JPH11317585A - 電子機器および回路基板支持装置 - Google Patents
電子機器および回路基板支持装置Info
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Landscapes
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- Shielding Devices Or Components To Electric Or Magnetic Fields (AREA)
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Abstract
に、回路グランド電位の安定化を実現でき、さらには配
線などからの放射も遮蔽・抑制できるようにする。 【解決手段】 回路基板1と外部金属面2とを、回路基
板1の周辺部において周辺方向に所定以上の長さに渡っ
て回路基板1および外部金属面2と接触する壁状の導電
性のスペーサ3を介して、固定する。スペーサ3を複
数、隣接するスペーサの間に回路基板1を支持し得るよ
うに、対向させて配置して、回路基板1を着脱できる、
または複数の回路基板を収納するラック構造の回路基板
支持装置とすることもできる。
Description
ーサを介して筐体やフレームなどの外部金属面に固定し
た電子機器(電気機器)、またはスペーサによって回路
基板を支持する装置、特に回路基板からの不要な電磁波
ノイズの発生を防止するようにした電子機器または回路
基板支持装置に関する。
すように、回路基板31を、その例えばコーナー4点に
おいて、それぞれ柱状(ピン状)のスペーサ33を介
し、ネジ34によって、筐体やフレームなどの構造体自
体ないしこれに設けられた金属面である外部金属面32
に固定するが、回路基板31内のグランド電位を安定化
させるためには、スペーサ33を金属スペーサとして、
回路基板31のグランド面と外部金属面32とを電気的
に接続することが望ましい。
板31上で用いる信号のスイッチング速度を速くする場
合には、回路基板31で発生した高周波ノイズがスペー
サ33を介して外部金属面32に伝播して、スペーサ3
3間の距離に対応した共振電流などが流れ、大きな放射
ノイズが発生するという問題を生じる。
回路基板のグランド層と導電性の本体フレームとを複数
の接続点で電気的に接続する場合に、回路基板上でグラ
ンド層を抵抗部材を介して接続パッドに接続することに
よって、回路基板から本体フレームに流れ込むノイズ電
流を抑制する方法が示されている。
基板のシグナルグランドとフレームグランドを形成する
筐体とを柱状の金属スペーサによって電気的に接続する
場合に、金属スペーサの周面に磁性体コアを装着し、ま
たは金属スペーサとシグナルグランドもしくは筐体との
間に抵抗シートを介在させることによって、回路基板か
ら筐体に流れ込むノイズ電流を抑制する方法が示されて
いる。
開平7−225634号または特開平9−23083号
に示された従来の方法は、一方で、回路基板と外部金属
面とを複数の柱状スペーサによって接続することに変わ
りがないため、スペーサ間の距離に対応した共振放射の
発生を本質的に防止することができないとともに、他方
で、抵抗部材や磁性体コアによって回路グランド電位を
安定化させるための電流を抑制してしまうため、回路グ
ランド電位の不安定化による新たなノイズの発生を招い
てしまう欠点がある。
質的に防止することができるとともに、回路グランド電
位の安定化を実現することができ、さらには配線などか
らの放射も遮蔽・抑制することができるようにしたもの
である。
発明)では、回路基板と外部金属面とを、前記回路基板
の周辺部において周辺方向に所定以上の長さに渡って前
記回路基板および前記外部金属面と接触する壁状の導電
性のスペーサを介して、固定する。
の全周の80%以上の長さに渡るものとすることが望ま
しい。
板のグランド面と前記外部金属面とを電気的に接続する
ことが望ましい。
部金属面との間に、前記回路基板の電源層を配置するこ
とが望ましい。
状とし、その一方の鍔部を前記回路基板に接触させ、他
方の鍔部を前記外部金属面に接触させることができる。
回路基板および前記外部金属面と接触するものとするこ
とが望ましい。
けることができる。
けることができる。
に設けられた金属面とすることができる。
路基板の周辺部において周辺方向に所定以上の長さに渡
って回路基板と接触し得る壁状の導電性のスペーサを、
