(57)【要約】【課題】高速信号に起因するコモンモードノイズ等の不要輻射の発生を抑制する。【解決手段】基板装置１は、互いに空間をあけて重なるように配置された第１信号処理基板３および第２信号処理基板６を有し、第１および第２信号処理基板のうち一方の基板において処理した信号を他方の基板において処理する。該基板装置は、第１信号処理基板が電気的に接続されたフレームグランドを形成する第１フレーム２と、第２信号処理基板が電気的に接続され、第１フレームに電気的に接続された第２フレーム５とを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに空間をあけて重なるように配置された第１信号処理基板および第２信号処理基板を有し、前記第１および第２信号処理基板のうち一方の基板において処理した信号を他方の基板において処理する基板装置であって、
前記第１信号処理基板が電気的に接続されたフレームグランドを形成する第１フレームと、
前記第２信号処理基板が電気的に接続され、前記第１フレームに電気的に接続された第２フレームとを有することを特徴とする基板装置。 
【請求項２】
前記第２フレームは、前記第１フレームと、前記第１信号処理基板を前記第１フレームに電気的に接続する導通部材とを介して前記第１信号処理基板に電気的に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の基板装置。
【請求項３】
前記第１および第２フレームはそれぞれ、前記第１および第２信号処理基板に対して複数の基板接続部で電気的に接続され、
前記第２フレームは、前記第１フレームに対して複数のフレーム接続部で接続されていることを特徴とする請求項１または２に記載の基板装置。
【請求項４】
前記第２フレームの前記複数のフレーム接続部は、前記第１信号処理基板を囲むように配置されていることを特徴とする請求項３に記載の基板装置。
【請求項５】
前記複数の基板接続部および前記複数のフレーム接続部の間隔がそれぞれ１０ｃｍ以下であることを特徴とする請求項３または４に記載の基板装置。
【請求項６】
前記一方の基板は信号入力用の第１コネクタを有し、前記他方の基板は信号出力用の第２コネクタを有しており、
前記第１および第２コネクタは、前記第１フレームに電気的に接続されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の基板装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか一項に記載の基板装置と、
該基板装置を収容する筐体とを有することを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気機器における不要輻射の低減技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
高速なデジタル信号を扱う電子機器内の電気回路からの不要輻射を低減するため、該電気回路では、信号処理を安定したグランドインピーダンスを保つ基板内で処理するようにしている。ただし、扱う信号の容量が多く、かつ複雑な信号処理を行う場合には電気回路を同一面に並べるために基板の面積が大きくなる。このため、グランドインピーダンスの不安定化を許容し、複数の小型の基板をそれらの厚み方向にて重なるように配置した階層基板構造を採用する場合がある。
【０００３】
一方、特許文献１には、階層基板構造を採用した場合にグランドインピーダンスを安定化させ、不要輻射の放射を抑えるようにした基板装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１５３３６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示された基板装置では、ベースグランドの上に基板を載せ、さらにその上に高速動作をする基板を載せる構造を採用している。このような構造では、下部の基板とベースグランドとの間の部分は、上部の基板から見ると僅かながらの抵抗成分があり、高インピーダンス状態になる。このように高インピーダンス状態の上に高速動作をする基板を配置すると、高速な信号から発生するコモン電流が行き場を失い、不要輻射（コモンモードノイズ）を増大させる。特に周期数が高い（波長が短い）高速信号は高インピーダンスのグランドで共振を引き起こしやすく、周波数が高い不要輻射を発生させる。
【０００６】
