JP7066772B2

JP7066772B2 - 信号伝送回路およびプリント基板

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Publication number: JP7066772B2
Application number: JP2020056242A
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Inventors: 隆行小柳; 健正小森
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Filing date: 2020-03-26
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Description

本発明は、信号伝送回路およびプリント基板に関する。

近年のデータ通信の進歩は著しく、伝送速度の高速化が急激に進んでいる。例えば、拡張バスの標準仕様として知られているPCI Express規格においては、2017年に策定されたPCI Express 4.0 (Gen4)では、１レーンあたりの物理帯域を片方向１６GT/sとしている。さらに、2019年に規格策定されたPCI Express 5.0 (Gen5)では、PCI Express 4.0 (Gen4) の２倍の速度である片方向３２GT/sとなっている。

このような高速伝送（信号伝送速度の高速化）をプリント基板上の信号伝送において実現するためには、基板の表面層に設けた信号伝送経路に対してリターン電流が流れるプリント基板の内層に形成されるグランド層のリターン電流経路を短縮することが有効である。リターン電流経路の短縮により、適切なインピーダンスが得られ、信号伝送経路とリターン電流経路との電磁的結合を制御してノイズの少ない信号伝送を実現している。この種の高速伝送路における一般的なノイズ対策として、信号伝送路（差動方式の場合は１対の信号線で構成される）の両側に信号伝送路と所定距離を隔てて一定の幅を有するグランド線を配設し、このグランド線をグランドスルーホールにて内層のグランド層に接続しリターン電流経路を形成することが行われている。接続とは、電気的接続を意味する。この技術を、以下の説明の便宜上「従来例１」と称する。なお、この説明において、「グランド」は、「ＧＮＤ」と略称する場合がある。この従来例１の技術によれば、信号とグランド層（ＧＮＤ層）とのループを小さくし、リターン電流経路を整備することができる。また、このようなノイズ対策を更に進化させた技術として、ＷＯ２０１５／０６８２２５号公報（特許文献１）に記載された技術が知られている。

この特許文献１には、リターン電流の迂回経路の長さを短くすることによって、信号の伝送特性を改善することを課題とし、信号を伝送する信号伝送路に対する、リターン電流伝送路を有し、信号伝送路は、基板表面層上に形成された信号パッドと、基板表面層及び基板内層に形成され、信号パッドに接続される信号線スルーホールとを含み、リターン電流伝送路は、基板表面層上に形成されたＧＮＤパッド（グランドパッド）と、基板表面層上及び基板内層に形成され、ＧＮＤパッドと基板内のＧＮＤ層に接続される複数のＧＮＤスルーホールとを含み、各ＧＮＤスルーホールは、ＧＮＤパッドの両側に分かれて配置される構成を開示している。以下、この特許文献１の技術を「従来例２」と称する。

ＷＯ２０１５／０６８２２５号公報

ところで、高速伝送を行う場合、通常、対をなす２本の信号線を配置し、この２本の信号線にはそれぞれ逆位相の信号を付与して伝送する差動方式の信号伝送路が採用されている。差動伝送方式の信号伝送路は、シングル伝送の場合に比べて信号振幅を小さくできる分、データ伝送速度を高速にできる。また、差動伝送方式では、逆位相の信号に対して同じ共通の雑音（コモンモードノイズ）が重畳するため、受信端で信号線対の差分を取る時点でその影響を相殺できるのでノイズ対策の面で都合が良い。PCI Express、Serial ATA、ＨＤＭＩ（登録商標）など最近の入出力インタフェースの多くは差動伝送方式が採用されている。

このような差動伝送方式による信号伝送路では、差動電流経路（Ｐ）－ＧＮＤ間と、差動電流経路（Ｎ）－ＧＮＤ間に、それぞれリターン電流が発生するが、この電流の向きは逆であるため内層のグランド層（ＧＮＤ層）において相殺される。上記した従来例２（特許文献１）の場合、リターン電流のパス（経路）を強化するために、グランド線（ＧＮＤ線）の両側に引出線（配線）を設け、この引出線を介して内層のＧＮＤ層に接続するＧＮＤスルーホールを設けている。このことにより、迂回経路が少ないリターン電流経路が形成されＧＮＤ層のインピーダンスが減少する。

しかし、この従来例２の技術でも、リターン電流が相殺されるのはプリント基板の内層に設けたＧＮＤ層であることから、リターン電流がＧＮＤ層で相殺されるまでの間に隣接する信号伝送路にエネルギーが重畳されて、クロストークノイズが発生する場合がある。このため、従来例２の技術でも、クロストークノイズの発生を抑制することに関しては十分とは言えない。