複数、隣接するスペーサの間に回路基板を支持し得るよ
うに、対向させて配置する。
ペーサに対して着脱可能にするとともに、前記回路基板
の非装着時には前記隣接するスペーサが互いに接触する
ものとすることができる。
せることもできる。
従来のように柱状スペーサを間隔を置いて配置するので
はなく、回路基板の周辺方向に所定以上の長さに渡る壁
状スペーサを配置するため、従来のような柱状スペーサ
間の距離に起因する共振放射の発生を本質的に防止する
ことができる。
介して回路基板のグランド面と外部金属面とを接続する
のではなく、回路基板の周辺方向に所定以上の長さに渡
る壁状スペーサを介して回路基板のグランド面と外部金
属面とを接続するため、接続部のインピーダンスを従来
より大幅に低下させることができ、回路グランド電位が
安定化して、回路グランド電位の不安定化によるノイズ
の発生を防止することができるとともに、接続部のイン
ピーダンスに起因する放射ノイズの発生を防止すること
ができる。
は、回路基板を着脱できる、または複数の回路基板を収
納するラック構造の回路基板支持装置において、第1の
発明におけるのと同様の効果を得ることができる。
実施形態を示す。
に、回路基板1と外部金属面2との間に介在させる壁状
の導電性のスペーサ3を、回路基板1の全周を取り囲ん
で回路基板1および外部金属面2と接触するものとし、
回路基板1のコーナー4点でネジ4によって、回路基板
1をスペーサ3を介して外部金属面2に固定する。
すように、スペーサ3を、金属によって、断面形状が概
略U(ユー)字状の板バネとして形成し、スペーサ3が
回路基板1および外部金属面2に固定されていない状態
では、同図(c)に示すように、スペーサ3の2つの鍔
部3aおよび3bが、互いに平行な状態に対して、それ
ぞれ角度θだけ開いた状態にあり、ネジ4によってスペ
ーサ3を回路基板1および外部金属面2に固定したと
き、鍔部3aおよび3bが、それぞれ弾性変形して、互
いに平行となるようにする。
ことなく、回路基板1を外部金属面2に安定に固定する
ことができるとともに、鍔部3aおよび3bが回路基板
1および外部金属面2に確実に接触して、回路基板1と
外部金属面2とを電気的に確実に接続することができ
る。
造と接続部分の一例を示す。この例では、回路基板1の
下面(外部金属面と対向する面)の周辺部に、表面パッ
ド5を所定の幅で形成して、この表面パッド5をビア6
およびネジ穴を兼ねたビア6’を介して回路基板1内の
グランド層7に、直流から高周波までの周波数域に渡っ
て低インピーダンスで接続する。そして、この表面パッ
ド5をスペーサ3と接触させることによって、グランド
層7をスペーサ3に、さらには外部金属面に、低インピ
ーダンスで電気的に接続する。ビア6のピッチは、でき
るだけ細かい方が良く、望ましくは5cm以下、より望
ましくは2cm以下とする。
電源層8や配線9は、この発明の後述する放射遮蔽効果
を有効に利用するために、グランド層7より内側に、す
なわちグランド層7と外部金属面との間に、配置するこ
とが望ましい。
従来の電子機器と比較して示す。図3(a)は、図13
に示した従来の電子機器、(b)は、特開平7−225
634号または特開平9−23083号に示された従来
の電子機器、(c)は、この発明の上述した実施形態の
電子機器を、それぞれ示す。
スペーサ33を間隔を置いて配置するのではなく、回路
基板1の周辺方向に所定以上の長さに渡る壁状のスペー
サ3を配置するため、従来のようなスペーサ33間の距
離に起因する共振放射(共振電流12、放射ノイズ1
3)の発生を本質的に防止することができる。以下、こ
れを基本効果と称する。
柱状のスペーサ33を介して回路基板31のグランド層
11と外部金属面32とを接続するのではなく、回路基
板1の周辺方向に所定以上の長さに渡る壁状のスペーサ
3を介して回路基板1のグランド層7と外部金属面2と
を接続するため、接続部のインピーダンスを従来より大
幅に低下させることができ、回路グランド電位が安定化
して、回路グランド電位の不安定化によるノイズの発生
を防止することができるとともに、接続部のインピーダ
ンス(17)に起因する放射ノイズ(18)の発生を防
止することができる。以下、これをグランド電位安定化
効果と称する。
は、回路基板1と外部金属面2との間が回路基板1の全
周に渡ってスペーサ3で覆われているため、回路基板1
のグランド層7、スペーサ3および外部金属面2によっ
て、ほぼ完全に密閉されたシールドケースが形成される
