JP3554028B2

JP3554028B2 - 電気回路板及びプリント配線板

Info

Publication number: JP3554028B2
Application number: JP16110494A
Authority: JP
Inventors: 徹大滝; 智安荒川; 靖竹内; 秀穂稲川; 徹逢坂; 芳実寺山
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1994-07-13
Filing date: 1994-07-13
Publication date: 2004-08-11
Anticipated expiration: 2019-08-11
Also published as: JPH0832200A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は電気回路板及びプリント配線板に関し、更に詳しくはデジタル回路に好適に使用し得る電気回路板及び該電気回路板に使用し得るプリント配線板に回する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より信号線が不要な信号輻射を受ける結果、ノイズを拾ってしまい誤動作等が発生するという問題があった。このため従来より不要輻射を小さくする対策として、信号線に抵抗やフェライトビーズを挿入したり、信号線とグランド（ＧＮＤ）線との間にコンデンサを挿入することが行なわれている。信号線とＧＮＤ間にコンデンサを挿入する場合は抵抗およびインダクタンスと組み合わせローパスフィルタを形成するのが一般的である。
【０００３】
特に、このような不要輻射対策は１００ＭＨ以上の高周波成分が発生する回路において重要であり、近年のデジタル回路の発展は不要輻射対策の重要性を再認識させている。
【０００４】
従来の不要輻射対策の一例を図面を用いて説明する。
【０００５】
図６は従来の電気回路板に配置された各電気部品の配置の一例を説明するための模式的配置図である。
【０００６】
図６において、１はクワッドフラットパッケージタイプ（ＱｕａｄＦｌａｔＰａｃｋａｇｅ；ＱＦＰタイプ）のデジタルＩＣ（集積回路素子）、３は出力信号ピン、４はＧＮＤピン、６はＧＮＤ線、７は信号線、９はコンデンサ、１０はスモールアウトラインパッケージタイプ（ＳｍａｌｌＯｕｔｌｉｎｅＰａｃｋａｇｅ；ＳＯＰタイプ）のＩＣ、１１はＩＣ１０の入力信号ピン、である。
【０００７】
図６に示されるように、信号線７とＧＮＤ線６とはＩＣ１の端子側でコンデンサ９を介して接続されている。
【０００８】
このようなコンデンサ９の挿入によって、周波数の非常に高い領域においてコンデンサ９を通るループを形成することで不要輻射対策が行なわれている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図６に示されるような信号線７とＧＮＤ線６との間にのみコンデンサ９を挿入するだけでは、信号レベルがハイ（Ｈｉｇｈ）からロー（Ｌｏｗ）に変化する場合は問題がないが、信号レベルがＬｏｗからＨｉｇｈに変化する場合は充分な対策とはいえない場合がある。
【００１０】
図７は図６に示される電気回路板の回路の一部を示す概略的回路図である。この図を用いて上記理由を説明する。
【００１１】
図７において、２２はＩＣ１中のバッファ、２６はＩＣ１０中のバッファ、２７はＩＣ１のバイパスコンデンサ、２８，２９，３０，３１は夫々電源線パターンのインダクタンス、３２はＩＣ１０のバイパスコンデンサである。尚、図中において図６と同じ番号のものは図６と同じものを指している。
【００１２】
周波数の非常に高い領域において不要輻射対策を行なう場合、対策する高周波電流の流れる経路を短くし、高周波電流がつくるループ面積を小さくすることは重要である。
【００１３】
そこで、図６及び図７に示されるように信号線７とＧＮＤ線６との間にコンデンサ９を介装することにより、高周波がつくるループ面積を小さくしようとしていた。
【００１４】
しかしながら、信号レベルがＨｉｇｈ→Ｌｏｗの場合は図中２５の矢印に示されるような短い経路のループが形成されるものの、Ｌｏｗ→Ｈｉｇｈの場合は図中３４の矢印に示されるような長い経路のループが形成される。
【００１５】
つまり、図に示されるような不要輻射対策の場合、ＨｉｇｈからＬｏｗへの過渡期は充分な効果が出ても、ＬｏｗからＨｉｇｈへの過渡期の場合は充分な対策とはならない場合があった。
【００１６】
このように、高周波電流の流れる経路が長くなると、直接的にノーマルモードの放射が大きくなるばかりか、ＩＣの電源，グランド系が不安定となり、結果としてコモンモードの放射も増加し、不要輻射対策の効果が小さくなる場合があった。
