JPH0639475Y2 - プリント基板 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、ノイズを防止できるよう改良したプリント基
板に関する。

〔従来の技術〕

近年、マイクロコンピュータは、工場用、オフィス用、
家庭用等の設備機器、機械、電子機器、事務機器、電化
製品等に急激に普及してきている。現在では、このマイ
クロコンピュータとの係わり合いなしでは、生活ができ
ないと言われるほど浸透してきている。このマイクロコ
ンピュータによるいろいろな機器の制御が電気的な雑音
（以下ノイズと言う）により、異常な制御をしたり、停
止したり、またひどい場合には人命に影響を与えるほど
のトラブルが発生している。

また、電子回路が動作をすると多大な不用電波が発生
し、ラジオ、テレビはもとよりデータ通信や航空管制、
軍事通信等にまで妨害を与える。

このような状態において、現在世界的に電子機器のEMI
（電磁環境両立性:Electro Magnetic Compatibility）
とEMC（電磁気干渉:Electro Magnetic Interference）
問題が表面化し、欧米諸国ではすでに規制を実施してい
る。

一方、日本国内では、EMC問題は企業ベースにて10数年
の歴史を持ち、EMIの関連においてはVCCI（情報処理装
置等電波障害自主規制協議会:Voluntary Contorol Coun
cil for Interference by Data Processing Equipment
and Electronic Office Machines）にて自主規制がスタ
ートしている。マイクロコンピュータ搭載の各種電化製
品、電子機器の中で、特に、ノイズによる誤動作で人身
に危害を与える恐れのあるような機器、例えばガス機
器、ボイラー、ロボット、工作機械等はすでに一定のノ
イズに対して耐えられるようにノイズ試験を義務付ける
方向で進行中である。

このような状況下で、マイクロコンピュータ応用電子機
器メーカは、新製品完成後にノイズ耐量の試験、放射ノ
イズ、雑音端子電圧の測定を行い、ノイズ試験で弱けれ
ば強くする対策を実施し、またノイズが規制値をオーバ
していれば出さないための対策を実施している。

ところが、近年のデジタル化社会ではアナログの技術者
が極端に不足しており、対策がままならず何度も設計変
更をすることが少なくない。

電子機器に進入するノイズは、導体を伝わってくる伝導
ノイズと、空間を伝わってくる輻射ノイズの２種類に分
けることができる。伝導ノイズは、例えば、電源線から
進入する誘導雷、高周波スイッチングノイズ、接地線か
ら進入する高周波スイッチングノイズ、電話回線から進
入する誘導雷、高周波スイッチングノイズ、インタフェ
ースケーブルから進入する高周波スイッチングノイズ等
がある。また、輻射ノイズでは、商用、アマチュアの無
線電波、ラジオ、テレビの電波、スイッチの入切時のス
パーク等で、これらのノイズが直接あるいは筺体、電源
線、接地線、電話回線、インタフェースケーブル等の電
子機器に接続されている導体で受け機器に進入する。

電子機器に進入したノイズは、様々の経路を通り回路に
結合される。代表的な例が静電気の放電等のシャーシグ
ランド系に放電された高速大電流による結合がある。こ
の場合は高速電流であるため、導体表面を流れる面電流
（Face Current）となる。この高速面電流により高速な
磁界の変化が起こり、磁界の変化の中にある導体（プリ
ントパターンや配線等）に起電力が発生する。他に直接
電界結合するノイズ等があるが、いずれにしても誤動作
をするIC、LSIにつながる導体（信号パターン、電源パ
ターン、グランドパターン）に結合してくるノイズが一
番問題となる。

発生源の大きさ、距離を一定とすると、この結合の度合
いは、導体の特性インピーダンス（コモンモードのイン
ピーダンス）と入出力のインピーダンス整合の状態によ
り決まる。

デジタルICの電源グランド間のノイズには、特に弱いた
め必ず高周波的に同電位としなくてはならない。そし
て、グランド系電流モードのインピーダンスによる個々
のICのグランド間の電位差の発生を防ぐために、パター
ンを広くとり低インピーダンスにする必要がある。デジ
タル回路の信号伝送方法は、インピーダンス整合の考え
方を全く無視しているので反射が多く、特に片面基板、
両面基板についてはノイズの結合を受けやすくなってい
る。

第６図及び第７図は従来の両面プリント基板のパターン
図であり、第６図はハンダ面側、第７図は部品面側の図
である。

このプリント基板では、＋5Vの電源線（右斜線部分）
１、接地線（左斜線部分）２、信号線３が同一面上に設
けられており、ノイズに強くするために電源線１や接地
線２を広く確保することが困難である。また、信号線３
も電源線１や接地線２があるために長くなってしまう。

〔考案が解決しようとする課題〕

すなわち、従来のプリント基板は、ノイズの影響を受け
易くなっている。ノイズの影響を受けない、また出さな
いプリント基板の条件は、 1.電源（DC）と接地（グランド）間の高周波的なインピ
ーダンスが低いこと。

2.電源又は接地間の電流モードのインピーダンスが低い
こと。

3.信号パターンの電流モードのインピーダンスが高いこ
と。

そこで本考案は、簡単な構造でノイズに対し強いプリン
ト基板を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題は、基板両面の全面に銅箔を形成し、一方の銅
箔を電源線、他方の銅箔を接地線とし、該電源線及び接
地線の銅箔表面をレジストで絶縁し、該レジスト表面上
に信号線を数10オーム〜数10Kオームの抵抗値を有する
抵抗体パターンで形成してなることを特徴とするプリン
ト基板によって達成される。

