JP5904005B2 - Capacitor placement support method and capacitor placement support device - Google Patents
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Description
本発明は、コンデンサ配置支援方法及びコンデンサ配置支援装置に関する。 The present invention relates to a capacitor arrangement support method and a capacitor arrangement support apparatus.
ディジタル回路では、ICの電源インピーダンスを下げるとともに、ノイズを除去するために、ICの電源端子周辺にデカップリングコンデンサ(以下、単に「コンデンサ」ともいう)が使用される。ところで、電源インピーダンスが目標値(以下「ターゲットインピーダンス」という)以下となるように設計するには、コンデンサの配置も問題となる。これは、コンデンサの配置によって、ICとコンデンサとをつなぐ配線のインダクタンスが変化するためである。 In a digital circuit, a decoupling capacitor (hereinafter also simply referred to as “capacitor”) is used around the power supply terminal of the IC in order to lower the power supply impedance of the IC and remove noise. By the way, in order to design the power supply impedance to be equal to or less than the target value (hereinafter referred to as “target impedance”), the arrangement of the capacitors becomes a problem. This is because the inductance of the wiring connecting the IC and the capacitor changes depending on the arrangement of the capacitor.
そのため、従来の手法では、一旦コンデンサの配置を決めた後、電源インピーダンスを計算し、電源インピーダンスがターゲットインピーダンスを満たさない場合は、コンデンサの配置を変更し、再度電源インピーダンスを計算するなどの試行錯誤が必要であった。また、このようにコンデンサの配置を適切に変更するには熟練した技術が必要であった。そのため、これらの要因が、電子回路基板の開発期間の短縮やコスト削減の妨げとなっていた。 Therefore, in the conventional method, after determining the capacitor arrangement, calculate the power supply impedance.If the power supply impedance does not meet the target impedance, change the capacitor arrangement and calculate the power supply impedance again. Was necessary. In addition, skilled techniques are required to appropriately change the arrangement of the capacitors. Therefore, these factors hindered shortening the development period and cost reduction of the electronic circuit board.
このような問題を解消することができる技術として、電源配線の幅や電源配線とグランドプレーンとの間の誘電体の厚みなどの所定のデータに基づいて、ターゲットインピーダンスを満たすようにコンデンサを配置することができる電源配線長を求めて提示するコンデンサ配置支援装置が特許文献1に開示されている。 As a technology that can solve such problems, a capacitor is arranged so as to satisfy the target impedance based on predetermined data such as the width of the power supply wiring and the thickness of the dielectric between the power supply wiring and the ground plane. Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-228707 discloses a capacitor arrangement support device that provides and presents a power supply wiring length that can be used.
より具体的には、このコンデンサ配置支援装置によれば、電源配線の幅、電源配線とグランドプレーンとの間に設けられた誘電体の厚み、コンデンサのインピーダンス、ターゲット周波数、及び該ターゲット周波数におけるICのターゲットインピーダンスが入力されると、演算式を用いて、電源配線の最大許容配線長、すなわち、コンデンサを配置することが可能な範囲が算出されて表示される。 More specifically, according to this capacitor arrangement support device, the width of the power supply wiring, the thickness of the dielectric provided between the power supply wiring and the ground plane, the impedance of the capacitor, the target frequency, and the IC at the target frequency When the target impedance is input, the maximum allowable wiring length of the power supply wiring, that is, the range in which the capacitor can be arranged is calculated and displayed using an arithmetic expression.
特許文献1に記載のコンデンサ配置支援装置によれば、試行錯誤を重ねることなく、簡易に、コンデンサの適切な配置を設定することが可能となる。しかしながら、このコンデンサ配置支援装置は、ICとコンデンサとを接続する電源配線が該IC及びコンデンサが実装される実装面にのみ形成されており、かつ裏面が全面グランドである基板を対象としている。したがって、例えば、層間貫通ビアを介して、電源配線が複数の層(内層)にわたって配線される多層基板に対しては適用することができないという問題点があった。 According to the capacitor arrangement support device described in Patent Document 1, it is possible to easily set an appropriate arrangement of capacitors without trial and error. However, this capacitor arrangement assisting device is intended for a substrate in which the power supply wiring for connecting the IC and the capacitor is formed only on the mounting surface on which the IC and the capacitor are mounted, and the back surface is the entire ground. Therefore, for example, there is a problem that it cannot be applied to a multilayer substrate in which the power supply wiring is wired over a plurality of layers (inner layers) through the interlayer through via.
本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、ICの電源端子とコンデンサとを接続する電源配線がビアを介して複数の層にわたって配線される多層基板において、試行錯誤を重ねることなく、より簡易に、コンデンサの適切な配置を設定することが可能なコンデンサ配置支援方法及びコンデンサ配置支援装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and trial and error are repeated in a multilayer substrate in which power supply wirings connecting IC power supply terminals and capacitors are wired over a plurality of layers through vias. It is an object of the present invention to provide a capacitor arrangement support method and a capacitor arrangement support apparatus that can set an appropriate arrangement of capacitors more easily.
