JPH1140915A - プリント配線板 - Google Patents

プリント配線板

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JPH1140915A
JPH1140915A JP9253519A JP25351997A JPH1140915A JP H1140915 A JPH1140915 A JP H1140915A JP 9253519 A JP9253519 A JP 9253519A JP 25351997 A JP25351997 A JP 25351997A JP H1140915 A JPH1140915 A JP H1140915A
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wiring board
spiral coil
power supply
insulating
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Hirokazu Toya
弘和 遠矢
Shiro Yoshida
史郎 吉田
Yuzo Shimada
勇三 嶋田
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NEC Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 電磁ノイズの発生を低減し、外来の電磁ノイ
ズへの耐力を大幅に高め、実装されるＩＣ、ＬＳＩ等の
電子回路の高周波動作を円滑にするプリント配線板を提
供する。 【解決手段】 電源導体層１とグランド導体層２の間に
絶縁性の磁性層７が配置され、電源導体層１の一部を切
り取って形成された導体１０ａ，１０ｂとグランド導体
層２の一部を切り取って形成された導体９ａ，９ｂの間
をスルーホールまたはヴィアホール８ａ，８ｂ，８ｃ，
８ｄ，８ｅによって接続することによってスパイラルコ
イル状をしたインダクタが形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はプリント配線板に関
し、特に２層以上の導体層を有するプリント配線板に関
する。
【０００２】
【従来の技術】トランジスタ、ＩＣ、ＬＳＩ等のような
回路素子が搭載されたプリント配線板は電磁ノイズを発
生するため、そのプリント配線板が電子機器自体にある
いは他の電子機器に誤動作を引き起こすことがあること
はよく知られている。
【０００３】誤動作を引き起こす原因の中で特に大きな
ウエートを示すのは、コモンモードと呼ばれる、回路の
寄生容量や寄生相互インダクタンスを経由して流れる電
流（回り込み電流）による伝導性または放射性電磁波で
あり、その発生機構が複雑なため、最も効果的と考えら
れている発生源に近いところでの有効な対策がなかっ
た。このため従来は電子機器全体を金属を使用して電磁
的に遮蔽するとともに、装置外部に出ているケーブルに
対してはコモンモードチョークコイルやコアを装着して
電磁波の伝導を抑圧する対策がとられている。
【０００４】一方、プリント配線板においては、従来は
図１２に示すように、プリント配線板の電源導体層１に
相当する電源供給線１とグランド導体層２に相当するグ
ランド線２とにそれぞれ接続された、ＩＣ、ＬＳＩ等の
電子回路２１〜２ｎの電源端子３ａ〜３ｎとグランド端
子４ａ〜４ｎとの間に、高周波コンデンサＣ１〜Ｃｎを
接続することがよく行われている。これはＩＣ、ＬＳＩ
等の電子回路２１〜２ｎの高周波動作に伴って電源供給
線１に流れる高周波電流を高周波コンデンサＣ１〜Ｃｎ
に流し、電源端子電圧の高周波変動を低減する（フィル
タリング）とともに、電源供給線１を共有している他の
ＩＣ、ＬＳＩ等の電子回路２１〜２ｎとの結合を抑圧す
ること（すなわちデカップリング）を目的としている。
ところが、図１０に示すように、従来のプリント配線板
の電源導体層１は特に電源電圧の変動を低減する効果を
得るため、配線のない全面平板として電源供給線のイン
ピーダンスを小さくしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来のプリン
ト配線板では、ＩＣ、ＬＳＩ等の電子回路の高周波動作
に伴って電源供給線に流れる高周波電流を回路設計者が
コントロールできないという問題がある。
【０００６】すなわち、電源導体層が配線のない全面平
板である場合は、電源供給線のインピーダンスが小さい
ため、ＩＣ、ＬＳＩ等の電子回路（以下単に電子回路と
称する）の電源端子とグランド端子との間に、高周波コ
ンデンサを接続しても高周波電源電流を電源供給線への
流出を抑制することが難しく、供給線を共有している他
