(57)【要約】      （修正有）【課題】基板内に併設された複数の回路間において、所定の高周波帯域における電源を介したノイズ成分の干渉を減少できるモジュール基板を提供する。【解決手段】基板１００内に併設された複数の回路間において電源を共有する際に、電源の供給側正極層１１と消費側正極層２１とを接続するための正極線路３１と、供給側正極層１１と正極線路３１とを接続する供給側正極ビア４１と、消費側正極層２１と正極線路３１とを接続する消費側正極ビア５１と、供給側負極層１２と消費側負極層２２とを接続する負極線路３２と、供給側負極層１２と負極線路３２とを接続する供給側負極ビア４２と、消費側負極層２２と負極線路３２とを接続する消費側負極ビア５２と、供給側正極ビア４１が供給側正極層１１を越えた長さで形成された供給側正極オープンスタブ６１と、消費側正極ビア５１が消費側正極層２１を越えた長さで形成さた消費側正極オープンスタブ７１とを有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源の供給側第１電極層と供給側第２電極層とを含んで構成される供給側電源層と、電源の消費側第１電極層と消費側第２電極層とを含んで構成される消費側電源層と、前記供給側第１電極層と前記消費側第１電極層とを接続するための線路となる第１線路と、前記供給側第１電極層と前記第１線路とを接続する供給側第１接続ビアと、前記消費側第１電極層と前記第１線路とを接続する消費側第１接続ビアと、を有し、さらに、
前記供給側第２電極層と前記消費側第２電極層とを接続するための線路となる第２線路と、前記供給側第２電極層と前記第２線路とを接続する供給側第２接続ビアと、前記消費側第２電極層と前記第２線路とを接続する消費側第２接続ビアと、を有し、
前記供給側第１接続ビアが前記供給側第１電極層を越えた長さで形成されてなる供給側第１オープンスタブと、前記消費側第１接続ビアが前記消費側第１電極層を越えた長さで形成されてなる消費側第１オープンスタブとを有することを特徴とするモジュール基板。
【請求項２】
電源の供給側第１電極層と供給側第２電極層とを含んで構成される供給側電源層と、電源の消費側第１電極層と消費側第２電極層とを含んで構成される消費側電源層と、前記供給側第１電極層と前記消費側第１電極層とを接続するための線路となる第１線路と、前記供給側第１電極層と前記第１線路とを接続する供給側第１接続ビアと、前記消費側第１電極層と前記第１線路とを接続する消費側第１接続ビアと、を有し、さらに、
前記供給側第２電極層と前記消費側第２電極層とを接続するための線路となる第２線路と、前記供給側第２電極層と前記第２線路とを接続する供給側第２接続ビアと、前記消費側第２電極層と前記第２線路とを接続する消費側第２接続ビアと、を有し、
前記供給側第２接続ビアが前記供給側第２電極層を越えた長さで形成されてなる供給側第２オープンスタブと、前記消費側第２接続ビアが前記消費側第２電極層を越えた長さで形成されてなる消費側第２オープンスタブとを有することを特徴とするモジュール基板。
【請求項３】
電源の供給側第１電極層と供給側第２電極層とを含んで構成される供給側電源層と、電源の消費側第１電極層と消費側第２電極層とを含んで構成される消費側電源層と、前記供給側第１電極層と前記消費側第１電極層とを接続するための線路となる第１線路と、前記供給側第１電極層と前記第１線路とを接続する供給側第１接続ビアと、前記消費側第１電極層と前記第１線路とを接続する消費側第１接続ビアと、を有し、さらに、
前記供給側第２電極層と前記消費側第２電極層とを接続するための線路となる第２線路と、前記供給側第２電極層と前記第２線路とを接続する供給側第２接続ビアと、前記消費側第２電極層と前記第２線路とを接続する消費側第２接続ビアと、を有し、
前記供給側第１接続ビアが前記供給側第１電極層を越えた長さで形成されてなる供給側第１オープンスタブと、前記消費側第１接続ビアが前記消費側第１電極層を越えた長さで形成されてなる消費側第１オープンスタブと、前記供給側第２接続ビアが前記供給側第２電極層を越えた長さで形成されてなる供給側第２オープンスタブと、前記消費側第２接続ビアが前記消費側第２電極層を越えた長さで形成されてなる消費側第２オープンスタブとを有することを特徴とするモジュール基板。
【請求項４】
前記第１線路と前記第２線路との間に誘電体を挟むことによりデカップリングコンデンサを構成したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のモジュール基板。
【請求項５】
前記第１線路と前記第２線路を配線により構成したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のモジュール基板。
【請求項６】
