JPH11220263A - プリント配線板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電磁波ノイズの放射を防止するプリント配線
板を提供する。 【解決手段】 電子部品９ａ、９ｂに電源を供給するた
めの電源パターン４を配線した電源層５と電子部品９
ａ、９ｂの動作により電流が流れる信号パターン２を配
線した信号層３を、複数のグラウンド層７、８で挟むよ
うに配設し、グラウンド層７、８同士を複数箇所で接続
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、集積回路（ＩＣ）
や大規模集積回路（ＬＳＩ）等の電子部品を搭載するプ
リント配線板に関し、とくに電磁波ノイズの低減を図っ
たプリント配線板に関する。

【０００２】

【従来の技術】プリント配線板は、ＩＣやＬＳＩ等の電
子部品を搭載し、電子回路を構成するものである。プリ
ント配線板には、電子部品への電源供給のために面状の
電源パターンを配線した電源層と面状のグラウンドパタ
ーンが配線されたグラウンド層が配設されており、さら
に搭載された電子部品同士を接続して電子回路を構成す
るための信号パターンが配線される信号層が配設されて
いる。電源層、グラウンド層、信号層の各層の間は絶縁
体により電気的に絶縁されている。信号層同士の接続、
また電子部品の電源層およびグラウンド層との接続は、
スルーホールやビアにより行われる。

【０００３】電子回路が動作すると、信号層内の信号パ
ターンや電源層とグラウンド層の間から電磁波ノイズが
発生する。この電磁波ノイズに対しては、従来、プリン
ト配線板全体を金属の筐体で囲んで電磁波ノイズをシー
ルドしたり、また電磁波ノイズを抑制するための専用の
部品をあらたにプリント配線板に搭載したりして、その
低減を図っていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の技術においては、プリント配線板から放射される電磁
波ノイズを金属の筐体でシールドする場合、この金属筐
体が大きいのでプリント配線板を使用する電子機器が大
型化するという問題と、金属筐体があらたなアンテナと
なって電磁波ノイズを放射するという問題があり、また
電磁波ノイズを抑制するための専用の対策部品を新たに
プリント配線板に搭載する場合には、コストが上昇する
という問題があった。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、電子部品に電源を供給するための電源パタ
ーンを配線した電源層と電子部品の動作により電流が流
れる信号パターンを配線した信号層、およびグラウンド
パターンを配線したグラウンド層とを有するプリント配
線板において、前記グラウンド層を複数設けて前記電源
層および前記信号層を複数のグラウンド層で挟むように
配設し、グラウンド層同士を複数箇所で接続したことを
特徴とする。

【０００６】上記構成の本発明によれば、電子部品が動
作すると、信号パターンや電源層の電源パターンに電流
が流れ、この電流によって電磁波ノイズが発生する。し
かし、電源層および信号層をグランド層で挟み込み、グ
ランド層同士を複数箇所で接続したことにより、グラン
ド層のグランドパターンに電源層の電源パターンや信号
パターンに流れる電流とは逆方向に同じ大きさのリター
ン電流が流れる。このリターン電流により電磁波ノイズ
が打ち消される。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を図面
を参照しながら詳細に説明する。なお、各図面に共通す
る要素には同一の符号を付す。図１は本発明に係る第１
の実施の形態のプリント配線板を示す概略断面図であ
る。

【０００８】図１において、プリント配線板１は、信号
パターン２が配線された信号層３と電源パターン４が配
線された電源層５を中層に配設している。信号層３と電
源層５は絶縁体６の中に埋設されている。プリント配線
板１の表面（上面）および裏面（下面）にはグラウンド
パターン７、８が配設されている。グラウンドパターン
７、８はそれぞれグラウンド層を構成する。表面のグラ
ウンドパターン７上には電子部品９ａ、９ｂが搭載され
ている。電子部品９ａ、９ｂは電源が供給される電子部
品で、電源パターン４と表裏のグラウンドパターン７に
接続されている。電源パターン４には電子部品９ａ、９
ｂの電源供給側が接続され、グラウンドパターン７には
電子部品９ａ、９ｂのグラウンド側が接続されている。

【０００９】表側のグラウンドパターン７と裏側のグラ
ウンドパターン８はスルーホール１０により接続されて
いる。スルーホール１０とグラウンドパターン７との接
続位置と、スルーホール１０とグラウンドパターン８と
の接続位置は、プリント配線板１の水平方向に対して線
対称の位置（座標的に同じ位置）になっている。またプ
リント配線板１にはスルーホール１１が形成され、この
スルーホール１１により表側のグラウンドパターン７と
裏側のグラウンドパターン８が接続されている。スルー
ホール１１のグラウンドパターン７、８との接続位置も
線対称の位置になっている。

