(57)【要約】      （修正有）【課題】２層型プリント配線板の板厚を薄くすることなく、信号間のクロストークノイズを低減するとともに、２層型プリント配線板のサイズを小さくする構造体を提供する。【解決手段】２層型プリント配線板の上面に配線される信号ライン５の両側にグランド電位のラインを設けるとともに、グランド電位のラインの少なくとも始端と終端とに、２層型プリント配線板の下面に配線されるグランド電位のプレーンに接続するためのスルーホール３を設ける。【選択図】図２
2010056174.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面に配線される信号配線の両側にグランド電位の配線を設けるとともに、該グランド電位の配線の少なくとも始端と終端とに、下面に配線される前記グランド電位のプレーンに接続するためのスルーホールを設けたことを特徴とする２層型プリント配線板。
【請求項２】
上面に配線される信号配線の片側にグランド電位の配線を設けるとともに、該グランド電位の配線の少なくとも始端と終端とに、下面に配線される前記グランド電位のプレーンに接続するためのスルーホールを設けたことを特徴とする２層型プリント配線板。
【請求項３】
半導体装置の底面に複数の接続用パッドを有し、
前記半導体装置の底面に設けられた接続用パッドのうち、グランド電位用のパッドを前記半導体装置の最外周から内側にかけて、直線状に配置して接続するとともに、前記グランド電位の配線の端部の一方を前記直線状に接続された前記半導体装置の最外周に位置する下面に配線される前記グランド電位のプレーンに接続されたグランド電位用のパッドに接続することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の２層型プリント配線板。
【請求項４】
前記信号配線内の信号の立上りエッジあるいは立下りエッジに含まれる周波数成分の波長をλとしたときに、前記グランド電位の配線の始端と終端との間に、下面に配線される前記グランド電位のプレーンに接続するためのスルーホールの間隔をλ／６からλ／１０とすることを特徴とする請求項１から請求項２に記載の２層型プリント配線板。
【請求項５】
上面に配線される信号配線の両側に前記半導体装置の外部から供給される電源電位の配線を設けるとともに、該電源電位の配線の少なくとも始端と終端とに、下面に配線される前記電源電位のプレーンに接続するためのスルーホールを設けたことを特徴とする２層型プリント配線板。
【請求項６】
上面に配線される信号配線の片側に前記半導体装置の外部から供給される電源電位の配線を設けるとともに、該電源電位の配線の少なくとも始端と終端とに、下面に配線される前記電源電位のプレーンに接続するためのスルーホールを設けたことを特徴とする２層型プリント配線板。
【請求項７】
半導体装置の底面に複数の接続用パッドを有し、
前記半導体装置の底面に設けられた接続用パッドのうち、前記半導体装置の外部から供給される電源電位用のパッドを前記半導体装置の最外周から内側にかけて、直線状に配置して接続するとともに、前記電源電位の配線の端部の一方を前記直線状に接続された前記半導体装置の最外周に位置する下面に配線される前記電源電位のプレーンに接続された前記電源電位用のパッドに接続することを特徴とする請求項５または請求項６に記載の２層型プリント配線板。
【請求項８】
前記信号配線内の信号の立上りエッジあるいは立下りエッジに含まれる周波数成分の波長をλとしたときに、前記電源電位の配線の始端と終端との間に、下面に配線される前記電源電位に接続するためのスルーホールの間隔をλ／６からλ／１０とすることを特徴とする請求項５から請求項６に記載の２層型プリント配線板。
【請求項９】
グランド電位用の接続パッドが、最外周から内側にかけて、直線状に配置されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項１０】
電源電位用の接続パッドが、最外周から内側にかけて、直線状に配置されていることを特徴とする半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置を搭載する２層型プリント配線板に関し、特に、２層型プリント配線板の板厚を薄くすることなく、信号間のクロストークノイズを低減するとともに、２層型プリント配線板のサイズ及び半導体装置のパッケージサイズを小さくすることができる２層型プリント配線板および半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近の各種電子機器は、小型・高性能化が図られ、更に低価格化の要求に対応する必要がある。そのため、これら電子機器を構成する各種電子部品もますますの小型化が図られ、配線パターンＡ、Ｂ間の間隔も一段と狭く設定されるようになってきており、プリント配線基板の層数も削減され、配線間のクロストークが大きくなってきている。このような状態のなか、高性能化を実現する為、半導体装置の動作速度も高速化する必要があり、クロストーク対策の重要性が増してきている。
【０００３】
上記の問題を解決するために、例えば、電源層またはグランド層の一方または両方に、層面を対角線に沿って斜めに区切る開口部を設けたプリント配線基板が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。このようなプリント配線基板は、電源層とグランド層を積層した多層・プリント配線基板であり、このような多層型プリント配線板を用いることにより、配線の特性インピーダンスを低減させて、線間クロストークを低減することができる。
