JPH0766998B2 - 印刷回路パネル - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 A.産業上の利用分野 本発明は、概して言えば、「印刷回路導体」の形成方
法、より詳細に言えば、結合ノイズ、即ちクロス・トー
クを顕著に減衰させた印刷回路導体の製造方法に関す
る。

B.従来の技術 多数の回路ライン、即ち回路導体が設けられた絶縁基板
を製造するために、不断の努力が払われてきた。これ
は、導体の断面を一層小さくし、そして導体の中心間の
間隔をより狭くすることによつて達成されている。多層
基板の場合は、さらに回路の層の数を、単位厚さ当り増
加させる。チツプ・キヤリヤ、回路基板などの種々のパ
ツケージのレベルにおいて導体の密度が、増加するにつ
れて、導体間の結合ノイズ、即ちクロス・トークの問題
が顕著になつてきた。このノイズは、平行で近接した他
の付勢導体によつて、平行している導体に誘起される電
圧が、その原因である。妨害される導体は、影響領域内
にあり、その領域の範囲は、信号の周波数、寄生容量、
寄生インダクタンス、電源及び端子のインピーダンス、
誘電体定数、グランド及び電圧面への距離、導体の平行
度、またはその他のフアクタによつて変化する。単位体
積当りの導体密度が高くなると、高いスイツチング周波
数は、データとして誤つて検出されるような電圧を誘起
して、データ処理にエラーを生ずる。これらのノイズは
特に、デジタル回路の場合、問題である。

同じ面にあつても、または隣接面にあつても、相互に平
行で、高い密度で配列された導体は、クロス・トークの
原因となるから、近隣の導体間の半径方向の間隔は、許
容された特定の信号対ノイズ比に対して最小の値を持つ
ている。この間隔の寸法は、導体間隔を広げるために導
体の寸法を小さくすること、誘電体定数を小さくするこ
と、または、接地面を近接させて配置することによつ
て、通常、減少することが出来る。多層基板の場合、信
号転送面は、電圧供給面とは対照的に、マイクロストリ
ツプ（microstrip）構造と同じ様に、接地面に隣接した
２枚の直交した方向に配列された面にしばしば制限され
る。他の異なつた配列の場合は、信号面は、隣接する信
号面上で、導体が互いに直交して配列された４つの面を
有し、且つ１対の接地面の間に置かれたグループとして
纏められている。これらの付加定な接地面は、製造比を
増加させ、そして電気的パラメータを変化させる。動作
電圧レベルが小さくなり、そして信号対ノイズ比が小さ
くなると、結合ノイズは、それに比べて著しく大きくな
る。従来、隣接する配線面は、クロス・トークを減らす
ために、直交し、または対角線方向に配置されるが、そ
れでも依然として、隣接した平行な導体間に結合ノイズ
の問題が残るので、各２つの信号面の間に接地面を設け
る必要がある。

単線の場合、結合ノイズは、２本の撚線を使うことによ
り、効果的に減少されてきたが、平坦な印刷配線導体
は、エラーを生じうる小さな信号対ノイズ比に依然とし
て遭遇する。

C.発明が解決しようとする問題点 本発明の主目的は、極めて近接した導体が付勢されたと
きの隣接導体の結合ノイズを、非常に小さくした、電気
導体の相互配列を提供することにある。

本発明の目的は、単層回路基板、または多層回路基板上
の導体間の平行性を少なくすること、またはこれを除去
することにあり、これにより、導体間の電気インパルス
の誘導結合を実質的に減衰させる。

本発明の目的は、多層回路基板において、より回路密度
の高い実装体を与え、しかも、デジタル・パルス回路が
付勢されたとき、回路導体間でのクロス・カツプリング
を著しく減少させた電気回路パネルを提供することにあ
る。

D.問題点を解決するための手段 本発明によれば、平行導体配列ならばクロス・トークを
生じ得る程度に近接した間隔で平行に同一基板上に複数
の配線チャンネルを割当てて置き、複数の印刷配線導体
の各々を各配線チャンネル毎に１本の割合で割当ててそ
の各配線チャンネルに沿って同一面上に伸延している。
この隣接した各配線導体は、任意の区間において、伸延
方向に沿って、連続的にもしくは間欠的に、相対的に接
近して導体間の間隔を狭小（以下、収斂と呼ぶ）するよ
うに、または相対的に離隔して導体間間隔を拡大（以
下、発散と呼ぶ）するように、特定範囲の相対的な傾斜
角度で配列されている。これらの配線導体の任意の区間
において収斂しまたは発散する導体間の相対的傾斜角度
が６度乃至15度の範囲では、平行導体配列の場合に比べ
て伝送線路長を実質的に増大することなく、S/N比を顕
著に改善できることが判明した（第２図参照）。

本発明の構成は次の通りである。

平行導体ならばクロス・トークを生じ得る近接した間隔
で絶縁性基板表面上に複数の配線チャンネルを平行に規
定し、該各配線チャンネル内に１本の割合で印刷配線導
体が同一面上に形成されている印刷回路パネルにおい
て、 隣接した各配線導体は、相対的に収斂するような、また
は発散するような角度で各チャンネル内でその長手方向
に伸延しており、 上記収斂角および発散角は、６度乃至15度の範囲の角度
に選択されており、 ノイズ結合を減少した非交差状の非平行印刷配線導体か
ら成る事を特徴とする。

