回路基板、及び、ノイズ対策部品の配置方法
【課題】 回路基板のレイアウトを変更することなくノイズレベルを低減することが可能な回路基板を提供する。
【解決手段】 回路基板１０は、電波を送受信するアンテナ２０と、ノイズ発生源３１と、ノイズ発生源３１の近傍に、かつ、ノイズ発生源３１に流れる電流によって生じる磁界の向きとループの中心軸とが略並行となる位置に配置される閉じた環状のループ状導体４０とを備える。回路基板１０によれば、ループ状導体４０に誘起される誘導電流によって、ノイズ発生源３１による磁束密度の変化が妨げられることにより、ノイズ発生源３１から回路基板１０に漏洩する電流が減少する。そのため、ノイズ発生源３１とアンテナ２０とのカップリングを低減することができ、アンテナ２０の受信感度を向上させることが可能となる。
【解決手段】 回路基板１０は、電波を送受信するアンテナ２０と、ノイズ発生源３１と、ノイズ発生源３１の近傍に、かつ、ノイズ発生源３１に流れる電流によって生じる磁界の向きとループの中心軸とが略並行となる位置に配置される閉じた環状のループ状導体４０とを備える。回路基板１０によれば、ループ状導体４０に誘起される誘導電流によって、ノイズ発生源３１による磁束密度の変化が妨げられることにより、ノイズ発生源３１から回路基板１０に漏洩する電流が減少する。そのため、ノイズ発生源３１とアンテナ２０とのカップリングを低減することができ、アンテナ２０の受信感度を向上させることが可能となる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回路基板、及び、ノイズ対策部品の配置方法に関し、特に、ノイズ対策部品が実装される回路基板、及び、当該ノイズ対策部品の配置方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電子機器の小型化、薄型化、高速駆動化などに伴い、携帯電子機器内のデジタル回路から発生したノイズがアンテナを経由して受信回路に混入し、受信感度を劣化させる現象、所謂自家中毒（ｓｅｌｆ−ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｉｏｎ）が問題になっている。ここで、非特許文献１には、自家中毒問題（ｓｅｌｆ−ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｉｏｎ ｐｒｏｂｌｅｍ）において、ノイズ源の最適配置場所をノイズ源とアンテナの磁界分布の重なり度合い（相関）から評価する技術が開示されている。
【０００３】
非特許文献１記載の技術によれば、アンテナの磁界分布と、ノイズ源の磁界分布とから算出した相関係数に基づいて、ノイズ源の最適配置場所を設定できることが示されている。すなわち、この技術によれば、例えばＩＣや配線などのノイズ源の磁界分布とアンテナの磁界分布との重なりが小さくなるようにレイアウトすることでノイズ対策を行うことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】前川智哉、岩城秀樹、山田徹、小川晃一、「近傍磁界分布を用いたノイズ源最適配置推進法の提案」、信学技報、社団法人電子情報通信学会、ＥＭＣＪ２００８−１４（２００８−６）、ｐ４１−４６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したように、非特許文献１に記載の技術によれば、回路基板のレイアウトを変更することでノイズ対策を行うことができる。しかしながら、回路基板のレイアウトを変更するには大きな労力・工数を要するおそれがある。また、レイアウトを変更しないとノイズ対策を行うことができないとすると、回路基板設計の自由度が阻害されるという問題もある。
【０００６】
本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、回路基板のレイアウトを変更することなくノイズレベルを低減することが可能な回路基板、及び、ノイズ対策部品の配置方法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】
【０００７】
本発明に係る回路基板は、複数の電子部品が実装される回路基板において、複数の電子部品に含まれ、ノイズ源となる電子部品と、ノイズ源となる電子部品の近傍に、かつ、ノイズ源に流れる電流によってノイズ源の周囲に生じる磁界が通過する位置に配置される閉じた環状のループ状導体とを備えることを特徴とする。
【０００８】
本発明に係る回路基板によれば、ノイズ源となる電子部品の近傍に、かつ、ノイズ源に流れる電流によってノイズ源の周囲に生じる磁界が通過する位置に閉じた環状のループ状導体が配置される。ところで、ノイズ源から生じた磁界が閉じた環状のループ状導体のループ内を通過するとき、ループ状導体には、磁束密度の変化に応じて誘導電流が誘起される。この誘導電流は、ノイズ源による磁束密度の変化を妨げる方向に流れる。そのため、この誘導電流によって、ノイズ源による磁束密度の変化を妨げることにより、ノイズ源から回路基板に漏洩する電流を減少させることができる。その結果、回路基板のレイアウトを変更することなく、ノイズレベルを低減することが可能となる。
【０００９】
また、本発明に係る回路基板では、ループの中心軸が、前記ノイズ源に流れる電流によって生じる磁界の向きと略平行となる位置に、上記ループ状導体が配置されることが好ましい。
【００１０】
この場合、ループ状導体によって囲われた領域を通過する磁束が多くなり、それに伴い磁束密度の変化量も大きくなる。そのため、ノイズ源による磁束密度の変化を妨げるようにループ状導体に誘起される誘導電流が増大する。よって、より効果的にノイズを低減することが可能となる。
【００１１】
また、本発明に係る回路基板は、電波を受信及び／又は送信するアンテナが取り付けられていることが好ましい。
【００１２】
上述したように、ループ状導体に誘起する誘導電流によって、ノイズ源による磁束密度の変化が妨げられることにより、ノイズ源から回路基板に漏洩する電流が減少する。そのため、ノイズ源とアンテナとのカップリングを低減することができる。その結果、アンテナの受信電力のＳ／Ｎ比が改善され、受信感度を向上することが可能となる。
【００１３】
本発明に係る回路基板では、上記ループ状導体が、導体が複数回、巻回されるとともに、該導体の始端と終端とが巻回されたループの内側を通って接続されるように形成されていることが好ましい。
【００１４】
この場合、導体が複数回巻回されてループ状導体が形成されているため、ループ状導体に誘起される誘導電流を増大させることができる。よって、ノイズ低減効果をさらに高めることが可能となる。また、ループ状導体の始端と終端とがループの内側を通って接続されるように構成されているため、ループで囲まれた面積をより大きくすることができる。よって、サイズが制限されている場合であっても、より効率よくノイズを低減することができる。
【００１５】
また、上記ループ状導体は、導体が複数回、巻回されるとともに、該導体の始端と終端とが巻回されたループの外側を通って接続されるように形成されていてもよい。
【００１６】
この場合、導体が複数回巻回されてループ状導体が形成されているため、ループ状導体に誘起される誘導電流を増大させることができる。よって、ノイズ低減効果をさらに高めることが可能となる。また、ループ状導体の始端と終端とがループの外側を通って接続されるように構成されているため、製造が容易であり、生産効率を向上させることができる。
【００１７】
また、本発明に係る回路基板では、ループ状導体のループの途中に集中定数部品が挿入されていることが好ましい。
【００１８】
このようにすれば、ループ状導体自身の形状を変更することなく、ループ全体のインピーダンスをコントロールすることが可能となる。例えば、集中定数部品として、コイル（インダクタンス）又はコンデンサ（キャパシタンス）を挿入することにより、ループ状導体の共振周波数をコントロールすることができるため、例えば、ノイズの周波数に対して、共振周波数を合わせることができる。その場合、共振周波数を中心とする狭帯域に該当するノイズに対して、インピーダンスが最大となるため、より効果的にノイズを低減することができる。また、例えば、集中定数部品として、抵抗を挿入することにより、ノイズ源による磁束密度の変化を妨げるように誘導電流が誘起されたときに、該誘導電流を熱に変えることができる。
【００１９】
また、本発明に係る回路基板では、ループ状導体が、回路基板に形成された配線パターンを含み、該配線パターンを介してループが形成されていることが好ましい。
【００２０】
このようにすれば、ループ状導体と回路基板との間の隙間が無くなるため、ループ状導体が回路基板から離れて配置されている場合と比較して、ループ状導体と回路基板との間を通過する磁界がなくなる。そのため、ノイズ低減効果を向上させることができる。また、ループ状導体が回路基板に直接取り付けられるため、取り付けの信頼性、及び、取り付け位置の精度を向上することができる。
