JPH05275863A

JPH05275863A - 多層プリント配線基板

Info

Publication number: JPH05275863A
Application number: JP4068682A
Authority: JP
Inventors: Tomio Yamashita; 富夫山下
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1992-03-26
Filing date: 1992-03-26
Publication date: 1993-10-22

Abstract

(57)【要約】【目的】ノイズ対策専用部品を使用せずに、また、回
路的にも変更が少ない単純な構成で放射ノイズを抑制す
る。【構成】少なくとも１層をグランド層１２とし、配線
パターン層を前記グランド層１２に対面して設けたグラ
ンドプレーン構造の多層プリント配線基板において、前
記グランド層１２の、ＬＳＩ１３に対向する部分の周囲
に、グランドパターンを部分的に除去してなる複数の網
点状空白部を形成した網点状グランドパターン域が設
けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、一つの層をグランド層
とし、配線パターンを前記グランド層に対面させるグラ
ンドプレーン構造の多層プリント配線基板に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、機器の放射ノイズ対策の簡便な方
法として、出る物を覆う方式で、接地された筺体でＰＷ
Ｂの周囲を囲うのが一般である。また、ノイズその物を
抑えるため、高調波を、アンテナとして作用する信号線
から放射させないようにすることも行なわれている。そ
の方法としては、（１）ノイズ源となる、配線パターン
の反射波を防ぐため終端抵抗等の終端処理部品を接続す
る、（２）クロストークを低減させるため電流制限抵抗
等の回路を挿入する、（３）波形を鈍らせ高調波を制限
させるコンデンサを追加する、（４）素子近辺の電源−
グランド（以下、「ＧＮＤ」と記す。）間にコンデンサ
を挿入してスイッチング素子のスイッチング動作時に生
じる貫通電流による発生ノイズを吸収させる等、ノイズ
対策部品を接続、挿入してノイズの低減を行なってい
た。

【０００３】また、２層以上のパターン層が形成されて
いるＰＷＢにおいては、回路の一部を接地面積としてそ
の接地電位面域上に、配線パターンを通過させる通称グ
ランドプレーン構造（ＧＮＤプレーン構造）を採用し、
配線パターンと接地面域との浮遊容量（ストレキャパシ
タ）でノイズの最短ループを確保してノイズの発生を抑
えていた。

【０００４】ここで、図８，９を参照して、ＧＮＤプレ
ーン構造を採用した従来のＰＷＢの構造を説明する。

【０００５】図８は従来のＧＮＤプレーン構造を採用し
たＰＷＢの層構造の一例を示す断面図、図９は前記ＧＮ
Ｄプレーンの疑似回路を示す回路図である。

【０００６】図８に示すＰＷＢ基材８１には、銅箔がＧ
ＮＤプレーンとして下面に配置され、上面の部品面には
ＬＳＩ８３および該ＬＳＩ８３に関わる配線パターンＳ
₁ 〜Ｓ_n が配されている。

【０００７】前記ＬＳＩ８３の出力部について図１０を
参照して説明する。

【０００８】図１０はＣＭＯＳで構成されたＬＳＩの出
力部の一例を示す回路図である。

【０００９】このＬＳＩ８３の出力部は、出力用素子の
ＧＮＤがノードＮＤで共通化されＧＮＤリード線を介し
て接地される。符号ａで示されるＬＳＩ内部よりの信号
が遷移した場合、トランジスタＱ１，Ｑ２で構成される
出力素子が、瞬間的にオン状態になり、貫通電流Ｉｔが
流れてＧＮＤリード線Ｇ₁ のインピーダンスＧＺとの積
（Ｉｔ＊ＧＺ）ボルトの電圧（ノード電圧）の変移がノ
ードＮＤに発生する。また、信号線Ｓ₁ に接続されてい
る負荷容量ＣＬ、または浮遊容量Ｃｆ₁ （ｉ：１，２，
・・・，ｎ）により、充電または放電電流が静止時に比
較して余分に流れ前記ノード電圧を振動させる。この振
動はノードＮＤで共通接続されている、他の配線パター
ンＳ₁ 〜Ｓ_n に重畳してノイズとなり放射される。

【００１０】このＬＳＩ８３は、前述のノイズ発生の一
因として説明したように、内部のスイッチング回路によ
り、共通となる素子内部のノードＮＤが振動されてお
り、その振動が各出力信号に重畳される。

