JPH11163480A - 回路基板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】回路基板の側面から放射される電磁波を抑制す
る。 【解決手段】第１のＦＲＰ基板１１の上面に電源配線２
１が形成され、下面に下層信号配線２２ａが形成されて
いる。そして、第１のＦＲＰ基板１１及び電源配線２１
上に、第２のＦＲＰ基板１２を介してグランドパターン
２３及び放射電磁波防止配線２４が形成されている。放
射電磁波を抑制する放射電磁波防止配線２４は、グラン
ド層のグランドパターン２３の端に沿って形成され、内
部にクロック信号に対して極性が反転した極性反転信号
が印加される。グランドパターン２３及び放射電磁波防
止配線２４上に第３のＦＲＰ基板１３を介して上層信号
配線２２ｂが形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子機器に使用さ
れる回路基板に係わり、特に回路基板から放射される不
要電磁ノイズを抑制する回路基板に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、マルチメディアの発展に伴い、高
速なデータ処理やデータ通信の要求が増している。これ
らの要求に対し、ハードウェア及びソフトウェアの研究
開発が活発に行われ、著しい性能の向上がなされてき
た。特に、半導体技術分野では、コンピュータの核とな
るマイクロプロセッサの高速・高機能化やメモリの高速
化・容量増加が進み、安価なパーソナルコンピュータで
も高速なデータ処理やデータ通信が可能になっている。

【０００３】ところが、システムの高速・高機能化に伴
い電子機器から放射される不要電磁波が問題となってき
た。この電磁波は、他の電子機器へ悪影響を与えるばか
りでなく、人体への影響も懸念されている。

【０００４】不要電磁波放射の多くは、ＬＳＩや受動部
品を実装した回路基板で、信号反射や配線間クロストー
ク、半導体素子のスイッチングなどにより、信号配線や
電源層とグランド層間に誘起されるノイズが原因であ
る。このノイズにより不要電磁波が回路基板から放射さ
れ、さらに筐体の放熱用穴などから機器外部に放射され
る。

【０００５】これらの不要電磁波放射は、高速信号が伝
搬する回路パターンが形成された表面からの放射と、電
源層とグランド層間での共振現象による基板側面からの
放射に分けられる。回路パターンが形成された表面から
の不要電磁波放出は、例えば特開平８−２２８０５５号
公報に記載されているように、回路パターン表面上に絶
縁体を介して銅ペーストを塗布し、この銅ペーストをグ
ランドに落としてシールドする方法が知られている。

【０００６】鋼ペーストによるシールド法は、ソルダレ
ジスト等の上に高価な銅ペースト膜を形成しなければな
らないため価格の増加をまねく。加えて、銅ペーストと
ソルダレジストの密着力が弱いため剥離が生じ信頼性に
問題があった。

【０００７】また別のシールド方法として、特開平９−
１８０９９号公報に記載されているように、分岐した信
号配線間にグランド配線を形成し、それぞれの配線から
誘起される電磁波を相互にキャンセルすることによって
不要電磁波の発生自体を防ぐ方法も知られている。

【０００８】この方法では、配線層にグランド配線を追
加したり、信号配線を２本に分岐しなければならないた
め配線密度の低下により層数の増加をまねき、しいては
価格の増加をまねくという問題があった。

【０００９】さらに電源層とグランド層間での共振現象
による電磁波放射に対しては、回路実装学会第１１回回
路実装学術講演大会講演論文集「プリント配線板の電源
・グランド層に起因する不要輻射低減手法」に記載され
ているように、電源層の両面に絶縁層を介してグランド
層を形成することで電磁波放射を抑制する方法が提案さ
れている。しかし、この方法でも、通常必要のないグラ
ンド層を１層追加しなければならないため、コストの増
加は必須である。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
の電磁波放射を防止する回路基板では、製造工程数が増
加し、製造コストが増加するという問題点があった。ま
た、信頼性に欠けるという問題点があった。本発明の目
的は、信頼性の低下、且つコスト増加を伴わずに、電磁
波放射を防止することができる回路基板を提供すること
にある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】［構成］本発明は、上記
目的を達成するために以下のように構成されている。 （１） 本発明（請求項１）は、信号配線領域と別の領
域に電源パターンとグランドパターンが形成された回路
基板において、前記電源配線パターン或いはグランドパ
ターンが形成された領域の少なくとも一方に、前記信号
配線を伝搬する信号から選択された信号に対し、逆極性
或いは位相が１８０±１０度ずれた信号が伝搬する放射
電磁波防止配線が形成されていることを特徴とする。