そこで、本発明の目的は、信号伝送路におけるクロストークノイズを低減することができる信号伝送回路およびプリント基板を提供することである。

上述した目的を達成するために、本発明は、その一例を挙げると、信号を伝送するための複数の信号伝送路と、前記複数の信号伝送路とプリント基板の内層に配置された信号層とを接続する信号線スルーホールと、前記信号線スルーホールに隣接して前記信号伝送路に対するリターン電流伝送路を形成する前記プリント基板の内層のグランド層と接続するグランドスルーホールと、がプリント基板の表面層に形成されている信号伝送回路であって、前記複数の信号伝送路の間を含む両側に一定距離を隔てて設けられた複数のグランドエリアと、前記複数のグランドエリアの少なくとも一端側と連結されたサイドグランドエリアを有するグランドパターンとを設け、前記複数のグランドエリアのそれぞれに、信号伝送路の長さ方向に沿って平行に信号線スルーホール側および前記信号線スルーホール側とは反対側にグランドスルーホールを設け、前記前記グランドパターンと前記グランド層との接続において、信号線スルーホール側の前記グランドスルーホールとその反対側の前記グランドスルーホールとは同じ内層のグランド層に接続している信号伝送回路である。

また、本発明の他の一例を挙げると、信号を伝送するための複数の信号伝送路と、前記複数の信号伝送路とプリント基板の内層に配置された信号層とを接続する信号線スルーホールと、前記信号線スルーホールに隣接して前記信号伝送路に対するリターン電流伝送路を形成する前記プリント基板の内層のグランド層と接続するグランドスルーホールと、がプリント基板の表面層に形成されているプリント基板であって、前記複数の信号伝送路の間を含む両側に一定距離を隔てて設けられた複数のグランドエリアと、前記複数のグランドエリアの少なくとも一端側と連結されたサイドグランドエリアを有するグランドパターンとを設け、前記複数のグランドエリアのそれぞれに、信号伝送路の長さ方向に沿って平行に信号線スルーホール側および前記信号線スルーホール側とは反対側にグランドスルーホールを設け、それらの前記グランドスルーホールにより、前記グランドパターンと前記内層のグランド層とを同じグランド層で連結したプリント基板である。

本発明によれば、プリント基板の表面層に設けたグランドパターンにてリターン電流を相殺することが可能となり、クロストークノイズを効果的に低減することができる。

実施例１におけるコネクタが実装されるプリント基板の要部平面図である。実施例１におけるコネクタとプリント基板の接続箇所を拡大して示す斜視図である。ＧＮＤパターンを説明するための図である。実施例１と従来例における近端クロストーク（ＮＥＸＴ）の特性を比較した比較特性図である。実施例１と従来例における遠端クロストーク（ＦＥＸＴ）の特性を比較した比較特性図である。実施例１の特性を求めるために用いた各構成部品における寸法を示す図である。実施例２におけるコネクタが実装されるプリント基板の要部平面図である。実施例２と従来例における近端クロストーク（ＮＥＸＴ）の特性を比較した比較特性図である。実施例２と従来例における遠端クロストーク（ＦＥＸＴ）の特性を比較した比較特性図である。実施例３におけるコネクタが実装されるプリント基板の要部平面図である。実施例３と従来例における近端クロストーク（ＮＥＸＴ）の特性を比較した比較特性図である。実施例３と従来例における遠端クロストーク（ＦＥＸＴ）の特性を比較した比較特性図である。実施例４におけるコネクタが実装されるプリント基板の要部平面図である。実施例４と従来例における近端クロストーク（ＮＥＸＴ）の特性を比較した比較特性図である。実施例４と従来例における遠端クロストーク（ＦＥＸＴ）の特性を比較した比較特性図である。実施例５におけるコネクタが実装されるプリント基板の要部平面図である。実施例６におけるコネクタが実装されるプリント基板の要部平面図である。実施例６と従来例における近端クロストーク（ＮＥＸＴ）の特性を比較した比較特性図である。実施例６と従来例における遠端クロストーク（ＦＥＸＴ）の特性を比較した比較特性図である。実施例７におけるコネクタが実装されるプリント基板の要部平面図である。実施例８におけるコネクタが実装されるプリント基板の要部平面図である。実施例９におけるコネクタが実装されるプリント基板の要部平面図である。実施例１０におけるコネクタが実装されるプリント基板の要部平面図である。実施例１１におけるコネクタが実装されるプリント基板の要部平面図である。実施例におけるＧＮＤパターンの幅と、ＧＮＤパターンと信号線との間のギャップを説明する図である。

以下、本発明を実施するための形態を詳細に説明する。なお、本発明は、以下に説明する実施例に限定されるものではない。また、以下の説明に使用する各図において、同一機器や同一の動作処理には同一番号や符号を付し、原則として、すでに説明した機器の説明を省略する。これにより、重複した説明を少なくする。なお、以下に説明する実施例では、多数のピンを有するコネクタを、信号伝送路を有するプリント基板に接続する構成例としているが、本発明はこのような構成に限るものではない。また、以下説明する全ての実施例では、信号路を２つの信号線をセットとした差動信号方式の信号伝送路の例を示しているが、差動方式、シングル方式を問わず、本発明を適用することができる。

