JP2007250645A

JP2007250645A - 基板及び装置

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Publication number: JP2007250645A
Application number: JP2006069174A
Authority: JP
Inventors: Takashi Okano; 貴史岡野
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 2006-03-14
Filing date: 2006-03-14
Publication date: 2007-09-27
Also published as: WO2007105716A1

Abstract

【課題】多層積層基板に流れるリターン電流によって発生するノイズを低減することが目的とされる。
【解決手段】基板は、絶縁基板２、配線３１１，３１２、信号線３２１，３２２，３３１，３３２及びビア３２３，３３３，３４１，３４２を有する。配線３１１，３１２は、表面２１ａと表面２１ｂとの間で、所定の方向９０に絶縁基板２の一部である絶縁板２０２を介して積層される。信号線３２１，３３１は、表面２１ａに配され、配線３１１に対向して設けられている。信号線３２２，３３２は、表面２１ｂに配され、配線３１２に対向して設けられている。ビア３２３は、信号線３２１，３２２を相互に接続する。ビア３３３は、信号線３３１，３３２を相互に接続する。ビア３４１，３４２は、絶縁板２０２に設けられ、配線３１１，３１２を相互に接続する。そして、ビア３４１はビア３２３に近接して設けられ、ビア３４２はビア３３３に近接して設けられる。
【選択図】図３

Description

本発明は、基板及び装置に関し、特に多層積層基板に関する。

集積回路が設けられる基板には、例えば多層積層基板が採用されている。多層積層基板は、内層にグランドプレーンと電源プレーンとが積層される。多層積層基板の積層方向についての表面には信号線が配される。

集積回路は、多層積層基板の上記表面に設けられる。そして、集積回路の電源端子は一の上記信号線を介して電源プレーンに、集積回路のグランド端子は他の上記信号線を介してグランドプレーンに、それぞれ接続される。

また、上記信号線が上記表面の両方に配されている場合であって、当該表面の一方に配された信号線と他方に配された信号線とを接続する場合には、例えば多層積層基板を当該表面の一方から他方へと貫通するビアが採用されている。

なお、ノイズ対策に関連する技術を以下に示す。

特許第３１７０７９７号公報特許第３３２７７１４号公報伊江夢、「高速・高密度実装時代におけるプリント板の最適ＥＭＣ設計１プリント板におけるＥＭＣ設計の基本」、ＥＭＣ、ミマツコーポレーション、２００５年１月、Ｎｏ．２０１、ｐ．６９−８０

電流が上記信号線を上記表面の一方から他方へと接続線を介して流れた場合には、電源プレーン及びグランドプレーンの当該信号線と対向する部分にリターン電流が流れる。

しかし、電源プレーンとグランドプレーンとは絶縁板を介して積層されているので、リターン電流は、ビアに流れる電流に沿って流れることができない。よって、リターン電流は電源プレーン及びグランドプレーンの一方を、電源プレーンとグランドプレーンとの間に接続されたコンデンサのある位置まで一旦流れる。そして、リターン電流は、コンデンサを通って、電源プレーン及びグランドプレーンの他方へと流れた後、当該他方を信号線に沿って流れる。

このため、上記コンデンサがビア近傍にない場合には、リターン電流が、電源プレーン及びグランドプレーンの一方から他方へと流れる経路が長くなり、以ってノイズが発生しやすくなっていた。

本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであり、多層積層基板に流れるリターン電流によって発生するノイズを低減することが目的とされる。

この発明の請求項１にかかる基板は、絶縁基板（２）と、前記絶縁基板の所定の方向（９０）についての表面の一方（２１ａ）と他方（２１ｂ）との間で、前記所定の方向に前記絶縁基板の一部（２０２）を介して積層される第１及び第２の配線（３１１，３１２）と、前記表面の前記一方及び前記他方のそれぞれに配される第１及び第２の信号線（３２１，３２２；３３１，３３２）と、前記第１及び前記第２の配線には接続せずに、前記第１及び前記第２の信号線を相互に接続する第１のビアの複数（３２３；３３３）と、前記第１及び前記第２の配線を相互に接続し、前記第１のビアの前記複数のそれぞれに近接して設けられる第２のビアの複数（３４１；３４２）とを備える。

この発明の請求項２にかかる基板は、請求項１記載の基板であって、前記第１及び前記第２の配線には接続せずに、前記表面（２１ａ，２１ｂ）のいずれか少なくとも一方に配される第３の配線（３５）を更に備える。

