プリント配線板

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【発明の名称】	プリント配線板
【発明者】	【氏名】林靖二
【要約】	【課題】プリント配線板上の信号伝送において伝送線路の配線長に起因して発生する放射ノイズを抑制すること。【構成】プリント配線板１０１は、第１の伝送線路１０４と、第１の伝送線路１０４の片側に平行に配置された第２の伝送線路１０５と、第２の伝送線路１０５の両端部に配置された第１のチップ抵抗１０６と、を備える。第１のチップ抵抗１０６は、プリント配線板１０１のグラウンド導体と接続されている。

【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の伝送線路と、
前記第１の伝送線路の片側に平行に配置された第２の伝送線路と、
前記第２の伝送線路の両端部に配置された第１のチップ抵抗と、
を備え、
前記第１のチップ抵抗は、当該プリント配線板のグラウンド導体と接続されていることを特徴とするプリント配線板。
【請求項２】
前記第１のチップ抵抗の抵抗値は、前記第２の伝送線路の特性インピーダンスと等しいことを特徴とする請求項１に記載のプリント配線板。
【請求項３】
前記第１のチップ抵抗の抵抗値と前記第２の伝送線路の特性インピーダンスとで表される電圧定在波比が２以下であることを特徴とする請求項１に記載のプリント配線板。
【請求項４】
前記第１の伝送線路と前記第２の伝送線路との間隔が０.６２５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のプリント配線板。
【請求項５】
前記第１の伝送線路の長さが１ｃｍ以上であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のプリント配線板。
【請求項６】
前記第１の伝送線路のもう片側に平行に配置された第３の伝送線路と、
前記第３の伝送線路の両端部に配置された第２のチップ抵抗と、
を更に備え、
前記第２のチップ抵抗は、当該プリント配線板のグラウンド導体と接続されていることを特徴とする請求項１に記載のプリント配線板。
【請求項７】
前記第２の伝送線路の中央部に配置された第２のチップ抵抗を更に備え、
前記第２のチップ抵抗は、当該プリント配線板のグラウンド導体と接続されていることを特徴とする請求項１に記載のプリント配線板。
【請求項８】
前記第１の伝送線路は、
ポジティブ信号を伝送する伝送線路と、
ネガティブ信号を伝送する伝送線路と、
を有し、
当該プリント配線板は、
前記第１の伝送線路のもう片側に平行に配置された第３の伝送線路と、
前記第３の伝送線路の両端部に配置された第２のチップ抵抗と、
を更に備え、
前記第２のチップ抵抗は、当該プリント配線板のグラウンド導体と接続されていることを特徴とする請求項１に記載のプリント配線板。
【請求項９】
前記プリント配線板は、多層プリント配線板であることを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載のプリント配線板。

【発明の詳細な説明】【技術分野】
【０００１】
本発明は、高速信号伝送を行うプリント配線板に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器の高速化の要求から、プリント配線板上でＧＨｚの信号伝送が行われるようになってきた。それに起因して、このような電子機器から発生する放射ノイズも高周波化されてきている。高周波域では、数ｃｍの金属体が機器内の至る所でアンテナとなるため、設計終了後に放射ノイズ対策をすることは難しい。そのため、プリント配線板の設計中に放射ノイズの発生が少ない設計を行うことが求められている。
【０００３】
これに対し、従来から、プリント配線板の設計において放射ノイズを抑制する手法が提案されている。
【０００４】
一般によく行われる第１の手法として、ＣＬＫ信号ラインに対して、ダンピング抵抗やインダクタ等のフィルタを付けて、放射ノイズを抑制する手法がある。この手法では、信号配線を流れる高周波の電力を熱エネルギーとして消費する。
【０００５】
