JP2003078221A - プリント基板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高価なノイズ対策部品を使用することなく、
プリント基板の不要輻射を減少させる。 【解決手段】 プリント基板１００の表層１１０には、
ドライバ４０、レシーバ１及び手動スイッチ５０、６
０、パターンＡ、端子ＶＩＡ１，ＶＩＡ２，ＶＩＡ３，
ＶＩＡ４を設け、内層１（１２０）には、パターンＢ、
端子ＶＩＡ１，ＶＩＡ３を設け、内層２（１３０）に
は、パターンＣ、端子ＶＩＡ２，ＶＩＡ４が設けられて
いる。このように、本来一本でよい信号線としてパター
ンＡ，Ｂ，Ｃを有する信号線をそれぞれ設け、これを手
動スイッチにより切り換えて１つのパターンを選択する
ことかできる。これにより、不要輻射を抑える周波数領
域に応じたパターンを選択することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子機器等に用い
られるプリント基板に関し、特に、不要輻射ノイズ低減
のためのミアンダパターン等のパターンを有すると共
に、複数層に形成されたプリント基板に関する。

【０００２】

【従来の技術】プリント基板から出る不要輻射の上限値
は規格で決まっており、その規格を守らなければ製品と
して売り出せないため、その対策は必要不可欠である。
近年のＣＰＵの性能向上に伴い、プリント基板から出る
不要輻射はますます増加している。一般的な対策方法と
しては、ノイズ対策部品を用いる方法があるが、高価で
あるため、ノイズ対策部品を用いずにプリント基板設計
の段階で不要輻射を抑える対策方法が注目されている。

【０００３】例えば多層基板において、各層のベタ電源
パターンとベタ接地パターンを向き合わせてレイアウト
したり、ベタ電源パターンとベタ接地パターンを薄くす
るなどの方法がある。また、特開平０８−２７４４２７
号公報に示されるように、信号線パターンを平走させ電
流の方向が互いに対抗するように配置することで、電流
によって発生する磁界の方向が反対方向になって打ち消
すことにより、磁界から発生する電磁波の発生を減少さ
せ、不要輻射を抑えるという方法が一般的に知られてい
る。この原理を用いた代表例が図８に示すようなミアン
ダ（蛇行）パターンと呼ばれるもので、あらゆるプリン
ト基板に用いられている。従来のミアンダパターンは、
実際のレイアウトではクロック線などの等長配線により
余った部分を限られたスペースで這いまわすと偶然ミア
ンダになっているというのが現状である。後述する本発
明の実施の形態のように、ミアンダパターンの形態を意
図的に変えることにより、様々な周波数帯域の不要輻射
を意図的に抑える方法は知られていない。

【０００４】また、その他の方法として、特開平７−２
１２０４３号公報に示されるように、意図的に信号線を
内層に入れてシールドすることにより、ノイズ放射を抑
えるという技術がある。さらに、ミアンダパターンを内
層でなく部品面（あるいは半田面）に設け、ジャンパ線
の実装、未実装に応じてノイズを低減したい周波数帯域
を選択するという方法がある。この方法ではミアンダパ
ターンを部品面（または半田面）に這いまわすことにな
るが、その場合、複数のミアンダパターンを施すスペー
スが必要なため、プリント基板に余分なスペースが無い
場合（部品面や半田面の表層面の部品実装密度が高い場
合）はレイアウトを施すことが不可能になってしまう。
また、別のプリント基板をコネクタを介して接続する場
合は、コネクタ分の高さが高さ制限にひっかかる恐れが
ある。さらにジャンパ線を用いた切り換え方法では、一
度ジャンパ線を半田こてなどを使って取り除く必要があ
り、複数台数に対策する場合にはその手間が大きな問題
になる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】一度作ってしまったプ
リント基板は簡単に変更することができない。プリント
基板作成後、ある周波数帯域で不要輻射が規定値を超え
ることが判明した場合、その周波数帯域の不要輻射を抑
えるように対策を講じるのであるが、対策ごとにいちい
ち追加工またはプリント基板を再設計し、その効果を確
認（規定値を超えた周波数帯の不要輻射を軽減できたか
どうかを確認する）しなければならず、多大な費用と工
数が掛かってしまう。

【０００６】プリント基板の設計の段階では、前述した
ように高価なノイズ対策部品を用いずに不要輻射を抑え
る方法も含め、色々な不要輻射対策方法を用いている
が、不要輻射は複雑なメカニズムで発生するので、同じ
ような対策をしても回路や塔載するデバイスやパターン
のレイアウトが異なるプリント基板においては、プリン
ト基板ごとに不要輻射が規定値を超える周波数帯域が異
なっており、このため、プリント基板設計の段階で、ど
の周波数帯域を抑えればよいかを予想することは不可能
であり、プリント基板作成後に不要輻射を測定すること
でしか、どの周波数帯域が不要輻射の規定値を超えるか
は分からない。このようにプリント基板を作成した後に
不要輻射を抑えるための対策費用がコストアップの一因
になっている。