の電子回路の近傍に配置したデカップリングコンデンサ
にも高周波電源電流が流れ込み、プリント配線板全体で
は高周波電源電流の解析は非常に困難であった。このた
め、電子回路毎に使用するデカップリングコンデンサを
厳密に選定することができなかった。
【０００７】また、プリント配線板全体の高周波電源電
流の分布は非常に複雑であって、電子回路のプリント配
線板上の配置や、同じ配置でも電子回路の動作状態によ
って高周波電源電流が大きなループを形成するように分
布し、これが電磁放射問題やイミュニティ問題を招く可
能性があった。
【０００８】例えば図１２に示すように、高周波電源電
流の異なる電子回路Ｚ１（電流大）、Ｚ２（電流中）、
Ｚｎ（電流小）がそれぞれ電源供給線１およびグランド
線２に接続されており、またそれぞれの電子回路には主
に実装上と価格からの制約により、それらの高周波電源
電流量に応じた静電容量値（Ｚ１には大容量、Ｚ２には
中容量、Ｚｎには小容量）のコンデンサＣ１，Ｃ２およ
びＣｎがそれぞれ接続される。このような状態において
プリント配線板上の電子回路が動作すると、例えば高周
波電源電流の小さい電子回路Ｚｎの電源端子とグランド
端子との間に接続された容量の小さいコンデンサＣｎ
は、他に比べてインピーダンスが大きいため、高周波電
源電流が中程度の電子回路Ｚ２の電源端子とグランド端
子との間に接続された中位の容量を有する（Ｚｎに比べ
てインピーダンスが小さい）コンデンサＣ２や、高周波
電源電流の大きい電子回路Ｚ１の電源端子とグランド端
子との間に接続されたより容量の大きいコンデンサＣ１
に、電子回路Ｚｎの高周波電源電流が流れ込んでしまう
という状態が生じる。さらに、コンデンサは同一タイプ
であっても静電容量によってインピーダンスの周波数特
性が異なり、静電容量の小さなコンデンサのインピーダ
ンスはある高周波値以上でそれよりも大きな静電容量を
有するコンデンサンのインピーダンスよりも小さくなる
傾向にあるため、広い範囲の周波数帯域で見ると、プリ
ント配線板上の電子回路間を複雑に電流が行き来する状
態となってしまう。その結果高周波電源電流の作るルー
プが大きくなったり、プリント配線板から他のプリント
配線板に接続されているケーブル等にコモンモードの高
周波電流を流出させるため、伝導性または放射性の電磁
波を増大させ電子機器相互間の電磁干渉問題、すなわち
いわゆるＥＭＣ問題を引き起こしていた。さらに、例え
ばプリント配線板上の一つの電子回路の高周波電源電圧
変動が問題になり、その電子回路の付近のデカップリン
グコンデンサの容量を増やしても、増やせば増やすほど
他の電子回路の高周波電源電流が流れ込み、なかなか高
周波電源電圧変動を低減できず、電子回路の高周波動作
を確保できない可能性もあった。
【０００９】さらに、低周波動作の論理装置に最新のＩ
Ｃ／ＬＳＩを使用する場合、ＩＣ／ＬＳＩの矩形波信号
の上昇時間や下降時間が早すぎることによる不要の伝導
性または放射性の電磁波の発生を防ぐために、ＩＣ／Ｌ
ＳＩの矩形波信号の上昇時間や下降時間を遅くするため
の高周波フィルタを挿入することがあるが、部品として
追加すると、プリント配線板上の高密度実装を阻害する
という問題があった。このため、従来のプリント配線板
はＥＭＣ問題に対しては前述のように電子機器全体を金
属を使用して電磁的に遮蔽するとともに、装置外部に出
ているケーブルに対してはコモンモードチョークコイル
やコアを装着して電磁波の伝導を抑圧する対策をとらな
ければならず、ＩＣ／ＬＳＩの高周波動作を阻害する問
題について、プリント配線板に必要以上の数のコンデン
サを実装して、配線板全体の高周波電源電圧変動を押え
込むことで対処しなければならないという欠点がある。
本発明の目的は、電磁ノイズの発生を大幅に低減し、外
来の電磁ノイズへの耐力を大幅に高めることができ、実
装されるＩＣ、ＬＳＩ等の電子回路の高周波動作を円滑
に行わせるプリント配線板を提供することである。
【００１０】また本発明の他の目的は、配線板上のＩ
Ｃ、ＬＳＩ等の電子回路の一つ一つの高周波電源電流を
回路設計者がコントロールすることのできるプリント配
線板を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明のプリント配線板
は、２層以上の導体層を有するプリント配線板におい
て、対向する２層の導体層の一部を切り取ってできる複
数の導体と、前記複数の導体のそれぞれの間を垂直に接
続するスルーホールまたはヴィアホールによって構成さ
れるスパイラルコイルインダクタを有し、かつ、前記ス
パイラルコイルインダクタを構成するために用いられる
対向する２層の導体層間の一部または全面領域に絶縁性