多層基板の積層内部に含まれることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のモジュール基板。
【請求項７】
半導体装置を備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のモジュール基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モジュール基板の一部に形成された島状の回路に電力を供給するにあたり、ディファレンシャルモード及びコモンモードの双方のノイズ成分の干渉を減少できるモジュール基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、数ＧＨｚの高周波を取り扱う無線通信回路と、情報処理を行うデジタル回路とを混載したモジュール基板において、デジタル回路において発生するスイッチングノイズが無線通信回路において干渉し、不具合を発生することが問題となってきている。
【０００３】
電源の供給側と、マイクロコンピュータ等の消費側素子との間においてデカップリングを実現するために、電源の両極間にバイパスコンデンサを配するとともに、当該バイパスコンデンサと供給側電源との間に、中央部に開放端を形成したＴ型の３端子形状の配線を接続した実装基板が下記特許文献１に示されている。
【０００４】
特許文献１に記載されている実装基板によれば、Ｔ型の中央部の接続点から開放端までの寸法を、マイクロコンピュータ等の消費側素子が発するノイズの波長λの１／４の長さに設定することにより、Ｔ型の配線の中央部の接続点にノイズの波長と逆位相の電流が流れ込むので、ノイズ成分を相殺することができるとしている。
【０００５】
また、信号伝送路の途中に実装基板のスルーホールを利用したスタブを形成し、当該スタブの他端に調整用伝送路を接続し、前記スルーホールのスタブ長と前記調整用伝送路の長さとの合計が、伝送信号の波長λに対して１／４の長さとなるように設定した実装基板が下記特許文献２に示されている。
【０００６】
特許文献２に記載されている実装基板によれば、スルーホールを利用したスタブを容量性として、当該スタブの他端に調整用伝送路を接続せずに開放端とした場合には、帯域阻止フィルタとして機能する旨の記載がなされている。また、スルーホールを利用したスタブの他端に調整用伝送路を接続し、当該調整用伝送路の長さを使用する周波数の波長に合わせることで、使用周波数での伝送特性を平坦化することができる旨の記載がなされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−１４０２１０号公報
【特許文献２】特開２００８−９１７０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１及び特許文献２に記載されている実装基板では、ディファレンシャルモードノイズの成分を相殺することができるが、同相のコモンモードノイズの成分に対しては効果か少ないという問題点を生じている。
【０００９】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、モジュール基板内に併設されている複数の回路間において、所定の高周波帯域における電源を介したディファレンシャルモード及びコモンモードの双方のノイズ成分の干渉を減少させることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を解決する本発明の第１態様に係るモジュール基板は、
電源の供給側第１電極層と供給側第２電極層とを含んで構成される供給側電源層と、電源の消費側第１電極層と消費側第２電極層とを含んで構成される消費側電源層と、前記供給側第１電極層と前記消費側第１電極層とを接続するための線路となる第１線路と、前記供給側第１電極層と前記第１線路とを接続する供給側第１接続ビアと、前記消費側第１電極層と前記第１線路とを接続する消費側第１接続ビアと、を有し、さらに、
前記供給側第２電極層と前記消費側第２電極層とを接続するための線路となる第２線路と、前記供給側第２電極層と前記第２線路とを接続する供給側第２接続ビアと、前記消費側第２電極層と前記第２線路とを接続する消費側第２接続ビアと、を有し、
前記供給側第１接続ビアが前記供給側第１電極層を越えた長さで形成されてなる供給側第１オープンスタブと、前記消費側第１接続ビアが前記消費側第１電極層を越えた長さで形成されてなる消費側第１オープンスタブとを有することを特徴とする。
【００１１】
上記目的を解決する本発明の第２態様に係るモジュール基板は、
