JP7806715B2 - Multilayer Printed Circuit Board - Google Patents
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Description
本開示は、多層プリント基板に関する。 This disclosure relates to multilayer printed circuit boards.
車両に搭載される電子制御装置は、放射エミッションの要求が厳しいことから、内層配線を利用できる多層プリント基板を用いて構成される。この種の多層プリント基板は、より多層化が進み、より高密度の配線が行われるだけでなく、数GHzを超える高速な信号伝送も要求されている。 Electronic control devices installed in vehicles have strict requirements for radiated emissions, so they are constructed using multilayer printed circuit boards that can utilize inner layer wiring. These types of multilayer printed circuit boards are becoming increasingly multilayered, allowing for higher density wiring and also requiring high-speed signal transmission at speeds exceeding several GHz.
この要求に応えるためには、各層の配線パターンとその配線パターン同士を接続するビアホールとのインピーダンスを整合させて、伝送信号の反射を抑制する必要がある。このため、特許文献1に記載のように、ビアホールの周囲にグラウンドビアを設け、ビアホールと周囲のグラウンドパターンとの間のクリアランスを調整することで、ビアホールのインピーダンスを配線パターンと整合させることが提案されている。 To meet this demand, it is necessary to match the impedance between the wiring patterns on each layer and the via holes that connect those wiring patterns, thereby suppressing reflection of transmitted signals. For this reason, as described in Patent Document 1, it has been proposed to match the impedance of the via holes with the wiring patterns by providing ground vias around the via holes and adjusting the clearance between the via holes and the surrounding ground patterns.
ところで、多層プリント基板の一つであるビルドアップ基板の場合、レーザビアホール(以下、LVH)及びインナービアホール(以下、IVH)を用いて各層の配線パターン同士の接続が行われる。そして、LVH及びIVHは、各層の配線パターンと比較してインピーダンスが低くなる。 In the case of build-up boards, which are a type of multilayer printed circuit board, the wiring patterns on each layer are connected using laser via holes (hereinafter referred to as LVHs) and inner via holes (hereinafter referred to as IVHs). LVHs and IVHs have lower impedance than the wiring patterns on each layer.
特に、IVHは、ビアの径と絶縁層厚みの比率によりグラウンドとの電磁界結合が強く、LVHなどの他のビアホールに比べインピーダンスが小さくなる。このため、特許文献1に記載の手法では、配線制約が大きい割にインピーダンス向上効果が薄く、IVHを表層の配線パターンのインピーダンスと整合させるのが難しいという問題があった。 In particular, IVHs have strong electromagnetic field coupling with the ground due to the ratio of the via diameter to the insulating layer thickness, resulting in lower impedance compared to other via holes such as LVHs. For this reason, the method described in Patent Document 1 has the problem that, given the large wiring constraints, the impedance improvement effect is weak, and it is difficult to match the impedance of the IVH with the impedance of the surface wiring pattern.
本開示の1つの局面は、多層プリント基板において、IVHのインピーダンスが表層の配線パターンと整合していなくても、その配線パターンからLVHを介してIVHに至る信号経路で生じる伝送信号の反射を低減できるようにすること、を目的とする。 One aspect of the present disclosure aims to reduce reflections of transmission signals that occur in the signal path from the wiring pattern to the IVH via the LVH in a multilayer printed circuit board, even if the impedance of the IVH does not match the surface wiring pattern.
本開示の一局面の多層プリント基板は、複数の誘電体層(D1~D7)と複数のパターン層(P1~P8)が交互に積層されており、IVH(26)と、LVH(22、24)とを備える。なお、上述の通り、IVHは、インナービアホール(Inner Via Hole)を表し、LVHは、レーザビアホール(Laser Via Hole)を表す。 A multilayer printed circuit board according to one aspect of the present disclosure comprises multiple dielectric layers (D1-D7) and multiple pattern layers (P1-P8) alternately stacked, and includes an IVH (26) and an LVH (22, 24). As noted above, IVH stands for inner via hole, and LVH stands for laser via hole.
IVHは、多層プリント基板の内層側で2つ以上の誘電体層を貫通し、その2つ以上の誘電体層を挟む2つのパターン層に形成された配線パターン(16-18)同士を導通させる。つまり、IVHは、所謂インタースティシャルビアホールのうち、内層と内層とを接続するベリードビアホールとも呼ばれるビアホールである。 IVHs penetrate two or more dielectric layers on the inner layer side of a multilayer printed circuit board, providing electrical continuity between the wiring patterns (16-18) formed on the two pattern layers that sandwich those two or more dielectric layers. In other words, IVHs are a type of interstitial via hole also known as a buried via hole that connects inner layers.
LVHは、IVHよりも表層側の誘電体層に設けられ、その誘電体層の表裏面に積層されたパターン層の配線パターン(12-14、14-16)同士を導通させて、多層プリント基板の表層側の配線パターンとIVHとの間の信号経路を形成する。 The LVH is located on a dielectric layer on the surface side of the IVH, and provides electrical continuity between the wiring patterns (12-14, 14-16) of the pattern layers stacked on the front and back surfaces of that dielectric layer, forming a signal path between the wiring patterns on the surface side of the multilayer printed circuit board and the IVH.