の磁性材が層状に配置されている。
【００１２】前記スパイラルコイルインダクタの一端は
搭載された電子回路の電源端子に、他の一端は電源導体
層に接続され、かつ、前記電子回路の電源端子とグラン
ド端子との間にはコンデンサが接続されていてもよい。
【００１３】搭載された電子回路の出力端子と他の搭載
された電子回路の入力端子との間に接続された高周波フ
ィルタの一構成要素として前記スパイラルコイルインダ
クタが用いられているものも含む。
【００１４】前記電子回路はＩＣまたはＬＳＩであって
もよい。
【００１５】前記スパイラルコイルインダクタを構成す
るために用いられる導体は、対向するグランド導体層と
電源導体層の一部であるものを含む。
【００１６】前記スパイラルコイルインダクタを構成す
るための対向する２層の導体層はともに電源導体層の一
部であり、前記２層の導体層の両外側に少なくとも１層
ずつのグランド導体層を有するものを含む。
【００１７】前記スパイラルコイルインダクタを構成す
るための対向する２層の導体層を貫通する信号導体層間
垂直接続用スルーホールまたはヴィアホールに、グラン
ド導体層に両端が接続されているスルーホールまたはヴ
ィアホールが近接して配置されているものを含む。
【００１８】前記導体層間に配置される絶縁性の磁性材
としてＮｉ−Ｚｎ系フェライト微粒粉末またはＭｎ−Ｚ
ｎ系フェライト微粒粉末またはセンダスト微粒粉末また
はＬｉ系フェライト微粒粉末と絶縁溶剤との混合物が用
いられてよい。
【００１９】前記絶縁溶剤にはエポキシ系絶縁溶剤が含
まれる。
【００２０】前記導体層間に配置される絶縁性の磁性体
として両面に絶縁コーティングが施された金属箔が用い
られてよい。
【００２１】前記両面に絶縁コーティングが施された金
属箔がアモルファス磁性箔多層帯を含む。
【００２２】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。
【００２３】図１は本発明のプリント配線板の一実施形
態の要部であるスパイラルコイルインダクタの回路シン
ボル図、図２（ａ）は図１のプリント配線板の第１実施
例のスパイラルコイルインダクタの平面図、同図（ｂ）
は同図（ａ）の縦断面図、図３は図２（ａ）のスパイラ
ルコイルインダクタの斜視図、図４（ａ）は図１のプリ
ント配線板の第２実施例のスパイラルコイルインダクタ
の平面図、同図（ｂ）は同図（ａ）の縦断面図、図５は
図１のスパイラルコイルインダクタの応用例を示す回路
図、図６は図５のスパイラルコイルインダクタの斜視
図、図７は図１のスパイラルコイルインダクタを構成す
るための４層プリント配線板の縦断面図、図８は図１の
スパイラルコイルインダクタを構成するための６層プリ
ント配線板の縦断面図、図９は本発明のプリント配線板
の図７と異なる６層プリント配線板の一実施例の縦断面
図、図１０は図１のスパイラルコイルインダクタを構成
するための他の６層プリント配線板の縦断面図である。
【００２４】図１は本発明のプリント配線板の要部であ
るスパイラルコイルインダクタの回路記号を示し、図２
（ａ）および（ｂ）は図１のプリント配線板の第１実施
例のスパイラルコイルインダクタＬｎの平面図および断
面図を示している。図１の回路記号の端子番号１ｎと３
ｎは、図２（ａ）の平面図の端子番号１ｎと３ｎにそれ
ぞれ対応している。第１実施例のプリント配線板では対
向する２層の導体層９，１０の一部を切り取ってできる
複数の導体９ａ，９ｂおよび１０ａ，１０ｂと、これら
対向する２層の導体９ａと１０ａおよび９ｂと１０ｂ間
の全面領域に絶縁性の磁性材７が層状に配置され、それ
ぞれの導体間を接続するスルーホールまたはヴィアホー
ル８ａ，８ｂ，８ｃおよび８ｄを使用して、図２
（ａ），（ｂ）および図３の斜視図のように構成するこ
とにより、スパイラルコイル状のインダクタであるスパ
イラルコイルインダクタがプリント配線板内に形成され
ている。第４（ａ）および（ｂ）は図１のプリント配線
板の第２実施例のスパイラルコイルインダクタＬｎの平
面図および縦断面図を示している。
【００２５】第２実施例のプリント配線板では、図４
（ａ）、（ｂ）に示すように、対抗する２層の導体９ａ
と１０ａおよび９ｂと１０ｂ間の一部の領域に絶縁性の
磁性材７1が層状に配置されて、スパイラルコイルイン
ダクタが形成されている他は第１実施例と同様の構成と
なっている。
【００２６】第１実施例および第２実施例のプリント配
線板では、２層の導体層を使用してスパイラルコイルコ
ンダクタが形成されている。このコイルのインダクタン
ス（Ｌ）は次式で求められる。
【００２７】