電源の供給側第１電極層と供給側第２電極層とを含んで構成される供給側電源層と、電源の消費側第１電極層と消費側第２電極層とを含んで構成される消費側電源層と、前記供給側第１電極層と前記消費側第１電極層とを接続するための線路となる第１線路と、前記供給側第１電極層と前記第１線路とを接続する供給側第１接続ビアと、前記消費側第１電極層と前記第１線路とを接続する消費側第１接続ビアと、を有し、さらに、
前記供給側第２電極層と前記消費側第２電極層とを接続するための線路となる第２線路と、前記供給側第２電極層と前記第２線路とを接続する供給側第２接続ビアと、前記消費側第２電極層と前記第２線路とを接続する消費側第２接続ビアと、を有し、
前記供給側第２接続ビアが前記供給側第２電極層を越えた長さで形成されてなる供給側第２オープンスタブと、前記消費側第２接続ビアが前記消費側第２電極層を越えた長さで形成されてなる消費側第２オープンスタブとを有することを特徴とする。
【００１２】
上記目的を解決する本発明の第３態様に係るモジュール基板は、
電源の供給側第１電極層と供給側第２電極層とを含んで構成される供給側電源層と、電源の消費側第１電極層と消費側第２電極層とを含んで構成される消費側電源層と、前記供給側第１電極層と前記消費側第１電極層とを接続するための線路となる第１線路と、前記供給側第１電極層と前記第１線路とを接続する供給側第１接続ビアと、前記消費側第１電極層と前記第１線路とを接続する消費側第１接続ビアと、を有し、さらに、
前記供給側第２電極層と前記消費側第２電極層とを接続するための線路となる第２線路と、前記供給側第２電極層と前記第２線路とを接続する供給側第２接続ビアと、前記消費側第２電極層と前記第２線路とを接続する消費側第２接続ビアと、を有し、
前記供給側第１接続ビアが前記供給側第１電極層を越えた長さで形成されてなる供給側第１オープンスタブと、前記消費側第１接続ビアが前記消費側第１電極層を越えた長さで形成されてなる消費側第１オープンスタブと、前記供給側第２接続ビアが前記供給側第２電極層を越えた長さで形成されてなる供給側第２オープンスタブと、前記消費側第２接続ビアが前記消費側第２電極層を越えた長さで形成されてなる消費側第２オープンスタブとを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の第１〜第３態様に係るモジュール基板によれば、供給側第１接続ビアが供給側第１電極層を越えた長さで形成されてなる供給側第１オープンスタブと、消費側第１接続ビアが消費側第１電極層を越えた長さで形成されてなる消費側第１オープンスタブとを有する構成（第１態様）、供給側第２接続ビアが供給側第２電極層を越えた長さで形成されてなる供給側第２オープンスタブと、消費側第２接続ビアが消費側第２電極層を越えた長さで形成されてなる消費側第２オープンスタブとを有する構成（第２態様）、又は、それらを両方を有する構成（第３態様）としたので、モジュール基板内に併設されている複数の回路間において、ディファレンシャルモード及びコモンモードの双方のノイズ成分が、電源を介して干渉する不具合を減少させることができる。
【００１４】
こうした本発明のモジュール基板は、線路から延びる接続ビアを延長することでフィルタを形成することができるので、簡略な構成で、特段の製造工程を増やすことなく、各回路間においてノイズ成分が干渉する不具合を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】島状に分離された無線通信回路が形成されている本発明に係るモジュール基板の一例を示す平面図である。
【図２】図１に示したモジュール基板のＡ−Ａ’断面を表した正面断面図の一例である。
【図３】図１に示したモジュール基板のＡ−Ａ’断面を表した正面断面図の他の一例である。
【図４】図１に示したモジュール基板のＡ−Ａ’断面を表した正面断面図の他の一例である。
【図５】図１に示したモジュール基板のＡ−Ａ’断面を表した正面断面図の他の一例である。
【図６】図１に示したモジュール基板のＡ−Ａ’断面を表した正面断面図の他の一例である。
【図７】図１に示したモジュール基板のＡ−Ａ’断面を表した正面断面図の他の一例である。
【図８】図１に示したモジュール基板のＡ−Ａ’断面を表した正面断面図の他の一例である。
【図９】図１に示したモジュール基板のＡ−Ａ’断面を表した正面断面図の他の一例である。
【図１０】図２に示した線路素子、各接続ビア、各オープンスタブを含む回路において、コモンモードノイズに対する等価回路を表す図である。
【図１１】図１０に示した等価回路の挿入損失Ｓ２１の計算結果を表す周波数特性図である。
【図１２】島状に分離された無線通信回路が形成されている比較例に係るモジュール基板の平面図である。
【図１３】図１２に示したモジュール基板のＢ−Ｂ’断面を表した正面断面図である。
【図１４】図１３に示したモジュール基板に形成されている各接続ビアを含む回路において、ディファレンシャルモードノイズに対する等価回路を示す図である。