【００１７】
尚、ノーマルモードの放射は信号線とグランドからなるループに流れる電流から生じる放射であり、コモンモード放射はコモンモード電位（多くの場合グランド電位）によりケーブル等をアンテナとして放射される放射のことである。
【００１８】
本発明は電気回路、特にデジタル信号を取扱う電気回路で問題となる不要輻射の問題が生じないか実質的に生じない電気回路板及び該電気回路板に使用し得るプリント配線板を提供することを目的とする。
【００１９】
また本発明は特に周波数の高い領域において高い不要輻射対策の効果を有する電気回路板及び該電気回路板に使用し得るプリント配線板を提供することを目的とする。
【００２０】
更に本発明は、より広い周波数帯域において高い不要輻射対策を行なうことが可能な電気回路板及び該電気回路板に使用し得るプリント配線板を提供することを目的とする。
【００２１】
加えて本発明は、信号線のＬｏｗからＨｉｇｈへの過渡期及びＨｉｇｈからＬｏｗへの過渡期のいずれにおいても効果的に不要輻射対策を行なうことが可能な電気回路板及び該電気回路板に使用し得るプリント配線板を提供することを目的とする。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明の電気回路板は、基板上に配された複数の端子を有する集積回路素子と、該集積回路素子の前記端子近傍において、前記端子と接続される信号線と電源線及び信号線とグランド線との間にコンデンサを有することを特徴とする。
【００２３】
また、上記目的を達成する本発明のプリント配線板は、基体と、該基体上の集積回路素子が配される位置に、前記集積回路素子の複数の端子に対応して設けられたランド部と該ランド部に接続された配線とを有するプリント配線板において、前記ランド部近傍で前記配線の１つと該配線とは異なる２つの配線との間に夫々コンデンサを有することを特徴とする。
【００２４】
【作用】
上記した構成とすることによって、信号レベルがＨｉｇｈからＬｏｗに変化する場合も、またＬｏｗからＨｉｇｈに変化する場合も各コンデンサによって不要輻射の要因となる高周波電流のループをより小さい面積（高周波電流の流れる経路をより短く）にできるため、充分な不要輻射対策を行なうことができる。
【００２５】
また、信号線を更に電源線とグランド線を隣接させてブロックすることによって、より一層の不要輻射対策を行なうことができる。
【００２６】
【実施例】
以下、図面を用いて本発明を説明する。
【００２７】
＜実施例１＞
図１は本発明の第１の実施例を説明するための電気回路板の各部品の模式的配置を説明する模式図（以下「模式的配置図」）である。
【００２８】
本実施例においては、信号線７とＧＮＤ線６との間にコンデンサ９が別部品として実装、挿入されているだけでなく、信号線７と電源線５との間に更に別部品としてコンデンサ８が実装、挿入されている。
【００２９】
ＩＣ１及びＩＣ１０は夫々プリント配線板上に形成された導電層を有するランド部に半田付けによって実装されている。
【００３０】
従って、ＩＣ１の出力信号ピン３は信号線７と、電源ピン２は電源線５と、ＧＮＤピン４はＧＮＤ線６と夫々電気的に接続されている。
【００３１】
なお、図１において、ＩＣ１は図６と同様に４方向にリードピンがでているＱＦＰタイプのデジタルＩＣで、たとえばＣＭＯＳのデジタルＩＣなどである。また、ＩＣ１０も図６と同様に２方向にリードピンがでているＳＯＰタイプのデジタルＩＣの例で示してある。
【００３２】
図２に、図１の電気回路板の回路の一部を示す概略的回路図を示す。
【００３３】
本実施例においては、信号線７と電源線５との間にコンデンサ８を挿入してあるので、特にデジタル信号がＬｏｗからＨｉｇｈに変化する時に発生する非常に高い周波数成分の高周波電流は図中３３で示した矢印の経路で流れるためループが最短になり、ノーマルモードの放射はもちろん、電源も安定化するためコモンモードの放射もおさえることができる。
【００３４】
もちろん、ＨｉｇｈからＬｏｗへ変化するときには図中２５の経路で高周波電流は流れるのでやはりループは最短になり不要な輻射をおさえることができる。
【００３５】
又、コンデンサ８及び９は、できる限りＩＣの各ピンと信号線７、電源線５、ＧＮＤ線６との接続部の近くに配されることが望ましい。これは、図１及び図２からも理解されるように、コンデンサ８及び９がＩＣ１のピンと離れる程、形成される電流の流れる経路が長くなり、ループの面積が大きくなって放射を抑えることが難しくなるためである。
【００３６】
