JPH06101635B2

JPH06101635B2 - Ｅｍｉ対策用回路基板

Info

Publication number: JPH06101635B2
Application number: JP61160365A
Authority: JP
Inventors: 一正江口; 二三雄仲谷; 真一脇田; 久敏村上; 恒彦寺田; 克也中川
Original assignee: Nintendo Co Ltd; Tatsuta Electric Wire and Cable Co Ltd
Current assignee: Nintendo Co Ltd; Tatsuta Electric Wire and Cable Co Ltd
Priority date: 1986-07-08
Filing date: 1986-07-08
Publication date: 1994-12-12
Anticipated expiration: 2009-12-12
Also published as: JPS6315498A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）この発明はEMI対策用回路基板に関し、特にたとえば家
庭用テレビゲームなどのようにケーブルなどによって他
の機器に接続される電子回路を構成する、EMI対策用回
路基板に関する。

（従来技術）最近では、FCC（連邦通信委員会）と同じように、我が
国においても、電磁波妨害（EMI）についての規制が厳
しくなってきた。本件出願人は、先に、たとえば実開昭
58-72895号などによって、そのようなEMIを防止するこ
とができる装置を提案した。

（発明が解決しようとする問題点）上述の従来技術は、シールドケースを用いるため、たと
えばパーソナルコンピュータやその他の独立した機器に
ついては非常に有効である。

しかしながら、たとえばファミリーコンピュータ（登録
商標）のような家庭用ゲーム機やパーソナルコンピュー
タ等の画像処理機能を有する電子機器のEMI対策として
は十分ではなかった。その理由は、ゲーム機本体が長い
ケーブルを介して他の機器たとえばテレビジョン受像機
やコントローラなどに接続され、全体をシールドケース
で覆うことができないからである。すなわち、上述の従
来技術では、シールドケース内に電磁波エネルギを閉じ
込めて不要輻射を防止するものであり、ゲーム機から延
びるケーブルを通して輻射される電磁波に対しては有効
ではない。

それゆえに、この発明の主たる目的は、新規な構成のEM
I対策用回路基板を提供することである。

この発明の他の目的は、回路基板上に構成された電子回
路からの不要な電磁波の輻射を効果的に抑制できる、EM
I対策用回路基板を提供することである。

（問題点を解決するための手段）この発明は、簡単にいえば、基板、基板の少なくとも一
方主面上に形成され、かつ所望の回路に応じてアースパ
ターンを含む回路パターンが形成された導電層、アース
パターンの部分を除いて基板上に導電層を覆うように形
成される絶縁層、および絶縁層上に形成され、アースパ
ターンに接続されるシールド電極層を備え、そのシール
ド電極層を金属銅粉100重量部に対して、樹脂混和物
（メラミン樹脂20〜60重量％、およびポリエステルポリ
オールとポリエステル樹脂およびアルキッド樹脂の少な
くとも一方とが80〜40重量％からなる樹脂混和物）15〜
50重量部、および飽和脂肪酸または不飽和脂肪酸もしく
はそれらの金属塩１〜８重量部を配合してなる銅性イン
クによって形成した、EMI対策用回路基板である。な
お、銅性インクとは、銅ペースト組成物をいう。

（作用）導電層の上のシールド電極層がない従来の回路基板で
は、導電層において隣接するパターン間で浮遊容量ない
し分布容量を形成する。この発明では、導電層の上にそ
れに接近してシールド電極層が形成されているので、導
電層の各パターンは隣接するパターンとの間でよりもむ
しろ、その接近したシールド電極層との間で分布容量を
形成する。このシールド電極層は、アースパターンに接
続されているので、高周波的にアースされることにな
る。したがって、導電層の各パターンにたとえば誘導な
どによって生じた不要な電磁波は、上述の分布容量を通
してアースに流れる。そのため、回路基板それ自体にお
いて不要な電磁波エネルギが除去される。