【００１０】図２はグラウンドパターン７、８を示す斜
視図である。図２において、表側のグラウンドパターン
７と裏側のグラウンドパターン８は、ともに板状に形成
され、外形が同じ形状になっている。グラウンドパター
ン７、８の各所には、両グラウンドパターン７、８を接
続するためのスルーホールまたは電子部品を接続するた
めのスルーホール用の穴１２が形成されている。

【００１１】図１、２において、電源が供給される電子
部品９ａ、９ｂのグラウンド側に設けられるスルーホー
ル１０とスルーホール１１は表側のグラウンドパターン
７と裏側のグラウンドパターン８を接続する接続部を形
成するが、この接続部はプリント配線板１の全体に亘っ
て密に、例えば約１０ｍｍ四方の間隔で設けられてい
る。この１０ｍｍ四方の間隔は、厳密に設定しなければ
ならないものではなく、概略設定すればよいが、例えば
１ＧＨｚまでの電磁波ノイズを抑えるためには少なくと
も２０ｍｍ四方に１個は接続部を設けるようにする。接
続部としては、プリント配線板１全体に亘って専用のス
ルーホール１１を設けなくても、図１に示すような電源
が供給される電子部品９が搭載されていれば、その電子
部品９用のスルーホールを利用して両グラウンドパター
ン７、８を接続するようにしてもよいのである。

【００１２】次に実施の形態における電磁波ノイズを低
減する動作について説明する。図１において、電子部品
９ａまたは９ｂが動作すると、信号パターン２および電
源パターン４に電流が流れ、信号パターン２および電源
パターン４から電磁波ノイズＮが発生する。このとき、
電源層５が両グラウンドパターン７、８に挟まれるよう
に配設され、かつ両グラウンドパターン７、８が接続部
により完全に接続されているので、信号パターン２およ
び電源層５に電流が流れることによってグラウンドパタ
ーン７、８に逆方向のリターン電流が流れる。即ち、あ
る瞬間において電源パターン４にａで示す方向の電流が
流れたとすると、両グラウンドパターン７、８にはｂで
示す方向のリターン電流が流れる。

【００１３】グラウンドパターン７、８にリターン電流
が流れると、電磁波ノイズＮとは逆方向の電磁波が発生
し、電磁波ノイズＮを打ち消す。

【００１４】電源層５および信号層３の上下にグラウン
ドパターン７、８が設けられておらず、また接続部で接
続されていない場合には、電源層５および信号層３とグ
ラウンドパターンとの電気的結合が完全ではないので、
プリント配線板が具備される電子機器の金属筐体や大地
等の他の導電体にリターン電流が流れ、信号パターンや
電源パターンに流れる電流とリターン電流との距離が遠
くなる。この結果、電磁波ノイズＮを十分に打ち消すこ
とができず、プリント配線板から電磁波ノイズＮを放射
することになる。

【００１５】本実施の形態では、表裏のグラウンドパタ
ーン７、８で信号層３および電源層５を挟み、しかも密
に設けた接続部により両グラウンドパターン７、８を完
全に接続したので、電子部品９が動作した場合に流れる
リターン電流を両グラウンドパターン７、８のみに流れ
るようにでき、電磁波ノイズＮを打ち消すのに十分な電
磁波を発生させることができる。また本実施の形態で
は、図２に示すように、両グラウンドパターン７、８の
外形形状を同じにしているので、リターン電流はよく流
れるようになっている。

【００１６】なお上記実施の形態では表裏のグラウンド
パターン７、８をスルーホール１０、１１により接続し
ているが、他の導電部材で接続するようにしてもよい。

【００１７】図３、図４は第１の実施の形態のプリント
配線板１の電磁波ノイズを計測した実験結果を示す説明
図であり、図３は水平偏波を示し、図４は垂直偏波を示
す。また図５、図６は従来のプリント配線板の電磁波ノ
イズを計測した実験結果を示す説明図であり、同様に図
５は水平偏波を示し、図６は垂直偏波を示す。各図にお
いて横軸はプリント配線板から放射される電磁波の周波
数（単位はＭＨｚ）を示し、縦軸はプリント配線板から
放射される電磁波ノイズの強度（単位はｄＢμＶ）を示
す。これらの図から分かるように、実験結果から見ても
実施の形態のプリント配線板１では従来のプリント配線
板に較べて放射される電磁波ノイズが大幅に抑制されて
いる。

