JP2004259843A

JP2004259843A - 携帯型電子機器および携帯型電子時計

Info

Publication number: JP2004259843A
Application number: JP2003047249A
Authority: JP
Inventors: Hiroko Sasaki; 裕子佐々木
Original assignee: Seiko Instruments Inc
Current assignee: Seiko Instruments Inc
Priority date: 2003-02-25
Filing date: 2003-02-25
Publication date: 2004-09-16

Abstract

【課題】製品のデザインによって配線レイアウトに制約が生じ、微小信号の配線パターンが長くなる回路基板に関して、ノイズの影響による誤動作を防止できる小型の携帯型電子機器および携帯型電子時計を提供する。
【解決手段】回路基板１の片側面に、センサモジュール取付パターン５、センサ信号用配線パターン６、シールドパターン７などを含む配線が存在する。センサ信号用配線パターン６には数μＶ〜数ｍＶの微小信号が流れる。シールドパターン７はセンサ信号用配線パターン６をその長さ全体にわたって囲んでいる。センサモジュール取付パターン５、センサ信号用配線パターン６及びシールドパターン７が形成された領域の下の配線層において、この領域全体と対向する面にセンサ裏面シールドパターンが形成されている。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、数ｍＶ以下の微小信号が流れる配線パターンが形成された回路基板を有する携帯型電子機器および携帯型電子時計に関する。
【０００２】
【従来の技術】
携帯型情報端末、携帯型電子時計などの携帯型電子機器は、近年、様々な機能を付加して製品価値を高めることがある。例えばデジタル腕時計では、現在位置での気圧を検出できる圧力センサ、方位を検出できる磁気センサなどを備えたものが提供されている。
【０００３】
デジタル腕時計は、暦や時間などを表示する液晶パネルとこの液晶パネルを駆動制御する回路基板を有するムーブメント部、このムーブメント部を駆動するための電池が着脱自在に装着される電池装着部、ムーブメント部及び電池装着部を収めるケースから概ね構成されているが、センサ機能を付加する場合は、回路基板上にセンサモジュールとこれを制御するセンサＩＣ（アナログＩＣ）が搭載される。
【０００４】
センサモジュールは数ｍＶ〜数μＶの微小電圧で動作するため、回路基板上のセンサモジュールとセンサＩＣの間を接続するセンサ信号用配線パターンには、数ｍＶ〜数μＶのセンサ信号（アナログ信号）が流れることになる。
【０００５】
このような微小電圧のセンサ信号は、センサ信号用配線パターン周辺の信号の影響を受けて乱れやすいので、センサモジュールが正確に機能しなくなる、もしくは誤動作することが予想される。
【０００６】
したがって、微小信号が流れる配線パターンに対し、その周辺の信号の影響を防ぐ対策が必要とされていた。さらに、携帯型電子機器はその持ち運びできるという性格から、高周波電磁ノイズ環境下におかれることがあり、誤動作防止のために十分なノイズ耐性も必要であった。
【０００７】
なお、ノイズ対策の例として特開平９−１１６２４０号公報や特開２００２−１５１８０７号公報がある。
【０００８】
特開平９−１１６２４０号公報では、回路基板の右半分にアンテナのパターンを形成し、回路基板の左半分に、アンテナで受信した信号を復調する復調器を備えた受信モジュール回路を構成することで、アンテナに受信される信号の影響が受信モジュール回路に及ばないようにすることが提案されている。さらに同公報には、回路基板の左半分の一方の面に受信モジュール回路を構成し、他方の面に信号処理回路を構成し、さらに受信モジュール回路と信号処理回路の間を磁気的にシールドするシールドパターンを形成することで、回路基板の小型化と、両面の回路相互間の影響を除去することが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００９】