【０００４】
また、２層型プリント配線板を用いた例では、ＢＧＡ（Ｂａｌｌ  Ｇｒｉｄ  Ａｒｒａｙ）を有する半導体集積回路において、クロストークが懸念される信号または信号群用の接続パッドに隣接する接続パッドをグラウンド電位とし、クロストークが懸念される信号または信号群用の接続パッドを、パッケージの最外周に配置し、また、クロストークが懸念される信号または信号群用の接続パッドに隣接する、グラウンド電位にされた接続パッド同士を、グラウンド電位の配線で接続し、かつシールド配線として引き出してプリント配線板を形成する技術が開示されている（例えば、特許文献２参照。）。
【特許文献１】特開平７−１１１３８７号公報
【特許文献２】特開２０００−３４９１９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の技術のように、多層型プリント配線板を用いるようにすれば、配線の特性インピーダンスを低減させて、線間クロストークを低減することができるが、多層型プリント配線板は、２層型プリント配線板よりも高価であるため、製品全体のコストアップになってしまうという問題がある。
【０００６】
一方、２層型プリント配線板を用いて、反射の影響を低減するためには、配線の特性インピーダンスを一定にする必要があり、そのためには、基本的に、すべての信号を２層型プリント配線板の上面（以下、ＴＯＰ層という。）において配線し、下面（以下、ＢＯＴＴＯＭ層という。）をグランドプレーンにする必要がある。しかしながら、例えば、メモリインターフェースのように、メモリコントローラである半導体装置と、２個のメモリである半導体装置とを接続する場合、アドレスやコマンド信号等は、１対２の関係で接続するケースが多く、この場合、分岐配線等をＴＯＰ層のみで配線することは、極めて困難である。
【０００７】
なお、仮に、上記特許文献２に示すように、特定の信号ラインのみにグランド電位のシールド線を両側に配線し、それぞれの一端をグランド電位のプリント配線板上のパッドに接続しても、十分なシールド効果が得られないことは、実証済である。
【０００８】
さらに、２層型プリント配線板では、一般的に、ＴＯＰ層とＢＯＴＴＯＭ層との間隔が広く、そのため、信号ラインの特性インピーダンスが高くなり、信号間のクロストークノイズが大きくなる。そのため、信号のデータ転送速度が速くなるに従って、クロストークの影響が無視できなくなる。
【０００９】
上記の特性配線インピーダンスを小さくし、クロストークノイズを低減するためには、ＴＯＰ層とＢＯＴＴＯＭ層との間隔を短く、すなわち、プリント配線板の板厚を薄くすればよいが、プリント配線板の強度やたわみを考慮すると、プリント配線板の板厚を薄くするのにも、おのずと限界がある。
【００１０】
さらに、一般的な２層型プリント配線板のデザインルールでは、ＢＧＡパッケージを有する半導体装置のパッド間には、配線を１本しか通すことができない。そのため、例えば、メモリコントローラのような半導体装置にメモリインターフェースの信号を割り当てる際には、信号ラインを基本的に、ＴＯＰ層に配線することを考えると、すべての信号ラインを半導体装置の最外周に相当するパッド列とその内側のパッド列、すなわち、この２列のパッド列に割り当てる必要があるため、半導体装置のパッケージサイズが大きくなるという問題がある。また、これに伴い、２層型プリント配線板上での信号の配線エリアも大きくなるため、製品全体のコストアップにつながるという問題もある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明による２層型プリント配線板は、２層型プリント配線板の上面に配線される信号配線の両側にグランド電位の配線を設けるとともに、該グランド電位の配線の少なくとも始端と終端とに、前記２層型プリント配線板の下面に配線される前記グランド電位のプレーンに接続するためのスルーホールを設けたことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、適切にスルーホールを配置したシールドラインを用いることにより、従来のように、すべての信号ライン５をＴＯＰ層に配線し、ＢＯＴＴＯＭ層をグランドプレーンとしなくとも、信号配線の特性インピーダンスを低くすることができ、クロストークノイズの影響を抑制して、４層型プリント配線板と同等の信号品質を得ることができるという効果がある。
【００１３】
また、メモリコントローラのようなＢＧＡパッケージを有する半導体装置への信号の割り当てについても、すべての信号を半導体装置の最外周に相当するパッド列とその内側のパッド列に割り当てる必要はなく、さらに、内部のパッドにも配線できるため、ＢＧＡパッケージのサイズを小さくすることができ、さらに、２層型プリント配線板の信号配線エリアを小さくすることができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について、図面を用いて、詳細に説明する。
なお、本実施形態における構成要素は適宜、既存の構成要素等との置き換えが可能であり、また、他の既存の構成要素との組合せを含む様々なバリエーションが可能である。したがって、本実施形態の記載をもって、特許請求の範囲に記載された発明の内容を限定するものではない。
【００１５】
＜第１の実施形態＞
図１から図５を用いて、第１の実施形態に係る２層型プリント配線板について、詳細に説明する。なお、本実施形態は、１本の信号ラインの両側にグランドラインを配線する場合について説明する。
【００１６】