（発明の効果）この発明によれば、電子回路を構成する回路基板それ自
体における不要成分のエネルギが低減されるので、たと
えそれにケーブルなどを接続しても、そのケーブルを通
して不要輻射が生じることはない。したがって、この発
明は、あらゆる形式の電子機器のEMI対策として非常に
有効である。すなわち、従来のもののように、シールド
ケースを用いるEMI対策では、電子回路基板それ自体か
ら延長されたケーブルなどを通して不要な電磁波が輻射
されたが、この発明の回路基板を用いれば、その回路基
板そのものにおいて既に不要な電磁波が除去されている
ので、そこにケーブルなどを接続してもそれらにかかわ
らず、安定的に不要輻射を防止することができる。

また、シールド電極層を形成するために、銅性インクを
たとえば塗布だけでよいので、その製造工程が複雑にな
るという問題は生じない。しかも、その銅性インクとし
て、金属銅粉100重量部に対して、樹脂混和物（メラミ
ン樹脂20〜60重量％、およびポリエステルポリオールと
ポリエステル樹脂およびアルキッド樹脂の少なくとも一
方とが80〜40重量％からなる樹脂混和物）15〜50重量
部、および飽和脂肪酸または不飽和脂肪酸もしくはそれ
らの金属塩１〜８重量部を配合してなる銅性インクを用
いるので、その酸化による特性劣化が生じず、経時的に
安定な特性が得られる。

なお、銅性インクの銅粉末の代わりに、金，銀ニッケ
ル，カーボンなどの粉末を充填した組成物を用いること
も考えられるが、価格の点で銅性インクが最も実用的で
ある。

この発明の上述の目的，その他の目的，特徴および利点
は、図面を参照して行う以下の実施例の詳細な説明から
一層明らかとなろう。

（実施例）第１図はこの発明の一実施例を示す断面図である。この
回路基板ないしプリント基板10は、たとえば合成樹脂や
セラミックスのような絶縁材料からなる基板12を含む。
この基板12はいわゆる両面基板として構成されていて、
基板12の両主面には、たとえば銅箔のような導電層14が
形成されていて、この導電層14にはエッチングによって
必要な回路のための回路パターンが形成される。なお、
この回路パターンには、通常アースパターンが含まれ
る。

基板12にはスルーホール16があけられていて、このスル
ーホール16の内壁にはめっき層18が形成される。このめ
っき層18は、基板12の両面の導電層14を相互に接続する
必要のある場合に形成され、その両端が対応するそれぞ
れの導電層14に接続される。なお、めっき層18は、スル
ーホール16が単に部品（図示せず）の挿入孔として用い
られる場合には不要であるかも知れない。

基板12の両主面には、導電層14を覆うように、しかしア
ースパターン14aの部分を除いて、半田レジスト層20が
形成される。この半田レジスト層20は、導電層14のう
ち、後の工程において半田が付着されるべきではない領
域に形成されるものであるが、さらに、後述の銅性イン
ク層22と導電層14との絶縁を確保するためにも利用され
得る。また、この半田レジスト層20によって覆われてい
ないないアースパターン14aには、後述の銅性インク22
が接続される。

基板12の両主面上には、半田レジスト層20の上に、基板
12のほぼ全面にわたって、導電層14を覆うように、銅性
インク層22が形成される。この銅性インク層22を形成す
るための銅性インクとしては、たとえば、タツミ電線株
式会社製の銅性インク等が利用可能である。ちなみに、
この銅性インクは、フィラーとしての銅の微粒子と、こ
れら微粒子どうしを強固に接着するためのバインダと、
導電性を長期安定に維持するための各種添加剤とを混合
してつくられている。銅微粒子の粒径は、この銅性イン
ク層22を印刷形成する際のシルクスクリーンのメッシュ
径よりも小さく選ばれる。また、バインダとしては、た
とえばレゾール型フェノール樹脂のような熱硬化性樹脂
が用いられ、粘度調整のために適宜の溶剤が利用され
る。

