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特許7497232プリント回路板、プリント配線板、及び電子機器

書誌要約請求の範囲詳細な説明課題実施例実施するための形態図面の説明

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-05-31

(45)【発行日】2024-06-10

(54)【発明の名称】プリント回路板、プリント配線板、及び電子機器

(51)【国際特許分類】

H05K 1/02 20060101AFI20240603BHJP

H05K 3/46 20060101ALI20240603BHJP

【ＦＩ】

H05K1/02 P

H05K1/02 J

H05K3/46 Z

【請求項の数】 14

(21)【出願番号】P 2020114241

(22)【出願日】2020-07-01

(65)【公開番号】P2021027337

(43)【公開日】2021-02-22

【審査請求日】2023-06-21

(31)【優先権主張番号】P 2019144514

(32)【優先日】2019-08-06

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000001007

【氏名又は名称】キヤノン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110003133

【氏名又は名称】弁理士法人近島国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】松本昇司

【審査官】ゆずりは広行

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１２－１５１３６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０５５８３４６８（ＵＳ，Ａ）

【文献】特開２００６－１９０８７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－１０７１１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０６－２６０７７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１０６７８７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０５Ｋ１／０２

Ｈ０５Ｋ３／４６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

信号端子を含む電気部品と、
前記電気部品が実装されたプリント配線板と、を備え、
前記プリント配線板は、前記信号端子に接続された信号配線を有し、
前記信号配線は、この順に連続して配置された第１配線部、第２配線部、第３配線部、及び第４配線部を含み、
前記第４配線部には、前記信号端子が接合され、
前記第２配線部の第２特性インピーダンスは、前記第１配線部の第１特性インピーダンスよりも低く、
前記第３配線部の第３特性インピーダンスは、前記第１特性インピーダンスよりも高く、
前記第４配線部と前記信号端子とで形成された一体構造の第４特性インピーダンスは、前記第１特性インピーダンスよりも低いことを特徴とするプリント回路板。

【請求項2】

前記電気部品は、前記信号端子と連続する第５配線部を含み、
前記第５配線部の第５特性インピーダンスは、前記第１特性インピーダンスよりも高いことを特徴とする請求項１に記載のプリント回路板。

【請求項3】

前記第２特性インピーダンスは、前記第４特性インピーダンスよりも高く、
前記第５特性インピーダンスは、前記第３特性インピーダンスよりも高いことを特徴とする請求項２に記載のプリント回路板。

【請求項4】

前記第１配線部に入力されるパルス信号の立ち上がり時間をｔｒ、前記パルス信号の伝播速度をｖｏ、前記第１特性インピーダンスをＺ１、前記第４特性インピーダンスをＺ４、前記第５特性インピーダンスをＺ５、前記第２配線部の長さをＬ２、前記第３配線部の長さをＬ３としたとき、

【数1】

かつ、

【数2】

の関係を満たすことを特徴とする請求項２又は３に記載のプリント回路板。

【請求項5】

前記第１配線部に入力されるパルス信号の立ち上がり時間をｔｒ、前記パルス信号の伝播速度をｖｏ、前記第４配線部の長さをＬ４としたとき、

【数3】

の関係を満たすことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のプリント回路板。

【請求項6】

前記第１配線部、前記第２配線部、前記第３配線部、及び前記第４配線部は、前記プリント配線板において前記電気部品が実装される側の表層に配置されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のプリント回路板。

【請求項7】

前記プリント配線板は、前記表層に隣接する内層に配置されたグラウンドパターンを有し、
前記グラウンドパターンは、平面視で、前記第４配線部と重なる位置に形成された開口部を有することを特徴とする請求項６に記載のプリント回路板。

【請求項8】

信号端子を含む電気部品と、
前記電気部品が実装されたプリント配線板と、を備え、
前記プリント配線板は、前記信号端子に接続された信号配線を有し、
前記信号配線は、この順に連続して配置された第１配線部、第２配線部、第３配線部、及び第４配線部を含み、
前記第４配線部には、前記信号端子が接合され、
前記第２配線部の配線幅は、前記第１配線部の配線幅よりも広く、
前記第３配線部の配線幅は、前記第１配線部の配線幅よりも狭く、
前記第４配線部の配線幅は、前記第１配線部の配線幅よりも広いことを特徴とするプリント回路板。

【請求項9】

前記信号配線を一対有し、前記一対の信号配線において、差動信号が伝送されることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載のプリント回路板。

【請求項10】

前記電気部品がコネクタであることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載のプリント回路板。

【請求項11】

前記プリント配線板に実装された半導体装置を更に備え、
前記半導体装置は、前記信号配線に接続され、前記信号配線に信号を出力する端子を有することを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載のプリント回路板。

【請求項12】

電気部品が実装されるプリント配線板であって、
前記電気部品の信号端子に接続される信号配線を有し、
前記信号配線は、
連続して配置された第１配線部、第２配線部、第３配線部、及び第４配線部を含み、
前記第４配線部には、前記信号端子が接合可能であり、
前記第２配線部の特性インピーダンスは、前記第１配線部の特性インピーダンスよりも低く、
前記第３配線部の特性インピーダンスは、前記第１配線部の特性インピーダンスよりも高く、
前記第４配線部の特性インピーダンスは、前記第１配線部の特性インピーダンスよりも低いことを特徴とするプリント配線板。

【請求項13】

電気部品が実装されるプリント配線板であって、
前記電気部品の信号端子に接続される信号配線を有し、
前記信号配線は、
連続して配置された第１配線部、第２配線部、第３配線部、及び第４配線部を含み、
前記第４配線部には、前記信号端子が接合可能であり、
前記第２配線部の配線幅は、前記第１配線部の配線幅よりも広く、
前記第３配線部の配線幅は、前記第１配線部の配線幅よりも狭く、
前記第４配線部の配線幅は、前記第１配線部の配線幅よりも広いことを特徴とするプリント配線板。

【請求項14】

筐体と、
前記筐体の内部に配置された、請求項１乃至１１のいずれか１項に記載のプリント回路板と、を備えたことを特徴とする電子機器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、プリント回路板における配線の技術に関する。

【背景技術】

【0002】

プリント回路板は、信号の伝送に用いられる信号配線を含んでいる。信号配線を設計する際の制約事項の１つに、電気部品が実装されるパッドの形状がある。パッドは、信号配線に含まれる主配線よりも配線幅が広いのが一般的である。このため、主配線の特性インピーダンスに対しパッドの特性インピーダンスが低下し、主配線とパッドとの境界で特性インピーダンスの不整合が発生する。特性インピーダンスの不整合は、信号波形の品質に影響を及ぼす。特許文献１には、パッドにおける特性インピーダンスの不整合を抑制する技術として、パッドに対向するグラウンドプレーンにくり抜き部が形成されている技術が提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１４－１１６５４１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、信号配線における信号の伝送速度は、高速化の傾向にある。信号の伝送速度の高速化に伴い、信号に要求される品質は、従来よりも高いものとなってきており、プリント回路板には更なる改良が求められていた。

【0005】

本発明は、信号の品質を向上させることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明のプリント回路板は、信号端子を含む電気部品と、前記電気部品が実装されたプリント配線板と、を備え、前記プリント配線板は、前記信号端子に接続された信号配線を有し、前記信号配線は、この順に連続して配置された第１配線部、第２配線部、第３配線部、及び第４配線部を含み、前記第４配線部には、前記信号端子が接合され、前記第２配線部の第２特性インピーダンスは、前記第１配線部の第１特性インピーダンスよりも低く、前記第３配線部の第３特性インピーダンスは、前記第１特性インピーダンスよりも高く、前記第４配線部と前記信号端子とで形成された一体構造の第４特性インピーダンスは、前記第１特性インピーダンスよりも低いことを特徴とする。

【0007】

また、本発明のプリント回路板は、信号端子を含む電気部品と、前記電気部品が実装されたプリント配線板と、を備え、前記プリント配線板は、前記信号端子に接続された信号配線を有し、前記信号配線は、この順に連続して配置された第１配線部、第２配線部、第３配線部、及び第４配線部を含み、前記第４配線部には、前記信号端子が接合され、前記第２配線部の配線幅は、前記第１配線部の配線幅よりも広く、前記第３配線部の配線幅は、前記第１配線部の配線幅よりも狭く、前記第４配線部の配線幅は、前記第１配線部の配線幅よりも広いことを特徴とする。

【0008】

また、本発明のプリント配線板は、電気部品が実装されるプリント配線板であって、前記電気部品の信号端子に接続される信号配線を有し、前記信号配線は、連続して配置された第１配線部、第２配線部、第３配線部、及び第４配線部を含み、前記第４配線部には、前記信号端子が接合可能であり、前記第２配線部の特性インピーダンスは、前記第１配線部の特性インピーダンスよりも低く、前記第３配線部の特性インピーダンスは、前記第１配線部の特性インピーダンスよりも高く、前記第４配線部の特性インピーダンスは、前記第１配線部の特性インピーダンスよりも低いことを特徴とする。

【0009】

また、本発明のプリント配線板は、電気部品が実装されるプリント配線板であって、前記電気部品の信号端子に接続される信号配線を有し、前記信号配線は、連続して配置された第１配線部、第２配線部、第３配線部、及び第４配線部を含み、前記第４配線部には、前記信号端子が接合可能であり、前記第２配線部の配線幅は、前記第１配線部の配線幅よりも広く、前記第３配線部の配線幅は、前記第１配線部の配線幅よりも狭く、前記第４配線部の配線幅は、前記第１配線部の配線幅よりも広いことを特徴とする。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、信号の品質が向上する。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】第１実施形態に係る電子機器の説明図である。

【図2】第１実施形態に係る処理モジュールの斜視図である。

【図3】（ａ）は、第１実施形態に係る処理モジュールの一部分の平面図である。（ｂ）は、第１実施形態に係る処理モジュールの一部分の断面図である。

【図4】（ａ）は、第２実施形態に係る処理モジュールの一部分の平面図である。（ｂ）は、第２実施形態に係る処理モジュールの一部分の断面図である。

【図5】第３実施形態に係る処理モジュールの斜視図である。

【図6】（ａ）は、第３実施形態に係る処理モジュールの一部分の平面図である。（ｂ）は、第３実施形態に係る処理モジュールの一部分の断面図である。

【図7】（ａ）は、第４実施形態に係る処理モジュールの一部分の平面図である。（ｂ）は、第４実施形態に係る処理モジュールの一部分の断面図である。

【図8】（ａ）は、実施例のシミュレーション結果を示すグラフである。（ｂ）は、実施例における信号の説明図である。

【図9】（ａ）は、実施例のシミュレーション結果を示すグラフである。（ｂ）は、実施例における信号の説明図である。

【図10】（ａ）は、比較例１の処理モジュールの一部分の平面図である。（ｂ）は、比較例２の処理モジュールの一部分の平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明を実施するための形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。

【0013】

［第１実施形態］
図１は、第１実施形態に係る電子機器の一例としての撮像装置であるデジタルカメラ６００の説明図である。撮像装置であるデジタルカメラ６００は、レンズ交換式のデジタルカメラであり、カメラ本体６０１を備える。カメラ本体６０１には、レンズを含むレンズユニット（レンズ鏡筒）６０２が着脱可能となっている。カメラ本体６０１は、筐体６１１と、筐体６１１の内部に配置された、処理モジュール３００及びセンサモジュール９００と、を備えている。処理モジュール３００は、プリント回路板の一例であり、半導体モジュールの一例でもある。処理モジュール３００とセンサモジュール９００とは不図示のケーブルで電気的に接続されている。

【0014】

センサモジュール９００は、撮像素子であるイメージセンサ７００と、プリント配線板８００と、を有する。イメージセンサ７００は、プリント配線板８００に実装されている。イメージセンサ７００は、例えばＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサ又はＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサである。イメージセンサ７００は、レンズユニット６０２を介して入射した光を電気信号に変換する機能を有する。

【0015】

処理モジュール３００は、半導体装置１００と、電気部品の一例であるコネクタ４００と、プリント配線板２００と、を有する。半導体装置１００及びコネクタ４００は、プリント配線板２００に実装されている。プリント配線板２００は、リジッド基板である。半導体装置１００は、例えばデジタルシグナルプロセッサであり、イメージセンサ７００から電気信号を取得し、取得した電気信号を補正する処理を行い、画像データを生成する機能を有する。

【0016】

コネクタ４００は、例えばＵＳＢ（Universal Serial Bus）コネクタ又はＨＤＭＩ（登録商標）（High-Definition Multimedia Interface）コネクタなど、外部機器とのインタフェースとなるコネクタである。コネクタ４００は、不図示のＵＳＢケーブルのコネクタ又はＨＤＭＩ（登録商標）ケーブルのコネクタが挿脱される挿入口４０１を有し、挿入口４０１がカメラ本体６０１の筐体６１１から外部に露出するように、筐体６１１の内部に配置されている。

【0017】

図２は、第１実施形態に係る処理モジュール３００の斜視図である。半導体装置１００は、半導体パッケージであり、第１実施形態では、ＢＧＡ（Ball Grid Array）の半導体パッケージである。

【0018】

プリント配線板２００は、半導体装置１００とコネクタ４００とを電気的に接続する信号配線２５０を有する。信号配線２５０は、半導体装置１００からコネクタ４００へデジタル信号を伝送するための配線である。なお、図２に示すプリント配線板２００において、信号配線２５０以外の配線、例えば電源配線、グラウンド配線、信号配線２５０以外の信号配線の図示は省略している。

【0019】

なお、図２では、信号が伝送される信号配線２５０を１つだけ図示しているが、信号配線２５０が複数あってもよい。この場合、複数の信号配線２５０でバス配線が構成されていてもよい。

【0020】

信号配線２５０は、配線方向、即ち信号配線２５０の長手方向であるＸ方向に延在するよう形成されている。信号配線２５０の厚み方向をＺ方向、信号配線２５０の幅方向をＹ方向とする。Ｚ方向は、プリント配線板２００の厚み方向でもあり、プリント配線板２００を平面視する方向でもある。

【0021】

信号配線２５０は、Ｘ方向の第１端部である端部２５１と、端部２５１とは反対側のＸ方向の第２端部である端部２５２と、を有する。半導体装置１００は、デジタル信号を出力する端子１０１を有する。端子１０１は、信号配線２５０の端部２５１に接続されている。信号配線２５０において伝送されるデジタル信号の伝送速度は、１Ｇｂｐｓ（Giga Bits Per Second）以上である。デジタル信号は、第１実施形態ではシングルエンド信号である。信号配線２５０の材質は、銅や金などの導電性を有する金属材料を含んでいる。

