JP5264870B2 - 信号雑音を低減する方法および装置並びにプリント回路板 - Google Patents

Description

本発明は、電気信号雑音低減を対象とし、より詳細には、プリント回路板上の回路要素から生成される可能性がある電気信号雑音伝達を低減する方法および装置を対象とする。

電気信号雑音は、他の電気信号に影響を及ぼす、かつ／または、電気データを壊す任意の好ましくない電気干渉または磁気干渉である。電気信号雑音について多くの要因が存在する。異なるタイプの電気雑音は、伝導放出、放射放出、伝導感受性、および放射感受性を含む。電気信号雑音は、通常、広い周波数スペクトルにわたって発生し、交流電流および交流電圧に起因する。何年にもわたって、電気システム内の電気信号雑音を低減することをねらった多くの提案された方法および回路配置構成が存在している。

米国特許第４，９０４，９６８号は、接地平面の使用を含む、信号歪を低減する特定の回路板構成を記載していることが明らかである。

ビアは、プリント回路板の１つの層から異なる層まで延在する、導電性材料でライニングされた穴である。ビアは、プリント回路板の所望の層間で接続を行うだけのために使用され得る、または、所望の層と搭載された電気コンポーネントとの間で電気接続を提供するために使用され得る。ビアは、選択された誘電性層（複数可）を通して穿孔するかまたはエッチングし、次に、穴を導電性材料でめっきすることによって形成されて、関連する層（複数可）と回路コンポーネントとの間で所望の電気接続を提供し得る。

ビアは、それ自体、ビアが電気信号を運ぶプリント回路板内で雑音問題をもたらし得る。接続ビアを有するプリント回路板では、雑音低減のために、導電性平面と接地平面との間に、スティッチングキャパシタが導入されてきた。スティッチングキャパシタの一例は、米国特許公報２００６／００７６１６０Ａ１に見出される。

米国特許第７，１５４，３５６号は、相互接続構造の総合特性インピーダンスに影響を与えるために、複数の接地ビアによって囲まれた信号導体ビアを含む相互接続層を有する無線周波数（「ＲＦ」）回路板トポロジを記載するように思われる。

Ｙｅ等による「Ｔｈｅ ＥＭＩ（ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）ｂｅｎｅｆｉｔｓ ｏｆ ｇｒｏｕｎｄ ｐｌａｎｅ ｓｔｉｔｃｈｉｎｇ ｉｎ ｍｕｌｔｉ−ｌａｙｅｒ ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ ｂｕｓ ｓｔａｃｋｓ」という名称のＩＥＥＥ論文（論文番号０−７８０３−５６７７−２／００、８３３〜８３８ページ、２０００）では、複数の接地平面を有するプリント回路板配置構成が記載される。接地平面は、他のＥＭＩフィールドからの放射レベルを低減するために、密接に離間したビアを使用して回路板の周縁部で一緒にスティッチングされる。論文は、放射ＥＭＩに対する接地平面スティッチングの影響に的を絞る。

車両環境では、電気回路要素によって生成された電気信号雑音は、車両ラジオなどの車両の他の電気デバイスおよび電子デバイスに対して混乱をもたらし得る。

米国特許第４，９０４，９６８号 米国特許公報２００６／００７６１６０Ａ１ 米国特許第７，１５４，３５６号

Ｙｅ等による「Ｔｈｅ ＥＭＩ（ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）ｂｅｎｅｆｉｔｓ ｏｆ ｇｒｏｕｎｄ ｐｌａｎｅ ｓｔｉｔｃｈｉｎｇ ｉｎ ｍｕｌｔｉ−ｌａｙｅｒ ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ ｂｕｓ ｓｔａｃｋｓ」という名称のＩＥＥＥ論文（論文番号０−７８０３−５６７７−２／００、８３３〜８３８ページ、２０００）

本発明によれば、プリント回路板の外周縁部の近くにスティッチングビアを設け、スティッチングされたビアを差動信号に交互に接続することによって、プリント回路板からの雑音放出が低減される。

本発明の１つの例示的な実施形態によれば、少なくとも２つの離間した導電性平面を有するプリント回路板を含む装置が提供される。複数のビアは、２つの離間した導電性平面間に延在し、ビアは、２つの導電性平面のうちの選択された一方の平面に交互パターンで電気接続される。差動電気信号は、差動電気信号が導電性平面に接続されると、ビアが差動電気信号によって交互に電圧印加されるように、導電性平面に接続可能である。

本発明の別の例示的な実施形態によれば、プリント回路板は、非導電性基板および少なくとも２つの離間した導体を備える。複数のビアは、非導電性基板を貫通して延在し、かつ、２つの導体のうちの選択された一方の導体に交互パターンで電気接続される。差動電気信号は、ビアが差動電気信号によって交互に電圧印加されるように、導体に接続可能である。

