JPH0714018A - Emi抑制回路カード - Google Patents

Emi抑制回路カード

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JPH0714018A
JPH0714018A JP3162416A JP16241691A JPH0714018A JP H0714018 A JPH0714018 A JP H0714018A JP 3162416 A JP3162416 A JP 3162416A JP 16241691 A JP16241691 A JP 16241691A JP H0714018 A JPH0714018 A JP H0714018A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 同相モードのノイズを発生源で抑制する回路
基板を提供することを目的とする。 【構成】 本発明に従う改良型回路基板は、基板に電力
を供給する電圧供給手段3と、該電圧供給手段3の一表
面に滞留する高周波電流を減衰させる損失物質4と、該
損失物質4に施される絶縁手段5と、該絶縁手段5に施
される接地導電性手段6と、上記基板に搭載される複数
の素子14、16と、選択された該素子、上記電圧供給
手段3、及び上記接地導電性手段6を内部接続する導電
性手段12、18とを含むことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、回路カード又は回路基
板に関し、具体的には、これらの内部平面構造に関す
る。
【0002】
【従来の技術】電子製品が放射する電磁妨害雑音(EM
I)は電子製品の電磁放射規格を制定する国内外の取締
機関によって規制されている。製品が、適用する電磁放
射規格に合致しない場合は、製造業者は高額な罰金を科
せられ、最悪の場合は市場から製品を回収しなければな
らない。
【0003】このような不都合を避けるために製造業者
の多くは製品を市場に流通させる前に製品を試験するE
MI専用の設備を設ける。これらの設備には費用がかか
り、担当の作業者は設備を操作するのにEMIに熟知す
る個人的な訓練を要する。新製品を市場に出荷した後で
さえ、異なるシステムによる使用でも大丈夫なのか、或
いは新機能を追加した場合でも大丈夫なのか、製品を再
検定しなければならない。製品の検定、及び再検定には
熟練技術者及び試験設備が必要で作業時間も増加する。
あらゆることを考慮しても製品の検定、再検定には費用
がかかり、将来にはさらに負担増となるであろう。
【0004】EMI放射の主なる発生源はシステム・ケ
ーブルの同相モード電流と考えられる。同相モード電流
は回路基板又はカード上の数千のデジタル回路によって
起こされ、ほとんどの場合、同時的なスイッチ切り替え
によって生じる。回路のスイッチ動作によってカードの
電圧面と接地面間にある高Q値の並列共振回路が大サー
ジ電流を生む。
【0005】従来の同相モード電流問題に対する解決方
法はデジタル論理回路を減結合させることであった。こ
の方法はモジュールの電圧供給ピンとVcc/接地面間
に直列にインダクタとバイパス・キャパシタをつなぐ
か、又はバイパス・キャパシタのみを結線するかであっ
た。この解決法は雑音発信源の問題を抑制することでは
正しい方向に一歩進んだ。この方法は完全に効果があり
そうなので、カード又は基板上の全能動素子に対し減結
合ネットワークを備えてもよい。しかし、非常に多数の
全能動素子に対し独立した減結合ネットワークを備える
ことは実施不可能であり、高コストである。仮に少数の
素子に減結合ネットワークを備えても、逆にノイズを発
生させると考えられ、バイパス・キャパシタのみがどこ
かに使用される程度である。この手法では一般に不十分
であり、逆にノイズ対策に別の手法を必要とする結果と
なる。
【0006】接地分離方法は従来技術で使用された別の
手法である。この手法では非常に低いインピーダンスを
経て孤立接地面に大きな接地用シンク(金属又は金属被
覆キャビネット)を結合する。この方法では全カードの
ケーブル・コネクタは、孤立接地用として同じ区域に位
置しなければならず、及び金属製シンクに結線する余裕
がなくてはならない。この手法は全ケーブルが常に同じ
位置になるとは限らないので適切な方法とはいえない。
【0007】従来技術の問題を解決する他の方法は障害
