JP2012129443A

JP2012129443A - プリント回路板

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Publication number: JP2012129443A
Application number: JP2010281484A
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Inventors: Hitoshi Miyasaka; 仁宮坂
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Publication date: 2012-07-05
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Abstract

【課題】信号用ビアホール部における電源インピーダンスを低減して信号電流のリターン経路を確保することで放射ノイズを低減する。
【解決手段】プリント配線板１０１は、電源層１１、グラウンド層１２、第一の信号配線層１３、及び第二の信号配線層１４が絶縁層を介して積層されて構成されている。ＩＣ１１１とＩＣ１１２とが信号用ビアホール２１を介して信号配線２２，２３で電気的に接続されている。プリント配線板１０１には、電源層１１に電気的に接続される電源用スルーホール３と、グラウンド層１２に電気的に接続されるグラウンド用スルーホール４とが形成されている。各信号配線層１３，１４には、一端が電源用スルーホール３に電気的に接続され、他端がグラウンド用スルーホール４に電気的に接続された各コンデンサ１，２が実装されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、省スペース、かつ、数少ない部品で効率的に信号用ビアホール部における電源インピーダンスを低減して信号電流のリターン経路を確保することで放射ノイズを低減するプリント回路板に関する。

近年の電子機器の高速化、高機能化に伴って、プリント回路板における回路機器間の配線を流れる信号の高周波化が進み、プリント回路板から放射される電磁波ノイズ（放射ノイズ）は増加傾向にある。この放射ノイズは、電子機器内部や他の電子機器との電磁波干渉による誤動作といった問題を引き起こすことがある。

放射ノイズが発生する原因の一つとして、信号配線層を変更するための信号用ビアホールにおけるリターン経路長（信号配線と帰路電流の経路によって形成されるループ面積）の増大が挙げられる。リターン電流は、4層以上の多層プリント回路板では信号配線に隣接する導体層に主に発生する。例えば、信号配線層に隣接する導体層がグラウンド層であった場合には、グラウンド層にリターン電流が発生する。そして、信号配線が複数の層に亘る際に、信号配線の変化部（信号用ビアホール）において両層の信号配線のリターン電流経路が不連続になるため、リターン電流の迂回が発生し、放射ノイズが発生する。

それゆえに、信号用ビアホール、すなわち少なくとも二層に亘る信号配線部のリターン経路が分断しないように、両層のリターン経路の結合を強めて、できる限りリターン経路長を短くすることが必要である。

そこで、従来は、電源プレーンとグラウンドプレーンとに接続され、かつ、電源プレーンとグラウンドプレーンを跨ぐ信号用ビアホールの周囲にコンデンサを配置したプリント回路板が開示されている（特許文献１参照）。電源プレーンとコンデンサの一端とは、ビアホール（電源用スルーホール）を介して接続され、グラウンドプレーンとコンデンサの他端とは、別のビアホール（グラウンド用スルーホール）を介して接続される。

国際公開第２００４／１１１８９０号

しかしながら、上記従来例の構成では、電源用スルーホール及びグラウンド用スルーホールのインダクタンスが高いため、ＶＣＣＩなどの各種ノイズ規格で定められた３０ＭＨｚ以上の高周波帯域で所望の放射ノイズ特性を満たせない場合があった。その場合に、安価に行えるノイズ対策としてコンデンサをプリント回路板に追加配置することが好ましいが、上記従来例では電源プレーンとグラウンドプレーンを電気的に接続するコンデンサを複数個必要とする場合の具体的な配置方法については規定されていない。単にコンデンサを複数配置するだけでは、電源用スルーホール及びグラウンド用スルーホールとコンデンサの数の増加による実装面積の増大やスルーホールのインダクタンス成分の影響で効率的に放射ノイズを低減できない問題があった。

そこで、本発明は、信号用ビアホール部における電源インピーダンスを低減して信号電流のリターン経路を確保することで放射ノイズを低減するプリント回路板を提供することを目的とする。

