JPH09232790A - プリント基板回路のシールド方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】金属ケースや金属板の使用を不要とし、部品コ
ストや製造工程を削減し、機器の更なる小型化を可能と
し、調整保守を容易にするプリント基板回路のシールド
方法を提供する。 【解決手段】プリント配線基板１上に電子部品2A,3A,3B
を搭載し、同一プリント配線基板１上に形成される回路
の一部をシールド回路部３と他の回路部２とに区分し、
シールド回路部３と他の回路部２との間での不要信号成
分の輻射混入あるいは回路間のクロストークを抑制する
プリント基板回路のシールド方法において、プリント配
線基板１は、少なくとも片側の面を接地パターン面と
し、シールド回路部３に第１接地パターン面31と、他の
回路部２に第２接地パターン面21と、備え、第１接地パ
ターン面31と第２接地パターン面21との接続は、シール
ド回路部３と他の回路部２との間の回路接続を行う入出
力部位で接続する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば局部発振回
路など、主にＶＨＦ帯以上(30MHz〜）の周波数の信号を
扱うプリント配線基板上の回路において、シールド処理
を必要とする装置、あるいは高集積化により同一基板上
の回路同士がクロストークなどの影響がある装置、のプ
リント基板回路のシールド方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】図７は従来技術のプリント基板回路のシ
ールド方法を説明する説明図である。図７において、図
示例のプリント基板回路は、プリント配線基板６上に電
子部品2A,3A,3Bを搭載し、同一プリント配線基板６上に
形成される回路の一部をシールド回路部３と、他の回路
部２とに区分し、シールド回路部３は、他の回路部２と
の間での不要信号成分の輻射混入あるいは回路間のクロ
ストークを抑制するため、金属製のシールドケース５の
内部に収納されている。

【０００３】一般的に、高周波信号を取り扱うプリント
基板回路は、接地インピーダンスをなるべく低くするた
めに、プリント配線基板６の少なくとも片側の面すべて
を接地パターン面とするのが通常である。さらに、外部
からノイズなどの影響を受けやすい回路部分３、あるい
は、例えば、局部発振回路など外部へ不要信号成分を輻
射し他の回路に影響を与える回路部分３、などのシール
ドを必要とする回路部分３（以下、この様な回路をシー
ルド回路部３と称する）は、その他の回路部２に対して
図７に図示される様に金属で箱状に作られたケース５ま
たはシールド回路部３の周辺部分のみを囲みケース５に
較べて上部の金属部分がない金属板5A、で外部との遮蔽
を施すことによって影響を避けている。また、同一プリ
ント配線基板６上の回路２、３同士が悪影響してクロス
トークが発生する場合には、回路２、３同士を十分に離
すか、金属板5Aを立てて遮蔽することが行われている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】最近、機器の小型化要
求により、回路同士を離してレイアウトすることが困難
になってきている。そのため、回路同士の相互影響が大
きくなるので、回路のシールドは必要不可欠な技術であ
る。従来技術によるプリント基板回路のシールド方法で
は、金属ケースや金属板をプリント配線基板に実装でき
るようにするため、プリント配線基板に半田付けを可能
とするピンを金属ケースや金属板に加えるなどの加工が
必要である。また、部品点数が増えるため、コストアッ
プにつながる。そして通常、これらの金属部品の実装に
は、熱容量に違いなどの点から専用の半田ペーストを用
いた半田付けを行うことが必要となるため、製造工程も
増える。さらに、金属ケースを付与すると、浮遊容量な
どの影響が増大し、調整・保守などがやり難くなる問題
がある。

【０００５】本発明は上記の点にかんがみてなされたも
のであり、その目的は前記した課題を解決して、金属ケ
ースや金属板の使用を不要とし、部品コストや製造工程
を削減し、機器の更なる小型化を可能とし、調整保守を
容易にするプリント基板回路のシールド方法を提供する
ことにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明においては、プリント配線基板上に電子部品
を搭載し、同一プリント配線基板上に形成される回路の
一部をシールド回路部と他の回路部とに区分し、シール
ド回路部と他の回路部との間での不要信号成分の輻射混
入あるいは回路間のクロストークを抑制するプリント基
板回路のシールド方法において、プリント配線基板は、
少なくとも片側の面を接地パターン面とし、シールド回
路部に第１接地パターン面と，他の回路部に第２接地パ
ターン面と，備え、第１接地パターン面と第２接地パタ
ーン面との接続は、シールド回路部と他の回路部との間
の回路接続を行う入出力部位で接続するものとする。