≪実施例１≫
最初に、本発明の実施例１について、図１～図４Ｂ、および図２０を用いて説明する。図１は、実施例１を示す図であって、コネクタが実装されるプリント基板の要部平面図である。図２は、実施例１におけるコネクタとプリント基板の接続箇所を拡大して示す斜視図である。図３は、ＧＮＤパターン（グランドパターン）を説明するための図である。図４Ａと図４Ｂは、本発明の実施例１と従来例（従来例１および従来例２）のクロストーク特性を比較した比較特性図である。図４Ａは、近端クロストーク（ＮＥＸＴ：Near End CrossＴalk）の比較特性を示し、図４Ｂは遠端クロストーク（ＦＥＸＴ：Far End CrossＴalk）の比較特性を示す。図２０は、本発明の実施例におけるＧＮＤパターンの幅と、ＧＮＤパターンと信号線との間のギャップを説明する図である。

図１および図２において、プリント基板１００は、複数の信号伝送路１と２とを有しており、他のプリント基板２００の端部に設けた多数のピン５１～５７を有するコネクタ５０を半田付けにより接続する構成になっている。図１においては、コネクタ５０のピン５１～５７を一点鎖線で示している。

実施例１における信号伝送路１は、一組の信号線（信号パッド）１ａと１ｂとから構成され、差動方式の信号伝送路を構成する。同様に、信号伝送路２は、一組の信号線（信号パッド）２ａと２ｂとから構成され、差動方式の信号伝送路を構成する。信号線１ａ，１ｂ、信号線２ａ，２ｂのコネクタ５０が接続される位置と反対側に位置する端部（図１では右側の端部）は、夫々、配線４１，４２，４３，４４と接続され、各信号線の端部が夫々信号線スルーホール１Ａ，１Ｂ，２Ａ，２Ｂにより、プリント基板１００の内層に配置されている信号層（図示せず）と接続される。なお、図１において、ｄは、コネクタ５０のＧＮＤピン５５，５６，５７をＧＮＤパターン１０に接続した場合における、ピン中心とコネクタ側に設けたＧＮＤスルーホール３１～３３との間の距離を示す。図１の場合、ＧＮＤスルーホール３１～３３の位置は、ＧＮＤ線エリア（ＧＮＤパッドエリア）１１～１３の左端よりもさらに左側の位置に設置されている。また、図２において、矢印Ｎは、ＮＥＸＴ方向を示す。矢印Ｆは、ＦＥＸＴ方向を示す。矢印Ｌは、アグレッサー（Aggressor）の方向である。

実施例１においては、図１から明らかなように、信号伝送路１，２の周辺部は、ＧＮＤパターン１０により取囲まれる。つまり、プリント基板１００の表面層に形成される信号伝送路１，２は、矩形状の空間部を有するＧＮＤパターン１０により４方が取囲まれる構成になっている。言いかえると、ＧＮＤパターン１０は、信号伝送路１，２の部分を、信号線と一定のギャップを隔てて矩形状にくり抜いたベタ状の形状となる。ＧＮＤパターン１０は、信号線と一定距離を隔てて平行に設けられるエリアであるＧＮＤ線エリア１１～１３を含んでおり、このエリア内においてＧＮＤピン５５～５７が接続される。なお、ＧＮＤ線エリア１１～１３は、ＧＮＤパターン１０の一部のエリアを示しただけであり、特別な加工等を行なうものではない。そのため、ＧＮＤ線エリア１１～１３は、破線で示している。また、各信号線１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂは、コネクタ５０の信号ピン５１，５２，５３，５４と接続される。

ここで、ＧＮＤパターン１０の構成について、図３を用いてさらに詳細に説明する。実施例１におけるＧＮＤパターン１０は、上述したＧＮＤ線エリア１１～１３を含んで、ＧＮＤ線エリア１１～１３よりも広範なエリアを有するＧＮＤエリア１０１～１０３を備える。言いかえると、一様に導電性の膜が形成されたベタ状のエリアとなっている。ＧＮＤエリア１０１～１０３は、信号伝送路１，２の両側に配置されている。また、図３におけるＧＮＤパターン１０は、信号線スルーホール（１Ａ，１Ｂ，２Ａ，２Ｂ）側のグランドエリアであるサイドＧＮＤエリア１０４と、その反対側（コネクタ接続側）のサイドＧＮＤエリア１０５とを備えている。つまり、ＧＮＤパターン１０は、信号伝送路に隣接して設けたグランドエリア１０１～１０３の端部と一体に連結されたサイドグランドエリア１０４，１０５を有する。

