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発明の名称 不要輻射ノイズ低減集積回路
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平6−216480
公開日 平成6年(1994)8月5日
出願番号 特願平5−8140
出願日 平成5年(1993)1月21日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】小川 勝男
発明者 高橋 功
要約 目的
本発明は、ノイズの根元である集積回路の不要輻射ノイズを抑制する集積回路を提供することにある。

構成
集積回路10自体にシールド14a、14bを施し、且つこのシールド14a、14bを積極的にGNDに接続する。
特許請求の範囲
シールドが施され、かつ信号ピンとは別のアースを兼用した放熱端子を具備して成ることを特徴とする集積回路。
発明の詳細な説明
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、データを処理するための集積回路に係り、コンピュータ、テレビ、ワードプロッセッサ等に備えて好適な集積回路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、コンピュータ等に備えられている集積回路にあっては、シリコンチップと多数の入出力ピンがリードで接続され、プラスチック等で固められている。このような従来の集積回路は電磁環境両立性(EMC)に対して、ほとんど何の考慮もされていなかった。これまでのノイズ対策は集積回路の外側で波形整形を行ったり、システムケースでシールドする等で、ノイズ基準をクリヤーしてきた。また、放熱に関しては、従来の集積回路は上部にヒートシンクを取り付ける等の方法で放熱していた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】このように、従来の集積回路の構造では、処理速度の向上と、集積度の向上にともない、輻射ノイズの放射が大きくなり、従来までのシステム本体のケースシールドや基板ノイズ対策等では、ノイズ基準をクリヤー出来なくなってきている。現在、集積回路は高速化、高集積化が進んでいるが、放熱効果の向上とノイズ放射の抑制手段を投じなければ、更に高速高集積化は不可能であろう。輻射ノイズの根元は部品が実装された基板にあり、基板ノイズの根元は集積回路にあることは調査されている。
【0004】本発明の目的は、上記事情に鑑み、ノイズの根元である集積回路の不要輻射ノイズを抑制する集積回路を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明においては、集積回路自体にシールドを施し、且つこのシールドを積極的にGNDに接続していることを特徴とする。
【0006】
【作用】本発明では、上述のごとく、集積回路パッケージから放射されるノイズを抑制出来るので、従来から行われてきたシールド等のノイズ対策部品を削減出来る。その結果大幅な製造コストの削減が期待でき、また放射ノイズ対策評価工数も低減出来る。また、放熱効果の向上とノイズ低減効果の向上により、集積回路はより一層の高集積化と高速化が可能となる。
【0007】
【実施例】以下、本発明の一実施例を画面を参照して説明する。実施例の集積回路は、コンピュータ等に多用された多入力多出力のゲートアレーを示した図であり、これを用いて説明する。従来までのゲートアレーの構造はシリコンチップ11とリード12と入出力ピン13のみであった。
【0008】シリコンチップ11のGNDは非常に細いリード12と入出力ピン13で接続されているために、超高速スイッチング動作しているシリコンチップ11のGNDは不安定になりやすい。その結果ゲートアレーからはレベルの高い放射ノイズが放射されていた。
【0009】これに対して、本実施例では、上部または下部両方にシールド材を埋め込んだ構造とする。下部のシールド14aはヒートシンク&GND端子15aに接続している。また下部のシールド14aをシリコンチップ11のGND面に接触することにより、シリコンチップは十分安定したGNDレベルを維持できる。これによりコモンモードノイズが低減する。ヒートシンク&GND端子15aとシールド14aの接触面積Sは大きいほど放熱とノイズ抑制効果があり、また同じくシールド14aとシリコンチップ11の接触面積も大きいほど上記効果が増大する。
【0010】またパッケージ全面に延びたシールド14a,bは下部のみでも十分効果が期待できる。なぜならシールド14a,bは電流ループ面積を縮小させる効果とノイズを遮へいする効果があるからです。
【0011】この2つの効果について説明すると下記の通りです。
【0012】あるピンから入った信号はシリコンチップのゲートで受けられる。信号電流はこの入力ゲートからGNDに流れて行くわけであるが、GNDが従来までのピンの場合に比べてシリコンチップの真下に流れて行く方が、電流が流れる距離が短くてすむ(電流ループ面積が減少する)ので、ノイズ放射レベルは下がる。つまりノーマルモードノイズ放射も低減できる。
【0013】ノイズを遮へいできる理由は、シリコンチップがGND電位であるシールド14a、14bで挟み込まれているからである。シリコンチップとリードから放射される電磁力線はシールドで終端され、外部にはほとんど放射されない。
【0014】図1のゲートアレーはノイズ遮断に加えて、効率的な放熱ができる構造になっている。シリコンチップから発生する熱はシールド14aを通り、ヒートシンク&GND端子15aを通り、効率的に外に放出できる。ゲートアレー上部にヒートシンクを取り付ける場合は、図1の様に、ヒートシンクをゲートアレー上部に引き出されたシールド材に、接触させるようにする。上部のヒートシーンク&GND端子15bは必要に応じて、システムのフレームグランドと接続できる様にしておけば、より効果が期待できる。
【0015】上下シールド間隔Aに関してであるが、Aは小さいほど効果があるが、小さ過ぎてはリード12と接触する恐れがあり、間隔Aが大き過ぎると大きな効果が期待できない。
【0016】次にヒートシンク&GND端子の接続方法について図2を用いて具体的に述べる。図2においてゲートアレー10は基板16に実装されるものとする。基板16には信号ピンパターン18に加えて、GNDパターン17をあらかじめ用意しておく。ヒートシンク&GND端子15aがGNDパターン17に接続されることにより、安定したGNDレベルをゲートアレー10に供給し、かつゲートアレー10の熱を効率的に基板16に逃がすことが可能となる。
【0017】また必要に応じて上部にヒートシンクを取付け,この端子をシステムのフレームグランド等に接続させればより効果が期待できる。
【0018】
【発明の効果】以上述べたように、集積回路パッケージから放射されるノイズを抑制出来るので、従来から行われてきたシールド等のノイズ対策部品を削減出来る。その結果、大幅な製造コストの削減が期待でき、また放射ノイズ対策評価工数も低減出来る。また、放熱効果の向上とノイズ低減効果の向上により、集積回路はより一層の高集積化と高速化が可能となる。




 

 


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