JP2004363392A - プリント配線基板および無線通信装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】上記課題を解決するために、本発明の第1の態様は、無線通信基板40を搭載したプリント配線基板であって、電源電位に接続された導電プレーン32とグランド電位に接続された導電プレーン75とを含む多層構造のメイン回路基板30を有する。導電プレーン32、75は、導電プレーン75と前記プリント配線基板の無線通信基板40搭載側の表面との間に導電プレーン32が介在するように配置され、前記電源電位と前記グランド電位との電位差から生じる電界が導電プレーン32よりも導電プレーン75側に集中するように形成される。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、無線通信を行う手段を備えた機器内部で発生する電磁波を抑制する技術に係り、特にプリント配線基板や情報処理装置内部で発生する電界ノイズを低減する技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
情報処理装置において、使用するLSIのクロックの高速化や高密度実装によって、装置内部で発生するノイズが増加している。無線通信機能を有した情報処理装置などでは、無線装置内部のノイズによって、スループットの低下や通信距離の短縮など、無線通信性能の低下を起こしている。
【0003】
図16は、装置内部でのノイズの有無が通信性能に与える影響を調べた結果の一例である。横軸には、2台の通信装置間の通信距離(m)、縦軸は、データのビットエラーレート(%)を採っている。同図では、2.4GHz帯の無線機搭載PCにおいて、CPU等のノイズによる干渉がある場合(点線a)とノイズによる干渉がない場合(実線b)とを示している。干渉がない場合、エラーレート0.1%で通信できる距離がおよそ100mであるのに対して、干渉がある場合には、その20%である20m程度でしか通信が出来ない。このように、無線通信機能を有した情報処理装置では、装置内部にノイズ発生源があると、それによって無線通信の性能が劣化する。
【0004】
このノイズ原因が無線通信機能に与える影響を低減する方法としては、特開平10−268988「無線付き携帯情報装置」のように配線基板にあるノイズ発生源と無線通信基板との距離を離す実装方式が提案されている。
【0005】
【特許文献1】
特開平10‐268988号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この方式の場合、無線機能を持つ基板を配線基板にあるノイズ源から十分な距離をとる必要があるため、情報処理装置を小型化する上で障害となる場合があり、携帯電話のような小型の筐体の場合に適用しにくいという問題がある。
【0007】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、ノイズ発生源と無線機能を持つ基板との距離を大きく離さなくてもノイズの影響を低減した配線基板を提供することである。
【0008】
また、本発明の別の目的は、上記配線基板を、無線通信機能を有する情報処理装置に適用することで、小型でかつ無線通信のスループットの向上や通信距離の拡大を図った情報処理装置を提供することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明の第1の態様によれば、無線通信基板を搭載したプリント配線基板であって、電源電位に接続された第1の導電プレーンおよびグランド電位に接続された第2の導電プレーンを含む多層構造の導電層を有している。前記第1および第2の導電プレーンは、一方の導電プレーンと前記プリント配線基板の前記無線通信基板が搭載される側の表面との間に他方の導電プレーンが介在し、かつ、前記電源電位と前記グランド電位との電位差から生じる電界が前記他方の導電プレーンよりも前記一方の導電プレーン側に集中するように、形成されていることを特徴とするプリント配線基板が提供される。
【0010】
上記目的を達成するための本発明の更に別の態様によれば、前記第1の態様のプリント配線基板であって、前記一方の導電プレーンと同一の導電層に形成された、スリットを介して前記一方の導電プレーンと隣り合う導電帯とを有し、前記導電帯は、前記他方の導電プレーンと電気的に接続されていることを特徴とするプリント配線基板が提供される。
【0011】
上記目的を達成するための本発明の更に別の態様によれば、前記第1の態様のプリント配線基板であって、前記プリント配線基板の表面の前記無線通信基板が搭載される領域を覆うように、前記プリント配線基板の一部を挟み込む「コ」の字形状の導電部材をさらに有し、前記導電部材は、前記他方の導電プレーンと電気的に接続することを特徴とするプリント配線基板が、提供される。