本発明は、内層に設けられた電源層、内層に設けられたグラウンド層、前記グラウンド層に隣接して設けられた第一の信号配線層および前記電源層に隣接して設けられた第二の信号配線層が絶縁層を介して積層されたプリント配線板を備え、前記プリント配線板には、前記第一の信号配線層に設けられた第一の信号配線と、前記第二の信号配線層に設けられた第二の信号配線とを電気的に接続するための信号用ビアホールが形成されているプリント回路板において、前記プリント配線板の一方の表面層に実装された第一のコンデンサと、前記プリント配線板の他方の表面層に実装された第二のコンデンサと、を備え、前記プリント配線板には、前記電源層に電気的に接続された電源用スルーホールと、前記グラウンド層に電気的に接続されたグラウンド用スルーホールと、が形成され、前記第一のコンデンサ及び前記第二のコンデンサの一端が前記電源用スルーホールに電気的に接続され、かつ前記第一のコンデンサ及び前記第二のコンデンサの他端が前記グラウンド用スルーホールに電気的に接続されていることを特徴とする。

本発明によれば、一方の表面層に第一のコンデンサを実装するとともに、他方の表面層に第二のコンデンサを実装し、各コンデンサの端子を同一のスルーホールを介して接続している。したがって、電源用スルーホール及びグラウンド用スルーホールにおけるインダクタンス成分が低減する。これにより、グラウンドから見た電源のインピーダンスの周波数特性が良好となり、放射ノイズが低減する。

本発明の第一の実施の形態に係るプリント回路板の斜視図である。本発明の第一の実施の形態に係るプリント回路板のコンデンサが配置されている部分を基板面に垂直な方向から見た平面図である。本発明の第二の実施の形態に係る回路板の上面図である。本発明の第三の実施の形態に係る回路板の上面図である。本発明の第四の実施の形態に係る回路板の上面図である。実施例における電源のグラウンドに対するインピーダンスの周波数特性を示すグラフである。

［第一の実施の形態］
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。図１は、本発明の第一の実施の形態に係るプリント回路板の斜視図である。プリント回路板１００は、プリント配線板１０１と、プリント配線板１０１に実装される半導体素子としてのＩＣ１１１，１１２とを備えている。

プリント配線板１０１は、電源プレーン導体１１ａが設けられた電源層１１と、グラウンドプレーン導体１２ａが設けられたグラウンド層１２と、グラウンド層１２に隣接する第一の信号配線層１３と、電源層１１に隣接する第二の信号配線層１４とを有している。そして、プリント配線板１０１は、これら導体層１１，１２，１３，１４が絶縁層３１，３２，３３を介して積層されて構成されている、４層のプリント配線板である。このプリント配線板１０１において、一方の表面層が第一の信号配線層１３であり、他方の表面層が第二の信号配線層１４である。また、一対の表面層の内側に配置された内層が電源層１１及びグラウンド層１２である。そして、プリント配線板１０１には、電源層１１に電気的に接続される電源用スルーホール３と、グラウンド層１２に電気的に接続されるグラウンド用スルーホール４とが形成されている。各スルーホール３，４は、内周に導体が設けられた貫通孔である。

第一の信号配線層１３には、第一の半導体素子としてのＩＣ１１１が実装されており、第二の信号配線層１４には、第二の半導体素子としてのＩＣ１１２が実装されている。また、プリント配線板１０１には、ＩＣ１１１とＩＣ１１２とを電気的に接続するための信号用ビアホール２１が形成されている。具体的には、ＩＣ１１１と信号用ビアホール２１とが第一の信号配線層１３に設けられた第一の信号配線２２により電気的に接続され、ＩＣ１１２と信号用ビアホール２１とが第二の信号配線層１４に設けられた第二の信号配線２３により電気的に接続されている。つまり、ＩＣ１１１は、第一の信号配線２２に直接接続されて第一の信号配線２２と電気的に導通している。また、ＩＣ１１２は、第二の信号配線２３に直接接続されて第二の信号配線２３と電気的に導通している。これにより、ＩＣ１１１とＩＣ１１２とは、信号用ビアホール２１を介して信号配線２２，２３で電気的に導通した状態となる。

