(57)【要約】【課題】電源供給回路または信号伝送回路における不要なノイズの発生をより抑制することによって、より安定した動作をすることが可能なプリント回路基板を提供する。【解決手段】ＬＳＩチップを実装し、少なくとも上層、中間層、下層の３層以上の複数の導体面及び複数の導体ビアを有し、上層の導体面は、ＬＳＩチップと接続されるとともに、複数の導体ビアを経由して下層側の対向する位置に配置された下層の導体面と接続され、中間層の導体面は、導体ビアを経由してＬＳＩチップと接続され、下層の導体面は、導体ビアを経由して上層の導体面と接続されるプリント回路基板であって、上層の導体面と導体ビアと導体ビアで接続された下層の導体面とによって導体枠が形成され、中間層の導体面は、導体枠の中を通り抜けて配置され、導体枠と中間層の導体面との間は、誘電性樹脂で満たされる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬＳＩチップを実装し、少なくとも上層、中間層、下層の３層以上の複数の導体面及び複数の導体ビアを有し、
前記上層の導体面は、前記ＬＳＩチップと接続されるとともに、前記複数の導体ビアを経由して下層側の対向する位置に配置された前記下層の導体面と接続され、
前記中間層の導体面は、前記導体ビアを経由して前記ＬＳＩチップと接続され、
前記下層の導体面は、前記導体ビアを経由して前記上層の導体面と接続されるプリント回路基板であって、
前記上層の導体面と前記導体ビアと前記導体ビアで接続された前記下層の導体面とによって導体枠が形成され、
前記中間層の導体面は、前記導体枠の中を通り抜けて配置され、
前記導体枠と前記中間層の導体面との間は、誘電性樹脂で満たされることを特徴とするプリント回路基板。
【請求項２】
前記中間層に配置された導体面は、前記ＬＳＩチップに電源電位を印加する電源線であり、
前記導体枠は、前記ＬＳＩチップにグラウンド電位を印加するグラウンド線であることを特徴とする請求項１記載のプリント回路基板。
【請求項３】
前記中間層に配置された導体面は、前記ＬＳＩチップを制御するための信号を入出力する信号線であり、
前記導体枠は、前記ＬＳＩチップにグラウンド電位を印加するグラウンド線であることを特徴とする請求項１記載のプリント回路基板。
【請求項４】
前記中間層に配置された導体面と前記導体枠の双方は、前記ＬＳＩチップを制御するための信号を入出力する信号線であることを特徴とする請求項１記載のプリント回路基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、プリント回路基板、並びに半導体パッケージ基板などの回路基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的な電気・電子機器の構成要素としてのプリント基板においては、ＬＳＩ（Large Scale Integration）チップ等の各種部品と回路が基板上に実装、形成される。例えば、プリント基板上の各回路を駆動するための電源回路や、各回路の動作を制御する制御回路、様々な回路が集積したＬＳＩチップなどが実装される。
これらの各種回路や部品においては、近年、集積密度が高くなり、動作速度が速くなる一方で、省電力化のためなどで、より低電圧の信号が使用される傾向にある。したがって、ＬＳＩチップや各種回路が高速で動作する際には、電磁ノイズ等が原因となることでＬＳＩチップや各種回路が誤って動作することを防止するために、ＬＳＩチップや各種回路に安定した電源を供給する電源供給回路や、安定した信号伝送系を供給する信号伝送回路が必要となっている。
【０００３】
例えば、高速動作するＬＳＩチップに対して、プリント基板上で安定した電源回路を形成できない場合、ＬＳＩチップ内部の電源電圧が電磁ノイズによる影響を受ける。この場合、プリント基板上のＬＳＩチップの動作に必要十分な電圧および電流を供給することができず、ＬＳＩチップ内の回路の動作を不安定にさせてしまい、最終的には電気・電子機器全体の正常動作に影響を及ぼす。
【０００４】
一方、例えば、ＬＳＩチップの動作に対して、プリント基板上で安定した信号伝送回路を形成できない場合も、ＬＳＩチップ内の信号伝送回路に不要なノイズを発生させる原因となる。この場合は、ＬＳＩチップとプリント基板上にある他の外部バスとの信号伝達が正しく行なわれずに、誤った信号が伝送されてしまい、結果としてＬＳＩチップの動作誤りを引き起こす。したがって、プリント基板や半導体パッケージ基板などの回路基板においては、電源供給回路と信号伝送回路の安定化が重要な課題となっている。
