JP2005085847A - Cabinet structure enclosing printed wiring board, and circuit packaging unit of electronic apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、プリント配線板を内部に有する電子機器の筐体構造に関し、プリント配線板近傍の筐体構造を工夫することで、プリント配線板からあるいはケーブルから発生する放射ノイズの抑制を図った筐体構造に関する。 The present invention relates to a housing structure of an electronic device having a printed wiring board therein, and to a housing that suppresses radiation noise generated from the printed wiring board or from a cable by devising the housing structure in the vicinity of the printed wiring board. Concerning body structure.
従来から、電子機器から発生する放射ノイズは、例えば日本ではVCCI(情報処理装置等電波障害自主規制協議会)で自主規制されており、米国においてはFCCで規制されている。そのため電子機器は、このような規制値を満たすことが要求されており、規制値より小さい値となるようにさまざま手段を組み合わせる放射ノイズ対策を行なっている。 Conventionally, radiated noise generated from electronic devices has been voluntarily regulated by, for example, VCCI (Industrial Regulation Committee for Information Processing Devices, etc.) in Japan, and regulated by FCC in the United States. Therefore, electronic devices are required to satisfy such a regulation value, and countermeasures against radiation noise are performed by combining various means so that the value becomes smaller than the regulation value.
電子機器においてプリント配線板からの放射ノイズを抑える手段として、プリント配線板を6面シールド構造のボックスに納め外部に電磁波が漏れないようにして、抑制する手段が多く用いられて来た。この方法による例を図8と図9を用いて説明する。図8のプリント配線板1には、デジタル回路を構成するIC2,IC3,IC4などの複数のICが実装され動作している。これらのICが実際に動作して回路に電流が流れると、電磁界が発生し、一部電磁波となり放射ノイズの原因となる。
As a means for suppressing radiation noise from a printed wiring board in an electronic device, a means for suppressing the electromagnetic wave from leaking outside by placing the printed wiring board in a box having a six-sided shield structure has been widely used. An example of this method will be described with reference to FIGS. A plurality of ICs such as IC2, IC3, and IC4 constituting a digital circuit are mounted and operated on the printed
図9は、図8で説明したプリント配線板を金属性のシールドボックス30に収めた図である。プリント配線板1のグラウンドとシールドボックス30は導電性接続部材31を介して固定および接地している。図9のように欠陥のないシールドボックスにプリント配線板を納めれば放射ノイズを完全に抑えることができるが、実際の製品においては、ケーブル引出し口などの様々な要因でシールドボックスに欠陥が生じ、電磁波が漏れ出す。
FIG. 9 is a diagram in which the printed wiring board described in FIG. 8 is housed in a
このような方法で放射ノイズを低減させる方法の例として特許文献1がある。この例では複数の多層プリント配線板をシールド構造のサブラックに収める構造とする場合で、プリント配線板を出し入れ可能とするために生じた欠陥から漏れる電磁波を小さくすることを目的としている。このような構造は、プリント配線板から発生する電磁波を、外部に漏らさないように、できるだけ隙間などの欠陥を作らないようにすることが必要である。
また、プリント配線板をできるだけ欠陥の小さい板金に近づけて、プリント基板から発生する電磁波を抑制する手段も用いられている。図10と図11で、その原理を簡単に説明する。 In addition, means for suppressing electromagnetic waves generated from a printed circuit board by using a printed wiring board as close as possible to a sheet metal having as little defects as possible is also used. The principle will be briefly described with reference to FIGS.
