特許 7586179 配線基板および信号接続構造

(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】2024-11-11

(45)【発行日】2024-11-19

(54)【発明の名称】配線基板および信号接続構造

(51)【国際特許分類】

   H05K 3/46 20060101AFI20241112BHJP

   H05K 1/02 20060101ALI20241112BHJP

【ＦＩ】

H05K3/46 Z

H05K1/02 P

H05K1/02 N

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2022532955

(86)(22)【出願日】2020-07-02

(86)【国際出願番号】 JP2020026030

(87)【国際公開番号】W WO2022003905

(87)【国際公開日】2022-01-06

【審査請求日】2022-11-09

(73)【特許権者】

【識別番号】000004226

【氏名又は名称】日本電信電話株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100098394

【弁理士】

【氏名又は名称】山川 茂樹

(74)【代理人】

【識別番号】100153006

【弁理士】

【氏名又は名称】小池 勇三

(74)【代理人】

【識別番号】100064621

【弁理士】

【氏名又は名称】山川 政樹

(74)【代理人】

【識別番号】100121669

【弁理士】

【氏名又は名称】本山 泰

(72)【発明者】

【氏名】脇田 斉

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 昇男

【審査官】沼生 泰伸

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２００８／１０５４７８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１５－２１６３６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２００９／１１９８４９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１９／０１９１５４７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２００１／０００４９４２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】堺 淳 外5名，C-2-61 ダイアゴナル配線を用いたプリント配線板の配線収容性と伝送特性，電子情報通信学会総合大会講演論文集，一般社団法人電子情報通信学会，2007年03月07日，2007 1，94

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０５Ｋ ３／４６

Ｈ０５Ｋ １／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の差動ペアを備える配線基板であって、
前記差動ペアが、第１の信号導体と、第１のビアを介して前記第１の信号導体と接続する第１の接続部と、第２の信号導体と、第２のビアを介して前記第２の信号導体と接続する第２の接続部とを備え、
前記第１の信号導体と前記第２の信号導体それぞれが、前記配線基板の底面に平行な異なる面に、垂直方向に重なり合うように配置され、
前記第１の接続部と前記第２の接続部とが、前記配線基板の上面において信号伝送方向に所定の間隔で配置され、
前記複数の差動ペアのうち、隣接する差動ペアが、信号伝送方向に所定の間隔で配置され、かつ、信号伝送方向と垂直な方向に所定の間隔で配置され、
前記第１のビアの前記配線基板の底面に垂直な方向の中心軸と前記第２のビアの前記配線基板の底面に垂直な方向の中心軸との間の距離が、前記第１の接続部の中心と前記第２の接続部の中心との間の距離より短い、配線基板。

【請求項2】

前記第１の信号導体と前記第２の信号導体とを囲う、グラウンド導体を備える請求項１に記載の配線基板。

【請求項3】

前記第１の信号導体と、前記第２の信号導体とが、ブロードサイドストリップ配線構造を形成する請求項１又は請求項２のいずれか一項に記載の配線基板。

【請求項4】

請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の配線基板の上に、誘電体基板を備える信号接続構造であって、
前記誘電体基板の底面の接続部と、
前記誘電体基板を貫通するビアを介して前記誘電体基板の底面の接続部と接続する前記誘電体基板の上面の接続部を備え、
前記誘電体基板の底面の接続部と、前記配線基板の上面の接続部が導体を介して接続する信号接続構造。

【請求項5】

同軸コネクタを備え、
前記第１の信号導体が、第３のビアを介して、前記第２の信号導体が配置される層と同じ層に配置される第１の接続パタンと接続され、前記第１の接続パタンが、第４のビアを介して、前記配線基板の上面に配置される第２の接続パタンに接続され、前記第２の接続パタンが同軸コネクタの第１のピンに接続され、
前記第２の信号導体が、第５のビアを介して、前記配線基板の上面に配置される第３の接続パタンに接続され、前記第３の接続パタンが前記同軸コネクタの第２のピンに接続される請求項４に記載の信号接続構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、差動信号を伝送する配線基板および信号接続構造に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、ネットワーク上に伝送されるデータ量は増加の一途をたどっており、その増大に対し、データの伝送速度を向上させ、対処する手法が研究開発されている。高速なデータの送受に関しては、同相ノイズ耐性の高い差動信号伝送が有用であり、ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ、集積回路）やＩＣを包含するパッケージ基板など高速電子デバイスに広く用いられている。

