JP4620528B2 - Emcシールド共振減衰を実現するための方法およびコンポーネント - Google Patents
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Description
シールド共振減衰(electromagnetic compatibility shielded resonance
damping)を実現するための方法およびコンポーネントに関する。
伝統的に、特定の中間周波数範囲の場合、共振を減衰させ、さらに配置されたモ
ジュール用の何らかの局部蓄積を設けようとして、格子パターンになるように減
結合コンデンサが追加される。
共振エネルギを放散するために、約5オーム以下の直列抵抗が必要である。
ジ終端(dissipative edge termination:DET)配置が開発されているが、既
知のDET配置には、異なる直流電位の隣接パワー・プレーンを減衰できるよう
にするために必要な減結合コンデンサが欠けている。
ニズムが必要である。
いはその両方、コロナ・シールド、無線周波数干渉(RFI)シールド、および
静電気放電(ESD)保護を含み、それらと区別なく使用される。
う用語は、電気コンポーネントを電気的に接続するために使用する1枚の基板ま
たは複数層(多層)の基板を意味し、一般に、回路カード、プリント回路カード、
プリント配線カード、およびプリント配線板を含む。
ための方法およびコンポーネントを提供することにある。本発明のその他の重要
な目的は、実質的に負の影響がなく、従来技術の配置の欠点の多くを克服するよ
うな、EMCシールド共振減衰を実現するための方法およびコンポーネントを提
供することにある。
方法およびコンポーネントが提供される。このEMCシールド共振減衰コンポー
ネントは、直列結合に形成され、シールド筐体内に収容されたコンデンサおよび
抵抗器を含む。プリント回路基板への接続のために、1対の同軸パッドが設けら
れる。コンデンサおよび抵抗器の直列結合は、1対の同軸パッドのうちの第1の
パッドとシールド筐体の内壁との間に接続される。シールド筐体は、直列コンポ
ーネントを通って、1対の同軸パッドのうちの第2のパッドに至るリターン電流
経路を提供する。
好ましい諸実施形態に関する以下の詳細な説明から最も良く理解することができ
る。
態により表面実装部品(SMD)パッケージを含む、例示的なEMCシールド共
振減衰コンポーネント100が示されている。EMCシールド共振減衰コンポー
ネント100は、従来の0805サイズ・パッケージより小さいパッケージとし
て実現されるように配置されている。
一般に中心に位置する第1の同軸パッド104と抵抗器106の一方の側との間
に接続された直列コンデンサ102を含む。抵抗器106は抵抗バルク材で形成
される。コンデンサ102と抵抗器106は、シールド筐体108内に収容され
ている。
ド104を取り囲み、シールド筐体108に接続されている。同軸バイア・パッ
ド110は、第1の同軸パッド104から厳密に間隔が開けられている。コンデ
ンサ102は間隔を開けた複数の平行板112を含む。バルク抵抗器106のコ
ンデンサ接続とは反対の側は、シールド筐体108の内壁114上で終端する。
シールド筐体108は、直列接続のコンデンサ102および抵抗器106からシ
ールド接続同軸バイア・パッド110に電流を戻す。
って規定される1ポート同軸バイア構造によってプリント回路基板に接続するこ
とができる直列結合のコンデンサ102および抵抗器106を提供する。
00は、たとえば、+V電圧から接地電圧電位、−V電圧から+V電圧、および
接地1から接地2を含む、種々の値の電圧プレーンで使用することができ、1つ
の電圧プレーンはそれぞれパッド104、110に接続される。複数のEMCシ
ールド共振減衰コンポーネント100は、たとえば、格子パターンでのまたはP
CB周縁部の周りでの共振放射を軽減させ、フェンス・パターンによりボード・