本発明の主な利点は、電流が流れている導体から、即ち
付勢された導体から誘起される隣接した導体の電圧変動
の大きさを顕著に減少することによつて、性能を向上さ
せることである。導体の相対的な収斂、または発散は、
導体の長さを増加させるが、それによる信号伝播の遅延
は、代表的には、５％に満たないから、結合ノイズを減
少する利益に比べて、無視することが出来、容易に受入
れることが出来る。この遅延は、誘起された信号と本来
の信号とを同期させないという利点を有している。限ら
れた相対的な収斂及び発散を維持する本発明の技術は、
導体が基板上の個々の平行路、即ちチヤンネル内に制限
されたとしても、例えば印刷回路基板の導体と、ほぼ同
じ導体密度で構成させることが出来る。従つて、配線性
には、殆ど影響がない。また、本発明の導体配列は、そ
れ自身で、多層回路基板の構造を与え、そして、多層基
板の面内で導体の角度を種々考慮することによつて、結
合ノイズを単面のものと同様に減少することが出来る。
導体は、リソグラフ印刷による付加式、または除去式の
形成法や、絶縁導体の自動配線などの従来の技術で、基
板上に形成することが出来る。

E.実施例 先ず、第７図を参照して従来技術を簡単に説明する。絶
縁基板15上に印刷回路を形成すべき電気導体10、11及び
12が、破線14により図示したように所定の近接した間隔
で平行な複数本の各仮想的なチャンネル13内に配列され
ている。この絶縁基板15には、層間相互接続用の貫通開
孔（図示していない）が設けられている。基板材料とし
ては、エポキシ樹脂、ポリイミド、ガラス繊維で補強の
任意の強化ポリマー等が挙げられる。絶縁基板15上に形
成すべき導体は、多くの場合、銅であり、この配線パタ
ーンは、マスクを介して導体材料を選択的に絶縁基板上
に付着する方法（付加式と呼ぶ）とか、又は、導体材料
を基板全面に付着した後マスクを介して選択的にエッチ
ング除去する方法（除去と呼ぶ）によるか、あるいは、
半焼成のエポキシ樹脂に、絶縁された導体を埋め込むこ
とによつて、形成される。それらの導体は、最大の密度
を得るために、出来るだけ密接して配置されるが、しか
し他方において、動作中に信号レベルの変化を、正確に
検出するための信頼性の観点からは、許容範囲内の信号
対ノイズ比を与えるために、導体の中心間隔は、充分な
距離を維持させる必要がある。付勢された導体内のノイ
ズ、または非付勢導体内のノイズは、寄生キヤパシタン
ス、または寄生インダクタンスによる電磁気的な変化を
発生する高速の立上り時間を持つパルスによつて、高い
スイツチング周波数で動作している隣接した付勢導体か
ら誘導される電流妨害である。この妨害は、主として、
周波数と、同じ面または他の面にある充分近く且つ平行
な導体の配列とによつて発生される。

本発明によれば、誘起され、結合されたノイズは、直交
する導体を設けることなく、殆どすべての導体を、単
に、平行に配置せず、そして、クロス・トークを起こす
距離の範囲内に平行に並べた仮想的なチヤンネル内で、
小さな角度で収斂または発散するような導体を配置する
ことによつて、約75乃至90パーセントも劇的に減衰する
ことが出来るのが見出された。このような収斂または発
散は、通常の直交する配列を必要とせず、小さな傾斜角
度で極めて効果的であり、この効果は、非付勢導体及び
付勢導体相互間の斜行性、即ち収斂または発散の角度に
対して、誘起された結合ノイズ電圧の大きさがプロツト
された第２図のグラフに示されている。結合ノイズの著
しい減少は、平行性から逸脱する最初の約６°から始ま
ること、そして、この角度が約15°よりも大きくなる
と、顕著な効果は得られないことは、注意を払う必要が
ある。このように、収斂または発散のこの小さな角度
が、隣接した導体間の結合ノイズのレベルを顕著に減少
させる。このように、斜行角度が僅かなので、導体は、
平行導体とほぼ同じ密度で基板上に形成することが出来
る。

第１図に幾つかの導体の構造の実施例を示す。この図に
おいて、点線で示した仮想的に割当てたチヤンネル13
が、基板15の表面に通常の態様で配列されている。各チ
ヤンネルは、回路導体17乃至20の１つのために、留保さ
れており、それらの回路導体は、通常のリソグラフ印刷
を含む公知の処理方法によつて、付加式か、または除去
式によつて被着された銅、アルミニウム、その他の適当
な金属で形成することが出来る。他の技術としては、エ
ポキシ樹脂のような半焼成されたポリマ中に絶縁導体を
埋込んだ後に完全に焼成する方法がある。

