JP2003078279A - プリント基板のシールド方法及びその方法を用いたプリント基板が装着された装置 - Google Patents

プリント基板のシールド方法及びその方法を用いたプリント基板が装着された装置

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JP2003078279A JP2001266948A JP2001266948A JP2003078279A JP 2003078279 A JP2003078279 A JP 2003078279A JP 2001266948 A JP2001266948 A JP 2001266948A JP 2001266948 A JP2001266948 A JP 2001266948A JP 2003078279 A JP2003078279 A JP 2003078279A
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shield
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豊 五十嵐
Tadao Kishimoto
忠雄 岸本
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 グラウンドプレーンを強化して信号のリター
ン経路が安定して得られるようにすることにより信号パ
ターンから発生する高周波ノイズを抑えたり、グラウン
ド層と電源層との間に生ずるコモンモードノイズやディ
ファレンシャルモードノイズを抑えて、プリント基板を
それほど高多層化させることなく、プリント基板から発
生するノイズを簡単に大きく低減するシールド方法の確
立。 【解決手段】 シールド板３０をプリント基板１０に取
り付けるとき、該シールド板３０は該プリント基板１０
には絶縁物４０を介して密着されるようにすると共に、
該プリント基板１０のグラウンドパターンと前記シール
ド板３０とを電気的に導通させるようにしたことを特徴
とするプリント基板のシールド方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はプリント基板より放
射される電磁ノイズを低減させるためのシールド方法及
びその方法によってプリント基板が装着される装置に関
する。
【０００２】
【従来の技術】従来、プリント基板を装着した機器にお
いては、図８の模式図に示すように、プリント基板１０
に対するシールド板３０は該プリント基板１０の配線パ
ターンからの電磁波の放射を防ぐ目的で使用しており、
プリント基板１０とシールド板３０との距離をかなり空
け、間に絶縁シートを入れない構造のものになってい
る。図８（ａ）は基板の一面側だけにシールド板を設置
したものであり、図８（ｂ）は基板を箱に入れ六面全て
をシールドしたものである。
【０００３】このため、シールド板３０とプリント基板
１０の配線パターンとの間は空気であり比誘電率は低
く、高周波損失が少ない構造になっている。また、その
構造は内部から発生する放射ノイズや外部からの放射ノ
イズを遮る目的のためであり、プリント基板１０のグラ
ウンドと接続させる必要は特にはなかった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】このようなシールド構
造ではプリント基板単体から放射されるノイズに対して
は遮蔽効果はあるが、通常プリント基板には外部と接続
するためのケーブルがあり、いくらシールドを施しても
このケーブルがシールドの外と接続されていると、プリ
ント基板の電源やグラウンド（ＧＮＤ）自体にノイズが
載り、（このノイズには電源及びグラウンドのノイズが
同相のコモンモードノイズと、差動で乗るディファレン
シャルモードノイズの２つがある）このケーブルがアン
テナとして動作し大きなノイズを発生する。すなわち、
このような従来のシールド板の構造ではプリント基板の
グラウンドプレーンに生ずる高周波ノイズを抑える効果
は期待できないため、ケーブルが接続された基板に対し
てノイズを低減する効果は少なかった。
【０００５】また、シールド板３０とプリント基板１０
の配線パターンとの間隔が広く大きいために、特に両面
基板の場合プリント基板１０の配線パターンを流れる信
号のリターン経路としての効果も期待できず、ノイズ対
策のためにはプリント基板のグラウンドプレーンの強化
が必須になる。しかし、部品の実装密度が高いプリント
基板ではグラウンドプレーンを強化するには、かなり高
多層のプリント基板１０を用いる必要があり、また電源
−ＧＮＤ間のノイズを低減するために特性の良いデカッ
プリングコンデンサを多数基板上に配置し電源−ＧＮＤ
間を接続する必要が生じる。ここにグラウンドは上述の
ようにＧＮＤと表示することがある。
【０００６】この問題の解決策として、特開平５−５０
０１３６号（出願人ザイコン コーポレーション）に開