また、一般によく行われる第２の手法として、特許文献１では、ノイズ源となる配線に平行して、同層にグラウンド導体（ガードトレース）を配置する手法が提案されている。この手法では、信号配線とプリント配線板のグラウンド導体との結合を強めることにより、空間への電磁波の伝播を抑制する。
【特許文献１】特開２００３－３４７６９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記第１の手法では、ＧＨｚの信号伝送に多くみられる低振幅の信号波形を用いる場合、信号振幅を確保することが難しくなる。
【０００７】
また、上記第２の手法では、信号配線から直接発生する放射ノイズを低減させる効果があるものの、配線長に依存した周波数で局所的に発生する共振ピークを抑えることができない。
【０００８】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、プリント配線板上の信号伝送において伝送線路の配線長に起因して発生する放射ノイズを抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、プリント配線板に係り、第１の伝送線路と、前記第１の伝送線路の片側に平行に配置された第２の伝送線路と、前記第２の伝送線路の両端部に配置された第１のチップ抵抗と、を備え、前記第１のチップ抵抗は、当該プリント配線板のグラウンド導体と接続されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、プリント配線板上の信号伝送において伝送線路の配線長に起因して発生する放射ノイズを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の好適な実施の形態では、プリント配線板上に互いに差動高速信号伝送を行う少なくとも２つのＬＳＩが実装され、その１対の差動伝送線路の両側に近接して、各ＬＳＩ間にほぼ全域に渡り並走する第２の伝送線路が配置されている。第２の伝送線路の両端部は、それぞれプリント配線板のグラウンド導体に抵抗部品を介して接続されている。また、好適には、抵抗部品の抵抗値はプリント配線板のグラウンド導体に対する第２の伝送線路の特性インピーダンスの値に等しい。なお、本発明の好適な実施の形態に係るプリント配線板は、単層プリント配線板及び多層プリント配線板を含むものとする。
【００１２】
以下、本発明の好適な実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
（第１の実施形態）
図１は、本発明の好適な第１の実施の形態に係るプリント配線板を示す図である。プリント配線板１０１には、第１のＬＳＩ１０２、第２のＬＳＩ１０３、第１の伝送線路１０４、第２の伝送線路１０５、チップ抵抗１０６がそれぞれ配置されている。第１のＬＳＩ１０２は、ＱＦＰパッケージに実装され、高速信号を送受信する。第２のＬＳＩ１０３は第１のＬＳＩ１０２と対になってＱＦＰパッケージに実装され、高速信号を送受信する。第２の伝送線路１０５は、高速信号を伝送する第１の伝送線路１０４に近接して平行に配置されている。チップ抵抗１０６は、第２の伝送線路１０５の両端部でプリント配線板１０１の内層グラウンド導体１０８と第２の伝送線路１０５とをヴィア１０７を介して接続する。チップ抵抗１０６の抵抗値は、第２の伝送線路１０５の特性インピーダンスの値と等しい。
【００１３】
第１のＬＳＩ１０２から第２のＬＳＩ１０３へ、第１の伝送線路１０４を介して高速信号が流れると、第１の伝送線路１０４の長さに応じた共振周波数で伝送線路のインピーダンスが低減し、大きな電流が流れる。そのため、伝送線路１０４から強い電磁エネルギーが発生しうる。発生した電磁エネルギーは、第２の伝送線路１０５に結合され、起電力が発生する。本実施形態によれば、この起電力は、第２の伝送線路１０５の両端部に配置されたチップ抵抗１０６で熱エネルギーとして消費され、プリント配線板１０１のグラウンド導体に流れる。その結果、第１の伝送線路の共振現象が抑えられ、第１の伝送線路１０４の共振のＱ（ＱｕａｌｉｔｙＦａｃｔｏｒ）が低減され、放射ノイズが低減される。この特性はＬＳＩのパッケージ形状には依存せず、ＢＧＡパッケージなどの他のパッケージでも同様の効果が得られる。また、本発明の形態をとることによって、高速信号の波形品質を良好に保つ効果も合わせて期待できる。
【００１４】