【0003】

差動信号は、理想的には１８０度の位相差、あるいは正負の逆転したデータを２つの信号経路を用いて伝送される。これにより、同相ノイズは互いに打ち消しあうことが可能になり、複数の信号の伝送において、差動信号で伝送する場合、正相と負相の信号間で強く結合し、クロストークについて耐性の高い構成となる。

【0004】

例えば、光送受信器においても偏波多重、波長多重、近年では多値化技術が用いられ、それらのデータの入出力には差動信号が利用され、データが多重化されるほどそのチャネル数は増加する。

【0005】

また、光におけるデータ伝送の分野のみならず、電気におけるデータ伝送においても差動信号は幅広く利用されている。前述のデータは、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ、特定用途向け集積回路）などのアクティブ素子からその素子を封入するパッケージ基板、パッケージ基板同士を接続するボードへと伝送される。ここで、パッケージ基板表面はチップ搭載面として機能し、そのチップから生じる信号をパッケージ表面から裏面に伝送させ、パッケージ裏面はボードとの接続パタン、例えばボールグリッドアレイ、ランドグリッドアレイなど、に信号が伝えられる構造を有する。

【0006】

ボールグリッドアレイ、ランドグリッドアレイなどは、パッケージ基板を搭載するボードと半田ボール、半田などで接続される。このボールグリッドアレイのレイアウトは、所定の規格に定められている。近年では、半田ボールの直径が０．１ｍｍφ程度、半田ボールのピッチ間隔が０．３ｍｍ程度で高密度な配置が可能である。さらに、信号の入出力部がパッケージ基板の四辺のみならず、内側も使用可能であるため、多数の入出力を有するＡＳＩＣパッケージでは広く用いられている。

【0007】

例えば、非特許文献１、２、３には、多層配線基板中のＲＦビア差動配線構造の構造・設計手法が開示されている。

【0008】

図７に、非特許文献１、２に開示される、ボールグリッドアレイおよび差動配線を有する接続構造を示す。ボード１５０１の上にチップ１５０２を搭載する。差動伝送においては２つの正負信号間を結合させて伝送を行うため、１つの信号に対して少なくとも２本の配線（例えば、図中１５１１と１５１２）と２個の接続部（例えば、図中１５２１と１５２２）が必要である。非特許文献１、２に開示される接続構造では、少なくとも２個の接続部（例えば、図中１５２１と１５２２）をボード１５０１上の信号伝送方向（図中、ｘ方向）に対して垂直に配置させる構造であり、ボード１５０１上の配線と高い接続性を有する。

【0009】

また、図８に、非特許文献３に開示される接続構造を示す。ボード１６０１の上にチップ１６０２を搭載する。図８には、配線１６１１と接続部１６２１の信号経路と配線１６１２と接続部１６２２の信号経路とからなる差動ペアと、配線１６１３と接続部１６２３の信号経路と配線１６１４と接続部１６２４の信号経路とからなる差動ペアとを示す。この接続構造では、信号伝送方向に対して、差動配線ペア間の接続部（例えば、１６２１と１６２２）を信号伝送方向と平行に配置し、かつ、隣接する２つの差動配線ペアの配置を互いにオフセットさせる構成により、クロストーク耐性を高めることができる。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0010】

【文献】”De-Mystifying the 28 Gb/s PCB Channel: Design to Measurement” Heidi Barnes. DesignCon2014 13-FR3 presentation. https://www.keysight.com/upload/cmc_upload/All/13_FR3Combined_DeMystifyingthe28gbsPCBChannel.pdf

【文献】“Parallel Optical Interconnect between Ceramic BGA Packages on FR4 Board using Embedded Waveguides and Passive Optical Alignments”. Mikko Karppinen., et al. Proceedings of ECTC 2006.

【文献】”Design of Package BGA Pin-out for >25Gb/s High Speed SerDes Considering PCB Via Crosstalk”. Wei Yao. et al., Proceedings of 2015 IEEE Symposium on Electromagnetic Compatibility and Signal Integrity.