【0012】
上記目的を達成するための本発明の更に別の態様によれば、前記第1の態様のプリント配線基板であって、前記一方の導電プレーンは、前記他方の導電プレーンよりも小さいサイズで形成され、かつ、前記他方の導電プレーンの内側に配置されていることを特徴とするプリント配線基板が、提供される。
【0013】
上記目的を達成するための本発明の更に別の態様によれば、前記第1の態様のプリント配線基板であって、前記一方の導電プレーンと同一の導電層に形成された、スリットを介して前記一方の導電プレーンと隣り合う導電帯と、前記一方の導電プレーンに対して、前記他方の導電プレーンとは反対側に位置する導電層に形成された第3の導電プレーンと、を有し、前記導電帯および前記第3の導電プレーンは、前記他方の導電プレーンと電気的に接続されていることを特徴とするプリント配線基板が提供される。
【0014】
上記目的を達成するための本発明の更に別の態様によれば、前記いずれかのプリント配線基板と、前記プリント配線基板を収容する筐体と、を有することを特徴とする無線通信装置が提供される。
【0015】
上記目的を達成するための本発明の更に別の態様によれば、前記無線通信装置であって、前記筐体の内部に設置された、前記電源電位と前記グランド電位との電位差から生じる電界を吸収する電波吸収体をさらに有することを特徴とする無線通信装置が提供される。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
【0017】
先ず、本発明の第1実施形態について説明する。
【0018】
図1は、本発明の第1実施形態が適用されたプリント配線基板の概略構成図である。図1(A)は上面図を、図1(B)は図1(A)におけるA−A´線断面図を、そして、図1(C)は裏面図を示している。
【0019】
本実施形態のプリント配線基板は、ディジタル回路を搭載したメイン回路基板30、無線通信回路を搭載したRF回路基板40、アンテナ41、および、コネクタ27を備えて構成されている。図1(A)および図1(B)に示すように、アンテナ41は、RF回路基板40上にある。コネクタ27は、アンテナ41とRF回路基板40とをメイン回路基板30上に保持し、かつ、RF回路基板40を、メイン回路基板30に電気的に接続する。
【0020】
メイン回路基板30は、信号層31、33、34、36、電源プレーン32、および、導電層35の計6層を持つプリント配線基板である(図1(B))。図1(B)および図1(C)に示すように、導電層35には、スリット39が設けてある。このスリット39により、導電層35は、グランドプレーン75と基板周囲を囲む形状の電源の帯37とに分離している。そして、電源の帯37は、複数のヴィア38によって電源プレーン32と高周波的に同電位になるように接続している。
【0021】
RF回路基板40は、アンテナ41を、メイン回路基板30との対向面と反対側の面に搭載している。また、RF回路基板40は、電源プレーン32に対して、スリット39が設けられた導電層35(電源の帯37とグランドプレーン75の対が配置される層)とは反対側に位置するメイン回路基板30の面上に配置され、コネクタ27を介して、メイン回路基板30と電気的に接続している。
【0022】
次に、本実施形態のプリント配線基板による電界抑制の原理について説明する。
【0023】
まず、図2を用いて、一般に筐体内部で起こる無線アンテナおよびディジタル回路間のノイズ干渉と、干渉が起こる条件とについて説明する。
【0024】
図2は、電磁波の波動インピーダンス(磁界型:H、電界型:E)と波源からの距離(D)との関係を例示した図である。横軸は波長λを使って正規化されたノイズ源(波源)からの距離を、そして、縦軸は波動インピーダンス(単位はΩ)を示している。
【0025】
図2に示す例によれば、ノイズ源が磁界型の場合(実線d)には、波源のごく近傍(正規化された波源からの距離=0.01)では磁界型の波動インピーダンス(H)は1.E+00<H<1.E+01であり、正規化された波源からの距離の1近くまでは、Hが距離rの3乗に比例した形で上昇する。1を超えた距離では、磁界型の波動インピーダンス(H)の値は、ほぼ一定の377Ωになる。
【0026】
また、ノイズ源が電界型の場合(点線c)には、波源のごく近傍(正規化された波源からの距離=0.01)では電界型の波動インピーダンス(E)は、1.E+04<E<1.E+05であり、正規化した距離の1近くまでは、Eが距離rの3乗に反比例した形で低下する。1を超えた距離では、電界型の波動インピーダンス(E)の値はほぼ一定の377Ωになる。
