JP2008028214A

JP2008028214A - 静電気対策回路

Info

Publication number: JP2008028214A
Application number: JP2006200317A
Authority: JP
Inventors: Kenji Ueno; 兼司植野; Naotsugu Yoneda; 尚継米田; Yutaka Taguchi; 豊田口; Shogo Nakayama; 祥吾中山
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2006-07-24
Filing date: 2006-07-24
Publication date: 2008-02-07

Abstract

【課題】本発明は、伝送インピーダンスが低下するのを抑制することができる静電気対策回路を提供することを目的とするものである。
【解決手段】本発明の静電気対策回路は、一端部１１ａとＩＣ１２に接続された他端部１１ｂとを有する信号ライン１１と、この信号ライン１１とグランドとの間に接続された静電気対策部品１４と、前記信号ライン１１と直列接続されたコイル部品１５とを備え、前記静電気対策部品１４の静電容量を０．３ｐＦ以下としたものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、各種電子機器を静電気から保護するために使用される静電気対策回路に関するものである。

従来のこの種の静電気対策回路は、図１２、図１３に示すように、ＩＣ１に接続された２本の信号ライン２と、前記２本の信号ライン２とグランド３との間に設けられたバリスタやツェナーダイオード等の静電気対策部品４と、前記２本の信号ライン２に直列接続されたコイル部品５とを備えた構成とし、そして人体と電子機器の端子が接触したときに発生する静電気パルスを静電気対策部品４にバイパスさせることにより、電子機器内部のＩＣ１等の電気回路に印加される静電気を抑制して、この静電気による電気回路の破壊を防止するようにしていた。

図１４は、従来の静電気対策回路に８ｋＶの静電気パルスが印加されたときのＩＣ１に印加される電圧波形図である。この図１４からも明らかなように、ＩＣ１に印加されるピーク電圧は約２００Ｖに低減されるものである。

なお、この出願の発明に関する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
特開２００５−２２３２４０号公報

上記した従来の静電気対策回路においては、静電気対策部品４を構成するバリスタやツェナーダイオードの静電容量が大きいため、伝送信号が静電気対策部品４を介してグランド３へ流れてしまい、これにより、伝送インピーダンス（ＴＤＲ特性）が低下してしまうという課題を有していた。

すなわち、伝送信号の高速化が進み、伝送レートがギガビットレベルまで高速化してくると輻射ノイズの発生や信号波形の変形によって信号が正確に伝わらないなどの課題が大きくなっている。この課題解決には、伝送信号の反射や損失をより厳しく抑制する必要が重要になっている。

特に伝送ラインの設計においては、上記伝送信号の反射や損失を抑制するために伝送ラインのインピーダンスを入出力の回路やＩＣのインピーダンスと整合させる必要があり、一般的に伝送ラインのインピーダンスを、シングルエンド回路では５０Ω、差動伝送回路では１００Ωにしている。

例えば、ＤＶＩなどの高速差動伝送ラインは伝送インピーダンスを１００±１５Ωにする規格があり、この規格を外れた伝送インピーダンスの伝送ラインはデータ伝送ができなくなるおそれがある。

図１５は従来の静電気対策回路における伝送インピーダンスを示したもので、この図１５からも明らかなように、伝送インピーダンスは規格を外れているため、データ伝送ができなくなっていた。

本発明は上記従来の課題を解決するもので、伝送インピーダンスが低下するのを抑制することができる静電気対策回路を提供することを目的とするものである。

上記目的を達成するために本発明は、以下の構成を有するものである。

本発明の請求項１に記載の発明は、一端部とＩＣに接続された他端部とを有する信号ラインと、この信号ラインとグランドとの間に接続された静電気対策部品と、前記信号ラインと直列接続されたコイル部品とを備え、前記静電気対策部品の静電容量を０．３ｐＦ以下としたもので、この構成によれば、静電気対策部品の静電容量が小さいため、伝送信号が静電気対策部品を介してグランドへ流れるということはなく、これにより、伝送インピーダンスが低下するのを抑制することができるという作用効果が得られるものである。

本発明の請求項２に記載の発明は、特に、静電気対策部品をコイル部品よりも信号ラインの一端部側に設けたもので、この構成によれば、信号ラインの一端部からＩＣに向って侵入した静電気パルスを静電気対策部品により除去することができるとともに、除去できなかった静電気パルスは後のコイル部品がローパスフィルタとして機能して除去するため、これらにより、ＩＣに印加される静電気をより多く抑制できるという作用効果が得られるものである。

