(57)【要約】【課題】複数の電源ヴィア導体の電流を平均化すること。【解決手段】プリント配線板の表層には、電力供給部から電流が供給される電源導体パターン２２２が配置されている。プリント配線板の内層には、電源導体パターン２２２を積層方向に内層に投影したときに電源導体パターン２２２の投影像に重なる電源導体パターン２２４が配置されている。電源導体パターン２２２と電源導体パターン２２４とが、複数の電源ヴィア導体２３１で電気的に接続されている。電源導体パターン２２４には、電流主経路の方向と直交する幅方向における複数の電源ヴィア導体２３１の両側に、幅方向の端部に位置する電源ヴィア導体に対して間隔をあけて開口部Ｈが形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体装置と、
前記半導体装置に電力を供給する電力供給部と、
前記半導体装置及び前記電力供給部が実装されたプリント配線板と、を備え、
前記プリント配線板は、第１導体層と、前記第１導体層に絶縁体層を介して積層された第２導体層と、を有し、
前記プリント配線板には、
前記第１導体層に配置され、前記電力供給部から電流が供給される第１電源導体パターンと、
前記第２導体層に配置され、前記第１電源導体パターンを積層方向に前記第２導体層に投影したときに前記第１電源導体パターンの投影像に重なる第２電源導体パターンと、
前記第１電源導体パターンと前記第２電源導体パターンとを電気的に接続する複数の電源ヴィア導体と、が形成されており、
前記複数の電源ヴィア導体は、前記第２電源導体パターンの電流主経路の方向と交差する方向に並んでおり、
前記第２電源導体パターンにおける、並んで配置された前記複数の電源ヴィア導体の両側には、開口部が形成されていることを特徴とするプリント回路板。
【請求項２】
前記電源ヴィア導体の中心と前記開口部の端部との距離の最小値Ｄ１と、前記電源ヴィア導体の中心間距離の最小値ＤＰ２との関係は、０．０≦Ｄ１／ＤＰ２≦３．０であることを特徴とする請求項１に記載のプリント回路板。
【請求項３】
前記開口部には、前記第２電源導体パターンよりも電気的に高抵抗の部材が充填されていることを特徴とする請求項１または２に記載のプリント回路板。
【請求項４】
前記高抵抗の部材が絶縁体であることを特徴とする請求項３に記載のプリント回路板。
【請求項５】
前記第２電源導体パターンには、前記複数の電源ヴィア導体に対して前記電流主経路の側とは反対側に配置される、前記開口部に対して、前記第２電源導体パターンの電流主経路の方向と交差する方向の外側から前記電流主経路につながる電流副経路が形成されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のプリント回路板。
【請求項６】
前記電流副経路に一端が電気的に接続され、前記電流主経路に他端が電気的に接続されたジャンパー線を備えたことを特徴とする請求項５に記載のプリント回路板。
【請求項７】
前記複数の電源ヴィア導体が、前記電流主経路の方向に２つ以上、前記第２電源導体パターンの電流主経路の方向と交差する方向に１つ以上の電源ヴィア導体でグループ化してなる複数の電源ヴィア導体群で構成され、前記電源ヴィア導体群同士の距離が、前記電源ヴィア導体同士の最小ピッチよりも広いことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のプリント回路板。
【請求項８】
前記各電源ヴィア導体群が、前記第２電源導体パターンの電流主経路の方向と交差する方向に２つの電源ヴィア導体で構成されていることを特徴とする請求項７に記載のプリント回路板。
【請求項９】
前記開口部は、前記第２電源導体パターンの電流主経路の方向と交差する方向の端部に位置する電源ヴィア導体に対向するよう前記電流主経路の方向に延びる第１開口部分と、前記第２電源導体パターンの電流主経路の方向と交差する方向の端部に位置する電源ヴィア導体のうち前記電流主経路の側とは反対側に位置する電源ヴィア導体に対向するよう前記第１開口部分から前記幅方向の内側に延びる第２開口部分とを有することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載のプリント回路板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置と、半導体装置が実装されたプリント配線板とを備えたプリント回路板に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体装置である半導体集積回路（Ｌａｒｇｅ−Ｓｃａｌｅ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ。以下、ＬＳＩ）の消費電流増大に伴い、プリント配線板の電源導体パターンや電源ヴィア導体に流れる電流量も増大している。導体に流れる電流密度が高まると、エレクトロマイグレーションによって配線が断線する可能性が高まることが知られている。