【0022】

図３（ａ）は、第１実施形態に係る処理モジュール３００の一部分の平面図である。図３（ｂ）は、第１実施形態に係る処理モジュール３００の一部分の断面図である。プリント配線板２００は、絶縁体層２３１，２３２，２３３を挟んで積層して配置された４層の導体層２２１，２２２，２２３，２２４を含むプリント配線板である。導体層２２１，２２４が表層、即ち外層であり、導体層２２２，２２３が内層である。導体層２２１は、半導体装置１００及びコネクタ４００が実装される側の表層である。なお、導体層２２１，２２４上に不図示のソルダーレジストが設けられていてもよい。

【0023】

信号配線２５０は、導体層２２１に配置されている。信号配線２５０のＺ方向の厚みは、ＸＹ方向に亘って一定である。絶縁体層２３１を挟んで導体層２２１に隣接する導体層２２２には、平面状のグラウンドパターン２６２が配置されている。導体層２２３には、平面状のグラウンドパターン２６３が配置されている。導体層２２４には、信号配線２５０以外の信号配線２６４が配置されている。

【0024】

コネクタ４００は、表面実装形の電気部品であり、信号端子である端子４１４を有する。端子４１４は、ピン形状である。端子４１４は、信号配線２５０の端部２５２に接続されている。端子４１４は、信号の入力を受ける端子である。信号配線２５０における信号の伝送方向をＸ１方向とする。

【0025】

信号配線２５０は、Ｘ方向に連続して配置された配線部２１１，２１２，２１３，２１４を含む。配線部２１１は第１配線部、配線部２１２は第２配線部、配線部２１３は第３配線部、配線部２１４は第４配線部である。本実施形態では、Ｘ１方向に向かって、配線部２１１、配線部２１２、配線部２１３、及び配線部２１４の順にこれら配線部２１１～２１４が連続して配列されている。コネクタ４００は、端子４１４と連続する配線部４１５を有する。配線部４１５は、第５配線部であり、コネクタ４００の内部配線である。

【0026】

配線部２１１は、主配線であり、配線部２１１～２１４の中でＸ方向に最も長い。配線部２１４は、コネクタ４００の端子４１４がはんだで接合可能なパッドである。配線部２１４に端子４１４が接合されることで、配線部２１４及び端子４１４により一体構造３１４が形成される。パッドである配線部２１４は、Ｚ方向に見て、矩形形状である。

【0027】

ここで、配線部２１１の特性インピーダンスをＺ１、配線部２１２の特性インピーダンスをＺ２、配線部２１３の特性インピーダンスをＺ３とする。また、配線部２１４と端子４１４とで形成された一体構造３１４の特性インピーダンスをＺ４とする。また、配線部４１５の特性インピーダンスをＺ５とする。また、配線部２１４のみの特性インピーダンスをＺ１４とする。特性インピーダンスＺ１が第１特性インピーダンス、特性インピーダンスＺ２が第２特性インピーダンス、特性インピーダンスＺ３が第３特性インピーダンスである。また、特性インピーダンスＺ４が第４特性インピーダンス、特性インピーダンスＺ５が第５特性インピーダンスである。

【0028】

また、配線部２１１のＹ方向の配線幅をＷ１、配線部２１２のＹ方向の配線幅をＷ２、配線部２１３のＹ方向の配線幅をＷ３、配線部２１４のＹ方向の配線幅をＷ４とする。また、配線部２１１のＸ方向の長さをＬ１、配線部２１２のＸ方向の長さをＬ２、配線部２１３のＸ方向の長さをＬ３、配線部２１４のＸ方向の長さをＬ４とする。

【0029】

ここで、比較のため、比較例１の処理モジュールについて説明する。図１０（ａ）は、比較例１の処理モジュール３００Ｘの一部分の平面図である。処理モジュール３００Ｘは、第１実施形態と同様のコネクタ４００と、第１実施形態のプリント配線板２００とは異なる比較例１のプリント配線板２００Ｘとを有する。

【0030】

プリント配線板２００Ｘは、第１実施形態の信号配線２５０とは異なる構成の信号配線２５０Ｘを有する。なお、それ以外の構成は第１実施形態のプリント配線板２００と同様である。信号配線２５０Ｘは、配線部２１１Ｘと、配線部２１１Ｘに連続する配線部２１４Ｘと、を有する。配線部２１４Ｘは、コネクタ４００の端子４１４がはんだで接合可能なパッドである。配線部２１４Ｘに端子４１４が接合されることで、配線部２１４Ｘ及び端子４１４により一体構造３１４Ｘが形成される。

【0031】

配線部２１４Ｘの配線幅Ｗ４Ｘは、配線部２１１Ｘの配線幅Ｗ１Ｘよりも広い。よって、配線部２１４Ｘの特性インピーダンスＺ１４Ｘは、配線部２１１Ｘの特性インピーダンスＺ１Ｘよりも低い。このため、配線部２１１Ｘと配線部２１４Ｘとの間に特性インピーダンスの不整合が生じる。

【0032】

更に配線部２１４Ｘにコネクタ４００の端子４１４が接合されているとき、配線部２１４Ｘと端子４１４との一体構造３１４Ｘの特性インピーダンスＺ４Ｘは、電気部品が実装されていない場合の配線部２１４Ｘのみの特性インピーダンスＺ１４Ｘよりも低い。配線部２１４Ｘと端子４１４との一体構造３１４ＸのＺ方向の厚みが、端子４１４のＺ方向の厚みよりも厚いため、グラウンドパターン２６２（図３（ｂ））と電磁結合によるキャパシタンス成分が増加するためである。よって、特性インピーダンスＺ１Ｘと特性インピーダンスＺ４Ｘとの差（Ｚ１Ｘ－Ｚ４Ｘ）は、特性インピーダンスＺ１Ｘと特性インピーダンスＺ１４Ｘとの差（Ｚ１Ｘ－Ｚ１４Ｘ）よりも大きい。

【0033】

第１実施形態においても、図３（ａ）に示す配線部２１４の配線幅Ｗ４は、配線部２１１の配線幅Ｗ１よりも広い。よって、配線部２１４の特性インピーダンスＺ１４は、配線部２１１の特性インピーダンスＺ１よりも低い。更に、配線部２１４にコネクタ４００の端子４１４が接合されているとき、配線部２１４と端子４１４との一体構造３１４の特性インピーダンスＺ４は、電気部品が実装されていない場合の配線部２１４の特性インピーダンスＺ１４よりも低い。よって、特性インピーダンスＺ１と特性インピーダンスＺ４との差（Ｚ１－Ｚ４）は、特性インピーダンスＺ１と特性インピーダンスＺ１４との差（Ｚ１－Ｚ１４）よりも大きい。

【0034】

第１実施形態では、配線部２１１と配線部２１４との間には、配線部２１２及び配線部２１３が配置されている。配線部２１２及び配線部２１３は、特性インピーダンスＺ１と特性インピーダンスＺ４との差（Ｚ１－Ｚ４）によるデジタル信号の電圧の乱れを制御するためのものである。２つの配線部２１２，２１３で制御配線部２１０が構成されている。

【0035】

第１実施形態では、配線部２１１～２１４のＺ方向の厚みは同一である。配線部２１２の配線幅Ｗ２は、配線部２１１の配線幅Ｗ１よりも広い。したがって、配線部２１２の特性インピーダンスＺ２は、配線部２１１の特性インピーダンスＺ１よりも低い。配線部２１３の配線幅Ｗ３は、配線部２１１の配線幅Ｗ１よりも狭い。したがって、配線部２１３の特性インピーダンスＺ３は、配線部２１１の特性インピーダンスＺ１よりも高い。制御配線部２１０が配線部２１１と配線部２１４との間に配置されることにより、一体構造３１４と配線部２１３における特性インピーダンスの不整合によって生じる信号の反射を比較例の一体構造３１４Ｘと配線部２１１Ｘとの形態より低減することができる。また、制御配線部２１０の配線部２１３より配線部２１２の特性インピーダンスが低いため、配線部２１３と一体構造３１４における特性インピーダンスの不整合によって生じる信号の反射をさらに低減できる。これによりデジタル信号の電圧波形の乱れ、即ち最大ピーク値と最小ピーク値の差が抑制されるので、伝送されるデジタル信号の品質が向上する。

【0036】

特性インピーダンスＺ２は、特性インピーダンスＺ４以下であってもよいが、伝送されるデジタル信号の電圧を安定させる点で、特性インピーダンスＺ４よりも高いのが好ましい。また、特性インピーダンスＺ３は、特性インピーダンスＺ５以上であってもよいが、伝送されるデジタル信号の電圧波形を安定させる点で、特性インピーダンスＺ５よりも低いのが好ましい。

【0037】

［第２実施形態］
第２実施形態において電子機器の一例であるデジタルカメラの構成ついて説明する。なお第２実施形態では、デジタルカメラに含まれる処理モジュールの構成が第１実施形態と異なる。そのため、処理モジュールについて説明する。図４（ａ）は、第２実施形態に係る処理モジュール３００Ａの一部分の平面図である。図４（ｂ）は、第２実施形態に係る処理モジュール３００Ａの一部分の断面図である。なお、第２実施形態において、第１実施形態と同様の構成については、同一符号を付して説明を省略する。

【0038】

プリント回路板の一例である処理モジュール３００Ａは、プリント配線板２００Ａと、プリント配線板２００Ａに実装されたコネクタ４００を備える。なお、図示は省略するが、処理モジュール３００Ａは、第１実施形態と同様、図２の半導体装置１００を備える。半導体装置１００は、プリント配線板２００Ａに実装されている。

【0039】

プリント配線板２００Ａは、第１実施形態と同様、絶縁体層２３１，２３２，２３３を挟んで積層して配置された４層の導体層２２１，２２２，２２３，２２４を含むプリント配線板である。

【0040】

第２実施形態では、導体層２２１には、第１実施形態と同様、信号配線２５０が配置されている。導体層２２２には、第１実施形態のグラウンドパターン２６２（図３（ｂ））とは異なる平面状のグラウンドパターン２６２Ａが配置されている。

【0041】

グラウンドパターン２６２Ａは、プリント配線板２００Ａを平面視して、即ちＺ方向に見て、信号配線２５０の配線部２１４のうち少なくとも一部と重なる開口部Ｈ１を有する。第２実施形態では、Ｚ方向に見て、開口部Ｈ１は、配線部２１４の全部と重なる。

【0042】

グラウンドパターン２６２Ａに開口部Ｈ１が形成されているため、第２実施形態における一体構造３１４の特性インピーダンスＺ４は、第１実施形態における一体構造３１４の特性インピーダンスＺ４よりも高くなる。つまり、第２実施形態によれば、第１実施形態よりも特性インピーダンスＺ１と特性インピーダンスＺ４との差を小さくすることができる。これにより、デジタル信号の品質を更に向上させることができる。

【0043】

［第３実施形態］
第３実施形態において電子機器の一例であるデジタルカメラの構成ついて説明する。なお第３実施形態では、デジタルカメラに含まれる処理モジュールの構成が第１実施形態と異なる。そのため、処理モジュールについて説明する。図５は、第３実施形態に係る処理モジュール３００Ｂの斜視図である。なお、第３実施形態において、第１実施形態と同様の構成については、同一符号を付して説明を省略する。

【0044】

処理モジュール３００Ｂは、半導体装置１００Ｂと、電気部品の一例であるコネクタ４００Ｂと、プリント配線板２００Ｂと、を有する。半導体装置１００Ｂ及びコネクタ４００Ｂは、プリント配線板２００Ｂに実装されている。プリント配線板２００Ｂは、リジッド基板である。半導体装置１００Ｂは、例えばデジタルシグナルプロセッサである。コネクタ４００Ｂは、不図示のＵＳＢケーブルのコネクタ又はＨＤＭＩ（登録商標）ケーブルのコネクタが挿脱される挿入口４０１Ｂを有する。

【0045】

プリント配線板２００Ｂは、第１実施形態の信号配線２５０と同様の構成の信号配線を一対有する。即ち、プリント配線板２００Ｂは、半導体装置１００Ｂとコネクタ４００Ｂとを電気的に接続する一対の信号配線２５０_１，２５０_２を有する。各信号配線２５０_１，２５０_２は、第１実施形態の信号配線２５０と同様の構成であるが、伝送されるデジタル信号が第１実施形態と異なる。即ち、第１実施形態では、信号配線２５０において伝送されるデジタル信号がシングルエンド信号であったが、第２実施形態では、一対の信号配線２５０_１，２５０_２において伝送されるデジタル信号が差動信号である。一対の信号配線２５０_１，２５０_２は、隣り合って配置されている。

【0046】

なお、図５に示すプリント配線板２００Ｂにおいて、信号配線２５０_１，２５０_２以外の配線、例えば電源配線、グラウンド配線、信号配線２５０_１，２５０_２以外の信号配線の図示は省略している。一対の信号配線２５０_１，２５０_２が複数あってもよく、これら配線でバス配線が構成されていてもよい。

【0047】

信号配線２５０_１，２５０_２は、Ｘ方向の第１端部である端部２５１_１，２５１_２と、端部２５１_１，２５１_２とは反対側のＸ方向の第２端部である端部２５２_１，２５２_２と、を有する。半導体装置１００Ｂは、差動信号を出力する端子１０１_１，１０１_２を有する。端子１０１_１，１０１_２は、信号配線２５０_１，２５０_２の端部２５１_１，２５１_２に接続されている。信号配線２５０_１，２５０_２において伝送されるデジタル信号の伝送速度は、１Ｇｂｐｓ以上である。信号配線２５０_１，２５０_２の材質は、銅や金などの導電性を有する金属材料を含んでいる。

【0048】

図６（ａ）は、第３実施形態に係る処理モジュール３００Ｂの一部分の平面図である。図６（ｂ）は、第３実施形態に係る処理モジュール３００Ｂの一部分の断面図である。プリント配線板２００Ｂは、第１実施形態と同様、絶縁体層２３１，２３２，２３３を挟んで積層して配置された４層の導体層２２１，２２２，２２３，２２４を含むプリント配線板である。

