JP7757989B2 - 回路モジュール - Google Patents
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Description
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示の他の態様による回路モジュールは、配線基板と、前記配線基板の外部に設けられた第1回路に伝送すべき信号と前記第1回路に電力を供給するための電源電圧とを送るために前記配線基板に設けられた第1線路と、前記第1回路とは別に前記配線基板の外部に設けられた第2回路に伝送すべき信号と前記第2回路に電力を供給するための電源電圧とを送るために前記配線基板に前記第1線路に並んで設けられた第2線路と、一端が前記第1線路に接続され、かつ、他端が前記電力を供給するための電源回路に接続され、前記配線基板に設けられた第1インダクタと、前記第1インダクタを保持する筐体の前記第2線路側の側面の少なくとも一部に設けられたシート状の第1導体と、一端が前記第2線路に接続され、かつ、他端が電力を供給するための電源回路に接続され、前記配線基板に設けられた第2インダクタと、前記第2インダクタの前記第1線路側の側面の少なくとも一部に設けられたシート状の第2導体と、を備え、前記第2導体は、前記第2線路に接続される。
図1は、本開示の回路モジュールの前提となる伝送システムの概略構成を示す図である。
図1に戻り、第1インターフェースIC11から各同軸ケーブル3A、3B、3C、3Dまでの配線間にクロストークが生じることがある。また、各PoC回路13A、13B、13C、13Dの配置によっては、インダクタ同士が結合してクロストークが生じることがある。例えば、PoC回路13AのインダクタとPoC回路13Bのインダクタとの配置によっては、両者が誘導結合し、クロストークが生じることがある。発明者は、これらのクロストークの原因および対策について検討した。発明者が検討したクロストークの原因および対策について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、以下の説明では、PoC回路13Aを「インダクタ13A」とし、PoC回路13Bを「インダクタ13B」とする。また、以下は、主に、インダクタ13Aおよび13Bに着目して説明するが、PoC回路13CおよびPoC回路13Dについても同様に、クロストークの対策を適用できる。
図5は、本開示の第1実施形態による回路モジュールの主要部の構成を示す図である。図5は、回路モジュールの主要部である基板50aを示す。図6は、図5中のX1-X1部の断面図である。図6は、基板50aを含めたインダクタ13A、13Bの断面図である。本開示では、PoC回路に着眼し、PoC回路に用いられるインダクタの構成を特有なものにすることで、厳しいクロストーク要求に応える。
(1)インダクタ13A、13Bの表面に、薄い金属箔による導体を粘着剤で接合する。
(2)曲げ加工が可能な金属板を用いてプレス成型によって導体を作成する。インダクタの筐体132A、132Bの形状に部分的に引っかかるように金属板を成型し、ラッチにより筐体132A、132Bに接合する。
(3)インダクタの筐体132A、132Bの一部に金属部を設けておき、その金属部に熱圧着などの方法で導体を接合する。
図7は、本開示の第2実施形態による回路モジュールの主要部の構成を示す図である。図7は、回路モジュールの主要部である基板50bを示す。図8は、図7中のX2-X2部の断面図である。図8は、基板50bを含めたインダクタ13A、13Bの断面図である。第2実施形態においては、一方のインダクタについてシート状の導体を設け、他方のインダクタについてはシート状の導体を設けない。
図9は、本開示の第3実施形態による回路モジュールの主要部の構成を示す図である。図9は、回路モジュールの主要部である基板50cを示す。図9は、基板50cにおいて、図7のX2-X2部に相当する部分で切断した断面図である。図9は、基板50cを含めたインダクタ13A、13Bの断面図である。第3実施形態においては、導体15Aおよび15Bをグランド電位とする。
