインピーダンス制御ができる。しかしながら、この多層プリント配線板では、スルーホールの間隔を広げるという手段をとっているため、多層プリント配線板上のスルーホールの間隔が占めるスペースが大きくなってしまう。また、スルーホールの配置は、多層プリント配線板の大きさ、配線パターンの引き回し方、部品配置等に左右されるため、スルーホールの間隔を広げるという配置は必ずしもできない。   According to this multilayer printed wiring board, impedance control can be performed relatively easily without using a complicated structure like the wiring board described in Patent Document 1. However, since this multilayer printed wiring board takes measures to widen the interval between the through holes, the space occupied by the interval between the through holes on the multilayer printed wiring board becomes large. Further, since the arrangement of the through holes depends on the size of the multilayer printed wiring board, the wiring pattern routing, the component arrangement, and the like, it is not always possible to increase the interval between the through holes.

一方、特許文献３には、基板の一方の面に設けた信号線路の一部を、２つのスルーホールを介して、該基板の他方の面、もしくは、該基板内の層間に設けるようにした実装基板において、このスルーホールそれぞれの近傍に、このスルーホールに対してグラウンド線をなすグラウンドスルーホールを１以上設けた実装基板が開示されている。   On the other hand, in Patent Document 3, a part of the signal line provided on one surface of the substrate is provided between the other surface of the substrate or an interlayer in the substrate via two through holes. In the mounting substrate, a mounting substrate is disclosed in which one or more ground through holes forming ground lines with respect to the through holes are provided in the vicinity of the through holes.

この発明によれば、スルーホールの近傍にグラウンドスルーホールを設けることにより、スルーホールが同軸構造となり、スルーホールとグラウンドスルーホールとの距離やこれらの直径を適宜設定することにより、スルーホールの特性インピーダンスを伝送線路の特性インピーダンスに整合させることができる。   According to the present invention, by providing a ground through hole in the vicinity of the through hole, the through hole has a coaxial structure, and by appropriately setting the distance between the through hole and the ground through hole and the diameter thereof, the characteristics of the through hole are achieved. The impedance can be matched to the characteristic impedance of the transmission line.

特開２００２−３５３５８８号公報JP 2002-353588 A 特開２００４−１４８００号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2004-14800 特開平１１−５４８６９号公報JP 11-54869 A

前述の通り、特許文献１または特許文献２に記載の発明における問題点解決の手段として、特許文献１の図８に記載のスルーホールの従来構造に特許文献３に記載の発明を適用することを考える。この場合、このような差動配線におけるスルーホールが擬似的に同軸構造となり、スルーホールのインピーダンスを比較的容易に差動配線の特性インピーダンスに整合させられるであろうことが予測される。   As described above, as a means for solving the problems in the invention described in Patent Document 1 or Patent Document 2, the invention described in Patent Document 3 is applied to the conventional structure of the through hole described in FIG. Think. In this case, it is predicted that the through hole in such a differential wiring will have a pseudo coaxial structure, and the impedance of the through hole will be relatively easily matched to the characteristic impedance of the differential wiring.

しかしながら、差動スルーホールの場合、特許文献３に記載の単独のスルーホール構造よりも複雑な挙動を示すことが推測され、この場合においては、特許文献３に記載の構造は適用できても、そのインピーダンス制御のための手段をさらに検討する必要があるものと考えられる。   However, in the case of a differential through hole, it is presumed to exhibit a more complicated behavior than the single through hole structure described in Patent Document 3, and in this case, even if the structure described in Patent Document 3 can be applied, It is considered that it is necessary to further examine the means for controlling the impedance.

そこで、本発明が解決しようとする課題は、差動伝送線路の特性インピーダンスに対して、差動伝送信号用スルーホールの特性インピーダンスを所望の範囲において整合させることのできる多層プリント配線板を得ることである。   Therefore, the problem to be solved by the present invention is to obtain a multilayer printed wiring board capable of matching the characteristic impedance of the differential transmission signal through hole within a desired range with respect to the characteristic impedance of the differential transmission line. It is.

課題解決のための請求項1に記載の発明は、複数の絶縁層、及び、複数の内層プレーン層が積層されてなり、第１差動伝送線路と、差動伝送信号用スルーホールと、第２差動伝送線路と、第１グラウンドスルーホールと、第２グラウンドスルーホールと、第１クリアランスホールと、第２クリアランスホールと、が設けられている多層プリント配線板である。   The invention according to claim 1 for solving the problem includes a plurality of insulating layers and a plurality of inner plane layers laminated, a first differential transmission line, a differential transmission signal through-hole, This is a multilayer printed wiring board provided with two differential transmission lines, a first ground through hole, a second ground through hole, a first clearance hole, and a second clearance hole.

詳しくは、第１差動伝送線路は、第１伝送線路、及び、第１伝送線路に平行して設けられた第２伝送線路をペアとしてなる。   Specifically, the first differential transmission line is a pair of the first transmission line and the second transmission line provided in parallel with the first transmission line.