図１は、２層型プリント配線板と４層型プリント配線板の特性インピーダンスの比較を示したものである。ここで、２層型プリント配線板は、板厚１５３０μｍと９３０μｍのものを、４層型プリント配線板は、信号配線層とグラウンドプレーンまでの厚みが１００μｍのものをサンプルとして、線幅と特性インピーダンスとの関係をグラフで示している。
【００１７】
この図によれば、４層型プリント配線板（図中、一点鎖線で示す。）では、線幅に限らず、特性インピーダンスが最も低く、次に、板厚９３０μｍ（図中、破線で示す。）の２層型プリント配線板が低く、板厚１５３０μｍ（図中、実線で示す。）の２層型プリント配線板が最も特性インピーダンスが高いことがわかる。
【００１８】
また、この特性インピーダンスと反射ノイズ、信号間クロストークとの間には、密接な関係があることが知られている。上述した様に、特性インピーダンスが低い信号は、下層のグランドプレーン（リファレンスプレーン）との距離がより近くなるので、同一層にルーティングされた信号間の結合によるクロストークノイズは軽減される。
【００１９】
また、半導体装置の出力ドライバの出力インピーダンスは、プリント配線板の配線の特性インピーダンスより低い事が一般的である。配線の特性インピーダンスとドライバの出力インピーダンスの差が小さい程、配線の遠端などからの反射をドライバ端で吸収できるので、配線の遠端に接続された半導体装置のレシーバ回路に入力される信号への反射ノイズは軽減される。
【００２０】
したがって、図１の例でいえば、４層型プリント配線板が、反射ノイズや信号間クロストークの影響を受けにくく、良好な信号特性を示す。しかしながら、４層型プリント配線板は、２層型プリント配線板よりもコストが高い。
【００２１】
また、同じ２層型プリント配線板でも、板厚の薄い板厚９３０μｍ（図中、破線で示す。）の２層型プリント配線板の方が、反射ノイズや信号間クロストークの影響を受けにくくなるが、十分な特性を得るには、更に板圧を薄くする必要がある。しかしながら、２層型プリント配線板の板厚が薄くなればなるほど、プリント配線板自体の強度が弱くなり、プリント配線板の撓みにより、部品の実装等、製造上の問題が出てくる。そのため、以下では、標準的な板厚である板厚１５３０μｍの２層型プリント配線板について、上述した特性インピーダンスを低くして、反射ノイズや信号間クロストークの影響を受けにくい２層型プリント配線板を実現するための方法を考察する。
【００２２】
図２を用いて、シールドラインの効果について説明する。
図中、（Ａ）は、２層型プリント配線板において、信号ライン５が１本だけのクロストークがない場合を、（Ｂ）は、２層型プリント配線板において、３本の信号ライン５を間隔３Ｗ（配線幅の３倍）で配線した場合を、（Ｃ）は、２層型プリント配線板において、３本の信号ライン５を間隔３Ｗ（配線幅の３倍）で配線し、中央の信号ライン５の両側に、その両端に、ＢＯＴＴＯＭ面に形成したリファレンスプレーン１と接続するスルーホール３を設けたグランドライン２を配線した場合を、（Ｄ）は、４層型プリント配線板において、信号ラインが１本だけのクロストークがない場合を、（Ｅ）は、４層型プリント配線板において、３本の信号ラインを間隔３Ｗ（配線幅の３倍）で配線した場合を、（Ｆ）は、４層型プリント配線板において、３本の信号ラインを間隔２Ｗ（配線幅の２倍）で配線した場合を示している。
【００２３】
図２によれば、４層型プリント配線板の特性を示した（Ｄ）は配線間の結合がなく、クロストークノイズの影響がない波形に対し、（Ｅ）、（Ｆ）では、信号間の結合によるクロストークノイズによる影響が見られ、配線間隔が広い（Ｅ）の方が、（Ｆ）よりもクロストークノイズによる影響が少ない事がわかる。しかし、ここで示した事例では、（Ｅ）、（Ｆ）ともに、実質的に問題ないレベルの波形品質が得られている。
【００２４】
一方、２層型プリント配線板の特性を示した（Ａ）の特性は、クロストークがないために良好であるが、（Ｂ）のように、信号ラインが隣接する場合には、信号間クロストークの影響を受け、信号のアイ開口が閉じてしまい、この波形品質では、システム動作において、問題が生じる可能性が大きくなる。これに対し、中央の信号ラインの両側に、その両端に、ＢＯＴＴＯＭ面に形成したリファレンスプレーン１と接続するスルーホール３を設けたグランドライン２を配線した（Ｃ）では、十分に広いアイ開口を得る事ができ、４層型プリント配線板の場合と、遜色のない特性を示している。
【００２５】
したがって、この結果からも、中央の信号ラインの両側に、その両端に、ＢＯＴＴＯＭ面に形成したリファレンスプレーン１と接続するスルーホール３を設けたグランドライン２を配線することで、特性インピーダンスを低くし、グランドライン２を挟んで、配線された信号ラインからの反射ノイズや信号間クロストークの影響を効果的に防止していることがわかる。また、信号ラインに隣接して、グランドライン２を配線すると、リターン電流が近くを流れることから、その電流経路で決まるループインダクタンスが低くなり、また、容量的な結合に関しても、ＢＯＴＴＯＭ面に形成されたリファレンスプレーン１よりもグランドライン２の方が大きくなるので、信号配線の特性インピーダンスが低下することがその一因と考えられる。また、グランドライン２によって、電流経路のループ面積が小さくなるので、放射ノイズを小さくする事が期待できる。そのため、２層型プリント配線板の板厚を薄くしなくても、図２（Ｃ）のような配線を行うことで、信号ラインの信号品質を十分なレベルで維持することができる。
【００２６】
