JP3925032B2

JP3925032B2 - プリント配線基板

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Publication number: JP3925032B2
Application number: JP2000071348A
Authority: JP
Inventors: 真幸平田; 修上野
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd; Fujifilm Business Innovation Corp
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2000-03-14
Filing date: 2000-03-14
Publication date: 2007-06-06
Anticipated expiration: 2020-03-14
Also published as: JP2001267702A; US20010024360A1; US6418032B2

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリント配線基板に係り、特に、半導体装置に電力を供給する電源層を基板内部に備えた多層構造のプリント配線基板に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、電気・電子機器においては、電気・電子機器の内部で発生する不要電磁波ノイズや、外部から伝搬して電気・電子機器の内部に侵入する外来ノイズが大きな問題となっている。そのため、電気・電子装置の内部で発生する不要電磁波ノイズの発生を防止したり、外来ノイズに対する耐力を確保するＥＭＣ（Electromagnetic Compatibility）設計が重要である。
【０００３】
近年の電気・電子装置においては、電子回路のデジタル化や高速化が進んでおり、これに伴って電磁波ノイズが急激に増加し、また、携帯電話の急速な普及等による外来ノイズも急速に増加している。そのため、ＥＭＣ設計が技術的に難しくなってきている。
【０００４】
特に、近年、電磁波ノイズの発生源として問題視されているのは、基板上に実装された半導体装置のスイッチングの際に、半導体装置に電力を供給する電源供給回路から基板内部に設けられた電源層に流れ込むノイズ電流である。
【０００５】
このようなノイズ電流を抑制するために、特開平５−１３９０９号公報には、主パワープレーン、グランドシステム、超ＬＳＩデバイス、及びサブパワープレーンを有する回路基板が提案されている。この構成は、図１２に示すように、電源層として、主パワープレーン６０と、主パワープレーン６０から物理的に離され、かつ、フィルタ６４を介して主パワープレーン６０からパワーが供給されるサブパワープレーン６２とを備え、サブパワープレーン６２が超ＬＳＩデバイスの直下となるように設けられ、超ＬＳＩデバイスに電力を供給している。
【０００６】
また特開平７−４５９６２号公報にも上記特開平５−１３９０９号公報の構成と同様に、電源層とグランド層とを内層とする多層プリント板において、搭載部品との接続領域に対応する電源層の領域及びグランド層の領域の両方の領域をそれぞれ分離、独立させて周囲にノイズを撒き散らさないようにした多層プリント板が提案されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これらの従来技術では、半導体装置への電力供給に起因して回路基板から発生する５００ＭＨｚ程度以下の低周波側のノイズ放射の低減には有効であるが、１ＧＨｚ程度以上の高周波側のノイズ放射についてはノイズが大きくなったり、低減することができない、という問題があることが明らかになった。
【０００８】
これに対し、本発明は、低周波側のノイズ放射の抑制はもとより、高周波側のノイズ放射を良好に抑制でき、新たに発生する不要放射ノイズを小さく抑えて、全体としてノイズを大幅に低減できるプリント配線基板を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１に記載の発明は、同一電圧を入力する複数の入力電源端子を備えた半導体部品を実装する実装面を含む層と、外部電源が接続される第１の電源領域を含む層と、を含む複数の層を備えたプリント配線基板において、
前記第１の電源領域は前記半導体部品の本体外形より小さい開口を備え、当該開口内に、第１の電源領域から独立して設けられると共に前記第１の電源領域からのノイズを低減するフィルタ部を介して供給された電力を前記複数の入力電源端子に供給する第２の電源領域を設けている。
【００１０】
請求項１の発明では、前記同一電圧が入力される複数の入力電源端子を備えた半導体部品に電力を供給する第２の電源領域を、第１の電源領域から独立して設けることにより、外部から供給される電力の低周波側のノイズ成分は低減できることに加えて、第２の電源領域の外形が実装面に実装される部品の本体外形よりも小さくなるように設けているため、第２の電源領域自体から放射される高周波の放射ノイズ自体も小さく抑えることができる。
【００１１】
従って、全体として放射ノイズを非常に少ないものとすることができる。なお、半導体部品としては、例えば、ＬＳＩやＵＬＳＩ等の集積回路部品が挙げられる。また、本発明で述べる「前記同一電圧が入力される複数の入力電源端子を持つ半導体部品」とは、前記複数の入力電源端子を１組持つ半導体部品又は、前記複数の入力電源端子を複数組み持つ半導体部品である。