図10のプリント配線板には、そのプリント配線板上で最高の内部クロック動作周波数で動作するIC2と、その他のIC3、IC4など多くの電子部品が実装されている。IC2からIC3には、そのプリント配線板上の信号線5と6を通じて、最高周波数の外部クロック信号が伝送される。信号線5はそのプリント配線板の下面の層に配置された信号線で、信号線6はプリント配線板の上面に配置された信号線である。異なる層に配置された信号線はビアホール7を介して電気的に接続している。信号線8と9はそれぞれ、プリント配線板の下面と上面に配置された信号線であるが、最高周波数の外部クロック信号は伝送されない通常の制御信号線である。番号100と101は、ある瞬間に信号線5と6に流れる外部クロック信号の高周波電流を模式的に表現している。
The printed wiring board of FIG. 10 is mounted with many electronic components such as IC2 operating at the highest internal clock operating frequency on the printed wiring board, and other IC3 and IC4. An external clock signal having the highest frequency is transmitted from IC2 to IC3 through
図11は、前記図10のプリント配線板1を第一の導電部材(金属板金)20の上に配置し、取り付け治具21を介して固定した図である。図10の信号線に信号が伝送されると、その信号線の近傍のグラウンドに、磁界を打ち消すような逆向きの電流が流れる。しかしながらプリント配線板上のグラウンドは多くの場合配線設計の都合で必ずしも理想的なグラウンド構造とならないため、完全には信号線の電磁界を打ち消すようなグラウンド電流は流れることができない。
FIG. 11 is a view in which the printed
その場合、第一の導電部材(金属板金)20を配置すると、プリント配線板1の信号線とグラウンドパターンを流れる高周波電流により発生する電磁界の差分を打ち消すようなグラウンド電流が第一の導電部材(金属板金)20に流れ、放射ノイズの発生を抑えることができる。
In that case, when the first conductive member (metal sheet metal) 20 is disposed, a ground current that cancels the difference between the electromagnetic field generated by the high-frequency current flowing through the signal line of the printed
このようにプリント配線板を欠陥の少ないプレーン状の板金に近づけて接地する例は、特許文献2などでも示されており、この例では合わせてケーブルも板金などに近づけることでケーブルからの放射も抑制している。
An example in which a printed wiring board is brought close to a plain sheet metal with few defects is also shown in
しかしながら、上記のように6面シールドボックス構造で放射ノイズ発生源であるプリント配線板を覆う方法は、製品である電子機器がある程度大きくスペースに余裕があれば良いが、パーソナル型プリンターなどの小型の製品や形が複雑な製品では、この方法で対策できないことが多い。 However, as described above, the method of covering the printed wiring board, which is the radiation noise source, with the six-side shield box structure is sufficient if the electronic device as a product is large to some extent and has enough space, In many cases, this method cannot be used for products with complicated products or shapes.
このような場合プリント配線板をプレーン状の導電部材例えば第一の導電部材(金属板金)等に近づける方法を用いて、プリント配線板から発生する放射ノイズを抑制する方法を用いる。しかしながら、近年デジタル回路の動作周波数が上昇しており、このような手段だけでは規制値を満足することが困難になってきている。また、プリント配線板をプレーン状の導電部材に近づければ近づけるほど良いが、製品によってはそれほど近づけることが困難な場合もあった。 In such a case, a method of suppressing radiation noise generated from the printed wiring board is used by using a method in which the printed wiring board is brought close to a plain conductive member, for example, a first conductive member (metal sheet metal). However, in recent years, the operating frequency of digital circuits has increased, and it has become difficult to satisfy the regulation value only by such means. Further, the closer the printed wiring board is to the plain conductive member, the better. However, depending on the product, it may be difficult to bring it closer.
本発明の目的は、製品サイズの制約などで6面シールド構造が取れない場合でも、また近年のデジタル回路の高周波化によりプリント配線板を金属等の板金に近づけるだけでは不十分な場合において、さらには製品である電子機器の構造上プリント配線板をフレームグラウンドとして安定した板金に近づけることが困難な場合に、極力小さな導電部材を追加することで放射ノイズを低減することにある。 The object of the present invention is further improved in the case where a six-side shield structure cannot be obtained due to product size restrictions, etc., or when it is not sufficient to bring a printed wiring board close to a sheet metal such as metal due to the recent increase in frequency of digital circuits. Is to reduce radiation noise by adding a conductive member as small as possible when it is difficult to bring a printed wiring board close to a stable sheet metal as a frame ground due to the structure of the electronic device as a product.