図３を用いて、信号ラインに隣接するグランドライン２に設けるスルーホール３の数と、反射ノイズや信号間クロストークへの効果について説明する。
【００２７】
図３において、（Ａ）は、隣接するグランドライン２が理想的な状態、（Ｂ）は、信号ラインの両側に隣接するグランドライン２の一端のみに、ＢＯＴＴＯＭ面に形成したリファレンスプレーン１と接続するスルーホール３を設けた場合を、（Ｃ）は、信号ラインの両側に隣接するグランドライン２の両端に、ＢＯＴＴＯＭ面に形成したリファレンスプレーン１と接続するスルーホール３を設けた場合を、（Ｄ）は、信号ラインの両側に隣接するグランドライン２の両端を含む４か所に、ＢＯＴＴＯＭ面に形成したリファレンスプレーン１と接続するスルーホール３を設けた場合を示している。
【００２８】
図３によれば、（Ｂ）の場合は、反射ノイズや信号間クロストークの影響を受け、信号のアイ開口が閉じてしまい、この信号品質では、事実上、問題を生じる。一方、（Ｃ）、（Ｄ）の場合には、信号のアイ開口が十分に開き、理想状態を示す（Ａ）の場合と、遜色のない特性を示している。
【００２９】
これにより、反射ノイズや信号間クロストークを防止するには、単に、信号ラインの両側にグランドライン２を配線しただけでは、十分な効果がなく、少なくとも、その配線したグランドライン２の両端にＢＯＴＴＯＭ面に形成したリファレンスプレーン１と接続するスルーホール３を設ける必要がある。なお、実験によれば、スルーホール３の数は、多ければ多いほど、よい特性が得られるが、より効果的なスルーホール３の配置について、以下、説明する。
【００３０】
通常、信号の立上りあるいは立下りエッジに含まれる周波数成分ｆｋｎｅｅは、信号の立上り時間をｔｒとすると、ｆｋｎｅｅ＝０．５／ｔｒで表され、その波長をλとすると、スルーホール３の間隔としては、λ／６からλ／１０程度の間隔で打つのが理想である。
【００３１】
例えば、クロック周波数が３３３ＭＨｚの場合、クロック周期は３ｎｓであり、各信号の立上り時間ｔｒがクロック周期の１０％とすると、ｔｒ＝３００ｐｓになり、この時の周波数成分としては、ｆｋｎｅｅ
＝ ０．５/３００ｐｓ ＝ １６６７ＭＨｚまでの周波数帯を考えれば良い。
【００３２】
信号が基板を伝播する時の速度は、ｖ＝ｃ／√εと表され、ここで、ｃは、光速：３Ｅ＋８（３×１０の８乗）とし、誘電率εに関しては、一般的な基板（ＦＲ４）の誘電率は４程度であるので、基板の誘電率を４と仮定すると、信号が基板中を伝播する時の速度は、ｖ＝１．５Ｅ＋８となり、その時の波長λは約９０ｍｍとなる。そのため、スルーホール３の間隔としては、９〜１５ｍｍ程度に打つのが理想となる。
【００３３】
上記に示したＳｉｍｕｌａｔｉｏｎ事例では、グランドライン２の両端にスルーホール３を配置すれば、比較的良い波形品質を得る事ができたが、信号の立上り時間や配線長によって、スルーホール３を適切な間隔で配置する必要がある。
【００３４】
図４を用いて、シールド領域と波形品質の依存性との関係について説明する。
【００３５】
図４において、（Ａ）は、信号ラインの両側に隣接するグランドライン２を信号ラインの始端から終端まで配線し、しかも、グランドライン２の両端にＢＯＴＴＯＭ面に形成したリファレンスプレーン１と接続するスルーホール３を設けた場合を、（Ｂ）は、信号ラインの両側に隣接するグランドライン２を信号ラインの始端から終端５ｍｍ手前まで配線し、しかも、グランドライン２の両端にＢＯＴＴＯＭ面に形成したリファレンスプレーン１と接続するスルーホール３を設けた場合を、（Ｃ）は、信号ラインの両側に隣接するグランドライン２を信号ラインの始端から終端１０ｍｍ手前まで配線し、しかも、グランドライン２の両端にＢＯＴＴＯＭ面に形成したリファレンスプレーン１と接続するスルーホール３を設けた場合を、（Ｄ）は、信号ラインの両側に隣接するグランドライン２を信号ラインの始端から終端２０ｍｍ手前まで配線し、しかも、グランドライン２の両端にＢＯＴＴＯＭ面に形成したリファレンスプレーン１と接続するスルーホール３を設けた場合を示している。
【００３６】
図４によれば、（Ａ）の場合は、信号のアイ開口が十分に開き、ほぼ理想状態であり、（Ｂ）から（Ｄ）に遷移するにつれて、信号に混入するノイズ量が増えて、信号のアイ開口が小さくなっている。
【００３７】
これは、信号ラインのシールド領域が小さくなるほど、反射ノイズや信号間クロストークの影響を受け、信号の品質が劣化していることを示している。したがって、十分な信号品質を得るには、信号ラインの両側に、その両端に、ＢＯＴＴＯＭ面に形成されるリファレンスプレーン１と接続するスルーホール３を設けたグランドライン２を配線するだけでなく、信号ラインの両側に隣接するグランドライン２をできる限り、信号ラインの始端から終端まで配線して、シールド領域を十分に確保することが必要となる。
【００３８】
このように、本実施形態に係る２層型プリント配線板は、上面に配線される信号配線の両側にグランド電位の配線を設けるとともに、そのグランド電位の配線の少なくとも始端と終端とに、下面に配線されるグランド電位のプレーンに接続するためのスルーホールを設けている。
【００３９】
また、本実施形態に係る２層型プリント配線板は、信号配線内の信号の立上りエッジあるいは立下りエッジに含まれる周波数成分の波長をλとしたときに、グランド電位の配線の始端と終端との間に、下面に配線されるグランド電位のプレーンに接続するためのスルーホールの間隔をλ／６からλ／１０としている。
【００４０】
図５は、本実施形態における半導体装置の底面においての配線例を示している。