【００１２】
また、第２の電源領域は、半導体部品の本体外形よりも小さいことで本発明の効果が現れるが、例えば、実装される半導体部品が集積回路が形成された半導体チップを内部に設けた集積回路部品である場合には、内部の半導体チップの面積と同程度の面積となるように形成することがさらに好ましい。また、第２の電源領域は、矩形状としても良いし、楕円状、円状、及び矩形の角が丸く変形された形状等の外形が丸みを帯びた形状としてもよい。外形が丸みを帯びた形状は、角部がないのでその分ノイズの放射を低減させることが可能である。
【００１３】
また、第２の電源領域は、１つ設けても良いし、複数設けてもよい。すなわち、実装面に実装される１つの半導体部品に対して１つの第２の電源領域が対応するように設けたり、実装面に実装される１つの半導体部品に対して複数の第２の電源領域が対応するように設けることができる。
【００１４】
例えば、半導体部品としての半導体集積回路部品内の半導体チップ上に、トランジスタやダイオードなどの複数の機能セルが設けられている場合、各機能セル毎に又は複数の機能セル毎に１つの第２の電源領域が対応するように複数の第２の電源領域を各々電気的に独立して設けることもできる。また、半導体装置のＩ／Ｏ用に電力を供給する第２の電源領域と、コア用に電力を供給する第２の電源領域とを別々に設ける等のようにも構成できる。
【００１５】
さらに、第１の電源領域と第２の電源領域とを同一の層に形成しているので、第１の電源領域と第２の電源領域とを別々の層に形成する場合と比較して、放射ノイズ低減効果が大きい。
【００１６】
また、第１の電源領域内に開口を設け、該開口内に第２の電源領域を第１の電源領域と接触しないように設ける構成とすることができる。
なお、第１の電源領域と第２の電源領域とを同一の層内に形成する場合では、高周波側のノイズ成分が大きくなったり、低減できない原因が、第２の電源領域を第１の電源領域から独立して設けるために第１の電源領域内に形成した開口と第２の電源領域の周縁で規定される環状のスロットの周縁から漏れ出す放射ノイズにある。この放射ノイズは環状のスロットが大きくなれば大きくなることに起因している。
すなわち、前記半導体部品の開口面積を小さくして前記環状のスロットの周縁を短くすることにより、前記環状のスロットの周縁から漏れ出す放射ノイズが大きくなるのを防ぎ、また、開口面積が半導体部品の実装面よりも大きい場合に比較して前記環状のスロットの面積が小さくなるので放射ノイズの発生を低減することができる。前記実装面に実装される半導体部品の外形よりも面積が小さい開口内に第２の電源領域を設けることになるため、第２の電源領域の面積も前記実装面よりも小さくなり、よって第２の電源領域から放射される放射ノイズ自体も小さくすることができる。
【００１７】
また、前記半導体部品と前記第２の電源領域との電気的接続は、例えば、実装される半導体部品がボールグリットアレイ型の半導体装置のように複数の外部接続端子がパッケージの離面側に設けられている構成の半導体装置の場合は、前記第２の電源領域と接続するビアホールに直接外部接続端子を接続するように構成したり、外部接続端子がパッケージの周縁に沿って設けられている構成の半導体装置の場合は、一端が前記第２の電源領域と電気的に接続する補助配線に、半導体装置のピンを接続するように構成することができる。
【００１８】
そのような補助配線としては請求項２に記載したように、前記補助配線が、前記第２の電源領域を含む層とは別の層に設けられ、前記複数の入力電源端子と前記第２電源領域との間を接続するように構成し、前記補助配線の前記第２の電源領域側と前記第２の電源領域との第１の間、及び、前記補助配線の複数の入力電源端子側と前記複数の入力電源端子との第２の間、のうち、少なくとも前記第１の間に設けられ、層間接続により電磁界を分離する電磁界分離部とを具備する構成とすると好ましい。
【００１９】
すなわち、電磁界分離部を少なくとも前記第１の間に設ける、言い換えると、少なくとも前記補助配線と前記第２の電源領域との間に電磁界分離部を設けることにより、前記補助配線による電磁界と前記第２の電源領域による電磁界とが分離されるので、前記第２の電源領域と前記補助配線とが電磁気的に一体となってノイズを放射するのを抑制できる。
【００２０】
また、第１の間に設けた電磁界分離部は、第２の電源領域による電磁界と前記半導体部品による電磁界とを分離する作用もあり、第２の電源領域と半導体部品とが電磁気的に一体となってノイズを放射するのも抑制できる。勿論、電磁界分離部を前記第１の間と第２の間との両方に設けても前記第２の電源領域と前記半導体部品とが２段階に電磁気的に分離されるので、より一層の効果が得られて好ましい。
【００２１】
このような電磁界分離部としては、補助配線と前記第２の電源領域とを接続するビアホール等の層間接続部材や、前記補助配線と前記半導体部品とを接続するビアホール等の層間接続部材により構成することができる。
【００２２】
さらに、好ましくは、請求項３に記載したように、前記複数の層にグランド層が含まれており、該グランド層が前記電磁界分離部の１部として前記第１の間及び第２の間の少なくとも一方を横切る層に設けられている構成とするとよい。
【００２３】
