(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子回路を構成する回路部品が搭載された回路基板であって、
電源装置につながるグランドラインに直接又は間接に直流的に接続される第１のグランドパターンと、
前記第１のグランドパターンに直流的に接続されて、前記回路基板上に搭載された前記回路部品の全部又は一部からのグランド電流を前記第１のグランドパターンへ流出させる第２のグランドパターンと、
前記回路基板を収容する導電性の筐体に直流的に接続される第３のグランドパターンと、
を備え、
前記第１のグランドパターンには、前記グランドラインから流入するグランド雑音を遮る位置に、導体が形成されていない導体除去部が設けられており、
前記第１のグランドパターンの、前記グランド雑音が前記導体除去部を迂回する経路内の位置に、当該位置と前記第３のグランドパターンとを交流的に接続する少なくとも一つのコンデンサが配されており、
前記第１のグランドパターンの前記少なくとも一つのコンデンサの電極が接続される部分は、当該少なくとも一つのコンデンサの電極の幅方向及び長さ方向に沿って、それぞれ当該少なくとも一つのコンデンサの電極の幅及び長さよりも長い距離延在するよう構成されている、
回路基板。
【請求項２】
前記第１のグランドパターンは、前記グランドラインから流入するグランド雑音の伝搬方向に対し直交する方向の幅が隣接する他の部分よりも広く延在する少なくとも一つの幅広部を有し、当該幅広部に前記導体除去部が設けられている、
請求項１に記載の回路基板。
【請求項３】
前記幅広部は、前記グランド雑音の伝搬方向に沿った辺を有する矩形形状である、
請求項２に記載の回路基板。
【請求項４】
前記導体除去部は、前記幅広部に隣接する前記第１のグランドパターンの幅よりも広い幅を持つ矩形形状である、
請求項３に記載の回路基板。
【請求項５】
前記導体除去部は前記導体に囲まれるように形成されており、
前記グランド雑音が前記導体除去部を２方向に分かれて迂回する２つの経路のそれぞれに少なくとも一つの前記コンデンサが配されている、
請求項１ないし４のいずれか一項に記載の回路基板。
【請求項６】
前記第１のグランドパターンと前記グランドラインとの間に接続されて、前記回路基板上に搭載された前記回路部品の一部からのグランド電流を前記グランドラインへ流出させる、第４のグランドパターンを備える、
請求項１ないし５のいずれか一項に記載の回路基板。
【請求項７】
前記第２のグランドパターンには、前記回路部品のうちセンサからの信号を増幅する回路部品及び又は論理演算を行う回路部品のグランドが接続され、
前記第４のグランドパターンには、前記回路部品のうち負荷を駆動する回路部品のグランドが接続される、
請求項６に記載の回路基板。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれか一項に記載の回路基板を備える電子装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子回路を構成する回路基板及び当該回路基板を備える電子装置に関し、特に、電源装置につながるグランドラインにおけるグランド電位の変動（グランド雑音）に対する耐性の高い回路基板及び当該回路基板を備える電子装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子回路を構成する回路基板を備える電子装置を、輻射雑音が存在する環境下で使用する場合、当該輻射雑音に起因して、当該電子装置と電源装置とをつなぐグランドラインにグランド電位の変動（グランド雑音）が発生し、当該グランド雑音が電子装置に流入することで、当該電子装置の動作が不安定なものとなり得る。
【０００３】
従来、電源装置につながるグランドラインから進入するグランド雑音の影響を低減する技術として、回路基板を導電性の筐体内に収容し、回路基板上に形成されたグランドパターンを、コンデンサを介して筐体に接続することで、グランドパターンに流入したグランド雑音を筐体外部（例えば、当該筐体が取り付けられた導電性の外部構造物）へ排出する電子装置が知られている。また、他の技術として、多層プリント配線基板の表面層にアナログ入出力端子である外部接続部（コネクタ）と、アナログ回路と、アナロググランドと、デジタル回路とが形成され、中間層に基準電位を与えるデジタルグランドプレーンが形成され、外部接続部の近傍の、アナロググランド電位とデジタルグランド電位が同一である位置で、上記アナロググランドとデジタルグランドがコンデンサにより接続される、プリント配線基板が知られている（特許文献１参照）。このプリント配線基板では、外部接続部から進入するノイズが、上記コンデンサを介して即座にデジタルグランドプレーンに導かれるため、アナロググランドに対する当該ノイズの影響が防止される。