この発明の請求項３にかかる基板は、請求項１または請求項２記載の基板であって、前記第２のビアの前記複数（３４３）は、前記所定の方向（９０）から見て格子状に配列される。

この発明の請求項４にかかる装置は、請求項１乃至請求項３のいずれか一つに記載の基板と、前記基板の前記表面（２１ａ，２１ｂ）のいずれか少なくとも一方に設けられる集積回路（１１）とを備え、前記集積回路は、前記集積回路側にある前記第１及び前記第２の配線（３１１，３１２）の一方に接続され、前記集積回路と当該一方の配線との前記所定の方向（９０）についての距離（ｄ）が１ｍｍ以下である。

この発明の請求項５にかかる装置は、請求項１乃至請求項３のいずれか一つに記載の基板と、前記基板の前記表面（２１ａ，２１ｂ）のいずれか少なくとも一方に設けられる集積回路（１１）と、前記集積回路と同じ前記表面に設けられて前記集積回路を囲む第４の配線とを備える。

この発明の請求項１にかかる基板によれば、第１及び第２の信号線のいずれか一方から他方へと第１のビアを通って電流が流れて、第１の配線及び第２の配線にリターン電流が生じても、リターン電流は当該第１のビアに最も近い位置にある第２のビアを通って第１の配線と第２の配線との間を流れるので、リターン電流の流れる経路が短くなり、以ってノイズの発生が低減される。

この発明の請求項２にかかる基板によれば、第１及び第２の配線に印加される電源電位とは異なる電源電位を第３の配線に印加することができる。

この発明の請求項３にかかる基板によれば、第２のビアが格子状に配置されるので、第１のビアを格子の位置以外で第１及び第２の配線と接触しないどの位置に設けても、第１のビアに対して近接する第２のビアが存在する。

この発明の請求項４にかかる装置によれば、集積回路と配線との間の距離が小さくなるので、集積回路及び配線のいずれか一方から他方へと流れる電界は、集積回路と配線との間を流れやすい。よって、当該電界に起因したノイズの漏れが低減できる。

この発明の請求項５にかかる装置によれば、集積回路で発生したノイズを第４の配線に流すことで、外部へのノイズの漏れが低減できる。しかも、集積回路の周囲で第４の配線の面積を広くすることができるので、ノイズの外部への漏れをより低減することができる。

図１は、本発明にかかる基板を概念的に示す上面図である。また、図２は、図１で示される位置Ａ−Ａでの断面を示す。図３は、当該基板の斜視図であり、後述する各層を、その積層方向に分離して示している。

基板は、絶縁基板２、配線３１１，３１２、信号線３２１，３２２，３３１，３３２及びビア３２３，３３３，３４１，３４２を有する。基板には、例えば集積回路１１を設けることができる。図１及び図２では、集積回路１１及びこれに接続される端子Ｐ１１〜Ｐ１４を有する素子１を基板の表面２１ａに設けた場合が示されている。

絶縁基板２は、絶縁板２０１〜２０３を有する。絶縁板２０３，２０２，２０１は、この順に所定の方向９０について積層されている。なお、絶縁基板２の所定の方向９０についての表面のうち、絶縁板２０１側を符号２１ａで、絶縁板２０３側を符号２１ｂで表している。また、絶縁板２０１と絶縁板２０２との境界２２、及び絶縁板２０２と絶縁板２０３との境界２３を、それぞれ破線で示している。なお、図３では、表面２１ａ，２１ｂ及び境界２２，２３が層として模式的に示されている。

配線３１１は、絶縁板２０１と絶縁板２０２との間に設けられている。配線３１２は、絶縁板２０２と絶縁板２０３との間に設けられている。この内容は、配線３１１，３１２は、表面２１ａと表面２１ｂとの間で、所定の方向９０に絶縁基板２の一部である絶縁板２０２を介して積層されると把握することができる。配線３１１，３１２には、例えばグランドプレーンが採用できる。

信号線３２１は、表面２１ａに配され、配線３１１に対向して設けられている。信号線３２２は、表面２１ｂに配され、配線３１２に対向して設けられている。なお、図１〜３では、信号線３２１が、端子Ｐ１１を介して集積回路１１に接続されている。

ビア３２３は、信号線３２１，３２２を相互に接続する。具体的には、ビア３２３は、絶縁基板２を表面２１ａ，２１ｂのいずれか一方から他方へと所定の方向９０に貫通し、ビア３２３の両端がそれぞれ信号線３２１，３２２に接続される。ただし、ビア３２３は、配線３１１，３１２には接続されない。例えば、配線３１１，３１２がプレーン状である場合には、図１〜３に示されるように配線３１１，３１２にはそれぞれ、ビア３２３を通すための間隙３１１ａ，３１２ｂが設けられる。