発明者は、導体による、クロストークを抑制する効果について検証した。具体的には、まず、図5に示す基板50aにおいて、配線40Aの一端をポートP1、他端をポートP2とし、配線40Bの一端をポートP3、他端をポートP4とした。そして、ポートP1とポートP3とを測定対象とし、Sパラメータ(S31)を確認した。測定においては、約3.2mmの長さで約2.5mmの幅の大きさで、インダクタンス値が2.2μHのインダクタを用いた。
上記により、基板上部におけるシールドが有効であることを確認できた。発明者は、事実上のシールド面積を大きくするためにインダクタの実装位置を互いに配線長方向にずらした場合における、クロストークの抑制効果を確認した。
次に、発明者は、配線間の距離や配線同士が並行して設けられる距離を変更した場合における、クロストークの抑制効果について検証した。まず、クロストークの抑制効果について検証するためのシミュレーションモデルを作成した。
図28は、第4実施形態による回路モジュールの主要部の構成を示す図である。図28は、回路モジュールの主要部である基板50dにおいて、図6と同じ位置でインダクタ13Aおよび13Bなどを切断した断面を示す。図28に示すように、インダクタ13Aに導体15Aが設けられている。図28に示すように、導体15Aは、側面部150Aと上面部151Aとを有し、L字型に屈曲している。上面部151Aは、筐体132Aの上面に設けられる。側面部150Aの一端は、ガードパターン51aに電気的に接続される。
図29は、第5実施形態による回路モジュールの主要部の構成を示す図である。図29は、回路モジュールの主要部である基板50eにおいて、図6と同じ位置でインダクタ13Bなどを切断した断面を示す。第5実施形態は、第4実施形態のインダクタ13Aを省いた構成になっている。第4実施形態と同様に、側面部150Bの一端は、ガードパターン51aに電気的に接続される。このため、配線40Aによって生じる電界が導体15Bに容量結合した後、電流がグランド層GNDに向かって流れる。したがって、クロストーク抑制効果を高めることができる。
図30は、第6実施形態による回路モジュールの主要部の構成を示す図である。図30は、回路モジュールの主要部である基板50fにおいて、図6と同じ位置でインダクタ13Aおよび13Bなどを切断した断面を示す。第6実施形態においては、シート状の導体15A、15Bが、配線40A、40Bに電気的に接続されている。
図31は、第7実施形態による回路モジュールの主要部の構成を示す図である。図31は、回路モジュールの主要部である基板50gにおいて、図6と同じ位置でインダクタ13Aおよび13Bなどを切断した断面を示す。第7実施形態においては、1つのインダクタに複数のシート状の導体が設けられている。すなわち、インダクタ13Aには、導体15Aおよび17Aが設けられている。導体15Aは、側面部150Aと、上面部151Aとを有する。側面部150Aの一端は、ガードパターン51aに接続されている。シート状の導体17Aは、側面部170Aと、上面部171Aとを有する。側面部170Aの一端は、電源パターン120Aに接続されている。導体15Aと導体17Aとは電気的に分離されており、電源パターン120Aとグランド層GNDとの絶縁状態は保たれている。
図32は、第8実施形態による回路モジュールの主要部の構成を示す図である。図32は、回路モジュールの主要部である基板50hにおいて、図6と同じ位置でインダクタ13Aおよび13Bなどを切断した断面を示す。第8実施形態においては、インダクタ13Aおよび13Bの各電極にシート状の導体を設けている。すなわち、図32に示すように、インダクタ13Aの端子133Aに導体18Aが接続されている。導体18Aは、側面部180Aと、下面部181Aとを有する。端子133Aは、下面部181Aを介して配線40Aに電気的に接続される。側面部180Aは、端子133Aの高さ方向(配線40Aから離れる方向)に延びる。