【0049】

第３実施形態では、導体層２２１には、一対の信号配線２５０_１，２５０_２が配置されている。絶縁体層２３１を挟んで導体層２２１に隣接する導体層２２２には、平面状のグラウンドパターン２６２が配置されている。導体層２２３には、平面状のグラウンドパターン２６３が配置されている。導体層２２４には、信号配線２５０_１，２５０_２以外の信号配線２６４が配置されている。

【0050】

コネクタ４００Ｂは、表面実装形の電気部品であり、信号端子である一対の端子４１４_１，４１４_２を有する。各端子４１４_１，４１４_２は、ピン形状である。各端子４１４_１，４１４_２は、各信号配線２５０_１，２５０_２の端部２５２_１，２５２_２に接続されている。一対の端子４１４_１，４１４_２は、差動信号の入力を受ける端子である。一対の信号配線２５０_１，２５０_２における差動信号の伝送方向をＸ１方向とする。

【0051】

信号配線２５０_１は、Ｘ方向に連続して配置された配線部２１１_１，２１２_１，２１３_１，２１４_１を含む。信号配線２５０_２は、Ｘ方向に連続して配置された配線部２１１_２，２１２_２，２１３_２，２１４_２を含む。配線部２１１_１と配線部２１１_２とはＹ方向に間隔をあけて隣り合っている。配線部２１２_１と配線部２１２_２とはＹ方向に間隔をあけて隣り合っている。配線部２１３_１と配線部２１３_２とはＹ方向に間隔をあけて隣り合っている。配線部２１４_１と配線部２１４_２とはＹ方向に間隔をあけて隣り合っている。コネクタ４００Ｂは、端子４１４_１と連続する配線部４１５_１と、端子４１４_２と連続する配線部４１５_２と、を有する。

【0052】

信号配線２５０_１について説明する。配線部２１１_１は、主配線であり、配線部２１１_１～２１４_１の中でＸ方向に最も長い。配線部２１４_１は、コネクタ４００_１の端子４１４_１がはんだで接合可能なパッドである。配線部２１４_１に端子４１４_１が接合されることで、配線部２１４_１及び端子４１４_１により一体構造３１４_１が形成される。パッドである配線部２１４_１は、Ｚ方向に見て、矩形形状である。なお、信号配線２５０_２も、信号配線２５０_１と同様の構成であるため、説明を省略する。

【0053】

ここで、一対の配線部２１１_１，２１１_２の差動インピーダンスをＺ１とする。一対の配線部２１２_１，２１２_２の差動インピーダンスをＺ２とする。一対の配線部２１３_１，２１３_２の差動インピーダンスをＺ３とする。一対の一体構造３１４_１，３１４_２の差動インピーダンスをＺ４とする。一対の配線部４１５_１，４１５_２の差動インピーダンスをＺ５とする。また、端子が接合されていない一対の配線部２１４_１，２１４_２のみの差動インピーダンスをＺ１４とする。差動インピーダンスＺ１が第１特性インピーダンス、差動インピーダンスＺ２が第２特性インピーダンス、差動インピーダンスＺ３が第３特性インピーダンスに対応する。また、差動インピーダンスＺ４が第４特性インピーダンス、差動インピーダンスＺ５が第５特性インピーダンスに対応する。

【0054】

また、各配線部２１１_１，２１１_２のＹ方向の配線幅をＷ１、各配線部２１２_１，２１２_２のＹ方向の配線幅をＷ２、各配線部２１３_１，２１３_２のＹ方向の配線幅をＷ３、各配線部２１４_１，２１４_２のＹ方向の配線幅をＷ４とする。また、各配線部２１１_１，２１１_２のＸ方向の長さをＬ１、各配線部２１２_１，２１２_２のＸ方向の長さをＬ２、各配線部２１３_１，２１３_２のＸ方向の長さをＬ３、各配線部２１４_１，２１４_２のＸ方向の長さをＬ４とする。

【0055】

配線幅Ｗ４は、配線幅Ｗ１よりも広い。よって、差動インピーダンスＺ１４は、差動インピーダンスＺ１よりも低い。更に、配線部２１４_１，２１４_２にコネクタ４００Ｂの端子４１４_１，４１４_２が接合されているとき、一体構造３１４_１，３１４_２の差動インピーダンスＺ４は、配線部２１４_１，２１４_２のみの差動インピーダンスＺ１４よりも低い。よって、差動インピーダンスＺ１と差動インピーダンスＺ４との差（Ｚ１－Ｚ４）は、差動インピーダンスＺ１と差動インピーダンスＺ１４との差（Ｚ１－Ｚ１４）よりも大きい。

【0056】

第１実施形態と同様、配線部２１１_１と配線部２１４_１との間には、配線部２１２_１及び配線部２１３_１からなる制御配線部２１０_１が配置されている。配線部２１１_２と配線部２１４_２との間には、配線部２１２_２及び配線部２１３_２からなる制御配線部２１０_２が配置されている。一対の制御配線部２１０_１，２１０_２は、差動インピーダンスＺ１と差動インピーダンスＺ４との差（Ｚ１－Ｚ４）による差動信号の電圧の乱れを制御するためのものである。

【0057】

第３実施形態では、配線部２１１_１～２１４_１，２１１_２～２１４_２のＺ方向の厚みは同一である。配線幅Ｗ２は配線幅Ｗ１よりも広い。したがって、差動インピーダンスＺ２は、差動インピーダンスＺ１よりも低い。配線幅Ｗ３は、配線幅Ｗ１よりも狭い。したがって、差動インピーダンスＺ３は、差動インピーダンスＺ１よりも高い。この構成により、まず一体構造３１４_１、３１４_２よりも差動インピーダンスが高い配線部２１３_１、２１３_２によって一体構造３１４_１、３１４_２の差動インピーダンスの低下を緩和する。さらに、配線部２１３_１、２１３_２よりも差動インピーダンスが低い配線部２１２_１、２１２_２によって配線部２１３_１、２１３_２による差動インピーダンスの上昇を緩和する。これにより、一体構造３１４_１，３１４_２における信号の反射が低減され、これにより差動信号の電圧の乱れ、即ち最大ピーク値と最小ピーク値の差が低減されるので、伝送される差動信号の品質が向上する。

【0058】

差動インピーダンスＺ２は、差動インピーダンスＺ４以下であってもよいが、伝送される差動信号の電圧を安定させる点で、差動インピーダンスＺ４よりも高いのが好ましい。また、差動インピーダンスＺ３は、差動インピーダンスＺ５以上であってもよいが、伝送される差動信号の電圧を安定させる点で、差動インピーダンスＺ５よりも低いのが好ましい。

【0059】

［第４実施形態］
第４実施形態において電子機器の一例であるデジタルカメラの構成ついて説明する。なお第４実施形態では、デジタルカメラに含まれる処理モジュールの構成が第３実施形態と異なる。そのため、処理モジュールについて説明する。図７（ａ）は、第４実施形態に係る処理モジュール３００Ｃの一部分の平面図である。図７（ｂ）は、第４実施形態に係る処理モジュール３００Ｃの一部分の断面図である。なお、第４実施形態において、第３実施形態と同様の構成については、同一符号を付して説明を省略する。

【0060】

プリント回路板の一例である処理モジュール３００Ｃは、プリント配線板２００Ｃと、プリント配線板２００Ｃに実装されたコネクタ４００Ｂを備える。なお、図示は省略するが、処理モジュール３００Ｃは、第３実施形態と同様、図５の半導体装置１００Ｂを備える。半導体装置１００Ｂは、プリント配線板２００Ｃに実装されている。

【0061】

プリント配線板２００Ｃは、第３実施形態と同様、絶縁体層２３１，２３２，２３３を挟んで積層して配置された４層の導体層２２１，２２２，２２３，２２４を含むプリント配線板である。

【0062】

第４実施形態では、導体層２２１には、第３実施形態と同様、信号配線２５０_１，２５０_２が配置されている。導体層２２２には、第３実施形態のグラウンドパターン２６２（図６（ｂ））とは異なる平面状のグラウンドパターン２６２Ｃが配置されている。

【0063】

グラウンドパターン２６２Ｃは、平面視して、即ちＺ方向に見て、各配線部２１４_１，２１４_２の少なくとも一部と重なる開口部Ｈ２を有する。第４実施形態では、Ｚ方向に見て、開口部Ｈ２は、一対の配線部２１４_１，２１４_２の全部と重なる。

【0064】

グラウンドパターン２６２Ｃに開口部Ｈ２が形成されているため、第４実施形態における一対の一体構造３１４_１，３１４_２の差動インピーダンスＺ４は、第３実施形態における一対の一体構造３１４_１，３１４_２の差動インピーダンスＺ４よりも高くなる。つまり、第４実施形態によれば、第３実施形態よりも差動インピーダンスＺ１と差動インピーダンスＺ４との差を小さくすることができる。これにより、差動信号の品質を更に向上させることができる。

【0065】

（実施例）
以下、実施例１、実施例２、及び比較例１において、シングルエンド信号の配線について説明し、実施例３、実施例４、及び比較例２において、差動信号の配線について説明する。

【0066】

［実施例１］
第１実施形態に対応する具体的な数値例を示す実施例１について図３（ａ）及び図３（ｂ）を参照しながら説明する。特性インピーダンスの大小関係をＺ４＜Ｚ２＜Ｚ１＜Ｚ３＜Ｚ５とするために、以下のパラメータとなるようプリント回路板をシミュレーション装置で設計し、特性インピーダンスを計算した。なお、特性インピーダンスの計算には、メンター社のＨｙｐｅｒＬｙｎｘを使用した。

【0067】

導体層２２１の厚みを３７μｍとした。導体層２２２の厚みを３５μｍとした。導体層２２３の厚みを３５μｍとした。導体層２２４の厚みを３７μｍとした。絶縁体層２３１の厚みを１００μｍとした。絶縁体層２３２の厚みを１２００μｍとした。絶縁体層２３３の厚みを１００μｍとした。絶縁体層２３１，２３２，２３３の比誘電率を４．３、誘電正接を０．０２とした。また、導体層２２１と導体層２２４の各表面には、不図示のソルダーレジストが塗布されているものとした。不図示のソルダーレジストのＺ方向の厚みを２０μｍとした。不図示のソルダーレジストの比誘電率を３．０、誘電正接を０．０２とした。

【0068】

配線部２１１のＹ方向の配線幅Ｗ１を１５０μｍとし、Ｘ方向の長さＬ１を２８．６ｍｍとした。配線部２１２のＹ方向の配線幅Ｗ２を２８０μｍとし、Ｘ方向の長さＬ２を０．４ｍｍとした。配線部２１３のＹ方向の配線幅Ｗ３を８５μｍとし、Ｘ方向の長さＬ３を１．０ｍｍとした。配線部２１４のＹ方向の配線幅Ｗ４を２５０μｍとし、Ｘ方向の長さＬ４を２．０ｍｍとした。

【0069】

配線部２１４に接合された端子４１４のＹ方向の幅を２５０μｍとし、Ｘ方向の長さを２．０ｍｍとした。また端子４１４のＺ方向の厚みを２００μｍとした。配線部４１５のＸ方向の長さを２．０ｍｍとした。なお、配線部４１５の信号出力側を５０Ωで終端した（不図示）。

【0070】

上記条件で計算した結果、各特性インピーダンスＺ１～Ｚ４は以下のようになった。特性インピーダンスＺ１は５０．８Ωであった。特性インピーダンスＺ２は３６．４Ωであった。特性インピーダンスＺ３は６４．２Ωであった。特性インピーダンスＺ４は３６．１Ωであった。特性インピーダンスＺ５は６５Ωであった。配線部２１４と端子４１４との一体構造３１４は、配線部２１２よりも幅が狭いが、特性インピーダンスＺ４は、特性インピーダンスＺ２よりも低かった。なお、特性インピーダンスＺ１４は４０．３Ωであった。

【0071】

実施例１の構造についてＴＤＲ（Time Domain Reflectometry）解析のシミュレーションを実施した。図８（ａ）は、実施例のシミュレーション結果を示すグラフである。図８（ａ）において、縦軸は特性インピーダンスで単位はΩであり、横軸は時間で単位はｓｅｃである。ＴＤＲ解析を行うと、信号源からの位置、即ち距離について、信号配線の特性インピーダンスの大きさを特定することができる。そして、ＴＤＲ解析を行うことにより、デジタル信号の電圧波形の品質も評価することができる。

【0072】

図８（ａ）中、波形１００１は、実施例１のＴＤＲ解析結果である。ＴＤＲ解析には、シノプシス社のＨＳＰＩＣＥを使用した。また、信号配線に入力されるデジタル信号としてパルス信号を用いた。

【0073】

図８（ｂ）は、実施例において、主配線の一端に、信号源によって入力されるパルス信号の説明図である。主配線とは、実施例１では配線部２１１である。主配線の一端とは、図２に示す端部２５１に対応する。信号源は、図２に示す半導体装置１００に対応する。配線部２１１に入力されるパルス信号の電圧振幅をＶ_ｉｎとし、パルス信号の立ち上がり時間をｔｒとする。立ち上がり時間ｔｒは、電圧振幅Ｖ_ｉｎの０－１００％の時間である。電圧振幅Ｖ_ｉｎを４００ｍＶ、立ち上がり時間ｔｒを３５ｐｓとした。信号源の内部インピーダンスを５０Ωとした。

【0074】

実施例１の解析結果について、ＴＤＲ解析結果と特性インピーダンスの計算結果とを照らし合わせながら説明する。実施例１では、配線部２１１の一端からパルス信号が入力される。ＴＤＲ解析の結果、配線部２１１の特性インピーダンスＺ１は５２Ωであった。

【0075】

計算による配線部２１２の特性インピーダンスＺ２は、配線部２１１の特性インピーダンスＺ１よりも低い３６．４Ωであった。配線部２１３の特性インピーダンスＺ３は、特性インピーダンスＺ１よりも高い６４．２Ωであった。一体構造３１４の特性インピーダンスＺ４は、特性インピーダンスＺ１よりも低い３６．１Ωであった。

【0076】

配線部２１１のＸ方向の長さＬ１を２８．６ｍｍとした。配線部２１１の周囲に形成されたソルダーレジストの比誘電率を３とし、配線部２１１の周囲に形成された絶縁体の比誘電率を４．３とした。これらの比誘電率を用いて電磁波の伝播速度を計算した。電磁波の計算には、メンター社のＨｙｐｅｒＬｙｎｘを用いた。電磁波の伝播速度は、光速（≒３．０×１０^８ｍ／ｓ）の約０．５５１倍、即ち１．６５４×１０^８ｍ／ｓとなった。よって、信号が配線部２１１を伝播する時間は１７２．９ｐｓとなった。