本発明に係るコンデンサ配置支援方法は、ICとコンデンサとが実装される第1配線層、第1誘電体層、第2配線層、第2誘電体層、第3配線層の順に積層され、第1誘電体層、第2配線層、及び第2誘電体層を貫通する複数の電源ビア、及び、第1誘電体層を貫通する複数のグランドビアを有する多層基板におけるコンデンサの配置支援を行うコンデンサ配置支援方法であって、第1配線層に形成され、ICのグランド端子と該グランド端子近傍のグランドビアとを接続するグランド配線、並びに、コンデンサのグランド端子と該グランド端子近傍のグランドビアとを接続するグランド配線の幅Xと長さY、第1配線層に形成され、ICの電源端子と該電源端子近傍の電源ビアとを接続する電源配線、並びに、コンデンサの電源端子と該電源端子近傍の電源ビアとを接続する電源配線の幅xと長さy、第3層配線層に形成され、ICの電源端子と接続される電源ビアと、コンデンサの電源端子と接続される電源ビアとを接続する電源配線の幅W、第1誘電体層の厚みh、第2誘電体層の厚みH、ICのグランド端子に接続されるグランドビアの数m、ICの電源端子に接続される電源ビアの数M、コンデンサのグランド端子に接続されるグランドビアの数n、コンデンサの電源端子に接続される電源ビアの数N、電源ビア、グランドビアの直径R、コンデンサのインピーダンスZc、ターゲット周波数fT、及び、該ターゲット周波数fTにおけるICのターゲットインピーダンスZTを含む複数のパラメータ値の入力を受付ける入力ステップと、入力ステップにおいて入力された複数のパラメータ値から、次式(1)に基づいて、ICの電源端子に接続される電源ビアと、コンデンサの電源端子に接続される電源ビアとの最大距離Lmaxを演算する最大距離演算ステップとを備えることを特徴とする。
また、本発明に係るコンデンサ配置支援装置は、ICとコンデンサとが実装される第1配線層、第1誘電体層、第2配線層、第2誘電体層、第3配線層の順に積層され、第1誘電体層、第2配線層、及び第2誘電体層を貫通する複数の電源ビア、及び、第1誘電体層を貫通する複数のグランドビアを有する多層基板におけるコンデンサの配置支援を行うコンデンサ配置支援装置であって、第1配線層に形成され、ICのグランド端子と該グランド端子近傍のグランドビアとを接続するグランド配線、並びに、コンデンサのグランド端子と該グランド端子近傍のグランドビアとを接続するグランド配線の幅Xと長さY、第1配線層に形成され、ICの電源端子と該電源端子近傍の電源ビアとを接続する電源配線、並びに、コンデンサの電源端子と該電源端子近傍の電源ビアとを接続する電源配線の幅xと長さy、第3層配線層に形成され、ICの電源端子と接続される電源ビアとコンデンサの電源端子と接続される電源ビアとを接続する電源配線の幅W、第1誘電体層の厚みh、第2誘電体層の厚みH、ICのグランド端子に接続されるグランドビアの数m、ICの電源端子に接続される電源ビアの数M、コンデンサのグランド端子に接続されるグランドビアの数n、コンデンサの電源端子に接続される電源ビアの数N、電源ビア、グランドビアの直径R、コンデンサのインピーダンスZc、ターゲット周波数fT、及び、該ターゲット周波数fTにおけるICのターゲットインピーダンスZTを含む複数のパラメータ値の入力を受付ける入力手段と、入力手段により入力された複数のパラメータ値から、次式(1)に基づいて、ICの電源端子に接続される電源ビアと、コンデンサの電源端子に接続される電源ビアとの最大距離Lmaxを演算する最大距離演算手段とを備えることを特徴とする。
本発明に係るコンデンサ配置支援方法、又はコンデンサ配置支援装置によれば、第1配線層に形成され、ICのグランド端子と該グランド端子近傍のグランドビアとを接続するグランド配線、並びに、コンデンサのグランド端子と該グランド端子近傍のグランドビアとを接続するグランド配線の幅Xと長さY、第1配線層に形成され、ICの電源端子と該電源端子近傍の電源ビアとを接続する電源配線、並びに、コンデンサの電源端子と該電源端子近傍の電源ビアとを接続する電源配線の幅xと長さy、第1誘電体層の厚みh、コンデンサのインピーダンスZc、ターゲット周波数fT、及び、該ターゲット周波数fTにおけるICのターゲットインピーダンスZTに加えて、第3層配線層に形成され、ICの電源端子と接続される電源ビアとコンデンサの電源端子と接続される電源ビアとを接続する電源配線の幅W、第2誘電体層の厚みH、ICのグランド端子に接続されるグランドビアの数m、ICの電源端子に接続される電源ビアの数M、コンデンサのグランド端子に接続されるグランドビアの数n、コンデンサの電源端子に接続される電源ビアの数N、電源ビア、グランドビアの直径Rを含む複数のパラメータ値が入力されると、上式(1)から、ICの電源端子に接続される電源ビアと、コンデンサの電源端子に接続される電源ビアとの最大距離Lmax、すなわち、コンデンサを配置することができる配置可能距離/範囲が直接算出される。よって、ICの電源端子とコンデンサとを接続する電源配線がビアを介して複数の層にわたって配線される多層基板において、試行錯誤を重ねることなく、より簡易に、コンデンサの適切な配置を設定することが可能となる。 According to the capacitor arrangement supporting method or the capacitor arrangement supporting apparatus according to the present invention, the ground wiring formed in the first wiring layer and connecting the ground terminal of the IC and the ground via near the ground terminal, and the capacitor ground A width X and a length Y of a ground wiring connecting the terminal and the ground via in the vicinity of the ground terminal; a power wiring formed in the first wiring layer for connecting the power terminal of the IC and the power via in the vicinity of the power terminal; And the width x and length y of the power supply wiring connecting the power supply terminal of the capacitor and the power supply via in the vicinity of the power supply terminal, the thickness h of the first dielectric layer, the impedance Z c of the capacitor, the target frequency f T , in addition to the target impedance Z T of the IC in the target frequency f T, it is formed on the third wiring layer, a power supply connected to the power supply terminal of the IC The width W of the power supply wiring connecting the power supply via connected to the power supply terminal of the capacitor, the thickness H of the second dielectric layer, the number m of ground vias connected to the ground terminal of the IC, and the power supply terminal of the IC A plurality of parameters including the number M of power supply vias connected, the number n of ground vias connected to the ground terminal of the capacitor, the number N of power supply vias connected to the power supply terminal of the capacitor, and the diameter R of the power supply via and the ground via When a value is input, the maximum distance L max between the power supply via connected to the power supply terminal of the IC and the power supply via connected to the power supply terminal of the capacitor, that is, the capacitor is arranged from the above equation (1). The possible disposition possible distance / range is directly calculated. Therefore, in the multilayer substrate where the power supply wiring that connects the power supply terminal of the IC and the capacitor is wired over a plurality of layers through vias, the proper arrangement of the capacitor can be set more easily without trial and error. Is possible.
