特開 2017-135142 配線構造および前記配線構造を有するプリント配線基板

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2017-135142(P2017-135142A)

(43)【公開日】2017年8月3日

(54)【発明の名称】配線構造および前記配線構造を有するプリント配線基板

(51)【国際特許分類】

   H05K 1/02 20060101AFI20170707BHJP

【ＦＩ】

   H05K1/02 J

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2016-11391(P2016-11391)

(22)【出願日】2016年1月25日

(71)【出願人】

【識別番号】000101732

【氏名又は名称】アルパイン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100085453

【弁理士】

【氏名又は名称】野▲崎▼ 照夫

(72)【発明者】

【氏名】飯高 健治

【テーマコード（参考）】

5E338

【Ｆターム（参考）】

5E338AA11

5E338AA12

5E338BB25

5E338CC01

5E338CD14

5E338EE13

(57)【要約】

【課題】配線領域の占める面積を大幅に広げることなく配線パターン間のクロストークノイズを低減できる配線構造および前記配線構造を使用したプリント配線基板を提供する。
【解決手段】配線構造１は複数の配線パターン１１，１２，１３，１４を有している。平行配線部Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３では、隣り合う配線パターンの間隔Ｗｐを短くしている。経路変更配線部Ｄ１，Ｄ２では、配線パターン１１，１２，１３，１４がＸ方向に対して斜めに延びており、隣り合う配線パターンの間隔Ｗｄは、前記間隔Ｗｐよりも広くなっている。配線領域の占める面積が極端に広くなることがなく、しかも経路変更配線部Ｄ１，Ｄ２で配線パターンの間隔Ｗｄを広げることでクロストークノイズを低減することができる。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数本の配線パターンが設けられている配線構造において、
複数の前記配線パターンが第１の方向へ平行に延びる平行配線部と、前記平行配線部の途中にあって、個々の配線パターンが第１の方向と交差する向きに延びる経路変更配線部とが設けられており、
前記平行配線部での前記配線パターンの間隔よりも、前記経路変更配線部での前記配線パターンの間隔が広いことを特徴とする配線構造。

【請求項2】

前記第１の方向と直交する第２の方向に位置をずらして配置された２つの前記平行配線部の間に前記経路変更配線部が位置している請求項１記載の配線構造。

【請求項3】

第１の平行配線部と、前記第１の平行配線部と第２の方向に位置をずらして配置された第２の平行配線部と、前記第２の平行配線部と第２の方向に位置をずらして配置された第３の平行配線部とを有し、
前記第１の平行配線部と前記第２の平行配線部との間、および前記第２の平行配線部と前記第３の平行配線部との間に、前記経路変更配線部が設けられている請求項２記載の配線構造。

【請求項4】

前記第１の平行配線部を構成する前記配線パターンと、前記第３の平行配線部を構成する前記配線パターンとが、第１の方向において同一線上に位置している請求項３記載の配線構造。

【請求項5】

前記経路変更配線部では、前記配線パターンどうしが平行である請求項１ないし４のいずれかに記載の配線構造。

【請求項6】

基板の表面に請求項１ないし５のいずれかに記載の配線構造が設けられていることを特徴とするプリント配線基板。

【請求項7】

前記経路変更配線部に対向する箇所に、スルーホールが形成されている請求項６記載のプリント配線基板。

【請求項8】

前記経路変更配線部に対向する箇所に、電子部品が配置されている請求項６記載のプリント配線基板。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、硬質基板やフレキシブル基板上に形成される配線パターンの配線構造および前記配線構造を有するプリント配線基板に関する。

【背景技術】

【0002】

電子機器に設けられるプリント配線基板には複数本の配線パターンが形成されているが、機器の小型化に伴い配線パターンが密集配置される傾向にある。配線パターンが密集配置されて平行に配線されていると、隣り合う配線パターン間に相互キャパシタンスによる容量結合と相互インダクタンスによる誘導結合が発生しやすくなる。そのため、配線パターンにデジタル信号が与えられると、配線パターン間でクロストークノイズが発生し、このクロストークノイズは、信号の伝送レートが高くなるにつれて増大する。