本実施の形態では、プリント回路板１００は、第一の信号配線層１３に実装され、一端が電源用スルーホール３に電気的に接続され、他端がグラウンド用スルーホール４に電気的に接続された第一のコンデンサ１を備えている。さらに、プリント回路板１００は、第二の信号配線層１４に実装され、一端が電源用スルーホール３に電気的に接続され、他端がグラウンド用スルーホール４に電気的に接続された第二のコンデンサ２を備えている。

図２は、プリント回路板のコンデンサが配置されている部分を基板面に垂直な方向から見た平面図である。図２では、一方の表面層に配置される第一のコンデンサ１及び他方の表面層に配置される第二のコンデンサ２の配置関係のみを示すため、電源層１１の電源プレーン導体１１ａ及びグラウンド層１２のグラウンドプレーン導体１２ａは不図示としている。

図２に示すように、第一の信号配線層１３には、第一のコンデンサ搭載用の二つのランド６，６が設けられている。そして、二つのランド６，６のうち一方のランド６が配線パターン５で電源用スルーホール３に電気的に接続され、他方のランド６が配線パターン５でグラウンド用スルーホール４に電気的に接続されている。そして、一方のランド６に第一のコンデンサ１の一方の電極端子がはんだ等で電気的に接続され、他方のランド６に第一のコンデンサ１の他方の電極端子がはんだ等で電気的に接続されている。

同様に、第二の信号配線層１４には、第一のコンデンサ搭載用の二つのランド６が設けられている。そして、二つのランド６，６のうち一方のランド６が配線パターン５で電源用スルーホール３に電気的に接続され、他方のランド６が配線パターン５でグラウンド用スルーホール４に電気的に接続されている。そして、一方のランド６に第二のコンデンサ２の一方の電極端子がはんだ等で電気的に接続され、他方のランド６に第二のコンデンサ２の他方の電極端子がはんだ等で電気的に接続されている。

このように、本実施の形態では、第一のコンデンサ１と第二のコンデンサ２とがそれぞれ同一の電源用スルーホール３と同一のグラウンド用スルーホール４に電気的に接続されている。つまり、各コンデンサ１，２にそれぞれ異なる電源用スルーホール及びグラウンド用スルーホールを設ける必要がない。

上記の構成にすることで、信号用ビアホール２１を介してＩＣ１１１とＩＣ１１２との間を通過する信号電流のリターン経路は次の二つとなる。一つは、電源用スルーホール３を通過し、一方の表面層の第一のコンデンサ１を通過してグラウンド用スルーホール４を通過する経路である。もう一つは、電源用スルーホール３を通過し、他方の表面層の第二のコンデンサ２を通過してグラウンド用スルーホール４を通過する経路である。

その結果、電源用スルーホール３及びグラウンド用スルーホール４のインダクタンス成分は、一方の表面層のみにコンデンサが配置されている場合に比べておよそ半分に見えるため、グラウンドから見た電源のインピーダンスが低減する。これにより、プリント配線板１０１から放射される放射ノイズが低減する。

また、図２に示すように、第一のコンデンサ１及び第二のコンデンサ２のうち、少なくとも一方のコンデンサ（本実施の形態では、両方のコンデンサ１，２）が信号用ビアホール２１に隣接して配置されている。ここで、コンデンサ１，２が信号用ビアホール２１に隣接するとは、信号用ビアホール２１とコンデンサ１，２との間に他の配線部材や素子がない状態をいう。このようにコンデンサ１，２を信号用ビアホール２１に隣接して配置することで、放射ノイズをより効果的に低減することができる。