示されているように多層基板の電源層とＧＮＤ層間を高
誘電率の薄層で形成することにより電源−ＧＮＤ間に発
生するノイズをプリント基板自体で吸収し低減する技術
が提案されているが特殊な素材を使う必要がありコスト
や入手性の面で広く一般に使われるに至っていない。
【０００７】本発明はこのような従来技術の問題点を解
決して、簡易な方法でグラウンドプレーンを強化して信
号のリターン経路が安定して得られるようにすることに
より基板の配線パターンを流れる信号パターンから発生
する高周波ノイズを抑えたり、グラウンド層（ＧＮＤ
層）と電源層との間に生ずるコモンモードノイズやディ
ファレンシャルモードノイズを抑えて、プリント基板を
それほど高多層化させることなく、プリント基板から発
生するノイズを低減するシールド方法及びその方法を用
いてシールドされるプリント基板を装着した装置を提供
することを目的にする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この目的は次の技術手段
（１）〜（９）項の何れか１項によって達成される。
【０００９】（１） シールド板をプリント基板に取り
付けるとき、該シールド板は該プリント基板には絶縁物
を介して密着されるようにすると共に、該プリント基板
のグラウンドパターンと前記シールド板とを電気的に導
通させるようにしたことを特徴とするプリント基板のシ
ールド方法。
【００１０】（２） シールド板をプリント基板に取り
付けるとき、該シールド板は該プリント基板には絶縁物
を介して密着されるようにすると共に、該プリント基板
のグラウンドパターンと前記シールド板とを電気的に導
通させるようにし、且つ前記シールド板が前記プリント
基板の端面をも被せるようにしたことを特徴とするプリ
ント基板のシールド方法。
【００１１】（３） 前記絶縁物は比誘電率が５以上の
高い比誘電率のものにすることを特徴とする（１）又は
（２）項に記載のプリント基板のシールド方法。
【００１２】（４） シールド板を、電源層を最下層に
設けた多層のプリント基板に取り付けるとき、該シール
ド板は前記電源層には絶縁物を介して密着されるように
すると共に、該プリント基板のグラウンドパターンと前
記シールド板とを電気的に導通させるようにしたことを
特徴とするプリント基板のシールド方法。
【００１３】（５） 電源層を最下層に設けた多層のプ
リント基板に、樹脂を塗布し、その上に導電性ペースト
を塗布してシールド膜を形成し、前記プリント基板のグ
ラウンドパターンと前記導電性ペーストとを接触させ電
気的に導通させるようにしたことを特徴とするプリント
基板のシールド方法。
【００１４】（６） プリント基板が搭載される装置の
金属フレームに、プリント基板を取り付けるとき、前記
金属フレームはプリント基板には高い比誘電率の絶縁物
を介して密着されると共に、該プリント基板のグラウン
ドパターンと前記金属フレームとを電気的に導通させる
ようにしたことを特徴とするプリント基板のシールド方
法。
【００１５】（７） （６）項において前記金属フレー
ムが前記プリント基板の端面をも被せるようにしたこと
を特徴とするプリント基板のシールド方法。
【００１６】（８） シールド材として金属材料を袋状
にして内面に絶縁素材を貼り付けたシールド材料に、プ
リント基板を入れて中の空気を抜いて該プリント基板の
全面と袋状のシールド材料を密着させるようにしたこと
を特徴とするプリント基板のシールド方法。
【００１７】（９） （１）〜（８）項の何れか１項の
方法を用いてプリント基板がシールドされることを特徴
とするプリント基板が装着された装置。
【００１８】
【発明の実施の形態】本発明の第１の実施の形態につい
て図１の模式図を用いて説明する。
【００１９】シールド板３０をプリント基板１０に取り
付ける際に、絶縁物として薄い絶縁シート４０を挟んで
密着させ、プリント基板１０のグラウンドプレーン又は
グラウンドパターンを金属ねじのボルト５１とナット５
２を介してシールド板３０に接触させることによりプリ
ント基板１０のグラウンド層を１層増やすのと同じ効果
を持たせたシールド構造である。また、上記金属ねじの
ボルトとナットを介する接触構造の他に、金属体による
クランプ、カシメ、リベットや半田付け等による接触構
造の適用が可能である。
【００２０】その構造によりグラウンドプレーンに生ず
る高周波ノイズを抑えることが可能になる。即ち、シー
ルド板３０とプリント基板１０の配線パターンの間隔が
極めて狭くできるため、プリント基板１０の配線パター
ンを流れる信号のリターン経路としての効果が良好にな
るのが期待され、部品２０の実装密度が高いプリント基
板１０でもヴィアホールの数に左右されることなくグラ
ウンドプレーンが強化できるため、高多層基板を使わな
くてもノイズ対策が実現できる。そのシールド板効果を
周波数毎にシュミレーションしてプロットしたのが図２
のグラフである。図２において、図８（ａ），（ｂ）に
示した従来例に対して、機器一般で問題となりがちな周
