JP2005354058A - Ｅｍｃシールド共振減衰を実現するための方法およびコンポーネント - Google Patents

Ｅｍｃシールド共振減衰を実現するための方法およびコンポーネント Download PDF

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Abstract

【課題】 プリント回路基板のＥＭＣシールド共振減衰を実現するための方法お
よびコンポーネントを提供すること。
【解決手段】 このＥＭＣシールド共振減衰コンポーネント１００は、直列結合
に形成され、シールド筐体１０８内に収容されたコンデンサ１０２および抵抗器
１０６を含む。プリント回路基板への接続のために、１対の同軸パッド１０４、
１１０が設けられる。コンデンサおよび抵抗器の直列結合は、１対の同軸パッド
のうちの第１のパッドとシールド筐体の内壁との間に接続される。シールド筐体
は、直列コンポーネントを通り、その１対の同軸パッドのうちの第２のパッドへ
のリターン電流経路を提供する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、一般に、データ処理分野に関し、詳細には、電磁適合性（ＥＭＣ）
シールド共振減衰（electromagnetic compatibility shielded resonance
damping）を実現するための方法およびコンポーネントに関する。
現在、回路基板の主平面同士の間で発生するボード共振の減衰には問題がある。
伝統的に、特定の中間周波数範囲の場合、共振を減衰させ、さらに配置されたモ
ジュール用の何らかの局部蓄積を設けようとして、格子パターンになるように減
結合コンデンサが追加される。
このような減結合コンデンサは主にリアクティブ・コンポーネントであるので、
共振エネルギを放散するために、約５オーム以下の直列抵抗が必要である。
ボード周縁部のエッジに０８０５サイズの抵抗器を本質的に配置する散逸エッ
ジ終端（dissipative edge termination：ＤＥＴ）配置が開発されているが、既
知のＤＥＴ配置には、異なる直流電位の隣接パワー・プレーンを減衰できるよう
にするために必要な減結合コンデンサが欠けている。
プリント回路基板用のＥＭＣシールド共振減衰を実現するための効果的なメカ
ニズムが必要である。
ＥＭＣシールドという用語は、電磁干渉（ＥＭＩ）、電気伝導または接地ある
いはその両方、コロナ・シールド、無線周波数干渉（ＲＦＩ）シールド、および
静電気放電（ＥＳＤ）保護を含み、それらと区別なく使用される。
本明細書および特許請求の範囲で使用するプリント回路基板またはＰＣＢとい
う用語は、電気コンポーネントを電気的に接続するために使用する１枚の基板ま
たは複数層（多層）の基板を意味し、一般に、回路カード、プリント回路カード、
プリント配線カード、およびプリント配線板を含む。
本発明の主な目的は、プリント回路基板のＥＭＣシールド共振減衰を実現する
ための方法およびコンポーネントを提供することにある。本発明のその他の重要
な目的は、実質的に負の影響がなく、従来技術の配置の欠点の多くを克服するよ
うな、ＥＭＣシールド共振減衰を実現するための方法およびコンポーネントを提
供することにある。
簡単に言えば、プリント回路基板のＥＭＣシールド共振減衰を実現するための
方法およびコンポーネントが提供される。このＥＭＣシールド共振減衰コンポー
ネントは、直列結合に形成され、シールド筐体内に収容されたコンデンサおよび
抵抗器を含む。プリント回路基板への接続のために、１対の同軸パッドが設けら
れる。コンデンサおよび抵抗器の直列結合は、１対の同軸パッドのうちの第１の
パッドとシールド筐体の内壁との間に接続される。シールド筐体は、直列コンポ
ーネントを通って、１対の同軸パッドのうちの第２のパッドに至るリターン電流
経路を提供する。
上記その他の目的および利点とともに本発明は、添付図面に図示した本発明の