【図１５】図１４に示した等価回路の挿入損失Ｓ２１の計算結果を表す周波数特性図である。
【図１６】図１４に示した回路の線路素子にデカップリングコンデンサを形成した場合のディファレンシャルモードノイズに対する等価回路を示す図である。
【図１７】図１６に示した等価回路の挿入損失Ｓ２１の計算結果を表す周波数特性図である。
【図１８】図１４に示した回路において、コモンモードノイズに対する等価回路を表す図である。
【図１９】図１８に示した等価回路の挿入損失Ｓ２１の計算結果を表す周波数特性図である。
【図２０】図１６に示した回路において、コモンモードノイズに対する等価回路を表す図である。
【図２１】図２０に示した等価回路の挿入損失Ｓ２１の計算結果を表す周波数特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明のモジュール基板の構成とその作用について、図を参照して説明する。なお、本発明は下記の実施形態に限定されるものではない。
【００１７】
図１は、平面視右上に島状に分離された無線通信回路が形成されている本発明に係るモジュール基板の平面図である。図２〜図９は、図１に示したモジュール基板のＡ−Ａ’断面を表した正面断面図である。なお、図２〜図７は、モジュール基板を構成する線路が表面に表れている基板態様であり、図８及び図９は、モジュール基板を構成する線路が積層内部に含まれる基板態様である。
【００１８】
図１に示すように、モジュール基板１００には、デジタル回路１０（電源の供給側回路。）と、モジュール基板１００の一部においてデジタル回路１０から分離して島状に形成されている無線通信回路２０（電源の消費側回路。）とが配置されている。そして、このモジュール基板１００において、デジタル回路１０の領域の内部に形成されている供給側電源層から、無線通信回路２０の消費側電源層に電力を供給するための線路素子３０が配置されている。
【００１９】
デジタル回路１０は、例えばマイクロプロセッサやＩ／Ｏを備える回路であり、各周波数のスイッチングノイズを発している。無線通信回路２０は、例えばＢｌｕｅｔｏｏｔｈや無線ＵＳＢ、無線ＬＡＮ等の数ＧＨｚの信号を扱う通信回路である。無線ＬＡＮのＩＥＥＥ８０２．１１ａでは、キャリア周波数が５．６ＧＨｚ程で、信号帯域が２０ＭＨｚ程に規定されており、ＩＥＥＥ８０２．１１ｇでは、キャリア周波数が２．４ＧＨｚ程で、信号帯域が２０ＭＨｚ程に規定されている。なお、今後も、キャリア周波数の高周波化や信号帯域の広帯域化が進められている。
【００２０】
近年では、無線通信回路２０の小型化と消費電力の省力化が進められており、マイクロプロセッサ等を搭載したデジタル回路１０の一部に無線通信回路２０を配置することが可能となっている。この場合、装置全体を小型化するためにも、無線通信回路２０において消費する電力の電源は、同一のモジュール基板１００のデジタル回路１０に供給されている電源と共用することが好ましい。
【００２１】
しかし、無線通信回路２０においては、微弱な信号の送受信と処理とを行うので、スイッチングノイズが多く発生するデジタル回路１０と電源を共有すると、デジタル回路１０と無線通信回路２０との間でスイッチングノイズが干渉して、無線信号の送受信が行いにくくなるという不具合を生ずる。
【００２２】
そこで、本発明では、図２の断面図に示すように、モジュール基板１００の供給側電源層１４と、無線通信回路２０の消費側電源層２４との間においてデカップリング効果を向上させるための線路素子３０と、当該線路素子３０と各電極とを接続する接続ビアと、当該各接続ビアの先端を延長して形成したオープンスタブとを配置して組み合わせることで、電源のデカップリング効果を向上させている。
【００２３】
図２に示すモジュール基板１００において、デジタル回路１０の領域の内部には、供給側正極層１１（供給側第１電極層という。）及び供給側負極層１２（供給側第２電極層という。）から構成される供給側電源層１４が形成されている。他方、無線通信回路２０の領域の内部には、消費側正極層２１（消費側第１電極層という。）及び消費側負極層２２（消費側第２電極層という。）から構成される消費側電源層２４が形成されている。
【００２４】
供給側電源層１４と消費側電源層２４とを接続している線路素子３０は、供給側正極層１１と消費側正極層２１とを接続するための正極線路３１（第１線路という。）と、供給側負極層１２と消費側負極層２２とを接続するための負極線路３２（第２線路という。）とを備えている。図２に示す実施形態では、線路素子３０を構成する正極線路３１及び負極線路３２は、モジュール基板１００の表面に形成されているが、本発明は線路素子３０がモジュール基板１００の表面に形成されている形態に限定するものではない（図８を参照）。
