(57)【要約】【課題】  電子部品を増加させたり、製造コストを上昇させたりすることなく、プリント基板のノイズを低減させることである。【解決手段】  プリント基板１００の実装面（グランド領域）を、車両コネクタ側グランド領域２０１とマイコン側グランド領域２０２とに分離し、それらを接続するグランド領域分離部２０３に電解コンデンサ９を実装する。そして、車両コネクタ側グランド領域２０１には車両コネクタ１とその信号線６を実装し、マイコン側グランド領域２０２には、マイコン２、ＩＣ３等の車両コネクタ１以外の電子部品を実装する。【選択図】  図４
2011096871.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源と接続されるコネクタが実装されるとともに、第１グランドパターンが形成された第１グランド領域と、
前記第１グランド領域の下流側に設けられ、前記コネクタを介して供給される信号を受け取るマイコンと、このマイコンと通信する電子部品とが実装されるとともに、第２グランドパターンが形成された第２グランド領域と、
前記第１グランド領域と前記第２グランド領域とを分離するために形成され、前記第１グランドパターンと前記第２グランドパターンとを接続するコンデンサが実装されるグランド領域分離部と、
を備えることを特徴とするプリント基板。
【請求項２】
前記第１グランドパターンと前記第２グランドパターンは、いずれもベタパターンであることを特徴とする請求項１に記載のプリント基板。
【請求項３】
前記第１グランド領域の面積は、前記第２グランド領域の面積よりも小であることを特徴とする請求項１又は２に記載のプリント基板。
【請求項４】
前記コンデンサは電解コンデンサであることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のプリント基板。
【請求項５】
車両に搭載されることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載のプリント基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば車両に搭載され、車両部品の作動を制御するプリント基板に関するものであり、詳細にはノイズを発生しにくいプリント基板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
車両（例えば、自動車）に取り付けられる各種の車両部品（メータ、ランプ、液晶ディスプレイ等）の作動を制御するための制御回路（電子回路）は、通常はプリント基板の形態で構成されて車両に搭載されている。プリント基板には、各種の電子部品（マイコン、トランジスタ、ダイオード、コンデンサ等）が実装されている。
【０００３】
近時、車両部品の高機能化・高性能化に伴い、プリント基板に実装される電子部品の集積化や高周波数化が促進されている。これに伴って、車両部品に流れる電流が高周波化し、プリント基板にノイズが発生しやすくなる。ここで、ノイズは、その伝わり方によって放射ノイズと伝導ノイズに大別される。放射ノイズは空間を不要電磁波として飛来するノイズである。伝導ノイズは、放射ノイズに起因して発生し、電源線等の信号線やプリント基板の回路パターンを通して信号と一緒に伝わるノイズである。これらのノイズにより、車両部品に悪影響を及ぶおそれがある。例えば、液晶ディスプレイに誤表示を発生させたり、必要のないランプを点灯させたりしてしまう。
【０００４】
図５に示されるように、従来のプリント基板１００’では、ＡＭラジオ放送の周波数帯域にある放射ノイズを低減するため、プリント基板１００’の外周をループするように車両コネクタ側グランド領域２０１’が形成されている。そして、伝導ノイズを低減するために、車両コネクタ側グランド領域２０１’の内側（下流側）にマイコン側グランド領域２０２’を形成し、各グランド領域２０１’，２０２’を電解コンデンサ９で連結している（バイパスコンデンサ）。更に、これらのグランド領域２０１’，２０２’の全面をグランドとする（ベタパターン）ことにより、高周波ノイズの発生を抑止している（例えば、特許文献１を参照）。
【０００５】
しかし、上記のようにグランドを分離する方法では、グランド領域にベタパターンを形成することが困難な場合や、グランドが細長くなってしまう場合がある。例えば、プリント基板の製造コスト低減のため、当該プリント基板を２層構成とせざるをえない。すると、プリント基板上に細長いグランドが形成されてしまう（プリント基板を３層以上の構成とすれば、プリント基板の全面をベタパターンとすることができる）。また、プリント基板における外側領域（車両コネクタ側グランド領域２０１’）の電子部品と内側領域（マイコン側グランド領域２０２’）の電子部品との間に形成される信号線のループから放射ノイズが発生したり、細長いグランドがアンテナ化して放射ノイズを発生したりするという不具合が発生するおそれがある。更に、電源（図示せず）から印加された静電気が、プリント基板の全面に拡散して、特定の電子部品を損傷させてしまうという不具合が発生するおそれもある。この結果、イミュニティ試験において、グランドのアンテナ化による液晶ディスプレイの表示不良や、ＬＥＤの誤点灯が発生したり、静電気試験でプリント基板の全体に静電気が飛びやすくなったりしてしまう。
