JP2015023134A - プリント回路板 - Google Patents

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Abstract

【課題】プリント配線板上に実装される半導体装置で発生する高周波の電源ノイズを、プリント配線板上の他部への伝搬を抑制する。
【解決手段】プリント配線板２００は、導体層２０４に配置された電源導体パターン２１３と、導体層２０４に配置されたグラウンド導体パターン２１４と、導体層２０３において電源導体パターン２１３に対向して配置されたグラウンド導体パターン２２２と、を有する。電源導体パターン２１３は、コンデンサ４００の端子４０１が接合される電源パッド２４１を有し、グラウンド導体パターン２１４は、コンデンサ４００の端子４０２が接合されるグラウンドパッド２４２を有する。グラウンド導体パターン２２２には、電源パッド２４１をグラウンド導体パターン２２２に投影した投影部分Ｒ２４１を通過し、電源導体パターン２１３をグラウンド導体パターン２２２に投影した投影部分Ｒ２１３を分断するスリット２５０が形成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、プリント配線板に搭載される半導体装置から発生する高周波の電源ノイズを、プリント配線板上の他部へ伝搬するのを抑制するプリント回路板に関する。
近年、電子機器の多機能化、小型化、デジタル化が進行してきている。このような状況の中、電子機器は、多数の半導体装置を組み合わせて機能発現を行っている。半導体装置は、多機能化が求められることから、処理が複雑化し、そのため高速化が進展している。半導体装置は、高速化、小型化の要求に対応するため、半導体製造プロセスを微細化し、動作電圧の低電圧化が行われているが、電流は増大してきている。動作電圧の低電圧化に伴い、電源電位の変動の抑制が必須の技術となってきている。
電源電位の変動の抑制のためには、バイパスコンデンサを半導体装置の極近傍に配置し、太く短い配線または多数のヴィアによって接続する方式が取られている。これは、電源配線のインダクタンス成分を小さくするためである。電源配線のインダクタンスは、電源電位の変動に影響を及ぼす。それは、電源配線に流れる電流によって電源配線のインダクタンス成分により逆起電力が発生し、それが電源電位の変動となるからである。電子機器は、こういった高速動作をする半導体装置を多数、プリント配線板に搭載している。
小型化を実現するため、半導体装置同士とバイパスコンデンサは極近傍に配置される。低インダクタンス化によって電源配線は、太く短く配線されているが、半導体装置での電源電位の変動は少なからず発生する。動作する半導体装置自身での電源電位の変動を低インダクタンス化によって制御することは通常行われている。電子機器内で近傍に配置された他の半導体装置も同様に低電圧の中で高速動作しており、低電圧化の進展の中で、半導体装置自身から発生した電源電位の変動が他の半導体装置へ影響を及ぼし、誤動作等を引き起こす事態の発生が懸念されるようになってきている。
これに対して、電源供給系に重畳される高周波の電源ノイズに対する抑制効果の向上を図るため、コンデンサを搭載したプリント配線板の電源ノイズフィルタ構造に関する技術が提案されている（特許文献１参照）。この特許文献１では、電源配線を２分割し、コンデンサの２つの端子のうち一方の端子を２つの電源配線に跨って接続し、他方の端子をグラウンド配線に接続している。これにより、コンデンサによるバイパス性能が向上するとされている。
特開２００９−１０２２９号公報
しかしながら、上記特許文献１のように電源配線を２分割した場合であっても、コンデンサの端子、及び電源配線にコンデンサの端子を接合する際に用いた半田を介して、一方の電源配線と他方の電源配線とは電気的に導通している。従って、電源ノイズは、この部分を介して一方の電源配線から他方の電源配線へ流れる可能性がある。そして、電源配線及びコンデンサの接合部分は、絶縁体層を介してグラウンド配線に対向しているので、電源配線を流れる高周波のノイズ電流とは逆方向にグラウンド配線においてリターン電流が流れやすく、実効的なインダクタンスが低い。したがって、電源ノイズの伝搬抑制効果が低く、更なる改良が求められていた。
そこで、本発明は、コンデンサにおけるバイパス効果を高めて、高周波の電源ノイズの伝搬を抑制するプリント回路板を提供することを目的とする。
本発明のプリント回路板は、電源端子及びグラウンド端子を有する半導体装置と、第１端子及び第２端子を有するコンデンサと、前記半導体装置及び前記コンデンサが実装され、第１導体層及び第２導体層が絶縁体層を介して積層されたプリント配線板と、を備え、前記プリント配線板は、前記第１導体層に配置され、前記半導体装置の電源端子に電気的に導通している電源導体パターンと、前記第１導体層に前記電源導体パターンと間隔をあけて配置され、前記半導体装置のグラウンド端子に電気的に導通している第１グラウンド導体パターンと、前記第２導体層において前記電源導体パターンに対向して配置され、前記第１グラウンド導体パターンに電気的に導通している第２グラウンド導体パターンと、を有し、前記電源導体パターンは、前記コンデンサの第１端子が接合される電源パッドを有し、前記第１グラウンド導体パターンは、前記コンデンサの第２端子が接合されるグラウンドパッドを有し、前記第２グラウンド導体パターンには、前記電源パッドを前記第２グラウンド導体パターンに投影した投影部分を通過して、前記電源導体パターンを前記第２グラウンド導体パターンに投影した投影部分を分断するようにスリットが形成されていることを特徴とする。