エッジ放射を制限し、抵抗器とコンデンサの従来のより大きい非シールド個別結
合を置き換えながら何らかの減結合を提供するように、プリント回路基板上に有
利に配置される。
つは、同軸パッド接点104、110の同軸バイア構造を備えたシールド筐体1
08を使用する完全かつ連続的なパッケージング・ソリューションを形成する能
力である。EMCシールド共振減衰コンポーネント100により、外部放射およ
び同軸バイア構造104と接合する回路基板内の関連バイア構造からの放射に対
してノーマル・モードおよびコモン・モードの電流用の回路電流経路全体をシー
ルドすることができる。コンデンサ102と直列にバルク抵抗器106を同軸パ
ッケージングすることにより、電流は、外部バリアを規定し、同軸パッド接点1
10の外側エッジ120に戻る低インダクタンス経路を提供する、シールド筐体
108の内壁114、116、118によって規定された経路に沿って戻ること
ができる。EMCシールド共振減衰コンポーネント100は、物理的に小さくコ
ンパクトな抵抗器およびコンデンサの構造を提供し、これにより、より高速のデ
ィジタルおよびRF応用例のために有効動作周波数を増加することができる。こ
れは、ますます小さくなった構造が動作波長に関して電気的にますます小さくな
るからである。これは、いかなるパッケージング共振も、関心のある周波数より
高い周波数へ移動させる。
NPO、X7R、X5R、C0G、YTVなどの単一誘電材料でコンデンサ10
2の平行板112を取り囲んで、実現することができる。平行板112のうちの
第1の1つおきの平行板は、第1の同軸パッド104を形成するかまたはそれに
接続された中央支持部122から外方に延びており、中央支持部122は、抵抗
器106によって担持される支持部材124によって支持された第2の1つおき
の平行板112から間隔を開けられている。この誘電材料は電気の不良導体であ
るが、エネルギを蓄えることができる効率の良い静電界支持部であり、コンデン
サ102において特に有用である。単一誘電材料は、表面実装セラミック・コン
デンサのメーカも幅広く採用している。EMCシールド共振減衰コンポーネント
100のコンデンサ102を形成するために、様々な従来の材料を使用すること
ができる。たとえば、様々な金属チタン酸塩ならびにモディファイアおよびシフ
タを含む焼成セラミック粉末などのセラミック材料またはガラス・フリット材料
を使用して、平行板112を形成することができる。パラジウムおよび銀または
ニッケルで形成された電極を使用することができ、銀およびガラス・フリット、
銅およびガラス・フリット、ニッケルまたは錫で形成されたコンデンサ終端を使
用して、コンデンサ102を形成することができる。
ンデンサ102をパッケージングすることにより、ボード共振を除去するために
必要なレベルまでボードを改造または特徴付けすることができ、プリント回路基
板を全体的に変更せずにコスト削減を行うことができる。
抵抗器およびコンデンサを配置することよりも、EMCシールド共振減衰コンポ
ーネント100によって規定された単体シールド構造の方が具体的な恩恵がある。
106を1つの小型パッケージング筐体108に収容することにより、サイズお
よびインダクタンスを最小限にするように設計された特定の構造を含む。これに
より、周波数応答が最大になり、コンポーネント100をより大きい周波数範囲
においてより有効なものにすることができる。
と、プリント回路基板上で占める空間が小さくなり、これらのコンポーネント1
00同士をより接近して配置することができ、それにより、プリント回路基板に
おける分散応答がさらに増大する。プリント回路基板上の例示的なパターンにつ
いては、図6および図7に関して例示し説明する。
リターン電流経路になるように設計されている。シールド筐体108は、導電性
材料、たとえば、銅、ニッケルめっき鋼材で形成される。これにより、EMCシ
ールド共振減衰コンポーネント100のシールド筐体108は、同軸終端として