差動伝送信号用スルーホールは、第１伝送線路に接続され、穴径をａ（ｍ）とする第１信号伝送用スルーホール、及び、第２伝送線路に接続され、第１信号伝送用スルーホールとの中心間距離をＤ（ｍ）、穴径をａ（ｍ）とする第２信号伝送用スルーホールをペアとしてなる。   The differential transmission signal through hole is connected to the first transmission line, and is connected to the first signal transmission through hole and the second transmission line with a hole diameter of a (m). A pair of second signal transmission through holes having a distance between the centers of the holes as D (m) and a hole diameter as a (m) are paired.

第２差動伝送線路は、第１信号伝送用スルーホールに接続された第３伝送線路、及び、前記第２信号伝送用スルーホールに接続された第４伝送線路をペアとしてなり、かつ、第１差動伝送線路の特性インピーダンスＺｂ（Ω）と等しい特性インピーダンスを有するものである。 The second differential transmission line is a pair of a third transmission line connected to the first signal transmission through hole and a fourth transmission line connected to the second signal transmission through hole, and One differential transmission line has a characteristic impedance equal to the characteristic impedance Z b (Ω) .

第１グラウンドスルーホールは、第１信号伝送用スルーホールとの中心間距離をＤ（ｍ）、穴径をａ（ｍ）とし、内層プレーン層のうち、接地電位の内層プレーン層に接続され、第１信号伝送用スルーホールの中心を中心線として第２信号伝送用スルーホールの反対側に設けられている。 The first ground through hole is connected to the inner plane layer of the ground potential among the inner plane layers, with the center distance from the first signal transmission through hole being D (m) and the hole diameter being a (m). The center of the first signal transmission through-hole is provided on the opposite side of the second signal transmission through-hole.

第２グラウンドスルーホールは、第２信号伝送用スルーホールとの中心間距離をＤ（ｍ）、穴径をａ（ｍ）とし、内層プレーン層のうち、接地電位の内層プレーン層に接続され、第２信号伝送用スルーホールの中心を中心線として第１信号伝送用スルーホールの反対側に設けられている。 The second ground through hole is connected to the inner plane layer of the ground potential among the inner plane layers, with the center distance from the second signal transmission through hole being D (m) and the hole diameter being a (m). The center of the second signal transmission through hole is provided on the opposite side of the first signal transmission through hole.

第１クリアランスホールは、第１信号伝送用スルーホールに対して内層プレーン層に設けられたクリアランスホールであって、その端部と第１信号伝送用スルーホールとの距離をｒ（ｍ）としている。   The first clearance hole is a clearance hole provided in the inner plane layer with respect to the first signal transmission through hole, and the distance between the end of the first clearance hole and the first signal transmission through hole is r (m). .

第２クリアランスホールは、第２信号伝送用スルーホールに対して内層プレーン層に設けられたクリアランスホールであって、その端部と第２信号伝送用スルーホールとの距離をｒ（ｍ）としている。   The second clearance hole is a clearance hole provided in the inner plane layer with respect to the second signal transmission through hole, and the distance between the end of the second clearance hole and the second signal transmission through hole is r (m). .

そして、差動伝送信号用スルーホールの特性インピーダンスＺdiff（Ω）が、差動伝送線路の特性インピーダンスＺ ｂ （Ω）に対して０．８×Ｚ ｂ 〜１．２×Ｚ ｂ となるようよう、Ｄ、ａ、及び、ｒを設定してなることを特徴とする。 Then, the characteristic impedance Z diff (Ω) of the differential transmission signal through hole is 0.8 × Z b to 1.2 × Z b with respect to the characteristic impedance Z b (Ω) of the differential transmission line. Thus, D, a, and r are set .

請求項１に記載の多層プリント配線板において、差動伝送信号用スルーホールのインダクタンスをＡ、差動伝送信号用スルーホールと第１グラウンドスルーホール及び第２グラウンドスルーホールとの間の総キャパシタンスをＢとするとき、Ｚdiffは式、Ｚdiff＝２×√（Ａ／Ｂ）により算出され、インダクタンス及び総キャパシタンスは、それぞれ、Ｄ、ａ及びｒにより算出される。 2. The multilayer printed wiring board according to claim 1, wherein the inductance of the differential transmission signal through hole is A, and the total capacitance between the differential transmission signal through hole and the first ground through hole and the second ground through hole is. When B is Z, Z diff is calculated by the equation, Z diff = 2 × √ (A / B), and inductance and total capacitance are calculated by D, a, and r, respectively.

