JP5181415B2 - 電気部品の電源ピンへの給電装置 - Google Patents
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Description
本発明は電気部品の電源ピンへの給電装置に関し、より詳細にはBGA(Ball Gate Array)等の電気部品の各種電源ピンへの給電を、OBP(On Board Power)等の電源からプリント板に内装されたパターンを経由しないでプリント板の外側に電源バーを配置してその電源バーを経由して、行うようにした給電装置に関する。
近年、BGA等に代表される電気部品の低駆動電圧化に伴う電源系のノイズマージンの低下、同時スイッチング波形に伴う電源―グランド間のノイズの問題が大きくなってきている。
図１の（a）は従来の給電装置により給電されるBGAを下から見た平面図である。同図において、１０はBGAであり、その裏側には電源ピン１〜６が行方向と列方向の所定位置にソルダーボールで配列されている。電源ピン１は例えば３．３Ｖの電源電圧Ｖ1が印加される電極である。電源ピン２は例えば３．３Ｖの基準電圧Ｖ2が印加される電極である。電源ピン３は例えば３．３Ｖの補助電源電圧Ｖ3が印加される電極である。電源ピン４は例えば５Ｖの電源電圧Ｖ4が印加される電極である。電源ピン５は例えば５Ｖの基準電圧Ｖ5が印加される電極である。電源ピン６は例えば５Ｖの補助電源電圧Ｖ6が印加される電極である。
図１の（ｂ）は従来の給電装置の一例を示す断面図である。同図において、１２はＢＧＡ１０の下に配置されたプリント板、１３はプリント板１２上に配置されて３．３Ｖの電圧を発生するＯＢＰ（On Board Power)と称せられる電源、１４はプリント板１２上に配置されて５Ｖの電圧を発生するＯＢＰ、１５はプリント板１２に内装された３．３Ｖの電源層を構成する胴箔の電源層、１６はプリント板１２に内装された５Ｖの電源層を構成する胴箔の電源層、１７はＯＢＰ１３の出力電圧３．５Ｖを電源層１５に印加するためにプリント板１２内を貫通しているビア、１８はＯＢＰ１４の出力電圧５Ｖを電源層１６に印加するためにプリント板１２内を貫通しているビア、１９〜２４は電源ピン１〜６に対応してプリント板１２内を貫通しているビアである。ＢＧＡ１０の下部は図１の一点鎖線に沿った断面を示している。３．３Ｖの電源層１５はビア１９〜２１を介して電源ピン１〜３に接続されており、５Ｖの電源層１６はビア２２〜２４を介して電源ピン４〜６に接続されている。
基準電圧Ｖ2をＯＢＰ１３内で作成することに替えて、５Ｖの電圧を発生する他のＯＢＰ１４から出力される電圧を分圧回路(プリント板１２上に形成されるが図示は省略）で分圧して３．３Ｖの基準電圧Ｖ2を作成する場合もある。
ＢＧＡ１０には実際には複数種類の電源電圧と信号とが供給される。このため、プリント板１２には図示しない複数の電源層と信号パターンが内装されている。
図２はＢＧＡに内臓されている回路の一例である。同図において、２２はドライバ、２４はレシーバである。ＢＧＡ内部にはドライバ回路、レシーバ回路が有るがドライバとレシーバの接続はそれぞれ違うＢＧＡ間を接続するものであり、単一のＢＧＡ内部でドライバとレシーバが接続されているものでは無い。図２で考えると２２と２４は違うＧＢＡのドライバ回路とレシーバ回路をプリント板上のパターンで接続した場合を表す。ドライバ２４には３．３Ｖの電源電圧Ｖ1と補助電源電圧Ｖ3が印加され、レシーバ２４には３．３Ｖの電源電圧Ｖ2が印加される。これらの電源電圧はＯＢＰ１３により出力され電源層１５を経由してそれぞれの電源ピン１〜３に印加される。
図３はＢＧＡに内臓されている回路の他の一例である。同図において、３２はドライバ、３４はレシーバであり、ドライバ３４には５Ｖの電源電圧Ｖ4と補助電源電圧Ｖ6が印加され、レシーバ３４には５Ｖの電源電圧Ｖ5が印加される。これらの電源電圧はＯＢＰ１４により出力され電源層１５を経由してそれぞれの電源ピン１〜３に印加される。
図２に示した基準電圧Ｖ2は例えば図３に示した回路のドライバ３２の出力電圧がハイレベルローレベルかを判定する基準として使用される。例えば、ドライバ３２の出力電圧が３．３Ｖより高いときはハイレベル、３．３Ｖ以下のときはローレベルと判定される。
ＢＧＡのように複数の電圧電源を必要とする部品の場合、図１に示す様にＶ１，Ｖ２，Ｖ３が同じ電圧であるものの用途が異なることが実際よく起こる。この例では図２のドライバ−レシーバの電源電圧Ｖ１が図３のレシーバの基準電圧Ｖ２と同じ電圧であるような場合である。そして物理的には例えば１ｍｍピッチのＢＧＡを使用した場合、ピン同士の間隔は１ｍｍと狭い領域にあるためお互いに影響を受けやすい構造となっている。