【００２５】
正極線路３１と負極線路３２との間には、誘電体３３を配置してある。このように、正極線路３１と負極線路３２との間に誘電体３３を挟むことで、線路素子３０がデカップリングコンデンサとして機能するように構成してある。なお、図２に示したような線路素子３０に形成したデカップリングコンデンサに代えて、高周波用の単体のコンデンサを用いることも可能である。
【００２６】
供給側正極層１１と正極線路３１とは、モジュール基板１００の垂直方向に向けて形成した供給側正極ビア４１（供給側第１接続ビアという。）により接続されており、当該供給側正極ビア４１と供給側正極層１１との接続点から先には、当該供給側正極ビア４１が供給側正極層１１を越えた長さで形成されてなる供給側正極オープンスタブ６１（供給側第１オープンスタブという。）が設けられている。
【００２７】
また、正極線路３１と消費側正極層２１とは、モジュール基板１００の垂直方向に向けて形成した消費側正極ビア５１（消費側第１接続ビアという。）により接続されており、当該消費側正極ビア５１と消費側正極層２１との接続点から先には、当該消費側正極ビア５１が消費側正極層２１を越えた長さで形成されてなる消費側正極オープンスタブ７１（消費側第１オープンスタブという。）が設けられている。
【００２８】
また、供給側負極層１２と負極線路３２とは、モジュール基板１００の垂直方向に向けて形成した供給側負極ビア４２（供給側第２接続ビアという。）により接続されており、当該供給側負極ビア４２と供給側負極層１２との接続点から先には、当該供給側負極ビア４２が供給側負極層１２を越えた長さで形成されてなる供給側負極オープンスタブ６２（供給側第２オープンスタブという。）が設けられている。
【００２９】
また、負極線路３２と消費側負極層２２とは、モジュール基板１００の垂直方向に向けて形成した消費側負極ビア５２（消費側第２接続ビアという。）により接続されており、当該消費側負極ビア５２と消費側負極層２２との接続点から先には、当該消費側負極ビア５２が消費側負極層２２を越えた長さで形成されてなる消費側負極オープンスタブ７２（消費側第２オープンスタブという。）が設けられている。
【００３０】
ここで、「接続点」とは、ビア４１，５１，４２，５２と、正極層１１，２１又は負極層１２，２２とが電気的に接続する箇所であり、「接続点から先に」とは、図２に示すように、接続点を越えてさらに深い方向のことである。また、例えば「供給側正極ビア４１が供給側正極層１１を越えた長さで形成されてなる」とは、図２に示すように、ビアが接続点を越えてさらに深い方向に形成され、オープンスタブを構成することを意味している。
【００３１】
このときのオープンスタブの長さは、後述するように、モジュール基板の誘電体の比誘電率ε、減衰させるノイズの波長λ、さらには他のオープンスタブ長Ｌ等を考慮して設定される。この長さを調整することにより、例えば電源電圧変動の位相をシフトさせて電磁放射等を低減させることができる。
【００３２】
以上のように、図２に示す態様のモジュール基板１００は、電源の供給側第１電極層１１と供給側第２電極層１２とを含んで構成される供給側電源層１４と、電源の消費側第１電極層２１と消費側第２電極層２２とを含んで構成される消費側電源層２４と、供給側第１電極層１１と消費側第１電極層２１とを接続するための線路となる第１線路３１と、供給側第１電極層１１と第１線路３１とを接続する供給側第１接続ビア４１と、消費側第１電極層２１と第１線路３１とを接続する消費側第１接続ビア５１と、を有している。
【００３３】
さらに、このモジュール基板１００は、供給側第２電極層１２と消費側第２電極層２２とを接続するための線路となる第２線路３２と、供給側第２電極層１２と第２線路３２とを接続する供給側第２接続ビア４２と、消費側第２電極層２２と第２線路３２とを接続する消費側第２接続ビア５２とを有している。
【００３４】
そして、このモジュール基板１００には、供給側第１接続ビア４１が供給側第１電極層１１を越えた長さで形成されてなる供給側第１オープンスタブ６１と、消費側第１接続ビア５１が消費側第１電極層２１を越えた長さで形成されてなる消費側第１オープンスタブ７１と、供給側第２接続ビア４２が供給側第２電極層１２を越えた長さで形成されてなる供給側第２オープンスタブ６２と、消費側第２接続ビア５２が消費側第２電極層２２を越えた長さで形成されてなる消費側第２オープンスタブ７２と、を有している。
【００３５】
こうした態様からなるモジュール基板１００は、そのモジュール基板に併設されている複数の回路間において、ディファレンシャルモード及びコモンモードの双方のノイズ成分が、電源を介して干渉する不具合を減少させることができる。そして、線路素子の接続ビアを延長することでフィルタを形成することができるので、簡略な構成で、特段の製造工程を増やすことなく、各回路間においてノイズが干渉する不具合を低減することができる。
