データ転送速度の向上とデバイスの小型化に伴い、高速信号同士が近接して配置されるようになり、信号干渉のリスクが高まります。高性能な基板対基板コネクタにおけるシールドの目的は、周辺部品から発生する電磁波がコネクタ内部の信号に干渉するのを防ぎ、同時にコネクタ内部の信号から生じる電磁波が外部に放射され近接する回路に影響を与えないようにすることです。また集積回路内のタイミング制御やスイッチング動作によって発生するEMIノイズに起因する現象である電磁両立性(EMC)も、システム内部での信号干渉の要因となります。

NOVASTACK®シリーズに採用されているZenShield®は、コネクタの360°全方位を金属製のシールドが囲うEMC/EMIシールド構造であり、プラグ・レセプタクルの接点部だけでなく、SMT実装部からの電磁ノイズの放射も遮蔽します。さらに、嵌合時はプラグとレセプタクルの金属シールド同士が複数点でグランド接続され、基板側にも適切に接地されます。そのため、金属シールド内の電流のリターンパスを十分に確保することができます。これはシールド自体からの電磁ノイズ放射を抑制する効果があります。Zenshield®により、コネクタは高周波送信機やアンテナの近くにも配置可能になります。図1は、金属シールドを持たない汎用コネクタと、ZenShield®による360度EMIシールドを備えたI-PEXコネクタのEMI放射パターンを比較したものです。金属シールドのないコネクタは、コネクタやFPC、基板上の配線から放射が見られますが、ZenShield®コネクタやシールドFPC、コプレーナ導波路レイアウトを採用することで、EMI放射を効果的に抑制できます。
EMI Shielding_1
左：金属シールドを持たない一般的なコネクタ
右： 金属シールド付きのI-PEXコネクタ
EMI Shielding
図1. シールドなしとシールドありのNOVASTACK®コネクタにおけるEMI放射比較

 

シールドのないコネクタやPFCから放射されるノイズが隣接する電気信号に干渉します。これに対し、シールド付きコネクタやシールドFPC、コプレーナ導波路を採用することで、隣接する電気信号に対するノイズを効果的に低減できます。図2は、10 GHzにおけるシールド付きコネクタとシールド無しコネクタの電磁界分布ですが、シールド付きコネクタの方がノイズの抑制に効果的であることを確認できます。

  E-Field H-Field
EMI Shielding_3 シールドあり EMI Shielding_4

10.0 GHz

 EMI Shielding_5

10.0 GHz
EMI Shielding_6 シールド無し EMI Shielding_7 EMI Shielding_8

図2. シールド付きおよびシールドなしコネクタの未使用チャネルにおける電気場と磁気場の結合

 

5Gスマートフォンのような最新の機器には、5G、LTE、Wi-Fi、GPS、Bluetoothといった複数のアンテナが近接して配置されています。各モジュールや基板がFPCを介して、もしくは基板間を直接コネクタを使って接続されるため、小型で高性能なシールド付きコネクタの重要性が高まっています。高速信号はFPCの配線からもノイズの影響を受けやすく、NOVASTACK®はシールド付きFPCとの組み合わせでも使用可能です。EMIやクロストークノイズは周波数が高くなるほど増加するため、製品設計段階でEMI対策を考慮することが重要です。従来のノイズ対策は、高周波・小型化された最新の機器では十分な効果を発揮しません。NOVASTACK®は、小型でコストメリットがあり、EMIシールドのついた高性能な基板対基板コネクタであり、最新の高速信号伝送に最適です。

 

記事：5G対応機器設計のコネクタソリューションにおいて考慮すべき点
記事：ZenShield®: 高性能EMC対策コネクタ

 

 

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