本発明に係るコンデンサ配置支援方法は、最大距離演算ステップにおいて算出された最大距離Lmaxを表示する表示ステップを備えることが好ましい。 The capacitor placement support method according to the present invention preferably includes a display step for displaying the maximum distance Lmax calculated in the maximum distance calculation step.
また、本発明に係るコンデンサ配置支援装置は、最大距離演算手段により算出された最大距離Lmaxを表示する表示手段を備えることが好ましい。 In addition, the capacitor arrangement assisting device according to the present invention preferably includes a display unit that displays the maximum distance L max calculated by the maximum distance calculating unit.
この場合、算出された、ICの電源端子に接続される電源ビアとコンデンサの電源端子に接続される電源ビアとの最大距離Lmax、すなわち、コンデンサを配置することができる配置可能距離/範囲が表示される。よって、コンデンサを配置することができる配置可能距離/範囲を視覚的に認識して、該コンデンサの配置を決定することが可能となる。 In this case, the calculated maximum distance L max between the power supply via connected to the power supply terminal of the IC and the power supply via connected to the power supply terminal of the capacitor, that is, the arrangementable distance / range in which the capacitor can be arranged is Is displayed. Therefore, it is possible to visually recognize the disposition possible distance / range in which the capacitor can be disposed and determine the placement of the capacitor.
本発明によれば、ICの電源端子とコンデンサとを接続する電源配線がビアを介して複数の層にわたって配線される多層基板において、試行錯誤を重ねることなく、より簡易に、コンデンサの適切な配置を設定することが可能となる。 According to the present invention, in a multilayer substrate in which power supply wiring connecting an IC power supply terminal and a capacitor is wired over a plurality of layers through vias, proper arrangement of capacitors can be performed more easily and without trial and error. Can be set.
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、各図において、同一要素には同一符号を付して重複する説明を省略する。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, in each figure, the same code | symbol is attached | subjected to the same element and the overlapping description is abbreviate | omitted.
まず、図1を用いて、第1実施形態に係るコンデンサ配置支援装置1の構成について説明する。図1は、コンデンサ配置支援装置1の構成を示すブロック図である。 First, the configuration of the capacitor arrangement support device 1 according to the first embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the capacitor arrangement support device 1.
コンデンサ配置支援装置1は、ユーザから入力される複数のパラメータ値(入力データ)に基づいて、IC210から見た電源インピーダンスがターゲットインピーダンス以下となるように、デカップリングコンデンサを配置することができる範囲(最大距離)を提示することにより、多層基板の基板設計を支援するものである。そのために、コンデンサ配置支援装置1は、入力部10、情報処理ユニット20、及び、表示部30を備えている。また、情報処理ユニット20は、最大距離演算部21を有している。なお、IC210から見た電源インピーダンスとは、IC210の電源端子210aでのインピーダンス、すなわち、電源端子210aが接続される導体パッドから出て、グランド端子210bが接続される導体パッドに帰ってくるまでの経路が持つインピーダンスのことである。
Capacitor placement support apparatus 1 is a range in which a decoupling capacitor can be placed based on a plurality of parameter values (input data) input from a user so that the power supply impedance viewed from IC 210 is equal to or less than the target impedance ( By presenting the maximum distance, the substrate design of the multilayer substrate is supported. For this purpose, the capacitor arrangement support device 1 includes an
ここでは、図2〜4に示される多層基板100にコンデンサ220を配置する場合を例にして説明する。そこで、まず始めに、図2〜4を併せて参照しつつ、多層基板100の構成について説明する。ここで、図2は、多層基板100の構成を示す縦断面図である。また、図3は、多層基板100を構成する第1配線層101の配線パターンの一例を示す平面図であり、図4は、多層基板100を構成する第3配線層103の配線パターンの一例を示す平面図である。
Here, the case where the
多層基板100は、多層構造を持ち、図2において上側から、第1配線層101、第1誘電体層105、第2配線層102、第2誘電体層106、第3配線層103、第3誘電体層107、及び、第4配線層104が順番に積層されて構成されている。多層基板100の内部には、第1誘電体層105を厚み方向に貫通し、第1配線層101と第2配線層102とを電気的に接続する複数(本実施形態では3つ)のグランドビア122,143,144が形成されている。また、多層基板100の内部には、第1誘電体層105、第2配線層102、及び第2誘電体層106を厚み方向に貫通し、第1配線層101と第3配線層103とを電気的に接続する複数(本実施形態では3つ)の電源ビア121,141,142が形成されている。
