JPH0513909A - 回路基板 - Google Patents
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Abstract
なパワー配分システムを備えた回路基板を提供する。 【構成】 複数のパワー入力リード線106−1ないし
106−4を有する超LSIデバイス104の電磁フィ
ルタリングのために、回路基板101の主パワー配分シ
ステム102から物理的に離れたサブ・パワー・プレー
ン105を用いる。サブ・パワー・プレーン105は、
対応する超LSIデバイス104の下に直接配置され
る。デカップリング・コンデンサ107−1ないし10
7−4がサブ・パワー・プレーン105に接続され、さ
らに、超LSIデバイス104の各パワー入力リード線
106−1ないし106−4に接続される。主パワー配
分システム102からのパワーは、フェライト・ビード
109使用のフィルタを経由してサブ・パワー・プレー
ン105に供給される。
Description
に係り、特に回路基板の超LSIデバイスのパワー・フ
ィルタリングに関する。
い超LSIデバイスには、パワー入力リード線のすべて
に低インピーダンスでありかつ低ノイズのパワー・ソー
スを提供することが要求されている。従来、このような
超LSIデバイスは、直接主パワー・プレーンまたはな
にか他のパワー配分ネットワーク、例えばグリッドに結
合されていた。このパワー・プレーンまたはグリッド
は、一般的に対応する全回路基板をおおうものであっ
た。
もしくは高ノイズを与え、その結果超LSIデバイスか
らの出力にいわゆる“グリッチ”を生じる。次に、この
超LSIは、パワー・プレーンまたはパワー分配ネット
ワークにノイズを誘発し、回路基板の他のデバイスに問
題を与える。さらに、“コモン・モード・ノイズ”がこ
の回路基板から放出される場合があるが、これは非常に
不都合なことである。
問題を解決する1つの試みとして、超LSIデバイスに
入力するパワーをフィルタし、そして超LSIデバイス
のパワー入力リード線のすべてに接続された単一パワー
・リード線を用いたパワー配分装置が検討されている。
パワー配分装置には、重大な問題が存在する。すなわ
ち、単一パワー・リード線は、本質的に、多量のノイズ
を超LSIデバイスに導入したり、また基板から放出し
たりする“高”周波のインダクタとなる。そして、これ
は非常に不都合な状態である。従って、本発明の目的
は、回路基盤からの電磁放射ノイズを最小化することが
可能なパワー配分システムを備えた回路基板を提供する
ことである。
る超LSIデバイスの従来技術におけるパワー配分シス
テムにとっての問題は、次のいわゆる“サブ・パワー・
プレーン”を用いる本発明により解決される。すなわ
ち、本発明においては、回路基板で主パワー配分システ
ムと所定の空間的関係に配置され、かつ、この主パワー
配分システムから物理的に分離されたサブ・パワー・プ
レーンを使用する。
は、回路基板上において、少なくとも1つの対応する超
LSIデバイスの下に直接配置される。少なくとも1つ
の超LSIデバイスにおいて、各パワー入力リード線に
は、サブ・パワー・プレーンからパワーが供給される。
さらに、サブ・パワー・プレーンの各パワー入力リード
線接続とグラウンド・ポテンシャル、例えばグラウンド
・グリッドの間に、デカップリング・コンデンサが接続
される。
は、過渡スイッチング電流を少なくとも1つの超LSI
デバイスに提供する。主パワー配分システムからのパワ
ーは、フィルタを経由してサブ・パワー・プレーンに送
られる。本発明の特定の実施例においては、フィルタ
は、フェライト・ビード、すなわちインダクタと適当な
デカップリング・コンデンサを有する。
1部を示す。ここで示される回路基板101は、主パワ
ー配分システム102、グラウンド・システム103、
超LSIデバイス104およびサブ・パワー・プレーン
105を有する。本実施例においては、ソリッド・主パ
ワー・プレーンが、パワー配分システム102として用
いられている。他のパワー配分システム、例えばパワー
・グリッド等、を同様に使用できることは当業者には明
白である。
グリッド、プレーン等が使用できる。本実施例において
は、グラウンド・グリッドが用いられている。超LSI
デバイス104としては、本実施例では複数のパワー入
力リード線106−1ないし106−4を有するものが
用いられているが、これは、サブ・パワー・プレーン1
05の上に直接配置されるようにパターン化されてい
る。パワー入力リード線106−1ないし106−4
は、コネクタ108−1ないし108−4をそれぞれ経
由してサブ・パワー・プレーン105と回路接続される