【００２１】
また、本発明に係る回路基板では、上記配線パターンの途中に集中定数部品が挿入されていることが好ましい。
【００２２】
この場合も、上述したように、ループ状導体自身の形状を変更することなく、ループ全体のインピーダンスをコントロールすることが可能となる。例えば、集中定数部品として、コイル（インダクタンス）又はコンデンサ（キャパシタンス）を挿入することにより、共振周波数をコントロールすることができるため、例えば、ノイズの周波数に対して、共振周波数を合わせることができる。また、例えば、集中定数部品として、抵抗を挿入することにより、ノイズ源による磁束密度の変化を妨げるように誘導電流が誘起されたときに、該誘導電流を熱に変えることができる。さらに、この場合、集中定数部品として、チップコンデンサやチップ抵抗等のチップ型電子部品を用いることにより、実装の際にチップ型電子部品のマウンタを利用することができるため、生産性を向上させることができる。
【００２３】
本発明に係るノイズ対策部品の配置方法は、複数の電子部品が実装された回路基板に含まれるノイズ源を特定するノイズ源特定ステップと、ノイズ源特定ステップにおいて特定されたノイズ源に流れる電流によって該ノイズ源の周囲に生じる磁界の方向を特定する磁界方向特定ステップと、ノイズ源の近傍に、かつ、磁界方向特定ステップにおいて特定されたノイズ源の磁界の方向と、ループの中心軸とが略平行となる位置に閉じた環状のループ状導体を配置する配置ステップとを備えることを特徴とする。
【００２４】
本発明に係るノイズ対策部品の配置方法によれば、ノイズ源の近傍に、かつ、ノイズ源に流れる電流によってノイズ源の周囲に生じる磁界が通過する位置に閉じた環状のループ状導体が配置される。そのため、ループ状導体に誘起される誘導電流によって、ノイズ源による磁束密度の変化が妨げられることにより、ノイズ源から回路基板に漏洩する電流を減少させることができる。その結果、回路基板のレイアウトを変更することなく、ノイズレベルを低減することが可能となる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、ノイズ源の近傍に、かつ、ノイズ源に流れる電流によって生じる磁界が通過する位置に閉じた環状のループ状導体を配置する構成としたため、回路基板のレイアウトを変更することなくノイズレベルを低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】第１実施形態に係る回路基板の構成を示す斜視図及び要部拡大図である。
【図２】第１実施形態に係る回路基板における磁界の向き（磁力線）を示す平面図である。
【図３】ループ状導体がない場合の磁界の向き（磁力線）を示す平面図である。
【図４】挿入損失のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図５】第２実施形態に係る回路基板に用いられるループ状導体を示す図である。
【図６】第３実施形態に係る回路基板に用いられるループ状導体を示す図である。
【図７】第４実施形態に係る回路基板に用いられるループ状導体を示す図である。
【図８】第５実施形態に係る回路基板に取り付けられたループ状導体を示す図である。
【図９】第６実施形態に係る回路基板に取り付けられたループ状導体を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、各図において、同一要素には同一符号を付して重複する説明を省略する。
【００２８】
［第１実施形態］
まず、図１を用いて、実施形態に係る回路基板１０の構成について説明する。図１は、回路基板１０の構成を示す斜視図及び要部拡大図である。
【００２９】
回路基板１０は、矩形の両面基板である。回路基板１０は、例えばＦＲ−４などの誘電体からなる矩形の基板（絶縁層）１１を有する。この基板１１の両面には、銅箔などの導体からなる回路パターン、電源パターン、及びグランドパターンを含む配線層１２，１３がエッチングなどの方法によって形成されている。ここで、本実施形態では、配線層１２は、ベタのグランド層とした（以下、配線層１２をグランド層１２と呼ぶこともある）。なお、図１では、パターンの詳細については図示を省略した。また、回路基板１０の形状は、矩形には限られない。さらに、回路基板１０は、両面基板に限られることなく、片面基板や多層基板でもよい。
【００３０】
回路基板１０の上端部には、アンテナ２０が接続されている。本実施形態では、アンテナ２０として、銅線（φ＝１ｍｍ）を用いて形成したモノポールアンテナを用いた。また、回路基板１０には、ノイズ源となるＩＣ３０、及び複数の電子部品（図示省略）がはんだ付けなどによって実装されている。
【００３１】
ノイズ源となるＩＣ３０としては、例えば、スイッチングレギュレータに用いられる電源ＩＣなどが挙げられる。電源ＩＣでは、例えば、電源ＩＣ内のグランドと、該電源ＩＣのグランド端子が接続される回路基板１０側のグランドとの間で電流が流れることにより、ノイズが発生する。このようにして発生したノイズがアンテナ２０に入ると受信感度の劣化を引き起こすおそれがある。
【００３２】
回路基板１０上において、ノイズ源となるＩＣ３０の近傍（図１では左隣）には、閉じた環状のループ状導体４０が、粘着材や接着剤、又は、はんだ付けなどによって取り付けられている。ループ状導体４０は、断面が矩形の例えば銅などの金属（導体）からなる線材によって、「口」の字状に形成されている。なお、用いられる線材の断面形状は、矩形に限られず、例えば、円形や楕円形、多角形などでもよい。また、ループの形状も、「口」の字状に限られず、例えば、リング状や多角形などであってもよい。ループ状導体４０のサイズは、任意に設定することができる。ただし、例えば、ＳＭＤ（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｍｏｕｎｔ Ｄｅｖｉｃｅ：表面実装部品）で採用されている、０６０３サイズ（０．６×０．３×０．３ｍｍ）又は１００５サイズ（１．０×０．５×０．５ｍｍ）などの標準サイズに統一されていることが好ましい。
【００３３】
ループ状導体４０は、回路基板１０に取り付けられる際に、ノイズ源となるＩＣ３０のグランドに流れる電流によってＩＣ３０の周囲に生じる磁界が通過する位置、より好ましくは、ループ状導体４０の中心軸がノイズ源によって生じる磁界の向きと略平行となる位置（すなわち、ループの開口面と磁界とが略直交する位置）に配置される。なお、ループ状導体４０は、その中心軸がＩＣ３０の周囲に生じる磁界の向きに対して略平行する位置に配置されていればよく、その配置は、図１に示されるように、ＩＣ３０の左隣に限られることなく、例えばＩＣ３０の上下・前後左右のいずれであってもよい。
【００３４】
ここで、ループ状導体４０の配置方法について説明する。まず、回路基板１０に実装された電子部品の中から、ノイズ源となるＩＣ３０（以下単に「ノイズ源３０」ともいう）が特定される（ノイズ源特定ステップ）。より具体的には、ノイズ源３０は、電流が流れたときに発生する磁界を測ることにより特定することができる。なお、磁界に代えて、電界を測定することによりノイズ源３０を特定してもよい。
【００３５】
続いて、特定されたノイズ源３０に流れる電流によってノイズ源３０の周囲に生じる磁界の方向が特定される（磁界方向特定ステップ）。より具体的には、ノイズ源３０に磁界プローブを当てる際に、該磁界プローブの方向性から磁界の方向を特定することができる。
【００３６】
そして、ノイズ源３０の近傍に、かつ、特定されたノイズ源３０の磁界の向きに対して、ループの中心軸と略平行となる位置に閉じた環状のループ状導体４０が配置される（配置ステップ）。
【００３７】
以上説明したように、回路基板１０によれば、ループ状導体４０は、ノイズ源となるＩＣ３０の近傍に、かつ、ＩＣ３０のグランドに流れる電流によってＩＣ３０の周囲に生じる磁界とループの中心軸とが略平行（より好ましくは平行）となる位置に配置される。
【００３８】
ここで、回路基板１０の上方５０ｍｍにおける、ＩＣ（ノイズ源）３０におけるノイズ発生源（ノイズ発生が特定される部分）３１及びループ状導体４０周辺の磁界の向き（磁力線）を図２に示す。また、ループ状導体４０がない場合のノイズ発生源３１周辺の磁界の向き（磁力線）を図３に示す。なお、図２、図３において、ノイズ発生源３１は、ＩＣ３０内のグランドと回路基板１０のグランドとの間を接続する配線を模擬したものであり、板金、あるいは、針金を用いて、先端が短絡されたループ状（１ｍｍ×１ｍｍ）に形成した。
【００３９】
