JP2016219615A - プリント配線基板 - Google Patents

Abstract

【課題】外来の高周波ノイズ（ＥＭＳ）による誤動作に対して、複数層の基板の使用を前提としたり、狭ピッチの信号配線が出来ないという課題があった。
【解決手段】プリント配線基板１上における特定の回路Ａと回路Ｂを電気的に接続する配線パターンにおいて、配線パターンの全長内でパターン幅Ｗを一定にしないことにより、外来の高周波ノイズ（ＥＭＳ）による誤動作に対し、ノイズ対策部品等を付加することなく対応することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子機器のプリント配線基板のパターンに関するものである。

近年、無線通信技術の発展により生活の中には高周波の電波があふれている。その為、その様な環境で使用されても誤動作をしない電子機器が求められ、電子機器の設計時には耐高周波ノイズ性を向上させた設計を行う。

一般的には、高周波ノイズ対策部品を付加したり、ノイズを受けにくいパターンとして、出来るだけ短いパターン配線にしたり、配線が１周して元に繋がるループ配線にならない様にしたりする。また、多層基板構成が可能な場合には、間の層に電源層やグランド層を設けたりする。

その様な設計手段とは別に、図４のようにプリント配線基板の特定パターンの間隔を一定以上空ける事により共振周波数をずらす技術が開示されている。（特許文献１）

特開２００５−３１０９６１号公報

しかしながら、前記特許によるプリント配線基板では、電源層やベタグランド層（電源の接地側）、信号線層などの複数層の基板の使用を前提とし、また、一定以上の間隔を空ける必要があることから狭ピッチの信号配線が出来ないという課題があった。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、プリント配線基板上の回路と回路を電気的に接続する配線パターンにおいて、配線パターンの全長内でパターン幅を一定としない形状とすることで、電源やグランドを利用せずに周囲から受ける高周波ノイズによる影響を受けにくくするプリント配線基板を提供することを目的とする。

本発明のプリント配線基板は、プリント配線基板上における特定の回路と回路を電気的に接続する配線パターンの全長内で、パターン幅を一定にしないようにしたものである。

これによって、外来の高周波ノイズ（ＥＭＳ）による誤動作に対し、ノイズ対策部品等を付加することなく対応することができる。

また、電源層やベタグランド層、信号線層などの複数層の基板を必要とせず単層の基板でも対応でき、且つ、パターン間隔を空ける必要もないことから狭ピッチの信号配線も可能とすることができる。

本発明のプリント配線基板の配線パターンを用いることにより、外来の高周波ノイズ（ＥＭＳ）による誤動作に対し、ノイズ対策部品等を付加することなく対応することができる。

また、電源層やベタグランド層、信号線層などの複数層の基板を必要とせず単層の基板でも対応でき、且つ、パターン間隔を空ける必要もないことから狭ピッチの信号配線も可能とすることができる。

本発明の実施の形態１におけるプリント配線基板の構成図 同プリント配線基板の配線パターンを示す斜視図 同プリント配線基板の別形態の配線パターンを示す斜視図 従来のプリント配線基板の構成図 従来のプリント配線基板の配線パターンを示す斜視図

以下、本発明の実施の形態について、図面に基づいて説明する。尚、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

図４は、従来のプリント配線基板の配線パターンにおける回路と回路を接続する配線パターンの構成図、図５は、従来のプリント配線基板の配線パターンを示す斜視図を示す。回路Ａと回路Ｂを接続する配線パターン部を「Ｐ１」とする（以後、配線パターン部をパターンと呼ぶ）。プリント配線基板上におけるパターン「Ｐ１」のインダクタンスＩＤ１は、「Ｐ１」のパターンが図２の様な寸法とすると、

Ｌ：パターンの長さ（ｍｍ）
Ｗ：パターンの幅（ｍｍ）
Ｈ：パターンの高さ（ｍｍ）
で表される。

また、一般的に、パターンが影響をうける共振周波数は、

ｆ：共振周波数（Ｈｚ）
Ｌ：パターンのインダクタンス（Ｈ）
Ｃ：パターンのキャパシタンス（Ｆ）
で表される。

そして、パターンのキャパシタンスＣは、基板の厚みとパターンの面積、基板の比誘電率から求められ、

ε：基板の比誘電率
Ａ：パターンの面積
ｄ：基板の厚み
で表されるので、基板の材質（比誘電率）と厚みが変わらなければパターンのキャパシタンスＣはパターンの面積に依存することになる。

