JP2005158488A

JP2005158488A - 電気信号伝送ケーブル及びその実装構造

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Publication number: JP2005158488A
Application number: JP2003395485A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Nishimura; 晋一西村
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2003-11-26
Filing date: 2003-11-26
Publication date: 2005-06-16

Abstract

【課題】
プリント配線板上の回路を金属筐体に接地するときなどに利用する電気信号伝送ケーブルを安価に構成すると共に、十分に放射ノイズを抑制できるようにする。
【解決手段】
本発明による電気信号伝送ケーブルは、信号線３１の一部に導電面を絶縁被膜３２などの絶縁体を介し一体にして結合したシールド部３３を設ける。シールド部３３の導電面の一端をプリント配線板２０の接地用導電面２１に接続すると共に、多端を金属筐体１０に接続する。
【選択図】
図１

Description

本発明は、プリント配線基板上の回路を金属筐体に接地するときなどに利用する電気信号伝送ケーブルとその実装構造に関し、特に安価な構成で十分に放射ノイズを抑制できるようにするものである。

特開平１１−４０９００号公報

近年、電子機器における電気信号の高速化、高周波化が著しく進んでおり、それに伴って電子機器の放射ノイズ対策の難度が加速度的に増加している。特に、ケーブルに関しては電流の経路がある特定の一次元方向であるため、意図しないアンテナとして働き、不要電磁波即ち放射ノイズが発生しやすい。

電気信号伝送ケーブルからの放射ノイズを抑制する手段として従来から知られているのは、金属筐体に沿わせてケーブルを配設する方法である。図８をもとにこの技術を詳細に説明する。図８は、信号線３１と絶縁被膜３２とから構成されるケーブルを金属筐体１０に沿わせると共に、プリント配線板２０と接続される箇所の実装構造の典型例を図示したものである。ケーブルが金属筐体１０上に配設されている場合、ケーブルを流れる電流４０に対してその反対の向きをなす帰還電流または鏡像電流４１がケーブルに近接する領域の金属筐体上に流れる。反対方向の電流のため、ケーブルを流れる電流４０と金属筐体１０に流れる帰還電流４１のそれぞれがつくる磁界が打ち消しあう。磁界打ち消しの効果は、ケーブルを流れる電流４０と金属筐体１０を流れる帰還電流４１の距離が短ければ短いほど、即ちケーブルと金属筐体１０の距離が近いほど大きい。その法則にしたがって、放射される不要電磁波も抑制される。

上述のケーブルを金属筐体に沿わせる手法に関しては、放射ノイズ抑制に非常に有効で、電子機器一般に広く利用されている技術である。しかし、そもそも可撓性の高いケーブルは折り曲げられて使用されることが一般的である。その折り曲げに合わせて、ケーブルの全長すべてを金属筐体に沿わせることは難しい。そのため、ケーブルを金属筐体に沿わせられない箇所においてはノイズ電流の磁界打ち消し効果が十分得られないため、放射ノイズが増大する。

図８を例として、特にケーブルを金属筐体１０に沿わせるのが難しい箇所を例示すると、ケーブルの端部、即ちプリント配線板２０と接続する箇所である。金属筐体１０からある高さに固定されたプリント配線板２０に対して、金属筐体１０に沿わせていたケーブルを金属筐体１０から離し、折り曲げて前記プリント配線板２０上のコネクタ２５に挿入しなければならない。従ってケーブルを流れる電流４２に対する帰還電流４３は、遠く離れたプリント配線板２０を固定するための金属筐体の折り曲げ部１１、ビス２４、プリント配線板２０の接地用導電面２１と接続された配線板取り付け用ランド２３、を流れることになる。この箇所においてはケーブルを流れる電流４２と帰還電流４３が遠く離れているために、磁界の打ち消し効果が十分得られないため、放射ノイズが増大する。