本発明は、不要輻射として、ノーマルモードノイズだけではなく、高速信号に起因するコモンモードノイズの発生をも抑制することができるようにした階層基板構造を有する基板装置およびこれを含む電子機器を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一側面としての基板装置は、互いに空間をあけて重なるように配置された第１信号処理基板および第２信号処理基板を有し、第１および第２信号処理基板のうち一方の基板において処理された信号が他方の基板において処理される。該基板装置は、第１信号処理基板が電気的に接続されたフレームグランドを形成する第１フレームと、第２信号処理基板が電気的に接続され、第１フレームに電気的に接続された第２フレームとを有することを特徴とする。
【０００８】
なお、上記基板装置を筐体内に収容した電子機器も、本発明の他の一側面を構成する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、階層基板構造を有する基板装置において、第１および第２信号処理基板からの不要輻射であるノーマルモードノイズやコモンモードノイズの発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施例１である基板装置およびこれを収容した電子機器を示す側面図。
【図２】実施例１の基板装置の上面図。
【図３】実施例１の基板装置における下層基板の上面図。
【図４】従来の基板装置を示す側面図。
【図５】本発明の実施例２である基板装置を示す側面図。
【図６】実施例２の基板装置の上面図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【００１２】
図１、図２および図３には、本発明の実施例１である基板装置１の構成を示している。本実施例の基板装置１は、互いに空間をあけて重なるように配置された第１の信号処理基板３と第２信号処理基板６を含む階層基板構造を有する。基板装置１は、入力された高速信号を第１信号処理基板３上で処理し、その処理された高速信号をさらに第２信号処理基板６上で処理した後に出力する。基板装置１は、コンピュータ、複写機、液晶プロジェクタその他の電子機器５０の筐体（ケース）内に収容されている。
【００１３】
２は基板装置１（または電子機器５０）の全体のグランドとなるフレームグランド（ベースグランド）を形成する第１フレームとしてのフレームグランド板金であり、このフレームグランド板金２に対して第１信号処理基板３および電源回路４等が固定されている。
【００１４】
５は第２フレームとしてのサブフレーム板金であり、第２信号処理基板６のフレームグランドである。第２信号処理基板６は、図２中に丸で示す四隅において、図１に示すようにサブフレーム板金５の上面部から上方に延びる柱部５ｃに直接、つまりは何も介在させずに電気的に接続され、かつ固定されている。サブフレーム板金５は、図２に示すように、その四隅の脚部５ａにおいてフレームグランド板金２に対して直接電気的に接続され、かつ固定されている。これにより、第２信号処理基板６は、フレームグランド板金２に対しても固定される。
【００１５】
第１信号処理基板３は、図３に示すように、その四隅において導電部材１６を介してフレームグランド板金２に電気的に接続され、かつ固定されている。第１信号処理基板３上には、外部から高速信号の入力を可能とする入力コネクタ７が実装されている。入力コネクタ７は、例えばＤＶＩやＨＤＭＩ(登録商標）用のコネクタである。フレームグランド板金２は、図１に示す側面視においてＬ字形状を有し、垂直に延びる起立面２ａには、第１信号処理基板３に実装された入力コネクタ７が電気的に接続され、かつ固定されている。このように入力コネクタ７をフレームグランド板金２に電気的に接続することで、第１信号処理基板３に不図示のケーブルを接続するだけの場合に比べて、入力コネクタ７のインピーダンスを低くすることができる。このため、入力コネクタ７に接続されるケーブルの内部にて様々なノイズが伝播することを防止でき、これによりノイズの放射を抑えることができる。
【００１６】
信号入力用の入力コネクタ（第１コネクタ）７に接続された不図示のケーブルを通して入力された高速信号は、第１集積回路（第１処理回路）８に送られる。第１集積回路８は、処理後の高速信号を、第１および第２信号処理基板３，６に実装されたフレキコネクタ９，１１に接続されたフレキシブルケーブル１０を介して第２信号処理基板６に実装された第２集積回路（第２処理回路）１２に送る。第２集積回路１２は、受け取った高速信号を処理して第２信号処理基板６に実装された信号出力用の出力コネクタ（第２コネクタ）１３およびこれに接続された不図示のケーブルを介して外部に出力する。
【００１７】
１４は電源コンセントであり、該コンセント１４から電源回路４にＡＣ電圧を供給する。電源回路４は、ＡＣ電圧から所定の電圧を生成して電源ケーブル１５を介して第１および第２信号処理基板３，６に供給する。
