(57)【要約】【課題】搭載された半導体部品から発生したノイズに対する対策がとられているとともに、層数の増大を抑制することができる多層プリント基板を提供する。【解決手段】内層に電源パターン及びグラウンド層を有し、かつ、半導体部品が搭載される多層プリント基板において、少なくとも以下のＡからＤの構成を有する多層プリント基板である。（Ａ）電源パターンは線路形状である。（Ｂ）ノイズの発生源となりうる半導体部品の電源受給部の近傍に、電源パターン及びグラウンド層を接続する第１バイパスコンデンサが配置されている。（Ｃ）ノイズの影響を抑制すべき半導体部品の電源受給部の近傍及び多層プリント基板の板端近傍に、電源パターン及びグラウンド層を接続する第２バイパスコンデンサが配置されている。（Ｄ）電源パターンの途中に、電源パターン及びグラウンド層を接続する第３バイパスコンデンサが配置されている。【選択図】図１
2011124409.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内層に電源パターン及びグラウンド層を有し、かつ、半導体部品が搭載される多層プリント基板において、少なくとも以下のＡからＤの構成を有することを特徴とする多層プリント基板。
（Ａ）上記電源パターンは線路形状である。
（Ｂ）ノイズの発生源となりうる半導体部品の電源受給部の近傍に、上記電源パターン及びグラウンド層を接続する第１バイパスコンデンサが配置されている。
（Ｃ）ノイズの影響を抑制すべき半導体部品の電源受給部の近傍及び上記多層プリント基板の板端近傍に、上記電源パターン及びグラウンド層を接続する第２バイパスコンデンサが配置されている。
（Ｄ）上記電源パターンの途中に、上記電源パターン及びグラウンド層を接続する第３バイパスコンデンサが配置されている。
【請求項２】
前記ノイズの発生源となりうる半導体部品の動作信号の上記多層プリント基板中における波長がλ（ｍ）であるとき、前記第１バイパスコンデンサ、第２バイパスコンデンサ及び第３バイパスコンデンサの互いの相対距離が１／４λ以下であることを特徴とする請求項１に記載の多層プリント基板。
【請求項３】
前記第１バイパスコンデンサ、第２バイパスコンデンサ及び第３バイパスコンデンサのそれぞれの相対距離が１／８λ以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の多層プリント基板。
【請求項４】
前記電源パターンの線路幅は、前記電源パターンの直流電圧降下量が所望の値以下となるように設定されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の多層プリント基板。
【請求項５】
前記電源パターンの温度上昇値が所望の値以下となるよう、前記電源パターンの線路幅と、グラウンド層と、が設定されていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の多層プリント基板。
【請求項６】
前記電源パターンが信号線路のリファレンス面となるときは、前記電源パターンの線路幅は信号線路の線路幅の少なくとも１０倍であることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の多層プリント基板。
【請求項７】
前記ノイズの発生源となりうる半導体部品の電源受給部同士が接続されていることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の多層プリント基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は多層プリント基板に関し、詳しくは、搭載された半導体部品から発生したノイズに対する対策がとられているとともに、層数の増大を抑制することができる多層プリント基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
多層プリント基板では、ベタ形状の電源供給用配線（以下、この電源供給用配線を電源パターンという）が、信号配線とは別の層に形成されることが多い。電源パターンをベタ形状とすることにより、電圧降下量を小さくすることができ、安定した電力供給となるとともに、電流印加時の発熱を抑制させることができる。
【０００３】
さらに、このベタ形状の電源パターンを内層に設けることにより、これに対向する信号線路を流れる信号に対するリターン電流の帰還路としての機能を電源パターンに持たせることができ、これにより、信号線路の配置を容易にすることができる。なお、信号線路を流れる信号に対するリターン電流の帰還路としての面をリファレンス面という場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−０５３４４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
多層プリント基板に搭載した半導体部品から発生したノイズが電源パターンに入り込むと、そのノイズが電源パターンを伝播して、他の半導体部品に悪影響を与えることがある。
【０００６】
そこで、ノイズの発生源となる半導体部品の近傍に、電源パターンとグラウンド層とを接続するバイパスコンデンサを配置させることが多い。これにより、その半導体部品から発生したノイズはそのバイパスコンデンサを介してグラウンド層に流れるので、電源パターンへの伝播を抑制することができる。
【０００７】