【0027】
このような特徴があるために、筐体内部での干渉の場合、そのノイズ源が電界型なのか磁界型なのかでノイズの放射パターンが異なる。携帯電話や無線LANで用いられている0.8〜5.5GHzの周波数の場合、正規化距離1は、せいぜい50mm程度であり、ノート型パソコンや携帯電話の筐体の寸法はこの範疇に含まれる。したがって、ノート型パソコンや携帯電話の筐体の電磁ノイズを考える場合は、電界ノイズが主なノイズとなる。
【0028】
次に、図3を用いて、干渉を受ける無線用アンテナのタイプと、ノイズ源のタイプとの関係を説明する。
【0029】
無線用アンテナは、磁界型アンテナのループアンテナや、電界型のアンテナである逆Fアンテナ、ヘリカルアンテナ、パッチアンテナなどがある。一般的に無線用アンテナは、電界型のアンテナを用いている。そのため、無線用アンテナは、ノイズの放射源が電界型の場合に強く影響を受ける。
【0030】
本実施形態におけるアンテナ41は、電界型のアンテナである。したがって、ノイズの放射源が電界型の場合に強い影響を受ける。なお、電界型のノイズの放射源として、例えば、対向して配置された電源プレーンとグランドプレーンとで構成されるパッチアンテナ構造が挙げられる。
【0031】
次に、図4を用いて、パッチアンテナ構造のプリント配線基板から電界型アンテナに到達する電界ノイズを抑制する原理を説明する。
【0032】
図4(a)は、従来型のパッチアンテナ構造のプリント配線基板の共振周波数における電界(E1、E2)の発生が、電界型のアンテナに及ぼす影響を図示したものである。
【0033】
従来型のパッチアンテナ構造のプリント配線基板のメイン回路基板230は、対向して配置された電源プレーン232とグランドプレーン235とを有し、両プレーン232、235は端部まで配線されている。無線通信回路を搭載したRF基盤240は、図4(a)に示すように、電源プレーン232上で、電源プレーン232から見てグランドプレーン235とは反対側に対向して配置されている。アンテナ241は、RF基盤240上に設置されている。
【0034】
電源プレーン232とグランドプレーン235との間の電位差により、両プレーン232、235の端部で電圧振幅が最大になる。そのために、両プレーン232、235の端部では、強い電界E1とE2(図の点線と矢印)とが発生し、電界E1がアンテナ241やRF回路240と結合して、アンテナ241にノイズとしての干渉を起こす。
【0035】
これに対し、図4(b)は、図1に示す本実施形態のプリント配線基板の共振周波数における電界(E3、E4)の発生が、電界型のアンテナに及ぼす影響を図示したものである。
【0036】
本実施形態のプリント配線基板では、電界(E3、E4)が、電源の帯37とグランドプレーン75間つまりスリット39で発生する。上述したように、基板端部の電源の帯37とグランドプレーン75との間のスリット39は、アンテナ41から見て、電源プレーン232の裏側に配置される構造となっている。
【0037】
したがって、発生する電界(E3、E4)は、アンテナ241やRF回路240との結合が弱く、アンテナ241からノイズの干渉を抑制することができ、無線性能(エラーレートや通信距離)を向上することができる。
【0038】
次に、本実施形態の効果について説明する。
【0039】
図5(A)は、図4(b)に示すプリント配線基板を構成するメイン回路基板30と類似の構造を持つ基板(電界の測定対象基板)の上面図である。図5(B)は、図5(A)における波線A−A’での断面図である。
【0040】
図5において、測定対象基板は、誘電率εrが4.5、一辺の長さが87mmの正方形の基板であり、一方の面に電源プレーン301が貼り付けられ、他方の面にグランドプレーン302(電界測定面でもある)が貼り付けられている。また、電源プレーン301とグランドプレーン302との間隔(基板の厚さ)は、1.55mmである。
【0041】
図5に示す測定対対象基板も、図1に示すメイン回路基板30と同様に、電源プレーン301の周囲に、スリット339(スリット幅0.5mm)を介して、グランドの帯337が設けられている。グランドの帯337は、ヴィア338を介してグランドプレーン302と電気的に接続している。
【0042】
そして、電源プレーン301の中央にSMAコネクタ305が取り付けられている。そのコネクタ305と、コネクタ305からグランドプレーン302に信号線306が接続されている。コネクタ305とシグナルジェネレータ310とは、配線308によって接続されている。シグナルジェネレータ310で発生させた2.4GHz帯のノイズは、配線308、信号線306を介して、点309からグランドプレーン302に注入される。なお、このプリント配線基板は、2.45GHz帯において、TE22モードで共振するように設計してある。また、電界表示範囲341は、図8(後述)において表示する、グランドプレーン302とその近傍で測定された電界を表示する範囲である。
