NL1014192C2

NL1014192C2 - PCB.

Info

Publication number: NL1014192C2
Application number: NL1014192A
Authority: NL
Inventors: Gerardus Johannes Karel Koolen
Original assignee: Industree B V
Priority date: 2000-01-26
Filing date: 2000-01-26
Publication date: 2001-08-08
Also published as: WO2001058224A1; AU2001234248A1

Description

Korte aanduiding: Printplaat.Short designation: Circuit board.

De uitvinding heeft betrekking op een printplaat ingericht voor bestukking aan eenzelfde oppervlak met ten minste één 5 geïntegreerde schakeling en bijbehorende ontkoppel condensatoren, en voorzien van een stapel van elkaar afwisselende geleidende en isolerende lagen, waarbij een van de geleidende lagen als een eerste voedingsvlak is ingericht, ten minste één van de andere geleidende lagen in een tweede voedingsvlak voorziet, en de overige geleidende lagen in een patroon zijn 10 gevormd en van signaal sporen zijn voorzien, en waarbij de stapel van lagen is voorzien van met het eerste voedingsvlak verbonden contactgaten en van met het tweede voedingsvlak verbonden verbindingsmiddelen, welke contactgaten en verbindingsmiddelen zijn ingericht voor verbinding met ontkoppel condensatoren.The invention relates to a printed circuit board arranged for mounting on the same surface with at least one integrated circuit and associated decoupling capacitors, and comprising a stack of alternating conductive and insulating layers, one of the conductive layers being arranged as a first supply surface , at least one of the other conductive layers provides a second feed plane, and the other conductive layers in a pattern are formed and have signal tracks, and the stack of layers is provided with contact holes connected to the first feed plane and with connecting means connected to the second supply plane, which contact holes and connecting means are arranged for connection to decoupling capacitors.

15 Een dergelijke printplaat is bekend uit het Amerikaanse octrooi US 5,068,631.Such a printed circuit board is known from US patent US 5,068,631.

Bij deze bekende printplaat bestaan de voedingsvlakken uit desbetreffende, zich over het gehele oppervlak van de printplaat uitstrekkende geleidende lagen.In this known printed circuit board, the feed surfaces consist of respective conductive layers extending over the entire surface of the printed circuit board.

20 Doordat een voedingsvlak uit de gehele desbetreffende geleidende laag bestaat, oftewel een globaal voedingsvlak is, kan deze geleidende laag niet in signaal sporen voorzien, waardoor steeds een of meer extra geleidende lagen nodig zijn, die in een patroon zijn gevormd en van signaalsporen zijn voorzien, alsmede telkens een daarbij behorende 25 tussengelegen isolerende laag.Since a feed plane consists of the entire relevant conductive layer, ie is a global feed plane, this conductive layer cannot provide signal tracks, so that one or more additional conductive layers are always required, which are patterned and provided with signal tracks , as well as an associated intermediate insulating layer.

De onderhavige uitvinding beoogt de bekende printplaat zodanig te verbeteren, dat voor voedingsdoeleinden niet steeds extra globale geleidende en isolerende lagen nodig zijn.The present invention aims to improve the known printed circuit board in such a way that additional global conductive and insulating layers are not always required for food purposes.

De uitvinding voorziet daartoe in een printplaat van 30 de in de aanhef genoemde soort, die het kenmerk heeft, dat ten minste één van de in een patroon gevormde geleidende lagen lokaal onder dat deel van het genoemde oppervlak van de printplaat dat is ingericht voor bestukking met een geïntegreerde schakeling in ten minste een tweede voedingsvlak voorziet en voorts van ten minste deel van de verbindingsmiddelen 35 uitmakende voedingssporen is voorzien.To this end, the invention provides a printed circuit board of the type mentioned in the preamble, characterized in that at least one of the patterned conductive layers locally below that part of the said surface of the printed circuit board is arranged for mounting with an integrated circuit provides at least a second supply plane and furthermore comprises supply tracks comprising at least part of the connecting means.

Opgemerkt wordt dat lokale voedingsvlakken op zichzelf bekend zijn uit de printplaat volgens de stand van de techniek, waarbij 1014192 2 echter deze lokale voedingsvlakken geïsoleerd gelegen zijn in een globaal voedingsvlak, dat wil zeggen een voedingsvlak dat zich uitstrekt over het gehele oppervlak van de printplaat. Dit in tegenstelling tot de printplaat volgens de uitvinding, waarbij het lokale voedingsvlak deel uitmaakt van 5 een geleidende laag welke tevens voorzien is van een patroon van signaal-sporen voor het aansluiten van elektrische en elektronische componenten.It is noted that local feed planes are known per se from the prior art printed circuit board, however, these local feed planes are isolated in a global feed plane, i.e. a feed plane extending over the entire surface of the printed circuit board. This is in contrast to the printed circuit board according to the invention, in which the local supply surface is part of a conductive layer which is also provided with a pattern of signal tracks for connecting electrical and electronic components.