すなわち、ビアホールの断面積は前記第２の電源領域の面積に比較して非常に小さいため、高周波側のノイズ成分が通過しにくく、よって、図１０に示すように、ビアホール２５（層間接続部材）がインダクタＬの役割を果たすことになる。（なお、図１０は、本発明の原理を説明する説明図であり、図１０中、１４はグランド層、２２は補助配線としての電源用配線、２５はビアホール、２６は第１の電源領域としてのメイン電源面、２８は第２の電源領域としてのサブ電源面、４０はフィルタ部としてのＬ型フィルタ、３０は半導体部品としてのＩＣを示している。勿論、図１０の構成は一例である。）
【００２４】
なお、グランド層は、図２、図１１（Ａ）及び図１１（Ｂ）に例示するように第２の電源領域（サブ電源面２８）の上層、又は、図１１（Ｃ）及び図１１（Ｄ）に例示するように、第２の電源領域（サブ電源面２８）の下層に隣接して設けるように構成することができる。
【００２５】
好ましくは、グランド層１４を補助配線（電源用配線２２）と第２の電源領域（サブ電源面２８）のそれぞれに隣接するようにそれぞれ対応して設けることによって、前記半導体部品及び前記グランド層間での磁束が終結すると共に、前記第２の電源領域及び前記グランド層間での磁束が終結するので前記部品と前記第２の電源領域とを電磁気的にも分離でき、電磁界が安定化する。従って、前記第２の電源領域から前記部品への放射ノイズの伝播を防止することが可能であり、前記部品と前記第２の電源領域とが電磁気的に一体となってノイズを放射するのを抑制できる。
【００２６】
さらに、図２、図１１（Ａ）及び図１１（Ｂ）に例示するように、グランド層１４を補助配線（電源用配線２２）と第２の電源領域（サブ電源面２８）との間に設け、層間接続部材（ビアホール２５）がグランド層１４を貫通するように構成することによって、層間接続部材（ビアホール２５）がインダクタＬ、層間接続部材（ビアホール２５）がグランド層１４を貫通する構成がコンデンサＣとなり、実質的にＬ−ＣのＬ型フィルタが形成されることとなるのでより一層ノイズ低減効果が増して好ましい。また、グランド層が該グランド層の上側と下側の電磁界を分離する遮蔽層として作用するという点でも電磁界分離の効果が増大する。
【００２７】
なお、グランド層を前記補助配線と前記第２の電源領域の間に設け、ビアホールがグランド層を貫通するように設ける構成の場合、グランド層が一層でよいのでプリント配線基板の層構造が簡略化でき、好ましいという利点もある。
【００２８】
また、第１の電源領域と第２の電源領域とを同一の層内に形成する場合では、高周波側のノイズ成分が大きくなったり、低減できない原因が、第２の電源領域を第１の電源領域から独立して設けるために第１の電源領域内に形成した開口と第２の電源領域の周縁で規定される環状のスロットの周縁から漏れ出す放射ノイズであり、この放射ノイズは環状のスロットが大きくなれば大きくなることに起因していることに着目し、請求項４の発明では、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のプリント配線基板において、前記第１の電源領域及び前記第２の電源領域は同一の層に設けられており、前記第１の電源領域は前記半導体部品の外形より小さい開口を備え、前記第２の電源領域は前記開口内に形成されていることを特徴とする。
【００２９】
すなわち、前記半導体部品の開口面積を小さくして前記環状のスロットの周縁を短くすることにより、前記環状のスロットの周縁から漏れ出す放射ノイズが大きくなるのを防ぎ、また、開口面積が半導体部品の実装面よりも大きい場合に比較して前記環状のスロットの面積が小さくなるので放射ノイズの発生を低減することができる。前記実装面に実装される半導体部品の外形よりも面積が小さい開口内に第２の電源領域を設けることになるため、第２の電源領域の面積も前記実装面よりも小さくなり、よって第２の電源領域から放射される放射ノイズ自体も小さくすることができる。
【００３０】
また、前記補助配線は、図２及び図１１（Ｃ）に示すように、プリント配線基板の実装面側に設けたり、図１１（Ａ）に示すように、プリント配線基板の内部に設けたり、図１１（Ｂ）及び図１１（Ｄ）に示すように、実装面と逆の面側に設けるように構成できる。（なお、図１１は、本発明の原理を説明する説明図であり、上記図１０と同様の符号を付している。勿論、図１１の構成も一例である。）
【００３１】
好ましくは、請求項４に記載したように、前記補助配線は前記部品の実装面側に設けるとよい。これにより、第２の電源領域、補助配線及び部品により形成される電流のループが最も小さくなるので、放射ノイズを小さく抑えることが可能である。
【００３２】
この補助配線は、例えば、搭載する部品がボールグリッドアレイの半導体装置である場合は、電極が二次元配列された実装面の前記電極パッドのうち、隣接する所定数の電極パッドを接続するように設けるとよい。このように構成することによって電極パッドやビアホールを避けながら補助配線を形成する必要がなくなるので配線設計が容易となり、上述した効果を安定して得ることができる。
【００３３】
さらに、前記補助配線が、一端側又は両端側にコンデンサを備えることにより、高周波電流供給が安定して行え、部品の電磁界ノイズの発生をさらに抑制できる。
【００３４】