本発明の別の例示的な実施形態によれば、電気システム内の電気信号雑音を低減する方法が提供され、方法は、プリント回路板を設けるステップと、プリント回路板上に２つの離間した導電性平面を作製するステップと、２つの離間した導電性平面間に複数のビアを延在させるステップと、２つの導電性平面のうちの選択された一方の平面にビアを交互パターンで電気接続するステップと、差動電気信号を導電性平面に接続するステップであって、それにより、ビアが差動電気信号によって交互に電圧印加される、接続するステップとを含む。

本発明の先のまた他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下の説明を読むと、本発明が関連する当業者に明らかになるであろう。

本発明の例示的な実施形態に従って作られたプリント回路板の斜視図である。 図１のライン２−２に沿って切取った断面図である。 車両衝突検出システムで使用される図１のプリント回路板の略ブロック図である。

図１および２を参照して、本発明の一実施例に従って作られたプリント回路板（「ＰＣＢ」）１０が示される。ＰＣＢは、任意の数の所望の層を有し得る。ＰＣＢ１０は、長方形形状を有する平面の形態の誘電性基板１２を含む。任意の形状の基板が使用され得る。誘電性基板１２は、誘電性基板１２の一方の面上に形成された第１の導電性平面１６および誘電性基板１２の対向する面上に形成された第２の導電性平面１８を有する。

複数のビア３０は、ＰＣＢ１０の外周縁部の近くに形成され、第１の導電性平面１６または第２の導電性平面１８に交互に接続される。具体的には、交互にスティッチングされたビア３０ａは、第１の導電性平面１６に電気接続され、第２の導電性平面１８に向かって延在するが第２の導電性平面１８に電気接続されない。あるいは、交互にスティッチングされたビア３０ｂは、第２の導電性平面１８に電気接続され、第１の導電性平面１６に向かって延在するが第１の導電性平面１６に電気接続されない。１つの例示的な実施形態では、交互にスティッチングされたビア３０ａおよび３０ｂの長さは、対向する導電性平面に達するのに十分である。

例示的な実施形態によれば、導電性平面１６、１８は、導電性平面１６と１８との間、次に、交互にスティッチングされたビア３０ａと３０ｂとの間に電圧差が存在するように、差動電気信号に接続される。差動電気信号は、ＰＣＢ１０上に搭載された回路要素４０用の電力を提供し得、同様に、回路要素４０用の信号を提供し得る。

回路要素４０は、導電性平面１６、１８の一方または両方においてエッチングされたトレースによって、システムの所望の電気機能に従って相互接続される。電気接続は、コンプライアントピン５０を介して、導電性平面１６、１８およびＰＣＢ１０上の回路要素４０の任意の入力または出力に対して行われる。

ＰＣＢ１０の周縁部にわたって配置されたスティッチングされたビアに差動信号を交互に接続する配置構成が、普通なら発生する可能性がある電気雑音放出を低減することがわかった。

図３を参照して、起動可能乗員拘束システム５２の一部としての使用時におけるプリント回路板１０の特定の例示的な適用が示される。本発明に従って作られたプリント回路板１０は、ハウジング内に搭載され、ハウジングは、次に、車両扉などの車両内の遠隔検知場所（図示せず）に搭載される。この例示的な実施形態の回路要素４０は、車両衝突状態を検出するようになっており、この目的のために加速度計および必要な処理回路要素を含んでもよい。車両キャビン、たとえば、中央キャビン場所内に配置された中央ＥＣＵ（電子制御ユニット）６０は、ハウジング５４に差し込まれ、かつ、コンプライアントピン５０に電気接続されたコネクタ６２を通してプリント回路板１０および関連する回路要素４０に接続される。他の中央衝突状態センサ６４および他の遠隔衝突状態センサ６６がまた、中央ＥＣＵ６０に接続されてもよい。ＥＣＵは、センサを監視し、展開車両衝突状態が起こっているかどうかを判定し、その判定に応答して、起動可能拘束部７０を制御する。差動信号が、中央ＥＣＵ６０からＰＣＢ１０に印加され、スティッチングされたビア３０ａおよび３０ｂに交互に接続される。この配置構成は、他の車両電気システム、たとえば、車両ラジオに影響を及ぼし得る電気雑音放出を低減する。

本発明の先の説明から、当業者は、改善、変更、および修正を認識するであろう。当技術分野の技量内のこうした改善、変更、および修正は、添付特許請求の範囲によって包含されることが意図される。

１０ プリント回路板（ＰＣＢ）
１２ 誘電性基板
１６ 第１の導電性平面
１８ 第２の導電性平面
３０、３０ａ，３０ｂ ビア
４０ 回路要素
５０ コンプライアントピン
５２ 起動可能乗員拘束システム
５４ ハウジング
６０ 中央ＥＣＵ
６２ コネクタ
６４ 他の中央衝突状態センサ
６６ 他の遠隔衝突状態センサ
７０ 起動可能拘束部

Claims (9)