好ましい諸実施形態に関する以下の詳細な説明から最も良く理解することができ
る。
次に添付図面を参照すると、図１、図２、および図３には、好ましい一実施形
態により表面実装部品（ＳＭＤ）パッケージを含む、例示的なＥＭＣシールド共
振減衰コンポーネント１００が示されている。ＥＭＣシールド共振減衰コンポー
ネント１００は、従来の０８０５サイズ・パッケージより小さいパッケージとし
て実現されるように配置されている。
図１および図２に示す通り、ＥＭＣシールド共振減衰コンポーネント１００は、
一般に中心に位置する第１の同軸パッド１０４と抵抗器１０６の一方の側との間
に接続された直列コンデンサ１０２を含む。抵抗器１０６は抵抗バルク材で形成
される。コンデンサ１０２と抵抗器１０６は、シールド筐体１０８内に収容され
ている。
シールド接続を提供する第２の同軸バイア・パッド１１０は、第１の同軸パッ
ド１０４を取り囲み、シールド筐体１０８に接続されている。同軸バイア・パッ
ド１１０は、第１の同軸パッド１０４から厳密に間隔が開けられている。コンデ
ンサ１０２は間隔を開けた複数の平行板１１２を含む。バルク抵抗器１０６のコ
ンデンサ接続とは反対の側は、シールド筐体１０８の内壁１１４上で終端する。
シールド筐体１０８は、直列接続のコンデンサ１０２および抵抗器１０６からシ
ールド接続同軸バイア・パッド１１０に電流を戻す。
ＥＭＣシールド共振減衰コンポーネント１００は、パッド１０４、１１０によ
って規定される１ポート同軸バイア構造によってプリント回路基板に接続するこ
とができる直列結合のコンデンサ１０２および抵抗器１０６を提供する。
好ましい実施形態の特徴によれば、同じシールド筐体１０８内で抵抗器１０６
とコンデンサ１０４を統合すると、個別デバイスのためのボード上の面積が最小
限になる。従来の配置では、プリント回路基板表面にバイアをもたらす処置は、
密閉されたプリント回路基板プレーンのシールドの完全性を破るものである。局
部エネルギ蓄積のために減結合が必要であるが、減結合コンデンサ自体からの放
射を測定することは一般的なことである。シールド筐体１０８は、抵抗器１０６
とコンデンサ１０４の結合が放射物を放射することを実質的に防止する、抵抗器
１０６およびコンデンサ１０４の周りの外側シールドを規定する。
好ましい実施形態の特徴によれば、ＥＭＣシールド共振減衰コンポーネント１
００は、たとえば、＋Ｖ電圧から接地電圧電位、−Ｖ電圧から＋Ｖ電圧、および
接地１から接地２を含む、種々の値の電圧プレーンで使用することができ、１つ
の電圧プレーンはそれぞれパッド１０４、１１０に接続される。複数のＥＭＣシ
ールド共振減衰コンポーネント１００は、たとえば、格子パターンでのまたはＰ
ＣＢ周縁部の周りでの共振放射を軽減させ、フェンス・パターンによりボード・
エッジ放射を制限し、抵抗器とコンデンサの従来のより大きい非シールド個別結
合を置き換えながら何らかの減結合を提供するように、プリント回路基板上に有
利に配置される。
好ましい実施形態の特徴によれば、従来技術を超えて提供される主な利点の１
つは、同軸パッド接点１０４、１１０の同軸バイア構造を備えたシールド筐体１
０８を使用する完全かつ連続的なパッケージング・ソリューションを形成する能
力である。ＥＭＣシールド共振減衰コンポーネント１００により、外部放射およ
び同軸バイア構造１０４と接合する回路基板内の関連バイア構造からの放射に対
してノーマル・モードおよびコモン・モードの電流用の回路電流経路全体をシー
ルドすることができる。コンデンサ１０２と直列にバルク抵抗器１０６を同軸パ
ッケージングすることにより、電流は、外部バリアを規定し、同軸パッド接点１
１０の外側エッジ１２０に戻る低インダクタンス経路を提供する、シールド筐体
１０８の内壁１１４、１１６、１１８によって規定された経路に沿って戻ること
ができる。ＥＭＣシールド共振減衰コンポーネント１００は、物理的に小さくコ