作用し、コンポーネント内に放射物を効果的に自己収容し放散することができる。
標準コンポーネントの上に個別のシールドを配置しようとすると、外周部の周り
に複数の追加バイアが必要になると思われ、このようなシールドはさらに広いプ
リント基板空間を占めることになるであろう。また、このような配置は、放射さ
れたリターン電流のループ・エリアを増加し、シールドの完全性を損なうことに
なるであろう。
ルド接続パッド110によって規定された構造または同軸ポートは、同軸バイア
構造への接続によって、ループ・エリア最小化という恩恵を促進し、インダクタ
ンスを最小限にすることができる。
トのみを有する。しかし、シールド内部の様々な回路または集積回路構造ととも
に、任意の範囲の複数同軸ポート・シールド・コンポーネントを含むように拡張
可能である。
定されないことを理解されたい。たとえば、コンデンサ102および抵抗器10
6は、様々な形状およびサイズのものが可能である。
EMCシールド共振減衰コンポーネント100の図示した構成に限定されないこ
とを理解されたい。たとえば、デュアル・ポート接続用のデュアル・ポート配置
を備えた、他の例示的なEMCシールド共振減衰コンポーネントについては、図
4および図5に関して例示し説明する。本発明のEMCシールド共振減衰コンポ
ーネントは、プリント回路基板へのNポート接続を備えたNポートを包含するよ
うに拡張することができる。このような拡張実施形態は完全に密閉されたシール
ド・パッケージとともに能動または受動回路を構成し、そのそれぞれは好ましい
実施形態のパッド104、110によって規定された同軸パッド構造を含み、放
射物を効果的に収容し、より高い周波数の場合に高速の内部リターン電流経路を
提供する。
ス(SMD)パッケージングを含む、他の例示的なEMCシールド共振減衰2ポ
ート・コンポーネント400が示されている。EMCシールド共振減衰2ポー
ト・コンポーネント400は、第1のポートの一般に中心に位置するそれぞれの
第1の同軸パッド404に接続され、抵抗器406と直列に接続されたコンデン
サ402を含む。抵抗器406は抵抗バルク材で形成され、コンデンサ402を
支持する。直列接続のコンデンサ402と抵抗器406はシールド筐体408内
に収容されている。
シールド接続同軸バイア・パッド410に電流を戻す。それぞれのコンデンサ4
02と直列にそれぞれのバルク抵抗器406を同軸パッケージングすることによ
り、電流は、外部バリアを規定し、且つ同軸パッド接点410に戻る低インダク
タンス経路を提供するシールド筐体408の内壁414、416、418によっ
て規定された経路に沿って戻ることができる。
衰コンポーネント100とともに使用するための例示的なプリント回路基板レイ
アウト500、600が示されている。
それぞれは図6に示す通り、1つのEMCシールド共振減衰コンポーネントと係
合するためのものである。
は周縁ステッチ・パターン602を含み、それぞれはエッジ放射を制限するため
のフェンスを形成する1つのEMCシールド共振減衰コンポーネント100と係
合するためのものである。
れらの詳細は、特許請求の範囲で請求した本発明の範囲を制限するものではない。
102:コンデンサ
104:同軸パッド
106:抵抗器
108:シールド筐体
110:同軸バイア・パッド
112:平行板
114:内壁
116:内壁
118:内壁
120:外側エッジ
122:中央支持部
124:支持部材
13
Claims (18)
- プリント回路基板のEMCシールド共振減衰を実現するためのコンポーネントであって、
直列結合に形成されるコンデンサおよび抵抗器と、
前記コンデンサおよび前記抵抗器の前記直列結合を収容するシールド筐体と、
前記プリント回路基板への接続のための1対の同軸パッドと、
を有し、
前記コンデンサおよび前記抵抗器の前記直列結合が、前記1対の同軸パッドのうちの第1のパッドと前記シールド筐体の内壁との間に接続され、
前記シールド筐体が、前記1対の同軸パッドのうちの第2のパッドへのリターン電流経路を提供する、
