JPWO2015122203A1

JPWO2015122203A1 - プリント基板

Info

Publication number: JPWO2015122203A1
Application number: JP2015562757A
Authority: JP
Inventors: 祐石渡; 貴博東
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2014-02-12
Filing date: 2015-01-05
Publication date: 2017-03-30
Anticipated expiration: 2035-01-05
Also published as: US20160345429A1; WO2015122203A1; JP6187606B2; US10206274B2

Abstract

絶縁性基板（１０）にグランド導体膜（１１）が形成されている。浮遊導体膜（１２）がグランド導体膜（１１）と容量結合する。放射素子（１７）が浮遊導体膜（１２）に接続されている。遮蔽膜（１４）が、放射素子（１７）から放射される電磁波を遮蔽する。プリント基板にこのような構成を採用することにより、ノイズの低減を図ることが可能である。

Description

本発明は、プリント基板内で発生したノイズを低減することが可能なプリント基板に関する。

高周波ノイズ電流がコネクタを経由してケーブルへ伝搬することを防止するフィルタが、特許文献１に開示されている。特許文献１に開示されたフィルタにおいては、プリント基板のコネクタ周辺部に高インピーダンスを示す領域が形成されている。高インピーダンスを示す領域は、所定の周波数帯で電磁波の伝搬を阻止するバンドギャップを持つ電磁バンドギャップ構造を有する。複数の周波数帯で高インピーダンスを示す表面構造が、特許文献２に開示されている。

高インピーダンスを示す領域は、第１の導体層に周期的に配置された複数の導体小片と、第２の導体層に配置されたグランド導体膜と、複数の導体小片をグランド導体膜に接続する導体柱とを含む。

特開２００９−１０５５７５号公報米国特許第６４８３４８１号

上述の従来技術により、プリント基板に接続されたコネクタのグランドに流れるコモンモード電流を抑制することが可能である。ところが、プリント基板上の一部の回路で発生したノイズが、同一基板上の他の回路に伝搬することを抑制することは困難である。このため、ノイズが基板全体に広がりやすい。ノイズが基板内に広がることで、二次的な放射が発生してしまうことがある。

本発明の目的は、ノイズの低減を図ることが可能なプリント基板を提供することである。

本発明の一観点によると、
絶縁性基板に形成されたグランド導体膜と、
前記グランド導体膜と容量結合する浮遊導体膜と、
前記浮遊導体膜に接続された放射素子と、
前記放射素子から放射される電磁波を遮蔽する遮蔽膜と
を有するプリント基板が提供される。

グランド導体膜に生じたノイズが浮遊導体膜に伝搬し、放射素子から電磁波として放射される。放射された電磁波は、遮蔽膜によって遮蔽される。グランド導体膜に生じたノイズが電磁エネルギとして放射され、消費されることにより、ノイズの低減を図ることができる。

前記浮遊導体膜を、前記グランド導体膜と同一の導体層に配置してもよい。前記放射素子は、前記浮遊導体膜とは異なる導体層に配置してもよい。前記遮蔽膜は、前記導体パターンから厚さ方向に間隔を隔てて配置してもよい。前記遮蔽膜を導電材料で形成し、前記グランド導体膜に接続してもよい。前記遮蔽膜を磁性材料で形成してもよい。

図１Ａは、実施例１によるプリント基板の断面図であり、図１Ｂは、グランド導体膜、浮遊導体膜、放射素子、及び遮蔽膜の斜視図である。図２は、グランド導体膜、浮遊導体膜、放射素子、及び遮蔽膜の等価回路図である。図３Ａは、実施例２によるプリント基板の断面図であり、図３Ｂは、放射素子及びその近傍の構成要素の斜視図である。図４Ａは、実施例３によるプリント基板のグランド導体膜、浮遊導体膜、放射素子、及び遮蔽膜の斜視図であり、図４Ｂは、実施例３の変形例によるプリント基板のグランド導体膜、浮遊導体膜、放射素子、及び遮蔽膜の斜視図である。図５Ａは、実施例４によるプリント基板の断面図であり、図５Ｂは、放射素子、及びその近傍の構成要素の斜視図である。