図３に矢印で示されるように、ループ状導体４０がない場合、ノイズ発生源３１の磁界（磁力線）は、ノイズ発生源３１の一端からＹ軸方向に出て、乱されることなく、円（又は楕円）を描くようにノイズ発生源３１の他端へ向かう。一方、ノイズ発生源３１の近傍に、かつ、ループの中心軸がＹ軸（すなわち磁界の向き）と平行となる位置（図２ではノイズ発生源３１の上側）にループ状導体４０が配置された場合、ノイズ発生源３１による磁束密度の変化を妨げるようにループ状導体４０に誘導電流が誘起されるため、図２に示されるように、Ｙ軸方向に出たノイズ発生源３１の磁界（磁力線）が、ループ状導体４０により、歪められて乱される。このように、ループ状導体４０に誘起される誘導電流によって、ノイズ発生源３１の電流によって励起される磁界が乱されることにより、ノイズ発生源３１から回路基板１０に漏洩する電流が減少する。そのため、ノイズ発生源３１とアンテナ２０とのカップリングが低減する。その結果、アンテナ２０の受信電力のＳ／Ｎ比が改善され、受信感度が向上する。
【００４０】
本実施形態に係る回路基板１０のノイズ対策効果を確認するために、電磁界シミュレーションによって、アンテナ２０とノイズ発生源３１との間のアイソレーションを定量的に示す量である挿入損失を解析した。続いて、図４を参照しつつ、本実施形態に係る回路基板１０、及びループ状導体４０が設けられていない回路基板（比較例）それぞれのノイズ対策効果について、シミュレーション結果を示して説明する。ここで、シミュレーションにおいては、回路基板１０のサイズを、長さＬ：８０ｍｍ、幅Ｗ：４０ｍｍ、厚みｔ：１ｍｍ、アンテナ２０のサイズを、径φ：１ｍｍ、長さＬ：８０ｍｍ、ノイズ発生源３１のサイズを、長さＬ：１ｍｍ、幅Ｗ：０．５ｍｍ、厚みｔ：１ｍｍと設定した。また、ループ状導体４０のサイズを、長さＬ：１ｍｍ、幅Ｗ：１ｍｍ、厚みｔ：１ｍｍと設定した。
【００４１】
図２に示される本実施形態に係る回路基板１０、及び、図３に示されるループ状導体４０が設けられていない回路基板（比較例）を用いて、ＳパラメータのＳ２１を求め、その結果から、回路基板１０及び比較例それぞれのノイズ対策効果を評価した。なお、Ｓ２１は、ｐｏｒｔ１（ノイズ発生源３１）に信号を入力したときにｐｏｒｔ２（アンテナ２０）に伝達される割合、すなわち順方向の伝達係数である。よって、このＳ２１の値が小さいほど、挿入損失が大きく、すなわち、ノイズ対策効果が大きいと評価することができる。
【００４２】
図２に示される本実施形態に係る回路基板１０、及び、図３に示されるループ状導体４０が設けられていない回路基板（比較例）それぞれのシミュレーション結果を図４に示す。図４に示されたグラフの横軸は周波数（ＧＨｚ）であり、縦軸はＳ２１（ｄＢ）である。また、図４のグラフでは、回路基板１０のシミュレーション結果（Ｓ２１）を実線で、比較例のシミュレーション結果（Ｓ２１）を破線で示した。
【００４３】
図４に示されるように、本実施形態に係る回路基板１０では、ループ状導体４０が設けられていない回路基板（比較例）と比較して、０．７〜１．１ＧＨｚの周波数領域において、約３〜６ｄＢ程度、Ｓ２１が減少し（すなわち、挿入損失が増大し）、アンテナ２０とノイズ発生源３１とのアイソレーション（カップリング）が改善されることが確認された。
【００４４】
本実施形態によれば、ノイズ発生源３１（ノイズ源３０）の近傍に、かつ、ノイズ発生源３１に流れる電流によって生じる磁界が通過する位置に閉じた環状のループ状導体４０が配置される。そのため、ノイズ発生源３１による磁束密度の変化を妨げるようにループ状導体４０に誘導電流が誘起され、ノイズ発生源３１による磁界（磁力線）が、ループ状導体４０により、歪められて乱される。このように、ループ状導体４０に誘起される誘導電流によって、ノイズ発生源３１の電流によって励起される磁界が乱されることにより、ノイズ発生源３１から回路基板１０に漏洩する電流が減少する。その結果、回路基板１０のレイアウトを変更することなく、アンテナ２０を経由して受信回路に混入するノイズレベルを下げることが可能となる。
【００４５】
また、本実施形態によれば、ループの中心軸が、ノイズ発生源３１（ノイズ源３０）に流れる電流によってノイズ発生源３１の周囲に生じる磁界の向きと略平行となる位置に、ループ状導体４０が配置される。そのため、ループ状導体４０によって囲われた領域（ループの内側）を通過する磁束が多くなり、それに伴い磁束密度の変化量も大きくなる。そのため、ノイズ発生源３１による磁束密度の変化を妨げるようにループ状導体４０に誘起される誘導電流が増大する。よって、より効果的にノイズを低減することが可能となる。
【００４６】
また、本実施形態によれば、上述したように、ループ状導体４０に誘起される誘導電流によって、ノイズ発生源３１（ノイズ源３０）による磁束密度の変化が妨げられることにより、ノイズ発生源３１から回路基板１０に漏洩する電流が減少する。そのため、ノイズ発生源３１とアンテナ２０とのカップリングを低減することができる。その結果、アンテナ２０の受信電力のＳ／Ｎ比が改善され、受信感度を向上することが可能となる。
【００４７】
［第２実施形態］
上述した回路基板１０では、巻回数が１回（一重）のループ状導体４０を用いたが、ループ状導体の巻回数は１回には限られず、複数回、巻回されていてもよい。次に、図５を参照しつつ、第２実施形態に係る回路基板に用いられるループ状導体の構成について説明する。図５は、本実施形態に係る回路基板に用いられるループ状導体４１の構成を示す図である。なお、その他の回路基板の構成は、上述した第１実施形態と同一であるので、図示を省略した。
【００４８】
ループ状導体４１は、断面が矩形の線状の導体が３回巻回されて形成されている点で、上述したループ状導体４０と異なっている。また、ループ状導体４１では、線状の導体の始端と終端とが巻回されたループの外側を通って接続されている。なお、巻回の回数は３回には限られず、２回又は４回以上であってもよい。その他の構成は上述したループ状導体４０と同一又は同様であるので、ここでは詳細な説明を省略する。ループ状導体４１も、ノイズ源となるＩＣ３０の近傍に、かつ、ＩＣ３０のグランドに流れる電流によってＩＣ３０の周囲に生じる磁界とループの中心軸とが略平行（より好ましくは平行）となる位置に配置される。
【００４９】
本実施形態によれば、線状の導体が３回巻回されてループ状導体４１が形成されているため、ループ状導体４１に誘起される誘導電流を増大させることができる。よって、ノイズ低減効果をさらに高めることが可能となる。また、ループ状導体４１の始端と終端とがループの外側を通って接続されるように構成されているため、製造が容易であり、生産効率を向上させることができる。
【００５０】
［第３実施形態］
上述した、ループ状導体４１では、線状の導体の始端と終端とが巻回されたループの外側を通って接続されていたが、ループの内側を通って接続される構成とすることもできる。次に、図６を参照しつつ、第３実施形態に係る回路基板に用いられるループ状導体の構成について説明する。図６は、本実施形態に係る回路基板に用いられるループ状導体４２の構成を示す図である。なお、その他の回路基板の構成は、上述した第１実施形態と同一であるので、図示を省略した。
【００５１】
ループ状導体４２は、断面が矩形の線状の導体が３回巻回されている点では上述したループ状導体４１と同一であるが、線状の導体の始端と終端とが巻回されたループの内側を通って接続されている点で、上述したループ状導体４１と異なっている。その他の構成は上述したループ状導体４１と同一又は同様であるので、ここでは詳細な説明を省略する。ループ状導体４２も、ノイズ源となるＩＣ３０の近傍に、かつ、ＩＣ３０のグランドに流れる電流によってＩＣ３０の周囲に生じる磁界とループの中心軸とが略平行（より好ましくは平行）となる位置に配置される。
【００５２】
本実施形態によれば、線状の導体が３回巻回されてループ状導体４２が形成されているため、ループ状導体４２に誘起される誘導電流を増大させることができる。よって、ノイズ低減効果をさらに高めることが可能となる。また、ループ状導体４２の始端と終端とがループの内側を通って接続されるように構成されているため、ループで囲まれた面積をより大きくすることができる。よって、サイズが制限されている場合であっても、より効率よくノイズを低減することができる。
【００５３】
［第４実施形態］
続いて、図７を参照しつつ、第４実施形態に係る回路基板に用いられるループ状導体の構成について説明する。図７は、本実施形態に係る回路基板に用いられるループ状導体４３の構成を示す図である。なお、その他の回路基板の構成は、上述した第１実施形態と同一であるので、図示を省略した。
【００５４】
ループ状導体４３は、ループの途中に集中定数部品５０が挿入され、該集中定数部品５０を介してループが形成されている点で上述したループ状導体４２と異なっている。その他の構成は上述したループ状導体４２と同一又は同様であるので、ここでは詳細な説明を省略する。ここで、集中定数部品５０としては、コイル（インダクタンス）、コンデンサ（キャパシタンス）、抵抗が挙げられる。また、本実施形態では、上述したループ状導体４２に集中定数部品５０を挿入したが、ループ状導体４２に代えて、上述したループ状導体４０又はループ状導体４１に集中定数部品５０を挿入する構成としてもよい。
【００５５】