The
第1配線層101には、例えば銅箔などからなるプリント配線が形成され、IC210やコンデンサ220等の電子部品がハンダ付けなどによって実装される。ここで、IC210としては、例えば、比較的大電流で駆動される電源管理IC(パワーマネージメントIC)などが挙げられる。IC210は、例えば、BGA(Ball Grid Array)パッケージのICであり、ボール状電極(バンプ)を用いたフェースダウン実装によって、第1配線層101に実装される。また、本実施形態では、コンデンサ220としてチップ型の3端子コンデンサを用いた。この3端子コンデンサ220は、IC210の動作に必要な電気を供給するとともに、電源配線を経由して入り込むノイズや、IC210の動作により発生するノイズを除去する。
A printed wiring made of, for example, copper foil is formed on the
第1配線層101には、銅箔などからなり、IC210の電源端子210aと、該電源端子210a近傍に形成される電源ビア121とを接続する電源配線111、及び、IC210のグランド端子210bと、該グランド端子210b近傍に形成されるグランドビア122とを接続するグランド配線112が形成される。また、第1配線層101には、3端子コンデンサ220の2つの貫通端子(電源端子)220a,220bそれぞれが接続される2つの導電パッド131,132が形成される。該導電パッド131には電源ビア141が接続され、導電パッド132には電源ビア142が接続される。さらに、第1配線層101には、3端子コンデンサ220の2つのグランド端子220c,220dそれぞれが接続される2つの導電パッド133,134が形成される。該導電パッド133,134は面グランド108を介してグランドビア143,144と接続される。なお、本実施形態では、3端子コンデンサ220のグランド端子220c,220dとグランドビア143,144とを接続するグランド配線、及び、3端子コンデンサ220の貫通端子(電源端子)220a,220bと電源ビア141,142とを接続する電源配線は無視することができる。
The
第1誘電体層105、第2誘電体層106、及び第3誘電体層107それぞれは、例えば、絶縁性の樹脂やセラミックス等の誘電体から形成された絶縁層である。
Each of the
第2配線層102は、銅箔などからなるグランドパターンが略全面に形成された所謂ベタグランド層である。なお、第2配線層102には、上述したグランドビア122,143,144それぞれが接続される。
The
第3配線層103には、銅箔などからなり、IC210の電源端子210aと接続される電源ビア121と、3端子コンデンサ220の貫通端子(電源端子)220a,220bと接続される電源ビア141,142とを接続する電源配線110が形成される。なお、電源配線110以外の領域は、面グランド109が形成される。
The
上述したように多層基板100が形成されることにより、IC210の電源端子210aは、電源配線111、電源ビア121、電源配線110、及び、電源ビア141,142を介して3端子コンデンサ220の貫通端子(電源端子)220a,220bと接続される。すなわち、IC210の電源−グランド間に3端子コンデンサ220が挿入される。なお、第4配線層104には、例えば、IC210等の電子部品の信号配線等が形成される。
By forming the
図1に戻り説明を続ける。入力部10は、例えば、キーボードやタッチパネルなどから構成され、ユーザから入力される複数のパラメータ値(データ)を受け付ける。より具体的には、入力部10は、第1配線層101に形成されるグランド配線112の幅X(mm)と長さY(mm)、第1配線層101に形成される電源配線111の幅x(mm)と長さy(mm)、第3配線層103に形成される電源配線110の幅W(mm)、第1誘電体層105の厚みh(mm)、第2誘電体層106の厚みH(mm)、3端子コンデンサ220のグランド端子220c,220dに接続されるグランドビア143,144の数n(個)、3端子コンデンサ220の電源端子220a,220bに接続される電源ビア141,142の数N(個)、IC210のグランド端子210bに接続されるグランドビア122の数m(個)、IC210の電源端子210aに接続される電源ビア121の数M(個)、電源ビア121,141,142、グランドビア122,143,144の直径R(mm)、3端子コンデンサ220のインピーダンスZc(Ω)、ターゲット周波数fT(MHz)、及び、該ターゲット周波数fTにおけるIC210のターゲットインピーダンスZT(Ω)を受け付ける。すなわち、入力部10は特許請求の範囲に記載の入力手段として機能する。なお、これらのパラメータ値(入力データ)は、予め入力され、メモリに記憶されていてもよい。また、IC210の電源に要求されるターゲットインピーダンスZTと、このターゲットインピーダンスZTを満足させる周波数の上限(ターゲット周波数fT)は予め開示されているものとする。
Returning to FIG. The
情報処理ユニット20は、入力部10により受け付けられた上記複数のパラメータ値(入力データ)から、演算式に従って、電源ビア121と電源ビア141との最大距離、すなわち、3端子コンデンサ220を配置することができるIC210からの距離を演算するものである。情報処理ユニット20は、受け付けられたパラメータ値(入力データ)に対して演算処理を行うマイクロプロセッサ、該マイクロプロセッサに各処理を実行させるためのプログラム(演算式を含む)やデータを記憶するROM、演算結果などの各種データを一時的に記憶するRAM等により構成されている。情報処理ユニット20では、ROMに記憶されているプログラムが、マイクロプロセッサによって実行されることにより、最大距離演算部21の機能が実現される。
The
最大距離演算部21は、入力部10により入力された、グランド配線112の幅X(mm)と長さY(mm)、電源配線111の幅x(mm)と長さy(mm)、電源配線110の幅W(mm)、第1誘電体層105の厚みh(mm)、第2誘電体層106の厚みH(mm)、3端子コンデンサ220のグランド端子220c,220dに接続されるグランドビア143,144の数n(個)、3端子コンデンサ220の電源端子220a,220bに接続される電源ビア141,142の数N(個)、IC210のグランド端子210bに接続されるグランドビア122の数m(個)、IC210の電源端子210aに接続される電源ビア121の数M(個)、電源ビア121,141,142、グランドビア122,143,144の直径R(mm)、3端子コンデンサ220のインピーダンスZc(Ω)、ターゲット周波数fT(MHz)、及び、ターゲットインピーダンスZT(Ω)から、次式(1)に基づいて、電源ビア121と電源ビア141との最大距離Lmaxを演算する。
すなわち、最大距離演算部21は、特許請求の範囲に記載の最大距離演算手段として機能する。なお、算出された最大距離Lmaxなどの演算結果は、表示部30に出力される。
That is, the maximum
表示部30は、例えば、LCDディスプレイなどから構成され、入力部10によって受け付けられた複数のパラメータ値(入力データ)や、最大距離Lmaxなどの演算結果を表示する。すなわち、表示部30は特許請求の範囲に記載の表示手段として機能する。ここで、IC210の電源端子210aに接続される電源ビア121と、3端子コンデンサ220の貫通端子(電源端子)220aに接続される電源ビア141との最大距離Lmaxの表示例を図5に示す。
The
図5に示されるように、IC210の電源端子210aに接続される電源ビア121と、3端子コンデンサ220の貫通端子(電源端子)220aに接続される電源ビア141との距離が、最大距離Lmax以下となるように3端子コンデンサ220を配置することによって、電源インピーダンスがターゲットインピーダンスZT以下になるように設計することができる。すなわち、図5に示される、電源ビア121を中心とし最大距離(配置可能距離)Lmaxを半径とする円の中(配置可能範囲)に電源ビア141を配置することにより、電源インピーダンスを、ターゲットインピーダンスZT以下にすることができる。