図２の回路においてドライバ２２に電流Ｉが流れるとその電流に応じたノイズがＶn＝ＬdＩ/dtで電源層１５に発生し、その結果電源層１５の電圧が変動して基準電圧Ｖ2が変動する。すると、図３に示した回路のドライバ３２の出力電圧がハイレベルかローレベルかを判定する基準電圧が変動することになる。例えば、基準電圧Ｖ2が３．５Ｖに変動し、ドライバ３２に出力電圧が３．４Ｖであった場合、本来であればドライバ３２の出力はハイレベルであるのに、この基準電圧の変動のためにローレベルと誤判定されてしまい伝送品質に悪影響を与えるという課題があった。また、部品によっては部品内部にアナログ系の電源（PLL:Phase-locked loop）を必要とするピンも有り、一般的にアナログ系の電源はノイズに敏感であるためデジタル系の電源とは例え同じ電圧であっても物理的に分ける必要が有る。これも電圧は同じだが用途が異なるため分離した方が良い例の一つである。
図２の回路においてドライバ２２に電流Ｉが流れるとその電流に応じたノイズがＶn＝ＬdＩ/dtで電源層１５に発生し、その結果電源層１５の電圧が変動して基準電圧Ｖ2が変動する。すると、図３に示した回路のドライバ３２の出力電圧がハイレベルかローレベルかを判定する基準電圧が変動することになる。例えば、基準電圧Ｖ2が３．５Ｖに変動し、ドライバ３２に出力電圧が３．４Ｖであった場合、本来であればドライバ３２の出力はハイレベルであるのに、この基準電圧の変動のためにローレベルと誤判定されてしまい伝送品質に悪影響を与えるという課題があった。また、部品によっては部品内部にアナログ系の電源（PLL:Phase-locked loop）を必要とするピンも有り、一般的にアナログ系の電源はノイズに敏感であるためデジタル系の電源とは例え同じ電圧であっても物理的に分ける必要が有る。これも電圧は同じだが用途が異なるため分離した方が良い例の一つである。
また、プリント板内には多数の電源層や信号層が存在しプリント板内の導電層の実装数が多くて寸法が大きくなるという課題、あるいはプリント板の厚さを薄くしようとすると導電層の実装密度が大きくなって製造が困難であるという課題があった。例えば、ＢＧＡ１０が１１５２ピンのＦＰＧＡ(Field Programmable Gate Array）の場合、３．３ＶのＶｃｃａｕｘピン（８ピン）が存在するが、このＶｃｃａｕｘピンは仕様上他の全ての電源（Ｖｃｃ，Ｖｒｅｆ）より先に起動しなければならない。このため、従来はＶｃｃａｕｘ用の電源層とＶｃｃｏ及びＶｒｅｆ用の電源層との２層が必要であった。
本発明の目的は、電気部品の伝送品質を向上させることにある。
本発明の他の目的は、給電装置内のプリント板に含まれる導電層の実装密度を小さくしてプリント板の製造を容易にするか、プリント板に含まれる導電層の数を少なくしてプリント板の小型化を実現することにある。
上記の目的を達成するために、本発明の第１の態様により提供されるものは、電気部品への給電装置であって、電気部品の電極の形状及び位置に対応した形状及び位置に設けられた導電性突起を有しプリント板の外側に設けられた電源バーを備え、電源からの電力を電源バーの導電性突起から電気部品の電極に供給するようにしたことを特徴とする給電装置である。
本発明の第２の態様によれば、プリント板は電源バーと電気部品との間に設けられており、電源バーに供給された電力を導電性突起からプリント板を貫通するビアを介して電気部品の電極に供給するようにしたことを特徴とする給電装置が提供される。
本発明の第３の態様によれば、電源バーはプリント板と電気部品との間に設けられたおり、電源バーに供給された電力を導電性突起から電気部品の電極にビアを介さずに直接供給するようにしたことを特徴とする給電装置が提供される。
本発明の第４の態様によれば、電源は、少なくとも２種類の電圧を発生する少なくとも１個の電源であり、プリント板は電源により発生された電圧の一部を電気部品の一部の電極に印加するための電源層を内装しており、電源バーは電源により発生された電圧の残りの一つをプリント板を貫通するビアを介して電気部品の他の電極に印加するように他の電極に電気的に接続されており且つプリント板に内装されている電源層の少なくとも一つとは絶縁されていることを特徴とする給電装置が提供される。
本発明の第５の態様によれば、電源は複数存在し、電源バーは複数の電源のそれぞれの電極に対応した複数の電源バーを備えていることを特徴とする給電装置が提供される。
本発明の更に他の態様によれば、１種の電圧を発生させる１つの電源と電気部品を電源バーで接続し、内層に電源層を発生させず、電源バーだけで電力を供給することによりプリント板の層数を減らすことができる。
本発明の更に他の態様によれば、１種の電圧を発生させる１つの電源と電気部品を電源バーで接続し、内層に電源層もつくり、電源バーと内層の電源層の並列電力供給により電圧ドロップを低減することができる。その際電源バーと電気部品をつなぐビアは内層の電源層と接続されている。この例では電気部品のある電源ピンに対して電源バーと電源層が並列接続されている。
