(57)【要約】【課題】  電子装置の印刷配線板から生じるＥＭＩを低減する。【解決手段】 印刷配線板１を複数の分割領域３に分割し、隣接する分割領域３の電源面パターン４とグランド面パターン５の形成される層面の順序を逆転し、隣接する分割領域３の電源面パターン４領域同士およびグランド面パターン５同士を電気接続する。【選択図】  図１
2006032595.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源面パターンとグランド面パターンとが異なる層面に形成された印刷配線板において、
前記電源面パターンおよび前記グランド面パターンが複数の分割領域に分割され、
隣接する分割領域間では電源面パターンを形成する層とグランド面パターンを形成する層とが逆順に配置され、
隣接する分割領域間で電源面パターンを形成する層同士およびグランド面パターンを形成する層同士をそれぞれ電気接続する電源接続手段およびグランド接続手段を備えた
ことを特徴とする印刷配線板。
【請求項２】
電源面パターンとグランド面パターンとが異なる層面に形成された印刷配線板において、
前記電源面パターンが複数の分割領域に分割され、
隣接する分割領域間では、電源面パターンを形成する層とグランド面パターンを形成する層とが逆順となるように、電源面パターンを形成する層がグランド面パターンの上側の層と下側の層とに交互に入れ替えて配置され、
隣接する分割領域間で電源面パターンを形成する層同士を電気接続する電源接続手段を備えた
ことを特徴とする印刷配線板。
【請求項３】
電気配線パターンが前記電源面パターンおよび前記グランド面パターンのいずれとも異なる層面に形成され、
隣接する分割領域間では電気配線パターンを形成する層と電源面パターンを形成する層とが交互に入れ替わるように配置された
請求項２記載の印刷配線板。
【請求項４】
前記複数の分割領域が格子状に配置された請求項１ないし３のいずれか記載の印刷配線板。
【請求項５】
前記複数の分割領域の少なくとも一部は他の分割領域の内側に入れ子に配置された分割領域である請求項１ないし３のいずれか記載の印刷配線板。
【請求項６】
電源面パターンとグランド面パターンとが異なる層面に形成された印刷配線板と、この印刷配線板に設置された複数の電子素子とを備えた電子装置において、
前記印刷配線板が複数の分割領域に分割され、
隣接する分割領域間では電源面パターンを形成する層とグランド面パターンを形成する層とが逆順に配置され、
異なる分割領域に設置された電子素子間の信号伝送を光信号により行うための光信号伝達手段を備えた
ことを特徴とする電子装置。
【請求項７】
電源面パターンとグランド面パターンとが異なる層面に形成された印刷配線板と、この印刷配線板に設置された複数の電子素子とを備えた電子装置において、
前記印刷配線板が複数の分割領域に分割され、
隣接する分割領域間では電源面パターンを形成する層とグランド面パターンを形成する層とが逆順に配置され、
異なる分割領域に設置された電子素子間の信号伝送を電気信号により行うための平衡伝送線路を備えた
ことを特徴とする電子装置。
【請求項８】
電源面パターンとグランド面パターンとが異なる層面に形成された印刷配線板と、この印刷配線板に設置された複数の電子素子とを備えた電子装置において、
前記印刷配線板が複数の分割領域に分割され、
隣接する分割領域間では電源面パターンを形成する層とグランド面パターンを形成する層とが逆順に配置され、
前記複数の電子素子はそれぞれ、その電子素子が設置された分割領域のほぼ中央に配置された
ことを特徴とする電子装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は印刷配線板および電子装置に関し、特に、電源層とグランド層を備えた多層構造の印刷配線板およびそれに電子素子を設置した電子装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、電子装置においては、電子装置の内部で発生する不要電磁波ノイズ（ＥＭＩ）の発生を防止する設計が重要である。ＥＭＩを低減することは、同時に、電子装置外部から侵入する電磁波に対する耐性を高くすることにもなる。
【０００３】