また、図２を参照して説明すると、第一のコンデンサ１をプリント配線板１０１の導体が配置された基板面に対して垂直方向に第二の信号配線層１４に投影したときに、第一のコンデンサ１の投影像が第二のコンデンサ２の少なくとも一部に重なるようにしている。つまり、第一のコンデンサ１を他方の表面層である第二の信号配線層１４に投影した投影像と第二のコンデンサ２との少なくとも一部が相重なるように、各コンデンサ２が各信号配線層１３，１４に配置されている。

上記の構成にすることで、各コンデンサ１，２と、電源用スルーホール３及びグラウンド用スルーホール４とが近接して配置することができ、配線パターン５を短くできる。したがって、放射ノイズ対策に必要な配線面積を低減することが可能となり、省スペース化を図ることができる。さらに、配線パターン５のインダクタンス成分を低減できるために、放射ノイズ特性を改善することが可能となる。

ここで、コンデンサ１，２の容量値はコンデンサ１，２の周辺に配置される信号配線２２，２３の信号周波数や立ち上がり時間を考慮して決定される。

具体的には、次の式（１）を用いて、キャパシタンス成分Ｃ、インダクタンス成分Ｌから周波数ｆにおけるインピーダンスＺを概算し、問題となる放射ノイズ周波数帯域（３０ＭＨｚ〜）で低インピーダンスを保つようにコンデンサ１，２の容量値を決定する。
｜Ｚ｜≒｜１／２πｆＣ−２πｆＬ｜式（１）

なお、コンデンサ１，２の配置関係は、プリント配線板１０１の周囲の配線状況に応じて最適な配置関係にする構成が好ましい。例えば、一方の表面層の信号配線方向と他方の表面層の信号配線方向が直交関係に配置される場合には、図２に示すように、コンデンサ１，２同士は直交するように配置するのが好ましい。

また、両表面層の信号配線方向関係によっては、不図示であるがプリント配線板の導体が配置された基板面に対して垂直方向に第一のコンデンサを投影したときに、第一のコンデンサの投影像と第二のコンデンサとが全て相重なる配置関係となるのが最適である。

また、上記実施の形態において、一方の表面層は必ずしも主なる部品の搭載面を表すものではなく、一方の表面層および他方の表面層に特に定義はなく、プリント配線板のどちらの面を一方の表面層としてもよい。また、図１では第一の半導体素子と第二の半導体素子は異なる層に配置されているが、二つ以上の信号用ビアホールおよび信号配線を用いた場合は同一の層にあってもよい。

また、図１では４層構成の例で示したが、５層以上であってもよい。５層以上の場合、第一の信号配線と第二の信号配線は、一方または両方が内層配線であってもよい。たとえば、一方の表面層、グラウンド層、第一の信号配線層、第二の信号配線層、電源層、他方の表面層からなる６層構成でも構わない。このとき、一方および他方の表面層は、信号層でもグラウンド層でも電源層でもかまわない。

また、図１では配線パターンとコンデンサ搭載用ランドとスルーホールは区別して描いているが、部品ランドからスルーホールまでの配線パターンが無く、コンデンサ搭載用ランドとスルーホールが一体型となる構成となっていてもよい。

また、反共振をできる限り抑えるために、両表面層に対に配置されるコンデンサの容量値は同等とし、異なる容量値のコンデンサとは抵抗やインダクタなどで電源層およびグラウンド層の一方または両方を電気的に分離するのが好ましい。

［第二の実施の形態］
図３は、本発明の第二の実施の形態に係るプリント回路板の上面図である。プリント回路板２００は、プリント配線板２０１と、プリント配線板２０１の同一面（一方の表面層）に実装される半導体素子としてのＩＣ２１１，２１２とを備えている。また、ＩＣ２１１とＩＣ２１２とを電気的に接続するための信号配線２２２、２２３、２２４は２つの信号用ビアホール２２１ａ、２２１ｂを介して接続される。信号用ビアホール２２１ａに隣接して、第一のコンデンサ２０５ａと第二のコンデンサ２０６ａとが、同一の電源用スルーホール２０３ａと同一のグラウンド用スルーホール２０４ａに電気的に接続されている。また、信号用ビアホール２２１ｂに隣接して、第一のコンデンサ２０５ｂと第二のコンデンサ２０６ｂとが、同一の電源用スルーホール２０３ｂと同一のグラウンド用スルーホール２０４ｂに電気的に接続されている。