発生ケーブルに大きなフェライト・コアを設けることで
ある。この方法の効果は減衰が通常4〜6dB以下とい
う点で制限される。しかも、米国連邦通信委員会(FC
C)では販売者が全ケーブルにフェライト・コア製品を
取り付けない限りこの方式の販売を禁止している。これ
は使用者がケーブルを選ぶということから必ずしも実用
的とはいえない。
【0008】最後に、従来技術で使用された他の手法に
平衡/不平衡変成器方法がある。この手法では平衡/不
平衡変成器をカードに搭載する。この手法では一般に効
果は4dB以下で、障害発生ケーブルの全ての電線を装
置の中に通す必要があり実用的ではない。さらに各電線
はトレース用として入力/出力のピンを各1本備えなけ
ればならない。これらの実施は大きなケーブルには不向
きで通常、電線数は8〜10本程度に制限される。さら
に、同じ方法で全システム・ケーブルを均等に抑制しな
ければ、ノイズ・エネルギは抑制されたケーブルをバイ
パスする傾向にある。しかも、どのケーブルでも長さが
変わるとこの方法による抑制効果は全体の振動数スペク
トルで変化し、システムは一般に異種の故障周波数を示
す。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】本発明は従来の方法よ
りも効果のある回路カード又は回路基板を提供すること
を目的とする。
【0010】本発明の他の目的は同相モードのノイズを
発生源で抑制する回路カード又は回路基板を提供するこ
とである。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記目的、及び他の目的
は高周波のみに直列インピーダンスを加えることにより
達成できる。これは接地回路に対する基板電圧の“Q”
を低くする。
【0012】具体的には、高透磁率と高抵抗率の両方又
は一方を示す損失物質を直接Vcc面に固着する。損失
物質は接地面から隔離される。Vccのエネルギ蓄積キ
ャパシタからの直流及び低周波電流は、損失なしで銅に
流れる。表皮効果により高周波電流は損失物質中を流れ
減衰される。減衰程度は損失物質の抵抗率と透磁率及び
絶縁層の厚さで決まる。損失物質の厚さも又、低ノイズ
周波数においては重要である。
【0013】本発明に従う回路基板は、基板に電力を供
給する電圧供給手段と、該電圧供給手段の一表面に滞留
する高周波電流を減衰させる損失物質と、該損失物質に
施される絶縁手段と、該絶縁手段に施される接地導電性
手段と、上記基板に搭載される複数の素子と、選択され
た該素子、上記電圧供給手段、及び上記接地導電性手段
を内部接続する導電性手段とを含むことを特徴とする。
【0014】損失物質は、導電性ファイバ(例:銅、ニ
ッケル等)、磁気性充填物(例:ニッケル、鉄、ニッケ
ル/鉄合金)、及び結合剤(例:エポキシ、ウレタン、
セルローズ、アセテート等)を有するペーストとして構
成される。このペーストは電圧面に塗布またはスクリー
ン印刷される。損失物質が絶縁層より厚いときに好結果
が得られた。
【0015】
【実施例】図1は本発明によるプリント回路カード、又
はプリント回路基板の断面図である。プリント回路カー
ド又は基板は、最上部の信号面1、絶縁層2、銅面3、
損失導電性物質(T2)4、絶縁層(T1)5、接地面
6、絶縁層7、最下部の信号面8、能動モジュール電源
接続9、能動モジュール接地接続10、及び能動素子1
4を能動モジュール電源接続9と能動モジュール接地接
続10に内部接続する導電性部材12を含む。バイパス
・キャパシタ16は導電性部材18によって接地面6と
電圧供給面3にそれぞれ内部接続されている。図1は2
つの信号面、及び2つの電圧供給面のカード(又は基
板)の構成であることがわかる。しかしながら、この構
成は単に例示であり本発明の適用範囲を限定するもので
はない。本発明は多層回路カード(又は基板)でも動作
する。
【0016】さらに図1を参照すると、損失物質層4を
除いて全プリント回路層は標準プリント回路構造であ
る。損失物質層4はある程度導電性があり、銅電圧供給
又は電圧面(層3)に接触(つまり、導電接続)してい
る。プリント回路基板は従来の製造方法で所望する構造
にアセンブルすることができる。しかし、信号損失を防
止するには2つ以上の電圧供給面を使用することが好ま
しく損失物質は電圧供給面間のみに置くべきである。信
号損失を希望する場合は損失物質を、減衰される信号面
に隣接する電圧供給面側に設ける。損失物質は全ての電