【0043】
図6(A)は、図4(a)に示す従来のプリント配線基板を構成するメイン回路基板230と類似の構造を持つ基板(電界の測定対象基板)の上面図である。図6(B)は、図6(A)の波線B−B’での断面図である。
【0044】
図6に示す測定対象基板では、図5に示す測定対象基板と異なり、電源プレーン301の周囲にスリット339を介して、グランドの帯337が設けられていない。その他の部分は、図5に示す測定対象基板と同様であり、共通のものには共通の番号を振ってある。
【0045】
図7は、図6に示す測定対象基板の電界の共振モードをシミレーションした結果である。図7に示される電界(E5)のコンター図は、2.4GHz帯でのプリント基板300の内部での電界(E5)の発生挙動を示したものである。一辺が87mmの正方形状で、グランドプレーン302と電源プレーン301とに挟まれる部分の誘電率をεr=4.5とした場合の計算結果である。この結果から、TE22モードでの共振によって、測定対象基板の頂点(角)、辺(基板外縁340)の中央、および、測定対象基板の中心には、面上に規則的に分布した、強い電界をピークに持つ定在波列が発生することがわかる。
【0046】
次に、図5、図6に示す測定対象基板に関して、グランドプレーン302及びその近傍での電界(E6、E7)を計測した結果を、図8に示す。
【0047】
図8(a)は、図5に示す測定対象基板(本実施形態のメイン回路基板と類似の構造を持つ基板)の電源プレーン302の電界表示範囲341における電界(E6)の計測値をコンター図で示したものである。また、図8(b)は、図6に示す測定対象基板(従来のメイン回路基板と類似の構造を持つ基板)の電源プレーン302の電界表示範囲341における電界(E7)の計測値をコンター図で示したものである。また、図8(c)は、図8(a)、図8(b)における電界強度を示すハッチングパターン図である。本図では、線によりパターンを区別しているが、カラーによりパターンを区別しても良い。
【0048】
なお、図8(a)、図8(b)では、グランドプレーン302が対称形状のため、基板の左半分(電界表示範囲341)の電界のみ表示しているが、右半分の電界も、左半分の電界と対称形状となる。
【0049】
従来のメイン回路基板と類似の構造を持つ測定対象基板の電界(E6)の場合、図8(b)に示すように、図7のシミュレーションで示した基板内分の電界(E5)と同様に、グランドプレーン302の頂点(角)と辺(基板外縁340)の中央で電界が強く放射していることがわかる。
【0050】
これに対して、本実施形態のメイン回路基板と類似の構造を持つ測定対象基板の電界(E7)の場合、図8(b)の結果に対して7〜10dBほど電界の強さが低減した結果を示した。この実験で電界測定した面は、スリットの無いグランドプレーン302である。グランドプレーン302の側に、グランドプレーン302から離して、図4のようにRF基盤240とアンテナ241を実装する。これにより、電界(E7)の影響を抑制できる。
【0051】
以上述べてきたように、本実施形態では、グランドプレーン75の周囲に、スリット39を介して、電源プレーン32と接続する電源の帯37を設けている。また、スリット39は、アンテナ41から見て、電源プレーン32の裏側に配置されるようにしている。この構成によって、無線通信に障害となる電界ノイズを、アンテナ41を実装しないプリント配線基板の裏面に発生させることで、アンテナ41やRF回路40に電界ノイズが混入することを防止できる。なお、本実施形態では、電源の帯37とグランドプレーン75との間のスリット39で電界を発生させる構造としている。しかし、電源プレーンの周囲にスリットを介してグランドの帯を設け、該帯をグランドプレーンと接続すると共に、グランドプレーンに対して電源プレーンとの対向面の裏面側にアンテナを配置するようにしてもよい。つまり、図1において、符号32、37をグランドとし、符号75を電源電位としてもよい。
【0052】
次に、本発明の第2実施形態について説明する。
【0053】
図9は、本発明の第2実施形態が適用されたプリント配線基板の概略構成図である。図9(A)は上面図を、図9(B)は図9(A)におけるA−A´線断面図を示している。
【0054】