導体17乃至20は、ノイズを結合する領域内にある各導体
の長手方向軸が、他の導体と相対的に収斂方向にある
か、または発散方向にあるかの何れかで、平行性が無く
なるような態様で、基板15上に形成される。収斂角、ま
たは発散角Θは、６°以上で15°以下が最適である。こ
の配列は、連続して平行を保つた導体で生ずる結合ノイ
ズ、即ちクロス・トークの大きさよりも75パーセント以
上も結合ノイズ、即ちクロス・トークを減少させる。短
絡を回避するために、近接の導体との間に必要な最小限
の間隔が保たれている限り、導体の構造は、任意の形を
取ることが出来る。第１図に示した導体17、19及び20の
ような構造において、それらの導体の長さは、勿論、導
体18よりも長く、代表的に言えば、回路の長さを2.5％
乃至５％位増加されるけれども、回路の長さは相対的に
短いから、回路内の信号伝播時間への影響は無視される
程度の大きさである。非平行性の導体の構造は、平行な
導体のために必要とされるチヤンネル幅と同じ幅内で画
定しても、依然として、必要な導体の斜行性と、クロス
・トークの減衰を達成することが出来る。

第３図及び第４図は、クロス・トークを生ずる領域内
で、導体が相対的に収斂及び発散をしており、且つ多層
回路基板に好適な他の導体構造を示している。第３図に
おいて、基板27上の導体25及び26は、２つの回路面を形
成するために、基板上の導体29及び30と一緒に組立てら
れる。平行導体25及び30は、クロス・トークの影響の領
域外に組立てられる。基板27の上か、または基板31の下
に、接地面を設けることが出来る。

第４図において、４つの信号面の層の一部が示されてい
る。基板35の上の導体32、33及び34と、基板39の上の導
体36、37及び38とは、全体として水平方向に向けられて
いるが、他方、基板45の上の導体42、43及び44と、基板
49の上の導体46、47及び48とは、全体として、垂直方向
に向けられている。第２図に示されているように、平行
な導体は、それらの間に介在する直交層のために、結合
ノイズの妨害から相互に隔離されている。然しながら、
導体33は、その両隣りの導体32及び34に対して相対的な
収斂、発散を維持し、また、導体37に対して両隣の導体
36及び38は、相対的な収斂、発散を維持しているよう
に、直接に隣接している導体は、相対的な収斂、または
発散を維持している。必要に応じて、基板35の上か、ま
たは、基板49の下に接地面（図示せず）を付加してもよ
い。この多層基板の配列において、水平方向か、また
は、垂直方向の何れかで、たつた３本の導体が、平行に
されており、そして、それらの導体は、他の信号面を介
在させることによつて、異なつた面に分離されているこ
とは、注意を払う必要がある。

第５図に、導体の配列の他の例が示されており、これ
は、導体51、52及び53が、夫々のチヤンネル内で、収斂
または発散しており、且つ左から右へ向つて収斂又は発
散の角度が増加している構造を持つている。例えば、導
体51で使われる角度は、６°であり、導体52は、12°で
あり、そして導体53は18°であつてよい。

信号伝播時間が重要な場合、２つの導体57及び58の信号
伝播時間を同じにすることを保証する技術が、第６図に
示されている。この構造においては、各導体は、57a及
び58aのような直線部分と、ジグザグ部分、57b及び58b
とを持つている。然しながら、各導体のジグザク部分の
端部間の長さは、他の導体のジグザク部分の端部間の長
さと同じにしてあるので、両者の長さは同一である。こ
の構造はクロス・トークを減少させる非平行性を持つて
いる。

F.発明の効果 本発明は、密接した印刷回路導体において、隣接導体の
付勢による結合ノイズを顕著に減少することが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に従つて基板上に配列された複数本の回
路導体の平面図、第２図は、隣接する２本の印刷配線導
体の相対的な収斂角度または発散角度に関して相互誘導
結合によるノイズの大きさをプロツトしたグラフ、第３
図及び第４図は本発明に従つて、夫々隣接した層に配置
された導体を説明するために、多層回路基板の２枚及び
４枚の配線面を分解して示す平面図、第５図は割当てら
れたチヤンネルに対して次第に増加する斜行角度を持つ
導体の構造を示す図、第６図は同じ信号伝播時間を維持
し、且つ結合ノイズを減少することの出来る導体の配列
を説明するための図、第７図は従来の回路基板の代表的
な印刷配線の平面図である。 13……仮想的なチヤンネル、15……回路基板、17、18、
19、20……回路導体、Θ……収斂角または発散角。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】平行導体ならばクロス・トークを生じ得る
   近接した間隔で絶縁性基板表面上に複数の配線チャンネ
   ルを平行に規定し、該各配線チャンネル内に１本の割合
   で印刷配線導体が同一面上に形成されている印刷回路パ
   ネルにおいて、 隣接した各配線導体は、任意の区間において、その長手
   方向に沿って、連続的にもしくは間欠的に、相対的に接
   近して導体間間隔を狭小するように、または相対的に離
   隔して導体間間隔を拡大するように、相対的に傾斜角度
   で配列されており、 前記傾斜角度は、６度乃至15度の範囲の角度に選択され
   ており、ノイズ結合を減少した非交差状の非平行印刷配
   線導体を含む上記印刷回路パネル。