(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
グラウンド線を含む信号線群が接続され、前記信号線群を介して受信した信号又は前記信号線群を介して送信する信号を処理する通信回路部を搭載する回路基板であって、
前記信号線群内の前記グラウンド線が接続されることができる第１のグラウンドパターンと、
インダクタンス素子を介して前記第１のグラウンドパターンに電気的に接続され、第１の接地線を介して接地される第２のグラウンドパターンと、
キャパシタンス素子を介して前記第２のグラウンドパターンに電気的に接続され、前記第１のグラウンドパターンから絶縁され、前記通信回路部のグラウンド端子が接続される、第３のグラウンドパターンと、を備える、
回路基板。
【請求項２】
前記第１のグラウンドパターンと前記第３のグラウンドパターンとの間の最短の距離は、前記第２のグラウンドパターンと前記第３のグラウンドパターンとの間の最短の距離よりも離れている、
請求項１に記載の回路基板。
【請求項３】
第２の接地線は、前記第１のグラウンドパターンに電気的に接続され、
前記第１の接地線は、前記第２の接地線と異なる、
請求項１又は２に記載の回路基板。
【請求項４】
バリスタ素子を介して前記第１のグラウンドパターンに電気的に接続される第４のグラウンドパターンを備え、
前記第２の接地線は、前記第４のグラウンドパターンに電気的に接続される、
請求項３に記載の回路基板。
【請求項５】
前記インダクタンス素子は、銅箔のパターンである、
請求項１から４のいずれか１項に記載の回路基板。
【請求項６】
第１の誘電体を含む第１の誘電体層と、第２の誘電体を含む第２の誘電体層と、前記第１の誘電体層と前記第２の誘電体層との間に配置される第５のグラウンドパターンを含む内層と、前記第１の誘電体層に接する層であって前記内層とは異なる側に位置する最表層と、を含み、
前記第１のグラウンドパターン、前記第２のグラウンドパターン及び前記第３のグラウンドパターンは、前記最表層に配置され、
前記第３のグラウンドパターンと前記第５のグラウンドパターンとは、前記第１の誘電体層を貫く接続導電体によって電気的に接続され、
前記通信回路部は、前記最表層に、前記第５のグラウンドパターンと対向して配置されている、
請求項１から５のいずれか１項に記載の回路基板。
【請求項７】
前記インダクタンス素子と、前記キャパシタンス素子と、前記第１の接地線と、を含むＴ型のフィルタ回路の共振周波数は、前記受信した信号の周波数又は前記送信する信号の周波数と異なる、
請求項１から６のいずれか１項に記載の回路基板。
【請求項８】
前記信号線群が接続されるコネクタと、
前記コネクタを介して、前記信号線群を前記通信回路部に接続し、前記グラウンド線を前記第１のグラウンドパターンに接続する配線と、を備える、
請求項１から７のいずれか１項に記載の回路基板を含む、電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、回路基板及び電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
外部の機器と通信を行う機能を備える電子機器が知られている。このような電子機器は、通信回路を搭載した回路基板と、通信ケーブルを接続するコネクタと、を備える。【０００３】
このような電子機器が静電気、雷、又は周囲に配置された他の電子機器、電源ケーブルを介して共通の電源に接続された他の電子機器等から発生する電磁ノイズに曝されると、通信ケーブルを接続したコネクタから侵入した電磁ノイズが回路基板上の導電体のパターンを介して電子機器の内部に侵入することがある。【０００４】
侵入した電磁ノイズが通信回路に伝搬すると、電子機器の性能が低下するおそれがあるため、電子機器の筐体が接続されるグラウンドのパターンを通信回路のグラウンドのパターンから分離する回路基板が用いられてきた。【０００５】
例えば、特許文献１には、グラウンドされる電子機器の筐体のグラウンドのパターンと通信回路のグラウンドのパターンとの間にこれらのパターンを分離するスリット部を配置した回路基板が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−０５０２９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１に記載された回路基板では、回路基板を含む機器筐体に接続される接地配線のインピーダンスによって、通信ケーブルのシールドから侵入した高周波帯域の電磁ノイズはグラウンドに逃れない。このため、高周波帯域の電磁ノイズが通信回路に伝搬し、通信回路が誤動作するおそれがある。【０００８】
また、特許文献１に記載された回路基板においては、接地配線を接続しないことにより、侵入する電磁ノイズを低減することができる。しかし、一般的に、他の機器との安定した通信を維持するため、回路基板又は金属の機器筐体は、接地配線で接続される。
このような接地配線は、残留インダクタンス、残留抵抗等を有するため、回路基板の外から侵入する電磁ノイズに対して高いインピーダンスを有する。接地配線を通して通信ケーブルから電磁ノイズが侵入すると、半導体素子を含む通信回路に伝搬し、通信回路が誤動作するおそれがある。【０００９】
本開示は、上記に鑑みてなされたものであり、電磁ノイズの影響を受けにくい回路基板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】
【００１０】
上記目的を達成するため、本開示に係る回路基板は、
