JP5437558B2 - プリント基板の電磁ノイズ対策構造 - Google Patents

Description

この発明は、プリント基板の電磁ノイズ対策構造に関するものである。

プリント基板に形成されるグランド（以降、「ＧＮＤ」と記す）には、電源ＧＮＤ、リターン電流を流すためのシグナルＧＮＤ、基準電位を与えるためのフレームＧＮＤなどがある。さらに、シグナルＧＮＤでも、アナログ回路でのＧＮＤとデジタル回路でのＧＮＤとがあり、そして、例えばアナログ回路では扱う周波数帯域などに応じたＧＮＤが設けられる。デジタル回路においても同様である。

これらのＧＮＤは、相互間を直接直接すると互いに他の回路にノイズとして干渉することになるので、相互間を直接接続できない異種ＧＮＤである。一方、これらの異種ＧＮＤが隣接する場合に、ＧＮＤ間を非接続の状態にしておくと、その２つのＧＮＤ間の電位が安定せず、電磁ノイズの発生源となり、外部からのノイズ侵入に弱いという問題がある。

プリント基板に形成されるＧＮＤに対する電磁ノイズ対策方法として、例えば特許文献１では、アナログ回路とデジタル回路とが混在して実装される多層基板において、表面層に設けられるアナロググランドと中間層に設けられるデジタルグランドとの間をコンデンサにて接続することで、層間ノイズを低減する方法が開示されている。

また、例えば特許文献２では、アナログ回路ブロックとデジタル回路ブロックとが同一平面上に混在して実装される回路基板において、アナログ回路ブロックとデジタル回路ブロックとの間に複数の電子部品（電解コンデンサ）を並べて配置して相互間をシールドすることで、デジタル回路ブロックからアナログ回路ブロックへの高周波ノイズの混入を低減する方法が開示されている。

特開２００１−２８４８２８号公報 特開２００６−１６５０３５号公報

しかしながら、上記の特許文献１，２に記載の電磁ノイズ対策方法は、いずれもシグナルＧＮＤに対する電磁ノイズ対策方法であり、しかもアナログＧＮＤとデジタルＧＮＤとの間に対するものであり、同種回路内に隣接して存在する異種ＧＮＤ間や、隣接するフレームＧＮＤとシグナルＧＮＤとの間など、上記した各種の異種ＧＮＤが隣接する場合に適用できる有効な電磁ノイズ対策方法は未だ提案されていない。

近年では、電子機器から放射される不要放射による電磁障害ＥＭＩ（Electro Magnetic Interference）に関する国際規格ＣＩＳＰＲ（国際無線障害特別委員会）や、外部からの侵入電磁波に対する耐性（イミュニティ）に関する国際規格ＩＥＣ（国際電気標準会議）が定められ、遵守すべきとの要請がある。

この発明は、上記に鑑みてなされたものであり、同一の基板面上に特性の違いから直接接続できない２つのＧＮＤが存在する場合に、その２つのＧＮＤによる不要放射ノイズの低減と外来ノイズに対する耐性向上とを可能にするプリント基板の電磁ノイズ対策構造を得ることを目的とする。

上述した目的を達成するために、この発明は、プリント基板において、同一の基板面上に隣接して配置される２つのグランドが特性の違いから直接接続できない場合に、前記２つのグランド間は、抵抗素子、コンデンサ、インダクタのうちのいずれか一つの回路素子を介して接続されていることを特徴とする。

この発明によれば、特性の違いから直接接続できない２つのＧＮＤ間の電位を安定化することができるので、不要放射ノイズの低減と外来ノイズに対する耐性向上とを図ることができる。

この発明によれば、同一の基板面上に特性の違いから直接接続できない２つのＧＮＤが存在する場合に、その２つのＧＮＤによる不要放射ノイズの低減と外来ノイズに対する耐性向上とを可能にするという効果を奏する。

以下に図面を参照して、この発明にかかるプリント基板の電磁ノイズ対策構造の好適な実施の形態を詳細に説明する。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１によるプリント基板の電磁ノイズ対策構造の構成を示す概念図である。図１において、プリント基板の同一の基板面に隣接して配置されるＧＮＤ１とＧＮＤ２は、その特性の違いから直接接続できない異種ＧＮＤである。このような異種ＧＮＤとしては、電源ＧＮＤとシグナルＧＮＤ、フレームＧＮＤとシグナルＧＮＤ、アナログ回路でのＧＮＤとデジタル回路でのＧＮＤ、同種回路内に隣接して存在する異種ＧＮＤなど各種ある。

このような場合に、この実施の形態１では、ＧＮＤ１とＧＮＤ２との間を、抵抗素子、コンデンサ、インダクタのうちのいずれか一つの回路素子３を介して接続し、その２つのＧＮＤ間の電位を安定化させ、電磁ノイズ対策が採れるようにする。

この構成によれば、国際規格ＣＩＲＰＲ（ｐｕｂｌ．１１等：放射電磁界），ＩＥＣ（６１０００−４−２等：静電気イミュニティ）をクリアすることを目的とするか、その他の不要放射ノイズの低減を目的とするか、外来ノイズに対する耐性向上を目的とするか、に応じて適切な回路素子を選択することで、簡単に対応することができる。