本発明によれば、グラウンド導体パターンに形成したスリットにより、電源導体パターンを流れるノイズ電流に対するリターン電流がグラウンド導体パターンにおいて流れにくくなり、スリットに対向する部分の電源導体パターンのインダクタンスが高まる。スリットは、コンデンサの第１端子が接合される電源パッドを第２導体層に投影した投影部分に形成されているので、コンデンサに電源ノイズが流れやすくなり、電源ノイズが電源パッドを通過して電源導体パターンを伝搬するのを抑制することができる。
第１実施形態に係るプリント回路板の概略構成を示す説明図である。 第１実施形態に係るプリント回路板の要部の説明図である。 第１実施形態に係るプリント回路板の等価回路を示す回路図である。 第１実施形態のプリント回路板の透過特性と、比較例のプリント回路板の透過特性とを比較したグラフである。 第２実施形態に係るプリント回路板の要部の説明図である。 第２実施形態のプリント回路板の透過特性と、第１実施形態のプリント回路板の透過特性とを比較したグラフである。 第３実施形態に係るプリント回路板の要部の説明図である。 第３実施形態に係るプリント回路板の等価回路を示す回路図である。 第３実施形態のプリント回路板の透過特性と、第１実施形態のプリント回路板の透過特性とを比較したグラフである。 第４実施形態に係るプリント回路板の要部の説明図である。 第４実施形態のプリント回路板の透過特性と、第１実施形態のプリント回路板の透過特性とを比較したグラフである。 比較例のプリント回路板を示す斜視図である。 比較例のプリント回路板の等価回路を示す回路図である。
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。
［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態に係るプリント回路板の概略構成を示す説明図である。プリント回路板１００は、プリント配線板２００と、プリント配線板２００に実装された複数の半導体装置としての半導体パッケージ３００１，３００２と、プリント配線板２００に実装された複数のコンデンサ４００とを備えている。更に、プリント回路板１００は、プリント配線板２００に実装された電源回路５００を備えている。
各半導体パッケージ３００１，３００２は、電源端子３０１及びグラウンド端子３０２を有しており、電源端子３０１とグラウンド端子３０２との間に直流電圧が印加されることにより動作する。なお、各半導体パッケージ３００１，３００２は、インターポーザ３１０と、インターポーザ３１０に実装された半導体素子３１１とを有し、インターポーザ３１０に電源端子３０１及びグラウンド端子３０２が配置されている。
コンデンサ４００は、例えばチップコンデンサで構成されている。コンデンサ４００は、第１端子である端子（電極）４０１と、第２端子である端子（電極）４０２とを有している。
電源回路５００は、電源端子５０１及びグラウンド端子５０２を有し、これら端子間から半導体パッケージ３００１，３００２（即ち半導体素子３１１）の動作に必要な直流電圧を出力する。
プリント配線板２００は、複数（本第１実施形態では４つ）の導体層２０１，２０２，２０３，２０４が絶縁体層２０５，２０６，２０７を介して積層されて構成された多層基板（４層基板）である。
プリント配線板２００は、各層を貫通して設けられた電源ヴィア導体２１１及びグラウンドヴィア導体２１２と、導体層２０４に配置された電源導体パターン２１３及びグラウンド導体パターン（第１グラウンド導体パターン）２１４とを有している。
また、プリント配線板２００は、導体層２０２に配置されたプレーン状の電源導体パターン２２１と、導体層２０３に配置されたプレーン状のグラウンド導体パターン（第２グラウンド導体パターン）２２２とを有している。
電源ヴィア導体２１１は、電源導体パターン２１３及び電源導体パターン２２１に電気的に接続されている。また、グラウンドヴィア導体２１２は、グラウンド導体パターン２１４及びグラウンド導体パターン２２２に電気的に接続されている。
また、プリント配線板２００は、電源導体パターン２２１に電気的に接続された電源ヴィア導体２３１と、グラウンド導体パターン２２２に電気的に接続されたグラウンドヴィア導体２３２とを有している。
本第１実施形態では、半導体パッケージ３００１，３００２及び電源回路５００は、例えば導体層２０１に実装され、コンデンサ４００は、例えば導体層２０４に実装されている。そして、コンデンサ４００は、半導体パッケージ３００１，（又は半導体パッケージ３００２）にプリント配線板２００を介して対向して配置されている。
電源回路５００の電源端子５０１は、電源ヴィア導体２３１に電気的に接続され、電源回路５００のグラウンド端子５０２は、グラウンドヴィア導体２３２に電気的に接続されている。
また、各半導体パッケージ３００１，３００２の電源端子３０１は、それぞれの電源ヴィア導体２１１に電気的に接続されている。また、各半導体パッケージ３００１，３００２のグラウンド端子３０２は、それぞれのグラウンドヴィア導体２１２に電気的に接続されている。