In een eerste uitvoeringsvorm van de uitvinding is het eerste voedingsvlak een aardvlak.In a first embodiment of the invention, the first feed plane is a ground plane.

In een tweede uitvoeringsvorm van de uitvinding bestaat 10 het eerste voedingsvlak uit de gehele desbetreffende geleidende laag.In a second embodiment of the invention, the first feed surface consists of the entire respective conductive layer.

In een derde uitvoeringsvorm van de uitvinding is het eerste voedingsvlak gevormd door de geleidende laag aan het, aan het genoemde oppervlak van de printplaat voor bestukking met de ten minste ene geïntegreerde schakeling en bijbehorende ontkoppel condensatoren 15 tegenovergelegen oppervlak van de printplaat.In a third embodiment of the invention, the first supply surface is formed by the conductive layer on the opposite surface of the printed circuit board on the said surface of the printed circuit board for mounting with the at least one integrated circuit and associated decoupling capacitors.

In een vierde uitvoeringsvorm van de uitvinding beslaat een tweede voedingsvlak een deel van één van de in een patroon gevormde geleidende lagen.In a fourth embodiment of the invention, a second feed plane occupies part of one of the patterned conductive layers.

In een vijfde uitvoeringsvorm van de uitvinding is een 20 tweede voedingsvlak samengesteld uit respectieve delen van twee of meer van de in een patroon gevormde geleidende lagen.In a fifth embodiment of the invention, a second feed plane is composed of respective parts of two or more of the patterned conductive layers.

In een zesde uitvoeringsvorm zijn deze respectieve delen door contactgaten in de stapel van lagen doorverbonden.In a sixth embodiment, these respective parts are interconnected through contact holes in the stack of layers.

Anders dan bij de uit de stand van de techniek bekende 25 printplaat, waarin de lokale voedingsvlakken doormiddel van een zogeheten π-filter met het, op hetzelfde niveau gelegen globale voedingsvlak moet worden verbonden, voorziet de uitvinding in een eenvoudige verbinding middels voedingssporen en contactgaten van voedingsvlakken die op verschillende lagen kunnen zijn gelegen. Het zal duidelijk zijn dat de 30 oplossing volgens de uitvinding het toepassen van dergelijke n-filters overbodig maakt en daardoor een hogere componentdichtheid van de printplaat kan bereiken.In contrast to the printed circuit board known from the prior art, in which the local supply surfaces must be connected to the global supply surface located at the same level by means of a so-called π filter, the invention provides a simple connection by means of supply tracks and contact holes of feeding surfaces that can be located on different layers. It will be clear that the solution according to the invention makes the use of such n-filters unnecessary and can therefore achieve a higher component density of the printed circuit board.

Wanneer een geïntegreerde schakeling van verschillende voedingsspanningen moet worden voorzien, kan met voordeel gebruik worden 35 gemaakt van de vijfde uitvoeringsvorm van de uitvinding zoals boven beschreven, waarin het tweede voedingsvlak is samengesteld uit respectieve 1 n 1 i 1 'O ö 3 delen van twee of meer van de in een patroon gevormde verschillende geleidende lagen.If an integrated circuit is to be supplied with different supply voltages, the fifth embodiment of the invention as described above can advantageously be used, wherein the second supply plane is composed of respective 1 n 1 i 1 'O ö 3 parts of two or more of the patterned different conductive layers.

In een zevende uitvoeringsvorm van de uitvinding is de printplaat ingericht voor bestukking met één of meer BGA-type 5 geïntegreerde schakelingen. Deze uitvoeringsvorm staat toepassing van de printplaat in complexe snelle elektronische schakelingen toe, waarbij de toegestane voortplantingsvertraging korter dan 2 nanoseconden is. Dit maakt toepassing van de printplaat in een enkelchipskabelmodem toe.In a seventh embodiment of the invention, the printed circuit board is arranged for mounting with one or more BGA type 5 integrated circuits. This embodiment allows use of the printed circuit board in complex fast electronic circuits, where the allowed propagation delay is less than 2 nanoseconds. This allows application of the printed circuit board in a single chip cable modem.

In een achtste uitvoeringsvorm van de uitvinding zijn 10 de verbindingsmiddelen voorzien van respectievelijk met de voedingssporen verbonden en voor verbinding met respectieve ontkoppel condensatoren ingerichte contactgaten in de stapel van lagen.In an eighth embodiment of the invention, the connecting means are provided with contact holes in the stack of layers, respectively, connected to the supply tracks and arranged for connection to respective decoupling capacitors.

In een negende uitvoeringsvorm van de uitvinding is het aantal voedingssporen per tweede voedingsvlak ten minste vier.In a ninth embodiment of the invention, the number of feed tracks per second feed plane is at least four.