EMCシールド共振減衰を実現するためのコンポーネント。 - 前記コンデンサが、複数の平行板と、前記コンデンサを取り囲む誘電材料とを含む、請求項1に記載のコンポーネント。
- 前記誘電材料が、空気、NPO、X7R、X5R、C0G、およびYTVを含む誘電材料のグループのうちの選択された1つを含む、請求項2に記載のコンポーネント。
- 前記コンデンサが、前記1対の同軸パッドのうちの前記第1のパッドと前記抵抗器との間に接続される、請求項1に記載のコンポーネント。
- 前記シールド筐体が、同軸バイア構造への接続のための表面実装デバイス(SMD)パッケージを提供し、前記同軸バイア構造が前記同軸パッドに接続される、請求項1に記載のコンポーネント。
- 前記シールド筐体が、銅、ニッケルめっき鋼材を含む導電性材料のグループのうちの選択された1つで形成される、請求項1に記載のコンポーネント。
- 前記1対の同軸パッドのうちの前記第1のパッドと前記第2のパッドが間隔を開けられ、前記第2のパッドが前記第1のパッドを取り囲む、請求項1に記載のコンポーネント。
- 前記抵抗器がバルク抵抗材料で形成される、請求項7に記載のコンポーネント。
- 前記1対の同軸パッドが前記プリント回路基板の同軸バイア構造に接続される、請求項1に記載のコンポーネント。
- 前記リターン電流経路が前記シールド筐体の内壁に沿って設けられる、請求項1に記載のコンポーネント。
- 前記コンデンサおよび前記抵抗器の前記直列結合が、前記1対の同軸パッドと整列して形成される、請求項1に記載のコンポーネント。
- 前記同軸パッドが前記プリント回路基板の同軸バイア構造に接続され、それにより、前記プリント回路基板の面積が最小限になる、請求項1に記載のコンポーネント。
- EMCシールド共振減衰コンポーネントによってプリント回路基板のEMCシールド共振減衰を実現するための方法であって、
コンデンサおよび抵抗器を直列結合に形成するステップと、
前記コンデンサおよび前記抵抗器の前記直列結合をシールド筐体に収容するステップと、
前記プリント回路基板への接続のために1対の同軸パッドを設けるステップと、
前記コンデンサおよび前記抵抗器の前記直列結合を前記1対の同軸パッドのうちの第1のパッドと前記シールド筐体の内壁との間に接続するステップと、
前記シールド筐体によって前記1対の同軸パッドのうちの第2のパッドへのリターン電流経路を提供するステップと、
を有する、EMCシールド共振減衰を実現するための方法。 - 複数の前記EMCシールド共振減衰コンポーネントを前記プリント回路基板上に選択したパターンで設けるステップを含む、請求項13に記載の方法。
- プリント回路基板のEMCシールド共振減衰を実現するためのコンポーネントであって、
前記プリント回路基板への接続のための1対の同軸パッドと、
複数の平行板を含み、前記1対の同軸パッドのうちの第1のパッドに接続されたコンデンサと、
前記コンデンサに直列に接続された抵抗器と、
前記コンデンサおよび前記抵抗器を収容するシールド筐体であって、前記1対の同軸パッドのうちの第2のパッドに接続され、前記抵抗器が前記シールド筐体の内壁によって担持されるシールド筐体と、
を有し、前記シールド筐体が、前記1対の同軸パッドのうちの前記第2のパッドへのリターン電流経路を提供する、
EMCシールド共振減衰を実現するためのコンポーネント。 - 前記同軸パッド同士が間隔を開けられ、前記第2のパッドが前記第1のパッドを取り囲む、請求項15に記載のコンポーネント。
- 前記シールド筐体が、同軸バイア構造への接続のための表面実装デバイス(SMD)パッケージを提供し、前記同軸バイア構造が前記同軸パッドに接続される、請求項15に記載のコンポーネント。
- 選択したパターンで前記プリント回路基板に接続された複数の前記EMCシールド共振減衰コンポーネントを含む、請求項15に記載のコンポーネント。
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