JP2000031650A - プリント基板 - Google Patents

プリント基板

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JP2000031650A
JP2000031650A JP10198584A JP19858498A JP2000031650A JP 2000031650 A JP2000031650 A JP 2000031650A JP 10198584 A JP10198584 A JP 10198584A JP 19858498 A JP19858498 A JP 19858498A JP 2000031650 A JP2000031650 A JP 2000031650A
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JP
Japan
Prior art keywords
power supply
printed circuit
circuit board
wiring
wirings
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JP10198584A
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Inventor
Kenji Araki
健次 荒木
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Sony Corp
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Sony Corp
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  • Production Of Multi-Layered Print Wiring Board (AREA)
  • Shielding Devices Or Components To Electric Or Magnetic Fields (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電源層で発生する高周波電源電流がデカップ
リングコンデンサを介して流れる経路によって作られる
ループの面積を小さくできるプリント基板を提供する。 【解決手段】 本発明に係るプリント基板は、複数の電
源配線Cを接続すると共に複数のコンデンサ3を搭載す
るためのターミナル23と、該ターミナル23に一端が
接続された高周波電源電流を出力する電源配線Bと、該
配線Bの下層に配置されたグランド層13と、該グラン
ド層13に設けられた、該配線Bより広い幅で該配線B
に沿ってくりぬかれた部分25と、該配線Bの他端が接
続された、該くりぬかれた部分25の幅より広い幅を有
する電源配線Aと、該配線Aと該配線Bの他端との接続
部に搭載されたデカップリングコンデンサ4と、を具備
するものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、プリント基板に係
わり、特に、不要な電磁放射を抑えることができるプリ
ント基板に関する。
【0002】
【従来の技術】トランジスタ、IC、LSIなどのよう
な回路素子が搭載された多層プリント基板から発生する
放射ノイズには、コモンモードノイズとノーマルモード
ノイズに分類される。一般的にはコモンモードノイズに
よる影響が大きいと言われている。コモンモードノイズ
とは、主に、電源供給線やグランド(GND)に流れ込
む高周波電流による放射である。
【0003】図2は、リターン電流が作り出す放射ノイ
ズを説明するための模式図である。図2に示すように、
ドライバー101からレシーバー103に向けて信号パ
ターンを流れる電流I1 の経路、及び、その帰路電流
(リターン電流)I2 の経路はループを作る。このルー
プ(リターンループ)の面積をSとし、ループ面からの
該面に垂直方向の距離をrとし、その信号の周波数をf
とすると、ループ面に垂直方向に放射される電界E[V
/m]は下記式(1)で表される。
【0004】 E=1.316×10-14 ×|I|f2 S(1/r) ・・・(1) 但し、|I|=|I1 |=|I2
【0005】この式(1)から、周波数f、電流I、ル
ープ面積Sに比例して放射ノイズが大きくなることが分
かるが、周波数と電流はシステム上の制約から簡単には
変更できない。従って、放射ノイズを抑えるためには、
ループ面積をなるべく小さくする必要がある。
【0006】図3は、IC近傍で発生した電源電流が作
り出す放射ノイズを示す模式図である。IC105の電
源(ピン)から発生した電流をGND(ピン)側に落と
すまでの電流経路、或いは、その逆の電流経路が作るル
ープの面積Sについても、同様に該面積Sに比例して放
射ノイズが大きくなると言える。つまり、図2に示した
システムに限らず、図3に示すような場合でも同様に、
放射ノイズを抑えるためにはループ面積を小さくする必
要がある。
【0007】図4(a)は、従来のプリント基板の構造
の一例を模式的に示す平面図であり、図4(b)は、図
4(a)に示すプリント基板の断面図である。
【0008】図4(b)に示すように、従来のプリント
基板は、信号層111とグランド層113と電源層11
5が計8層、絶縁材117を介在して積層された8層プ
リント基板である。最上層の信号層111の上にはIC
119及びコンデンサ1,2が搭載されている。IC1
19の電源端子121はビアホール120によって電源
層115に接続されている。また、図4(a)に示すI