本例では、半導体装置の底面に設けられた接続用パッドのうち、グランド電位用のパッドを半導体装置の最外周から内側にかけて、直線状に配置して接続し、グランド配線の端部の一方を直線状に接続された半導体装置の最外周に位置するグランド電位用のパッドに接続している。
【００４１】
このようにすることによって、上記のように、各信号ラインの始端から終端までの領域において、グランドライン２を隣接して配線することができる。したがって、反射ノイズや信号間クロストークの影響を受けにくい、信号配線を実現でき、信号品質の高い２層型プリント配線板を提供できる。
【００４２】
このように、本実施形態に係る２層型プリント配線板は、半導体装置の底面に複数の接続用パッドを有し、半導体装置の底面に設けられた接続用パッドのうち、グランド電位用のパッドを半導体装置の最外周から内側にかけて、直線状に配置して接続するとともに、グランド電位の配線の端部の一方を直線状に接続された半導体装置の最外周に位置する下面に配線されるグランド電位のプレーンに接続されたグランド電位用のパッドに接続している。
【００４３】
また、本実施形態に係る半導体装置は、グランド電位用の接続パッドが、最外周から内側にかけて、直線状に配置されている。
【００４４】
＜第２の実施形態＞
図６から図８を用いて、第２の実施形態に係る２層型プリント配線板について、詳細に説明する。なお、本実施形態は、２本の信号ラインの両側にグランドラインを配線する場合について説明する。
【００４５】
図６を用いて、シールドラインの効果について説明する。
図中、（Ａ）は、２層型プリント配線板において、信号ラインが１本だけのクロストークがない場合を、（Ｂ）は、２層型プリント配線板において、３本の信号ラインを間隔３Ｗで配線した場合を、（Ｃ）は、２層型プリント配線板において、４本の信号ラインを配線し、中央の２本の信号ラインの両側に、その両端に、ＢＯＴＴＯＭ面に形成したリファレンスプレーン１と接続するスルーホール３を設けたグランドライン２を配線した場合を、（Ｄ）は、４層型プリント配線板において、信号ラインが１本だけのクロストークがない場合を、（Ｅ）は、４層型プリント配線板において、３本の信号ラインを間隔３Ｗで配線した場合を、（Ｆ）は、４層型プリント配線板において、３本の信号ラインを間隔２Ｗで配線した場合を示している。
【００４６】
図６によれば、２層型プリント配線板の特性を示した（Ａ）の特性は、クロストークがないために良好であるが、（Ｂ）のように、信号ラインが隣接する場合には、反射ノイズや信号間クロストークの影響を受け、信号のアイ開口が閉じてしまい、この信号品質では、事実上、問題を生じる。これに対して、中央の２本の信号ラインの両側に、その両端に、ＢＯＴＴＯＭ面に形成したリファレンスプレーン１と接続するスルーホール３を設けたグランドライン２を配線した（Ｃ）では、信号のアイ開口が十分に開き、４層型プリント配線板の場合と、遜色のない特性を示している。
【００４７】
したがって、この結果からも、中央の２本の信号ラインの両側に、その両端に、ＢＯＴＴＯＭ面に形成したリファレンスプレーン１と接続するスルーホール３を設けたグランドライン２を配線することで、特性インピーダンスを低くし、隣接して配線された信号ラインからの反射ノイズや信号間クロストークの影響を効果的に防止していることがわかる。また、信号ラインに隣接して、グランドライン２を配線すると、リターン電流が近くを流れることから、その電流経路で決まるループインダクタンスが低くなり、また、容量的な結合に関しても、ＢＯＴＴＯＭ面に形成されたリファレンスプレーン１よりもグランドライン２の方が大きくなるので、信号配線の特性インピーダンスが低下することがその一因と考えられる。また、グランドライン２によって、電流経路のループ面積が小さくなるので、放射ノイズを小さくする事が期待できる。そのため、２層型プリント配線板の板厚を薄くしなくても、図２（Ｃ）のような配線を行うことで、信号ラインの信号品質を十分なレベルで維持することができる。
【００４８】
図７を用いて、信号ラインに隣接するグランドライン２に設けるスルーホール３の数と、反射ノイズや信号間クロストークへの効果について説明する。
【００４９】
図７において、（Ａ）は、隣接するグランドライン２が理想的な状態、（Ｂ）は、２本の信号ラインの両側に隣接するグランドライン２の一端のみに、ＢＯＴＴＯＭ面に形成したリファレンスプレーン１と接続するスルーホール３を設けた場合を、（Ｃ）は、２本の信号ラインの両側に隣接するグランドライン２の両端に、ＢＯＴＴＯＭ面に形成したリファレンスプレーン１と接続するスルーホール３を設けた場合を、（Ｄ）は、２本の信号ラインの両側に隣接するグランドライン２の両端を含む４か所に、ＢＯＴＴＯＭ面に形成したリファレンスプレーン１と接続するスルーホール３を設けた場合を示している。
【００５０】
図７によれば、（Ｂ）の場合は、反射ノイズや信号間クロストークの影響を受け、信号のアイ開口が閉じてしまい、この信号品質では、事実上、問題を生じる。一方、（Ｃ）、（Ｄ）の場合には、信号のアイ開口が、十分に開き、理想状態を示す（Ａ）の場合と、遜色のない特性を示している。
【００５１】
これにより、反射ノイズや信号間クロストークを防止するには、単に、２本の信号ラインの両側にグランドライン２を配線しただけでは、十分な効果がなく、少なくとも、その配線したグランドライン２の両端にＢＯＴＴＯＭ面に形成したリファレンスプレーン１と接続するスルーホール３を設ける必要がある。なお、実験によれば、スルーホール３の数は、多ければ多いほど、よい特性が得られるが、より効果的なスルーホール３の配置について、第１の実施形態で説明したものと、同様の理論に基づくものであるから、ここでの説明は省略する。