なお、前記第１の電源領域からの電力に対してノイズを低減するフィルタ部は、例えば、Ｌ型フィルタ、π型フィルタ、及びインダクタＬなどを用いることができる。なお、Ｌ型フィルタ、π型フィルタ、及びインダクタＬのそれぞれに含まれるインダクタＬは、リアクタンス成分のみのインダクタの他、抵抗成分を有するフェライトチップインダクタなどを用いることができ、後者のフェライトチップインダクタの方が大きなノイズ削減効果が得られる。
【００３５】
その他のフィルタ部としては、請求項５に記載したように、前記第１の電源領域と前記第２の電源領域とを連結する連結部と、前記第１の電源領域に設けられた溝パターンにより前記第１の電源領域の１部に形成され、前記連結部に前記第１の電源領域から電力を導く細長い導通路とから成るフィルタ部を用いることもできる。請求項６の構成の場合、フィルタ部が前記第１の電源領域の１部に形成されているため、フィルタ部として部品を別に設ける必要がなく、フィルタ部を設ける為の空間が不要となり構成が簡略化できるだけでなく、フィルタ部用の部品のコストも削減できる。
【００３６】
また、上記目的を達成するために、請求項６に記載の発明のプリント配線基板は、基板内部に設けられ、かつ、基板表面の実装面に実装される同一電圧を入力する複数の入力電源端子を備えた集積回路部品の本体外形よりも小さい開口を備えると共に、電源に接続される第１の電源領域と、前記開口内に前記第１の電源領域から独立して設けられると共に、前記第１の電源領域からノイズを低減するフィルタ部を介して供給された電力を前記複数の入力電源端子に供給する少なくとも１つの第２の電源領域と、前記実装面側の基板表面に設けられると共に、一端が基板内部に設けられたグランド層を貫通して設けられたビアホールを介して前記第２の電源領域に接続され、他端が前記複数の入力電源端子に接続された補助配線と、を備えている。
【００３７】
このように構成することにより、上述した理由から低周波側のノイズ放射を低減できることに加えて、第２の電源領域から放射される高周波の放射ノイズ自体も小さく抑えることができる。また、前記集積回路部品と前記第２の電源領域とを電磁気的にも分離できるので、第２の電源領域と前記集積回路部品とが電磁気的に一体となってノイズを放射するのを抑制できる。
【００３８】
さらに、前記環状のスロットの周縁から漏れ出す放射ノイズが大きくなるのを防ぎ、また、開口面積が集積回路部品の実装面よりも大きい場合に比較して前記環状のスロットの面積が小さくなるので放射ノイズの発生を低減できる。また、第２の電源領域、補助配線及び集積回路部品により形成される電流のループも最も小さいので、放射ノイズを小さく抑えることも可能である。
【００３９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明のプリント配線基板をプリント配線基板に適用した実施の形態について説明する。なお、第１の実施の形態から第３の実施の形態では、プリント配線基板に実装される半導体部品としてのＩＣがＱＦＰ（ＱｕａｄＦｌａｔＰａｃｋａｇｅ）タイプのＩＣ３０を用い、第４の実施の形態では、半導体部品としてのＩＣがＢＧＡ（ＢａｌｌＧｒｉｄＡｒｒａｙ）タイプのＩＣ３１を用いている。
【００４０】
また、プリント配線基板が表面（ＩＣを実装する面側）及び裏面が各々信号層として構成され、内層として銅箔により構成された電源層及びグランド層（以下、ＧＮＤ層と称す。）が各々１層ずつ設けられた４層基板を用いた場合の実施の形態について説明する。勿論、本発明は、４層基板に限らず、６層基板や８層基板等に適用することができる。また、一般にＩＣには、電源端子、グランド端子、信号端子が多数設けられているが、各実施の形態では便宜上電源端子の接続構造についてのみ説明する。さらに、図１、図４、図５、図７、図８及び図９において、黒丸はその層に接続した状態であることを表しており、白丸はその層には非接続な状態であることを表している。
【００４１】
（第１の実施の形態）
まず、図１から図６を参照して、本第１の実施の形態に係るプリント配線基板１０ａの構成について説明する。なお、図１では、プリント配線基板１０ａの各層の状態を明確化するために、各層を分離した状態のプリント配線基板を模式的に図示する。
【００４２】
図１に示すように、本第１実施形態に係るプリント配線基板１０ａは、上層から順に、プリント配線基板１０ａの一方の面側である第１信号層１２、ＧＮＤ層１４、電源層１６ａ、及び、プリント配線基板１０ａの他方の面側である第２信号層１８ａから構成されている。
【００４３】
第１信号層１２には、ＩＣ３０の外部端子３２と半田付けされて電気的に接合するパッド２０が矩形状の領域を囲うように複数設けられてＩＣ実装面を形成している。これら第１信号層１２に設けられた複数のパッド２０のうち、電源供給用の第１パッド２０ａ〜第９パッド２０ｉには、他端がＧＮＤ層１４に接地されたコンデンサ３６と、他端が後述するサブ電源面２８ａの上層となるまでに延在して設けられた電源用配線２２ａ〜２２ｇの一端がそれぞれ接続されている。なお、図１では説明のため、第４パッド２０ｅのみに他端がＧＮＤ層１４に接地されたコンデンサ３６を接続したように図示し、その他の図示は省略している。勿論、以下に述べる全ての実施の形態において第１パッド２０ａ〜第３パッド２０ｃ及び第５パッド２０ａ〜第９パッド２０ｉにもそれぞれ他端がＧＮＤ層１４に接地されたコンデンサ３６が設けられているものとし、図示は省略する。
【００４４】