【００３６】
特に、この態様において、第１線路３１と第２線路３２との間に誘電体３３を挟むことによりデカップリングコンデンサ３０を構成していることが好ましく、前記の不具合をより効果的に減少させることができる。なお、線路素子として好ましいデカップリング素子は、ＬＩＬＣ（Ｌｏｗ−Ｉｍｐｅｄａｎｃｅ−Ｌｉｎｃｅ−Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ）等の線路型の低インピーダンスなデカップリング素子を指す。こうしたデカップリングコンデンサ３０を用いた場合、上記したオープンスタブの長さを調整して位相をシフトさせてもよいし、異なる比誘電率の誘電体３３を用いて位相をシフトさせてもよい。
【００３７】
次に、他の態様のモジュール基板について説明する。
【００３８】
図３に示すモジュール基板１０１は、図２に示すモジュール基板１００から供給側第２オープンスタブ６２と消費側第２オープンスタブ７２を省いたものであり、それ以外は図２に示すモジュール基板１００と同様の態様である。
【００３９】
図４に示すモジュール基板１０２は、図２に示すモジュール基板１００から供給側第１オープンスタブ６１と消費側第１オープンスタブ７１を省いたものであり、それ以外は図２に示すモジュール基板１００と同様の態様である。
【００４０】
図５に示すモジュール基板１０３は、図２に示すモジュール基板１００において、第１線路３１と第２線路３２との間に挟まれた誘電体３３を省いたものであり、それ以外は図２に示すモジュール基板１００と同様の態様である。この場合において、第１線路３１はどのように設けてもよく、例えばジャンパー線等であってもよい。
【００４１】
図６に示すモジュール基板１０４は、図５に示すモジュール基板１０３から供給側第２オープンスタブ６２と消費側第２オープンスタブ７２を省いたものであり、それ以外は図５に示すモジュール基板１０３と同様の態様である。
【００４２】
図７に示すモジュール基板１０５は、図５に示すモジュール基板１０３から供給側第１オープンスタブ６１と消費側第１オープンスタブ７１を省いたものであり、それ以外は図５に示すモジュール基板１０３と同様の態様である。
【００４３】
図８に示すモジュール基板１０６は、図２に示すモジュール基板１００において、モジュール基板を構成する各線路や電極層が積層内部に含まれる基板態様である。それ以外は、図２に示すモジュール基板１００と同様の態様である。
【００４４】
図９に示すモジュール基板１０７は、図５に示すモジュール基板１０３において、モジュール基板を構成する各線路や電極層が積層内部に含まれる基板態様である。それ以外は、図２に示すモジュール基板１００と同様の態様である。
【００４５】
以上の各態様に係るモジュール基板１０１〜１０７においても、上記の図２のモジュール基板１００の場合と同様、モジュール基板に併設されている複数の回路間において、ディファレンシャルモード及びコモンモードの双方のノイズ成分が、電源を介して干渉する不具合を減少させることができる。そして、線路素子の接続ビアを延長することでフィルタを形成することができるので、簡略な構成で、特段の製造工程を増やすことなく、各回路間においてノイズが干渉する不具合を低減することができる。
【実施例】
【００４６】
次に、本発明のモジュール基板について具体的に説明する。
【００４７】
図１０は、図２に示したモジュール基板１００の構成において、供給側正極ビア４１、消費側正極ビア５１、供給側負極ビア４２、及び消費側負極ビア５２のインダクタンスＬ１＝２ｐＨとし、供給側正極層１１、消費側正極層２１、供給側負極層１２、及び消費側負極層２２のインダクタンスＬ２＝２ｎＨとし、線路素子３０の容量Ｃ１＝１０ｐＦとし、終端インピーダンスは５０Ωとした場合のコモンモードノイズに対する等価回路である。
【００４８】
なお、供給側正極オープンスタブ６１、消費側正極オープンスタブ７１、供給側負極オープンスタブ６２、及び消費側負極オープンスタブ７２に関しては、周囲のモジュール基板１００の誘電体の比誘電率をε、各オープンスタブ長をＬ、減衰させるノイズの波長をλとした場合、Ｌ＝λ/４/√εの奇数倍に設定すると、ＢＥＦ（Ｂａｎｄ  Ｅｌｉｍｉｎａｔｉｏｎ  Ｆｉｌｔｅｒ）を形成することができる。
【００４９】
したがって、比誘電率ε＝１０、各オープンスタブ長Ｌ＝５ｍｍとした場合、１次のＢＥＦを５ＧＨｚ付近に形成することができる。
【００５０】
図１１は、この条件の場合の挿入損失Ｓ２１の計算結果を表す周波数特性図である。なお、挿入損失Ｓ２１の計算は、アジレント社ＡＤＳにより行ったものである。