【０００５】
そこで、例えば、特許文献１には、配線用補助パッケージの対向する外層面の一方にグラウンドのベタパターンを形成し、他の外層面に複数の外部端子を設け、更に例えば、中層にグラウンドと電源のベタパターンに対し、誘電部材を挟むように対向させて配置するように内層を多層構造にして、その外側の層に信号線を配置した信号線層を上下に設けて、中層をサンドイッチ状に挟んだ構造とした配線用補助パッケージが開示されており、配線用補助パッケージの外層をインピーダンスの低いベタパターンによりカバーすることで、特に内部から発生する不要輻射ノイズを防止すると共に、信号の誤動作を防止することができるとされている。
【０００６】
また、特許文献２には、第１の信号配線層、第１の電源線を有する第１のグラウンド層、第２の電源線を有する第２のグラウンド層、第２の信号配線層が積層されているプリント配線基板が開示されている。第１のグラウンド層と第２のグラウンド層とは多数のビアホールにより層間接続されており、ＩＣ間を接続する信号配線は第１の電源線と交差している。そして、信号線を流れる信号電流に対するリターン電流は第１のグラウンド層に流れ、第１の電源線の位置で経路が途切れるものの、ビアホールにより第２のグラウンド層へ迂回して流れるため、ノイズの低減を図ることができるとされている。
【０００７】
また、特許文献３には、シリコン基板に絶縁膜を介して形成された第１層導体配線と、この上に絶縁膜を介して第１層導体配線に沿って形成された第２層導体配線と、この上に絶縁膜を介して第２層導体配線に沿って形成された第１層金属配線と、更にこの上に絶縁膜を介して第１層金属配線に沿って形成された第２層金属配線の４層構造をもって電源配線が構成される半導体集積回路が開示されており、第１層導体配線をグラウンドと、また第２層導体配線を電源と接続し、それらを積層することで互いの系統を容量結合し、電源電位の安定化を図るとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−３４７４９６号公報
【特許文献２】特開２００３−１６３４６７号公報
【特許文献３】特開平７−３１２４１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１では、グラウンド層と電源層を対向させ、誘電体を挟む構造を多層にすることによって電源系にコンデンサと等価な効果を持たせていることが開示されているだけであり、プリント回路基板のノイズ源となりうるＬＳＩチップから出た電磁ノイズの特徴によっては、配線補助パッケージ全体に拡散されないとコンデンサによるノイズ抑制効果が得られにくいという課題があった。
【００１０】
これに対して、特許文献２では、グラウンド層によって信号線を挟むことで信号線をより低インピーダンス化する開示はあるが、電源系の低インピーダンス化や等価的なコンデンサの実現については開示されていない。また、一方のグラウンド層に流れるリターン電流をより短い経路で他方のグラウンド層へ迂回させ、リターン電流の経路をより短くすることができるとの記載があるが、高速動作するＬＳＩチップの信号周波数に対し、特許文献２で例示されている構造では、波長に対してループ長が長くなるため、電磁ノイズの抑制効果が十分ではないという課題があった。
【００１１】
さらに、特許文献３では、グラウンドと電源の導体層の積層によって、容量結合を形成する記載があるが、特許文献１と同じく、プリント回路基板のノイズ源となりうるＬＳＩチップから出た電磁ノイズの特徴によっては、配線補助パッケージ全体に拡散されないとコンデンサによるノイズ抑制効果が得られにくいという課題があった。
【００１２】
この発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、電源供給回路または信号伝送回路における不要なノイズの発生をより抑制することによって、より安定した動作をすることが可能なプリント回路基板を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この発明に係るプリント回路基板は、ＬＳＩチップを実装し、少なくとも上層、中間層、下層の３層以上の複数の導体面及び複数の導体ビアを有し、前記上層の導体面は、前記ＬＳＩチップと接続されるとともに、前記複数の導体ビアを経由して下層側の対向する位置に配置された前記下層の導体面と接続され、前記中間層の導体面は、前記導体ビアを経由して前記ＬＳＩチップと接続され、前記下層の導体面は、前記導体ビアを経由して前記上層の導体面と接続されるプリント回路基板であって、前記上層の導体面と前記導体ビアと前記導体ビアで接続された前記下層の導体面とによって導体枠が形成され、前記中間層の導体面は、前記導体枠の中を通り抜けて配置され、前記導体枠と前記中間層の導体面との間は、誘電性樹脂で満たされることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１４】