【００１１】図９に示す疑似回路を参照すると、上述し
たように配線パターンＳ₁ とグランド層８２との間に浮
遊容量Ｃｆ₁ 〜Ｃｆ_n が存在している。

【００１２】上述したＬＳＩ８３の各出力信号の重畳ノ
イズはストレキャパシタ（Ｃｆ₁ ，Ｃｆ₂ ，・・・，Ｃ
ｆ_n ）を通過して発生源のＬＳＩ８３のＧＮＤまで帰る
が、このループは信号の終端まで延長されており、ＰＷ
ＢのＧＮＤ自身もノイズ電流回路の帰線の一部として振
動しており、このループがＰＷＢ全体を振動させ、アン
テナとなってノイズが放射される。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来の技術は下記のような問題点を有している。（１）多数の回路および入出力端子を有するＬＳＩ等の
素子の場合、回路の一部でノイズが発生すれば各端子に
ノイズが重畳して、素子そのものの入出力端子の大半が
ノイズ源となり、入出力端子全てに対策部品の接続を余
儀なく行なっていたため、コストアップの要因となって
いた。（２）ノイズレベルが大きい場合接地域（グランド）や
電源配線そのものが振動して、ＰＷＢ自身あるいは電源
線にまでノイズが重畳してＰＷＢ単体での対応が不可能
な事があった。

【００１４】本発明は、上記従来の技術が有する問題点
に鑑みてなされたもので、ノイズ対策専用部品を使用せ
ずに、また回路的にも変更が少ない単純な構成で放射ノ
イズの発生抑制が可能な多層プリント配線基板を提供す
ることを目的としている。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は、少なくとも１
層をグランド層とし、配線パターンを前記グランド層に
対面して設けたグランドプレーン構造の多層プリント配
線基板において、前記グランド層の、電気部品に対向す
る部分の周囲に、グランドパターンを部分的に除去して
なる複数の網点状空白部を形成した網点状グランドパタ
ーンが設けられたもので、前記グランド層の前記網点状
グランドパターン以外の部分をベタグランドとしたもの
である。

【００１６】

【作用】本発明の多層プリント配線基板によれば、グラ
ンド層の、電気部品に対向する部分の周囲に、グランド
パターンを部分的に除去してなる複数の網点状空白部を
形成した網点状グランドパターンが設けられているの
で、前記電気部品に関わる配線パターンと前記網点状グ
ランドパターンとの間で生じる浮遊容量が小さくなり、
ノイズ等の高調波の通過が制限されることになる。

【００１７】

【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。

【００１８】図１は本発明の多層プリント配線基板の一
実施例を示す図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）はグラ
ンド層のグランドパターンを示す図である。

【００１９】本実施例は、ＰＷＢ基材１１の裏面にグラ
ンド層１２を形成し、さらに、ＬＳＩ１３およびＩＣ１
４等の回路部品が配された部品面に配線パターンＳ₁ 〜
Ｓ_n（パターン層）を形成した多層プリント配線基板で
ある。

【００２０】前記グランド層１２のグランドパターン
は、ＬＳＩ１３の下側に相当する部分をベタグランド域
とし、その周囲には、グランド層１２について部分的
にグランドパターンを除去して空白とした、所謂網点状
グランド域を形成し、さらに、その外側にはベタグラ
ンド域を形成している。

【００２１】前記ＬＳＩ３は、前述の図１０に示したよ
うなスイッチング素子（Ｑ₁ ，Ｑ₂）を備えた出力部を
有するもので、該出力部から配線パターンＳ₁ を介して
入力部へ接続される。

【００２２】前記配線パターンＳ₁ は、グランド層１２
に対し、ベタグランド域→網点状グランド域→ベタ
グランド域の上層を通過して前記ＩＣ１４へ達する。

【００２３】このとき、ＬＳＩ１３とＩＣ１４との間に
おいて、前記配線パターンＳ₁ とグランド層１２とで、
図２に示すような回路を形成することになる。この回路
は、ノイズ対策として公知の技術である、例えば図３
（ａ）に示すような、Ｒ，Ｌ，Ｃからなるπ型フィルタ
と同等な回路を形成している。

【００２４】本実施例において、前記網点状グランド域
の網点の形状を変化させることで、図４に示すように
前記ＬＳＩ１３の下側のベタグランド域とその外側の
ベタグランド域との間のベタグランド間インピーダン
スＺ₁ を増減させることが可能である。

【００２５】ここで、上述したπ型フィルタの説明を補
足する。

【００２６】信号ラインに重畳された信号の周波数より
著しく高い周波数のノイズは、インピーダンスの変化点
で、周波数に対してよりインピーダンスの低い回路方向
に流れる。

【００２７】本実施例の場合、網点状グランド域と配
線パターンＳ₁ の間では浮遊容量が少なく、該配線パタ
ーンＳ₁ ではインダクタンスおよび抵抗分を主としたイ
ンピーダンスが主体となる。そのため、ノイズ等の高調
波はこの高インピーダンスの配線パターンＳ₁ の通過が
制限され、インピーダンスのより低いＬＳＩ１３の出力
部とベタグランド域との間の浮遊容量を通過して流れ
る、図３（ｂ）に示すような周波数特性を有する、所謂
ローパスフィルタとして作用する。これにより、ノイズ
電流帰線ループが短く形成されてノイズ規制対象周波数
帯のアンテナとして作用せず、ノイズの低減が図れる。

【００２８】ここで、網点状グランド域の網点と配線パ
ターンの配置によるインピーダンスの変化について図５
（ａ），（ｂ），（ｃ）および図６（ａ），（ｂ），
（ｃ），（ｄ），（ｅ），（ｆ）を参照して説明する。