なお、コンデンサ３６は、本第１の実施の形態のようにすべての電源供給用の第１パッド２０ａ〜第９パッド２０ｉに設けるようにしたり、電源供給用の第１パッド２０ａ〜第９パッド２０ｉのうちの予め定めた所定数のパッドに設けるように構成できる。
【００４５】
これら電源用配線２２ａ〜２２ｇの他端は、図１及び図２に示すように、それぞれＧＮＤ層１４と非接続となるようにＧＮＤ層１４を貫通し、後述するサブ電源面２８ａに接続するビアホール２５ａ〜２５ｇに接続されている。なお、電源用配線２２ａ〜２２ｇは本発明の補助配線に相当し、ビアホール２５ａ〜２５ｇは本発明の電磁界分離部を構成する層間接続部材に相当する。
【００４６】
電源層１６ａは、メイン電源面２６ａとサブ電源面２８ａとから構成されている。メイン電源面２６ａは、図示しないＡＣ電源と接続されてプリント配線基板１０ａの共通の電源層を構成しており、ＩＣ実装面に実装されるＩＣ３０のパッケージサイズよりも小さい面積の略楕円状の開口３４ａを有している。
【００４７】
サブ電源面２８ａは、メイン電源面２６ａと同じ層に設けられており、メイン電源面２６ａの略楕円状の開口３４ａの周縁から一定距離離れた開口３４ａ内の所定位置にメイン電源面２６ａとは直接接続しないように略楕円状に設けられている。
【００４８】
このサブ電源面２８ａには後述するＬ型フィルタ４０を介して電力がメイン電源面２６ａから供給される。メイン電源面２６ａは本発明の第１の電源領域に相当し、サブ電源面２８ａは本発明の第２の電源領域に相当する。なお、第１の実施の形態も含む全ての実施の形態においてメイン電源面２６ａ及びサブ電源面は、予め定めた形状に形成された導電性材料よりなるパターンである。
【００４９】
第２信号層１８ａには、図３（Ａ）に示すように、フェライトチップインダクタからなるインダクタＬとコンデンサＣとから構成されたＬ−ＣのＬ型フィルタ４０が実装されている。このＬ型フィルタ４０は、インダクタＬがビアホール２７ｂでメイン電源面２６ａに接続され、２つのコンデンサＣがメイン電源面２６ａに非接続なビアホール２７a、２７cでグランド層１４に接続されると共に、１つの端子がサブ電源面２８ａに接続する１つのビアホール２７ｄを介してサブ電源面２８ａに接続され、メイン電源面２６ａから供給された高周波側のノイズ成分を低減してサブ電源面２８ａに供給する。
【００５０】
すなわち、第１の実施の形態のプリント配線基板においては、メイン電源面２６ａからＬ型フィルタ４０を介してサブ電源面２８ａにノイズが低減された電力が供給され、サブ電源面２８ａからＧＮＤ層１４を貫通するビアホール２５ａ〜２５ｇ及び電源用配線２２ａ〜２２ｇを介して電源供給用の第１パッド２０ａ〜第９パッド２０ｉに供給される。
【００５１】
これら電源供給用の第１パッド２０ａ〜第９パッド２０ｉのそれぞれ又は１部にはコンデンサＣが設けられており、各ビアホール２５ａ〜２５ｇはインダクタＬとして作用するので、電源供給用の第１パッド２０ａ〜第９パッド２０ｉとサブ電源面２８ａとの間にはＬ−ＣのＬ型フィルタ、又は、Ｌ−ＣのＬ型フィルタとＬのみのＬ型フィルタが形成されていることになる。
【００５２】
従って、電源供給用の第１パッド２０ａ〜第９パッド２０ｉにはノイズが低減された電力が供給されて、第１パッド２０ａ〜第９パッド２０ｉに接続するＩＣ３０の外部端子３２に供給されることとなる。なお、第１パッド２０ａ〜第９パッド２０ｉのすべてにコンデンサＣを設けないようにも構成でき、この場合は、電源供給用の第１パッド２０ａ〜第９パッド２０ｉとサブ電源面２８ａとの間にはＬのみのＬ型フィルタが形成されることとなる。
【００５３】
また、ＧＮＤ層１４が第１信号層１２と電源層１６ａとの間にそれぞれ隣接するように設けられているため、第１信号層１２とＧＮＤ層１４間で磁束が終結すると共に、電源層１６ａとＧＮＤ層１４間で磁束が終結することになり、第１信号層１２と電源層１６ａとの間で電磁界が分離される。そのため、第１信号層１２や電源層１６ａがノイズの放射源となっても第１信号層１２と、電源層１６ａとが一体となって大きな放射ノイズを発生させることがなく、小さな放射ノイズに留めることができ、放射ノイズを大幅に低減できる。
【００５４】
さらに、電源用配線２２ａ〜２２ｇを第１信号層１２に設けたため、ＩＣ内部の半導体チップに形成された電極パッド（図示せず）、第１パッド２０ａ〜第９パッド２０ｉ、電源用配線２２ａ〜２２ｇ、ビアホール２５ａ〜２５ｇ、及びサブ電源面２８ａにより形成される電流の伝播ループが小さくなるので、この伝播ループから放射される放射ノイズを小さくすることができる。
【００５５】
なお、電源用配線２２ａ〜２２ｇは、プリント配線基板１０ａの内層として設けたり、プリント配線基板１０ａの裏面側である第２信号層１８ａに設けるように構成することも可能である。この場合、電源用配線２２ａ〜２２ｇ及び第１パッド２０ａ〜第９パッド２０ｉをビアホールにより接続するとよい。
【００５６】
第１の実施の形態では、メイン電源面２６ａとサブ電源面２８ａとをＬ型フィルタを介して接続した構成について説明したが、勿論、Ｌ型フィルタに限らず、例えば、図３（Ｂ）に示すようなＣ−Ｌ−Ｃのπ型フィルタや、図３（Ｃ）に示すようなインダクタＬのみからなるフィルタ等の一般的に使用されているローパスフィルタを用いることができる。なお、図３（Ｃ）は浮遊容量を介したＬ型フィルタとなる。また、以上のＬはリアクタンス成分のインダクタの他、フェライトチップインダクタのように、抵抗成分を持つインダクタを用いることができる。