上記目的を達成するために本発明では、一つ以上の電子部品を搭載したプリント配線板を、前記プリント配線板のサイズと同じかそれよりも大きな第1の導電部材に取り付け、プリント配線板の上面にさらに第2の導電部材を取り付ける構造において、前記プリント配線板に実装された電子部品の中で最高周波数の内部クロックで動作している電子部品と、前記プリント配線板に配設された最高周波数の信号を伝送する外部クロック配線及びそのクロック配線が接続される電子部品のエリアを、前記第2の導電部材がおおうように配置した構造を持つことを特徴とする。 In order to achieve the above object, in the present invention, a printed wiring board on which one or more electronic components are mounted is attached to a first conductive member having the same size as or larger than the size of the printed wiring board. In the structure in which the second conductive member is further attached to the upper surface, the electronic component operating at the highest internal clock frequency among the electronic components mounted on the printed wiring board and the highest disposed on the printed wiring board It is characterized in that the second conductive member covers the external clock wiring for transmitting a frequency signal and the area of the electronic component to which the clock wiring is connected.
本発明は、プリント配線板上で大きな放射ノイズの原因となる部分の近傍に第2の導電部材を配置し、プリント配線板の両側に第1の導電部材と第2の導電部材を配置することで、プリント配線板上の信号線とグラウンド配線に流れる電流によって生じる電磁界のアンバランス分を打ち消すことで、放射ノイズを低減できる。 According to the present invention, a second conductive member is disposed in the vicinity of a portion that causes large radiation noise on a printed wiring board, and the first conductive member and the second conductive member are disposed on both sides of the printed wiring board. Thus, radiation noise can be reduced by canceling out the electromagnetic field imbalance caused by the current flowing in the signal line and the ground wiring on the printed wiring board.
さらには、前記第2の導電部材の縦方向の二辺か横方向の二辺のうち、少なくともどちらかの二辺が第1導電部材と電気的に接続した構造とすることで放射ノイズ低減効果を高めることができる。 Furthermore, a radiation noise reduction effect can be achieved by adopting a structure in which at least one of the two sides in the vertical direction or the two sides in the horizontal direction of the second conductive member is electrically connected to the first conductive member. Can be increased.
さらには、前記第2の導電部材に、フレキシブルな導電材からなる部材、あるいは導電材と絶縁材の複合材からなる部材を使用することで、放射ノイズの原因となる回路部分に近づけて配置することができるため放射ノイズをより効果的に低減できる。 Furthermore, by using a member made of a flexible conductive material or a member made of a composite material of a conductive material and an insulating material as the second conductive member, the second conductive member is arranged close to a circuit portion that causes radiation noise. Therefore, radiation noise can be reduced more effectively.
また、このような実装形態を電子機器の回路実装ユニットにもちいれば、電子機器の放射ノイズのレベルを低減することができる。 Moreover, if such a mounting form is used for a circuit mounting unit of an electronic device, the level of radiation noise of the electronic device can be reduced.
まず、本発明の原理を、図1と図2を用いて詳細に説明する。 First, the principle of the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
図1のプリント配線板には、そのプリント配線板に実装されているICの中で、IC内部のクロックが最高の動作周波数で動作するIC2と、その他のIC3、IC4など多くの電子部品が実装されている。実際のプリント配線板には、この他にも多くの電子部品が実装されているが簡略化している。また、この例ではIC内部のクロックが最高の動作周波数で動作するIC2からはIC3に、そのプリント配線板上の信号線5と6を通じて、最高周波数の外部クロック信号も伝送されている。信号線5はそのプリント配線板の下面の層に配置された信号線で、信号線6はプリント配線板の上面に配置された信号線である。異なる層に配置された信号線5と6はビアホール7を介して電気的に接続している。さらにはプリント配線板1に配設された最高周波数の信号線を伝送する外部クロック配線5、外部クロック配線6、およびそのクロック配線が接続されるIC2、IC3のエリアを覆って導電部材10を配置する。信号線8と9は、それぞれプリント配線板の下面と上面に配置された信号線であるが、最高周波数の外部クロック信号は伝送されない通常の制御信号線である。番号100と101は、ある瞬間に信号線5と6に流れる外部クロック信号の高周波電流を模式的に表現している。
The printed wiring board shown in FIG. 1 is mounted with a number of electronic components such as IC2 that operates at the highest operating frequency among the ICs mounted on the printed wiring board, and other IC3 and IC4. Has been. Many other electronic components are mounted on an actual printed wiring board, but are simplified. In this example, the external clock signal having the highest frequency is also transmitted from the
図2は、前記図1のプリント配線板1を第一の導電部材(金属板金)20の上に配置し、取り付け治具21を介して固定した図である。さらには図1で説明した導電部材10をプリント配線板1の上に配置している。
FIG. 2 is a view in which the printed
図2において、信号線に信号が伝送されると、その信号線の近傍のグラウンドに、磁界を打ち消すような逆向きの電流が流れる。しかしながらプリント配線板上のグラウンドは多くの場合配線設計の都合で必ずしも理想的なグラウンド構造とならないため、完全には信号線の電磁界を打ち消すようなグラウンド電流は流れることができない。 In FIG. 2, when a signal is transmitted to a signal line, a reverse current that cancels the magnetic field flows through the ground near the signal line. However, in many cases, the ground on the printed wiring board does not necessarily have an ideal ground structure due to the convenience of wiring design. Therefore, a ground current that completely cancels the electromagnetic field of the signal line cannot flow.