グラウンド線を含む信号線群が接続され、前記信号線群を介して受信した信号又は前記信号線群を介して送信する信号を処理する通信回路部を搭載する回路基板であって、
前記信号線群内の前記グラウンド線が接続されることができる第１のグラウンドパターンと、
インダクタンス素子を介して前記第１のグラウンドパターンに電気的に接続され、第１の接地線を介して接地される第２のグラウンドパターンと、
キャパシタンス素子を介して前記第２のグラウンドパターンに電気的に接続され、前記第１のグラウンドパターンから絶縁され、前記通信回路部のグラウンド端子が接続される、第３のグラウンドパターンと、を備える。
【発明の効果】
【００１１】
本開示によれば、通信ケーブルを接続したコネクタから侵入した高周波帯域の電磁ノイズが通信回路部まで伝搬しにくく、かつ、もとの経路に戻りにくいため、電磁ノイズの影響を受けにくい回路基板及び電子機器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施の形態１に係る電子機器の斜視図
【図２】図１に示す電子機器の上面図
【図３】図１に示す電子機器の回路図
【図４】図１に示す電子機器の変形例を示す図
【図５】１つの実施例に係る電子機器の回路図
【図６】比較例１に係る電子機器の回路図
【図７】比較例２に係る電子機器の回路図
【図８】図１に示す電子機器と比較例１に係る電子機器の電磁界シミュレーションの結果を示す図
【図９】実施の形態２に係る電子機器の上面図
【図１０】図９に示す電子機器の回路図
【図１１】実施の形態３に係る電子機器の上面図
【図１２】図１１に示す電子機器の回路図
【図１３】図１１に示す電子機器の別の斜視図
【図１４】実施の形態４に係る電子機器の上面図
【図１５】図１４に示す電子機器の回路図
【図１６】実施の形態５に係る電子機器の上面図
【図１７】実施の形態６に係る電子機器の斜視図
【図１８】図１７に示す電子機器の上面図
【図１９】図１７に示す電子機器の断面図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（実施の形態１）
以下、実施の形態１に係る回路基板２１を含む電子機器１について、図面を参照しながら説明する。
【００１４】
図１の斜視図に示すように、電子機器１は、回路素子、配線等を覆う金属の筐体１０と、ピン、素子、集積回路等を搭載し、プリントされた銅箔のパターンを有する回路基板２１と、筐体１０に電気的に接続された接地配線３０と、を備える。
なお、ここでいうパターンは回路基板にプリントされた導体の箔を含む回路電極のことをいい、箔の形状を表すものではない。
【００１５】
回路基板２１は、筐体１０上に配置されている。回路基板２１は、例えば、誘電体の基板の片面にのみ銅箔のパターンが配置されている片面基板である。
【００１６】
接地配線３０は、例えば、地中に埋め込まれたアース棒に接続されて接地される銅線である。以下、接地配線３０は接地されていることとして説明する。
なお、接地の電位は、絶対的な電位に限られるものではない。接地の電位は、例えば、アース棒に接続されていない導体であって、コモンモード電流のリターン経路となり、かつ接続されている複数の電子機器の基準電位となる導体の電位を広く含む。
接地配線３０は、請求項における、第１の接地線の一例である。
【００１７】
また、電子機器１は、図２の上面図に示すように、外部の機器を接続する通信ケーブルのコネクタ４０と、コネクタ４０に接続される通信回路部５０と、を備える。
【００１８】
コネクタ４０は、通信ケーブルのプラグ又はジャックを受け入れるレセプタクルである。通信ケーブルは、破線で示すように、信号線、例えば、一対の差動通信配線ＤＳ１、ＤＳ２と、シールド配線ＳＷと、を含む。
【００１９】
破線で示すように、コネクタ４０は、コネクタ本体Ｂ１と、コネクタ本体Ｂ１に覆われ、通信ケーブルの端子と物理的に接触することで電気的に接続される導電体の端子Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３と、を備える。
通信ケーブルがコネクタ４０に接続されると、通信ケーブルのシールド配線ＳＷ、差動通信配線ＤＳ１及びＤＳ２は、コネクタ４０の端子Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３にそれぞれ電気的に接続される。
シールド配線ＳＷは、請求項における、グラウンド線の一例である。差動通信配線ＤＳ１、ＤＳ２及びシールド配線ＳＷの群は、請求項における、信号線群の一例である。
【００２０】
なお、シールド配線ＳＷは、コネクタ４０を導電体で覆い、この導電体と電気的に接続された金属のシールドケース、シールドシース、シールド筐体等を回路基板２１に接続する配線であってもよい。
【００２１】
信号線は、一対の差動通信配線ＤＳ１、ＤＳ２でなくてもよく、シールド配線ＳＷを電流のリターン経路とする１線のシングルエンド通信配線でも構わない。
また、上記の差動通信配線ＤＳ１、ＤＳ２又はシングルエンド通信配線上に一般的なノイズフィルタを設けても構わない。ノイズフィルタはコネクタ４０の内部に配置されていても、回路基板２１上のコネクタ４０と通信回路部５０との間に配置されていてもよい。ノイズフィルタは、一般的にノイズを低減する部品、例えば、抵抗、線間コンデンサ、対地間コンデンサ、トランス、ノーマルモードチョークコイル、コモンモードチョークコイル等を組み合わせたものを含む。
【００２２】