【0077】

配線部２１２のＸ方向の長さＬ２を０．４ｍｍとした。配線部２１２の周囲に形成されたソルダーレジストの比誘電率を３とし、配線部２１２の周囲に形成された絶縁体の比誘電率を４．３とした。これらの比誘電率を用いて電磁波の伝播速度を計算した。電磁波の伝播速度の計算には、メンター社のＨｙｐｅｒＬｙｎｘを用いた。電磁波の伝播速度は、光速（≒３．０×１０^８ｍ／ｓ）の約０．５３９倍、即ち１．６１７×１０^８ｍ／ｓとなった。よって、信号が配線部２１２を伝播する時間は２．５ｐｓとなった。

【0078】

パルス信号の立ち上がり時間ｔｒである３５ｐｓをかけて特性インピーダンスが３６．４Ωまで低下するところを、配線部２１２では、２．５ｐｓ×２＝５．０ｐｓの時間で信号波が１往復する。信号源の内部インピーダンスである５０Ωから配線部２１２の特性インピーダンスＺ２である３６．４Ωまでの特性インピーダンスの遷移は実効的に、（３６．４Ω－５０Ω）×（５．０ｐｓ／３５ｐｓ）≒－１．９Ωとなった。

【0079】

【0080】

パルス信号の立ち上がり時間ｔｒである３５ｐｓをかけて特性インピーダンスが６４．２Ωまで増加するところを、配線部２１３では、５．９ｐｓ×２＝１１．８ｐｓの時間で信号波が１往復する。信号源の内部インピーダンスである５０Ωから配線部２１３の特性インピーダンスＺ３である６４．２Ωまでの特性インピーダンスの遷移は実効的に、（６４．２Ω－５０Ω）×（１１．８ｐｓ／３５ｐｓ）≒４．８Ωとなった。

【0081】

また、一体構造３１４のＸ方向の長さは、２．０ｍｍとした。信号が一体構造３１４を伝播する時間は１１．３ｐｓとなった。パルス信号の立ち上がり時間ｔｒである３５ｐｓをかけて特性インピーダンスが３６．１Ωまで低下するところを、一体構造３１４では、１１．３ｐｓ×２＝２２．６ｐｓの時間で信号波が１往復する。信号源の内部インピーダンスである５０Ωから一体構造３１４の特性インピーダンスＺ４である３６．１Ωまでの特性インピーダンスの遷移は実効的に、（３６．１Ω－５０Ω）×（２２．６ｐｓ／３５ｐｓ）≒－９．０Ωとなった。

【0082】

実施例１では、配線部２１１、配線部２１２、配線部２１３、一体構造３１４の順に連続して接続され、特性インピーダンスが各部２１１，２１２，２１３，３１４毎に変化している。このため、ＴＤＲ解析した際の各部の特性インピーダンスの値は、一つ手前の配線部の特性インピーダンスから遷移した値となる。よって、ＴＤＲ解析による配線部２１１の特性インピーダンスＺ１に対して、計算による３つの特性インピーダンスの遷移を加味すると、机上計算では５２－１．９＋４．８－９．０＝４５．９Ωまで低下した。ＴＤＲ解析では４６．９Ωとなった。

【0083】

図８（ａ）に示す波形１００１では、信号波が配線部２１１を伝播する時間の２倍は、３４５．８ｐｓであり、０から３４５．８ｐｓまでの期間が配線部２１１に相当する。続いて、信号波が配線部２１２を伝播する時間の２倍は、５ｐｓであり、３４５．８ｐｓから５ｐｓ後の３５０．８ｐｓ（＝３４５．８＋５）までの期間が配線部２１２に相当する。さらに、信号波が配線部２１３を伝播する時間の２倍は、１０．８ｐｓであり、３５０．８ｐｓから１０．８ｐｓ後の３６１．６ｐｓ（＝３５０．８＋１０．８）までの期間が配線部２１３に相当する。最後に、信号波が一体構造３１４を伝播する時間の２倍は、２２．６ｐｓであり、３６１．６ｐｓから２２．６ｐｓ後の３８４．２ｐｓ（＝３６１．６＋２２．６）までの期間が一体構造３１４に相当する。３８４．２ｐｓの特性インピーダンスが４６．９Ωであった。

【0084】

特性インピーダンスＺ３は、特性インピーダンスＺ１よりも高い。特性インピーダンスＺ３は、特性インピーダンスＺ２、特性インピーダンスＺ４、及び特性インピーダンスＺ５の中で最大の特性インピーダンスＺ５よりも低いのが好ましい。ＴＤＲ解析による配線部２１３の特性インピーダンスの変動範囲を、回路中、最大の特性インピーダンスＺ５よりも抑制するためである。

【0085】

また、配線部２１３のＸ方向の長さＬ３は、以下の式（１）を満たすのが好ましい。

【数1】

ｔｒは、デジタル信号の立ち上がり時間、ｖｏは、デジタル信号の伝播速度、Ｚ１は、配線部２１１の特性インピーダンス、Ｚ５は、配線部４１５の特性インピーダンスである。

【0086】

主配線である配線部２１１の特性インピーダンスは、約５０Ωに制御されている。配線部２１１と配線部４１５の特性インピーダンス差（Ｚ５－Ｚ１）に対する、配線部２１３で許容する特性インピーダンス変動量（Ｚ１×０．１０）の比に、パルス信号の立ち上がり時間の１／２と伝播速度を掛ける。これにより、デジタル信号の電圧波形の品質を保つために配線部２１３に必要な配線長が決定される。なお、一体構造３１４におけるデジタル信号の電圧波形の乱れを抑制するための構造、即ち配線部２１３によって、新たな乱れを発生させないために、配線部２１３の特性インピーダンスを決定する。

【0087】

電磁波が配線を往復する時間の方がパルス信号の立ち上がり時間よりも十分に長い配線の場合、パルス信号の立ち上がり時間後に、配線の特性インピーダンスがＴＤＲ解析で測定できる。一方、電磁波が配線を往復する時間の方がパルス信号の立ち上がり時間よりも短い配線、即ちパルス信号の時間分解能よりも短い配線においては、特性インピーダンスは十分長い場合の値まで遷移しない。Ｚ３＝Ｚ５とした場合、Ｚ５－Ｚ１の量だけ遷移する時間がパルス信号の立ち上がり時間に等しいが、Ｚ３をＺ１の０．１０倍に制限すると、式（１）になる。

【0088】

また、デジタル信号の電圧波形の品質を保つために、配線部２１３で許容する特性インピーダンス変動量を、主配線の特性インピーダンスの±５％～±１５％程度を狙って基板を製造することが多い。即ち、特性インピーダンスの変動の許容値も考慮して、配線部２１３のＸ方向の長さＬ３は、以下の式（２）を満たすのが好ましい。

【数2】

【0089】

特性インピーダンスＺ２は、特性インピーダンスＺ１よりも低い。特性インピーダンスＺ２は、特性インピーダンスＺ３，Ｚ４，Ｚ５の中で最小の特性インピーダンスＺ４よりも高いのが好ましい。ＴＤＲ解析による配線部２１１の特性インピーダンスに対する配線部２１２の特性インピーダンスの変動の範囲を、一体構造３１４の特性インピーダンスよりも小さくするためである。

【0090】

また、配線部２１２のＸ方向の長さＬ２は、以下の式（３）を満たすのが好ましい。

【数3】

【0091】

主配線である配線部２１１の特性インピーダンスは、約５０Ωに制御されている。配線部２１１と一体構造３１４の特性インピーダンス差（Ｚ１－Ｚ４）に対する、配線部２１２で許容する特性インピーダンス変動量（Ｚ１×０．１０）の比に、パルス信号の立ち上がり時間の１／２と伝播速度を掛ける。さらにこの演算結果を０．５倍することで、配線部２１２に必要な配線長を決定する。なお、一体構造３１４におけるデジタル信号の電圧波形の乱れを抑制するための構造、即ち配線部２１２によって、新たな乱れを発生させないために、配線部２１２の特性インピーダンスを決定している。

【0092】

配線部２１３の手前に配線部２１２が配置されているので、配線部２１３による特性インピーダンスの上昇を抑制することができる。しかし、配線部２１３の手前で配線部２１２によって特性インピーダンスが下がりすぎると、配線部２１３によって小さくした配線部２１１の特性インピーダンスＺ１と一体構造３１４の特性インピーダンスＺ４との特性インピーダンス差が再び大きくなる。このため、実施例１では、配線部２１２の配線長を補正した。上述の式（３）の例では、補正係数を０．５とした。

【0093】

また、デジタル信号の電圧波形の品質を保つために、配線部２１２で許容する特性インピーダンス変動量を、主配線の特性インピーダンスの±５％、±１０％、±１５％程度を狙って基板を製造する。即ち、特性インピーダンスの変動の許容値も考慮して、配線部２１２のＸ方向の長さＬ２は、以下の式（４）を満たすのが好ましい。

【数4】

【0094】

配線部２１４のＸ方向の長さＬ４は、以下の式（５）を満たすのが好ましい。

【数5】

【0095】

電磁波が配線を往復する時間の方がパルス信号の立ち上がり時間よりも十分に長い配線の場合、パルス信号の立ち上がり時間後に、配線が無限長の場合と同等の配線の特性インピーダンスがＴＤＲ解析で測定できる。一方、電磁波が配線を往復する時間の方がパルス信号の立ち上がり時間よりも短い配線、即ちパルス信号の時間分解能よりも短い配線においては、特性インピーダンスは十分長い場合の値まで遷移しない。長さＬ４を電磁波が往復する時間がパルス信号の立ち上がり時間よりも長くなると、配線部２１２、配線部２１３を配置することによる一体構造３１４でのデジタル信号の電圧波形の乱れを抑制する効果がなくなる。そのため、長さＬ４を規定している。

【0096】

［実施例２］
第２実施形態に対応する具体的な数値例を示す実施例２について図４（ａ）及び図４（ｂ）を参照しながら説明する。まず、特性インピーダンスを計算した。なお、特性インピーダンスの計算には、実施例１と同様、メンター社のＨｙｐｅｒＬｙｎｘを使用した。以下、特性インピーダンスの計算に用いた各構成要件の数値について説明する。なお、実施例２におけるプリント配線板２００Ａの各層の構成は、実施例１と同じとした。以下、実施例１と異なる点についてのみ説明する。

【0097】

配線部２１１のＹ方向の配線幅Ｗ１を１５０μｍとし、Ｘ方向の長さＬ１を２８．２ｍｍとした。配線部２１２のＹ方向の配線幅Ｗ２を２１０μｍとし、Ｘ方向の長さＬ２を０．８ｍｍとした。配線部２１３のＹ方向の配線幅Ｗ３を８５μｍとし、Ｘ方向の長さＬ３を１．０ｍｍとした。配線部２１４のＹ方向の配線幅Ｗ４を２５０μｍとし、Ｘ方向の長さＬ４を２．０ｍｍとした。開口部Ｈ１のＹ方向の幅を配線幅Ｗ４と同じ２５０μｍとし、開口部Ｈ１のＸ方向の長さを長さＬ４と同じ２．０ｍｍとした。即ち、配線部２１４と開口部Ｈ１は同じ面積である。

【0098】

【0099】

上記条件で計算した結果、各特性インピーダンスＺ１～Ｚ４は以下のようになった。特性インピーダンスＺ１は５０．８Ωであった。特性インピーダンスＺ２は４２．９Ωであった。特性インピーダンスＺ３は６４．２Ωであった。特性インピーダンスＺ４は４２．６Ωであった。特性インピーダンスＺ５は６５Ωであった。即ち、特性インピーダンスの大小関係は、Ｚ４＜Ｚ２＜Ｚ１＜Ｚ３＜Ｚ５であった。配線部２１４と端子４１４との一体構造３１４は、配線部２１２よりも幅が広く、特性インピーダンスＺ４は、特性インピーダンスＺ２よりも低かった。なお、特性インピーダンスＺ１４は４８．８Ωであった。

【0100】

なお、実施例２において、配線部２１３の特性インピーダンスＺ３が６４．２Ωとなるように、配線幅Ｗ３を８５μｍとした例について説明したが、これに限定するものではない。配線部２１３と対向するグラウンドパターン２６２Ａに、スリットを設けてもよい。例えば、配線幅Ｗ３を１００μｍとし、グラウンドパターン２６２Ａにおいて配線部２１３と対向する位置にスリットを設けると、特性インピーダンスＺ３は６２．８Ωとなる。

【0101】

実施例２の構造についてＴＤＲ解析のシミュレーションを実施した。図８（ａ）中、波形１００２は、実施例２のＴＤＲ解析結果である。ＴＤＲ解析には、実施例１と同様、シノプシス社のＨＳＰＩＣＥを使用した。また、信号配線に入力されるデジタル信号として、実施例１と同様のパルス信号を用いた。

【0102】

実施例２の解析結果について、ＴＤＲ解析結果と特性インピーダンスの計算結果とを照らし合わせながら説明する。実施例２では、配線部２１１の一端からパルス信号が入力される。ＴＤＲ解析の結果、実施例２では、配線部２１１の特性インピーダンスＺ１は５２Ωであった。

【0103】

計算による配線部２１２の特性インピーダンスＺ２は、配線部２１１の特性インピーダンスＺ１よりも低い４２．９Ωであった。配線部２１３の特性インピーダンスＺ３は、配線部２１１の特性インピーダンスＺ１よりも高い６４．２Ωであった。一体構造３１４の特性インピーダンスＺ４は、特性インピーダンスＺ１よりも低い４２．６Ωであった。配線部２１４は、Ｚ方向に見て、グラウンドパターン２６２Ａの開口部Ｈ１と重なっている。そのため、実施例１の配線部２１４よりも特性インピーダンスＺ４が高い。

【0104】

配線部２１１のＸ方向の長さＬ１を２８．２ｍｍとした。配線部２１１の周囲に形成されたソルダーレジストの比誘電率を３とし、配線部２１１の周囲に形成された絶縁体の比誘電率を４．３とした。これらの比誘電率を用いて電磁波の伝播速度を計算した。電磁波の伝播速度の計算には、メンター社のＨｙｐｅｒＬｙｎｘを用いた。電磁波の伝播速度は、光速（≒３．０×１０^８ｍ／ｓ）の約０．５５１倍、即ち１．６５４×１０^８ｍ／ｓとなった。よって、信号が配線部２１１を伝播する時間は１７０．４ｐｓとなった。