15 In een tiende uitvoeringsvorm van de uitvinding zijn de afmetingen van het tweede voedingsvlak zodanig dat dit kan worden omsloten door een omschrijvende rechthoek van voedingspennen van een geïntegreerde schakeling, waarvoor de printplaat is ingericht om mee te worden bestukt. Bij een BGA-type geïntegreerde schakeling worden de 20 voedingspennen gevormd door soldeerballen.In a tenth embodiment of the invention, the dimensions of the second power plane are such that it can be enclosed by a descriptive rectangle of power pins of an integrated circuit, for which the printed circuit board is arranged for mounting. In a BGA type integrated circuit, the 20 supply pins are formed by solder balls.

De uitvinding zal nu worden toegelicht aan de hand van de tekening, waarin: figuren 1 en 2 schematische aanzichten zijn in doorsnede, niet op schaal, van bekend veronderstelde printplaten bestukt 25 met een BGA-type geïntegreerde schakeling en ontkoppel condensatoren; figuur 3 op dezelfde wijze als in figuren 1 en 2 een uitvoeringsvorm van de printplaat volgens de uitvinding laat zien, waarbij de doorsnede links en rechts van de streeplijn C-C evenwijdig aan het doorsnedevlak is versprongen om zowel een signaal spoor als voedingsspoor 30 naast het lokale voedingsvlak in dezelfde in een patroon gevormde geleidende laag te kunnen laten zien; figuur 4 in bovenaanzicht schematisch belangrijke delen van een printplaat volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding laat zien; en 35 figuur 5 een simulatiegrafiek ten aanzien van voedingssporen laat zien.The invention will now be elucidated with reference to the drawing, in which: figures 1 and 2 are schematic cross-sectional views, not to scale, of known supposed printed circuit boards covered with a BGA type integrated circuit and decoupling capacitors; Figure 3 shows an embodiment of the printed circuit board according to the invention in the same manner as in Figures 1 and 2, wherein the cross-section to the left and right of the dashed line CC is offset parallel to the cross-sectional plane around both a signal track and a supply track 30 next to the local supply plane in the same patterned conductive layer; figure 4 shows a schematic top view of important parts of a printed circuit board according to an embodiment of the invention; and Figure 5 shows a simulation graph with respect to food traces.

1014192 41014192 4

In figuren 1 en 2 zijn schematisch en niet op schaal telkens een deel van een bekende printplaat in doorsnede getoond. De getoonde printplaatdelen zijn elk bestukt met een geïntegreerde schakeling 1 en bijbehorende ontkoppel condensatoren, waarvan er twee zijn 5 geïllustreerd, die respectievelijk met de verwijzingsgetallen 21 en 22 zijn aangeduid. In zowel figuur 1 als figuur 2 is de geïntegreerde schakeling 1 van het BGA-type, waarbij BGA staat voor Ball Grid Array. De in figuren 1 en 2 zichtbare soldeerballen zijn steeds met respectievelijk 11-16 aangegeven. De in figuren 1 en 2 getoonde printplaten zijn 10 op een aan de vakman bekende manier ingericht voor bestukking met een of meer BGA-type geïntegreerde schakelingen 1.Figures 1 and 2 show schematically, not to scale, part of a known printed circuit board in cross-section. The printed circuit board parts shown are each provided with an integrated circuit 1 and associated decoupling capacitors, two of which are illustrated 5, which are respectively indicated with reference numerals 21 and 22. In both Figure 1 and Figure 2, the integrated circuit 1 is of the BGA type, where BGA stands for Ball Grid Array. The soldering balls visible in figures 1 and 2 are always indicated with 11-16 respectively. The printed circuit boards shown in Figures 1 and 2 are arranged in a manner known to the person skilled in the art for mounting with one or more BGA-type integrated circuits 1.

De in figuur 1 geïllustreerde printplaat is aan eenzelfde oppervlak A ingericht voor bestukking met ten minste één geïntegreerde schakeling l en bijbehorende ontkoppel condensatoren 21 en 15 22, en is voorzien van een stapel van elkaar afwisselende geleidende en isolerende lagen 41-49, waarbij een van de geleidende lagen, namelijk geleidende laag 41, als een eerste voedingsvlak, in dit geval aardvlak, is ingericht, ten minste één van de andere geleidende lagen, namelijk geleidende laag 45 in een tweede voedingsvlak voorziet, en de overige 20 geleidende lagen, namelijk geleidende lagen 43, 47 en 49 in een patroon zijn gevormd en van signaal sporen zijn voorzien, die respectievelijk met de verwijzingsgetallen 431, 471, 472 en 491 zijn aangeduid.The printed circuit board illustrated in Figure 1 is arranged on the same surface A for mounting with at least one integrated circuit 1 and associated decoupling capacitors 21 and 15 22, and is provided with a stack of conductive and insulating layers 41-49 alternating with one another. the conductive layers, namely conductive layer 41, are arranged as a first supply surface, in this case earth surface, at least one of the other conductive layers, namely conductive layer 45, provides a second supply surface, and the other 20 conductive layers, namely conductive layers 43, 47 and 49 are patterned and provided with signal traces, which are designated by reference numerals 431, 471, 472 and 491, respectively.