回路基板２１の銅箔のパターン上には、３つの接続部Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３が設けられている。
接続部Ｐ１は、第１のグラウンドパターン６０上に設けられた接続点である。接続部Ｐ１は、第１のグラウンドパターン６０をコネクタ４０から突出する端子Ｔ１のピンにハンダで接続したものである。
なお、端子Ｔ１のピンを介さず、シールド配線ＳＷと第１のグラウンドパターン６０とを直接に接続してもよい。また、シールド配線ＳＷと第１のグラウンドパターン６０との間に、前述した金属のシールドケース、シールドシース、シールド筐体等を配置し、シールド配線ＳＷ、シールドケース、第１のグラウンドパターン６０の順に接続してもよい。
【００２３】
接続部Ｐ２、Ｐ３は、通信回路部５０から延びる信号線のパターン上に設けられた接続点である。接続部Ｐ２、Ｐ３は、通信回路部５０から延びる信号線のパターンをコネクタ４０から突出する端子Ｔ２、Ｔ３のピンにハンダで接続したものである。
以下の説明では、コネクタ４０の詳細を省略する。また、端子Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３のピンを介した電気的接続を配線と表現することがある。
【００２４】
通信回路部５０は、通信用の集積回路（ＩＣ、Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）、高周波トランジスタ、コモンモードチョークコイル、水晶発振子等を含む回路素子を搭載する。通信回路部５０は、差動通信配線ＤＳ１、ＤＳ２及びシールド配線ＳＷを介して受信した信号を処理する電子回路である。
【００２５】
接地配線３０は筐体１０に電気的に接続され、第２のグラウンドパターン７０は筐体１０に電気的に接続されている。このため、筐体１０、接地配線３０及び第２のグラウンドパターン７０は、グラウンドされている。
【００２６】
第３のグラウンドパターン８０は、通信回路部５０に基準電位を提供する回路基板２１上の銅箔のパターンである。第３のグラウンドパターン８０は、通信回路部５０のグラウンド端子と電気的に接続されている。
【００２７】
第１のグラウンドパターン６０、第２のグラウンドパターン７０及び第３のグラウンドパターン８０は、回路基板２１の表面に形成されている。
図面においては、理解を促進するため、第１のグラウンドパターン６０、第２のグラウンドパターン７０及び第３のグラウンドパターン８０は、異なる模様でハッチングされている。
【００２８】
電子機器１は、さらに、インダクタンス素子９０とキャパシタンス素子１００とを備える。
図１、図２に示したように、第１のグラウンドパターン６０と第２のグラウンドパターン７０はインダクタンス素子９０で接続されている。また、第２のグラウンドパターン７０と第３のグラウンドパターン８０はキャパシタンス素子１００で接続されている。
これに対し、第１のグラウンドパターン６０と第３のグラウンドパターン８０は、導電体、キャパシタンス素子、インダクタンス素子のいずれでも接続されず、接続部材でも接続されていない。
以下、導電体、キャパシタンス素子、インダクタンス素子のいずれでも接続されていないことを絶縁されていると表現する。
【００２９】
差動通信配線ＤＳ１と第１のグラウンドパターン６０との間、差動通信配線ＤＳ２と第１のグラウンドパターンとの間に、ボブスミス終端を含む終端を施してもよい。また、差動通信配線ＤＳ１と第３のグラウンドパターン８０との間、差動通信配線ＤＳ２と第３のグラウンドパターン８０との間に、ボブスミス終端を含む終端を施してもよい。このように、差動信号を用いて通信を行う場合には、差動通信配線ＤＳ１、ＤＳ２の末端を同一のグラウンドパターン、例えば、第１のグラウンドパターン６０又は第３のグラウンドパターン８０、に対して終端することが望ましい。
また、ボブスミス終端においては、差動通信配線ＤＳ１、ＤＳ２にコモンモードで混入したノイズが流れやすい。また、第３のグラウンドパターンを介して通信回路部５０にノイズが流れやすいので、差動通信配線ＤＳ１、ＤＳ２を第３のグラウンドパターン８０に接続するよりも、差動通信配線ＤＳ１、ＤＳ２を第１のグラウンドパターン６０に接続する方が望ましい。
【００３０】
次に、電子機器１の回路図である図３を参照して、インダクタンス素子９０のインダクタンス値Ｌとキャパシタンス素子１００のキャパシタンス値Ｃについて説明する。
なお、図３においては、ノイズ源をＮＳで表し、ノイズ源ＮＳで発生した電磁ノイズは通信ケーブルのシールド配線ＳＷに作用するものとした。
【００３１】
インダクタンス素子９０のインダクタンス値Ｌは、具体的には、コネクタ４０から侵入すると想定される高周波帯域、例えば、１ＭＨｚ以上の電磁ノイズＨＮに対して高インピーダンスとなるインダクタンス値Ｌである。
【００３２】
インダクタンス素子９０は、抵抗成分とインダクタンス成分の両方を有し、かつ周波数に応じて特性が変化する素子、例えば、フェライトビーズであってもよい。以下、インダクタンス素子９０としてフェライトビーズを用いる場合について説明する。
【００３３】
スイッチング回路、雷等は、周波数の低い成分で大きい振幅を有し、周波数の高い成分で小さい振幅を有する電磁ノイズを発生させる。
このような低周波帯域の電磁ノイズは、接地配線３０の残留インダクタンス成分の影響を受けにくく、ノイズ源ＮＳに戻りやすい。残留インダクタンスは、寄生インダクタンス、浮遊インダクタンス、自己インダクタンス等と呼ばれることがあるが、本実施の形態においては、残留インダクタンスと呼ぶ。