［実施例１］
図１Ａに、実施例１によるプリント基板の断面図を示す。実施例１によるプリント基板は、例えばビルドアップ工法により作製することができる。

絶縁性基板１０内に、複数の導体層、例えば第１の導体層３１、第２の導体層３２等が配置されている。第１の導体層３１に、グランド導体膜１１及び浮遊導体膜１２が含まれる。浮遊導体膜１２は、グランド導体膜１１と容量結合している。第２の導体層３２に、電源導体膜１３及び放射素子１７が含まれる。グランド導体膜１１にグランド電位が与えられ、電源導体膜１３に電源電圧が印加される。放射素子１７は、層間接続部材１５により浮遊導体膜１２に接続されている。

放射素子１７から、絶縁性基板１０の厚さ方向に間隔を隔てて遮蔽膜１４が配置されている。図１Ａに示した例では、絶縁性基板１０の素子実装面とは反対側の背面に、遮蔽膜１４が形成されている。遮蔽膜１４を、絶縁性基板１０の内部の導体層に含めてもよい。遮蔽膜１４は、銅等の導電材料で形成され、層間接続部材１６によりグランド導体膜１１に接続されている。

絶縁性基板１０の素子実装面に集積回路素子２１が実装されている。集積回路素子２１は、素子実装面に配置された複数のパッド２０に接続されている。一部のパッド２０は、層間接続部材１８により電源導体膜１３に接続されており、他の一部のパッド２０は、層間接続部材１９によりグランド導体膜１１に接続されている。

図１Ｂに、グランド導体膜１１、浮遊導体膜１２、放射素子１７、及び遮蔽膜１４の斜視図を示す。グランド導体膜１１に開口２５が形成されている。この開口２５内に、開口２５の縁から離れて浮遊導体膜１２が配置されている。浮遊導体膜１２と放射素子１７とが、層間接続部材１５により相互に接続されている。遮蔽膜１４が層間接続部材１６によりグランド導体膜１１に接続されている。放射素子１７は、例えば正方形、長方形等の平面形状を有する導体パターンで構成されており、パッチアンテナとして動作する。

図２に、グランド導体膜１１、浮遊導体膜１２、放射素子１７、及び遮蔽膜１４の等価回路図を示す。グランド導体膜１１が、キャパシタ２３を介して浮遊導体膜１２に接続されている。キャパシタ２３は、図１Ｂに示したグランド導体膜１１の開口２５の縁と、浮遊導体膜１２との間の間隙に起因して生じる静電容量に基づく。

グランド導体膜１１に生じたノイズ電流が、キャパシタ２３を介して放射素子１７に流れ、放射素子１７から電磁波が放射される。放射素子１７から放射された電磁波は、遮蔽膜１４で遮蔽される。このように、グランド導体膜１１に生じたノイズ電流が、放射素子１７により電磁エネルギに変換される。放射素子１７から放射された電磁エネルギは、遮蔽膜１４により外部に放射されないため、最終的にはプリント基板内で消費される。その結果、プリント基板全体として、ノイズレベルの低減が図られる。

一般的に、電磁的ノイズをグランド導体膜１１に帰還させることにより、ノイズレベルの低減を図ることができる。ところが、グランド導体膜１１の電位が安定していない場合、グランド導体膜１１に帰還されたノイズが、プリント基板に実装されている種々の回路に悪影響を及ぼす場合がある。効果的なノイズ対策を行うには、ノイズエネルギそのものを消失させることが有効である。上述の実施例１では、ノイズエネルギが電磁エネルギとして放射されるため、グランド導体膜１１の電位が安定していない場合であっても、ノイズレベルの低減を図ることが可能である。例えば、実施例１によるプリント基板を、携帯情報端末の基板として用いる場合に、ノイズ低減の顕著な効果が得られる。

キャパシタ２３の静電容量、放射素子１７の形状及び寸法は、除去すべきノイズの周波数帯の電磁波を効率よく放射させることができるように決定することが好ましい。例えば、プリント基板に実装されている集積回路素子２１の動作周波数に相当する電磁波を効率よく放射させることができるように、キャパシタ２３の静電容量、放射素子１７の形状及び寸法が決定される。これにより、ノイズの除去効果を高めることができる。

［実施例２］
次に、図３Ａ及び図３Ｂを参照して、実施例２によるプリント基板について説明する。以下、図１Ａ〜図２に示した実施例１との相違点に着目して説明し、同一の構成については説明を省略する。