【0105】

配線部２１２のＸ方向の長さＬ２を０．８ｍｍとした。配線部２１２の周囲に形成されたソルダーレジストの比誘電率を３とし、配線部２１２の周囲に形成された絶縁体の比誘電率を４．３とした。これらの比誘電率を用いて電磁波の伝播速度を計算した。電磁波の伝播速度の計算には、メンター社のＨｙｐｅｒＬｙｎｘを用いた。電磁波の伝播速度は、光速（≒３．０×１０^８ｍ／ｓ）の約０．５４５倍、即ち１．６３５×１０^８ｍ／ｓとなった。よって、信号が配線部２１２を伝播する時間は４．９ｐｓとなった。パルス信号の立ち上がり時間ｔｒである３５ｐｓをかけて特性インピーダンスが４２．９Ωまで低下するところを、配線部２１２では、４．９ｐｓ×２＝９．８ｐｓの時間で信号波が１往復する。信号源の内部インピーダンスである５０Ωから配線部２１２の特性インピーダンスＺ２である４２．９Ωまでの特性インピーダンスの遷移は実効的に、（４２．９－５０Ω）×（９．８ｐｓ／３５ｐｓ）≒－２．０Ωとなった。

【0106】

また、配線部２１３のＸ方向の長さＬ３を１．０ｍｍとした。配線部２１３の周囲に形成されたソルダーレジストの比誘電率を３とし、配線部２１３の周囲に形成された絶縁体の比誘電率を４．３とした。これらの比誘電率を用いて電磁波の伝播速度を計算した。電磁波の伝播速度の計算には、メンター社のＨｙｐｅｒＬｙｎｘを用いた。電磁波の伝播速度は、光速（≒３．０×１０^８ｍ／ｓ）の約０．５６０倍、即ち１．６８１×１０^８ｍ／ｓとなった。よって、信号が配線部２１３を伝播する時間は６．０ｐｓとなった。パルス信号の立ち上がり時間ｔｒである３５ｐｓをかけて特性インピーダンスが６４．２Ωまで増加するところを、配線部２１３では、６．０ｐｓ×２＝１２ｐｓの時間で信号波が１往復する。信号源の内部インピーダンスである５０Ωから配線部２１３の特性インピーダンスＺ３である６４．２Ωまでの特性インピーダンスの遷移は実効的に、（６４．２Ω－５０Ω）×（１２ｐｓ／３５ｐｓ）≒４．９Ωとなった。

【0107】

また、一体構造３１４のＸ方向の長さを２．０ｍｍとした。一体構造３１４の周囲の空気の比誘電率を１とし、一体構造３１４の周囲に形成された絶縁体の比誘電率を４．３とした。これらの比誘電率を用いて電磁波の伝播速度を計算した。電磁波の伝播速度の計算には、メンター社のＨｙｐｅｒＬｙｎｘを用いた。電磁波の伝播速度は、光速（≒３．０×１０^８ｍ／ｓ）の約０．６１２倍、即ち１．８３５×１０^８ｍ／ｓとなった。よって、信号が一体構造３１４を伝播する時間は１０．９ｐｓとなった。パルス信号の立ち上がり時間ｔｒである３５ｐｓをかけて特性インピーダンスが４２．６Ωまで低下するところを、一体構造３１４では、１０．９ｐｓ×２＝２１．８ｐｓの時間で信号波が１往復する。信号源の内部インピーダンスである５０Ωから一体構造３１４の特性インピーダンスである３６．１Ωまでの特性インピーダンスの遷移は実効的に、（４２．６Ω－５０Ω）×（２１．８ｐｓ／３５ｐｓ）≒－４．６Ωとなった。

【0108】

実施例２では、配線部２１１、配線部２１２、配線部２１３、一体構造３１４の順に連続して接続され、特性インピーダンスが各部２１１，２１２，２１３，３１４毎に変化している。このため、ＴＤＲ解析した際の各部の特性インピーダンスの値は、一つ手前の配線部の特性インピーダンスから遷移した値となる。よって、ＴＤＲ解析による配線部２１１の特性インピーダンスＺ１に対して、計算による３つの特性インピーダンスの遷移を加味すると、机上計算では、５２－２．０＋４．９－４．６＝５０．３Ωまで低下した。ＴＤＲ解析では５１．２Ωとなった。

【0109】

図８（ａ）に示す波形１００２では、信号波が配線部２１１を伝播する時間の２倍は、３４０．８ｐｓであり、０から３４０．８ｐｓまでの期間が配線部２１１に相当する。続いて、信号波が配線部２１２を伝播する時間の２倍は、９．８ｐｓであり、３４０．８ｐｓから９．８ｐｓ後の３５０．６ｐｓ（＝３４０．８＋９．８）までの期間が配線部２１２に相当する。さらに、信号波が配線部２１３を伝播する時間の２倍は、１２ｐｓであり、３５０．６ｐｓから１２ｐｓ後の３６２．６ｐｓ（＝３５０．６＋１２）までの期間が配線部２１３に相当する。最後に、信号波が一体構造３１４を伝播する時間の２倍は、２１．８ｐｓであり、３６２．６ｐｓから２１．８ｐｓ後の３８４．４ｐｓ（＝３６２．６＋２１．８）までの期間が一体構造３１４に相当する。３８４．４ｐｓの特性インピーダンスが５１．２Ωであった。

【0110】

［比較例１］
比較例１の具体的な数値例について説明する。まず、特性インピーダンスを計算した。なお、特性インピーダンスの計算には、メンター社のＨｙｐｅｒＬｙｎｘを使用した。以下、特性インピーダンスの計算に用いた各構成要件の数値について説明する。なお、比較例１におけるプリント配線板２００Ｘの各層の構成は、実施例１と同じとした。以下、実施例１と異なる点についてのみ説明する。

【0111】

配線部２１１ＸのＹ方向の配線幅Ｗ１Ｘを１５０μｍとし、Ｘ方向の長さＬ１Ｘを３０ｍｍとした。パッドである配線部２１４ＸのＹ方向の配線幅Ｗ４Ｘを２５０μｍとし、Ｘ方向の長さＬ４Ｘを２．０ｍｍとした。これ以外は、実施例１と同様とした。配線部２１１Ｘの特性インピーダンスＺ１Ｘは５０．８Ωであった。配線部２１４Ｘの特性インピーダンスＺ４Ｘは３６．１Ωであった。

【0112】

比較例１の構造についてＴＤＲ解析のシミュレーションを実施した。図８（ａ）中、波形１００３は、比較例１のＴＤＲ解析結果である。ＴＤＲ解析には、実施例１，２と同様、シノプシス社のＨＳＰＩＣＥを使用した。また、信号配線に入力されるデジタル信号として、実施例１，２と同様のパルス信号を用いた。

【0113】

比較例１の解析結果について説明する。比較例１では、配線部２１１Ｘの一端からパルス信号が入力される。ＴＤＲ解析の結果、比較例１では、配線部２１１Ｘの特性インピーダンスＺ１Ｘは５２Ωであった。一体構造３１４Ｘの特性インピーダンスＺ４Ｘは、配線部２１１Ｘの特性インピーダンスＺ１Ｘよりも低い。そのため、パルス信号が一体構造３１４Ｘまで到達すると、ＴＤＲ解析結果、図８（ａ）の波形１００３に示すように、約４５Ωまで特性インピーダンスが低下した。

【0114】

配線部２１１ＸのＸ方向の長さＬ１Ｘを３０ｍｍとした。配線部２１１Ｘの周囲に形成されたソルダーレジストの比誘電率を３とし、配線部２１１Ｘの周囲に形成された絶縁体の比誘電率を４．３とした。これらの比誘電率を用いて電磁波の伝播速度を計算した。電磁波の伝播速度の計算には、メンター社のＨｙｐｅｒＬｙｎｘを用いた。電磁波の伝播速度は、光速（≒３．０×１０^８ｍ／ｓ）の約０．５５１倍、即ち１．６５４×１０^８ｍ／ｓとなった。よって、信号が配線部２１１Ｘを伝播する時間は１８１．３ｐｓとなった。

【0115】

また一体構造３１４ＸのＸ方向の長さを２．０ｍｍとした。一体構造３１４Ｘの周囲の空気の比誘電率を１とし、一体構造３１４Ｘの周囲に形成された絶縁体の比誘電率を４．３とした。これらの比誘電率を用いて電磁波の伝播速度を計算した。電磁波の伝播速度の計算には、メンター社のＨｙｐｅｒＬｙｎｘを用いた。電磁波の伝播速度は、光速（≒３．０×１０^８ｍ／ｓ）の約０．５９１倍、即ち１．７７２×１０^８ｍ／ｓとなった。このため、信号が一体構造３１４Ｘを伝播する時間は１１．３ｐｓとなった。

【0116】

よって、一体構造３１４Ｘの長さに対応する信号の伝播時間である１１．３ｐｓは、入力されるパルス信号の立ち上がり時間ｔｒである３５ｐｓの分解能よりも短い。このため、ＴＤＲ解析による特性インピーダンスが実際の特性インピーダンスＺ４Ｘである３６．１Ωに低下する前に、信号がコネクタ４００の配線部４１５に到達する。

【0117】

具体的な机上計算とＴＤＲ解析結果を示す。パルス信号の立ち上がり時間ｔｒである３５ｐｓをかけて特性インピーダンスが３６．１Ωまで低下するところを、一体構造３１４Ｘでは、１１．３ｐｓ×２＝２２．６ｐｓの時間で信号波が１往復する。この時間内において信号源の内部インピーダンスである５０Ωから一体構造３１４Ｘの特性インピーダンスである３６．１Ωまでの特性インピーダンスの遷移は実効的に、（３６．１Ω－５０Ω）×（２２．６ｐｓ／３５ｐｓ）≒－９．０Ωとなった。机上計算では特性インピーダンスは、５２－９．０＝４３．０Ωまで低下した。ＴＤＲ解析では特性インピーダンスは４５．４Ωまで低下した。

【0118】

図８（ａ）の波形１００３では、信号波が配線部２１１Ｘを伝播する時間の２倍は、３６２．６ｐｓであり、０から３６２．６ｐｓまでの期間が配線部２１１Ｘに相当する。また、信号波が一体構造３１４Ｘを伝播する時間の２倍は、２２．６ｐｓであり、３６２．６ｐｓから２２．６ｐｓ後の３８５．２ｐｓ（＝３６２．６＋２２．６）までの期間が一体構造３１４Ｘに相当する。３８５．２ｐｓの特性インピーダンスが４５．４Ωであった。

【0119】

［実施例１、実施例２、比較例１の比較］
上記のＴＤＲ解析の結果、実施例１では、比較例１よりも配線部２１１の特性インピーダンスに対する一体構造３１４の特性インピーダンスの変動が低減される。ＴＤＲ解析で一体構造３１４の特性インピーダンスの変動が低減されるのは、配線部２１１と一体構造の間に配線部２１２と２１３を配置することにより、配線部２１１と一体構造３１４の間のインピーダンス不整合を補正しているからである。半導体装置１００から信号配線２５０へ出力されるデジタル信号においても、ＴＤＲ解析で用いられたパルス信号と同様、立ち上がり時間ｔｒで信号が電圧０から電圧Ｖ_ｉｎまで立ち上がる。したがって、信号配線２５０を伝送されるデジタル信号においても、ＴＤＲ解析で用いられたパルス信号と同様に、一体構造３１４においてデジタル信号の反射が低減される。よって、信号配線２５０を通じてコネクタ４００へ伝送されるデジタル信号の品質が向上する。

【0120】

また、上記のＴＤＲ解析の結果、実施例２では、比較例１よりも配線部２１１の特性インピーダンスに対する一体構造３１４の特性インピーダンスの変動が低減される。ＴＤＲ解析で一体構造３１４の特性インピーダンスの変動が低減されるのは、配線部２１１と一体構造３１４の間に配線部２１２と２１３を配置することにより、配線部２１１と一体構造３１４の間のインピーダンス不整合を補正しているからである。半導体装置１００から信号配線２５０へ出力されるデジタル信号においても、ＴＤＲ解析で用いられたパルス信号と同様、立ち上がり時間ｔｒで信号が電圧０から電圧Ｖ_ｉｎまで立ち上がる。したがって、信号配線２５０を伝送されるデジタル信号においても、ＴＤＲ解析で用いられたパルス信号と同様に、一体構造３１４においてデジタル信号の反射が低減される。よって、信号配線２５０を通じてコネクタ４００へ伝送されるデジタル信号の品質が向上する。

【0121】

以上、計測される特性インピーダンスのシミュレーションについて説明したが、実際のプリント配線板において、信号配線２５０の特性インピーダンスを測定するためには、ＴＤＲオシロスコープを使用する。ＴＤＲオシロスコープに接続されたプローブを介して、配線部２１１の一端へ、電圧振幅Ｖ_ｉｎ、立ち上がり時間ｔｒの３５ｐｓのステップパルスを入力する。特性インピーダンスの不整合点があると、不整合点で信号が反射し、信号を入力したプローブへ信号が戻ってくる。そのため、プローブで観測される信号には、反射電圧が加算される。この観測電圧から信号配線２５０の特性インピーダンスを算出できる。

【0122】

観測点の電圧をＶｒとし、ＴＤＲオシロスコープの出力インピーダンスを５０［Ω］としたとき、信号配線２５０の特性インピーダンスＺ０は以下の式（６）のように計算できる。

【数6】

【0123】

また、ＴＤＲオシロスコープで観測される特性インピーダンスの変化点と変化点との時間間隔の０．５倍が、信号配線２５０での信号の伝播速度ｖｏとなる。

【0124】

送信回路（不図示）から出力されるパルス信号の立ち上がり時間を測定するためには、オシロスコープを使用する。まず送信回路（不図示）に接続された配線部２１１の一端の電圧の波形を、プローブを用いて測定する。このとき、特性インピーダンスの整合条件で得られる電圧振幅Ｖ_ｉｎの２０［％］～８０［％］の範囲の電圧変化に要する時間を測定する。例えば整合時の電圧振幅Ｖ_ｉｎが４００［ｍＶ］の場合、２４０［ｍＶ］の電圧変化に要する時間を測定する。このときの時間をｔｒ´としたとき、立ち上がり時間ｔｒとの関係は、以下になる。
ｔｒ＝ｔｒ´／０．６