【０００７】また、一般にプリント基板に機能を追加す
る場合、オプションボードを増設する方法（例えば増設
オプションボード用にプリント基板上にＰＣＩインター
フェースを備える）や、ＳＤＲＡＭなどが塔載されてい
るＤＩＭＭを新たに増設する方法などがあるが、このよ
うなものを増設した場合、その負荷容量やオプションボ
ード自体のパターンレイアウトにより増設した場合と増
設していない場合とで不要輻射のでる周波数帯域が変化
する。また、ＰＣＩインターフェースには色々なオプシ
ョンボードが接続されるため、これによっても各々のボ
ードによる不要輻射の出る周波数帯域について対策しな
ければならない。

【０００８】本発明は、このようなプリント基板作成後
の追加工や再設計をせずに不要輻射対策ができる手段、
およびプリント基板作成時のノイズ対策に関わる表層面
上のスペースをできるだけ少なくする技術を提供し、開
発工数およびコストを減らすことができるプリント基板
を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、第１の発明によるプリント基板においては、ドラ
イバとレシーバが表層に設けられ、少なくとも１つの内
層を有するプリント基板において、ドライバとレシーバ
とを接続する信号線として、それぞれ形態の異なるパタ
ーンを有する複数の信号線を表層および内層に設けると
共に、信号線の１つを選択する切り換え手段を設けてい
る。

【００１０】また、第２の発明によるプリント基板にお
いては、ドライバと複数のレシーバが表層に設けられ、
少なくとも１つの内層を有するプリント基板において、
ドライバと複数のレシーバとを接続するためのそれぞれ
形態の異なるパターンを有する複数の信号線を表層およ
び内層に設けると共に、ドライバと各レシーバとを接続
する信号線を切り換える切り換え手段を設けている。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
と共に説明する。本実施の形態は、ノイズ対策部品を用
いることなく不要輻射ノイズを低減し、手動スイッチあ
るいはバッファなどの制御ＩＣのみで、周波数領域の異
なる不要輻射ノイズ低減を選択できるパターンレイアウ
トを有し、かつパターンレイアウトを施すときに生じる
余分なスペースや高さを使わないプリント基板に関する
ものである。

【００１２】図４は本発明の実施の形態によるプリント
基板上のデバイスの配置を示すブロック図である。図４
において、１０、２０、３０はそれぞれレシーバ１、レ
シーバ２、レシーバ３である。４０はドライバで、各レ
シーバ１、２、３とパターンＡ，Ｂ，Ｃを有する信号線
（ここではクロック線）を介して接続されている。な
お、図示では例としてドライバ４０をＳＳＣＧ、レシー
バ１をＳＤＲＡ、レシーバ２をＡＳＩＣ、レシーバ３を
ＣＰＵとし、高速信号をクロックとしているが、本発明
に関する範囲はこの限りでなく、一般的にドライバ４０
は高速信号を送り出すもの、レシーバ１、２、３は高速
信号を受け取るもの、高速信号は他の高速信号を含むも
のとする。

【００１３】また、図４ではドライバ４０から各レシー
バ１、２、３にクロック線が最短でレイアウトされてい
る（這いまわされている）様子を示している。最短でレ
イアウトしているのに一直線でないのは、一直線にする
とクロストークの影響を受けるおそれが強いので、パタ
ーンＡ，Ｂ，Ｃのように少しずつ折り曲げてレイアウト
されている。実際のレイアウトでは、デバイス（ドライ
バやレシーバ）の位置がデバイス実装上の制約のために
動かしにくいので、ここでは、図４の位置に固定されて
いるものとする。

【００１４】クロックはタイミングを合わせなければな
らないので、パターンＡ，Ｂ，Ｃを等長にする必要があ
る。パターンＡの長さをａ、パターンＢの長さをｂ、パ
ターンＣの長さをｃとし、パターンＡを基準にしてａ＞
ｂ，ａ＞ｃとすると、長さｂ１＝ａ−ｂ、ｃ１＝ａ−ｃ
分だけパターンＢ，Ｃにそれぞれ足さなければならな
い。図５はパターンＢに関してｂ１＝ａ−ｂを足すこと
を示しているが、パターンＣに関しても同様である。こ
こにパターンＢ，Ｃには余分な長さｂ１，ｃ１が生じた
ことになる。

