JP6401225B2

JP6401225B2 - 回路基板

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Publication number: JP6401225B2
Application number: JP2016219455A
Authority: JP
Inventors: 淳史倉内
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2016-11-10
Filing date: 2016-11-10
Publication date: 2018-10-10
Anticipated expiration: 2036-11-10
Also published as: JP2018078205A

Description

本発明は、回路基板に関するものであり、特に、回路パターンを利用したノイズフィルタを備える回路基板に関する。

一般に、電子回路を実装した回路基板には、例えば電源ラインに重畳した高周波ノイズによる誤動作を防止するため、ノイズフィルタが搭載される。例えば、電源ラインとグランドラインとの間にはバイパスコンデンサからなるノイズフィルタが挿入されることにより、該高周波ノイズは、高周波インピーダンスの低いバイパスコンデンサを介してグランドラインへと逃がされ、電源ラインから除去される。

電源ラインなどに重畳する高周波ノイズには、例えば電子回路の動作周波数及びその高調波から構成される複数のノイズ成分が含まれることがあり、各ノイズ成分を除去するために、複数のバイパスコンデンサが回路基板に搭載される場合がある。

また、重畳する高周波ノイズ電流の大きさによっては、例えば該バイパスコンデンサに過電流が流れて、該バイパスコンデンサが短絡故障し、最悪の場合、電源ラインとグランドラインとがショートする恐れがある。このような事態を回避するために、例えば主たるバイパスコンデンサに予備のバイパスコンデンサを直列に追加して、いずれかのバイパスコンデンサが短絡故障した場合においても、他のバイパスコンデンサが機能するように回路基板を構成することが提案されているが（特許文献１）、このような手法によれば、回路基板に搭載されるバイパスコンデンサの数が更に増大する。

バイパスコンデンサとしては、通常、積層セラミックコンデンサが使用されるが、汎用の積層セラミックコンデンサでは、数１００ＭＨｚを超えるような動作周波数において、等価直列インダクタンス（ＥＳＬ：Equivalent Series Inductance）が増大して共振回路を構成し、除去されるべき高周波ノイズの多くを反射するという特性が顕著に現れる。この結果、積層セラミックコンデンサで反射された高周波ノイズは、電源ラインなどを伝搬して輻射ノイズを放出し、他の配線ラインや回路部品などに該輻射ノイズを重畳させることとなる。

このような反射ノイズを低減するには、例えば電子回路の動作周波数において十分に低いＥＳＬを有するバイパスコンデンサを使用する方法がある。しかしながら、上述したような複数のバイパスコンデンサの全てを、高価な低ＥＳＬのバイパスコンデンサで置き換えることとなると、回路基板のコストアップが避けられない。

このように、上述のような構成の回路基板では、高価なノイズフィルタを多数必要とし、部品コストが上昇するのみならず、回路基板内におけるノイズフィルタの占有率が高くなって、他の回路パターンや電気部品の配置の自由度などが制限されるという問題が生じている。

特開２０１６−１４３８４５号公報

このような背景から、高周波ノイズが効率よく除去でき、安価で短絡故障のないノイズフィルタを備えた回路基板の実現が望まれている。

本発明の一の態様は、入力信号を処理する処理回路と、前記処理回路の出力に基づいて制御対象を制御する駆動回路を備えた回路基板である。該回路基板は、電源供給端子と、該電源供給端子と、電源供給対象とを接続する電源供給ラインと、前記処理回路に接続されるグランドパターンと、前記駆動回路に接続されるグランドパターンと、各グランドパターンの一方と電気的に接続された導電パターンと、を少なくとも備え、前記導電パターンは、前記電源供給ラインの前記電源供給端子に近接する少なくとも一部において、前記電源供給ラインの外縁と所定の距離を隔てて前記電源供給ラインに沿うように配されて該電源供給ラインと容量結合を構成する。
本発明の他の態様によると、前記導電パターンは、２つの導電パターンからなり、前記２つの導電パターンは、前記電源供給ラインを挟んで対向するように各々配されている。
本発明の他の態様によると、前記導電パターンは、前記電源供給ラインよりも幅広で、前記電源供給ラインの直下に絶縁層を介して配される。
本発明の他の態様によると、前記回路基板は、少なくとも外部の電源と電気的接続されるコネクタを備え、前記電源供給端子は、前記コネクタと該回路基板とを電気的に接続する接続端子のうち、前記外部の電源の電源電位に接続される接続端子である。
本発明の他の態様によると、前記電源供給端子は、前記回路基板内に実装された電源回路の電源出力端子である。
本発明の他の態様によると、前記導電パターンは、前記処理回路のグランドパターンに接続される。
本発明の他の態様によると、前記電源供給対象は、前記駆動回路であって、前記導電パターンは、前記駆動回路のグランドパターンに接続される。
本発明の他の態様によると、前記回路基板と、前記回路基板を内部に収容する筐体と、を備える電子装置である。