【０００７】また、第１接地パターン面は、入出力部位
を除いてシールド回路部と他の回路部との境界部分を予
め定められた間隔でスリット状に除去して、分離・形成
することができる。また、シールド回路部と他の回路部
分との接続を行う入出力部位は１箇所に集め、この入出
力部位での回路接続はヘリカルフィルタを介して接続す
ることができる。

【０００８】また、第１接地パターン面は、シールド回
路部と他の回路部との境界部分を予め定められた間隔で
スリット状に除去して、分離・形成し、入出力部位の回
路接続はヘリカルフィルタを介して接続し、第１接地パ
ターン面と第２接地パターン面との接続はヘリカルフィ
ルタのハウジングの導体部分を介して接続することがで
きる。

【０００９】また、プリント配線基板の接地パターン面
内における電子部品接続ピン間を接続する配線は、配線
路に沿ってこの配線路の周辺を予め定められた間隔で接
地パターン面の一部を除去して形成することができる。
上記構成により、第１接地パターン面と第２接地パター
ン面との間にスリット部を構成して両接地パターン面を
分離することにより、第１接地パターン面に分布してい
る接地電流が第２接地パターン面への混入、あるいはそ
の逆に、第２接地パターン面に分布している接地電流が
第１接地パターン面への混入を防ぐことができる。特
に、第１接地パターン面と第２接地パターン面との接続
部であるシールド回路部と他の回路部との接続部である
入出力部位を１箇所に集めることにより、両接地パター
ン面の多点接地化を防ぎ、両接地パターン面内に分布し
ている接地電流が他の接地パターン面内混入する機会を
少なくすることができる。

【００１０】この結果、不要輻射信号成分が他の回路部
に伝わり難くすることができるため、結果として不要信
号成分をシールド回路部回路部内に閉じ込めることがで
き、クロストークや不要輻射・混入を避けることができ
る。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１は本発明によるプリント基板
回路のシールド方法を説明する説明図、図２は一実施例
の接地パターン面内に形成される回路接続部分およびス
リット部を説明する説明図、図３はヘリカルフィルタの
説明図、図４は本発明によるシールド方法の効果を検証
する一実験セットの構成図、図５は実験データをまとめ
た特性図、図６は実験に用いた水晶発振回路図である。

【００１２】図１において、本発明に基づくプリント基
板回路は、プリント配線基板１上に電子部品2A,3A,3Bを
搭載し、同一プリント配線基板１上に形成される回路の
一部をシールド回路部３と他の回路部２とに区分し、シ
ールド回路部３と他の回路部２との間での不要信号成分
の輻射混入あるいは回路間のクロストークを抑制するた
め、以下に述べる構成で、プリント基板回路のシールド
処理が行われる。

【００１３】即ち、プリント配線基板１は、少なくとも
片側の面を接地パターン面とし、シールド回路部３には
スリット部35で分離された第１接地パターン面31を備
え、他の回路部２には第２接地パターン面21を備え、第
１接地パターン面31と第２接地パターン面21との接続
は、シールド回路部３と他の回路部２との間の回路接続
を行う入出力部位で接続されて構成される。

【００１４】図１の図示例では、第１接地パターン面31
は、入出力部位に相当する橋絡部36除いてシールド回路
部３と他の回路部２との境界部分を予め定められた間隔
でスリット状（スリット部35) に除去して、分離・形成
され、さらにこの入出力部位は、１箇所に集められる。
図示例ではこの入出力部位での回路接続は一個のヘリカ
ルフィルタＦで図示されているが、必要に応じて必要個
数のヘリカルフィルタＦが橋絡部36で示される１箇所に
集められ、シールド回路部３と他の回路部２との間の回
路接続が行われる。

【００１５】また、図１では図示省略されているが、第
１接地パターン面31は、シールド回路部３と他の回路部
２との境界部分を全周囲にわたって予め定められた間隔
でスリット状（スリット部35) に除去して、分離・形成
することができる。このため、橋絡部36はないが、入出
力部位の回路接続は後述の図３に図示するヘリカルフィ
ルタＦのハウジングの導体部分を介して第１接地パター
ン面31と第２接地パターン面21とを接続することができ
る。