請求項１に記載の多層プリント配線板において、差動伝送信号用スルーホールの単位長さあたりのインダクタンスＬ（Ｈ／ｍ）が式（ｉ）により算出され、さらに、差動伝送信号用スルーホールの伝送信号が流れる箇所の長さをｐ（ｍ）とするとき、Ａは式、Ａ＝Ｌ・ｐにより算出される。

Figure 0004921817
（μ：絶縁層の透磁率） 2. The multilayer printed wiring board according to claim 1, wherein an inductance L (H / m) per unit length of the differential transmission signal through hole is calculated by the equation (i), and further, the differential transmission signal through hole is obtained. A is calculated by the equation, A = L · p, where p (m) is the length of the location where the transmission signal flows.
Figure 0004921817
 (Μ: permeability of insulating layer)

請求項１に記載の多層プリント配線板において、Ｂは式、Ｂ＝ｃ１・ｋ１＋ｃ２・ｋ２＋ｃ３・ｋ３により算出される。右辺の各項は次の通りである。
ｃ１：差動伝送信号用スルーホール差動伝送信号用スルーホールの外層ランドと内層プレーン層との間の単位長さあたりのキャパシタンス（Ｆ／ｍ）
ｋ１：第１定数
ｃ２：差動伝送信号用スルーホール差動伝送信号用スルーホールと内層プレーン層との間の単位長さあたりのキャパシタンス（Ｆ／ｍ）
ｋ２：第２定数
ｃ３：差動伝送信号用スルーホールの間のキャパシタンス（Ｆ／ｍ）ｋ３：第３定数 In the multilayer printed wiring board according to claim 1 , B is calculated by an expression B = c 1 · k 1 + c 2 · k 2 + c 3 · k 3 . Each term on the right side is as follows.
c 1 : Through hole for differential transmission signal Capacitance per unit length (F / m) between the outer layer land and the inner plane layer of the through hole for differential transmission signal
k 1 : First constant c 2 : Through hole for differential transmission signal Capacitance per unit length (F / m) between the through hole for differential transmission signal and the inner plane layer
k 2 : second constant c 3 : capacitance (F / m) between through holes for differential transmission signals k 3 : third constant

前述の第１定数、第２定数、及び、第３定数は、Ｂを算出するために適宜設定される定数である。   The first constant, the second constant, and the third constant described above are constants that are appropriately set for calculating B.

請求項１に記載の多層プリント配線板において、ｃ１は、式（ｉｉ）により算出される。

Figure 0004921817
（ε：絶縁層の被誘電率） In the multilayer printed wiring board according to claim 1, c 1 is calculated by the equation (ii).
Figure 0004921817
 (Ε: dielectric constant of insulating layer)

請求項１に記載の多層プリント配線板において、ｃ２は、式（ｉｉｉ）により算出される。

Figure 0004921817
（ε：絶縁層の被誘電率） The multilayer printed wiring board according to claim 1, wherein c 2 is calculated by equation (iii).
Figure 0004921817
 (Ε: dielectric constant of insulating layer)

請求項１に記載の多層プリント配線板において、ｃ３は、式（ｉｖ）により算出される。

Figure 0004921817
（ε：絶縁層の比誘電率） In the multilayer printed wiring board according to claim 1, c 3 is calculated by the equation (iv).
Figure 0004921817
 (Ε: dielectric constant of insulating layer)

請求項１に記載の多層プリント配線板は、グラウンドスルーホールを、内層プレーン層のうち、接地電位の内層プレーン層に接続し、信号伝送用スルーホールの中心を中心線としてペアとなっている他の信号伝送用スルーホールの反対側に設け、差動伝送信号用スルーホールの特性インピーダンスＺ diff （Ω）が差動伝送線路の特性インピーダンスＺ ｂ （Ω）に対する設定範囲の中に含まれるよう、Ｄ、ａ、及び、ｒを設定することにより、差動伝送線路の特性インピーダンスに対して、差動伝送信号用スルーホールの特性インピーダンスを所望の範囲において整合させることができ、設定範囲を０．８Ｚｂ〜１．２Ｚｂとすることにより、差動伝送線路の特性インピーダンスに対して、差動伝送信号用スルーホールの特性インピーダンスを実用的な範囲において整合させることができる。 The multilayer printed wiring board according to claim 1, wherein the ground through hole is connected to the inner plane layer of the ground potential among the inner layer plane layers, and is paired with the center of the signal transmission through hole as a center line. So that the characteristic impedance Z diff (Ω) of the differential transmission signal through hole is included in the setting range with respect to the characteristic impedance Z b (Ω) of the differential transmission line . By setting D, a, and r, the characteristic impedance of the differential transmission signal through-hole can be matched within the desired range with respect to the characteristic impedance of the differential transmission line. with 8Z b ~1.2Z b, with respect to the characteristic impedance of the differential transmission line, the characteristic impedance of the through hole for differential transmission signal Can be matched within a practical range.

設定範囲をさらに０．９Ｚｂ〜１．１Ｚｂとすることにより、差動伝送線路の特性インピーダンスに対して、差動伝送信号用スルーホールの特性インピーダンスをより好ましい範囲において整合させることができる。 With further 0.9Z b ~1.1Z b setting range for the characteristic impedance of the differential transmission line may be aligned in a more preferred range the characteristic impedance of the through hole for differential transmission signals.