本発明の更に他の態様によれば、１種の電圧を発生させる１つの電源と電気部品を電源バーで接続し、内層に電源層も作るが、電源バーから供給する電圧と内層の電源層から供給する電圧が等しいものの性格（使われ方、一例でＶｒｅｆとＶｃｃｏは性格が違うもののたまたま同じ電圧３．３Ｖの場合など）が違う場合、電源バーと電気部品を接続するビアを内層の電源層と絶縁させることにより、ノイズの影響を受けにくくすることができる。この例では電気部品が複数の種類の電源ピンを持っていることが前提で、１つは電源バーから電力を供給され、他方は内層電源層から供給される。
本発明の更に他の態様によれば、１種の電圧を発生させる１つの電源と電気部品を電源バーで接続し、内層に電源層を発生させず、電源バーだけで電力を供給することによりプリント板の層数を減らすことができる。
本発明の更に他の態様によれば、１種の電圧を発生させる１つの電源と電気部品を電源バーで接続し、内層に電源層もつくり、電源バーと内層の電源層の並列電力供給により電圧ドロップを低減することができる。その際電源バーと電気部品をつなぐビアは内層の電源層と接続されている。この例では電気部品のある電源ピンに対して電源バーと電源層が並列接続されている。
本発明の更に他の態様によれば、１種の電圧を発生させる１つの電源と電気部品を電源バーで接続し、内層に電源層も作るが、電源バーから供給する電圧と内層の電源層から供給する電圧が等しいものの性格（使われ方、一例でＶｒｅｆとＶｃｃｏは性格が違うもののたまたま同じ電圧３．３Ｖの場合など）が違う場合、電源バーと電気部品を接続するビアを内層の電源層と絶縁させることにより、ノイズの影響を受けにくくすることができる。この例では電気部品が複数の種類の電源ピンを持っていることが前提で、１つは電源バーから電力を供給され、他方は内層電源層から供給される。
本発明の第１の態様によれば、プリント板の外側に電源バーを設けたので、プリント板の実装密度を向上させるか、プリント板の製造の簡単化が実現できる。
本発明の第２の態様によれば、電源バーはプリント板のビアを介して電気部品に接続されるので、電源バーはプリント板内の電源層の電圧変動の影響を受けることがなく、従って電気部品内の信号の伝送品質を向上させることが出来る。
本発明の第３の態様によれば、電源バーはプリント板のビアを介さずに電気部品に直接接続されるので、ビアを介して接続する場合と比較して高周波ノイズによる影響を低減できる。
本発明の第４の態様によれば、電源バーはプリント板内の電源層から絶縁されているので、電源バーはプリント板内の電源層の電圧変動の影響を受けることがなく、従って電気部品内の信号の伝送品質を向上させることが出来る。
本発明の第５の態様によれば、電源が複数存在する場合にもそれら複数の電源に対応する電源バーをプリント板の外側に設けたので、プリント板の実装密度を更に向上させるか、プリント板の製造の更なる簡単化が実現できる。
以下に本発明を実施するための最良の形態を添付図面により詳細に説明する。
図４の（ａ）〜（ｃ）は本発明の実施例１による給電装置の基本構成を説明する図である。
図４の（ａ）はＢＧＡ１０を裏から見た図１の（ａ）に示した従来図と同じである。図４の（ａ）ではソルダーボールで構成された電源ピン２のみを示している。ＢＧＡ１０の図示右側の４５はＯＢＰであり、点線で示した４４はプリント板４９(図４の（ｃ）参照）の裏面に形成されて電源バー４１と電気的に接触するための導電性パターンである。
図４の（ａ）はＢＧＡ１０を裏から見た図１の（ａ）に示した従来図と同じである。図４の（ａ）ではソルダーボールで構成された電源ピン２のみを示している。ＢＧＡ１０の図示右側の４５はＯＢＰであり、点線で示した４４はプリント板４９(図４の（ｃ）参照）の裏面に形成されて電源バー４１と電気的に接触するための導電性パターンである。
図４の（ｂ）は電源バー４０の平面図である。図示のように、電源バー４０はＢＧＡ１０とほぼ同じ形状の本体部分４１とバー部分４２で構成されている。バー部分４２の幅は本体部分４１の幅と比較して細く表しているが、必ずしも細くする必要はなく電圧ドロップを低く抑える等の理由がある場合は幅を広くしてもよい。本体部分４１にはＢＧＡ１０の電源ピン２に対応する位置に円筒状の導電性突起４３が設けられている。簡単のため電源ピン２と同位置にそれぞれビア４８を構成するＣＯＨ（Chip on hole）実装における導電性突起４３の配置で説明している。ＣＯＨ実装で無い場合はビアは各電源ピン２のフットプリント（図示せず）と同位置には無いためその場合は電源ピン２では無く、電源ピン２から引き出したパターンを内層へ落とすビアと同位置に導電性突起４３をそれぞれ構成する。導電性突起４３の形状は円筒状に限定されることはない。