本発明の請求項３に記載の発明は、特に、静電気対策部品を、１つの絶縁層と、この１つの絶縁層の同一面または前記絶縁層の対向する表裏面に設けられた一対の電極と、この一対の電極間に設けられた電圧依存性抵抗材料とにより構成したものであり、この構成によれば、容易に静電気対策部品の静電容量を０．３ｐＦ以下にすることができるという作用効果が得られるものである。

以上のように本発明の静電気対策回路は、一端部とＩＣに接続された他端部とを有する信号ラインと、この信号ラインとグランドとの間に接続された静電気対策部品と、前記信号ラインと直列接続されたコイル部品とを備え、前記静電気対策部品の静電容量を０．３ｐＦ以下としているため、静電気対策部品の静電容量は小さなものとなり、これにより、伝送信号が静電気対策部品を介してグランドへ流れるということはないため、伝送インピーダンスが低下するのを抑制することができるという優れた効果を奏するものである。

図１は本発明の一実施の形態における静電気対策回路の模式図、図２は同静電気対策回路の等価回路図である。

図１、図２に示すように、本発明の一実施の形態における静電気対策回路は、一端部１１ａとＩＣ１２に接続された他端部１１ｂとを有する２本の信号ライン１１と、この信号ライン１１とグランド１３との間に接続された静電気対策部品１４と、前記信号ライン１１と直列接続されたコイル部品１５とを備えており、そして前記静電気対策部品１４の静電容量を０．３ｐＦ以下としたものである。

上記構成において、前記２本の信号ライン１１はそれぞれその一端部１１ａをコネクタ１６ａを介して他の電気回路（図示せず）と接続し、かつ他端部１１ｂをコネクタ１６ｂを介して前記ＩＣ１２と接続している。

前記静電気対策部品１４は、各信号ライン１１とグランド１３との間に接続されたＥＳＤサプレッサーからなるもので、その静電容量は０．３ｐＦ以下となっている。また、この静電気対策部品１４は、図３、図４に示すように、１つの絶縁層１７と、この１つの絶縁層１７の同一面に設けられた一対の電極１８ａ，１８ｂと、この一対の電極１８ａ，１８ｂ間に設けられた電圧依存性抵抗材料１９とを備えた構造となっている。

なお、前記静電気対策部品１４は、バリスタのように複数の絶縁層に設けられた複数対の電極を用いた構造にすれば、静電容量は大きくなるが、上記図３、図４に示すような構造にすることによって、容易に静電容量を０．３ｐＦ以下とすることができる。また、前記一対の電極１８ａ，１８ｂは絶縁層１７の対向する表裏面に設けるようにしてもよいが、図３、図４に示すような構造にすれば、一対の電極１８ａ，１８ｂ間の対向面積を小さくできるため、静電容量をより低減できるものである。

また、前記静電気対策部品１４は、一対の電極１８ａ，１８ｂのうち、一方の電極１８ａを信号ライン１１と接続し、かつ他方の電極１８ｂをグランド１３と接続している。そしてまた、電圧依存性抵抗材料１９は、アルミニウム、ニッケル、銅のうち少なくとも１つを含む金属粉と、シリコン、エポキシ、フェノールのうち少なくとも１つを含む樹脂等からなる材料を使用している。

前記コイル部品１５は、各信号ライン１１とそれぞれ直列接続されたコモンモードノイズフィルタ、コモンモードチョーク、インダクタ等のインダクタンス要素を有するものである。なお、この場合、コモンモードノイズフィルタを使用すればコモンモードノイズを除去することもできる。また、このコイル部品１５の各インダクタンス要素における一対の電極はそれぞれ信号ライン１１と接続されている。

なお、前記コイル部品１５のインピーダンスは、静電気対策部品１４の静電容量に応じて選ぶ必要があり、例えば伝送ラインのインピーダンスが５０Ωの場合、コイル部品１５のインピーダンスは５０〜６０Ωにすればよい。また、このコイル部品１５を設けることによって、伝送インピーダンスを大きくすることができ、これにより、伝送インピーダンス（ＴＤＲ特性）を規格の範囲内に収めることができる。

上記した本発明の一実施の形態においては、静電気対策部品１４の静電容量を０．３ｐＦ以下と小さくしているため、伝送信号が静電気対策部品１４を介してグランド１３へ流れるということはなく、これにより、伝送インピーダンスが低下するのを抑制することができるという効果が得られるものである。