【００１８】
サブフレーム板金５は、その上面部が第１信号処理基板３の上側を覆うように配置されている。サブフレーム板金５は、前述したようにフレームグランド板金２に電気的に接続されているとともに、第１信号処理基板３に対してフレームグランド板金２および導通部材１６を介して電気的に接続されている。これにより、後述する従来の基板装置のような接続がなされて第２信号処理基板６のベースグランド（グランドプレーン）が第１信号処理基板６のグランドになり、ノイズが発生することを防止している。
【００１９】
ここで、本実施例との比較のために、図４を用いて従来の基板装置１００について説明する。図４において、図１〜図３に示した各部品に対応する部品には図１〜図３中の符号に１００を加えた符号を付す。
【００２０】
従来の基板装置１００では、第１信号処理基板１０３のグランドと第２信号処理基板１０６のグランドとがこれら基板１０３，１０６の四隅（図には２つのみ示す）に配置された導電部材１１７を介して電気的に接続されることにより階層基板構造となっている。この構造では、第２信号処理基板１０６から第１信号処理基板１０３を経由したベースグランド板金１０２へのインピーダンスと、第２信号処理基板１０６からベースグランド板金１０２へのインピーダンスとが高インピーダンス状態の上、さらに互いに異なる。
【００２１】
この状態では、フレキコネクタ１０９からフレキシブルケーブル１１０を介してフレキコネクタ１１１に伝送される高速信号や第２信号処理基板１０６内の第２集積回路１１２で発生するコモン電流のリターンパスが安定しない。この結果、コモンモードノイズの不要輻射が増加する。
【００２２】
また、それぞれ不安定な第１信号処理基板１０３のグランドと第２信号処理基板１０６のグランドとを接続するため、第１および第２信号処理基板１０３，１０６のグランド接続部ごとにインピーダンスが異なる状態になる。この結果、第１および第２信号処理基板１０３，１０６内のグランドが安定せず、ノーマルモードの不要輻射（ノーマルモードノイズ）が発生する。
【００２３】
これに対して、本実施例では、以下のような不要輻射の抑制効果を有する。まず、コネクタ７に入力される高速信号は映像信号等であり、例えばパソコンのデジタル信号のＤＶＩ信号で解像度が１９２０×１２００である場合は、ベースクロックが１５３ＭＨｚで、転送されるデータのドットクロックは数ＧＨｚとなる。第１集積回路８は、このような高速信号を処理してＬＶＤＳ等の信号に変換し、フレキコネクタ９を介して第２信号処理基板６に伝送する。
【００２４】
第１信号処理基板３内では、常にクロック動作が行われ、基板表面や内部配線にエネルギーが流れる。そして、流れたエネルギーに対して反対向きにリターンのエネルギーの流れ（リターン電流）が発生する。このリターン電流は、第１信号処理基板３のグランドに流れ、信号の発生源に向って戻る。
【００２５】
しかし、信号の発生源に対して第１信号処理基板３のグランドのインピーダンスが低くない場合やリターンエネルギーの経路に局所的な空白部（高インピーダンス部）があると、行き先を失ったリターン電流からコモン電流が発生する。コモン電流は第１信号処理基板３外に放射されるコモンモードノイズを発生させる。この現象による不要輻射の放射を防ぐため、コモン電流を第１信号処理基板３よりもインピーダンスが低い場所に導く必要がある。
【００２６】
そこで、本実施例では、第１信号処理基板３のグランドをフレームグランド板金２に複数箇所の基板接続部（導通部材１６）で電気的に接続する。これにより、第１信号処理基板３のグランドをこれよりもインピーダンスより低いアースグランドに導くか、コモン電流の別経路のリターンパスを作り出してコモン電流を制御する。このようにして第１信号処理基板３からの不要輻射の放射を効果的に抑制する。
【００２７】
第１集積回路８から伝送されたＬＶＤＳ等の高速信号は、フレキコネクタ９、フレキシブルケーブル１０およびフレキコネクタ１１を介して第２信号処理基板６に入力され、第２集積回路１２に伝送される。第２信号処理基板６内では、第１信号処理基板３と同様に常にクロック動作が行われ、基板表面や内部配線にエネルギーが流れ、流れたエネルギーに対して反対向きにリターン電流が発生する。リターン電流は、第２信号処理基板６のグランドに流れ、信号の発生源に向かって戻る。そして、第１信号処理基板３と同様に、信号の発生源に対して第２信号処理基板６のグランドのインピーダンスが低くない場合やリターン電流の経路に局所的な空白部（高インピーダンス部）があると、コモン電流が発生する。コモン電流は第２信号処理基板６外に放射されるコモンモードノイズを発生させる。この現象による不要輻射の放射を防ぐため、コモン電流を第２信号処理基板６よりもインピーダンスが低い場所に導く必要がある。