図４の（ｃ）は本実施例１による給電装置の断面図である。図示のように、プリント板４９上の図示右側に配置されたＯＢＰ４５の出力電源ピン４６はビア４７を介して電源バー４０のバー部分４２の端部の導電性突起４４に電気的に接続されている。プリント板４９上の図示左側にはＢＧＡ１０が実装されており、ＢＧＡ１０の電源ピン２はプリント板４９を貫通するビア４８を介してプリント板４９の下側に実装された電源バー４０の本体部分４１の導電性突起４３と電気的に接続されている。電源バー４０の本体部分４１はバー部分４２を経由してプリント板４９の下側に形成されたパターン４４に接続され、パターン４４はビア４７、ＯＢＰ４５の出力電源ピン４６を経由してＯＢＰ４５と接続される。ＢＧＡ１０及びＯＢＰ４５は通常のリフロープロセスでプリント板４９に実装される。電源バー４０も同様に実装可能だが、電源バーの厚みが厚い場合や体積が大きい場合は熱容量が大きくなりリフローの熱で温度が上がりにくい場合も考えられる。その場は電源バー４０をネジなどでプリント板４９に固定することも可能である。プリント板４９の図示しない信号層や電源層以外の部分は絶縁体である。
図４に示した給電装置の基本構成によれば、電源バー４０をプリント板４９の外側に設けたので、プリント板４９内の電源層数を低減することが可能になる。
図５は本発明の実施例２による給電装置の断面図である。同図において、図１の（ｂ）に示した部分と同一部分には同一の参照番号を付してあり、ここでは説明を省略する。５１はプリント板、５２はプリント板内に内装された導電性パターンの電源層、５３〜５５はプリント板５１内を貫通するビア、５６は本発明によりプリント板５１の外側に設けられた電源バー、４５はＯＢＰ、５７はＯＢＰ４５の出力電源ピン、５８はプリント板５１上に配置されて出力電源ピン５７と電気的に接続している導電性パターン、５９は導電性パターン５８に電気的に接続している面パターン、６０は面パターン５９と電源バー５６とを電気的に接続するためのビア、５６１は電源バー５６に設けられておりビア５３に接続するための導電性突起である。ビア６０はプリント板５１を貫通しており、且つ、プリント板５１に内装されている電源層５２から絶縁されている。プリント板５１の電源層５２及び図示しない信号層や他の電源層以外の部分は絶縁体である。
電源ピン２にはＯＢＰ４５から出力電源ピン５７、導電性パターン５８、面パターン５９、ビア６０、電源バー５６、導電性突起５６１、及びビア５３を経由して電力が供給される。電源ピン１及び３には、ＯＢＰ４５より、図示省略してある導電経路、プリント板５１内の電源層５２、ビア５４及び５５を経由して電力が供給される。この実施例では電源ピン２及び電源ピン１，３は最終的には同じＯＢＰ４５から電力を供給されているため電気的に完全に絶縁されている分けでは無いものの電気的には離れた所で接続されているため例えば電源ピン１で発生したノイズが電源ピン２に到達するためには、ビア５５→電源層５２→ＯＢＰ４５→ビア６０→電源バー６３→突起６３２→ビア６４→電源ピン２とかなり大回りをする必要が有り、それらの経路にはインダクタンス成分があるため高周波ノイズである程それらの経路には回り込みにくく実用上は問題無いノイズレベルとなる。
この構成により、電源ピン２に印加される電圧は電源ピン１及び３に印加される電圧の変動の影響を全く受けることがなくなる。したがって、電源ピン２に印加される電圧を、ＢＧＡ１０内の回路のドライバの出力がハイレベルかローレベルかを判定するための基準電圧として利用しても従来のように誤判定をすることを避けることが出来る。
図６は本発明の実施例３による給電装置の断面図である。同図において、図５と同一部分には同一の参照番号を付してあり、ここでは説明を省略する。本実施例３ではプリント板６１内の電源層６２とプリント板６１の外側に設けられた電源バー６３とがビア６４及び６５により並列接続されている。即ち、電源バー６３の図示右側において、ＯＢＰ４５のリード５７とパターン５８で結ばれた面５９と電源バー６３のフットプリント６３１とがプリント板６１を貫通するビア６５により接続されており、このビア６５にはプリント板６１に内装されている電源層６２が接続されており、電源バー６３の図示左側において、電源バー６３の導電性突起６３２とＢＧＡ１０の電源ピン２とがビア６４を介して電気的に接続されている。この並列接続により電源層６２の電気抵抗を見かけ上減少させることが可能になる。例えば、電源層６２と電源バー６３の長さが同じとして、電源層６２の断面が厚さが３５μｍで幅が２８５ｍｍの場合、電源バー６３の断面として幅５ｍｍ、厚さ２mmのものを使用すれば、断面積は同じになるので電源層６２と電源バー６３の抵抗値は同じになり、これらを並列接続すれば電気抵抗は電源層６２単独の場合の半分になる。これにより、電源層６２による電圧ドロップは半減する。電源バーの幅及び厚さは任意に選ぶ事ができる。