一方、静電気放電、ブラシモータ等で発生する高周波帯域の電磁ノイズは、残留インダクタンス成分の影響を受けやすい。また、高周波帯域の電磁ノイズに対して、キャパシタンス素子１００のインピーダンスは小さい。このため、高周波帯域の電磁ノイズは、回路基板２１に侵入する。
【００３４】
インダクタンス素子９０としてフェライトビーズを用いれば、特定の高周波帯域に対してのみインピーダンスが高いので、高周波帯域の電磁ノイズＨＮが回路基板２１に侵入しにくい。特に、通信に用いられる信号の周波数と近い周波数の電磁ノイズを通しにくい性質を有するフェライトビーズを用いれば、通信回路部５０の誤動作をより効果的に防止することができる。
【００３５】
なお、インダクタンス素子９０とキャパシタンス素子１００と接地配線３０の残留インダクタンスは、ＬＣＬのＴ型フィルタ回路の一種である。このＴ型フィルタ回路は、インダクタンス素子９０の回路定数とキャパシタンス素子１００の回路定数によって定められる共振周波数で直列共振する性質を備える。
共振周波数に近い周波数成分を有する電磁ノイズは、ノイズ源ＮＳからインダクタンス素子９０及びキャパシタンス素子１００を介して、通信回路部５０に伝搬する。
従って、通信に用いられる信号の周波数と共振周波数が近いと、伝搬した電磁ノイズが通信回路部５０の動作により大きい影響を与えるおそれがある。
このため、好ましくは、キャパシタンス素子１００のキャパシタンス値Ｃ及びインダクタンス素子９０のインダクタンス値Ｌは、Ｔ型フィルタ回路の共振周波数を通信に用いられる信号の周波数から異ならせる値として設定される。
【００３６】
また、通信回路部５０で通信に用いられる信号の周波数の帯域が広い場合には、好ましくは、インダクタンス素子９０として抵抗成分が大きいフェライトビーズを用い、インダクタンス素子９０と直列に配置された抵抗素子を用いる。このようにすることで、ＬＣＬのＴ型フィルタ回路の共振の振幅を小さくし、通信回路部５０に伝搬する電磁ノイズの量を低減することができる。
さらに、好ましくは、キャパシタンス素子１００のキャパシタンス値Ｃ及びインダクタンス素子９０のインダクタンス値Ｌは、通信に用いられる信号の周波数の基本周波数だけでなく、ｎ次高調波の周波数から共振周波数を異ならせる値として設定される。
以上、インダクタンス素子９０としてフェライトビーズを用いた場合について説明した。
【００３７】
図１から図３に示した電子機器１においては、インダクタンス素子９０は回路基板２１上に配置されている。しかし、インダクタンス素子９０は、コネクタ４０の内部に配置されていてもよい。
【００３８】
キャパシタンス素子１００のキャパシタンス値Ｃは、具体的には、コネクタ４０から侵入すると想定される低周波帯域、例えば、数百ｋＨｚ以下の電磁ノイズＬＮに対して高インピーダンスとなるキャパシタンス値Ｃである。
【００３９】
第２のグラウンドパターン７０と第３のグラウンドパターン８０の間に配置されるキャパシタンス素子１００は、２個以上のキャパシタであってもよい。
【００４０】
インダクタンス素子９０、キャパシタンス素子１００の仕様、回路基板２０上の配置は、例えば、電子計算機を用いたシミュレーションによって求められる。
【００４１】
以上の構成を有する電子機器１が電磁ノイズに曝された場合の挙動について、電子機器１と異なる構成を備える比較例１、２に係る電子機器２、３の回路図を示す図５、図６と、実施の形態１に係る電子機器１の別の回路図を示す図７を参照しながら説明する。
【００４２】
（比較例１）
比較例１に係る回路基板２２を含む電子機器２は、電子機器１と異なり、第１のグラウンドパターン６０及びインダクタンス素子９０を備えない。電子機器２においては、コネクタ４０のシールド配線ＳＷは第２のグラウンドパターン７０に直接に接続されている。
【００４３】
図５に、電子機器２に電磁ノイズＨＮと低周波帯域の電磁ノイズＬＮが侵入した場合のノイズの伝搬経路を太い矢印で示す。
コネクタ４０から侵入した低周波数帯域の電磁ノイズＬＮに対して、キャパシタンス素子１００は高インピーダンスであり、接地配線３０は低インピーダンスである。
このため、低周波帯域の電磁ノイズＬＮは、第２のグラウンドパターン７０から接地配線３０を通ってアースに逃げる。
従って、低周波帯域の電磁ノイズＬＮは、通信回路部５０まで伝搬しない。
【００４４】
一方、コネクタ４０から侵入した高周波帯域の電磁ノイズＨＮに対して、キャパシタンス素子１００は低インピーダンスであるが、残留インダクタンス成分のため、接地配線３０は高インピーダンスとなる。
このため、高周波帯域の電磁ノイズＨＮは、接地配線３０を通ってアースに逃げることはできず、第２のグラウンドパターン７０からキャパシタンス素子１００を経由して第３のグラウンドパターン８０に伝搬し、通信回路部５０に侵入する。
【００４５】
（比較例２）
比較例２に係る回路基板２３を含む電子機器３においては、電子機器１と異なり、第１のグラウンドパターン６０は第３のグラウンドパターン８０から電気的に分離されていない。第１のグラウンドパターン６０と第３のグラウンドパターン８０とは接続部材１３０により接続されている。
【００４６】
図６に、電子機器３に電磁ノイズＨＮと低周波帯域の電磁ノイズＬＮが侵入した場合のノイズの伝搬経路を太い矢印で示す。
キャパシタンス成分を有するため、図６においては、接続部材１３０は、第１のグラウンドパターン６０と第３のグラウンドパターン８０との間に接続されたキャパシタンス素子１３０で示されている。
コネクタ４０から侵入した低周波帯域の電磁ノイズＬＮに対して、インダクタンス素子９０は低インピーダンス、キャパシタンス素子１００及び接続部材１３０は高インピーダンスとなる。