ループ状導体４３も、ノイズ源となるＩＣ３０の近傍に、かつ、ＩＣ３０のグランドに流れる電流によってＩＣ３０の周囲に生じる磁界とループの中心軸とが略平行（より好ましくは平行）となる位置に配置される。
【００５６】
本実施形態によれば、ループ状導体４３自身の形状を変更することなく、ループ全体のインピーダンスをコントロールすることが可能となる。例えば、集中定数部品５０として、コイル（インダクタンス）又はコンデンサ（キャパシタンス）を挿入することにより、ループ状導体４３の共振周波数をコントロールすることができるため、例えば、ノイズの周波数に対して、共振周波数を合わせることができる。その場合、共振周波数を中心とする狭帯域に該当するノイズに対して、インピーダンスが最大となるため、より効果的にノイズを低減することができる。また、例えば、集中定数部品５０として、抵抗を挿入することにより、ノイズ源３０（ノイズ発生源３１）による磁束密度の変化を妨げるように誘導電流が誘起されたときに、該誘導電流を熱に変えることができる。
【００５７】
［第５実施形態］
次に、図８を参照しつつ、第５実施形態に係る回路基板の構成について説明する。図８は、本実施形態に係る回路基板１０Ｄに取り付けられたループ状導体４４の構成を示す図である。なお、図８において、上述した第１実施形態と同一又は同等の構成要素については同一の符号が付されている。
【００５８】
ループ状導体４４は、開ループ状導体４４Ｏと、該開ループ状導体４４Ｏの両端部を接続する回路基板１０Ｄに形成された配線パターン（本実施形態ではグランド層１２）とを含み、該配線パターン（グランド層１２）を介してループが形成されている点で上述したループ状導体４０と異なっている。その他の構成は上述したループ状導体４０と同一又は同様であるので、ここでは詳細な説明を省略する。
【００５９】
開ループ状導体４４Ｏは、回路基板１０Ｄ側に開口部が向けられた「コ」の字状に形成された導電性の部材である。上述したように、ループ状導体４４では、開ループ状導体４４Ｏとグランド層（配線パターン）１２とによってループが形成されている。開ループ状導体４４Ｏの両端部は、はんだ付けによって、回路基板１０Ｄのグランド層１２に接続されている。なお、本実施形態では、開ループ状導体４４Ｏの両端を接続する配線パターンとして、グランド層１２を用いたが、専用の配線パターンを回路基板上に形成してもよい。また、開ループ状導体４４Ｏの形状は、「コ」の字状に限られることなく、例えば「Ｕ」の字状などであってもよい。
【００６０】
開ループ状導体４４Ｏのサイズは、任意に設定することができる。ただし、例えば、ＳＭＤで採用されている、０６０３サイズや１００５サイズなどの標準サイズに統一されていることが好ましい。なお、開ループ状導体４４Ｏは、例えば、一般的なＳＭＤと同様に、クリームはんだ印刷機による回路基板１０上へのはんだ印刷が行われた後に、チップマウンターによって実装され、その後、リフロー炉ではんだが溶かされることにより、回路基板１０に固定される。なお、ループ状導体４４も、ノイズ発生源３１の近傍に、かつ、ノイズ発生源３１に流れる電流によって生じる磁界とループの中心軸とが略平行（より好ましくは平行）となる位置に配置される。
【００６１】
本実施形態によれば、ループ状導体４４と回路基板１０Ｄとの間の隙間が無くなるため、ループ状導体が回路基板から離れて配置されている場合と比較して、ループ状導体４４と回路基板１０Ｄとの間を通過する磁界がなくなる。そのため、ノイズ低減効果を向上させることができる。また、ループ状導体４４が、はんだ付けによって回路基板１０Ｄに直接取り付けられるため、取り付けの信頼性、及び、取り付け位置の精度を向上することができる。
【００６２】
［第６実施形態］
次に、図９を参照しつつ、第６実施形態に係る回路基板の構成について説明する。図９は、本実施形態に係る回路基板１０Ｅに取り付けられたループ状導体４５の構成を示す図である。なお、図９において、上述した第５実施形態と同一又は同等の構成要素については同一の符号が付されている。
【００６３】
ループ状導体４５は、回路基板１０Ｅ上に形成され、開ループ状導体４４Ｏの一端と集中定数部品５０の一端とを接続する配線パターン１４、及び、集中定数部品５０の他端とグランド層１２とを接続する配線パターン１５を含んでいる点で上述したループ状導体４４と異なっている。また、ループ状導体４５では、開ループ状導体４４Ｏの両端を接続する配線パターン１４，１５（及びグランド層１２）の途中に集中定数部品５０が挿入されている点で上述したループ状導体４４と異なっている。すなわち、ループ状導体４５では、開ループ状導体４４Ｏと、配線パターン１４，１５と、集中定数部品５０と、グランド層（配線パターン）１２とによってループが形成されている。その他の構成は上述したループ状導体４４と同一又は同様であるので、ここでは詳細な説明を省略する。なお、集中定数部品５０としては、上述したように、コイル（インダクタンス）、コンデンサ（キャパシタンス）、抵抗が挙げられる。
【００６４】
ループ状導体４５も、ノイズ発生源３１の近傍に、かつ、ノイズ発生源３１に流れる電流によって生じる磁界とループの中心軸とが略平行（より好ましくは平行）となる位置に配置される。
【００６５】
本実施形態によれば、上述したように、ループ状導体４５自身の形状を変更することなく、ループ全体のインピーダンスをコントロールすることが可能となる。例えば、集中定数部品５０として、コイル（インダクタンス）又はコンデンサ（キャパシタンス）を挿入することにより、ループ状導体４５の共振周波数をコントロールすることができるため、例えば、ノイズの周波数に対して、共振周波数を合わせることができる。また、例えば、集中定数部品５０として、抵抗を挿入することにより、ノイズ源による磁束密度の変化を妨げるように誘導電流が誘起されたときに、該誘導電流を熱に変えることができる。さらに、本実施形態によれば、集中定数部品５０として、チップコンデンサやチップ抵抗等のチップ型電子部品を用いることにより、実装の際にチップ型電子部品のマウンタを利用することができるため、生産性を向上させることができる。
【００６６】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態では、回路基板１０，１０Ｄ，１０Ｅにループ状導体４０〜４５を１つ配置したが、ループ状導体４０〜４５は、複数配置されていてもよい。
【符号の説明】
【００６７】
１０，１０Ｄ，１０Ｅ 回路基板
１１ 基板（絶縁層）
１２ 配線層（グランド層）
１３ 配線層
１４，１５ 配線パターン
２０ アンテナ
３０ ＩＣ
３１ ノイズ発生源
４０，４１，４２，４３，４４，４５ ループ状導体
４４Ｏ 開ループ状導体
５０ 集中定数部品
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回路基板、及び、ノイズ対策部品の配置方法に関し、特に、ノイズ対策部品が実装される回路基板、及び、当該ノイズ対策部品の配置方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電子機器の小型化、薄型化、高速駆動化などに伴い、携帯電子機器内のデジタル回路から発生したノイズがアンテナを経由して受信回路に混入し、受信感度を劣化させる現象、所謂自家中毒（ｓｅｌｆ−ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｉｏｎ）が問題になっている。ここで、非特許文献１には、自家中毒問題（ｓｅｌｆ−ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｉｏｎ ｐｒｏｂｌｅｍ）において、ノイズ源の最適配置場所をノイズ源とアンテナの磁界分布の重なり度合い（相関）から評価する技術が開示されている。
【０００３】
非特許文献１記載の技術によれば、アンテナの磁界分布と、ノイズ源の磁界分布とから算出した相関係数に基づいて、ノイズ源の最適配置場所を設定できることが示されている。すなわち、この技術によれば、例えばＩＣや配線などのノイズ源の磁界分布とアンテナの磁界分布との重なりが小さくなるようにレイアウトすることでノイズ対策を行うことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】前川智哉、岩城秀樹、山田徹、小川晃一、「近傍磁界分布を用いたノイズ源最適配置推進法の提案」、信学技報、社団法人電子情報通信学会、ＥＭＣＪ２００８−１４（２００８−６）、ｐ４１−４６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したように、非特許文献１に記載の技術によれば、回路基板のレイアウトを変更することでノイズ対策を行うことができる。しかしながら、回路基板のレイアウトを変更するには大きな労力・工数を要するおそれがある。また、レイアウトを変更しないとノイズ対策を行うことができないとすると、回路基板設計の自由度が阻害されるという問題もある。
【０００６】