具体的にいえば、銅性インク層22を形成するために、金
属銅粉100重量部に対して、樹脂混和物（メラミン樹脂2
0〜60重量％、およびポリエステルポリオールとポリエ
ステル樹脂およびアルキッド樹脂の少なくとも一方とが
80〜40重量％からなる樹脂混和物）15〜50重量部、およ
び飽和脂肪酸または不飽和脂肪酸もしくはそれらの金属
塩１〜８重量部を配合してなる銅性インクが用いられ
る。より好ましくは、ポリエステルポリオールとポリエ
ステル樹脂およびアルキッド樹脂の少なくとも一方（以
下「ポリエステル樹脂または／およびアルキッド樹脂」
と記述することがある。）との配合は、次の重量％比である。

金属銅粉は、片状，樹枝状，球状，不定形状などのいず
れの形状であってもよく、その粒径は100μｍ以下が好
ましく、特に１〜30μｍが好ましい。粒径が１μｍ未満
のものは酸化されやすく、得られる塗膜の導電性が低下
するので好ましくない。そして、金属銅粉の配合量は、
常に100重量部として使用する。

樹脂混和物中のメラミン樹脂は、アルキル化メラミン樹
脂であって、メチル化メラミンまたはブチル化メラミン
樹脂などから選ばれる少なくとも一種を使用する。メラ
ミン樹脂は、金属銅粉や他の成分をよくバインドするも
のである。

樹脂混和物中のメラミン樹脂の配合量は、他のバインダ
として使用するポリエステルポリオールとポリエステル
樹脂または／およびアルキッド樹脂との配合において、
20〜60重量％の範囲にで用いられ、好ましくは30〜50重
量％である。

メラミン樹脂の配合量が20重量％未満では、金属銅粉を
十分にバインドすることができず、メラミン樹脂の三次
元網目構造が不安定となって、塗膜の導電性を著しく低
下させるので好ましくない。逆に、60重量％を越えると
きも、塗膜の導電性を著しく低下させるので好ましくな
い。

樹脂混和物中のポリオールは、次の化学構造式で示され
るポリエステルポリオールであって、メラミン樹脂と架
橋する。

使用するポリエステルポリオールは、水酸基価と酸価と
の合計が100mg/g以上で、好ましくは13mg/g以上であ
る。水酸基価と酸価との合計が100mg/g未満のものを使
用すると、導電性を消失するので好ましくない。

樹脂混和物中のポリエステルポリオールの配合量は、ポ
リエステルポリオールとポリエステル樹脂または／およ
びアルキッド樹脂との配合において、50〜95重量％の範
囲で用いられ、好ましくは60〜90重量％である。

ポリエステルポリオールの配合量が50重量％未満のとき
は、塗膜の導電性が良好とならず、逆に95重量％を超え
るときは良好な塗膜の密着性が得られない。

樹脂混和物中のポリエステル樹脂または／およびアルキ
ッド樹脂は、メラミン樹脂とポリエステルポリオールと
の縮合反応において、緩和または抑制作用をし、かつベ
ヒクルとして塗膜の性質を良好なものにする。

使用するポリエステル樹脂または／およびアルキッド樹
脂の平均分子量は5000以上がよく、好ましくは8000以上
のものが使用される。平均分子量が5000未満のものを使
用すると、塗膜の密着性を著しく低下するので好ましく
ない。

樹脂混和物中のポリエステル樹脂または／およびアルキ
ッド樹脂の配合量は、ポリエステルポリオールとポリエ
ステル樹脂または／およびアルキッド樹脂との配合量に
おいて、５〜50重量％の範囲で用いられ、好ましくは10
〜40重量％である。ポリエステル樹脂または／およびア
ルキッド樹脂の配合量が５重量％未満であるときは、塗
膜の密着性が好ましくなく、逆に50重量％を超えるとき
は、塗膜の導電性が著しく低下し好ましくない。