このように、ＩＣ２１１は、信号配線２２２に直接接続されて、信号配線２２２と電気的に導通状態となっているとともに、信号配線２２３に、信号配線２２２及び信号用ビアホール２２１ａを介して接続されて、信号配線２２３と電気的に導通状態となっている。また、ＩＣ２１２は、信号配線２２４に直接接続されて、信号配線２２４と電気的に導通状態となっているとともに、信号配線２２３に、信号配線２２４及び信号用ビアホール２２１ｂを介して接続されて、信号配線２２３と電気的に導通状態となっている。つまり、ＩＣ２１１とＩＣ２１２とが信号配線２２２、信号用ビアホール２２１ａ、信号配線２２３、信号用ビアホール２２１ｂ及び信号配線２２４を介して電気的に導通している。

ここで、ＩＣ２１１を第一の半導体素子、ＩＣ２１２を第二の半導体素子とし、ＩＣ２１１，２１２が実装されている面側の表面層を、第一の信号配線層とする。そして、信号配線２２２を第一の信号配線層に設けた第一の信号配線、信号配線２２３を第二の信号配線層に設けた第二の信号配線とする。この場合、信号用ビアホール２２１ａに隣接して配置される２つのコンデンサ２０５ａ，２０６ａのうち、第一の信号配線層に実装されている第一のコンデンサは、コンデンサ２０５ａである。また、第二の信号配線層に実装されている第二のコンデンサは、コンデンサ２０６ａである。

逆に、ＩＣ２１２を第一の半導体素子、ＩＣ２１１を第二の半導体素子とし、ＩＣ２１１，２１２が実装されている面側の表面層を、第一の信号配線層とする。そして、信号配線２２４を第一の信号配線層に設けた第一の信号配線、信号配線２２３を第二の信号配線層に設けた第二の信号配線とする。この場合、信号用ビアホール２２１ｂに隣接して配置される２つのコンデンサ２０５ｂ，２０６ｂのうち、第一の信号配線層に実装されている第一のコンデンサは、コンデンサ２０５ｂである。また、第二の信号配線層に実装されている第二のコンデンサは、コンデンサ２０６ｂである。

つまり、第一の信号配線である信号配線２２２と、第二の信号配線である信号配線２２３とが信号用ビアホール２２１ａで電気的に接続されている。そして、この信号用ビアホール２２１ａに隣接して、電源用スルーホール２０３ａ及びグラウンド用スルーホール２０４ａがプリント配線板２０１に形成されると共に、コンデンサ２０５ａ，２０６ａがプリント配線板２０１に実装されている。

同様に、第一の信号配線である信号配線２２４と、第二の信号配線である信号配線２２３とが信号用ビアホール２２１ｂで電気的に接続されている。そして、この信号用ビアホール２２１ｂに隣接して、電源用スルーホール２０３ｂ及びグラウンド用スルーホール２０４ｂがプリント配線板２０１に形成されると共に、コンデンサ２０５ｂ，２０６ｂがプリント配線板２０１に実装されている。

上記の構成にすることで、ＩＣ２１１とＩＣ２１２が耐熱性や重量の観点で同一搭載面に配置する場合や、周囲の信号配線と順番入れ替えを行う場合における構成において、電源インピーダンスを十分低減して放射ノイズ特性を改善することが可能となる。