このため、低周波帯域の電磁ノイズＬＮは、第１のグラウンドパターン６０、インダクタンス素子９０、第２のグラウンドパターン７０及び接地配線３０を通ってアースに逃げる。
【００４７】
一方、コネクタ４０から侵入した高周波帯域の電磁ノイズＨＮに対して、インダクタンス素子９０は高インピーダンスであり、接続部材１３０は低インピーダンスとなる。
このため、高周波帯域の電磁ノイズＨＮは、インダクタンス素子９０を通ってアースに逃げることはできず、第１のグラウンドパターン６０から接続部材１３０を経由して第３のグラウンドパターン８０に伝搬し、通信回路部５０に侵入する。
【００４８】
このように、比較例１、２に係る電子機器２、３では、高周波帯域の電磁ノイズＨＮは、通信回路部５０に侵入するため、通信回路部５０の性能を低下させることがある。
【００４９】
これに対し、図７に太い矢印で示すように、実施の形態１に係る電子機器１では、低周波帯域の電磁ノイズＬＮだけでなく、高周波帯域の電磁ノイズＨＮも、通信回路部５０に伝搬しない。
以下、電子機器１に高周波帯域の電磁ノイズＨＮと低周波帯域の電磁ノイズＬＮが侵入した場合のノイズの伝搬経路を説明する。
【００５０】
コネクタ４０から侵入した低周波帯域の電磁ノイズＬＮに対して、インダクタンス素子９０は低インピーダンスである。
このため、比較例２と同様に、低周波帯域の電磁ノイズＬＮは、第１のグラウンドパターン６０、インダクタンス素子９０、第２のグラウンドパターン７０及び接地配線３０を通ってアースに逃げる。
【００５１】
また、コネクタ４０から侵入した高周波帯域の電磁ノイズＨＮに対して、インダクタンス素子９０は高インピーダンスとなる。
このため、比較例１と異なり、高周波帯域の電磁ノイズＨＮは、インダクタンス素子９０を通ってアースに逃げることはできない。また、比較例２と異なり、第１のグラウンドパターン６０と第３のグラウンドパターン８０とは接続されていないから、高周波帯域の電磁ノイズＨＮは、第３のグラウンドパターン８０に伝搬しない。
従って、高周波帯域の電磁ノイズＨＮは、インダクタンス素子９０によって反射され、通信回路部５０に伝搬しない。
インダクタンス素子９０によって反射された高周波帯域の電磁ノイズＨＮは、シールド配線ＳＷが十分長ければ、シールド配線ＳＷの損失によって減衰する。
【００５２】
なお、接地配線３０が長い場合、接地配線３０は、高周波帯域の電磁ノイズＨＮに対して高い残留インダクタンスをもつ。しかし、この場合でも、電子機器１によれば、高周波帯域の電磁ノイズＨＮは、接地配線３０まで伝搬しないため、通信回路部５０に侵入しない。
【００５３】
図８に電子機器１の回路基板２１と電子機器２の回路基板２２を比較した電磁界シミュレーションの結果を示す。このシミュレーションは、高周波帯域の電磁ノイズＨＮを第１のグラウンドパターン６０とアース電位の間に印加した場合に、通信回路部５０の差動通信配線に伝搬するノイズの量をＳパラメータとして出力した結果を示すものである。
【００５４】
実線で示した回路基板２１は、ほぼすべての周波数領域にわたって破線で示した回路基板２２よりも効果的にノイズの量を抑制している。特に、１００ＭＨｚ付近では、回路基板２１は、回路基板２２に比べて、ノイズを１０ｄＢ程度抑制している。
【００５５】
以上説明した電子機器１においては、筐体１０と第２のグラウンドパターン７０とを接地配線３０で接続したが、筐体１０と第２のグラウンドパターン７０とを接続する方法は、これに限られない。
例えば、図４に斜視図を示した回路基板２９においては、第２のグラウンドパターン７０は、筐体１０の一部を隆起させて形成した金属の凸部１１と電気的に接続されている。
【００５６】
例えば、第２のグラウンドパターン７０と筐体１０は、以下の方法で接続されてもよい。
回路基板２９の第２のグラウンドパターン７０上にねじ穴を開ける。そのねじ穴の直下において、筐体１０に凸部１１を形成し、凸部１１の上端部にねじ穴を形成する。第２のグラウンドパターン７０をはんだレベラー処理することにより、回路基板２９の裏面に金属を露出させる。露出した金属の箇所と凸部１１を接触させる。第２のグラウンドパターン７０の上からねじを挿入して凸部１１のねじ穴に嵌合させ、ネジ止めする。
このようにすることで、凸部１１に第２のグラウンドパターン７０が押し付けられて固定されるため、第２のグラウンドパターン７０、筐体１０及び接地配線３０の間の接触抵抗が低減される。
【００５７】
さらに、接地配線３０は、板金、ブスバーを用いたもの又はこれらを組み合わせたものであってもよい。すなわち、第２のグラウンドパターン７０と筐体１０を電気的に接続する導体であって、残留インダクタンスの影響のない直流に対してアース電位と等しくするものであれば、図示したハーネス状のものに限られない。
なお、直流に対しても、接地配線３０は残留抵抗成分を有するため、接地配線３０に流れた電流に応じて、アース電位と第２のグラウンドパターン７０又は筐体１０との間に電位差が発生する。接地配線３０の残留抵抗成分は十分に小さいので、以下、接地配線３０及び接地配線３０を介して電気的に接続された導体の電位は、アース電位と等しいものと考える。
【００５８】
（実施の形態２）
実施の形態２に係る回路基板２４を含む電子機器４は、実施の形態１に係る電子機器１と同様の構成を備え、かつ、第１のグラウンドパターン６０と第２のグラウンドパターン７０と第３のグラウンドパターン８０との間の距離に後述する関係を備えるものである。