As shown in FIG. 5, the distance between the power supply via 121 connected to the
なお、3端子コンデンサ220の貫通端子(電源端子)220a,220bは2つあるが、少なくともいずれか一方と接続される電源ビア(本実施形態では電源ビア121)が図5の円の中に入っていればよい。なお、3端子コンデンサに代えて2端子コンデンサを用いた場合には、電源側の端子が接続される電源ビアが当該円の中に入ればよい。
Although there are two through terminals (power supply terminals) 220a and 220b of the three-
次に、図6を参照しつつ、コンデンサ配置支援装置1の動作、及びコンデンサ配置支援方法について説明する。図6は、コンデンサ配置支援装置1による最大距離演算処理の処理手順を示すフローチャートである。なお、ここでは、上述した図2〜4に示される多層基板100に3端子コンデンサ220を配置する場合を例にして説明する。
Next, the operation of the capacitor arrangement support device 1 and the capacitor arrangement support method will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a flowchart showing the processing procedure of the maximum distance calculation processing by the capacitor arrangement support device 1. Here, the case where the three-
ステップS100では、ユーザから入力される複数のパラメータ値(データ)が受け付けられる。より具体的には、第1配線層101に形成されるグランド配線112の幅X(mm)と長さY(mm)、第1配線層101に形成される電源配線111の幅x(mm)と長さy(mm)、第3配線層103に形成される電源配線110の幅W(mm)、第1誘電体層105の厚みh(mm)、第2誘電体層106の厚みH(mm)、3端子コンデンサ220のグランド端子220c,220dに接続されるグランドビア143,144の数n(個)、3端子コンデンサ220の電源端子220a,220bに接続される電源ビア141,142の数N(個)、IC210のグランド端子210bに接続されるグランドビア122の数m(個)、IC210の電源端子210aに接続される電源ビア121の数M(個)、電源ビア121,141,142、グランドビア122,143,144の直径R(mm)、3端子コンデンサ220のインピーダンスZc(Ω)、ターゲット周波数fT(MHz)、及び、該ターゲット周波数fTにおけるIC210のターゲットインピーダンスZT(Ω)が受け付けられる。
In step S100, a plurality of parameter values (data) input from the user are accepted. More specifically, the width X (mm) and length Y (mm) of the
ステップS102では、ステップS100で受け付けられた、グランド配線112の幅X(mm)と長さY(mm)、電源配線111の幅x(mm)と長さy(mm)、電源配線110の幅W(mm)、第1誘電体層105の厚みh(mm)、第2誘電体層106の厚みH(mm)、3端子コンデンサ220のグランド端子220c,220dに接続されるグランドビア143,144の数n(個)、3端子コンデンサ220の電源端子220a,220bに接続される電源ビア141,142の数N(個)、IC210のグランド端子210bに接続されるグランドビア122の数m(個)、IC210の電源端子210aに接続される電源ビア121の数M(個)、電源ビア121,141,142、グランドビア122,143,144の直径R(mm)、3端子コンデンサ220のインピーダンスZc(Ω)、ターゲット周波数fT(MHz)、及び、ターゲットインピーダンスZT(Ω)から、次式(1)に基づいて、IC210の電源端子210aに接続される電源ビア121と3端子コンデンサ220の貫通端子(電源端子)220aに接続される電源ビア141との最大距離Lmaxが演算される。
続くステップS104では、ステップS102で算出された最大距離Lmaxなどの結果が表示される(図5参照)。よって、設計者は、IC210の電源端子210aに接続される電源ビア121と、3端子コンデンサ220の貫通端子(電源端子)220aに接続される電源ビア141との距離が最大距離Lmax以下になるように3端子コンデンサ220を配置することにより、電源インピーダンスがターゲットインピーダンスZT以下となるように設計することができる。
In step S104, the results such as the maximum distance L max calculated in step S102 is displayed (see Figure 5). Therefore, the designer can determine that the distance between the power supply via 121 connected to the
次に、本実施形態に係るコンデンサ配置支援装置1又はコンデンサ配置支援方法の効果を確認するために、図2〜4に示した配線パターンにおいて、各パラメータの値(入力データ)を変えて、最大距離Lmaxを演算するとともに、その演算結果にしたがって3端子コンデンサ220を配置したときの電源インピーダンスをシミュレーションで求めた(実施例1,2)。以下、その結果について説明する。
Next, in order to confirm the effect of the capacitor placement support apparatus 1 or the capacitor placement support method according to the present embodiment, the values (input data) of each parameter are changed in the wiring patterns shown in FIGS. The distance Lmax was calculated, and the power supply impedance when the three-
(実施例1)
まず、ターゲットインピーダンスZT=0.97(Ω)、ターゲット周波数fT=100(MHz)、電源配線110の幅W=3(mm)、第1誘電体層105の厚みh=0.1(mm)、第2誘電体層106の厚みH=0.9(mm)、グランド配線112の幅X=0.15(mm)、グランド配線112の長さY=0.7(mm)、電源配線111の幅x=0.15(mm)、電源配線111の長さy=1.67(mm)、3端子コンデンサ220のグランド端子220c,220dに接続されるグランドビア143,144の数n=2(個)、3端子コンデンサ220の電源端子220a,220bに接続される電源ビア141,142の数N=2(個)、IC210のグランド端子210bに接続されるグランドビア122の数m=1(個)、IC210の電源端子210aに接続される電源ビア121の数M=1(個)、電源ビア121,141,142、グランドビア122,143,144の直径R=0.3(mm)、3端子コンデンサ220のインピーダンスZc=0.005(Ω)とした場合、上記(1)式を用いた演算結果は、最大距離Lmax=3.38(mm)となった。