また、図９に図示したのは異なる高さで固定された金属筐体間をわたってケーブルが配設される箇所である。該箇所に於いてもケーブルがプリント配線板と接続する箇所と同様にケーブルを金属筐体に沿わせるのが難しい。

これらの問題を解決する方法は、例えば特許文献１で提案されている。その内容は、プリント配線板２０の接地用導電面２１と、絶縁体である樹脂部とを突出成型して接地用導電面２１と金属筐体１０が電気的に接触するようにしている。そして接地用導電面２１とは反対側の樹脂部の面に、プリント配線板２０上の信号線２２と金属筐体１０上のケーブルの信号線３１とを結ぶ導電線を配設することにより、突出成型した部分でも信号線を流れる電流と帰還電流とを可能な限り近づけて放射ノイズを抑制しようとしている。

しかし通常使用される安価なプリント配線板の導電面の部分を変形させることは難しく、また金属筐体側を変形する手法も変形構造が非常に複雑になりプリント配線板とケーブルの実装作業における作業性が悪化する、という問題がある。また、例え導電面が形成できたとしても、信号線のコネクタへの挿入工程上、信号線がある程度の余長を有していることを必要とするため、その余長分は「たるみ」として導電面から離れてしまう。そのために、放射ノイズを十分に抑制できないという問題がある。

プリント配線板上の回路を金属筐体に接地するときなどに利用する電気信号伝送ケーブルを安価に構成すると共に、十分に放射ノイズを抑制できるようにする。

本発明による電気信号伝送ケーブルは、信号線の両端部または信号線方向の間の一部に絶縁被膜などの絶縁体を介して導電面を一体にして結合した、所定の長さと幅を有し、かつプリント配線板または金属シャーシとの接続手段を有したシールド部を設けたことを特徴とする。

本発明による電気信号伝送ケーブルの実装構造は、上記ケーブルのシールド部の導電面の一端をプリント配線板の接地用導電面又は金属筐体に接続し、他端を異なるプリント配線板の接地用導電面又は金属筐体の接続することを特徴とする。

請求項１、２、３によれば、信号線を流れる電流と帰還電流とを可能な限り近づけることができる。即ち信号線を流れる電流によって発生する磁界が、帰還電流によって発生する磁界によって打ち消されるので、その放射ノイズを十分に抑制することができる。

請求項４によれば、信号線の片面の幅全体より導電面の幅が広いため、例えば
端の信号線に最も高速な信号が伝送されている場合でも、信号線直下の最も近接した位置に導電面が存在し、これが帰還経路として有効に機能するため、放射ノイズの抑制効果をより高めることが出来る。
請求項５によれば、信号線を囲むようにして導電面が形成されているので放射ノイズの抑制効果を十分に高めることができる。

請求項６によれば、プリント配線板を金属筐体に接続して接地するとき、又は異なるプリント配線板の間を接続するときに、放射ノイズの抑制効果が十分に高い本発明による電気信号伝送ケーブルを用いることができる。従って複雑な構成になっていても放射ノイズが十分に抑制された製品が得られる。

また、請求項７によれば、プリント配線板を金属筐体に接続して接地するとき、又は異なるプリント配線板の間を接続するときに、多点接続によって放射ノイズの抑制効果がより高い本発明による電気信号伝送ケーブルを用いることができる。従って複雑な構成になっていても放射ノイズが十分に抑制された製品が得られる。

また、請求項８によれば、プリント配線板を金属筐体に接続して接地するとき、又は異なるプリント配線板の間を接続するときに、面接続によって放射ノイズの抑制効果がさらに高い本発明による電気信号伝送ケーブルを用いることができる。従って複雑な構成になっていても放射ノイズが十分に抑制された製品が得られる。