【００２９】図５（ａ）の場合、配線パターンにおい
て、網点上を通過する部分と網点上を通過しない部分と
でインピーダンスに差が生じ、図６（ａ），（ｂ）に示
すように、グランド帰線（電流線）が網点部を避けるよ
うな曲線となりインピーダンスは大きくなる。図６
（ａ），（ｂ）はそれぞれ前記網点が円形のものと四角
形のものを示している。

【００３０】図５（ｂ）の場合、４つの網点が配線パタ
ーンにおけるグランド帰線（電流線）方向（図示矢示方
向）に対称に配置されてグランド結合が良好となり、グ
ランド帰線は、図６（ｃ），（ｄ）に示すように直線と
なる。図６（ｃ），（ｄ）は、同様に、網点が円形のも
のと四角形のものを示している。

【００３１】図５（ｃ）の場合、網点の形状を大きく形
成して配線パターンしたの空白面積を大きくしたもので
ある。この場合、グランド結合容量（インピーダン）が
小さくなるとともに、グランド帰線は、図６（ｅ），
（ｆ）に示すように直線となる。図６（ｅ），（ｆ）は
同様に網点が円形のものと四角形のものを示している。

【００３２】上述のように、配線パターンと網点状グラ
ンド域の網点との位置関係については、前記網点の形状
（円形・四角形等）には依存せず、電流帰線の方向や、
結合容量（インピーダン）を考慮して決定する必要があ
る。

【００３３】上述した実施例においては、網点状グラン
ド域の網点の形状を変えることで、ベタグランド域
の間のインピーダンＺ₁ の変化を抑えたが、図７に示
すように、前記網点状グランド域の網点インピーダン
Ｚ₂ を変化させることで、上述と同様の効果を得ること
ができる。

【００３４】上述の実施例では、グランドパターンにつ
いてインピーダンを変化させる例を示したが、配線パタ
ーンの幅を変化させてインピーダンの増減を行なうとい
う公知の技術によっても、前記配線パターンの、網点上
に関る部分のパターン幅を補足することでインピーダン
を増加させることができ、より効果的である。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、配
線パターンが網点状グランドパターン上を通過すること
でローパスフィルタが形成されるので、ノイズ対策専用
部品を使用することなく、また、回路的に構成を変更す
ることなくノイズを抑制することができるという効果が
ある。さらに、前記配線パターンに対する、網点状グラ
ンドパターンの網点の配置を変えることで前記フィルタ
回路のインピーダンスを変化させることができるので、
レベルの大きいノイズの発生が考えられる場合であって
も該ノイズを抑制することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の多層プリント配線基板の一実施例を示
す図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）はその平面図であ
る。

【図２】本発明の多層プリント配線基板における配線パ
ターンとグランド層との疑似回路の一例を示す回路図で
ある。

【図３】ローパスフィルタの一例を示す図であり、
（ａ）は回路図、（ｂ）は周波数特性を示す図である。

【図４】本発明の多層プリント配線基板におけるグラン
ドインピーダンスの一例を示す回路図である。

【図５】本発明の多層プリント配線基板における配線パ
ターンと網点との配置例を示す図であり、（ａ）はグラ
ンド結合容量が大の場合、（ｂ）はグランド結合が良好
の場合、（ｃ）はグランド結合容量が小の場合を示して
いる。

【図６】本発明の多層プリント配線基板における網状グ
ランド域の網点の形状の例を示す図であり、（ａ），
（ｂ）はグランド帰線が曲線となる場合でそれぞれ円
形、四角形の網点を示す、（ｃ），（ｄ）はグランド帰
線が直線となる場合で、同様に円形、四角形の網点を示
す、（ｅ），（ｆ）は、前記（ａ），（ｂ）と同様にグ
ランド帰線が直線となる場合で、面積の大きい円形、四
角形の網点を示している。

【図７】本発明の多層プリント配線基板におけるグラン
ドインピーダンスの他の例を示す回路図である。

【図８】従来の多層プリント配線基板の一例を示す断面
図である。

【図９】従来の多層プリント配線基板における配線パタ
ーンとグランド層との疑似回路の一例を示す回路図であ
る。

【図１０】大規模集積回路の出力部の一例を示す回路図
である。

【符号の説明】

１１ＰＷＢ基板１２グランド層１３ＬＳＩ１４ＩＣ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも１層をグランド層とし、配線
パターンを前記グランド層に対面して設けたグランドプ
レーン構造の多層プリント配線基板において、前記グランド層の、電気部品に対向する部分の周囲に、
グランドパターンを部分的に除去してなる複数の網点状
空白部を形成した網点状グランドパターンが設けられて
いることを特徴とする多層プリント配線基板。
【請求項２】グランド層の網点状グランドパターン以
外の部分をベタグランドとしたことを特徴とする請求項
１記載の多層プリント配線基板。