なお、実施例１におけるＧＮＤパターン１０は、サイドＧＮＤエリア１０４と、サイドＧＮＤエリア１０５の両方を有する構成としている。しかし、本発明におけるＧＮＤパターン１０は、このような形状に限るものではない。本発明におけるＧＮＤパターン１０は、ＧＮＤエリア１０１～１０３に加え、それらのサイドＧＮＤエリア１０４，１０５の内、少なくとも片方のサイドＧＮＤエリアを有する構成としても良い。後述する実施例のいくつかで使用するＧＮＤパターン１０は、いずれか一方のサイドＧＮＤエリアを有する構成となっている。

さて、再び図１および図２に戻り、実施例１の説明を行う。図１において、信号線スルーホール（１Ａ、１Ｂ，２Ａ，２Ｂ）の両側には、ＧＮＤスルーホール２１～２３を設け、プリント基板内層のＧＮＤ層（図示せず）と接続（連結）するようにしている。また、ＧＮＤパターン１０の信号線スルーホール側とは反対側（コネクタ５０接続側）にもＧＮＤスルーホール３１～３３を設け、内層のＧＮＤ層と接続するようにしている。つまり、この実施例１では、ＧＮＤスルーホールは、信号線の両端部に隣接するＧＮＤパターン１０の上面に設けられている。

なお、図２０に示すように、実施例１におけるＧＮＤパターン１０のパターン幅ｄｐは、２５０μｍ以上とする。これは、パターン幅が小さい場合、信号とＧＮＤ間のインピーダンスが大きくなり十分な効果が得られないからである。また、ＧＮＤパターン１０内側の端と信号線の端との間のギャップ幅ｄｇは、３００μｍ以上とする。このギャップ幅ｄｇが小さいと、信号線の容量が増加し、クロストークノイズ以外の信号特性劣化の要因となるからである。このパターン幅ｄｐ、ギャップ幅ｄｇの数値は、後述する他の実施例においても同様である。

このような構成により、信号伝送路１の信号は表面層のＧＮＤパターン１０の共通のグランドにリターン電流が流れ、また信号伝送路２の信号も表面層のＧＮＤパターン１０の共通のグランドにリターン電流が流れ、それらが相殺されるので、一方の信号伝送路のリターン電流が他の信号伝送路の信号に重畳されなくなる。つまり、各信号伝送路におけるクロストークノイズが減少する。更に、この実施例では、ＧＮＤスルーホール２１～２３およびＧＮＤスルーホール３１～３３により、内層のＧＮＤ層と連通接続しているので、リターン電流経路の迂回による信号の揺らぎを低減することができ、差動信号伝送特性を改善することができる。このようにして、高速伝送においても確実に信号伝送路のクロストークを低減することができる。

本発明の実施例１におけるクロストークノイズの減少は、図４Ａおよび図４Ｂに示す特性図からも明らかである。図４Ａおよび図４Ｂは、シミュレーションによりクロストークノイズを求めた特性図である。図４Ａおよび図４Ｂにおいて、Ｃ１の特性は従来例１の構成による特性を示し、Ｃ２の特性は従来例２の構成による特性を示している。そして、Ｉ１は、本発明の実施例１の構成における特性を示している。ＮＥＸＴ特性（図４Ａ）、ＦＥＸＴ特性（図４Ｂ）のいずれにおいても、本発明の特性Ｉ１は、従来例の特性（Ｃ１，Ｃ２）よりもクロストークが低減していることがわかる。

なお、図４Ａ，図４Ｂに示す特性はシミュレーションにより求めているが、このシミュレーションによる特性は、図５に示す寸法を設定して求めたものである。すなわち、信号線の長さを１．６ｍｍ、信号線の幅を０．３５ｍｍ、ＧＮＤパターンと信号線との間の距離を０．２５ｍｍ、ＧＮＤスルーホールおよび信号線スルーホールの径を夫々０．５ｍｍ、ＧＮＤパターンの外側端とＧＮＤスルーホール間の距離を１．２５ｍｍ、などである。その他の寸法については、図５に記載のとおりである。また、信号線およびＧＮＤを構成する導体の導電率は、５．８e-7(S/ｍ)とし、プリント基板の材料である誘電体の誘電率は４．１、誘電正接は０．０１５とした。このような条件により、本発明の実施例１についてのクロストークの特性をシミュレーションにより求めたのが特性Ｉ１である。また、従来例１，２に関しては、ＧＮＤパターン１０の替わりにＧＮＤ線（グランドパッド）を用いているが、その他の寸法等の条件は図５の場合と同様にして、クロストークの特性をシミュレーションにより求めている。なお、以下に説明する他の実施例に関するクロストークノイズ特性を示す図の場合も、同様の条件で求めたシミュレーション結果を示している。