図７は本発明の実施例４による給電装置の断面図である。同図において、図５と同一部分には同一の参照番号を付してあり、ここでは説明を省略する。本実施例４ではＢＧＡ１０とプリント板７０の間に電源バー７１とグランドバー７２が設けられている。電源バー７１とグランドバー７２は絶縁層７３で電気的に分離されている。ＢＧＡ１０には基準電圧用の電源ピン２のほかにグランド用の電源ピン７４及び信号伝達用の信号ピン７５が設けられている。７６は信号ピン７５をプリント板７０内に内装された信号層（図示省略）に接続するための接続ピン、７７は信号ピン７５を電源バー７１及びグランドバー７２から電気的に絶縁するための絶縁体である。接続ピン７６は円筒形をしており絶縁体７７はそれを取り囲むように中空の円筒でできている。ＢＧＡ１０の信号ピン７５は、電源バー７１、絶縁層７３及びグランドバー７２を貫通する接続ピン７６を介してビア７８に接続されている。電源バー７１、グランドバー７２及び絶縁層７３には信号ピンク７６を貫通させるための穴が空いている。ビア７８はプリント板７０内の信号層(図示省略）に接続されている。接続ピン７６は、ビア７８とリフローソルダリングにより接続されるか、もしくは電源バー７１及びグランドバー７２自体をネジ固定（図示せず）でプリント板７０に固定することによりプリント板７０に内装されている信号層に接続される。
この構成により、電源バー及びグランドバーはプリント板のビアを介さずにＢＧＡ１０に直接接続されるので、高周波ノイズの低減の効果がある。
一般にプリント板内のビアは高周波領域においては大きなインダクタンスを有し、プリント板が高々２ｍｍ程度の厚さでも大きな問題となる。電源バーをプリント板（すなわちビア）を介さないで直接ＢＧＡ１０に接続する構成であるので、高周波ノイズ対策として極めて有効である。
一般にプリント板内のビアは高周波領域においては大きなインダクタンスを有し、プリント板が高々２ｍｍ程度の厚さでも大きな問題となる。電源バーをプリント板（すなわちビア）を介さないで直接ＢＧＡ１０に接続する構成であるので、高周波ノイズ対策として極めて有効である。
図８は本発明の実施例５による給電装置の断面図である。同図において、図７と同一部分には同一の参照番号を付してここでは説明を省略する。
電源バー７１は元々電気伝導率の高い銅などの金属で作られるので、電源バー７１の一部にプレートタイプの放熱フィン８１及びディスクタイプの放熱フィン８２の少なくとも一方を設けることにより放熱構造とすることが出来る。さらに、プレートタイプの放熱フィン８１の一部にスリット８３を設けてディスクタイプの放熱フィン８２の一部をスライドさせるようにすればさらに大きな放熱効果が得られる。
電源バー７１は元々電気伝導率の高い銅などの金属で作られるので、電源バー７１の一部にプレートタイプの放熱フィン８１及びディスクタイプの放熱フィン８２の少なくとも一方を設けることにより放熱構造とすることが出来る。さらに、プレートタイプの放熱フィン８１の一部にスリット８３を設けてディスクタイプの放熱フィン８２の一部をスライドさせるようにすればさらに大きな放熱効果が得られる。
図９は図８で説明したプレートタイプの放熱フィン８１の一部にスリット８３を設けてディスクタイプの放熱フィン８２の一部をスライドさせる例を拡大して示した図である。
図１０の（ａ）は本発明の実施例６による給電装置の平面図、図１０の（ｂ）は本発明の実施例６による給電装置の断面図である。図１０の（ａ）及び（ｂ）において、１０１及び１０２は電源バーの本体部分、１０３は電源バーのアーム部分、１０４は電源バーの本体部分１０１上の例えばＢＧＡのＶref電源ピン、１０５は電源バーの本体部分１０２上で例えばＢＧＡのＶref電源ピンに対応する位置に設けられた導電性突起、１０６はアーム部分１０３の端部と電源バーの本体部分１０１とを結合するためのネジ穴であって雌ネジ構造となっているもの、１０７はアーム部分１０３の端部と電源バーの本体部分１０２とを結合するためのネジ、１０８はアーム部１０３の端部に接続される導電性パターン、１０９はプリント板、１１０はＯＢＰ４５の出力電源ピン１１１と導電性パターン１０８とを接続するビア、１１２は電気部品であるＢＧＡ、１１３はＢＧＡの例えばＶref電源ピン、１１４は電源ピン１１３と導電性突起とを電気的に接続するビアである。
図１０の（ａ）及び（ｂ）に示すように、本実施例６によれば、電源バーの本体部分とアーム部分を別々に製造し、アーム部分１０３を必要に応じて適宜所望の本体部分にネジにより固定することが可能になる。逆にいえば、実施例１から５までの給電装置では、電源バーはＢＧＡとＯＢＰの位置が変わるたびに違う形状の電源バーを用意する必要があったが、本実施例６では電源バーの本体部分とアーム部分を別々に用意することにより、ＢＧＡとＯＢＰとの位置関係がどのようであろうとも、本体部分は同じものを使い回すことが可能になる。
図１１は実施例６の応用例を示す給電装置の平面図である。同図において、１１５〜１１７は３個の電源バーの本体部分、１１８〜１２０は３個のアーム部分である。このように、電源バーの本体部分１１５〜１１７がＯＢＰ４５に対して方向及び距離が異なる位置に配置されている場合でも、電源バーのアーム部分の長さを本体部分の配置位置に合わせて適当な長さとすることにより、ＯＢＰ４５と任意の位置に配置された電源バーの本体部分とを接続することが可能になる。
