[發明專利]用于電源的印刷電路板和電路結構

有效

• 申請號: 200710110103.3
• 申請日: 2007-06-15
• 公開（公告）號: CN101090605A
• 公開（公告）日: 2007-12-19
• 發明（設計）人: 菊池正則
• 申請（專利權）人: 佳能株式會社
• 主分類號: H05K1/18
• 分類號: H05K1/18;H01L23/00
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所
• 代理人: 李鎮江

技術領域

本發明涉及其上安裝有例如IC封裝的半導體的印刷電路板。

背景技術

近年來，隨著電子設備中高速工作和高度集成的實現，電子設備中安裝在印刷布線板上的半導體集成電路(IC芯片)的電源地噪聲趨于增加。電源地噪聲是當電流在印刷布線板或半導體封裝的電源布線中流動時，由IC芯片消耗的電流的突然變化產生的。圖12A和12B示出了電源地噪聲的一般頻率特性。在圖12A中，橫坐標表示頻率而縱坐標表示產生的電源地噪聲的量。IC芯片中產生的電源地噪聲的量在取決于由IC芯片的工作頻率的多個頻率處增加。當產生的電源地噪聲的量超過閾值時，IC芯片在工作中的信號傳輸時序會發生變化，由此電子設備會出現誤動作。

為了降低電源地噪聲，通常已知在IC芯片附近的電源布線和地(GND)布線之間提供旁路電容器的方法。旁路電容器的特性也取決于頻率，因此旁路電容器并非對所有頻率有效。圖12B示出了旁路電容器的一般特性。在圖12B中，橫坐標表示頻率而縱坐標表示旁路電容器的阻抗。如圖12B中明顯所示，旁路電容器的阻抗在一個頻率(諧振頻率)處明顯變低。就是說，雖然在一個頻(諧振頻率)帶內可以降低電源地噪聲，但是在此頻帶以外的其它頻帶內不能明顯降低電源地噪聲。就是說，通常基于旁路電容器的電容值和一直到旁路電容器的供電通路的電感來確定頻率。可以通過下面的表達式(1)獲得旁路電容器的諧振頻率：

F=12πLC---(1)]]>

就是說，對于諧振頻率F，改變旁路電容器的電容C和IC芯片和旁路電容器之間的電感L來偏移諧振頻率，因此可以改變其中可期望旁路電容的效果的頻帶。換句話說，當其中從IC芯片產生的電源地噪聲大的頻率被設定為旁路電容器的諧振頻率時，就可以有效降低電源地噪聲。

已知離IC芯片的電源端子和GND端子盡可能近的旁路電容器會有效作用于電源地噪聲。就是說，當IC芯片和旁路電容器之間的布線連接的電感降低時，電流會更陡峭地提供給IC芯片，由此可能降低電源地噪聲。當攜帶電源地噪聲的信號的傳播途徑(傳播環路)被縮短時，也可以降低由電源地噪聲引起的輻射噪聲。

美國專利號6,384,476討論了一種其上安裝了球柵陣列(BGA)型半導體封裝的印刷電路板中的旁路電容器的配置。根據美國專利號6,384,476，半導體封裝的電源端子和GND端子相互靠近。電源布線和GND布線通過通孔從電源端子和GND端子引到了印刷線路板背面并通過旁路電容器相互連接。因此，縮短了IC芯片和旁路電容器之間的物理距離，以降低電源布線的電感和GND布線的電感，由此降低電源地噪聲。

日本專利申請特開號H09-139573討論了一種使用包括了在IC封裝中提供的旁路電容器和電感器的LC濾波器降低電源地噪聲的方法。旁路電容器位于IC封裝中，以使IC芯片和旁路電容器之間的距離進一步縮短。

日本專利申請特開號2003-318352討論了由IC封裝的步降(step-down)電路實施電壓變換以獲得芯電源和將此芯電源供給IC封裝的IC芯片。在此情況下，為IC封裝提供芯電壓端，并由印刷線路板上的旁路電容器穩定芯電源。

如美國專利號6,384,476、日本專利申請特開號H09-139573和2003-318352中所討論的，當使用旁路電容器時，可以降低對應于IC芯片工作頻率的電源地噪聲。然而，IC芯片內部產生的電源地噪聲不僅引起了由于IC芯片在工作中時序的變化等而導致的誤動作，還在電源地噪聲向電源側傳播的情況下引起了其它IC芯片的誤動作和EMI噪聲的產生。尤其很難在設計階段預測EMI噪聲，因此要降低它是個嚴重的問題。

在此，將參考通過仿真獲得的結果描述關于使用普通旁路電容器向電路中的另一IC芯片傳播電源地噪聲的問題。

圖13示出了其中提供旁路電容器的電路模型。通過使用電路模型的仿真實施計算。采用源電源201和IC芯片211。此仿真的目的是評估源電源和IC芯片之間的電源通路的特性，因此采用源電源和IC芯片作為電源通路的輸入或輸出，并因此不對電源和IC芯片建模。