(Example 1)
First, the target impedance Z T = 0.97 (Ω), the target frequency f T = 100 (MHz), the width W of the power supply wiring 110 = 3 (mm), and the thickness h of the first dielectric layer 105 = 0.1 ( mm), thickness H of the second dielectric layer 106 = 0.9 (mm), width X of the ground wiring 112 = 0.15 (mm), length Y of the ground wiring 112 = 0.7 (mm), power supply The width x = 0.15 (mm) of the wiring 111, the length y = 1.67 (mm) of the power supply wiring 111, and the number n of the ground vias 143, 144 connected to the ground terminals 220c, 220d of the three-terminal capacitor 220 = 2 (pieces) Number of power supply vias 141 and 142 connected to power supply terminals 220a and 220b of three-terminal capacitor 220 N = 2 (pieces), number m of ground vias 122 connected to ground terminal 210b of IC 210 1 (number), number M of power supply vias 121 connected to power supply terminal 210a of IC 210 = 1 (number), diameter R of power supply vias 121, 141, 142, and ground vias 122, 143, 144 = 0.3 (mm) ) When the impedance Z c of the three-terminal capacitor 220 is 0.005 (Ω), the calculation result using the above equation (1) is the maximum distance Lmax = 3.38 (mm).
この演算結果にしたがい、電源ビア121から3.38(mm)の位置に3端子コンデンサ220(より正確には電源ビア141)を配置したときの電磁界シミュレータによるインピーダンスシミュレーションの結果は、電源インピーダンスZ=0.97(Ω)となり、ターゲットインピーダンスZTと一致した。よって、上記(1)式の妥当性が確認された。 According to this calculation result, the result of the impedance simulation by the electromagnetic field simulator when the three-terminal capacitor 220 (more precisely, the power supply via 141) is arranged at the position 3.38 (mm) from the power supply via 121 is the power supply impedance Z. = 0.97 (Ω), which is consistent with the target impedance Z T. Therefore, the validity of the above formula (1) was confirmed.
(実施例2)
次に、ターゲットインピーダンスZT=0.67(Ω)、ターゲット周波数fT=100(MHz)、電源配線110の幅W=20(mm)、第1誘電体層105の厚みh=0.1(mm)、第2誘電体層106の厚みH=1.2(mm)、グランド配線112のX=0.2(mm)、グランド配線112の長さY=0.6(mm)、電源配線111の幅x=0.2(mm)、電源配線111の長さy=0.57(mm)、3端子コンデンサ220のグランド端子220c,220dに接続されるグランドビア143,144の数n=2(個)、3端子コンデンサ220の電源端子220a,220bに接続される電源ビア141,142の数N=2(個)、IC210のグランド端子210bに接続されるグランドビア122の数m=1(個)、IC210の電源端子210aに接続される電源ビア121の数M=1(個)、電源ビア121,141,142、グランドビア122,143,144の直径R=0.3(mm)、3端子コンデンサ220のインピーダンスZc=0.005(Ω)とした場合、上記(1)式を用いた演算結果は、最大距離Lmax=4.24(mm)となった。
(Example 2)
Next, target impedance Z T = 0.67 (Ω), target frequency f T = 100 (MHz), width W of power supply wiring 110 = 20 (mm), thickness h of first dielectric layer 105 h = 0.1 (Mm), thickness H of the second dielectric layer 106 = 1.2 (mm), X of the ground wiring 112 = 0.2 (mm), length Y of the ground wiring 112 = 0.6 (mm), power supply The width x of the wiring 111 = 0.2 (mm), the length y of the power supply wiring 111 = 0.57 (mm), the number n of ground vias 143 and 144 connected to the ground terminals 220c and 220d of the three-terminal capacitor 220 = 2 (pieces) Number of power supply vias 141 and 142 connected to power supply terminals 220a and 220b of three-terminal capacitor 220 N = 2 (pieces), number of ground vias 122 connected to ground terminal 210b of IC 210 m = 1 ), The number M of the power supply vias 121 connected to the power supply terminal 210a of the IC 210 = 1 (number), the diameter R of the power supply vias 121, 141, 142, and the ground vias 122, 143, 144 = 0.3 (mm), When the impedance Z c of the three-terminal capacitor 220 is 0.005 (Ω), the calculation result using the above equation (1) is the maximum distance Lmax = 4.24 (mm).