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0011】

しかしながら、非特許文献１、２に開示される接続構造では、複数の差動チャネルが存在する場合、その接続部のピッチは所定のピッチに定められているため、接続部の配置エリアが増大してしまう課題がある。

【0012】

また、信号配線と同一面に隣接チャネルが存在するので、チャネル間クロストークも増大してしまう課題がある。

【0013】

また、非特許文献３に開示される接続構造では、差動配線がカップルドマイクロストリップ線路で構成され、２つの差動配線を配置するためには、半田ボールの間隔（ピッチ）およびボード上の接続部の間隔（ピッチ）が広くする必要があるので、高密度に配置されたボードには適用できないという課題がある。

【課題を解決するための手段】

【0014】

上述したような課題を解決するために、本発明に係る配線基板は、複数の差動ペアを備える配線基板であって、前記差動ペアが、第１の信号導体と、第１のビアを介して前記第１の信号導体と接続する第１の接続部と、第２の信号導体と、第２のビアを介して前記第２の信号導体と接続する第２の接続部とを備え、前記第１の信号導体と前記第２の信号導体それぞれが、前記配線基板の底面に平行な異なる面に、垂直方向に重なり合うように配置され、前記第１の接続部と前記第２の接続部とが、前記配線基板の上面において信号伝送方向に所定の間隔で配置され、前記複数の差動ペアのうち、隣接する差動ペアが、信号伝送方向に所定の間隔で配置され、かつ、信号伝送方向と垂直な方向に所定の間隔で配置され、前記第１のビアの前記配線基板の底面に垂直な方向の中心軸と前記第２のビアの前記配線基板の底面に垂直な方向の中心軸との間の距離が、前記第１の接続部の中心と前記第２の接続部の中心との間の距離より短い。

【発明の効果】

【0015】

本発明によれば、差動信号を伝送する配線を高密度で配置でき、高クロストーク耐性を有する配線基板および信号接続構造を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1A】図１Ａは、本発明の第１の実施の形態に係る信号接続構造の上面図である。

【図1B】図１Ｂは、本発明の第１の実施の形態に係る信号接続構造の上面図におけるＩＢ－ＩＢ’断面図である。

【図1C】図１Ｃは、本発明の第１の実施の形態に係る信号接続構造の上面図におけるＩＣ－ＩＣ’断面図である。

【図2A】図２Ａは、本発明の第２の実施の形態に係る信号接続構造の上面図である。

【図2B】図２Ｂは、本発明の第２の実施の形態に係る信号接続構造の上面図におけるＩＩＢ－ＩＩＢ’断面図である。

【図2C】図２Ｃは、本発明の第２の実施の形態に係る信号接続構造の上面図におけるＩＩＣ－ＩＩＣ’断面図である。

【図3A】図３Ａは、本発明の第３の実施の形態に係る信号接続構造の上面図である。

【図3B】図３Ｂは、本発明の第３の実施の形態に係る信号接続構造の上面図におけるＩＩＩＢ－ＩＩＩＢ’断面図である。

【図3C】図３Ｃは、本発明の第３の実施の形態に係る信号接続構造の上面図におけるＩＩＩＣ－ＩＩＩＣ’断面図である。

【図4A】図４Ａは、本発明の第４の実施の形態に係る信号接続構造の上面図である。

【図4B】図４Ｂは、本発明の第４の実施の形態に係る信号接続構造の上面図におけるＩＶＢ－ＩＶＢ’断面図である。

【図4C】図４Ｃは、本発明の第４の実施の形態に係る信号接続構造の上面図におけるＩＶＣ－ＩＶＣ’断面図である。

【図5A】図５Ａは、本発明の第５の実施の形態に係る信号接続構造の上面図である。

【図5B】図５Ｂは、本発明の第５の実施の形態に係る信号接続構造の上面図におけるＶＢ－ＶＢ’断面図である。

【図6A】図６Ａは、本発明の第６の実施の形態に係る信号接続構造の上面図である。

【図6B】図６Ｂは、本発明の第６の実施の形態に係る信号接続構造の上面図におけるＩＶＢ－ＩＶＢ’断面図である。

【図7】図７は、従来の信号接続構造の上面図である。

【図8】図８は、従来の信号接続構造の上面図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

＜第１の実施の形態＞
本発明の第１の実施の形態について図１Ａ～図１Ｃを参照して説明する。

【0018】

＜信号接続構造の構成＞
図１Ａ、Ｂ、Ｃにそれぞれ、本実施の形態に係る信号接続構造の上面図、上面図におけるＩＢ－ＩＢ’断面図、上面図におけるＩＣ－ＩＣ’断面図を示す。

【0019】

信号接続構造１０は、パッケージ基板（以下、「誘電体基板」という。）１１を、ボード（以下、「配線基板」という。）２１の上に備える。ここで、誘電体基板１１の材料には、ＬＴＣＣ（Ｌｏｗ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏ－ｆｉｒｅｄ Ｃｅｒａｍｉｃｓ、低温同時焼成積層セラミックス）、ＨＴＣＣ（Ｈｉｇｈ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏ－ｆｉｒｅｄ Ｃｅｒａｍｉｃｓ、高温同時焼成積層セラミックス）などのセラミック基板材料、ビルドアップ基板など樹脂基板材料を用いる。