【０００３】
プリント回路板の電源ラインの構造は、表層の電源回路→表層の電源導体パターン→電源ヴィア導体→内層の電源導体パターン…→表層のＬＳＩというように、ヴィア導体で層を切り替え、複数の導体層を用いて電源ラインを配線することが一般的である。
【０００４】
従来、電源ヴィア導体で層を切り替える際には、ＬＳＩの大電流化に対応するために、多数の電源ヴィア導体を並列して配置することが実施されている（特許文献１参照）。特許文献１では、複数の電源ヴィア導体を正方格子状に配置したものが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−２２９５４８公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、複数の電源ヴィア導体のうち、電流主経路に沿う方向と直交する幅方向において、端部に配置された電源ヴィア導体に流れる電流密度が、それ以外の電源ヴィア導体に流れる電流密度よりも高くなる傾向にあり、電流量に大きな差が生じる。この電流量の差は、主として各々の電源ヴィア導体から電流が流れ込む電源導体パターンの幅に起因している。即ち、端部以外の電源ヴィア導体は、他の電源ヴィア導体に囲まれているため、端部の電源ヴィア導体に比べて電流が流れにくい。逆に端部の電源ヴィア導体の方が端部以外の電源ヴィア導体よりも電流が流れやすい。このように、複数の電源ヴィア導体を配置した場合には、特定の電源ヴィア導体に電流が集中しやすくなるため、各電源ヴィア導体に電流を分散させる効果が低いものであった。
【０００７】
そこで、本発明は、複数の電源ヴィア導体の電流を平均化することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のプリント回路板は、半導体装置と、前記半導体装置に電力を供給する電力供給部と、前記半導体装置及び前記電力供給部が実装されたプリント配線板と、を備え、前記プリント配線板は、第１導体層と、前記第１導体層に絶縁体層を介して積層された第２導体層と、を有し、前記プリント配線板には、前記第１導体層に配置され、前記電力供給部から電流が供給される第１電源導体パターンと、前記第２導体層に配置され、前記第１電源導体パターンを積層方向に前記第２導体層に投影したときに前記第１電源導体パターンの投影像に重なる第２電源導体パターンと、前記第１電源導体パターンと前記第２電源導体パターンとを電気的に接続する複数の電源ヴィア導体と、が形成されており、前記複数の電源ヴィア導体は、前記第２電源導体パターンの電流主経路の方向と交差する方向に並んでおり、前記第２電源導体パターンにおける、並んで配置された前記複数の電源ヴィア導体の両側には、開口部が形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、複数の電源ヴィア導体の電流を平均化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１実施形態に係るプリント回路板の概略構成を示す説明図である。
【図２】第２電源導体パターンを示す部分平面図である。
【図３】第２実施形態に係るプリント回路板のプリント配線板における電源ラインを示す説明図である。
【図４】第３実施形態に係るプリント回路板のプリント配線板における電源ラインを示す説明図である。
【図５】第４実施形態に係るプリント回路板のプリント配線板における電源ラインを示す説明図である。
【図６】第５実施形態に係るプリント回路板のプリント配線板における電源ラインを示す説明図である。
【図７】端部に位置する電源ヴィア導体近傍の電源導体パターンの部分平面図である。
【図８】第６実施形態に係るプリント回路板のプリント配線板における電源ラインを示す説明図である。
【図９】隣接ヴィアピッチに対するスリット距離の比と、ヴィア電流のばらつき比との関係を示すグラフである。
【図１０】隣接ヴィアピッチに対する電流副経路の幅と、ヴィア電流のばらつき比との関係を示すグラフである。
【図１１】比較例のプリント配線板における電源ラインを示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明を実施するための形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１２】
［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態に係るプリント回路板の概略構成を示す説明図である。図１（ａ）はプリント回路板の断面図である。図１（ｂ）はプリント配線板から電源ラインのみを抜き出したときの電源ラインの斜視図である。
【００１３】
プリント回路板１００は、プリント配線板２００と、プリント配線板２００に実装された、ＬＳＩ（半導体装置）３０１及び電力供給部３０２と、を備えている。電力供給部３０２は、ＬＳＩ３０１に電力を供給する電気回路である。
