JP2006210742A - 電子機器用シールドケースおよび電子機器 - Google Patents
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Abstract
【課題】プリント回路板を内蔵するシールドケースの共振現象による放射ノイズを低減する。
【解決手段】矩形状の上壁12および側壁13からなるシールドケース10は、スペーサ2を介して底壁11に固定されたプリント回路板1のケーブルを引き出す開口14と、上壁12を囲む各稜線を跨いで上壁12と側壁13に形成される切り欠き15を有し、切り欠き15によって、矩形状の上壁12の中央部における定在波による電流の流れ込みを抑制することで、シールドケースの共振を低減する。
【選択図】図1
【解決手段】矩形状の上壁12および側壁13からなるシールドケース10は、スペーサ2を介して底壁11に固定されたプリント回路板1のケーブルを引き出す開口14と、上壁12を囲む各稜線を跨いで上壁12と側壁13に形成される切り欠き15を有し、切り欠き15によって、矩形状の上壁12の中央部における定在波による電流の流れ込みを抑制することで、シールドケースの共振を低減する。
【選択図】図1
Description
本発明は、電子機器の放射ノイズを防ぐためにプリント回路板を収納する電子機器用シールドケースおよび電子機器に関するものである。
近年の電子機器の高速化、高性能化などに伴い、電子機器が発生する放射ノイズによる他の電子機器への影響が問題となっている。この放射ノイズによる他の電子機器への影響はEMI(Electro Magnetic Interference)と呼ばれ、電子機器の誤動作を引き起こす。このため、放射ノイズに関しては問題となる周波数帯域を定め、電子機器からの放射量の規制を行っている。また、電子機器製造メーカはこの規制に適合するように製品を設計・製造する必要がある。
電子機器からの放射ノイズは、プリント回路板やプリント回路板間に接続されるケーブルなどから放射される。特に、プリント回路板からの放射ノイズは、プリント回路板上で配線された信号の高速化により放射ノイズの放射源としての問題が大きくなってきている。そこで、プリント回路板からの放射ノイズを抑制するために、導電性を有するシールドケースの中にプリント回路板を収納することで、電子機器外部へ放射する放射ノイズを低減している。
しかしながら、シールドケースを使用した場合、シールドケースのサイズに起因した共振現象が発生することで放射ノイズが悪化することが知られていた。
このような共振現象を抑制する手法としては、例えば、非特許文献1に記載されているように、シールドケースの共振周波数が、シールドケースの縦、横、高さをそれぞれ、a[m]、b[m]、c[m]とすると、式(1)で表されるため、サイズを小さくすることで、共振周波数をノイズ規格で問題にならない周波数まで移動できることから、シールドケースの内部を導電性部材で仕切ることで、内部サイズを小さくして、共振現象を抑制する手法が知られている。
また、特許文献1には、シールドケース(筐体)内を仕切るために、プリント回路板(プリント配線板)の表面と裏面にグランド面を形成し、導電性材料で形成された仕切り板を、プリント回路板のグランド面と導電性材料で形成されたシールドケースの内壁に接触させることで、シールドケースの共振周波数とプリント回路板から発生する放射ノイズ(電磁波)の周波数との一致を避けることで、放射ノイズを低減している。
特開平5−129790号公報
後藤憲一、山崎修一郎共編「詳解電磁気学演習」共立出版 (1970年12月15日) P347
しかしながら、非特許文献1に開示されたシールドケース内部を導電性部材で仕切る構成では、プリント回路板を仕切り板の中に入るように小型に分割しなくてはならないため、回路構成などを変更する必要があり、非常に手間がかかる。また、シールドケース内を仕切る導電性部材が別途必要となるだけでなく、基板数が増加し、小型に分割した基板間を伝送させるケーブルも増えることから、コストがかかるという問題もある。
また、特許文献1に開示されたシールドケース内にプリント回路板のグランド面と接触する仕切り板を設ける構成においては、プリント回路板上のグランド面を、仕切り板を設ける位置に形成しなくてはいけないため、プリント回路上での部品実装可能領域が狭くなり、部品配置の制約が厳しくなるという問題があった。さらに、発熱量の多いプリント回路板においては、放熱上の問題が発生していた。また、仕切り板を設けることで、組立作業性が悪くなるといった問題点や、シールドケースの重量が重くなるという課題もある。