【0020】

誘電体基板１１は、上面に信号導体１２１～１２４と接続部１２１１～１２４１、底面に接続部１３１～１３４と、ビア１４１～１４４を備える。ビア１４１～１４４は、誘電体基板１１を貫通し、信号導体１２１～１２４と接続部１３１～１３４とをそれぞれ接続する。

【0021】

配線基板２１は、内部に信号導体２２１～２２４と、上面に接続部２３１～２３４と、ビア２４１～２４４を備える。ビア２４１～２４４は、信号導体２２１～２２４と接続部２３１～２３４とをそれぞれ接続する。

【0022】

誘電体基板１１の接続部１３１～１３４と、配線基板２１の接続部２３１～２３４とは、それぞれ導体１０１～１０４を介して電気的に接続する。導体１０１～１０４には半田、半田ボール、導電性ペーストなど導体材料を用いることができる。

【0023】

ここで、接続部１２１１～１２４１、接続部１３１～１３４と、接続部２３１～２３４とは所定のピッチ（間隔）で配置され、導体１０１～１０４も同様のピッチ（間隔）で配置される。例えば、接続部１２１１、１２２１は間隔を０．５ｍｍとして、信号伝送方向（図中ｘ方向）に並列して配置される。接続部１２３１、１２４１も同様に配置される。

【0024】

信号導体２２１と信号導体２２２は、配線基板２１の底面に平行な面（図１におけるｘ－ｙ面）であって、異なる面にそれぞれ配線される。

【0025】

さらに、信号導体２２１と信号導体２２２は、上方から見て、換言すれば垂直方向に（図中、ｚ方向）重なり合うように配線される。このように、信号導体２２１と信号導体２２２は、ブロードサイドストリップ配線構造を形成する。

【0026】

同様に、信号導体２２３と信号導体２２４は、ブロードサイドストリップ配線構造を形成するように配線される。

【0027】

この構成により、誘電体基板１１の上面の信号導体１２１から入力される正相信号は、接続部１２１１、ビア１４１、接続部１３１、導体１０１、接続部２３１、ビア２４１を順に通って、配線基板２１の信号導体２２１に搬送される。

【0028】

一方、誘電体基板１１の上面の信号導体１２２から入力される負相信号は、接続部１２２１、ビア１４２、接続部１３２、導体１０２、接続部２３２、ビア２４２を順に通って、配線基板２１の信号導体２２２に搬送される。

【0029】

このように、誘電体基板１１と配線基板２１には、信号導体２２１を有する信号路と信号導体２２２を有する信号路とで差動配線構造が形成され、差動ペアａが形成される。

【0030】

同様に、誘電体基板１１と配線基板２１には、信号導体２２３を有する信号路と信号導体２２４を有する信号路とで差動配線構造が形成され、差動ペアｂが形成される。

【0031】

ここで、差動ペアａ、ｂ、それぞれにおけるビアおよび接続部は、信号導体２２１、２２２で信号が搬送される方向（差動配線伝送方向、図中ｘ方向）と平行線上に並列するように配置される。例えば、差動ペアｂは差動ペアａに対して、信号伝送方向（図中ｘ方向）に１ｍｍの間隔（差動ペアの中心のｘ方向の間隔、図中ＯＳｘ）で配置される。

【0032】

さらに、差動ペアａと差動ペアｂとはそれぞれ平行に配置されるが、同一線上にならないよう所定の間隔でオフセットされて配置される。例えば、差動ペアｂは差動ペアａに対して、信号伝送方向と垂直方向（図中ｙ方向）に１ｍｍの間隔（差動ペアの中心のｙ方向の間隔、図中ＯＳｙ）で配置される。

【0033】

このように、隣接する差動ペアが、信号伝送方向に所定の間隔で配置され、かつ、信号伝送方向と垂直な方向に所定の間隔で配置される。

【0034】

この構成により、信号伝送方向に対し、接続部を高密度に配置できる。すなわち、配線を高密度に配置できる。

【0035】

また、ブロードサイドストリップ配線構造を形成することにより、配線基板中の信号導体は正負のペアが上下に配置され、配線基板中の上下方向に強く電磁界の結合が生じるモードとなり、信号導体部分での隣接チャネル間クロストークも低く抑えることが可能となる。