図９の上面図に示すように、回路基板２４の第１のグラウンドパターン６０と第３のグラウンドパターン８０との最短の距離ＤＡは、第２のグラウンドパターン７０と第３のグラウンドパターン８０との最短の距離ＤＢより大きい。
【００５９】
第１のグラウンドパターン６０と第３のグラウンドパターン８０との間に寄生キャパシタンス成分が生じるとしても、そのキャパシタンス値はキャパシタンス素子１００に対して比較的小さい。
【００６０】
図１０に示した回路図において、キャパシタンス素子１００のキャパシタンス値をＣとし、第１のグラウンドパターン６０と第３のグラウンドパターン８０との間に生じる寄生キャパシタンス成分１４０のキャパシタンス値をＣ０とする。
また、第１のグラウンドパターン６０と第３のグラウンドパターン８０の対向する断面積をＳ１[ｍ２]、第２のグラウンドパターン７０と第３のグラウンドパターン８０の対向する断面積をＳ２［ｍ２］とする。
前述したように、距離ＤＡは距離ＤＢより大きい。
このため、下記の数式に示すように、第１のグラウンドパターン６０と第３のグラウンドパターン８０との間の容量Ｃ１［Ｆ］と、第２のグラウンドパターン７０と第３のグラウンドパターン８０との間の容量Ｃ２［Ｆ］について、Ｃ２＞＞Ｃ１を満たすことができる。
【００６１】
【数１】
0006843312.tif 000002
【００６２】
寄生キャパシタンス成分１４０のキャパシタンス値Ｃ０は、一般に、Ｃ０＞Ｃ１である。しかし、ＤＡをＤＢより十分に大きくすれば、Ｃ０の値を十分に小さくすることができる。
以上から、寄生キャパシタンス成分１４０のキャパシタンス値Ｃ０は、高周波帯域の電磁ノイズＨＮにとって無視できるほど小さい。
【００６３】
従って、コネクタ４０から侵入した高周波帯域の電磁ノイズＨＮは、太い矢印で示すように、寄生キャパシタンス成分１４０を経由して第３のグラウンドパターン８０に伝搬することはない。また、インダクタンス素子９０は、高周波帯域の電磁ノイズＨＮに対して高インピーダンスとなるから、高周波帯域の電磁ノイズＨＮは、インダクタンス素子９０を通って通信回路部５０に伝搬することもない。
【００６４】
このように、電子機器４によれば、電子機器１に比べて、より効果的に高周波帯域の電磁ノイズＨＮの侵入を防止することができる。
【００６５】
（実施の形態３）
電子機器１、２においては、第２のグラウンドパターン７０のみ接地されているが、第２のグラウンドパターン７０とともに、第１のグラウンドパターン６０を接地してもよい。
図１１に示すように、実施の形態３に係る回路基板２５を含む電子機器５は、実施の形態１に係る電子機器１と同様の構成を備え、かつ、接地配線３０とは別に、第１のグラウンドパターン６０に接続された接地配線３１を備える。
接地配線３０は、接地配線接続部７１で第２のグラウンドパターン７０と電気的に接続され、接地配線３１は、接地配線接続部６１で第１のグラウンドパターン６０と電気的に接続されている。
接地配線接続部６１、７１は、銅箔のパターン上に設けられた導電体の接続部であり、例えば、金属のリングである。
【００６６】
図１２に、電子機器５に電磁ノイズＨＮと低周波帯域の電磁ノイズＬＮが侵入した場合のノイズの伝搬経路を太い矢印で示す。
コネクタ４０から侵入した低周波帯域の電磁ノイズＬＮに対して、インダクタンス素子９０は低インピーダンス、キャパシタンス素子１００は高インピーダンスとなる。
このため、低周波帯域の電磁ノイズＬＮは、第１のグラウンドパターン６０、インダクタンス素子９０、第２のグラウンドパターン７０及び接地配線３０を通ってアースに逃げる。
【００６７】
一方、コネクタ４０から第１のグラウンドパターン６０に侵入した高周波帯域の電磁ノイズＨＮは、インダクタンス素子９０を通ることができない。
また、接地配線３１は、接地配線３０と同様に、残留インダクタンス成分を有する。それでも、接地配線３１が短ければ、高周波帯域の電磁ノイズＨＮに対する残留インダクタンス成分のインピーダンス値は比較的小さい。
このため、コネクタ４０から侵入した高周波帯域の電磁ノイズＨＮは、シールド配線ＳＷに戻ることなく、接地配線３１を通してアースに逃げる。
【００６８】
このように、電子機器５によれば、高周波帯域の電磁ノイズＨＮが通信回路部５０に伝搬しないだけでなく、通信ケーブルを介して接続された他の機器への高周波帯域の電磁ノイズＨＮの反射波の伝搬を抑制できる。
このため、通信ケーブルを介して電子機器５に接続された他の機器の誤動作を防止することができる。
【００６９】
なお、接地配線３１は、ハーネス状のものに限らず、板金、ブスバー等の板状のものであってもよい。
接地配線３１は、請求項における、第２の接地線の一例である。
【００７０】
電子機器５は、接地配線３０と接地配線３１の２つの配線を有する。しかし、第１のグラウンドパターン６０と第２のグラウンドパターン７０を接地するための配線を接地配線３０の１つとし、第１のグラウンドパターン６０と第２のグラウンドパターン７０を筐体１０に電気的に接続してもよい。
具体的には、図１３に示すように、金属の凸部１１、１２を筐体１０に配置し、第１のグラウンドパターン６０をねじ１１０で凸部１２に接続し、第２のグラウンドパターン７０をねじ１１０で凸部１１に接続してもよい。
このようにすることで、筐体１０を介して第１のグラウンドパターン６０及び第２のグラウンドパターン７０はグラウンドされる。
【００７１】
（実施の形態４）
電子機器５の接地配線３１は、第１のグラウンドパターン６０を直接に接地する配線であるが、第１のグラウンドパターン６０を接地する構成は、これに限られない。