ことになり、シールドケースの内部に位置する電源層や
配線(14)から発生する放射ノイズ(電流15、放射
16)を遮蔽することができる。以下、これを放射遮蔽
効果と称する。
渡るものが望ましいが、必ずしも回路基板1の全周に渡
るものでなくてもよい。図4は、壁状スペーサを回路基
板の全周に渡るものとしない場合の例を示す。
って壁状のスペーサ3Aを配置し、対向する辺の両コー
ナーに柱状のスペーサ33を配置する場合であり、同図
(b)は、回路基板1の一辺をスペーサのない開口部と
し、他の三辺に渡って壁状のスペーサ3Bを配置する場
合であり、同図(c)は、4分割した壁状のスペーサ3
Cを、回路基板1のそれぞれのコーナーを含む周辺部に
配置して、回路基板1のそれぞれの辺の一部を開口部と
する場合であり、同図(d)は、回路基板1の一辺の両
コーナーに柱状のスペーサ33を配置し、対向する辺側
に、その辺側の基板部分を取り囲むように壁状のスペー
サ3Dを配置する場合である。ただし、これらを組み合
わせ、または変形した形態も可能である。
渡る壁状スペーサを設けず、回路基板1の周辺の一部に
開口部が存在すると、上記の放射遮蔽効果は低下する
が、基本効果およびグランド電位安定化効果は発揮され
る。
示し、A4サイズの回路基板の全周の長さに対する、非
開口部、すなわち壁状スペーサが位置する部分の長さの
割合を、被覆率として、その被覆率に対する放射強度の
変化を測定し、プロットしたものである。
未満であると、放射遮蔽効果を期待できないが、被覆率
を40%以上にすると、被覆率を大きくするほど放射が
低減し、基板全周の80%以上の範囲に壁状スペーサを
設けて被覆率を80%以上にすれば、基板全周に壁状ス
ペーサを設けて被覆率を100%にした場合と同程度の
放射遮蔽効果を得ることができる。ただし、この測定は
主として放射遮蔽効果を観測したもので、被覆率が40
%未満でも、他の基本効果およびグランド電位安定化効
果は発揮される。
ことが望ましいが、通気や後述するケーブル挿入などの
ために、壁状スペーサの図1(c)に示すような壁面部
3cに穴や開口を設けてもよい。特に、壁面部3cに多
数の微小な穴を設ける場合には、穴に起因する新たな放
射の発生や放射遮蔽効果の低下を防止しつつ、十分な通
気性を確保することができる。
ンによって確認した。図6は、その結果を示し、170
mm×110mmの回路基板上に80mmのマイクロス
トリップラインが形成されているときの放射スペクトル
の、モーメント法による計算結果である。
の金属スペーサを介して、回路基板のグランド面と外部
金属面とを接続した従来の電子機器の放射スペクトル、
実線が、この発明の一実施形態の、回路基板の全周に渡
る壁状スペーサを介して、回路基板のグランド面と外部
金属面とを接続した電子機器の放射スペクトルである。
全ての周波数域で放射強度Eが大きく減少するととも
に、従来機器において観測された700MHz付近の放
射ピークが消失した。700MHz付近の放射ピーク
は、従来機器において柱状スペーサ間のループによって
新たに発生する共振モードであり、この発明によれば、
この新たな共振放射の発生を防止できることが確認でき
た。全周波数帯における大きな放射低減は、この発明の
上述したグランド電位安定化効果と放射遮蔽効果による
ものと考えられる。
ような概略U字状に限らず、概略S(エス)字状、概略
I(アイ)字状、中空のまたは中空でない円形状ないし
楕円形状、中空のまたは中空でない四角形状などでもよ
い。
字状にした場合で、同図(a)は、回路基板1の下面
(外部金属面2と対向する面)にグランド面が形成され
ている場合であり、同図(b)は、回路基板1の上面に
グランド面が形成されている場合である。また、(a)
(b)は、それぞれ、壁状のスペーサ3を別個のネジ4
aおよび4bによって回路基板1および外部金属面2に
固定する場合であるが、同図(c)に示すように、スペ
ーサ3を共通のネジ4によって回路基板1および外部金
属面2に固定することもできる。
たように、回路基板1のグランド面(表面パッド5)と
スペーサ3とを直結するが、目的によっては、回路基板
のグランド面と壁状スペーサとを適当な回路素子を介し
て接続してもよい。
は、回路基板1の表面に、ビア25によって内部のグラ
ンド層に接続された表面グランドパッド22と、壁状ス
ペーサと直結されるスペーサパッド23とを形成し、表
面グランドパッド22とスペーサパッド23とを、両者
にまたがるように回路基板1に取り付けた回路素子24
