JP2009094119A - Ｅｍｉ吸収部品およびｅｍｉ吸収方法 - Google Patents

Abstract

【課題】プリント基板あるいは半導体集積回路の製造時に予め搭載パターンや構造等による対策を施すこと無く、予期せぬＥＭＩに対しても、簡単に安価に対策を施すことができるＥＭＩ吸収部品を提供する。
【解決手段】電磁エネルギーを吸収する第１の手段と、前記第１の手段で吸収した電磁エネルギーを伝送する第２の手段と、前記第１の手段で吸収した電磁エネルギーを他のエネルギーに変換する第３の手段とで構成される電子回路を有するＥＭＩ吸収部品であって、前記第１の手段、前記第２の手段、および前記第３の手段のうち、少なくとも２つ以上の手段が同一の構成要素内に構成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子装置に用いる半導体素子が搭載された電子回路および電子部品に関し、特にＥＭＩ（Electro Magnetic Interference：電磁妨害）を抑制するための電子回路および電子部品に適用して有効な技術に関するものである。

電子装置のＥＭＩ低減を行う方法として、ＥＭＩフィルタ等の対策部品を用いる方法がとられている。また、プリント基板あるいは半導体集積回路においては、特開２００１−２４３３４号公報（特許文献１）や、特開２００６−９３５５４号公報（特許文献２）などに、パターンや構造等によりＥＭＩ低減を行う方法が開示されている。
特開２００１−２４３３４号公報 特開２００６−９３５５４号公報

ＥＭＩ低減対策において、ＥＭＩフィルタ等の対策部品を用いる場合も、プリント基板あるいは半導体集積回路のパターンや構造等による場合も、予め製造時にパターンや構造等を作り込んでおく必要があり、製造後の予期せぬＥＭＩに対しては対策を施すことができないという課題がある。

そこで本発明の目的は、上記課題を解決する為に、プリント基板あるいは半導体集積回路の製造時に予め搭載パターンや構造等による対策を施すこと無く、予期せぬＥＭＩに対しても、簡単に安価に対策を施すことができるＥＭＩ吸収部品およびＥＭＩ吸収方法を提供することにある。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。

本発明の代表的な実施の形態によるＥＭＩ吸収部品は、電磁エネルギーを吸収する手段と、吸収した電磁エネルギーを伝送する手段と、吸収した電磁エネルギーを他のエネルギーに変換する手段とで構成される電子回路を有し、これら手段のうち、少なくとも２つ以上の手段が同一の構成要素内に構成されていることを特徴とするものである。

本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。

本発明の代表的な実施の形態によれば、ＥＭＩフィルタ等の対策部品の必要が無く、また、プリント基板あるいは半導体集積回路にＥＭＩ対策用のパターンや構造等を施す必要が無い。よって、コストを抑えられ、製造後の予期せぬＥＭＩに対しても簡単に対策を施すことが可能となる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一部には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。

＜概要＞
放射電力Ｐｒ［Ｗ］の点放射源からｒ［ｍ］離れた場所の電界強度Ｅ［Ｖ／ｍ］は、次式で求められる。

つまり、放射電力Ｐｒを小さくすれば、遠方電界強度を小さくすることができる。その手段として、放射源近傍で放射電力を例えばループアンテナあるいはダイポールアンテナ等で吸収し、抵抗体等で熱等の電磁エネルギー以外のエネルギーに変換してやればよい。

この放射電力を吸収する手段と、吸収した放射電力を伝送する手段と、放射電力を電磁エネルギー以外のエネルギーに変換する手段とを例えばシート状あるいは１つの部品にしておけば、それを放射源近傍に設置するだけで遠方電界強度を低減でき、プリント基板あるいは半導体集積回路の製造時にパターンや構造等を予め施す必要がなく、また予期せぬＥＭＩに対しても対策をとることができる。

＜実施の形態１＞
以下、図１、図２を用いて本発明の実施の形態１であるＥＭＩ吸収部品について説明する。図１は本実施の形態のＥＭＩ吸収部品の実装状態を示した図である。図２は本実施の形態のＥＭＩ吸収部品における基本ユニットの構成を示した図である。

図２に示す基本ユニットは、電磁エネルギーを吸収する為のループアンテナ５と、吸収した電磁エネルギーを熱エネルギーに変換する為のチップ抵抗８とを有し、これらが、吸収した電磁エネルギーを伝送する為の導線により接続されている。さらに、目的の周波数で共振させて電磁エネルギーを効率よく吸収する為にループアンテナ５に直列接続された共振周波数調整用のチップコンデンサ７と、インピーダンス整合用にループアンテナ５に並列接続されたチップインダクタ６とを有する構成となっている。