図１４に示すように、実施の形態４に係る電子機器６は、回路基板２６に、接地配線３０とは別の接地配線３２を備える。また、電子機器６は、接地配線３２と電気的に接続され、第１のグラウンドパターン６０、第２のグラウンドパターン７０、第３のグラウンドパターン８０とは別の第４のグラウンドパターン１５０を備えている。
第１のグラウンドパターン６０と第４のグラウンドパターン１５０との間には、印加される電圧が高くなると抵抗値が下がる素子であるバリスタ素子１６０が配置されている。
【００７２】
電子機器６は、高電圧高周波帯域の電磁ノイズＨＨＮを効果的にアースに逃がす効果を有する。
図１５を参照して、電子機器６の有する効果を説明する。
【００７３】
高電圧高周波のノイズＨＨＮがコネクタ４０から侵入した場合、第１のグラウンドパターン６０に接続されたバリスタ素子１６０に高い電圧が印加され、バリスタ素子１６０は低インピーダンスとなる。このため、コネクタ４０から侵入した高電圧高周波のノイズＨＨＮは、バリスタ素子１６０及び第４のグラウンドパターン１５０を経由して接地配線３２からアースに逃げる。
従って、電子機器６によれば、高電圧高周波のノイズＨＨＮがコネクタ４０から侵入しても、インダクタンス素子９０、キャパシタンス素子１００、通信回路部５０等の絶縁破壊を防止することができる。
なお、接地配線３２は、請求項における、第２の接地線の一例である。
【００７４】
（実施の形態５）
第１のグラウンドパターン６０と第２のグラウンドパターン７０との間に接続されたインダクタンス素子９０は、個別の部品としてのコイルでなくてもよい。
図１６に示すように、実施の形態５に係る回路基板２７を含む電子機器７は、インダクタンス素子９０の代わりに銅箔のパターン９１を備える。
【００７５】
銅箔のパターン９１は、第１のグラウンドパターン６０と第２のグラウンドパターン７０との間に、細長い矩形の形状にプリントされている。
この銅箔のパターン９１は、高周波帯域の電磁ノイズＨＮに対してインダクタンス成分を有する導体である。このような銅箔のパターン９１の具体的な位置、幅、長さ、厚さ等は、例えば、一般的なストリップライン、マイクロストリップライン等の手法により、回路基板２７の構成、回路基板２７に含まれる誘電体の材質、厚さ等に基づいて、設計される。
【００７６】
電子機器７によれば、第１のグラウンドパターン６０、第２のグラウンドパターン７０をプリントする際に、電子機器１におけるインダクタンス素子９０を銅箔のパターン９１によって形成することができる。このように、個別の部品としてのコイルを必要としないため、電子機器７の部品の点数を電子機器１に比べて削減することができる。
このため、電子機器７によれば、回路基板２７の設計の自由度が向上し、電子機器７の省スペース化及び軽量化が達成される。
【００７７】
なお、銅箔のパターン９１の形状は、細長い矩形に限られない。銅箔のパターン９１は、例えば、回路基板２７の層を利用して形成したコイルであってもよい。このようにすることで、銅箔のパターン９１のインダクタンス値を大きくすることができる。
【００７８】
（実施の形態６）
実施の形態６に係る電子機器８は、回路基板２０を片面基板によって構成した電子機器１と異なり、回路基板２８を多層基板１７０によって構成し、多層基板１７０の内部に銅箔のパターンを備える機器である。
図１７に示すように、多層基板１７０は、誘電体の層である２つの誘電体層１７１、１７２と、２つの誘電体層１７１、１７２に挟まれる層である内層１７３と、最も外側に配置され、通信回路部５０、第１のグラウンドパターン６０、第２のグラウンドパターン７０、第３のグラウンドパターン８０等を実装する表層１７４と、を備える。
誘電体層１７１は、請求項における第１の誘電体層、誘電体層１７２は、請求項における第２の誘電体層、表層１７４は、請求項における最表層の一例である。
【００７９】
図１８に示すように、多層基板１７０の最表層には、第１のグラウンドパターン６０、第２のグラウンドパターン７０及び第３のグラウンドパターン８０が配置されている。
また、破線で示したように、通信回路部５０に対向する位置に、銅箔のパターンである第５のグラウンドパターン８１が配置されている。
【００８０】
電子機器８のＡ−Ａ線に沿う断面図である図１９に示すように、第５のグラウンドパターン８１は、内層１７３に配置され、誘電体層１７１、１７２に挟まれている。
表層１７４と内層１７３に配置された第３のグラウンドパターン８０は、ビア１８０で電気的に接続されている。
ビア１８０は、請求項における、接続導電体の一例である。
【００８１】
これまで、高周波帯域の電磁ノイズＨＮがコネクタ４０から侵入する場合を検討してきた。しかし、高周波帯域の電磁ノイズＨＮがコネクタ４０から侵入するとは限らない。
例えば、電磁気の空間結合のため、コネクタ４０以外の経路から高周波帯域の電磁ノイズＨＮが侵入する場合がある。
【００８２】
高周波帯域の電磁ノイズＨＮによって誘電体層１７１の表面と裏面のうちの一面の電位が変化すると、他面の電位も変化する。そして、等しい位相で変化する電位は、コモンモード結合のため、互いに打ち消し合う。このため、通信回路部５０と第３のグラウンドパターン８０と第５のグラウンドパターン８１との間に電圧の変動は生じない。
以下、その理由を説明する。
【００８３】
まず、高周波帯域の電磁ノイズＨＮが通信回路部５０に侵入して、通信回路部５０の電圧をΔＶだけ変動させたとすると、通信回路部５０に対向して配置されている第５のグラウンドパターン８１の電圧もΔＶだけ変動する。そして、第３のグラウンドパターン８０と第５のグラウンドパターン８１はビア１８０によって電気的に接続されているから、第３のグラウンドパターン８０の電圧もΔＶだけ変動する。