ここに、樹脂混和物中のポリエステルポリオールとポリ
エステル樹脂または／およびアルキッド樹脂の配合量
は、メラミン樹脂との配合において、80〜40重量％の範
囲で用いられ、好ましくは70〜50重量％である。

樹脂混和物（メラミン樹脂20〜60重量％おおびポリエス
テルポリオールとポリエステル樹脂または／およびアル
キッド樹脂80〜40重量％からなる樹脂混和物）の配合量
は、金属銅粉100重量部に対して、15〜50重量部の範囲
で用いられ、好ましくは20〜40重量部である。

飽和脂肪酸または不飽和脂肪酸もしくはそれらの金属塩
は、樹脂混和物中に金属銅粉を分散させる分散剤であっ
て、飽和脂肪酸としては炭素数16〜20のパルミチン酸，
ステアリン酸，アラキン酸などがまた不飽和脂肪酸とし
ては炭素数16〜18のゾーマリン酸，オレイン酸，リノレ
ン酸などが用いられ、それらの金属塩はナトリウム，カ
リウム，銅，亜鉛，アルミニウムなどの金属との塩であ
る。

飽和脂肪酸または不飽和脂肪酸もしくはそれらの金属塩
の配合量は、金属銅粉100重量部に対して、１〜８重量
部の範囲で用いられ、好ましくは２〜６重量部である。

分散剤の配合量が１重量部未満では、金属銅粉を樹脂混
和物中に微細分散させるにあたって混練りに時間を要
し、逆に８重量部を超えるときは、塗膜の導電性を低下
させるので好ましくない。

さらに、粘度調整をするために、通常の有機溶剤を適宜
使用することができる。たとえば、セルソルブアセテー
ト，ブチルセルソルブアセテートなどの公知の溶剤であ
る。

このような銅性インク層22はそれが硬化した後には、そ
の比抵抗はたとえば10^-4〜10^-5Ω・cmとなり、その導電
性について長期の安定性を有するものとなる。したがっ
て、この銅性インク層22が電磁波シールドとして十分機
能する。

基板12の上面には、さらに、銅性インク層22を覆って、
第２の絶縁層としての半田レジスト層24が形成される。

上述の銅性インク層22がEMI対策として有効なのであ
る。すなわち、導電層14の回路パターンが銅性インク層
22に近接して配置されるので、導電層の各回路パターン
には、隣接のパターンとの間よりむしろ、この銅性イン
ク層22との間で浮遊容量ないし分布容量が形成される。
したがって、この導電層14の回路パターンに誘導された
不要周波数成分のエネルギは、形成された分布容量を介
して銅性インク層22に流れる。一方、銅性インク層22
は、前述のように導電層14のアースパターン14aに接続
されて高周波的にはアースされている。したがって、銅
性インク層22に流れ込んだ電磁波エネルギは、結局、高
周波アースに流れることになる。そのため、導電層14の
各回路パターンには不要電磁波エネルギが蓄積されるこ
とがない。したがって、もし、その回路基板10によって
電子回路を構成して、それにケーブルなどを接続して
も、このケーブルに輻射エネルギが乗ることはない。

このことを、第８図および第９図を参照して具体的に説
明する。第８図は従来の一般的な回路基板の等価回路図
であるが、この等価回路において、素子1aと1bとを接続
する信号線２および３ならびにアースライン４は、それ
ぞれ、その長さに応じたインダクタンスを有し、各信号
線２および３の間ならびに各信号線２および３とアース
ライン４との間には、線間距離に応じた分布容量が生じ
る。ところが、アースライン４にインダクタンス成分が
あると、信号中の高周波成分に対してアースライン４が
グランドとして働かず、インダクタンスによってアース
ライン４の両端に電位差が生じるとともに、これによる
エネルギがアースライン４上に残留する。このエネルギ
が大きくなると、ノイズとなって外部に漏れ、周辺の電
子部品機器に対して電磁波障害を及ぼす。