本発明の多層プリント配線板を図面により説明する。
図１は、本発明の多層プリント配線板を上面側から見た図である。
この多層プリント配線板は、第１差動伝送線路１００と、差動伝送信号用スルーホール１０２と、第２差動伝送線路１０４と、第１グラウンドスルーホール１０６と、第２グラウンドスルーホール１０８と、第１クリアランスホール１１０と、第２クリアランスホール１１２と、が設けられている。 The multilayer printed wiring board of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a view of a multilayer printed wiring board according to the present invention as viewed from the upper surface side.
This multilayer printed wiring board includes a first differential transmission line 100, a differential transmission signal through hole 102, a second differential transmission line 104, a first ground through hole 106, and a second ground through hole 108. A first clearance hole 110 and a second clearance hole 112 are provided.

詳しくは、この多層プリント配線板は、複数の絶縁層、及び、複数の内層プレーン層が積層されてなるものであって、絶縁層は透磁率をμ、被誘電率をεとし、各内層プレーン層間の絶縁をとるために各内層プレーン層の間に積層されている。   Specifically, this multilayer printed wiring board is formed by laminating a plurality of insulating layers and a plurality of inner layer layers, and the insulating layer has a magnetic permeability μ and a dielectric constant ε, and each inner layer plane In order to insulate between the layers, they are laminated between the inner plane layers.

内層プレーン層は、この多層プリント配線板の内層を構成するべたプレーン状の層であって、この多層プリント配線板における電源供給用、及び、接地電位用の少なくともいずれかを主用途として設けられるものである。   The inner plane layer is a solid layer that constitutes the inner layer of the multilayer printed wiring board, and is provided mainly for at least one of power supply and ground potential for the multilayer printed wiring board. It is.

ここで、この多層プリント配線板においては、図１の第１差動伝送線路１００が形成されている層を第１層とし、以下、図１の下方に向かって、信号層、または、内層プレーン層が設けられている層を第２層、第３層、・・、とする。   Here, in this multilayer printed wiring board, the layer in which the first differential transmission line 100 of FIG. 1 is formed is the first layer, and hereinafter, the signal layer or the inner layer plane is directed downward in FIG. The layers provided with the layers are defined as a second layer, a third layer,.

第１差動伝送線路１００は、第１伝送線路１１４、及び、この第１伝送線路１１４に平行して設けられた第２伝送線路１１６がペアとなって構成されており、差動伝送信号を伝送するための伝送線路である。   The first differential transmission line 100 is configured by a pair of a first transmission line 114 and a second transmission line 116 provided in parallel to the first transmission line 114, so that the differential transmission signal can be transmitted. It is a transmission line for transmission.

差動伝送信号用スルーホール１０２は、第１伝送線路１１４に接続され、穴径をａ（ｍ）とする第１信号伝送用スルーホール１１８、及び、第２伝送線路１１６に接続され、第１信号伝送用スルーホール１１８との中心間距離をＤ（ｍ）、穴径をａ（ｍ）とする第２信号伝送用スルーホール１２０がペアとなって構成されている。   The differential transmission signal through hole 102 is connected to the first transmission line 114, and is connected to the first signal transmission through hole 118 having a hole diameter of a (m) and the second transmission line 116. A pair of second signal transmission through holes 120 having a distance between centers of the signal transmission through holes 118 of D (m) and a hole diameter of a (m) are formed as a pair.

ここで、前記の穴径について説明する。図２は、第１信号伝送用スルーホール１１８を図１のＡ−Ａ線で切断した部分断面であって、第１伝送信号用スルーホール１１８の形成を模式的に示す図である。なお、以下の説明は第１信号伝送用スルーホール１１８を例としている。しかし、この説明は、第１信号伝送用スルーホール１１８以外の他のスルーホール、すなわち、第２伝送信号用スルーホール１２０、第１グラウンドスルーホール１０６、及び、第２グラウンドスルーホール１０８にも適用されるものである。   Here, the hole diameter will be described. FIG. 2 is a partial cross-sectional view of the first signal transmission through-hole 118 taken along line AA in FIG. 1, and schematically shows the formation of the first transmission signal through-hole 118. The following description uses the first signal transmission through hole 118 as an example. However, this description also applies to other through holes other than the first signal transmission through hole 118, that is, the second transmission signal through hole 120, the first ground through hole 106, and the second ground through hole 108. It is what is done.

この第１伝送信号用スルーホール１１８は、まず、複数の絶縁層と複数の内層プレーン層とを積層して積層板１２２を形成した後［図２の（１）］、例えばドリルやレーザーによりこの積層板１２２に穴１２４を空ける［図２の（２）］。この際に穴壁１２６が形成され、次いで、この穴壁１２６に対してスルーホールめっき１２８を施し、第１信号伝送用スルーホール１１８を形成する［図２の（３）］。   The first transmission signal through-hole 118 is formed by first laminating a plurality of insulating layers and a plurality of inner plane layers to form a laminated plate 122 [(1) in FIG. 2], and then using a drill or laser, for example. A hole 124 is made in the laminated plate 122 [(2) in FIG. 2]. At this time, the hole wall 126 is formed, and then the through-hole plating 128 is applied to the hole wall 126 to form the first signal transmission through-hole 118 [(3) in FIG. 2].