図２は、本実施形態に係る第１の伝送線路１０４の透過特性を示す図である。横軸は周波数［ＧＨｚ］を表し、縦軸は挿入損失を表すＳパラメータＳ２１を表す。２０１は本実施形態に係る第１の伝送線路１０４の透過特性を表す。２０２は従来の伝送線路の透過特性を表す。従来の透過特性２０２では、第２の伝送線路１０５及びチップ抵抗１０６が配置されておらず、第１の伝送線路１０４のみが配置されている。従来の透過特性２０２では、共振周波数において、透過特性が著しく悪化しており、第１のＬＳＩ１０２から第２のＬＳＩ１０３へ電力の伝播が妨げられる。妨げらた電力は、放射ノイズとして空間に輻射される。これに対し、本実施形態に係る第１の伝送線路１０４の透過特性２０１では、従来の透過特性２０２に見られる鋭いピークがなくなっており、放射ノイズが低減されていることが分かる。
【００１５】
図３は、本実施形態に係る第１の伝送線路１０４の透過特性を示す図である。横軸は周波数［ＧＨｚ］を表し、縦軸は挿入損失を表すＳパラメータＳ２１を表す。図３は、図２の場合とはチップ抵抗１０６の値が相違する。３０１はチップ抵抗の値が６０Ωのときの透過特性を示す。３０２はチップ抵抗１０６が１０Ωのときの透過特性を示す。３０３はチップ抵抗が３００Ωのときの透過特性を示す。
【００１６】
第２の伝送線路１０５の特性インピーダンス６０Ωと同じ抵抗値６０Ωを持つチップ抵抗１０６を用いた特性３０１には、共振ピークが現れていない。しかしながら、チップ抵抗１０６の抵抗値が第２の伝送線路１０５の特性インピーダンス６０Ωよりも小さい１０Ωのときの透過特性３０２では、共振ピークが現れており、放射ノイズが十分に抑えられていない。また、チップ抵抗１０６の抵抗値が第２の伝送線路１０５の特性インピーダンス６０Ωよりも大きい３００Ωのときの透過特性３０３でも、共振ピークが現れており、放射ノイズが十分に抑えられていない。
【００１７】
このように第２の伝送線路１０５に発生する起電力をチップ抵抗１０６で吸収するためには、第２の伝送線路１０５とチップ抵抗１０６が整合終端されていることが望ましい。すなわち、電圧定在波比が２以下となることが好ましい。ここで、第２の伝送線路の特性インピーダンスをＷ０、チップ抵抗１０６をｚ、電圧定在波比をρとすると、ρは数式１のように表される。

ρ＝（１＋｜Γ｜）／（１－｜Γ｜）（ただし、Γ＝（ｚ－Ｗ０）／（ｚ＋Ｗ０）である。） … 数式１

電圧定在波比ρは伝送線路の整合の程度を表す評価関数である。電圧定在波比ρは、整合状態で値は１となり、整合状態から離れるにつれて大きな値をとる。一般に整合状態に近い状態は、電圧定在波比ρが２以下であることが目安となる。したがって、本実施形態においても、第２の伝送線路１０５と終端の整合の程度を示す電圧定在波比ρは、２以下であることが望ましい。第２の伝送線路１０５の特性インピーダンスＷ＝６０Ωに対して、電圧定在波比が２以下になるチップ抵抗の値は、３０Ω以上１２０Ω以下であり、少なくともチップ抵抗の値がこの範囲にあることが望ましい。
【００１８】
また、第１の伝送線路１０４と第２の伝送線路１０５との間の結合は、その距離が近いほど大きくなる。一般的なプリント配線板における伝送線路とその下層のグラウンド導体を仮定した場合、伝送線路間の距離はおおよそ０.６２５ｍｍを超える辺りから結合が得られなくなる。したがって、本実施形態に係るプリント配線板においても、第１の伝送線路１０４と第２の伝送線路１０５との間隔が、０.６２５ｍｍ以下であることが望ましい。
【００１９】
図４は、本実施形態に係る第１の伝送線路１０４の透過特性を示す図である。横軸は周波数［ＧＨｚ］を表し、縦軸は挿入損失を表すＳパラメータＳ２１を表す。図４は、図２の場合とは第１の伝送線路１０４が長さが相違する。４０１は、長さが１ｃｍの第１の伝送線路１０４に本実施形態に係る発明を適用した際の透過特性を示す。４０２は長さが１ｃｍの従来の伝送線路の透過特性を示す。４０２では、伝送線路の長さに起因して発生する共振が８.４ＧＨｚに現れている。プリント配線板の層構成や材料などによって異なるが、通常良く用いられるＦＲ４のようなプリント配線板の材料で１０倍高調波の１０ＧＨｚ内に共振周波数を持つためには、伝送線路の長さが少なくとも１ｃｍ以上であることが望ましい。
【００２０】