この演算結果にしたがい、電源ビア121から4.24(mm)の位置に3端子コンデンサ220(より正確には電源ビア141)を配置したときの電磁界シミュレータによるインピーダンスシミュレーションの結果は、電源インピーダンスZ=0.67(Ω)となり、ターゲットインピーダンスZTと一致した。よって、上記(1)式の妥当性が確認された。 According to this calculation result, the result of the impedance simulation by the electromagnetic simulator when the three-terminal capacitor 220 (more precisely, the power supply via 141) is arranged at a position 4.24 (mm) from the power supply via 121 is the power supply impedance Z = 0.67 (Ω), and the matched target impedance Z T. Therefore, the validity of the above formula (1) was confirmed.
以上、詳細に説明したように、本実施形態によれば、第1配線層101に形成され、IC210のグランド端子210bとグランドビア122とを接続するグランド配線112の幅Xと長さY、第1配線層101に形成され、IC210の電源端子210aと電源ビア121とを接続する電源配線111の幅xと長さy、第1誘電体層105の厚みh、3端子コンデンサ220のインピーダンスZc、ターゲット周波数fT、及び、ターゲットインピーダンスZTに加えて、第3層配線層103に形成され、IC210の電源端子210aと接続される電源ビア121と3端子コンデンサ220の貫通端子(電源端子)220aと接続される電源ビア141とを接続する電源配線110の幅W、第2誘電体層106の厚みH、IC210のグランド端子210bに接続されるグランドビア122の数m、IC210の電源端子210aに接続される電源ビア121の数M、3端子コンデンサ220のグランド端子220bに接続されるグランドビア143,144の数n、3端子コンデンサ220の電源端子220aに接続される電源ビア141,142の数N、電源ビア121,141,142、グランドビア122,143,144の直径Rが入力されると、上式(1)から、IC210の電源端子210aに接続される電源ビア121と、3端子コンデンサ220の電源端子220aに接続される電源ビア141との最大距離Lmax、すなわち、3端子コンデンサ220を配置することができる配置可能距離/範囲が直接算出される。よって、IC210の電源端子220aと3端子コンデンサ220とを接続する電源配線111,110が電源ビア121,141を介して複数の層(第1配線層101及び第3配線層103)にわたって配線される多層基板100において、試行錯誤を重ねることなく、より簡易に、3端子コンデンサ220の適切な配置を設定することが可能となる。その結果、3端子コンデンサ220が実装される多層基板100の開発期間をより短縮でき、開発コストをより低減することが可能となる。
As described above in detail, according to the present embodiment, the width X and length Y of the
また、本実施形態によれば、算出された、IC210の電源端子210aに接続される電源ビア121と、3端子コンデンサ220に接続される電源ビア141との最大距離Lmax、すなわち、3端子コンデンサ220を配置することができる配置可能距離/範囲が表示される。よって、3端子コンデンサ220を配置することができる配置可能距離/範囲を視覚的に認識して、該3端子コンデンサ220の配置を決定することが可能となる。
Further, according to the present embodiment, the calculated maximum distance L max between the power supply via 121 connected to the
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態では、コンデンサ220として3端子コンデンサを用いたが、2端子コンデンサを用いてもよい。2端子コンデンサを用いた場合にも、同様にして最大距離Lmaxを求めることができる。
Although the embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made. For example, in the above embodiment, a three-terminal capacitor is used as the
上記実施形態では、多層基板100として、4層基板を用いたが、3層基板、又は、5層以上の多層基板を用いることもできる。また、電源配線111やグランド配線112等の形状等は上記実施形態には限られることなく、任意に設定することができる。
In the above embodiment, a four-layer substrate is used as the
1 コンデンサ配置支援装置
10 入力部
20 情報処理ユニット
21 最大距離演算部
30 表示部
100 多層基板
101 第1配線層
102 第2配線層
103 第3配線層
104 第4配線層
105 第1誘電体層
106 第2誘電体層
107 第3誘電体層
108,109 面グランド
110,111 電源配線
112 グランド配線
121,141,142 電源ビア
122,143,144 グランドビア
131,132 導電パッド
210 IC
210a 電源端子
210b グランド端子
220 コンデンサ(3端子コンデンサ)
220a,220b 貫通端子(電源端子)
220c,220d グランド端子
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Capacitor
220a, 220b Through terminal (power supply terminal)
220c, 220d Ground terminal
Claims (4)
前記第1配線層に形成され、前記ICのグランド端子と該グランド端子近傍のグランドビアとを接続するグランド配線、並びに、前記コンデンサのグランド端子と該グランド端子近傍のグランドビアとを接続するグランド配線の幅Xと長さY、前記第1配線層に形成され、前記ICの電源端子と該電源端子近傍の電源ビアとを接続する電源配線、並びに、前記コンデンサの電源端子と該電源端子近傍の電源ビアとを接続する電源配線の幅xと長さy、前記第3層配線層に形成され、前記ICの電源端子と接続される電源ビアと前記コンデンサの電源端子と接続される電源ビアとを接続する電源配線の幅W、前記第1誘電体層の厚みh、前記第2誘電体層の厚みH、前記ICのグランド端子に接続されるグランドビアの数m、前記ICの電源端子に接続される電源ビアの数M、前記コンデンサのグランド端子に接続されるグランドビアの数n、前記コンデンサの電源端子に接続される電源ビアの数N、前記電源ビア、前記グランドビアの直径R、前記コンデンサのインピーダンスZc、ターゲット周波数fT、及び、該ターゲット周波数fTにおける前記ICのターゲットインピーダンスZTを含む複数のパラメータ値の入力を受付ける入力ステップと、
前記入力ステップにおいて入力された前記複数のパラメータ値から、次式(1)に基づいて、前記ICの電源端子に接続される前記電源ビアと、前記コンデンサの電源端子に接続される前記電源ビアとの最大距離Lmaxを演算する最大距離演算ステップと、を備えることを特徴とするコンデンサ配置支援方法。