【００１６】図２は一実施例の接地パターン面21、31内
に形成される回路接続部分22、32およびスリット部35を
説明する説明図である。即ち、プリント配線基板１の接
地パターン面21、31内で電子部品2Aあるいは電子部品3
A,3B の接続ピン間を接続配線する必要があるとき、回
路接続部分である配線22、32は、配線路22、32に沿って
この配線路22、32の周辺23、33を予め定められた間隔で
接地パターン面21、31の一部を除去して形成することが
できる。また、第１接地パターン面31と第２接地パター
ン面21との間には、ここでは拡大表示されているスリッ
ト部35があり、両接地パターン面21、31を分離・形成し
ている。

【００１７】図３は一実施例で用いたヘリカルフィルタ
Ｆの説明図である。図３において、ヘリカルフィルタＦ
は、コイルと容量とからなる２組の直列回路(F2,F3),(F
4,F5) がヘリカルフィルタＦのハウジングF1内に収容さ
れ、この直列回路(F2,F3),(F4,F5) の両端の端子がハウ
ジングF1を介して短絡されて、並列共振回路を構成して
いる。一方の端子から入力された信号はこの並列共振回
路で所要信号成分を共振・増強し、高調波信号成分を除
去し、電磁波としてコイルF3,F5 間を結合し、必要信号
成分が伝達される。ハウジングF1は、それぞれ第１接地
パターン面31、第２接地パターン面21に接続されるの
で、橋絡部36の機能はこのハウジングF1で兼ね備えるこ
ともできる。

【００１８】かかる構成により、第１接地パターン面31
と第２接地パターン面21との間にスリット部35を構成し
て両接地パターン面を分離することにより、シールド回
路部３と他の回路部２との回路間の接地間距離を通常よ
りも長くすることができ、スリット部35の両側の接地間
インピーダンスを高くすることができる。この結果、シ
ールドを必要とするシールド回路部３から見た接地イン
ピーダンスは、両接地パターン面21、31を接続している
入出力部位 (橋絡部36またはヘリカルフィルタＦ) が最
も低く、それ以外の他の回路部２は比較的高くなる。イ
ンピーダンスが高いということは、信号が相互に伝わり
難いということであり、シールド回路部３と他の回路部
２との相互の影響を軽減することができる。

【００１９】また、入出力部位で両接地パターン面21、
31を接続する橋絡部36やヘリカルフィルタＦのハウジン
グの導体部分F1あるいは図示省略されたジャンパ線など
による接続部分には、インダクタンス成分があり、この
インダクタンス成分は高い周波数を阻止する作用がある
ため、高次高調波などを信号成分を減衰することができ
る。

【００２０】この結果、シールド回路部３側の接地電流
が他の回路部２の第２接地パターン面21への混入とか、
また逆に、他の回路部２の接地電流がシールド回路部３
側の第１接地パターン面31への混入とかを防止すること
ができ、不要輻射信号成分が他の回路部に伝わり難くな
るため、結果として不要信号成分をシールド回路部３内
に閉じ込めることができ、クロストークや不要輻射・混
入を避けることができる。

【００２１】また、シールド回路部３と他の回路部２と
の接続を行う入出力部位を１箇所に集めることにより、
接地パターン面21(31)に分布して流れている接地電流成
分が他方の接地パターン面31(21)に分流することを防止
することができる。尚、回路構成上の都合により、例え
ば、入力部位と出力部位とを別々の箇所に配置する必要
があるとき、ヘリカルフィルタＦのハウジングが接続さ
れる接地パターン面のパッド部の内、一方のパッド部を
当該接地パターン面21または31から予め定められた間隔
で除去して形成することにより、入出力部位の多点接地
化を防止し、入出力部位を１箇所に集めることができ
る。

【００２２】次に、本発明のシールド方法によるシール
ド効果を図４、図５、図６を用いて説明する。図４にお
いて、本発明のシールド効果を検証する実験セットは、
図６に図示する水晶発振回路OSC を用いて118MHzの不要
輻射となる信号を発生させ、その傍に設けたアンテナパ
ターン42で不要輻射成分の大きさをスペクトルアナライ
ザ41で測定するものである。即ち、この実験セットで
は、同一プリント配線基板１上に不要輻射信号成分を発
振する水晶発振回路OSC を点線で囲まれた第１接地パタ
ーン面31を備えるシールド回路部３として構成し、スリ
ット部35でこのシールド回路部３を囲み、橋絡部36で他
の回路部２の第２接地パターン面21と接続する。