近年、ＥＭＩの発生源として問題視されているのは、印刷配線板上に設置された電子素子のスイッチングの際に、電子素子に電力を供給する電源供給回路から印刷配線板の電源面パターンとグランド面パターンとに流れ込むノイズ電流である。
【０００４】
電子素子の電源端子は印刷配線板のひとつの層面に形成された電源面パターンに電気接続され、また、グランド端子は同じ印刷配線板の異なる層面に形成されたグランド面パターンに電気接続される。電源面パターンとグランド面パターンとの間の空間には、電子素子の電源端子あるいはグランド端子に接続するビアホールなどの電気配線が横断して設けられる。この電気配線を流れる電流が、電源面パターンとグランド面パターンの間に電磁界を生じ、この電磁界が電源面パターンとグランド面パターンの間で平行平板共振することで、大きなＥＭＩを生じる。
【０００５】
このＥＭＩを低減するため、特許文献１には、印刷配線板上の電子素子の配置位置に分割領域を形成し、そこに主な電源面パターンから分離した部分的電源面パターンを形成し、電子素子電源端子を部分的電源面パターンに接続し、部分的電源面パターンはフィルタを介して主な電源面パターンに接続される電子装置が提案されている。また、特許文献２には、印刷配線板に搭載する電子素子を設置する分割領域の電源面パターンおよびグランド面パターンをともに部分的に、主な電源面パターンおよびグランド面パターンから分離した構造により、ＥＭＩを低減する印刷配線板が提案されている。
【０００６】
【特許文献１】特開平５−１３９０９号公報
【特許文献２】特開平７−４５９６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１、２に記載された従来技術はいずれも、ＥＭＩ低減のための回路にフィルタを用いる必要があり、コストが高くなる欠点があった。
【０００８】
本発明は、このような課題を解決し、フィルタを用いずにＥＭＩを低減する印刷配線板および電子装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第一の観点によると、電源面パターンとグランド面パターンとが異なる層面に形成された印刷配線板において、前記電源面パターンおよび前記グランド面パターンが複数の分割領域に分割され、隣接する分割領域間では電源面パターンを形成する層とグランド面パターンを形成する層とが逆順に配置され、隣接する分割領域間で電源面パターンを形成する層同士およびグランド面パターンを形成する層同士をそれぞれ電気接続する電源接続手段およびグランド接続手段を備えたことを特徴とする印刷配線板が提供される。
【００１０】
グランド面パターンについては各分割領域で同じ層に配置し、電源面パターンのみを各分割領域で別の層に配置することもできる。すなわち、本発明の第二の観点によると、電源面パターンとグランド面パターンとが異なる層面に形成された印刷配線板において、前記電源面パターンが複数の分割領域に分割され、隣接する分割領域間では、電源面パターンを形成する層とグランド面パターンを形成する層とが逆順となるように、電源面パターンを形成する層がグランド面パターンの上側の層と下側の層とに交互に入れ替えて配置され、隣接する分割領域間で電源面パターンを形成する層同士を電気接続する電源接続手段を備えたことを特徴とする印刷配線板が提供される。
【００１１】
複数の分割領域を格子状に配置することもできるが、少なくとも一部の分割領域について、他の分割領域の内側に入れ子に配置することもできる。
【００１２】
本発明の第三の観点によると、電源面パターンとグランド面パターンとが異なる層面に形成された印刷配線板と、この印刷配線板に設置された複数の電子素子とを備えた電子装置において、前記印刷配線板が複数の分割領域に分割され、隣接する分割領域間では電源面パターンを形成する層とグランド面パターンを形成する層とが逆順に配置され、異なる分割領域に設置された電子素子間の信号伝送を光信号により行うための光信号伝達手段を備えたことを特徴とする電子装置が提供される。
【００１３】
本発明の第四の観点によると、電源面パターンとグランド面パターンとが異なる層面に形成された印刷配線板と、この印刷配線板に設置された複数の電子素子とを備えた電子装置において、前記印刷配線板が複数の分割領域に分割され、隣接する分割領域間では電源面パターンを形成する層とグランド面パターンを形成する層とが逆順に配置され、異なる分割領域に設置された電子素子間の信号伝送を電気信号により行うための平衡伝送線路を備えたことを特徴とする電子装置が提供される。