本発明でいう穴径とは、第１信号伝送用スルーホール１１８を形成する際に空けた穴１２４の径をいう。図２では、この穴径を符号ａで示している。そして、例えば、各スルーホールをドリルにより加工した場合は、このドリルの径が第１信号伝送用スルーホール１１８の穴径となる。以下、第２伝送信号用スルーホール１２０、第１グラウンドスルーホール１０６、及び、第２グラウンドスルーホール１０８の穴径とは、すべて、この説明と同様である。   The hole diameter referred to in the present invention refers to the diameter of the hole 124 formed when the first signal transmission through hole 118 is formed. In FIG. 2, this hole diameter is indicated by the symbol a. For example, when each through hole is processed by a drill, the diameter of the drill becomes the hole diameter of the first signal transmission through hole 118. Hereinafter, the hole diameters of the second transmission signal through hole 120, the first ground through hole 106, and the second ground through hole 108 are all the same as described above.

第２差動伝送線路１０４は、第１信号伝送用スルーホール１１８に接続された第３伝送線路１３２、及び、第２信号伝送用スルーホール１２０に接続された第４伝送線路１３４がペアとなって構成される。この第２差動伝送線路１０４は、第１差動伝送線路１００から、差動信号用スルーホール１０２を介して流れてきた差動信号を受信側に伝送していく伝送線路である。さらに、この第２差動伝送線路１０４は、第１差動伝送線路１００の特性インピーダンスＺｂ（Ω）と等しい特性インピーダンスとし、この多層プリント配線板の設計仕様に従い、第２層、第３層、・・、のいずれかの層に設けられているものとする。 The second differential transmission line 104 is a pair of a third transmission line 132 connected to the first signal transmission through hole 118 and a fourth transmission line 134 connected to the second signal transmission through hole 120. Configured. The second differential transmission line 104 is a transmission line that transmits the differential signal flowing from the first differential transmission line 100 through the differential signal through hole 102 to the reception side. Further, the second differential transmission line 104 has a characteristic impedance equal to the characteristic impedance Z b (Ω) of the first differential transmission line 100, and the second layer, the third layer according to the design specifications of the multilayer printed wiring board. It is assumed that it is provided in any one of layers.

第１グラウンドスルーホール１０６は、第１信号伝送用スルーホール１１８との中心間距離をＤ（ｍ）、穴径をａ（ｍ）とし、内層プレーン層のうち、接地電位の内層プレーン層に接続され、第１信号伝送用スルーホール１１８を中心として第２信号伝送用スルーホール１２０の反対側に設けられている。   The first ground through hole 106 is connected to the inner plane layer of the ground potential among the inner layer planes with the distance between the centers of the first signal transmission through holes 118 being D (m) and the hole diameter a (m). The first signal transmission through hole 118 is provided on the opposite side of the second signal transmission through hole 120.

第２グラウンドスルーホール１０８は、第２信号伝送用スルーホール１２０との中心間距離をＤ（ｍ）、穴径をａ（ｍ）とし、内層プレーン層のうち、接地電位の内層プレーン層に接続され、第２信号伝送用スルーホール１２０を中心として第１信号伝送用スルーホール１１８の反対側に設けられている。   The second ground through hole 108 is connected to the inner plane layer of the ground potential among the inner layer planes, with the center distance from the second signal transmission through hole 120 being D (m) and the hole diameter a (m). The second signal transmission through hole 120 is provided on the opposite side of the first signal transmission through hole 118.

図３は、第１信号伝送用スルーホール１１８を図１に示すＡ−Ａ線で切断した部分断面であって、そのうち、第１クリアランスホール１１０の箇所を拡大して示した図である。
第１クリアランスホール１１０は、第１信号伝送用スルーホール１１８に対して内層プレーン層１４２に設けられたクリアランスホールであって、その端部１４０と第１信号伝送用スルーホール１１８との距離をｒ（ｍ）としている。 FIG. 3 is a partial cross-sectional view of the first signal transmission through hole 118 taken along the line AA shown in FIG. 1, and is an enlarged view of the first clearance hole 110.
The first clearance hole 110 is a clearance hole provided in the inner plane layer 142 with respect to the first signal transmission through hole 118, and the distance between the end 140 and the first signal transmission through hole 118 is r. (M).

ここで、前述の距離ついて説明する。ここでいう距離とは、第１信号伝送用スルーホール１１８を形成する際の穴壁１２６と、第１クリアランスホール１１０（図３では符号１１０で示す）の端部１４０との距離をいい、図３では符号ｒで示している。   Here, the above-mentioned distance will be described. The distance here refers to the distance between the hole wall 126 when the first signal transmission through hole 118 is formed and the end 140 of the first clearance hole 110 (indicated by reference numeral 110 in FIG. 3). In FIG. 3, it is indicated by a symbol r.