【００２３】そして、橋絡部36の反対側に位置する他の
回路部２の第２接地パターン面21内に、不要輻射信号成
分を受信するアンテナパターン42を形成する。この誘導
電磁波を検出するアンテナパターン42は、第２接地パタ
ーン面21内にスリット部43でアンテナパターン42の周辺
を除去して形成し、実験を簡明化するため、その他の回
路はここでは形成しない。

【００２４】比較検証する従来技術のプリント基板回路
は、図示省略されているが、上記検証実験セットと異な
る点はスリット部35が形成されていないプリント配線基
板６を用い、その他の回路は検証実験セットと同一の回
路構成でプリント基板回路を構成し、(1) 水晶発振回路
OSC 部分を金属ケース５のシールド手段でシールドを行
った場合と、(2) 金属ケース５などのシールド手段を用
いていない場合と、の２種類のプリント基板回路を構成
した。

【００２５】先に図６の水晶発振回路OSC を説明する。
図６において、水晶発振回路OSC は、抵抗R1,R2 で5V電
圧を分圧してバイアス回路を構成しこのバイアス電圧が
ベース回路に印加されるトランジスタT1と、このトラン
ジスタT1のコレクタ回路にトランスＬと容量C4との並列
回路と、トランジスタT1のエミッタ回路に動作点安定化
のための抵抗R3と容量C2との並列回路と、からなる直列
回路を5V電源回路に接続し、トランジスタT1のコレクタ
電圧は水晶発振器Ｑと容量C1とで分圧してトランジスタ
T1のベース回路に帰還回路を形成する。この水晶発振回
路OSC は、5V電源回路への高周波発振周波数の還流を防
止するため、容量C3で水晶発振回路OSCと5V電源回路と
の結合を阻止している。また、水晶発振回路OSC から他
の回路部２への出力の取り出しは、トランスＬの２次巻
線から取り出しができる様に構成されている。一実施例
では、水晶発振器Ｑは118MHzの発振周波数の水晶を用い
て正弦波信号を発振させた。ここでは、118MHzおよびこ
の高調波成分を不要輻射信号として測定を行った。

【００２６】図５はかかる検証実験セットで本発明に基
づくシールド方法の効果を検証する実験データである。
図５において、縦軸にアンテナパターン42が受信した電
磁波をスペクトラムアナライザ41で測定した値をデシベ
ル単位で表示し、スペクトラムアナライザ41の０デシベ
ル基準は１μボルトを基準としたものである。横軸は測
定周波数範囲を示し、０〜2.6GHzの範囲の均等目盛りで
ある。

【００２７】図５において、図５の(A) は本発明に基づ
くシールド回路部３をスリット部35で囲み他の回路部２
から分離・形成したときのシールド効果を示し、図５の
(B)は従来技術による(1) 水晶発振回路OSC 部分を金属
ケース５でシールドしたときのシールド効果を示し、図
５の(C) は従来技術による(2) 金属ケース５などのシー
ルド手段を行っていないときの特性を示す。

【００２８】図５の(A) において、本発明に基づくシー
ルド方法では、アンテナパターン42に受信される電磁波
はほぼ50dBであり、この値は、図５の(B) に図示される
従来技術による(1) 水晶発振回路OSC 部分を金属ケース
５でシールドしたときと較べて、分布周波数範囲はやや
広いが、最大振幅値ではほぼ同じレベルである。また、
図５の(C) に図示される従来技術による(2) 金属ケース
５などのシールド手段を行っていないときの受信電磁波
のレベル約63dBと較べて、最大振幅値で約4.5倍のシー
ルド効果が得られる。

【００２９】本実施例では、シールド回路部３の第１接
地パターン面31と，他の回路部２の第２接地パターン面
21と，を回路上で同電位にするため、橋絡部36やヘリカ
ルフィルタＦのハウジングの導体部分で接続している
が、これらの接続方法以外に、ジャンパ線で接続する、
フェライトビーズなどのインダクタで接続するあるいは
抵抗で接続する、といった方法もある。このように接地
パターンの接続を工夫することによって、シールド回路
部３と他の回路部２との相互影響を避けることができ
る。