【００１８】上述した実施の形態では４層のプリント配
線板を例にして説明したが、本発明は３層以上の多層プ
リント配線板であれば適用可能である。図７は６層のプ
リント配線板に適用した例を示し、図８は８層のプリン
ト配線板に適用した例を示す。図７、図８に示す例はと
もに上記実施の形態のものと同様に、表層と裏層にグラ
ウンドパターン７、８を配設したもので、両グラウンド
パターン７、８により中層の信号パターン２および電源
層５を挟み、両グラウンドパターン７、８は多数箇所で
互いにスルーホール１０およびスルーホール１１で接続
されている。この例では上述の実施の形態に較べて信号
層３の数が多くなっており、中層の層構成が異なるが、
電磁波ノイズの抑制の効果は変わらない。

【００１９】図９乃至図１２に示す変形例は、２つのグ
ラウンドパターンの少なくとも一方が中層になっている
例である。これらの各変形例において、グラウンドパタ
ーン７、８の両方またはいずれか一方が中層として配設
されている。両グラウンドパターン７、８の間には、電
源層５だけか、または電源層５と電磁波ノイズの発生に
関係する信号層３とともに配設されている。グラウンド
パターン７または８の外側には電磁波ノイズを気にする
必要のない信号層１４が配設されている。これらの変形
例において、両グラウンドパターン７、８は密に接続さ
れていることに変わりはない。このような変形例におい
ても電磁波ノイズの抑制の効果が得られる。

【００２０】図１３は本発明の第２の実施の形態のプリ
ント配線板の信号層を示す平面図、図１４は第２の実施
の形態の電源層を示す平面図である。図１３、図１４に
おいて、第２の実施の形態のプリント配線板において
は、信号パターン２１が配線された信号層２２の周囲に
環状のグラウンドパターン２３が配設されている。また
電源層２４の周囲にも環状のグラウンドパターン２５が
配設されている。ここでは図示していないが、この実施
の形態においても前記実施の形態と同様に、複数のグラ
ウンド層により信号層２２と電源層２４を挟むように構
成されており、信号層２２と電源層２４を挟むグラウン
ド層の外形はグラウンドパターン２３の外形と同一の形
状をしている。

【００２１】環状のグラウンドパターン２３、２５には
ほぼ均等の間隔でスルーホール用の穴２６が全面に亘っ
て形成されており、この穴２６を使用して環状のグラウ
ンドパターン２３、２５は、信号層２２と電源層２４を
挟むグラウンドパターンと接続する。

【００２２】信号パターン２１がプリント配線板の端部
に配線されている場合、信号パターン２１はプリント配
線板のグラウンドパターン以外にも電気的に結合しやす
くなり、信号パターン２１に対するリターン電流はプリ
ント配線板のグラウンドパターン以外にも流れやすくな
るので、電磁波ノイズが若干放射される。第２の実施の
形態では、環状のグラウンドパターン２３、２５を信号
層２２および電源層２４の周囲に設けたので、端部の信
号パターン２１からの電磁波ノイズの放射を防止するこ
とができる。

【００２３】とくに本実施の形態では、信号層２２と電
源層２４を上下から挟むだけではなく、信号パターン２
１もしくは電源パターンと同一平面上にグラウンドパタ
ーンを設けたことにより、信号パターン２１または電源
パターンを遮蔽箱（シールドボックス）に入れたのと同
じ状態になり、電磁波ノイズの放射をより一層防止する
ことができる。

【００２４】第２の実施に形態においても、プリント配
線板の周囲だけではなく、その内側の部分でも信号層２
２と電源層２４を挟むグラウンドパターンが互いに密に
接続されているものとする。なお第２の実施の形態の変
形例として、環状のグラウンドパターンを設けることな
く、信号層２２と電源層２４を挟むグラウンドパターン
同士の接続部を環状に設けることでも第１の実施の形態
よりも電磁波ノイズの放射を防止する効果が上がること
はいうまでもない。

【００２５】上記第１、第２の実施の形態では、複数の
グラウンド層を設けて電源層と信号層を挟んでいるが、
電源層とグラウンド層で信号層を挟み、電源層とグラウ
ンド層間をコンデンサを介して接続しても電磁波ノイズ
の放射を防止する効果がある。このような構成の第３の
実施の形態を図１５に示す。