【００１５】一般的にはこの余分な部分ｂ１，ｃ１を図
６（ａ）のように大回りしてレイアウトしたり、図６
（ｂ）のように漠然と余り分を基板上の狭いスペースに
効率的に収めたりする（これが結果的にミアンダパター
ンになることもある）。

【００１６】次に、図７により周波数帯別の効果的なミ
アンダパターンのレイアウトについて説明する。図７
（ａ）は高周波領域帯でノイズ放射が低く、低周波領域
帯でノイズ放射が高い。図７（ｂ）はその逆に高周波領
域帯でノイズ放射が高く、低周波領域帯でノイズ放射が
低い。また、図７（ｃ）は（ａ）と（ｂ）の中間の特性
を持つ。

【００１７】次に、図７（ｃ）を基準にして（ａ）
（ｂ）を説明する。図７（ａ）（ｂ）（ｃ）の各パター
ンに電流を流すと、隣り合うＨの部分に逆向きの電流が
流れることにより磁界成分が打ち消し合い、磁界により
放射される電磁波の発生を減少させて不要輻射ノイズを
抑えることができる。（ａ）（ｂ）（ｃ）とも全長およ
び高さＸは全て等長であるものとする。（ａ）は（ｃ）
のＹを短くした分をＺに割り当てることによりＺを長く
している。

【００１８】これによりミアンダパターンのこぶＺの間
隔が広くなり、その代わりミアンダ部分以外の直線部Ｙ
が短いレイアウトパターンになっている。Ｚの間隔が広
いため、Ｈの部分で打ち消し合う力が弱くなるが、元々
打ち消し合う成分が無いＹからの放射は低くなる。この
パターンは高周波領域帯でノイズ放射が低く、低周波領
域帯でノイズ放射が高い。逆に（ｂ）は（ｃ）のＺを短
くし大部分をＹに割り当てている。これにより、こぶＺ
の間隔が狭く、ミアンダ部分以外の直線部Ｙが長いレイ
アウトパターンになっている。Ｚの間隔が狭いためＨで
示す部分は打ち消し合う力が強くなり、放射が弱くなる
一方Ｙからの放射は強くなる。

【００１９】図１は本発明の第１の実施の形態を示すも
ので、図４から図７を用いて上述したことを利用して信
号線の這い回しをしたプリント基板１００を示す。プリ
ント基板は通常複数層あり、図１では表層１１０には、
ドライバ４０、レシーバ１およびＤＩＰ−ＳＷ（スイッ
チ）等の手動スイッチ５０、６０を設けると共に、パタ
ーンＡをレイアウトし、さらに、端子ＶＩＡ１，ＶＩＡ
２，ＶＩＡ３，ＶＩＡ４を設けている。

【００２０】また、内層１（１２０）には、パターンＢ
をレイアウトすると共に、表層１１０の端子ＶＩＡ１，
ＶＩＡ３とスルーホール等を介して接続される端子ＶＩ
Ａ１，ＶＩＡ３を設けている。さらに、内層２（１３
０）には、パターンＣをレイアウトすると共に、表層１
１０の端子ＶＩＡ２，ＶＩＡ４とスルーホール等を介し
て接続される端子ＶＩＡ２，ＶＩＡ４を設けている。な
お、パターンＡ，Ｂ，Ｃは一例であり、別のパターンを
レイアウトしてもよい。

【００２１】上記のように、通常は、ドライバ４０から
レシーバ１０にクロックなどの信号を伝えるための信号
線の数は一本であるが、本実施の形態においては、本来
一本でよい信号線としてパターンＡ，Ｂ，Ｃを有する複
数の信号線を設け、これを手動スイッチ５０、６０によ
り切り換えることで１つのパターンを選択できるように
している。例えばパターンＡを使いたいときは、パター
ンＡに対応したスイッチをＯＮにし、パターンＢ，Ｃに
対応するスイッチはＯＦＦにする。これらのパターン
は、前述したように抑える周波数領域が異なるので、必
要に応じて手動スイッチ５０、６０の切り換えのみで軽
減したい周波数領域に対応させることができる。

【００２２】本実施の形態によれば、プリント基板を市
場に投入後、オプションボードなどにより新しい機能を
追加したいが、現状では不要輻射の規格を守れない場合
に、プリント基板上の手動スイッチにより最適パターン
に切り換えることにより、規格を守ることができる。ま
た、プリント基板作成の際も、表層にレイアウトされて
いるパターンは１パターンのみなので、表層に実装でき
る部品のスペースが減少することがなく、また高価なノ
イズ対策部品を使用することなく、不要輻射減少のため
の手段を提供することができる。

【００２３】図２は本発明の第２の実施の形態を示すも
ので、第１の実施の形態における手動スイッチに代えて
バッファなどの一般的な制御用のＩＣ７０を用い、制御
線８０により制御することにより、パターンＡ，Ｂ，Ｃ
の１つを選択するようにしたものである。制御線８０に
よる制御については、一般的なＩＣの制御と同じなの
で、ここでは説明を割愛する。