本発明の第１実施形態に係る回路基板の構成を示す図である。本発明の第１実施形態の変形例に係る回路基板の構成を示す図である。本発明の第１実施形態の変形例に係る回路基板の構成を示す図である。本発明の第２実施形態に係る回路基板の構成を示す図である。本発明の第３実施形態に係る回路基板の構成を示す図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。なお、本実施形態では、本発明に従う回路基板として、例えば車両に搭載される電子制御装置（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）などの電子装置を構成する回路基板を示すが、本発明に係る回路基板の構成は、これに限らず、広く一般の電子装置に適用することができる。

［第１実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態に係る回路基板を搭載した電子装置の構成を示す図である。本回路基板１００は、車両に搭載され該車両のエンジン制御を行う電子装置１０を構成する回路基板であり、制御回路を構成する電子部品が搭載されている。また、該回路基板１００は、矩形状の平板であり、例えば、所定の誘電率を有する複数の絶縁体層が積層された多層基板（例えば多層プリント配線基板）などで構成される。該回路基板１００は、コネクタ１０２が配されており、該コネクタ１０２を介して、電子装置１０の外部に搭載されたセンサ（不図示）からの信号を受信したり、エンジンなどを制御する制御装置（不図示）などに対して制御信号などを送信する。なお、コネクタ１０２を搭載した回路基板１００は筐体１０４に収容されているため、筐体１０４の外部から回路基板１００を視認することはできないが、図１においては、説明のため、筐体１０４の内部に主要されている部分についても実線を用いて示している。

筐体１０４は、その外側面にフランジ１０６、１０８が設けられている。筐体１０４及びフランジ１０６、１０８は、共に金属（例えばアルミニウム）等の導電性材料により構成されており、筐体１０４は、フランジ１０６、１０８により車体１１０に機械的に固定されると共に、車体１１０に対し電気的に直接接続される。

回路基板１００には、電源回路１２０、処理回路１２２、駆動回路１２４などが配され、回路基板１００上に形成された銅箔等の電気回路パターン（配線ライン）により互いに電気的に接続されて制御回路を構成している。なお、図１において、回路基板１００上に示す電源回路１２０と、処理回路１２２と、駆動回路１２４等を結ぶ線分は、回路基板１００上に形成された電気回路パターンを模式的に示したものであり、当該線分の交差部に示された黒丸は、当該交差部において電気回路パターンが互いに電気的に接続されていることを示している。また、黒丸が示されていない線分の交差部は、当該交差部を構成する電気回路パターンが電気的に接続されていないことを示しており、例えば、当該交差部では、一方の電気回路パターンが、回路基板１００に設けられたビアホール等を介して回路基板１００の内部や裏面側に逃げることで、電気的接続が回避される。また、回路基板１００には、図１に記載された電子回路及び回路パターン以外にも種々の電子回路及び回路パターンなども形成され得るが、図を簡略化して理解を容易にするため、図１においてはこれらの図示を省略している。

電源回路１２０は、例えば車載発電機またはバッテリ等で構成される外部電源１０７から、電源線１０９、コネクタ１０２のコネクタリード１１９、電源供給ライン１１３を介して供給される電圧（例えば、１２Ｖ）を、所定の電圧値（例えば、５Ｖ）に変換して、処理回路１２２などに供給する。

処理回路１２２は、例えば、ＣＰＵ、ＡＤ変換器（アナログ・デジタル変換器、Analog-to-Digital Converter）、ＡＮＤ回路やＯＲ回路等の論理回路デバイス、ＰＬＤ（Programmable Logic Device）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等のデジタル回路により構成され、電子装置１０の外部に設けられたセンサ（不図示）から受信したセンサ信号に基づいて、同じく電子装置１０の外部に配された制御対象（不図示）を制御するための制御量を算出する。なお、該センサとしては、該制御対象を制御するための操作量を検出するセンサであって、たとえば、速度センサ、加速度センサ、エンジンの回転センサ等である。また、該制御対象としては、例えば、車両の走行等に影響を与えるブレーキ、エンジンスロットル、燃料供給配管に設けられた電磁弁等を動作させる各種のアクチュエータとすることができる。

駆動回路１２４は、例えばＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）等のトランジスタを用いた電力増幅回路により構成され、外部電源１０７から、コネクタリード１２５及び電源供給ライン１２７等を介して電源供給を受けて動作し、処理回路１２２から受信した制御量に基づき、制御対象に与えるべき電流又は電圧値を決定して、当該決定した電流又は電圧値を持つ出力を該制御対象に出力する。