これに対して、この実施例の回路基板では、第９図に示
すような等価回路となり、アースライン４′が各信号線
２および３のパターンのほぼ全面を覆っているので、イ
ンダクタンス成分は含まれず、高周波の電位差が生じな
いため、アースライン４′にエネルギが滞留することは
殆どない。

また、従来の回路基板では、それぞれの分布容量が信号
線２および３間または各信号線２および３とアースライ
ン４との間の距離によって異なり、分布容量が不均一と
なり、信号の流れる経路の途中でインピーダンスが変化
して、高周波の伝送上のミスマッチングが生じる。この
ため、信号中の不要な高周波成分が信号線２および３上
に滞留してしまい、このエネルギがノイズとなって外部
電極に漏れ、または輻射してしまう。

これに対して、この実施例の回路基板では、各信号線２
および３とアースライン４′との間の距離がほぼ均一で
あり、それに伴って、両者間の分布容量が均一化され、
かつ信号線２および３間の分布容量を無視できる程度の
大きな値となる。したがって、従来なら各信号線２およ
び３上に蓄積された高周波成分のエネルギがその分布容
量を介してアースライン４′に流れてしまうので、不要
輻射が生じることはない。

第10図において、線Ａが従来の基板を用いた場合の輻射
レベルを示し、線Ｂがこの発明の実施例の基板を用いた
場合を示す。この第10図から分かるように、従来の場合
にはたとえば67.03MHzにおいて50.60dBμＶもの大きな
不要輻射があった。これに対して、この実施例の回路基
板を用いれば、輻射レベルは殆どノイズ成分だけとな
り、FCCやその他の規制を全く問題なく克服できる。

つぎに、第２図〜第７図を参照して、第１図実施例の回
路基板10の製造方法の一例について説明する。

先ず、第２図に示すように、基板12を準備する。この基
板12は、たとえばエポキシ樹脂や紙フェノールのような
合成樹脂あるいはセラミックス等によって、その厚みが
たとえば1.2-1.6mmのものとして作られる。そして、基
板12の両主面には、たとえば30-70μｍ程度の厚みの銅
箔によって、後の工程で第１の回路に応じたパターンが
形成されるべき導電層14′が形成される。

続いて、第３図に示すように、基板12に、導電層14′も
貫通するように、たとえば多軸ボール盤を用いて、スル
ーホール16を形成する。このスルーホール16は、両主面
の導電層14′を相互接続するために利用されるととも
に、単なる電子部品のリード線挿入孔等としても利用さ
れ得る。そして、穿孔端面の研磨処理した後、次工程に
移る。

つぎに、第４図に示すように、スルーホール16の内壁に
たとえば電解めっきあるいは無電解めっきによって、め
っき層18を形成する。したがって、基板12の両面の導電
層14′どうしが接続される。

続いて、導電層14′をエッチングして、第５図に示すよ
うに、アースパターン14aを含む必要な回路に応じた回
路パターンを形成する。すなわち、先ず必要な回路に応
じてエッチングレジストを印刷するとともに、スルーホ
ール16の「孔埋め」などを施し、その後、ウェットエッ
チングあるいはドライエッチングすることによって必要
な回路パターンを形成する。

その後、第６図に示すように、第１の絶縁層として機能
とする、半田レジスト層20を印刷する。このとき、導電
層14の酸化や劣化を防止するために、防錆処理が施され
てもよい。

ここまでの工程は、従来の多層基板のみならずプリント
基板の一般的な製造工程として、よく知られているとこ
ろである。

次に、第７図に示すように、第１の絶縁層すなわち半田
レジスト層20上に、導電層14を覆うように、ほぼ全面に
わたって銅性インク22′を形成する。すなわち、基板12
の主面上に、銅性インク層22として必要な印刷パターン
を有するシルクスクリーン（図示せず）を配置、位置決
めし、前述のような所定の銅性インクによって、印刷す
る。なお、銅性インク層22′は、アースパターン14aを
覆ってしまうように形成されてもよい。