また特開２００２−１５１８０７号公報では、絶縁体層の一面に、複数の信号ラインの配線パターンを形成し、絶縁体層の他面の、複数の信号ラインに対応する箇所にシールドパターンを形成することが提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
【００１０】
【特許文献１】
特開平９−１１６２４０号公報（段落番号０００８〜０００９、図１）
【００１１】
【特許文献２】
特開２００２−１５１８０７号公報（段落番号００１４、００１９、図１（ｃ）、図５）
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
通常、携帯型電子機器の回路基板上には、微小信号が流れる配線パターンだけでなく、別の信号の配線パターンも施される。つまり、回路基板に信号レベルの異なる配線パターンが多く混在する。
【００１３】
例えば、圧力センサを備えたデジタル腕時計の場合、回路基板上にはセンサ信号用配線パターンの他に、液晶パネルの液晶素子に対し数Ｖの駆動電圧の液晶パネル信号（デジタル信号）を供給する液晶パネル信号用配線パターンなどが形成される。
【００１４】
このため、センサ信号用配線パターンと液晶パネル信号用配線パターンとを近接させない配線レイアウトを行う必要があった。
【００１５】
しかし、圧力センサなどは、腕時計のデザイン上、ケース側面近傍に配置しなければならないため、センサＩＣから引き回すセンサ信号用配線パターンの配線長が長くなる。
【００１６】
微小信号の配線長が長くなると、微小信号が流れる配線パターンとこの微小信号に比べて大電流の流れる配線パターンとが近接するような配線レイアウトを採らざるを得ない場合がある。また、回路基板の小形化のために多層配線基板を用い、配線パターンを異なる層に分けて配設しても、表裏で配線パターンが交差してしまったりする。さらに、微小信号の配線長が長いと、微小信号に対して電磁波などの外来ノイズの影響も増える。
【００１７】
上記のセンサ付きデジタル腕時計では、センサ信号用配線パターンと液晶パネル信号用配線パターンが近接または交差していると、数ｍＶ〜数μＶのセンサ信号としてのアナログ信号が、数Ｖの駆動電圧の液晶パネル信号としてのデジタル信号の影響を受けて乱れる。さらに、センサ信号用配線パターンが長いため、高周波電磁ノイズ環境下において外来ノイズの影響が増える。このような要因で、センサモジュールが正確に機能しなくなる、もしくは誤動作する場合がある。
【００１８】
なお、特開平９−１１６２４０号公報および特開２００２−１５１８０７号公報は、製品のデザインのために微小信号の配線パターンを長くせざるを得ない場合の課題を解決する思想はない。
【００１９】
そこで本発明の目的は、上記従来技術の実状に鑑み、製品のデザインによって配線レイアウトに制約が生じ、微小信号の配線パターンが長くなる回路基板に関して、別の信号線や外来ノイズの影響による誤動作を防止できる小型の携帯型電子機器および携帯型電子時計を提供することにある。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の携帯型電子機器は、複数の配線層を有する回路基板と、回路基板の端部に配置されたセンサと、この回路基板に配置され、前記センサを制御するアナログＩＣとを有する。センサとアナログＩＣを電気的に接続するために回路基板に、信号が流れる第１配線パターンが形成されている。電圧レベルが安定した第１シールドパターンが、前記第１配線パターンをその長さ全体にわたって囲んでいる。回路基板の前記第１配線パターンを含む第１配線層とは別の第２配線層において、電圧レベルが安定した第２シールドパターンが、少なくとも前記第１配線パターン及び前記第１シールドパターンが形成された領域の面全体と対向する面に形成されている。前記第１配線層とは別の第３配線層に、前記第１配線パターンと交差する第２配線パターンが形成されている。なお、第１配線パターンに流れる信号は、数ｍＶ〜数μＶの微小信号であるのが望ましい。
【００２１】