図１２は本発明の実施例７による給電装置の平面図である。同図において、（ａ）はＢＧＡ１０の平面図、（ｂ）は電源Ａ側の電源バーの平面図、（ｃ）はグランド側電源バーの平面図、（ｄ）は電源Ｂ側の電源バーの平面図である。このように、本実施例では１個のＢＧＡに対して２個の電源Ａ１２２及びＢ１２３が接続されている。
図１２の（ａ）に示したＢＧＡ１０は図１に示したものと同じであり、グランドピン１、電源ピン２及び電源ピン３を備えている。
図１２の（ｂ）において、１２４は電源Ａ側１２２に接続される電源バーであり、その本体部分に電源ピン３に対応した円筒状の導電性突起１２５と、グランドピン１に対応した穴１２６と、電源ピン２に対応した穴１２７を備えている。
図１２の（ｃ）において、１２８は電源Ａ側１２２に接続されるグランド側電源バーであり、その本体部分にグランドピン１に対応した円筒状の導電性突起１２９と、電源ピン２に対応した穴１３０を備えている。
図１２の（ｄ）において、１３１は電源Ｂ側１２３に接続される電源バーであり、その本体部分に電源ピン２に対応した円筒状の導電性突起１３２を備えている。
これらの３つの電源バー１２４、１２８及び１３１を重ね合わせることにより多電源対応電源バーが実現できる。
これらの３つの電源バー１２４、１２８及び１３１を重ね合わせることにより多電源対応電源バーが実現できる。
図１３の（ａ）は図１２に示した多電源対応電源バーの平面図、図１３の（ｂ）は図１３の（ａ）を矢印Ａから見た電源対応電源バーの断面図である。
図１３の（ａ）から分かるように、各電源バーのバー部分は横方向にずれるように配置される。
図１３の（ｂ）において、１３３は電源バー１２４と電源バー１２８の本体部分の間の絶縁層であり、１３４は電源バー１２８と電源バー１３１の本体部分の間の絶縁層であり、１３５はプリント板である。導電性突起１２５はプリント板１３５内のビア１３６を介して電源ピン３に接続されており、導電性突起１２９は穴１２６に嵌合されてビア１３６を介してグランドピン１に接続されており、導電性突起１３２は穴１２７に嵌合されてビア１３６を介して電源ピン２に接続されている。グランドピン１に対応した穴１２６の円筒状周囲は電源バー１２４から空気絶縁又は絶縁層により電気的に絶縁されている。同様に電源ピン２に対応した穴１３０の円筒状周囲は電源バー１２４及びグランド側電源バー１２８から空気絶縁又は絶縁層により電気的に絶縁されている。
図１２及び図１３に示した例では２個の電源の場合を示しているが、電源の数が３個以上になっても同様にプリント板１３２の下側の電源バーにそれと重なる電源バーの穴を追加することにより対応できる。
図１３の（ａ）から分かるように、各電源バーのバー部分は横方向にずれるように配置される。
図１３の（ｂ）において、１３３は電源バー１２４と電源バー１２８の本体部分の間の絶縁層であり、１３４は電源バー１２８と電源バー１３１の本体部分の間の絶縁層であり、１３５はプリント板である。導電性突起１２５はプリント板１３５内のビア１３６を介して電源ピン３に接続されており、導電性突起１２９は穴１２６に嵌合されてビア１３６を介してグランドピン１に接続されており、導電性突起１３２は穴１２７に嵌合されてビア１３６を介して電源ピン２に接続されている。グランドピン１に対応した穴１２６の円筒状周囲は電源バー１２４から空気絶縁又は絶縁層により電気的に絶縁されている。同様に電源ピン２に対応した穴１３０の円筒状周囲は電源バー１２４及びグランド側電源バー１２８から空気絶縁又は絶縁層により電気的に絶縁されている。
図１２及び図１３に示した例では２個の電源の場合を示しているが、電源の数が３個以上になっても同様にプリント板１３２の下側の電源バーにそれと重なる電源バーの穴を追加することにより対応できる。
（付記１）電気部品への給電装置であって、電力を供給する電源と、信号線パターンを内装するプリント板と、前記電気部品の電極の形状及び位置に対応した形状及び位置に設けられた導電性突起を有し前記プリント板の外側に設けられた電源バーとを備え、前記電源からの電力を前記電源バーの前記導電性突起を介して前記電気部品の電極に供給するようにしたことを特徴とする給電装置。
（付記２）前記プリント板は前記電源バーと前記電気部品との間に設けられており、前記電源バーに供給された電力を前記導電性突起から前記プリント板を貫通するビアを介して前記電気部品の電極に供給するようにしたことを特徴とする、付記１に記載の給電装置。
（付記３）前記電源バーは前記プリント板と前記電気部品との間に設けられており、前記電源バーに供給された電力を前記導電性突起から前記電気部品の電極にビアを介さずに直接供給するようにしたことを特徴とする、付記１に記載の給電装置。
（付記４）前記電源は、少なくとも２種類の電圧を発生する少なくとも１個の電源であり、前記プリント板は前記電源により発生された電圧の一部を前記電気部品の一部の電極に印加するための電源層を内装しており、前記電源バーは前記電源により発生された電圧の残りの一つを前記プリント板を貫通するビアを介して前記電気部品の前記他の電極に印加するように前記他の電極に電気的に接続されており且つ前記プリント板に内装されている前記電源層の少なくとも一つとは絶縁されていることを特徴とする、付記１に記載の給電装置。