その後、印刷された銅性インクを加熱して硬化させる。
フェノール樹脂は、熱硬化性のものであり、たとえば14
5℃30分程度で、縮合反応により硬化する。硬化に際し
て、銅性インクは、その面方向のみならず、その厚み方
向にも縮む。なお、発明者の実験によれば、硬化した後
の銅性インク層22の基板12などとの接着強度は、たとえ
ば３φのランドで3kgの引っ張り荷重に耐えることがで
き、銅箔のような導電層14とほぼ等しい。

最後に、第１図に示すように、基板12の両面全域にわた
って、第２の絶縁層としての半田レジスト層24を、たと
えば塗布あるいは印刷によって、形成する。このように
して、多層基板10が製造される。

なお、上述のいずれの実施例においても、電磁波シール
ドとしての銅性インク層22を基板12の両主面上に形成し
た。しかしながら、発明者の実験によれば、これらは基
板12の一方主面上にだけ形成されてもよい。

また、電磁波シールドとしての銅性インク層22を基板12
の両主面上に形成する場合には、アースパターン14aは
一方主面にのみ形成しておき、数箇所のスルーホールを
アースに接続し、他方主面の銅性インク層22はそのスル
ーホールに接続するようにしてもよい。

【図面の簡単な説明】第１図はこの発明の一実施例を示す断面図である。第２図〜第７図は、それぞれ、第１図実施例の回路基板
を製造する方法の一例を工程順次に示す断面図である。第８図および第９図は、それぞれ、この実施例の効果を
説明するための等価回路図であり、第８図が従来の一般
的な回路基板のものを示し、第９図がこの実施例の回路
基板のものを示す。第10図はこの発明の効果を説明するためのグラフであ
り、横軸に周波数を、縦軸に輻射電界強度を、それぞれ
示す。図において、10は回路基板、12は絶縁基板、14は導電
層、20および24は半田レジスト層、22,22′は銅性イン
ク層を示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０５Ｋ 1/02 Ｐ 8824−4Ｅ (72)発明者脇田真一大阪府東大阪市岩田町２丁目３番１号タツタ電線株式会社内 (72)発明者村上久敏大阪府東大阪市岩田町２丁目３番１号タツタ電線株式会社内 (72)発明者寺田恒彦大阪府東大阪市岩田町２丁目３番１号タツタ電線株式会社内 (72)発明者中川克也滋賀県草津市上笠町115−19

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板、前記基板の少なくとも一方主面上に形成され、かつ所望
の回路に応じてアースパターンを含む回路パターンが形
成された導電層、前記アースパターンの部分を除いて前記基板上に前記導
電層を覆うように形成される絶縁層、および前記絶縁層を被うように、金属銅粉100重量部に対し
て、樹脂混和物（メラミン樹脂20〜60重量％、およびポ
リエステルポリオールとポリエステル樹脂およびアルキ
ッド樹脂の少なくとも一方とが80〜40重量％からなる樹
脂混和物）15〜50重量部、および飽和脂肪酸または不飽
和脂肪酸もしくはそれらの金属塩１〜８重量部を配合し
てなり、かつ前記アースパターンに接続されたシールド
電極層を備える、EMI対策用回路基板。
【請求項２】前記シールド電極層を覆うように前記基板
上に形成される第２の絶縁層を含む、特許請求の範囲第
１項記載のEMI対策用回路基板。
【請求項３】前記ポリエステルポリオールとポリエステ
ル樹脂およびアルキッド樹脂の少なくとも一方との配合
は、次の重量％比である、特許請求の範囲第１項または第２項記載のEMI
対策用回路基板。