【００１４】
本発明の第五の観点によると、電源面パターンとグランド面パターンとが異なる層面に形成された印刷配線板と、この印刷配線板に設置された複数の電子素子とを備えた電子装置において、前記印刷配線板が複数の分割領域に分割され、隣接する分割領域間では電源面パターンを形成する層とグランド面パターンを形成する層とが逆順に配置され、前記複数の電子素子はそれぞれ、その電子素子が設置された分割領域のほぼ中央に配置されたことを特徴とする電子装置が提供される。
【発明の効果】
【００１５】
本発明では、印刷配線板を複数の分割領域に分割し、隣接する分割領域間で電源面パターンを形成する層とグランド面パターンを形成する層とを逆順に配置する。これにより、平行平板共振によるＥＭＩが低減される。分割領域間の電源系統の電気接続を行うための手段が必要になるが、フィルタを設ける場合に比べてコストは大幅に削減される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳述する。
【００１７】
図１は本発明の第一の実施形態を示す平面図であり、図２はそのＡ−Ａ’断面図である。図１は平面図であるが、図２断面図に示したと同じハッチングを用いて、両者の対応関係を明確にしている。
【００１８】
印刷配線板１は、絶縁層２内の異なる層面に電源面パターン４とグランド面パターン５とが形成され、複数の分割領域３に分割され、隣接する分割領域３間では電源面パターン４を形成する層とグランド面パターン５を形成する層とが逆順に配置され、隣接する分割領域間で電源面パターン４を形成する層同士およびグランド面パターン５を形成する層同士をそれぞれ電気接続する電源接続手段６およびグランド接続手段７を備える。
【００１９】
印刷配線板１上には印刷配線板１と共に本発明の電子装置を構成する電子素子８が設置され、異なる分割領域３に設置された電子素子８間の信号伝送を光信号により行うための光信号伝達手段としての光導波路９と、電子素子８に電力を供給するために電子素子８と電源面パターン４およびグランド面パターン５とをそれぞれ電気接続するビアホール１１とが設けられる。
【００２０】
絶縁層２としては、ガラスエポキシ樹脂（ＦＲ４）、ポリイミド樹脂、セラミックス、あるいはシリコン基板などの絶縁体あるいは半導体が用いられる。
【００２１】
分割領域３は、ここでは格子状に配置された例を示しているが、他の分割領域の内側に入れ子に配置することも可能である。隣接する分割領域３同士では、電源面パターン４とグランド面パターン５を形成する層が交互に入れ替えて形成され、隣接する分割領域３の電源面パターン４同士は電源接続手段６で接続され、グランド面パターン５同士はグランド接続手段７で接続される。この電源接続手段６およびグランド接続手段７としては、ビアホール、金属バンプ、あるいはボンディングワイヤが用いられる。隣接する分割領域３の電源面パターン４同士を電気接続し、グランド面パターン５同士を電気接続することで、電源系統の電気接続が得られる。
【００２２】
異なる分割領域３に設置した電子素子８間の高速信号伝達は、光信号を光導波路９に伝達させることで行う。光導波路９は、印刷配線板１の表面に形成する。あるいは、光導波路９を印刷配線板１の内部に埋め込んで形成しても良い。また、光導波路９として光ファイバーを用いることもできる、あるいは、光導波路９として、レーザ光をコリメータレンズで平行光に変換して空間伝送して光伝達する手段も用いることができる。
【００２３】
図１および図２には電気配線パターンを図示していないが、各分割領域３内の範囲内で、外層、あるいは、電源面パターン４とグランド面パターン５を形成する層の間の層面に電気配線パターンが形成され、電子素子８の電気端子間が電気接続される。
【００２４】
また、必要により、異なる分割領域３間をつなぐ電気配線パターンに高周波帯域の周波数で抵抗性の有る素子を接続し、高周波での共振を抑制し、それにより低速の電気信号伝送を行うことも可能である。また、異なる分割領域３間をつなぐ高周波電気信号伝送は、平衡伝送線路を成す２本で一組の電気配線パターンにより行い、この一組の電気配線パターンをコモンモード伝送抑制素子に接続し、コモンモード共振を抑制することで、高速の差動信号を伝送することも可能である。