しかしながら、それでもそのバイパスコンデンサに流れきらないノイズが存在すると、そのノイズは電源パターンを伝播し、他の半導体部品にまで伝播すると、悪影響を及ぼす。そのため、他の半導体部品においても、電源供給ピンの近傍にバイパスコンデンサを配置することにより、伝播してきたノイズをバイパスコンデンサを介してグラウンド層に流す。
【０００８】
また、伝播したノイズが、多層プリント基板の板端まで伝播すると、そのノイズがそのまま、外部に放出されることがある。この外部に放出されたノイズは、多層プリント基板の周辺の機器に悪影響を及ぼす。
【０００９】
そのため、多層プリント基板の板端にも、さらに、電源パターンとグラウンド層とを接続するバイパスコンデンサを配置させることにより、板端に伝搬したノイズをグラウンド層に流し、ノイズの外部放出を抑制させることができる。
【００１０】
一方、多層プリント基板において、複数の電源を用いる場合、それぞれの電源用の電源パターンが必要である。また、複雑な信号配線の場合、内層にも信号線を配置させることとなる。そのため、近年は、多層プリント基板の層数は増大していく傾向にある。
【００１１】
ところが、層数が多くなるほど、製造上の工数が増え、これに伴うコスト上昇という問題がある。それゆえ、製造上の工数削減及びコスト低減を目的として、層数の増大を抑制させたいという要求があり、前述の事項と相反する状況にある。
【００１２】
そこで、電源パターンをベタ形状ではなく、線路形状とすることにより、複数の電源パターンを同一の層に形成したり、また、電源パターンと信号配線とを混在させたりすることができる。これにより、層数の増大を抑制させることが期待される。
【００１３】
しかし、電源パターンを線路化すると、電源配線の導体抵抗が高くなるので、電源供給が不安定になるとともに、熱の発生も大きくなるという問題もある。
【００１４】
また、上記特許文献１に記載の技術では、電源配線を線路形状とし、電源配線の上下に絶縁層を介してグラウンド層を位置させることにより、放射ノイズを低減させているが、この技術では、必然的に層数が増加せざるを得ないという問題もある。
【００１５】
そこで、本発明は、搭載された半導体部品から発生したノイズに対する対策がとられているとともに、層数の増大を抑制することができる多層プリント基板を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
請求項１の発明は、内層に電源パターン及びグラウンド層を有し、かつ、半導体部品が搭載される多層プリント基板において、少なくとも以下のＡからＤの構成を有することを特徴とする多層プリント基板である。
【００１７】
（Ａ）電源パターンは線路形状である。
（Ｂ）ノイズの発生源となりうる半導体部品の電源受給部の近傍に、電源パターン及びグラウンド層を接続する第１バイパスコンデンサが配置されている。
（Ｃ）ノイズの影響を抑制すべき半導体部品の電源受給部の近傍及び多層プリント基板の板端近傍に、電源パターン及びグラウンド層を接続する第２バイパスコンデンサが配置されている。
（Ｄ）電源パターンの途中に、電源パターン及びグラウンド層を接続する第３バイパスコンデンサが配置されている。
【００１８】
請求項２の発明は、前述のノイズの発生源となりうる半導体部品の動作信号の多層プリント基板中における波長がλ（ｍ）であるとき、第１バイパスコンデンサ、第２バイパスコンデンサ及び第３バイパスコンデンサの互いの相対距離が１／４λ以下であることを特徴とする請求項１に記載の多層プリント基板である。
【００１９】
請求項３の発明は、第１バイパスコンデンサ、第２バイパスコンデンサ及び第３バイパスコンデンサのそれぞれの相対距離が１／８λ以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の多層プリント基板である。
【００２０】
請求項４の発明は、電源パターンの線路幅は、電源パターンの直流電圧降下量が所望の値以下となるように設定されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の多層プリント基板である。なお、ここでいう「直流電圧降下量の所望の値」は、この多層プリント基板に求められる設計仕様により決定される。
【００２１】
請求項５の発明は、電源パターンの温度上昇値が所望の値以下となるよう、電源パターンの線路幅及びグラウンド層が設定されていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の多層プリント基板である。なお、ここでいう「温度上昇値の所望の値」は、この多層プリント基板に求められる設計仕様により決定される。
【００２２】
請求項６の発明は、電源パターンが信号線路のリファレンス面となるときは、電源パターンの線路幅は信号線路の線路幅の少なくとも１０倍であることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の多層プリント基板である。
【００２３】
請求項７の発明は、ノイズの発生源となりうる半導体部品の電源受給部同士が接続されていることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の多層プリント基板である。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、以下の効果を奏する。すなわち、電源パターンを線路形状とすることにより、電源パターンと信号配線とを混在させることができる。また、複数の電源用の電源パターンを一つの層にまとめて形成することができる。それゆえ、多層プリント基板の層数増大を抑制させることができる。