波数の領域である２００〜３００ＭＨｚの領域で効果が
非常に大きくなっていることが分かる。
【００２１】これはＣ＝０．２２５εＳ／ｄの関係式が
成り立つ、信号層とグラウンド層（ＧＮＤ層）や電源層
とグラウンド層（ＧＮＤ層）等の層間で形成される面積
Ｓのコンデンサの容量Ｃが層間距離ｄに反比例し比誘電
率εに比例するので、比誘電率εの大きい薄い絶縁シー
ト４０をシールド板３０とプリント基板１０との間に挟
んだ場合には前記容量Ｃは非常に大きくなり、プリント
基板の周波数特性は容量性となり特性インピーダンスが
大きく低下し、２００〜３００ＭＨｚの領域ではノイズ
の発生があっても吸収され、空間には放射されにくくな
りノイズは大きく低減される効果が現れる。
【００２２】本実施の形態では比誘電率が５のものを用
いて図２のような効果を得た。比誘電率に関わらず薄い
絶縁シート４０を用いるだけで殆ど良好な効果が得られ
るが、比誘電率が５以上の材料を用いると効果は急速に
良くなり好ましい。
【００２３】図３の模式図に示すものは、シールド板３
０をプリント基板１０に取り付ける際に、絶縁物として
薄い絶縁シート４０を挟んで密着させ、プリント基板１
０のグラウンドプレーンをシールド板３０に確実に接触
させるために、グラウンドプレーンの一部のレジストを
完全に剥がしたグラウンドパターン１２と前記シールド
板３０とを金属ねじのボルト５１とナット５２を介して
締め付け電気的に導通を完全にさせたものである。ま
た、上記金属ねじのボルトとナットを介する接触構造の
他に、金属体によるクランプ、カシメ、リベットや半田
付け等による接触構造の適用が可能である。
【００２４】図４の模式図に示すものは、搭載電子部品
２０をプリント基板１０に挿入する場合に、図３に示し
た場合とは異なり、その足２１が該プリント基板１０や
絶縁シート４０から突き抜けて、シールド板に当たって
しまうことがあるので、シールド板３０Ａに窪み３１，
３２又は孔３３を設けたものである。該シールド板３０
Ａは、プリント基板を取り付ける装置の、金属フレーム
と兼用する事も可能である。
【００２５】次の実施の形態は、図５の模式図に示すよ
うに、シールド板３０Ｂの形状をプリント基板１０の端
面１０Ａまで覆う形にしたものでプリント基板１０の端
面１０Ａから電磁ノイズが放射するのを防止できるよう
にしたものである。特に、多層のプリント基板における
電磁ノイズ放射防止に効果が大きい。
【００２６】次の実施の形態は、図６の模式図に示すよ
うに、４層構成の場合を例としたものにおけるプリント
基板１０の信号層と電源層を入れ替えて電源層を最下層
に持ってきた場合であり、シールド板３０とプリント基
板１０の間に絶縁シート４０を介して密着させたもので
あり、電源層と、グラウンド層（ＧＮＤ層）として機能
するシールド板３０との間が絶縁物を挟んで非常に近接
された状態であり、これにより、グラウンドや電源層に
乗せられていた数百ｍＶのコモンモードノイズが大きく
低減された。最下層に電源プレーンを配置したメリット
について、以下に述べる。最外層に信号がある場合、電
源層とシールド層ではさまれる信号ラインの特性インピ
ーダンスが大きく下がるため、プリント基板単品とシー
ルド板をつけたときとでプリント基板の特性が大きく変
わってしまい、極端な場合シールド板をつけたらプリン
ト基板が動作しないというケースも出てくる。そこで、
絶縁シートの代わりに樹脂を塗布し、その上に導電性ペ
ーストを塗布して形成する事により、特性インピーダン
スの安定化が可能となる。しかし、導電層を構成すれば
インピーダンスは安定するが、部品面のインピーダンス
とバランスが取れなくなり反射の問題が生じるので、電
源層と信号層を入れ替えて電源層を最下層に持ってくる
事で効果が得られる。
【００２７】尚、図示はしないが、プリント基板が搭載
される装置本体の金属フレームをシールド板として扱
い、前記金属フレームがプリント基板を高い比誘電率の
絶縁物を介して密着すると共に、該プリント基板のグラ
ウンドパターンと前記金属フレームとを電気的に導通さ
せるようにしても良い。
【００２８】次の実施の形態は、図７の模式図に示すよ
うに、アルミニウム等の電気伝導性の高い材質３４を袋
状にして、内側に絶縁素材３５を貼り付けたものをシー
ルド材料３０Ｃとして用意し、プリント基板１０をその
中に入れ、中の空気を抜き取り、プリント基板１０の全
面と前記袋状のシールド材料３０Ｃを密着させたもので
ある。これにより前述の各実施の形態とほぼ同等の効果
が得られた。
【００２９】以上のようなプリント基板のシールド方法
を用いてプリント基板が装着された装置は電磁環境に強
く他からの妨害波を抑え、他の機器システムへ妨害波を
出さない電磁的両立性の高い装置とすることができた。
【００３０】
【発明の効果】本発明により、プリント基板のグラウン
ドプレーンを強化して信号のリターン経路が安定して得
られるようになり、更に、信号パターンから発生する高