【００５２】
このように、本実施形態に係る２層型プリント配線板は、上面に配線される信号配線の片側にグランド電位の配線を設けるとともに、そのグランド電位の配線の少なくとも始端と終端とに、下面に配線されるグランド電位のプレーンに接続するためのスルーホールを設けている。
【００５３】
また、本実施形態に係る２層型プリント配線板は、信号配線内の信号の立上りエッジあるいは立下りエッジに含まれる周波数成分の波長をλとしたときに、グランド電位の配線の始端と終端との間に、下面に配線されるグランド電位のプレーンに接続するためのスルーホールの間隔をλ／６からλ／１０としている。
【００５４】
図８は、本実施形態における半導体装置の底面においての配線例を示している。
本例では、半導体装置の底面に設けられた接続用パッドのうち、グランド電位用のパッドを半導体装置の最外周から内側にかけて、直線状に配置して接続し、グランドライン２の端部の一方を直線状に接続された半導体装置の最外周に位置するグランド電位用のパッドに接続している。
【００５５】
このようにすることによって、上記のように、２本の信号ラインの始端から終端までの領域において、グランドライン２を隣接して配線することができる。したがって、反射ノイズや信号間クロストークの影響を受けにくい、信号配線を実現でき、信号品質の高い２層型プリント配線板を提供できる。
【００５６】
このように、本実施形態に係る２層型プリント配線板は、半導体装置の底面に複数の接続用パッドを有し、半導体装置の底面に設けられた接続用パッドのうち、グランド電位用のパッドを半導体装置の最外周から内側にかけて、直線状に配置して接続するとともに、グランド電位の配線の端部の一方を直線状に接続された半導体装置の最外周に位置する下面に配線されるグランド電位のプレーンに接続されたグランド電位用のパッドに接続している。
【００５７】
また、本実施形態に係る半導体装置は、グランド電位用の接続パッドが、最外周から内側にかけて、直線状に配置されている。
【００５８】
＜第３の実施形態＞
図９および図１０を用いて、第３の実施形態に係る２層型プリント配線板について、詳細に説明する。なお、本実施形態は、１本の信号ラインの両側に外部から供給される電源電位の配線を設けた場合について説明する。
【００５９】
図９を用いて、信号ラインに隣接する電源ライン４と、電源ライン４に設けるスルーホール３の数に関する反射ノイズや信号間クロストークへの効果について説明する。
【００６０】
図９において、（Ａ）は、隣接する電源ライン４が理想的な状態、（Ｂ）は、信号ラインの両側に隣接する電源ライン４の一端のみに、ＢＯＴＴＯＭ面に形成した電源用プレーンと接続するスルーホール３を設けた場合を、（Ｃ）は、信号ラインの両側に隣接する電源ライン４の両端に、ＢＯＴＴＯＭ面に形成した電源用プレーンと接続するスルーホール３を設けた場合を、（Ｄ）は、信号ラインの両側に隣接する電源ライン４の両端を含む４か所に、ＢＯＴＴＯＭ面に形成した電源用プレーンと接続するスルーホール３を設けた場合を示している。
【００６１】
図９によれば、（Ｂ）の場合は、反射ノイズや信号間クロストークの影響を受け、信号のアイ開口が閉じてしまい、この信号品質では、事実上、問題を生じる。一方、（Ｃ）、（Ｄ）の場合には、信号のアイ開口が、十分に開き、理想状態を示す（Ａ）の場合と、遜色のない特性を示している。
【００６２】
これにより、反射ノイズや信号間クロストークを防止するには、単に、信号ラインの両側に電源ライン４を配線しただけでは、十分な効果がなく、少なくとも、その配線した電源ライン４の両端にＢＯＴＴＯＭ面に形成した電源用プレーンと接続するスルーホール３を設ける必要がある。
【００６３】
図１０を用いて、グランドライン２によるシールド効果と電源ライン４によるシールド効果の相違について説明する。
【００６４】
図１０において、（Ａ）は、１本の信号ラインの両側に隣接するグランドライン２の一端のみに、ＢＯＴＴＯＭ面に形成したリファレンスプレーン１と接続するスルーホール３を設けた場合を、（Ｂ）は、１本の信号ラインの両側に隣接するグランドライン２の両端に、ＢＯＴＴＯＭ面に形成したリファレンスプレーン１と接続するスルーホール３を設けた場合を、（Ｃ）は、１本の信号ラインの両側に隣接するグランドライン２の両端を含む４か所に、ＢＯＴＴＯＭ面に形成したリファレンスプレーン１と接続するスルーホール３を設けた場合を、（Ｄ）は、１本の信号ラインの両側に隣接する電源ライン４の一端のみに、ＢＯＴＴＯＭ面に形成した電源用プレーンと接続するスルーホール３を設けた場合を、（Ｅ）は、１本の信号ラインの両側に隣接する電源ライン４の両端に、ＢＯＴＴＯＭ面に形成した電源用プレーンと接続するスルーホール３を設けた場合を、（Ｆ）は、１本の信号ラインの両側に隣接する電源ライン４の両端を含む４か所に、ＢＯＴＴＯＭ面に形成した電源用スプレーンと接続するスルーホール３を設けた場合を示している。
【００６５】
図１０によれば、同図（Ａ）と（Ｄ）、（Ｂ）と（Ｅ）、（Ｃ）と（Ｆ）の信号波形は、いずれも遜色なく、（Ａ）と（Ｄ）については、反射ノイズや信号間クロストークの影響を受け、信号のアイ開口が閉じてしまい、この信号品質では、事実上、問題を生じる可能性が十分あるが、（Ｂ）と（Ｅ）、（Ｃ）と（Ｆ）については、信号のアイ開口が、十分に開き、事実上、問題のない信号品質であることがわかる。したがって、シールドラインに電源ライン４を用いても、適切に、スルーホール３を配置すれば、グランドライン２をシールドラインとした場合と同等の性能を得ることができる。