そして、LVHの両端に配置される複数のパターン層において、LVHの周囲のグラウンドパターンとLVHとの間のクリアランスは、LVHの表層側に比べて内層側が小さくなっている。 In addition, in the multiple pattern layers arranged on both ends of the LVH, the clearance between the LVH and the ground pattern surrounding the LVH is smaller on the inner layer side than on the surface layer side of the LVH.
このため、本開示の多層プリント基板においては、LVHの表層側の入力部のインピーダンスを高く維持したまま、反対側の出力部のインピーダンスを低くすることができる。従って、表層の配線パターン-LVH間、及び、LVH-IVH間での伝送信号の反射を抑制することができる。 As a result, in the multilayer printed circuit board disclosed herein, the impedance of the input section on the surface side of the LVH can be maintained high while the impedance of the output section on the opposite side can be lowered. This makes it possible to suppress reflections of transmission signals between the surface wiring pattern and the LVH, and between the LVH and the IVH.
つまり、本開示の多層プリント基板によれば、表層側の配線パターンからIVHに至る信号経路で、インピーダンス変化が緩やかになり、その信号経路で生じる伝送信号の反射損失を低減することができる。 In other words, the multilayer printed circuit board disclosed herein provides a gradual change in impedance in the signal path from the surface wiring pattern to the IVH, reducing the reflection loss of the transmission signal that occurs in that signal path.
よって、本開示の多層プリント基板によれば、IVHのインピーダンスが表層側の配線パターンのインピーダンスと整合されていない状態でも、伝送信号の反射損失を低減することができる。従って、特許文献1に記載の多層プリント基板に比べて、製造条件や周辺配線の制約を緩くし、多層プリント基板設計時の自由度を高めることができる。 The multilayer printed circuit board disclosed herein can therefore reduce the reflection loss of transmission signals even when the impedance of the IVH is not matched to the impedance of the surface wiring pattern. Therefore, compared to the multilayer printed circuit board described in Patent Document 1, restrictions on manufacturing conditions and peripheral wiring can be relaxed, allowing for greater freedom in designing multilayer printed circuit boards.
以下、図面を参照しながら、本開示の実施形態を説明する。
[構成]
図1に示すように、本実施形態の多層プリント基板1は、N層の誘電体層D1~DNとN+1層のパターン層P1~PN+1とを有するビルドアップ基板である。ビルドアップ基板は、コアとなるプリント基板の上に、誘電体層Dとパターン層Pとを交互に積み上げることで製造される基板である。なお、本実施形態では、N=7の場合を例示する。
Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described with reference to the drawings.
[composition]
As shown in Figure 1, the multilayer printed circuit board 1 of this embodiment is a build-up board having N dielectric layers D1 to DN and N+1 pattern layers P1 to PN+1. A build-up board is a board manufactured by alternately stacking dielectric layers D and pattern layers P on a core printed circuit board. In this embodiment, the case where N = 7 is illustrated.
図1に示すように、多層プリント基板1の表層となるパターン層P1には、電子部品10が実装されている。また、多層プリント基板1の内層側のパターン層P6には、電子部品10との間で高周波信号を送受信して信号処理を行う回路を構成する配線パターン18が形成されている。 As shown in FIG. 1, electronic components 10 are mounted on pattern layer P1, which is the surface layer of multilayer printed circuit board 1. In addition, wiring patterns 18 are formed on pattern layer P6, an inner layer of multilayer printed circuit board 1, which constitute a circuit that transmits and receives high-frequency signals to and from electronic components 10 and performs signal processing.
また、多層プリント基板1には、表層の電子部品10と内層の配線パターン18とを接続して、高周波信号の伝送経路を構成するために、LVH22、24及びIVH26が用いられる。 In addition, the multilayer printed circuit board 1 uses LVHs 22, 24 and IVHs 26 to connect the electronic components 10 on the surface layer with the wiring pattern 18 on the inner layer, thereby forming a transmission path for high-frequency signals.
IVH26は、多層プリント基板1の内層で、2つ以上の誘電体層、具体的には、誘電体層D3、D4、D5を貫通するように設けられている。そして、IVH26は、これら複数の誘電体層D3~D5の外層側及び内層側のパターン層P3、P6にそれぞれ形成された配線パターン16、18同士を導通させる。 IVH 26 is an inner layer of multilayer printed circuit board 1, and is provided so as to penetrate two or more dielectric layers, specifically dielectric layers D3, D4, and D5. IVH 26 provides electrical continuity between wiring patterns 16, 18 formed on pattern layers P3, P6 on the outer and inner sides of these multiple dielectric layers D3-D5, respectively.
LVH22、24は、IVH26の表層側の誘電体層D1、D2をそれぞれ貫通し、各誘電体層D1、D2の表裏面に積層されたパターン層P1、P2、P3に形成されている、信号伝送用の配線パターン12-14、14-16同士をそれぞれ導通させる。 LVHs 22 and 24 penetrate the dielectric layers D1 and D2 on the surface side of IVH 26, respectively, and provide electrical continuity between the signal transmission wiring patterns 12-14 and 14-16 formed on the pattern layers P1, P2, and P3 laminated on the front and back surfaces of each dielectric layer D1 and D2.