なお本実施の形態においては、信号用ビアホールは２つであるが、２つ以上であっても良い。そして、各信号用ビアホールに隣接して、電源用スルーホール及びグラウンド用スルーホールがプリント配線板に形成され、第一のコンデンサ及び第二のコンデンサがプリント配線板に実装される。

また、図３では、プリント配線板２０１の面に対して垂直方向に第二の信号配線層に投影したときのコンデンサ２０５ａ，２０５ｂの投影像がコンデンサ２０５ｂ，２０６ｂに重ならないように、各コンデンサが配置されているが、これに限るものではない。コンデンサ２０５ａの投影像の一部がコンデンサ２０６ａに重なるように各コンデンサを配置すれば、より効果的に放射ノイズが低減される。また、コンデンサ２０５ｂの投影像の一部がコンデンサ２０６ｂに重なるように各コンデンサを配置すれば、より効果的に放射ノイズが低減される。

［第三の実施の形態］
図４は、本発明の第三の実施の形態に係るプリント回路板の上面図である。本第三の実施の形態に係るプリント回路板３００には、プリント回路板３３２、３３４がそれぞれコネクタ３３０、３３１を通して接続されている。プリント回路板３３２のプリント配線板３３３には、半導体素子としてのＩＣ３１１が実装され、プリント回路板３３４のプリント配線板３３５には、半導体素子としてのＩＣ３１２が実装されている。また、ＩＣ３１１とＩＣ３１２とを電気的に接続するための信号配線３２２、３２３、３２５、３２６はプリント回路板３００のプリント配線板３０１に形成された信号用ビアホール３２１およびコネクタ３３０、３３１を通して電気的に接続される。つまり、信号配線３２２が第一の信号配線層に設けられた第一の信号配線、信号配線３２３が第二の信号配線層に設けられた第二の信号配線であり、信号配線３２２と信号配線３２３とが信号用ビアホール３２１で電気的に接続されている。また、信号用ビアホール３２１に隣接して、第一のコンデンサ３０５と第二のコンデンサ３０６とがそれぞれ同一の電源用スルーホール３０３と同一のグラウンド用スルーホール３０４に電気的に接続されている。上記の構成にすることで、製品仕様上複数基板に跨る場合における構成において、電源インピーダンスを十分低減して放射ノイズ特性を改善することが可能となる。

［第四の実施の形態］
図５は、本発明の第四の実施の形態に係るプリント回路板の上面図である。本発明の第四の実施の形態に係るプリント回路板４００には、プリント回路板４３２がコネクタ４３０、４３１を通して接続されている。プリント回路板４００のプリント配線板４０１には、半導体素子としてのＩＣ４１１が実装され、プリント回路板４３２のプリント配線板４３３には、半導体素子としてのＩＣ４１２が実装されている。また、ＩＣ４１１とＩＣ４１２とを電気的に接続するための信号配線４２２、４２３、４２７はプリント配線板４０１に配置される信号用ビアホール４２１、並びにコネクタ４３１、４３２及び信号伝送ケーブル４４１を通して電気的に接続される。つまり、信号配線４２２が第一の信号配線層に設けられた第一の信号配線、信号配線４２３が第二の信号配線層に設けられた第二の信号配線であり、信号配線４２２と信号配線４２３とが信号用ビアホール４２１で電気的に接続されている。また、信号用ビアホール４２１に隣接して、第一のコンデンサ４０５と第二のコンデンサ４０６とがそれぞれ同一の電源用スルーホール４０３と同一のグラウンド用スルーホール４０４に電気的に接続されている。上記の構成にすることで、信号伝送ケーブルがアンテナパターンとなって放射ノイズが生じやすい構成において、電源インピーダンスを十分低減して放射ノイズ特性を改善することが可能となる。