このため、通信回路部５０の電圧と第３のグラウンドパターン８０の電圧は、等しい電圧に保たれる。
【００８４】
また、高周波帯域の電磁ノイズＨＮが第３のグラウンドパターン８０に侵入して、第３のグラウンドパターン８０の電圧をΔＶだけ変動させたとすると、第３のグラウンドパターン８０とビア１８０によって電気的に接続されている第５のグラウンドパターン８１の電圧もΔＶだけ変動する。そして、第５のグラウンドパターン８１に対向して配置されている通信回路部５０の電圧もΔＶだけ変動する。
このため、通信回路部５０の電圧と第３のグラウンドパターン８０の電圧は、等しい電圧に保たれる。
【００８５】
さらに、高周波帯域の電磁ノイズＨＮが通信回路部５０と第３のグラウンドパターン８０の両方に侵入した場合にも、同様に、通信回路部５０の電圧と第３のグラウンドパターン８０の電圧は、等しい電圧に保たれる。
【００８６】
このように、コネクタ４０以外の経路から高周波帯域の電磁ノイズＨＮが侵入した場合でも、通信回路部５０の電圧と、通信回路部５０の基準電位となる第３のグラウンドパターン８０の電圧との間に差が生じない。
従って、電子機器８によれば、このような場合でも、通信回路部５０の誤動作が発生しにくい。
【００８７】
本開示は、本開示の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施の形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施の形態は、この開示を説明するためのものであり、本開示の範囲を限定するものではない。すなわち、本開示の範囲は、実施の形態ではなく、請求の範囲によって示される。そして、請求の範囲内及びそれと同等の開示の意義の範囲内で施される様々な変形が、本開示の範囲内とみなされる。
【符号の説明】
【００８８】
１、２、３、４、５、６、７、８  電子機器、１０  筐体、１１、１２  凸部、２０、２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７、２８、２９  回路基板、３０、３１、３２  接地配線、４０  コネクタ、５０  通信回路部、６０  第１のグラウンドパターン、６１  接地配線接続部、７０  第２のグラウンドパターン、７１  接地配線接続部、８０  第３のグラウンドパターン、８１  第５のグラウンドパターン、９０  インダクタンス素子、９１  銅箔のパターン、１００  キャパシタンス素子、１１０  ねじ、１３０  接続部材、１４０  寄生キャパシタンス成分、１５０  第４のグラウンドパターン、１５１  接地配線接続部、１６０  バリスタ素子、１７０  多層基板、１７１、１７２  誘電体層、１７３  内層、１７４  表層、１８０  ビア、Ｂ１  コネクタ本体、Ｃ、Ｃ０  キャパシタンス値、ＤＡ  第１のグラウンドパターンと第３のグラウンドパターンとの距離、ＤＢ  第２のグラウンドパターンと第３のグラウンドパターンとの距離、ＤＳ１、ＤＳ２  差動通信配線、ＮＳ  ノイズ源、ＨＮ  高周波帯域の電磁ノイズ、Ｌ  インダクタンス値、ＬＮ  低周波帯域の電磁ノイズ、ＨＨＮ  高電圧高周波帯域の電磁ノイズ、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３  接続部、ＳＷ  シールド配線、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３  端子。
【要約】
回路基板（２１）には、グラウンド線を含む信号線群が接続される。回路基板（２１）は、信号線群を介して受信した信号又は信号線群を介して送信する信号を処理する通信回路部（５０）を搭載する。回路基板（２１）は、信号線群内のグラウンド線が接続されることができる第１のグラウンドパターン（６０）と、インダクタンス素子（９０）を介して第１のグラウンドパターン（６０）に電気的に接続され、第１の接地線（３０）を介して接地される第２のグラウンドパターン（７０）と、キャパシタンス素子（１００）を介して第２のグラウンドパターン（７０）に電気的に接続され、第１のグラウンドパターン（６０）から絶縁され、通信回路部（５０）のグラウンド端子が接続される、第３のグラウンドパターン（８０）と、を備える。【図１】
0006843312.tif 000003
【図２】
0006843312.tif 000004
【図３】
0006843312.tif 000005
【図４】
0006843312.tif 000006
【図５】
0006843312.tif 000007
【図６】
0006843312.tif 000008
【図７】
0006843312.tif 000009
【図８】
0006843312.tif 000010
【図９】
0006843312.tif 000011
【図１０】
0006843312.tif 000012
【図１１】
0006843312.tif 000013
【図１２】
0006843312.tif 000014
【図１３】
0006843312.tif 000015
【図１４】
0006843312.tif 000016
【図１５】
0006843312.tif 000017
【図１６】
0006843312.tif 000018
【図１７】
0006843312.tif 000019
【図１８】
0006843312.tif 000020
【図１９】
0006843312.tif 000021