【0036】

また、配線基板の層方向に（図中ｚ方向）差動チャネルが形成されることにより、前記配線基板で配線される差動信号のレイアウトを縮小できる。

【0037】

信号接続構造１０に、正負の差動信号を入力して搬送させた結果、良好な高周波特性が得られる。

【0038】

また、配線基板は多層基板で構成されてもよく、信号導体に加え、グラウンド導体４１１、４１２等として機能する層を信号導体の上下層に備えてもよい。

【0039】

また、グラウンド導体２５１、２５２等の間を接続する層間ビアを備えることもできる。または、配線基板２１の上面や底面に信号導体以外に配置するグラウンド導体とを接続する貫通ビアを備えることができる。この構成により、信号導体周囲をグラウンド層で覆い、かつ、差動チャネル間をグラウンドに接続するビアで囲うことが可能となり、クロストークをより低く抑えることが可能となる。

【0040】

以上のように、本実施の形態に係る信号接続構造によれば、複数の差動ペアを高密度に配置でき、高クロストーク耐性を得ることができる。

【0041】

＜第２実施の形態＞
次に、本発明の第２の実施の形態に係る信号接続構造を、図２Ａ～図２Ｃを参照して説明する。本実施の形態に係る信号接続構造３０は、第１の実施の形態に係る信号接続構造１０と略同様の構成を有し、同様の効果を奏する。信号接続構造３０は、複数の差動ペアを備える点で信号接続構造１０と異なる。

【0042】

＜信号接続構造の構成＞
図２Ａ、Ｂ、Ｃにそれぞれ、本実施の形態に係る信号接続構造３０の上面図、上面図におけるＩＩＢ－ＩＩＢ’断面図、上面図におけるＩＩＣ－ＩＩＣ’断面図を示す。

【0043】

信号接続構造３０は、信号導体３２１から信号導体４２１までの信号経路と信号導体３２２から信号導体４２２までの信号経路とからなる差動ペアａと、信号導体３２３から信号導体４２３までの信号経路と信号導体３２４から信号導体４２４までの信号経路（図示せず）とからなる差動ペアｂと、信号導体３２５から信号導体４２５までの信号経路と信号導体３２６から信号導体４２６までの信号経路（図示せず）とからなる差動ペアｃを備える。

【0044】

差動ペアにおける信号導体３２１と信号導体３２２それぞれの接続部３２１１、３２２１は間隔を０．５ｍｍとして、信号伝送方向（図中ｘ方向）に並列して配置される。信号導体３２３と信号導体３２４の接続部３２３１、３２４１、信号導体３２５と信号導体３２６の接続部３２５１、３２６１についても同様である。

【0045】

それぞれの差動ペアは、信号伝送方向（図中ｘ方向）に平行な異なる直線上に配置される。差動ペアｃは差動ペアａに対して、信号伝送方向（図中ｘ方向）に１ｍｍの間隔（差動ペアの中心のｘ方向の間隔、図中ＯＳｘ）で、信号伝送方向と垂直方向（図中ｙ方向）に１ｍｍの間隔（差動ペアの中心のｙ方向の間隔、図中ＯＳｙ）で配置される。

【0046】

また、差動ペアｂは差動ペアｃに対して、信号伝送方向（図中ｘ方向）に１ｍｍの間隔（差動ペアの中心のｘ方向の間隔）で、信号伝送方向と垂直方向（図中ｙ方向）に１ｍｍの間隔（差動ペアの中心のｙ方向の間隔）で配置される。

【0047】

このように、複数の差動ペアのうち、隣接する差動ペアが、信号伝送方向に所定の間隔で配置され、かつ、信号伝送方向と垂直な方向に所定の間隔で配置される。

【0048】

その結果、差動ペアｂは差動ペアａに対して、信号伝送方向と垂直方向（図中ｙ方向）の同一線上に２ｍｍの間隔（差動ペアの中心のｘ方向の間隔）で配置される。

【0049】

このように、差動ペアを所定の間隔（オフセット）をもって、交互に配置すれば、効率的に配線でき、隣接する差動ペア間のクロストークを抑制することができる。

【0050】

以上のように、本実施の形態に係る信号接続構造によれば、複数の差動ペアを、より高密度に配置でき、高クロストーク耐性を得ることができる。

【0051】

＜第３の実施の形態＞
次に、本発明の第３の実施の形態に係る信号接続構造を、図３Ａ～図３Ｃを参照して説明する。本実施の形態に係る信号接続構造５０は、第１の実施の形態に係る信号接続構造１０と略同様の構成を有し、同様の効果を奏する。信号接続構造５０は、配線基板の上面にブロードサイドストリップ配線構造を形成する導体のうち、一方の導体を備える点で信号接続構造１０と異なる。