その場合、第一の導電部材(金属板金)20を配置すると、プリント配線板1内で発生した電磁界の差分を打ち消すようなグラウンド電流が第一の導電部材(金属板金)20に流れ、放射ノイズの発生を抑えることができる。この時、放射ノイズ発生の大きな原因は、そのプリント配線板の中で最高周波数のIC内部のクロックで動作している回路部分(図1においてはIC2の内部)と、そのプリント配線板で最高周波数の外部クロックを伝送している回路部分(図1においては、IC2、信号線5および6、ビアホール7、さらには図示していないがプリント配線板のグラウンドパターンで構成される)である。ここで、上記の回路と第一の導電部材(金属板金)は近いほど、打ち消し効果が期待できるが、多くの場合IC実装面は第一の導電部材(金属板金)とは対向した位置には無く、反対側(図2のプリント配線板1の上面)に配置されるため、第一の導電部材(金属板金)20からは遠い位置となる。また、プリント配線板1の下面に配設される外部クロック用の信号線5は第一の導電部材(金属板金)20に近い位置であるが、プリント配線板1の上面に配設される外部クロック用の信号線6は遠い位置となる。この場合、信号線6の近くのプリント配線板1のグラウンドパターンに欠陥があると、放射ノイズの大きな原因となる。
In that case, when the first conductive member (metal sheet metal) 20 is arranged, a ground current that cancels the difference between the electromagnetic fields generated in the printed
本発明は、プリント配線板上で大きな放射ノイズの原因となる部分の近傍に第2の導電部材10を配置し、プリント配線板の両側に第一の導電部材(金属板金)20と第2の導電部材10を配置することで、プリント配線板上の信号線とグラウンド配線に流れる電流によって生じる電磁界のアンバランス分を打ち消すことで、放射ノイズを効率良く低減できる。
In the present invention, the second
さらには、前記第2の導電部材10の縦方向の二辺か横方向の二辺のうち、少なくともどちらかの二辺が第1導電部材と電気的に接続した構造とすることで効果を高めることができる。
Furthermore, the effect is enhanced by adopting a structure in which at least one of the two sides in the vertical direction or the two sides in the horizontal direction of the second
さらには、前記第2の導電部材20に、フレキシブルな導電材からなる部材、あるいは導電材と絶縁材の複合部材を使用することで、より放射ノイズの原因となる回路部分に近づけて配置することができる。
Furthermore, by using a member made of a flexible conductive material or a composite member of a conductive material and an insulating material for the second
また、このような実装形態を電子機器の回路実装ユニットにもちいれば、電子機器の放射ノイズのレベルを低減することができる。 Moreover, if such a mounting form is used for a circuit mounting unit of an electronic device, the level of radiation noise of the electronic device can be reduced.
次に、本発明の実施の形態について詳しく説明する。 Next, embodiments of the present invention will be described in detail.