本発明は上記従来の技術の有する未解決の課題に鑑みてなされたものであり、極めて簡単な構成で放射ノイズを効果的に低減できる電子機器用シールドケースおよび電子機器を提供することを目的とするものである。
上記目的を達成するため、本発明の電子機器用シールドケースは、プリント回路板を収容する電子機器用シールドケースであって、稜線に沿って互いに接合された複数の矩形部を有し、少なくとも1つの矩形部とこれに接合された矩形部に、前記稜線を跨ぐ切り欠き開口部が形成されていることを特徴とする。
シールドケースに放射ノイズを低減するための切り欠き開口部を加工するだけであるから、基板数が増加したり、基板間を伝送させるケーブルや仕切り板等を必要としない。従って、コストがかからないうえに、組立作業性もよく、加えて、シールドケース自体の重さを軽減することができるという利点もある。
また、プリント回路板に対する制約条件がないため、プリント回路板の回路構成を変更する必要がなく、プリント回路板上での実装可能領域が狭くなることもない。
本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図1(a)は、本発明に係る実施例1のシールドケースを示す斜視図、図1(b)は、シールドケースに内蔵するプリント回路板およびシールドケースの底壁を示す斜視図である。
図1に示すように、プリント回路板1をシールドケース10内に収容した電子機器において、プリント回路板1の底面には4つの導電性のスペーサ2が設けられ、プリント回路板1はスペーサ2を介してシールドケース10の底壁11に固定される。シールドケース10は矩形部である底壁11、上壁12および4個の側壁13を有し、4個の側壁のうちの1つには、ケーブルを引き出すための開口14が形成され、また、シールドケース10を構成する矩形部のうちで、最大面積を持つ第1の矩形部である上壁12と各側壁13の間の稜線を跨いで、合計4個の切り欠き開口部である切り欠き15が形成されている。
なお、プリント回路板1をシールドケース10の底壁11に固定するためのスペーサ2は導電性として説明したが、非導電性であっても構わない。
また、図2に示すように、シールドケース10の底壁11を構成する矩形部の代わりに、導電性の別板金3をプリント回路板1のスペーサ2に固定しておくこともできる。この構成によれば、プリント回路板1を収納するためのシールドケース10を上からかぶせるだけでよく、別板金3との電気的な接続をとるための作業を上部から行うことができるため、組立作業性がさらに良好となる。
図1および図2のいずれの構成においても、切り欠き15の位置を稜線の中央部分に配置することで、共振現象の抑制効果はより顕著なものとなる。
また、切り欠き15の長さをノイズ規格で定められた上限周波数の波長の半分以下となるように形成すれば、切り欠き15によるスロット共振が抑制されるだけでなく、シールドケース10から漏洩する放射ノイズをより一層低減することができる。
また、切り欠き15を形成することで放熱効果が増し、プリント回路板1からの発熱によるシールドケース10内の温度上昇を抑制することができる。
(実験例1)
図3において、完全導体である底壁11、上壁12および側壁13からなるシールドケースは、X方向に310mm、Y方向に210mm、Z方向に50mmの大きさで、厚さは1.0mmである。ケーブルを引き出すための開口14の中心は、シールドケース10の中心を原点とすると、原点からX方向に−100mm、Y方向に105mm、Z方向に0mmの箇所に設けられており、開口14の大きさは、Z方向に10mm、X方向に30mmの大きさである。
図3において、完全導体である底壁11、上壁12および側壁13からなるシールドケースは、X方向に310mm、Y方向に210mm、Z方向に50mmの大きさで、厚さは1.0mmである。ケーブルを引き出すための開口14の中心は、シールドケース10の中心を原点とすると、原点からX方向に−100mm、Y方向に105mm、Z方向に0mmの箇所に設けられており、開口14の大きさは、Z方向に10mm、X方向に30mmの大きさである。
4個の切り欠き15の長手方向の長さは20mm、短手方向の長さは10mmであり、シールドケース10の上壁12の各辺の中心に、各側壁13との間の稜線を跨いで形成されている。