なお、LVHは、1つの誘電体層Dを貫通し、その誘電体層Dを挟んで隣接する2つのパターン層P間を接続する埋め込みビアであり、穴開けにレーザが用いられる、周知のものである。 An LVH is a well-known buried via that penetrates one dielectric layer D and connects two adjacent pattern layers P across that dielectric layer D, and is drilled using a laser.
このため、表層の電子部品10から出力された高周波信号は、表層の配線パターン12、LVH22、配線パターン14、LVH24、配線パターン16、IVH26を順に通って、内層の配線パターン18まで伝送される。 As a result, the high-frequency signal output from the surface electronic component 10 is transmitted to the inner layer wiring pattern 18 via the surface wiring pattern 12, LVH 22, wiring pattern 14, LVH 24, wiring pattern 16, and IVH 26 in that order.
この伝送経路で生じる高周波信号の反射を抑制して、高周波信号を低損失で伝送するには、伝送経路を構成する配線パターン12、14、16、LVH22、24、及び、IVH26と、配線パターン18のインピーダンスを、揃えるようにすればよい。 To suppress the reflection of high-frequency signals that occurs along this transmission path and transmit high-frequency signals with low loss, it is necessary to match the impedance of the wiring patterns 12, 14, 16, LVHs 22, 24, and IVHs 26 that make up the transmission path with the impedance of wiring pattern 18.
しかし、IVH26は、複数の誘電体層Dを挟むように設けられることから、ビアの径と複数の誘電体層Dにて構成される絶縁層の厚みの比率により、LVH22、24に比べてインピーダンスが小さくなる。 However, since IVH 26 is arranged to sandwich multiple dielectric layers D, the impedance is smaller than that of LVHs 22 and 24 due to the ratio between the via diameter and the thickness of the insulating layer composed of multiple dielectric layers D.
このため、IVH26のインピーダンスを、特許文献1に記載のように調整しても、表層の配線パターン12とインピーダンスを整合させることは難しい。
そこで、本実施形態では、IVH26のインピーダンスを調整するのではなく、IVH26のインピーダンスが低いことを前提として、表層の配線パターン12からIVH26に至る伝送経路で生じる反射を低減するようにしている。つまり、表層の配線パターン12とIVH26との間に配置されるLVH22、24のインピーダンスを緩やかに変化させることで、その伝送経路で生じる反射を低減するのである。
Therefore, even if the impedance of the IVH 26 is adjusted as described in Patent Document 1, it is difficult to match the impedance with the surface wiring pattern 12.
Therefore, in this embodiment, instead of adjusting the impedance of the IVH 26, reflections occurring in the transmission path from the surface wiring pattern 12 to the IVH 26 are reduced, assuming that the impedance of the IVH 26 is low. In other words, by gradually changing the impedance of the LVHs 22, 24 arranged between the surface wiring pattern 12 and the IVH 26, reflections occurring in the transmission path are reduced.
そして、このために、本実施形態では、LVH22、24の両端側に配置されるパターン層P1、P2、P3において、LVH22、24とその周囲のグラウンドパターンとの間のクリアランスが、内層側ほど小さくなるように調整されている。 For this reason, in this embodiment, in the pattern layers P1, P2, and P3 located on both ends of the LVHs 22 and 24, the clearance between the LVHs 22 and 24 and the surrounding ground patterns is adjusted so that it becomes smaller toward the inner layer.
例えば、図2、図3は、パターン層P2、P3におけるLVH24とその周囲のグラウンドパターン32、33を表している。この図から明らかなように、LVH24とその周囲のグラウンドパターン32、33との間のアンチパッドAP1、AP2の大きさが、外装側のアンチパッドAP1に比べて、内層側のアンチパッドAP2が小さくなるように調整されている。 For example, Figures 2 and 3 show the LVH 24 and its surrounding ground patterns 32 and 33 on pattern layers P2 and P3. As is clear from these figures, the sizes of the antipads AP1 and AP2 between the LVH 24 and its surrounding ground patterns 32 and 33 have been adjusted so that the antipad AP2 on the inner layer side is smaller than the antipad AP1 on the exterior side.
具体的には、各パターン層P2、P3において、LVH24の中心からグラウンドパターン32、33までのアンチパッドAP1、AP2の径Φap1、Φap2が、Φap1>Φap2となるように設定されている。 Specifically, in each pattern layer P2, P3, the diameters Φap1, Φap2 of the anti-pads AP1, AP2 from the center of the LVH 24 to the ground patterns 32, 33 are set so that Φap1 > Φap2.
なお、図2、図3は、パターン層P2、P3におけるLVH24とその周囲のグラウンドパターン32、33を表しているが、パターン層P1、P2におけるLVH22とその周囲のグラウンドパターンとの間のアンチパッドについても、同様に設定される。 Note that Figures 2 and 3 show the LVH 24 and its surrounding ground patterns 32 and 33 on pattern layers P2 and P3, but the antipads between the LVH 22 and its surrounding ground patterns on pattern layers P1 and P2 are set in the same way.