【００２８】
そこで、本実施例では、第２信号処理基板６のグランドを、サブフレーム板金５に複数箇所の基板接続部（柱部５ｃ）で接続し、さらにサブフレーム板金５を複数箇所のフレーム接続部（脚部５ａ）でフレームグランド板金２に電気的に接続する。これにより、第２信号処理基板６のグランドを、該グランドよりもインピーダンスが低いアースグランドにサブフレーム板金５およびフレームグランド板金２を介して導いたり、コモン電流の別経路のリターンパスを作り出してコモン電流を制御したりする。このようにして第２信号処理基板６からの不要輻射の放射を効果的に抑制する。
【００２９】
また、フレキコネクタ９とフレキコネクタ１１と間のフレキシブルケーブル１０においても、高速信号の伝送によるリターン電流が発生し、これによりコモンモードノイズが発生するおそれがある。しかし、本実施例では、サブフレーム板金５とフレームグランド板金２とで安定したグランドが形成され、コモン電流のリターン経路が確保されるため、フレキシブルケーブル１０に流れるコモン電流に起因するコモンモードノイズの発生を抑えることができる。
【００３０】
以上のように、本実施例によれば、基板装置１内の各部のグランドを安定化するとともにコモン電流を制御するすことで、不要輻射であるコモンモードノイズやノーマルモードノイズの放射を抑制することができる。
【実施例２】
【００３１】
図５および図６には、本発明の実施例２である基板装置２１の構成を示している。本実施例の基板装置２１も、互いに空間をあけて重なるように配置された第１の信号処理基板３と第２信号処理基板６を含む階層基板構造を有する。基板装置２１は、入力された高速信号を第１信号処理基板３上で処理し、その処理された高速信号をさらに第２信号処理基板６上で処理した後に出力する。本実施例では、実施例１と共通する構成要素には実施例１と同符号を付し、主として実施例１との相違点について説明する。
【００３２】
２２は基板装置２１（またはこれを収容する電子機器）の全体のフレームグランド（ベースグランド）を形成する第１フレームとしてのフレームグランド板金であり、第１信号処理基板３および電源回路４等が固定されている。第１信号処理基板３は、実施例１と同様に、その四隅とそれらの間において導電部材１６を介してフレームグランド板金２２に電気的に接続され、かつ固定されている。導電部材１６の間隔は１０ｃｍ以下である。
【００３３】
フレームグランド板金２２は、図５に示す側面視においてＬ字形状を有し、垂直に延びる起立面２２ａには、それぞれ第１および第２信号処理基板３，６に実装された入力コネクタ７と出力コネクタ１３とが電気的に接続され、かつ固定されている。このように入力および出力コネクタ７，１３をフレームグランド板金２に電気的に接続することで、第１および第２信号処理基板３，６に不図示のケーブルを接続するだけの場合に比べて、入力および出力コネクタ７，１３のインピーダンスを低くすることができる。このため、入力および出力コネクタ７，１３に接続されるケーブルの内部にて様々なノイズが伝播することを防止でき、これによりノイズの放射を抑えることができる。
【００３４】
２５は第２フレームとしてのサブフレーム板金であり、第２信号処理基板６のフレームグランドである。第２信号処理基板６は、図６中に丸で示す四隅とその間の４箇所において、図５に示すようにサブフレーム板金２５の上面部から上方に延びる柱部２５ｃに直接電気的に接続され、かつ固定されている。柱部２５ｃ間の間隔は、１０ｃｍ以下である。
【００３５】
サブフレーム板金２５は、図６に示すようにその四隅とその間の６箇所に設けられた脚部２５ａと図５に示す水平方向への延出部２５ｂとにおいてフレームグランド板金２２に対して直接電気的に接続され、かつ固定されている。つまり、サブフレーム板金２５は、その四辺の全てがフレームグランド板金２２に電気的に接続されている。脚部２５ａ間の間隔は、１０ｃｍ以下である。
【００３６】
また、図６に示すように、第２信号処理基板６の一辺は、フレームグランド板金２２の起立面２２ａに電気的に接続されている。
【００３７】
サブフレーム板金２５は、その上面部が第１信号処理基板３を覆うように配置されている。前述したようにフレームグランド板金２２には電気的に接続されているが、第１信号処理基板３には電気的に接続されていない。
【００３８】
以上のようにサブフレーム板金２５をフレームグランド板金２２に接続することで、サブフレーム板金２５とフレームグランド板金２２との間での１Ｇｈｚ以下の共振の発生を抑え、不要輻射の放射を抑える。
【００３９】
