JP2002094209A - 配線構造 - Google Patents
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Abstract
記回路基板間の接続を容易にし、配線インダクタンスを
低減し、電磁ノイズの影響を抑制する配線構造を提供す
る。 【解決手段】2枚の回路基板AとB間を連絡する配線と
して、一定の距離を保ちつつ重ね合わさった複数枚の板
状金属板1と、2で、それぞれの板状金属板1と2には
それぞれ少なくとも2個の接続端子1A、1Bと2A、
2Bを有する配線構造。回路基板間で、配線を従来のよ
うな針金状でなく面積の比較的広い板状にすることによ
り、配線の線間キャパシタンスが増加し、高周波ノイズ
を低減させるフィルタの機能を強めることができる。
Description
どを接続する配線構造に関する。
め、回路基板を「2階建て」に構成することがある。そ
のような構成の中で「1階」と「2階」の回路基板間の
信号の授受を行う配線構造としては、従来は針金状の配
線で連絡し、便宜上、回路基板の一辺に複数の配線を一
列に揃えてそれぞれ平行を保って配置していた。
従来の配線構造では、この配線部分の自己インダクタン
スが大きく、少し大きな電流を流そうとすると信号の遅
延や波形の乱れなどが生じてしまう可能性があった。ま
た、「1階」と「2階」の回路基板の内部で、最適な配
線の配列が異なる場合は、いずれかの回路基板上で配線
を交差させる工夫をしなければならず、回路基板のスペ
ース増や配線のインピーダンス増を招いていた。さら
に、外部からの電磁ノイズに無防備であり、強電界が近
くで発生するような条件下では、原理的に誤動作の要因
になっていた。また、逆にこの連絡配線の部分から電磁
ノイズを発する場合もあった。
決するためになされたものであり、2つの回路基板を連
絡する配線構造において、前記回路基板間の接続を容易
にし、配線インダクタンスを低減し、電磁ノイズの影響
を抑制する配線構造を提供することを目的とする。
め、本発明においては特許請求の範囲に記載するような
構成をとる。すなわち、請求項1においては、所定の間
隔を隔てて重ね合わされた複数枚の板状配線よりなり、
前記板状配線には、それぞれ少なくとも2個の接続端子
を有し、前記複数の板状配線は、互いに近接・対向し同
一面上に存在しうる辺を少なくとも2組有するように構
成している。この構成は例えば後記図1などに対応す
る。例えば図1を例として説明すれば、上記の同一面上
に存在しうる辺を2組とは、図1の板状配線1の上辺と
板状配線2の上辺とで1組、同じくそれぞれの下辺が1
組で、合計2組となる。また、同一面上とは、例えば、
上記2つの板状配線の上辺が回路基板Aに面している面
と、下辺が回路基板Bに面している面とを意味する。ま
た、板状とは平板状に限らず、例えば円筒の一部を中心
軸に平行な平面で切ったような形状(例えば八つ橋煎餅
や雨樋のような形状)でもよい。
線のうちの何れか1つの板状配線において、前記2組の
辺のうちの一方の組に属する辺上に存在する1つの接続
端子と他方の組に属する辺上に存在する1つの接続端子
とを結ぶ直線と、前記複数の板状配線のうちの他の1つ
の板状配線において、前記2組の辺のうちの一方の組に
属する辺上に存在する1つの接続端子と他方の組に属す
る辺上に存在する1つの接続端子とを結ぶ直線とが、前
記複数の板状配線のそれぞれの一主面と垂直な方向から
見て交差する、ように構成している。この構成は、例え
ば後記図3等に対応する。例えば図3を例として説明す
れば、板状配線1の接続端子1Aと1Bとを結んだ直線
と、板状配線2の接続端子2Aと2Bとを結んだ直線と
が、板状配線1と2の面に垂直な方向(紙面の手前)か
ら見て交差する。つまり、板状配線1では左下(1A)
と右上(1B)、板状配線2では右下(2A)と左上
(2B)を結んだ電流経路が形成され、それらが交差し
ていることになる。
が3枚以上より成り、うち少なくとも2枚の前記板状配
線は電気的に接続されており、かつ、1枚以上の他の前