以上説明したように、実施例１では、信号伝送路を取り囲むようにＧＮＤパターン１０を設け(図３参照)、ＧＮＤパターン１０の両側をＧＮＤスルーホールで下層のＧＮＤ層と接続するという簡単な構成によりクロストークノイズを低減することができる。また、簡単な構成で実現できるのでプリント基板の製造が容易であり、コストをかけずに、確実に信号伝送路のクロストークを低減することができる。

≪実施例２≫
次に、本発明の実施例２について、図６、図７Ａ、図７Ｂを用いて説明する。図６は、実施例２を示す図であって、コネクタが実装されるプリント基板の要部平面図である。図７Ａは、実施例２と従来例における近端クロストーク（ＮＥＸＴ）を比較した比較特性図である。図７Ｂは、実施例２と従来例における遠端クロストーク（ＦＥＸＴ）を比較した比較特性図である。

図６から明らかなように、図６の構成と図１（実施例１）の構成とはほとんど同様の構成となっている。図１では、ＧＮＤスルーホール３１～３３をＧＮＤ線エリア１１～１３より右方向のエリアであるサイドＧＮＤエリア１０５上の位置に設置していた。これに対し、実施例２の図６では、ＧＮＤスルーホール３１～３３の設置される位置が、ＧＮＤエリアに包含されるＧＮＤ線エリア１１～１３内の位置に設置されている点が異なっている。図６の構成においても、リターン電流の高周波成分に対するノイズ低減効果を高め、クロストークノイズを確実に低減することができる。

本発明の実施例２におけるクロストークノイズの減少は、図７Ａおよび図７Ｂに示す特性図からも明らかである。図７Ａおよび図７Ｂにおいて、Ｃ１の特性は従来例１の構成による特性を示し、Ｃ２の特性は従来例２の構成による特性を示している。Ｉ２は、実施例２の構成における特性を示している。図７Ａおよび図７Ｂでは、実施例２と実施例１のクロストークノイズの低減の程度を比較するために、実施例１の特性Ｉ１も記載している。ＮＥＸＴ特性（図７Ａ）、ＦＥＸＴ特性（図７Ｂ）のいずれにおいても、実施例２の特性Ｉ２は、従来例の特性（Ｃ１，Ｃ２）よりもクロストークノイズが低減していることがわかる。更に、この実施例２の特性Ｉ２は、実施例１の特性Ｉ１と比べても、クロストークノイズの低減効果が更に優れていることがわかる。実施例２の場合、ピン接続位置にＧＮＤスルーホール３１～３３を設けるので、コネクタ５０のピンとＧＮＤスルーホールとの接続のために、パッドオンビアを適用する。そのため、実施例１の場合に比べて工程が増える。なお、図７Ａ、図７Ｂの特性を求めるための条件（寸法、材質）は、実施例１において説明した場合（図５参照）と同様である。

以上説明したように、実施例２では、信号伝送路を取囲むようにＧＮＤパターン１０を設け(図３参照)、ＧＮＤパターン１０の両側をＧＮＤスルーホールで下層のＧＮＤ層と接続するという簡単な構成によりクロストークノイズを確実に低減することができる。また、この実施例２では、実施例１の場合よりもクロストークノイズをさらに低減することができる。

≪実施例３≫
次に、本発明の実施例３について、図８、図９Ａ、図９Ｂを用いて説明する。図８は、実施例３を示す図であって、コネクタが実装されるプリント基板の要部平面図である。図９Ａは、実施例３と従来例における近端クロストーク（ＮＥＸＴ）の比較を示す特性図である。図９Ｂは、実施例３と従来例における遠端クロストーク（ＦＥＸＴ）の比較を示す特性図である。

図８において、図８の構成と図１（実施例１）との構成の違いは、ＧＮＤスルーホールの一部の設置を行っているかどうかの違いがあり、その他の構成は同様である。すなわち、図１では、ＧＮＤスルーホール３１～３３をＧＮＤ線エリア１１～１３より外れた位置に設置していた。これに対し、実施例３の図８では、ＧＮＤスルーホール３１～３３を設置していない点が異なる。

この図８に示す実施例における作用効果は、上述した実施例１の場合と基本的に同様であり、説明を省略する。図８の構成においても、リターン電流の高周波成分に対するノイズ低減効果を高め、クロストークノイズを確実に低減することができる。

実施例３（図８）におけるクロストークノイズの減少特性は、図９Ａおよび図９Ｂに示している。図９Ａおよび図９Ｂにおいて、Ｃ１の特性は従来例１の構成により特性を示し、Ｃ２の特性は従来例２の構成による特性を示している。Ｉ３は、実施例３の特性を示している。なお、図９Ａ、図９Ｂの特性を求めるための条件（寸法、材質）は、実施例１において説明した場合と同様である。ＮＥＸＴ特性（図９Ａ）、ＦＥＸＴ特性（図９Ｂ）のいずれにおいても、実施例３の特性Ｉ３は、従来例の特性（Ｃ１，Ｃ２）よりもクロストークが低減していることがわかる。実施例３においては、実施例１よりもクロストークノイズの低減効果は劣るが、ＧＮＤスルーホール３１～３３を設けていないので、構造がより簡単である。