つまり、これらのアンチパッドの径は、パターン層P1のアンチパッドの方が、パターン層P2のアンチパッドよりも大きくなるように設定されている。
以下、このようにパターン層P1-P2、P2-P3において、LVH22、LVH24の周囲のアンチパッドの径を、表層側よりも内層側の方を小さくして、グラウンドパターンとの間のクリアランスの大きさを調整する理由について説明する。
That is, the diameter of these anti-pads is set so that the anti-pads on the pattern layer P1 are larger than the anti-pads on the pattern layer P2.
Below, we will explain why the diameter of the anti-pads around LVH22 and LVH24 on the pattern layers P1-P2 and P2-P3 is made smaller on the inner layer side than on the surface layer side to adjust the size of the clearance between them and the ground pattern.
まず、LVHによって形成される層間線路のインピーダンスZoは、LVHのインダクタンスをL、LVHとグラウンドとの間の結合容量をCとすると、(1)式で表される。また、結合容量Cは、図4に示すように、LVHとグラウンドパターンとの距離をdとすると、(2)式で表される。 First, the impedance Zo of the interlayer line formed by the LVH is expressed by equation (1), where L is the inductance of the LVH and C is the coupling capacitance between the LVH and ground. Furthermore, as shown in Figure 4, the coupling capacitance C is expressed by equation (2), where d is the distance between the LVH and the ground pattern.
なお、(2)式において、距離dは、図4に示すように、パターン層におけるLVHの径をΦvp、LVH周囲のアンチパッドAPの径をΦapとすると、「d=Φap-Φvp/2」として算出される。また、εは、誘電体層の比誘電率を表し、Sは、LVHの端部パターンの面積を表す。 In equation (2), the distance d is calculated as "d = Φap - Φvp/2", where Φvp is the diameter of the LVH in the pattern layer and Φap is the diameter of the anti-pad AP around the LVH, as shown in Figure 4. ε represents the relative dielectric constant of the dielectric layer, and S represents the area of the LVH end pattern.
そして、(1)、(2)式から、アンチパッドAPの径Φapが小さくなると、距離dが小さくなり、結合容量Cが大きくなって、インピーダンスが小さくなることがわかる。
一方、図5に示すように、表層の配線パターンのインピーダンスをZ1、LVHのインピーダンスをZ2、IVHのインピーダンスをZ3とした場合、各インピーダンスZ1、Z2、Z3が不整合であると、接続部分で高周波信号の反射が生じる。
From equations (1) and (2), it can be seen that as the diameter Φap of the anti-pad AP decreases, the distance d decreases, the coupling capacitance C increases, and the impedance decreases.
On the other hand, as shown in Figure 5, if the impedance of the surface wiring pattern is Z1, the impedance of the LVH is Z2, and the impedance of the IVH is Z3, if there is a mismatch between the impedances Z1, Z2, and Z3, high-frequency signals will be reflected at the connection points.
この場合の反射係数γは、(3)式で表される。なお、(3)式は、表層の配線パターンとLVHとの接続部分での反射係数を表しているが、LVHとIVHとの接続部分での反射係数も同様に算出できる。 In this case, the reflection coefficient γ is expressed by equation (3). Note that equation (3) represents the reflection coefficient at the connection between the surface wiring pattern and the LVH, but the reflection coefficient at the connection between the LVH and IVH can also be calculated in a similar manner.
この場合、接続部分での反射を抑制するには、LVH、IVHのインピーダンスZ2、Z3を、表層の配線パターンのインピーダンスZ1と整合させればよい。表層側のLVHのインピーダンスZ2は、図2に示すように、LVHの周囲にグラウンドビアホール44を設けたり、LVHとグラウンドパターンとの距離を調整することで、表層の配線パターと整合させることができる。 In this case, reflections at the connection points can be suppressed by matching the impedances Z2 and Z3 of the LVH and IVH with the impedance Z1 of the surface wiring pattern. The impedance Z2 of the surface-side LVH can be matched with the surface wiring pattern by providing ground via holes 44 around the LVH or adjusting the distance between the LVH and the ground pattern, as shown in Figure 2.
しかし、更に内層側のIVHのインピーダンスZ2の周囲には、層毎にグラウンドパターンが存在することから、そのグラウンドパターンとの電磁界結合が強く、LVHに比べてインピーダンスが小さくなってしまう。 However, since there are ground patterns on each layer around the impedance Z2 of the IVH on the inner layer side, the electromagnetic field coupling with the ground patterns is strong, resulting in a smaller impedance than the LVH.
このため、LVHのインピーダンスZ2を、表層の配線パターンのインピーダンスZ1と同じ85Ωに設定させることができたとしても、図6の上段に示すように、IVHのインピーダンスZ3は、インピーダンスZ1と整合させることができない。 For this reason, even if the LVH impedance Z2 can be set to 85 Ω, the same as the surface wiring pattern impedance Z1, the IVH impedance Z3 cannot be matched to impedance Z1, as shown in the upper part of Figure 6.