以上のように、本実施形態によれば、第１の伝送線路の長さに依存する共振周波数において発生する放射ノイズの電磁的なエネルギーを第２の伝送線路が受け、抵抗部品によりこのエネルギーを熱エネルギーとして消費することができる。これにより、共振周波数において発生する放射ノイズを低減することができる。また、高速信号が流れる第１の伝送線路には直接フィルタを設けないため、信号伝送自体に大きな影響を与えることがなく、共振が原因で発生する信号波形の劣化を改善することも達成されうる。
【００２１】
（第２の実施形態）
図５は、本発明の好適な第２の実施の形態に係るプリント配線板を示す図である。プリント配線板５０１には、第１のＬＳＩ５０２、第２のＬＳＩ５０３、第１の伝送線路５０４、第２の伝送線路５０５、第１のチップ抵抗５０６、第３の伝送線路５０７、第２のチップ抵抗５０８がそれぞれ配置されている。第１のＬＳＩ５０２は、ＱＦＰパッケージに実装され、高速信号を送受信する。第２のＬＳＩ５０３は、第１のＬＳＩ５０２と対になってＱＦＰパッケージに実装され、高速信号を送受信する。第２の伝送線路５０５及び第３の伝送線路５０７は、高速信号を伝送する第１の伝送線路５０４に近接して平行にそれぞれ配置されている。第１のチップ抵抗５０６は、第２の伝送線路５０５の両端部でプリント配線板５０１のグラウンド導体５１１と第２の伝送線路５０５とをヴィア５０９を介して接続する。第２のチップ抵抗５０８は、第３の伝送線路５０７の両端部でプリント配線板５０１のグラウンド導体５１１と第３の伝送線路５０７とをヴィア５１０を介して接続する。第１のチップ抵抗５０６の抵抗値は、第２の伝送線路５０５の特性インピーダンスとの定在波比が２以下となる値である。また、第２のチップ抵抗５０８の抵抗値は、第３の伝送線路５０７の特性インピーダンスとの定在波比が２以下となる値である。
【００２２】
本実施形態では、ノイズ源となる第１の伝送線路５０４を両側から第２の伝送線路５０５及び第３の伝送線路５０７で挟むことにより、第１の伝送線路５０４との結合がより強化されている。
【００２３】
図６は、本実施形態に係る第１の伝送線路５０４の透過特性を示す図である。６０１は第１の伝送線路の両側に第２、第３の伝送線路を配置した場合の透過特性を示す。６０２は第１の伝送線路の片側に第２の伝送線路のみを配置した場合の透過特性を示す。第１の伝送線路の片側に第２の伝送線路のみを配置した場合の透過特性６０２に比べて、透過特性６０３では、１～５ＧＨｚ付近の減衰が少なく、明確な共振ピークが現れていない。このように、本実施形態によれば、放射ノイズが低減されると共に、５ＧＨｚまでであれば信号波形の減衰を改善することができる。
【００２４】
（第３の実施形態）
図７は、本発明の好適な第３の実施の形態に係るプリント配線板を示す図である。プリント配線板７０１には、第１のＬＳＩ７０２、第２のＬＳＩ７０３、第１の伝送線路７０４、第２の伝送線路７０５、第１のチップ抵抗７０６、第２のチップ抵抗７０７がそれぞれ配置されている。第１のＬＳＩ７０２は、ＱＦＰパッケージに実装され、高速信号を送受信する。第２のＬＳＩ７０３は、第１のＬＳＩ７０２と対になってＱＦＰパッケージに実装され、高速信号を送受信する。第２の伝送線路７０５は、高速信号を伝送する第１の伝送線路７０４に近接して平行に配置されている。第１のチップ抵抗７０６は、第２の伝送線路７０５の両端部でプリント配線板７０１の内層グラウンド導体７１０と第２の伝送線路７０５とをヴィア７０８を介して接続する。第２のチップ抵抗７０７は、第２の伝送線路７０５の中央部でプリント配線板７０１の内層グラウンド導体７１０と第２の伝送線路７０５とをヴィア７０９を介して接続する。第１のチップ抵抗７０６及び第２のチップ抵抗７０７の抵抗値は、第２の伝送線路７０５の特性インピーダンスとの定在波比が２以下となる値である。
【００２５】
本実施形態では、第２の伝送線路７０５に対して、その両端部だけではなく中央部にもチップ抵抗でグラウンド導体と接続しており、第２の伝送線路７０５と第１のチップ抵抗７０６及び第２のチップ抵抗７０７の僅かな不整合の影響も吸収し、特性が改善される。
【００２６】
図８は、本実施形態に係る第１の伝送線路７０４の透過特性を示す図である。８０１は第２の伝送線路の両端部及び中央部にチップ抵抗を配置した場合の透過特性を示す。８０２は第２の伝送線路の両端部にチップ抵抗を配置した場合の透過特性を示す。第２の伝送線路８０１の両端部だけでなく中央部にもチップ抵抗を配置することにより、５ＧＨｚ以上の周波数での減衰が低減し、明確な共振ピークが現れていない。