【０００４】
しかしながら、上記従来の技術では、コンデンサのみによってグランド雑音が除去される構成となっているため、その除去効果には限界があり、当該コンデンサによって排除しきれなかったグランド雑音が、回路基板上に構成された電子回路の動作を不安定にさせる事態が生じ得る。
【０００５】
例えば、このようなグランド雑音は、上記のように輻射雑音に起因して生ずるほか、電源装置に複数の電子装置が接続される場合には、自装置以外の他の電子装置のグランド電流が変動することによっても生じ得るものであり、雑音環境下において多くの電子装置が協働して機能するような用途、例えば、それぞれ異なる制御対象を制御する複数のＥＣＵ（電子制御装置、Electronic Control Unit）で構成される車両制御システムにおいては、極めて大きなグランド雑音が発生し得る。このため、このようなシステムに用いられる電子装置では、でき得る限り高いグランド雑音耐性を持つことが期待される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３７９９９４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記背景より、回路基板及び当該回路基板を備える電子装置において、外来輻射雑音等に起因して電源装置につながるグランドラインから流入するグランド雑音の影響を、効果的に抑制し得る構成の実現が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一の態様は、電子回路を構成する回路部品が搭載された回路基板であって、電源装置につながるグランドラインに直接又は間接に直流的に接続される第１のグランドパターンと、前記第１のグランドパターンに直流的に接続されて、前記回路基板上に搭載された前記回路部品の全部又は一部からのグランド電流を前記第１のグランドパターンへ流出させる第２のグランドパターンと、前記回路基板を収容する導電性の筐体に直流的に接続される第３のグランドパターンと、を備え、前記第１のグランドパターンには、前記グランドラインから流入するグランド雑音を遮る位置に、導体が形成されていない導体除去部が設けられており、前記第１のグランドパターンの、前記グランド雑音が前記導体除去部を迂回する経路内の位置に、当該位置と前記第３のグランドパターンとを交流的に接続する少なくとも一つのコンデンサが配されており、前記第１のグランドパターンの前記少なくとも一つのコンデンサの電極が接続される部分は、当該少なくとも一つのコンデンサの電極の幅方向及び長さ方向に沿って、それぞれ当該少なくとも一つのコンデンサの電極の幅及び長さよりも長い距離延在するよう構成されている。
本発明の他の態様によると、前記第１のグランドパターンは、前記グランドラインから流入するグランド雑音の伝搬方向に対し直交する方向の幅が隣接する他の部分よりも広く延在する少なくとも一つの幅広部を有し、当該幅広部に前記導体除去部が設けられている。
本発明の他の態様によると、前記幅広部は、前記グランド雑音の伝搬方向に沿った辺を有する矩形形状である。
本発明の他の態様によると、前記導体除去部は、前記幅広部に隣接する前記第１のグランドパターンの幅よりも広い幅を持つ矩形形状である。
本発明の他の態様によると、前記導体除去部は前記導体に囲まれるように形成されており、前記グランド雑音が前記導体除去部を２方向に分かれて迂回する２つの経路のそれぞれに少なくとも一つの前記コンデンサが配されている。
本発明の他の態様によると、前記第１のグランドパターンと前記グランドラインとの間に接続されて、前記回路基板上に搭載された前記回路部品の一部からのグランド電流を前記グランドラインへ流出させる、第４のグランドパターンを備える。
本発明の他の態様によると、前記第２のグランドパターンには、前記回路部品のうちセンサからの信号を増幅する回路部品及び又は論理演算を行う回路部品のグランドが接続され、前記第４のグランドパターンには、前記回路部品のうち負荷を駆動する回路部品のグランドが接続される。
本発明の他の態様は、上記いずれかの回路基板を備える電子装置である。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態に係る電子装置の構成を示す図である。
【図２】図１に示す電子装置が備える回路基板の構成を示す図である。