【0125】

なお、ＴＤＲ解析をする以外に特性インピーダンスを調べる方法として、基板を切断して配線の断面寸法、即ち厚み及び幅を測定し、材料の誘電率を測定し、導体の導電率を測定し、電磁界シミュレータで計算する方法もある。

【0126】

［実施例３］
第３実施形態に対応する具体的な数値例を示す実施例３について図６（ａ）及び図６（ｂ）を参照しながら説明する。まず、差動インピーダンスを計算した。なお、差動インピーダンスの計算には、メンター社のＨｙｐｅｒＬｙｎｘを使用した。以下、差動インピーダンスの計算に用いた各構成要件の数値について説明する。

【0127】

【0128】

各配線部２１１_１，２１１_２のＹ方向の配線幅Ｗ１を１００μｍとし、Ｘ方向の長さＬ１を２８．３４ｍｍとした。配線部２１１_１，２１１_２の間隙を１３５μｍとした。各配線部２１２_１，２１２_２のＹ方向の配線幅Ｗ２を３００μｍとし、Ｘ方向の長さＬ２を０．３７ｍｍとした。配線部２１２_１，２１２_２の間隙を１５０μｍとした。各配線部２１３_１，２１３_２のＹ方向の配線幅Ｗ３を９０μｍとし、Ｘ方向の長さＬ３を１．２９ｍｍとした。配線部２１３_１，２１３_２の間隙を４１０μｍとした。各配線部２１４_１，２１４_２のＹ方向の配線幅Ｗ４を２５０μｍとし、Ｘ方向の長さＬ４を２．０ｍｍとした。配線部２１４_１，２１４_２の間隙を２５０μｍとした。各端子４１４_１，４１４_２のＹ方向の幅を２５０μｍとし、Ｘ方向の長さを２．０ｍｍとした。各端子４１４_１，４１４_２のＺ方向の厚みを２００μｍとした。各配線部４１５_１，４１５_２のＸ方向の長さを２．０ｍｍとした。なお、一対の４１５_１，４１５_２の信号出力側を１００Ωで終端した（不図示）。

【0129】

上記条件で計算した結果、各差動インピーダンスＺ１～Ｚ４は以下のようになった。差動インピーダンスＺ１は１００．１Ωであった。差動インピーダンスＺ２は６１．７Ωであった。差動インピーダンスＺ３は１２１．３Ωであった。差動インピーダンスＺ４は６０．６Ωであった。差動インピーダンスＺ５は１２３．４Ωであった。即ち、差動インピーダンスの大小関係は、Ｚ４＜Ｚ２＜Ｚ１＜Ｚ３＜Ｚ５であった。一体構造３１４_１，３１４_２は、配線部２１２_１，２１２_２よりも幅が狭いが、差動インピーダンスＺ４は、差動インピーダンスＺ２よりも低かった。なお、差動インピーダンスＺ１４は７５．５Ωであった。

【0130】

実施例３の構造についてＴＤＲ解析のシミュレーションを実施した。図９（ａ）は、実施例のシミュレーション結果を示すグラフである。図９（ａ）において、縦軸は差動インピーダンスで単位はΩであり、横軸は時間で単位はｓｅｃである。ＴＤＲ解析を行うと、信号源からの位置、即ち距離について、信号配線の差動インピーダンスの大きさを特定することができる。そして、ＴＤＲ解析を行うことにより、デジタル信号の電圧波形の品質も評価することができる。

【0131】

図９（ａ）中、波形２００１は、実施例３のＴＤＲ解析結果である。ＴＤＲ解析には、シノプシス社のＨＳＰＩＣＥを使用した。また、信号配線に入力されるデジタル信号としてパルス信号を用いた。

【0132】

図９（ｂ）は、実施例において、主配線の一端に、信号源によって入力されるパルス信号の説明図である。主配線とは、実施例３では配線部２１１_１，２１１_２である。主配線の一端とは、図５に示す端部２５１_１，２５１_２に対応する。信号源は、図５に示す半導体装置１００Ｂに対応する。主配線の一端に入力される差動パルス信号の電圧振幅をＶ_ｉｎとし、差動パルス信号の立ち上がり時間をｔｒとする。立ち上がり時間ｔｒは、電圧振幅Ｖ_ｉｎの０－１００％の時間である。電圧振幅Ｖ_ｉｎを４００ｍＶ、立ち上がり時間ｔｒを３５ｐｓとした。信号源の内部インピーダンスを１００Ωとした。

【0133】

実施例３の解析結果について、ＴＤＲ解析結果と特性インピーダンスの計算結果とを照らし合わせながら説明する。実施例３では、一対の配線部２１１_１，２１１_２の一端から差動パルス信号が入力される。ＴＤＲ解析の結果、配線部２１１_１，２１１_２の差動インピーダンスＺ１は１０４Ωであった。

【0134】

計算による一対の配線部２１２_１，２１２_２の差動インピーダンスＺ２は、一対の配線部２１１_１，２１１_２の差動インピーダンスＺ１よりも低い６１．７Ωであった。一対の配線部２１３_１，２１３_２の差動インピーダンスＺ３は、差動インピーダンスＺ１よりも高い１２１．３Ωであった。一対の一体構造３１４_１，３１４_２の差動インピーダンスＺ４は、差動インピーダンスＺ１よりも低い６０．６Ωであった。

【0135】

各配線部２１１_１、２１１_２のＸ方向の長さＬ１を２８．３４ｍｍとした。配線部２１１_１，２１１_２の間隙を１３５μｍとした。配線部２１１_１、２１１_２の周囲に形成されたソルダーレジストの比誘電率を３とし、配線部２１１_１、２１１_２の周囲に形成された絶縁体の比誘電率を４．３とした。これらの比誘電率を用いて電磁波の伝播速度を計算した。電磁波の伝播速度の計算には、メンター社のＨｙｐｅｒＬｙｎｘを用いた。電磁波の伝播速度は、光速（≒３．０×１０^８ｍ／ｓ）の約０．５８７倍、即ち１．７５９×１０^８ｍ／ｓとなった。よって、信号が配線部２１１_１、２１１_２を伝播する時間は１６１．１ｐｓとなった。

【0136】

各配線部２１２_１，２１２_２のＸ方向の長さＬ２を０．３７ｍｍとした。配線部２１２_１，２１２_２の間隙を１５０μｍとした。配線部２１２_１，２１２_２の周囲に形成されたソルダーレジストの比誘電率を３とし、配線部２１２_１，２１２_２の周囲に形成された絶縁体の比誘電率を４．３とした。これらの比誘電率を用いて電磁波の伝播速度を計算した。電磁波の伝播速度の計算には、メンター社のＨｙｐｅｒＬｙｎｘを用いた。電磁波の伝播速度は、光速（≒３．０×１０^８ｍ／ｓ）の約０．５６３倍、即ち１．６８８×１０^８ｍ／ｓとなった。よって、信号が一対の配線部２１２_１，２１２_２を伝播する時間は２．２ｐｓとなった。

【0137】

パルス信号の立ち上がり時間ｔｒである３５ｐｓをかけて差動インピーダンスが６１．７Ωまで低下するところを、一対の配線部２１２_１，２１２_２では、２．２ｐｓ×２＝４．４ｐｓの時間で信号波が１往復する。信号源の内部インピーダンスである１００Ωから一対の配線部２１２_１，２１２_２の差動インピーダンスＺ２である６１．７Ωまでの差動インピーダンスの遷移は、（６１．７－１００Ω）×（４．４ｐｓ／３５ｐｓ）≒－４．８Ωとなった。

【0138】

また、各配線部２１３_１，２１３_２のＸ方向の長さＬ３を１．２９ｍｍとした。配線部２１３_１，２１３_２の間隙を４１０μｍとした。配線部２１３_１，２１３_２の周囲に形成されたソルダーレジストの比誘電率を３とし、配線部２１３_１，２１３_２の周囲に形成された絶縁体の比誘電率を４．３とした。これらの比誘電率を用いて電磁波の伝播速度を計算した。電磁波の伝播速度の計算には、メンター社のＨｙｐｅｒＬｙｎｘを用いた。電磁波の伝播速度は、光速（≒３．０×１０^８ｍ／ｓ）の約０．５７２倍の１．７１３×１０^８ｍ／ｓとなった。よって、信号が一対の配線部２１３_１，２１３_２を伝播する時間は７．５ｐｓとなった。

【0139】

パルス信号の立ち上がり時間ｔｒである３５ｐｓをかけて差動インピーダンスが１２１．３Ωまで増加するところを、一対の配線部２１３_１，２１３_２では、７．５ｐｓ×２＝１５．０ｐｓの時間で信号波が１往復する。信号源の内部インピーダンスである１００Ωから一対の配線部２１３_１，２１３_２の差動インピーダンスＺ３である１２１．３Ωまでの差動インピーダンスの遷移は、（１２１．３Ω－１００Ω）×（１５．０ｐｓ／３５ｐｓ）≒９．１Ωとなった。

【0140】

また、各一体構造３１４_１，３１４_２のＸ方向の長さを２．０ｍｍとした。一体構造３１４_１，３１４_２の周囲の空気の比誘電率を１とし、一体構造３１４_１，３１４_２の周囲に形成された絶縁体の比誘電率を４．３とした。これらの比誘電率を用いて電磁波の伝播速度を計算した。電磁波の伝播速度の計算には、メンター社のＨｙｐｅｒＬｙｎｘを用いた。電磁波の伝播速度は、光速（≒３．０×１０^８ｍ／ｓ）の約０．６４４倍、即ち１．９３１×１０^８ｍ／ｓとなった。よって、信号が一対の一体構造３１４_１，３１４_２を伝播する時間は１０．４ｐｓとなった。

【0141】

パルス信号の立ち上がり時間ｔｒである３５ｐｓをかけて差動インピーダンスが６０．６Ωまで低下するところを、一対の一体構造３１４_１，３１４_２では、１０．４ｐｓ×２＝２０．８ｐｓの時間で信号波が１往復する。信号源の内部インピーダンスである１００Ωから一対の一体構造３１４_１，３１４_２の差動インピーダンスＺ４である６０．６Ωまでの差動インピーダンスの遷移は、（６０．６Ω－５０Ω）×（２０．８ｐｓ／３５ｐｓ）≒－２３．４Ωとなった。

【0142】

実施例３では、一対の配線部２１１_１，２１１_２、一対の配線部２１２_１，２１２_２、一対の配線部２１３_１，２１３_２、一対の一体構造３１４_１，３１４_２の順に連続して接続され、差動インピーダンスが各部毎に変化している。このため、ＴＤＲ解析した際の各部の差動インピーダンスの値は、一つ手前の一対の配線部の差動インピーダンスから遷移した値となる。よって、ＴＤＲ解析による一対の配線部２１１_１，２１１_２の差動インピーダンスＺ１に対して、計算による３つの差動インピーダンスの遷移を加味すると、机上計算では１０４－４．８＋９．１－２３．４＝８４．９Ωまで低下した。ＴＤＲ解析では８７．９Ωとなった。

【0143】

図９（ａ）に示す波形２００１では、信号波が配線部２１１_１、２１１_２を伝播する時間の２倍は、３２２．２ｐｓであり、０から３２２．２ｐｓまでの期間が配線部２１１_１、２１１_２に相当する。続いて、信号波が配線部２１２_１、２１２_２を伝播する時間の２倍は、４．４ｐｓであり、３２２．２ｐｓから４．４ｐｓ後の３２６．６ｐｓ（＝３２２．２＋４．４）までの期間が配線部２１２_１、２１２_２に相当する。さらに、信号波が配線部２１３_１、２１３_２を伝播する時間の２倍は、１５．０ｐｓであり、３２６．６ｐｓから１５．０ｐｓ後の３４１．６ｐｓ（＝３２６．６＋１５．０）までの期間が配線部２１３_１、２１３_２に相当する。最後に、信号波が一体構造３１４_１、３１４_２を伝播する時間の２倍は、２０．８ｐｓであり、３４１．６ｐｓから２０．８ｐｓ後の３６２．４ｐｓ（＝３４１．６＋２０．８）までの期間が一体構造３１４_１、３１４_２に相当する。３６２．４ｐｓの特性インピーダンスが８７．９Ωであった。

【0144】

差動インピーダンスＺ３は、差動インピーダンスＺ１よりも高い。差動インピーダンスＺ３は、差動インピーダンスＺ２、差動インピーダンスＺ４、及び差動インピーダンスＺ５の中で最大の差動インピーダンスＺ５よりも低いのが好ましい。ＴＤＲ解析による一対の配線部２１３_１，２１３_２の差動インピーダンスの変動範囲を、回路中、最大の差動インピーダンスＺ５よりも抑制するためである。

【0145】

また、各配線部２１３_１，２１３_２のＸ方向の長さＬ３は、以下の式（７）を満たすのが好ましい。

【数7】

ｔｒは、デジタル信号の立ち上がり時間、ｖｏは、デジタル信号の伝播速度、Ｚ１は、一対の配線部２１１_１，２１１_２の差動インピーダンス、Ｚ５は、一対の配線部４１５_１，４１５_２の差動インピーダンスである。

【0146】

主配線である配線部２１１_１、２１１_２の差動インピーダンスは、約１００Ωに制御されている。配線部２１１_１、２１１_２と配線部４１５_１、４１５_２の特性インピーダンス差（Ｚ５－Ｚ１）に対する、配線部２１３_１、２１３_２で許容する特性インピーダンス変動量（Ｚ１×０．１０）の比に、パルス信号の立ち上がり時間の１／２と伝播速度を掛ける。これにより、デジタル信号の電圧波形の品質を保つために必要な配線長が決定される。なお、一体構造３１４_１、３１４_２におけるデジタル信号の電圧波形の乱れを抑制するための構造、即ち配線部２１３_１、２１３_２によって、新たな乱れを発生させないために、配線部２１３_１、２１３_２の特性インピーダンスを決定している。

【0147】

【0148】

また、デジタル信号の電圧波形の品質を保つために、配線部２１３_１、２１３_２で許容する特性インピーダンス変動量を、主配線の特性インピーダンスの±５％～±１５％程度を狙って基板を製造することが多い。即ち、特性インピーダンスの変動の許容値も考慮して、配線部２１３_１、２１３_２のＸ方向の長さＬ３は、以下の式（８）を満たすのが好ましい。