を介して接続する。回路素子24としては、抵抗素子、
インダクタンス、コンデンサなどを用いることができ
る。この接続部分のインピーダンスが増加すると、上記
のグランド電位安定化効果が抑制されるが、他の基本効
果および放射遮蔽効果は発揮される。ネジ穴26は、図
1などに示したネジ4を挿入するものである。
の金属によって形成するが、壁状スペーサに、数オーム
程度以下の直流抵抗の損失を持たせてもよい。この場合
も、損失の増加によってグランド電位安定化効果が抑制
されるが、他の基本効果および放射遮蔽効果は発揮され
る。
図9、図10または図11に示すような方法をとること
ができる。
42を取り付けて、回路基板1上の配線と接続し、レセ
プタクル42にプラグ43を装着して、ケーブル44を
外部金属面2上に引き出す場合であり、図10は、回路
基板1の下面にレセプタクル42を取り付けて、回路基
板1上の配線と接続し、壁状のスペーサ3の内側におい
て、レセプタクル42にプラグ43を装着して、ケーブ
ル44をスペーサ3に形成した開口45に通して外部金
属面2上に引き出す場合である。
ペーサ3に形成した開口にレセプタクル42を取り付け
て、内部配線46によって回路基板1上の配線と接続
し、スペーサ3の外側において、レセプタクル42にプ
ラグ43を装着する場合である。
タ41を取り付ける方法は、(1)ケーブル44と外部
金属面2との距離が近くなるため、相互インピーダンス
が小さくなり、コモンモードノイズの発生を防止するこ
とができる、(2)コネクタ41によってスペーサ3の
開口が塞がれ、放射遮蔽効果に優れる、(3)回路基板
1上にコネクタを設けないため、回路基板1上のスペー
スを有効に利用することができる、などの利点がある。
部金属面2の方が大きい場合であるが、回路基板と外部
金属面が同じ大きさでも、また外部金属面より回路基板
の方が大きくても、この発明を適用することができる。
外部金属面より回路基板の方が大きい場合には、壁状ス
ペーサを回路基板の最外周部より内側の周辺部に設けれ
ばよい。
体、ないし金属以外の構造体に設けられた金属面(金属
層)のほかに、他の回路基板に設けられた金属面(金属
層)であってもよい。後者の場合には、複数の回路基板
が積層されて、それら回路基板が壁状スペーサを介して
結合されることになり、その結合された複数の回路基板
につき、上記の効果が実現される。
属面2とを壁状のスペーサ3を介して、ネジ4によって
固定する場合であるが、ネジ以外の固定具または導電性
接着剤などによって固定してもよい。
は複数の回路基板を収納するラック構造の回路基板支持
装置にも適用することができ、その場合でも、上述した
基本効果、グランド電位安定化効果および放射遮蔽効果
を得ることができる。図12は、この場合の一実施形態
を示す。
に、回路基板1は、表裏両面の全周に渡って、内部のグ
ランド層と直接または間接的に接続された表面パッド5
2を有し、一辺に端子部53を設け、対向する辺に、装
置ケースの表面カバーを構成し、または外部との接続用
コネクタを取り付けるパネル54を設けたものとする。
3は、回路基板1の全周に渡って表面パッド52と接触
する枠状のものにするとともに、図1(c)に示したよ
うな弾性変形部(鍔部)3a,3bを有するものとす
る。ただし、この場合には、スペーサ3を回路基板1に
固定しないので、ネジ穴は不要である。
のスペーサ3を複数、所定間隔で配置して、それぞれの
弾性変形部3a,3b間の壁面部を、装置ケース59に
固定し、装置ケース59のバックボード58には、それ
ぞれ回路基板1の端子部53が差し込まれるソケット5
7を取り付け、バックボード58を介して信号が伝送さ
れるようにする。
を挿入しないときには、その2つのスペーサのうちの一
つの片側の弾性変形部3aと、もう一つの片側の弾性変
形部3bとが、それぞれ外側に開いた状態で互いに接触
するようにする。
を挿入すると、挿入された回路基板1に押されて、上記
の弾性変形部3aおよび3bが、それぞれ内側に弾性変
形し、挿入された回路基板1の表裏の表面パッド52と
弾性的に接触して、表面パッド52とこれを挟持する2
つのスペーサとの間で良好な電気伝導性が得られる。
を挿入しないとき、その2つのスペーサの間に隙間が形
成されるようにしてもよいが、上記のように2つのスペ
ーサが互いに接触して、その間に隙間が生じないように
すれば、放射遮蔽効果が高まるという利点がある。
うにスペーサ3を金属板バネとすることによって形成す
るほか、スペーサ3を導電ゴム、その他の導電性を有す