【数１】 ただし、μ0 ： 真空中の透磁率（４π１０-7） μ5 ： 比透磁率 ｎ ： スパイラルコイル巻数 ｓ ： スパイラルコイル断面積（ｍ2 ） ｌ ： スパイラルコイル平均磁路長（ｍ） この式から、スパイラルコイル状に構成することにより
インダクタンス（Ｌ）はスパイラルコイル巻数の二乗に
比例することがわかる。
【００２８】例えばよく知られているつづら折りの形状
でインダクタを１層の導体で構成する例では、インダク
タを構成する導体層の両側に絶縁性の磁性材を層状に配
置しその外側をグランド導体層で挟む構造（特願平０７
−２３６４８８）でのインダクタを構成できるが、この
場合、インダクタ導体と近接導体と隣接するグランド導
体層の間の静電結合が、インダクタのインピーダンスを
抑制し、インダクタの導体長を長くしても、問題とする
高周波電流の１／２波長以上になると、無損失線路の場
合、式（２）式で表される、長さおよび印加電流の周波
数に無関係な一定のインピーダンス（伝送線路の特性イ
ンピーダンスＺ0 ）となる。
【００２９】
【数２】 ただし、Ｃ ： 誘電体を挟んで対向する導体間の静電
容量（Ｆ） Ｌ ： インダクタのインダクタンス（Ｈ） つまり、一般に絶縁性の磁性材は比較的高い透磁率を示
すとともに、比較的大きい誘電率も示す。前記（２）式
において、Ｃの値は向かい合う導体の有効面積と誘電率
に比例、すなわち導体幅および、グランド導体層との対
向距離とその間の誘電率が一定ならば静電容量は導体の
長さに比例することはよく知られている。同様につづら
折りの形状で前記のようにしてインダクタを１層の導体
で構成する場合のインダクタンスについても、導体幅お
よびこの導体周囲に実効透磁率が一定ならばインダクタ
ンスは導体の長さに比例することもよく知られている。
したがって、導体の長さを長くすると静電容量Ｃとイン
ダクタンスＬは同率で増加するため、前記式（２）によ
り、特性インピーダンスは常に一定の値となる。
【００３０】一方、本発明に係るスパイラルコイルイン
ダクタでは、インダクタンスＬは巻数の二乗に比例する
のであるから、導体幅が一定ならばＬの値は導体の長さ
の二乗に比例することになり、本発明の構成によれば、
スパイラルコイルインダクタのインダクタンスＬの値
は、安定な特性を得るためならびに発生磁界による信号
導体層への干渉を低減するためにインダクタの両側を例
えばグランド導体層で挟む構造とする場合においても、
インピーダンスの上限値は前記式（２）で制限されず、
より大きい値とすることが可能であるとともに、周波数
が高くなればなるほど大きなインピーダンスを得ること
が可能となる。
【００３１】図２および図４は巻き数２のスパイラルコ
イルインダクタの例を示しているが、導体９および１０
の数を増やしてより大きな巻き数を得ることも可能であ
る。図２の（ａ）中の１は平均磁路長、（ｂ）中のｓは
有効断面積であり、これらの値が構造的に決まり、巻き
数ｎが決定されると、インダクタンスＬを前記（１）式
により求めることができる。
【００３２】図５は、前記のようにして形成されるスパ
イラルコイルインダクタを、プリント配線板に搭載され
るＩＣ、ＬＳＩ等の電子回路Ｚ１〜Ｚｎの電源デカップ
リング回路ならびにＩＣ／ＬＳＩの矩形波信号の上昇時
間や下降時間を遅くするための高周波フィルタの一部と
して応用した例の回路を示している。このプリント配線
板では適切な特性に設計されたスパイラルコイルインダ
クタＬ１〜Ｌｎの一端は電子回路Ｚ１〜Ｚｎの電源端子
に、他の一端は電源導体層１に接続され、さらに電子回
路の電源端子３ａ〜３ｎとグランド端子４ａ〜４ｎとの
間には適切な特性のコンデンサＣ１〜Ｃｎが選択されて
接続されており、電子回路Ｚ１〜Ｚｎの高周波動作に伴
う高周波電源電流を効果的にコンデンサにバイパスして
おり、高周波電源電流の電源端子１への漏出が抑制され
る。このことは、電子回路Ｚ１〜Ｚｎ毎に接続されてい
るコンデンサＣ１〜Ｃｎの値を独立に最適化設計するこ
とができることを意味している。なお、併せて、スパイ
ラルコイルインダクタＬ１〜Ｌｎの導体寸法を適切に設
定することにより、抵抗値を微小な値にすれば、電子回
路Ｚ１〜Ｚｎの電源電圧変動は微小な値とすることが可
能である。
【００３３】また、図５の電子回路Ｚ１とＺ２の間に信
号線５によって高周波フィルタＦ１が接続されている
が、高周波フィルタＦ１はＬＣ／ＬＳＩの矩形波信号の
上昇時間や下降時間を遅くするために使用されるもの
で、高周波フィルタＦ１にはスパイラルコイルインダク
タＬ１が一構成要素として内蔵されている。高周波フィ
ルタにスパイラルコイルインダクタが使用されると、低
周波動作の論理装置に最新のＩＣ／ＬＳＩを使用して
も、実装上効率よくＩＣ／ＬＳＩの矩形波信号の上昇時
間や下降時間が早すぎることによる不要の伝導性または
放射性の電磁波の発生を防ぐことができる。
