(57)【要約】      （修正有）【課題】  比較的高速で動作するＩＣ等のデバイスを実装し、コンデンサの最適配置により電源のデカップリングを行う事により、デバイスへの高周波電流の安定した供給、電源のリップルノイズ低減、更にはコモンモードノイズの発生を抑制することのできるプリント基板を提供すること。【解決手段】  ＩＣ１の電源端子とコンデンサ２の一端との間を、ＩＣ１およびコンデンサ２を実装可能な最小限の距離の配線３で接続するとともに、コンデンサ２の一端と電源層との間を配線３よりも長い配線４で接続する。【選択図】        図１
2006135064.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源層とグランド層とを有し、デバイスの電源デカップリングをコンデンサを用いて行うプリント基板であって、
前記デバイスの電源端子と前記コンデンサの一端との間を、前記デバイスおよび前記コンデンサを実装可能な最小限の距離の第１のプリントパターンで接続するとともに、前記コンデンサの一端と前記電源層との間を前記第１のプリントパターンよりも長い第２のプリントパターンで接続することを特徴とするプリント基板。
【請求項２】
前記デバイスのグランド端子と前記コンデンサの他端とを前記第１のプリントパターンと同じ長さの第３のプリントパターンで接続するとともに、前記コンデンサの他端と前記グランド層とをビアを介して接続することを特徴とする請求項１記載のプリント基板。
【請求項３】
前記デバイスのグランド端子と前記グランド層とをビアを介して接続するとともに、前記コンデンサの他端と前記グランド層とをビアを介して接続することを特徴とする請求項１記載のプリント基板。
【請求項４】
前記コンデンサの他端と前記グランド層とを複数のビアを介して接続することを特徴とする請求項３記載のプリント基板。
【請求項５】
前記デバイスのグランド端子と前記グランド層とを接続するビアと、前記コンデンサの他端と前記グランド層を接続するビアとを、ベタグランドとして形成された第４のプリントパターンで接続することを特徴とする請求項３記載のプリント基板。
【請求項６】
電源層とグランド層とを有し、デバイスの電源デカップリングをコンデンサを用いて行うプリント基板であって、
前記デバイスの電源端子と前記電源層とをプリントパターンで接続するとともに、該プリントパターンの前記電源端子側から、前記デバイスと前記コンデンサとを実装可能な最小限の距離に前記コンデンサを配設したことを特徴とするプリント基板。
【請求項７】
電源層とグランド層とを有し、デバイスの電源デカップリングをコンデンサを用いて行うプリント基板であって、
前記デバイスの電源端子と前記コンデンサの一端との間を、前記デバイスおよび前記コンデンサを実装可能な最小限の距離で接続する第１のプリントパターンと、
前記コンデンサの一端と前記電源層との間を接続する第２のプリントパターンと
を具備し、
前記第２のプリントパターンを前記第１のプリントパターンよりも長くした
ことを特徴とするプリント基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリント基板に関し、特に、デバイスの電源デカップリングをコンデンサを用いて行うプリント基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器の高機能化、高性能化に伴って、ＩＣ（Integrated Circuit）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等の集積化や、これらを動作させる信号の高周波数化が進められている。
【０００３】
しかしながら、ＩＣ等の集積化や高周波数化は、回路中の高周波電流の増加を招き、放射ノイズの増大につながっている。このため、バイパスコンデンサにより、電源ライン中のノイズを低減したり、デカップリングを行い、コモンモード放射ノイズを低減させているのはもちろんのこと、この他にも、ノーマルモード放射ノイズを低減させるための様々な対策が施されている。
【０００４】