【数8】

【0149】

差動インピーダンスＺ２は、差動インピーダンスＺ１よりも低い。差動インピーダンスＺ２は、差動インピーダンスＺ３，Ｚ４，Ｚ５の中で最小の差動インピーダンスＺ４よりも高いのが好ましい。ＴＤＲ解析による一対の配線部２１１_１，２１１_２の差動インピーダンスに対する一対の配線部２１２_１，２１２_２の差動インピーダンスの変動の範囲を、一対の一体構造３１４_１，３１４_２の差動インピーダンスよりも小さくするためである。

【0150】

また、各配線部２１２_１，２１２_２のＸ方向の長さＬ２は、以下の式（９）を満たすのが好ましい。

【数9】

【0151】

主配線である配線部２１１_１、２１１_２の差動インピーダンスは、約１００Ωに制御されている。配線部２１１_１、２１１_２と一体構造３１４_１、３１４_２の特性インピーダンス差（Ｚ１－Ｚ４）に対する、配線部２１２_１、２１２_２で許容する特性インピーダンス変動量（Ｚ１×０．１０）の比に、パルス信号の立ち上がり時間の１／２と伝播速度を掛ける。さらにこの演算結果を０．５倍することで、配線部２１２_１、２１２_２に必要な配線長を決定する。なお、一体構造３１４_１、３１４_２におけるデジタル信号の電圧波形の乱れを抑制するための構造、即ち配線部２１２_１、２１２_２によって、新たな乱れを発生させないために、配線部２１２_１、２１２_２の特性インピーダンスを決定している。

【0152】

配線部２１３_１、２１３_２の手前に配線部２１２_１、２１２_２が配置されているので、配線部２１３_１、２１３_２による特性インピーダンスの上昇を抑制することができる。しかし、配線部２１３_１、２１３_２の手前で配線部２１２_１、２１２_２によって特性インピーダンスが下がりすぎると、配線部２１３_１、２１３_２によって小さくした特性インピーダンス差（Ｚ１－Ｚ４）が再び大きくなる。このため、実施例３では、配線部２１２_１、２１２_２の配線長を補正した。上述の式（９）の例では、補正係数を０．５とした。

【0153】

また、デジタル信号の電圧波形の品質を保つために、配線部２１２_１、２１２_２で許容する特性インピーダンス変動量を、主配線の特性インピーダンスの±５％、±１０％、±１５％程度を狙って基板を製造する。即ち、特性インピーダンスの変動の許容値も考慮して、配線部２１２_１、２１２_２のＸ方向の長さＬ２は、以下の式（１０）を満たすのが好ましい。

【数10】

【0154】

各配線部２１４_１，２１４_２のＸ方向の長さＬ４は、以下の式（１１）を満たすのが好ましい。

【数11】

【0155】

電磁波が配線を往復する時間の方がパルス信号の立ち上がり時間よりも十分に長い配線の場合、パルス信号の立ち上がり時間後に、配線が無限長の場合と同等の配線の特性インピーダンスがＴＤＲ解析で測定できる。一方、電磁波が配線を往復する時間の方がパルス信号の立ち上がり時間よりも短い配線、即ちパルス信号の時間分解能よりも短い配線においては、特性インピーダンスは十分長い場合の値まで遷移しない。長さＬ４を電磁波が往復する時間がパルス信号の立ち上がり時間よりも長くなると、配線部２１２_１、２１２_２、及び配線部２１３_１、２１３_２を配置することによる一体構造３１４_１、３１４_２でのデジタル信号の電圧波形の乱れを抑制する効果がなくなる。そのため、長さＬ４を規定している。

【0156】

［実施例４］
第４実施形態に対応する具体的な数値例を示す実施例４について図７（ａ）及び図７（ｂ）を参照しながら説明する。まず、特性インピーダンスである差動インピーダンスを計算した。なお、差動インピーダンスの計算には、実施例３と同様、メンター社のＨｙｐｅｒＬｙｎｘを使用した。以下、差動インピーダンスの計算に用いた各構成要件の数値について説明する。なお、実施例４におけるプリント配線板２００Ｃの各層の構成は、実施例３と同じとした。以下、実施例３と異なる点についてのみ説明する。

【0157】

各配線部２１１_１，２１１_２のＹ方向の配線幅Ｗ１を１００μｍとし、Ｘ方向の長さＬ１を２８．１３ｍｍとした。配線部２１１_１，２１１_２の間隙を１３５μｍとした。各配線部２１２_１，２１２_２のＹ方向の配線幅Ｗ２を２３０μｍとし、Ｘ方向の長さＬ２を０．５８ｍｍとした。配線部２１２_１，２１２_２の間隙を２３０μｍとした。各配線部２１３_１，２１３_２のＹ方向の配線幅Ｗ３を９０μｍとし、Ｘ方向の長さＬ３を１．２９ｍｍとした。配線部２１３_１，２１３_２の間隙を４１０μｍとした。各配線部２１４_１，２１４_２のＹ方向の配線幅Ｗ４を２５０μｍとし、Ｘ方向の長さＬ４を２．０ｍｍとした。配線部２１４_１，２１４_２の間隙を２５０μｍとした。各端子４１４_１，４１４_２のＹ方向の幅を２５０μｍとし、Ｘ方向の長さを２．０ｍｍとした。開口部Ｈ２のＹ方向の幅は、Ｗ４×２に配線部２１４_１，２１４_２の間隙２５０μｍを加えた７５０μｍとし、Ｘ方向の長さＬ４を２．０ｍｍとした。各端子４１４_１，４１４_２のＺ方向の厚みを２００μｍとした。各配線部４１５_１，４１５_２のＸ方向の長さを２．０ｍｍとした。なお、一対の４１５_１，４１５_２の信号出力側を１００Ωで終端した（不図示）。

【0158】

上記条件で計算した結果、各差動インピーダンスＺ１～Ｚ４は以下のようになった。差動インピーダンスＺ１は１００．１Ωであった。差動インピーダンスＺ２は７５．４Ωであった。差動インピーダンスＺ３は１２１．３Ωであった。差動インピーダンスＺ４は７４．８Ωであった。差動インピーダンスＺ５は１２３．４Ωであった。即ち、差動インピーダンスの大小関係は、Ｚ４＜Ｚ２＜Ｚ１＜Ｚ３＜Ｚ５であった。一体構造３１４_１，３１４_２は、配線部２１２_１，２１２_２よりも幅が広く、差動インピーダンスＺ４は、差動インピーダンスＺ２よりも低かった。なお、差動インピーダンスＺ１４は９８．６Ωであった。

【0159】

実施例４の構造についてＴＤＲ解析のシミュレーションを実施した。図９（ａ）中、波形２００２は、実施例４のＴＤＲ解析結果である。ＴＤＲ解析には、実施例３と同様、シノプシス社のＨＳＰＩＣＥを使用した。また、信号配線に入力されるデジタル信号として、実施例３と同様のパルス信号を用いた。

【0160】

実施例４の解析結果について、ＴＤＲ解析結果と特性インピーダンスの計算結果とを照らし合わせながら説明する。実施例４では、一対の配線部２１１_１，２１１_２の一端から差動パルス信号が入力される。ＴＤＲ解析の結果、配線部２１１_１，２１１_２の差動インピーダンスＺ１は１０４Ωであった。

【0161】

計算による一対の配線部２１２_１，２１２_２の差動インピーダンスＺ２は、一対の配線部２１１_１，２１１_２の差動インピーダンスＺ１よりも低い７５．４Ωであった。一対の配線部２１３_１，２１３_２の差動インピーダンスＺ３は、一対の配線部２１１_１，２１１_２の差動インピーダンスＺ１よりも高い１２１．３Ωであった。一対の一体構造３１４_１，３１４_２の差動インピーダンスＺ４は、差動インピーダンスＺ１よりも低い７４．８Ωであった。一対の配線部２１４_１，２１４_２は、Ｚ方向に見て、グラウンドパターン２６２Ｃの開口部Ｈ２と重なっている。そのため、実施例３の一対の配線部２１４_１，２１４_２よりも差動インピーダンスＺ４が高い。

【0162】

各配線部２１１_１、２１１_２のＸ方向の長さＬ１を２８．１３ｍｍとした。配線部２１１_１，２１１_２の間隙を１３５μｍとした。配線部２１１_１、２１１_２の周囲に形成されたソルダーレジストの比誘電率を３とし、配線部２１１_１、２１１_２の周囲に形成された絶縁体の比誘電率を４．３とした。これらの比誘電率を用いて電磁波の伝播速度を計算した。電磁波の伝播速度の計算には、メンター社のＨｙｐｅｒＬｙｎｘを用いた。電磁波の伝播速度は、光速（≒３．０×１０^８ｍ／ｓ）の約０．５８７倍、即ち１．７５９×１０^８ｍ／ｓとなった。よって、信号が配線部２１１_１、２１１_２を伝播する時間は１５９．９ｐｓとなった。

【0163】

各配線部２１２_１，２１２_２のＸ方向の長さを０．５８ｍｍとした。配線部２１２_１，２１２_２の間隙を２５０μｍとした。配線部２１２_１，２１２_２の周囲に形成されたソルダーレジストの比誘電率を３とし、配線部２１２_１，２１２_２の周囲に形成された絶縁体の比誘電率を４．３とした。これらの比誘電率を用いて電磁波の伝播速度を計算した。電磁波の伝播速度の計算には、メンター社のＨｙｐｅｒＬｙｎｘを用いた。電磁波の伝播速度は、光速（≒３．０×１０^８ｍ／ｓ）の約０．５６３倍、即ち１．６８９×１０^８ｍ／ｓとなった。よって、信号が一対の配線部２１２_１，２１２_２を伝播する時間は３．４ｐｓとなった。

【0164】

差動パルス信号の立ち上がり時間ｔｒである３５ｐｓをかけて差動インピーダンスが７５．４Ωまで低下するところを、一対の配線部２１２_１，２１２_２では、３．４ｐｓ×２＝６．８ｐｓの時間で信号波が１往復する。信号源の内部インピーダンスである１００Ωから一対の配線部２１２_１，２１２_２の差動インピーダンスＺ２である７５．４Ωまでの差動インピーダンスの遷移は、（７５．４－１００Ω）×（６．８ｐｓ／３５ｐｓ）≒－４．８Ωとなった。

【0165】

また、各配線部２１３_１，２１３_２のＸ方向の長さＬ３を１．２９ｍｍとした。配線部２１３_１，２１３_２の間隙を４１０μｍとした。配線部２１３_１，２１３_２の周囲に形成されたソルダーレジストの比誘電率を３とし、配線部２１３_１，２１３_２の周囲に形成された絶縁体の比誘電率を４．３とした。これらの比誘電率を用いて電磁波の伝播速度を計算した。電磁波の伝播速度の計算には、メンター社のＨｙｐｅｒＬｙｎｘを用いた。電磁波の伝播速度は、光速（≒３．０×１０^８ｍ／ｓ）の約０．５７２倍、即ち１．７１３×１０^８ｍ／ｓとなった。よって、信号が一対の配線部２１３_１，２１３_２を伝播する時間は７．５ｐｓとなった。

【0166】

差動パルス信号の立ち上がり時間ｔｒである３５ｐｓをかけて差動インピーダンスが１２１．３Ωまで増加するところを、一対の配線部２１３_１，２１３_２では、７．５ｐｓ×２＝１５．０ｐｓの時間で信号波が１往復する。信号源の内部インピーダンスである１００Ωから一対の配線部２１３_１，２１３_２の差動インピーダンスＺ３である１２１．３Ωまでの差動インピーダンスの遷移は、（１２１．３Ω－１００Ω）×（１５．０ｐｓ／３５ｐｓ）≒９．１Ωとなった。

【0167】

また、各一体構造３１４_１，３１４_２のＸ方向の長さを２．０ｍｍとした。一体構造３１４_１，３１４_２の周囲の空気の比誘電率を１とし、一体構造３１４_１，３１４_２の周囲に形成された絶縁体の比誘電率を４．３とした。これらの比誘電率を用いて電磁波の伝播速度を計算した。電磁波の伝播速度の計算には、メンター社のＨｙｐｅｒＬｙｎｘを用いた。電磁波の伝播速度は、光速（≒３．０×１０^８ｍ／ｓ）の約０．６８１倍、即ち２．０４３×１０^８ｍ／ｓとなった。よって、信号が一対の一体構造３１４_１，３１４_２を伝播する時間は９．８ｐｓとなった。

【0168】

差動パルス信号の立ち上がり時間ｔｒである３５ｐｓをかけて差動インピーダンスが７４．８Ωまで低下するところを、一対の一体構造３１４_１，３１４_２では、９．８ｐｓ×２＝１９．６ｐｓの時間で信号波が１往復する。信号源の内部インピーダンスである１００Ωから一対の一体構造３１４_１，３１４_２の差動インピーダンスである７４．８Ωまでの差動インピーダンスの遷移は実効的に、（７４．８Ω－１００Ω）×（１９．６ｐｓ／３５ｐｓ）≒－１４．１Ωとなった。

【0169】

実施例４では、一対の配線部２１１_１，２１１_２、一対の配線部２１２_１，２１２_２、一対の配線部２１３_１，２１３_２、一対の一体構造３１４_１，３１４_２の順に連続して接続され、差動インピーダンスが各部毎に変化している。このため、ＴＤＲ解析した際の各部の差動インピーダンスの値は、一つ手前の配線部の差動インピーダンスから遷移した値となる。よって、ＴＤＲ解析による一対の配線部２１１_１，２１１_２の差動インピーダンスＺ１に対して、計算による３つの差動インピーダンスの遷移を加味すると、机上計算では、１０４－４．８＋９．１－１４．１＝９４．２Ωまで低下した。ＴＤＲ解析では９７．８Ωとなった。

【0170】

図９（ａ）に示す波形２００２では、信号波が配線部２１１_１、２１１_２を伝播する時間の２倍は、３１９．８ｐｓであり、０から３１９．８ｐｓまでの期間が配線部２１１_１、２１１_２に相当する。続いて、信号波が配線部２１２_１、２１２_２を伝播する時間の２倍は、６．８ｐｓであり、３１９．８ｐｓから６．８ｐｓ後の３２６．６ｐｓ（＝３１９．８＋６．８）までの期間が配線部２１２_１、２１２_２に相当する。さらに、信号波が配線部２１３_１、２１３_２を伝播する時間の２倍は、１５．０ｐｓであり、３２６．６ｐｓから１５．０ｐｓ後の３４１．６ｐｓ（＝３２６．６＋１５．０）までの期間が配線部２１３_１、２１３_２に相当する。最後に、信号波が一体構造３１４_１、３１４_２を伝播する時間の２倍は、１９．６ｐｓであり、３４１．６ｐｓから１９．６ｐｓ後の３６１．２ｐｓ（＝３４１．６＋１９．６）までの期間が一体構造３１４_１、３１４_２に相当する。３６１．２ｐｓの特性インピーダンスが９７．８Ωであった。