【0003】

特許文献１には、前記クロストークの影響を低減する配線基板が示されている。この配線基板では、一方の配線が直線状に形成され、前記配線に沿って延びる他方の配線に折れ曲がりが形成されて、２本の配線が接近する箇所と離れる箇所とが交互に繰り返されるようになっている。

【0004】

特許文献１の記載によれば、直線状に延びる一方の配線と折れ曲がりを有する他方の配線とで信号が伝搬する長さが相違するため、配線間でクロストークが発生したときに、一方の配線と他方の配線とで、その発生タイミングがずれて、クロストークのエネルギを分散することができる、と記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００３−２５８３９４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

特許文献１に記載された配線基板は、直線状に延びる一方の配線と、折れ曲がりを有する配線とが並列しているため、配線の延びる方向と直交する方向において配線のためのスペースが広く必要になり、小型の配線基板に配置するのが困難になる。

【0007】

また、直線状に延びる一方の配線と、折り曲げられた他方の配線とで、配線長に差があるため、タイミング制御が必要となる高速インターフェースなどの回路設計には不向きである。

【0008】

本発明は上記従来の課題を解決するものであり、配線スペースを大幅に増大させることなく、また複数の配線パターンの配線長の差を小さくして、配線間のクロストークを低減できる構造とした配線基板および前記配線基板を有するプリント配線基板を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明は、複数本の配線パターンが設けられている配線構造において、
複数の前記配線パターンが第１の方向へ平行に延びる平行配線部と、前記平行配線部の途中にあって、個々の配線パターンが第１の方向と交差する向きに延びる経路変更配線部とが設けられており、
前記平行配線部での前記配線パターンの間隔よりも、前記経路変更配線部での前記配線パターンの間隔が広いことを特徴とするものである。

【0010】

本発明の配線構造は、前記第１の方向と直交する第２の方向に位置をずらして配置された２つの前記平行配線部の間に前記経路変更配線部が位置しているものとして構成できる。

【0011】

例えば本発明の配線構造は、第１の平行配線部と、前記第１の平行配線部と第２の方向に位置をずらして配置された第２の平行配線部と、前記第２の平行配線部と第２の方向に位置をずらして配置された第３の平行配線部とを有し、
前記第１の平行配線部と前記第２の平行配線部との間、および前記第２の平行配線部と前記第３の平行配線部との間に、前記経路変更配線部が設けられているものである。

【0012】

この場合に、前記第１の平行配線部を構成する前記配線パターンと、前記第３の平行配線部を構成する前記配線パターンとが、第１の方向において同一線上に位置しているものとすることが可能である。

【0013】

本発明の配線構造は、例えば、前記経路変更配線部では、前記配線パターンどうしが平行である。

【0014】

本発明のプリント配線基板は、基板の表面に前記いずれかに記載の配線構造が設けられていることを特徴とするものである。

【0015】

本発明のプリント配線基板は、前記経路変更配線部に対向する箇所に、スルーホールが形成されているものである。

【0016】

あるいは本発明のプリント配線基板は、前記経路変更配線部に対向する箇所に、電子部品が配置されているものである。

【発明の効果】

【0017】

本発明の配線構造およびプリント配線基板では、平行配線部で配線パターン間の間隔を狭めることで、第２の方向での配線スペースを狭くすることができる。また経路変更配線部で配線パターンの間隔を広げることができるので、配線パターン間の容量結合と誘導結合を低減でき、配線パターン間のクロストークノイズを低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明の第１の実施の形態の配線構造を示す平面図、

【図2】比較例の配線構造を示す平面図、

【図3】本発明の第２の実施の形態の配線構造を示す平面図、

【図4】本発明の第３の実施の形態の配線構造を示す平面図、

【図5】本発明の実施の形態のプリント配線基板の一部を示す平面図、

【図6】（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は、本発明の実施の形態の配線構造と比較例の配線構造を比較する説明図、