この場合、IVHのインピーダンスZ3が55Ωであるとすると、LVHとの接続部分での反射係数γは、0.214となり、配線パターンへの入力信号Vinが1000mVである場合、接続部分での反射信号Vrは、214mVとなる。 In this case, if the impedance Z3 of the IVH is 55 Ω, the reflection coefficient γ at the connection with the LVH is 0.214, and if the input signal Vin to the wiring pattern is 1000 mV, the reflected signal Vr at the connection will be 214 mV.
これに対し、LVHのインピーダンスZ2を、表層の配線パターンのインピーダンスZ1とIVHのインピーダンスZ3との間の中間値、例えば70Ωに設定すると、表層の配線パターンとLVHとの接続部分でも反射が生じるようになる。 In contrast, if the impedance Z2 of the LVH is set to an intermediate value between the impedance Z1 of the surface wiring pattern and the impedance Z3 of the IVH, for example 70 Ω, reflections will also occur at the connection between the surface wiring pattern and the LVH.
そして、この場合、図6の下段に示すように、表層の配線パターンとLVHとの接続部分での反射係数γ1は0.096となり、その接続部分での反射信号Vr1は、96mVとなる。また、LVHとIVHとの接続部分での反射係数γ2は0.12となり、その接続部分での反射信号Vr2は、108mVとなる。 In this case, as shown in the lower part of Figure 6, the reflection coefficient γ1 at the connection between the surface wiring pattern and the LVH is 0.096, and the reflected signal Vr1 at this connection is 96 mV. Furthermore, the reflection coefficient γ2 at the connection between the LVH and IVH is 0.12, and the reflected signal Vr2 at this connection is 108 mV.
従って、この場合、表層の配線パターンからLVHを介してIVHに至る伝送経路で生じる入力信号Vinの伝送損失は、Vr1+Vr2=204mVとなり、LVHのインピーダンスZ2を表層の配線パターンと整合させた場合に比べて、小さくなる。 Therefore, in this case, the transmission loss of the input signal Vin occurring in the transmission path from the surface wiring pattern via the LVH to the IVH is Vr1 + Vr2 = 204 mV, which is smaller than when the LVH impedance Z2 is matched to the surface wiring pattern.
そこで、本実施形態では、LVH22、24のインピーダンスが、表層の配線パターン12のインピーダンスとIVH26のインピーダンスとの間の中間値で、しかも、表層側のLVH22に比べて内蔵側のLVH24の方が小さくなるように設定される。 Therefore, in this embodiment, the impedance of the LVHs 22, 24 is set to an intermediate value between the impedance of the surface wiring pattern 12 and the impedance of the IVH 26, and the LVH 24 on the built-in side is set to be smaller than the LVH 22 on the surface side.
但し、この場合、パターン層P1-P2、P2-P3において、それぞれ、LVH22、24の両端部分の径と、周囲のアンチパッドAPの径を一致させると、図7に示すように、表層の配線パターンからIVHに至る伝送経路でインピーダンスが階段状に変化する。 However, in this case, if the diameters of both ends of the LVHs 22 and 24 on the pattern layers P1-P2 and P2-P3 are made to match the diameter of the surrounding anti-pads AP, the impedance in the transmission path from the surface wiring pattern to the IVH will change in a stepped manner, as shown in Figure 7.
そこで、更に、本実施形態では、パターン層P1-P2、P2-P3において、LVH22、24の両端部分の径に対し、周囲のアンチパッドAPの径が、表層側から内層側にかけて段階的に小さくなるように設定される。 Furthermore, in this embodiment, in the pattern layers P1-P2 and P2-P3, the diameter of the surrounding anti-pads AP is set to gradually decrease from the surface layer side to the inner layer side relative to the diameter of the end portions of the LVHs 22 and 24.
つまり、パターン層P1-P2、P2-P3において、LVH22、24と周囲のグラウンドパターンとの間のクリアランスが、表層側から内層側にかけて段階的に小さくなるように設定するのである。 In other words, in the pattern layers P1-P2 and P2-P3, the clearance between the LVHs 22, 24 and the surrounding ground patterns is set to gradually decrease from the surface layer toward the inner layer.
この結果、図8に示すように、表層の配線パターン12からIVH26に至る伝送経路では、インピーダンスが、階段状に変化することなく、緩やかに変化するようになり、この伝送経路での高周波信号の反射を、より低減できるようになる。 As a result, as shown in Figure 8, the impedance in the transmission path from the surface wiring pattern 12 to the IVH 26 changes gradually rather than stepwise, further reducing the reflection of high-frequency signals in this transmission path.
従って、図9に例示するように、伝送信号の波長がλである場合、表層の配線パターン12からIVH26に至る伝送経路の長さを「n×λ/2+λ/4」に設定することにより、伝送信号の反射損失を抑制して、伝送信号を低損失で伝送することが可能となる。 Therefore, as shown in the example in Figure 9, when the wavelength of the transmission signal is λ, by setting the length of the transmission path from the surface wiring pattern 12 to the IVH 26 to "n x λ/2 + λ/4", it is possible to suppress reflection loss of the transmission signal and transmit the transmission signal with low loss.