回路基板１００上に実装されたコネクタ１０２には、当該コネクタ１０２に勘合する外部コネクタ１１２が接続される。これにより、回路基板１００上の電子回路は、外部コネクタ１１２と当該外部コネクタ１１２に接続されたワイヤハーネス１１４とを介して、例えば電子装置１０の外部に置かれた、例えば外部電源１０７等と電気的に接続される。なお、ワイヤハーネス１１４は、該外部電源１０７の電源電位Ｖを回路基板１００に供給する電源線１０９と、外部電源１０７のグランド電位を与えるグランド線１１１と、を有している。

回路基板１００の外周部の一部には、例えば、電力用グランド（ＰＧ、Power Ground）パターン１３０と、論理回路用グランド（ＬＧ、Logic Ground）パターン１３２とが設けられている。本実施形態では、図１における回路基板１００の図示下側の辺にＰＧパターン１３０が、図示上側の辺にＬＧパターン１３２が各々配されている。

ＰＧパターン１３０には、配線ライン１２９を介して駆動回路１２４のグランドが接続されている。また、ＰＧパターン１３０は、導電体で構成された導体板１３４を介して筐体１０４に電気的に接続されており、筐体１０４のフランジ１０８等を介して車体１１０に電気的に接続され、車体１１０を介して外部電源１０７のグランド端子に接続される。ここで、導体板１３４は、例えば銅板で構成することができ、導体板１３４と筐体１０４との接続は、例えば半田付けにより行うことができる。ただし、これに限らず、ＰＧパターン１３０と筐体１０４との電気的接続は、例えば筐体１０４を構成する部材で回路基板１００を挟持して、ＰＧパターン１３０と筐体１０４との直接的な接触により、当該電気的接続を行うこともできる。

ＬＧパターン１３２は、回路基板１００上に形成された配線ライン１１５、導電パターン１１６ａ、グランド線１１１ａ、１１１を介して、外部電源１０７のグランド端子ＧＮＤに接続されている。また、ＬＧパターン１３２は、回路基板１００上に形成された配線ライン１３９を介して処理回路１２２のグランドが接続されており、処理回路１２２に対しその内部動作及び出力信号に用いられるパルス信号の電圧レベル、すなわち当該パルス信号の論理値を規定する基準を与える。さらに、ＬＧパターン１３２には、配線ライン１３９を介して電源回路１２０のグランドとも接続されている。

ここで、本実施形態における回路基板１００では、特に、電源供給ライン１１３を挟むように対向して配置された２つの導電パターン１１６ａ、１１６ｂが設けられており、当該導電パターン１１６ａ、１１６ｂにより、該電源供給ライン１１３に重畳した高周波ノイズが除去される。

具体的には、導電パターン１１６ａ、１１６ｂは、電源供給ライン１１３と容量結合を構成するように、電源供給ライン１１３の外縁から所定距離の間隔を隔てて電源供給ライン１１３に沿って互いに並走するように配されている。また、導電パターン１１６ａ、１１６ｂは、外部電源１０７の電源電位Ｖが供給されるコネクタ１０２のコネクタリード１１９と電源供給ライン１１３との接続部（図示黒丸）を挟み込むように、該接続部からコネクタ１０２寄りに立設するコネクタリード１２１、１２３との接続部から、電源供給ライン１１３の図示左右方向の長さの１／３程度が両導電パターンによって挟まれる位置まで延在するように形成されている。

なお、導電パターン１１６ａ、１１６ｂは、他の配線ラインと同様に、銅やアルミニウム等からなる電気回路パターン（配線ライン）で構成することができる。また、導電パターン１１６ａは、ＬＧパターン１３２と配線ライン１１５を介して接続されており、更に、導電パターン１１６ａと導電パターン１１６ｂとは、外部コネクタ１１２の内部において配線１１１ａと配線１１１ｂとによって電気的に接続されていると共に、グランド線１１１を通じて外部電源１０７のグランドＧＮＤと電気的に接続されている。

この構成により、本実施形態の回路基板１００では、電源供給ライン１１３の延在方向（図示左右方向）の両サイドに設けられた導電パターン１１６ａ、１１６ｂと、電源供給ライン１１３とによって構成される容量結合が、該電源供給ライン１１３に重畳する高周波ノイズに対して低インピーダンスとなるバイパスコンデンサとして機能し、導電パターン１１６ａ、１１６ｂを通じて外部電源１０７のグランドＧＮＤへと該高周波ノイズが即座に排除される。なお、該バイパスコンデンサの容量は、電源供給ライン１１３と導電パターン１１６ａ、１１６ｂとの間の各々の距離と、導電パターン１１６ａ、１１６ｂの延在方向の長さ（導電パターン１１６ａ、１１６ｂの図示左右方向の長さ）によって調整することができるので、該距離や該長さを調整することによって、重畳した高周波ノイズの周波数に応じた所望のインピーダンスを構成することができる。また、導電パターン１１６ａ、１１６ｂの当該長さを各々異なるように構成したり、電源供給ライン１１３と導電パターン１１６ａとの間の距離と、電源供給ライン１１３と導電パターン１１６ｂとの間の距離とを各々異なるように構成することによって、電源供給ライン１１３の両サイドに容量の異なる２つのバイパスコンデンサを設けることもできる。