【００６６】
このように、本実施形態に係る２層型プリント配線板は、上面に配線される信号配線の両側に前記半導体装置の外部から供給される電源電位の配線を設けるとともに、その電源電位の配線の少なくとも始端と終端とに、下面に配線される電源電位のプレーンに接続するためのスルーホールを設けている。
【００６７】
また、本実施形態に係る２層型プリント配線板は、信号配線内の信号の立上りエッジあるいは立下りエッジに含まれる周波数成分の波長をλとしたときに、電源電位の配線の始端と終端との間に、下面に配線される電源電位に接続するためのスルーホールの間隔をλ／６からλ／１０としている。
【００６８】
なお、半導体装置の底面における配線例は、図５と同様に、半導体装置の底面に設けられた接続用パッドのうち、電源電位用のパッドを半導体装置の最外周から内側にかけて、直線状に配置して接続し、電源ライン４の端部の一方を直線状に接続された半導体装置の最外周に位置する電源電位用のパッドに接続することが望ましい。
【００６９】
このようにすることによって、上記のように、１本の信号ラインの始端から終端までの領域において、電源ライン４を隣接して配線することができる。したがって、反射ノイズや信号間クロストークの影響を受けにくい、信号配線を実現でき、信号品質の高い２層型プリント配線板を提供できる。また、このような配線形態を用いることにより、２層基板に実装される半導体装置へ電源供給するための電源ラインをルーティングしやすくなり、その半導体装置の直近に数多くのコンデンサを配置しやすくなるので、電源のインピーダンスを低くできる効果もある。
【００７０】
このように、本実施形態に係る２層型プリント配線板は、半導体装置の底面に複数の接続用パッドを有し、半導体装置の底面に設けられた接続用パッドのうち、半導体装置の外部から供給される電源電位用のパッドを半導体装置の最外周から内側にかけて、直線状に配置して接続するとともに、電源電位の配線の端部の一方を直線状に接続された半導体装置の最外周に位置する下面に配線される電源電位のプレーンに接続された電源電位用のパッドに接続している。
【００７１】
また、本実施形態に係る半導体装置は、電源電位用の接続パッドが、最外周から内側にかけて、直線状に配置されている。
【００７２】
＜第４の実施形態＞
図１１および図１２を用いて、第４の実施形態に係る２層型プリント配線板について、詳細に説明する。なお、本実施形態は、２本の信号ラインの両側に外部から供給される電源電位のラインを設けた場合について説明する。
【００７３】
図１１を用いて、信号ラインに隣接する電源ライン４と、電源ライン４に設けるスルーホール３の数に関する反射ノイズや信号間クロストークへの効果について説明する。
【００７４】
図１１において、（Ａ）は、隣接する電源ライン４が理想的な状態、（Ｂ）は、２本の信号ラインの両側に隣接する電源ライン４の一端のみに、ＢＯＴＴＯＭ面に形成した電源用プレーンと接続するスルーホール３を設けた場合を、（Ｃ）は、２本の信号ラインの両側に隣接する電源ライン４の両端に、ＢＯＴＴＯＭ面に形成した電源用プレーンと接続するスルーホール３を設けた場合を、（Ｄ）は、２本の信号ラインの両側に隣接する電源ライン４の両端を含む４か所に、ＢＯＴＴＯＭ面に形成した電源用プレーンと接続するスルーホール３を設けた場合を示している。
【００７５】
図１１によれば、（Ｂ）の場合は、反射ノイズや信号間クロストークの影響を受け、信号のアイ開口が閉じてしまい、この信号品質では、事実上、問題を生じる。一方、（Ｃ）、（Ｄ）の場合には、信号のアイ開口が、十分に開き、理想状態を示す（Ａ）の場合と、遜色のない特性を示している。
【００７６】
これにより、反射ノイズや信号間クロストークを防止するには、単に、２本の信号ラインの両側に電源ライン４を配線しただけでは、十分な効果がなく、少なくとも、その配線した電源ライン４の両端にＢＯＴＴＯＭ面に形成した電源用プレーンと接続するスルーホール３を設ける必要がある。
【００７７】
図１２を用いて、グランドライン２によるシールド効果と電源ライン４によるシールド効果の相違について説明する。
【００７８】
図１２において、（Ａ）は、２本の信号ラインの両側に隣接するグランドライン２の一端のみに、ＢＯＴＴＯＭ面に形成したリファレンスプレーン１と接続するスルーホール３を設けた場合を、（Ｂ）は、２本の信号ラインの両側に隣接するグランドライン２の両端に、ＢＯＴＴＯＭ面に形成したリファレンスプレーン１と接続するスルーホール３を設けた場合を、（Ｃ）は、２本の信号ラインの両側に隣接するグランドライン２の両端を含む４か所に、ＢＯＴＴＯＭ面に形成したリファレンスプレーン１と接続するスルーホール３を設けた場合を、（Ｄ）は、２本の信号ラインの両側に隣接する電源ライン４の一端のみに、ＢＯＴＴＯＭ面に形成した電源用プレーンと接続するスルーホール３を設けた場合を、（Ｅ）は、２本の信号ラインの両側に隣接する電源ライン４の両端に、ＢＯＴＴＯＭ面に形成した電源用プレーンと接続するスルーホール３を設けた場合を、（Ｆ）は、２本の信号ラインの両側に隣接する電源ライン４の両端を含む４か所に、ＢＯＴＴＯＭ面に形成した電源用スプレーンと接続するスルーホール３を設けた場合を示している。
【００７９】