De stapel van lagen 41-49 is voorts voorzien van met het eerste voedingsvlak 41 verbonden contactgaten 61 en 62 en van met het 25 tweede voedingsvlak verbonden verbindingsmiddelen, meer in het bijzonder ook contactgaten, namelijk 63 en 64, waarbij de contactgaten 61 en 63, en 62 en 64 zijn ingericht voor verbinding met respectievelijk ontkoppel-condensatoren 21 en 22.The stack of layers 41-49 is further provided with contact holes 61 and 62 connected to the first feed surface 41 and with connecting means connected to the second feed surface, more in particular also contact holes, namely 63 and 64, wherein the contact holes 61 and 63, and 62 and 64 are arranged for connection to decoupling capacitors 21 and 22, respectively.

Bij de bekende printplaat van figuur 1 bestaat zowel 30 het eerste voedingsvlak als het tweede voedingsvlak uit de gehele desbetreffende geleidende laag, in casu respectievelijk geleidende laag 41 en geleidende laag 45.In the known printed circuit board of figure 1, both the first supply surface and the second supply surface consist of the entire respective conductive layer, in this case conductive layer 41 and conductive layer 45, respectively.

Soldeerbal len 13 en 16 zijn door middel van contactgaten 65 en 66 met de geleidende laag 45 verbonden, terwijl soldeerbal!en 11, 35 12 en 14 respectievelijk zijn verbonden met signaalsporen 491, 472 en 471, en soldeerbal 15 door middel van contactgat 67 met signaal spoor 471 is verbonden. Voor een vakman zal het overigens duidelijk zijn dat in figuur 1 I ü 'ê 4 * ê ê, 5 slechts een klein gedeelte van de soldeerballen en signaal sporen is getoond en zichtbaar is.Solder balls 13 and 16 are connected to the conductive layer 45 through contact holes 65 and 66, while solder balls 11 and 35 12 and 14 are connected to signal tracks 491, 472 and 471, respectively, and solder ball 15 through contact hole 67 with signal track 471 is connected. It will be clear to a person skilled in the art that in figure 1 only a small part of the solder balls and signal traces is shown and is visible.

De in figuur 2 geïllustreerde printplaat is ingericht voor bestukking aan een oppervlak A met ten minste één geïntegreerde 5 schakeling 1, en aan een tegengesteld oppervlak B met bijbehorende ontkoppel condensatoren 21 en 22. Ook deze printplaat is voorzien van een stapel van elkaar afwisselende geleidende en isolerende lagen 51-57, waarbij een van de geleidende lagen, d.w.z. geleidende laag 51 als een eerste voedingsvlak is ingericht en de overige geleidende lagen 53, 55 10 en 57 in een patroon zijn gevormd en van signaal sporen zijn voorzien, die respectievelijk zijn aangegeven met de verwijzingsgetallen 531, 551, 571 en 572.The printed circuit board illustrated in figure 2 is arranged for mounting on a surface A with at least one integrated circuit 1, and on an opposite surface B with associated decoupling capacitors 21 and 22. This printed circuit board is also provided with a stack of conducting and alternating conductors. insulating layers 51-57, wherein one of the conductive layers, ie, conductive layer 51, is arranged as a first feed plane and the remaining conductive layers 53, 55 and 57 are patterned and provided with signal tracks, respectively indicated with reference numerals 531, 551, 571 and 572.

Ontkoppel condensator 21 is enerzijds direct met geleidende laag 51 verbonden en anderzijds door middel van contactgat 71 15 met soldeerbal 13, terwijl ontkoppel condensator 22 enerzijds eveneens direct met geleidende laag 51 is verbonden en anderzijds door middel van contactgat 72 met soldeerbal 16. Soldeerballen 11, 12 en 14 zijn respectievelijk met signaalsporen 571, 572 en 551 verbonden.Disconnect capacitor 21 is directly connected on the one hand with conductive layer 51 and on the other hand by means of contact hole 71 15 with solder ball 13, while decoupling capacitor 22 on the one hand is also directly connected with conductive layer 51 and on the other hand by contact hole 72 with solder ball 16. Solder balls 11, 12 and 14 are connected to signal tracks 571, 572 and 551, respectively.

In de printplaat van figuur 2 is niet in een tweede 20 voedingsvlak voorzien, maar in (niet getoonde) voedingssporen, aangezien de verbindingen voldoende kort kunnen zijn, wat niet het geval is bij de printplaat van figuur 1.In the printed circuit board of figure 2, a second supply surface is not provided, but in supply tracks (not shown), since the connections can be sufficiently short, which is not the case with the printed circuit board of figure 1.