【図３】図２に示す回路基板の部分詳細図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。本発明の実施形態としてここに示した回路基板及び電子装置は、例えば車両に搭載されて当該車両の動作の少なくとも一つを制御する制御回路が構成された回路基板を備える電子装置である。ただし、本回路基板及び本電子装置の構成は、これに限らず、他の用途を含め、広く一般に用いられている回路基板及び電子装置に同様に適用することができる。
【００１１】
図１は、本発明の一実施形態に係る電子装置の構成を示す図である。図１（ａ）は本電子装置１０の上面図、図１（ｂ）は正面図、図１（ｃ）はＡＡ断面矢視図である。
本電子装置１０は、導電性材料（例えば、アルミニウム等の金属や導電性樹脂）から成るベース１００ａとカバー１００ｂとがネジ１０２ａ〜１０２ｄにより固定されて構成される導電性の筐体１００と、筐体１００内に収容された回路基板１０４と、を備える。回路基板１０４は、電気回路部品１０６を含む複数の回路部品が搭載されて電子回路を構成しており、ベース１００ａに対し、ネジ１０８ａ〜１０８ｄにより固定されている。また、回路基板１０４には、当該回路基板１０４が構成する電子回路を外部の装置やデバイスに接続するためのコネクタ１１０が、筐体１００から外部へ突き出た状態となるように搭載されている。なお、本明細書において「接続」とは、特にことわりのない限り、電気的に直流的に接続されることを意味するものとする。また、回路基板１０４に関し、図１に示す上面図側から見える面をオモテ面、これに対向する側のウラ面と称するものとする。
【００１２】
図２は、回路基板１０４のウラ面の詳細を示す図である。回路基板１０４は、外部の電源装置（不図示）のグランド端子からのグランドラインに接続されるコネクタ１１０の５本のピン２００に接続された第１のグランドパターンであるグランドパターン２０２（図示塗りつぶし部分）と、グランドパターン２０２に接続された第２のグランドパターンであるグランドパターン２０４と、と有する。また、筐体１００のベース１００ａと電気的に接続されるグランドパターン２１０と、ビア２１２ａ、２１２ｂにより接続されたオモテ面の接続パターン２１４を介してグランドパターン２１０と接続されたグランドパターン２１６と、を有する。ここで、ビア２１２ａ、２１２ｂ及び接続パターン２１４により互いに接続されたグランドパターン２１０、２１６により、筐体１００に接続される第３のグランドパターンが構成される。さらに、回路基板１０４には、グランドパターン２０２とグランドパターン２１０、２１６とを交流的に接続するコンデンサ２１８ａ及び２１８ｂが実装されている。
【００１３】
回路基板１０４に登載された回路部品１０６等のグランド端子はグランドパターン２０４に接続され、当該グランドパターン２０４は回路部品１０６等により構成される電子回路のおグランド電流経路を構成する。当該グランド電流は、グランドパターン２０４からグランドパターン２０２を流れて、ピン２００を介して外部の電源装置（不図示）のグランド端子へ還流する。また、
【００１４】
図３は、図２に示す回路基板１０４のＢ部の部分詳細図である。外部電源装置につながるグランドラインからのグランド雑音は、ピン２００を介して第１のグランドパターン２０２に流入し、当該グランドパターン２０２内を太線矢印３００の方向に伝搬する。グランドパターン２０２は、太線矢印３００で示すグランド雑音の伝搬方向に対し直交する方向の幅が隣接する他の部分よりも広く延在する幅広部３０２を有する。また、幅広部３０２には、流入したグランド雑音の伝搬を遮る位置に、当該幅広部３０２を構成する導体が形成されていない導体除去部３０４が設けられている。これにより、グランド雑音の一部は、点線矢印３０６ａに示すように導体除去部３０４で反射され、一方、反射されなかったグランド雑音の部分は導体除去部３０４を迂回して、点線矢印３０６ｂ、３０６ｃに示す迂回経路に沿って伝搬する。
【００１５】
幅広部３０２の上記迂回経路の位置には、幅広部３０２（従ってグランドパターン２０２）と、第３のグランドパターンを構成するグランドパターン２１０、２１５と、の間をそれぞれ交流的に接続するコンデンサ２１８ａ、２１８ｂが配されており、上記迂回経路を伝搬したグランド雑音は、コンデンサ２１８ａ、２１８ｂ及びグランドパターン２１０、２１５を介して筐体１００へ排除される。
【００１６】