この基本ユニットを、図１に示すようにポリイミドフィルム２上に中心を囲むように複数配置してシート状に成型し、このシートを、ＥＭＩ放射源となっているＬＳＩ（半導体集積回路）３を基本ユニット４が囲むように被せる。なお、基本ユニット４の共振周波数は、低減したいＥＭＩの周波数になるよう調整している。

ＥＭＩ放射源であるＬＳＩ３から放射される電磁エネルギーは、ＬＳＩ３の周りに配置された共振させたループアンテナ５により効率よく吸収され、チップ抵抗８で熱エネルギーに変換される。これにより、回路基板１におけるＥＭＩを低減することができる。

なお、基本ユニット４を配置したポリイミドフィルム２は、プリント基板、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルム等の材料でもよい。また、当然、基本ユニット４単体でもＥＭＩ放射源より放射される電磁エネルギーを熱エネルギーに効率よく変換することにより、ＥＭＩを低減する事ができる。さらに、ポリイミドフィルム２上に共振周波数をそれぞれ変えた複数の基本ユニット４を配置することにより、複数の周波数のＥＭＩを低減するＥＭＩ吸収部品とすることも可能である。

＜実施の形態２＞
以下、図３、図４を用いて本発明の実施の形態２であるＥＭＩ吸収部品について説明する。図３は本実施の形態のＥＭＩ吸収部品の実装状態を示した図である。図４は本実施の形態のＥＭＩ吸収部品における基本ユニットの構成を示した図である。

図４に示す基本ユニットは、電磁エネルギーを吸収する為のダイポールアンテナ１０と、吸収した電磁エネルギーを熱エネルギーに変換する為のチップ抵抗８とを有し、これらが、吸収した電磁エネルギーを伝送する為の導線により接続されている。さらに、目的の周波数で共振させて電磁エネルギーを効率よく吸収する為にダイポールアンテナ１０に直列接続された共振周波数調整用のチップインダクタ１１と、チップインダクタ１１に蓄えられたエネルギーを熱エネルギーとして消費する為のチップ抵抗１２とを有する構成となっている。

この基本ユニットを、実施の形態１と同様に、図３に示すようにポリイミドフィルム２上に配置してシート状に成型し、このシートを、ＥＭＩ放射源となっているＬＳＩ３を基本ユニット９が囲むように被せる。なお、基本ユニット９の共振周波数は、低減したいＥＭＩの周波数になるように調整している。また、吸収した電磁エネルギーを熱エネルギーに変換するチップ抵抗８と、ダイポールアンテナ１０とはインピーダンス整合されている。

ＥＭＩ放射源であるＬＳＩ３から放射される電磁エネルギーは、ＬＳＩ３の周りに配置されたダイポールアンテナ１０で効率よく吸収され、チップ抵抗８で熱エネルギーに変換される。これにより、回路基板１におけるＥＭＩを低減することができる。

なお、実施の形態１と同様に、基本ユニット９を配置したポリイミドフィルム２は、プリント基板、ＰＥＴフィルム等の材料でもよい。また、当然、基本ユニット９単体でもＥＭＩ放射源より放射される電磁エネルギーを熱エネルギーに効率よく変換することにより、ＥＭＩを低減する事ができる。さらに、ポリイミドフィルム２上に共振周波数をそれぞれ変えた複数の基本ユニット９を配置することにより、複数の周波数のＥＭＩを低減するＥＭＩ吸収部品とすることも可能である。

電磁エネルギーを吸収する手段として、実施の形態１ではループアンテナ５、本実施の形態ではダイポールアンテナ１０を用いているが、フラクタルアンテナや、他の電磁エネルギーを吸収する部材を用いたり、またこれらを混在させた構成とすることも当然可能である。また、実施の形態１および本実施の形態ともに、吸収した電磁エネルギーをチップ抵抗８を用いて熱エネルギーに変換しているが、例えば圧電素子を用いて運動エネルギーに変換したり、発光ダイオードを用いて光エネルギーに変換したり、またこれらを混在させた構成とすることも可能である。

＜実施の形態３＞
以下、図５を用いて本発明の実施の形態３であるＥＭＩ吸収部品について説明する。図５は本実施の形態のＥＭＩ吸収部品の実装状態を示した図である。

基板１３上に電磁エネルギーを吸収する為のコイル状のループアンテナ１４を形成し、共振周波数調整用のチップコンデンサ７、吸収した電磁エネルギーを熱エネルギーに変換するチップ抵抗８を直列接続し、インピーダンス整合用のチップインダクタ６を並列に接続して実装する。この基板１３をＬＳＩ（半導体集積回路）パッケージ１５の上面に貼り付け、ＬＳＩから放射される電磁エネルギーを吸収し、熱エネルギーに変換することによってＥＭＩを低減する。