図示するように、本実施形態のプリント配線基板は、ディジタル回路を搭載したメイン回路基板1130、無線通信回路を搭載したRF回路基板1140、アンテナ1141、コネクタ1127、「コ」の字型の金具1137、および、止めネジ1138を備えて構成される。
【0055】
メイン回路基板1130は、信号層1131、1133、1134、1136、グランドプレーン1132、および、電源プレーン1135の計6層を持つプリント配線基板である。RF回路基板1140には、アンテナ1141が搭載してあり、コネクタ1127によりメイン回路基板1130と電気的に接続している。
【0056】
「コ」の字型の金具1137は、図示するように、アンテナ1141の直下の部分に、メイン回路基板1130を挟むように取り付けてある。この「コ」の字型の金具1137の導電層1136に最も近い側には、絶縁シート1139が取り付けられている。
【0057】
止めネジ1138は、「コ」の字型の金具1137を、メイン回路基板1130を挟むように固定するものである。そのため、止めネジ1138は、「コ」の字型の金具1137、およびメイン回路基板1130を貫通している。ここで、止めネジ1138は、「コ」の字型の金具1137およびグランドプレーン1132と電気的に接続している。一方、止めネジ1138は、電源プレーン1135とは電気的に接続せずに、電源プレーン1135に開けられた穴部を通っている。そして、止めネジ1138は、絶縁シート1139を貫通し、再び「コ」の字型の金具1137に至る。
【0058】
これにより、「コ」の字型の金具1137は、グランドプレーン1132と同じグランド電位を有する。したがって、「コ」の字型の金具1137の「コ」の字の底辺と電源プレーン1135との間には、図9(B)に示すように、電界(E8)が生じ、「コ」の字型の金具1137の底辺と電源プレーン1135とは容量性結合する。
【0059】
本実施形態によれば、RF回路基板1140にあるアンテナ1141は、電源プレーン1135に対して、「コ」の字型の金具1137と同電位のグランドプレーン1132側に設置されている。つまり、電界(E8)が発生する面と反対側の面上に設置されている。したがって、上記の第1実施形態と同様に、発生する電界(E8)とアンテナ1141との結合を抑制でき、ノイズの干渉を低減でき、無線性能(エラーレートや通信距離)を向上させることが可能となる。
【0060】
次に、本発明の第3実施形態について説明する。
【0061】
図10は、本発明の第3実施形態が適用されたプリント配線基板の概略構成図である。図10(A)は上面図を、図10(B)は図10(A)におけるA−A´線断面図を示している。
【0062】
図示するように、本実施形態のプリント配線基板は、ディジタル回路を搭載したメイン回路基板1230、無線通信回路を搭載したRF回路基板1240、アンテナ1241、および、コネクタ1227を備えて構成されている。また、メイン回路基板1230は、信号層1231、1233、1234、1236、グランドプレーン1232、および、電源プレーン1235の計6層を持つプリント配線基板である。
【0063】
また、RF回路基板1240には、アンテナ1241が搭載してあり、メイン回路基板1230とコネクタ1227で電気的に接続している。電源プレーン1235は、プリント配線基板の上面から見てグランドプレーン1232の内側に収まる大きさ、つまり、電源プレーン1235の4辺の長さが、グランドプレーン1232のそれよりも短くなるようにしてある。なお、図10(A)において、点線1239は電源プレーン1235の外縁を示している。
【0064】
図11は、図10に示す本実施形態のプリント配線基板の共振周波数における電界(E9、E10)の発生が、電界型のアンテナに及ぼす影響を図示したものである。図示するように、本実施形態によれば、電源プレーン1235をプリント配線基板の上面から見てグランドプレーン1232の内側に収まる大きさとしたことにより、グランドプレーン1232の端部と電源プレーン1235の端部との間に発生する電界(E9、E10)を、アンテナ1241の実装面と反対側に向けることができる。これによって、電界(E9、E10)からアンテナ1241へ混入する電界ノイズを低減させることができる。
【0065】
次に、本発明の第4実施形態について説明する。
【0066】
図12は、本発明の第4実施形態が適用されたプリント配線基板の概略断面図である。
【0067】
図示するように、本実施形態のプリント配線基板は、ディジタル回路を搭載したメイン回路基板1530、無線通信回路を搭載したRF回路基板1540、アンテナ1541、および、コネクタ1527を備えて構成されている。
【0068】
メイン回路基板1530は、信号層1531、1533、1536、グランドプレーン1532、1535、および、導電層1534の計6層を有する。