信号線が絶縁被膜に覆われた電気信号伝送ケーブルの両端部に、導電面を回りから囲んで一体にして結合したシールド部を設ける。シールドしていない部分を金属筐体に沿わせて配置すると共に、シールド部の導電面の一端をプリント配線板の接地用導電面に接続し、他端を金属筐体に接続する。このように構成することにより、プリント配線板上の回路を、金属筐体との接続部で放射ノイズを発生することなく接地できる。

図１は本発明による電気信号伝送ケーブルを金属筐体１０に沿わせて配置すると共に、プリント配線板２０と接続するときの実装構造の典型例を図示したものである。本発明によるケーブルは、導電性材料で形成されている信号線３１を絶縁材料で形成されている被覆３２が覆っている。またケーブルの端部には、被膜３２の外側を更に導電性材料（導電面）で覆って一体化しているシールド部３３が形成されている。シールド部３３の導電面はプリント配線板２０の接地用導電面２１と金属筐体１０に接続される。この接続方法についてはケーブルの側面に引き出されたシールド部固定用ビス穴３４又は３５にビス３６を取り付けることで、それぞれプリント配線板２０の接地用導電面２１又は金属筐体１０に接続される構成になっている。従って、シールド部３３においてもケーブルを流れる電流４２に対して導電面を流れる帰還電流４３が、ケーブルが金属筐体１０に沿わせて配設された位置におけるケーブルを流れる電流４０と帰還電流４１程度に十分近接している。そのために効果的に放射ノイズを抑制することが可能である。

本発明では、信号線３１とシールド部の導電性材料は絶縁被膜の厚さである0.05〜1.0ｍｍまで近接させて一体化することにより、十分に放射ノイズを抑制することができる。

なお、シールド部の接続構造については本実施例のように確実な電気的導通の取れるビスをなど用いて多点で接続するのが望ましいが、金属筐体、プリント配線板それぞれの接続点において一点で接続することも可能である。

実施例１と異なる点についてのみ図２をもとに説明する。電気信号伝送ケーブルのシールド部３３の導電面は、ケーブルの片側面にのみ一体にして結合されている。またシールド部３３の導電面を導電性クランプ部材１３によって該金属筐体１０と電気的導通をとりながら面接続で固定すると共に、導電性クランプ部材２６によって該プリント配線板２０の接地用導電面２１と電気的導通をとりながら面接続で固定する実装構造としている。

この構成によれば、ビス止め等の煩雑な工程を経ずにケーブルの実装が導電性クランプ材にはめ込むだけでよいので、作業工程が簡素化されるという付随的な効果も発生する。また、放射ノイズ抑制効果についても、帰還電流経路のインピーダンスが若干高くなるが、ケーブルを流れる電流と帰還電流の距離は変わらないため、実施例１とほぼ同等の効果を得ることが可能である。

実施例１乃至２と異なる点についてのみ図３をもとに説明する。図３の電気信号伝送ケーブルは、前記実施例２と同様に金属筐体１０側の片側の面にシールド部３３の導電面を結合している。この導電面のケーブル長手方向の両端部に、粘着性且つ導電性のある接着剤を塗布、又はその他の方法で形成した接着面３７、３８を有することを特徴としている。そして、金属筐体１０上に前記接着面３７、３８と電気的接続のとれるシールド接着用導電面１４を形成し、かつプリント配線板２０上に接地用導電面２１と接続されたシールド接着用導電面２７を形成する。そのシールド接着用導電面１４、２７に対して接着面３７、３８を貼り付けシールド部３３を固定することにより、安価且つ安易に実施例１乃至２と同等の放射ノイズ抑制効果を有する実装構造を構成することが可能である。

また、高速信号が概ね中央付近の信号線だけを伝送する場合においては、図４のようにシールド部３３の導電面は、信号伝送ケーブル３２の中央だけに形成されていても十分有効な放射ノイズ抑制効果を有し、この場合は導電面形成面積が減るため安価に構成することが可能である、という付随的効果も得られる。