圧供給面上と接地面上の両方又は一方に使用できる。し
かし、この方法を接地面上に使用する場合、全ての能動
構成部品は接地ずれを防止するためにバイパス・キャパ
シタを必要とする。
【0017】図2を参照すると、バイパス・キャパシタ
16の構成が示されている。この構成ではモジュール2
2の電圧供給ピン20は電圧供給(Vcc)面へのバイ
アスを介して内部接続されている。バイパス・キャパシ
タ24はVcc面を接地(GND)面に内部接続してい
る。
【0018】図3〜図6は損失物質の物理的パラメータ
に対する導電率と減衰定数の関係を示す図である。各グ
ラフの横軸は導電率を表し、縦軸は減衰定数を表す。グ
ラフは損失物質の形成に使用された構成物のグラフ表示
である。損失物質の効果は透磁率、導電率、その厚さ及
び損失物質と接地面間の絶縁層の厚さで特徴づけられ
る。損失物質の構成成分の変化はこの方法によるノイズ
発生源の抑制効果に影響する。各グラフの線は周波数5
0MHz、100MHz、200MHz、及び500M
Hzの損失物質の状態を表す。これらのグラフの理解を
容易にするために損失物質及び絶縁層の特性を各図に示
す。このように各モデルに使用されたカードは2層のカ
ードである。前述したようなカード(他の数層と共に)
も使用することができる。モデルは厳密なものではない
が、これらのグラフは損失物質の導電率の関数として様
々な物質の定数の傾向(損失効果)を説明する。モデル
は50〜500MHzで効果のある物質を示すが、正確
に導電率を調整することが必要である。損失物質の透磁
率及び絶縁層の厚さが重要であってもこれらは予知でき
る範囲で変化する。しかし、損失物質の導電率が非常に
高いか、又は低すぎる場合であっても、ノイズの抑制能
力は逆に効果があることは明らかであろう。
【0019】例として次の損失物質の構成がノイズ発生
源を効果的に抑制することが判った。物質は電圧供給面
上にスクリーン印刷又は塗布することができる。
【0020】例として次の損失物質構成リストは研究室
で本発明の特定の方法によってアセンブルした場合の将
来期待できる有望な結果(38〜42dB/m at3
00MHz)である。
【0021】1)金属箔と金属被覆材料(例:鉄、ニッ
ケル及び、鉄/ニッケル組成)。
【0022】2)結合剤がエポキシ及びラッカである
鉄、ニッケル及び銅の充填材の異種組合せのペースト複
合物。
【0023】ウレタン、ポリエステル、及びこれらの改
良タイプの異なる結合剤を使用して、高透磁率の他の損
失物質を使用できる。
【0024】化学メッキ及び蒸着等の他のメタライゼー
ション法が使用可能である。損失物質の表面粗さ、及び
銅面の研磨は特性を改善する。
【0025】直流電流を制限し、直流電圧降下を重要視
せず、損失物質をかなり高い導電率の物質(金属箔等)
構成とする場合に、これらの損失物質を損失導電性物質
/銅被覆の組合せの代用として使用できる。
【0026】損失物質は電圧供給面の代わりに使用する
ことができる。この場合、電圧と高周波信号の減衰の両
方の分配機能を果たす。
【0027】本構造は高周波における電圧供給面と接地
面間に接続された直列共振回路間に高インピーダンスを
生じさせることになる。本構造は低周波における電圧供
給面で能動回路とエネルギ蓄積キャパシタ間に低インピ
ーダンスを生じさせる。本構造は必要であれば信号波形
を選択的に減衰させるのに用いることができる。
【0028】
【発明の効果】本発明は、同相モードのノイズを発生源
で抑制する回路カード又は回路基板を提供することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に従う回路カード/基板の断面図であ
る。
【図2】バイパス・キャパシタを用いた内部接続を示す
図である。
【図3】損失物質の物理的パラメータに対する導電率と
減衰定数の関数を示す図である。
【図4】損失物質の物理的パラメータに対する導電率と
減衰定数の関数を示す図である。
【図5】損失物質の物理的パラメータに対する導電率と
減衰定数の関数を示す図である。
【図6】損失物質の物理的パラメータに対する導電率と