例えば、特許文献１や特許文献２に記載の技術では、プリント回路基板の電源層とグランド層のそれぞれをバイパスコンデンサとＩＣ間を接続する第１の電源パターン、第１のグランドパターンに接続せずに、電源層をビアホールと第２の電源パターンを介してバイパスコンデンサの一端に接続し、グランド層をビアホールと第２のグランドパターンを介してバイパスコンデンサの他端に接続するように構成し、バイパスコンデンサとＩＣ間に高周波電流が流れた際に、電源層とグランド層間で高周波電圧リプルが発生することを防止し、その結果としてプリント回路基板から放射する電磁波ノイズを減少することができるようにしている。
【特許文献１】特開２０００−９１７８５号公報
【特許文献２】特開２０００−１５６５４８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や特許文献２に記載された構成では、ＩＣとバイパスコンデンサとの距離が長くなるため、比較的低速（外部クロック１０ＭＨｚ程度）で動作するＩＣに対してのノイズ対策とはなるものの、比較的高速（外部クロック４０〜５０ＭＨｚ以上）で動作するＩＣを実装した回路では、ノイズの除去効率が低下することが考えられる。
【０００６】
また、同構成では、電源パターンとグランドパターンにより配線面積が大きくなり、高密度での実装に不向きであるとともに、これらパターンのインダクタンス成分による電圧降下の発生も懸念される。
【０００７】
そこで、本発明は、比較的高速で動作するＩＣ等のデバイスを実装し、コンデンサの最適配置により電源のデカップリングを行う事により、デバイスへの高周波電流の安定した供給、電源のリップルノイズ低減、更にはコモンモードノイズの発生を抑制することのできるプリント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】
【０００８】
上述した目的を達成するため、請求項１の発明は、電源層とグランド層とを有し、デバイスの電源デカップリングをコンデンサを用いて行うプリント基板であって、前記デバイスの電源端子と前記コンデンサの一端との間を、前記デバイスおよび前記コンデンサを実装可能な最小限の距離の第１のプリントパターンで接続するとともに、前記コンデンサの一端と前記電源層との間を前記第１のプリントパターンよりも長い第２のプリントパターンで接続することを特徴とする。
【０００９】
また、請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記デバイスのグランド端子と前記コンデンサの他端とを前記第１のプリントパターンと同じ長さの第３のプリントパターンで接続するとともに、前記コンデンサの他端と前記グランド層とをビアを介して接続することを特徴とする。
【００１０】
また、請求項３の発明は、請求項１の発明において、前記デバイスのグランド端子と前記グランド層とをビアを介して接続するとともに、前記コンデンサの他端と前記グランド層とをビアを介して接続することを特徴とする。
【００１１】
また、請求項４の発明は、請求項３の発明において、前記コンデンサの他端と前記グランド層とを複数のビアを介して接続することを特徴とする。
【００１２】
また、請求項５の発明は、請求項３の発明において、前記デバイスのグランド端子と前記グランド層とを接続するビアと、前記コンデンサの他端と前記グランド層を接続するビアとを、ベタグランドとして形成された第４のプリントパターンで接続することを特徴とする。
【００１３】
また、請求項６の発明は、電源層とグランド層とを有し、デバイスの電源デカップリングをコンデンサを用いて行うプリント基板であって、前記デバイスの電源端子と前記電源層とをプリントパターンで接続するとともに、該プリントパターンの前記電源端子側から、前記デバイスと前記コンデンサとを実装可能な最小限の距離に前記コンデンサを配設したことを特徴とする。
【００１４】
また、請求項７の発明は、電源層とグランド層とを有し、デバイスの電源デカップリングをコンデンサを用いて行うプリント基板であって、前記デバイスの電源端子と前記コンデンサの一端との間を、前記デバイスおよび前記コンデンサを実装可能な最小限の距離で接続する第１のプリントパターンと、前記コンデンサの一端と前記電源層との間を接続する第２のプリントパターンとを具備し、前記第２のプリントパターンを前記第１のプリントパターンよりも長くしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、デバイスの電源端子とコンデンサの一端との間を、両者を実装可能な最小限の距離のプリントパターンで接続するように構成したので、デバイスへの高周波電流の供給が安定し、リップルノイズも低減でき、放射ノイズの発生に関わる高周波ループ面積が最小になり、ノイズの発生を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明に係るプリント基板の一実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