【００１４】
ＬＳＩ３０１は、例えばＢＧＡ（Ball  Grid  Array）型やＬＧＡ（Land  Grid  Array）型の半導体パッケージであり、直流電圧の入力端子となる複数（又は１つ）の電源端子３０４を有する。図１（ａ）では、電源端子３０４を１つ図示している。
【００１５】
電力供給部３０２は、電源回路３１１と電源部品３１２とを有している。電源回路３１１は、入力した交流又は直流の電圧を、ＬＳＩ３０１の駆動に必要な直流電圧レベルに調整して直流電圧を出力する半導体素子である。電源部品３１２は、例えばインダクタ素子等の受動素子であり、直流電圧の出力端子となる電源端子３０３を有する。
【００１６】
なお、第１実施形態では、電力供給部３０２が２つの素子からなる場合について説明したが、１つの素子で構成されていてもよく、また、３つ以上の素子からなる場合であってもよい。また、電力供給部３０２は、電池等の電源を有していてもよい。いずれの場合であっても、電力供給部３０２は、直流電圧の出力端子となる電源端子３０３を有していることになる。
【００１７】
プリント配線板２００は、２層以上、例えば３層の導体層２０１，２０２，２０３を有するプリント配線板（マザーボード）である。具体的に説明すると、プリント配線板２００は、導体層である一対の表層２０１，２０３と、２つの表層２０１，２０３間に配置された、導体層である内層２０２とを有している。そして、プリント配線板２００は、第１導体層である表層２０１、第２導体層である内層２０２、表層２０３の順に絶縁体層２０４，２０５を介して積層方向（矢印Ｚ方向）に積層されて構成されている。ＬＳＩ３０１及び電力供給部３０２は、プリント配線板２００の表層（実装面）２０１に実装されている。
【００１８】
第１実施形態では、表層２０１と内層２０２に跨って配置され、電力供給部３０２の電源端子（出力端子）３０３と、ＬＳＩ３０１の電源端子（入力端子）３０４とを電気的に接続する電源ライン２２０が形成されている。なお、表層２０１と表層２０３とに跨って、不図示のグランドラインが配置されている。表層２０３には、一面にベタの不図示のグランド導体パターンが形成されている。
【００１９】
電源ライン２２０は、表層２０１に形成された、電力供給部３０２の電源端子３０３がはんだ等で接合される電源パッド（実装パッド）２２１を有している。また、電源ライン２２０は、表層２０１に配置され、電源パッド２２１に連続して形成された第１電源導体パターンである平板状の電源導体パターン２２２を有している。電源パッド２２１と電源導体パターン２２２とは１つの平板状導体で形成されている。具体的に説明すると、電源パッド２２１は平板状導体においてソルダーレジスト（不図示）に形成された開口で露出した部分であり、電源導体パターン２２２は、ソルダーレジストで覆われた部分である。
【００２０】
また、電源ライン２２０は、内層２０２に配置された第２電源導体パターンである平板状の電源導体パターン２２４を有している。電源導体パターン２２４は、電源導体パターン２２２を内層２０２に積層方向（矢印Ｚ方向）に投影したときの投影像の全部（又は一部）と重なるように形成されている。
【００２１】
プリント配線板２００には、貫通孔（又は凹み穴）が、電源導体パターン２２２と電源導体パターン２２４との重なり部分、及びＬＳＩ３０１の電源端子３０４に対応する部分に形成されている。そして、これら貫通孔（又は凹み穴）には、電源ライン２２０の一部となる、電源ヴィア導体２３１，２４１が形成されている。
【００２２】
つまり、電源導体パターン２２２と電源導体パターン２２４とは、積層方向（矢印Ｚ方向）に延びる複数の電源ヴィア導体２３１で電気的に接続されている。これら複数の電源ヴィア導体２３１は、積層方向（矢印Ｚ方向）と直交する方向に互いに間隔をあけて形成されている。
【００２３】
また、電源導体パターン２２４とＬＳＩ３０１の電源端子３０４とが複数の電源ヴィア導体２４１で電気的に接続されている。具体的には、ＬＳＩ３０１は、複数（例えば２つ）の電源端子３０４を有しており、図１（ｂ）に示すように、各電源端子３０４に対応して積層方向に延びる電源ヴィア導体２４１が形成されている。これら電源ヴィア導体２４１も積層方向（矢印Ｚ方向）と直交する方向に互いに間隔をあけて形成されている。
【００２４】
電源ヴィア導体２３１，２４１は、貫通孔（又は凹み穴）が中空又は中実となるように貫通孔（又は凹み穴）に形成されている。
【００２５】
図２は、電源導体パターン２２４を示す部分平面図である。図２（ａ）は、複数の電源ヴィア導体２３１近傍の電源導体パターン２２４の部分平面図であり、図２（ｂ）は、複数の電源ヴィア導体２３１のうち端部に位置する電源ヴィア導体近傍の電源導体パターン２２４の部分平面図である。
【００２６】