C119のグランド端子123はグランド層113に接
続されている。コンデンサ1,2の一端は電源層115
に接続されており、コンデンサ1,2の他端はグランド
層113に接続されている。
【0009】このようにプリント基板の電源層115に
よる電源供給線とグランド層113によるグランド線と
の間に接続されたデカップリングコンデンサ1を、高周
波電源電流発生源であるIC119の近傍に並列に接続
することがよく行われている。これは、ICのスイッチ
ング動作に伴って、電源層115に流れる高周波電源電
流をIC近傍でデカップリングコンデンサ1を介してバ
イパスさせると共に、ICのスイッチング動作に伴うI
Cの電源端子の電圧変動を抑制するためである。
【0010】一方、電源供給線となる電源層115は、
一般配線に比べて大幅に配線幅の広い導体で形成されて
いる。これは、電源供給線の抵抗値を小さくし、直流電
源の電圧変動を抑制するためである。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】上記従来のプリント基
板では、図4(a)に示すように、コンデンサ1,2の
容量や電源層(電源配線)115の形状によっては、ル
ート1(ICの電源端子121とグランド端子123と
コンデンサ1をつなぐルート)の特性インピーダンスよ
りもルート2(ICの電源端子121とグランド端子1
23とコンデンサ2をつなぐルート)の特性インピーダ
ンスの方が低くなることがある。本来の意図であるルー
ト1の経路(高周波電源電流をバイパスさせるコンデン
サ1に向かう経路)に電流が流れず、ルート2の経路
(コンデンサ2に向かう経路)に電流が流れてしまう場
合がある。ここで、電源層115が形成するルート1の
経路によって作られるループ面積S2がルート2の経路
によって作られるループ面積S1より大きい場合、発生
する放射ノイズが大きくなってしまい、せっかく入れた
はずのコンデンサ1の効果を発揮させることができな
い。
【0012】また、近時の高密度実装を狙ったプリント
基板では、電源配線の数が数百ネットもあり、ICの動
作に伴いデカップリングコンデンサを介して電源層に流
れ込む高周波電源電流を設計者がコントロールすること
が困難である。また、どの電源端子に対してデカップリ
ングするかも、基板レイアウト前に判らないことが多い
ため、デカップリングコンデンサの容量値をレイアウト
前に確定することができない。従って、プリント基板に
部品を実装した後に測定を行い、その結果から定数変更
を行っていた。
【0013】本発明は上記のような事情を考慮してなさ
れたものであり、その目的は、電源層で発生する高周波
電源電流がデカップリングコンデンサを介して流れる経
路によって作られるループの面積を小さくできるプリン
ト基板を提供することにある。
【0014】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明に係るプリント基板は、複数の電源配線を接
続すると共に複数のコンデンサを搭載するためのターミ
ナルと、該ターミナルに一端が接続された高周波電源電
流を出力する出力側配線と、該出力側配線の上層又は下
層に配置されたグランド層と、該グランド層に設けられ
た、該出力側配線より広い幅で該出力側配線に沿ってく
りぬかれた部分と、該出力側配線の他端が接続された、
該くりぬかれた部分の幅より広い幅を有する配線と、該
配線と該出力側配線の他端との接続部に搭載されたデカ
ップリングコンデンサと、を具備することを特徴とす
る。
【0015】上記プリント基板では、ターミナルによっ
て複数の電源配線からの電流を1個所に集合させ、この
ターミナルには高周波電源電流を出力する出力側配線が
接続されており、この出力側配線の上層又は下層に位置
するグランド層を該出力側配線に沿ってその幅より広い
幅でくりぬいている。これにより、出力側配線の特性イ
ンピーダンスを急激に高くすることができる。そして、
くりぬかれた部分の幅より広い幅を有する低インピーダ
ンスな配線を出力側配線の他端に接続し、その接続部に
デカップリングコンデンサを搭載している。このため、
直流電圧降下を抑えることができる。したがって、広い
範囲にわたってプリント基板に実装されているデカップ
リングコンデンサに流れ込んでしまう高周波電源電流を
小さく抑えることができ、その結果、プリント基板から
の電磁放射を大幅に抑制することができる。
【0016】また、上記くりぬかれた部分の幅が上記出
力側配線の3倍の幅であることが好ましい。なお、上記
出力側配線の配線長は長いほど好ましい。出力側配線の
インダクタンスは配線長に比例するためである。また、
上記デカップリングコンデンサは、ターミナルに搭載さ
れたコンデンサより一桁以上容量が大きいものであるこ
とが好ましい。
【0017】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の一
実施の形態について説明する。図1(a)は、本発明の
実施の形態によるプリント基板を模式的に示す平面図で
あり、図1(b)は、図1(a)に示すプリント基板の
断面図である。
【0018】図1(a),(b)に示すように、本実施
の形態によるプリント基板は、信号層11とグランド層
13と電源層15が計8層、絶縁材17を介在して積層
された8層プリント基板である。最上層の信号層11の
上にはIC19及びデカップリングコンデンサ3,4が
配置されている。電源層15には電源配線A,B,C及
びターミナル23が形成されている。
【0019】IC19は複数の電源端子21を有してお
り、電源端子21はビアホール20によって複数本の電