【００５１】
図１１に示すように、各接続ビアを延長してオープンスタブを形成し、所定の波長に合わせてオープンスタブ長を設定することによって、例えば５ＧＨｚ付近で約−１２０ｄＢの挿入損失を得ることができる。この挿入損失は、後述する図２１に示した−６ｄＢ（５ＧＨｚ）と比較すると格段の違いであり、各接続ビアを延長するという簡単な構成を追加することで、従来のディファレンシャルモードのノイズ成分の減少に加えて、コモンモードのノイズ成分を大幅に減少させることができる。これにより、複数の回路間において、電源を介したスイッチングノイズの干渉を効果的に減少させることができる。
【００５２】
次に、本発明をさらに詳しく説明するために、比較例となるモジュール基板について説明する。
【００５３】
図１２及び図１３に、正極線路と負極線路との間に誘電体を挟んでデカップリングコンデンサを形成したモジュール基板の構造を示し、その説明を行う。図１２は、平面視右上に島状に分離された無線通信回路が形成されているモジュール基板の平面図であり、図１３は、図１２に示したモジュール基板のＢ−Ｂ’断面を表した正面断面図である。図１２及び図１３のモジュール基板９００は、本発明のモジュール基板１００に対しては比較例となるものである。
【００５４】
上記の本発明に係るモジュール基板１００においても言えることであるが、電源の供給側正極層及び供給側負極層とが形成されているモジュール基板内において、数ＧＨｚの高周波を扱う無線通信回路が島状に分離されているものが存在する。この、島状に分離されている無線通信回路に供給する電源に対しては、他のデジタル回路からスイッチングノイズが流入することを防止する対策を採る必要がある。そのために、モジュール基板内において、供給側電源層と消費側電源層とをそれぞれ接続する線路を正極側及び負極側の双方に形成し、更に正極線路と負極線路との間に誘電体を挟むことによりデカップリングコンデンサを形成することが考えられる。
【００５５】
図１２に示すように、モジュール基板９００には、デジタル回路９１０と、モジュール基板９００の一部においてデジタル回路９１０から分離して島状に形成されている無線通信回路９２０とが配置されている。
【００５６】
デジタル回路９１０は、マイクロプロセッサやＩ／Ｏを備える回路であり、各周波数のスイッチングノイズを発している。無線通信回路９２０は、例えば無線ＬＡＮ等の数ＧＨｚの信号を扱う通信回路である。無線通信回路９２０においては、微弱な信号の送受信を行うので、デジタル回路９１０に形成されている電源層にスイッチングノイズが含まれていると、無線通信回路９２０にもそのスイッチングノイズが伝達されて、無線信号の送受信が行いにくくなるという不具合を生ずる。
【００５７】
そこで、図１３の断面図に示すように、モジュール基板９００におけるデジタル回路９１０の領域の内部に形成されている供給側電源層９１４と、無線通信回路９２０の領域の内部に形成されている消費側電源層９２４とを、線路素子９３０を介して接続している。
【００５８】
図１３において、供給側電源層９１４は、供給側正極層９１１及び供給側負極層９１２から構成されている。消費側電源層９２４は、消費側正極層９２１及び消費側負極層９２２から構成されている。また、供給側電源層９１４と消費側電源層９２４とを接続している線路素子９３０は、供給側正極層９１１と消費側正極層９２１とを接続するための正極線路９３１と、供給側負極層９１２と消費側負極層９２２とを接続するための負極線路９３２とを備えている。この正極線路９３１及び負極線路９３２は、モジュール基板９００の表面に形成されている。また、供給側正極層９１１と正極線路９３１とは、モジュール基板９００の垂直方向に向けて形成した供給側正極ビア９４１により接続されている。正極線路９３１と消費側正極層９２１とは、モジュール基板９００の垂直方向に向けて形成した消費側正極ビア９５１により接続されている。また、供給側負極層９１２と負極線路９３２とは、モジュール基板９００の垂直方向に向けて形成した供給側負極ビア９４２により接続されている。負極線路９３２と消費側負極層９２２とは、モジュール基板９００の垂直方向に向けて形成した消費側負極ビア９５２により接続されている。
【００５９】
図１４は、モジュール基板に形成されている各接続ビアを含む回路において、ディファレンシャルモードノイズに対する従来の等価回路を示す図であり、具体的には、図１３において、供給側正極ビア９４１、消費側正極ビア９５１、供給側負極ビア９４２、及び消費側負極ビア９５２のインダクタンスＬ１＝２ｐＨ、供給側正極層９１１、消費側正極層９２１、供給側負極層９１２、及び消費側負極層９２２のインダクタンスＬ２＝２ｎＨとした場合の等価回路である。
【００６０】