【００３０】

【発明の効果】以上述べたように本発明の構成によれ
ば、シールド回路部の第１接地パターン面と，他の回路
部の第２接地パターン面と，をスリット部で分離し、両
接地パターン面を同電位にするため、１箇所で接続する
ことにより、従来技術における金属ケースによるシール
ド方法と同程度の遮蔽効果を確保することができる。

【００３１】このように、接地パターンにスリットを設
けることによって、分離したい回路同士の接地間距離が
長くなり、信号の伝達が阻害され、遮蔽効果を得ること
ができる。この結果、金属板や金属ケースが不要とな
り、コストと製造工程を削減し、機器の更なる小型化を
可能とすることができる。また、回路部分を金属ケース
で覆い隠さなくてすむので、回路の微調整や保守がし易
くなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるプリント基板回路のシールド方法
を説明する説明図

【図２】一実施例の接地パターン面内に形成される回路
接続部分およびスリット部を説明する説明図

【図３】ヘリカルフィルタの説明図

【図４】本発明によるシールド効果を検証する一実験セ
ットの構成図

【図５】実験データをまとめた特性図

【図６】実験に用いた水晶発振回路図

【図７】従来技術による従来技術のプリント基板回路の
シールド方法を説明する説明図

【符号の説明】

１、６ プリント配線基板 ２ 他の回路部 21 第２接地パターン面 22,32 回路接続部分 23,33 配線路の周辺 ３ シールド回路部 31 第１接地パターン面 35 スリット部 36 橋絡部 41 スペクトラムアナライザ 42 アンテナパターン 2A,3A,3B 電子部品 Ｆ ヘリカルフィルタ F1 ハウジング F2,F4 容量 F3,F4 コイル OSC 水晶発振動回路 R1〜R3 抵抗 C1〜C4 容量 Ｑ 水晶振動子 Ｌ コイル

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】プリント配線基板上に電子部品を搭載し、
   同一プリント配線基板上に形成される回路の一部をシー
   ルド回路部と他の回路部とに区分し、シールド回路部と
   他の回路部との間での不要信号成分の輻射混入あるいは
   回路間のクロストークを抑制するプリント基板回路のシ
   ールド方法において、 プリント配線基板は、少なくとも片側の面を接地パター
   ン面とし、シールド回路部に第１接地パターン面と、他
   の回路部に第２接地パターン面と、備え、 第１接地パターン面と第２接地パターン面との接続は、
   シールド回路部と他の回路部との間の回路接続を行う入
   出力部位で接続する、 ことを特徴とするプリント基板回路のシールド方法。
2. 【請求項２】請求項１に記載のプリント基板回路のシー
   ルド方法において、 第１接地パターン面は、入出力部位を除いてシールド回
   路部と他の回路部との境界部分を予め定められた間隔で
   スリット状に除去して、分離・形成する、 ことを特徴とするプリント基板回路のシールド方法。
3. 【請求項３】請求項２に記載のプリント基板回路のシー
   ルド方法において、シールド回路部と他の回路部分との
   接続を行う入出力部位は１箇所に集め、この入出力部位
   での回路接続はヘリカルフィルタを介して接続する、 ことを特徴とするプリント基板回路のシールド方法。
4. 【請求項４】請求項１に記載のプリント基板回路のシー
   ルド方法において、 第１接地パターン面は、シールド回路部と他の回路部と
   の境界部分を予め定められた間隔でスリット状に除去し
   て、分離・形成し、 入出力部位の回路接続はヘリカルフィルタを介して接続
   し、第１接地パターン面と第２接地パターン面との接続
   はヘリカルフィルタのハウジングの導体部分を介して接
   続する、 ことを特徴とするプリント基板回路のシールド方法。
5. 【請求項５】請求項１ないし請求項４のいずれかの項に
   記載のプリント基板回路のシールド方法において、プリ
   ント配線基板の接地パターン面内における電子部品接続
   ピン間を接続する配線は、配線路に沿ってこの配線路の
   周辺を予め定められた間隔で前記接地パターン面の一部
   を除去して形成する、 ことを特徴とするプリント基板回路のシールド方法。