複数の電源ヴィア導体２３１は、図２（ａ）に示すように、格子状に電流主経路（領域）ＲＯの延びる方向Ｘに２個、電流主経路ＲＯの方向Ｘに直交する幅方向Ｙに８個、配置されている。ここで、方向Ｘと方向Ｙとが直交するのが最も好ましいが、直交に限らず、交差していればよい。図２（ａ）では、８個の電源ヴィア導体２３１が、電流主経路ＲＯの方向Ｘと交差する方向に並んでいればよい。
【００２７】
第１実施形態では、電源導体パターン２２４には、複数の電源ヴィア導体２３１に対する幅方向Ｙの両側（即ち、方向Ｙに並んで配置された電源ヴィア導体２３１群の両側）に開口部（スリット）Ｈが形成されている。２つの開口部Ｈは、四角形に形成された開口であり、開口部Ｈには、電源導体パターン２２４よりも電気的に高抵抗の部材として、絶縁体層２０４，２０５を構成する絶縁体が充填されている。
【００２８】
開口部Ｈは、複数の電源ヴィア導体２３１のうち幅方向Ｙの端部に位置する電源ヴィア導体２３１１に対して幅方向Ｙに間隔をあけて電源導体パターン２２４に形成されている。
【００２９】
仮に開口部Ｈがない場合、電源ヴィア導体２３１１から電源導体パターン２２４には、開口部Ｈに位置する領域にも拡散するように電流が流れるため、他の電源ヴィア導体２３１２よりも電流が流れやすい構造である。
【００３０】
これに対し第１実施形態では、開口部Ｈに隣接する電源ヴィア導体２３１１から電源導体パターン２２４への電流の流れ易さを低減させ、電源ヴィア導体２３１１以外の電源ヴィア導体２３１２に流れる電流を増加させている。これにより、各電源ヴィア導体２３１に平均化して電流が流れ、特定の電源ヴィア導体２３１１に電流が集中するのを防止できる。よって電源導体パターン２２４（電流主経路ＲＯ）において幅方向Ｙの電流密度を均一化することができる。これにより、エレクトロマイグレーションによる電源ライン２２０の断線を効果的に防止することができる。
【００３１】
また、各電源ヴィア導体２３１について、電流主経路ＲＯに沿う方向（電流の進行方向）Ｘに開口部Ｈが無いため、電源導体パターン２２４において局所的に電流密度が高くなるのを抑制している。
【００３２】
なお、第１実施形態では、開口部Ｈが四角形であるが、四角形に限定するものではなく、円形等いかなる形状であってもよい。また、開口部Ｈの電流主経路ＲＯの方向Ｘの長さは、複数の電源ヴィア導体のうちＹ方向の端部に位置する電源ヴィア導体２３１１の配置領域の方向Ｘの長さと同程度以上であればよい。また、幅方向Ｙの電源ヴィア導体２３１，２３１同士の中心点Ｐ，Ｐ間のピッチＤＰ１と電流主経路ＲＯの方向Ｘの電源ヴィア導体２３１，２３１同士の中心点Ｐ，Ｐ間のピッチＤＰ２とは、同一であっても、異なる場合であってもよい。
【００３３】
また、開口部Ｈの境界（端辺）Ｂ１と、開口部Ｈに隣接する電源ヴィア導体２３１１の中心点Ｐとの距離（スリット距離）Ｄ１は、０．０≦Ｄ１／ＤＰ２≦３．０の範囲が好ましい。Ｄ１／ＤＰ２が３．０よりも大きくなると、開口部Ｈによる効果は小さくなる。また、Ｄ１の値が０の場合、電源ヴィア導体２３１１の形状は半円となる。電源ヴィア導体２３１１の形状が半円よりも小さくなると、電源ヴィア導体２３１自体のインダクタンスが高くなり本来のヴィアとしての機能が低下してしまうため、好適ではない。なお、本実施形態では、開口部Ｈに隣接する電源ヴィア導体が２つであるが、２つ以上ある場合、電源ヴィア導体２３１１の中心と開口部Ｈの端部Ｂ１との距離のうち最小のものを最小値Ｄ１とする。また、電源ヴィア導体２３１１，２３１１の中心間距離のうち最小のものを最小値ＤＰ２とする。
【００３４】
このように距離Ｄ１を設定することで、電源ヴィア導体２３１１から電源導体パターン２２４に流れ込む電流量が調整され、各電源ヴィア導体２３１を流れる電流量をより効果的に均一化することができる。したがって、電源導体パターン２２４において幅方向Ｙの電流密度をより均一化することができる。よって、電源ライン２２０におけるエレクトロマイグレーションによる断線を効果的に防止することができる。
【００３５】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態に係るプリント回路板について説明する。図３は、本発明の第２実施形態に係るプリント回路板のプリント配線板における電源ラインを示す説明図である。図３（ａ）は電源ラインを示す斜視図、図３（ｂ）は電源ラインの第２電源導体パターンを示す部分平面図である。なお、第２実施形態では、電源ラインの構成が上記第１実施形態の電源ラインの構成と一部異なり、同様の構成の部分については、同一符号を付して説明を省略する。
【００３６】
第２実施形態におけるプリント配線板の電源ライン２２０Ａは、上記第１実施形態と同様、電源パッド２２１、電源導体パターン２２２、複数の電源ヴィア導体２３１、複数の電源ヴィア導体２４１を有している。更に、電源ライン２２０Ａは、上記第１実施形態と形状が異なる第２電源導体パターンである電源導体パターン２２４Ａを有している。
【００３７】
