JPH09246776A

JPH09246776A - プリント配線板

Info

Publication number: JPH09246776A
Application number: JP8057119A
Authority: JP
Inventors: Tadashi Ito; 忠伊藤; Takeshi Kobayashi; 剛小林; Kosaku Miyazaki; 幸作宮崎; Tsunehiro Morimoto; 倫弘森本
Original assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 1996-03-14
Filing date: 1996-03-14
Publication date: 1997-09-19

Abstract

(57)【要約】【課題】簡単に設けることができ、且つ電子回路の動
作時、電源パタンとアースパタンとの間で発生するノイ
ズを吸収できる。【解決手段】多層プリント配線板１は、内層には電源
層２（ベタパタン２）及びアース層３（ベタパタン３）
を備えており、表層には電源パタン２ａ及びアースパタ
ン３ａが設けてある。電源層２と電源パタン２ａ、及び
アース層３とアースパタン３ａは夫々スルーホール６で
接続される。多層プリント配線板１の側面部には側面部
の長さ方向に沿って多層プリント配線板１を囲むように
放射ノイズ吸収部４が設けてある。放射ノイズ吸収部４
はフェライト７及び電極８を有する。電極８は、導電体
９により電源パタン２ａ及びアースパタン３ａに電気的
に接続される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電源パタンとアー
スパタンとを備えたプリント配線板に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、複数の電子回路を搭載して所定
の電子回路を構成するプリント配線板は、夫々の電子回
路への電源供給を行う電源パタン、及びアースパタンを
備えている。このようなプリント配線板では、各電子回
路の動作時に、電源パタンとアースパタンとの間で電圧
変動を生じることから、この変動がノイズ源となり、ノ
イズが空間に放射される。そこで、従来、電源パタンと
アースパタンとを電気的に接続するバイパスコンデンサ
（又はデカップリングコンデンサ）と呼ばれるコンデン
サを実装して電圧変動を吸収させ、放射ノイズの低減を
図っていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】一般に、バイパスコン
デンサは例えばＩＣやＬＳＩ等の近傍に設けられてお
り、バイパスコンデンサを多く設ければ設ける程、より
放射ノイズの低減を図ることができるが、電源パタンと
アースパタンとの間の電圧変動が原因となり放射される
ノイズはプリント配線板の端部から放射されるので、プ
リント配線板の端部に一様にバイパスコンデンサを設け
る方法が行われていた。しかしながら、コンデンサはチ
ップ型になると、プリント配線板に比べて非常に小さく
（１［ｍｍ］程度）、またプリント配線板には種々のパ
タンが印刷されており、従って、実際にはバイパスコン
デンサをプリント配線板の端部に隙間なく実装すること
は困難であった。

【０００４】また、コンデンサの等価回路は、コンデン
サの純粋の容量分だけでなく抵抗分とインダクタンス分
を持っており、周波数が高くなるとインダクタンス分が
効いて、かえってインピーダンスが大きくなってしま
う。従って、バイパスコンデンサを用いた従来の放射ノ
イズ低減方法では、プリント配線板の形状寸法により生
ずる共振周波数の放射ノイズは吸収できないことがあ
る、という問題点があった。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に本発明で講じた解決手段は、搭載された電子回路に電
力を供給する電源パタンと、アースを行うアースパタン
とを備えたプリント配線板において、プリント配線板の
側面部に長さ方向に沿ってフェライトを設けて、このフ
ェライトを電源パタン及びアースパタンに電気的に接続
したものである。

【０００６】上述の解決手段によれば、電子回路の動作
時に、電源パタンとアースパタンとの間で電圧変動が生
じノイズが発生すると、この放射ノイズはフェライトに
より吸収される。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、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。

【０００８】第１の実施の形態図１は本発明に係る第１の実施の形態における多層プリ
ント配線板を示す拡大側断面図、図２は図１に示す多層
プリント配線板の矢印Ａ方向からの概略平面図、図３は
図２に示す多層プリント配線板を矢印Ｂ方向で切断した
ときの概略断面図である。

【０００９】多層プリント配線板１は例えばガラスエポ
キシと銅パタンとにより構成される４層プリント配線板
であり、内層には電源層２（ベタパタン２）及びアース
層３（ベタパタン３）を備えている。多層プリント配線
板１の表層（信号層）には信号パタン５、電源層２から
引き出された電源パタン２ａ、及びアース層３から引き
出されたアースパタン３ａが設けてある。電源層２と電
源パタン２ａ、及びアース層３とアースパタン３ａは図
１に示すように夫々スルーホール６で接続される。