この発明によれば、電源供給回路または信号伝送回路における不要なノイズの発生をより抑制することによって、より安定した動作をすることが可能なプリント回路基板を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】この発明の実施の形態１におけるＬＳＩチップを実装したプリント回路基板全体の上面図である。
【図２】図１中における、ＬＳＩチップ近傍の電源線接続箇所のみを拡大した上面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ’の一点鎖線における断面図である。
【図４】図３のＢ−Ｂ’の一点鎖線における断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、この発明の実施の形態を添付の図面に基づいて説明する。なお、各実施の形態の説明において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本発明の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１におけるＬＳＩチップ５を実装したプリント回路基板１全体の上面図である。
図１に示すように、このプリント回路基板１には、ＬＳＩチップ５以外に電源回路２、制御回路３が実装されており、回路の未実装箇所や未配線箇所にはグラウンド線４が配置されている。
電源回路２からはＬＳＩチップ５に電源を供給するための電源線２１が、制御回路３からはＬＳＩチップ５と制御信号をやり取りするための制御信号線３１が、それぞれＬＳＩチップ５に向けて配線されている。
また、プリント回路基板１は３層以上の層構成を持っており、３層は上層、中間層、下層に分類される。これらの層には回路の結線にしたがって、導体面または導体プレーンが配置されており、それらの導体面や導体プレーンが電源線２１、グラウンド線４、制御信号線３１に割り当てられる。
【００１７】
図２は、図１中における、ＬＳＩチップ５近傍の電源線２１接続箇所のみを拡大した上面図である。プリント回路基板１とＬＳＩチップ５の間にはＬＳＩチップ接続端子５１が配置されており、このＬＳＩチップ接続端子５１を介して、ＬＳＩチップ５に電源、グラウンドまたは制御信号が接続される。
上層導体面６は、ＬＳＩチップ５のＬＳＩチップ接続端子５１のうち、例えばグラウンド電位供給用の端子と接続されており、プリント回路基板１上のグラウンド線４とも接続される。さらに多数配置された導体ビア６１を経由して、下層側の対向する位置に配置された下層導体面８（図３で後述する）と接続されることで、下層導体面８と上層導体面６を同じグラウンド線４として扱うことができる。
【００１８】
図３は、図２のＡ−Ａ’の一点鎖線における断面図である。図３において、中間層導体面７はＬＳＩチップ接続端子５１から導体ビア６１を経由して接続されており、例えばＬＳＩチップ５の電源供給用の端子とプリント回路基板１上の電源回路２との間を接続することでＬＳＩチップに電源電位を印加する電源線として機能する。また、上層導体面６は、多数の導体ビア５１を経由して、下層側の対向する位置に配置された下層導体面８と接続される。
図３において、破線で囲んだ領域は、この断面からは直接見えない、上層導体面６と下層導体面８とを接続する多数の導体ビア６１を示している。各層の間には誘電体樹脂９が充填しており、それぞれの導体面は誘電体樹脂９を挟む構造となっている。
【００１９】
図４は、図３のＢ−Ｂ’の一点鎖線における断面図である。図４において、上層導体面６と、導体ビア６１と、導体ビア６１で接続された下層導体面８とによって、導体枠が形成される。この導体枠は、ＬＳＩチップ５にグラウンド電位を印加するグラウンド線として機能する。この導体枠の中を中間層導体面７が通り抜けて配置されており、導体枠と中間層導体面７の間のすき間には誘電性樹脂９が充填されている。
【００２０】