第２クリアランスホール１１２は、第２信号伝送用スルーホール１２０に対して内層プレーン層に設けられたクリアランスホールであって、その端部と第２信号伝送用スルーホール１２０との距離をｒ（ｍ）としている。なお、ここでいう距離とは、図３における説明が準用されるものであって、第２信号伝送用スルーホール１２０を形成する際の穴壁と、第２クリアランスホール１１２の端部１４０との距離である。   The second clearance hole 112 is a clearance hole provided in the inner plane layer with respect to the second signal transmission through hole 120, and the distance between the end of the second clearance hole 112 and the second signal transmission through hole 120 is r (m ). Note that the distance here refers to the explanation in FIG. 3, and the distance between the hole wall when the second signal transmission through hole 120 is formed and the end 140 of the second clearance hole 112. Distance.

そして、本発明の多層プリント配線板は、差動伝送信号用スルーホール１０２の特性インピーダンスＺdiff（Ω）が、差動伝送線路の特性インピーダンスＺｂ（Ω）に対する設定範囲の中に含まれるよう、Ｄ、ａ、及び、ｒを設定しているものである。これらの設定のためには、前述の算出式を用いる。 In the multilayer printed wiring board of the present invention, the characteristic impedance Z diff (Ω) of the differential transmission signal through hole 102 is included in the setting range with respect to the characteristic impedance Z b (Ω) of the differential transmission line. , D, a, and r are set. For these settings, the above-described calculation formula is used.

すなわち、差動伝送信号用スルーホールのインダクタンスをＡ、差動伝送信号用スルーホールと第１グラウンドスルーホール及び第２グラウンドスルーホールとの間の総キャパシタンスをＢとし、Ｚdiffを式、Ｚdiff＝２×√（Ａ／Ｂ）により算出する。そして、これらインダクタンス及び総キャパシタンスは、それぞれ、Ｄ、ａ及びｒにより算出する。 That is, the inductance of the differential transmission signal through hole is A, the total capacitance between the differential transmission signal through hole and the first ground through hole and the second ground through hole is B, and Z diff is expressed by Z diff = 2 × √ (A / B). These inductance and total capacitance are calculated from D, a, and r, respectively.

続いて、差動伝送信号用スルーホールの単位長さあたりのインダクタンスＬ（Ｈ／ｍ）を式（ｉ）により算出し、さらに、差動伝送信号用スルーホールの伝送信号が流れる箇所の長さをｐ（ｍ）とするとき、Ａを式、Ａ＝Ｌ・ｐにより算出する。   Subsequently, the inductance L (H / m) per unit length of the differential transmission signal through hole is calculated by the equation (i), and further, the length of the portion where the transmission signal of the differential transmission signal through hole flows. Is p (m), A is calculated by the equation, A = L · p.

Ｂは式、Ｂ＝ｃ１・ｋ１＋ｃ２・ｋ２＋ｃ３・ｋ３により算出する。右辺の各項は次の通りである。
ｃ１：差動伝送信号用スルーホールの外層ランドと内層プレーン層との間の単位長さあたりのキャパシタンス（Ｆ／ｍ）
ｋ１：第１定数
ｃ２：差動伝送信号用スルーホールと内層プレーン層との間の単位長さあたりのキャパシタンス（Ｆ／ｍ）
ｋ２：第２定数
ｃ３：差動伝送信号用スルーホールの間のキャパシタンス（Ｆ／ｍ）
ｋ３：第３定数 B is calculated by the equation B = c 1 · k 1 + c 2 · k 2 + c 3 · k 3 . Each term on the right side is as follows.
c 1 : Capacitance per unit length (F / m) between the outer layer land and the inner plane layer of the through hole for differential transmission signals
k 1 : first constant c 2 : capacitance per unit length (F / m) between the through hole for differential transmission signal and the inner plane layer
k 2 : second constant c 3 : capacitance between through holes for differential transmission signal (F / m)
k 3 : third constant

ｃ１は、式（ｉｉ）により算出する。 c 1 is calculated by the equation (ii).

ｃ２は、式（ｉｉｉ）により算出する。 c 2 is calculated by the formula (iii).

ｃ３は、式（ｉｖ）により算出する。 c 3 is calculated by the formula (iv).