【００１０】多層プリント配線板１の側面部には側面部
の長さ方向に沿って多層プリント配線板１を囲むように
放射ノイズ吸収部４が設けてある。放射ノイズ吸収部４
はフェライト７、及びフェライト７の上下面に設けた電
極８を有する。フェライト７は、ニッケル−亜鉛系フェ
ライト、或いはマンガン−亜鉛系フェライト等の材質に
より形成される。電極８は、導電体９により電源パタン
２ａ及びアースパタン３ａに電気的に接続される。

【００１１】次に、電源層２及びアース層３間の電圧
と、両層２、３間に外部から信号を供給した場合の放射
ノイズとの関係を説明する。図４は放射ノイズ吸収部を
備えていない多層プリント配線板での放射ノイズをスペ
クトラムアナライザにて測定した結果を説明する図であ
る。図において横軸は周波数を示し、縦軸は放射ノイズ
を示す。

【００１２】放射ノイズが増加している周波数４８８
［ＭＨｚ］及び６７７［ＭＨｚ］は、夫々多層プリント
配線板１の長辺（２９７［ｍｍ］）の長さと短辺（２１
０［ｍｍ］）の長さとに共振した周波数である。詳しく
は、次式に示す計算により確認できる。なお、λは空気
中を伝搬する信号の波長［ｍ］、Ｃｏは光速［ｍ／
ｓ］、ｆｏは共振周波数［Ｈｚ］を示す。

【００１３】

【数１】 λ＝Ｃｏ／ｆｏ・・・（１）さらに多層プリント配線板１に伝送される共振時の信号
はλｏを波長［ｍ］として多層プリント配線板１の誘電
率εの平方根に反比例するので、

【００１４】

【数２】

【００１５】となる。従ってガラスエポキシからなる多
層プリント配線板１は、ε＝４．５として、ｆｏ＝４８
３［ＭＨｚ］の場合を例にとって式（２）にあてはめれ
ば、

【００１６】

【数３】

【００１７】式（３）で示されるように、計算結果は多
層プリント配線板の長辺２９７［ｍｍ］と一致してい
る。

【００１８】図５は、図４に示すノイズを放射するプリ
ント配線板の端部において電源層及びアース層間の電圧
をスペクトラムアナライザにて測定した結果を説明する
図である。図から分かるように、図４に示す放射ノイズ
と同じ周波数（４８８［ＭＨｚ］及び６７７［ＭＨ
ｚ］）において、電圧が大きくなっている。

【００１９】ところで、図６は多層プリント配線板に放
射ノイズ吸収部を備える代わりにバイパスコンデンサを
例えば３２個を多層プリント配線板１の側面部に均等間
隔で実装した場合の放射ノイズ測定結果を示すものであ
る。そしてこの場合の、即ちバイパスコンデンサのみを
実装した場合の多層プリント配線板の端部の電圧の測定
結果を図７に示す。

【００２０】図４及び図５と、図６及び図７とを比較し
て分かるように、共振周波数においては、バイパスコン
デンサの実装のみでは、放射ノイズは充分には低減され
ていない。

【００２１】図８は第１の実施の形態における放射ノイ
ズ測定結果、図９は第１の実施の形態における多層プリ
ント配線板端部の電圧の測定結果である。

【００２２】多層プリント配線板１に搭載された図示せ
ぬ電子部品を動作させると、電源層２とアース層３との
間の電位差により多層プリント配線板１の端部で放射ノ
イズのエネルギーが発生するが、放射ノイズ吸収部４が
放射ノイズエネルギーを吸収するので、空間に放射され
ない。

【００２３】従って、図４〜図７と、図８及び図９とを
比較して分かるように、第１の実施の形態では３０［Ｍ
Ｈｚ］〜１［ＧＨｚ］にわたり放射ノイズエネルギーが
フェライト７に吸収されて、放射ノイズが低減される。

【００２４】第１の実施の形態では、フェライト７は多
層プリント配線板１の寸法に合わせて側面部に沿って設
ければよく、従って、バイパスコンデンサを複数実装す
るよりも実装は簡単である。なお設け方としては、一例
として図１０に示すように、断面が略Ｌ字状となる２枚
の銅板４ａ（或いはリン青銅板等）を多層プリント配線
板１に半田４ｂで固定しておき、両銅板４ａ間を広げて
フェライト７を挿入し、両銅板４ａによりフェライト７
を挟んで保持させる方法があるが、この方法に限られな
い。図１０は第１の実施の形態の放射ノイズ吸収部取付
け説明図である。