電源導体パターン２２４Ａには、複数の電源ヴィア導体２３１に対して電流主経路ＲＯの側とは反対側に配置される、開口部Ｈに対して幅方向Ｙの外側から電流主経路ＲＯにつながる電流副経路Ｒが形成されている。具体的に説明すると、図３（ｂ）中、複数の電源ヴィア導体２３１の右側に電流副経路（領域）Ｒが形成されている。そして、電流副経路Ｒが、開口部Ｈの幅方向Ｙの外側を介して電流主経路ＲＯにつながっている。
【００３８】
第２実施形態では、複数の電源ヴィア導体２３１は、電流主経路ＲＯの側に幅方向Ｙに配列された電源ヴィア導体群２５１と、電流主経路ＲＯの側とは反対側（電流副経路Ｒの側）に幅方向Ｙに配列された電源ヴィア導体群２５２とで構成されている。
【００３９】
電源導体パターン２２４Ａにおいて、図３（ｂ）中、右側の電源ヴィア導体群２５２からの電流が、電流副経路Ｒを通じて電流主経路ＲＯに流れ込むため、上記第１実施形態の電源導体パターン２２４の場合よりも電流が流れやすくなる。特に、右側の電源ヴィア導体群２５２のうち、幅方向Ｙの端部に位置する電源ヴィア導体２３１１以外の電源ヴィア導体２３１２の電流が流れやすくなる。したがって、電源ヴィア導体群２５１と電源ヴィア導体群２５２との間で、電流量を均一化することができる。更に、電源ヴィア導体群２５２の間でも電流量を均一化することができる。
【００４０】
更に、上記第１実施形態と同様、電源導体パターン２２４Ａには、開口部Ｈが形成されているので、開口部Ｈと電流副経路Ｒとが相俟って、上記第１実施形態よりも更に各電源ヴィア導体２３１を流れる電流量をより効果的に均一化することができる。
【００４１】
すなわち、電流副経路Ｒを形成したことにより、電源ヴィア導体群２５２、特に電源ヴィア導体２３１２のヴィア電流量増加効果と、開口部Ｈによる電源ヴィア導体２３１１のヴィア電流の増加抑制効果が同時に発生する。このため、上記第１実施形態よりも更に各電源ヴィア導体２３１を流れる電流量をより効果的に均一化することができる。したがって、電源導体パターン２２４Ａにおいて電流主経路ＲＯを流れる電流の幅方向Ｙの電流密度をより均一化することができる。よって、電源ライン２２０Ａにおけるエレクトロマイグレーションによる断線を効果的に防止することができる。
【００４２】
なお、開口部Ｈの電流主経路ＲＯの側とは反対側の端辺と電源導体パターン２２４Ａの端辺との間隔（領域Ｒの幅Ｄ２）は、開口部Ｈと電源導体パターン２２４Ａとの境界で決まる。
【００４３】
［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態に係るプリント回路板について説明する。図４は、本発明の第３実施形態に係るプリント回路板のプリント配線板における電源ラインを示す説明図である。図４（ａ）は電源ラインを示す斜視図、図４（ｂ）は電源ラインの第２電源導体パターンを示す部分平面図である。なお、第３実施形態では、電源ラインの構成が上記第２実施形態の電源ラインの構成と一部異なり、同様の構成の部分については、同一符号を付して説明を省略する。第３実施形態では、上記第２実施形態に対して電源ヴィア導体の配置を変えたものである。
【００４４】
第３実施形態では、電源ライン２２０Ｂが、電源パッド２２１、電源導体パターン２２２、電源導体パターン２２４Ａ及び電源ヴィア導体２４１の他、上記第２実施形態と異なる配列の複数の電源ヴィア導体２３１を有する。
【００４５】
複数の電源ヴィア導体２３１は、電流主経路ＲＯの方向Ｘに２つ以上、幅方向Ｙに１つ以上の電源ヴィア導体でグループ化してなる複数の電源ヴィア導体群２６０で構成される。各電源ヴィア導体群２６０において、幅方向Ｙの電源ヴィア導体２３１の数は、１つ以上２つ以下であるのが好ましい。第３実施形態では、各電源ヴィア導体群２６０は、電流主経路ＲＯの方向Ｘに２つ、幅方向Ｙに２つ、合計４つの格子状に配列された電源ヴィア導体２３１で構成されている。
【００４６】
電源ヴィア導体群同士の距離、具体的には、隣接する一対の電源ヴィア導体群２６０，２６０の互いに対向する電源ヴィア導体２３１，２３１の中心点間の距離（ピッチ）をＤＧとする（図４（ｂ）参照）。第３実施形態では、距離ＤＧは、各電源ヴィア導体群２６０内（グループ内）の電源ヴィア導体同士の最小ピッチ（ピッチＤＰ１及びピッチＤＰ２のうち小さい方のピッチ）よりも広く設定されている。
【００４７】
第３実施形態によれば、隣接する電源ヴィア導体群２６０，２６０の間隔を大きくすることで、上記第２実施形態よりも、電源ヴィア導体２３１１以外の電源ヴィア導体２３１２のヴィア電流の経路が確保される。これにより、各電源ヴィア導体２３１２にて電流が流れ易くなる。
【００４８】
従って、各電源ヴィア導体２３１を流れる電流量をより効果的に均一化することができ、電源導体パターン２２４Ａにおいて電流主経路ＲＯを流れる電流の幅方向Ｙの電流密度をより均一化することができる。よって、電源ライン２２０Ｂにおけるエレクトロマイグレーションによる断線を効果的に防止することができる。
【００４９】
［第４実施形態］