【０００６】
上記の不具合を回避するため、例えば特許文献２に記載される技術が開示されている。この技術では、プリント基板において、微小信号を取り扱う電子部品用の第１のグランド領域と、それより大きい信号を取り扱う電子部品用又は電源回路用の第２のグランド領域とを分離している。しかし、外部からの静電気の印加により、第２のグランド領域に接続された電子部品が損傷するおそれがあるという問題を含んでいる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−１３５０６４号公報
【特許文献２】特開２００１−２７４５２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は上記した事情に鑑み、電子部品を増加させたり、製造コストを上昇させたりすることなく、プリント基板のノイズを低減させることを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記した課題を解決するための本発明は、
電源と接続されるコネクタが実装されるとともに、第１グランドパターンが形成された第１グランド領域と、
前記第１グランド領域の下流側に設けられ、前記コネクタを介して供給される信号を受け取るマイコンと、このマイコンと通信する電子部品とが実装されるとともに、第２グランドパターンが形成された第２グランド領域と、
前記第１グランド領域と前記第２グランド領域とを分離するために形成され、前記第１グランドパターンと前記第２グランドパターンとを接続するコンデンサが実装されるグランド領域分離部と、
を備えることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係るプリント基板では、第１グランド領域に、電源と接続されるコネクタが実装され、第２グランド領域にマイコンと、このマイコンと通信する電子部品とが実装されている。そして、第１グランド領域と第２グランド領域はグランド領域分離部によって分離され、当該分離部にコンデンサが実装されている。電源からコネクタを介して第１グランド領域に侵入したノイズは、第２グランド領域に侵入する前に、グランド領域分離部のコンデンサによって除去される。このため、ノイズが第２グランド領域に侵入することを抑止できる。これにより、第１グランド領域に侵入したノイズによって電子部品が悪影響を受けることはない。また、マイコンと、このマイコンと通信する電子部品が実装されている第２グランド領域を太くかつ短くすることができる（換言すれば、細長くならない）ため、グランドがアンテナ化してノイズを放射することを回避できる。なお、第１グランド領域には、コネクタ以外の他の電子部品が実装されていてもよい。
【００１１】
前記第１グランドパターンと前記第２グランドパターンは、いずれもベタパターンであることが望ましい。これにより、高周波電子部品の不要輻射が低減され、より効率的にノイズを低減できる。
【００１２】
前記第１グランド領域の面積を、前記第２グランド領域の面積よりも小とすることができる。これにより、プリント基板全体の大きさを小さくすることができる。
【００１３】
前記コンデンサは電解コンデンサであることが望ましい。電解コンデンサは、通常のコンデンサと比較して等価直列抵抗が小さく、周波数特性に優れているため、高周波電子部品に対して使用できるという利点がある。
【００１４】
そして、本発明に係るプリント基板を車両に搭載することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施例のプリント基板１００の正面図である。
【図２】同じく背面図である。
【図３】プリント基板１００のグランド領域分離部２０３の電子回路図である。
【図４】本実施例のプリント基板１００の作用を説明する模式図である。
【図５】従来のプリント基板１００’の作用を説明する模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。なお、本明細書では車両に搭載されるプリント基板について説明する。
【００１７】
図１は本発明の実施例のプリント基板１００の正面図、図２は同じく背面図、図３はプリント基板１００のグランド領域分離部２０３の電子回路図である。
【実施例１】
【００１８】
本発明の実施例のプリント基板１００について説明する。このプリント基板１００は、車両部品（例えば、メータ）に信号を送信し、その表示部（例えば、液晶ディスプレイ）に所定の表示をさせるためのものである。図１及び図２に示されるように、プリント基板１００の表面（実装面）は、車両のバッテリ（電源）と接続されるケーブル（いずれも図示せず）が取り付けられる車両コネクタ１（コネクタ）が実装される車両コネクタ側グランド領域２０１（第１グランド領域）と、車両部品の作動を制御するマイコン２（電子部品）、ＩＣ３（電子部品）、液晶ディスプレイに接続するケーブル（図示せず）が取り付けられるＬＣＤコネクタ４（電子部品）、それらに所定電圧の電源（本実施例の場合、５Ｖの電源）を供給する電源回路５（電子部品）等が実装されるマイコン側グランド領域２０２（第２グランド領域）とに分離されていて、それらの間にグランド領域分離部２０３が形成されている。本実施例のプリント基板１００では、マイコン側グランド領域２０２が車両コネクタ側グランド領域２０１の下流側に形成されている。