【００１７】
図１は、本発明の概念を説明するための図である。本発明では、ＩＣ（ＡＳＩＣやＬＳＩ（Large Scale Integration）等を含む）１とデカップリング用のコンデンサ２とを接続する配線３の長さ、つまり、ＩＣ１に対するコンデンサ２の実装距離を最小とする。この配線３の長さは、実際には、部品実装機（インサートマシン）の制約により決められる最小長とする。また、電源側とコンデンサ２を接続する配線４の長さを、配線３の長さよりも長くする。これにより、図中に矢印Ａで示す高周波ループの面積を最小限とし、高周波電流の安定供給と放射ノイズの低減を図っている。
【００１８】
ＩＣ１とコンデンサコンデンサ２の具体的な実装方法については、以下の各実施例で説明する。
【実施例１】
【００１９】
実施例１で説明する構成では、図２に示すように、ＩＣ１の電源ピン１１とコンデンサ２の一端とをプリント基板上のパターン３１で接続し、ＩＣ１のグランドピン１２とコンデンサ２の他端とをプリント基板上のパターン５１で接続している。パターン３１とパターン５１は、いずれも、部品実装機の制約により決められる最小長である。
【００２０】
また、コンデンサ２の端子のうち、電源ピン１１と接続されている側の端子は、プリント基板上のパターン４１とビア４２を介して、プリント基板の電源層と接続され、コンデンサ２の端子のうち、グランドピン１２と接続されている側は、ビア５２を介して、プリント基板のグランド層に接続されている。なお、ＩＣ１とコンデンサ２のいずれも、プリント基板の表面に形成されたベタグランド６１には接続されていない。
【００２１】
図３は、図２に示した構成の等価回路を示した図である。同図に示す等価回路では、符号２０で示す要素は、コンデンサ２の等価回路であり、符号Ｌ３１、Ｌ４１、Ｌ４２、Ｌ５１、Ｌ５２で示す要素は、それぞれ、パターン３１、パターン４１、ビア４２、パターン５１、ビア５２のインダクタンス成分を表している。
【００２２】
この構成においては、放射ノイズの発生に関わる高周波ループには、コンデンサ２に加え、インダクタンス成分Ｌ３１、インダクタンス成分Ｌ５１が含まれることとなる。
【実施例２】
【００２３】
実施例２で説明する構成では、図４に示すように、ＩＣ１の電源ピン１１とコンデンサ２の一端とをプリント基板上のパターン３２で接続する。このパターン３２は、部品実装機の制約により決められる最小長である。また、コンデンサ２の端子のうち、電源ピン１１と接続されている側の端子は、プリント基板上のパターン４３とビア４４を介して、プリント基板の電源層と接続されている。
【００２４】
一方、ＩＣ１のグランドピン１２は、ビア５３を介してプリント基板のグランド層と接続され、コンデンサ２の他端は、ビア５４とビア５５を介してプリント基板のグランド層と接続されている。ただし、コンデンサ２の端子をビア５４とビア５５の両者を介してプリント基板のグランド層に接続することが困難である場合には、いずれか一方を介しての接続としてもよい。
【００２５】
なお、ＩＣ１とコンデンサ２のいずれも、プリント基板の表面に形成されたベタグランド６２には接続されていない。
【００２６】
図５は、図４に示した構成の等価回路を示した図である。同図に示す等価回路では、符号２０で示す要素は、コンデンサ２の等価回路であり、符号Ｌ３２、Ｌ４３、Ｌ４４、Ｌ５３、Ｌ５４、Ｌ５５で示す要素は、それぞれ、パターン３２、パターン４３、ビア４４、ビア５３、ビア５４、ビア５５のインダクタンス成分を表している。
【００２７】
この構成においては、放射ノイズの発生に関わる高周波ループには、コンデンサ２に加え、インダクタンス成分Ｌ３２、インダクタンス成分Ｌ５３、インダクタンス成分Ｌ５４、インダクタンス成分Ｌ５５が含まれることとなる。
【実施例３】
【００２８】