De printplaten van figuren 1 en 2 vergelijkend, is een voordeel van de printplaat van figuur 1 dat deze is ingericht voor 25 bestukking met ten minste één geïntegreerde schakeling 1 en bijbehorende ontkoppel condensatoren 21 en 22 aan eenzelfde oppervlak A, terwijl het een voordeel van de printplaat van figuur 2 is dat met één geleidende laag en met één isolerende laag minder kan worden volstaan, omdat geen tweede voedingsvlak is vereist. Daartegenover staan vanzelfsprekend de nadelen 30 van de printplaat van figuur 1 doordat deze een tweede voedingsvlak bestaand uit de gehele desbetreffende geleidende laag 45 en bijbehorende isolerende laag 46 nodig heeft, en ten aanzien van de printplaat van figuur 2 dat bestukking met ten minste één geïntegreerde schakeling 1 en bijbehorende ontkoppel condensatoren 21 en 22 aan eenzelfde oppervlak niet 35 mogelijk is.Comparing the printed circuit boards of Figures 1 and 2, an advantage of the printed circuit board of Figure 1 is that it is arranged for mounting with at least one integrated circuit 1 and associated decoupling capacitors 21 and 22 on the same surface A, while it is an advantage of the The printed circuit board of Figure 2 is that one conductive layer and one insulating layer are less sufficient, because no second feed surface is required. On the other hand, of course, there are the drawbacks of the printed circuit board of Figure 1 in that it requires a second supply surface consisting of the entire relevant conductive layer 45 and associated insulating layer 46, and with regard to the printed circuit board of Figure 2 that mounting with at least one integrated circuit. 1 and associated decoupling capacitors 21 and 22 on the same surface are not possible.

1014192 61014192 6

Anders gezegd, is de printplaat volgens figuur 1 technisch gezien het meest gewenst, terwijl die van figuur 2 in commercieel opzicht het voordeligst is.In other words, the printed circuit board of Figure 1 is technically most desirable, while that of Figure 2 is the most commercially advantageous.

De hierna te beschrijven, in overeenstemming met de 5 onderhavige uitvinding voorgestelde printplaat combineert de voordelen van de printplaten van figuren 1 en 2, zonder dat hun genoemde respectievelijk nadelen optreden. Dat wil zeggen dat wordt voorzien in een technisch meest gewenste en commercieel voordeligste printplaat.The printed circuit board to be described hereinafter in accordance with the present invention combines the advantages of the printed circuit boards of Figures 1 and 2 without their mentioned respective drawbacks occurring. This means that a technically most desirable and most commercially advantageous printed circuit board is provided.

De in figuur 3 geïllustreerde printplaat is ingericht 10 voor bestukking aan eenzelfde oppervlak, met ten minste één geïntegreerde schakeling 1 en bijbehorende ontkoppel condensatoren 21 en 22, en is voorzien van een stapel van elkaar afwisselende geleidende en isolerende lagen 81-87, waarbij een van de geleidende lagen, geleidende laag 81, als een eerste voedingsvlak is ingericht, een van de andere geleidende lagen, 15 geleidende laag 83 in een tweede voedingsvlak voorziet en de overige geleidende lagen 85 en 87 in een patroon zijn gevormd en van signaal sporen respectievelijk 851, en 871 en 872 zijn voorzien. De stapel van lagen 81-87 is voorzien van met het eerste voedingsvlak 81 verbonden contactgaten 91 en 92 en van met het tweede voedingsvlak verbonden verbindingsmiddelen 20 die contactgaten 93 en 94 alsmede voedingssporen omvatten, van welke voedingssporen er in figuur 3 slechts één is geïllustreerd en met het verwijzingsgetal 832 is aangegeven, waarbij wordt opgemerkt dat het deel van figuur 3 rechts van de lijn CC evenwijdig versprongen is ten opzichte van het links van de lijn CC getoonde deel om zowel signaal spoor 831 als 25 voedingsspoor 832 te kunnen tonen, waarbij er in het geval van een niet versprongen doorsnede er hetzij twee signaal sporen 831, hetzij twee voedingssporen 832 zichtbaar zouden zijn. De contactgaten 91 en 92 en verbindingsmiddelen (contactgaten 93 en 94 en voedingsspoor 832) zijn ingericht voor verbinding met de ontkoppel condensatoren 21 en 22. 30 Kenmerkend voor de printplaat van figuur 3 is dat een van de in een patroon gevormde geleidende lagen, in dit geval geleidende laag 83, lokaal onder dat deel van het oppervlak A van de printplaat dat is ingericht voor bestukking met de geïntegreerde schakeling 1 in het tweede voedingsvlak 833 voorziet en voorts van voedingssporen 832 is 35 voorzien, die deel uitmaken van de verbindingsmiddelen.The printed circuit board illustrated in figure 3 is arranged for mounting on the same surface, with at least one integrated circuit 1 and associated decoupling capacitors 21 and 22, and is provided with a stack of conductive and insulating layers 81-87 alternating with one another. the conductive layers, conductive layer 81, arranged as a first feed plane, one of the other conductive layers, conductive layer 83 provides a second feed plane and the other conductive layers 85 and 87 are patterned and have signal tracks 851 respectively , and 871 and 872 are provided. The stack of layers 81-87 is provided with contact holes 91 and 92 connected to the first feed surface 81 and with connecting means 20 connected to the second feed surface which comprise contact holes 93 and 94 as well as feed tracks, of which feed tracks are only illustrated in Figure 3 and is denoted by reference numeral 832, it being noted that the portion of Figure 3 to the right of line CC is offset parallel to the portion shown to the left of line CC to show both signal track 831 and power track 832, where in the case of a non-staggered cross section, either two signal tracks 831 or two supply tracks 832 would be visible. The contact holes 91 and 92 and connecting means (contact holes 93 and 94 and supply track 832) are arranged for connection to the decoupling capacitors 21 and 22. Characteristic of the printed circuit board of figure 3 is that one of the patterned conductive layers, in this case conductive layer 83, locally below that part of the surface A of the printed circuit board arranged for mounting with the integrated circuit 1 provides in the second power plane 833 and further includes power tracks 832, which are part of the connection means.