【0069】
導電層1534にはスリット1539が設けてあり、このスリット1539により、導電層1534は、電源プレーン1575と基板端部のグランドの帯1537とに分離している。そして、グランドの帯1537は、複数のヴィア1538によってグランドプレーン1532およびグランドプレーン1535と高周波的に同電位になるように接続している。
【0070】
RF回路基板1540は、アンテナ1541が搭載してあり、メイン回路基板1530の一方の面と反対側に設けたコネクタ1527で電気的に接続している。
【0071】
本実施形態によれば、電源プレーン1575を2つのグランドプレーン1532、1535で挟む構成とし、かつ、電源プレーン1575のRF回路基板1540が配置される側に、スリット1539を介して、グランドの帯1537を配置している。このようにすることで、メイン回路基板1530のRF回路基板1540が配置される側の側面に電源プレーン1575が配置されない。このため、メイン回路基板1530のRF回路基板1540が配置される側の側面をグランドでシールドとすることができる。よって、メイン回路基板1530の端部で発生する電界を低く抑え、アンテナ1541への電界ノイズを減少させることができる。
【0072】
なお、電界は、スリット1539を挟んで隣り合う電源プレーン1575とグランド帯1537との間とその周辺部分に発生する。この電界は、グランドプレーン1532、1535およびグランド電位の複数のヴィア1538に囲まれているため、この電界のアンテナ1541への影響は抑制される。
【0073】
次に、本発明の第5実施形態について説明する。
【0074】
図13は、本発明の第5実施形態が適用されたプリント配線基板を搭載した携帯電話の概略構成図(分解図)である。
【0075】
図示するように、本実施形態の携帯電話100は、バックカバー150、無線通信用のRF回路基板140、メイン回路基板130、およびフロントカバー110を備えて構成されている。
【0076】
メイン回路基板130には、ディジタル回路として、CPU122、メモリ123−a、123−b、ベースバンドチップ124、液晶コントローラ125、液晶パネル127、コネクタ128、および、外部接続コネクタ兼充電端子129などが実装されている。メイン回路基板130の裏側(液晶パネル127が配設されている面)には、スリット139が設けられている。
【0077】
また、無線通信用のRF回路基板140には、チップアンテナ141、ロッドアンテナ接続用コネクタ142およびRFモジュール143が実装されている。そして、このRF回路基板140は、コネクタ128を介してメイン回路基板130に電気的に接続している。
【0078】
バックカバー150には、ロッドアンテナ152が取り付けられている。そして、このロッドアンテナ152は、ロッドアンテナ接続用コネクタ142を介してRF回路基板140に接続している。
【0079】
なお、この携帯電話100には、チップアンテナ141とロッドアンテナ152との2つのアンテナが搭載されている。チップアンテナ141が主アンテナ、ロッドアンテナ152が補助アンテナとして機能している。
【0080】
図14は、RF回路基板140が取り付けられたメイン回路基板130の概略構成図である。図14(A)はRF回路基板140が取り付けられたメイン回路基板130の上面図、図14(B)は図14(A)の波線A−A’での断面図である。
【0081】
メイン回路基板130は、信号層131、133、134、136、グランドプレーン132、および、導電層135の計6層を持つプリント配線基板である。導電層135には、スリット139が設けてある。これにより、導電層135は、電源プレーン735と、グランドの帯137とに分離されている。本実施形態では、電源プレーン735の一部(図14(A)において上半分)がスリット139を介してグランドの帯137に囲まれるように構成している。そして、グランドの帯137は、複数のヴィア138によってグランドプレーン132と高周波的に同電位になるように接続している。電源プレーン735は、電源電位に接続している。RF回路基板140は、メイン回路基板130の、グランドプレーン132に対して導電層135と反対側の面側に設けられたコネクタ128で電気的に接続している。また、RF回路基板140は、スリット139が設けられている側(図14(A)において上半分)に配置され、アンテナ141は、RF回路基板140上に設置されている。このように、RF回路基板140にあるアンテナ141から見て、グランドプレーン132の裏面側に、グランドの帯137と電源プレーン735との間のスリット139が配置される構成としている。