本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、回路基板のレイアウトを変更することなくノイズレベルを低減することが可能な回路基板、及び、ノイズ対策部品の配置方法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】
【０００７】
本発明に係る回路基板は、複数の電子部品が実装される回路基板において、複数の電子部品に含まれ、ノイズ源となる電子部品と、ノイズ源となる電子部品の近傍に、かつ、ノイズ源に流れる電流によってノイズ源の周囲に生じる磁界が通過する位置に配置される閉じた環状のループ状導体とを備えることを特徴とする。
【０００８】
本発明に係る回路基板によれば、ノイズ源となる電子部品の近傍に、かつ、ノイズ源に流れる電流によってノイズ源の周囲に生じる磁界が通過する位置に閉じた環状のループ状導体が配置される。ところで、ノイズ源から生じた磁界が閉じた環状のループ状導体のループ内を通過するとき、ループ状導体には、磁束密度の変化に応じて誘導電流が誘起される。この誘導電流は、ノイズ源による磁束密度の変化を妨げる方向に流れる。そのため、この誘導電流によって、ノイズ源による磁束密度の変化を妨げることにより、ノイズ源から回路基板に漏洩する電流を減少させることができる。その結果、回路基板のレイアウトを変更することなく、ノイズレベルを低減することが可能となる。
【０００９】
また、本発明に係る回路基板では、ループの中心軸が、前記ノイズ源に流れる電流によって生じる磁界の向きと略平行となる位置に、上記ループ状導体が配置されることが好ましい。
【００１０】
この場合、ループ状導体によって囲われた領域を通過する磁束が多くなり、それに伴い磁束密度の変化量も大きくなる。そのため、ノイズ源による磁束密度の変化を妨げるようにループ状導体に誘起される誘導電流が増大する。よって、より効果的にノイズを低減することが可能となる。
【００１１】
また、本発明に係る回路基板は、電波を受信及び／又は送信するアンテナが取り付けられていることが好ましい。
【００１２】
上述したように、ループ状導体に誘起する誘導電流によって、ノイズ源による磁束密度の変化が妨げられることにより、ノイズ源から回路基板に漏洩する電流が減少する。そのため、ノイズ源とアンテナとのカップリングを低減することができる。その結果、アンテナの受信電力のＳ／Ｎ比が改善され、受信感度を向上することが可能となる。
【００１３】
本発明に係る回路基板では、上記ループ状導体が、導体が複数回、巻回されるとともに、該導体の始端と終端とが巻回されたループの内側を通って接続されるように形成されていることが好ましい。
【００１４】
この場合、導体が複数回巻回されてループ状導体が形成されているため、ループ状導体に誘起される誘導電流を増大させることができる。よって、ノイズ低減効果をさらに高めることが可能となる。また、ループ状導体の始端と終端とがループの内側を通って接続されるように構成されているため、ループで囲まれた面積をより大きくすることができる。よって、サイズが制限されている場合であっても、より効率よくノイズを低減することができる。
【００１５】
また、上記ループ状導体は、導体が複数回、巻回されるとともに、該導体の始端と終端とが巻回されたループの外側を通って接続されるように形成されていてもよい。
【００１６】
この場合、導体が複数回巻回されてループ状導体が形成されているため、ループ状導体に誘起される誘導電流を増大させることができる。よって、ノイズ低減効果をさらに高めることが可能となる。また、ループ状導体の始端と終端とがループの外側を通って接続されるように構成されているため、製造が容易であり、生産効率を向上させることができる。
【００１７】
また、本発明に係る回路基板では、ループ状導体のループの途中に集中定数部品が挿入されていることが好ましい。
【００１８】
このようにすれば、ループ状導体自身の形状を変更することなく、ループ全体のインピーダンスをコントロールすることが可能となる。例えば、集中定数部品として、コイル（インダクタンス）又はコンデンサ（キャパシタンス）を挿入することにより、ループ状導体の共振周波数をコントロールすることができるため、例えば、ノイズの周波数に対して、共振周波数を合わせることができる。その場合、共振周波数を中心とする狭帯域に該当するノイズに対して、インピーダンスが最大となるため、より効果的にノイズを低減することができる。また、例えば、集中定数部品として、抵抗を挿入することにより、ノイズ源による磁束密度の変化を妨げるように誘導電流が誘起されたときに、該誘導電流を熱に変えることができる。
【００１９】
また、本発明に係る回路基板では、ループ状導体が、回路基板に形成された配線パターンを含み、該配線パターンを介してループが形成されていることが好ましい。
【００２０】
このようにすれば、ループ状導体と回路基板との間の隙間が無くなるため、ループ状導体が回路基板から離れて配置されている場合と比較して、ループ状導体と回路基板との間を通過する磁界がなくなる。そのため、ノイズ低減効果を向上させることができる。また、ループ状導体が回路基板に直接取り付けられるため、取り付けの信頼性、及び、取り付け位置の精度を向上することができる。
【００２１】
また、本発明に係る回路基板では、上記配線パターンの途中に集中定数部品が挿入されていることが好ましい。
【００２２】
この場合も、上述したように、ループ状導体自身の形状を変更することなく、ループ全体のインピーダンスをコントロールすることが可能となる。例えば、集中定数部品として、コイル（インダクタンス）又はコンデンサ（キャパシタンス）を挿入することにより、共振周波数をコントロールすることができるため、例えば、ノイズの周波数に対して、共振周波数を合わせることができる。また、例えば、集中定数部品として、抵抗を挿入することにより、ノイズ源による磁束密度の変化を妨げるように誘導電流が誘起されたときに、該誘導電流を熱に変えることができる。さらに、この場合、集中定数部品として、チップコンデンサやチップ抵抗等のチップ型電子部品を用いることにより、実装の際にチップ型電子部品のマウンタを利用することができるため、生産性を向上させることができる。
【００２３】
本発明に係るノイズ対策部品の配置方法は、複数の電子部品が実装された回路基板に含まれるノイズ源を特定するノイズ源特定ステップと、ノイズ源特定ステップにおいて特定されたノイズ源に流れる電流によって該ノイズ源の周囲に生じる磁界の方向を特定する磁界方向特定ステップと、ノイズ源の近傍に、かつ、磁界方向特定ステップにおいて特定されたノイズ源の磁界の方向と、ループの中心軸とが略平行となる位置に閉じた環状のループ状導体を配置する配置ステップとを備えることを特徴とする。
【００２４】
本発明に係るノイズ対策部品の配置方法によれば、ノイズ源の近傍に、かつ、ノイズ源に流れる電流によってノイズ源の周囲に生じる磁界が通過する位置に閉じた環状のループ状導体が配置される。そのため、ループ状導体に誘起される誘導電流によって、ノイズ源による磁束密度の変化が妨げられることにより、ノイズ源から回路基板に漏洩する電流を減少させることができる。その結果、回路基板のレイアウトを変更することなく、ノイズレベルを低減することが可能となる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、ノイズ源の近傍に、かつ、ノイズ源に流れる電流によって生じる磁界が通過する位置に閉じた環状のループ状導体を配置する構成としたため、回路基板のレイアウトを変更することなくノイズレベルを低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】第１実施形態に係る回路基板の構成を示す斜視図及び要部拡大図である。
【図２】第１実施形態に係る回路基板における磁界の向き（磁力線）を示す平面図である。
【図３】ループ状導体がない場合の磁界の向き（磁力線）を示す平面図である。
【図４】挿入損失のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図５】第２実施形態に係る回路基板に用いられるループ状導体を示す図である。
【図６】第３実施形態に係る回路基板に用いられるループ状導体を示す図である。
【図７】第４実施形態に係る回路基板に用いられるループ状導体を示す図である。
【図８】第５実施形態に係る回路基板に取り付けられたループ状導体を示す図である。
【図９】第６実施形態に係る回路基板に取り付けられたループ状導体を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、各図において、同一要素には同一符号を付して重複する説明を省略する。
【００２８】
［第１実施形態］
まず、図１を用いて、実施形態に係る回路基板１０の構成について説明する。図１は、回路基板１０の構成を示す斜視図及び要部拡大図である。
【００２９】