【００２５】
また、前述の通り、電源パターンと信号配線とを混在させ、あるいは、複数の電源用の電源パターンを一つの層にまとめて形成することにより、グラウンド層をより多く設けることができる。これにより、放射ノイズの低減、また、信号品質の向上を図ることができる。さらに、電源パターンの導体抵抗が小さくなり、これにより、電源供給の安定化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の多層プリント基板の電源パターン、ノイズの発生源となりうる半導体部品、第１バイパスコンデンサ、ノイズの影響を抑制すべき半導体部品、第２バイパスコンデンサ及び第３バイパスコンデンサの配置関係の模式図。
【図２】６層構造の多層プリント基板の層構成を示す模式図。
【図３】本発明が適用された６層構造の多層プリント基板の層構成の例を示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
図１は、本発明の多層プリント基板の電源パターン１００、ノイズの発生源となりうる半導体部品１０６、第１バイパスコンデンサ１０８、ノイズの影響を抑制すべき半導体部品１１０、第２バイパスコンデンサ１１２及び第３バイパスコンデンサ１１４の配置関係を模式的に示す図である。
【００２８】
図１を参照すると、この多層プリント基板は、内層に電源パターン１００及びグラウンド層（図示せず）を有し、かつ、半導体部品が搭載される多層プリント基板であって、以下の構成をとる。
【００２９】
（Ａ）電源パターン１００を線路形状とする。
（Ｂ）ノイズの発生源となりうる半導体部品１０６の電源受給部の近傍に、電源パターン１００及びグラウンド層を接続する第１バイパスコンデンサ１０８を配置する。
（Ｃ）ノイズの影響を抑制すべき半導体部品１１０の電源供給ピンの近傍及び多層プリント基板の板端近傍に、電源パターン１００及びグラウンド層を接続する第２バイパスコンデンサ１１２を配置する。
（Ｄ）上記電源パターン１００の途中に、電源パターン１００及びグラウンド層を接続する第３バイパスコンデンサ１１４を配置する。
【００３０】
また、ノイズの発生源となりうる半導体部品１０６の動作周波数の波長がλ（ｍ）であるとき、第１バイパスコンデンサ１０８、第２バイパスコンデンサ１１２及び第３バイパスコンデンサ１１４のそれぞれの相対距離を１／４λ以下、好ましくは１／８λ以下とする。なお、ここでの波長λは、動作信号の真空中における波長をλ０、比誘電率をεｒとしたとき、下記式（１）により求めることができる。
λ＝λ０／√（εｒ）  ・・・（１）
【００３１】
なお、多層プリント基板を一般的なガラスエポキシ基材で制作するときは、１／√（εｒ）≒０.５として計算できる。すなわち、λ≒λ０×０.５として計算できる。
【００３２】
また、電源パターン１００の線路幅は、直流電圧降下量が所望の値以下となるように設定する。ここでいう「直流電圧降下量の所望の値」は、前述の通り、この多層プリント基板に求められる設計仕様により決定する。さらに、電源パターン１００の温度上昇値が所望の値以下となるよう、電源パターン１００の線路幅と、グラウンド層と、を設定する。ここでいう「温度上昇値の所望の値」は、前述の取り、この多層プリント基板に求められる設計仕様により決定する。またさらに、電源パターン１００が信号線路のリファレンス面となるときは、電源パターン１００の線路幅は、信号線路の線路幅の少なくとも１０倍とする。また、ノイズの発生源となりうる半導体部品１０６の同電位のピン同士を表層で接続する。
【００３３】
図２は、６層構造の多層プリント基板の層構成を示す模式図である。図２の左側の数字は層Ｎｏを示す。また、Ｓは信号層、Ｇはグラウンド層、Ｖは電源層を示す。
【００３４】
図２に示す層構成は、従来の電源パターンをベタ形状で形成した場合の一般的な層構成である。この層構成においては、第６層の信号層に対して、第５層の電源層が対向しているが、第５層の電源層において、電源電圧の変動が生ずると、第６層の信号配線に悪影響を及ぼすことがある。
【００３５】
そこで、図２に示す層構成を有する多層プリント基板において、第５層に形成されていた電源パターンを線路形状とし、第４層に混在させると、層構成は図３のようになる。図３は、本発明が適用された６層構造の多層プリント基板の層構成の例を示す模式図である。
【００３６】
この場合、従来、第５層が電源層であったところ、第５層には電源パターンが存在しないこととなったので、第５層をグラウンド層とすることができる。この構成とすることにより、第１層、第３層、第４層及び第６層の信号層には、すべてグラウンド層が対向することとなるので、この構成とすることにより、信号品質の向上やノイズの低減といった効果をえることができる。
【符号の説明】
【００３７】
１００  電源パターン
１０６  ノイズの発生源となりうる半導体部品
１０８  第１バイパスコンデンサ
１１０  ノイズの影響を抑制すべき半導体部品
１１２  第２バイパスコンデンサ
１１４  第３バイパスコンデンサ
【図１】
2011124409.tif 000003
【図２】
2011124409.tif 000004
【図３】
2011124409.tif 000005