【００１２】本発明の好ましい実施態様を以下に示す。
前記放射電磁波防止配線は、前記グランドパターン又は
電源パターンの周囲に沿って形成されている。

【００１３】前記信号配線と、前記電源パターン又はグ
ランドパターンとは、別の層に形成されている。前記選
択された信号はクロック信号である。

【００１４】［作用］本発明は、上記構成によって以下
の作用・効果を有する。信号配線を伝搬する信号から選
択された信号に対し、逆極性，或いは位相が１８０±１
０度ずれた信号を印加することによって、二つの信号が
打ち消しあい、放射電磁波を抑制することができる。

【００１５】選択された信号として、信号の立ち上がり
や立ち下がりが急峻な信号で、且つ伝搬する配線長が長
い信号を選択すると効果が大きい。従って、多くのデジ
タル回路では、クロック信号を選択することが望まし
い。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を以下に図面
を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態に係
る回路基板の構成を示す図である。図１（ａ）は回路基
板１０の平面図、図１（ｂ）は回路基板１０の断面図で
ある。

【００１７】第１のＦＲＰ基板１１の上面に電源配線パ
ターン２１が形成され、下面に下層信号配線２２ａが形
成されている。そして、第１のＦＲＰ基板１１及び電源
配線パターン２１上に、第２のＦＲＰ基板１２を介して
グランドパターン２３及び放射電磁波防止配線２４が形
成されている。グランドパターン２３及び放射電磁波防
止配線２４上に第３のＦＲＰ基板１３を介して上層信号
配線２２ｂが形成されている。

【００１８】放射電磁波を抑制する放射電磁波防止配線
２４は、グランドパターン２３と同層，且つグランドパ
ターン２３の周囲に沿って形成されている。放射電磁波
防止配線２４の線幅は、極性反転信号が良好な波形を保
ったまま伝送できる特性インピーダンス、例えば５０〜
１００Ω程度が得られる線幅を選べば良く、歩留りを考
慮すると１００ミクロン程度の線幅が適当である。

【００１９】放射電磁波防止配線２４は、一般的なプリ
ント基板形成プロセスにより容易に実現することができ
る。すなわち、グランドパターン２３を形成する際のマ
スクに、放射電磁波防止配線２４のパターンを書いてお
けば、特別な工程を追加しなくともグランドパターン２
３を形成する工程で所望のパターンが得られる。このよ
うに、本実施形態においては放射電磁波を抑制するパタ
ーンを挿入したとしても、コストの増加はない。

【００２０】次に、放射電磁波防止配線２４に印加する
極性反転信号について説明する。図２は、０−５Ｖのク
ロック信号とクロック信号に対して極性反転した極性反
転信号の波形を示す図である。極性反転信号は、クロッ
ク信号が０Ｖから５Ｖに立ち上がる際、０Ｖから−５Ｖ
に立ち下がり、またクロック信号が５Ｖから０Ｖに立ち
下がる際、−５Ｖから０Ｖに立ち上がる、つまり極性が
反転した信号である。なお、５Ｖ系を例にとり説明して
いるが、他の電圧系例えば３．３Ｖ系などにおいても後
述する放射電磁波の抑制効果が得られる。

【００２１】次に、本発明の効果を実験結果より説明す
る。図１に示した回路基板の配線２２（２２ａ，２２
ｂ）に１ＭＨｚのクロック信号を伝搬させた際の基板か
らの放射電磁波を測定した。図３は、１ＭＨｚから３０
０ＭＨｚの範囲で測定した放射電界スペクトルを示す特
性図である。図３（ａ）は放射電磁波防止配線を持たな
い従来構造の基板の結果、図３（ｂ）は図１に示したプ
リント基板の結果を示す特性図である。従来構造の基板
では、３５ＭＨｚ付近に大きなピークが現れているが、
本実施形態の基板ではピークが非常に小さくなってい
る。以上の実験結果より、放射電磁波防止配線を形成す
ることによって放射電磁波を効果的に抑制できることが
明らかである。

【００２２】なお、極性が逆の信号だけでなく、図４に
示すように、クロック信号に対して位相が１８０度ずれ
た信号を放射電磁波防止配線に印加することによって
も、放射電磁波を防止する効果を得ることができる。し
かし、実験の結果、位相が１８０度ずれた信号より逆極
性の信号のほうが放射電磁波を防止することが高いこと
が確認されている。