記板状配線を間に挟んで配置されるように構成してい
る。この構成は、例えば後記図4、図7において文章で
説明する構成に相当する。
状配線の一主面に臨んで第2と第3の前記板状配線が隣
接して存在するように構成している。この構成は、例え
ば後記図8に相当する。例えば図8を例として説明すれ
ば、板状配線1の面に臨んで板状配線2と3が同一平面
上に並んで配置されている。
つもしくは全てが、Lの字型、コの字型、筒型、もしく
は開放端を有する筒型をなすように構成している。Lの
字型の例は図10、図12に、コの字型の例は図11、
図13に、筒型の例は図14に、開放端を有する筒型の
例は図15にそれぞれ示されている。なお、開放端を有
する筒型とは、完全に閉じた筒ではなく、一部が開いて
いる形状を意味する。また、筒型は円筒型でも角筒型で
もよい。
線の間に誘電体物質または強誘電体物質を挟んだ構造を
有するように構成している。この構成は、例えば後記図
1、図6等で文章で説明する構成に相当する。
の回路基板間で、配線を従来のような針金状でなく面積
の比較的広い板状にすることにより、配線の線間キャパ
シタンスが増加し、高周波ノイズを低減させるフィルタ
の機能を強めることができる。
「2階」の回路基板間で、対応する配線の順列を任意に
設定することができる。たとえば「1階」と「2階」の
回路基板間で配線が交差するような配線も難なく可能で
ある。また、「1階」と「2階」の回路基板において、
本発明の配線に接続する回路基板上の「場所」も、或る
程度任意に設定できる。すなわち配線が板状なので、両
回路基板の事情によって多少、場所がズレていても問題
ない。さらに、回路上ではたとえば、電源ラインなど1
つの配線が多数に分岐したり、もしくは多数の配線がよ
り少ない本数の接続端子に集約したりされなければなら
ない部分があるが、これが「1階」と「2階」の回路基
板間で発生する場合は、本発明の配線構造によってこの
分岐構造が達成できる。すなわち、そうすることによっ
て、回路基板の配線が簡略化され、面積有効利用がで
き、それに伴う回路基板上の配線インピーダンスも低減
することができる。さらに板状配線のうち任意の2枚
が、信号電流線路とその電流の帰還線路であるように使
われた場合、2枚の板状配線の内部を電流が対向方向へ
流れることにより、配線間の相互インダクタンスが低減
するので、信号の遅延や波形の乱れを抑制することがで
きる。さらに本配線構造の一部に、たとえば「1階」の
回路基板上のみに接続するような構成を設けることで、
積極的にノイズフィルタとして利用することも可能であ
る。
配線がグランド線もしくは電源線に接続され、前記2枚
の間に挟まれた配線が信号線である場合、信号線を外部
からの電磁ノイズの侵入から保護することができ、また
逆に信号線から外部へ電磁ノイズが発信するのを抑制す
ることができる。
配線と第3の板状配線の電流路が空間上で干渉しない
(電流路が交差しない)場合は、このように構成するこ
とによって配線構造全体の厚みを節約することができ
る。また、この場合、第2の配線と第3の配線の間の相
互インダクタンスは、前記第1の配線にうず電流が流れ
ることにより低減効果が生まれる。
に、これが連絡する回路基板を構造的に支持することが
でき、装置全体の設計の自由度が増す。また、接続端子
の構造によっては板状配線群の構造自体が自立性を有
し、実装時の作業性が向上する。
電体物質もしくは強誘電体物質を挟むことにより、複数
の板状配線間の絶縁が容易になり、かつ、線間キャパシ
タンスがさらに増加し、ノイズフィルタとしての効果を
さらに向上させることが出来る。
に基づいて詳細に説明する。図1は本発明第1の実施の
形態を説明する斜視図で、主に請求項1に対応する。図
中、番号1と2は本発明を実現する板状配線である。A
とBは回路基板であり、平行に対向して配置されてい
る。板状配線1の両端には回路基板A、B上のしかるべ
き配線とそれぞれ接続する接続端子1A、1Bが存在す
る。同様に板状配線2の両端にも同様に接続端子2A、
2Bが存在する。板状配線1と2はたとえば配線は0.