図５は本発明の一実施の形態における静電気対策回路における伝送インピーダンスを示す図である。

図５から明らかなように、伝送インピーダンスは低下することなく規格の範囲内に収めることができる。また、これにより、データ伝送ができなくなるというのも防止できる。

また、図６は静電容量と伝送インピーダンスとの関係を示す図で、この図６において、Ａは０．１ｐＦ、Ｂは０．３ｐＦ、Ｃは０．５ｐＦの静電容量を有する静電気対策部品１４におけるそれぞれの伝送インピーダンスを示している。

図６から明らかなように、静電気対策部品１４の静電容量を０．３ｐＦ以下にすれば、伝送インピーダンスを規格の範囲内に収めることができるものである。

そしてまた、本発明の一実施の形態における静電気対策回路においては、図７に示すように、８ｋＶの静電気パルスが印加された場合にＩＣ１２に印加されるピーク電圧を大幅に低減できるものである。

なお、図８、図９に示すように、静電気対策部品１４をコイル部品１５よりも信号ライン１１の一端部１１ａ側、すなわち、ＩＣ１２に向って静電気パルスが侵入してくる前方側に設けるようにすれば、信号ライン１１の一端部１１ａからＩＣ１２に向って侵入した静電気パルスを静電気対策部品１４により除去することができるとともに、除去できなかった静電気パルスは後のコイル部品１５がローパスフィルタとして機能して除去するため、これらにより、ＩＣ１２に印加される静電気をより多く抑制できるものである。

図１０は図８、図９に示した静電気対策回路において、８ｋＶの静電気パルスが印加されたときのＩＣ１２に印加される電圧波形図を示したもので、この図１０から明らかなように、ＩＣ１２に印加されるピーク電圧は約６０Ｖまで大幅に低減される。また、図１１に示すように、伝送インピーダンスも規格の範囲内に収めることができる。そしてまた、万一、静電気対策部品１４の静電容量により伝送インピーダンスが低下したとしても、静電気対策部品１４の後ろにコイル部品１５を設けているため、伝送インピーダンスを大きいまま保持することができるものである。

なお、上記本発明の一実施の形態においては、信号ライン１１が２本である差動伝送回路について説明したが、１本のシングルエンド回路においても上記本発明の一実施の形態と同様の効果が得られるものである。

本発明に係る静電気対策回路は、伝送インピーダンスの低下を抑制できるという効果を有するものであり、各種電子機器を静電気から保護するために使用される静電気対策回路等において有用となるものである。

本発明の一実施の形態における静電気対策回路の模式図同静電気対策回路の等価回路図同静電気対策回路に用いる静電気対策部品の上面図同静電気対策回路に用いる静電気対策部品の斜視図同静電気対策回路における伝送インピーダンスを示す図静電容量と伝送インピーダンスとの関係を示す図同静電気対策回路に静電気パルスが印加されたときのＩＣに印加される電圧波形図本発明の一実施の形態における他の例を示す静電気対策回路の模式図同静電気対策回路の等価回路図同静電気対策回路に静電気パルスが印加されたときのＩＣに印加される電圧波形図同静電気対策回路における伝送インピーダンスを示す図従来の静電気対策回路の模式図同静電気対策回路の等価回路図同静電気対策回路に静電気パルスが印加されたときのＩＣに印加される電圧波形図同静電気対策回路における伝送インピーダンスを示す図

符号の説明

１１信号ライン
１１ａ信号ラインの一端部
１１ｂ信号ラインの他端部
１２ＩＣ
１３グランド
１４静電気対策部品
１５コイル部品
１７絶縁層
１８ａ，１８ｂ一対の電極
１９電圧依存性抵抗材料

Claims

一端部とＩＣに接続された他端部とを有する信号ラインと、この信号ラインとグランドとの間に接続された静電気対策部品と、前記信号ラインと直列接続されたコイル部品とを備え、前記静電気対策部品の静電容量を０．３ｐＦ以下とした静電気対策回路。
静電気対策部品をコイル部品よりも信号ラインの一端部側に設けた請求項１記載の静電気対策回路。
静電気対策部品を、１つの絶縁層と、この１つの絶縁層の同一面またはこの絶縁層の対向する表裏面に設けられた一対の電極と、この一対の電極間に設けられた電圧依存性抵抗材料とにより構成した請求項１記載の静電気対策回路。