【００２５】
電源面パターン４、グランド面パターン５、および電気配線パターンとして、厚さが１８μｍの銅あるいはアルミニウムなどの金属や有機金属のパターンを用いることができる。また、印刷配線板１の表面には更に半田レジストを被着させた絶縁層を設ける。
【００２６】
電子素子８としては、半導体チップ、チップインダクタ、チップコンデンサ、光変調素子、あるいは薄膜の半導体素子膜などを用いることができる。電子素子８は印刷配線板１の表面に設置され、その電源端子が印刷配線板１の表面の端子パターンに電気接続される。端子パターンはビアホール１１を介して電源面パターン４とグランド面パターン５に電気接続され、電子素子８の電源接続が得られる。エピタキシャル・リフトオフ工法で、シリコン基板上やセラミックス基板の印刷配線板１に電子素子８を設置することもできる。また、電子素子８は、印刷配線板１の内部に埋め込み設置されても良い。
【００２７】
図３は誘電率４．５のＦＲ４の１５０ｍｍ×１５０ｍｍ×１０ｍｍの平行平板のＥＭＩをシミュレーションした結果を示す。すなわち、図３には、電源面パターン４とグランド面パターン５の平行平板が単一面である場合のＥＭＩと、印刷配線板１を縦５分割、横５分割し２５分割した分割領域３を形成した場合のＥＭＩとを示す。単一面では４６０ＭＨｚからそれ以上の周波数帯域で平行平板が共振してＥＭＩを多く生じるが、２５個の分割領域３に分割した場合は、少なくとも１ＧＨｚまでの周波数帯域に渡ってＥＭＩが単一面より低減され、最大で３０ｄＢ低減、すなわち１０００分の１に低減されている。
【００２８】
このようにＥＭＩが低減される機構は以下のように考えられる。先ず、印刷配線板１の領域が分割され、各分割領域３の寸法が印刷配線板１の寸法の３分の１になるため、単一面に比べ平行平板の共振周波数が高くなり、低周波帯のＥＭＩが低減される。また、前後あるいは左右で隣接する分割領域３で交互に、グランド面パターン５と電源面パターン４の層面の順が逆転しているため、平行平板の生じる電磁界が隣接する分割領域３で逆転し互いに打ち消し合う結果、ＥＭＩが低減される。この両効果が重なる結果、ＥＭＩを大きく低減できる効果があると考えられる。
【００２９】
また、本発明の構造ではフィルタを用いず印刷配線板１の電源面パターン４及び電源面パターン５を領域分割してＥＭＩを低減できるため、従来のフィルタを用いて領域を分割する手法に比べ低コストでＥＭＩを低減できる効果がある。
【００３０】
更に、印刷配線板１の各分割領域３の中央に電子素子８を配置することで、更にＥＭＩを低減できる。この理由は，ＥＭＩを生じる波源となる電子素子８を印刷配線板１の分割領域３の中央に設置する場合は、その分割領域３の半波長共振モードの平行平板共振が抑制され高次モードまでＥＭＩを生じないため、広い周波数範囲でＥＭＩが低減される効果がある。また、複数の電子素子８を同じ分割領域３に設置する場合は、それらの電子素子群の重心がその分割領域３の中心に来るように電子素子８を設置することで、同様にＥＭＩを低減する効果がある。
【００３１】
図４は本発明の第二の実施形態を示す断面図である。この実施形態が第一の実施形態と異なる点は、グランド面パターン５が印刷配線板１の全領域で同じ層面に連続して形成され、電源面パターン４のみが分割領域３毎に分割されて、その電源面パターン４の形成される層面が隣接する分割領域３間で切り替えられている点である。
【００３２】
本実施形態では、印刷配線板１の電源面パターン４の領域を、前後左右で隣接する複数の分割領域３でグランド面パターン５の上側の層と下側の層に交互に入れ替え、隣接する分割領域３の電源面パターン４同士をビアホール１１による電源接続手段６で電気接続することで、電源系統の電気接続を得る。この電源接続手段６としては、ビアホール１１以外に、金属バンプ、あるいはボンディングワイヤにより電気接続することもできる。そして、各分割領域３では，その隣の分割領域３で電源面パターン４が形成されている層には電源面パターン４を形成せず、その層には電気配線パターン１０を形成し、電源面パターン４は、グランド面パターン５を挟んで電気配線パターン１０の形成される層面に対して反対側の層面に形成する。こうして、隣接する分割領域３で、電源面パターン４が形成される層面と電気配線パターン１０が形成される層面が交互に入れ替わる。