図33は、第9実施形態による回路モジュールの主要部の構成を示す図である。図33は、回路モジュールの主要部である基板50iにおいて、図6と同じ位置でインダクタ13Aおよび13Bなどを切断した断面を示す。図34は、図33に示すインダクタ13Aを下面側から見た図である。第9実施形態において、インダクタ13Aおよび13Bは複数の端子を有しており、少なくとも1つの端子が巻線に接続されないオープン端子になっている。
図35は、第10実施形態による回路モジュールに用いるインダクタ13Aを下面側から見た図である。インダクタ13Aが複数の端子を有する場合、図33および図34に示す端子の配列に限らず、図35に示す端子の配列であってもよい。すなわち、配線40A、ガードパターン51a、電源パターン120Aなどの配置によっては、図35に示すオープン端子を有するインダクタ13Aが用いられてもよい。
図37は、第11実施形態による回路モジュールの主要部の構成を示す図である。図37は、回路モジュールの主要部である基板50jにおいて、図6と同じ位置でインダクタ13Aおよび13Bなどを切断した断面を示す。第11実施形態においては、蒸着またはめっきによって形成した導体16A、16Bを有する。導体16Aは、インダクタ13Aの筐体の表面に沿って形成される。導体16Bは、インダクタ13Bの筐体の表面に沿って形成される。
図38は、第12実施形態による回路モジュールの主要部の構成を示す図である。図38は、回路モジュールの主要部である基板50kにおいて、図6と同じ位置でインダクタ13Aおよび13Bなどを切断した断面を示す。第12実施形態においては、蒸着またはめっきによって形成した導体16A、16Bを有する。
図39は、第13実施形態による回路モジュールの主要部の構成を示す図である。図40は、図39中のX3-X3部の断面図である。図39は、基板50mを含めたインダクタ13A、13Cの断面図である。本開示では、PoC回路に着眼し、PoC回路に用いられるインダクタの構成を特有なものにすることで、厳しいクロストーク要求に応える。
<1>
配線基板と、
前記配線基板の外部に設けられた第1回路に伝送すべき信号と前記第1回路に電力を供給するための電源電圧とを送るために前記配線基板に設けられた第1線路と、
前記第1回路とは別に前記配線基板の外部に設けられた第2回路に伝送すべき信号と前記第2回路に電力を供給するための電源電圧とを送るために前記配線基板に前記第1線路に並んで設けられた第2線路と、
一端が前記第1線路に接続され、かつ、他端が前記電力を供給するための電源回路に接続され、前記配線基板に設けられた第1インダクタと、
前記第1インダクタを保持する筐体の前記第2線路側の側面の少なくとも一部に設けられたシート状の第1導体と、
を備える回路モジュール。
<2>
前記第1導体は、前記第1インダクタを保持する筐体の上面を覆う部分を有する<1>に記載の回路モジュール。
<3>
一端が前記第2線路に接続され、かつ、他端が電力を供給するための電源回路に接続され、前記配線基板に設けられた第2インダクタと、前記第2インダクタの前記第1線路側の側面の少なくとも一部に設けられたシート状の第2導体とをさらに備える<1>または<2>に記載の回路モジュール。
<4>
前記第1インダクタの前記第2線路側の側面と、前記第2インダクタの前記第1線路側の側面とは、互いに対向している<3>に記載の回路モジュール。
<5>
前記第1インダクタと前記第2インダクタとは、前記第1線路と前記第2線路との並走部分の長さ方向に対して互いにずれた位置に設けられる<3>に記載の回路モジュール。
<6>
前記第1導体は、グランド電位に電気的に接続される<1>から<5>のいずれか1つに記載の回路モジュール。
<7>
前記第1導体は、前記第1線路に接続される<1>から<5>のいずれか1つに記載の回路モジュール。
<8>
前記第2導体は、グランド電位に電気的に接続される<3>から<5>のいずれか1つに記載の回路モジュール。
<9>
前記第2導体は、前記第2線路に接続される<3>から<5>のいずれか1つに記載の回路モジュール。
<10>
前記第1線路と前記第2線路との間に設けられ、かつ、グランド電位に電気的に接続されるガードパターンをさらに含む<1>から<9>のいずれか1つに記載の回路モジュール。