なお、図9において、点線で示す反射特性は、比較例として、LVH22、24の両端部分周囲のクリアランスを同一にした場合の反射特性であり、本実施形態によれば、伝送信号の反射損失を5dB以上改善できることがわかる。 In Figure 9, the reflection characteristics indicated by the dotted line are those obtained as a comparative example when the clearances around both ends of the LVHs 22 and 24 are the same. This shows that this embodiment can improve the reflection loss of the transmission signal by 5 dB or more.
ところで、本実施形態では、パターン層P1-P2、P2-P3において、LVH22、24の周囲のクリアランスを調整することで、IVH26までの伝送経路で生じる反射を抑制するが、伝送信号の反射はIVH26と配線パターン18との接続部分でも発生する。 In this embodiment, the clearances around the LVHs 22 and 24 on the pattern layers P1-P2 and P2-P3 are adjusted to suppress reflections that occur in the transmission path up to the IVH 26, but reflections of the transmission signal also occur at the connection between the IVH 26 and the wiring pattern 18.
そして、図8に点線で示すように、配線パターン18のインピーダンスが、表層の配線パターン12と一致するように設定されていると、VH26と配線パターン18との接続部分で生じる反射が大きくなる。 Furthermore, as shown by the dotted line in Figure 8, if the impedance of wiring pattern 18 is set to match that of the surface wiring pattern 12, the reflection that occurs at the connection between VH 26 and wiring pattern 18 will be large.
そこで、更に、本実施形態では、配線パターン18のインピーダンスが、IVH26のインピーダンスと整合するように、調整されている。
つまり、図2~図4に示すように、本実施形態の多層プリント基板1において、LVH22、24及びIVH26を介して接続される配線パターン12、14、16、18は、2本のマイクロストリップラインを平行に配置した、平衡伝送用の配線パターンである。そして、この平衡伝送用の配線パターンの差動インピーダンスは、2つのマイクロストリップラインの線幅と、配線間隔とを変化させることにより調整できる。
Therefore, in this embodiment, the impedance of the wiring pattern 18 is adjusted to match the impedance of the IVH 26 .
2 to 4, in the multilayer printed circuit board 1 of this embodiment, the wiring patterns 12, 14, 16, and 18 connected via the LVHs 22 and 24 and the IVHs 26 are wiring patterns for balanced transmission, in which two microstrip lines are arranged in parallel. The differential impedance of this wiring pattern for balanced transmission can be adjusted by changing the line width and the line spacing of the two microstrip lines.
このため、内層の配線パターン18の差動インピーダンスは、各マイクロストリップラインの線幅及び配線間隔を調整することにより、各マイクロストリップラインが接続される2つのIVH26の差動インピーダンスと一致するように設定されている。 For this reason, the differential impedance of the inner layer wiring pattern 18 is set to match the differential impedance of the two IVHs 26 to which each microstrip line is connected by adjusting the line width and wiring spacing of each microstrip line.
この結果、本実施形態の多層プリント基板1においては、表層の配線パターン12からIVH26までの伝送経路で生じる反射を抑制することができるだけでなく、IVH26と配線パターン18との間で生じる反射についても抑制することができるようになる。 As a result, in the multilayer printed circuit board 1 of this embodiment, not only can reflections occurring in the transmission path from the surface wiring pattern 12 to the IVH 26 be suppressed, but reflections occurring between the IVH 26 and the wiring pattern 18 can also be suppressed.
[効果]
以上説明したように、本実施形態の多層プリント基板1によれば、パターン層P1~P3において、LVH22、24と周囲のグラウンドパターンとの間のクリアランスが、内層側ほど小さくなるように設定される。また、内層の配線パターン18の差動インピーダンスは、この配線パターン18を構成する2本のマイクロストリップラインが接続される2つのIVHの差動インピーダンスと整合するように調整されている。
[effect]
As described above, in the multilayer printed circuit board 1 of this embodiment, the clearances between the LVHs 22, 24 and the surrounding ground patterns are set to become smaller toward the inner layers in the pattern layers P1 to P3. In addition, the differential impedance of the wiring pattern 18 on the inner layers is adjusted to match the differential impedance of the two IVHs to which the two microstrip lines constituting this wiring pattern 18 are connected.
このため、本実施形態の多層プリント基板1においては、表層の配線パターン12から内層の配線パターン18に至る伝送経路で伝送信号が反射するのを抑制して、伝送信号の伝送特性を改善することができる。 As a result, in the multilayer printed circuit board 1 of this embodiment, reflection of the transmission signal along the transmission path from the surface wiring pattern 12 to the inner layer wiring pattern 18 can be suppressed, improving the transmission characteristics of the transmission signal.
また、この伝送経路での反射損失を低減するために、LVH22、24及びIVH26のインピーダンスが表層側の配線パターンのインピーダンスと整合されていない状態であっても、伝送信号の反射損失を低減することができる。このため、本実施形態によれば、多層プリント基板1の製造条件や周辺配線の制約を緩くし、設計の自由度を高めることができる。 In addition, to reduce reflection loss along this transmission path, reflection loss of the transmission signal can be reduced even when the impedance of LVHs 22, 24, and IVHs 26 is not matched to the impedance of the surface wiring pattern. Therefore, according to this embodiment, restrictions on the manufacturing conditions and peripheral wiring of the multilayer printed circuit board 1 can be relaxed, allowing for greater design freedom.