また、図５のようにシールド部３３の導電面の幅が信号伝送ケーブル３２の幅と同じまたはそれ以上であることで、高速信号を最も端の信号線で伝送する場合においても十分有効な放射ノイズ抑制効果を有する。

実施例１〜３ではプリント配線板と金属筐体とを接続するものとして説明してきたが、これに限定されるものではない。例えば図６に示すように第一の金属筐体１０と、高さの異なる第二の金属筐体５０との間を接続する場合や、図７に示すように２つのプリント配線板２０、６０の間を接続する場合にも利用できる。

本発明の実施例１による電気信号伝送ケーブルと、これを用いてプリント配線板と金属筐体とを接続する実装構造を示す斜視図である。本発明の実施例２による電気信号伝送ケーブルと、これを用いてプリント配線板と金属筐体とを接続する実装構造を示す斜視図である。本発明の実施例３による電気信号伝送ケーブルと、これを用いてプリント配線板と金属筐体とを接続する実装構造を示す斜視図である。本発明の実施例３による電気信号伝送ケーブルと、これを用いてプリント配線板と金属筐体とを接続する実装構造を示す斜視図である。本発明の実施例３による電気信号伝送ケーブルと、これを用いてプリント配線板と金属筐体とを接続する実装構造を示す斜視図である。本発明の実施例３による電気信号伝送ケーブルと、これを用いて２つの金属筐体を接続する実装構造を示す斜視図である。本発明の実施例３による電気信号伝送ケーブルと、これを用いて２つのプリント配線板を接続する実装構造を示す斜視図である。従来の電気信号伝送ケーブルと、これを用いてプリント配線板と金属筐体とを接続する実装構造を示す斜視図である。従来の電気信号伝送ケーブルと、これを用いて２つの金属筐体を接続する実装構造を示す斜視図である。

符号の説明

１０、５０金属筐体
１１金属筐体の折り曲げ部
１３導電性クランプ材
１４、２７、５７シールド接着用導電面
２０、６０プリント配線板
２１接地用導電面
２２信号線
２３配線板取り付け用ランド
２４ビス
２５コネクタ
２６導電性クランプ材
３１ケーブルの信号線
３２ケーブルの絶縁被膜
３３シールド部
３４、３５シールド部固定用ビス穴
３６ビス
３７、３８導電性接着面
４０、４２、４４ケーブルを流れる電流
４１、４３、４５帰還電流又は鏡像電流

Claims

信号線の両端部または信号線方向の間の一部に、絶縁体を介して導電面を一体にして結合した、所定の長さと幅を有し、かつプリント配線板または金属シャーシとの接続手段を有したシールド部を設けたことを特徴とする電気信号伝送ケーブル。
信号線と導電面との距離は絶縁体の厚さであることを特徴とする請求項１記載の電気信号伝送ケーブル。
信号線と導電面との最大距離は1.0ｍｍ以下であることを特徴とする請求項２記載の電気信号伝送ケーブル。
導電面の幅が信号線の片面の幅より大きく設けられたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電気信号伝送ケーブル。
導電面が信号線を覆うように結合したことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電気信号伝送ケーブル。
請求項１乃至請求項５に記載のいずれか一つの電気信号伝送ケーブルのシールド部の導電面の一端をプリント配線板の接地用導電面又は金属筐体に接続し、他端を異なるプリント配線板の接地用導電面又は金属筐体に接続することを特徴とする電気信号伝送ケーブルの実装構造。
請求項１乃至請求項５に記載のいずれか一つの電気信号伝送ケーブルのシールド部の導電面の一端と、プリント配線板の接地用導電面又は金属筐体間の接続が多点接続であることを特徴とする電気信号伝送ケーブルの実装構造。
請求項１乃至請求項５に記載のいずれか一つの電気信号伝送ケーブルのシールド部の導電面の一端とプリント配線板の接地用導電面又は金属筐体間の接続が面接続であることを特徴とする電気信号伝送ケーブルの実装構造。