る弾性材料により形成することによって得ることもでき
る。
て複数の回路基板のグランド面を接続することができる
ので、新たな共振放射などを生じることなく、回路グラ
ンド電位を安定化することができるとともに、スペーサ
3による遮蔽作用によって、放射ノイズを大幅に減少さ
せることができる。
定し、弾性変形部3a,3bの弾性変形によって回路基
板1とスペーサ3の接触を保持する場合であるが、スペ
ーサ3をその配列方向に移動できるようにし、回路基板
1の挿入後、機械的圧力を加える適当な手段によってス
ペーサ3を一方向に押すことによって、回路基板1が一
定の圧力で支持され、回路基板1とスペーサ3の接触が
保持されるようにしてもよい。
9の内外の、いずれに設けてもよい。また、必要に応じ
て、回路基板1の移動に伴ってソケット57がバックボ
ード58上で移動するように構成することができる。
1とスペーサ3の接触を保持する場合でも、隣接する2
つのスペーサの間に回路基板1を挿入しないとき、その
2つのスペーサが互いに接触するようにすれば、回路基
板非収納部の放射遮蔽効果が高まる。
閉じた構成とする場合であるが、例えば、スペーサ3を
装置ケース59のパネル54側の辺部のない形状にして
パネル54と接触させるなど、壁状スペーサは一辺部な
どに開口部を有するものでもよい。この場合、放射遮蔽
効果は幾分低下するが、他の基本効果およびグランド電
位安定化効果は十分に発揮される。
振放射の発生を本質的に防止することができるととも
に、回路グランド電位の安定化を実現することができ、
さらには配線などからの放射も遮蔽・抑制することがで
きる。
る。
である。
比較して示す図である。
ない場合の例を示す図である。
放射強度との関係の測定結果を示す図である。
認した結果を示す図である。
合の例を示す図である。
素子を介して接続する場合の例を示す図である。
である。
す図である。
例を示す図である。
示す図である。
Claims (11)
- 【請求項1】回路基板と外部金属面とが、前記回路基板
の周辺部において周辺方向に所定以上の長さに渡って前
記回路基板および前記外部金属面と接触する壁状の導電
性のスペーサを介して、固定された電子機器。 - 【請求項2】請求項1の電子機器において、 前記スペーサが、前記回路基板の全周の80%以上の長
さに渡ることを特徴とする電子機器。 - 【請求項3】請求項1の電子機器において、 前記スペーサによって、前記回路基板のグランド面と前
記外部金属面とが電気的に接続されていることを特徴と
する電子機器。 - 【請求項4】請求項1の電子機器において、 前記回路基板のグランド層と前記外部金属面との間に、
前記回路基板の電源層が配置されていることを特徴とす
る電子機器。 - 【請求項5】請求項1の電子機器において、 前記スペーサの断面形状が概略U字状で、その一方の鍔
部が前記回路基板に接触し、他方の鍔部が前記外部金属
面に接触していることを特徴とする電子機器。 - 【請求項6】請求項1の電子機器において、 前記スペーサが、弾性変形して前記回路基板および前記
外部金属面と接触していることを特徴とする電子機器。 - 【請求項7】請求項1の電子機器において、 前記スペーサに配線接続部が取り付けられていることを
特徴とする電子機器。 - 【請求項8】請求項1の電子機器において、 前記スペーサに微小な穴が多数、設けられていることを
特徴とする電子機器。 - 【請求項9】請求項1の電子機器において、 前記外部金属面が、他の回路基板に設けられた金属面で
あることを特徴とする電子機器。 - 【請求項10】回路基板の周辺部において周辺方向に所
定以上の長さに渡って回路基板と接触し得る壁状の導電
性のスペーサが、複数、隣接するスペーサの間に回路基
板を支持し得るように、対向して配置された回路基板支
持装置。 - 【請求項11】請求項10の回路基板支持装置におい
て、 前記回路基板が前記隣接するスペーサに対して着脱可能
にされるとともに、前記回路基板の非装着時には前記隣
接するスペーサが互いに接触することを特徴とする回路
基板支持装置。
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|---|---|---|---|
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Cited By (4)
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