（実施例１）
本発明の第一の実施例について説明する。図１に示すプリント回路板１００の構成において、プリント回路板１００の条件を以下となるように設計した。層厚は１．６ｍｍとした。電源用スルーホール３およびグラウンド用スルーホール４の穴径を０．４ｍｍ、ランド径を０．８ｍｍとした。第一のコンデンサ１と第二のコンデンサ２は１００５サイズで０．１μＦの容量値を持つチップを用いた。第一のコンデンサ１と信号用ビアホール２１の隣接間距離は０．７３５ｍｍとした。なお、コンデンサ１，２の等価直列インダクタンス（ＥＳＬ）は０．４５ｎＨとした。

その時、電源用スルーホール３のインダクタンスは、一方の表面層〜電源層間インダクタンス０．４３ｎＨ、他方の表面層〜電源層間インダクタンス０．１７ｎＨとなった。また、グラウンド用スルーホール４のインダクタンスは、一方の表面層〜グラウンド層間インダクタンスは０．１７ｎＨ、他方の表面層〜グラウンド層間インダクタンスは０．４３ｎＨとなった。この時の電源のインピーダンス特性を図６に実線で示す。

（比較例１）
比較例１では実施例１と同様の４層のプリント回路板であるが、第一の信号配線層には第一のコンデンサを配置しているが、第二の信号配線層には、第二のコンデンサを配置していない。従って比較例１では、実施例１の第二の信号配線層の第二のコンデンサ、電源用スルーホールと第二のコンデンサとを接続する配線、グラウンド用スルーホールと第二のコンデンサとを接続する配線が設けられていない。これら以外の構成や形態は実施例１と同様である。この時の電源のインピーダンス特性を図６に破線で示す。

（比較例２）
比較例２では実施例１と同様の４層のプリント回路板であるが、第一の信号配線層には第一のコンデンサを配置しているが、第二の信号配線層には、第二のコンデンサを配置していない。また、第一の信号配線層には第一のコンデンサと並列に、第一のコンデンサと同じ容量値のコンデンサを接続している。従って比較例１では、実施例１の第二の信号配線層の第二のコンデンサ、電源用スルーホールと第二のコンデンサとを接続する配線、グラウンド用スルーホールと第二のコンデンサとを接続する配線が設けられていない。これら以外の構成や形態は実施例１と同様である。この時の電源のインピーダンス特性を図６に一点鎖線で示す。

図６によれば、電源用スルーホールおよびグラウンド用スルーホールが一つずつの場合に、コンデンサの配置方法によって電源のインピーダンスがどのような周波数特性を示すのかを比較することができる。前述したように、実施例１のようにコンデンサ１，２を配置した場合、電源用スルーホール３及びグラウンド用スルーホール４のインダクタンス成分はおよそ半分に見える。

しかしながら、従来のコンデンサ配置方法においては、電源用スルーホール及びグラウンド用スルーホールを流れるリターン電流経路は、電源用スルーホールを通って、一方の表面層のコンデンサを通ってグラウンド用スルーホールを通る経路の一つのみである。そのため、電源用スルーホールおよびグラウンド用スルーホールのインダクタンス成分は、本実施例の構成に基づいてコンデンサを配置した場合に比べておよそ２倍となる。したがって、電源のインピーダンスの周波数特性を比較すると、インダクタンス成分が支配的な高周波領域においては、本実施例の構成に基づいてコンデンサを配置した時に、最も低いインピーダンス特性を示している。

一般的に、電源のインピーダンスが低い方が、電源とグラウンドの結合が強いために信号のリターン電流が電源層とグラウンド層間を行き来しやすくなるため、信号配線の配線層変化時に起こるリターン経路長は短くなりやすい。その結果、リターン経路長が原因で放射される不要な電磁波を抑えることが可能となる。特に３０ＭＨｚ以上の周波数の信号に対する効果は明らかである。