同様に、信号線３３１，３３２はそれぞれ、表面２１ａ，２１ｂに配されている。ビア３３３は、配線３１１，３１２には接続されずに、信号線３３１，３３２を相互に接続する。なお、図１〜図３では、配線３１１，３１２にはそれぞれ、ビア３３３を通すための間隙３１１ｂ，３１２ｂが設けられている。また、信号線３３１が、端子Ｐ１２を介して集積回路１１に接続されている。

ビア３４１，３４２は、絶縁板２０２に設けられ、配線３１１，３１２を相互に接続する。そして、ビア３４１はビア３２３に近接して設けられ、ビア３４２はビア３３３に近接して設けられる。

かかる基板によれば、信号線３２１，３２２（３３１，３３２）のいずれか一方から他方へとビア３２３（３３３）を通って電流が流れて、配線３１１，３１２（３３１，３３２）にリターン電流が生じても、リターン電流はビア３２３（３３３）に最も近い位置にあるビア３４１（３４２）を通って配線３１１，３１２間を流れるので、リターン電流の流れる経路が短くなり、以ってノイズの発生が低減される。

上記効果を、図３を用いて具体的に説明する。なお、電流及びリターン電流が流れる経路及び方向を図３では矢印で示している。電流が、信号線３２１、ビア３２３及び信号線３２２をこの順に流れると、これに伴って、リターン電流が配線３１１，３１２及びビア３４１を流れる。つまり、リターン電流は、配線３１２の信号線３２２に対応する部分を、信号線３２２の電流とは反対の方向へとビア３２３の近傍の位置ｒ１まで流れ、その後ビア３４１へと向かって流れる。ビア３４１の配線３１２側の一端３４１ａに到達したリターン電流は、ビア３４１内を配線３１１側へと流れる。配線３１１に到達したリターン電流は、ビア３４１の他端３４１ｂから、配線３１１の信号線３２１に対向する部分であってビア３２３近傍の位置ｒ２まで流れ、その後当該部分を信号線３２１の電流とは反対の方向へと流れる。このとき、リターン電流が流れるビア３４１はビア３２３の近傍にあるので、リターン電流が流れる経路のうち位置ｒ１から位置ｒ２までの長さが短くなる。よって、ノイズの発生が低減される。

電流が、信号線３３１、ビア３３３及び信号線３３２をこの順に流れた場合にも、リターン電流は発生する。しかし、上述したのと同様に、リターン電流は、ビア３３３近傍にあるビア３４２を流れるので、リターン電流が流れる経路が短くなり、以ってノイズの発生が低減される。

図４は、界面２２を所定の方向９０から見た図である。図４では、配線３１１，３１２を相互に接続するビア３４３の複数が、格子状に絶縁板２０２に設けられている。

かかる基板では、ビア３４３が格子状に配置されるので、ビア３２３，３３３を格子の位置以外で配線３１１，３１２と接触しないどの位置に設けても、ビア３２３，３３３に対して近接するビア３４３が存在し、以ってリターン電流の経路が短くなる。

図１に戻って、基板は配線３５，３６を更に備える。配線３５は、端子Ｐ１３を介して集積回路１１に接続されている。配線３６については、一端が端子Ｐ１４を介して集積回路１１に接続され、他端が、絶縁板２０１に設けられたビア３３５を介して配線３１１に接続されている。なお、図１で示される位置Ｂ−Ｂでの断面が図５に示されている。

かかる基板によれば、ビア３４１〜３４３によって相互に接続された配線３１１，３１２に印加される電源電位とは異なる電源電位を、配線３５に印加することができる。例えば、配線３５を電源ラインとし、配線３１１，３１２をグランドプレーンとすれば、電源ラインとグランドプレーンとの間に印加される電圧を集積回路１１に供給することができる。