回路基板１０は、矩形の両面基板である。回路基板１０は、例えばＦＲ−４などの誘電体からなる矩形の基板（絶縁層）１１を有する。この基板１１の両面には、銅箔などの導体からなる回路パターン、電源パターン、及びグランドパターンを含む配線層１２，１３がエッチングなどの方法によって形成されている。ここで、本実施形態では、配線層１２は、ベタのグランド層とした（以下、配線層１２をグランド層１２と呼ぶこともある）。なお、図１では、パターンの詳細については図示を省略した。また、回路基板１０の形状は、矩形には限られない。さらに、回路基板１０は、両面基板に限られることなく、片面基板や多層基板でもよい。
【００３０】
回路基板１０の上端部には、アンテナ２０が接続されている。本実施形態では、アンテナ２０として、銅線（φ＝１ｍｍ）を用いて形成したモノポールアンテナを用いた。また、回路基板１０には、ノイズ源となるＩＣ３０、及び複数の電子部品（図示省略）がはんだ付けなどによって実装されている。
【００３１】
ノイズ源となるＩＣ３０としては、例えば、スイッチングレギュレータに用いられる電源ＩＣなどが挙げられる。電源ＩＣでは、例えば、電源ＩＣ内のグランドと、該電源ＩＣのグランド端子が接続される回路基板１０側のグランドとの間で電流が流れることにより、ノイズが発生する。このようにして発生したノイズがアンテナ２０に入ると受信感度の劣化を引き起こすおそれがある。
【００３２】
回路基板１０上において、ノイズ源となるＩＣ３０の近傍（図１では左隣）には、閉じた環状のループ状導体４０が、粘着材や接着剤、又は、はんだ付けなどによって取り付けられている。ループ状導体４０は、断面が矩形の例えば銅などの金属（導体）からなる線材によって、「口」の字状に形成されている。なお、用いられる線材の断面形状は、矩形に限られず、例えば、円形や楕円形、多角形などでもよい。また、ループの形状も、「口」の字状に限られず、例えば、リング状や多角形などであってもよい。ループ状導体４０のサイズは、任意に設定することができる。ただし、例えば、ＳＭＤ（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｍｏｕｎｔ Ｄｅｖｉｃｅ：表面実装部品）で採用されている、０６０３サイズ（０．６×０．３×０．３ｍｍ）又は１００５サイズ（１．０×０．５×０．５ｍｍ）などの標準サイズに統一されていることが好ましい。
【００３３】
ループ状導体４０は、回路基板１０に取り付けられる際に、ノイズ源となるＩＣ３０のグランドに流れる電流によってＩＣ３０の周囲に生じる磁界が通過する位置、より好ましくは、ループ状導体４０の中心軸がノイズ源によって生じる磁界の向きと略平行となる位置（すなわち、ループの開口面と磁界とが略直交する位置）に配置される。なお、ループ状導体４０は、その中心軸がＩＣ３０の周囲に生じる磁界の向きに対して略平行する位置に配置されていればよく、その配置は、図１に示されるように、ＩＣ３０の左隣に限られることなく、例えばＩＣ３０の上下・前後左右のいずれであってもよい。
【００３４】
ここで、ループ状導体４０の配置方法について説明する。まず、回路基板１０に実装された電子部品の中から、ノイズ源となるＩＣ３０（以下単に「ノイズ源３０」ともいう）が特定される（ノイズ源特定ステップ）。より具体的には、ノイズ源３０は、電流が流れたときに発生する磁界を測ることにより特定することができる。なお、磁界に代えて、電界を測定することによりノイズ源３０を特定してもよい。
【００３５】
続いて、特定されたノイズ源３０に流れる電流によってノイズ源３０の周囲に生じる磁界の方向が特定される（磁界方向特定ステップ）。より具体的には、ノイズ源３０に磁界プローブを当てる際に、該磁界プローブの方向性から磁界の方向を特定することができる。
【００３６】
そして、ノイズ源３０の近傍に、かつ、特定されたノイズ源３０の磁界の向きに対して、ループの中心軸と略平行となる位置に閉じた環状のループ状導体４０が配置される（配置ステップ）。
【００３７】
以上説明したように、回路基板１０によれば、ループ状導体４０は、ノイズ源となるＩＣ３０の近傍に、かつ、ＩＣ３０のグランドに流れる電流によってＩＣ３０の周囲に生じる磁界とループの中心軸とが略平行（より好ましくは平行）となる位置に配置される。
【００３８】
ここで、回路基板１０の上方５０ｍｍにおける、ＩＣ（ノイズ源）３０におけるノイズ発生源（ノイズ発生が特定される部分）３１及びループ状導体４０周辺の磁界の向き（磁力線）を図２に示す。また、ループ状導体４０がない場合のノイズ発生源３１周辺の磁界の向き（磁力線）を図３に示す。なお、図２、図３において、ノイズ発生源３１は、ＩＣ３０内のグランドと回路基板１０のグランドとの間を接続する配線を模擬したものであり、板金、あるいは、針金を用いて、先端が短絡されたループ状（１ｍｍ×１ｍｍ）に形成した。
【００３９】
図３に矢印で示されるように、ループ状導体４０がない場合、ノイズ発生源３１の磁界（磁力線）は、ノイズ発生源３１の一端からＹ軸方向に出て、乱されることなく、円（又は楕円）を描くようにノイズ発生源３１の他端へ向かう。一方、ノイズ発生源３１の近傍に、かつ、ループの中心軸がＹ軸（すなわち磁界の向き）と平行となる位置（図２ではノイズ発生源３１の上側）にループ状導体４０が配置された場合、ノイズ発生源３１による磁束密度の変化を妨げるようにループ状導体４０に誘導電流が誘起されるため、図２に示されるように、Ｙ軸方向に出たノイズ発生源３１の磁界（磁力線）が、ループ状導体４０により、歪められて乱される。このように、ループ状導体４０に誘起される誘導電流によって、ノイズ発生源３１の電流によって励起される磁界が乱されることにより、ノイズ発生源３１から回路基板１０に漏洩する電流が減少する。そのため、ノイズ発生源３１とアンテナ２０とのカップリングが低減する。その結果、アンテナ２０の受信電力のＳ／Ｎ比が改善され、受信感度が向上する。
【００４０】
本実施形態に係る回路基板１０のノイズ対策効果を確認するために、電磁界シミュレーションによって、アンテナ２０とノイズ発生源３１との間のアイソレーションを定量的に示す量である挿入損失を解析した。続いて、図４を参照しつつ、本実施形態に係る回路基板１０、及びループ状導体４０が設けられていない回路基板（比較例）それぞれのノイズ対策効果について、シミュレーション結果を示して説明する。ここで、シミュレーションにおいては、回路基板１０のサイズを、長さＬ：８０ｍｍ、幅Ｗ：４０ｍｍ、厚みｔ：１ｍｍ、アンテナ２０のサイズを、径φ：１ｍｍ、長さＬ：８０ｍｍ、ノイズ発生源３１のサイズを、長さＬ：１ｍｍ、幅Ｗ：０．５ｍｍ、厚みｔ：１ｍｍと設定した。また、ループ状導体４０のサイズを、長さＬ：１ｍｍ、幅Ｗ：１ｍｍ、厚みｔ：１ｍｍと設定した。
【００４１】
図２に示される本実施形態に係る回路基板１０、及び、図３に示されるループ状導体４０が設けられていない回路基板（比較例）を用いて、ＳパラメータのＳ２１を求め、その結果から、回路基板１０及び比較例それぞれのノイズ対策効果を評価した。なお、Ｓ２１は、ｐｏｒｔ１（ノイズ発生源３１）に信号を入力したときにｐｏｒｔ２（アンテナ２０）に伝達される割合、すなわち順方向の伝達係数である。よって、このＳ２１の値が小さいほど、挿入損失が大きく、すなわち、ノイズ対策効果が大きいと評価することができる。
【００４２】
図２に示される本実施形態に係る回路基板１０、及び、図３に示されるループ状導体４０が設けられていない回路基板（比較例）それぞれのシミュレーション結果を図４に示す。図４に示されたグラフの横軸は周波数（ＧＨｚ）であり、縦軸はＳ２１（ｄＢ）である。また、図４のグラフでは、回路基板１０のシミュレーション結果（Ｓ２１）を実線で、比較例のシミュレーション結果（Ｓ２１）を破線で示した。
【００４３】
図４に示されるように、本実施形態に係る回路基板１０では、ループ状導体４０が設けられていない回路基板（比較例）と比較して、０．７〜１．１ＧＨｚの周波数領域において、約３〜６ｄＢ程度、Ｓ２１が減少し（すなわち、挿入損失が増大し）、アンテナ２０とノイズ発生源３１とのアイソレーション（カップリング）が改善されることが確認された。
【００４４】
本実施形態によれば、ノイズ発生源３１（ノイズ源３０）の近傍に、かつ、ノイズ発生源３１に流れる電流によって生じる磁界が通過する位置に閉じた環状のループ状導体４０が配置される。そのため、ノイズ発生源３１による磁束密度の変化を妨げるようにループ状導体４０に誘導電流が誘起され、ノイズ発生源３１による磁界（磁力線）が、ループ状導体４０により、歪められて乱される。このように、ループ状導体４０に誘起される誘導電流によって、ノイズ発生源３１の電流によって励起される磁界が乱されることにより、ノイズ発生源３１から回路基板１０に漏洩する電流が減少する。その結果、回路基板１０のレイアウトを変更することなく、アンテナ２０を経由して受信回路に混入するノイズレベルを下げることが可能となる。
【００４５】