【００５７】
また、第１の実施の形態の応用例として、図４に示すように、ＩＣ実装面に実装されるＩＣ３０のパッケージサイズよりも小さく、かつ、ＩＣ３０内の半導体チップ（図示せず）のよりも大きいサイズの矩形状の開口３４ｂをメイン電源面２６ｂが備えるように構成し、この開口３４ｂ内にメイン電源面２６ａと直接接続しないように設けるサブ電源面２８ｂを、ＩＣ３０のパッケージサイズよりも小さく、かつ、ＩＣ３０内の半導体チップ（図示せず）よりも大きいサイズ又は小さいサイズの矩形状としたプリント配線基板１０ｂとすることも可能である。
【００５８】
勿論、図５に示すように、メイン電源面２６ｃに設ける矩形状の開口３４ｃをＩＣ実装面に実装されるＩＣ３０内の半導体チップ（図示せず）と同程度のサイズとして、開口３４ｃ内のサブ電源面２８ｂを半導体チップ（図示せず）のサイズと同程度のサイズとしたプリント配線基板１０ｃとすることも可能である。なお、その他の構成は上述した第１の実施の形態と同様であるので説明は省略する。
【００５９】
ここで、図６に、上述した図１及び図２のプリント配線基板１０ａに、４０ＭＨｚのクロックで動作するＩＣ３０を実装してＩＣを駆動した時の放射電界スペクトルを測定した測定結果、及び、図４のプリント配線基板１０ｂに、４０ＭＨｚのクロックで動作するＩＣ３０を実装してＩＣを駆動した時の放射電界スペクトルを測定した測定結果を示す。図４のプリント配線基板１０ｂのサブ電源面２８ｂは、図１及び図２のプリント配線基板１０ａに設けたサブ電源面２８ｂよりも大きいサイズとしている。
【００６０】
比較例として、同様の構成のＩＣ３０を図１２に示す従来構成のプリント配線基板に実装してＩＣを駆動した時の放射電界スペクトルを測定した測定結果を示す。なお、図６中、黒丸を結んだグラフが図１及び図２のプリント配線基板１０ａを用いた時の測定結果を示し、白三角を結んだグラフが図４のプリント配線基板１０ｂを用いた時の測定結果を示し、白四角を結んだグラフが図１２に示す従来構成のプリント配線基板を用いた時の測定結果を示している。
【００６１】
この結果から従来に比較して本発明を適用した図１及び図２の構成のプリント配線基板１０ａ及び図４のプリント配線基板１０ｂは、従来構成のプリント配線基板と比較して５００ＭＨｚ以上の高周波側のノイズ成分がかなり少なくなっていることが明確である。
【００６２】
なお、第１の実施の形態では、メイン電源面２６ａ〜２６ｃとサブ電源面２８ａ〜２８ｃとを同じ層に形成した構成について説明したが、本発明は、この構成に限らず、メイン電源面２６ａ〜２６ｃとサブ電源面２８ａ〜２８ｃとを別々の層に設けるように構成することも可能である。この場合、上述した構成のメイン電源面２６ａ〜２６ｃとサブ電源面２８ａ〜２８ｃとをそのまま別の層に形成するように構成したり、メイン電源面２６ａ〜２６ｃとサブ電源面２８ａ〜２８ｃとを別の層に設け、かつ、メイン電源面２６ａ〜２６ｃに開口３４ａ〜３４ｃを設けない構成とすることができる。
【００６３】
メイン電源面２６ａ〜２６ｃに開口３４ａ〜３４ｃを設けない構成の場合、サブ電源面２８ａ〜２８ｃをメイン電源面２６ａ〜２６ｃの上層に設ける構成と、サブ電源面２８ａ〜２８ｃをメイン電源面２６ａ〜２６ｃの下層に設ける構成との二通りの構成が可能である。いずれの場合も電気的に見たとき、フィルタ４０を介してサブ電源面２８ａ〜２８ｃとメイン電源面２６ａ〜２６ｃが接続されている構成とすると良い。
【００６４】
（第２の実施の形態）
次に、図７を参照して、本第２の実施の形態に係るプリント配線基板１０ｄの構成について説明する。第２の実施の形態のプリント配線基板１０ｄは、第１の実施の形態の応用であり、第１の実施の形態とは電源層の構成が異なるだけであるので、同一の個所の説明は省略し、異なる個所だけ説明する。
【００６５】
図７に示すように、第２の実施の形態のプリント配線基板１０ｄは、電源層１６ｄを構成するメイン電源面２６ｄに設けられた開口３４ｄ内に２つのサブ電源面２８ｄ₁、２８ｄ₂を有している。
【００６６】
２つのサブ電源面２８ｄ₁、２８ｄ₂は、互いに接触しない様に分離されて設けられると共に、メイン電源面２６ｅの開口３４ｅ内の周縁からも一定距離離れた位置に設けられており、それぞれ第２の信号層１８ｂに設けられたコンデンサ３６ａ、３６ｂが接続されている。なお、２つのサブ電源面２８ｄ₁、２８ｄ₂は、それぞれ電気的にも分離されているため、同じ電圧値の電力が供給されるように構成したり、異なる電圧値の電力が供給されるように構成することができる。なお、メイン電源面２６ｄは本発明の第１の電源領域に相当し、サブ電源面２８ｄ₁、２８ｄ₂は本発明の第２の電源領域に相当する。
【００６７】
第２の実施の形態のプリント配線基板１０ｄは、このような構成であるため、上記第１の実施の形態で述べた効果に加えて、２つのサブ電源間でノイズが相互拡散することがなくなり、さらに放射ノイズを低減できるという効果がある。
【００６８】
（第３の実施の形態）
次に、図８を参照して、本第３の実施の形態に係るプリント配線基板１０ｅの構成について説明する。第３の実施の形態のプリント配線基板１０ｅは、第１の実施の形態の応用であり、第１の実施の形態とは電源層の構成が異なるだけであるので、同一の個所の説明は省略し、異なる個所だけ説明する。
【００６９】