2A、2B、2C、2D 第2回路モジュール
12A、12B、12C、12D 電源回路
13A、13B インダクタ
15A、15B、17A、17B、
18A、18B、19A、19B 導体
22A、22B、22C、22D 電源回路
41A、41B 配線
50、50a、50b、50c、50d、
50e、50f、50g、50h、50i、
50j、50k、50m、52、53 基板
51、51a ガードパターン
100 伝送システム
120A、120B 電源パターン
130A、130B コア
131A、131B 巻線
132A、132B 筐体
133A、133B、134A、134B、
135A、135B、136A、136B 端子
G2、G3 グランド電極
GND、GND1、GND2 グランド層
P1、P2、P3、P4 ポート
Claims (10)
- 配線基板と、
前記配線基板の外部に設けられた第1回路に伝送すべき信号と前記第1回路に電力を供給するための電源電圧とを送るために前記配線基板に設けられた第1線路と、
前記第1回路とは別に前記配線基板の外部に設けられた第2回路に伝送すべき信号と前記第2回路に電力を供給するための電源電圧とを送るために前記配線基板に前記第1線路に並んで設けられた第2線路と、
一端が前記第1線路に接続され、かつ、他端が前記電力を供給するための電源回路に接続され、前記配線基板に設けられた第1インダクタと、
前記第1インダクタを保持する筐体の前記第2線路側の側面の少なくとも一部に設けられたシート状の第1導体と、
を備え、
前記第1導体は、前記第1線路に接続される回路モジュール。 - 配線基板と、
前記配線基板の外部に設けられた第1回路に伝送すべき信号と前記第1回路に電力を供給するための電源電圧とを送るために前記配線基板に設けられた第1線路と、
前記第1回路とは別に前記配線基板の外部に設けられた第2回路に伝送すべき信号と前記第2回路に電力を供給するための電源電圧とを送るために前記配線基板に前記第1線路に並んで設けられた第2線路と、
一端が前記第1線路に接続され、かつ、他端が前記電力を供給するための電源回路に接続され、前記配線基板に設けられた第1インダクタと、
前記第1インダクタを保持する筐体の前記第2線路側の側面の少なくとも一部に設けられたシート状の第1導体と、
一端が前記第2線路に接続され、かつ、他端が電力を供給するための電源回路に接続され、前記配線基板に設けられた第2インダクタと、前記第2インダクタの前記第1線路側の側面の少なくとも一部に設けられたシート状の第2導体と、
を備え、
前記第2導体は、前記第2線路に接続される回路モジュール。 - 前記第1導体は、前記第1インダクタを保持する筐体の上面を覆う部分を有する請求項1または2に記載の回路モジュール。
- 一端が前記第2線路に接続され、かつ、他端が電力を供給するための電源回路に接続され、前記配線基板に設けられた第2インダクタと、前記第2インダクタの前記第1線路側の側面の少なくとも一部に設けられたシート状の第2導体とをさらに備える請求項1または請求項2に記載の回路モジュール。
- 前記第1インダクタの前記第2線路側の側面と、前記第2インダクタの前記第1線路側の側面とは、互いに対向している請求項2に記載の回路モジュール。
- 前記第1インダクタと前記第2インダクタとは、前記第1線路と前記第2線路との並走部分の長さ方向に対して互いにずれた位置に設けられる請求項4に記載の回路モジュール。
- 前記第1導体は、グランド電位に電気的に接続される請求項1または請求項2に記載の回路モジュール。
- 前記第1導体は、前記第1線路に接続される請求項2に記載の回路モジュール。
- 前記第2導体は、グランド電位に電気的に接続される請求項4に記載の回路モジュール。
- 前記第1線路と前記第2線路との間に設けられ、かつ、グランド電位に電気的に接続されるガードパターンをさらに含む請求項1または請求項2に記載の回路モジュール。
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