【0052】

＜信号接続構造の構成＞
図３Ａ、Ｂ、Ｃにそれぞれ、本実施の形態に係る信号接続構造５０の上面図、上面図におけるＩＩＩＢ－ＩＩＩＢ’断面図、上面図におけるＩＩＩＣ－ＩＩＩＣ’断面図を示す。

【0053】

信号接続構造５０は、パッケージ基板（誘電体基板）５１を、ボード（配線基板）６１の上に備える。誘電体基板５１は、第１の実施の形態における誘電体基板１１と同様の構成を有する。

【0054】

配線基板６１は、上面の接続部６３１に、上面に配置される信号導体６２１が接続される。また、上面の接続部６３２にビア６４２が接続され、ビア６４２に信号導体６２２が接続される。ここで、信号導体６２１と信号導体６２２がブロードサイドストリップ配線構造を形成する。

【0055】

この構成において、上面に存在する導体６２１が表面（上面）を空気層で覆われるため、非対称な電磁界モードとなる。そこで、導体６２１を導体６２２より幅を広くすることにより、特性インピーダンスを所定の値、例えば差動インピーダンスを１００Ωに整合できる。

【0056】

また、配線基板中の信号導体に接続されるビアの長さを短くでき、より広帯域な特性を得ることが可能となる。

【0057】

以上のように、本実施の形態に係る信号接続構造によれば、複数の差動ペアを高密度に配置でき、より広帯域で、高クロストーク耐性を得ることができる。

【0058】

＜第４の実施の形態＞
次に、本発明の第４の実施の形態に係る信号接続構造を、図４Ａ～図４Ｃを参照して説明する。本実施の形態に係る信号接続構造７０は、第１の実施の形態に係る信号接続構造１０と略同様の構成を有し、同様の効果を奏する。信号接続構造７０は、差動信号線路ビア間にグラウンドに接続するビア（以下、「グラウンドビア」という。）を備える点で信号接続構造１０と異なる。

【0059】

＜信号接続構造の構成＞
図４Ａ、Ｂ、Ｃにそれぞれ、本実施の形態に係る信号接続構造７０の上面図、上面図におけるＩＶＢ－ＩＶＢ’断面図、上面図におけるＩＶＣ－ＩＶＣ’断面図を示す。

【0060】

信号接続構造７０は、配線基板８１において、差動信号線路ビア（ビア８４１、８４２）の間にグラウンドビア８４５を備える。

【0061】

この構成により、チャネル間の電磁界結合が抑制され、よりクロストーク耐性の高い特性を得ることができる。

【0062】

また、本実施の形態ではグラウンドビアを配置する例を示したが、これに限らない。信号配線が配置される層と同層の信号配線周辺に配置したグラウンドパタンを、グラウンドビアで接続してもよい。

【0063】

以上のように、本実施の形態に係る信号接続構造によれば、複数の差動ペアを高密度に配置できるとともに、チャネル間の電磁界結合が抑制されるので、より高クロストーク耐性を得ることができる。

【0064】

＜第５の実施の形態＞
次に、本発明の第５の実施の形態に係る信号接続構造を、図５Ａ、図５Ｂを参照して説明する。本実施の形態に係る信号接続構造９０は、第１の実施の形態に係る信号接続構造１０と略同様の構成を有し、同様の効果を奏する。信号接続構造９０は、差動信号線路の接続部におけるビアの位置が信号接続構造１０と異なる。

【0065】

＜信号接続構造の構成＞
図５Ａ、Ｂにそれぞれ、本実施の形態に係る信号接続構造９０の上面図と、上面図におけるＩＶＢ－ＩＶＢ’断面図を示す。

【0066】

信号接続構造９０は、誘電体基板９１の上面に信号導体９２１と、信号導体９２１に接続する接続部９２１１を備え、接続部９２１１は誘電体基板９１の内部のビア９４１に接続され、ビア９４１は誘電体基板９１の底面の接続部９３１に接続する。

【0067】

配線基板１００１の上面の接続部１０３１は、信号導体９０１を介して、誘電体基板９１の底面の接続部９３１に接続する。また、接続部１０３１は、ビア１０４１に接続され、ビア１０４１が信号導体１０２１に接続される。

【0068】

一方、誘電体基板９１の上面の信号導体９２２は、接続部９２２１に接続され、接続部９２２１は誘電体基板９１の内部のビア９４２に接続され、ビア９４２は誘電体基板９１の底面の接続部９３２に接続する。