In overeenstemming met de uitvinding is dus voorzien in een lokaal voedingsvlak 833 en voedingssporen 832 als elementen van 1014192 7 een in een patroon gevormde en van signaal sporen 831 voorzienende geleidende laag 83 in plaats van het globale en dus niet in een patroon gevormde en van signaal sporen voorziene geleidende laag 45 van de printplaat van figuur 1, terwijl in tegenstelling tot de printplaat van 5 f i guur 2 toch bestukki ng aan eenzel fde oppervl ak van de pri ntpl aat moge! i j k is.Thus, in accordance with the invention, a local supply plane 833 and supply tracks 832 as elements of 1014192 7 are provided with a patterned and patterned conductive layer 83 instead of the global and thus non-patterned and signaled signal traces 831. conductive layer 45 of the printed circuit board of figure 1, while in contrast to the printed circuit board of figure 2, it is still possible to mount on a same surface of the panel. i j k.

Anders gezegd, vereist de printplaat van figuur 1 een globaal tweede voedingsvlak, waardoor een extra geleidende en extra isolerende laag nodig zijn, vereist de printplaat van figuur 2 alleen 10 voedingssporen en geen tweede voedingsvlak, maar is bestukking aan een en hetzelfde oppervlak niet realiseerbaar, en maakt de printplaat in overeenstemming met figuur 3 wel bestukki ng aan een en hetzelfde oppervlak mogelijk en is er daarbij voorzien in een lokaal tweede voedingsvlak en voedingssporen, let wel als onderdeel van een in een patroon gevormd en 15 van signaalsporen voorziene geleidende laag, waardoor geen extra geleidende laag en bijbehorende extra isolerende laag nodig zijn.In other words, the printed circuit board of Figure 1 requires a global second feed surface, which requires an additional conductive and extra insulating layer, the printed circuit board of Figure 2 requires only 10 feed tracks and no second feed surface, but mounting on one and the same surface is not feasible, and in accordance with Figure 3, the printed circuit board allows mounting on one and the same surface and there is provided a local second feed plane and feed tracks, however as part of a patterned and signal-tracked conductive layer, whereby no additional conductive layer and associated additional insulating layer are required.

Wanneer de geleidende laag 83 die in het lokale tweede voedingsvlak 833 voorziet tevens voorziet in het oppervlak A van de printplaat dat is ingericht voor bestukking met een geïntegreerde 20 schakeling 1 bestaan de verbindingsmiddelen uit voedingssporen 832 omdat dan contactgaten 93 en 94 niet zijn vereist.When the conductive layer 83 providing the local second power plane 833 also provides the surface A of the printed circuit board arranged for mounting with an integrated circuit 1, the connection means consist of power tracks 832 because then contact holes 93 and 94 are not required.

Figuur 4 laat in bovenaanzicht schematisch de onderlinge positionering, respectievelijk verbinding van een BGA-type geïntegreerde schakeling 1, ontkoppel condensatoren 23 en lokaal voedingsvlak 833 voorzien 25 van voedingssporen 834 zien. Van de getoonde soldeerballen zijn er enkele met het verwijzingsgetal 17 aangegeven, en enkele contactgaten met het verwijzingsgetal 98, welke contactgaten 98 dienen voor out-fanning van signaallijnen, wat volgens de uitvinding mogelijk is doordat het tweede voedingsvlak ter plaatse van de contactgaten 98 is onderbroken. Dankzij 30 het lokale voedingsvlak 833 met meervoudige voedingssporen 834 voor verbinding met de condensatoren 834 nabij de geïntegreerde schakeling 1 wordt toch voorzien in een solide vermogensverdeling. De spanning over de ontkoppel condensatoren 23 is stabiel met betrekking tot het aardvlak (81 in figuur 3). Doordat de voedingssporen 834 naar het lokale voedings-35 vlak 833 kort zijn, wordt slechts een gering elektromagnetisch veld opgewekt en zal aldus de spanning stabiel zijn. Ook ten gevolge van het feit dat slechts een gering elektromagnetisch veld binnen het lokale L Ü t. 4 ' J 2 8 voedingsvlak 833 kan worden opgewekt, garandeert dat vermogensverdeling naar de verschillende voedingssoldeerballen van de soldeerballen 17 optimaal is.Figure 4 schematically shows, in plan view, the mutual positioning or connection of a BGA-type integrated circuit 1, decoupling capacitors 23 and local supply surface 833 provided with supply tracks 834. Of the solder balls shown, some are indicated with the reference number 17, and some contact holes with the reference number 98, which contact holes 98 serve for outfanning signal lines, which according to the invention is possible because the second supply surface at the location of the contact holes 98 is interrupted . Thanks to the local supply plane 833 with multiple supply tracks 834 for connection to the capacitors 834 near the integrated circuit 1, a solid power distribution is nevertheless provided. The voltage across the decoupling capacitors 23 is stable with respect to the ground plane (81 in Figure 3). Since the supply tracks 834 to the local supply plane 833 are short, only a small electromagnetic field is generated and thus the voltage will be stable. Also due to the fact that only a small electromagnetic field within the local Lüt. 4 'J 2 8 supply surface 833 can be generated, ensures that power distribution to the various supply solder balls of the solder balls 17 is optimal.