【００２５】図１１、図１２は第１の実施の形態の変形
例を示す概略側断面図、図１３は第１の実施の形態の変
形例を示す概略斜視図である。なお、図１３に示す放射
ノイズ吸収部４のフェライト７０は、図示せぬ導電体に
より電源層２及びアース層３に電気的に接続されてい
る。

【００２６】第１の実施の形態ではフェライト７は多層
プリント配線板１の厚みと同一の厚み（矢印Ａ方向と平
行な厚み）を有して、多層プリント配線板１と一体型と
する例を示しているが、図１１及び図１２に示すよう
に、フェライト７ａ、７ｂの厚さ、形状、及び寸法が変
わった場合であっても、導電体９０ａ、９０ｂによりフ
ェライト７ａ、７ｂを電源パタン２ａ及びアースパタン
３ａに電気的に接続することにより、第１の実施の形態
と同様の効果を得ることができる。

【００２７】また、同じ材質のフェライト７を多層プリ
ント配線板１を囲むように設けるのではなく、図１３に
示すように、材質の異なる小さなフェライト７０（ニッ
ケル−亜鉛系フェライト７０ａ、マンガン−亜鉛系フェ
ライト７０ｂ）を交互に並べて多層プリント配線板１を
囲んで設けてもよい。この場合、ニッケル−亜鉛系フェ
ライト７０ａは比較的高い周波数に対応し、マンガン−
亜鉛系フェライト７０ｂは比較的低い周波数に対応して
おり、従って、対応する周波数特性を広帯域にできる。

【００２８】第２の実施の形態第２の実施の形態では、第１の実施の形態の多層プリン
ト配線板１にさらにチップ型のバイパスコンデンサを複
数実装してある。以下、図１４〜図１６を用いて第２の
実施の形態を説明する。図１４は第２の実施の形態にお
ける多層プリント配線板を示す拡大側断面図、図１５は
図１４に示す多層プリント配線板の矢印Ａ方向からの平
面図、図１６は図１５に示す多層プリント配線板を矢印
Ｂ方向で切断したときの概略断面図である。

【００２９】多層プリント配線板１００の電源層２側の
信号層には、端部に一様にチップ型のバイパスコンデン
サ１０１（以下、パスコン１０１と記す）が設けてあ
る。夫々のパスコン１０１間は約４［ｃｍ］であり、電
源パタン２ａ及びアースパタン３ａに電気的に接続され
る。なお、各パスコン１０１間は４［ｃｍ］に限らず、
これよりも大きくしてパスコン１０１の取り付け個数を
少なくしても、或いはパスコン１０１間を小さくしてパ
スコン１０１の取り付け個数を多くしてもよい。多層プ
リント配線板１００には、電子部品としてＱＦＰ型のＬ
ＳＩ１０２や、図示せぬＩＣ等が搭載してあり、さらに
多層プリント配線板１００には、この多層プリント配線
板１００を内蔵する図示せぬ装置と他の装置等とを電気
的に接続するインタフェースケーブルが接続してある。

【００３０】その他の構造は第１の実施の形態と同様で
あるので、説明は省略する。

【００３１】次に、電源層２及びアース層３間の電圧
と、両層２、３間に外部から信号を供給した場合の放射
ノイズとの関係を説明する。図１７は、放射ノイズ吸収
部及びパスコンを備えていない多層プリント配線板であ
って、インタフェースケーブルの代わりに多層プリント
配線板から長さ１［ｍ］の導線を引き出した場合での放
射ノイズをスペクトラムアナライザにて測定した結果を
示している。図において横軸は周波数を示し、縦軸は放
射ノイズを示している。

【００３２】ｆｏは共振周波数［Ｈｚ］を示し、Ｃｏは
光速［ｍ／ｓ］を示し、Ｌは導線の長さ［ｍ］とすれ
ば、次式が成立する。

【００３３】

【数４】ｆｏ＝Ｃｏ／Ｌ・・・（４）従って、導線１［ｍ］の共振周波数ｆｏ［Ｈｚ］は、

【００３４】

【数５】ｆｏ＝３×１０⁸／１＝３００×１０⁶＝３００［ＭＨｚ］・・・（５）となる。放射ノイズは、導線の長さが１波長の１／４の
長さに相当する時に大きく放射されるので、