また、本実施形態によれば、ループの中心軸が、ノイズ発生源３１（ノイズ源３０）に流れる電流によってノイズ発生源３１の周囲に生じる磁界の向きと略平行となる位置に、ループ状導体４０が配置される。そのため、ループ状導体４０によって囲われた領域（ループの内側）を通過する磁束が多くなり、それに伴い磁束密度の変化量も大きくなる。そのため、ノイズ発生源３１による磁束密度の変化を妨げるようにループ状導体４０に誘起される誘導電流が増大する。よって、より効果的にノイズを低減することが可能となる。
【００４６】
また、本実施形態によれば、上述したように、ループ状導体４０に誘起される誘導電流によって、ノイズ発生源３１（ノイズ源３０）による磁束密度の変化が妨げられることにより、ノイズ発生源３１から回路基板１０に漏洩する電流が減少する。そのため、ノイズ発生源３１とアンテナ２０とのカップリングを低減することができる。その結果、アンテナ２０の受信電力のＳ／Ｎ比が改善され、受信感度を向上することが可能となる。
【００４７】
［第２実施形態］
上述した回路基板１０では、巻回数が１回（一重）のループ状導体４０を用いたが、ループ状導体の巻回数は１回には限られず、複数回、巻回されていてもよい。次に、図５を参照しつつ、第２実施形態に係る回路基板に用いられるループ状導体の構成について説明する。図５は、本実施形態に係る回路基板に用いられるループ状導体４１の構成を示す図である。なお、その他の回路基板の構成は、上述した第１実施形態と同一であるので、図示を省略した。
【００４８】
ループ状導体４１は、断面が矩形の線状の導体が３回巻回されて形成されている点で、上述したループ状導体４０と異なっている。また、ループ状導体４１では、線状の導体の始端と終端とが巻回されたループの外側を通って接続されている。なお、巻回の回数は３回には限られず、２回又は４回以上であってもよい。その他の構成は上述したループ状導体４０と同一又は同様であるので、ここでは詳細な説明を省略する。ループ状導体４１も、ノイズ源となるＩＣ３０の近傍に、かつ、ＩＣ３０のグランドに流れる電流によってＩＣ３０の周囲に生じる磁界とループの中心軸とが略平行（より好ましくは平行）となる位置に配置される。
【００４９】
本実施形態によれば、線状の導体が３回巻回されてループ状導体４１が形成されているため、ループ状導体４１に誘起される誘導電流を増大させることができる。よって、ノイズ低減効果をさらに高めることが可能となる。また、ループ状導体４１の始端と終端とがループの外側を通って接続されるように構成されているため、製造が容易であり、生産効率を向上させることができる。
【００５０】
［第３実施形態］
上述した、ループ状導体４１では、線状の導体の始端と終端とが巻回されたループの外側を通って接続されていたが、ループの内側を通って接続される構成とすることもできる。次に、図６を参照しつつ、第３実施形態に係る回路基板に用いられるループ状導体の構成について説明する。図６は、本実施形態に係る回路基板に用いられるループ状導体４２の構成を示す図である。なお、その他の回路基板の構成は、上述した第１実施形態と同一であるので、図示を省略した。
【００５１】
ループ状導体４２は、断面が矩形の線状の導体が３回巻回されている点では上述したループ状導体４１と同一であるが、線状の導体の始端と終端とが巻回されたループの内側を通って接続されている点で、上述したループ状導体４１と異なっている。その他の構成は上述したループ状導体４１と同一又は同様であるので、ここでは詳細な説明を省略する。ループ状導体４２も、ノイズ源となるＩＣ３０の近傍に、かつ、ＩＣ３０のグランドに流れる電流によってＩＣ３０の周囲に生じる磁界とループの中心軸とが略平行（より好ましくは平行）となる位置に配置される。
【００５２】
本実施形態によれば、線状の導体が３回巻回されてループ状導体４２が形成されているため、ループ状導体４２に誘起される誘導電流を増大させることができる。よって、ノイズ低減効果をさらに高めることが可能となる。また、ループ状導体４２の始端と終端とがループの内側を通って接続されるように構成されているため、ループで囲まれた面積をより大きくすることができる。よって、サイズが制限されている場合であっても、より効率よくノイズを低減することができる。
【００５３】
［第４実施形態］
続いて、図７を参照しつつ、第４実施形態に係る回路基板に用いられるループ状導体の構成について説明する。図７は、本実施形態に係る回路基板に用いられるループ状導体４３の構成を示す図である。なお、その他の回路基板の構成は、上述した第１実施形態と同一であるので、図示を省略した。
【００５４】
ループ状導体４３は、ループの途中に集中定数部品５０が挿入され、該集中定数部品５０を介してループが形成されている点で上述したループ状導体４２と異なっている。その他の構成は上述したループ状導体４２と同一又は同様であるので、ここでは詳細な説明を省略する。ここで、集中定数部品５０としては、コイル（インダクタンス）、コンデンサ（キャパシタンス）、抵抗が挙げられる。また、本実施形態では、上述したループ状導体４２に集中定数部品５０を挿入したが、ループ状導体４２に代えて、上述したループ状導体４０又はループ状導体４１に集中定数部品５０を挿入する構成としてもよい。
【００５５】
ループ状導体４３も、ノイズ源となるＩＣ３０の近傍に、かつ、ＩＣ３０のグランドに流れる電流によってＩＣ３０の周囲に生じる磁界とループの中心軸とが略平行（より好ましくは平行）となる位置に配置される。
【００５６】
本実施形態によれば、ループ状導体４３自身の形状を変更することなく、ループ全体のインピーダンスをコントロールすることが可能となる。例えば、集中定数部品５０として、コイル（インダクタンス）又はコンデンサ（キャパシタンス）を挿入することにより、ループ状導体４３の共振周波数をコントロールすることができるため、例えば、ノイズの周波数に対して、共振周波数を合わせることができる。その場合、共振周波数を中心とする狭帯域に該当するノイズに対して、インピーダンスが最大となるため、より効果的にノイズを低減することができる。また、例えば、集中定数部品５０として、抵抗を挿入することにより、ノイズ源３０（ノイズ発生源３１）による磁束密度の変化を妨げるように誘導電流が誘起されたときに、該誘導電流を熱に変えることができる。
【００５７】
［第５実施形態］
次に、図８を参照しつつ、第５実施形態に係る回路基板の構成について説明する。図８は、本実施形態に係る回路基板１０Ｄに取り付けられたループ状導体４４の構成を示す図である。なお、図８において、上述した第１実施形態と同一又は同等の構成要素については同一の符号が付されている。
【００５８】
ループ状導体４４は、開ループ状導体４４Ｏと、該開ループ状導体４４Ｏの両端部を接続する回路基板１０Ｄに形成された配線パターン（本実施形態ではグランド層１２）とを含み、該配線パターン（グランド層１２）を介してループが形成されている点で上述したループ状導体４０と異なっている。その他の構成は上述したループ状導体４０と同一又は同様であるので、ここでは詳細な説明を省略する。
【００５９】
開ループ状導体４４Ｏは、回路基板１０Ｄ側に開口部が向けられた「コ」の字状に形成された導電性の部材である。上述したように、ループ状導体４４では、開ループ状導体４４Ｏとグランド層（配線パターン）１２とによってループが形成されている。開ループ状導体４４Ｏの両端部は、はんだ付けによって、回路基板１０Ｄのグランド層１２に接続されている。なお、本実施形態では、開ループ状導体４４Ｏの両端を接続する配線パターンとして、グランド層１２を用いたが、専用の配線パターンを回路基板上に形成してもよい。また、開ループ状導体４４Ｏの形状は、「コ」の字状に限られることなく、例えば「Ｕ」の字状などであってもよい。
【００６０】
開ループ状導体４４Ｏのサイズは、任意に設定することができる。ただし、例えば、ＳＭＤで採用されている、０６０３サイズや１００５サイズなどの標準サイズに統一されていることが好ましい。なお、開ループ状導体４４Ｏは、例えば、一般的なＳＭＤと同様に、クリームはんだ印刷機による回路基板１０上へのはんだ印刷が行われた後に、チップマウンターによって実装され、その後、リフロー炉ではんだが溶かされることにより、回路基板１０に固定される。なお、ループ状導体４４も、ノイズ発生源３１の近傍に、かつ、ノイズ発生源３１に流れる電流によって生じる磁界とループの中心軸とが略平行（より好ましくは平行）となる位置に配置される。
【００６１】
本実施形態によれば、ループ状導体４４と回路基板１０Ｄとの間の隙間が無くなるため、ループ状導体が回路基板から離れて配置されている場合と比較して、ループ状導体４４と回路基板１０Ｄとの間を通過する磁界がなくなる。そのため、ノイズ低減効果を向上させることができる。また、ループ状導体４４が、はんだ付けによって回路基板１０Ｄに直接取り付けられるため、取り付けの信頼性、及び、取り付け位置の精度を向上することができる。
【００６２】
［第６実施形態］