また、コンデンサ８と９の容量を等しい容量にすることには必ずしも必要ない。集積回路素子の特性に応じてコンデンサの容量を変えることは好ましいことである。
【００３７】
たとえば、信号を出力する集積回路素子の立上り、立下り時間の特性を比較し、立上り時間が立下り時間より速い場合は信号線と電源線との間に接続するコンデンサ（コンデンサ８）の容量を大きくし、信号の立下り時間が速い場合は信号線とグランド線との間に接続するコンデンサ（コンデンサ９）の容量を大きくすることが望ましい。
【００３８】
コンデンサ８と９の容量は、好ましくは１０ｐＦ以上、１００ｐＦ以下、より好ましくは１５ｐＦ以上、８０ｐＦ以下、さらに好ましくは２０ｐＦ以上、６０ｐＦ以下とするのが望ましい。
【００３９】
もちろん、これらの値は不要輻射対策を行ないたい目的の周波数に応じて適宜選択されるのが好ましい。
【００４０】
＜実施例２＞
図３に本発明の第２の実施例の電気回路板の各部品の模式的配置図を示す。
【００４１】
本実施例では実施例１で説明した２つのコンデンサ８，９に加えてＩＣ１の信号ピン３とコンデンサ８及び９との間に抵抗１２を挿入してある。尚、抵抗１２はインダクタンス成分を有するものを代わりに介挿しても良い。
【００４２】
本実施例によれば、実施例１の場合に較べてより低い周波数帯域において不要輻射の問題を低減することができた。
【００４３】
尚、コンデンサの容量や抵抗の大きさを適宜選択することが好ましい。一般には、容量もしくは抵抗が小さい程高く周波数側に、大きい程低い周波数側に効果がある。ただし、必要以上に容量もしくは抵抗を大きくすると信号波形がなまるので注意が必要である。
【００４４】
＜実施例３＞
図４に本発明の第３の実施例の電気回路板の各部品の模式的配置図を示す。
【００４５】
本実施例では実施例２と同様に２つのコンデンサと１つの抵抗を不要輻射対策のために有するに加えて、信号線７の一方の側に電源線５を他方の側にＧＮＤ線６を信号線７に近接して沿って配してある。
【００４６】
コンデンサ８は電源線５と信号線７の間に、コンデンサ９は信号線７とＧＮＤ線６の間に、そして信号線７の途中には抵抗１２を夫々挿入している。
【００４７】
もちろん、本実施例の場合も抵抗１２はインダクタンス成分を有するものを用いて良い。
【００４８】
ＧＮＤ線６と電源線５は夫々信号線７に近接して配されガードした構造とされている。電源線５はＩＣ１０の下を通ってＩＣ１０の電源ピン１７に接続されている。またＧＮＤ線６はＩＣ１０の下を通ってＩＣ１０のＧＮＤピン１８に接続される。もちろん実施例１及び２においても各線の接続先は同じである。
【００４９】
ＩＣ１０側で電源線５及びＧＮＤ線６がＩＣ１０のパッケージの下側を通って各ピンに接続された例を示してあるが、これは、信号線７のガードを信号線７と信号ピン１１との接続部分まで行なうためである。
【００５０】
従って、ＩＣ１０の各ピンの位置などによって、この配線の引き廻しは適宜変更できる。
【００５１】
本実施例によれば実施例１に較べてより低い周波数から高い周波数まで不要輻射に対して効果があった。
【００５２】
又、本実施例は信号線７を電源線５及びＧＮＤ線６でガードしているばかりでなく、コンデンサ８及び９と抵抗１２の配置の仕方から実施例２に較べてもより不要輻射に対する効果が高い。
【００５３】
つまり、電源５及びＧＮＤ線６による信号線７のガードは各配線間に容量が形成され、これが不要輻射に対して効果をあげる。
【００５４】
また、コンデンサ８及び９が実施例２に較べてＩＣ１側に近づいて配されているので（実施例２では抵抗１２の分だけ離れてコンデンサ８及び９が配されている）、先述したようによりループが小さくなり不要輻射に対する一層の効果がある。
【００５５】
＜実施例４＞
図５に本発明の第４の実施例の電気回路板の各部品の模式的配置図を示す。
【００５６】
本実施例では上記各実施例と異なり、コンデンサ８及び９を別部品として実装しておらず、プリント配線板に作り込んでいる。
【００５７】
つまり、導電層を櫛形パターン状とし、各突出した部分同士が接触しないように対向させて組み合わせ、すなわち、一方の配線の導電層の突部の間と他方の配線の突部が位置するように配され容量を形成する。
【００５８】
図５で説明すれば信号線７のＩＣ１側において信号線７に交わるように枝部（突部）７ａを形成し、該枝部７ａの間に電源線５から延びた枝部（突部）５ａ又はＧＮＤ線６から延びた枝部（突部）６ａが位置するように導電層が形成されている。
【００５９】
尚、本実施例においても、信号線７を電源線５及びＧＮＤ線６がガードしているのは実施例３と同様である。
【００６０】