（付記５）前記電源は複数存在し、前記電源バーは前記複数の電源のそれぞれに対応した複数の電源バーを備えていることを特徴とする、付記１に記載の給電装置。
（付記６）電源バーは、電源により発生され電気部品内の信号のオン・オフを判定するための基準電圧を電気部品に印加するための導電性部材であることを特徴とする、付記１に記載の給電装置。
（付記７）プリント板に内装された一つの電源層と電源バーとを前記プリント板内のビアを介して並列接続したことを特徴とする、請求項１に記載の給電装置。
（付記８）電源は発生タイミングが異なる少なくとも２つの電圧を発生するものであり、電圧の一部はプリント板に内装された電源層に印加され、電圧の他方は電源バーに印加されるようにしたことを特徴とする、付記１に記載の給電装置。
（付記９）電源バーは電気部品と同形状の本体部分と、本体部分と電源とを接続するアーム部分とを備えており、アーム部分は本体部分に着脱可能に接続されていることを特徴とする、付記１に記載の給電装置。
（付記１０）電源バーの本体部分及びアーム部分はそれぞれ複数の電気部品に対応して複数個存在し、電源は１個であり、アーム部分はそれぞれ複数の本体部分と電源との間に接続されていることを特徴とする、付記９に記載の給電装置。
(付記１１）前記電源は１種類の電圧を発生させるものであり、前記プリント板は信号線パターンのみを内装しており、前記電気部品への電力は前記電源バーのみを介して供給されるようにした、付記１に記載の給電装置。
(付記１２）前記電気部品は複数種類の電源ピンを備えており、前記プリント板は電源層を内装しており、前記電源は１種の電圧を発生させるものであって前記電気部品の複数種類の電源ピンの一つに前記プリント板内のビア及び前記電源バーを介して接続されており、前記電源バーから前記電気部品に供給される電圧と前記電源層から前記電気部品の残りの電源ピンに供給される電圧とは種類が異なるものであり、前記ビアは前記電源層と電気的に絶縁されていることを特徴とする、付記１に記載の給電装置。
（付記２）前記プリント板は前記電源バーと前記電気部品との間に設けられており、前記電源バーに供給された電力を前記導電性突起から前記プリント板を貫通するビアを介して前記電気部品の電極に供給するようにしたことを特徴とする、付記１に記載の給電装置。
（付記３）前記電源バーは前記プリント板と前記電気部品との間に設けられており、前記電源バーに供給された電力を前記導電性突起から前記電気部品の電極にビアを介さずに直接供給するようにしたことを特徴とする、付記１に記載の給電装置。
（付記４）前記電源は、少なくとも２種類の電圧を発生する少なくとも１個の電源であり、前記プリント板は前記電源により発生された電圧の一部を前記電気部品の一部の電極に印加するための電源層を内装しており、前記電源バーは前記電源により発生された電圧の残りの一つを前記プリント板を貫通するビアを介して前記電気部品の前記他の電極に印加するように前記他の電極に電気的に接続されており且つ前記プリント板に内装されている前記電源層の少なくとも一つとは絶縁されていることを特徴とする、付記１に記載の給電装置。
（付記５）前記電源は複数存在し、前記電源バーは前記複数の電源のそれぞれに対応した複数の電源バーを備えていることを特徴とする、付記１に記載の給電装置。
（付記６）電源バーは、電源により発生され電気部品内の信号のオン・オフを判定するための基準電圧を電気部品に印加するための導電性部材であることを特徴とする、付記１に記載の給電装置。
（付記７）プリント板に内装された一つの電源層と電源バーとを前記プリント板内のビアを介して並列接続したことを特徴とする、請求項１に記載の給電装置。
（付記８）電源は発生タイミングが異なる少なくとも２つの電圧を発生するものであり、電圧の一部はプリント板に内装された電源層に印加され、電圧の他方は電源バーに印加されるようにしたことを特徴とする、付記１に記載の給電装置。
（付記９）電源バーは電気部品と同形状の本体部分と、本体部分と電源とを接続するアーム部分とを備えており、アーム部分は本体部分に着脱可能に接続されていることを特徴とする、付記１に記載の給電装置。
（付記１０）電源バーの本体部分及びアーム部分はそれぞれ複数の電気部品に対応して複数個存在し、電源は１個であり、アーム部分はそれぞれ複数の本体部分と電源との間に接続されていることを特徴とする、付記９に記載の給電装置。
(付記１１）前記電源は１種類の電圧を発生させるものであり、前記プリント板は信号線パターンのみを内装しており、前記電気部品への電力は前記電源バーのみを介して供給されるようにした、付記１に記載の給電装置。