なお、ループアンテナ１４を形成する基板１３には、プリント基板、ポリイミドフィルム、ＰＥＴフィルム等を用いることができる。

＜実施の形態４＞
以下、図６、図７を用いて本発明の実施の形態４であるＥＭＩ吸収部品について説明する。図６、図７は本実施の形態のＥＭＩ吸収部品の実装状態を示した図である。本実施の形態のＥＭＩ吸収部品は、コイル状のループアンテナ１４をＬＳＩパッケージ基板１６内に直接形成したものである。

図６に示すようにＬＳＩパッケージ基板１６の最下層、あるいは図７に示すようにＬＳＩパッケージ基板１６の内層にコイル状のループアンテナ１４を形成し、接続ピン１７を設けておく。ＬＳＩパッケージを実装する基板上でこの接続ピン１７に、熱エネルギーに変換する為のチップ抵抗、共振周波数調整用のチップコンデンサ、およびインピーダンス整合用のチップインダクタを接続し、チップコンデンサの容量を変化させて低減したいＥＭＩの周波数に共振周波数を調整する。これにより、ＬＳＩチップ１８で予期せぬＥＭＩが発生した場合でも、これを低減することができる。

このように、電磁エネルギーを変換する手段であるチップ抵抗を、電磁エネルギーを吸収する手段であるループアンテナ１４が実装されている構成要素であるＬＳＩパッケージ基板１６とは別の構成要素に実装することも可能である。

＜実施の形態５＞
以下、図８〜図１０を用いて本発明の実施の形態５であるＥＭＩ吸収部品について説明する。図８、図９は本実施の形態のＥＭＩ吸収部品の実装状態を示した図である。本実施の形態のＥＭＩ吸収部品は、コイル状のループアンテナ１９をＬＳＩ（半導体集積回路）チップ１８に直接形成したものである。

図８はＬＳＩチップ１８の最下面、図９はＬＳＩチップ１８の最上面にコイル状のループアンテナ１９を形成する場合を示したものである。このとき、熱エネルギーに変換する為の抵抗成分もＬＳＩチップ１８内に形成する。図１０に示すように、このＬＳＩチップ１８をＬＳＩパッケージ基板２０に実装してパッケージに収めるときに、共振周波数調整用のチップコンデンサを接続する為の接続ピン２１を用意しておく。接続ピン２１に接続するチップコンデンサの容量を変化させて低減したいＥＭＩの周波数に共振周波数を調整することにより、予期せぬＥＭＩに対しても効果的に低減を図ることができる。

＜実施の形態６＞
以下、図１１、図１２を用いて本発明の実施の形態６であるＥＭＩ吸収部品について説明する。図１１は本実施の形態のＥＭＩ吸収部品の実装状態を示した図である。図１２は本実施の形態のＥＭＩ吸収部品における基本ユニットの構成を示した図である。

図１２に示す基本ユニットは、電磁エネルギーを吸収する為のループアンテナ２５と、ループアンテナ２５上に配置された熱エネルギーに変換する為のチップ抵抗２７とを有し、さらに、同じくループアンテナ２５上に配置された共振周波数調整用のチップコンデンサ２６と、インピーダンス整合用にループアンテナ２５に並列接続されたチップインダクタ２８とを有する構成となっており、これらがプリント基板２９上に実装されている。

この基本ユニットを、例えば、図１１に示すようにプリント基板２３上に垂直に田の字型に配置し、このプリント基板２３を金属筐体２２の内部壁面に配置する。なお、基本ユニット２４の共振周波数は、金属筐体２２内の空洞共振周波数に一致させている。

これにより、空洞共振するＥＭＩの電磁エネルギーを熱エネルギーに変換し、空洞共振によるＥＭＩの増加を低減することができる。なお、基本ユニット２４および基本ユニット２４を実装したプリント基板２３には、プリント基板のほかに、ポリイミドフィルム、ＰＥＴフィルム等を使用することができる。

以上の実施の形態１〜６で説明したようなＥＭＩ吸収部品を、ＬＳＩ等のＥＭＩ発生源の近傍あるいはＥＭＩ発生源に直接貼り付けたり被せたりし、また、ＬＳＩパッケージやＬＳＩに直接実装し、また、金属筐体内に貼り付けたりして配置することによって、ＥＭＩを低減することができるため、電子装置の製造時に予測していないＥＭＩに対しても簡単かつ安価に対応してこれを低減することができる。