2ミリの銅板製で、たとえば0.2ミリ程度の非常に短
い距離を隔てて配置されている。もちろん、この距離を
保ち両者の間は絶縁が保つべく絶縁膜(誘電体物質)を
挟んでも構わない。なお、図1は斜視図でもあり、図中
の2つの板状配線は配置を分かりやすくするために、わ
ざとをずらして描いている。以降の図についても同様で
ある。また、それぞれの接続端子の幅は回路基板に接続
するために小さく、相互に干渉しないようにする方が、
実装が楽になる。
比べて、まず配線間キャパシタンスを増やすことが出
来、配線自体が高周波を吸収するフィルタの役割をもっ
て、信号中に含まれる高周波ノイズを低減することがで
きる。
子の位置を入れ替えたもので、請求項2に対応する。す
なわち電流は上下の回路基板間で板状配線を流れる間に
交差することになる。従来の配線構造では、このような
配線の交差は針金状配線を精巧に細工して位置をねじる
か、回路基板上でジャンパ線を用いるか、多層回路基板
を用いるか、あるいは大きく配線を迂回させるなどしな
ければ不可能であった。しかし、本発明を用いれば、こ
のような交差配線は構造的に何ら難しい技術を使わずと
も、問題なく実現できる。
簡単に可能になったことで、これまで回路基板上で処理
されていた交差作業を省くことが出来るので、回路基板
の構造を簡略化し、面積を節約することもできる。とく
に、このような構成において板状配線1と2に、互いに
向きが反対で大きさの同じ電流が流れるようにすると、
従来の配線構造よりも配線のインダクタンスが格段に低
減されることは、従来よりよく知られている。
分のみの配線の自己インダクタンスの大きさを計算し、
グラフに示したものである。横軸は2つの回路基板間の
距離を基準にした両配線の接続端子間の距離である。図
2において、白丸印は本発明図1の場合、黒丸印は本発
明図3の場合、白四角印は従来例の場合、黒四角印は従
来の交差する往復線路の場合をそれぞれ示す。
配線間の距離が遠ざかれば遠ざかるほど、当該配線構造
の部分的な自己インダクタンスは大きくなるが、本発明
によれば、このグラフの範囲内で接続端子間距離は離れ
ていた方がインダクタンスが小さくなり、回路基板上の
配線の設計も自由度を得る。配線が交差した図3の場合
の特性も同時に示したが、図1のように接続端子配置が
平行な場合に比べて、いくらかインダクタンスは増える
ものの、大略は同じ傾向で、従来構造より低いインダク
タンスを得ることができる。
方もしくは両方の接続端子が複数ある構成でもよい。こ
の場合、接続端子1Aと1A’は、接続端子1Bとは関
係なく「1階」の回路基板A上でジャンパ線としての機
能も兼ねている。すなわち、これによって回路基板A内
で回路を簡略化され、回路基板面積の有効利用が可能と
なることもある。また、他方で板状配線1は板状配線2
と近接することで、線間キャパシタンスが増え、ノイズ
フィルタの役目も高まる。その目的のために、板状配線
1と2の間に絶縁の目的以外にも高誘電率の材料を挟む
ことも有効である。
板状配線を4枚にした例である。図中番号1、2、3、
4がその板状配線である。これらの板状配線の接続端子
の配列に示すように、本発明を用いると双方の回路基板
の接続も任意になるし、接続端子の順序もこのように任
意に設計できる。
す板状配線の対向する辺に存在しているが、これは必ず
しも本質ではない。たとえば図6のような場合でも、も
ちろん構わない。すなわち図6において、接続端子1A
と4A’は各板状電極の辺から面に所定の角度(この例
では垂直)を持って張り出し、板状配線の本体の面から
離れた位置に接続されている。このようにすることで、
板状配線の構造体自体が自立性をもち、実装作業が簡便
になる。
続部分がズレている場合でも、本発明は有効である。い
ずれかの回路基板上を配線を這わせるよりも、信号が斜
め方向に電流を流すことができるこの構成の方がインダ
クタンスが小さくなる。
3が共にグランドラインに接続されていて、板状配線2
に信号線が接続された場合、この信号線は外部からの電
磁ノイズから保護され、また逆に自分から発する電磁ノ
イズを外部へ漏らすことを抑制される。もちろん、板状
配線1と4が接地されていてもよい。なお、これら2枚
の板状配線の接続先は、電源線でもよいし、インピーダ
ンスの大きな負荷に接続されたものでもよい。このよう
な構成は、たとえば所謂「インテリジェント・パワー・
モジュール(以下、IPMと略す)」と呼ばれる、駆動
回路を内蔵した電力用トランジスタモジュール内で有効
である。IPMの場合、図5中の回路基板Aに電力用素
子が搭載され、大電流をスイッチングするたびに強力な
電磁波を周囲に放射する。その影響はこうした連絡配線
にも及び、モジュールの動作に意図しない影響を与える
ことがあるが、本発明を用いればそのような影響を排除
できる。
描いたが、勿論、接続端子間を連絡することができれば
形状は任意である。ただ、配線間のキャパシタンスを増
やして高周波ノイズをフィルタする効果をもたせる目的
であれば、配線同士が重なり合う面積が大きい形状の方
がよい。さらに、板状配線は平板状には限らず、例えば
円筒の一部を中心軸に平行な平面で切ったような形状
(例えば八つ橋煎餅や雨樋のような形状)でもよい。