【0082】
本実施形態によれば、上記の第1実施形態と同様に、グランドの帯137と電源プレーン735との間のスリット139近傍で電界が発生するので、アンテナ141やロッドアンテナ152の周辺での電界の影響を抑制することができる。
【0083】
なお、本実施形態において、実装するメイン回路基板として、上記の第1〜第4実施形態に示すメイン回路基板を用いるようにしてもよい。
【0084】
次に、本発明の第6実施形態について説明する。
【0085】
図15は、本発明の第6実施形態が適用された型無線通信装置の概略図である。図示するように、本実施形態の無線通信装置は、図1に示すプリント配線基板を筐体1490に実装したものである。ここで、メイン回路基板30に設けられたスリット39の下側に位置する筐体1490の部分には、電波吸収帯1439が取り付けられている。
【0086】
本実施形態によれば、上記の第1実施形態と同様に、電界ノイズが無線アンテナ41に混入することを抑制することができる。さらに、本実施形態の場合、電界の一部が筐体1490に取り付けられた電波吸収体1480に吸収されるため、筐体1490での電界ノイズ反射や、筐体1490との結合によるノイズの迷走を防止することができる。
【0087】
なお、本実施形態において、実装するメイン回路基板として、上記の第2〜第5実施形態に示すメイン回路基板を用いるようにしてもよい。
【0088】
以上、本発明の各実施形態について説明した。
【0089】
上記の第2実施形態を除く各実施形態では、グランドプレーンと電源プレーンの形状および配置を変える構成とした。また、上記の第2実施形態では、プリント基板に「コ」の字型金具を装着する構成とした。これにより、グランドプレーンと電源プレーンとの間の電界ノイズの発生源の位置を、アンテナから遠い位置へと移動させている。このように、上記の各実施形態では、グランドプレーンおよび電源プレーンを含むプリント基板と、アンテナとの位置関係を変えずに、アンテナへのノイズを低減させることができる。
【0090】
このため、無線回路基盤と電磁波ノイズを発生するCPUとの距離を離して設置する構成とする必要がない。したがって、より小型化された、無線回路を搭載したプリント基板、およびそのプリント基板を搭載した携帯情報処理装置を提供できる。
【0091】
なお、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で数々の変形が可能である。例えば、図9に示す第2実施形態において、「コ」の字型金具1137を、既に金具1137が装着されている側と反対側のプリント基板1130の開口端に、新たに装着する構成としてもよい。新たに装着した「コ」の字型金具1137によって、更に、プリント基板1130からアンテナ1141への電界ノイズを、低減することが可能となる。
【0092】
また、図15に示す第6実施形態において、RF基盤40およびアンテナ41を、コネクタ27を介してプリント基板30と電気的に接続したまま、筐体1490の外部に設置する構成も考えられる。この構成によって、更に、プリント基板30からアンテナ41への電界ノイズを、低減することが可能となる。
【0093】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ノイズ発生源と無線機能を持つ基板との距離を大きく離さずにノイズの影響を低減したプリント配線基板を提供することができる。また、上記プリント配線基板を、無線通信機能を有する情報処理装置に適用することで、小型でかつ無線通信のスループットの向上や通信距離の拡大を図った情報処理装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態におけるプリント配線基板の構成図である。
【図2】電磁波の波動インピーダンスと波源からの距離の関係を示した図である。
【図3】無線用アンテナのタイプとノイズ源との干渉関係を示した図である。
【図4】電界の発生を説明する図である。
【図5】第1実施形態に類似した測定対象基板の概形である。
【図6】従来例に類似した測定対象基板の概形である。
【図7】測定対象基板内部の電界をシミュレートした結果である。
【図8】測定対象基板の周囲の電界の測定結果である。
【図9】本発明の第2実施形態におけるプリント配線基板の構成図である。
【図10】本発明の第3実施形態におけるプリント配線基板の構成図である。
【図11】本発明の第3実施形態における電界の発生を説明する図である。
【図12】本発明の第4実施形態におけるプリント配線基板の構成図である。
【図13】本発明の第5実施形態における携帯電話の分解図である。