図８に示すように、第３の実施の形態のプリント配線基板１０ｅは、電源層１６ｅを構成するメイン電源面２６ｅは、図示しないＡＣ電源と接続されてプリント配線基板１０ｅの共通の電源層を構成しており、ＩＣ実装面に実装されるＩＣ３０内に格納された半導体チップ（図示せず）のサイズと同程度の面積の矩形状の開口３４ｅを有している。
【００７０】
また、電源層１６ｅを構成するサブ電源面２８ｅは、メイン電源面２６ｅの開口３４ｅ内の周縁から一定距離離れた開口３４ｅ内の所定位置に矩形状に設けられており、第２の信号層１８ｂに設けられたコンデンサ３６が接続されている。なお、メイン電源面２６ｅは本発明の第１の電源領域に相当し、サブ電源面２８ｅは本発明の第２の電源領域に相当する。
【００７１】
第３の実施の形態では、サブ電源面２８ｅの周縁の１部とメイン電源面２６ｅの開口３４ｅの周縁の１部がフィルタ部を構成する連結領域２９ａにより連結されている。メイン電源面２６ｅには、長溝３８が開口３４ｅの周縁に沿って形成されている。この長溝３８は、連結領域２９ａに繋がりフィルタ部を構成する細長い導通路２９ｂを形成しており、細長い導通路２９ｂはインダクタの役割を果たすので、メイン電源面２６ｅからの電力が細長い導通路２９ｂを通過する際に高周波側のノイズ成分が低減される。また、サブ電源面２８ｅには第２信号層１８ｂに実装されたコンデンサ４２が接続されており、細長い導通路２９ｂはこのコンデンサ３６と共に、ノイズを低減するフィルタ部として作用することになる。
【００７２】
このように、第３の実施の形態のプリント配線基板１０ｅは、メイン電源面２６ｅとサブ電源面２８ｅとをフィルタの作用を持つパターンにより構成している。そのため、第１の実施の形態での効果に加え、フィルタを設けなくてよい分、厚さ方向に薄くでき、製造コストも安価となる。
【００７３】
なお、第３の実施の形態では、連結領域を１つとしているが、１つに限らず、複数設けることができる。この場合、長溝などにより形成した細長い導通路を介して各連結領域に電力が供給されるように構成する。また、細長い導通路をミアンダ状に形成するなど、パターンでインダクタやフィルタの作用を持たせる既知の方法を用いることができる。
【００７４】
（第４の実施の形態）
次に、図９を参照して、本第３の実施の形態に係るプリント配線基板１０ｆの構成について説明する。第４の実施の形態のプリント配線基板１０ｆは、第１の実施の形態の応用であり、第１の実施の形態とは第１信号層１３の構成、第２信号層１８ｃの構成、メイン電源面２６ｆの開口寸法、及び、サブ電源面２８ｆの寸法が異なるだけであるので、同一の個所の説明は省略し、異なる個所だけ説明する。
【００７５】
図９に示すように、第４の実施の形態のプリント配線基板１０ｆは、ボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）のＩＣ３１の搭載に適したものであり、第１信号層１３には、搭載されるＢＧＡのＩＣ３１の外部端子に応じた位置に電極パッド２１が設けられている。なお、図９では、電極パッド２１が実装面の四辺に沿って３列ずつ設けられている。
【００７６】
また、第１信号層１３の表面には電源用配線２２ｈ〜２２ｍが設けられている。この電源用配線２２ｈ〜２２ｍは、アレイ状に設けられた電極パッド２１のうち、幅方向に並んだ３つの電極パッド２１を繋ぐ構成であり、実装面の外側から中央にかけて実装面の四辺に直交する向きに設けられている。さらに、各電源用配線２２ｈ〜２２ｍの実装面の外側の端部にはコンデンサ３６が設けられるとともに各電源用配線２２ｈ〜２２ｍの実装面の内側の端部にはプリント配線基板の離面側、すなわち、後述するコンデンサ４２と接続されており、安定して高周波電流が供給できるようになっている。
【００７７】
第２信号層１８ｃには電源用配線２２ｈ〜２２ｍの各々に対応して電源用配線２２ｈ〜２２ｍの実装面の内側の端部と接続するコンデンサ４２が設けられている。このコンデンサ４２は一端がグランド層１４、他端がグランド層１４と非接続であり、かつ、サブ電源面２８ｆ及び電源用配線２２ｈ〜２２ｍの中央部側端部とを接続するビアホール２５ａ〜２５ｆとに接続している。
【００７８】
第４の実施の形態のプリント配線基板１０ｆは、このような構成であるため、ＢＧＡのＩＣ３１を搭載した場合も、上記第１の実施の形態と同様の効果が得られる。さらに、電源用配線２２ｈ〜２２ｍの両端にコンデンサ３６が設けられているため、より一層のノイズ低減効果が得られ、電力の供給を安定して行うことができる。
【００７９】
なお、第１の実施の形態から第４の実施の形態のプリント配線基板１０ａ〜１０ｆでは、ＧＮＤ層１４を第１信号層１２と電源層１６ａ〜１６ｄの間に設けた構成について説明したが、本発明は、この構成に限らず、例えば、電源層と第２信号層の間に設けたり、電源層が別々の層に設けられたメイン電源面とサブ電源面とから構成されている場合は、メイン電源面とサブ電源面のそれぞれに隣接するように一対一に対応させて設けたり、メイン電源面とサブ電源面との間に設ける等とすることができる。
【００８０】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１及び請求項６の発明によれば、外部から供給される低周波側のノイズ成分を低減すると共に第２の電源領域自体から放射される高周波側の放射ノイズ自体も小さく抑えることができ、全体として放射ノイズを非常に少なくできる、という効果がある。