また、コンデンサ４００の端子４０１は、電源導体パターン２１３に電気的に接続され、コンデンサ４００の端子４０２は、グラウンド導体パターン２１４に電気的に接続されている。
したがって、各半導体パッケージ３００１，３００２の電源端子３０１は、電源回路５００の電源端子５０１に、電源ヴィア導体２１１、電源導体パターン２２１及び電源ヴィア導体２３１等により電気的に導通している。また、各半導体パッケージ３００１，３００２のグラウンド端子３０２は、グラウンドヴィア導体２１２、グラウンド導体パターン２２２及びグラウンドヴィア導体２３２等により電気的に導通している。これにより、各半導体パッケージ３００１，３００２は、電源回路５００により直流電圧が印加され、動作することができる。
なお、各半導体パッケージ３００１，３００２の電源端子３０１は、各電源ヴィア導体２１１、電源導体パターン２２１を介して電気的に導通している。同様に、各半導体パッケージ３００１，３００２のグラウンド端子３０２は、各グラウンドヴィア導体２１２、グラウンド導体パターン２２２を介して電気的に導通している。
また、コンデンサ４００の端子４０１は、電源導体パターン２１３、電源ヴィア導体２１１等により半導体パッケージ３００１（又は半導体パッケージ３００２）の電源端子３０１に電気的に導通している。また、コンデンサ４００の端子４０２は、グラウンド導体パターン２１４、グラウンドヴィア導体２１２等により半導体パッケージ３００１（又は半導体パッケージ３００２）のグラウンド端子３０２に電気的に導通している。したがって、コンデンサ４００は、バイパスコンデンサとして機能する。
図２は、本発明の第１実施形態に係るプリント回路板１００の要部の説明図である。図２（ａ）は、プリント回路板１００の斜視図、図２（ｂ）は、プリント配線板２００の導体層（第１導体層）２０４を示す平面図、図２（ｃ）は、プリント配線板２００の導体層（第２導体層）２０３を示す平面図である。なお、図２（ａ）〜図２（ｃ）は、図１においてプリント回路板１００を下方から見たものである。図２（ａ）〜図２（ｃ）中、矢印Ｘ方向及び矢印Ｙ方向は、プリント配線板２００の面に沿う方向であって互いに直交する方向である。矢印Ｚ方向は、矢印Ｘ方向及び矢印Ｙ方向に直交する方向、即ちプリント配線板２００の導体層の積層方向である。
第１導体層である導体層２０４に配置された電源導体パターン２１３は、電源ヴィア導体２１１（図１）等を介して半導体パッケージ３００１（又は半導体パッケージ３００２）の電源端子３０１に電気的に導通している。
また、導体層２０４には、第１グラウンド導体パターンであるグラウンド導体パターン２１４が、電源導体パターン２１３と間隔をあけて配置されている。グラウンド導体パターン２１４は、グラウンドヴィア導体２１２等を介して半導体パッケージ３００１（又は半導体パッケージ３００２）のグラウンド端子３０２に電気的に導通している。
第２グラウンド導体パターンであるグラウンド導体パターン２２２は、第２導体層である導体層２０３において電源導体パターン２１３及びグラウンド導体パターン２１４に対向して配置されている。そして、グラウンド導体パターン２２２は、グラウンドヴィア導体２１２を介してグラウンド導体パターン２１４に電気的に導通している。
電源導体パターン２１３は、コンデンサ４００の端子４０１が接合される電源パッド２４１を有している。グラウンド導体パターン２１４は、コンデンサ４００の端子４０２が接合されるグラウンドパッド２４２を有している。ここで、導体層２０４上には、不図示のソルダーレジストが成膜されており、導体パターン２１３，２１４上にソルダーレジストの開口が形成されることで、パッド２４１，２４２が形成されている。
各パッド２４１，２４２は、コンデンサ４００の端子４０１の接合面の面積以上の面積に形成されている。そして、コンデンサ４００の各端子４０１，４０２が各パッド２４１，２４２にはんだで接合されている。
ここで、電源パッド２４１をグラウンド導体パターン２２２（導体層２０３）にプリント配線板２００の積層方向（矢印Ｚ方向）に投影したときの投影部分をＲ２４１とする。また、グラウンドパッド２４２をグラウンド導体パターン２２２（導体層２０３）にプリント配線板２００の積層方向（矢印Ｚ方向）に投影したときの投影部分をＲ２４２とする。また、電源導体パターン２１３をグラウンド導体パターン２２２（導体層２０３）にプリント配線板２００の積層方向（矢印Ｚ方向）に投影したときの投影部分をＲ２１３とする。また、グラウンド導体パターン２１４をグラウンド導体パターン２２２（導体層２０３）にプリント配線板２００の積層方向（矢印Ｚ方向）に投影したときの投影部分をＲ２１４とする。
本第１実施形態では、グラウンド導体パターン２２２には、投影部分Ｒ２４１を通過して投影部分Ｒ２１３を分断するようにスリット２５０が形成されている。スリット２５０は、矢印Ｚ方向から見て、略長方形に形成されている。
電源導体パターン２１３は、グラウンド導体パターン２１４の端部２１４ａに隣接する、矢印Ｙ方向に延びる部品実装領域２１３ａを有している。ここで、矢印Ｙ方向は、電源導体パターン２１３の配線方向であり、グラウンド導体パターン２１４の端部２１４ａの幅方向でもある。部品実装領域２１３ａは、矢印Ｘ方向の幅Ｗ＿ｌｉｎｅが矢印Ｙ方向に亘って一定に形成されている。なお、本第１実施形態では、電源導体パターン２１３全体が矢印Ｙ方向に延びる帯状に形成されている。