そして、回路基板１００の外部から電源供給ライン１１３に流入する高周波ノイズは、該回路基板１００と外部との接続部（回路基板１００とコネクタリード１１９との接続部）において常に除去されるように構成されているため、例えば電源線１０９に重畳している高周波ノイズが回路基板１００に流入したとしても直ちに除去されるため、回路基板１００に形成された電子回路の制御動作の異常や制御誤差の発生が効果的に防止される。また、該高周波ノイズは、電源供給ライン１１３の当該接続部近傍以外には重畳しないため、輻射ノイズを放出するノイズ源となる恐れもない。

また、一般に、配線ライン中の高周波ノイズは、表皮効果により配線ラインの外縁部近傍に集中して分布するが、本回路基板１００では、電源供給ライン１１３での該高周波ノイズの分布に沿うように、電源供給ライン１１３の両方の外縁部に相対向するように導電パターン１１６ａ、１１６ｂが各々配置されているため、高周波ノイズを該電源供給ライン１１３から効率良く除去することが可能となる。

さらに、導電パターン１１６ａ、１１６ｂは、ＰＧ１３０と比較すると高周波ノイズが低減され安定した電位を提供するＬＧパターン１３２と接続されているため、導電パターン１１６ａ、１１６ｂから電源供給ライン１１３へと高周波ノイズが逆流する恐れもない。また、導電パターン１１６ａ、１１６ｂは、ＬＧパターン１３２から外部電源１０７のグランドＧＮＤへのリターン部分の途中経路に設けられているため、導電パターン１１６ａ、１１６ｂへと逃がされたノイズによって、ＬＧパターン１３２の電位を乱すこともない。このため、ＬＧパターン１３２にグランドが接続されている電源回路１２０及び処理回路１２２の回路動作に悪影響を与えることもない。

また、仮に、導電パターン１１６ａ、１１６ｂと、電源供給ライン１１３とが構成するバイパスコンデンサに大きなノイズ電流が流入しても、当該電源供給ライン１１３の延在方向（図示左右方向）において、導電パターン１１６ａ、１１６ｂが長い距離に亘って対向電極を構成するように形成されているため、該ノイズ電流を対向電極に亘って分散して逃がすことにより、単位長さあたりの電流量を抑制することができるため、過剰なノイズ電流の流入によるバイパスコンデンサの破壊から保護することができる。

さらに、本実施形態において、導電パターン１１６ａ、１１６ｂと電源供給ライン１１３とによって構成されるバイパスコンデンサは、対向する電極間の距離（例えば、導電パターン１１６ａと電源供給ライン１１３との間の間隙の長さ）が、電極の長さ方向の寸法（導電パターン１１６ａ、１１６ｂの図示左右方向の長さ）よりも短い構成を有する、いわゆるＬＷ逆転型コンデンサを構成している。一般に、ＬＷ逆転型コンデンサでは、動作周波数が高くなっても、等価直列インダクタンスが小さく、共振回路を構成することが抑制される。同様に、本実施形態の回路基板１００におけるバイパスコンデンサにおいても、等価直列インダクタンスを小さくすることができるため、高周波ノイズは、反射されることなく速やかに導電パターン１１６ａ、１１６ｂに除去することができ、電源供給ライン１１３に高周波ノイズが再度重畳する恐れがない。

上述したように、本実施形態の回路基板１００に搭載した、導電パターン１１６ａ、１１６ｂと電源供給ライン１１３とによって構成されるバイパスコンデンサは、高周波ノイズを確実に除去し、また、過剰なノイズ電流が流入した場合において、破壊することがない。さらに、本実施形態の回路基板１００に形成された該バイパスコンデンサは、回路基板１００に形成された回路パターンのみを用いて構成されているため、安価に形成することが可能であり、個別部品であるノイズフィルタを回路基板に搭載する場合に比べて、大幅なコストダウンを実現することができる。

なお、本実施形態では、導電パターン１１６ａ、１１６ｂは、コネクタリード１１９と電源供給ライン１１３との接続部（図示黒丸）を挟み込めるように、上記導電パターン１１６ａ、１１６ｂを形成したが、これに限らず、例えば、電源供給ライン１１３を構成する少なくとも一部分が導電パターン１１６ａ、１１６ｂにより挟まれるように形成されていれば、一定の効果を得ることができる。また、本実施形態では、電源供給ライン１１３の長さ（図示左右方向の長さ）の１／３が導電パターン１１６ａ、１１６ｂによって挟み込まれるように形成したが、これに限らず、例えば電源供給ライン１１３の全長が挟まれるように、両導電パターン１１６ａ、１１６ｂを形成してもよい。