【図7】図７に示す実施の形態と比較例の配線構造でのクロストークノイズを比較する説明図、

【発明を実施するための形態】

【0019】

図１に、本発明の第１の実施の形態の配線構造１が平面図で示されている。
この配線構造１が硬質基板やフレキシブル基板の表面に形成されてプリント配線基板が構成されている。各図では、Ｘ方向が第１の方向で、Ｘ方向と直交するＹ方向が第２の方向である。

【0020】

配線構造１は、複数の配線パターン１１，１２，１３，１４を有している。配線パターン１１，１２，１３，１４は銅箔などの導電性金属層で形成されている。

【0021】

図１に示す配線構造１は、第１の平行配線部Ｐ１と第２の平行配線部Ｐ２および第３の平行配線部Ｐ３を有している。第１の平行配線部Ｐ１と第２の平行配線部Ｐ２および第３の平行配線部Ｐ３では、配線パターン１１，１２，１３，１４のうちの少なくとも２本が第１の方向（Ｘ方向）へ直線的に延び且つ平行に配置されている。互いに平行に配線された配線パターンの第２の方向（Ｙ方向）への間隔はＷｐである。

【0022】

第１の平行配線部Ｐ１と第３の平行配線部Ｐ３では、配線パターン１１，１２，１３，１４が、第１の方向（Ｘ方向）に延びる共通の仮想直線上に位置している。第２の平行配線層Ｐ２を構成する配線パターン１１，１２，１３，１４は、第１の平行配線部Ｐ１と第３の平行配線部Ｐ３を構成する配線パターン１１，１２，１３，１４に対して、第２の方向（Ｙ方向）へ位置ずれして形成されている。

【0023】

第１の平行配線部Ｐ１と第２の平行配線部Ｐ２との間に、第１の経路変更配線部Ｄ１が設けられ、第２の平行配線部Ｐ２と第３の平行配線部Ｐ３との間に、第２の経路変更配線部Ｄ２が設けられている。

【0024】

第１の経路変更配線部Ｄ１と第２の経路変更配線部Ｄ２では、配線パターン１１，１２，１３，１４が第１の方向（Ｘ方向）と交差する方向へ斜めに延びており、配線パターン１１，１２，１３，１４は互いに平行である。第１の経路変更配線部Ｄ１と第２の経路変更配線部Ｄ２では、配線パターン１１，１２，１３，１４のうちの少なくとも２本が第１の方向（Ｘ方向）へ引き離されており、少なくとも２本の配線パターンの間隔Ｗｄが、平行配線部Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３での前記間隔Ｗｐよりも広げられている。ここでの間隔Ｗｐは、いずれかの配線パターンに直交する線Ｌ１上で隣り合う配線パターンの間隔である。

【0025】

図１に示すように、第２の経路変更配線部Ｄ２に対向する領域に、基板を貫通するスルーホール１６が形成され、また第１の経路変更配線部Ｄ１と第２の経路変更配線部Ｄ２に対向する領域に、基板上に電子部品１７が実装されている。電子部品１７は、集積回路、抵抗器、コンデンサ、インダクタンス素子、スイッチ、コネクタなどである。平行配線部Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の間に、経路変更配線部Ｄ１，Ｄ２を設けることで、スルーホール１６や電子部品１７を迂回して配線パターン１１，１２，１３，１４を引き回すことができる。

【0026】

図２に比較例となる配線構造１Ａが示されている。
比較例の配線構造１Ａには、図１に示した第１の実施の形態の配線構造１と同じ太さの配線パターン１１，１２，１３，１４で構成されている。

【0027】

比較例の配線構造１Ａも、平行配線部Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃと経路変更配線部Ｄａ，Ｄｂが交互に形成されている。ただし、平行配線部Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃと経路変更配線部Ｄａ，Ｄｂの双方において、全ての配線パターン１１，１２，１３，１４において隣り合う配線パターンの間隔Ｗｐが同じである。図２に示す間隔Ｗｐは、図１に示す第１の実施の形態の配線構造１における平行配線部Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３での間隔Ｗｐと同じである。