【0171】

［比較例２］
比較例２の処理モジュールについて説明する。図１０（ｂ）は、比較例２の処理モジュール３００Ｙの一部分の平面図である。処理モジュール３００Ｙは、第３実施形態と同様のコネクタ４００Ｂと、第３実施形態のプリント配線板２００Ｂとは異なる比較例２のプリント配線板２００Ｙとを有する。

【0172】

プリント配線板２００Ｙは、第３実施形態の信号配線２５０_１，２５０_２とは異なる構成の信号配線２５０Ｙ_１，２５０Ｙ_２を有する。なお、それ以外の構成は第３実施形態のプリント配線板２００Ｂと同様である。信号配線２５０Ｙ_１，２５０Ｙ_２は、配線部２１１Ｙ_１，２１１Ｙ_２と、配線部２１１Ｙ_１，２１１Ｙ_２に連続する配線部２１４Ｙ_１，２１４Ｙ_２と、を有する。配線部２１４Ｙ_１，２１４Ｙ_２は、コネクタ４００Ｂの端子４１４_１，４１４_２がはんだで接合可能なパッドである。配線部２１４Ｙ_１，２１４Ｙ_２に端子４１４_１，４１４_２が接合されることで、一体構造３１４Ｙ_１，３１４Ｙ_２が形成される。

【0173】

比較例２の具体的な数値例について説明する。まず、特性インピーダンスである差動インピーダンスを計算した。なお、差動インピーダンスの計算には、メンター社のＨｙｐｅｒＬｙｎｘを使用した。以下、差動インピーダンスの計算に用いた各構成要件の数値について説明する。なお、比較例２におけるプリント配線板２００Ｙの各層の構成は、実施例３と同じとした。以下、実施例３と異なる点についてのみ説明する。

【0174】

各配線部２１１Ｙ_１，２１１Ｙ_２のＹ方向の配線幅Ｗ１Ｙを１００μｍとし、Ｘ方向の長さＬ１Ｙを３０ｍｍとした。配線部２１１Ｙ_１，２１１Ｙ_２の間隙を１５０μｍとした。各配線部２１４Ｙ_１，２１４Ｙ_２のＹ方向の配線幅Ｗ４Ｙを２５０μｍとし、Ｘ方向の長さＬ４Ｙを２．０ｍｍとした。配線部２１４Ｙ_１，２１４Ｙ_２の間隙を２５０μｍとした。これ以外は、実施例３と同様とした。一対の配線部２１１Ｙ_１，２１１Ｙ_２の差動インピーダンスＺ１Ｙは１００．１Ωであった。一対の配線部２１４Ｙ_１，２１４Ｙ_２の差動インピーダンスＺ４Ｙは６０．６Ωであった。

【0175】

比較例２の構造についてＴＤＲ解析のシミュレーションを実施した。図９（ａ）中、波形２００３は、比較例２のＴＤＲ解析結果である。ＴＤＲ解析には、実施例３，４と同様、シノプシス社のＨＳＰＩＣＥを使用した。また、信号配線に入力されるデジタル信号として、実施例３，４と同様のパルス信号を用いた。

【0176】

比較例２の解析結果について説明する。比較例２では、一対の配線部２１１Ｙ_１，２１１Ｙ_２の一端から差動パルス信号が入力される。ＴＤＲ解析の結果、配線部２１１Ｙ_１，２１１Ｙ_２の差動インピーダンスＺ１は１０４Ωであった。一対の一体構造３１４Ｙ_１，３１４Ｙ_２の差動インピーダンスＺ４Ｙは、差動インピーダンスＺ１Ｙよりも低い。そのため、差動パルス信号が一対の一体構造３１４Ｙ_１，３１４Ｙ_２まで到達すると、ＴＤＲ解析結果、図９（ａ）の波形２００３に示すように、約８６Ωまで差動インピーダンスが低下した。

【0177】

配線部２１１Ｙ_１、２１１Ｙ_２のＸ方向の長さＬ１Ｙを３０ｍｍとした。配線部２１１Ｙ_１、２１１Ｙ_２の周囲に形成されたソルダーレジストの比誘電率を３とし、配線部２１１Ｙ_１、２１１Ｙ_２の周囲に形成された絶縁体の比誘電率を４．３とした。これらの比誘電率を用いて電磁波の伝播速度を計算した。電磁波の伝播速度の計算には、メンター社のＨｙｐｅｒＬｙｎｘを用いた。電磁波の伝播速度は、光速（≒３．０×１０^８ｍ／ｓ）の約０．５８７倍、即ち１．７５９×１０^８ｍ／ｓとなった。よって、信号が配線部２１１Ｙ_１、２１１Ｙ_２を伝播する時間は１７０．６ｐｓとなった。

【0178】

また一体構造３１４Ｙ_１、３１４Ｙ_２のＸ方向の長さを２．０ｍｍとした。一体構造３１４Ｙ_１、３１４Ｙ_２の周囲の空気の比誘電率を１とし、一体構造３１４Ｙ_１、３１４Ｙ_２の周囲に形成された絶縁体の比誘電率を４．３とした。これらの比誘電率を用いて電磁波の伝播速度を計算した。電磁波の伝播速度の計算には、メンター社のＨｙｐｅｒＬｙｎｘを用いた。電磁波の伝播速度は、光速（≒３．０×１０^８ｍ／ｓ）の約０．６４４倍、即ち１．９３１×１０^８ｍ／ｓとなった。このため、信号が一体構造３１４Ｙ_１、３１４Ｙ_２を伝播する時間は１０．４ｐｓとなった。

【0179】

よって、一体構造３１４Ｙ_１，３１４Ｙ_２の長さＬ４Ｙに対応する信号の伝播時間である１０．４ｐｓは、入力される差動パルス信号の立ち上がり時間ｔｒである３５ｐｓの分解能よりも短い。このため、ＴＤＲ解析による差動インピーダンスが実際の差動インピーダンスＺ４Ｙである６０．６Ωに低下する前に、信号がコネクタ４００Ｂの一対の配線部４１５_１，４１５_２に到達する。

【0180】

具体的な机上計算を示す。差動パルス信号の立ち上がり時間ｔｒである３５ｐｓをかけて差動インピーダンスが６０．６Ωまで低下するところを、一対の一体構造３１４Ｙ_１，３１４Ｙ_２では、１０．４ｐｓ×２＝２０．８ｐｓの時間で信号波が１往復する。この時間内で信号源の内部インピーダンス１００Ωから一対の一体構造３１４Ｙ_１，３１４Ｙ_２の差動インピーダンス６０．６Ωまでの差動インピーダンスの遷移は実効的に（６０．６Ω－１００Ω）×（２０．８ｐｓ／３５ｐｓ）≒－２３．４Ωとなった。机上計算では差動インピーダンスは、１０４－２３．４＝８０．６Ωまで低下した。ＴＤＲ解析では差動インピーダンスは８５．７Ωまで低下した。

【0181】

図９（ａ）に示す波形２００３では、信号波が配線部２１１Ｙ_１、２１１Ｙ_２を伝播する時間の２倍は、３４１．２ｐｓであり、０から３４１．２ｐｓまでの期間が配線部２１１Ｙ_１、２１１Ｙ_２に相当する。また、信号波が一体構造３１４Ｙ_１、３１４Ｙ_２を伝播する時間の２倍は、２０．８ｐｓであり、３４１．２ｐｓから２０．８ｐｓ後の３６２．０ｐｓ（＝３４１．２＋２０．８）までの期間が一体構造３１４Ｙ_１、３１４Ｙ_２に相当する。３６２．０ｐｓの特性インピーダンスが８５．７Ωであった。

【0182】

［実施例３、実施例４、及び比較例２の比較］
上記のＴＤＲ解析の結果、実施例３では、比較例２よりも一対の配線部２１１_１，２１１_２の差動インピーダンスに対する一対の一体構造３１４_１，３１４_２の差動インピーダンスの変動が低減される。実施例３では、配線部２１１_１、２１１_２と一体構造３１４_１、３１４_２との間に配線部２１２_１、２１２_２と配線部２１３_１、２１３_２とが配置されている。ＴＤＲ解析で一体構造３１４_１、３１４_２の特性インピーダンスの変動が低減されるのは、配線部２１１_１、２１１_２と一体構造３１４_１、３１４_２の間のインピーダンス不整合が、配線部２１２_１、２１２_２、２１３_１、２１３_２により補正されるからである。半導体装置１００Ｂから一対の信号配線２５０_１，２５０_２へ出力される差動信号においても、ＴＤＲ解析で用いられた差動パルス信号と同様、立ち上がり時間ｔｒで信号が電圧０から電圧Ｖ_ｉｎまで立ち上がる。したがって、一対の信号配線２５０_１，２５０_２を伝送される差動信号においても、ＴＤＲ解析で用いられた差動パルス信号と同様に、一対の一体構造３１４_１，３１４_２において差動信号の反射が低減される。よって、一対の信号配線２５０_１，２５０_２を通じてコネクタ４００Ｂへ伝送されるデジタル信号の品質が向上する。

【0183】

また、上記のＴＤＲ解析の結果、実施例４では、比較例２よりも一対の配線部２１１_１，２１１_２の差動インピーダンスに対する一対の一体構造３１４_１，３１４_２の差動インピーダンスの変動が低減される。実施例４では、配線部２１１_１、２１１_２と一体構造３１４_１，３１４_２との間に配線部２１２_１、２１２_２と配線部２１３_１、２１３_２とが配置されている。ＴＤＲ解析で一体構造３１４_１、３１４_２の特性インピーダンスの変動が低減されるのは、配線部２１１_１、２１１_２と一体構造３１４_１、３１４_２の間のインピーダンス不整合が、配線部２１２_１、２１２_２、２１３_１、２１３_２により補正されるからである。半導体装置１００Ｂから一対の信号配線２５０_１，２５０_２へ出力される差動信号においても、ＴＤＲ解析で用いられた差動パルス信号と同様、立ち上がり時間ｔｒで信号が電圧０から電圧Ｖ_ｉｎまで立ち上がる。したがって、一対の信号配線２５０_１，２５０_２を伝送される差動信号においても、ＴＤＲ解析で用いられた差動パルス信号と同様に、一対の一体構造３１４_１，３１４_２において差動信号の反射が低減される。よって、一対の信号配線２５０_１，２５０_２を通じてコネクタ４００Ｂへ伝送されるデジタル信号の品質が向上する。

【0184】

以上、計測される差動インピーダンスのシミュレーションについて説明したが、実際のプリント配線板において、一対の信号配線２５０_１，２５０_２の差動インピーダンスを測定するためには、ＴＤＲオシロスコープを使用する。ＴＤＲオシロスコープに接続されたプローブを介して、一対の配線部２１１_１，２１１_２の一端へ、正信号と負信号で位相反転した電圧振幅Ｖ_ｉｎ、立ち上がり時間３５ｐｓのステップパルスを入力する。差動インピーダンスの不整合点があると、不整合点で信号が反射し、信号を入力したプローブへ信号が戻ってくる。そのため、プローブで観測される信号には、反射電圧が加算される。この観測電圧から一対の信号配線２５０_１，２５０_２の差動インピーダンスを算出できる。

【0185】

観測点の電圧をＶｒとし、ＴＤＲオシロスコープの出力インピーダンスを１００［Ω］としたとき、一対の信号配線２５０_１，２５０_２の差動インピーダンスＺ０は以下の式（１２）のように計算できる。

【数12】

【0186】

また、ＴＤＲオシロスコープで観測される差動インピーダンスの変化点と変化点との時間間隔の０．５倍が、一対の信号配線２５０_１，２５０_２での信号の伝播速度ｖｏとなる。

【0187】

送信回路（不図示）から出力されるパルス信号の立ち上がり時間を測定するためには、オシロスコープを使用する。まず送信回路（不図示）に接続された一対の配線部２１１_１，２１１_２の一端の電圧の波形を、プローブを用いて測定する。このとき、差動インピーダンスの整合条件で得られる電圧振幅Ｖ_ｉｎの２０［％］～８０［％］の範囲の電圧変化に要する時間を測定する。例えば整合時の電圧振幅Ｖ_ｉｎが４００［ｍＶ］の場合、２４０［ｍＶ］の電圧変化に要する時間を測定する。このときの時間をｔｒ´としたとき、立ち上がり時間ｔｒとの関係は、以下になる。
ｔｒ＝ｔｒ´／０．６

【0188】

【0189】

なお、本発明は、以上説明した実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で多くの変形が可能である。また、実施形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、実施形態に記載されたものに限定されない。

【0190】

上述の実施形態では、電気部品がコネクタ４００，４００Ｂである場合について説明したが、これに限定するものではない。電気部品が、例えばＢＧＡ（Ball Grid Array）やＬＧＡ（Land Grid Array）のＩＣ（Integrated Circuit）など、表面実装形のものであればよい。

【0191】

また、上述の実施形態では、特性インピーダンスＺ２，Ｚ３を、配線部の配線幅Ｗ２，Ｗ３で調整する場合について説明したが、これに限定するものではない。配線部の厚みで調整してもよく、また、厚みと配線幅で調整してもよい。

【符号の説明】

【0192】

２００…プリント配線板、２１１…配線部（第１配線部）、２１２…配線部（第２配線部）、２１３…配線部（第３配線部）、２１４…配線部（第４配線部）、２５０…信号配線、３００…処理モジュール（プリント回路板）、３１４…一体構造、４００…コネクタ（電気部品）、４１４…端子（信号端子）、６００…デジタルカメラ（電子機器）、６１１…筐体、Ｚ１…特性インピーダンス（第１特性インピーダンス）、Ｚ２…特性インピーダンス（第２特性インピーダンス）、Ｚ３…特性インピーダンス（第３特性インピーダンス）、Ｚ４…特性インピーダンス（第４特性インピーダンス）、Ｚ５…特性インピーダンス（第５特性インピーダンス）

【図1】