本実施例においては、容量がプリント配線板に形成されているのでコンデンサをあらためて実装部品として実装する必要がなく、実装コストや半田付不良を生じず信頼性が向上する。
【００６１】
また、コンデンサはＩＣの各ピンのより近傍に形成可能なためより一層小さいループとすることが容易である。
【００６２】
尚、本実施例で例示したコンデンサは図に示されるような位置に限定されるものではなく、一部がＩＣ１のパッケージの下側になるようにしても良い。
【００６３】
コンデンサは、図示される形態以外に変形可能であるし、プリント配線板の基材を間にして上下方向に対向電極を設けてコンデンサ構造を形成してもよいものである。
【００６４】
【発明の効果】
デジタル信号を出力するＩＣ端子の近傍で信号線−電源および信号線−ＧＮＤ間の双方に、コンデンサ部品を実装するか、あるいはプリントパターン等で容量性のパターンを形成することで、ＨｉｇｈからＬｏｗ状態への信号変化のみならず特にデジタル信号がＬｏｗからＨｉｇｈ状態への過渡期において高周波電流が流れる経路を最短にできるため不要輻射対策に効果が大きい。
【００６５】
また、信号線の一部または全部を電源線とＧＮＤ線の双方でガードすることで、電源とＧＮＤの双方に信号線から容量を付加した特性を示し、さらに効果的である。
【００６６】
尚、本発明は上記した実施例に限定されることはなく、本発明の主旨の範囲内で適宜変形、組合せできることはいうまでもないことである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電気回路板の模式的配置を説明する模式図である。
【図２】本発明の電気回路板の回路構成を説明するための概略的回路図である。
【図３】本発明の電気回路板の模式的配置を説明する模式図である。
【図４】本発明の電気回路板の模式的配置を説明する模式図である。
【図５】本発明の電気回路板の模式的配置を説明する模式図である。
【図６】従来の電気回路板の模式的配置を説明する模式図である。
【図７】従来の電気回路板の回路構成を説明するための概略的回路図である。
【符号の説明】
１ＩＣ（集積回路素子）
２電源ピン
３出力信号ピン
４ＧＮＤピン
５電源線
６ＧＮＤ線
７信号線
８コンデンサ
９コンデンサ
１０ＩＣ
１１入力信号ピン
１２抵抗

Claims

基板上に配された複数の端子を有する集積回路素子と、該集積回路素子の前記端子近傍において、前記端子と接続される信号線と電源線及び信号線とグランド線との間にコンデンサを有することを特徴とする電気回路板。
前記集積回路素子はデジタル信号を取扱う請求項１に記載の電気回路板。
前記コンデンサは実装部品である請求項１に記載の電気回路板。
前記コンデンサは前記基体上に形成された導電層を有する請求項１に記載の電気回路板。
前記導電層は櫛形パターンを有する請求項４に記載の電気回路板。
前記信号線と接続される前記端子はデジタル信号を出力する請求項１に記載野電気回路板。
前記コンデンサの容量は１０ｐＦ以上１００ｐＦ以下の容量を有する請求項１に記載の電気回路板。
前記信号線と前記電源線との間に設けられた前記コンデンサの容量と、前記信号線と前記グランド線との間に設けられた前記コンデンサの容量は等しい請求項１に記載の電気回路板。
前記信号線と前記電源線との間に設けられた前記コンデンサの容量と、前記信号線と前記グランド線との間に設けられた前記コンデンサの容量は異なっている請求項１に記載の電気回路板。
前記集積回路素子の特性に応じて前記コンデンサの容量が変えられている請求項１に記載の電気回路板。
基体と、該基体上の集積回路素子が配される位置に、前記集積回路素子の複数の端子に対応して設けられたランド部と該ランド部に接続された配線とを有するプリント配線板において、前記ランド部近傍で前記配線の１つと該配線とは異なる２つの配線との間に夫々コンデンサを有することを特徴とするプリント配線板。
前記配線の１つは信号線として使用され、該配線とは異なる２つの配線は１つが電源線として、残りの１つがグランド線として使用される請求項１１に記載のプリント配線板。
前記信号線はデジタル信号を取扱う請求項１２に記載のプリント配線板。
前記コンデンサは前記基体上に形成された導電層によって形成されている請求項１１に記載のプリント配線板。
前記導電層は櫛形パターンを有する請求項１４に記載のプリント配線板。
前記コンデンサの容量は夫々等しい請求項１１に記載のプリント配線板。
前記コンデンサの容量は夫々異なる請求項１１に記載のプリント配線板。
前記コンデンサの容量は集積回路素子の特性に応じて異なっている請求項１７に記載のプリント配線板。
前記コンデンサの容量は１０ｐＦ以上１００ｐＦ以下の容量を有する請求項１１に記載のプリント配線板。