また、グラウンド導体パターン２１４の少なくとも端部２１４ａ（本第１実施形態では全部）が帯状に形成されている。そして、グラウンド導体パターン２１４は、部品実装領域２１３ａの延びる矢印Ｙ方向に対して交差する方向（直交する矢印Ｘ方向）に延びて形成されている。
そして、スリット２５０は、部品実装領域２１３ａの延びる矢印Ｙ方向に対して交差する方向（直交する矢印Ｘ方向）に延びて形成されている。
電源パッド２４１は、矢印Ｘ方向の幅が電源導体パターン２１３の部品実装領域２１３ａの幅Ｗ＿ｌｉｎｅ以下に設定された長方形状に形成されている。なお、グラウンドパッド２４２は、電源パッド２４１と略同一面積で略同一形状に形成されている。
ここで、Ｈ＿ｐａｄは電源パッド２４１の矢印Ｙ方向の幅である。Ｗ＿ｓｌｉｔはスリット２５０の矢印Ｘ方向の幅である。Ｈ＿ｓｌｉｔはスリット２５０の矢印Ｙ方向の幅である。
スリット２５０の幅Ｗ＿ｓｌｉｔは、電源導体パターン２１３の部品実装領域２１３ａの幅Ｗ＿ｌｉｎｅよりも長く形成されている。スリット２５０の幅Ｈ＿ｓｌｉｔは、電源パッド２４１の幅Ｈ＿ｐａｄ以下である。
以上の構成により、コンデンサ４００の端子４０１が接合される電源パッド２４１の部分（スリット２５０が対向する部分）で電源導体パターン２１３のインダクタンスが高くなる。これは、スリット２５０が、電源導体パターン２１３の投影部分Ｒ２１３を分断しており、電源導体パターン２１３におけるノイズ電流と対になって流れようとする、グラウンド導体パターン２２２におけるリターン電流を阻害しているからである。
そして、スリット２５０は、電源パッド２４１の投影部分Ｒ２４１を通過することで、投影部分Ｒ２４１を分断している。したがって、スリット２５０により流れが阻害された電源ノイズは、電源パッド２４１からスリット２５０に沿う方向に流れてコンデンサ４００へ流れやすくなる。
ここで、コンデンサ４００には、構造上、寄生インダクタンスが少なからず生じる。スリット２５０によって発生する電源導体パターン２１３のインダクタンスは、コンデンサ４００の寄生インダクタンスよりも大きな値となる。そのため、高周波の電源ノイズは、コンデンサ４００を介してグラウンド導体パターン２１４へバイパスされる。
これは、電源導体パターン２１３の延びる矢印Ｙ方向のいずれの方向からの高周波の電源ノイズであっても、電源パッド２４１を挟んで電源導体パターン２１３の矢印Ｙ方向の一方側から他方側への電源ノイズの伝搬が抑制されることになる。特に、スリット２５０が、電源パッド２４１の矢印Ｙ方向の中央を通過し、投影部分Ｒ２４１を等分割するように配置すれば、より効果的に電源ノイズの伝搬を抑制することができる。
このように、電源パッド２４１における電源導体パターン２１３の幅方向（矢印Ｘ方向）の全体のインダクタンスが高められ、電源電位変動（電源ノイズ）が効率よくコンデンサ４００へ導かれる。これにより、電源ノイズの伝搬抑制効果が向上する。
また、スリット２５０の片端はグラウンドパッド２４２の投影部分Ｒ２４２に到達しないように形成されている。つまり、スリット２５０は、投影部分Ｒ２４２に重ならない位置まで投影部分Ｒ２４２に向かって矢印Ｘ方向に延びて形成されている。これにより、グラウンドパッド側のグラウンド導体パターン２１４の安定性を維持することが可能である。
以上、本第１実施形態によれば、グラウンド導体パターン２２２に電源導体パターンの幅Ｗ＿ｌｉｎｅを上回る幅Ｗ＿ｓｌｉｔのスリット２５０が形成されているので、電源導体パターン２１３のインダクタンスが高まる。
また、電源パッド２４１とグラウンド導体パターン２２２との誘導性の結合が弱まり、コンデンサ４００の内部容量との結合を高めることができる。このような形態をとることで、高周波の電源ノイズを、コンデンサ４００を介してグラウンド導体パターン２１４へバイパスする効果を高めることができ、高周波の電源ノイズの伝搬を抑制することが可能となる。
更に、電源パッド２４１は、従来例のように２分割する必要がないので、充分な面積を確保でき、コンデンサ４００の端子４０１の接合も容易に行うことができる。
図３は、本発明の第１実施形態に係るプリント回路板の等価回路を示す回路図である。図３において、半導体パッケージ３００１と半導体パッケージ３００２との間に、電源電圧ＶＣＣが印加される電源導体及びグラウンド導体が接続される。電源導体のインダクタンス成分はＬ＿ｌｉｎｅ、電源導体とグラウンド導体との間のキャパシタンス成分はＣ＿ｌｉｎｅである。
また、電源導体の途中にはコンデンサ４００が接続され、コンデンサ４００の内部容量はＣ＿ｃｏｎであり、コンデンサ４００の寄生容量はＬ＿ｃｏｎである。コンデンサ４００が接合される電源パッド２４１に対向するグラウンド導体パターン２２２にスリット２５０を形成したことによる電源導体のインダクタンスの増加がＬ＿ｓｌｉｔである。
コンデンサ４００の電源側とグラウンド側のそれぞれの寄生インダクタンスはＬ＿ｃｏｎである。
電源パッド側の寄生インダクタンスを、スリット２５０を境に二つに分けた並列接続回路とした場合、電源パッド側の寄生インダクタンスはインダクタンスＬ＿ｃｏｎの２倍のインダクタンス（Ｌ＿ｃｏｎ×２）の並列接続として表現することができる。
また、配線途中にスリット２５０を設けているため、スリット２５０の両サイドの電源導体のインダクタンスはそれぞれ半分のインダクタンス（Ｌ＿ｌｉｎｅ／２）で表現することができる。