図４は、第１実施例の多層プリント配線板の層構成を模式的に示す図である。図４の左側に記載のＬ１、Ｌ２、・・、はそれぞれ、第１層、第２層、・・、を示す。黒塗りで記載された箇所は、信号層及び内層プレーン層の少なくともいずれかを示し、ハッチングで示して箇所は各層間の絶縁層を示す。また、右側に記載した数字は、各層及び各絶縁層の厚み（ｍｍ）を示す。   FIG. 4 is a diagram schematically showing a layer configuration of the multilayer printed wiring board according to the first embodiment. 4, L1, L2,... On the left side of FIG. 4 respectively indicate the first layer, the second layer,. A portion indicated by black indicates at least one of the signal layer and the inner plane layer, and a portion indicated by hatching indicates an insulating layer between the respective layers. Moreover, the number described on the right side shows the thickness (mm) of each layer and each insulating layer.

この第１実施例の多層プリント配線板は８層構成であって、絶縁層を７層構成とし、第２、第４、第５及び第７層を電源供給用、または、接地電位の内層プレーン層とし、第１、第３、第６及び第８層を信号層とし、これらが図４に示すように積層されてなる多層プリント配線板である。   The multilayer printed wiring board according to the first embodiment has an eight-layer structure, an insulating layer has a seven-layer structure, and the second, fourth, fifth and seventh layers are used for power supply or an inner-layer plane at ground potential. This is a multilayer printed wiring board in which the first, third, sixth and eighth layers are signal layers, and these are laminated as shown in FIG.

また、絶縁層の透磁率μ、絶縁層の比誘電率ε、及び、第１差動伝送線路１００及び第２差動伝送線路１０４の特性インピーダンスＺｂは、それぞれ、次の通りとした。
ε＝４．７
μ＝１２．５６
Ｚｂ＝１００Ω Further, the magnetic permeability μ of the insulating layer, the dielectric constant of the insulating layer epsilon, and the characteristic impedance Z b of the first differential transmission line 100 and the second differential transmission line 104, respectively, were as follows.
ε = 4.7
μ = 12.56
Z b = 100Ω

そして、第１差動伝送線路１００、差動伝送信号用スルーホール１０２、第２差動伝送線路１０４、第１グラウンドスルーホール１０６、第２グラウンドスルーホール１０８、第１クリアランスホール１１０、及び、第２クリアランスホール１１２、を図１から図３に示すように設けた。   The first differential transmission line 100, the differential transmission signal through hole 102, the second differential transmission line 104, the first ground through hole 106, the second ground through hole 108, the first clearance hole 110, and the first Two clearance holes 112 were provided as shown in FIGS.

このＺｂに対する設定範囲を０．８×Ｚｂ〜１．２×Ｚｂ、すなわち、８０〜１２０Ωとし、差動伝送信号用スルーホール１０２の特性インピーダンスＺ diff がこの範囲に含まれるよう、前述の算出式に基づきＤ、ａ及びｒを算出したところ、次の値となり、さらに、Ｚ diff ＝９３．２Ωとなった。
ａ＝０．２５ｍｍ
ｒ＝０．３ｍｍ
Ｄ＝１．０ｍｍ The setting range for Z b is set to 0.8 × Z b to 1.2 × Z b , that is, 80 to 120Ω, and the characteristic impedance Z diff of the through hole 102 for differential transmission signals is included in this range. When D, a, and r were calculated based on the following formula, the following values were obtained, and Z diff = 93.2Ω was obtained.
a = 0.25 mm
r = 0.3mm
D = 1.0mm

本発明の多層プリント配線板を上面側から見た図。The figure which looked at the multilayer printed wiring board of the present invention from the upper surface side. 第１信号伝送用スルーホールを図１のＡ−Ａ線で切断した部分断面であって、第１伝送信号用スルーホールの形成を模式的に示す図。FIG. 2 is a partial cross-sectional view of the first signal transmission through hole taken along line AA in FIG. 1, schematically showing the formation of the first transmission signal through hole. 第１信号伝送用スルーホールの穴壁と、第１クリアランスホールの端部との距離を示す説明図。Explanatory drawing which shows the distance of the hole wall of the 1st signal transmission through hole, and the edge part of a 1st clearance hole. 第１実施例の多層プリント配線板の層構成を模式的に示す図。The figure which shows typically the layer structure of the multilayer printed wiring board of 1st Example.

１００ 第１差動伝送線路
１０２ 差動伝送信号用スルーホール
１０４ 第２差動伝送線路
１０６ 第１グラウンドスルーホール
１０８ 第２グラウンドスルーホール
１１０ 第１クリアランスホール１１２ 第２クリアランスホール
１１４ 第１伝送線路
１１６ 第２伝送線路
１１８ 第１信号伝送用スルーホール
１２０ 第２信号伝送用スルーホール
１２２ 積層板
１２４ 穴
１２６ 穴壁
１２８ スルーホールめっき
１３２ 第３伝送線路
１３４ 第４伝送線路
１３６ 外層ランド
１３８ 外層ランド
１４０ 端部
１４２ 内層プレーン層
100 first differential transmission line 102 differential transmission signal through hole 104 second differential transmission line 106 first ground through hole 108 second ground through hole 110 first clearance hole 112 second clearance hole 114 first transmission line 116 Second transmission line 118 First signal transmission through hole 120 Second signal transmission through hole 122 Laminate plate 124 Hole 126 Hole wall 128 Through hole plating 132 Third transmission line 134 Fourth transmission line 136 Outer land land 138 Outer land land 140 End Part 142 Inner plane layer

