JP2004363392A

JP2004363392A - プリント配線基板および無線通信装置

Info

Publication number: JP2004363392A
Application number: JP2003161103A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Hara; 原　　敦; Takashi Matsumoto; 貴士松本; Hideki Osaka; 英樹大坂; Hitoshi Yokota; 等横田; Kenji Kashiwagi; 健二柏木
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2003-06-05
Filing date: 2003-06-05
Publication date: 2004-12-24
Also published as: US20040246187A1; US6985111B2

Abstract

【課題】ノイズ源と無線通信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。また、上記配線基板を、無線通信機能付き情報処理装置に適用し、小型化、無線通信のスループット向上、及び、通信距離拡大を図った情報処理装置を提供する。
【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

【０００１】
【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（Ｅ_１、Ｅ_２）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Ｅ_１とＥ_２（図の点線と矢印）とが発生し、電界Ｅ_１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（Ｅ_３、Ｅ_４）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（Ｅ_３、Ｅ_４）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（Ｅ_３、Ｅ_４）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（Ｅ_５）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（Ｅ_５）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（Ｅ_６、Ｅ_７）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（Ｅ_６）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（Ｅ_７）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（Ｅ_６）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（Ｅ_５）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（Ｅ_７）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（Ｅ_７）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（Ｅ_８）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（Ｅ_８）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（Ｅ_８）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（Ｅ_９、Ｅ_１０）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（Ｅ_９、Ｅ_１０）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（Ｅ_９、Ｅ_１０）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

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。