ここで、図１２は比較例のプリント回路板を示す斜視図である。図１２に示す比較例のプリント回路板おいて、図１に示す本第１実施形態と異なるのは、グラウンド導体パターン２２２にスリットが無い点、及び電源導体パターンが２つの電源導体パターン２１３１，２１３２に分割されている点である。その他の構成は、本第１実施形態と同様であるので、説明を省略する。各電源導体パターン２１３１，２１３２は、同一のコンデンサ４００の端子４０１がはんだで接合される電源パッド２４１１，２４１２を有している。
図１３は、比較例のプリント回路板の等価回路を示す回路図である。図１３において、半導体パッケージ３００１と半導体パッケージ３００２との間に、電源電圧ＶＣＣが印加される電源導体及びグラウンド導体が接続される。電源導体のインダクタンス成分はＬ＿ｌｉｎｅ、電源導体とグラウンド導体との間のキャパシタンス成分はＣ＿ｌｉｎｅである。また、電源導体の途中にはコンデンサ４００が接続され、コンデンサ４００の内部容量はＣ＿ｃｏｎであり、コンデンサ４００の寄生容量はＬ＿ｃｏｎである。
コンデンサ４００を搭載した一般的な接続部はコンデンサ４００の電極パッドのインダクタンスＬ＿ｐａｄと配線のインダクタンスＬ＿ｌｉｎｅ０の並列接続となる。比較例では、コンデンサ４００が接合される電源パッドにおいて電源配線を取り除いた構造であり、その箇所の電源配線のインダクタンスＬ＿ｌｉｎｅ０からもれるノイズ成分を取り除こうとしている。
図４は、第１実施形態のプリント回路板の透過特性と、比較例のプリント回路板の透過特性とを比較したグラフである。前記グラフに実線で示した第１実施形態のプリント回路板の透過特性は、ＡＮＳＹＳ社のＨＦＳＳを用いた電磁界シミュレーションから求めた。シミュレーションモデルにおいて、図２（ａ）に示すコンデンサ４００は０．３ｎＨの寄生インダクタンスと０．１μＦの容量を直列接続とした。絶縁体層２０７は厚さ６０μｍで比誘電率４．３、図２（ｂ）に示す導体パターン２１３はＷ＿ｌｉｎｅが０．７ｍｍ、配線長が５ｍｍ、厚さ３５μｍとし、材質は銅とした。電源パッド２４１はＨ＿ｐａｄが０．６ｍｍ、矢印Ｙ方向の幅が０．４５ｍｍとし、材質は銅とした。図２（ｃ）に示すスリット２５０はＷ＿ｓｌｉｔが０．７ｍｍ、Ｈ＿ｓｌｉｔが０．１ｍｍとした。スリット２５０を有するグラウンド導体パターン２２２の厚３５μｍで材質は銅とした。これらを三次元でモデル化し、導体パターン２１３の両端にポートを接続した。
前記グラフに点線で示した比較例のプリント回路板のシミュレーションモデルは、コンデンサ４００は０．３ｎＨの寄生インダクタンスと０．１μＦの容量の直列接続とした。絶縁体層２０７は厚さが６０μｍ、比誘電率が４．３とした。各電源導体パターン２１３１，２１３２はＷ＿ｌｉｎｅが０．７ｍｍが配線長２．４５ｍｍ、厚さが３５μｍとし材質は銅とした。電源導体パターン２１３１と電源導体パターン２１３２との間隔は０．１ｍｍとした。電源パッド２４１はＨ＿ｐａｄが０．６ｍｍ、矢印Ｙ方向の幅が０．４５ｍｍとし、材質は銅とした。スリットのないグラウンド導体パターン２２２の厚さが３５μｍとし、材質は銅とした。三次元でモデル化し、電源導体パターン２１３１，２１３２の基板端側にポートを接続した。
図４において、実線は本発明の第１実施形態に係るプリント回路板のＳパラメータの透過特性（Ｓ２１）である。破線は比較例のプリント回路板のＳパラメータの透過特性（Ｓ２１）である。
図４から明らかなように、グラウンド導体パターン２２２にスリット２５０を形成したことで、高周波の電源ノイズをコンデンサ４００でバイパスする効果をより高めることができている。
以上説明したように、本第１実施形態のプリント回路板１００によれば、グラウンド導体パターン２２２にスリット２５０を設けたことで、高周波の電源ノイズをコンデンサ４００でバイパスする効果をより高めることができる。このような形態をとることで、半導体パッケージ３００１（又は半導体パッケージ３００２）で発生した高周波の電源ノイズが、他の半導体装置へ伝搬するのを抑制する効果を高めることが可能となる。例えば、半導体パッケージ３００１と半導体パッケージ３００２との間で高周波の電源ノイズが伝搬するのを抑制する効果を高めることが可能となる。
なお、上記構造のスリット２５０とコンデンサ４００を複数、設けることで、高周波の電源ノイズの伝搬を抑制する効果をさらに高めることも可能である。
また、本第１実施形態では、スリット２５０の形状を長方形で示しているが、この形状に限定されるわけではない。電源パッド２４１及び電源導体パターン２１３が対向投影されるグラウンド導体パターン２２２の投影部分Ｒ２４１，Ｒ２１３を横切る方向に分割する形状のスリットであれば良い。
また、本第１実施形態では、電源導体パターン２１３は帯状の配線である。しかし本発明は、特開２００９−１０２２９号に記載されたような、電源配線パターンを２分割し、コンデンサの２つの端子のうち一方の端子を２つの電源配線に跨って接続し、他方の端子をグラウンド配線に接続している形態に適用しても充分に効果がある。