次に、本発明の第４実施形態に係るプリント回路板について説明する。図５は、本発明の第４実施形態に係るプリント回路板のプリント配線板における電源ラインを示す説明図である。図５（ａ）は電源ラインを示す斜視図、図５（ｂ）は電源ラインの第２電源導体パターンを示す部分平面図である。なお、第４実施形態では、上記第３実施形態と電源ヴィア導体群のグループ構成が異なるものであり、上記第１〜第３実施形態と同様の構成については、同一符号を付して説明を省略する。
【００５０】
第４実施形態では、電源ライン２２０Ｃが、電源パッド２２１、電源導体パターン２２２、電源導体パターン２２４Ａ及び電源ヴィア導体２４１の他、上記第３実施形態と異なる配列の複数の電源ヴィア導体２３１を有する。
【００５１】
複数の電源ヴィア導体２３１は、電流主経路ＲＯの方向Ｘに２つ以上、幅方向Ｙに１つ以上の電源ヴィア導体でグループ化してなる複数の電源ヴィア導体群２６０，２６０Ａで構成される。各電源ヴィア導体群２６０，２６０Ａにおいて、幅方向Ｙの電源ヴィア導体２３１の数は、１つ以上２つ以下であるのが好ましい。
【００５２】
第４実施形態では、各電源ヴィア導体群２６０は、電流主経路ＲＯの方向Ｘに２つ、幅方向Ｙに２つ、合計４つの格子状に配列された電源ヴィア導体２３１で構成されている。
【００５３】
全てのグループ（電源ヴィア導体群）が同一のヴィア構成でなくてもよく、第４実施形態では、電源ヴィア導体群２６０Ａは、電源ヴィア導体群２６０とヴィア数が異なる。図５（ｂ）において各電源ヴィア導体群２６０Ａは、電流主経路ＲＯの方向Ｘに２つ、幅方向Ｙに１つ、合計２つの格子状に配列された電源ヴィア導体２３１で構成されている。
【００５４】
電源ヴィア導体群２６０Ａ，２６０Ａ同士の距離、電源ヴィア導体群２６０，２６０Ａ同士の距離、電源ヴィア導体群２６０，２６０同士の距離をＤＧとする。第４実施形態では、距離ＤＧは、各電源ヴィア導体群２６０，２６０Ａ内（グループ内）の電源ヴィア導体同士の最小ピッチ（ピッチＤＰ１及びピッチＤＰ２のうち小さい方のピッチ）よりも広く設定されている。
【００５５】
したがって、第４実施形態では、上記第３実施形態と同様、各電源ヴィア導体２３１を流れる電流量をより効果的に均一化することができ、電源導体パターン２２４Ａにおいて電流主経路ＲＯを流れる電流の幅方向Ｙの電流密度をより均一化することができる。よって、電源ライン２２０Ｃにおけるエレクトロマイグレーションによる断線を効果的に防止することができる。
【００５６】
［第５実施形態］
次に、本発明の第５実施形態に係るプリント回路板について説明する。図６は、本発明の第５実施形態に係るプリント回路板のプリント配線板における電源ラインを示す説明図である。図６（ａ）は電源ラインを示す斜視図、図６（ｂ）は電源ラインの第２電源導体パターンを示す部分平面図である。なお、第５実施形態では、上記第３実施形態の開口部の形状を変えたものである。なお、開口部以外の構成は、上記第３実施形態と同様であるため、同一の構成については同一符号を付して説明を省略する。
【００５７】
第５実施形態では、電源ライン２２０Ｄが、第２電源導体パターンとして電源導体パターン２２４Ｄを有している。電源導体パターン２２４Ｄには、開口部Ｈとは異なる形状の開口部（スリット）ＨＤが２つ形成されている。開口部ＨＤは、開口部Ｈと同様、複数の電源ヴィア導体２３１に対する幅方向Ｙの両側に形成されている。なお、第５実施形態では、電源ヴィア導体２３１の配置は、上記第３実施形態と同様とするが、上記第１、第２、第４実施形態と同様であってもよい。
【００５８】
図７は、端部に位置する電源ヴィア導体近傍の電源導体パターンの部分平面図である。図７において、端部に位置する電源ヴィア導体２３１１のうち、電流主経路ＲＯの側に位置する電源ヴィア導体を、電源ヴィア導体２３１１−１、電流主経路ＲＯの側とは反対側に位置する電源ヴィア導体を、電源ヴィア導体２３１１−２とする。
【００５９】
開口部ＨＤは、電源ヴィア導体２３１１−１，２３１１−２に対向するよう電流主経路ＲＯの方向Ｘに延びる第１開口部分である開口部分ＨＤ１を有する。また、開口部ＨＤは、電源ヴィア導体２３１１−２に対向するよう開口部分ＨＤ１から幅方向Ｙの内側に延びる第２開口部分である開口部分ＨＤ２を有する。
【００６０】
開口部分ＨＤ１は、電源ヴィア導体２３１１ー１，２３１１ー２の電流主経路ＲＯに対して直交する側の端縁に対向し、開口部分ＨＤ２は、電源ヴィア導体２３１１ー２の電流主経路ＲＯに対して反対側の端縁に対向する。つまり、開口部分ＨＤ２は、電源ヴィア導体２３１１−２に対して電流副経路Ｒ側であって幅方向Ｙの内側に回り込んで形成されている。このように、電源ヴィア導体２３１１−２は、幅方向外側及び電流主経路の方向Ｘの後ろ側が略Ｌ字形状の開口部ＨＤで囲われたことになる。
【００６１】