また、本実施形態では、導電パターン１１６ａと導電パターン１１６ｂとは、外部コネクタ１１２内の配線１１１ａと配線１１１ｂとの接続によって電気的に接続するものとしたが、これに限らず、例えば、回路基板１００内に形成された金属配線やビア等を利用して、導電パターン１１６ａ、１１６ｂの両者が電気的に接続されたものとしてもよい。

また、本実施形態では、導電パターン１１６ａ、１１６ｂは、ＬＧパターン１３２から外部電源１０７のグランドＧＮＤへのリターン部分の途中経路に設けられているが、これに限らず、導電パターン１１６ａ、１１６ｂから、ＬＧパターン１３２を経由して、外部電源１０７のグランドＧＮＤに至るように回路パターンを構成してもよい。

図２、３は、第１の実施形態における回路基板１００の変形例であり、上記導電パターン１１６ａ、１１６ｂに代えて用いることのできる、第１、第２及び第３の導電パターンの形状を示している。

図２（ａ）は、第１の実施形態における第１の変形例であるノイズフィルタが形成された回路基板２００ａの構成を示す図であって、回路基板２００ａとコネクタ２０２ａの一部のコネクタリード２１９ａ、２２１ａ等との接続部の近傍を示す部分詳細図である。外部電源１０７の電源電位Ｖが電源線２０９ａ通じて供給されるコネクタリード２１９ａと、電源供給ライン２１３ａとの接続部（図示黒丸）の周囲において、第１の導電パターンである導電パターン２１６がコの字状に形成されて、当該接続部の三方（図示上下左方向）を囲むように設けられている。また、導電パターン２１６の一部は、配線パターン２１５ａによってＬＧパターン１３２（図１）と電気的に接続されており、また、当該導電パターン２１６の他の一部は、コネクタリード２２１ａ及び配線２１１ａを介して、外部電源１０７のグランドＧＮＤ（図１）と電気的に接続されている。

このように、第１の導電パターンである導電パターン２１６が前記接続部を囲むように配置されることにより、当該接続部のコネクタ２０２ａ寄りの部分からも、電源供給ライン２１３ａに重畳したノイズを除去することができるため、ノイズ除去効率を高めることができる。また、電源供給ライン２１３ａからコネクタ２０２ａ側へと放出される輻射ノイズが吸収されるため、電源供給ライン２１３ａがノイズ放射源となることを効果的に抑制することができる。

図２（ｂ）は、第１の実施形態における第２の変形例であるノイズフィルタが形成された回路基板２００ｂの構成を示す図であって、回路基板２００ｂとコネクタ２０２ｂの一部のコネクタリード２１９ａ、２２１ｂ、２２３ｂ等との接続部の近傍を示す部分詳細図である。第２の導電パターンである導電パターン２１６ｂ、２１６ｃの外縁部分において、電源供給ライン２１３ｂと対向する各々の外縁部分は、コネクタリード２２１ｂ、２２３ｂからの距離に応じて、電源供給ライン２１３ｂの外縁との間隙の距離が段階的に狭くなるような階段状の形状を有している。また、導電パターン２１６ｂの一端は、配線パターン２１５ｂによってＬＧパターン１３２（図１）と電気的に接続されており、また、当該導電パターン２１６ｂの他の一部は、コネクタリード２２１ｂ及び配線２１１ｂを介して、外部電源１０７のグランドＧＮＤ（図１）と電気的に接続されている。さらに、導電パターン２１６ｂと導電パターン２１６ｃとは、回路基板２００ｂの内部において、ビアや配線２２０ｂ等によって互いに電気的に接続されている。

このように、電源供給ライン２１３ｂと、導電パターン２１６ｂ、２１６ｃとの間が、段階的に異なる電極間距離となるように構成することにより、回路基板２００ｂに、静電容量の異なる複数のバイパスコンデンサを構成することができる。該複数のバイパスコンデンサの各々の静電容量は、電源供給ライン２１３ｂと導電パターン２１５ｂ、２１６ｃとの電極間の距離に応じて調節することができるため、例えば複数の周波数成分を含むノイズが電源供給ライン２１３ｂなどに重畳しているような場合には、該周波数成分の各々に対応して所望のインピーダンスが得られるように各々の該静電容量を調節すれば、当該静電容量に対応した異なる周波数成分の高周波ノイズを導電パターン２１６ｂ、２１６ｃへと確実に逃がすことができる。

なお、本変形例では、導電パターン２１６ｂ、２１６ｃの各々の外縁部が、各々階段状となるように構成したが、これに限らず、例えば導電パターン２１６ｂ、２１６ｃの外縁部分の各々と電源供給ライン２１３ｂの外縁との間隙が連続的に徐々に狭くなるように構成してもよい。さらに、導電パターン２１６ｂ、２１６ｃの電源供給ライン２１３ｂと対向する外縁部分の形状は、階段状に限らず、所望の静電容量を持って容量結合する限りにおいて、任意の形状とすることができる。