図1はプリント配線板に電子部品を実装した後の上面図である。プリント配線板1には、そのプリント配線板に実装されているICの中でIC内部のクロックが最高の動作周波数である1GHzで動作するCPUのIC2と、その他のIC3、IC4など多くの電子部品が実装されている。実際のプリント配線板には、この他にも多くの電子部品や信号線、グラウンドパターンが存在するが簡略化している。また、この実施例ではIC2からはIC3に、そのプリント配線板上の信号線5と6を通じて、最高周波数である133MHzの外部クロック信号も伝送されている。信号線5はそのプリント配線板の下面の層に配置された信号線で、信号線6はプリント配線板の上面に配置された信号線である。異なる層に配置された信号線5と6はビアホール7を介して電気的に接続している。さらには、そのプリント配線板に実装されているICの中でIC内部のクロックが最高の動作周波数である1GHzで動作するCPUのIC2と、プリント配線板1に配設された最高周波数である133MHzの信号線を伝送する外部クロック配線5、外部クロック配線6、およびそのクロック配線が接続されるIC2、IC3のエリアを覆って導電部材10を配置してある。導電部材10は、電子部品との位置関係が分かるように、透視図で表現している。信号線8と9は、それぞれプリント配線板の下面と上面に配置された信号線であるが、最高周波数の外部クロック信号は伝送されない通常の制御信号線である。番号100と101は、ある瞬間に信号線5と6に流れる外部クロック信号の高周波電流を模式的に表現している。
FIG. 1 is a top view after electronic components are mounted on a printed wiring board. The printed
図2は、前記図1のプリント配線板1をそのままにIC2等が実装されている面を上にして、第一の導電部材(金属板金)20の上に配置し、取り付け治具21を介して固定した図である。さらには図1で説明したICの中でIC内部のクロックが最高の動作周波数である1GHzで動作するCPUのIC2と、プリント配線板1に配設された最高周波数の信号線を伝送する外部クロック配線5、外部クロック配線6、およびそのクロック配線が接続されるIC2、IC3のエリアを覆って導電部材10を配置している。
FIG. 2 shows that the printed
図2において、信号線に信号が伝送されると、その信号線の近傍のグラウンドに、磁界を打ち消すような逆向きの電流が流れる。しかしながらプリント配線板上のグラウンドは多くの場合配線設計の都合で必ずしも理想的なグラウンド構造とならないため、完全には信号線の電磁界を打ち消すようなグラウンド電流は流れることができない。 In FIG. 2, when a signal is transmitted to a signal line, a reverse current that cancels the magnetic field flows through the ground near the signal line. However, in many cases, the ground on the printed wiring board does not necessarily have an ideal ground structure due to the convenience of wiring design. Therefore, a ground current that completely cancels the electromagnetic field of the signal line cannot flow.
その場合、第一の導電部材(金属板金)20を配置すると、プリント配線板1内で発生した電磁界の差分を打ち消すようなグラウンド電流が第一の導電部材(金属板金)20に流れ、放射ノイズの発生を抑えることができる。この時、放射ノイズ発生の大きな原因は、そのプリント配線板の中で最高周波数のIC内部のクロックで動作している回路部分(図1においてはIC2の内部)と、そのプリント配線板で最高周波数の外部クロックを伝送している回路部分(図1においては、IC2、信号線5および6、ビアホール7、さらには図示していないがプリント配線板のグラウンドパターンで構成される)である。ここで、上記の回路と第一の導電部材(金属板金)は近いほど、打ち消し効果が期待できるが、多くの場合ICが実装されている面は第一の導電部材(金属板金)とは対向した位置では無く、反対側(図2のプリント配線板1の上面)に配置されるため、第一の導電部材(金属板金)20からは遠い位置となる。また、プリント配線板1の下面に配設される外部クロック用の信号線5は第一の導電部材(金属板金)20に近い位置であるが、プリント配線板1の上面に配設される外部クロック用の信号線6は遠い位置となる。この場合、信号線6の近傍に存在するプリント配線板1のグラウンドパターンに欠陥があると、放射ノイズの大きな原因となる。
In that case, when the first conductive member (metal sheet metal) 20 is arranged, a ground current that cancels the difference between the electromagnetic fields generated in the printed
本発明は、プリント配線板上で大きな放射ノイズの原因となる部分の近傍に第2の導電部材10を配置し、プリント配線板の両側に第1の導電部材である第一の導電部材(金属板金)20と第2の導電部材10を配置することで、プリント配線板上の信号線とグラウンド配線に流れる電流によって生じる電磁界のアンバランス分を打ち消すことで、放射ノイズを低減している。
In the present invention, a second
図3と図4は、本発明の第2の実施例を示す。 3 and 4 show a second embodiment of the present invention.