図１では更に、配線３５が信号線３２１に隣接かつ並行して配されている。この場合、信号線３２１と配線３５との間で生じる単位長さ当たりの寄生容量Ｃ１が、信号線３２１と配線３１１との間で生じる単位長さ当たりの寄生容量Ｃ２よりも小さいことが望ましい。なぜなら、配線３２１と配線３５との間での静電結合が小さく、以って信号線３２１に載るノイズが配線３５に与える影響が低減されるからである。なお、配線３１１がグランドプレーンである場合には、配線３１１に対して当該ノイズが載っても、配線３１１は電力容量が大きいと把握されるグランドに接続されるので、その影響は小さい。ここで、寄生容量Ｃ１は、信号線３２１と配線３５との間を埋める物質の誘電率ε１、信号線３２１の所定の方向９０についての厚みｄ１（図２）及び信号線３２１と配線３５との間の距離δ２（図１）を用いて、ε１・ｄ１／δ２で表される。また、寄生容量Ｃ２は、絶縁板２０１の誘電率ε２、所定の方向９０から見た信号線３２１の延在方向に対する幅ｈ１（図１）及び信号線３２１と配線３１１との間の距離δ１（図２）を用いて、ε２・ｈ１／δ１と表される。

図５に示されるように、配線３１１がグランドに接続される場合には、集積回路１１と配線３１１との所定の方向９０についての距離ｄは、１ｍｍ以下であることが望ましい。なぜなら、集積回路１１と配線３１１との間の距離ｄが小さいので、集積回路１１及び配線３１１のいずれか一方から他方へと流れる電界は、集積回路１１と配線３１１との間を流れやすく、以って当該電界に起因したノイズの漏れが低減できるからである。

図６は、基板の表面２１ａに設けられた集積回路１１を概念的に示す上面図である。基板は、集積回路１１と同じ表面２１ａに設けられたグランドパターン３１３を備える。グランドパターン３１３は、集積回路１１を囲んでいる。

かかる態様によれば、集積回路１１で発生したノイズをグランドパターン３１３に流すことで、外部へのノイズの漏れが低減できる。しかも、集積回路１１の周囲でグランドパターン３１３の面積を広くすることができるので、ノイズの外部への漏れをより低減することができる。より望ましくは、グランドパターンの幅ｈ２，ｈ３は４ｍｍ以上である。

本発明にかかる、基板を概念的に示す上面図である。図１で示される位置Ａ−Ａでの断面を概念的に示す図である。基板を概念的に示す斜視図である。界面２２を所定の方向９０から見た図である。図１で示される位置Ｂ−Ｂでの断面を概念的に示す図である。基板の表面２１ａに設けられた集積回路１１を概念的に示す上面図である。

符号の説明

２絶縁基板
１１集積回路
２１ａ，２１ｂ表面
９０所定の方向
３１１，３１２，３５配線
３１３グランドパターン
３２１，３２２，３３１，３３２信号線
３２３，３３３，３４１〜３４３ビア
２０２絶縁板（絶縁基板の一部）
ｄ１厚み
δ１，δ２，ｄ距離
ｈ１幅

Claims

絶縁基板（２）と、
前記絶縁基板の所定の方向（９０）についての表面の一方（２１ａ）と他方（２１ｂ）との間で、前記所定の方向に前記絶縁基板の一部（２０２）を介して積層される第１及び第２の配線（３１１，３１２）と、
前記表面の前記一方及び前記他方のそれぞれに配される第１及び第２の信号線（３２１，３２２；３３１，３３２）と、
前記第１及び前記第２の配線には接続せずに、前記第１及び前記第２の信号線を相互に接続する第１のビアの複数（３２３；３３３）と、
前記第１及び前記第２の配線を相互に接続し、前記第１のビアの前記複数のそれぞれに近接して設けられる第２のビアの複数（３４１；３４２）と
を備える、基板。
前記第１及び前記第２の配線には接続せずに、前記表面（２１ａ，２１ｂ）のいずれか少なくとも一方に配される第３の配線（３５）
を更に備える、請求項１記載の基板。
前記第２のビアの前記複数（３４３）は、前記所定の方向（９０）から見て格子状に配列される、請求項１または請求項２記載の基板。
請求項１乃至請求項３のいずれか一つに記載の基板と、
前記基板の前記表面（２１ａ，２１ｂ）のいずれか少なくとも一方に設けられる集積回路（１１）と
を備え、
前記集積回路は、前記集積回路側にある前記第１及び前記第２の配線（３１１，３１２）の一方に接続され、
前記集積回路と当該一方の配線との前記所定の方向（９０）についての距離（ｄ）が１ｍｍ以下である、装置。
請求項１乃至請求項３のいずれか一つに記載の基板と、
前記基板の前記表面（２１ａ，２１ｂ）のいずれか少なくとも一方に設けられる集積回路（１１）と、
前記集積回路と同じ前記表面に設けられて前記集積回路を囲む第４の配線（３１３）と
を備える、装置。