〔作用〕

本考案では、基板上に電源線及び接地線を広く形成する
ため、電源とグランドの電流モードのインピーダンスが
下がり、また信号線を抵抗体パターンで形成するため、
信号パターンの電流モードのインピーダンスが高くな
り、ノイズに強いプリント基板が形成される。

〔実施例〕

以下、本考案を図示の一実施例により具体的に説明す
る。

第１図は本考案実施例のプリント基板部分の斜視図であ
る。

同図において、基板11両面には胴箔が形成され、その胴
箔はそのまま片方が＋5Vの電源線12、他方が接地線13と
し、スルーホール14を作成後、その対応するスルーホー
ル14よりやや大きい穴などの内部銅パターン15を形成
し、銅箔の両面をソルダーレジスト16で絶縁し、このソ
ルダーレジスト16上に印刷法などで抵抗体パターン17が
形成される。そして、表面にICやコンデンサなどの部品
18が配置され、それぞれの端子をスルーホール14に入
れ、銅パッド19で接続される。

上記抵抗体パターン17の抵抗値は、プリント基板に実装
されるIC、LSIの種類によって異なるが、TTLの場合は数
10Ω〜数100Ω、CMOSの場合は数10Ω〜数10KΩまで使用
でき、近年では小電力化のためにほとんどCMOSタイプが
多く、好都合である。

次に、上記実施例のプリント基板の配線パターンを説明
する。

第２図は部品面側のレジスト作成用の版下図、第３図は
その裏面側のレジスト作成用の版下図である。

これらの図において、白丸部分がスルーホールに対応し
たそれよりやや大きく形成した穴であり、その他の部分
（図において斜線部分）はレジスト16が残される部分を
示す。

第４図は部品面側の抵抗体作成後のパターン図、第５図
はその裏面側の抵抗体作成後のパターン図である。

これらの図において、黒丸部分はスルーホールに対応
し、その黒丸間の線状のパターンが抵抗体パターンを示
す。

上記構成のプリント基板では、＋5Vの電源線12及び接地
線13は、基板11両面の銅箔で広く確保されており、電源
とグランドの電流モードのインピーダンスを下げるた
め、ノイズに対して強くなる。また、信号線が抵抗体パ
ターン17で形成されており、電流モードのインピーダン
スが高いため、ノイズに対して強くなる。このプリント
基板は、実質的な多層基板となるが、現在一般的に製造
されている多層基板よりもはるかにノイズに強い基板が
出来た。また、ノイズに強いだけでなくノイズ対策用に
実装するバイパスコンデンサ、抵抗類が大幅に削減で
き、ノイズ対策のために苦心していたプリントパターン
の設計が何の気使いもなく、ただつながっていればよい
だけの設計方法でよいことになる。特に、コストダウン
のために金属キャビネットが使用できない機器、片面基
板しか使用できない機器等に大きな効果があった。ま
た、現在すでにあるプリント基板の信号パターンのみを
変更しても効果は大きい。

上記プリント基板により、そのパターンで受けるノイズ
はなくなるが、プリント基板に接続されるコネクタへの
配線が残っている。この場合、コネクタへの配線は、通
常ハーネスと呼ばれる束線、フラットケーブル等であ
り、プリント基板のパターンよりはるかに長く、ノイズ
の影響を受けやすく、ノイズを出しやすくなっている。
従って、このハーネスよりのノイズを防ぐことにより、
ハーネスよりの不用な輻射もなくすことができる。

すなわち、コネクタのプラグまたはジャックのピンを抵
抗体の構造とする。抵抗値はとしては、数10Ω〜数100
Ωとし、入力回路のデバイスがCMOSであれば、10数ＫΩ
まで高くする。さらに、抵抗体の周囲を貫通型のコンデ
ンサ構造とすることにより、一層効果が大きくなる。

なお、上記実施例において、両面基板を例として説明し
たが、同様な構成で電源線及び接地線を基板上に広く形
成し、信号線を抵抗体パターンに形成すればよく、多層
基板に適用することもでき、またその抵抗値は接続され
るICやLSIの種類などのより任意に設定すればよい。

〔考案の効果〕

以上説明した様に本考案によれば、基板上に電源線及び
接地線を広く形成し、また信号線を抵抗体パターンで形
成することで、簡単にノイズに強いプリント基板がで
き、また、ノイズ対策用に実装するコンデンサ、抵抗な
どを省略でき、設計も容易になる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案実施例のプリント基板部分の斜視図、 第２図は本考案実施例の部品面側レジスト作成用の版下
図、 第３図は本考案実施例の裏面側レジスト作成用の版下
図、 第４図は本考案実施例の部品面側抵抗体作成後のパター
ン図、 第５図は本考案実施例の裏面側抵抗体作成後のパターン
図、 第６図は従来の両面プリント基板のハンダ面側パターン
図、 第７図は従来の両面プリント基板の部品面側のパターン
図である。 図中、 11は基板、 12は電源線、 13は接地線、 14はスルーホール、 15は内部銅パターン、 16はレジスト、 17は抵抗体パターン、 18は部品、 19は銅パッド を示す。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】基板両面の全面に銅箔を形成し、一方の銅
   箔を電源線、他方の銅箔を接地線とし、該電源線及び接
   地線の銅箔表面をレジストで絶縁し、該レジスト表面上
   に信号線を数10オーム〜数10Kオームの抵抗値を有する
   抵抗体パターンで形成してなることを特徴とするプリン
   ト基板。