【００２４】従来では、不要輻射を測定中に規格を守れ
ないと、電源を切ってからプリント基板を機器から外
し、ノイズ対策部品実装するなどの追加工を行うため時
間がかかっていたが、本実施の形態によれば、電源を投
入したままのダイナミックな状態で、パターン変更して
不要輻射対策を試みることができるため、いちいち電源
を切って機器をセットアップする手間を省くことがで
き、作業の効率アップをはかることができる。

【００２５】図３は本発明の第３の実施の形態を示すも
ので、図１、図２と対応する部分には同一番号を付して
重複する説明は省略する。本実施の形態は、第１、第２
の実施の形態のようにドライバ１個に対してレシーバ１
個ではなく、ドライバ１個に対してレシーバを２個以上
の設けた場合である。プリント基板１００の表層１１０
において、レシーバ１に対してパターンＡが接続され、
レシーバ２に対してパターンＢが接続されている。ここ
では、各レシーバはオプションボードに実装されている
ことを想定している。

【００２６】今レシーバ１、２の代わりに違うオプショ
ンボードが接続され、そしてレシーバ１を接続すること
により生じる周波数領域の低減に有効なパターンがＢで
あり、レシーバ２に有効なパターンがＡであるとする
と、ＩＣ（一般的なＰＡＬ）７０を制御線８０により出
力端を入れかえることにより、レシーバ２をパターンＡ
に、レシーバ１をパターンＢに接続することができ、そ
れぞれ有効なパターンに接続することができる。

【００２７】本実施の形態によれば、第１、第２の実施
の形態のように余分なパターンをプリント基板に持てな
い場合でも、パターンを入れ替えることにより、不要輻
射低減にできるだけ有効なパターンを選択することがで
きる。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、表
層に実装できる部品のスペースが減少することなく、ま
た高価なノイズ対策部品を使用することなく、不要輻射
を減少させることができる。また、１個のドライバに対
して複数のレシーバが設けられる場合にも、不要輻射低
減にできるだけ有効なパターンを選択することができ
る。また、パターンの切り換えを制御線および制御回路
を用いて行うことにより、電源を投入したままで不要輻
射対策を行うことができ、効率アップに繋げることがで
きる。さらに、パターンをミアンダパターンとすること
により、不要輻射低減の大きな効果を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態によるプリント基板
の表層および内層の構成図である。

【図２】本発明の第２の実施の形態による表層でのパタ
ーン切り替えの回路構成を示すブロック図である。

【図３】本発明の第３の実施の形態によるプリント基板
の表層および内層の構成図である。

【図４】プリント基板上のドライバとレシーバの配置を
示すブロック図である。

【図５】ドライバとレシーバを接続する信号線が長くな
ることを説明する図である。

【図６】信号線の長くなる部分のパターン例を示す図で
ある。

【図７】ミアンダパターンの変形例を示す図である。

【図８】一般的なミアンダパターンを示す図である。

【符号の説明】

１０ レシーバ１ ２０ レシーバ２ ３０ レシーバ３ ４０ ドライバ ５０、６０ 手動スイッチ ７０ 制御用ＩＣ ８０ 制御線 １００ プリント基板 １１０ 表層 １２０ 内層１ １３０ 内層２

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ドライバとレシーバが表層に設けられ、
   少なくとも１つの内層を有するプリント基板において、 ドライバとレシーバとを接続する信号線として、それぞ
   れ形態の異なるパターンを有する複数の信号線を表層お
   よび内層に設けると共に、信号線の１つを選択する切り
   換え手段を設けたことを特徴とするプリント基板。
2. 【請求項２】 ドライバと複数のレシーバが表層に設け
   られ、少なくとも１つの内層を有するプリント基板にお
   いて、 ドライバと複数のレシーバとを接続するためのそれぞれ
   形態の異なるパターンを有する複数の信号線を表層およ
   び内層に設けると共に、ドライバと各レシーバとを接続
   する信号線を切り換える切り換え手段を設けたことを特
   徴とするプリント基板。
3. 【請求項３】 前記切り換え手段は、手動スイッチであ
   ることを特徴とする請求項１または２記載のプリント基
   板。
4. 【請求項４】 前記切り換え手段は、ドライバから制御
   される制御回路であり、ドライバと制御回路とを接続す
   る制御線を設けたことを特徴とする請求項１または２記
   載のプリント基板。
5. 【請求項５】 前記信号線のパターンがミアンダパター
   ンであることを特徴とする請求項１から４の何れか１項
   に記載のプリント基板。