ンパクトな抵抗器およびコンデンサの構造を提供し、これにより、より高速のデ
ィジタルおよびＲＦ応用例のために有効動作周波数を増加することができる。こ
れは、ますます小さくなった構造が動作波長に関して電気的にますます小さくな
るからである。これは、いかなるパッケージング共振も、関心のある周波数より
高い周波数へ移動させる。
ＥＭＣシールド共振減衰コンポーネント１００のコンデンサ１０２は、空気、
ＮＰＯ、Ｘ７Ｒ、Ｘ５Ｒ、Ｃ０Ｇ、ＹＴＶなどの単一誘電材料でコンデンサ１０
２の平行板１１２を取り囲んで、実現することができる。平行板１１２のうちの
第１の１つおきの平行板は、第１の同軸パッド１０４を形成するかまたはそれに
接続された中央支持部１２２から外方に延びており、中央支持部１２２は、抵抗
器１０６によって担持される支持部材１２４によって支持された第２の１つおき
の平行板１１２から間隔を開けられている。この誘電材料は電気の不良導体であ
るが、エネルギを蓄えることができる効率の良い静電界支持部であり、コンデン
サ１０２において特に有用である。単一誘電材料は、表面実装セラミック・コン
デンサのメーカも幅広く採用している。ＥＭＣシールド共振減衰コンポーネント
１００のコンデンサ１０２を形成するために、様々な従来の材料を使用すること
ができる。たとえば、様々な金属チタン酸塩ならびにモディファイアおよびシフ
タを含む焼成セラミック粉末などのセラミック材料またはガラス・フリット材料
を使用して、平行板１１２を形成することができる。パラジウムおよび銀または
ニッケルで形成された電極を使用することができ、銀およびガラス・フリット、
銅およびガラス・フリット、ニッケルまたは錫で形成されたコンデンサ終端を使
用して、コンデンサ１０２を形成することができる。
好ましい実施形態の特徴によれば、同じ小型構造１０８内に抵抗器１０６とコ
ンデンサ１０２をパッケージングすることにより、ボード共振を除去するために
必要なレベルまでボードを改造または特徴付けすることができ、プリント回路基
板を全体的に変更せずにコスト削減を行うことができる。
好ましい諸実施形態の特徴によれば、プリント回路基板上に個々の非シールド
抵抗器およびコンデンサを配置することよりも、ＥＭＣシールド共振減衰コンポ
ーネント１００によって規定された単体シールド構造の方が具体的な恩恵がある。
ＥＭＣシールド共振減衰コンポーネント１００は、コンデンサ１０２と抵抗器
１０６を１つの小型パッケージング筐体１０８に収容することにより、サイズお
よびインダクタンスを最小限にするように設計された特定の構造を含む。これに
より、周波数応答が最大になり、コンポーネント１００をより大きい周波数範囲
においてより有効なものにすることができる。
また、ＥＭＣシールド共振減衰コンポーネント１００のサイズを最小限にする
と、プリント回路基板上で占める空間が小さくなり、これらのコンポーネント１
００同士をより接近して配置することができ、それにより、プリント回路基板に
おける分散応答がさらに増大する。プリント回路基板上の例示的なパターンにつ
いては、図６および図７に関して例示し説明する。
また、ＥＭＣシールド共振減衰コンポーネント１００のシールド筐体１０８は、
リターン電流経路になるように設計されている。シールド筐体１０８は、導電性
材料、たとえば、銅、ニッケルめっき鋼材で形成される。これにより、ＥＭＣシ
ールド共振減衰コンポーネント１００のシールド筐体１０８は、同軸終端として
作用し、コンポーネント内に放射物を効果的に自己収容し放散することができる。
標準コンポーネントの上に個別のシールドを配置しようとすると、外周部の周り
に複数の追加バイアが必要になると思われ、このようなシールドはさらに広いプ
リント基板空間を占めることになるであろう。また、このような配置は、放射さ
れたリターン電流のループ・エリアを増加し、シールドの完全性を損なうことに
なるであろう。
ＥＭＣシールド共振減衰コンポーネント１００の同軸パッド１０４およびシー