図３（ａ）は、第１の実施形態における第３の変形例であるノイズフィルタが形成された回路基板３００の構成を示す上面図であって、回路基板３００とコネクタ３０２の一部のコネクタリード３１９、３２１等との接続部の近傍を示す部分詳細図であり、また、図３（ｂ）は、その斜視図である。回路基板３００は、例えば、所定の誘電率を有する絶縁体層３３０、３４０、３５０が積層された多層基板（例えば多層プリント配線基板）で構成されており、図３（ａ）において点線で示す第３の導電パターンである導電パターン３１６は、内層の絶縁層である絶縁層３４０上に形成され、電源供給ライン３１３と絶縁層３３０を誘電体層とするバイパスコンデンサを構成している。また、導電パターン３１６の幅（図３（ａ）の上下方向の長さ）は、電源供給ライン３１３の幅（図３（ａ）の上下方向の長さ）よりも、幅広となるように構成されている。さらに、導電パターン３１６の一部は、絶縁層３４０の図示上面に形成された配線パターン３１５によってＬＧパターン１３２（図１）と電気的に接続されており、また、当該導電パターン３１６の他の一部は、図３（ｂ）において点線で示すビアによって接続されたコネクタリード３２１及びグランド線３１１を介して、外部電源１０７のグランドＧＮＤ（図１）と電気的に接続されている。

このように、電源供給ライン３１３の直下に、誘電体となる絶縁層３３０を介して、電源供給ライン３１３よりも幅広な導電パターン３１６を配することにより、電源供給ライン３１３の幅方向から漏洩する電界成分を当該導電パターン３１６に到達させることが可能なバイパスコンデンサを構成することができるため、電源供給ライン３１３に重畳した高周波ノイズを漏れなく導電パターン３１６に確実に逃がすことができ、更に、電源供給ライン３１３の外縁の背面付近に集中して分布する高周波ノイズを効率良く除去することが可能となる。

〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２の実施形態に係る回路基板について説明する。本実施形態に係る回路基板では、回路基板内に設けられた電源回路から出力される電源供給ラインの両側を挟むように導電パターンが設けられている。これにより、本実施形態に係る電子回路では、回路基板内に設けられた電源回路から出力される電源供給ラインに重畳した高周波ノイズを効率よく除去することができる。

図４は、本発明の第２の実施形態に係る電子回路の構成を示す図である。なお、図４に
示す回路基板４００においては、図１に示す第１の実施形態に係る回路基板１００と同じ構成要素については、図１に示す符号と同じ符号を用いて示すものとし、上述した図１についての説明を援用する。

本回路基板４００は、第１の実施形態に係る回路基板１００に代えて用いることのできる回路基板である。回路基板４００には、その表面に導電パターン４１６ａ、４１６ｂが形成されている。導電パターン４１６ａ、４１６ｂは、電源回路１２０から処理回路１２２に電力を供給する電源供給ライン１１７を両側（図示左右方向）から挟むように配置されており、特に、電源回路１２０の電源電位の出力端子と電源供給ライン１１７とが接続される部分を少なくとも挟むことができる位置に設けられている。また、導電パターン４１６ａの一端は、配線ライン４１５によってＬＧパターン１３２と電気的に接続されており、さらに、当該導電パターン４１６ａの他の一部は、コネクタリード４２１やグランド線４１１等によって電源１０７のグランドＧＮＤに電気的に接続されている。また、導電パターン４１６ａと導電パターン４１６ｂとは、回路基板４００の内部において、ビアや配線等によって互いに電気的に接続されている。

この構成により、導電パターン４１６ａ、４１６ｂと、電源供給ライン１１７とは容量結合し、例えば電源回路１２０から電源供給ライン１１７に重畳した高周波ノイズに対して低インピーダンスとなるバイパスコンデンサを構成する。そして、電源供給ライン１１７から導電パターン４１６ａ、４１６ｂへと逃がされた高周波ノイズは、コネクタリード４２１及びグランド線４１１等を通じて外部電源１０７のグランドＧＮＤに直ちに排除される。そして、電源供給ライン１１７は、その大部分において高周波ノイズが重畳する恐れがないため、信号線などの他の配線ラインにノイズを放出するノイズ源となることはない。これにより、回路基板４００に形成された電子回路の制御動作の異常を未然に防止することができる

〔第３実施形態〕
次に、本発明の第３の実施形態に係る回路基板について説明する。本実施形態に係る回路基板５００では、駆動回路に電源を供給する電源供給ラインの両側を挟むように導電パターンが設けられている。これにより、本実施形態に係る電子回路では、駆動回路に電源を供給する電源供給ラインに重畳された電源ノイズが効果的に除去することができ、該駆動回路の制御異常や制御誤差の発生を未然に防止する。