このシールドケース10の切り欠き15による共振周波数の低減効果を調べるために、図3に示すように、シールドケース10の中にノイズ波源としてプリント回路板1の代わりにダイポールアンテナ20を入れ、モーメント法を用いて放射ノイズ強度のシミュレーションを行った。ダイポールアンテナ20は完全導体からなり、その直径は1mm、長さは10mmで、中心から給電している。また、ダイポールアンテナ20は、周波数成分を10MHz〜1GHzの10MHz刻みとし、各周波数均一の1V振幅のSin波として設定した。ダイポールアンテナ20の向きはZ方向であり、シールドケース10の中心(原点)に配置されている。
比較のために、図4に示すように、底壁11、上壁12、側壁13および開口14を有し、切り欠きを持たないシールドケースについて同様のシミュレーションを行った。
図5(a)、(b)は、本実験例のシールドケースの中心(原点)から3m離れた位置における放射ノイズ強度を、モーメント法を用いてシミュレーションを行った結果である。図5(a)は、各周波数における放射ノイズの水平偏波の強度を示している。横軸は周波数、縦軸は放射ノイズ強度であり、周波数帯域は810MHz〜910MHzである。図5(b)は、各周波数における放射ノイズの垂直偏波の強度を示している。横軸は周波数で、縦軸は放射ノイズ強度であり、周波数帯域は810MHz〜910MHzである。
図5(a)、(b)から分かるように、860MHzにおいて共振現象が発生している。式(1)より算出されたシールドケースの共振周波数は約860MHzであるため、860MHzの共振現象がシールドケース共振によるものであることが分かる。
図6(a)、(b)は、図4に示す比較例のシールドケースについて上記と同じモーメント法を用いてシールドケースの中心(原点)から3m離れた位置における、放射ノイズ強度のシミュレーションを行った結果である。図6(a)は、各周波数における放射ノイズの水平偏波の強度を示している。横軸は周波数、縦軸は放射ノイズ強度であり、周波数帯域は810MHz〜910MHzである。図6(b)は、各周波数における放射ノイズの垂直偏波の強度を示している。横軸は周波数、縦軸は放射ノイズ強度であり、周波数帯域は810MHz〜910MHzである。
図6(a)、(b)から分かるように、860MHzにおいて共振現象が発生している。シールドケースの共振周波数である860MHzにおける、図5に示した実験例1の放射ノイズ強度と、比較例の放射ノイズ強度を比較すると、水平偏波で6.23dBμV/m、垂直偏波で4.88dBμV/m、放射ノイズが抑制されていることが分かる。
このように、本実施例のシールドケース構造は、シールドケースに切り欠きを加工するだけであるから、基板数が増加したり、基板間を伝送させるケーブルや仕切り板を必要とせず、従って低コストであるうえに、組立作業性も良く、さらに、シールドケース自体の重さを軽減することができるという利点もある。
また、プリント回路板に対する制約条件がないため、プリント回路板の回路構成を変更する必要がなく、さらに、プリント回路板上での実装可能領域を狭くすることもない。
上記のシールドケースを、複写機(複合機)、プリンタ、FAX、スキャナ等の電子機器に使用することにより、これらから放射される放射ノイズを大幅に抑制することができ、他の電子機器への影響を大幅に抑制することができる。
図7は実施例2によるシールドケースを示す。これは、実施例1と同様に底壁11、上壁12、側壁13からなるシールドケース10の全ての稜線を跨いで、切り欠き15を形成したものである。
このように、シールドケース10の稜線を構成する辺のうちの、高さ方向の辺に対しても切り欠き15を形成することで、シールドケース10の高さ方向の共振現象も抑制することができる。
各切り欠き15の位置を辺の中央部分に配置することで、共振現象の抑制効果はより顕著なものとなる。
また、切り欠き15の数が増加することで放熱効果が増し、プリント回路板1からの発熱によるシールドケース10内の温度上昇をさらに抑制することができる。
次に、図8ないし図10に基づいて、切り欠き15によってシールドケース10の共振を抑制する原理を説明する。図8は開口や切り欠きを持たない矩形部からなるシールドケースの共振現象を示すもので、同図の(a)に示すように開口や切り欠きを持たないシールドケースの長辺であるX方向の寸法a、短辺であるY方向の寸法b、Z方向の寸法cとすると、(b)に示すようにX方向に立つ定在波Sx、(c)に示すようにY方向に立つ定在波Syが発生する。
すなわち、このシールドケースは式(1)で示すような共振周波数で共振し、シールドケース内部では図8の(b)、(c)に示すような定在波Sx、Syが立つ。これは、シールドケースの中央と端部でインピーダンスに相対的な差ができているために起こる現象である。図9の(a)、(b)は、共振時にシールドケース内部を流れる電流の方向を示すもので、同図の(a)は、X方向に流れる電流Dx、(b)はY方向に流れる電流Dyを示す。