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態に係るプリント回路板について説明する。図５は、本発明の第２実施形態に係るプリント回路板の要部の説明図である。図５（ａ）は、プリント回路板の斜視図、図５（ｂ）は、プリント配線板の第１導体層を示す平面図、図５（ｃ）は、プリント配線板の第２導体層を示す平面図である。本第２実施形態のプリント回路板１００Ａにおいて、上記第１実施形態と異なるのは、部品実装領域２１３ａにおいてグラウンド導体パターン２１４の端部２１４ａに対向する一側部２１３ｂとは反対側の他側部２１３ｃに凹部２６１が形成されている点である。この凹部２６１は、スリット２５０に対向する位置に配置されている。なお、本第２実施形態のプリント回路板１００Ａにおいて、上記第１実施形態のプリント回路板１００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。
図５（ｂ）において、Ｈ＿ｃｏｎｃａｖｅは、電源導体パターン２１３の部品実装領域２１３ａに形成した凹部２６１の矢印Ｙ方向の幅である。Ｈ＿ｌｉｎｅは、グラウンド導体パターン２１４の端部２１４ａの矢印Ｙ方向の幅である。
部品実装領域２１３ａに凹部２６１を形成したことで、電源導体パターン２１３がスリット２５０に対向する部分において細くなる。電源導体パターン２１３が細くなることで、電源導体パターン２１３のインダクタンスが大きくなる。そのため、高周波の電源ノイズをコンデンサ４００でバイパスする効果をより高めることができる。またスリット２５０により、電源導体パターン２１３を流れる高周波信号は、グラウンド導体パターン２１４の方向に流れる易くすることになり、高周波の電源ノイズをコンデンサ４００でバイパスする効果をより高めることができる。
本第２実施形態では、凹部２６１の幅Ｈ＿ｃｏｎｃａｖｅは、スリット２５０の幅Ｈ＿ｓｌｉｔ以上、かつグラウンド導体パターン２１４の端部２１４ａの幅Ｈ＿ｌｉｎｅ以下（配線幅以下）である。凹部２６１の幅Ｈ＿ｃｏｎｃａｖｅがスリット２５０の幅Ｈ＿ｓｌｉｔよりも小さいと、スリット２５０により高周波の電源ノイズをコンデンサ４００でバイパスする効果が支配的となる。そのため凹部２６１による効果はほとんどなくなる。また、凹部２６１の幅Ｈ＿ｃｏｎｃａｖｅは、グラウンド導体パターン２１４の端部２１４ａの幅Ｈ＿ｌｉｎｅより大きくしても、コンデンサ４００でバイパスする効果に変化はほとんどない。逆に電源導体パターン２１３全体のインダクタンスが大きくなり、電圧降下等の要因となる。
このような構成をとることで、高周波の電源ノイズをコンデンサ４００でバイパスする効果を更に高めることができる。
図６は、第２実施形態のプリント回路板の透過特性と、第１実施形態のプリント回路板の透過特性とを比較したグラフである。図６において、実線は第１実施形態のプリント回路板のＳパラメータの透過特性（Ｓ２１）である。破線は第２実施形態のプリント回路板のＳパラメータの透過特性（Ｓ２１）である。図６から明らかなように、凹部２６１を設けたことで、高周波の電源ノイズをコンデンサ４００でバイパスする効果をより高めることができている。
また、本第２実施形態では、凹部２６１を設けたことによって、スリット２５０の幅Ｗ＿ｓｌｉｔを小さく抑えることもできる。そのため、プリント回路板１００Ａの小型化に対しても効果がある。
以上、本第２実施形態のプリント回路板１００Ａによれば、電源導体パターン２１３に凹部２６１を設けたことで、高周波の電源ノイズをコンデンサ４００でバイパスする効果をより高めることができる。このような形態をとることで、高周波の電源ノイズの伝搬を抑制する効果を更に高めることが可能となる。
また、電源導体パターン２１３のインダクタンスが高まるので、電源パッド２４１とグラウンド導体パターン２２２との誘導性の結合を更に弱めることができる。これにより、コンデンサ４００の内部容量との結合を更に高められることから高周波の電源ノイズをコンデンサ４００でバイパスする効果をより高めることができる。したがって、このような形態をとることで、高周波の電源ノイズの伝搬を抑制する効果を更に高めることが可能となる。
［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態に係るプリント回路板について説明する。図７は、本発明の第３実施形態に係るプリント回路板の要部の説明図である。図７（ａ）は、プリント回路板の斜視図、図７（ｂ）は、プリント配線板の第１導体層を示す平面図、図７（ｃ）は、プリント配線板の第２導体層を示す平面図である。本第３実施形態のプリント回路板１００Ｂにおいて、上記第１実施形態と異なるのは、部品実装領域２１３ａにおいてグラウンド導体パターン２１４の端部２１４ａに対向する一側部２１３ｂに凸部２６２が形成されている点である。この凸部２６２は、スリット２５０に対向する位置に配置されている。なお、本第３実施形態のプリント回路板１００Ｂにおいて、上記第１実施形態のプリント回路板１００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。
図７（ｂ）において、Ｈ＿ｃｏｎｖｅｘは、電源導体パターン２１３の部品実装領域２１３ａに形成した凸部２６２の矢印Ｙ方向の幅である。Ｈ＿ｌｉｎｅは、グラウンド導体パターン２１４の端部２１４ａの矢印Ｙ方向の幅である。
部品実装領域２１３ａに凸部２６２を形成したことで、電源導体パターン２１３がグラウンド導体パターン２１４に近づくことになる。これにより、電源導体パターン２１３とグラウンド導体パターン２１４との間に発生する寄生容量が高くなり、コンデンサ４００と並列に電源とグラウンド間に高周波のバイパス回路が形成される。そのため、グラウンド導体パターン２１４への電源ノイズのバイパス効果が高まる。したがって、電源導体パターン２１３における高周波の電源ノイズの伝搬を効果的に抑制することができる。また、凸部２６２により、電源導体パターン２１３を流れる高周波信号は、グラウンド導体パターン２１４の方向に流れる易くすることになり、高周波の電源ノイズをコンデンサ４００でバイパスする効果をより高めることができる。ただし、電源導体パターン２１３のインダクタンスは若干小さくなる。