【００３５】

【数６】３００［ＭＨｚ］／４＝７５［ＭＨｚ］・・・（６）に放射ノイズの大きなピークが発生している。

【００３６】ところで図１８は、放射ノイズ吸収部を備
えた多層プリント配線板の放射ノイズをスペクトラムア
ナライザにて測定した結果を示している。放射ノイズ吸
収体４を設けることにより、１００［ＭＨｚ］以上では
放射ノイズは吸収されている。しかし、ＬＳＩ１０２が
搭載されていることにより、これがノイズ源となり、７
０［ＭＨｚ］近辺の放射ノイズは吸収されていない。

【００３７】図１９は第２の実施の形態における多層プ
リント配線板の放射ノイズ測定結果を示す図である。

【００３８】図１８と図１９とを比較すると、７０［Ｍ
Ｈｚ］近辺の放射ノイズはパスコン１０１により吸収さ
れ、７０［ＭＨｚ］よりも大きな周波数の放射ノイズに
ついてはフェライト７により吸収されていることが分か
る。

【００３９】第２の実施の形態では、第１の実施の形態
の放射ノイズ吸収部４を備えた多層プリント配線板１に
さらにパスコン１０１を備えることにより、多層プリン
ト配線板１の外に延びるインタフェースケーブルのアー
ス線から放射するノイズも低減することができ、第１の
実施の形態と同様の効果を奏すると共に、第１の実施の
形態よりも放射ノイズ低減を図ることができる。

【００４０】また、第１の実施の形態の変形例で説明し
たように、フェライト７を図１１、図１２に示すように
厚さや形状を変えてもよく、また、図１３に示したよう
に、材質の異なる小さなフェライト７０ａ、７０ｂを交
互に並べて設けてもよい。

【００４１】第３の実施の形態第３の実施の形態では、第２の実施の形態のパスコン１
０１を設ける代わりに、ＩＣやＬＳＩに接続される電源
パタンと周囲の電源パタンとを不要輻射波吸収体として
例えばフェライトビーズ、コンデンサからなるＥＭＩフ
ィルタ、或いは抵抗値の小さい抵抗等を介して接続する
ことにより、ＩＣやＬＳＩからの放射ノイズの低減を図
っている。以下、図２０及び図２１を用いて第３の実施
の形態を説明する。図２０は第３の実施の形態における
多層プリント配線板の概略平面図、図２１は図２０に示
す多層プリント配線板を矢印Ｂ方向で切断したときの概
略断面図である。なお本実施の形態では、フェライトビ
ーズを不要輻射波吸収体の例として挙げ説明する。

【００４２】多層プリント配線板２００に搭載されたＬ
ＳＩ１０２に電力を供給する電源層２０は、図２１に示
すように、他の電源層２から分離して設けてある。電源
層２０は、チップ型のフェライトビーズ２０１、電源パ
タン２ａ、及びスルーホール６を介して電源層２と電気
的に接続される。その他の構造は第１の実施の形態と同
様であるので、説明は省略する。

【００４３】図２２は第３の実施の形態における多層プ
リント配線板の放射ノイズ測定結果を示している。

【００４４】第３の実施の形態では、ＬＳＩ１０２にて
発生した７０［ＭＨｚ］近辺の放射ノイズ（図１８参
照）はフェライトビーズ２０１にて吸収され、１００
［ＭＨｚ］以上の放射ノイズはフェライト７により吸収
される。従って、第２の実施の形態同様、放射ノイズは
低減される。

【００４５】第３の実施の形態では、フェライトビーズ
２０１は電源層２と電源層２０とを電気的に接続してい
るが、この方法に限らず、ＬＳＩ１０２にて発生した放
射ノイズを吸収できるのであれば、例えば電源パタンに
接続されるＬＳＩ２０１の端子にフェライトビーズを直
に嵌め込むようにしてもよい。この場合、電源パタン２
０ａを電源パタン２ａから分離させる必要はない。

【００４６】また、第１の実施の形態の変形例で説明し
たように、フェライト７を図１１、図１２に示すように
厚さや形状を変えてもよく、また、図１３に示したよう
に、材質の異なる小さなフェライト７０ａ、７０ｂを交
互に並べて設けてもよい。