【００２７】
このように、本実施形態によれば、放射ノイズを低減すると共に、５ＧＨｚ以上での信号波形の減衰を改善することができる。
【００２８】
（第４の実施形態）
図９は、本発明の好適な第４の実施の形態に係るプリント配線板を示す図である。プリント配線板９０１には、第１のＬＳＩ９０２、第２のＬＳＩ９０３、第１の伝送線路９０４、第２の伝送線路９０５、第３の伝送線路９０６、第１のチップ抵抗９０７、第４の伝送線路９０８、第２のチップ抵抗９０９がそれぞれ配置されている。第１のＬＳＩ９０２は、ＱＦＰパッケージに実装され、高速信号を送受信する。第２のＬＳＩ９０３は、第１のＬＳＩ９０２と対になってＱＦＰパッケージに実装され、高速信号を送受信する。第３の伝送線路９０６及び第４の伝送線路９０８は、高速信号を伝送する第１の伝送線路９０４及び第２の伝送線路９０５に近接して平行にそれぞれ配置されている。第１の伝送線路９０４は、高速差動信号のポジティブ信号を伝送し、第２の伝送線路９０５は高速差動信号のネガティブ信号を伝送する。第３の伝送線路９０６及び第４の伝送線路９０８は、高速差動信号ライン対９０４、９０５をそれぞれ両側から挟むよう配置されている。
【００２９】
第１のチップ抵抗９０７は、第３の伝送線路９０６の両端部でプリント配線板９０１の内層グラウンド導体９１１と第３の伝送線路９０６とをヴィア９０７を介して接続する。第２のチップ抵抗９０９は、第４の伝送線路９０８の両端部でプリント配線板９０１の内層グラウンド導体９１１と第４の伝送線路９０８とをヴィア９０８を介して接続する。第１のチップ抵抗９０７の抵抗値は、第３の伝送線路９０６の特性インピーダンスとの定在波比が２以下となる値である。また、第２のチップ抵抗９０９の抵抗値は、第４の伝送線路９０８の特性インピーダンスとの定在波比が２以下となる値である。
【００３０】
一般に高速信号においては、耐ノイズ性を考慮して、低振幅の差動伝送が用いられる場合が多い。そのような場合においても、本実施形態によれば、第３の伝送線路９０６及び第４の伝送線路９０８が差動性を妨げることなく、放射ノイズを低減することができる。すなわち、本実施形態では、差動伝送線路としての第１の伝送線路９０４及び第２の伝送線路９０５の両側から挟むように第３の伝送線路９０６及び第４の伝送線路９０８が対称に配置されている。また、第３の伝送線路９０６及び第４の伝送線路９０８の各々の端部には、チップ抵抗９０７及び９０８が設けられ、プリント配線板９０１の内層グラウンド導体９１１とそれぞれヴィア９０７、９０８を介して接続されている。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の好適な第１の実施の形態に係るプリント配線板を示す図である。
【図２】本実施形態に係る第１の伝送線路の透過特性を示す図である。
【図３】本実施形態に係る第１の伝送線路の透過特性を示す図である。
【図４】本実施形態に係る第１の伝送線路の透過特性を示す図である。
【図５】本発明の好適な第２の実施の形態に係るプリント配線板を示す図である。
【図６】本実施形態に係る第１の伝送線路の透過特性を示す図である。
【図７】本発明の好適な第３の実施の形態に係るプリント配線板を示す図である。
【図８】本実施形態に係る第１の伝送線路の透過特性を示す図である。
【図９】本発明の好適な第４の実施の形態に係るプリント配線板を示す図である。
【符号の説明】
【００３２】
１０１プリント配線板
１０４第１の伝送線路
１０５第２の伝送線路
１０６第１のチップ抵抗

【出願人】	【識別番号】０００００１００７【氏名又は名称】キヤノン株式会社
【出願日】	平成１８年９月１４日（２００６．９．１４）
【代理人】	【識別番号】１０００７６４２８【弁理士】【氏名又は名称】大塚康徳【識別番号】１００１１２５０８【弁理士】【氏名又は名称】高柳司郎【識別番号】１００１１５０７１【弁理士】【氏名又は名称】大塚康弘【識別番号】１００１１６８９４【弁理士】【氏名又は名称】木村秀二
【公開番号】	特開２００８－７１９７１（Ｐ２００８－７１９７１Ａ）
【公開日】	平成２０年３月２７日（２００８．３．２７）
【出願番号】	特願２００６－２４９９５１（Ｐ２００６－２４９９５１）