(付記１２）前記電気部品は複数種類の電源ピンを備えており、前記プリント板は電源層を内装しており、前記電源は１種の電圧を発生させるものであって前記電気部品の複数種類の電源ピンの一つに前記プリント板内のビア及び前記電源バーを介して接続されており、前記電源バーから前記電気部品に供給される電圧と前記電源層から前記電気部品の残りの電源ピンに供給される電圧とは種類が異なるものであり、前記ビアは前記電源層と電気的に絶縁されていることを特徴とする、付記１に記載の給電装置。
以上の説明から明らかなように、本発明によればプリント板の外側に電源バーを配置したことにより、プリント板に内装する電源層の数を減らすことができ、プリント板の実装密度を向上させるか、プリント板の製造の簡単化が実現できる。また、電源バーはプリント板内の電源層の電圧変動の影響を受けることがなく、従って電気部品内の信号の伝送品質を向上させることが出来る。さらに、電源バーはプリント板のビアを介さずに電気部品に直接接続させることにより、ビアを介して接続する場合と比較して高周波ノイズによる影響を低減できる。さらに、電源バーはプリント板内の電源層から絶縁されているので、電源バーはプリント板内の電源層の電圧変動の影響を受けることがなく、従って電気部品内の信号の伝送品質を向上させることが出来る。さらに、電源が複数存在する場合にもそれら複数の電源に対応する電源バーをプリント板の外側に設けたので、プリント板の実装密度を更に向上させるか、プリント板の製造の更なる簡単化が実現できる。
１ 第１の電源ピン
２ 第２の電源ピン
１０ ＢＧＡ
４０ 電源バー
４１ 本体部分
４２ バー部分
４３ 電源ピン２に対応する位置に円筒状の導電性突起
４４ 導電性パターン
４５ ＯＢＰ
４６ 電源ピン
４７ ビア
４８ ビア
４９ プリント板
５１ プリント板
５２ 電源層
５３〜５５ ビア
５６ 電源バー
５７ 出力電源ピン
５８ 導電性パターン
５９ フットプリント
６０ ビア
６１ プリント板
６２ 電源層
６３ 電源バー
６４，６５ ビア
６３２ 導電性突起
７０ プリント板
７１ 電源バー
７２ グランドバー
７３ 絶縁層
７４ グランド用電源ピン
７５ 信号ピン
７６ 接続ピン
７７ 絶縁体
７８ ビア
８１ プレートタイプの放熱フィン
８２ ディスクタイプの放熱フィン
８３ スリット
１０１，１０２ 電源バーの本体部分
１０３ 電源バーのアーム部分
１０４ ＢＧＡの電源ピン
１０５ ＢＧＡの電源ピンに対応する導電性突起
１０６ ネジ穴
１０７ ネジ
１０８ 導電性パターン
１０９ プリント板
１１５〜１１７ 電源バーの本体部分
１１８〜１２０ 電源バーのアーム部分
１２４ 電源バー
１２８ グランド側電源バー
１３１ 電源バー
１３２ プリント板
１３３，１３４ 絶縁層
２ 第２の電源ピン
１０ ＢＧＡ
４０ 電源バー
４１ 本体部分
４２ バー部分
４３ 電源ピン２に対応する位置に円筒状の導電性突起
４４ 導電性パターン
４５ ＯＢＰ
４６ 電源ピン
４７ ビア
４８ ビア
４９ プリント板
５１ プリント板
５２ 電源層
５３〜５５ ビア
５６ 電源バー
５７ 出力電源ピン
５８ 導電性パターン
５９ フットプリント
６０ ビア
６１ プリント板
６２ 電源層
６３ 電源バー
６４，６５ ビア
６３２ 導電性突起
７０ プリント板
７１ 電源バー
７２ グランドバー
７３ 絶縁層
７４ グランド用電源ピン
７５ 信号ピン
７６ 接続ピン
７７ 絶縁体
７８ ビア
８１ プレートタイプの放熱フィン
８２ ディスクタイプの放熱フィン
８３ スリット
１０１，１０２ 電源バーの本体部分
１０３ 電源バーのアーム部分
１０４ ＢＧＡの電源ピン
１０５ ＢＧＡの電源ピンに対応する導電性突起
１０６ ネジ穴
１０７ ネジ
１０８ 導電性パターン
１０９ プリント板
１１５〜１１７ 電源バーの本体部分
１１８〜１２０ 電源バーのアーム部分
１２４ 電源バー
１２８ グランド側電源バー
１３１ 電源バー
１３２ プリント板
１３３，１３４ 絶縁層
Claims (1)
- プリント基板上に実装されたＢＧＡ（Ball Gate Array）チップへの給電装置であって、
前記チップが備える用途違いの複数の電源ピンへ電力を各々独立して供給する複数の電源と、
前記チップを実装するプリント板であって、信号線パターンを内装するプリント板と、
前記プリント板に対して導電性突起を介して外装され、かつチップの外形形状に倣った形状とされる本体部分と、本体部分と電源との間をつなぐバー部分とからなり、互いに本体部分を重ねて使用し、下側に位置する本体部分上に設けられた導電性突起が通り抜けられる貫通孔を、上部の本体部分に設けてなる複数の電源バーとを備え、
前記導電性突起は、前記電源バーの本体部分に設けられかつ前記チップの給電すべき電源ピンの位置に対応して突き出て、前記電源から前記電源バーを通して供給される電力を前記チップの電源ピンに向けてチップ内で必要とする用途毎に独立して供給することを特徴とする給電装置。
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