Het lokale voedingsvlak 833 hoeft geen massieve 5 koperlaag te zijn, maar kan bijvoorbeeld bestaan uit een maaswerk. Voorts hoeft het lokale voedingsvlak 833 niet door een enkele geleidende laag te zijn gevormd, maar kan een aantal geleidende lagen voorzien in een aantal lokale vermogensdeelvlakken dat door middel van respectieve contactgaten onderling is verbonden om één lokaal vermogensvlak te vormen. 10 Door het tweede voedi ngsvl ak te splitsen en aan te sluiten op verschillende voedingsvlakken, via desbetreffende contactgaten en verbindingsmiddelen, zal duidelijk zijn dat een geïntegreerde schakeling van verschillende voedingsspanningen kan worden voorzien.The local feed surface 833 does not have to be a solid copper layer, but can for instance consist of a mesh. Furthermore, the local power plane 833 need not be formed by a single conductive layer, but a plurality of conductive layers may provide a number of local power sub-planes interconnected by respective contact holes to form one local power plane. By splitting the second power supply and connecting it to different supply surfaces, via corresponding contact holes and connecting means, it will be clear that an integrated circuit can be provided with different supply voltages.

In tegenstelling tot het genoemde Amerikaanse octrooi, 15 hoeven in de printplaat volgens de uitvinding geen TT-filters te worden toegepast of andere verbindingscomponenten, omdat het tweede voedi ngsvl ak en de voedingsvlakken waarmee dit moet worden verbonden via de betreffende contactgaten en verbindingsmiddelen zich op verschillende lagen van de printplaat uitstrekken.Contrary to the aforementioned US patent, TT-filters or other connecting components do not have to be used in the printed circuit board according to the invention, because the second power plane and the power surfaces to which it is to be connected via the respective contact holes and connection means layers of the circuit board.

20 Het zal duidelijk zijn dat met de printplaat volgens de uitvinding de toepassing van globale voedingsvlakken zoveel mogelijk wordt vermeden, waardoor het aantal lagen van de printplaat zo klein mogelijk kan worden gehouden, hetgeen een duidelijk economisch voordeel biedt.It will be clear that with the printed circuit board according to the invention the use of global feed surfaces is avoided as much as possible, so that the number of layers of the printed circuit board can be kept as small as possible, which offers a clear economic advantage.

25 In figuur 4 zijn zeven ontkoppel condensatoren 23 en respectieve voedingssporen 834 getoond, maar ook een lager aantal kan in de voordelige effecten van de onderhavige uitvinding voorzien. Het kan van voordeel zijn vier of meer voedingssporen 834 te gebruiken.In Figure 4, seven decoupling capacitors 23 and respective power tracks 834 are shown, but a lower number may also provide the beneficial effects of the present invention. It may be advantageous to use four or more power tracks 834.

De invloed van het aantal voedi ngssporen 834, de 30 weerstand per voedingsspoor 834 en de inductie van de voedingssporen 834 zijn aanschouwelijk gemaakt in de in figuur 5 getoonde simulatiegrafiek, waarin de X-as het aantal voedi ngssporen 834 aangeeft en de Y-as de hoeveelheid ruis die door dynamisch stroomverbruik van de geïntegreerde schakeling 1 wordt veroorzaakt. De standaardkromme vertegenwoordigt een 35 standaardsituatie met variërend aantal voedingssporen 834. De grootste verschillen worden gevonden, wanneer slechts een klein aantal van 1-3 voedi ngssporen 834 wordt gebruikt. De 2*R-kromme toont de situatie, waarin 1014192 9 de voedingssporen 834 tweemaal de weerstand van de voedingssporen 834 van de standaardkromme hebben. De 2*L-kromme laat de situatie zien, waarin de voedingssporen 834 twee keer de inductantie van de voedingssporen 834 van de standaardkromme hebben. Uit de krommen blijkt dat inductantie 5 belangrijker is dan weerstand, waarbij wordt opgemerkt dat dunnere sporen een hogere weerstand hebben en dat langere sporen een hogere inductantie hebben. Zoals te verwachten gaat de voorkeur dus uit naar korte voedingssporen 834.The influence of the number of food tracks 834, the resistance per power track 834 and the induction of the power tracks 834 are illustrated in the simulation graph shown in figure 5, in which the X-axis indicates the number of food tracks 834 and the Y-axis the amount of noise caused by dynamic power consumption of the integrated circuit 1. The standard curve represents a standard situation with varying number of food tracks 834. The greatest differences are found when only a small number of 1-3 food tracks 834 are used. The 2 * R curve shows the situation where 1014192 9 the power tracks 834 have twice the resistance of the power tracks 834 of the standard curve. The 2 * L curve shows the situation where the power tracks 834 have twice the inductance of the power tracks 834 of the standard curve. The curves show that inductance 5 is more important than resistance, noting that thinner tracks have a higher resistance and longer tracks have a higher inductance. Not surprisingly, preference is therefore given to short feed tracks 834.