本第３実施形態では、凸部２６２の幅Ｈ＿ｃｏｎｖｅｘは、スリット２５０の幅Ｈ＿ｓｌｉｔ以上、かつグラウンド導体パターン２１４の端部２１４ａの幅Ｈ＿ｌｉｎｅ以下（配線幅以下）である。このような構成をとることで、電源導体パターン２１３とグラウンド導体パターン２１４との間に発生する寄生容量をより効果的に高めることができ、電源導体パターン２１３における高周波の電源ノイズの伝搬をより効果的に抑制することができる。
図８は、本発明の第３実施形態に係るプリント回路板の等価回路を示す回路図である。図８において、Ｃ＿ｐａｓｓは、電源パッド２４１の近傍に設けた凸部２６２とグラウンド導体パターン２１４との間の寄生容量であり、凸部２６２をグラウンド導体パターン２１４に近づけることで、寄生容量Ｃ＿ｐａｓｓが大きくなる。
図９は、第３実施形態のプリント回路板の透過特性と、第１実施形態のプリント回路板の透過特性とを比較したグラフである。図９において、実線は第１実施形態のプリント回路板のＳパラメータの透過特性（Ｓ２１）である。破線は第３実施形態のプリント回路板のＳパラメータの透過特性（Ｓ２１）である。
図９から明らかなように、電源パッド２４１の近傍に凸部２６２を設けたことで、高周波の電源ノイズをグラウンド導体パターン２１４へバイパスし、高周波の電源ノイズの伝搬を抑制する効果を高めることができている。
以上、第３実施形態のプリント回路板１００Ｂによれば、電源導体パターン２１３の部品実装領域２１３ａに凸部２６２を設けたことにより、電源導体パターン２１３とグラウンド導体パターン２１４との間に発生する寄生容量を高めることができる。これによって、高周波の電源ノイズをグラウンド導体パターン２１４へバイパスする効果をより高めることができる。このような形態をとることで、高周波の電源ノイズの伝搬を抑制する効果を更に高めることが可能となる。
なお、本第３実施形態では、電源導体パターン２１３に凸部２６２を設けた場合について説明したが、これに限定するものではなく、同様の効果を狙うため、グラウンド導体パターン２１４に、凸部を設けてもよい。
［第４実施形態］
次に、本発明の第４実施形態に係るプリント回路板について説明する。図１０は、本発明の第４実施形態に係るプリント回路板の要部の説明図である。図１０（ａ）は、プリント回路板の斜視図、図１０（ｂ）は、プリント配線板の第１導体層を示す平面図、図１０（ｃ）は、プリント配線板の第２導体層を示す平面図である。本第４実施形態のプリント回路板１００Ｃでは、上記第２実施形態と同様、部品実装領域２１３ａの他側部２１３ｃに凹部２６１が形成され、一側部２１３ｂに凸部２６２が形成されている。コンデンサ４００と並列に電源とグランド間に高周波のバイパス回路が形成されるため、グラウンド導体パターン２１４への電源ノイズのバイパス効果が高まる。したがって、電源導体パターン２１３における高周波の電源ノイズの伝搬を効果的に抑制することができる。また、凹部２６１と凸部２６２により、電源導体パターン２１３を流れる高周波信号は、グラウンド導体パターン２１４の方向により流れ易くなることになり、高周波の電源ノイズをコンデンサ４００でバイパスする効果をより高めることができる。
凹部２６１及び凸部２６２は、矢印Ｙ方向の幅が、上記第２、第３実施形態と同様、スリット２５０の矢印Ｙ方向の幅以上かつグラウンド導体パターン２１４の端部２１４ａの矢印Ｙ方向の幅以下であることが好ましい。
図１１は、第４実施形態のプリント回路板の透過特性と、第１実施形態のプリント回路板の透過特性とを比較したグラフである。図１１において、実線は第１実施形態のプリント回路板のＳパラメータの透過特性（Ｓ２１）である。破線は第４実施形態のプリント回路板のＳパラメータの透過特性（Ｓ２１）である。
図１１から明らかなように、上記第２、第３実施形態と同様の凹部２６１及び凸部２６２を、電源導体パターン２１３の部品実装領域２１３ａに形成したことで、高周波の電源ノイズのグラウンド導体パターン２１４へのバイパス効果をより高めることができる。
以上、本第４実施形態のプリント回路板１００Ｃによれば、電源導体パターン２１３の電源パッド２４１の近傍に凹部２６１と凸部２６２を設けたことで、電源導体パターン２１３のインダクタンスを高めつつ、寄生容量も発生させることができる。したがって、高周波の電源ノイズをバイパスする効果をより高めることができ、高周波の電源ノイズの伝搬を抑制する効果を高めることが可能となる。
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、多くの変形が本発明の技術的思想内で当分野において通常の知識を有する者により可能である。
上記第１〜第４実施形態では、プリント配線板が４つの導体層を有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く、プリント配線板が少なくとも２つの導体層を有する場合について本発明は適用可能である。また、第１導体層と第２導体層との間に別の導体層が介在する場合についても本発明は適用可能である。