減衰定数の関数を示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 リオン・チャールズ・ラジック アメリカ合衆国ノース・カロライナ州、ラ レイ、ウィッカーシアー・コート 15721 番地 (72)発明者 ジャック・ディーン・ウィリアムズ アメリカ合衆国ノース・カロライナ州、ラ レイ、ワイノナ・ロード 1000番地 (72)発明者 オリバー・デュウィ・ピッツ アメリカ合衆国ノース・カロライナ州、ス プリング・ホープ、ボックス 52、ルート 3番地

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】電子装置において使用される回路カードで
    あって、 上記カードに電力を供給する電圧供給手段と、 上記電圧供給手段の一表面に滞留する高周波電流を減衰
    させる損失物質と、 上記損失物質に施される絶縁手段と、 上記絶縁手段に施される接地(GND)導電性手段と、 上記カードに搭載される複数の素子と、 選択された上記素子、上記電圧供給手段、及び上記接地
    導電性手段を内部接続する導電性手段と、を含む回路カ
    ード。
  2. 【請求項2】上記電圧供給手段及び上記接地導電手段が
    平面である請求項1記載の回路カード。
  3. 【請求項3】回路カードの回路構成部品によって生ずる
    同相モードのノイズを抑制するために上記回路カードで
    使用する構造体であって、 上記回路カードに電力を供給する電圧供給面と、 上記電圧供給面の一表面と直接接して施された損失物質
    面と、 上記損失物質面の一表面と接して施された絶縁物面と、 上記絶縁物面の一表面と接して施された接地(GND)
    電圧面と、を含む構造体。
  4. 【請求項4】さらに上記接地電圧面の一表面と接して施
    され最下部の絶縁面と、 上記電圧供給面の他の一表面と接して施された最上部の
    絶縁面と、 を含む請求項3記載の構造体。
  5. 【請求項5】上記電圧供給面と上記接地電圧面は銅であ
    る、 請求項3記載の構造体。
  6. 【請求項6】上記損失物質は上記電圧供給面上にスクリ
    ーン印刷される、 請求項3記載の構造体。
  7. 【請求項7】電気装置において使用される回路カードで
    あって、 上記カードに電力を供給する内部電圧供給面と、 上記内部電圧供給面の一表面に施された第1絶縁面と、 上記内部電圧供給面の他の表面に施された損失物質面
    と、 上記損失物質面の一表面に施された第2絶縁面と、 上記第2絶縁面の一表面に接して施された内部接地電圧
    面と、 上記内部接地電圧面の一表面に接して施された第3絶縁
    面と、 上記回路カードに搭載する複数の回路構成部品と、 選択された構成部品、上記内部電圧供給面、及び上記内
    部接地電圧面を内部接続する導電性手段と、を含む回路
    カード。
  8. 【請求項8】少なくとも1つの回路構成部品の1本の電
    圧供給ピンを上記内部接地電圧面に内部接続する容量性
    (キャパシタ)の手段をさらに含む、 請求項7記載の回路カード。
  9. 【請求項9】回路カードの回路構成部品で生ずる同相モ
    ードのノイズを抑制するために上記回路カードで使用す
    る構造体であって、 損失物質面と、 上記損失物質の一表面と接して施された絶縁物面と、 上記絶縁物面の一表面に接して施された接地(GND)
    電圧面と、を含む構造体。
JP3162416A 1990-08-02 1991-06-07 Emi抑制回路カード Expired - Lifetime JPH0831705B2 (ja)

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US56162690A 1990-08-02 1990-08-02
US561626 1990-08-02

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JPH0714018A true JPH0714018A (ja) 1995-01-17
JPH0831705B2 JPH0831705B2 (ja) 1996-03-27

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US (1) US5428506A (ja)
EP (1) EP0470031B1 (ja)
JP (1) JPH0831705B2 (ja)
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