このような構成では、第１シールドパターンにより第１配線パターンをその長さ全体にわたって囲んでいることで、第１配線パターンに流れる信号、特に微小信号に対する、別の信号線からの影響を防ぐことができる。この場合、第１配線パターンと第１シールドパターンの隙間寸法は第１配線パターンの幅の１．５倍以下であること、さらには、第１シールドパターンの幅は回路基板の外形の内側において第１配線パターンの幅以上の寸法を有することが、第１配線パターンに流れる微小信号に対する、別の信号線の影響を防ぐために好ましい。
【００２２】
さらに、第１配線層における第１配線パターンと第３配線層における第２配線パターンが配線レイアウトの制約上、交差する場合、第１配線層と第３配線層の間の第２配線層において、少なくとも前記第１配線パターンと前記第１シールドパターンが形成された領域の面全体と対向する面に第２シールドパターンを有するので、第２配線パターンを流れる信号により、第１配線パターンを流れる微小信号を乱すことが防止できる。また、第１配線パターンの周囲を第１シールドパターンと第２シールドパターンで囲んでいるため、外来ノイズの影響も防ぐことができる。
【００２３】
また本発明は、少なくとも時間を表示する液晶パネルと、該液晶パネルを駆動制御する、複数の配線層を有する回路基板を含むムーブメント部と、該ムーブメント部を収めるケースとを備えた携帯型電子時計に適用可能である。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。ここでは携帯型電子機器としてデジタル腕時計を例にとって説明するが、本発明はこれに限定されない。
【００２５】
図１は本発明の一つの実施形態による携帯型電子機器の回路基板の第１配線層、図２はその回路基板の第２配線層、図３はその回路基板の第３配線層、図４はその回路基板の第４配線層を示す平面図である。図５はその回路基板の縦断面図である。
【００２６】
図１〜図５に示す形態の回路基板１は、２枚のガラスエポキシ基板などの絶縁性基板２，３を樹脂接合部材４によって貼り合わせた多層基板である。本例では配線層が４層の回路基板を示すが、本発明はこれに限定されないものである。
【００２７】
第１の絶縁性基板２の一面は回路基板１の片方の外側面になっており、第１配線層８を有する（図５）。第１配線層８にはセンサモジュール取付パターン５、センサ信号用配線パターン６、シールドパターン７などを含む配線が存在する（図１）。
【００２８】
センサモジュール取付パターン５は、圧力センサや磁気センサなどのセンサモジュール（不図示）を搭載するためのパターンである。このセンサモジュールは数ｍＶの電圧（例えば３０ｍＶ）で動作し、数μＶの検出能力を持つ。
【００２９】
センサ信号用配線パターン６は、後述する第４配線層１９に搭載されたセンサＩＣ（不図示）とセンサモジュール取付パターン５との間を電気的に接続している。センサモジュールは数ｍＶの電圧（例えば３０ｍＶ）で動作し、数μＶの検出能力を持つ。このため、センサ信号用配線パターン６には数μＶ〜数ｍＶ、具体的には３μＶ〜３０ｍＶの微小信号が流れる。
【００３０】
シールドパターン７はセンサ信号用配線パターン６をその長さ全体にわたって囲んでいる。
【００３１】
一方、第１の絶縁性基板２の、樹脂接合部材４と接する側の面には第２配線層９が形成されている（図５）。第２配線層９にはセンサ裏面シールドパターン１０を含む配線が存在する（図２）。センサ裏面シールドパターン１０は、第１配線層８にてセンサモジュール取付パターン５、センサ信号用配線パターン６及びシールドパターン７が形成された領域の面全体と対向する面に形成されている。
【００３２】
上記シールドパターン７とセンサ裏面シールパターン１０は、グラウンドパターンのように電圧レベルが安定した、もしくは一定であるパターンからなる。
【００３３】
また、第２の絶縁性基板３の、樹脂接合部材４と接する側の面には第３配線層１１が形成されている（図５）。第３配線層１１には液晶パネル信号用配線パターン１２を含む配線が存在する（図３）。液晶パネル信号用配線パターン１２は、液晶パネル（不図示）の表示動作を行う液晶パネル駆動ＩＣ１３と、液晶パネルのセグメント端子（不図示）を配置する液晶パネル配置パターン１４とを電気的に接続している。