源配線Cに接続されている。電源配線Cはターミナル2
3に接続されている。また、ターミナル23には複数の
デカップリングコンデンサ3が搭載されている。即ち、
コンデンサ3の一端はビアホール22によりターミナル
23に接続されており、コンデンサ3の他端はビアホー
ル22によりグランド層13に接続されている。ターミ
ナル23からは1本の電源配線Bが引き出されている。
電源配線Bの直下にはグランド層13が配置されてい
る。このグランド層13には、電源配線Bの3倍の幅で
該配線Bに沿ってくり抜かれたグランドくり抜き部25
が形成されている。
【0020】線路パターンのインダクタンスは隣接面の
グランド層13との距離が広がるほど大きくなり、一般
的にグランド層13は全面平板であることが信号線11
のリターンパスを最短に確保する意味で望ましい。しか
し、上記のようにグランド層13をくり抜いているの
は、電源配線Bのインピーダンスを局所的に高くするた
めである。また、上記くり抜き部25を形成すると共
に、電源配線Bの配線長を長くすることが望ましい。線
路パターンのインダクタンスは線路長に比例するためで
ある。
【0021】上記電源配線Bは、配線幅が非常に広く低
インピーダンスな電源配線Aにデカップリングコンデン
サ4を介して接続されている。コンデンサ4の容量は上
記コンデンサ3のそれより一桁以上大きい。コンデンサ
4の一端はビアホール26により電源配線Bに接続され
ており、コンデンサ4の他端はビアホール26により電
源配線Aに接続されている。
【0022】上記実施の形態によれば、ターミナル23
によって複数の電源配線Cからの電流を1個所に集合さ
せ、このターミナル23には高周波電源電流を出力する
電源配線Bが接続されており、この電源配線Bの下層に
位置するグランド層13を該配線Bに沿ってその幅より
広い幅(3倍の幅)でくりぬいている。これにより、電
源配線Bの特性インピーダンスを急激に高くすることが
できる。そして、配線幅が非常に広く低インピーダンス
な電源配線Aを電源配線Bに接続し、その接続部にデカ
ップリングコンデンサ4を搭載している。このため、直
流電圧降下を抑えることができる。したがって、広い範
囲にわたってプリント基板に実装されているデカップリ
ングコンデンサに流れ込んでしまう高周波電源電流を、
電源配線にインダクタや抵抗といった実部品を搭載しな
くても、従来に比べて小さく抑えることができる。その
結果、電源層で発生する高周波電源電流がデカップリン
グコンデンサを介して流れる経路によって作られるルー
プの面積を小さくすることができる。これにより、プリ
ント基板からの電磁放射を大幅に抑制することができ
る。
【0023】また、ICの動作に伴いデカップリングコ
ンデンサを介して電源層に流れ込む高周波電源電流の流
れる経路を従来に比べてより設計者が特定できる。この
ため、IC毎に最適なデカップリングコンデンサの容量
値とそれを配置する位置を設計者が比較的容易に決定で
きる。
【0024】なお、本発明は、上記実施の形態における
プリント基板の層数や層の構成に限定されるものではな
い。
【0025】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、電
源層で発生する高周波電源電流がデカップリングコンデ
ンサを介して流れる経路によって作られるループの面積
を小さくできるプリント基板を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1(a)は、本発明の実施の形態によるプリ
ント基板を模式的に示す平面図であり、図1(b)は、
図1(a)に示すプリント基板の断面図である。
【図2】リターン電流が作り出す放射ノイズを説明する
ための模式図である。
【図3】IC近傍で発生した電源電流が作り出す放射ノ
イズを示す模式図である。
【図4】図4(a)は、従来のプリント基板の構造の一
例を模式的に示す平面図であり、図4(b)は、図4
(a)に示すプリント基板の断面図である。
【符号の説明】
1〜4…コンデンサ、11…信号層、13…グランド
層、15…電源層、17…絶縁材、19…IC、20…
ビアホール、21…電源端子、22…ビアホール、23
…ターミナル、25…グランドくり抜き部、26…ビア
ホール、101…ドライバー、103…レシーバー、1
05…IC、111…信号層、113…グランド層、1
15…電源層、117…絶縁材、119…IC、120
…ビアホール、121…電源端子、123…グランド端
子、A,B,C…電源配線、S,S1,S2…ループ面
積。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数の電源配線を接続すると共に複数の
    コンデンサを搭載するためのターミナルと、 該ターミナルに一端が接続された高周波電源電流を出力
    する出力側配線と、 該出力側配線の上層又は下層に配置されたグランド層
    と、 該グランド層に設けられた、該出力側配線より広い幅で
    該出力側配線に沿ってくりぬかれた部分と、 該出力側配線の他端が接続された、該くりぬかれた部分
    の幅より広い幅を有する配線と、 該配線と該出力側配線の他端との接続部に搭載されたデ
    カップリングコンデンサと、 を具備することを特徴とするプリント基板。
  2. 【請求項2】 上記くりぬかれた部分の幅が上記出力側
    配線の3倍の幅であることを特徴とする請求項1記載の
    プリント基板。
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