以上説明したように、本発明の実施例３によれば、信号伝送路のクロストークノイズを低減する効果を有する。また、製造が容易であり、コストを低減することが可能となる。

≪実施例４≫
次に、本発明の実施例４について、図１０、図１１Ａ、図１１Ｂを用いて説明する。図１０は、実施例４を示す図であって、コネクタが実装されるプリント基板の要部平面図である。図１１Ａは、実施例４と従来例における近端クロストーク（ＮＥＸＴ）の比較を示す特性図である。図１１Ｂは、実施例４と従来例における遠端クロストーク（ＦＥＸＴ）の比較を示す特性図である。

図１０において、ＧＮＤパターン１０の形状が異なっていることを除き、図１（実施例１）と同様の構成となっている。つまり、図１におけるＧＮＤパターン１０は、信号伝送路１，２の周辺全体を導電性の膜で取囲む形状であった。これに対し、図１０におけるＧＮＤパターン１０は、信号伝送路１，２のコネクタ接続側のサイドＧＮＤエリア１０５は存在するが、信号伝送路１，２の信号線スルーホール側のサイドＧＮＤエリア１０４は存在しない（図３参照）。つまり、図１０のＧＮＤパターン１０は、信号伝送路１，２の周囲の３方を取囲む形状となっている。

この図１０に示す実施例における作用効果は、上述した実施例１の場合とほぼ同様であり、説明を省略する。図１０の構成においても、リターン電流の高周波成分に対するノイズ低減効果を高め、クロストークノイズを確実に低減することができる。

実施例４（図１０）におけるクロストークノイズの減少特性は、図１１Ａおよび図１１Ｂに示している。図１１Ａおよび図１１Ｂにおいて、Ｃ１の特性は従来例１の構成による特性を示し、Ｃ２の特性は従来例２の構成による特性を示している。Ｉ４は、実施例４の特性を示している。ＮＥＸＴ特性（図１１Ａ）、ＦＥＸＴ特性（図１１Ｂ）のいずれにおいても、実施例４の特性Ｉ４は、従来例の特性（Ｃ１，Ｃ２）よりもクロストークが低減していることがわかる。なお、図１１Ａ、図１１Ｂの特性を求めるための条件（寸法、材質）は、実施例１において説明した場合と同様である。

以上説明したように、実施例４によれば、信号伝送路のクロストークノイズを低減する効果を有する。また、製造が容易であり、コストを低減することが可能となる。

≪実施例５≫
次に、本発明の実施例５について、図１２を用いて説明する。図１２は、実施例５を示す図であって、コネクタが実装されるプリント基板の要部平面図である。

図１２における構成と、図１０（実施例４）の構成との違いは、ＧＮＤスルーホール２１～２３とＧＮＤパターン１０との接続方法が異なる。すなわち、図１０では、ＧＮＤパターン１０と下層のＧＮＤ層との接続するＧＮＤスルーホール２１～２３は、ＧＮＤパターン１０内に設け、ＧＮＤパターン１０と下層のＧＮＤ層とを直接接続していた。これに対し、図１２（実施例５）では、ＧＮＤパターン１０の端部とＧＮＤスルーホール２１～２３との間は、夫々配線４５～４７を設けて間接的に接続している。

この図１２に示す実施例５における作用効果は、上述した実施例１の場合とほぼ同様であり説明を省略する。図１２の構成においても、リターン電流の高周波成分に対するノイズ低減効果を高め、クロストークノイズを確実に低減することができる。なお、実施例５における従来技術の特性との比較特性の説明は省略するが、実施例５の場合の特性は実施例４の場合と同様の特性となる（図１１Ａ，１１Ｂ参照）。

≪実施例６≫
次に、本発明の実施例６について、図１３、図１４Ａ、図１４Ｂを用いて説明する。図１３は、実施例６を示す図であって、コネクタが実装されるプリント基板の要部平面図である。図１４Ａは、実施例６，実施例１，従来例１および２における近端クロストーク（ＮＥＸＴ）の比較を示す特性図である。図１４Ｂは、実施例６、実施例１、従来例１および２における遠端クロストーク（ＦＥＸＴ）の比較を示す特性図である。

図１３における構成は、図１０（実施例４）とほとんど同様の構成である。すなわち、図１０では、ＧＮＤスルーホール３１～３３の設置位置をＧＮＤ線エリア１１～１３より外れた位置に設置していた。これに対し、実施例６の図１３では、ＧＮＤスルーホール３１～３３を設置していない。その他の構成は同様である。