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。

本発明は、電子装置におけるＥＭＩを抑制するための電子回路および電子部品に利用可能である。

本発明の実施の形態１であるＥＭＩ吸収部品の実装状態を示した図である。 本発明の実施の形態１であるＥＭＩ吸収部品における基本ユニットの構成を示した図である。 本発明の実施の形態２であるＥＭＩ吸収部品の実装状態を示した図である。 本発明の実施の形態２であるＥＭＩ吸収部品における基本ユニットの構成を示した図である。 本発明の実施の形態３であるＥＭＩ吸収部品の実装状態を示した図である。 本発明の実施の形態４であるＥＭＩ吸収部品の実装状態を示した図である。 本発明の実施の形態４であるＥＭＩ吸収部品の実装状態を示した図である。 本発明の実施の形態５であるＥＭＩ吸収部品の実装状態を示した図である。 本発明の実施の形態５であるＥＭＩ吸収部品の実装状態を示した図である。 本発明の実施の形態５であるＥＭＩ吸収部品の実装状態を示した図である。 本発明の実施の形態６であるＥＭＩ吸収部品の実装状態を示した図である。 本発明の実施の形態６であるＥＭＩ吸収部品における基本ユニットの構成を示した図である。

符号の説明

１…回路基板、２…ポリイミドフィルム、３…ＬＳＩ、４…基本ユニット、
５…ループアンテナ、６…チップインダクタ、７…チップコンデンサ、８…チップ抵抗、
９…基本ユニット、
１０…ダイポールアンテナ、１１…チップインダクタ、１２…チップ抵抗、
１３…基板、１４…ループアンテナ、１５…ＬＳＩパッケージ、
１６…ＬＳＩパッケージ基板、１７…接続ピン、１８…ＬＳＩチップ、
１９…ループアンテナ、
２０…ＬＳＩパッケージ基板、２１…接続ピン、
２２…金属筐体、２３…プリント基板、２４…基本ユニット、
２５…ループアンテナ、２６…チップコンデンサ、２７…チップ抵抗、２８…チップインダクタ、２９…プリント基板。

Claims (9)

1. 電磁エネルギーを吸収する第１の手段と、前記第１の手段で吸収した電磁エネルギーを伝送する第２の手段と、前記第１の手段で吸収した電磁エネルギーを他のエネルギーに変換する第３の手段とで構成される電子回路を有するＥＭＩ吸収部品であって、
   前記第１の手段、前記第２の手段、および前記第３の手段のうち、少なくとも２つ以上の手段が同一の構成要素内に構成されていることを特徴とするＥＭＩ吸収部品。
2. 請求項１記載のＥＭＩ吸収部品において、
   前記第１の手段が、ループアンテナ、ダイポールアンテナもしくはフラクタルアンテナのうちの少なくとも１つ以上で構成されていることを特徴とするＥＭＩ吸収部品。
3. 請求項１または２記載のＥＭＩ吸収部品において、
   前記第３の手段によって電磁エネルギーから変換された他のエネルギーが、熱エネルギー、運動エネルギー、位置エネルギーもしくは光エネルギーのうちの少なくとも１つ以上であることを特徴とするＥＭＩ吸収部品。
4. 請求項３記載のＥＭＩ吸収部品において、
   前記第３の手段は抵抗体を有する構成であり、該抵抗体により電磁エネルギーを熱エネルギーに変換するものであることを特徴とするＥＭＩ吸収部品。
5. 請求項１〜４のいずれか１項記載のＥＭＩ吸収部品において、
   前記第１の手段と前記第２の手段と前記第３の手段とで構成される電子回路の一部もしくは全部が、１もしくは複数個配置されてシート状に構成されていることを特徴とするＥＭＩ吸収部品。
6. 請求項１〜４のいずれか１項記載のＥＭＩ吸収部品において、
   前記第１の手段と前記第２の手段と前記第３の手段とで構成される電子回路の一部もしくは全部が、基板上にパッケージとして構成されていることを特徴とするＥＭＩ吸収部品。
7. 請求項１〜４のいずれか１項記載のＥＭＩ吸収部品において、
   前記第１の手段と前記第２の手段と前記第３の手段とで構成される電子回路の一部もしくは全部が、半導体集積回路パッケージ内に構成されていることを特徴とするＥＭＩ吸収部品。
8. 請求項１〜４のいずれか１項記載のＥＭＩ吸収部品において、
   前記第１の手段と前記第２の手段と前記第３の手段とで構成される電子回路の一部もしくは全部が、半導体集積回路チップ内に構成されていることを特徴とするＥＭＩ吸収部品。
9. 請求項１〜４のいずれか１項記載のＥＭＩ吸収部品を用いたＥＭＩ吸収方法であって、
   １または複数の前記ＥＭＩ吸収部品を、金属筐体の内部の壁面に、前記第１の手段における電磁エネルギーを吸収する部分により形成される面が、前記壁面に垂直になるように配置することによって、前記金属筐体の空洞共振によるＥＭＩを吸収することを特徴とするＥＭＩ吸収方法。

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