[发明专利]用于电源的印刷电路板和电路结构

说明书

技术领域

本发明涉及其上安装有例如IC封装的半导体的印刷电路板。

背景技术

近年来，随着电子设备中高速工作和高度集成的实现，电子设备中安装在印刷布线板上的半导体集成电路(IC芯片)的电源地噪声趋于增加。电源地噪声是当电流在印刷布线板或半导体封装的电源布线中流动时，由IC芯片消耗的电流的突然变化产生的。图12A和12B示出了电源地噪声的一般频率特性。在图12A中，横坐标表示频率而纵坐标表示产生的电源地噪声的量。IC芯片中产生的电源地噪声的量在取决于由IC芯片的工作频率的多个频率处增加。当产生的电源地噪声的量超过阈值时，IC芯片在工作中的信号传输时序会发生变化，由此电子设备会出现误动作。

为了降低电源地噪声，通常已知在IC芯片附近的电源布线和地(GND)布线之间提供旁路电容器的方法。旁路电容器的特性也取决于频率，因此旁路电容器并非对所有频率有效。图12B示出了旁路电容器的一般特性。在图12B中，横坐标表示频率而纵坐标表示旁路电容器的阻抗。如图12B中明显所示，旁路电容器的阻抗在一个频率(谐振频率)处明显变低。就是说，虽然在一个频(谐振频率)带内可以降低电源地噪声，但是在此频带以外的其它频带内不能明显降低电源地噪声。就是说，通常基于旁路电容器的电容值和一直到旁路电容器的供电通路的电感来确定频率。可以通过下面的表达式(1)获得旁路电容器的谐振频率：

F=12πLC---(1)]]>

就是说，对于谐振频率F，改变旁路电容器的电容C和IC芯片和旁路电容器之间的电感L来偏移谐振频率，因此可以改变其中可期望旁路电容的效果的频带。换句话说，当其中从IC芯片产生的电源地噪声大的频率被设定为旁路电容器的谐振频率时，就可以有效降低电源地噪声。

已知离IC芯片的电源端子和GND端子尽可能近的旁路电容器会有效作用于电源地噪声。就是说，当IC芯片和旁路电容器之间的布线连接的电感降低时，电流会更陡峭地提供给IC芯片，由此可能降低电源地噪声。当携带电源地噪声的信号的传播途径(传播环路)被缩短时，也可以降低由电源地噪声引起的辐射噪声。

美国专利号6,384,476讨论了一种其上安装了球栅阵列(BGA)型半导体封装的印刷电路板中的旁路电容器的配置。根据美国专利号6,384,476，半导体封装的电源端子和GND端子相互靠近。电源布线和GND布线通过通孔从电源端子和GND端子引到了印刷线路板背面并通过旁路电容器相互连接。因此，缩短了IC芯片和旁路电容器之间的物理距离，以降低电源布线的电感和GND布线的电感，由此降低电源地噪声。

日本专利申请特开号H09-139573讨论了一种使用包括了在IC封装中提供的旁路电容器和电感器的LC滤波器降低电源地噪声的方法。旁路电容器位于IC封装中，以使IC芯片和旁路电容器之间的距离进一步缩短。

日本专利申请特开号2003-318352讨论了由IC封装的步降(step-down)电路实施电压变换以获得芯电源和将此芯电源供给IC封装的IC芯片。在此情况下，为IC封装提供芯电压端，并由印刷线路板上的旁路电容器稳定芯电源。

如美国专利号6,384,476、日本专利申请特开号H09-139573和2003-318352中所讨论的，当使用旁路电容器时，可以降低对应于IC芯片工作频率的电源地噪声。然而，IC芯片内部产生的电源地噪声不仅引起了由于IC芯片在工作中时序的变化等而导致的误动作，还在电源地噪声向电源侧传播的情况下引起了其它IC芯片的误动作和EMI噪声的产生。尤其很难在设计阶段预测EMI噪声，因此要降低它是个严重的问题。

在此，将参考通过仿真获得的结果描述关于使用普通旁路电容器向电路中的另一IC芯片传播电源地噪声的问题。

图13示出了其中提供旁路电容器的电路模型。通过使用电路模型的仿真实施计算。采用源电源201和IC芯片211。此仿真的目的是评估源电源和IC芯片之间的电源通路的特性，因此采用源电源和IC芯片作为电源通路的输入或输出，并因此不对电源和IC芯片建模。