第５実施形態によれば、開口部ＨＤによって、電源ヴィア導体２３１１−２の電流の増加抑制効果が、上記第１〜第４実施形態の構成よりも高くなり、他の電源ヴィア導体２３１の電流の増加効果が高まる。また、電源ヴィア導体２３１の配置が上記第３実施形態と同様であるため、電源ヴィア導体２３１２における電流増加効果が高まる。よって、各電源ヴィア導体２３１で電流の平均化効果が更に高まる。
【００６２】
［第６実施形態］
次に、本発明の第６実施形態に係るプリント回路板について説明する。図８は、本発明の第６実施形態に係るプリント回路板のプリント配線板における電源ラインを示す説明図である。図８（ａ）は電源ラインを示す斜視図、図８（ｂ）は電源ラインの第２電源導体パターンを示す部分平面図である。なお、第６実施形態において、上記第１〜第５実施形態と同様の構成については、同一符号を付して説明を省略する。ここで、第６実施形態において、開口部ＨＤの形状は上記第５実施形態と同様であり、電源ヴィア導体２３１の配置は上記第１及び第２実施形態と同様であり、電流副経路Ｒは、上記第１実施形態と同様である。
【００６３】
なお、開口部の形状は、上記第１実施形態と同様でもよく、これら以外の形状であってもよい。また、電源ヴィア導体２３１の配列も、上記第３、第４実施形態と同様の配列にしてもよい。
【００６４】
第６実施形態では、電源ライン２２０Ｅは、電流副経路Ｒに一端２７１が電気的に接続され、電流主経路ＲＯに他端２７２が電気的に接続されたジャンパー線２７０を有している。このジャンパー線２７０は、可撓性を有する電線である。このジャンパー線２７０により電流副経路Ｒと電流主経路ＲＯとが短絡されている。第６実施形態によれば、電流副経路Ｒに流れる電流を増やすことができ、電流迂回を利用したヴィア電流の平均化効果をさらに高めることができる。
【００６５】
［実施例］
次に、上記実施形態のプリント配線板についてシミュレーションモデルを定義し、該シミュレーションモデルに対してシミュレーションを行った結果について説明する。なお、図１１は、比較例のプリント配線板における電源ラインを示す説明図である。図１１（ａ）は電源ラインを示す斜視図、図１１（ｂ）は電源ラインの電源導体パターンを示す部分平面図である。比較例の電源ライン１２２０は、上記第１実施形態と同様、電源パッド２２１、電源導体パターン２２２及び電源ヴィア導体２３１，２４１を有する他、図１の電源導体パターン２２４に開口部が形成されていない電源導体パターン１２２４を有する。つまり、図１１の比較例の電源ライン１２２０の構造は、第１実施形態の電源ライン２２０における開口部Ｈが無い構造と同じである。
【００６６】
上記第１、第２、第３、第５実施形態のプリント配線板のシミュレーションモデルと、図１１に示す比較例のプリント配線板のシミュレーションモデルについて、シミュレーションを行った。このシミュレーションでは、電源ヴィア導体の電流密度ばらつき（各電源ヴィア導体に発生する電流の最大、最小値の差分）を求めた。
【００６７】
以下の表１にシミュレーションに用いた基板形状及び電気特性を示す。
【００６８】
【表１】
2015149336.tif 000003
【００６９】
なお、シミュレーションでは、Ｓｉｇｒｉｔｙ社ＰｏｗｅｒＤＣ（Ｖｅｒ１１．０．７．１１１５１）を用いた。
【００７０】
表２がシミュレーション結果であり、比較例のヴィア電流のばらつきを１とした場合の、各実施形態の電流のばらつきの比率を表わしている。つまり、この比率が小さいほど、電流のばらつきの低減効果が高い。従って、第１、第２、第３、第５実施形態のモデルになるに連れ、ヴィアの電流のばらつきが低減していることが分かる。
【００７１】
【表２】
2015149336.tif 000004
【００７２】
次に、開口部と隣接する電源ヴィア導体との間の距離の範囲について、図９を用いて説明する。図９は、隣接ヴィアピッチに対するスリット距離の比と、ヴィア電流のばらつき比との関係を示すグラフである。図９には、電流副経路Ｒの幅Ｄ２を１．８［ｍｍ］に固定した条件の下、図３、図４、図５の三形態の電源ヴィア導体２３１の配置において、スリット距離Ｄ１を変化させた場合のヴィア電流のばらつきを示している。
【００７３】
なお、図３（第２実施形態）のプリント配線板のシミュレーションモデルに基づいたシミュレーション結果が菱形のプロットである。図４（第３実施形態）のプリント配線板のシミュレーションモデルに基づいたシミュレーション結果が黒丸のプロットである。図５（第４実施形態）のプリント配線板のシミュレーションモデルに基づいたシミュレーション結果が白丸のプロットである。
【００７４】
図５の第４実施形態のモデルでは、距離ＤＧを２．０［ｍｍ］、ヴィアピッチＤＰ１，ＤＰ２を１．０［ｍｍ］とした。他は第３実施形態（表１）と同じパラメータとした。
【００７５】
図９に示すグラフの横軸は、開口部Ｈに隣接する電源ヴィア導体２３１１，２３１１のピッチ（隣接ヴィアピッチ）ＤＰ２に対するスリット距離Ｄ１の比（Ｄ１／ＤＰ２）である。縦軸は、比較例（図１１、表１で示した構造）の電流ばらつきに対する前述の三形態における電流ばらつきの比である。