すなわち、上記の構成を有する回路基板１０４（及び当該回路基板１０４を備える電子装置１０）では、グランドパターン２０２に導体除去部３０４が設けられていることにより、高周波としてのグランド雑音が有する直進性に起因して当該グランドパターン２０２に流入したグランド雑音の一部は導体除去部３０４で反射してその伝搬が阻止され、他の部分は迂回経路上に配されたコンデンサ２１８ａ、２１８ｂを介して筐体１００へ排除されるので、グランドラインから電子装置１０内に進入したグランド雑音が効果的に除去される。その結果、グランドパターン２０４のグランド電位は安定に保たれ、回路基板１０４上に構成された電子回路の動作も安定に保たれる。
【００１７】
なお、本実施形態では、第１のグランドパターンであるグランドパターン２０２に、グランド雑音の伝搬方向に対し直交する方向の幅が隣接する他の部分よりも広く延在する幅広部３０２を設けるものとしたが、これに限らず、幅広部３０２を設けずに、グランド雑音の伝搬を阻止する位置に導体除去部３０４を配する構成としても、上記と同様のグランド雑音除去効果を得ることができる。ただし、本実施形態のように幅広部３０２を設けて、例えば図３に示すように、グランド雑音が伝搬して来る隣接するグランドパターンの幅よりも広い幅の導体除去部３０４を設けると、グランド雑音全体に対する、導体除去部３０４において反射され除去されるグランド雑音の部分の比率が大きくなり、グランド雑音の除去効果を高めることができる。
【００１８】
また、本実施形態では、図２、図３に示すように、幅広部３０２及び導体除去部３０４は、グランド雑音の伝搬方向（矢印３００）に沿った辺を有する矩形形状を有し、当該導体除去部３０４は幅広部３０２を構成する導体に囲まれるように形成されるものとして示されている、これに限らず、幅広部３０２及び導体除去部３０４の形状は、導体除去部３０４がグランド雑音の伝搬を遮る位置に配されている限りにおいて、矩形を含む任意の形状とすることができる。
【００１９】
また、本実施形態では、導体除去部３０４は、幅広部３０２を構成する導体により囲まれるように構成されるものとして示したが（図３参照）、これに限らず、導体除去部３０４がグランド雑音の伝搬を遮る位置に配されている限りにおいて、導体除去部３０４は、その全体が必ずしも幅広部３０２を構成する導体に囲まれていなくてもよい。
【００２０】
また、本実施形態では、幅広部３０２及び導体除去部３０４がそれぞれ一つ存在するものとしたが、これに限らず、幅広部３０２及び又は導体除去部３０４は複数存在するものとしてよい。
【００２１】
また、本実施形態では、回路部品１０６等のグランドが接続される一つのグランドパターン２０４のみが、導体除去部３０４を有するグランドパターン２０２に接続されるものとしたが、これに限らず、複数のグランドパターンが並列に、又は階層状に直列に、グランドパターン２０２に接続されるものとすることもできる。この場合、そのような複数のグランドパターンは、例えばセンサを処理する小信号増幅回路ブロックを構成する回路部品のグランドが接続される、いわゆるシグナルグランド（ＳＧ、Signal Ground）、又は論理演算を行う論理演算回路ブロックを構成するプロセッサ等の回路部品のグランドが接続される、いわゆるロジックグランド（ＬＧ、Logic Ground）とすることができる。
【００２２】
また、本実施形態では、第２のグランドパターンであるグランドパターン２０２が、外部電源装置からのグランドラインに接続されるピン２００に直接接続される構成として説明したが、これに限らず、ピン２００とグランドパターン２０２との間に、他のグランドパターン（第４のグランドパターン）を設けて、グランドパターン２０２がグランドラインに対し第４のグランドパターンを介して間接に接続されているものとすることができる。この場合、上記第４のグランドパターンは、例えば、負荷を駆動する駆動回路ブロックを構成する回路部品のグランドが接続される、いわゆるパワーグランド（ＰＧ、Power Ground）とすることができ、一方、グランドパターン２０２を介してグランドラインに接続されるグランドパターン２０４は、例えば上述したシグナルグランド又はロジックグランドとすることができる。
【符号の説明】
【００２３】
１０・・・電子装置、１００・・・筐体、１００ａ・・・ベース、１００ｂ・・・カバー、１０２ａ〜１０２ｄ、１０８ａ〜１０８ｄ・・・ネジ、１０４・・・回路基板、１０６・・・回路部品、１１０・・・コネクタ、２００・・・ピン、２０２、２０４、２１０、」２１６・・・グランドパターン、２１２ａ、２１２ｂ・・・ビアホール、２１６・・・接続パターン、２１８ａ、２１８ｂ・・・コンデンサ、３０２・・・幅広部、３０４・・・導体除去部。
【図１】
0006513517.tif 000002
【図２】
0006513517.tif 000003
【図３】
0006513517.tif 000004