【００１９】
プリント基板１００の裏面には、車両コネクタ１の背面側が露出されている。また、プリント基板１００の表面と裏面には、車両コネクタ１、マイコン２、ＩＣ３、ＬＣＤコネクタ４及び電源回路５を接続する各信号線６が露出されている。そして、プリント基板１００の裏面においても、車両コネクタ側グランド領域２０１とマイコン側グランド領域２０２は、グランド領域分離部２０３によって分離されている。
【００２０】
プリント基板１００の表面と裏面とにおいて、車両コネクタ１、マイコン２、ＩＣ３、ＬＣＤコネクタ４、電源回路５及びそれらを接続する各信号線６以外の部分には、それぞれ平面的なグランドパターンであるベタパターン７ａ，７ｂ，８ａ，８ｂが形成されている。
【００２１】
本実施例のプリント基板１００の場合、マイコン側グランド領域２０２にはマイコン１やＩＣ３等が実装されているのに対し、車両コネクタ側グランド領域２０１には車両コネクタ１とその信号線６が実装されている。このため、マイコン側グランド領域２０２の面積は、車両コネクタ側グランド領域２０１の面積よりもはるかに大きくなっている。この結果、車両コネクタ側グランド領域２０１の大きさを最小にすることにより、プリント基板１００全体の大きさを小さくすることができる。
【００２２】
図３に示されるように、グランド領域分離部２０３に、車両コネクタ側グランド領域２０１のベタパターン７ａ，８ａとマイコン側グランド領域２０２のベタパターン７ｂ，８ｂとを電気的に接続する電解コンデンサ９（コンデンサ）が実装されている。この電解コンデンサ９は、電源回路５と近接して実装されている。電解コンデンサ９の一方（プラス側）の端子は電源回路５と接続されていて、他方（マイナス側）の端子は車両コネクタ側グランド領域２０１のベタパターン７ａ，８ａと、マイコン側グランド領域２０２のベタパターン７ｂ，８ｂとを連結するグランドラインに接続されている。この電解コンデンサ９は、車両のバッテリから車両コネクタ１を介して車両コネクタ側グランド領域２０１に電流とともに侵入するノイズをグランドにバイパスさせて、マイコン側グランド領域２０２に侵入することを抑止する機能を有している（バイパスコンデンサ）。
【００２３】
これにより、電源回路５のグランド（ベタパターン７ａ，７ｂ）に対する交流的なインピーダンスを低下させることができ、それに起因して発生するノイズを後続する回路（この場合、マイコン２側の電子回路）に送ることを抑止する。
【００２４】
ここで、電解コンデンサ９における他方の端子とベタパターン７ａ，７ｂ，８ａ，８ｂとを結ぶ信号線６は、できるだけ短くすることが望ましい。これにより、信号線６が有しているインダクタンスが小さくなり、ノイズを効率的にバイパスさせることができる。この結果、ノイズが低減する。このコンデンサとして、低周波回路に使用される電解コンデンサ９や、高周波回路に使用されるセラミックコンデンサ等が想定される。
【００２５】
本実施例のプリント基板１００の作用と効果を、図４に示される本実施例のプリント基板１００と、図５に示される従来のプリント基板１００’とを比較しながら説明する。通常のプリント基板１００，１００’には各種の電子部品が実装されているが、ここでは説明を容易にするため、実装されている電子部品はマイコン２、ＩＣ３、ＬＣＤコネクタ４、電源回路５及びそれらの信号線６のみとする。なお、本実施例のプリント基板１００と従来のプリント基板１００’において、同一の部材には同一の符号を使用するとともに、従来のプリント基板１００’において本実施例のプリント基板１００と異なる部材には、符号に「’」を付して区別する。
【００２６】
図４及び図５に示されるように、車両のバッテリから供給された電流は、ケーブル（図示せず）を通って車両コネクタ１に送られて、車両コネクタ側グランド領域２０１の電子回路に入力する。図５に示される従来のプリント基板１００’の場合、プリント基板１００’の外周部分が車両コネクタ側グランド領域２０１’となっていて、この領域２０１’に大きなループ状の電子回路が形成されている。このループによりＡＭ放送帯域の放射ノイズが除去される。
【００２７】
次に、マイコン２と通信を行う電子部品（ＩＣ３）におけるノイズの影響について説明する。図５に示される従来のプリント基板１００’では、マイコン２はマイコン側グランド領域２０２’に実装され、ＩＣ３は車両コネクタ側グランド領域２０１’に実装され、それらが信号線６によって接続されている。マイコン２とＩＣ３が信号線６を介して通信を行う場合、マイコン２、ＩＣ３及び電解コンデンサ９を通る大きな電流ループ１１’が形成される。特に、マイコン２又はＩＣ３が電解コンデンサ９よりも遠い位置に配置されていると、電流ループ１１’が大きくなり、ノイズを発生しやすくなる。
【００２８】