【0069】

配線基板１００１の上面の接続部１０３２は、信号導体９０２を介して、誘電体基板９１の底面の接続部９３２に接続する。また、接続部１０３２は、ビア１０４２に接続され、ビア１０４２が信号導体１０２２に接続される。

【0070】

ここで、信号導体９２１～信号導体１０２１の信号経路と信号導体９２２～信号導体１０２２の信号経路は差動ペアを形成する。

【0071】

信号接続構造９０において、ビア９４１とビア１０４１はそれぞれ、接続部９２１１、９３１、１０３１の範囲において、接続部９２１１、９３１、１０３１の中心よりも、ビア９４２と１０４２に近くなるように配置される。

【0072】

ビア９４２とビア１０４２はそれぞれ、接続部９２２１、９３２、１０３２の範囲において、接続部９２２１、９３２、１０３２の中心よりも、ビア９４１と１０４１に近くなるように配置される。

【0073】

すなわち、ビア９４１の垂直方向（ｚ方向）の中心軸とビア９４２のｚ方向の中心軸との間の距離が、接続部９２１１の中心と接続部９２２１の中心との間の距離または接続部９３１の中心と接続部９３２の中心との間の距離より短い。

【0074】

また、ビア１０４１のｚ方向の中心軸とビア１０４２のｚ方向の中心軸との間の距離が、接続部１０３１の中心と接続部１０３２の中心との間の距離より短い。

【0075】

この構成により、誘電体基板９１、配線基板１００１におけるビア間で、より強く電磁界結合をさせることができ、高クロストーク耐性を得ることが可能となる。

【0076】

以上のように、本実施の形態に係る信号接続構造によれば、複数の差動ペアを高密度に配置できるとともに、ビア間の電磁界結合が強くなるので、より高クロストーク耐性を得ることができる。

【0077】

＜第６の実施の形態＞
次に、本発明の第６の実施の形態に係る信号接続構造を、図６Ａ、図６Ｂを参照して説明する。

【0078】

＜信号接続構造の構成＞
第６の実施の形態に係る信号接続構造１１００は、第１の実施の形態に係る信号接続構造１０と、同軸コネクタ１４０１と、信号接続構造１０と同軸コネクタ１４０１とを接続する構造（以下、「コネクタ接続構造」という。）１２００とを備える。

【0079】

詳細には、誘電体基板１１の上面の信号導体１２１に、接続部１２１１、ビア１４１、接続部１３１、導体１０１、接続部２３１、ビア２４１が順に接続し、ビア２４１が配線基板２１の信号導体２２１に接続する。

【0080】

次に、信号導体２２１に接続パタン１２５１が接続され、接続パタン１２５１にビア１２４３が接続され、ビア１２４３が下方の信号導体２２２と同じ層に配置される接続パタン１２６１に接続され、ビア１２４７を通って、配線基板２１の上面の接続パタン１２７１に接続され、接続パタン１２７１が同軸コネクタ１４０１のピン１４１１に接続する。

【0081】

この構成により、誘電体基板１１の上面の信号導体１２１から入力される正相信号は、接続部１２１１、ビア１４１、接続部１３１、導体１０１、接続部２３１、ビア２４１を順に通って、配線基板２１の信号導体２２１に搬送される。

【0082】

次に、接続パタン１２５１、ビア１２４３、接続パタン１２６１、ビア１２４７、接続パタン１２７１を通って、同軸コネクタ１４０１のピン１４１１に搬送される。

【0083】

一方、誘電体基板１１の上面の信号導体１２２に、接続部１２２１、ビア１４２、接続部１３２、導体１０２、接続部２３２、ビア２４２が順に接続し、ビア２４２が配線基板２１の信号導体２２２に接続する。

【0084】

次に、信号導体２２２に、接続パタン１２５２、接続パタン１２６２、ビア１２４２、接続パタン１２７２が順に接続され、接続パタン１２７２が同軸コネクタ１４０１のピン１４１２に接続する。

【0085】

この構成により、誘電体基板１１の上面の信号導体１２２から入力される負相信号は、接続部１２２１、ビア１４２、接続部１３２、導体１０２、接続部２３２、ビア２４２を順に通って、配線基板２１の信号導体２２２に搬送される。次に、接続パタン１２５２、接続パタン１２６２、ビア１２４２、接続パタン１２７２を通って、同軸コネクタ１４０１のピン１４１２に搬送される。