実施例１と同様にコネクタ７に入力される高速信号がＤＶＩ信号で解像度が１９２０×１２００である場合は、ベースクロックが１５３ＭＨｚで、転送されるデータのドットクロックは数ＧＨｚとなる。第１集積回路８は、この高速信号を処理してＬＶＤＳ等の信号に変換し、フレキコネクタ９を介して第２信号処理基板６に伝送する。第１集積回路８から伝送された高速信号は、フレキコネクタ９、フレキシブルケーブル１０およびフレキコネクタ１１を介して第２信号処理基板６に入力され、第２集積回路１２にて処理された後、出力される。
【００４０】
第１および第２信号処理基板３，６内では、常にクロック動作が行われ、基板表面や内部配線にエネルギーが流れ、このエネルギーの流れとは反対向きにリターン電流が発生し、第１および第２信号処理基板３，６のグランドに流れ、信号の発生源に向かって戻る。
【００４１】
しかし、信号の発生源に対して第１および第２信号処理基板３，６のグランドのインピーダンスが低くない場合やリターンエネルギーの経路に局所的な空白部（高インピーダンス部）があると、行き先を失ったリターン電流からコモン電流が発生する。コモン電流は第１および第２信号処理基板３，６外に放射されるコモンモードノイズを発生させる。この現象による不要輻射の放射を防ぐため、コモン電流を第１および第２信号処理基板３，６よりもインピーダンスが低い場所に導く必要がある。
【００４２】
そこで、本実施例では、第１信号処理基板３は、その四辺において１０ｃｍ以下の間隔の複数箇所の基板接続部（導電部材１６）でフレームグランド板金２２に電気的に接続されている。このため、第１信号処理基板３は、すべての場所で低インピーダンスになっている。また、第２信号処理基板６は、その四辺において１０ｃｍ以下の間隔の複数箇所の基板接続部（柱部２５ｃ）でサブフレーム板金２５に接続され、サブフレーム板金２５はフレームグランド板金２２に接続されている。このため、第２信号処理基板６も、すべての場所で低インピーダンスになっている。しかも、これら第１および第２信号処理基板３，６における全ての共振点が１Ｇｈｚ以下となり、１Ｇｈｚ以下の不要輻射の放射を抑制することができる。
【００４３】
さらに、サブフレーム板金２５は、１０ｃｍ以下の間隔の複数箇所のフレーム接続部（脚部２５ａ）でフレームグランド板金２２に接続されている。このため、サブフレーム板金２５の上面部および脚部２５ａに囲まれた空間は、１Ｇｈｚ以下の電波の共振が起こり得ない静電遮閉空間となる。これにより、該空間の内部で発生した電界や磁界やコモン電流を閉じ込めて、１Ｇｈｚ以下の電波が外に放射されないようにすることができる。
【００４４】
なお、実施例１と同様に、サブフレーム板金２５とフレームグランド板金２２とで安定したグランドが形成され、フレキシブルケーブル１０に流れるコモン電流のリターン経路が確保される。このため、フレキシブルケーブル１０に流れるコモン電流に起因するコモンモードノイズの発生を抑えることができる。
【００４５】
以上のように、本実施例でも、基板装置２１内の各部のグランドを安定化するとともにコモン電流を制御するすことで、不要輻射であるコモンモードノイズやノーマルモードノイズの放射を抑制することができる。
【００４６】
上記各実施例では第１信号処理基板３上で処理された高速信号が第２信号処理基板６上でさらに処理される場合について説明したが、第２信号処理基板上で処理された高速信号が第１信号処理基板上でさらに処理されてもよい。すなわち、第１および第２信号処理基板のうち一方の基板において処理されて他方の基板に送られた信号が該他方の基板においてさらに処理されればよい。
【００４７】
また、上記各実施例では、２枚の信号処理基板を有する基板装置について説明したが、３枚以上の信号処理基板が互いに空間をあけて配置された基板装置も本発明の他の実施例に含まれる。この場合、３枚以上の信号処理基板のうち第１フレームに電気的に接続された基板が第１信号処理基板に、第２フレームを介して第１フレームに電気的に雪像された基板が第２信号処理基板である。
【００４８】
以上説明した各実施例は代表的な例にすぎず、本発明の実施に際しては、各実施例に対して種々の変形や変更が可能である。
【符号の説明】
【００４９】
１，２１  基板装置
２，２２  フレームグランド板金
３  第１信号処理基板
５，２５  サブフレーム板金
６  第２信号処理基板
【図１】
2016174079.tif 000003
【図２】
2016174079.tif 000004
【図３】
2016174079.tif 000005
【図４】
2016174079.tif 000006
【図５】
2016174079.tif 000007
【図６】
2016174079.tif 000008