周波ノイズを抑えたり、グラウンド層と電源層との間に
生ずるコモンモードノイズやディファレンシャルモード
ノイズを抑えて、プリント基板をそれほど高多層化させ
ることなく、プリント基板から発生するノイズを低減す
るシールド方法が確立できた。また、その方法を用いて
シールドされるようにしたプリント基板を装着した装置
が、高いシールドレベルで簡単に安定して得られるよう
になった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態におけるシールド板とプリ
ント基板との結合関係の一例を示す模式図である。
【図２】本発明のシールド板によるシールド方法と従来
のシールド板によるシール方法による効果の比較を示す
グラフである。
【図３】本発明の実施の形態におけるシールド板とプリ
ント基板との結合関係の他の一例を示す模式図である。
【図４】本発明の実施の形態におけるシールド板とプリ
ント基板との結合関係の別の一例を示す模式図である。
【図５】本発明の実施の形態におけるシールド板とプリ
ント基板との結合関係のさらに別の一例を示す模式図で
ある。
【図６】本発明の実施の形態におけるシールド板と電源
層を最下層にした４層のプリント基板との結合関係の一
例を示す模式図である。
【図７】本発明の実施の形態における袋状のシールド材
料とプリント基板との結合関係の一例を示す模式図であ
る。
【図８】従来のシールド板とプリント基板との配置関係
の一例を示す模式図である。（ａ）はプリント基板の一
面だけをシールドしたものであり、（ｂ）はプリント基
板の六面全体をシールドしたものである。
【符号の説明】
１０ プリント基板 １２ グラウンドパターン ２０ 搭載電子部品 ２１ 足 ３０，３０Ａ，３０Ｂ シールド板 ３０Ｃ シールド材料 ３１，３２ 窪み ３３ 孔 ４０ 絶縁シート ５１ ボルト ５２ ナット

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 シールド板をプリント基板に取り付ける
    とき、該シールド板は該プリント基板には絶縁物を介し
    て密着されるようにすると共に、該プリント基板のグラ
    ウンドパターンと前記シールド板とを電気的に導通させ
    るようにしたことを特徴とするプリント基板のシールド
    方法。
  2. 【請求項２】 シールド板をプリント基板に取り付ける
    とき、該シールド板は該プリント基板には絶縁物を介し
    て密着されるようにすると共に、該プリント基板のグラ
    ウンドパターンと前記シールド板とを電気的に導通させ
    るようにし、且つ前記シールド板が前記プリント基板の
    端面をも被せるようにしたことを特徴とするプリント基
    板のシールド方法。
  3. 【請求項３】 前記絶縁物は比誘電率が５以上の高い比
    誘電率のものにすることを特徴とする請求項１又は２に
    記載のプリント基板のシールド方法。
  4. 【請求項４】 シールド板を、電源層を最下層に設けた
    多層のプリント基板に取り付けるとき、該シールド板は
    前記電源層には絶縁物を介して密着されるようにすると
    共に、該プリント基板のグラウンドパターンと前記シー
    ルド板とを電気的に導通させるようにしたことを特徴と
    するプリント基板のシールド方法。
  5. 【請求項５】 電源層を最下層に設けた多層のプリント
    基板に、樹脂を塗布し、その上に導電性ペーストを塗布
    してシールド膜を形成し、前記プリント基板のグラウン
    ドパターンと前記導電性ペーストとを接触させ電気的に
    導通させるようにしたことを特徴とするプリント基板の
    シールド方法。
  6. 【請求項６】 プリント基板が搭載される装置の金属フ
    レームに、プリント基板を取り付けるとき、前記金属フ
    レームはプリント基板には高い比誘電率の絶縁物を介し
    て密着されると共に、該プリント基板のグラウンドパタ
    ーンと前記金属フレームとを電気的に導通させるように
    したことを特徴とするプリント基板のシールド方法。
  7. 【請求項７】 請求項６において前記金属フレームが前
    記プリント基板の端面をも被せるようにしたことを特徴
    とするプリント基板のシールド方法。
  8. 【請求項８】 シールド材として金属材料を袋状にして
    内面に絶縁素材を貼り付けたシールド材料に、プリント
    基板を入れて中の空気を抜いて該プリント基板の全面と
    袋状のシールド材料を密着させるようにしたことを特徴
    とするプリント基板のシールド方法。
  9. 【請求項９】 請求項１〜８の何れか１項の方法を用い
    てプリント基板がシールドされることを特徴とするプリ
    ント基板が装着された装置。
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