【００２３】なお、放射電磁波防止配線に印加する信号
は、クロック信号に対し１８０度ずれたものである必要
はなく、１８０±１０度ずれた信号であれば放射電磁波
を抑制する効果がある。位相差を１６０から２００度に
ふった信号を放射電磁波防止配線に印加したときの放射
電磁波の低減率を測定した結果を図５及び６に示す。図
５及び６に示したように、位相差は、１８０±１０度の
範囲にあれば放射電磁波は５０％以下に抑制されること
が分かる。

【００２４】さらに、図７に示すように、放射電磁波防
止配線２４を電源層とグランド層との両方に形成しても
良い。電源層とグランド層の両方に形成すると片方の場
合に比べ、さらに効果が増す。

【００２５】また、放射電磁波防止配線２４はグランド
パターンの周囲を全て覆う必要はなく、図８に示すよう
な特殊な形状の基板１０の場合は、放射電磁波防止配線
２４を部分的に形成してもよい。放射電磁波防止配線２
４を部分的に形成した構成においても、十分な放射電磁
波抑制効果が得られる。

【００２６】またさらには、信号配線２２，電源パター
ン２１及びグランドパターン２３が同層に形成されてい
る回路基板１０に対しても、図９に示すように、本発明
の放射電磁波防止配線２４を適用することができる。

【００２７】以上、本発明の実施形態を実験結果ととも
に説明したが、本発明は前述した実施形態に限定される
ものではない。例えば、上記実施形態において一般的な
プリント配線基板に適用した場合を説明したが、ビルド
アップ型のプリント基板，マルチチップモジュール（Ｍ
ＣＭ）等の薄膜多層基板，厚膜ハイブリツド基板，集積
回路等、電源・グランドパターンが形成されている回路
には全て適用することができる。

【００２８】また、ベタに形成されたグランドパターン
だけでなく、メッシュグランドパターンに対しても適用
することができる。また、ストライプグランドパターン
の場合、グランド配線と放射電磁波防止配線とを交互に
配置することによって放射電磁波を抑制することができ
る。その他、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で、
種々変形して実施することが可能である。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、電
源パターン或いはグランドパターンの形成領域に、信号
配線に印加される信号から選択された信号に対して逆極
性或いは位相が１８０度ずれた信号が伝搬する放射電磁
波防止配線を形成することによって、回路基板における
コストの増加や信頼性の低減を伴わない電磁波放射対策
を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係わる回路基板の構成を
示す図。

【図２】図１の回路基板に印加されるクロック信号及び
極性反転信号の波形を示す図。

【図３】放射電磁波の周波数依存性を示す図。

【図４】図２の極性反転信号と異なる極性反転信号の波
形を示す図。

【図５】クロック信号に対し位相を１６０から２００度
ずらした信号を放射電磁波防止配線に印加したときの、
放射電磁波のピークを示す図。

【図６】図５における放射電磁波の位相差依存性を示す
特性図。

【図７】本発明の一実施形態に係わる回路基板の構成を
示す断面図。

【図８】本発明の一実施形態に係わる回路基板の構成を
示す断面図。

【図９】本発明の一実施形態に係わる回路基板の構成を
示す断面図。

【符号の説明】

１０…回路基板 １１…第１のＦＲＰ基板 １２…第２のＦＲＰ基板 １３…第３のＦＲＰ基板 ２１…電源パターン ２２…信号配線 ２２ａ…下層信号配線 ２２ｂ…上層信号配線 ２３…グランドパターン ２４…放射電磁波防止配線

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】信号配線が形成されている領域と別の領域
   に電源配線パターンとグランドパターンが形成された回
   路基板において、 前記電源配線パターン或いはグランドパターンが形成さ
   れた領域の少なくとも一方に、前記信号配線を伝搬する
   信号から選択された信号に対し、逆極性或いは位相が１
   ８０±１０度ずれた信号が伝搬する放射電磁波防止配線
   が形成されていることを特徴とする回路基板。
2. 【請求項２】前記放射電磁波防止配線は、前記グランド
   パターン又は電源パターンの周囲に沿って形成されてい
   ることを特徴とする請求項１に記載の回路基板。
3. 【請求項３】前記信号配線と、前記電源パターン又はグ
   ランドパターンとは別の層に形成されていることを特徴
   とする請求項１に記載の回路基板。
4. 【請求項４】前記選択された信号はクロック信号である
   ことを特徴とする請求項１に記載の回路基板。