図３Ａに、実施例２によるプリント基板の断面図を示し、図３Ｂに、放射素子１７、及びその近傍の構成要素の斜視図を示す。実施例２では、平面視において放射素子１７を取り囲むように、複数の導電性の遮蔽部材２４が、相互に間隔を隔てて配置されている。遮蔽部材２４は遮蔽膜１４に接続されている。相互に隣り合う遮蔽部材２４の間隔は、放射素子１７から放射される電磁波の波長、すなわち低減すべきノイズの周波数に相当する波長に比べて十分狭い。このため、遮蔽部材２４は電磁波を遮蔽する機能を有する。

実施例１においては、放射素子１７から、厚さ方向に間隔を隔てて遮蔽膜１４が配置されていた。実施例２では、遮蔽膜１４に加えて、放射素子１７から、面内方向にも間隔を隔てて遮蔽部材２４が配置されている。このため、放射素子１７から放射される電磁波の遮蔽効果を高めることができる。

［実施例３］
図４Ａに、実施例３によるプリント基板のグランド導体膜１１、浮遊導体膜１２、放射素子１７、及び遮蔽膜１４の斜視図を示す。以下、図１Ａ〜図２に示した実施例１との相違点に着目して説明し、同一の構成については説明を省略する。

実施例１では、図１Ｂに示したように放射素子１７としてパッチアンテナが用いられた。実施例３では、放射素子１７としてモノポールアンテナが用いられる。モノポールアンテナは、第２の導体層３２（図１Ａ）に配置された線状パターンで構成される。モノポールアンテナの電気長は、除去すべきノイズの周波数帯の電磁波を効率よく放射させることができるように設定されている。具体的には、モノポールアンテナの電気長は、除去すべきノイズの周波数帯の電磁波の波長の約１／４に設定されている。なお、放射素子１７を、図４Ｂに示すように、スパイラル形状にしてもよい。

実施例３においても、モノポールアンテナとして動作する放射素子から、ノイズ電流に起因する電磁波が放射される。これにより、プリント基板内のノイズレベルの低減を図ることができる。

［実施例４］
次に、図５Ａ及び図５Ｂを参照して、実施例４によるプリント基板について説明する。以下、図１Ａ〜図２に示した実施例１との相違点に着目して説明し、同一の構成については説明を省略する。

図５Ａに、実施例４によるプリント基板の断面図を示し、図５Ｂに、放射素子１７、及びその近傍の構成要素の斜視図を示す。実施例１では、遮蔽膜１４（図１Ａ、図１Ｂ）が、金属で形成されていたが、実施例４では、遮蔽膜１４が磁性材料で形成されている。磁性材料の例として、フェライトが挙げられる。また、実施例４では、遮蔽膜１４がグランド導体膜１１に接続されていない。放射素子１７から放射された電磁波が、フェライト等の遮蔽膜１４に吸収される。

実施例４においても、プリント基板内のノイズレベルの低減を図ることができる。さらに、プリント基板の外部への電磁波の放射を抑制することができる。

以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。

１０絶縁性基板
１１グランド導体膜
１２浮遊導体膜
１３電源導体膜
１４遮蔽膜
１５、１６層間接続部材
１７放射素子
１８、１９層間接続部材
２０パッド
２１集積回路素子
２３キャパシタ
２４遮蔽部材
２５開口
３１第１の導体層
３２第２の導体層

Claims

絶縁性基板に形成されたグランド導体膜と、
前記グランド導体膜と容量結合する浮遊導体膜と、
前記浮遊導体膜に接続された放射素子と、
前記放射素子から放射される電磁波を遮蔽する遮蔽膜と
を有するプリント基板。
前記浮遊導体膜は、前記グランド導体膜と同一の導体層に配置されている請求項１に記載のプリント基板。
前記放射素子は、前記浮遊導体膜とは異なる導体層に配置された導体パターンを含む請求項２に記載のプリント基板。
前記遮蔽膜は、前記導体パターンから厚さ方向に間隔を隔てて配置されている請求項３に記載のプリント基板。
前記遮蔽膜は導電材料で形成されており、前記グランド導体膜に接続されている請求項１乃至４のいずれか１項に記載のプリント基板。
前記遮蔽膜は磁性材料で形成されている請求項１乃至４のいずれか１項に記載のプリント基板。