【図14】本発明の第5実施形態におけるプリント配線基板の構成図である。
【図15】本発明の第6実施形態におけるプリント配線基板と筐体の構成図である。
【図16】通信距離とエラーレートの関係である。
【符号の説明】
27…コネクタ、30…メイン回路基板、31、33、34、36…信号層、32…電源プレーン、35…グランドプレーン、37…帯状電源、38…ヴィア、39…スリット、40…RF回路基板、41…無線通信用アンテナ、75…グランドプレーン、100…携帯電話、110…フロントカバー、122…CPU、123…メモリ、124…ベースバンドチップ、125…液晶コントローラ、127…液晶パネル、128…コネクタ、129…外部接続コネクタ、兼充電端子、130…メイン回路基板、131、133、134、136…信号層、132…グランドプレーン、135…電源プレーン、137…帯状グランド、138…ヴィア、139…スリット、140…RF回路基板、141…アンテナ、142…ロッドアンテナ接続用コネクタ、143…RFモジュール、150…バックカバー、152…ロッドアンテナ、230…メイン回路基板、232…電源プレーン、235…グランドプレーン、240…RF回路基板、241…アンテナ、301…電源プレーン、302…グランドプレーン、305…SMAコネクタ、310…シグナルジェネレータ、1127…コネクタ、1130…メイン回路基板、1131、1133、1134,1136…信号層、1132…グランドプレーン、1135…電源プレーン、1137…金具、1138…止めネジ、1139…絶縁シート、1140…RF回路基板、1141…無線通信用アンテナ、1227…コネクタ、1230…メイン回路基板、1231、1233,1234,1236…信号層、1232…グランドプレーン、1235…電源プレーン、1239…電源プレーンの外縁、1240…RF回路基板、1241…無線通信用アンテナ、1480…電波吸収帯、1490…筐体、1527…コネクタ、1530…メイン回路基板、1531、1533,1534,1536…信号層、1532、1535…グランドプレーン、1534…電源プレーン、1537…帯状グランド、1538…ヴィア、1539…スリット、1540…RF回路基板、1541…無線通信用アンテナ。
Claims (7)
- 無線通信基板を搭載したプリント配線基板であって、
電源電位に接続された第1の導電プレーンおよびグランド電位に接続された第2の導電プレーンを含む多層構造の導電層を有し、
前記第1および第2の導電プレーンは、一方の導電プレーンと前記プリント配線基板の前記無線通信基板が搭載される側の表面との間に他方の導電プレーンが介在し、かつ、前記電源電位と前記グランド電位との電位差から生じる電界が前記他方の導電プレーンよりも前記一方の導電プレーン側に集中するように、形成されていること
を特徴とするプリント配線基板。 - 請求項1記載のプリント配線基板であって、
前記一方の導電プレーンと同一の導電層に形成された、スリットを介して前記一方の導電プレーンと隣り合う導電帯とを有し、
前記導電帯は、前記他方の導電プレーンと電気的に接続されていること
を特徴とするプリント配線基板。 - 請求項1記載のプリント配線基板であって、
前記プリント配線基板の表面の前記無線通信基板が搭載される領域を覆うように、前記プリント配線基板の一部を挟み込む「コ」の字形状の導電部材をさらに有し、
前記導電部材は、前記他方の導電プレーンと電気的に接続すること
を特徴とするプリント配線基板。 - 請求項1記載のプリント配線基板であって、
前記一方の導電プレーンは、前記他方の導電プレーンよりも小さいサイズで形成され、かつ、前記他方の導電プレーンの内側に配置されていること
を特徴とするプリント配線基板。 - 請求項1記載のプリント配線基板であって、
前記一方の導電プレーンと同一の導電層に形成された、スリットを介して前記一方の導電プレーンと隣り合う導電帯と、
前記一方の導電プレーンに対して、前記他方の導電プレーンとは反対側に位置する導電層に形成された第3の導電プレーンと、を有し、
前記導電帯および前記第3の導電プレーンは、前記他方の導電プレーンと電気的に接続されていること
を特徴とするプリント配線基板。 - 請求項1乃至5のいずれか1項に記載のプリント配線基板と、
前記プリント配線基板を収容する筐体と、を有すること
を特徴とする無線通信装置。 - 請求項6記載の無線通信装置であって、
前記筐体の内部に設置された、前記電源電位と前記グランド電位との電位差から生じる電界を吸収する電波吸収体をさらに有すること
を特徴とする無線通信装置。
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