【0028】

図１に示す第１の実施の形態の配線構造１は、第１の経路変更配線部Ｄ１と第２の経路変更配線部Ｄ２において、隣り合う配線パターンの間隔Ｗｄが広げられているため、隣り合う配線パターンどうしの容量結合や誘導結合を緩和でき、配線パターン間の信号のクロストークノイズを低減できる。ただし、図１に示す第１の実施の形態の配線構造１と、図２に示す比較例の配線構造１Ａとでは、第２の方向（Ｙ方向）での全体の幅寸法Ｂが同じであり、第１の実施の形態の配線構造１を採用するに際し、配線スペースを必要以上に広く確保する必要はない。また、全ての配線パターン１１，１２，１３，１４の配線長に大きな差が生じることもない。したがって、タイミグ制御が必要となる高速インターフェースでの配線構造としての使用に適したものとなる。

【0029】

図３に本発明の第２の実施の形態の配線構造２が示されている。
第２の実施の形態の配線構造２は、平行配線部における配線パターン１１，１２，１３，１４の間隔Ｗｐが、図１に示した配線構造１と同じである。

【0030】

配線構造２の経路変更配線部Ｄ３，Ｄ４では、配線パターン１１，１２，１３，１４が、第１の方向（Ｘ方向）と交差する方向へ斜めに延びているが、隣り合う配線パターンは平行ではなく、配線パターンの間隔Ｗｄ１が、場所によって相違している。ただし、経路変更配線部Ｄ３，Ｄ４での隣り合う配線パターンの間隔Ｗｄ１の平均値は、平行配線部における間隔Ｗｐよりも広くなっている。

【0031】

この配線構造２においても、第２の方向（Ｙ方向）に占める幅寸法Ｂの増大を防止でき、しかもクロストークノイズを低減できる。また、経路変更配線部Ｄａ，Ｄｂにおいて、隣り合う配線パターンを平行ではなく、場所によって間隔Ｗｄ１が変化するように形成されていると、相互インダクタンスによる誘導結合を低減でき、クロストークノイズをさらに低減できるようになる。

【0032】

図４に本発明の第３の実施の形態の配線構造３が示されている。
この配線構造３では、平行配線部で配線パターン１１，１２，１３の間隔Ｗｐが、前記各実施の形態と同じである。経路変更配線部Ｄ５では、各配線パターン１１，１２，１３が直角に曲げられている。

【0033】

この配線構造３でも、Ｙ方向の幅寸法を増大させることなく、クロストークノイズを低減できるようになる。

【0034】

図５には、図１に示す配線構造１を応用したプリント配線基板２０の一部が示されている。

【0035】

プリント配線基板２０は、硬質またはフレキシブルな基板の表面に複数の配線パターン２１が形成されている。この配線構造には、平行配線部Ｐ１０，Ｐ１１と経路変更配線部Ｄ１１が設けられている。経路変更配線部Ｄ１１では、各配線パターンが、第１の方向と交差して斜めに延びており、配線パターンは第１の方向（Ｘ方向）に間隔を空けて形成されている。

【0036】

経路変更配線部Ｄ１１において隣り合う配線パターンの間隔Ｗｄを広げることにより、配線パターン間のクロストークノイズを低減できるようになっている。また、平行配線部Ｐ１０，Ｐ１１では、配線パターン２１のＹ方向の間隔Ｗｐを狭くできるため、狭い配線領域内で配線パターン２１を密集させて配置することができる。

【0037】

図６に、本発明の実施の形態と比較例とが示されている。図６（Ｃ）に、図１に示したのと同じ本発明の第１の実施の形態の配線構造１が示されている。図６（Ａ）に、図２に示したのと同じ比較例の配線構造１Ａが示されている。図６（Ｂ）に第２の比較例の配線構造１Ｂが示されている。この配線構造１Ｂは、特許文献１に記載されている配線構造にほぼ一致している。