以上のように、この実施の形態１によれば、上層導体面６と下層導体面８と導体ビア６１とで構成された導体枠と、中間層導体面７との間に、誘電体樹脂９を満たすことにより導体枠と中間層導体面７との間を電気的に接続する等価的なコンデンサを形成することができ、ＬＳＩチップ５の動作に由来し、ＬＳＩチップ５から発生することで中間層導体面７を伝導する高周波の電磁ノイズを、容量結合によって導体枠に逃がすことが可能になる。
【００２１】
また、この実施の形態１によれば、上層導体面６をＬＳＩチップ５のグラウンド供給端子に接続したため、容量結合によって導体枠に伝わった高周波の電磁ノイズは、上層導体面６からグラウンド供給端子を経由してＬＳＩチップ５に戻るため、発生源からの電磁ノイズの伝導ループの広がりをＬＳＩチップ近傍に押さえ込むことができ、電磁ノイズの不要な拡散を抑制することが可能になる。
【００２２】
実施の形態２．
実施の形態１では、上層導体面６と下層導体面８と導体ビア６１とで構成された導体枠を、ＬＳＩチップ５にグラウンド電位を供給するグラウンド線４とし、中間層導体面７をＬＳＩチップ５に電源電位を供給する電源線とした。しかしながら、例えば、上層導体面６と下層導体面８と導体ビア６１とで構成された導体枠が、ＬＳＩチップ５にグラウンド電位を印加するグラウンド線４に割り当てられており、中間層導体面７が、ＬＳＩチップ５を制御する（トランジスタのＯＮ／ＯＦＦの）ための信号を入出力する制御信号線３１に割り当てられていてもよい。換言すると、グラウンド線４としての導体枠および制御信号線３１としての中間層導体面７の間に誘電体樹脂９が配設され、これによって等価的なコンデンサが形成されるよう構成されてもよい。
【００２３】
以上のように、この実施の形態２によれば、ＬＳＩチップ５の動作によって、信号線としての中間層導体面７に電磁ノイズが発生することがあるが、その場合も、導体枠と中間層導体面７との間に誘電体樹脂９を満たすことにより導体枠と中間層導体面７との間を電気的に接続する等価的なコンデンサを形成することができることによって、電磁ノイズが信号線に伝搬し、他の信号線や回路に重畳してしまうことを抑制することが可能となる。この場合、導体枠と中間層導体面７との間の等価的なコンデンサは、その機能からいわゆる差動信号伝送系のＹコンデンサの構造を呈していることになる。
【００２４】
実施の形態３．
実施の形態２では、中間層導体面７のみをＬＳＩチップ５を制御するための信号を入出力する制御信号線３１に割り当てたが、導体枠および中間層導体面７の双方が、ＬＳＩチップ５を制御する（トランジスタのＯＮ／ＯＦＦの）ための信号を入出力する制御信号線であってもよい。換言すると、制御信号線３１としての導体枠および制御信号線３１としての中間層導体面７の間に誘電体樹脂９が配設され、これによって等価的なコンデンサが形成されるよう構成してもよい。
【００２５】
以上のように、この実施の形態３によれば、対象とする２つの制御信号線が差動伝送系を構成している場合、ＬＳＩチップ５の動作によって２つの信号線間に差動ノイズ（ディファレンシャルモードノイズまたはノーマルモードノイズ）が発生する場合も、２つの信号線間に誘電体樹脂９を満たすことにより導体枠と中間層導体面７との間を電気的に接続する等価的なコンデンサを形成することによって、信号線間に発生した差動ノイズが差動伝送系の信号線に伝搬し、他の信号線や回路に重畳してしまうことを抑制することが可能となる。この場合、導体枠と中間層導体面との間の等価的なコンデンサは、その機能からいわゆる差動信号伝送系のＸコンデンサの構造を呈していることになる。
【００２６】
なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
また、実施の形態１〜３では、この発明に基づいた各実施の形態におけるプリント回路基板について説明したが、今回開示された各実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。したがって、本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００２７】
１  プリント回路基板、２  電源回路、３  制御回路、４  グラウンド線、５  ＬＳＩチップ、６  上層導体面、７  中間層導体面、８  下層導体面、９  誘電性樹脂、２１  電源線、３１  制御信号線、５１  ＬＳＩチップ接続端子、６１  導体ビア。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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