図１２によれば、同図（Ａ）と（Ｄ）、（Ｂ）と（Ｅ）、（Ｃ）と（Ｆ）の信号波形は、いずれも遜色なく、（Ａ）と（Ｄ）については、反射ノイズや信号間クロストークの影響を受け、信号のアイ開口が閉じてしまい、この信号品質では、事実上、問題を生じる可能性が十分あるが、（Ｂ）と（Ｅ）、（Ｃ）と（Ｆ）については、信号のアイ開口が、十分に開き、事実上、問題のない信号品質であることがわかる。したがって、シールドラインに電源ライン４を用いても、適切に、スルーホール３を配置すれば、グランドライン２をシールドラインとした場合と同等の性能を得ることができる。
【００８０】
このように、本実施形態に係る２層型プリント配線板は、上面に配線される信号配線の片側に半導体装置の外部から供給される電源電位の配線を設けるとともに、その電源電位の配線の少なくとも始端と終端とに、下面に配線される電源電位のプレーンに接続するためのスルーホールを設けている。
【００８１】
また、本実施形態に係る２層型プリント配線板は、信号配線内の信号の立上りエッジあるいは立下りエッジに含まれる周波数成分の波長をλとしたときに、電源電位の配線の始端と終端との間に、下面に配線される電源電位に接続するためのスルーホールの間隔をλ／６からλ／１０としている。
【００８２】
なお、半導体装置の底面における配線例は、図８と同様に、半導体装置の底面に設けられた接続用パッドのうち、電源電位用のパッドを半導体装置の最外周から内側にかけて、直線状に配置して接続し、電源ライン４の端部の一方を直線状に接続された半導体装置の最外周に位置する電源電位用のパッドに接続することが望ましい。
【００８３】
このようにすることによって、上記のように、２本の信号ラインの始端から終端までの領域において、電源ライン４を隣接して配線することができる。したがって、反射ノイズや信号間クロストークの影響を受けにくい、信号配線を実現でき、信号品質の高い２層型プリント配線板を提供できる。また、このような配線形態を用いることにより、適切な場所にコンデンサを配置することができ、さらに、電源ライン４のインピーダンスを低くできる効果もある。
【００８４】
このように、本実施形態に係る２層型プリント配線板は、半導体装置の底面に複数の接続用パッドを有し、半導体装置の底面に設けられた接続用パッドのうち、半導体装置の外部から供給される電源電位用のパッドを半導体装置の最外周から内側にかけて、直線状に配置して接続するとともに、電源電位の配線の端部の一方を直線状に接続された半導体装置の最外周に位置する下面に配線される電源電位のプレーンに接続された電源電位用のパッドに接続している。
【００８５】
また、本実施形態に係る半導体装置は、電源電位用の接続パッドが、最外周から内側にかけて、直線状に配置されている。
【００８６】
以上、説明したように上記の実施形態によれば、適切にスルーホール３を配置したグランドライン２あるいは電源ライン４によるシールドラインを用いることにより、従来のように、すべての信号ラインをＴＯＰ層に配線し、ＢＯＴＴＯＭ層をグランドプレーンとしなくとも、信号ラインの特性インピーダンスをほぼ一定に保つことができるため、クロストークノイズの影響を抑制して、４層型プリント配線板と同等の波形品質を得ることができる。
【００８７】
また、メモリコントローラのようなＢＧＡパッケージを有する半導体装置への信号の割り当てについても、すべての信号を半導体装置の最外周に相当するパッド列とその内側のパッド列に割り当てる必要はなく、さらに、内部のパッドにも配線できるため、ＢＧＡパッケージのサイズを小さくすることができ、さらに、２層型プリント配線板の信号配線エリアを小さくすることができる。
【００８８】
以上、この発明の実施形態につき、図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】２層型プリント配線板と４層型プリント配線板との特性インピーダンスを比較して示した図である。
【図２】第１の実施形態に係るシールドラインの効果を示す図である。
【図３】第１の実施形態に係るスルーホールの効果を示す図である。
【図４】第１の実施形態に係るシールド領域と信号波形の品質依存性を示す図である。
【図５】第１の実施形態に係る半導体装置の底面における配線例を示す図である。
【図６】第２の実施形態に係るシールドラインの効果を示す図である。
【図７】第２の実施形態に係るスルーホールの効果を示す図である。
【図８】第２の実施形態に係る半導体装置の底面における配線例を示す図である。
【図９】第３の実施形態に係る電源ラインによるシールドラインの効果を示す図である。
【図１０】第３の実施形態に係るグランドラインによるシールド効果と電源ラインによるシールド効果との比較を示した図である。
【図１１】第４の実施形態に係る電源ラインによるシールドラインの効果を示す図である。
【図１２】第４の実施形態に係るグランドラインによるシールド効果と電源ラインによるシールド効果との比較を示した図である。
【符号の説明】
【００９０】
１・・・リファレンスプレーン
２・・・グランドライン
３・・・スルーホール
４・・・電源ライン
５・・・信号ライン
【図１】
2010056174.tif 000003
【図２】
2010056174.tif 000004
【図３】
2010056174.tif 000005
【図４】
2010056174.tif 000006
【図５】
2010056174.tif 000007
【図６】
2010056174.tif 000008
【図７】
2010056174.tif 000009
【図８】
2010056174.tif 000010
【図９】
2010056174.tif 000011
【図１０】
2010056174.tif 000012
【図１１】
2010056174.tif 000013
【図１２】
2010056174.tif 000014