ルド接続パッド１１０によって規定された構造または同軸ポートは、同軸バイア
構造への接続によって、ループ・エリア最小化という恩恵を促進し、インダクタ
ンスを最小限にすることができる。
図示の通り、ＥＭＣシールド共振減衰コンポーネント１００は１つの同軸ポー
トのみを有する。しかし、シールド内部の様々な回路または集積回路構造ととも
に、任意の範囲の複数同軸ポート・シールド・コンポーネントを含むように拡張
可能である。
本発明は、ＥＭＣシールド共振減衰コンポーネント１００の図示した構成に限
定されないことを理解されたい。たとえば、コンデンサ１０２および抵抗器１０
６は、様々な形状およびサイズのものが可能である。
本発明は、パッド１０４、１１０によって規定された単一同軸ポートを備えた
ＥＭＣシールド共振減衰コンポーネント１００の図示した構成に限定されないこ
とを理解されたい。たとえば、デュアル・ポート接続用のデュアル・ポート配置
を備えた、他の例示的なＥＭＣシールド共振減衰コンポーネントについては、図
４および図５に関して例示し説明する。本発明のＥＭＣシールド共振減衰コンポ
ーネントは、プリント回路基板へのＮポート接続を備えたＮポートを包含するよ
うに拡張することができる。このような拡張実施形態は完全に密閉されたシール
ド・パッケージとともに能動または受動回路を構成し、そのそれぞれは好ましい
実施形態のパッド１０４、１１０によって規定された同軸パッド構造を含み、放
射物を効果的に収容し、より高い周波数の場合に高速の内部リターン電流経路を
提供する。
次に図４および図５を参照すると、好ましい一実施形態による表面実装デバイ
ス（ＳＭＤ）パッケージングを含む、他の例示的なＥＭＣシールド共振減衰２ポ
ート・コンポーネント４００が示されている。ＥＭＣシールド共振減衰２ポー
ト・コンポーネント４００は、第１のポートの一般に中心に位置するそれぞれの
第１の同軸パッド４０４に接続され、抵抗器４０６と直列に接続されたコンデン
サ４０２を含む。抵抗器４０６は抵抗バルク材で形成され、コンデンサ４０２を
支持する。直列接続のコンデンサ４０２と抵抗器４０６はシールド筐体４０８内
に収容されている。
ＥＭＣシールド共振減衰２ポート・コンポーネント４００は１対の同軸パッド
構造を含み、そのそれぞれは単体のシールド筐体４０８内に収容された好ましい
実施形態の１対の同軸バイア・パッド４０４、４１０によって規定される。コン
デンサ４０２と抵抗器４０６の直列結合は、２つのポートのそれぞれの同軸バイ
ア・パッド４０４にそれぞれ結合されている。シールド接続を提供するそれぞれ
の第２の同軸バイア・パッド４１０は、それぞれの同軸パッド４０４を取り囲み、
シールド筐体４０８に接続されている。同軸バイア・パッド４１０は、同軸パッ
ド４０４から厳密に間隔が開けられている。
シールド筐体４０８は、直列接続のコンデンサ４０２および抵抗器４０６から
シールド接続同軸バイア・パッド４１０に電流を戻す。それぞれのコンデンサ４
０２と直列にそれぞれのバルク抵抗器４０６を同軸パッケージングすることによ
り、電流は、外部バリアを規定し、且つ同軸パッド接点４１０に戻る低インダク
タンス経路を提供するシールド筐体４０８の内壁４１４、４１６、４１８によっ
て規定された経路に沿って戻ることができる。
コンデンサ４０２は間隔を開けた複数の平行板４１２を含む。平行板４１２の
うちの第１の１つおきの平行板は、第１の同軸パッド４０４を形成するかまたは
それに接続された中央支持部４２２から外方に延びており、中央支持部４２２は、
抵抗器４０６によって担持される支持部材４２４によって支持された第２の１つ
おきの平行板４１２から間隔を開けられている。バルク抵抗器４０６のコンデン
サ接続とは反対の側は、中央の細長い導体４３０上で終端する。第２のポートの
同軸パッド４０４は、抵抗器４０６によって担持され、抵抗器４０６に電気的に
接続された中央の細長い導体４３０と一体に形成されるかまたはそれに接続され