【００３４】図６は図５に示した回路図のうち、１単位
の電源デカプリング回路についての接続構造を示してい
る。この図において特に電子回路Ｚの電源端子３からコ
ンデンサＣｎ、グランド層２を経て電子回路Ｚのグラン
ド端子４に至る経路の長さはできるだけ短くして、高周
波電源電流が容易に流れるようにすることが重要であ
る。
【００３５】図７のプリント配線板は外側２層が信号導
体層５、内側２層が電源導体層１とグランド導体層２と
して使用され、対向する電源導体層１とグランド導体層
２間に絶縁性の磁性体７が層状に配置された４層のプリ
ント配線板である。
【００３６】このプリント配線板にはスパイラルコイル
インダクタＬｎが電源導体層１とグランド導体層２を使
用して形成されるが、絶縁性の磁性体７はＮｉ−Ｚｎ系
フェライト微粒粉末とエポキシ系等の絶縁溶剤との混合
物、Ｍｎ−Ｚｎ系フェライト微粒粉末とエポキシ系等の
絶縁溶剤との混合物、またはＬｉ系フェライト微粒粉末
とエポキシ系等の絶縁溶剤との混合物等が使用される。
【００３７】図８は最外側２層が信号導体層５、絶縁性
の磁性層７を挟む最内側２層が電源導体層１であってス
パイラルコイルインダクタＬｎの形成にも使用され、電
源導体層１の両外側２層がグランド導体層２として使用
される６層プリント配線板を示している。このような６
層プリント配線板の対向する２層の電源導体層１の一部
に、本発明に係るスパイラルコイルインダクタを形成す
る場合、スパイラルコイルインダクタ部分の構成は、先
に説明したとおりである。
【００３８】図９に示されたプリント配線板には、スパ
イラルコイルインダクタを構成するための対向する２枚
の電源導体層１と、電源導体層１の両外側２枚のグラン
ド導体層２を貫通する信号導体層間垂直接続用スルーホ
ールまたはヴィアホール８1に、電源導体層１の両外側
２枚のグランド導体層２に両端が接続されているスルー
ホールまたはヴィアホール８2 が近接して配置されてい
る。このような構成とすることにより、信号導体層間垂
直接続用スルーホールまたはヴィアホール８1の磁性層
７付近でのインピーダンスの乱れを抑制することができ
る。
【００３９】図１０のプリント配線板は、層間に配置さ
れる絶縁性の磁性材７として両面に絶縁コーティング１
１を施したアモルファス磁性箔多層帯が用いられてい
る。層間に配置される絶縁性の磁性材７として、もちろ
んその他の材料の使用も可能である。
【００４０】本実施形態のプリント配線板は、対向する
２層の導体間の一部または全面に絶縁性の磁性材を層状
に配置して構成する、スパイラルコイルインダクタＬｎ
を内蔵しているので、少ないスペースでより大きなイン
ダクタンスを得ることができる。
【００４１】前記スパイラルコイルインダクタＬｎを使
用してデカップリング回路を構成しているので、少ない
スペースでより大きなデカップリング効果が発生する。
【００４２】前記スパイラルコイルインダクタを使用し
て高周波フィルタを構成しているものは、特に低周波動
作の論理装置に最新のＩＣ／ＬＳＩを使用する場合、Ｉ
Ｃ／ＬＳＩの矩形波信号の上昇時間や下降時間が早すぎ
ることによる不要の伝導性または放射性の電磁波の発生
を防止できる。
【００４３】前記スパイラルコイルインダクタＬｎに対
向する電源導体層とグランド導体層の一部で構成してい
るものは、スパイラルインダクタの必要量が少ない場合
には層数が従来の多層プリント配線板に対して増えない
というコスト的な利点がある。
【００４４】前記スパイラルコイルインダクタを対向す
る２層の電源導体層の一部で構成し、前記２層の電源導
体層の外側両面にグランド導体層と、さらに前記グラン
ド導体層の外側両面に絶縁層を挟んで配置される信号導
体層（図８の５）で構成しているものは、スパイラルコ
イルインダクタの必要量が多い場合は、信号導体層の信
号に連続した帰線を信号導体層に近接して与えるため、
不要の伝導性または放射性の電磁波の発生を防止できる
とともに、信号波形のひずみを最小限に抑制する効果が
ある。
【００４５】前記スパイラルコイルインダクタを構成す
るための対向する２層の貫通する信号導体層間垂直接続
用スルーホールまたはヴィアホール毎に、前記対向する
２層の外側に配置される２層のグランド導体層を垂直に
接続する１個以上のスルーホールまたはヴィアホールを
近接して配置しているものは、不要の伝導性または放射
性の電磁波の発生を防止できるとともに、信号波形のひ
ずみを最小限に抑制することができる。
【００４６】前記スパイラルコイルインダクタを構成す
るための磁性材料として金属またはフェライト微粒粉末
とエポキシ系等の絶縁溶剤との混合物を使用しているの
で、プリント配線板の製造プロセスへの影響を少なくす
ることができる。