1. 互いに離間した第１及び第２の導電性平面を含む少なくとも２つの互いに離間した導電性平面を備えたプリント回路板と、
   前記第１及び第２の導電性平面間に延在する複数のビアであり、該複数のビアは、前記第１の導電性平面に接続され且つ前記第２の導電性平面に接続されない第１のビアと、前記第２の導電性平面に接続され且つ前記第１の導電性平面に接続されない第２のビアとを含み、前記第１のビアと前記第２のビアとが交互に配置されている、前記複数のビアと、を備え、
   交互に配置された第１及び第２のビアの間に電位差が存在するように前記第１及び第２の導電性平面に差動電気信号を接続可能である、装置。
2. 請求項１に記載の装置において、前記複数のビアは、前記プリント回路板の外周縁部の少なくとも一部分の近くに配置される装置。
3. 請求項２に記載の装置において、前記差動電気信号を前記プリント回路板に提供するコネクタをさらに含み、前記ビアは、前記コネクタまで、前記プリント回路板の全周縁部にわたって延在する装置。
4. プリント回路板であって、
   非導電性基板、および互いに離間した第１及び第２の導体を含む少なくとも２つの互いに離間した導体と、
   前記非導電性基板を貫通して延在する複数のビアであり、該複数のビアは、前記第１の導体に接続され且つ前記第２の導体に接続されない第１のビアと、前記第２の導体に接続され且つ前記第１の導体に接続されない第２のビアとを含み、前記第１のビアと前記第２のビアとが交互に配置されている、前記複数のビアと、を備え、
   交互に配置された第１及び第２のビアの間に電位差が存在するように前記第１及び第２の導体に差動電気信号を接続可能である、プリント回路板。
5. 請求項４に記載のプリント回路板において、前記第１及び第２の導体は、前記非導電性基板の両面に形成された導電性平面であるプリント回路板。
6. 電気システム内の電気信号雑音を低減する方法であって、
   プリント回路板を設けるステップと、
   前記プリント回路板上に、離間した第１及び第２の導電性平面を作製するステップと、
   前記第１及び第２の導電性平面間に、第１及び第２のビアを含む複数のビアを延在させるステップであり、前記第１及び第２のビアを交互に配置するステップと、
   前記第１のビアを前記第２の導電性平面に電気接続せずに前記第１の導電性平面に電気接続し、前記第２のビアを前記第１の導電性平面に電気接続せずに前記第２の導電性平面に電気接続するステップと、
   交互に配置された第１のビアと第２のビアとの間に電圧が存在するように、差動電気信号を前記第１及び第２の導電性平面に接続するステップとを含む方法。
7. 請求項６に記載の方法において、前記第１及び第２のビアを延在させるステップは、前記プリント回路板の外周縁部の少なくとも一部分の近くに前記第１及び第２のビアを配置することを含む方法。
8. 回路を備えるプリント回路板であって、誘電性基板を有し、前記誘電性基板の第１側にある第１の導電性平面と、前記誘電性基板の第２側にある第２の導電性平面とを含み、前記誘電性基板は前記第１及び第２の導電性平面を離間した状態に保持する、前記プリント回路板と、
   前記プリント回路板の外周縁部の少なくとも一部分に近接して位置する交互にスティッチングされた第１及び第２の複数のビアであり、前記第１及び第２の複数のビアは前記第１の導電性平面と前記第２の導電性平面との間にわたって延び、第１の複数のビアは前記第１の導電性平面のみに電気的に接続され、第２の複数のビアは前記第２の導電性平面のみに電気的に接続される、前記第１及び第２の複数のビアと、
   前記第１の導電性平面および前記第２の導電性平面に接続可能な差動信号であって、前記交互にスティッチングされた前記第１及び第２の複数のビアに交互に電圧印加し、これにより前記プリント回路板上に設けられた前記回路からの電気信号雑音放出を低減する、前記差動信号と、
   を備える装置。
9. 電気システム内の電気信号雑音を低減する方法であって、
   誘電性基板、前記誘電性基板の第１側にある第１の導電性平面、及び前記誘電性基板の第２側にある第２の導電性平面を含み、前記誘電性基板が第１及び第２の導電性平面を離間した状態に保持するプリント回路板に回路要素を搭載するステップと、
   前記第１の導電性平面と前記第２の導電性平面との間にわたり且つ前記プリント回路板の外周縁部の少なくとも一部分に近接して、交互にスティッチングされる複数のビアを延在させるステップと、
   前記交互にスティッチングされた複数のビアを、前記第１の導電性平面および前記第２の導電性平面のうち一方のみに交互パターンで電気的に接続するステップと、
   前記交互にスティッチングされた複数のビアに交互に電圧印加するように、差動信号を前記第１の導電性平面および前記第２の導電性平面に接続し、これにより前記プリント回路板上に搭載された前記回路要素からの電気信号雑音放出を低減するステップと、
   を含む方法。

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