ている。
図６および図７も参照すると、好ましい実施形態によるＥＭＣシールド共振減
衰コンポーネント１００とともに使用するための例示的なプリント回路基板レイ
アウト５００、６００が示されている。
プリント回路基板５００は複数の同軸バイア構造５０４の格子５０２を含み、
それぞれは図６に示す通り、１つのＥＭＣシールド共振減衰コンポーネントと係
合するためのものである。
図７のプリント回路基板６００は、複数の同軸バイア構造６０４のエッジまた
は周縁ステッチ・パターン６０２を含み、それぞれはエッジ放射を制限するため
のフェンスを形成する１つのＥＭＣシールド共振減衰コンポーネント１００と係
合するためのものである。
図面に示した本発明の諸実施形態の詳細に関して本発明を説明してきたが、こ
れらの詳細は、特許請求の範囲で請求した本発明の範囲を制限するものではない。
好ましい実施形態により配置された例示的なＥＭＣシールド共振減衰コンポーネントの内部の詳細を示すために切り取られた斜視図であって、一定の縮尺で示されていない斜視図である。 好ましい実施形態による図１のＥＭＣシールド共振減衰コンポーネントの側面図であって、一定の縮尺で示されていない側面図である。 好ましい実施形態による図１のＥＭＣシールド共振減衰コンポーネントの平面図であって、一定の縮尺で示されていない平面図である。 好ましい実施形態により配置されたＮポート・コンポーネントの一例として、他の例示的なＥＭＣシールド共振減衰２ポート・コンポーネントを示す平面図であって、一定の縮尺で示されていない平面図である。 好ましい実施形態により配置された図４の例示的なＥＭＣシールド共振減衰コンポーネントの側面図であって、一定の縮尺で示されていない側面図である。 好ましい実施形態による図１のＥＭＣシールド共振減衰コンポーネントとともに使用するための例示的なプリント回路基板レイアウトを示す図である。 好ましい実施形態による図１のＥＭＣシールド共振減衰コンポーネントとともに使用するための例示的なプリント回路基板レイアウトを示す図である。
符号の説明
１００：ＥＭＣシールド共振減衰コンポーネント
１０２：コンデンサ
１０４：同軸パッド
１０６：抵抗器
１０８：シールド筐体
１１０：同軸バイア・パッド
１１２：平行板
１１４：内壁
１１６：内壁
１１８：内壁
１２０：外側エッジ
１２２：中央支持部
１２４：支持部材




13

Claims (20)

  1. プリント回路基板のＥＭＣシールド共振減衰を実現するためのコンポーネント
    であって、
    直列結合に形成されるコンデンサおよび抵抗器と、
    前記コンデンサおよび前記抵抗器の前記直列結合を収容するシールド筐体と、
    前記プリント回路基板への接続のための１対の同軸パッドと、
    を有し、
    前記コンデンサおよび前記抵抗器の前記直列結合が、前記１対の同軸パッドの
    うちの第１のパッドと前記シールド筐体の内壁との間に接続され、
    前記シールド筐体が、前記１対の同軸パッドのうちの第２のパッドへのリター
    ン電流経路を提供する、
    ＥＭＣシールド共振減衰を実現するためのコンポーネント。
  2. 前記コンデンサが、複数の平行板と、前記コンデンサを取り囲む誘電材料とを
    含む、請求項１に記載のコンポーネント。
  3. 前記誘電材料が、空気、ＮＰＯ、Ｘ７Ｒ、Ｘ５Ｒ、Ｃ０Ｇ、およびＹＴＶを含
    む誘電材料のグループのうちの選択された１つを含む、請求項２に記載のコンポ
    ーネント。
  4. 前記コンデンサが、前記１対の同軸パッドのうちの前記第１のパッドと前記抵
    抗器との間に接続される、請求項１に記載のコンポーネント。
  5. 前記シールド筐体が、同軸バイア構造への接続のための表面実装デバイス（Ｓ
    ＭＤ）パッケージを提供し、前記同軸バイア構造が前記同軸パッドに接続される、
    請求項１に記載のコンポーネント。