【００８１】
また、請求項２、請求項３及び請求項６の発明によれば、第２の電源領域の電磁界と前記部品の電磁界を別々に分離できるので、放射ノイズを低減できる、という効果がある。
【００８２】
さらに、請求項１及び請求項６の発明によれば、開口から漏洩する放射ノイズが非常に少なくなるので、全体として放射ノイズをさらに少なくできる、という効果がある。
【００８３】
請求項４及び請求項６の発明によれば、電流の伝播ループが小さくなるので放射ノイズを少なくできる、という効果がある。
【００８４】
請求項５の発明によれば、フィルタ部を設ける為の空間が不要となり構成が簡略化できるだけでなく、フィルタ部用の部品のコストも削減できる、という効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態のプリント配線基板の全体構成を模式的に示す分解斜視図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】図３（Ａ）はＬ−ＣのＬ型フィルタの電気ブロック図であり、図３（Ｂ）はＣ−Ｌ−Ｃのπ型フィルタの電気ブロック図であり、図３（Ｃ）はインダクタＬのみからなるフィルタの電気ブロック図である。
【図４】第１の実施の形態の応用例のプリント配線基板全体構成を模式的に示す分解斜視図である。
【図５】第１の実施の形態の別の応用例のプリント配線基板全体構成を模式的に示す分解斜視図である。
【図６】図１及び図２のプリント配線基板、図４のプリント配線基板、及び、図１２のプリント配線基板のそれぞれにＩＣを実装して駆動した時に放射される電界スペクトルの測定結果のグラフである。
【図７】本発明の第２の実施の形態のプリント配線基板の全体構成を模式的に示す分解斜視図である。
【図８】本発明の第３の実施の形態のプリント配線基板の全体構成を模式的に示す分解斜視図である。
【図９】本発明の第４の実施の形態のプリント配線基板の全体構成を模式的に示す分解斜視図である。
【図１０】本発明の作用を説明する原理図である。
【図１１】本発明の一構成例を説明する説明図である。
【図１２】従来のプリント配線基板の構成を模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
１０プリント配線基板
１２、１３第１信号層
１４ＧＮＤ層
１６ａ〜１６ｆ電源層
１８ａ、１８ｂ、１８ｃ第２信号層
２０パッド
２０ａ〜２０ｉ電源供給用のパッド
２２ａ〜２２ｍ電源用配線
２５、２５ａ〜２５ｉ、２７、２７ａ〜２７ｈビアホール
２６ａ〜２６ｆメイン電源面
２８ａ〜２８ｃ、２８ｄ₁、２８ｄ₂、２８ｅ、２８ｆサブ電源面
２９ａ連結領域
２９ｂ導通路
３０、３１ＩＣ
３２外部端子
３４ａ〜３４ｄ開口
３６、３６ａ、３６ｂ、４２コンデンサ
３８長溝
４０フィルタ

Claims

同一電圧を入力する複数の入力電源端子を備えた半導体部品を実装する実装面を含む層と、外部電源が接続される第１の電源領域を含む層と、を含む複数の層を備えたプリント配線基板において、
前記第１の電源領域は前記半導体部品の本体外形より小さい開口を備え、当該開口内に、第１の電源領域から独立して設けられると共に前記第１の電源領域からのノイズを低減するフィルタ部を介して供給された電力を前記複数の入力電源端子に供給する第２の電源領域を設けたことを特徴とするプリント配線基板。
前記第２の電源領域を含む層とは別の層に設けられ、前記複数の入力電源端子と前記第２電源領域との間を接続する補助配線と、
前記補助配線の前記第２の電源領域側と前記第２の電源領域との第１の間、及び、前記補助配線の複数の入力電源端子側と前記複数の入力電源端子との第２の間、のうち、
少なくとも前記第１の間に設けられ、層間接続により電磁界を分離する電磁界分離部とを具備することを特徴とする請求項１に記載のプリント配線基板。
前記複数の層にグランド層が含まれており、該グランド層が前記電磁界分離部の１部として前記第１の間及び第２の間の少なくとも一方を横切る層に設けられていることを特徴とする請求項２に記載のプリント配線基板。
前記補助配線は、前記実装面側に設けられていることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載のプリント配線基板。
前記フィルタ部は、
前記第１の電源領域と前記第２の電源領域とを連結する連結部と、
前記第１の電源領域の１部に設けられた溝パターンにより前記第１の電源領域に形成され、前記連結部に前記第１の電源領域から電力を導く細長い導通路と、
から成る請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のプリント配線基板。
基板内部に設けられ、かつ、基板表面の実装面に実装される同一電圧を入力する複数の入力電源端子を備えた集積回路部品の本体外形よりも小さい開口を備えると共に、電源に接続される第１の電源領域と、
前記開口内に前記第１の電源領域から独立して設けられると共に、前記第１の電源領域からノイズを低減するフィルタ部を介して供給された電力を前記複数の入力電源端子に供給する少なくとも１つの第２の電源領域と、
前記実装面側の基板表面に設けられると共に、一端が基板内部に設けられたグランド層を貫通して設けられた層間接続部材を介して前記第２の電源領域に接続され、他端が前記複数の入力電源端子に接続された補助配線と、
を備えたプリント配線基板。