図５は、本発明の第３の実施形態に係る電子回路の構成を示す図である。なお、図５に
示す回路基板５００においては、図１に示す第１の実施形態に係る回路基板１００と同じ構成要素については、図１に示す符号と同じ符号を用いて示すものとし、上述した図１についての説明を援用する。

本回路基板５００は、第１の実施形態に係る回路基板１００に代えて用いることのできる回路基板である。回路基板５００には、その表面に導電パターン５１６ａ、５１６ｂが形成されている。導電パターン５１６ａ、５１６ｂは、外部電源１０７からの電源を供給するコネクタリード５２５に接続された電源供給ライン１２７の両側を挟むように設けられている。また、導電パターン５１６ａ、５１６ｂの各々の一端は、配線ライン５２６ａ、５２６ｂによってＰＧパターン１３０と接続されている。

この構成により、該電源供給ライン１２７の外縁と対向するように設けられた導電パターン５１６ａ、５１６ｂと、電源供給ライン１２７とによって構成される容量結合は、電源供給ライン１２７に重畳した高周波ノイズに対して、低インピーダンスのバイパスコンデンサとして機能する。そして、電源供給ライン１２７から導電パターン５１６ａ、５１６ｂへと逃がされた該高周波ノイズは、配線ライン５２６ａ、５２６ｂ、ＰＧパターン１３０、及び導体板１３４を通じて筐体１０４へと即座に排除される。なお、一般に、駆動回路には大電流が流出入するため、本回路基板５００の導電パターン５１６ａ、５１６ｂに除去されるノイズ電流は、第１、２の実施形態で除去されるノイズ電流に比べて大きいものとなる。このため、導電パターン５１６ａ、５１６ｂが、例えば第１、２の実施形態のように、ＬＧパターン１３２に接続されると、該ノイズの流入によりＬＧパターン１３２の電位が不安定なものとなり、当該ＬＧパターン１３２に接続された電源回路１２０及び処理回路１２２の回路動作に悪影響を及ぼすおそれがある。このため、導電パターン５１６ａ、５１６ｂは、ＬＧパターン１３２に比べて大電流が流入するＰＧパターン１３０に接続されることが好ましい。

このように、本回路基板５００では、コネクタリード５２５から電源供給ライン１２７に流入する高周波ノイズを、流入口の近傍において常に除去されるように構成されているため、電源供給ライン１２７に意図しない高周波ノイズが流入した場合においても、直ちに除去されることとなる。これにより、当該電源供給ライン１２７から、信号線などの他の配線ラインにノイズが重畳する恐れがなく、回路基板５００に形成された電子回路の制御動作の異常や制御誤差の発生が効果的に防止することができる。

以上、説明したように、第１、第２及び第３の実施形態に係る回路基板は、入力信号を処理する処理回路１２２と、前記処理回路の出力に基づいて制御対象を制御する駆動回路１２４を備えた回路基板１００等であって、該回路基板は、電源供給端子１１９等と、該電源供給端子と電源供給対象１２０等とを接続する電源供給ライン１１３等と、前記処理回路に接続されるグランドパターン１３２と、前記駆動回路に接続されるグランドパターン１３０と、各グランドパターンの一方と電気的に接続された導電パターン１１６ａ、１１６ｂ等と、を少なくとも備え、前記導電パターンは、前記電源供給ラインの前記電源供給端子に近接する少なくとも一部において、前記電源供給ラインの外縁と所定の距離を隔てて前記電源供給ラインに沿うように配されて該電源供給ラインと容量結合を構成する。

この構成により、該電源供給ライン及び導電パターンが、高周波ノイズに対して低インピーダンスとなるバイパスコンデンサを構成し、該導電パターンを通じてグランドに該高周波ノイズを排除することができる。また、排除される該ノイズ電流は、対向電極に亘って分散して逃がされるため、単位長さあたりに流入する電流量を抑制することができ、該バイパスコンデンサの破壊を防止することができる。さらに、本発明に係る回路基板に形成されたバイパスコンデンサでは、等価直列インダクタンスを小さくすることができるため、該バイパスコンデンサにおいて、高周波ノイズを反射することなく、当該高周波ノイズを効率よく除去することができる。さらに、本発明の回路基板に形成されたバイパスコンデンサは、回路基板に形成された回路パターンのみを用いて構成されているため、安価に形成することが可能であり、個別部品であるノイズフィルタを回路基板に搭載する場合に比べて、大幅なコストダウンを実現することができる。

なお、第１〜３の実施形態及びその変形例の回路基板の各々では、回路基板上に形成された１つの電源供給ラインに導電パターンを配置して、当該１つの電源供給ラインに重畳した高周波ノイズのみを除去する構成としたが、これに限らず、例えば回路基板上に形成される全ての電源ラインに第１〜３の実施形態及びその変形例に示す導電パターンの何れかの構成を適用することができる。