【００４７】第１、第２、及び第３の実施の形態では、
フェライトは多層プリント配線板の４つの側面部全体に
わたって設けているが、これに限らず、１つの側面部又
は２つの側面部、或いは３つの側面部等、部分的に設け
るものであってもよい。

【００４８】また、第１、第２、及び第３の実施の形態
では、放射ノイズ吸収部が多層プリント配線板に設けら
れる例を説明しているが、多層プリント配線板に限ら
ず、例えば表面に電源パタン及びアースパタンを備え、
裏面にＬＳＩやＩＣ等の電子部品が実装されている２層
プリント配線板、或いは１層のプリント配線板に放射ノ
イズ吸収部を設けてもよい。この場合、プリント配線板
の表面の電源パタン及びアースパタンを覆うようにフェ
ライトを設けて放射ノイズを吸収させるようにすればよ
い。

【００４９】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明は、
プリント配線板の側面部に長さ方向に沿ってフェライト
を設けて、このフェライトを電源パタン及びアースパタ
ンに電気的に接続したことにより、電子回路の動作時
に、電源パタンとアースパタンとの間で電圧変動が生じ
ノイズが発生すると、この放射ノイズはフェライトによ
り吸収される。

【００５０】また、フェライトはプリント配線板の寸法
に合わせて側面部に沿って設ければよいので、簡単に設
けることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る第１の実施の形態の多層プリント
配線板を示す拡大側断面図である。

【図２】第１の実施の形態の多層プリント配線板の概略
平面図である。

【図３】第１の実施の形態の多層プリント配線板の概略
断面図である。

【図４】多層プリント配線板の放射ノイズ測定結果説明
図である。

【図５】電源層とアース層との間の電圧の測定結果説明
図である。

【図６】多層プリント配線板の放射ノイズ測定結果説明
図である。

【図７】多層プリント配線板の端部の電圧の測定結果説
明図である。

【図８】第１の実施の形態の放射ノイズ測定結果説明図
である。

【図９】第１の実施の形態の多層プリント配線板端部の
電圧の測定結果説明図である。

【図１０】第１の実施の形態の放射ノイズ吸収部取付け
説明図である。

【図１１】第１の実施の形態の変形例を示す概略側断面
図である。

【図１２】第１の実施の形態の変形例を示す概略側断面
図である。

【図１３】第１の実施の形態の変形例を示す概略斜視図
である。

【図１４】第２の実施の形態の多層プリント配線板を示
す拡大側断面図である。

【図１５】第２の実施の形態の多層プリント配線板の平
面図である。

【図１６】第２の実施の形態の多層プリント配線板の概
略断面図である。

【図１７】多層プリント配線板の放射ノイズ測定結果説
明図である。

【図１８】多層プリント配線板の放射ノイズ測定結果説
明図である。

【図１９】第２の実施の形態の放射ノイズ測定結果説明
図である。

【図２０】第３の実施の形態の多層プリント配線板の概
略平面図である。

【図２１】第３の実施の形態の多層プリント配線板の概
略側断面図である。

【図２２】第３の実施の形態の放射ノイズ測定結果説明
図である。

【符号の説明】

１、１００、２００多層プリント配線板２電源層２ａ電源パタン３アース層３ａアースパタン４放射ノイズ吸収部７、７０フェライト

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者森本倫弘東京都港区虎ノ門１丁目７番12号沖電気工業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】搭載された電子回路に電力を供給する電
源パタンと、アースを行うアースパタンとを備えたプリ
ント配線板において、プリント配線板の側面部に長さ方向に沿ってフェライト
を設けて、このフェライトを前記電源パタン及びアース
パタンに電気的に接続したことを特徴とするプリント配
線板。
【請求項２】前記フェライトを前記プリント配線板の
全側面部にわたって設けた請求項１記載のプリント配線
板。
【請求項３】前記プリント配線板端部に、前記電源パ
タンとアースパタンとを電気的に接続するバイパスコン
デンサを複数配置した請求項２記載のプリント配線板。
【請求項４】前記電源パタンからの電力を不要輻射波
吸収体を介して前記電子回路に供給する請求項２記載の
プリント配線板。
【請求項５】前記フェライトは、ニッケル−亜鉛系フ
ェライト及びマンガン−亜鉛系フェライトで交互に形成
した請求項２記載のプリント配線板。
【請求項６】前記フェライトはニッケル−亜鉛系フェ
ライトで形成した請求項２又は請求項３、請求項４記載
のプリント配線板。