以上の事から、数式１から数式３を用いてパターン「Ｐ１」の共振周波数ｆ１を求めると、
パターンの面積ＡはＬ×Ｗなので、

となる。

図１は、本発明に係るプリント配線基板の配線パターンにおける回路と回路を接続する配線パターンの構成図、図２は、同プリント配線基板の配線パターンを示す斜視図である。

図１に示すように、回路Ａと回路Ｂを接続するパターン部を一定の幅でなく、途中で幅の大きさを変化させたパターンとする。変化させたパターンを同じ幅毎のブロックに分けると、回路Ａ側から、「Ｐ２」、「Ｐ３」、「Ｐ４」、「Ｐ５」、「Ｐ６」となる。

これらのパターンブロックがそれぞれ図２の様な寸法とすると、それぞれの共振周波数をｆ２からｆ６とし、数式４にあてはめると、

となる。

以上の式を用いて、特定寸法の基板パターンの共振周波数を具体的に求める。

従来の基板パターンである図２の各寸法を、Ｌ＝５０、Ｗ＝２、Ｈ＝０．００００２、ｄ＝１．６、ε＝４．３とすると、数式４より共振周波数ｆ１は、４９１ＭＨｚであることが分かる。

次に、本発明のプリント配線基板のパターンである図２の各寸法を、
Ｌ２＝Ｌ３＝Ｌ４＝Ｌ５＝Ｌ６＝１０、Ｗ１＝１、Ｗ２＝２、Ｈ＝０．００００２、
ｄ＝１．６、ε＝４．３とする。

この寸法にすることで、回路Ａから回路Ｂへのパターンの全長は従来の基板パターンと同じになり、パターンの幅も太い箇所で従来のパターンと同じで、特定の３ヶ所が細くなったパターンになる。

そして、この寸法を数式４にあてはめると共振周波数はそれぞれ次の様になる。

ｆ２＝ｆ４＝ｆ６＝３８９２ＭＨｚ、ｆ３＝ｆ５＝３０５９ＭＨｚ
これにより、従来の基板パターンの製品では、外来の高周波ノイズが４９０ＭＨｚ近辺であった場合、共振して誤動作していたものが、同じパターン全長であっても、基板パターンの形状を変更することで、３ＧＨｚ以上へ共振周波数をずらすことが出来る為、４９０ＭＨｚ近辺での誤動作を回避させることができる。

以上のように、本発明の実施形態においては、プリント配線基板１上における特定の回路Ａと回路Ｂを電気的に接続する配線パターンにおいて、配線パターンの全長内でパターン幅Ｗを一定にしないことにより、外来の高周波ノイズ（ＥＭＳ）による誤動作に対し、ノイズ対策部品等を付加することなく対応することができる。

また、電源層やベタグランド層、信号線層などの複数層の基板を必要とせず単層の基板でも対応でき、且つ、パターン間隔を空ける必要もないことから狭ピッチの信号配線も可能とすることができる。

次に、パターンブロックとパターンブロックの接合形状について説明する。図３は、同プリント配線基板の別形態の配線パターンを示す斜視図である。

基板パターン上を流れる電気信号が高周波的な要素を持つ場合、電気信号が流れるパターンに壁の様な形状があると、その箇所で電気信号の反射が発生し、この反射が積み重なって輻射ノイズの発生に繋がる場合がある。

その為、図３の様に、隣接するパターンブロックとパターンブロックの接合箇所の幅Ｗ１とＷ２の寸法差を徐々に収束して接合する様な形状とする。

これにより、電気信号に高周波成分が含まれる場合の余計な輻射ノイズの発生を抑えることができる。

以上のように、本発明の実施形態においては、配線パターンは複数のパターンブロックＰ２〜Ｐ６からなり、隣接するパターンブロックのパターン幅が変化する形状を緩やかにしたことにより、電気信号に高周波成分が含まれる場合の余計な輻射ノイズの発生を抑えることができる。

なお、本実施の形態では、パターンブロックを２パターンとする為、Ｌの値を１種類、Ｗの値を２種類としたが、寸法のパラメータをより多くして、パターンブロックの種類を多くしたり、逆に少なくしても良い。

以上のように、本発明にかかるプリント配線基板は、高周波ノイズの影響を受ける電子機器のプリント配線基板に有用である。

１ プリント配線基板
２ 回路Ａ
３ 回路Ｂ
４ パターンＰ１
５ パターンＰ２
６ パターンＰ３
７ パターンＰ４
８ パターンＰ５
９ パターンＰ６

Claims (2)

1. プリント配線基板上における特定の回路と回路を電気的に接続する配線パターンにおいて、前記配線パターンの全長内でパターン幅を一定にしないことを特徴とするプリント配線基板。
2. 前記配線パターンは複数のパターンブロックからなり、隣接するパターンブロックのパターン幅が変化する形状を緩やかにしたことを特徴とした請求項１記載のプリント配線基板。