Een mechanisch analogon van het lokale voedingsvlak 10 833 met voedingssporen 834 verbonden met ontkoppel condensatoren 23 is een trampoline. Alle kennis omtrent een trampoline kan dus door de vakman worden vertaald naar het lokale voedingsvlak.A mechanical analog of the local power plane 10 833 with power tracks 834 connected to decoupling capacitors 23 is a trampoline. All knowledge about a trampoline can therefore be translated by the professional to the local food level.

De uitvinding is niet beperkt tot BGA-type geïntegreerde schakelingen maar kan ook worden toegepast op bijvoorbeeld QFP-type 15 geïntegreerde schakelingen, waarbij QFP staat voor Quad Flat Package, en ook op andere types.The invention is not limited to BGA type integrated circuits, but can also be applied to, for example, QFP type 15 integrated circuits, where QFP stands for Quad Flat Package, as well as other types.

De afmetingen van het lokale tweede voedingsvlak kunnen zodanig zijn dat dit kan worden omsloten door een voedingspennen van een geïntegreerde schakeling, waarvoor de printplaat is ingericht om mee te 20 worden bestukt, omschrijvende rechthoek.The dimensions of the local second supply plane can be such that it can be enclosed by a supply pins of an integrated circuit, for which the printed circuit board is arranged to be mounted, descriptive rectangle.

De printplaat volgens de uitvinding kan met voordeel worden toegepast in een enkelchipskabelmodem en andere elektronische inrichtingen.The printed circuit board according to the invention can advantageously be used in a single-chip cable modem and other electronic devices.

10141921014192

Claims

A printed circuit board arranged for mounting on the same surface with at least one integrated circuit and associated decoupling capacitors, and provided with a stack of conductive and insulating layers alternating with one another, one of the conductive layers being arranged as a first supply surface, at least one of the other conductive layers provides a second feed plane, and the other conductive layers are patterned and provided with signal tracks, the stack of layers having contact holes connected to the first feed plane and with second feed plane connected connection means, which contact holes and connection means are arranged for connection to decoupling capacitors, characterized in that at least one of the patterned conductive layers is locally below that part of the said surface of the printed circuit board which is arranged for mounting with a integrated circuit in at least e provides a second feeding surface and further feeding tracks comprising at least part of the connecting means.

2. Printed circuit board according to claim 1, characterized in that the first supply plane is an earth plane.

Printed circuit board according to claim 1 or 2, characterized in that the first feed surface consists of the entire respective conductive layer.

Printed circuit board according to one or more of the preceding claims, characterized in that the first supply surface is formed by the conductive layer on the said surface of the printed circuit board for mounting with the at least one integrated circuit and associated decoupling capacitors. opposite surface of the circuit board.

Circuit board according to one or more of the preceding claims, characterized in that a second feed surface occupies part of one of the patterned conductive layers.

Printed circuit board according to one or more of claims 1 to 4, characterized in that a second feed surface is composed of respective parts of two or more of the patterned conductive layers. ? o *? .i 1 Λ n f tj? 4 i V C

Printed circuit board according to claim 6, characterized in that the respective parts are interconnected through contact holes in the stack of layers.

Circuit board according to one or more of the preceding claims, characterized in that it is arranged for mounting with one or more BGA type integrated circuits.

Circuit board according to one or more of the preceding claims, characterized in that the connecting means are provided with contact holes in the stack of layers, respectively, connected to the supply tracks and arranged for connection to respective decoupling capacitors.

Printed circuit board according to one or more of the preceding claims, characterized in that the number of feed tracks per second feed surface is at least four.

Printed circuit board according to one or more of the preceding claims, characterized in that the dimensions of the second supply plane are such that it can be enclosed by a descriptive rectangle of integrated circuit supply pins, for which the printed circuit board is arranged to be stuffed.

A printed circuit board according to any one of the preceding claims.

Method for mounting a printed circuit board, characterized in that a printed circuit board according to one or more of claims 1-11 is used.

Electronic device, characterized in that it is equipped with an assembled printed circuit board according to claim 12.

Electronic device according to claim 14, characterized in that it is a modem. 1014192