A ground wiring that is formed in the first wiring layer and connects a ground terminal of the IC and a ground via near the ground terminal, and a ground wiring that connects the ground terminal of the capacitor and a ground via near the ground terminal. The width X and length Y of the capacitor are formed in the first wiring layer and connect the power supply terminal of the IC and the power supply via near the power supply terminal, and the power supply terminal of the capacitor and the vicinity of the power supply terminal. The power supply wiring width x and length y connecting the power supply via, formed in the third layer wiring layer and connected to the power supply terminal of the IC, and the power supply via connected to the power supply terminal of the capacitor , W of the first dielectric layer, thickness H of the second dielectric layer, number m of ground vias connected to the ground terminal of the IC, power supply end of the IC The number M of power vias connected to the capacitor, the number n of ground vias connected to the ground terminal of the capacitor, the number N of power vias connected to the power terminal of the capacitor, the power via, and the diameter R of the ground via. Receiving an input of a plurality of parameter values including the capacitor impedance Z c , the target frequency f T , and the target impedance Z T of the IC at the target frequency f T ;
From the plurality of parameter values input in the input step, based on the following equation (1), the power supply via connected to the power supply terminal of the IC, and the power supply via connected to the power supply terminal of the capacitor And a maximum distance calculating step for calculating the maximum distance L max of the capacitor.
前記第1配線層に形成され、前記ICのグランド端子と該グランド端子近傍のグランドビアとを接続するグランド配線、並びに、前記コンデンサのグランド端子と該グランド端子近傍のグランドビアとを接続するグランド配線の幅Xと長さY、前記第1配線層に形成され、前記ICの電源端子と該電源端子近傍の電源ビアとを接続する電源配線、並びに、前記コンデンサの電源端子と該電源端子近傍の電源ビアとを接続する電源配線の幅xと長さy、前記第3層配線層に形成され、前記ICの電源端子と接続される電源ビアと前記コンデンサの電源端子と接続される電源ビアとを接続する電源配線の幅W、前記第1誘電体層の厚みh、前記第2誘電体層の厚みH、前記ICのグランド端子に接続されるグランドビアの数m、前記ICの電源端子に接続される電源ビアの数M、前記コンデンサのグランド端子に接続されるグランドビアの数n、前記コンデンサの電源端子に接続される電源ビアの数N、前記電源ビア、前記グランドビアの直径R、前記コンデンサのインピーダンスZc、ターゲット周波数fT、及び、該ターゲット周波数fTにおける前記ICのターゲットインピーダンスZTを含む複数のパラメータ値の入力を受付ける入力手段と、
前記入力手段により入力された前記複数のパラメータ値から、次式(1)に基づいて、前記ICの電源端子に接続される前記電源ビアと、前記コンデンサの電源端子に接続される前記電源ビアとの最大距離Lmaxを演算する最大距離演算手段と、を備えることを特徴とするコンデンサ配置支援装置。
A ground wiring that is formed in the first wiring layer and connects a ground terminal of the IC and a ground via near the ground terminal, and a ground wiring that connects the ground terminal of the capacitor and a ground via near the ground terminal. The width X and length Y of the capacitor are formed in the first wiring layer and connect the power supply terminal of the IC and the power supply via near the power supply terminal, and the power supply terminal of the capacitor and the vicinity of the power supply terminal. The power supply wiring width x and length y connecting the power supply via, formed in the third layer wiring layer and connected to the power supply terminal of the IC, and the power supply via connected to the power supply terminal of the capacitor , W of the first dielectric layer, thickness H of the second dielectric layer, number m of ground vias connected to the ground terminal of the IC, power supply end of the IC The number M of power vias connected to the capacitor, the number n of ground vias connected to the ground terminal of the capacitor, the number N of power vias connected to the power terminal of the capacitor, the power via, and the diameter R of the ground via. Input means for receiving input of a plurality of parameter values including the impedance Z c of the capacitor, the target frequency f T , and the target impedance Z T of the IC at the target frequency f T ;
Based on the following equation (1), the power supply via connected to the power supply terminal of the IC and the power supply via connected to the power supply terminal of the capacitor from the plurality of parameter values input by the input means And a maximum distance calculating means for calculating the maximum distance L max of the capacitor.
4. The capacitor placement support apparatus according to claim 3, further comprising display means for displaying the maximum distance Lmax calculated by the maximum distance calculation means.
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