【００３３】
また、この実施形態では、電子素子８および光導波路９を分割領域３毎に印刷配線板１のグランド面パターン５側に設置し、印刷配線板１の両面に電子素子８を設置した例を示したが、電子素子８および光導波路９をこの反対側の面に設置しても良く、全部の電子素子８を印刷配線板１の同じ側の面に設置しても良い。
【００３４】
本実施例では、グランド面パターン５が印刷配線板１の全領域で連続するため、グランド面パターン５を電気接続するためのグランド接続手段が必要無くなるため、構造が単純になり、それにより製造品質も向上する効果がある。
【００３５】
図５は本発明の第三の実施形態を示す断面図である。この実施形態が第一および第二の実施形態と異なる点は、光導波路９の代わりに、グランド面パターン５に添った電気配線パターン１０を形成し、電子素子８の信号配線端子からビアホール１１で電気配線パターン１０に電気接続することで、異なる分割領域３に存在する電子素子８同士の高速信号伝送を電気信号で伝送することにある。
【００３６】
本実施形態では、第二の実施形態と同様に、印刷配線板１の全領域のグランド面パターン５を有し、また、印刷配線板１の電源面パターン４の領域を前後左右で隣接する複数の分割領域３に分割し、隣接する分割領域３同士では、電源面パターン４を形成する層を、グランド面パターン５の上側の層と下側の層に交互に入れ替えて形成し、隣接する分割領域３の電源面パターン４同士を電源接続手段６で接続することで、電源系統の電気接続を得る。その他の電気配線パターン１０、電子素子８の構成は、第一の実施形態と同様である。
【００３７】
本実施形態では、光導波路９を電気配線パターン１０に替え、異なる分割領域３間を繋ぐ高速電気信号を伝達する電気配線パターン１０を低コストで形成できるので、光電気変換素子と光導波路９を用いずコストを低減できる効果がある。
【００３８】
図６は本発明の第四の実施形態を示す平面図であり、図７はその断面図を示す。この実施形態が先の実施形態と異なる点は、印刷配線板１の電源面パターン４を中央の領域と周辺の領域との入れ子式の２つの領域に分割し、両者の電源面パターン４を異なる層面に形成し電源接続手段６で接続したことにある。
【００３９】
本実施例では、入れ子となる領域の外周から外側の領域の外周までの幅を、入れ子の領域の幅より狭く取ることができ、分割領域３の寸法を設定する自由度が高い利点がある。
【００４０】
以上説明したように、本発明によれば、印刷配線板１を複数の分割領域３に分割し、隣接する分割領域３の電源面パターン４とグランド面パターン５の形成される層面の順序が逆転されるため、電磁界が逆転する結果、分割領域３同士で互いの平行平板共振の電磁界を打ち消すためＥＭＩを大きく低減できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の第一の実施形態の印刷配線板の平面図。
【図２】図１に示した印刷配線板のＡ−Ａ’断面図。
【図３】ＥＭＩのシミュレーション結果
【図４】本発明の第二の実施形態の印刷配線板の断面図。
【図５】本発明の第三の実施形態の印刷配線板の断面図。
【図６】本発明の第四の実施形態の印刷配線板の平面図。
【図７】図６に示した印刷配線板のＢ−Ｂ’断面図。
【符号の説明】
【００４２】
１  印刷配線板
２  絶縁層
３  分割領域
４  電源面パターン
５  グランド面パターン
６  電源接続手段
７  グランド接続手段
８  電子素子
９  光導波路
１０  電気配線パターン
１１  ビアホール
【図１】
2006032595.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2006032595.tif 000007
【図６】
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【図７】
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