軽量化とノイズ抑制を実現する部分シールド電子機器

樹脂筐体を用いながら、回路のノイズ対策が必要な部分だけ金属のシールドケースで囲み、軽量化とノイズ抑制を両立します。シールドケースは基板のグランドプレーンに複数のシールドクリップで電気的に接続され、クリップ間隔をノイズの伝搬特性に合わせて設定します。ミアンダパターンを用いて配線長を意図的に長くすることで、特定帯域でのアンテナパターンを回避し、EMI規格の抵抗を高めます。表層と内層の伝搬速度の違いを考慮して、実効比誘電率を算出し、特定帯域の波長を正確に見積もります。

本技術は、車載機器等のEMC/EMI要件を満たしつつ、筐体を樹脂とする軽量化を実現する設計思想を示します。基板上の電磁シールドが必要な回路素子は、シールドケースに囲まれ、必要領域だけ金属シールドで囲むことで全体の重量を抑えます。シールドケースは基板のグランドプレーンにシールドクリップを介して接続され、その間隔はノイズの伝搬特性、波長、周波数帯に基づき最適化されます。波長λは真空中の伝搬速度cと実効伝搬速度v（ε_r、厚さh、幅w、層構造に依存）を用いて算出します。基板には表層のマイクロストリップラインと内層のストリップラインがあり、それぞれ実効比誘電率を用いて伝搬速度を算出します。式3でε_eを算出し、式4でvを得て、式5でλを求め、表層のλ/4やλ/2、内層のλ/4等の特定配線長を決定します。配線長を特定長に合わせず、ミアンダパターンを活用して長さを調整する点が特徴です。表層と内層で異なる入力パラメータを設定し、異なる層の伝搬特性を合成して全体のノイズ抑制効果を高めます。シールドクリップの間隔は、波長の1/20を下回らず、λ/2またはλ/4を目安に設定します。これにより、ノイズ抑制を維持しつつ、表層配線の自由度を確保し、樹脂筐体でもEMC規格をクリアします。