図１５は、図１４に示した等価回路において、終端インピーダンスを５０Ωとした場合の挿入損失Ｓ２１の計算結果を示す周波数特性図である。なお、挿入損失Ｓ２１の計算は、アジレント社ＡＤＳにより行ったものである。
【００６１】
図１６は、図１４に示した回路の線路素子にデカップリングコンデンサを形成した場合のディファレンシャルモードノイズに対する従来の等価回路を示す図である。具体的には、図１３において、正極線路９３１と負極線路９３２との間に誘電体９３３を挟むことで、線路素子９３０がデカップリングコンデンサとして機能するように構成して、当該線路素子９３０を介して島状に分離して形成した無線通信回路９２０に電力を供給する際の等価回路である。
【００６２】
図１７は、図１６に示した等価回路において、デカップリングコンデンサを形成する線路素子９３０の容量Ｃ１＝１０ｐＦとした場合の挿入損失Ｓ２１の計算結果を示す周波数特性図である。
【００６３】
図１５と図１７とを対比すると明らかなように、線路素子９３０においてデカップリングコンデンサを形成することによって、５ＧＨｚ付近では挿入損失が−４ｄＢから−１１ｄＢに改善され、２ＧＨｚ付近では挿入損失が−１ｄＢから−７．５ｄＢに改善されることが示されている。
【００６４】
図１８は、図１４に示した回路において、コモンモードノイズに対する挿入損失を算出するための等価回路である。
【００６５】
図１９は、図１８に示した等価回路において、終端インピーダンスを５０Ωとした場合の挿入損失Ｓ２１の計算結果を示す周波数特性図である。ここで、Ｌ１及びＬ２の定数は、図１４に示した値と同一（Ｌ１＝２ｐＨ、Ｌ２＝２ｎＨ）である。
【００６６】
図２０は、図１６に示した回路において、コモンモードノイズに対する挿入損失を算出するための等価回路である。
【００６７】
図２１は、図２０に示した等価回路において、終端インピーダンスを５０Ωとした場合の挿入損失Ｓ２１の計算結果を示す周波数特性図である。ここで、Ｌ１及びＬ２の定数は、図９に示した値と同一（Ｌ１＝２ｐＨ、Ｌ２＝２ｎＨ、Ｃ１＝１０ｐＦ）である。
【００６８】
図１９と図２１とを対比すると明らかなように、コモンモードノイズの成分に対しては、線路素子９３０においてデカップリングコンデンサを形成しても、挿入損失に改善が見られない。例えば、２ＧＨｚ付近での挿入損失は、双方共に−４ｄＢ程であり、５ＧＨｚ付近での挿入損失は、双方共に−６ｄＢ程である。したがって、図１６に示した等価回路では、ディファレンシャルモードノイズの成分を相殺することができるが、同相のコモンモードノイズの成分に起因する干渉の抑制には効果は認められないという問題点を生じていた。
【００６９】
本発明に係るモジュール基板は、こうした比較例に係るモジュール基板では成し得なかった問題点を解決したものであって、モジュール基板に併設されている複数の回路間において、ディファレンシャルモード及びコモンモードの双方のノイズ成分が、電源を介して干渉する不具合を減少させることができた。そして、線路素子の接続ビアを延長することでフィルタを形成することができるので、簡略な構成で、特段の製造工程を増やすことなく、各回路間においてノイズが干渉する不具合を低減することができた。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
本発明は、上述のデジタル回路と無線通信回路との間における電源のデカップリング効果を向上させる用途に用いることができる他、ノイズの発生が多い回路と微弱な信号を扱うアナログ回路等との間における電源のデカップリング効果を向上させる用途にも用いることができる。
【符号の説明】
【００７１】
１０  デジタル回路
１１  供給側正極層（供給側第１電極層）
１２  供給側負極層（供給側第２電極層）
１４  供給側電源層
２０  無線通信回路
２１  消費側正極層（消費側第１電極層）
２２  消費側負極層（消費側第２電極層）
２４  消費側電源層
３０  線路素子
３１  正極線路（第１線路）
３２  負極線路（第２線路）
３３  誘電体
４１  供給側正極ビア（供給側第１接続ビア）
４２  供給側負極ビア（供給側第２接続ビア）
５１  消費側正極ビア（消費側第１接続ビア）
５２  消費側負極ビア（消費側第２接続ビア）
６１  供給側正極オープンスタブ（供給側第１オープンスタブ）
６２  供給側負極オープンスタブ（供給側第２オープンスタブ）
７１  消費側正極オープンスタブ（消費側第１オープンスタブ）
７２  消費側負極オープンスタブ（消費側第２オープンスタブ）
１００  モジュール基板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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