ようにパターン化されている。
7−1、107−2、107−3および107−4が、
コネクタ108−1ないし108−4を経由してサブ・
パワー・プレーン105に接続され、したがって、パワ
ー入力リード線106−1ないし106−4にそれぞれ
接続される。デカップリング・コンデンサ107−1な
いし107−4は、過渡スイッチング電流をサブ・パワ
ー・プレーン105から超LSIデバイス104に送
る。
プ、すなわち、貫通して取り付けられているが、より望
ましい実施例においては、表面実装型コンデンサが用い
られる。本発明のサブ・バワー・プレーンが使用される
超LSIデバイス104は、“高”周波用、例えば25
MHZ 以上の周波用として適用されるため、デカップリ
ング・コンデンサは、このような高周波用として適用さ
れるタイプのものでなければならない。この場合、コン
デンサのタイプは、セラミック・タイプであることが望
ましい。
は、一定のフィルタを経由してサブ・パワー・プレーン
105に送られる。すなわち、この場合に使用されるフ
ィルタは、コンデンサ108、インダクタ109および
デカップリング・コンデンサ107−1からなるところ
の、公知のπタイプ・フィルタである。インダクタ10
9としては、従来公知のタイプである、いわゆる“フェ
ライト・ビード”インダクタが望ましい。なお、ここで
は、サブ・パワー・プレーン105は、主パワー・プレ
ーン102により完全に囲まれているように図示されて
いるが、主パワー・プレーンについては、いずれの場
所、たとえば回路基板101の端または隅の場所に配置
することも可能である。
ン105は、主パワー・プレーンから物理的に離され、
すなわちデカップルされ、そして、超LSIデバイス1
04の直接下に、つまり実質的に接触するように配置さ
れる。ここで、サブ・パワー・プレーン105は、低イ
ンピーダンスであり、それによって、超LSIデバイス
104のすべてのパワー入力リード線106に対する低
インダクタンスのパワー・ソースとなっている。
105およびコンデンサ107−1ないし107−4の
独特の配置は、実質的に“高”周波超LSIデバイスの
分散フィルタ装置を形成する。また、サブ・パワー・プ
レーン105およびコンデンサ107−1ないし107
−4のこの独特の配置は、回路基板101に実装される
ようにパターン化された高速超LSIデバイス104に
より要求される非常に高速度、例えば1ナノ秒のスイッ
チング電流を与える。
は、コンデンサ107と共に、高周波で動作する場合、
超LSIデバイス104から放射される無線周波フィー
ルドに対して、局在化された無線周波カウンタポイズ、
すなわちグラウンド・プレーンを与える。また、これら
のタイプの超LSIデバイスは、25MHZ 以上の範囲
で動作するようにパターン化されている。
108ならびにフェライト・ビード109を有するπフ
ィルタを用い、超LSIデバイス104におけるパワー
入力リード線106−1ないし106−4の各々に連結
されたデカップリング・コンデンサ107−1ないし1
07−4およびサブ・パワー・プレーン105に主パワ
ー・プレーン102からのパワーを結合すると、独特の
パワー配分と放射抑制のシステムが形成される。この独
特のパワー配分システムの技術的な利点は、回路基板か
らの電磁放射ノイズを最小にすることである。
を模式的に示す図である。ここでは、主パワー・プレー
ン102からのパワーは、デカップリング・コンデンサ
108およびフェライト・ビード109を経由して、デ
カップリング・コンデンサ107−1およびサブ・パワ
ー・プレーン105に送られる。
は、追加デカップリング・コンデンサ107−2ないし
107−4、および超LSIデバイス104のパワー入
力リード線106−1ないし106−4が接続される。
また、上述のように、コンデンサ108、フェライト・
ビード109、およびコンデンサ107−1は、公知の
πフィルタ装置を形成する。主パワー・プレーン102
を経由して送られるパワーは、任意の電圧とすることが
できる。
複数の超LSIデバイスを有する回路基板101を示
す。各超LSIデバイスは、本発明による対応するサブ
・パワー・プレーンの上に直接取り付けられている。各
超LSIデバイスのエレメントおよび対応するサブ・パ
ワー・プレーンは同様に配置されているが、図1に示し
た本発明の実施例に対応して、唯1つの超LSIデバイ
スとサブ・パワー・プレーンのみに符号を付している。
す。ここでは、回路基板401、主パワー・プレーン4
02、複数のサブ・パワー・プレーン403−1、40
3−2、および403−3が示されている。上記のよう
に、サブ・パワー・プレーン403−1ないし403−