また、上記第１〜第４実施形態では、コンデンサ４００が、半導体装置が実装された導体層２０１とは反対側の導体層２０４に実装される場合について説明したが、半導体装置が実装された導体層２０１に実装される場合であっても本発明は適用可能である。
また、上記第１〜第４実施形態では、プリント配線板２００に電源である電源回路５００が実装される場合について説明したが、これに限定するものではなく、外部の電源から直流電圧が印加される場合であっても本発明は適用可能である。例えば、プリント配線板に、電源導体パターン２２１及びグラウンド導体パターン２２２にそれぞれ接続される不図示の電源端子及びグラウンド端子が設けられ、これら電源端子及びグラウンド端子を介して外部の電源から直流電圧が印加されるようにしてもよい。
また、上記第１〜第４実施形態では、電源導体パターン２１３が分断されていない場合について説明したが、電源導体パターン２１３が部品実装領域２１３ａにおいて分断されている場合についても本発明は適用可能である。この場合、図１２に示す比較例のように、両電源導体パターン２１３１，２１３２に形成された電源パッド２４１１，２４１２に跨ってコンデンサ４００の端子４０１が接合されていればよい。
１００…プリント回路板、２００…プリント配線板、２０３…導体層（第２導体層）、２０４…導体層（第１導体層）、２１１…電源ヴィア導体、２１２…グラウンドヴィア導体、２１３…電源導体パターン、２１４…グラウンド導体パターン（第１グラウンド導体パターン）、２２２…グラウンド導体パターン（第２グラウンド導体パターン）、２４１…電源パッド、２４２…グラウンドパッド、２５０…スリット、３００１，３００２…半導体パッケージ、３０１…電源端子、３０２…グラウンド端子、４００…コンデンサ、４０１…端子（第１端子）、４０２…端子（第２端子）

Claims (8)

  1. 電源端子及びグラウンド端子を有する半導体装置と、
    第１端子及び第２端子を有するコンデンサと、
    前記半導体装置及び前記コンデンサが実装され、第１導体層及び第２導体層が絶縁体層を介して積層されたプリント配線板と、を備え、
    前記プリント配線板は、
    前記第１導体層に配置され、前記半導体装置の電源端子に電気的に導通している電源導体パターンと、
    前記第１導体層に前記電源導体パターンと間隔をあけて配置され、前記半導体装置のグラウンド端子に電気的に導通している第１グラウンド導体パターンと、
    前記第２導体層において前記電源導体パターンに対向して配置され、前記第１グラウンド導体パターンに電気的に導通している第２グラウンド導体パターンと、を有し、
    前記電源導体パターンは、前記コンデンサの第１端子が接合される電源パッドを有し、
    前記第１グラウンド導体パターンは、前記コンデンサの第２端子が接合されるグラウンドパッドを有し、
    前記第２グラウンド導体パターンには、前記電源パッドを前記第２グラウンド導体パターンに投影した投影部分を通過して、前記電源導体パターンを前記第２グラウンド導体パターンに投影した投影部分を分断するようにスリットが形成されていることを特徴とするプリント回路板。
  2. 前記スリットは、前記グラウンドパッドを前記第２グラウンド導体パターンに投影した投影部分に重ならない位置まで前記グラウンドパッドを前記第２グラウンド導体パターンに投影した投影部分に向かって延びて形成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。
  3. 前記電源導体パターンは、前記第１グラウンド導体パターンの端部に隣接する部品実装領域を有し、
    前記電源パッドは、前記電源導体パターンの部品実装領域に配置され、
    前記グラウンドパッドは、前記第１グラウンド導体パターンの端部に配置され、
    前記スリットは、前記部品実装領域において、前記電源導体パターンを前記第２グラウンド導体パターンに投影した投影部分を分断するように形成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。
  4. 前記部品実装領域において前記第１グラウンド導体パターンの端部に対向する一側部とは反対側の他側部には、前記スリットに対向する位置に凹部が形成されていることを特徴とする請求項３に記載のプリント回路板。
  5. 前記凹部の前記電源導体パターンの配線方向の幅が、前記スリットの前記電源導体パターンの配線方向の幅以上かつ前記第１グラウンド導体パターンの端部の配線幅以下であることを特徴とする請求項４に記載のプリント回路板。
  6. 前記部品実装領域において前記第１グラウンド導体パターンの端部に対向する一側部には、前記スリットに対向する位置に凸部が形成されていることを特徴とする請求項３乃至５のいずれか１項に記載のプリント回路板。
  7. 前記凸部の前記電源導体パターンの配線方向の幅が、前記スリットの前記電源導体パターンの配線方向の幅以上かつ前記第１グラウンド導体パターンの端部の配線幅以下であることを特徴とする請求項６に記載のプリント回路板。
  8. 前記電源導体パターンは、前記部品実装領域において分断されていることを特徴とする請求項３乃至７のいずれか１項に記載のプリント回路板。
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