【0038】

図６（Ｃ）に示す配線構造１は、全ての配線パターン１１，１２，１３，１４の幅寸法が０．１ｍｍである。平行配線部における隣り合う配線パターンの間隔Ｗｐは０．１ｍｍであり、経路変更配線部における隣り合う配線パターンの間隔Ｗｄは０．３ｍｍである。平行配線部が第２の方向（Ｙ方向）に位置ずれしている距離Ｅは０．４ｍｍである。経路変更配線部での配線パターン１１，１２，１３，１４のＸ方向に対する角度θは４５度である。

【0039】

図６（Ａ）に示す比較例の配線構造１Ａは、全ての配線パターン１１，１２，１３，１４の幅寸法が０．１ｍｍである。平行配線部における隣り合う配線パターンの間隔Ｗｐと、経路変更配線部における隣り合う配線パターンの間隔Ｗｄは共に０．１ｍｍである。平行配線部が第２の方向（Ｙ方向）に位置ずれしている距離Ｅは０．４ｍｍである。経路変更配線部での配線パターン１１，１２，１３，１４のＸ方向に対する角度θは４５度である。

【0040】

図６（Ｃ）に示す比較例の配線構造１Ｂは、全ての配線パターン１１，１２，１３，１４の幅寸法が０．１ｍｍである。隣り合う配線パターンの間隔は最小値Ｗminが０．１ｍｍで、最大値Ｗmaxが０．４ｍｍである。平行配線部が第２の方向（Ｙ方向）に位置ずれしている距離Ｅは０．４ｍｍである。経路変更配線部での配線パターン１１，１２，１３，１４のＸ方向に対する角度θは４５度である。

【0041】

図６（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）では各配線構造が占める領域にハッチングが付されている。図６（Ａ）に示す比較例の配線構造１Ａの占める面積（ハッチングを付した領域の面積）を「１」としたときに、図６（Ｂ）に示す第２の比較例の配線構造１Ｂの占める面積（ハッチングを付した領域の面積）は「１．４４」であり、図６（Ｃ）に示す本発明の第１の実施の形態の配線構造１の占める面積（ハッチングを付した領域の面積）は「１．１６」である。

【0042】

図６（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）に示す配線パターンのＸ方向の配線距離を１００ｍｍとしたときに、配線パターン相互の配線長の差は、図６（Ａ）に示す比較例の配線構造１Ａと図６（Ｃ）に示す実施の形態の配線構造１において、０ｍｍであり、配線長の差の割合は０％である。一方で、図６（Ｂ）に示す第２の比較例の配線構造１Ｂは、配線パターン相互の配線長の差が１３ｍｍであり、配線長の差の割合は１３％である。

【0043】

上記のように、本発明の実施の形態の配線構造１は、必要となる配線領域を狭くでき、且つ配線パターンの配線長の差が大きく生じることもない。

【0044】

図７は、図６（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）に示す配線構造１Ａ，１Ｂ，１Ｃのクロストークノイズを比較している。

【0045】

隣り合う配線パターンの一方に、最大電圧３．３Ｖ、立ち上がり時間１００ｐｓＨｚ，ディユーティ比５０％の矩形波信号を与え、矩形波信号の立ち上がりに発生するクロストークノイズを測定した。図７には、クロストークノイズを拡大して示している。本発明の実施の形態の配線構造１は、比較例の配線構造１Ａ，１Ｂよりもクロストークノイズが改善されているのが解る。

【符号の説明】

【0046】

１，１Ａ，１Ｂ，２，３ 配線構造
１１，１２，１３，１４ 配線パターン
１６ スルーホール
１７ 電子部品
２０ プリント配線基板
２１ 配線パターン
Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ１０，Ｐ１１，Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃ 平行配線部
Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４，Ｄ５，Ｄ１１，Ｄａ，Ｄｂ 経路変更配線部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】