【００３４】
液晶パネル信号用配線パターン１２は、回路基板１に搭載する電子部品の位置の都合で、第１配線層８におけるセンサ信号用配線パターン６と交差している。液晶パネル駆動ＩＣ１３は液晶パネル信号用配線パターン１２により、液晶パネルのセグメント端子（不図示）に対し数Ｖの駆動電圧（例えば４．５Ｖ）の液晶パネル信号（デジタル信号）を供給する。
【００３５】
第２の絶縁性基板３の、樹脂接合部材４とは反対側の面は、回路基板１のもう片方の外側面になっており、第４配線層１９を有する（図５）。第４配線層１９が形成された回路基板１の片方の外側面には、それぞれ封止された液晶パネル駆動ＩＣ１３およびセンサＩＣ１５が搭載され、また、液晶パネル配置パターン１４などが存在する（図４）。
【００３６】
液晶パネル駆動ＩＣ１３はスルーホール１６により、第３配線層１１の液晶パネル信号用配線パターン１２の一端と電気的に接続されている。液晶パネル配置パターン１４は、スルーホール１７により液晶パネル信号用配線パターン１２の他端に接続されている。センサモジュールを制御するセンサＩＣ１５はスルーホール１８により、第１配線層８におけるセンサ信号用配線パターン６の、センサモジュール取付パターン５とは反対側の端部と電気的に接続されている。
【００３７】
本実施形態のようなデジタル腕時計では、製品のデザイン上、圧力センサなどはケース側面近傍に配置されるため、センサモジュール取付パターン５は回路基板１の端部付近に配置される。その結果、センサＩＣ１５から引き回すセンサ信号用配線パターン６の配線長が長くなる。
【００３８】
このため、配線レイアウトを行う際、センサ信号用配線パターン６と液晶パネル信号用配線パターン１２が近接または交差する場合が起こり、数ｍＶ〜数μＶ、具体的には３０ｍＶ〜３μＶのセンサ信号としてのアナログ信号が、数Ｖの駆動電圧の液晶パネル信号としてのデジタル信号の影響を受けて乱れる。さらに、センサ信号用配線パターン６が長いため、高周波電磁ノイズ環境下において外来ノイズの影響が増える。このような要因で、センサモジュールが正確に機能しなくなる、もしくは誤動作する場合がある。
【００３９】
しかし、本実施形態のように、シールドパターン７によりセンサ信号用配線パターン６をその長さ全体にわたって囲んでいることで、センサ信号用配線パターン６に流れる微小信号に対する、別の信号線からの影響を防ぐことができる。センサ信号用配線パターン６とシールドパターン７の隙間寸法はセンサ信号用配線パターン６の幅の１．５倍以下であること、さらには、シールドパターン７の幅は回路基板１の外形の内側においてセンサ信号用配線パターン６の幅以上の寸法を有することが、センサ信号用配線パターン６に流れる微小信号に対する、別の信号線の影響を防ぐために好ましい。
【００４０】
さらに、交差するセンサ信号用配線パターン６と液晶パネル信号用配線パターン１２の間にセンサ裏面シールドパターン１０を有するので、第３配線層１１の液晶パネル信号用配線パターン１２を流れる信号により、センサ信号用配線パターン６を流れる微小信号を乱すことが防止できる。また、センサ信号用配線パターン６の周囲をシールドパターン７とセンサ裏面シールドパターン１０で囲んでいるため、外来ノイズの影響も防ぐことができる。
【００４１】
したがって、信頼性の高いセンサ機能を備えるデジタル腕時計を提供することができる。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、他の信号線や外来ノイズの影響を受けやすい微小なセンサ信号を流す第１配線パターンの配線長が製品の設計上、長くなる場合、第１シールドパターンにより第１配線パターンをその長さ全体にわたって囲んでいることで、第１配線パターンに流れる微小信号に対する、別の信号線からの影響を防ぐことができる。
【００４３】
さらに、第１配線パターンに流れる信号の電圧レベルに比べて大きな信号が流れる第２配線パターンが配線レイアウトの制約上、第１配線パターンと立体的に交差する場合、第１配線パターンと第２配線パターンの間に、少なくとも前記第１配線パターンと前記第１シールドパターンが形成された領域の面全体と対向する面に第２シールドパターンを有するので、第２配線パターンを流れる信号により、第１配線パターンを流れる微小信号を乱すことが防止できる。