【００２６】図１５において、第３の実施の形態のプリ
ント配線板３０においては、電源層３１とグラウンド層
３２とで信号層３３を挟む構成になっており、電源層３
１とグラウンド層３２はコンデンサ３４およびスルーホ
ール３５を介して接続されている。コンデンサ３４は前
記実施の形態と同様にプリント配線板３０全体に亘って
万遍無く密に配置されるが、例えば１ＧＨｚまでの電磁
波ノイズを抑えるためには２０ｍｍ四方に１個程度の割
合でコンデンサ３４を設けて電源層３１とグラウンド層
３２を接続するようにする。なお電源層３１とグラウン
ド層３２との接続は、できるだけ座標的に同じ位置で行
うようにし、電源層３１の外形形状とグラウンド層３２
の外形形状はほぼ同一になっている。

【００２７】この第３の実施の形態においても、３層以
上のプリント配線板に対して実施可能であり、電磁波ノ
イズを抑制したり信号層を電源層とグラウンド層とで挟
むようにし、電源層とグラウンド層とをコンデンサを介
して接続することにより、電磁波ノイズの放射を防止す
ることができる。

【００２８】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明は、
グラウンド層を複数設けて電源層および信号層をこれら
の複数のグラウンド層で挟むように配設し、グラウンド
層同士を複数箇所で接続したことにより、電磁波ノイズ
の放射を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態のプリント配線板を
示す概略断面図である。

【図２】グラウンドパターンを示す斜視図である。

【図３】第１の実施の形態の電磁波ノイズの測定結果を
示す図である。

【図４】第１の実施の形態の電磁波ノイズの測定結果を
示す図である。

【図５】従来の電磁波ノイズの測定結果を示す図であ
る。

【図６】従来の電磁波ノイズの測定結果を示す図であ
る。

【図７】６層のプリント配線板に適用した例を示す図で
ある。

【図８】８層のプリント配線板に適用した例を示す図で
ある。

【図９】変形例を示す概略断面図である。

【図１０】変形例を示す概略断面図である。

【図１１】変形例を示す概略断面図である。

【図１２】変形例を示す概略断面図である。

【図１３】第２の実施の形態の信号層を示す平面図であ
る。

【図１４】第２の実施の形態の電源層を示す平面図であ
る。

【図１５】第３の実施の形態のプリント配線板を示す概
略断面図である。

【符号の説明】

１ プリント配線板 ３ 信号層 ５ 電源層 ７、８ グラウンドパターン ９ａ、９ｂ 電子部品

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電子部品に電源を供給するための電源パ
   ターンを配線した電源層と電子部品の動作により電流が
   流れる信号パターンを配線した信号層、およびグラウン
   ドパターンを配線したグラウンド層とを有するプリント
   配線板において、 前記グラウンド層を複数設けて前記電源層および前記信
   号層を複数のグラウンド層で挟むように配設し、 グラウンド層同士を複数箇所で接続したことを特徴とす
   るプリント配線板。
2. 【請求項２】 プリント配線板の表裏の表層がグラウン
   ド層である請求項１記載のプリント配線板。
3. 【請求項３】 グラウンド層同士の接続は電子部品によ
   り行われる請求項１記載のプリント配線板。
4. 【請求項４】 グラウンド層同士の接続は、プリント配
   線板全体に亘って密にした請求項１記載のプリント配線
   板。
5. 【請求項５】 グラウンド層同士は外形の形状が同一で
   ある請求項１記載のプリント配線板。
6. 【請求項６】 グラウンド層同士の接続はプリント配線
   板の周縁部に行われる請求項１記載のプリント配線板。
7. 【請求項７】 複数のグラウンド層が挟む前記電源層ま
   たは前記信号層の周縁部にグラウンド層を設けた請求項
   １記載のプリント配線板。
8. 【請求項８】 電子部品に電源を供給するための電源パ
   ターンを配線した電源層と電子部品の動作により電流が
   流れる信号パターンを配線した信号層、およびグラウン
   ドパターンを配線したグラウンド層とを有するプリント
   配線板において、 前記電源層と前記グラウンド層とで前記信号層を挟むよ
   うに配設し、前記電源層と前記グラウンド層とをコンデ
   ンサを介して接続したことを特徴とするプリント配線
   板。
9. 【請求項９】 前記電源層と前記グラウンド層のコンデ
   ンサによる接続は、プリント配線板全体に亘って密にし
   た請求項８記載のプリント配線板。
10. 【請求項１０】 前記電源層と前記グラウンド層は外形
    の形状が同一である請求項８記載のプリント配線板。