次に、図９を参照しつつ、第６実施形態に係る回路基板の構成について説明する。図９は、本実施形態に係る回路基板１０Ｅに取り付けられたループ状導体４５の構成を示す図である。なお、図９において、上述した第５実施形態と同一又は同等の構成要素については同一の符号が付されている。
【００６３】
ループ状導体４５は、回路基板１０Ｅ上に形成され、開ループ状導体４４Ｏの一端と集中定数部品５０の一端とを接続する配線パターン１４、及び、集中定数部品５０の他端とグランド層１２とを接続する配線パターン１５を含んでいる点で上述したループ状導体４４と異なっている。また、ループ状導体４５では、開ループ状導体４４Ｏの両端を接続する配線パターン１４，１５（及びグランド層１２）の途中に集中定数部品５０が挿入されている点で上述したループ状導体４４と異なっている。すなわち、ループ状導体４５では、開ループ状導体４４Ｏと、配線パターン１４，１５と、集中定数部品５０と、グランド層（配線パターン）１２とによってループが形成されている。その他の構成は上述したループ状導体４４と同一又は同様であるので、ここでは詳細な説明を省略する。なお、集中定数部品５０としては、上述したように、コイル（インダクタンス）、コンデンサ（キャパシタンス）、抵抗が挙げられる。
【００６４】
ループ状導体４５も、ノイズ発生源３１の近傍に、かつ、ノイズ発生源３１に流れる電流によって生じる磁界とループの中心軸とが略平行（より好ましくは平行）となる位置に配置される。
【００６５】
本実施形態によれば、上述したように、ループ状導体４５自身の形状を変更することなく、ループ全体のインピーダンスをコントロールすることが可能となる。例えば、集中定数部品５０として、コイル（インダクタンス）又はコンデンサ（キャパシタンス）を挿入することにより、ループ状導体４５の共振周波数をコントロールすることができるため、例えば、ノイズの周波数に対して、共振周波数を合わせることができる。また、例えば、集中定数部品５０として、抵抗を挿入することにより、ノイズ源による磁束密度の変化を妨げるように誘導電流が誘起されたときに、該誘導電流を熱に変えることができる。さらに、本実施形態によれば、集中定数部品５０として、チップコンデンサやチップ抵抗等のチップ型電子部品を用いることにより、実装の際にチップ型電子部品のマウンタを利用することができるため、生産性を向上させることができる。
【００６６】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態では、回路基板１０，１０Ｄ，１０Ｅにループ状導体４０〜４５を１つ配置したが、ループ状導体４０〜４５は、複数配置されていてもよい。
【符号の説明】
【００６７】
１０，１０Ｄ，１０Ｅ 回路基板
１１ 基板（絶縁層）
１２ 配線層（グランド層）
１３ 配線層
１４，１５ 配線パターン
２０ アンテナ
３０ ＩＣ
３１ ノイズ発生源
４０，４１，４２，４３，４４，４５ ループ状導体
４４Ｏ 開ループ状導体
５０ 集中定数部品
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電子部品が実装される回路基板において、
前記複数の電子部品に含まれ、ノイズ源となる電子部品と、
前記ノイズ源となる電子部品の近傍に、かつ、前記ノイズ源に流れる電流によって前記ノイズ源の周囲に生じる磁界が通過する位置に配置される閉じた環状のループ状導体と、を備えることを特徴とする回路基板。
【請求項２】
前記ループ状導体は、ループの中心軸が、前記ノイズ源に流れる電流によって生じる磁界の向きと略平行となる位置に配置されることを特徴とする請求項１に記載の回路基板。
【請求項３】
電波を受信及び／又は送信するアンテナが取り付けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の回路基板。
【請求項４】
前記ループ状導体は、導体が複数回、巻回されるとともに、該導体の始端と終端とが巻回されたループの内側を通って接続されるように形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の回路基板。
【請求項５】
前記ループ状導体は、導体が複数回、巻回されるとともに、該導体の始端と終端とが巻回されたループの外側を通って接続されるように形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の回路基板。
【請求項６】
前記ループ状導体のループの途中に集中定数部品が挿入されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の回路基板。
【請求項７】
前記ループ状導体は、回路基板に形成された配線パターンを含み、該配線パターンを介してループが形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の回路基板。
【請求項８】
前記配線パターンの途中に集中定数部品が挿入されていることを特徴とする請求項７に記載の回路基板。
【請求項９】
複数の電子部品が実装された回路基板に含まれるノイズ源を特定するノイズ源特定ステップと、
前記ノイズ源特定ステップにおいて特定された前記ノイズ源に流れる電流によって該ノイズ源の周囲に生じる磁界の方向を特定する磁界方向特定ステップと、
前記ノイズ源の近傍に、かつ、前記磁界方向特定ステップにおいて特定された前記ノイズ源の磁界の方向と、ループの中心軸とが略平行となる位置に閉じた環状のループ状導体を配置する配置ステップと、を備えることを特徴とするノイズ対策部品の配置方法。
【請求項１】
複数の電子部品が実装される回路基板において、
前記複数の電子部品に含まれ、ノイズ源となる電子部品と、
前記ノイズ源となる電子部品の近傍に、かつ、前記ノイズ源に流れる電流によって前記ノイズ源の周囲に生じる磁界が通過する位置に配置される閉じた環状のループ状導体と、を備えることを特徴とする回路基板。
【請求項２】
前記ループ状導体は、ループの中心軸が、前記ノイズ源に流れる電流によって生じる磁界の向きと略平行となる位置に配置されることを特徴とする請求項１に記載の回路基板。
【請求項３】
電波を受信及び／又は送信するアンテナが取り付けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の回路基板。
【請求項４】
前記ループ状導体は、導体が複数回、巻回されるとともに、該導体の始端と終端とが巻回されたループの内側を通って接続されるように形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の回路基板。
【請求項５】
前記ループ状導体は、導体が複数回、巻回されるとともに、該導体の始端と終端とが巻回されたループの外側を通って接続されるように形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の回路基板。
【請求項６】
前記ループ状導体のループの途中に集中定数部品が挿入されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の回路基板。
【請求項７】
前記ループ状導体は、回路基板に形成された配線パターンを含み、該配線パターンを介してループが形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の回路基板。
【請求項８】
前記配線パターンの途中に集中定数部品が挿入されていることを特徴とする請求項７に記載の回路基板。
【請求項９】
複数の電子部品が実装された回路基板に含まれるノイズ源を特定するノイズ源特定ステップと、
前記ノイズ源特定ステップにおいて特定された前記ノイズ源に流れる電流によって該ノイズ源の周囲に生じる磁界の方向を特定する磁界方向特定ステップと、
前記ノイズ源の近傍に、かつ、前記磁界方向特定ステップにおいて特定された前記ノイズ源の磁界の方向と、ループの中心軸とが略平行となる位置に閉じた環状のループ状導体を配置する配置ステップと、を備えることを特徴とするノイズ対策部品の配置方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−６９７８４（Ｐ２０１２−６９７８４Ａ）
【公開日】平成２４年４月５日（２０１２．４．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２１３９４３（Ｐ２０１０−２１３９４３）
【出願日】平成２２年９月２４日（２０１０．９．２４）
【出願人】（０００００６２３１）株式会社村田製作所 (3,635)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年４月５日（２０１２．４．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月２４日（２０１０．９．２４）
【出願人】（０００００６２３１）株式会社村田製作所 (3,635)
【Ｆターム（参考）】
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