また、筐体１０４は、例えば、カバーとベースとの２つの支持体から構成し、該カバー及びベースとを、ネジ等により互いに固定されて内部空洞を形成し、当該内部空洞に本発明の回路基板を収容するものとしてもよい。この場合、該カバー及びベースを、例えば金属等の導電性材料（例えば、アルミニウム）により構成し、２つの支持体の少なくとも一方を、上記ＰＧパターン１３０の表面と当接するように配して、該当接する位置において前記回路基板をその厚さ方向に挟持して該筐体内に前記回路基板を固定することもできる。このような構成とすれば、ＰＧパターン１３０と筐体１０４とを容易に電気的に接続することできる。

また、本実施形態では、回路基板として多層基板を用いるものとしたが、これに限らず、例えば、単層のプリント基板を用いてもよい。

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において改変して用いることができる。

１０、４０、５０・・・電子装置、１００、２００ａ、２００ｂ、３００、４００、５００・・・回路基板、１０２、２０２ａ、２０２ｂ、３０２・・・コネクタ、１０４・・・筐体、１０６、１０８・・・フランジ、１０７・・・外部電源、１０９・・・電源線、１１０・・・車体、１１１、２１１ａ、２１１ｂ、３１１、４１１、５１１・・・グランド線、１１３、１１７、２１３ａ、２１３ｂ、３１３・・・電源供給ライン、１１４・・・ワイヤハーネス、１１６ａ、１１６ｂ、２１６、２１６ｂ、２１６ｃ、３１６、４１６ａ、４１６ｂ、５１６ａ、５１６ｂ・・・導電パターン、１１９、１２１、１２３、２１９ａ、２２１ａ、２１９ｂ、２２１ｂ、２２３ｂ、３１９、３２１、４１９、４２１、５１９、５２１、５２５・・・コネクタリード、１２０・・・電源回路、１２２・・・処理回路、１２４・・・駆動回路、１３０・・・ＰＧパターン、１３２・・・ＬＧパターン、１３４・・・導体板、３３０、３４０、３５０・・・絶縁体層。

Claims

入力信号を処理する処理回路と、前記処理回路の出力に基づいて制御対象を制御する駆動回路を備えた回路基板であって、
前記回路基板は、
電源供給端子と、
前記電源供給端子と電源供給対象とを接続する電源供給ラインと、
前記処理回路に接続されるグランドパターンと、
前記駆動回路に接続されるグランドパターンと、
各グランドパターンの一方と電気的に接続された導電パターンと、
を少なくとも備え、
前記導電パターンは、前記電源供給ラインの前記電源供給端子に近接する少なくとも一部において、前記電源供給ラインの外縁と所定の距離を隔てて前記電源供給ラインに沿うように配されて該電源供給ラインと容量結合を構成し、且つ
前記導電パターンは、２つの導電パターンからなり、
前記２つの導電パターンは、前記電源供給ラインを挟んで対向するように各々配されている、
回路基板。
入力信号を処理する処理回路と、前記処理回路の出力に基づいて制御対象を制御する駆動回路を備えた回路基板であって、
前記回路基板は、
電源供給端子と、
前記電源供給端子と電源供給対象とを接続する電源供給ラインと、
前記処理回路に接続されるグランドパターンと、
前記駆動回路に接続されるグランドパターンと、
各グランドパターンの一方と電気的に接続された導電パターンと、
を少なくとも備え、
前記導電パターンは、前記電源供給ラインの前記電源供給端子に近接する少なくとも一部において、前記電源供給ラインの外縁と所定の距離を隔てて前記電源供給ラインに沿うように配されて該電源供給ラインと容量結合を構成し、且つ
前記導電パターンは、前記電源供給ラインよりも幅広で、前記電源供給ラインの直下に絶縁層を介して配される、
回路基板。
請求項１または２のいずれかに記載された回路基板において、
前記回路基板は、少なくとも外部の電源と電気的接続されるコネクタを備え、
前記電源供給端子は、前記コネクタと該回路基板とを電気的に接続する接続端子のうち、前記外部の電源の電源電位に接続される接続端子である、
回路基板。
請求項１または２のいずれかに記載された回路基板において、
前記電源供給端子は、前記回路基板内に実装された電源回路の電源出力端子である、
回路基板。
請求項３または４に記載された回路基板において、
前記導電パターンは、前記処理回路のグランドパターンに接続される、
回路基板。
請求項３に記載された回路基板において、
前記電源供給対象は、前記駆動回路であって、
前記導電パターンは、前記駆動回路のグランドパターンに接続される、
回路基板。
請求項１ないし６のいずれか一項に記載の回路基板と、
前記回路基板を内部に収容する筐体と、
を備える電子装置。