この図１３に示す実施例６における作用効果は、上述した実施例４の場合とほぼ同様であり、説明を省略する。この実施例６は、図１４Ａ、図１４Ｂに示すように、一定の周波数（１２ＧＨＺ以下）の範囲において、従来例の特性Ｃ１，Ｃ２よりもクロストークノイズが低減していることがわかる。ただし、実施例１の特性Ｉ１と比べると、クロストークノイズの低減は少ない。

このように、図１３の構成においても、一定の周波数の範囲において、リターン電流の高周波成分に対するノイズ低減効果を高め、クロストークノイズを確実に低減することができる。

≪実施例７≫
次に、本発明の実施例７について、図１５を用いて説明する。図１５は、実施例７を示す図であって、コネクタが実装されるプリント基板の要部平面図である。

図１５における構成は、図１３（実施例６）とほとんど同様の構成である。違いは、ＧＮＤスルーホール２１～２３とＧＮＤパターン１０との接続方法が異なっている。すなわち、図１３では、ＧＮＤパターン１０と下層のＧＮＤ層との接続するＧＮＤスルーホール２１～２３は、ＧＮＤパターン１０内に設け、ＧＮＤパターン１０と下層のＧＮＤ層とを直接接続していた。これに対し、図１５（実施例７）では、ＧＮＤパターン１０の端部とＧＮＤスルーホール２１～２３との間は、夫々配線４５～４７を設けて間接的に接続している。

この図１５に示す実施例７における作用効果は、上述した実施例１の場合とほぼ同様であり説明を省略する。図１５の構成においても、一定の周波数の範囲において、リターン電流の高周波成分に対するノイズ低減効果を高め、クロストークノイズを確実に低減することができる。なお、この実施例７における従来技術の特性との比較特性の説明は省略するが、実施例７の場合の特性は実施例６の場合と同様の特性となる（図１４Ａ，１４Ｂ参照）。

≪実施例８≫
次に、本発明の実施例８について、図１６を用いて説明する。図１６は、実施例８を示す図であって、コネクタが実装されるプリント基板の要部平面図である。

図１６の構成は、図１０（実施例４）とほとんど同様の構成である。違いは、図１０ではＧＮＤスルーホール３１～３３をＧＮＤ線エリア１１～１３より右方向のエリアであるサイドＧＮＤエリア１０５上の位置に設置していた。これに対し、図１６ではＧＮＤスルーホール３１～３３の設置される位置が、ＧＮＤエリアに包含されるＧＮＤ線エリア１１～１３内の位置に設置されている点である。

図１６に示す実施例８における作用効果は、上述した実施例４の場合とほぼ同様であり説明を省略する。図１６の構成においても、リターン電流の高周波成分に対するノイズ低減効果を高め、クロストークノイズを確実に低減することができる。

≪実施例９≫
次に、本発明の実施例９について、図１７を用いて説明する。図１７は、実施例９を示す図であって、コネクタが実装されるプリント基板の要部平面図である。

図１７における構成と、図１６（実施例８）の構成との違いは、ＧＮＤスルーホール２１～２３とＧＮＤパターン１０との接続方法が異なっている。すなわち、図１６では、ＧＮＤパターン１０と下層のＧＮＤ層とを接続するＧＮＤスルーホール２１～２３は、ＧＮＤパターン内に設け、ＧＮＤパターン１０と下層のＧＮＤ層とを直接接続していた。これに対し、図１７（実施例９）では、ＧＮＤパターン１０の端部とＧＮＤスルーホール２１～２３との間は、夫々配線４５～４７を設けて間接的に接続している。

この図１７に示す実施例９においても、リターン電流の高周波成分に対するノイズ低減効果を高め、クロストークノイズを確実に低減することができる。

≪実施例１０≫
次に、本発明の実施例１０について、図１８を用いて説明する。図１８は、実施例１０を示す図であって、コネクタが実装されるプリント基板の要部平面図である。

図１８において、ＧＮＤパターン１０の形状が異なっていることを除き、図６（実施例２）の構成と同様である。つまり、図６の場合は、表面層のＧＮＤパターン１０が信号伝送路の周辺全体を囲む形状であった。これに対し、図１８におけるＧＮＤパターン１０は、信号伝送路１，２の信号線スルーホール側のサイドＧＮＤエリア１０４は存在するが、信号伝送路１，２のコネクタ接続側のサイＧＮＤエリア１０５（図３参照）は存在しない。

この図１８に示す実施例１０における作用効果は、基本的に上述した実施例２の場合とほぼ同様である。この図１８の構成においても、リターン電流の高周波成分に対するノイズ低減効果を高め、クロストークノイズを確実に低減することができる。

≪実施例１１≫
次に、本発明の実施例１１について、図１９を用いて説明する。図１９は、実施例１１を示す図であって、コネクタが実装されるプリント基板の要部平面図である。