【００４７】前記スパイラルコイルインダクタを構成す
るための磁性材料として金属箔を使用するものは、磁性
層の製造プロセスを軽減できる。
【００４８】次に、本実施形態のプリント配線の具体例
の試験の結果について述べる。
【００４９】図１、図２および図３に示されたように、
全面平板の電源層と対向する層との間でスパイラルコイ
ルを配線とビアホールで形成し、両層間にインダクタン
スを大きくする目的でＮｉ−Ｚｎ系フェライト微粒粉末
とエポキシ系絶縁溶剤との混合物を層状に配置し、図５
に示すように、デカップリング回路を強化したプリント
配線を使用した電子機器（ＥＷＳ：エンジニアリングワ
ークステーション）を電波暗室において放射電界強度
（ＶＣＣＩ測定法）を測定した結果と従来例について測
定した結果を図１１（ａ），（ｂ）および図１２
（ａ），（ｂ）に示す。また、図１１および図１２の測
定結果をまとめて表１に示す。
【００５０】
【表１】 この表で（ ）内はノイズレベルを示している。表１に
示すように、従来の電源層が全面平板であるオリジナル
基板（図中では従来例と表記）と本発明を適用した基板
（実施例）を比較すると、実施例のほうが、クロック周
波数（４０ＭＨ Z）の逓倍波のスペクトラム（８０Ｍ
ＨZ、３２０ＭＨZ、３６０ＭＨZ、４８０ＭＨZ、６００
ＭＨZ、８００ＭＨZ、８６０ＭＨZ、９２０ＭＨZ）が顕
著に抑制されており、放射電界の低減効果があることが
分かる（８０ＭＨZと８６０ＭＨZ以外のスベクトラムは
暗ノイズレベルまで抑制されている。）。
【００５１】また、図１３（ａ），（ｂ）には、従来例
と実施例（ＥＷＳ）の基板上に磁界測定プローブを走査
して得られた近傍磁界分布の測定結果を示す。測定は前
記放射電界強度測定において、顕著な抑制効果が見られ
た周波数の全てについて行なったが、ここではクロック
周波数の２倍波である８０ＭＨZの例を示す。図１３の
分布図で、色の濃い箇所は磁界強度の強い箇所を表わ
し、色が薄くなるにつれて磁界強度が弱くなっていくこ
とを表わしている。また、分布図の中の左下部分で色の
濃い箇所にノイズ発生源であるＣＰＵおよび大きなＬＳ
Ｉが配置された基板が存在する。図１３（ａ）と図１３
（ｂ）の分布図を比較してみると、図１３（ｂ）の実施
例についての上部および右側等の周辺の磁界強度が弱く
なっていることが分かる（周りへの拡散が減少してい
る。）。これは、ノイズ発生源であるＣＰＵ、大きなＬ
ＳＩからの高周波電源電流が近傍に配置したデカップリ
ングコンデンサによって、グランドに効率よくバイパス
され、他の電子回路への廻り込みが減ったことを意味
し、個々のＬＳＩ／ＩＣ単位でのアイソレーションによ
るデカップリング効果が高まったことを示している。
【００５２】図１３（ｂ）の近傍磁界分布図において、
本実施例のデカップリング効果が高まり、他の回路への
高周波電源電流の廻り込みが減少した結果を得た。特
に、右側上部への拡散が減じていることが判る。なお、
他の周波数においても、同様の傾向があることが確認さ
れた。この対象プリント配線板の右側エッジには図１４
に示すように、外部とのインターフェース用Ｉ／Ｏコネ
クタが配置されている（ＲＳ２３２Ｃ１，ＲＳ２３２Ｃ
２，プリンタ，キーボード／マウス）。従って、コネク
タ部分への高周波電流の拡散が減じたということは、上
記Ｉ／Ｏコネクタを介してインターフェースケーブルに
重畳する電流（コモンモード電流と呼ぶ。）も減じてい
るはずで、図１５に示した測定系で、上記ケーブルに重
畳するコモンモード電流を電流プローブを用い測定し
た。その結果（スペトラムアナライザで観測された電流
波形）を図１６（ａ），（ｂ）、図１７（ａ），
（ｂ）、図１８（ａ），（ｂ）、および図１９（ａ），
（ｂ）に示す（８０ＭＨZのみ）。また、コモンモード
電流測定結果を表２で示す。
【００５３】
【表２】 表２によると、実施例では３６０ＭＨZのＲＳ２３２Ｃ
１コネクタを除き、全ての周波数、コネクタにおいて、
コモンモード電流が顕著に減じていることが分かる。
【００５４】以上のように、本発明を適用することによ
り、デカップリング回路が強化され、機器からの電磁放
射ノイズを大幅に抑制することが出来る。
【００５５】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、プリント
配線板にスパイラルコイルインダクタを構成することに
より次の効果がある。
【００５６】第１の効果は、スパイラルコイルインダク
タをプリント配線板の内層で構成しているので、特別の
部品を実装する必要がない。このため、高密度実装のプ
リント配線板に適用し、効果的にＥＭＣ問題の発生を防
止することができる。
【００５７】第２の効果は、スパイラルコイルインダク