3は、主パワー・プレーン402と所定の空間的関係に
あり、さらに、主パワー・プレーン402から物理的に
デカップルされている。また、グラウンド・グリッド4
04が示されているが、これは、既知のように、主パワ
ー・プレーン402およびサブ・パワー・プレーン40
3−1ないし403−3の物理的に下にあり、かつそれ
らから絶縁されている。
板501の1部を示す。ここでは、超LSIデバイス5
01および502が示されており、これらは、点線で表
されたサブ・パワー・プレーン503によって回路基板
500に接続される。本発明のこの実施例では、動作が
相互に関連する複数の超LSIデバイスは、同じサブ・
パワー・プレーン503を共有することができる。この
ような相互に関連する複数の超LSIデバイスは、例え
ば、マイクロプロセッサ、すなわち、超LSIデバイス
501、およびその付随するクロックもしくはライン・
ドライバ回路、すなわち超LSIデバイス502によっ
て構成することができる。
デカップリングとその供給方法は、先に図1に関連して
説明したとおりである。複数の超LSIデバイスを単一
のサブ・パワー・プレーン上に設置することのできる理
由は、次の通りである。すなわち、類似のノイズ・ポテ
ンシャルを有するデバイスについては、これらのデバイ
スに入力するパワーを、同じフィルタとサブ・パワー・
プレーンを用いてフィルタすることができるからであ
る。このような超LSIデバイスは、一般には、超LS
Iデバイス間における単一のエンティティ・パシング・
データとして互いに同時に動作する。
を有する回路基板に本発明を適用してなる一実施例に関
するものである。この技術分野の当業者であれば、本発
明の種々の変形例を考え得るものであり、本発明は、例
えば、2つ以上のパワー・プレーンを有する基板にも同
様に適用できるが、それらはいずれも本発明の技術的範
囲に包含される。
基板からの電磁放射ノイズを最小化可能なパワー配分シ
ステムを備えた回路基板を提供することができる。
斜視図である。
示す模式図である。
明を適用してなる一実施例の回路基板を示す図である。
ける、主パワー・プレーンおよびグラウンド・グリッド
と複数のサブ・パワー・プレーンとの関係を示す斜視図
である。
す図である。
Claims (8)
- 【請求項1】 グラウンド・システムおよび主パワー配
分システムを有する回路基板において、 前記主パワー配分システムと所定の空間関係に配置さ
れ、かつ、この主パワー配分システムから物理的に分離
された少なくとも1つのサブ・パワー・プレーンを有
し、このサブパワープレーンは、複数のパワー入力リー
ド線を有する少なくとも1つの超LSIデバイスに接続
されるように構成されることを特徴とする回路基板。 - 【請求項2】 前記少なくとも1つのサブ・パワー・プ
レーンは、少なくとも1つの対応する超LSIデバイス
の下に直接接続されるように構成されることを特徴とす
る請求項1に記載の回路基板。 - 【請求項3】 複数のコンデンサを有することを特徴と
し、かつ、前記少なくとも1つのサブ・パワー・プレー
ンは、第1のコンデンサを前記超LSIデバイスの第1
のパワー入力リード線に接続し、少なくとも第2のコン
デンサを前記超LSIデバイスの第2のパワー入力リー
ド線に接続するように構成されることを特徴とする請求
項2に記載の回路基板。 - 【請求項4】 前記サブ・パワー・プレーンは、前記複
数のコンデンサを、前記超LSIデバイスの前記複数の
パワー入力リード線に対して、1対1原則で接続するよ
うに構成されることを特徴とする請求項2に記載の回
路。 - 【請求項5】 前記サブ・パワー・プレーンにパワーを
供給するために、このサブ・パワー・プレーンを前記主
パワー配分システムに接続するフィルタを有することを
特徴とする請求項3に記載の回路基板。 - 【請求項6】 前記フィルタは、コンデンサ、フェライ
ト・ビード、および前記複数のコンデンサの1つからな
り、そしてπ配置で構成されることを特徴とする請求項
5に記載の回路基板。 - 【請求項7】 前記グラウンド・システムは、グラウン
ド・グリッドであり、かつ、前記コンデンサの各々は、
前記グラウンド・グリッドに接続されるように構成され
たターミナルを有することを特徴とする請求項6に記載
の回路基板。 - 【請求項8】 前記主パワー配分システムは、主パワー
・プレーンであり、この主パワー・プレーンは、この主
パワー・プレーンの中に配置され、かつ、この主パワー
・プレーンから物理的に分離された前記少なくとも1つ
のサブ・パワー・プレーンを有することを特徴とする請
求項3に記載の回路基板。
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