また、比較例１，２におけるコンデンサ配置方法では、コンデンサが配置されない第二の信号配線層において、電源用スルーホール及びグラウンド用スルーホールが開放端となっている。そのため、スルーホールから開放端に向かう電流は、開放端において全反射で電源層あるいはグラウンド層に戻る。そして、電源層およびグラウンド層から他方の表面層の開放端までのスルーホールの経路の１／４波長を主とした定在波の周波数成分によって、電源あるいはグラウンドに流れる電流が放射ノイズとして増幅される原因となっていた。本実施例１の構成によれば、上記開放端としたスルーホールの端にコンデンサが実装されるため、高周波成分での結合がなされるため、上記の定在波の発生を防ぐ構造を実現させている。その結果、スルーホールの開放端が原因で放射される不要な電磁波を抑えることが可能となる。

１…第一のコンデンサ、２…第二のコンデンサ、３…電源用スルーホール、４…グラウンド用スルーホール、１１…電源層、１２…グラウンド層、１３…第一の信号配線層、１４…第二の信号配線層、２１…信号用ビアホール、２２，２３…信号配線、１００…プリント回路板、１０１…プリント配線板、２００…プリント回路板、２０１…プリント配線板、２０３ａ…電源用スルーホール、２０３ｂ…電源用スルーホール、２０４ａ…グラウンド用スルーホール、２０４ｂ…グラウンド用スルーホール、２０５ａ，２０５ｂ…第一のコンデンサ、２０６ａ，２０６ｂ…第二のコンデンサ、２２１ａ，２２１ｂ…信号用ビアホール、２２２，２２３，２２４…信号配線、３００…プリント回路板、３０１…プリント配線板、３０３…電源用スルーホール、３０４…グラウンド用スルーホール、３０５…第一のコンデンサ、３０６…第二のコンデンサ、３２１…信号用ビアホール、３２２，３２３…信号配線、４００…プリント回路板、４０１…プリント配線板、４０３…電源用スルーホール、４０４…グラウンド用スルーホール、４０５…第一のコンデンサ、４０６…第二のコンデンサ、４２１…信号用ビアホール、４２２，４２３…信号配線

Claims

内層に設けられた電源層、内層に設けられたグラウンド層、前記グラウンド層に隣接して設けられた第一の信号配線層および前記電源層に隣接して設けられた第二の信号配線層が絶縁層を介して積層されたプリント配線板を備え、
前記プリント配線板には、前記第一の信号配線層に設けられた第一の信号配線と、前記第二の信号配線層に設けられた第二の信号配線とを電気的に接続するための信号用ビアホールが形成されているプリント回路板において、
前記プリント配線板の一方の表面層に実装された第一のコンデンサと、
前記プリント配線板の他方の表面層に実装された第二のコンデンサと、を備え、
前記プリント配線板には、前記電源層に電気的に接続された電源用スルーホールと、前記グラウンド層に電気的に接続されたグラウンド用スルーホールと、が形成され、
前記第一のコンデンサ及び前記第二のコンデンサの一端が前記電源用スルーホールに電気的に接続され、かつ前記第一のコンデンサ及び前記第二のコンデンサの他端が前記グラウンド用スルーホールに電気的に接続されていることを特徴とするプリント回路板。
前記第一のコンデンサ及び前記第二のコンデンサのうち、少なくとも一方のコンデンサが、前記信号用ビアホールに隣接して配置されていることを特徴とする請求項１に記載のプリント回路板。
前記プリント配線板の面に対して垂直方向に前記他方の表面層に投影したときの前記第一のコンデンサの投影像が前記第二のコンデンサの少なくとも一部に重なるように前記第一のコンデンサ及び前記第二のコンデンサが配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のプリント回路板。
前記第一の信号配線に電気的に導通するように、前記一方の表面層に実装された第一の半導体素子と、
前記第二の信号配線に電気的に導通するように、前記他方の表面層に実装された第二の半導体素子と、を備えたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のプリント回路板。
前記第一の信号配線に電気的に導通するように、前記一方の表面層に実装された第一の半導体素子と、
前記第二の信号配線に電気的に導通するように、前記一方の表面層に実装された第二の半導体素子と、を備えたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のプリント回路板。