  6. 前記シールド筐体が、銅、ニッケルめっき鋼材を含む導電性材料のグループの
    うちの選択された１つで形成される、請求項１に記載のコンポーネント。
  7. 前記１対の同軸パッドのうちの前記第１のパッドと前記第２のパッドが間隔を
    開けられ、前記第２のパッドが前記第１のパッドを取り囲む、請求項１に記載の
    コンポーネント。
  8. 前記抵抗器がバルク抵抗材料で形成される、請求項７に記載のコンポーネント。
  9. 前記１対の同軸パッドが前記プリント回路基板の同軸バイア構造に接続される、
    請求項１に記載のコンポーネント。
  10. 前記リターン電流経路が前記シールド筐体の内壁に沿って設けられる、請求項
    １に記載のコンポーネント。
  11. 前記コンデンサおよび前記抵抗器の前記直列結合が、前記１対の同軸パッドと
    整列して形成される、請求項１に記載のコンポーネント。
  12. 前記同軸パッドが前記プリント回路基板の同軸バイア構造に接続され、それに
    より、前記プリント回路基板の面積が最小限になる、請求項１に記載のコンポー
    ネント。
  13. ＥＭＣシールド共振減衰コンポーネントによってプリント回路基板のＥＭＣシ
    ールド共振減衰を実現するための方法であって、
    コンデンサおよび抵抗器を直列結合に形成するステップと、
    前記コンデンサおよび前記抵抗器の前記直列結合をシールド筐体に収容するス
    テップと、
    前記プリント回路基板への接続のために１対の同軸パッドを設けるステップと、
    前記コンデンサおよび前記抵抗器の前記直列結合を前記１対の同軸パッドのう
    ちの第１のパッドと前記シールド筐体の内壁との間に接続するステップと、
    前記シールド筐体によって前記１対の同軸パッドのうちの第２のパッドへのリ
    ターン電流経路を提供するステップと、
    を有する、ＥＭＣシールド共振減衰を実現するための方法。
  14. 複数の前記ＥＭＣシールド共振減衰コンポーネントを前記プリント回路基板上
    に選択したパターンで設けるステップを含む、請求項１３に記載の方法。
  15. 前記選択したパターンが格子パターンである、請求項１４に記載の方法。
  16. 前記選択したパターンが前記プリント回路基板の周りの周辺エッジ・パターン
    とである、請求項１４に記載の方法。
  17. プリント回路基板のＥＭＣシールド共振減衰を実現するためのコンポーネント
    であって、
    前記プリント回路基板への接続のための１対の同軸パッドと、
    複数の平行板を含み、前記１対の同軸パッドのうちの第１のパッドに接続され
    たコンデンサと、
    前記コンデンサに直列に接続された抵抗器と、
    前記コンデンサおよび前記抵抗器を収容するシールド筐体であって、前記１対
    の同軸パッドのうちの第２のパッドに接続され、前記抵抗器が前記シールド筐体
    の内壁によって担持されるシールド筐体と、
    を有し、前記シールド筐体が、前記１対の同軸パッドのうちの前記第２のパ
    ッドへのリターン電流経路を提供する、
    ＥＭＣシールド共振減衰を実現するためのコンポーネント。
  18. 前記同軸パッド同士が間隔を開けられ、前記第２のパッドが前記第１のパッド
    を取り囲む、請求項１７に記載のコンポーネント。
  19. 前記シールド筐体が、同軸バイア構造への接続のための表面実装デバイス（Ｓ
    ＭＤ）パッケージを提供し、前記同軸バイア構造が前記同軸パッドに接続される、
    請求項１７に記載のコンポーネント。
  20. 選択したパターンで前記プリント回路基板に接続された複数の前記ＥＭＣシー
    ルド共振減衰コンポーネントを含む、請求項１７に記載のコンポーネント。
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