図１９の構成と、図１８（実施例１０）の構成とは、一部のＧＮＤスルーホールの有無を除いてほとんど差異が無い。すなわち、図１８ではコネクタ側のＧＮＤスルーホール３１～３３を設けていたのに対し、図１９ではこれらＧＮＤスルーホール３１～３３を設けていない。
この図１９に示す実施例においても、リターン電流の高周波成分に対するノイズ低減効果を高め、クロストークノイズを確実に低減することができる。

≪その他の実施例≫
本発明は、上述した本発明の実施例に限定されるものではなく、本発明の技術思想や趣旨から逸脱しない範囲内において、その構成を変更した変形例を含む。また、上述した実施例は本発明の理解を容易にするために詳細に記載したものであり、本発明は説明した全ての構成を備えるものに限定されない。また、実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

１…信号伝送路、１ａ…信号線（信号パッド）、１ｂ…信号線（信号パッド）、２…信号伝送路、２ａ…信号線（信号パッド）、２ｂ…信号線（信号パッド）、１Ａ…信号線スルーホール、１Ｂ…信号線スルーホール、２Ａ…信号線スルーホール、２Ｂ…信号線スルーホール、１０…グランドパターン（ＧＮＤパターン）、１１～１３…グランド線エリア（ＧＮＤ線エリア、ＧＮＤパッドエリア）、２１～２３…グランドスルーホール（ＧＮＤスルーホール）、３１～３３…グランドスルーホール（ＧＮＤスルーホール）、４１～４７…配線、５０…コネクタ、５１～５４…信号ピン、５５～５７…グランドピン（ＧＮＤピン）、１００…プリント基板、１０１～１０３…グランドエリア（ＧＮＤエリア）、１０４…サイドグランドエリア（サイドＧＮＤエリア）、１０５…サイドグランドエリア（サイドＧＮＤエリア）、２００…プリント基板

Claims

信号を伝送するための複数の信号伝送路と、前記複数の信号伝送路とプリント基板の内層に配置された信号層とを接続する信号線スルーホールと、前記信号線スルーホールに隣接して前記信号伝送路に対するリターン電流伝送路を形成する前記プリント基板の内層のグランド層と接続するグランドスルーホールと、がプリント基板の表面層に形成されている信号伝送回路であって、
前記複数の信号伝送路の間を含む両側に一定距離を隔てて設けられた複数のグランドエリアと、前記複数のグランドエリアの少なくとも一端側と連結されたサイドグランドエリアを有するグランドパターンとを設け、前記複数のグランドエリアのそれぞれに、信号伝送路の長さ方向に沿って平行に信号線スルーホール側および前記信号線スルーホール側とは反対側にグランドスルーホールを設け、前記グランドパターンと前記グランド層との接続において、信号線スルーホール側の前記グランドスルーホールとその反対側の前記グランドスルーホールとは内層の同じグランド層に接続している信号伝送回路。
請求項１に記載された信号伝送回路において、前記グランドスルーホールは、前記グランドパターンの前記信号線スルーホールに隣接した位置と、前記サイドグランドエリアの位置に設置したことを特徴とする信号伝送回路。
請求項１に記載された信号伝送回路において、前記グランドスルーホールは、前記グランドパターンの前記信号線スルーホールに隣接した位置と、前記信号線スルーホールとは反対側の位置に接続されている前記サイドグランドエリアよりも前記信号線スルーホール側の位置に設置したことを特徴とする信号伝送回路。
信号を伝送するための複数の信号伝送路と、前記複数の信号伝送路とプリント基板の内層に配置された信号層とを接続する信号線スルーホールと、前記信号線スルーホールに隣接して前記信号伝送路に対するリターン電流伝送路を形成する前記プリント基板の内層のグランド層と接続するグランドスルーホールと、がプリント基板の表面層に形成されているプリント基板であって、
前記複数の信号伝送路の間を含む両側に一定距離を隔てて設けられた複数のグランドエリアと、前記複数のグランドエリアの少なくとも一端側と連結されたサイドグランドエリアを有するグランドパターンとを設け、前記複数のグランドエリアのそれぞれに、信号伝送路の長さ方向に沿って平行に信号線スルーホール側および前記信号線スルーホール側とは反対側にグランドスルーホールを設け、前記グランドパターンと前記グランド層との接続において、信号線スルーホール側の前記グランドスルーホールとその反対側の前記グランドスルーホールとは内層の同じグランド層に接続しているプリント基板。
請求項４に記載されたプリント基板において、前記グランドスルーホールは、前記グランドパターンの前記信号線スルーホールに隣接した位置と、前記サイドグランドエリアの位置に設置したことを特徴とするプリント基板。
請求項４に記載されたプリント基板において、前記グランドスルーホールは、前記グランドパターンの前記信号線スルーホールに隣接した位置と、前記信号線スルーホールとは反対側の位置に接続されている前記サイドグランドエリアよりも前記信号線スルーホール側の位置に設置したことを特徴とするプリント基板。