しかし、図４に示される本実施例のプリント基板１００の場合、マイコン２とＩＣ３はいずれもマイコン側グランド領域２０２に実装されている（即ち、同一のグランドに接続されている。）ため、マイコン２とＩＣ３との間に形成される電流ループ１１は、小さくて済む。これにより、発生する放射ノイズも小さくなる。
【００２９】
次に、車両のバッテリから供給され、車両コネクタ１を通ってプリント基板１００，１００’に入力する電流にノイズ（静電気）が含まれている場合について説明する。図５に示される従来のプリント基板１００’の場合、車両コネクタ側グランド領域２０１’には、車両コネクタ１の他に電子部品（ＩＣ３やＬＣＤコネクタ４）が実装されている。このため、車両コネクタ１から車両コネクタ側グランド領域２０１’に伝導したノイズが電子部品に作用することにより、当該電子部品を損傷させてしまうおそれがある。図５において、ノイズが伝導する状態を矢印１２’で示す。
【００３０】
しかし、図４に示される本実施例のプリント基板１００の場合、車両コネクタ側グランド領域２０１には、車両コネクタ１が実装されていて、マイコン２や他の電子部品（ＩＣ３、ＬＣＤコネクタ４）はすべてマイコン側グランド領域２０２に実装されている。そして、車両コネクタ側グランド領域２０１とマイコン側グランド領域２０２は、グランド領域分離部２０３により分離されていて、しかも当該分離部２０３に電解コンデンサ９が実装されている。このため、ノイズは車両コネクタ側グランド領域２０１内で拡散し、車両コネクタ１から車両コネクタ側グランド領域２０１に侵入しようとするノイズは、電解コンデンサ９によって除去されるため、ノイズがマイコン側グランド領域２０２に拡散することが抑止され、マイコン側グランド領域２０２に実装されている電子部品に影響を及ぼすことはない。図４において、ノイズが伝導する状態を矢印１２で示す。
【００３１】
次に、グランドのアンテナ化によるノイズの影響について説明する。図５に示される従来のプリント基板１００’において、車両コネクタ側グランド領域２０１’に実装されているＬＣＤコネクタ４と、マイコン側グランド領域２０２’に実装されているマイコン２とを複数本の信号線６で接続する。従来のプリント基板１００’では、マイコン２とＬＣＤコネクタ４が実装されているグランド領域２０１’，２０２’が分離されていて、ＬＣＤコネクタ４や図示しない他の信号線をよけてグランドを配線しなければならず、各グランド領域２０１’，２０２’が細長くなってしまう。細長いグランドはアンテナ化して、放射ノイズを発生しやすい。図５において、そのときのグランドパターンを符号１３’で示す。この放射ノイズが信号線６に悪影響を及ぼし、ＬＣＤコネクタ４と接続されている液晶ディスプレイ（図示せず）の誤表示が発生するおそれがある。
【００３２】
しかし、図４に示される本実施例のプリント基板１００の場合、マイコン２とＬＣＤコネクタ４とが同一のグランド領域（マイコン側グランド領域２０２）に実装されるため、信号線６の周辺のグランドを太くかつ短くすることができる。図４において、そのときのグランドパターンを符号１３で示す。即ち、信号線６の周辺のグランドが細長くなってアンテナ化することを回避することができる。
【００３３】
本実施例のプリント基板１００では、車両コネクタ１が実装される車両コネクタ側グランド領域２０１と、マイコン２等の車両コネクタ１以外の電子部品が実装されるマイコン側グランド領域２０２との分離の仕方を変更するだけで、放射ノイズ又は伝導ノイズを低減することができる。このとき、プリント基板１００に実装する電子部品の数を増やしたり、種類を変更したりすることはない。また、プリント基板１００の製造工程も従来のものとほとんど同一である。このため、プリント基板１００のコストをアップさせることはない。
【００３４】
本明細書では、車両に搭載されるプリント基板１００について説明した。しかし、本発明を車両以外の電子機器に搭載されるプリント基板に実施してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明は、車両（例えば、自動車）に装着される車両部品の作動を制御するプリント基板に利用することができる。
【符号の説明】
【００３６】
１００  プリント基板
２０１  車両コネクタ側グランド領域（第１グランド領域）
２０２  マイコン側グランド領域（第２グランド領域）
２０３  グランド領域分離部
１  車両コネクタ（コネクタ）
２  マイコン
３  ＩＣ（電子部品）
４  ＬＣＤコネクタ（電子部品）
５  電源回路（電子部品）
６，１０  信号線（電子部品）
７ａ，８ａ  ベタパターン（第１グランドパターン）
７ｂ，８ｂ  ベタパターン（第２グランドパターン）
９  電解コンデンサ（コンデンサ）
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図１】
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【図２】
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