【００７６】
従って、横軸の数字が大きくなると、開口部Ｈと、開口部Ｈに隣接する電源ヴィア導体２３１１とが離れることを示し、縦軸は、１よりも小さくなるほど比較例に対する電流ばらつきの低減効果が高いことを示している。
【００７７】
図９に示すように、どの形態においても、隣接ヴィアピッチＤＰ２に対するスリット距離Ｄ１の比がゼロ、即ち開口部とヴィア間距離Ｄ１がゼロに近づくほど、電流のばらつき低減効果が高いことが分かる。また、隣接ヴィアピッチＤＰ２に対するスリット距離Ｄ１の比が３以上で電流ばらつき低減効果がほぼ飽和することが分かる。
【００７８】
このシミュレーション結果は、開口部Ｈが電源ヴィア導体２３１１に近づく程、電源ヴィア導体２３１１における電流の流れ易さを制限する効果が、どのヴィア配置でも発生していることを示している。
【００７９】
逆に、開口部Ｈが電源ヴィア導体２３１１から離れるほど、どのヴィア配置においても、電源ヴィア導体２３１１の電流の流れ易さを制限する効果が得づらくなる。これは、電源ヴィア導体２３１１と開口部Ｈとの間の配線領域が電流経路として機能してしまい、開口部Ｈの無い状態に近づくことによる。
【００８０】
以上から、開口部Ｈと電源ヴィア導体２３１１との間の距離Ｄ１の範囲は、以下の式１の範囲が望ましい。
０．０≦Ｄ１／ＤＰ２≦３．０  （式１）
【００８１】
次に、電流副経路Ｒの幅Ｄ２の範囲について、図１０を用いて説明する。
【００８２】
図１０は、隣接ヴィアピッチに対する電流副経路の幅と、ヴィア電流のばらつき比との関係を示すグラフである。図１０（ａ）は図３（第２実施形態）に示すプリント配線板のシミュレーションモデルに対するシミュレーション結果を示し、図１０（ｂ）は図６（第５実施形態）に示すプリント配線板のシミュレーションモデルに対するシミュレーション結果を示している。
【００８３】
図１０中、横軸は、隣接ヴィアピッチＤＰ２に対する電流副経路Ｒの幅Ｄ２の比（Ｄ２／ＤＰ２）であり、縦軸は、比較例（図１１、表１で示した構造）の電流ばらつきに対する前述の二形態における電流ばらつきの比である。
【００８４】
図１０（ａ）及び図１０（ｂ）に示すように、どの形態においても、隣接ヴィアピッチＤＰ２に対する電流副経路Ｒの幅Ｄ２の比（Ｄ２／ＤＰ２）が１以上で電流ばらつき低減効果が飽和に近付くことが分かる。
【００８５】
また、隣接ヴィアピッチＤＰ２に対する電流副経路Ｒの幅Ｄ２の比（Ｄ２／ＤＰ２）が３以上になると、電流ばらつき低減効果がほぼ飽和する。よって、電流副経路Ｒの幅Ｄ２の比（Ｄ２／ＤＰ２）を更に大きくしても、電流副経路Ｒの幅Ｄ２に応じた電流ばらつき低減効果が得づらくなることがわかる。
【００８６】
以上から、電流ばらつきの低減効果を十分得られる範囲として、式２の範囲が望ましい。
１．５≦Ｄ２／ＤＰ２≦６．０  （式２）
【００８７】
なお、本発明は、以上説明した実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で多くの変形が可能である。
【００８８】
上記第１〜第５実施形態では、プリント配線板がマザーボードである場合について説明したが、これに限定されるものではなく、半導体パッケージにおけるインターポーザの場合であってもよい。この場合、インターポーザに搭載される半導体チップが半導体装置である。
【００８９】
また、上記第１〜第５実施形態では、プリント配線板が３層の導体層からなる場合について説明したが、２層、又は４層以上の導体層からなる場合であっても本発明は適用可能である。その際、第１導体層と第２導体層との間に、別の導体層が介在していてもよい。また、第１導体層が表層、第２導体層が内層の場合について説明したが、第１導体層が内層であってもよく、また、第２導体層が表層であってもよい。
【符号の説明】
【００９０】
１００…プリント回路板、２００…プリント配線板、２０１…表層（第１導体層）、２０２…内層（第２導体層）、２０４，２０５…絶縁体層、２２０…電源ライン、２２２…電源導体パターン（第１電源導体パターン）、２２４…電源導体パターン（第２電源導体パターン）、２３１…電源ヴィア導体、３０２…電力供給部、Ｈ…開口部、ＲＯ…電流主経路
【図１】
2015149336.tif 000005
【図２】
2015149336.tif 000006
【図３】
2015149336.tif 000007
【図４】
2015149336.tif 000008
【図５】
2015149336.tif 000009
【図６】
2015149336.tif 000010
【図７】
2015149336.tif 000011
【図８】
2015149336.tif 000012
【図９】
2015149336.tif 000013
【図１０】
2015149336.tif 000014
【図１１】
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