タの設計をプリント配線板用ＣＡＤツールで、配線設計
と同時に行えるので、設計ならびに製造期間を大幅に短
縮することができる。
【００５８】第３の効果は、プリント配線板上のＬＣ、
ＬＳＩ等の電子回路毎の電源線が高い高周波インピーダ
ンスで分離されるので、プリント配線板上のＩＣ、ＬＳ
Ｉ等の電子回路の一つ一つの高周波電源電流を回路設計
者がコントロールすることができる。このためＩＣ、Ｌ
ＳＩ等の電子回路の高周波動作に伴う設計上の問題が生
じたときの解決を早めることができる。
【００５９】第４の効果は、プリント配線板上のＩＣ、
ＬＳＩ等の電子回路の高周波動作を安定化するというこ
とである。このため、マルティメディア機器の高速クロ
ック化の促進に寄与できる。その理由は、高周波で高い
インピーダンスとなるスパイラルコイルインダクタと高
周波で低いインピーダンスとなるコンデンサを使用する
ことにより、ＩＣ、ＬＳＩ等の電子回路から電源線をみ
ると非常に低いインピーダンスとなり電源変動による信
号波形のひずみを抑制することができ、一方、共通電源
線からＩＣ、ＬＳＩ等の電子回路をみると非常に高いイ
ンピーダンスとなり共通電源線に接続されている他のＩ
Ｃ、ＬＳＩ等の電子回路からの高周波電源電流の回り込
みを抑制することができるからである。
【００６０】第５の効果は経済性ならびに信頼性品質に
優れているということである。その理由はスパイラルコ
イルインダクタをプリント配線板の内層で構成している
ため、プリント配線板の製造と同時にスパイラルコイル
インダクタも高い技術で製造されるためである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のプリント配線板の一実施形態の要部で
あるスパイラルコイルインダクタの回路シンボル図であ
る。
【図２】（ａ）は図１のプリント配線板の第１実施例の
スパイラルコイルインダクタの平面図である。（ｂ）は
（ａ）の縦断面図である。
【図３】図２（ａ）のスパイラルコイルインダクタの斜
視図である。
【図４】（ａ）は図１のプリント配線板の第２実施例の
スパイラルコイルインダクタの平面図である。（ｂ）は
（ａ）の縦断面図である。
【図５】図１のスパイラルコイルインダクタの応用例を
示す回路図である。
【図６】図５のスパイラルコイルインダクタの斜視図で
ある。
【図７】図１のスパイラルコイルインダクタを構成する
ための４層プリント配線板の縦断面図である。
【図８】図１のスパイラルコイルインダクタを構成する
ための６層プリント配線板の縦断面図である。
【図９】本発明のプリント配線板の図７と異なる６層プ
リント配線板の一実施例の縦断面図である。
【図１０】図１のスパイラルコイルインダクタを構成す
るための他の６層プリント配線板の縦断面図である。
【図１１】電波暗室におけるプリント配線板の放射電界
強度の測定結果を示すグラフであって、（ａ）はプリン
ト配線板の従来例の測定結果を示し、（ｂ）は本発明の
プリント配線板の一実施例の測定結果を示す。
【図１２】図１１の放射電界強度の測定結果を示す他の
グラフであって、（ａ）はプリント配線板の従来例の測
定結果を示し、（ｂ）は本発明のプリント配線板の一実
施例の測定結果を示す。
【図１３】プリント配線板の近傍磁界分布測定図であっ
て、（ａ）はプリント配線板の従来例の近傍磁界分布を
示し、（ｂ）は本発明のプリント配線板の一実施例の近
傍磁界分布を示す。
【図１４】Ｉ／Ｏコネクタの配置を示す本発明のプリン
ト配線板の一実施例の平面図である。
【図１５】図１４のＩ／Ｏコネクタを介してインターフ
ェースケーブルに重畳するコモンモード電流を測定する
ための測定系を示す図である。
【図１６】Ｉ／Ｏコネクタ（ＲＳ２３２Ｃ１）のコモン
モード電流測定結果を示すグラフであって、（ａ）はプ
リント配線板の従来例の測定結果を示し、（ｂ）は本発
明のプリント配線板の一実施例の測定結果を示す。
【図１７】Ｉ／Ｏコネクタ（ＲＳ２３２Ｃ２）のコモン
モード電流測定結果を示すグラフであって、（ａ）はプ
リント配線板の従来例尾測定結果を示し、（ｂ）は本発
明のプリント配線板の一実施例の測定結果を示す。
【図１８】Ｉ／Ｏコネクタ（キーボード／マウス）のコ
モンモード電流測定結果を示すグラフであって、（ａ）
はプリント配線板の従来例の測定結果を示し、（ｂ）は
本発明のプリント配線板の一実施例の測定結果を示す。
【図１９】Ｉ／Ｏコネクタ（プリンタ）のコモンモード
電流測定結果を示すグラフであって、（ａ）はプリント
配線板の従来例の測定結果を示し、（ｂ）は本発明のプ
リント配線板の一実施例の測定結果を示す。
【図２０】プリント配線板の従来例の縦断面図である。
【図２１】図２０のプリント配線板を使用した場合の電