このように、シールドケースはインピーダンスに相対的な差が生じているため、シールドケース中央から、X方向に対しては電流Dx、Y方向に対しては電流Dyが流れ易い構造となっており、さらに、インピーダンスの相対的な差が大きいほどこれらの電流が流れ易くなり、シールドケースの中心部分A−A、B−Bに集中して電流Dx、Dyが流れることで、シールドケースの共振現象が発生し、ノイズを放出する。
そこで、図10に示すように、シールドケースの上壁12と側壁13間の稜線を跨いで切り欠き15を形成し、シールドケース中央とシールドケース端部に存在するインピーダンスの相対的な差を減少させることで、電流Dの流れ込みを抑制する。このようにして、シールドケースの共振現象による放射ノイズを低減するものである。
また、シールドケースのインピーダンスの相対的な差が大きい箇所、すなわち、シールドケースの中心部分A−A、B−Bに集中して電流Dx、Dyが流れることから、切り欠き15の位置を稜線の中心部分に配置することで、共振現象の抑制効果はより顕著なものとなる。
1 プリント回路板
2 スペーサ
3 別板金
10 シールドケース
14 開口
15 切り欠き
2 スペーサ
3 別板金
10 シールドケース
14 開口
15 切り欠き
Claims (4)
- プリント回路板を収容する電子機器用シールドケースであって、稜線に沿って互いに接合された複数の矩形部を有し、少なくとも1つの矩形部とこれに接合された矩形部に、前記稜線を跨ぐ切り欠き開口部が形成されていることを特徴とする電子機器用シールドケース。
- プリント回路板を収容するための電子機器用シールドケースであって、最大面積を有する第1の矩形部と、稜線に沿って前記第1の矩形部に接合された複数の第2の矩形部と、を有し、前記第1の矩形部および前記複数の第2の矩形部に、前記稜線を跨ぐ切り欠き開口部が形成されていることを特徴とする電子機器用シールドケース。
- 前記切り欠き開口部が、稜線の中央に配設されていることを特徴とする請求項1または2記載の電子機器用シールドケース。
- 請求項1ないし3いずれか1項記載の電子機器用シールドケースと、前記シールドケース内に収容されたプリント回路板を備えたことを特徴とする電子機器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005022389A JP2006210742A (ja) | 2005-01-31 | 2005-01-31 | 電子機器用シールドケースおよび電子機器 |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2005022389A JP2006210742A (ja) | 2005-01-31 | 2005-01-31 | 電子機器用シールドケースおよび電子機器 |
Publications (1)
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ID=36967215
Family Applications (1)
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JP2005022389A Pending JP2006210742A (ja) | 2005-01-31 | 2005-01-31 | 電子機器用シールドケースおよび電子機器 |
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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WO2014167918A1 (ja) * | 2013-04-09 | 2014-10-16 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | ステレオカメラ装置 |
WO2018070296A1 (ja) | 2016-10-14 | 2018-04-19 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | 電子制御ユニット |
-
2005
- 2005-01-31 JP JP2005022389A patent/JP2006210742A/ja active Pending
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