[他の実施形態]
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は上述の実施形態に限定されることなく、種々変形して実施することができる。
Other Embodiments
Although the embodiments of the present disclosure have been described above, the present disclosure is not limited to the above-described embodiments and can be implemented in various modified forms.
(a)例えば、上記実施形態の多層プリント基板1においては、パターン層P2、P3に、LVH22とLVH24、及び、LVH24とIVH26をそれぞれ接続する2つの配線パターン14、16が設けられている。 (a) For example, in the multilayer printed circuit board 1 of the above embodiment, two wiring patterns 14 and 16 are provided on the pattern layers P2 and P3, connecting the LVH 22 and LVH 24, and the LVH 24 and IVH 26, respectively.
この配線パターン14、16の長さは、極めて短くすることができる。しかし、この配線パターン14、16の差動インピーダンスが、各配線パターン14、16が接続されるLVH22、24及びIVH26の端部の差動インピーダンスから乖離していると、伝送信号の反射が大きくなってしまう。 The length of these wiring patterns 14, 16 can be made extremely short. However, if the differential impedance of these wiring patterns 14, 16 deviates from the differential impedance at the ends of the LVHs 22, 24 and IVHs 26 to which each wiring pattern 14, 16 is connected, reflection of the transmission signal will increase.
このため、配線パターン14の差動インピーダンスは、LVH22のパターン層P2側端部の差動インピーダンスと、LHV24のパターン層P2側端部の差動インピーダンスとの間の中間値となるように設定されてもよい。 For this reason, the differential impedance of the wiring pattern 14 may be set to an intermediate value between the differential impedance of the end of the pattern layer P2 of the LVH 22 and the differential impedance of the end of the pattern layer P2 of the LHV 24.
同様に、配線パターン16の差動インピーダンスは、LVH24のパターン層P3側端部の差動インピーダンスと、IHV26のパターン層P3側端部の差動インピーダンスとの間の中間値となるように設定されてもよい。 Similarly, the differential impedance of the wiring pattern 16 may be set to an intermediate value between the differential impedance of the LVH 24 at the end of the pattern layer P3 and the differential impedance of the IHV 26 at the end of the pattern layer P3.
このようにすれば、配線パターン14、16で生じる伝送信号の反射損失についても低減できるようになり、多層プリント基板1において、高周波信号である伝送信号をより低損失で伝送することができるようになる。 This also reduces the reflection loss of the transmission signal that occurs in the wiring patterns 14 and 16, enabling the transmission of high-frequency signals with less loss in the multilayer printed circuit board 1.
なお、配線パターン14、16の差動インピーダンスの調整は、各配線パターン14、16を構成する2本のマイクロストリップラインの間隔を調整することにより行うことができる。 The differential impedance of the wiring patterns 14, 16 can be adjusted by adjusting the spacing between the two microstrip lines that make up each wiring pattern 14, 16.
(b)また、図1に示すように、配線パターン18のIVH26との接続部分とは異なる箇所には、IVHと2つのLHVを介して、配線パターン12とは異なる表層の配線パターンが接続されることがある。 (b) Also, as shown in Figure 1, a surface wiring pattern different from wiring pattern 12 may be connected to a location of wiring pattern 18 other than the connection portion with IVH 26 via an IVH and two LHVs.
このように、配線パターン18に、表層の配線パターンと接続するためのIVHと2つのLHVが接続される場合には、各パターン層P1、P2、P3におけるLHV周囲のアンチパッドの径及びIVHのインピーダンスを、上記と同様に設定すればよい。 In this way, when an IVH and two LHVs are connected to the wiring pattern 18 for connection to the surface wiring pattern, the diameter of the anti-pad around the LHV and the impedance of the IVHs on each pattern layer P1, P2, and P3 can be set in the same manner as above.
つまり、このようにすれば、内層の配線パターンから表層の配線パターンに至る伝送経路で生じる伝送信号の反射損失を低減することができる。
(c)上記実施形態では、配線パターン12~18は、平衡伝送用の配線パターンであるものとして説明したが、配線パターン12~18は、一本のマイクロストリップラインにて構成される不平衡伝送用の配線パターンであってもよい。
In other words, this arrangement can reduce the reflection loss of a transmission signal that occurs in the transmission path from the wiring pattern on the inner layer to the wiring pattern on the surface layer.
(c) In the above embodiment, the wiring patterns 12 to 18 are described as wiring patterns for balanced transmission, but the wiring patterns 12 to 18 may also be wiring patterns for unbalanced transmission composed of a single microstrip line.
この場合、各配線パターン12~18に接続されるLVH22、24及びIVH26は、それぞれ1つ設けられることになり、LVH22、24及びIVH26を構成する2つのビアホールの間隔を調整する必要がないので、設計が容易になる。 In this case, only one LVH 22, 24 and IVH 26 are connected to each wiring pattern 12-18, and there is no need to adjust the spacing between the two via holes that make up the LVH 22, 24 and IVH 26, making design easier.