実施例３で説明する構成では、図６に示すように、ＩＣ１の電源ピン１１とコンデンサ２の一端とをプリント基板上のパターン３３で接続する。このパターン３３は、部品実装機の制約により決められる最小長である。また、コンデンサ２の端子のうち、電源ピン１１と接続されている側の端子は、プリント基板上のパターン４５とビア４６を介して、プリント基板の電源層と接続されている。
【００２９】
一方、ＩＣ１のグランドピン１２とコンデンサ２の他端は、プリント基板の表面に形成されたベタグランド６３と接続されている。ただし、ベタグランド６３は、プリント基板の表面層に形成されていることからノイズ的に不安定であるため、グランドピン１２の近傍でビア６４を介してベタグランド６３とプリント基板のグランド層を接続し、コンデンサ２の近傍で、ビア６５およびビア６６を介してベタグランド６３とプリント基板のグランド層を接続している。なお、ビア６５とビア６６の両者を形成することが困難である場合には、いずれか一方のみを形成するようにしてもよい。
【００３０】
図７は、図６に示した構成の等価回路を示した図である。同図に示す等価回路では、符号２０で示す要素は、コンデンサ２の等価回路であり、符号Ｌ３３、Ｌ４５、Ｌ４６、Ｌ６３、Ｌ６４、Ｌ６５、Ｌ６６で示す要素は、それぞれ、パターン３３、パターン４５、ビア４６、ベタグランド６３、ビア６４、ビア６５、ビア６６のインダクタンス成分を表している。また、符号Ｌ６７は、ベタグランド６３とプリント基板のグランド層を接続する他のビアのインダクタンス成分を表している。
【００３１】
この構成においては、放射ノイズの発生に関わる高周波ループには、コンデンサ２に加え、インダクタンス成分Ｌ３３、インダクタンス成分Ｌ６４、インダクタンス成分Ｌ６５、インダクタンス成分Ｌ６６が含まれることとなる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の概念を説明するための図である。
【図２】実施例１におけるプリント基板の構成を説明するための図である。
【図３】図２に示した構成の等価回路を示した図である。
【図４】実施例２におけるプリント基板の構成を説明するための図である。
【図５】図４に示した構成の等価回路を示した図である。
【図６】実施例３におけるプリント基板の構成を説明するための図である。
【図７】図６に示した構成の等価回路を示した図である。
【符号の説明】
【００３３】
１    ＩＣ
２    コンデンサ
３    配線
４    配線
１１    電源端子
１２    グランド端子
２０    コンデンサ等価回路
３１    パターン
３２    パターン
３３    パターン
４１    パターン
４２    ビア
４３    パターン
４４    ビア
４５    パターン
４６    ビア
５１    パターン
５２    ビア
５３    ビア
５４    ビア
５５    ビア
６１    ベタグランド
６２    ベタグランド
６３    ベタグランド
６４    ビア
６５    ビア
６６    ビア
Ｌ３１    インダクタンス成分
Ｌ３２    インダクタンス成分
Ｌ３３    インダクタンス成分
Ｌ４１    インダクタンス成分
Ｌ４２    インダクタンス成分
Ｌ４３    インダクタンス成分
Ｌ４４    インダクタンス成分
Ｌ４５    インダクタンス成分
Ｌ４６    インダクタンス成分
Ｌ５１    インダクタンス成分
Ｌ５２    インダクタンス成分
Ｌ５３    インダクタンス成分
Ｌ５４    インダクタンス成分
Ｌ５５    インダクタンス成分
Ｌ６１    インダクタンス成分
Ｌ６２    インダクタンス成分
Ｌ６３    インダクタンス成分
Ｌ６４    インダクタンス成分
Ｌ６５    インダクタンス成分
Ｌ６６    インダクタンス成分
Ｌ６７    インダクタンス成分
【図１】
2006135064.tif 000003
【図２】
2006135064.tif 000004
【図３】
2006135064.tif 000005
【図４】
2006135064.tif 000006
【図５】
2006135064.tif 000007
【図６】
2006135064.tif 000008
【図７】
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