子回路を含む回路図である。
【符号の説明】
１，１ａ，１ｂ，１ｎ 電源線または電源導体層 ２ グランド線またはグランド導体層 １ｎ，３，３ａ，３ｂ，３ｎ，４，４ａ，４ｂ，４ｎ
端子 ５ 信号線または信号導体層 ６ 絶縁層 ７，７1 絶縁性の磁性層 ８，８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ，８ｅ，８1 ，８2 ス
ルーホールまたはヴィアホール ９，９ａ，９ｂ，１０，１０ａ，１０ｂ 導体 １１ 絶縁コーティング Ｌ，Ｌ１，Ｌ２，Ｌｎ スパイラルコイルインダクタ Ｚ，Ｚ１，Ｚ２，Ｚｎ 電子回路 Ｃ，Ｃ１，Ｃ２，Ｃｎ コンデンサ Ｆ１ 高周波フィルタ

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ２層以上の導体層を有するプリント配線
    板において、対向する２層の導体層の一部を切り取って
    できる複数の導体と、前記複数の導体のそれぞれの間を
    垂直に接続するスルーホールまたはヴィアホールによっ
    て構成されるスパイラルコイルインダクタを有し、か
    つ、前記スパイラルコイルインダクタを構成するために
    用いられる対向する２層の導体層間の一部または全面領
    域に絶縁性の磁性材が層状に配置されていることを特徴
    とするプリント配線板。
  2. 【請求項２】 前記スパイラルコイルインダクタの一端
    は搭載された電子回路の電源端子に、他の一端は電源導
    体層に接続され、かつ、前記電子回路の電源端子とグラ
    ンド端子との間にはコンデンサが接続されている請求項
    １記載のプリント配線板。
  3. 【請求項３】 搭載された電子回路の出力端子と他の搭
    載された電子回路の入力端子との間に接続された高周波
    フィルタの一構成要素として前記スパイラルコイルイン
    ダクタが用いられている請求項１記載のプリント配線
    板。
  4. 【請求項４】 前記電子回路はＩＣまたはＬＳＩである
    請求項２または３記載のプリント配線板。
  5. 【請求項５】 前記スパイラルコイルインダクタを構成
    するために用いられる導体は、対向するグランド導体層
    と電源導体層の一部である請求項１記載のプリント配線
    板。
  6. 【請求項６】 前記スパイラルコイルインダクタを構成
    するための対向する２層の導体層はともに電源導体層の
    一部であり、前記２層の導体層の両外側に少なくとも１
    層ずつのグランド導体層を有する請求項１記載のプリン
    ト配線板。
  7. 【請求項７】 前記スパイラルコイルインダクタを構成
    するための対向する２層の導体層を貫通する信号導体層
    間垂直接続用スルーホールまたはヴィアホールに、グラ
    ンド導体層に両端が接続されているスルーホールまたは
    ヴィアホールが近接して配置されている請求項１，３，
    ４，５または６記載のプリント配線板。
  8. 【請求項８】 前記導体層間に配置される絶縁性の磁性
    材としてＮｉ−Ｚｎ系フェライト微粒粉末と絶縁溶剤と
    の混合物が用いられている請求項１，３，５または６記
    載のプリント配線板。
  9. 【請求項９】 前記導体層間に配置される絶縁性の磁性
    材としてＭｎ−Ｚｎ系フェライト微粒粉末と絶縁溶剤と
    の混合物が用いられている請求項１，３，５または６記
    載のプリント配線板。
  10. 【請求項１０】 前記導体層間に配置される絶縁性の磁
    性材としてセンダスト微粒粉末と絶縁溶剤との混合物が
    用いられている請求項１，３，５または６記載のプリン
    ト配線板。
  11. 【請求項１１】 前記導体層間に配置される絶縁性の磁
    性体としてＬｉ系フェライト微粒粉末と絶縁溶剤との混
    合物が用いられている請求項１，３，５または６記載の
    プリント配線板。
  12. 【請求項１２】 前記絶縁溶剤がエポキシ系絶縁溶剤で
    ある請求項８ないし１１のいずれか一項記載のプリント
    配線板。
  13. 【請求項１３】 前記導体層間に配置される絶縁性の磁
    性体として両面に絶縁コーティングが施された金属箔が
    用いられている請求項１ないし７のいずれか一項記載の
    プリント配線板。
  14. 【請求項１４】 前記両面に絶縁コーティングが施され
    た金属箔がアモルファス磁性箔多層帯である請求項１３
    記載のプリント配線板。
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