Claims (1)

複数の絶縁層、及び、複数の内層プレーン層が積層されてなり、第１差動伝送線路と、差動伝送信号用スルーホールと、第２差動伝送線路と、第１グラウンドスルーホールと、第２グラウンドスルーホールと、第１クリアランスホールと、第２クリアランスホールと、が設けられている多層プリント配線板であって、
前記第１差動伝送線路は、第１伝送線路、及び、前記第１伝送線路に平行して設けられた第２伝送線路をペアとし、
前記差動伝送信号用スルーホールは、前記第１伝送線路に接続され、穴径をａ（ｍ）とする第１信号伝送用スルーホール、及び、前記第２伝送線路に接続され、前記第１信号伝送用スルーホールとの中心間距離をＤ（ｍ）、穴径をａ（ｍ）とする第２信号伝送用スルーホールをペアとし、
前記第２差動伝送線路は、前記第１信号伝送用スルーホールに接続された第３伝送線路、及び、前記第２信号伝送用スルーホールに接続された第４伝送線路をペアとし、
前記第１グラウンドスルーホールは、前記第１信号伝送用スルーホールとの中心間距離をＤ（ｍ）、穴径をａ（ｍ）とし、前記内層プレーン層のうち、接地電位の内層プレーン層に接続され、前記第１信号伝送用スルーホールの中心を中心線として前記第２信号伝送用スルーホールの反対側に設けられ、
前記第２グラウンドスルーホールは、前記第２信号伝送用スルーホールとの中心間距離をＤ（ｍ）、穴径をａ（ｍ）とし、前記内層プレーン層のうち、接地電位の内層プレーン層に接続され、前記第２信号伝送用スルーホールの中心を中心線として前記第１信号伝送用スルーホールの反対側に設けられ、
前記第１クリアランスホールは、前記第１信号伝送用スルーホールに対して前記内層プレーン層に設けられたクリアランスホールであって、その端部と前記第１信号伝送用スルーホールとの距離をｒ（ｍ）とし、
前記第２クリアランスホールは、前記第２信号伝送用スルーホールに対して前記内層プレーン層に設けられたクリアランスホールであって、その端部と前記第２信号伝送用スルーホールとの距離をｒ（ｍ）とし、
前記第１差動伝送線路の特性インピーダンスと前記第２差動伝送線路の特性インピーダンスとは等しい特性インピーダンスＺ ｂ （Ω）を有し、差動伝送信号用スルーホールの特性インピーダンスＺ diff （Ω）が、前記差動伝送線路の特性インピーダンスＺ ｂ （Ω）に対して０．８×Ｚ ｂ 〜１．２×Ｚ ｂ となるようよう、Ｄ、ａ、及び、ｒを設定してなることを特徴とする多層プリント配線板。 A plurality of insulating layers and a plurality of inner plane layers are laminated, a first differential transmission line, a differential transmission signal through hole, a second differential transmission line, a first ground through hole, A multilayer printed wiring board provided with a second ground through hole, a first clearance hole, and a second clearance hole,
The first differential transmission line is a pair of a first transmission line and a second transmission line provided in parallel to the first transmission line,
The differential transmission signal through hole is connected to the first transmission line, connected to the first signal transmission through hole having a hole diameter of a (m), and the second transmission line. Pair the second signal transmission through hole with D (m) as the center distance from the signal transmission through hole and a (m) as the hole diameter,
The second differential transmission line is paired with a third transmission line connected to the first signal transmission through-hole and a fourth transmission line connected to the second signal transmission through-hole,
The first ground through hole has a center-to-center distance D (m) and a hole diameter a (m) from the first signal transmission through hole. Connected, provided on the opposite side of the second signal transmission through hole with the center of the first signal transmission through hole as a center line ,
The second ground through hole has a distance between centers of the second signal transmission through holes of D (m) and a hole diameter of a (m). Connected, provided on the opposite side of the first signal transmission through hole with the center of the second signal transmission through hole as a center line ,
The first clearance hole is a clearance hole provided in the inner plane layer with respect to the first signal transmission through hole, and the distance between the end of the first clearance hole and the first signal transmission through hole is r ( m)
The second clearance hole is a clearance hole provided in the inner plane layer with respect to the second signal transmission through hole, and the distance between the end of the second clearance hole and the second signal transmission through hole is r ( m)
The characteristic impedance of the first differential transmission line and the characteristic impedance of the second differential transmission line have the same characteristic impedance Z b (Ω), and the characteristic impedance Z diff (Ω) of the through hole for the differential transmission signal Is set such that D, a, and r are set to 0.8 × Z b to 1.2 × Z b with respect to the characteristic impedance Z b (Ω) of the differential transmission line. A featured multilayer printed wiring board.
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