【0086】

ここで、接続部１２１１の中心と接続部１２２１の中心との間隔、すなわちビア１４１とビア１４２等の間隔は０．５ｍｍ程度である。また、信号導体２２１と信号導体２２２は、幅が６０～７０μｍ、長さが２０ｍｍ程度であり、略同等の長さを有するが、接続部１２１１の中心と接続部１２２１の中心との間隔の分だけ信号導体２２２が長い。

【0087】

また、接続パタン１２５１～１２６１と接続パタン１２５２～１２６２それぞれの長さは１ｍｍ程度である。同軸コネクタ１４０１のピン１４１１とピン１４１２との間隔は３ｍｍ程度である。

【0088】

また、ビア２４１とビア１２４３は、断面の直径が８０μｍφ径、長さが２００μｍ程度であり、略同一の形状を有する。また、ビア２４２、１２４７は、断面の直径が８０μｍφ径、長さが４００μｍ程度であり、略同一の形状を有する。

【0089】

このように、配線基板２１内で信号導体２２１と信号導体２２２とが上下に配置され差動信号ペアを形成し、上下方向に電磁界が結合するブロードサイドストリップラインを形成する。

【0090】

さらに、信号導体２２１が、ビア１２４３を介して、下方の信号導体２２２と同じ層に接続されることにより、下方の信号導体２２２と同じ層で、信号導体２２１と信号導体２２２とが、横方向（ｙ方向）に電磁界が結合するブロードサイドストリップラインを形成する。

【0091】

また、この構成により、配線基板２１内におけるビア長の差に起因する差動ペア間のスキュー差を無くすことができ、良好な周波数特性を得ることが可能となる。

【0092】

ここで、接続部１２１１の中心と接続部１２２１の中心との間隔に相当する信号導体２２１と信号導体２２２の長さの差に起因して、差動ペア間のスキュー差は生じるが、このスキュー差は、接続パタン１２５１、１２６１と接続パタン１２５２、１２６２の長さの差を調整することにより低減することができる。

【0093】

このように、本実施の形態に係る信号接続構造によれば、配線基板の外部の素子、部品に接続する場合、たとえば同軸コネクタに接続して信号を伝送させる場合、差動チャネル内でスキュー差を生じさせず、同軸コネクタ構造を接続することが可能になる。

【0094】

また、本実施の形態に係る信号接続構造は、第１の実施の形態に係る信号接続構造１０を備えるので、当然に、第１の実施の形態と同様の効果を奏する。

【0095】

本発明の実施の形態では、差動ペアにおける隣接する接続部が０．５ｍｍの間隔で配置される例を示したが、これに限ることなく、数１００μｍ程度でよく、効率良く配置でき、差動信号を良好に伝送できる範囲であればよい。

【0096】

本発明の実施の形態では、隣接する差動ペアが、ｘ方向の間隔（ＯＳｘ）およびｙ方向の間隔（ＯＳｙ）それぞれ１ｍｍで配置される例を示したが、これに限ることなく、数ｍｍ程度でよく、効率良く配置でき、高いクロストーク耐性を有して、差動信号を良好に伝送できる範囲であればよい。

【0097】

本発明の実施の形態では、誘電体基板１１の上面の信号導体１２１から正相信号入力され、誘電体基板１１の上面の信号導体１２２から負相信号が入力される例を示したが、誘電体基板１１の上面の信号導体１２１から負相信号入力され、誘電体基板１１の上面の信号導体１２２から正相信号が入力されてもよい。

【0098】

本発明の実施の形態では、信号接続構造が１組から３組の差動ペアを備える例を示したが、これは信号接続構造の一部を示す例であり、信号接続構造は複数の差動ペアを備えても同様の効果を奏する。

【0099】

本発明の実施の形態では、信号接続構造の構成、製造方法などにおいて、各構成部の構造、寸法、材料等の一例を示したが、これに限らない。信号接続構造の機能を発揮し効果を奏するものであればよい。

【産業上の利用可能性】

【0100】

本発明は、高周波デバイスにおける配線基板、実装基板等や半導体装置に適用することができる。

【符号の説明】

【0101】

２１ 配線基板
２２１、２２２ 信号導体
２３１、２３２ 接続部
２４１、２４２ ビア

【図1A】

【図1B】

【図1C】

【図2A】

【図2B】

【図2C】

【図3A】

【図3B】

【図3C】

【図4A】

【図4B】

【図4C】

【図5A】

【図5B】

【図6A】

【図6B】

【図7】

【図8】