図である。たとえば前記図5の形態で板状配線2と3と
の間で電流の交差が生じない場合には、図8のようにこ
の両者を同一平面上に形成し、配線構造全体の厚みを節
約することができる。
場合、相互インダクタンスは前記第1の配線にうず電流
が流れることにより低減効果が生まれる。さらにこれは
他の形態でも普遍的に言えることであるが、配線の一辺
に並ぶ接続端子はそれぞれ干渉しない方が実装性は向上
するが、図9のように接続端子1Aもしくは1B(図中
では1B)が大きな幅をもって回路基板と接続してもよ
い。これは板状配線1がグランド線だった場合などに
は、配線インピーダンスを低減する目的などで有効な場
合がある。なお、図9の接続端子1Bの幅は、板状配線
の上辺の幅よりやや小さく描いてあるが板幅と同じでも
よい。また、図示はしないが、もちろん接続端子1A、
1B両方が大きな幅をもって回路基板に接続していても
よい。
されるとは限らず、図10に示すように直角な配置の場
合もある。こうした回路間を連絡する板状配線も「Lの
字」型(板状配線の全ての面に平行な方向から見た形状
がLの字型)の板状配線を用いることで、上述の構成と
同様の効果を得ることができる。
行な方向から見た形状がコの字型)の構成の場合は、図
11のように、回路基板の一辺に臨んで横方向に接続端
子が出ていて、スロットに差し込んで使う形式の回路基
板において、多段式スロットに差し込まれた2枚の回路
基板間を連絡するような構成で、上述の構成と同様の効
果を得ることができる。
の構造体を「Lの字」型に構成し、平行に配置された回
路基板A、Bに垂直の方向から見てLの字型になるよう
に配置すると、組み立て時に構造体が回路基板A上で自
立してくれるので、半田付けなどの実装が容易になる。
さらに2枚の回路基板が平行である場合、こうした「L
の字型」構造を上側の回路基板Bの重心付近に配置する
か、あるいは回路基板上の2箇所に設けると、上部の回
路基板Bを板状配線自体で支持することができる。この
2箇所は回路基板の対角でもよい。もちろん、この構造
が三隅もしくは四隅配置されていてもよい。
型に構成し、平行に配置された回路基板A、Bに垂直の
方向から見てコの字型になるように配置してもよい。あ
るいは板状配線の全てもしくは一部を図14に示すよう
な筒状(円筒でも角筒でも可)、もしくは図15に示す
ようなほぼ筒に近いが環構造をなしていない開放端を有
する筒型構造としてもよい。こうした筒型や開放端を有
する筒型の場合、たとえば電源線とグランド線をこうし
た構造にし、回路基板の外周を囲うように構成すると、
全体構成が箱状になるので、外部からの電磁ノイズの影
響を受けにくくなるし、外部への影響も抑制でき、さら
に回路基板上の電源ラインの設計の自由度を大幅に増す
ことができる。一例を図16に示す。なお、図16中の
2、3は図8でも示したのと同様に電流交差のない板状
配線を並列して挿入してある。さらに、これらの構成に
おてい2枚の板状配線の間に挟まれる配線は必要に応じ
て部分的に存在する構成にしてもよい。このようにする
と、回路基板上に比較的ジャンパ線が少なくなり、低イ
ンピーダンスで電力を供給することができる。
を示す特性図。
図。
図。
図。
図。
図。
図。
図。
路基板A側の接続端子 1B、1B’、2B、2B’、3B、4B…回路基板B
側の接続端子
Claims (6)
- 【請求項1】所定の間隔を隔てて重ね合わされた複数枚
の板状配線よりなり、 前記板状配線には、それぞれ少なくとも2個の接続端子
を有し、 前記複数の板状配線は、互いに近接・対向し同一面上に
存在しうる辺を少なくとも2組有することを特徴とする
配線構造。 - 【請求項2】前記複数の板状配線のうちの何れか1つの
板状配線において、前記2組の辺のうちの一方の組に属
する辺上に存在する1つの接続端子と他方の組に属する
辺上に存在する1つの接続端子とを結ぶ直線と、 前記複数の板状配線のうちの他の1つの板状配線におい
て、前記2組の辺のうちの一方の組に属する辺上に存在
する1つの接続端子と他方の組に属する辺上に存在する
1つの接続端子とを結ぶ直線とが、 前記複数の板状配線のそれぞれの一主面に垂直な方向か
ら見て交差するように構成したことを特徴とする請求項
1に記載の配線構造。 - 【請求項3】前記板状配線が3枚以上より成り、うち少
なくとも2枚の前記板状配線は電気的に接続されてお
り、かつ、1枚以上の他の前記板状配線を間に挟んで配
置されている、ことを特徴とする請求項1または請求項
2に記載の配線構造。 - 【請求項4】第1の前記板状配線の一主面に臨んで第2
と第3の前記板状配線が隣接して存在する、ことを特徴
とする請求項1または請求項2に記載の配線構造。 - 【請求項5】前記板状配線の1つもしくは全てが、Lの
字型、コの字型、筒型、もしくは開放端を有する筒型を
なす、ことを特徴とする請求項1乃至請求項4の何れか
に記載の配線構造。 - 【請求項6】前記複数の板状配線の間に誘電体物質もし
くは強誘電体物質を挟んだ構造を有する、ことを特徴と
する請求項1乃至請求項5の何れかに記載の配線構造。
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