図3はプリント配線板に電子部品を実装した後の上面図である。図1の導電部材10のかわりに、縦方向に延長した導電部材11を配置してある。導電部材11はプリント配線板1に実装されている部品や信号線との位置関係がわかるように透視図としている。
FIG. 3 is a top view after electronic components are mounted on the printed wiring board. Instead of the
図4は、前記図3のプリント配線板1をそのままにIC2等が実装されている面を上にして、第一の導電部材(金属板金)20の上に配置し、取り付け治具21を介して固定した図である。さらには図3で説明したICの中でIC内部のクロックが最高の動作周波数である1GHzで動作するCPUのIC2と、プリント配線板1に配設された最高周波数の信号線を伝送する外部クロック配線5、外部クロック配線6、およびそのクロック配線が接続されるIC2、IC3のエリアを覆った形状を基本形として縦方向に延長させた導電部材11を配置し、かつ第一の導電部材(金属板金)20に電気的に接続している。導電部材11をこのような形状としたことで、占有面積が増えると言うディメリットはあるが、放射ノイズ低減効果はさらに改善できる。
4 is arranged on the first conductive member (metal sheet metal) 20 with the printed
図5と図6は、本発明の第3の実施例を示す。 5 and 6 show a third embodiment of the present invention.
図5と図6の中の導電部材12にポリエステルフィルムに銅箔を貼り付けたフレキシブルな部材を使用したこと以外は、実施例の2と同様である。図6において、導電部材12はポリエステル面を下にして、電子部品とのショートを防いでいる。第一の導電部材(金属板金)20とは、図には記述していないが、ネジ止めで固定および導通を取っている。フレキシブルな導電部材を用いることで、問題となるICや信号線により近づけることができる。
Example 2 is the same as Example 2 except that a flexible member in which a copper foil is bonded to a polyester film is used for the
図7は、本発明の第4の実施例を示しており、実施例2の図4で示した回路実装ユニットを電子機器の底面近傍に配置した図を示す。電子機器のモールド外装50の中に、実装回路ユニットが配置され、この実装回路ユニットの近傍には、このユニットとは関係のない構造体40が存在するため、シールドボックス構造にすることはできない。このような場合でも、電子機器の放射ノイズを低減することができる。
FIG. 7 shows a fourth embodiment of the present invention, and shows a diagram in which the circuit mounting unit shown in FIG. Since a mounting circuit unit is disposed in the
1 プリント配線板
2、3、4 電子部品(IC)
5、6、8、9 信号線
7 ビアホール
10、11、12 第二の導電部材
20 第一の導電部材(金属板金)
21 プリント配線板と導電部材を固定するための治具
30 シールドボックス
31 シールドボックス内にプリント配線板を固定するための治具
40 電子機器の外装
1 Printed
5, 6, 8, 9
21
Claims (8)
前記プリント配線板に実装された電子部品の中で最高周波数の内部クロックで動作している電子部品と、
前記プリント配線板に配設された最高周波数の信号を伝送する外部クロック配線及びそのクロック配線が接続される電子部品のエリアを、
前記第2の導電部材がおおうように配置した構造を持つことを特徴とするプリント配線板を取り囲む筐体構造。 A structure in which a printed wiring board on which one or more electronic components are mounted is attached to a first conductive member equal to or larger than the size of the printed wiring board, and a second conductive member is further attached to the upper surface of the printed wiring board In
An electronic component operating with the internal clock of the highest frequency among the electronic components mounted on the printed wiring board,
The external clock wiring that transmits the signal of the highest frequency disposed on the printed wiring board and the area of the electronic component to which the clock wiring is connected,
A housing structure surrounding a printed wiring board, wherein the second conductive member is arranged so as to cover it.
5. The circuit mounting unit for an electronic device according to claim 4, wherein the second conductive member is a member made of a flexible conductive material or a composite member of a conductive material and an insulating material.
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JP2017143113A (en) * | 2016-02-08 | 2017-08-17 | キヤノン株式会社 | Electronic apparatus |
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