具体例を示すと、国際規格ＣＩＲＰＲ（ｐｕｂｌ．１１等）に定める３０ＭＨｚ〜１０００ＭＨｚの放射ノイズ低減要請に応える場合は、回路素子３に１０００ｐＦ〜１００００ｐＦのコンデンサを用いる。特に、ＧＮＤ１がオーディオ回路で、ＧＮＤ２がデジタル回路である場合、１０００ｐＦ〜１００００ｐＦの容量値とすることにより、オーディオ回路に影響を与える１ＭＨｚ以下のノイズ成分をデジタル回路からオーディオ回路に混入させることなく、３０ＭＨｚ〜１０００ＭＨｚのノイズの成分のみを対策することが可能となる。

また、ＩＥＣ（６１０００−４−２等）に定める静電気イミュニティ向上の要請に応える場合は、回路素子３に１０００ｐＦ〜１μＦのコンデンサを用いる。

また、その他の静電気イミュニティ向上を図る場合として、回路素子３に抵抗値が１００Ω〜１ｋΩ程度の抵抗素子を用い、当該抵抗素子にてノイズ成分を消散させる。また、その他の不要放射ノイズの低減策として、ＧＮＤ１とＧＮＤ２との間を物理的に絶縁するが、ＤＣレベルは同一にしたいケースでは、回路素子３にインダクタを用い、微少な直流電流が流れるようにする。

以上のように、この実施の形態１によれば、同一の基板面に直接接続できない２つのＧＮＤが存在する場合でも、その間の電位を安定化することができるので、電磁ノイズ放射の低減、及び電磁ノイズイミュニティの向上を図ることができる。これによって、従来対策が困難であった国際規格ＣＩＲＰＲ（ｐｕｂｌ．１１等：放射電磁界），ＩＥＣ（６１０００−４−２等：静電気イミュニティ）への適合の可能性を高くすることができる。また、その他の不要放射ノイズの低減やノイズイミュニティの向上にも効果が期待できる可能性がある。

実施の形態２．
図２は、この発明の実施の形態２によるプリント基板の電磁ノイズ対策構造の構成を示す概念図である。図２に示すように、この実施の形態２では、２つのグランド１，２は、対向辺に複数のパッド４がそれぞれ設けられ、必要に応じて選択したパッド間を回路素子３で接続できるようにしている。

この構成によれば、最適な接続箇所及び個数を適宜選択することができる。

実施の形態３．
図３は、この発明の実施の形態３によるプリント基板の電磁ノイズ対策構造の構成を示す概念図である。図３に示すように、この実施の形態３では、図２に示した構成において２つのグランド１，２の間を、電磁誘導を避けるに足る間隔５だけ離すようにしている。

この構成によれば、ノイズ対策上の不確定要因を排除することが可能となる。なお、この実施の形態３では、実施の形態２への適用例を示したが、実施の形態１に同様に適用できることは言うまでもない。

以上のように、この発明にかかるプリント基板の電磁ノイズ対策構造は、同一の基板面上に特性の違いから直接接続できない２つのＧＮＤが存在する場合に、その２つのＧＮＤによる不要放射ノイズの低減と外来ノイズに対する耐性向上とを可能にするのに有用であり、特に、低放射電磁波レベルと高ノイズ耐性が同時に求められる電子機器（例えば、自動車搭載用電子機器、パーソナルコンピュータ及びその周辺機器、電子医療機器、計測機器、産業用機器など）に適用するのに適している。

この発明の実施の形態１によるプリント基板の電磁ノイズ対策構造の構成を示す概念図である。 この発明の実施の形態２によるプリント基板の電磁ノイズ対策構造の構成を示す概念図である。 この発明の実施の形態３によるプリント基板の電磁ノイズ対策構造の構成を示す概念図である。

符号の説明

１，２ グランド（ＧＮＤ）
３ 回路素子
４ パッド
５ 間隙

Claims (1)

1. プリント基板において、同一の基板面上に隣接して配置される２つのグランドが特性の違いから直接接続できない場合に、
   前記２つのグランド間は、抵抗素子、コンデンサ、インダクタのうちのいずれか一つの回路素子を介して接続されており、
   前記２つのグランドは、それぞれ、対向辺における互いに対応する位置に複数の凸状パターンを有し、
   前記２つのグランドは、一方における前記複数の凸状パターンのうち選択された１つの凸状パターンと他方における前記複数の凸状パターンのうち選択された１つの凸状パターンとの間のみが回路素子で接続されており、
   前記回路素子は、１００Ω〜１ｋΩの抵抗素子であり、
   前記２つのグランドは、それぞれ、略矩形状であり、
   前記２つのグランドにおいて、一方のグランドにおける複数の凸状パターンは、他方のグランドに対向する辺上に互いに離間しながら配列されているとともに、他方のグランドに近づくように延びており、他方のグランドに対向する辺に沿った方向の幅として第１の幅及び前記第１の幅より広い第２の幅を含むとともに、他方のグランドに対向する辺に沿った方向の離間する間隔として第１の間隔及び前記第１の間隔より広い第２の間隔を含み、
   前記２つのグランドにおいて、他方のグランドにおける複数の凸状パターンは、一方のグランドに対向する辺上に互いに離間しながら配列されているとともに、一方のグランドに近づくように延びており、一方のグランドに対向する辺に沿った方向の幅として前記第１の幅及び前記第２の幅を含むとともに、一方のグランドに対向する辺に沿った方向の離間する間隔として前記第１の間隔及び前記第２の間隔を含む
   ことを特徴とするプリント基板の電磁ノイズ対策構造。

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