(d)上記実施形態では、表層の配線パターン12とIVH26との間には、2つのLVH22、24が設けられるものとして説明したが、配線パターン12とIVH26とを接続する、各層毎のLVHの数は、1つであっても、3つ以上であってもよい。 (d) In the above embodiment, two LVHs 22, 24 are provided between the surface wiring pattern 12 and the IVH 26, but the number of LVHs per layer connecting the wiring pattern 12 and the IVH 26 may be one, three, or more.
(e)上記実施形態における1つの構成要素が有する複数の機能を、複数の構成要素によって実現したり、1つの構成要素が有する1つの機能を、複数の構成要素によって実現したりしてもよい。また、複数の構成要素が有する複数の機能を、1つの構成要素によって実現したり、複数の構成要素によって実現される1つの機能を、1つの構成要素によって実現したりしてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加又は置換してもよい。 (e) Multiple functions possessed by one component in the above embodiments may be realized by multiple components, or one function possessed by one component may be realized by multiple components. Furthermore, multiple functions possessed by multiple components may be realized by one component, or one function realized by multiple components may be realized by one component. Furthermore, part of the configuration of the above embodiments may be omitted. Furthermore, at least part of the configuration of the above embodiments may be added to or substituted for the configuration of another of the above embodiments.
(f)上述した多層プリント基板の他、当該多層プリント基板を構成要素とするシステム、多層プリント基板のインピーダンス調整方法など、種々の形態で本開示を実現することもできる。 (f) In addition to the multilayer printed circuit board described above, the present disclosure can also be realized in various forms, such as a system that includes the multilayer printed circuit board as a component, or a method for adjusting the impedance of a multilayer printed circuit board.
1…多層プリント基板、10…電子部品、12~18…配線パターン、22,24…LVH(レーザビアホール)、26…IVH(インナービアホール)、32,33…グラウンドパターン、D1~D7…誘電体層、P1~P8…パターン層。 1...Multilayer printed circuit board, 10...Electronic components, 12-18...Wiring patterns, 22, 24...LVH (laser via holes), 26...IVH (inner via holes), 32, 33...Ground patterns, D1-D7...Dielectric layers, P1-P8...Pattern layers.
Claims (3)
前記多層プリント基板の内層側で2つ以上の前記誘電体層を貫通し、該2つ以上の前記誘電体層を挟む2つの前記パターン層に形成された配線パターン(16-18)同士を導通させるインナービアホール(26)と、
前記多層プリント基板において前記インナービアホールよりも表層側の前記誘電体層に設けられ、該誘電体層の表裏面に積層された前記パターン層の前記配線パターン(12-14、14-16)同士を導通させて、前記多層プリント基板の表層側の前記配線パターンと前記インナービアホールとの間の信号経路を形成するレーザビアホール(22、24)と、
を備え、前記レーザビアホールの両端に配置される複数の前記パターン層において、前記レーザビアホールの周囲のグラウンドパターンと前記レーザビアホールとの間のクリアランスは、前記レーザビアホールの表層側に比べて内層側が小さくなっている、多層プリント基板。 A multilayer printed circuit board in which a plurality of dielectric layers (D1 to D7) and a plurality of pattern layers (P1 to P8) are alternately stacked,
an inner via hole (26) that penetrates two or more of the dielectric layers on the inner layer side of the multilayer printed circuit board and electrically connects the wiring patterns (16-18) formed on the two pattern layers that sandwich the two or more dielectric layers;
laser via holes (22, 24) provided in the dielectric layer on the surface side of the inner via holes in the multilayer printed circuit board, for conducting the wiring patterns (12-14, 14-16) of the pattern layers laminated on the front and back surfaces of the dielectric layer to form a signal path between the wiring patterns on the surface side of the multilayer printed circuit board and the inner via holes;
and in the plurality of pattern layers arranged on both ends of the laser via hole, a clearance between the ground pattern around the laser via hole and the laser via hole is smaller on the inner layer side than on the surface layer side of the laser via hole.
前記インナービアホールの前記レーザビアホールとは反対側に接続される前記配線パターンのインピーダンスは、前記インナービアホールのインピーダンスと整合されている、多層プリント基板。 2. The multilayer printed circuit board according to claim 1,
The impedance of the wiring pattern connected to the opposite side of the inner via hole from the laser via hole is matched to the impedance of the inner via hole.
前記レーザビアホールの内層側に接続される前記配線パターンのインピーダンスは、当該配線パターンの両端に接続される2つのビアホールのインピーダンスの中間に設定されている、多層プリント基板。 3. The multilayer printed circuit board according to claim 1,
A multilayer printed circuit board, wherein the impedance of the wiring pattern connected to the inner layer side of the laser via hole is set to be intermediate between the impedances of two via holes connected to both ends of the wiring pattern.
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| JP2013070035A (en) | 2011-09-22 | 2013-04-18 | Ibiden Co Ltd | Multilayer printed wiring board |
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