【００４４】
また、第１配線パターンの周囲を第１シールドパターンと第２シールドパターンで囲んだ構成であるため、外来ノイズの影響も防ぐことができる。
【００４５】
したがって、微小なセンサ信号を流す第１配線パターンの配線長が長くても、センサの誤動作を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一つの実施形態による携帯型電子機器の回路基板の第１配線層を示す平面図である。
【図２】本発明の一つの実施形態による携帯型電子機器の回路基板の第２配線層を示す平面図である。
【図３】本発明の一つの実施形態による携帯型電子機器の回路基板の第３配線層を示す平面図である。
【図４】本発明の一つの実施形態による携帯型電子機器の回路基板の第４配線層を示す平面図である。
【図５】本発明の一つの実施形態による携帯型電子機器の回路基板の一部の縦断面図である。
【符号の説明】
１回路基板
２第１の絶縁性基板
３第２の絶縁性基板
４樹脂接合部材
５センサモジュール取付パターン
６センサ信号用配線パターン
７シールドパターン
８第１配線層
９第２配線層
１０センサ裏面シールドパターン
１１第３配線層
１２液晶パネル信号用配線パターン
１３液晶パネル駆動ＩＣ
１４液晶パネル配置パターン
１５センサＩＣ
１６、１７、１８スルーホール
１９第４配線層

Claims

複数の配線層を有する回路基板と、
前記回路基板の端部に配置されたセンサと、
前記回路基板に配置され、前記センサを制御するアナログＩＣと、
前記センサおよび前記アナログＩＣを電気的に接続するために前記回路基板に形成された、信号が流れる第１配線パターンと、
前記第１配線パターンをその長さ全体にわたって囲む、電圧レベルが安定した第１シールドパターンと、
前記回路基板の前記第１配線パターンを含む第１配線層とは別の第２配線層に形成され、少なくとも前記第１配線パターン及び前記第１シールドパターンが形成された領域の面全体と対向する、電圧レベルが安定した第２シールドパターンと、
前記第１配線層とは別の第３配線層に形成された、前記第１配線パターンと交差する第２配線パターンと、を有する携帯型電子機器。
前記第１配線パターンと前記第１シールドパターンの隙間寸法は前記第１配線パターンの幅の１．５倍以下である、請求項１記載の携帯型電子機器。
前記第１シールドパターンの幅は前記回路基板の外形の内側において前記第１配線パターンの幅以上の寸法を有する、請求項１記載の携帯型電子機器。
少なくとも時間を表示する液晶パネルと、該液晶パネルを駆動制御する、複数の配線層を有する回路基板を含むムーブメント部と、該ムーブメント部を収めるケースとを備えた携帯型電子時計であって、
前記回路基板の一面の端部に配置されたセンサと、
前記回路基板の他面に配置され、前記センサを制御するアナログＩＣと、
前記回路基板の他面に配置され、前記液晶パネルの表示動作を行う液晶パネル駆動ＩＣと、
前記センサおよび前記アナログＩＣを電気的に接続するために前記回路基板の一面に形成された、センサ信号が流れるセンサ信号用配線パターンと、
前記センサ信号用配線パターンをその長さ全体にわたって囲む、電圧レベルが安定した第１シールドパターンと、
前記回路基板の一面の前記センサ信号用配線パターンを含む第１配線層とは別の第２配線層に形成され、少なくとも前記センサ信号用配線パターン及び前記第１シールドパターンが形成された領域の面全体と対向する、電圧レベルが安定した第２シールドパターンと、
前記液晶パネルのセグメント端子と前記液晶パネル駆動ＩＣを電気的に接続するために、前記第１配線層とは別の第３配線層に形成された、前記センサ信号用配線パターンと交差する液晶パネル信号用配線パターンと、を有する携帯型電子時計。
前記センサ信号用配線パターンと前記第１シールドパターンの隙間寸法は前記第１配線パターンの幅の１．５倍以下である、請求項４記載の携帯型電子時計。
前記センサ信号用配線パターンの幅は前記回路基板の外形の内側において前記センサ信号用配線パターンの幅以上の寸法を有する、請求項４記載の携帯型電子時計。