JP2006114297A - 電子機器の静電気防護構造 - Google Patents

Abstract

【課題】接地された導電部材を装置内に組み込む手間を必要とせず、電子機器の低価格化に貢献できる静電気防護構造を実現する。
【解決手段】プリント基板５上に装着されたスイッチ１等の電気部品を覆うように絶縁性部品３を配置し、かつプリント基板５の表面に導電性皮膜６を設ける。帯電した物体７や人体が電子機器に接近した場合、プリント基板５上に装着されたスイッチ１には、保護カバーを兼ねた絶縁性部品３が設けられているため、帯電した物体７等から直接放電することは無い。また、プリント基板５の表面には導電性皮膜６が設けられているため、絶縁性部品３が絶縁破壊を起こす前に導電性皮膜６に静電気が放電され、スイッチ１の破壊や誤作動を回避できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、プリント基板に電子部品を実装した電子機器の静電気防護構造に関し、特に、スイッチ等操作部の静電気放電を防ぐための電子機器の静電気防護構造に関するものである。

近年の電子機器の小型化に伴い、電子部品が装着されたプリント基板と電子機器の外装部材との距離はより一層小さくなり、静電気放電による誤動作や故障が起き易い傾向にある。さらに、電子機器の小型化に伴い電子部品も小型化しており、電子部品の静電気放電に対する耐性も低下する傾向にある。従って、電子機器を静電気放電による誤動作や故障から防護することは、電子機器の設計上重要な課題となってきている。

特に、電子機器のスイッチ等操作部の電気部品は、ボタンや、情報表示用の窓部材などが存在するため、外部と、電気部品が装着されたプリント基板の間の放電経路を完全に無くすことは困難である。

そこで、従来の電子機器の操作部の静電気防護構造は、電子部品が装着されたプリント基板と電子機器の外装部材との間に、接地された導電性の部材を配置し、帯電した物体や人体が接近した場合に、この導電部材へのみ放電しプリント基板上の電子部品へ放電させないように構成されている。また、特許文献１に開示されているように、静電気保護用の導電ピンをプリント基板上に装着する構造も知られている。

図４は一従来例による電子機器の静電気防護構造を示す。これは、押しボタンスイッチ部に静電気防護を施したもので、スイッチ１０１は可動部１０２を有し、キートップとスイッチの保護を兼ねた絶縁性部品１０３の突起部１０３ａに対向して配設され、絶縁性部品１０３は、電子機器の外装部材１０４の開口１０４ａから外部へ突出する。スイッチ１０１はプリント基板１０５上に実装され、絶縁性部品１０３の外周部に近接して、接地された導電部材１０６が配設される。このように構成された電子機器に、帯電した物体１０７が接近すると、導電部材１０６に向かって矢印Ｒで示す経路を通って静電気放電が起こるため、プリント基板１０５上に装着されたスイッチ１０１等の電子部品は保護される。
特開昭６１−２９２８９９号公報

しかしながら、図４に示すように、プリント基板と外装部材の間に接地された導電部材を配する従来の静電気防護構造では、接地された導電部材の使用が必須であり、導電部材を装置内に組み込む手間もかかり、電子機器の価格を上げる要因となっている。さらに、近年の電子機器の小型化や形状の複雑化に伴い、導電部材を配置する空間を電子機器内に確保することが難しくなってきている。

同様に、特許文献１に示された構成でも、プリント基板上に静電気防護用の導電ピンを実装する必要があり、電子機器の価格を上げる要因となる。

一方、導電部材を用いることなく、絶縁性の外装部材やカバーのみで防護することも考えられるが、カバー等の材料の絶縁耐圧を超える電圧がかかると絶縁破壊を起こし、近隣の電気部品に放電して、素子の破壊や誤動作を起こす。

本発明は、上記従来の技術の有する未解決の課題に鑑みてなされたものであり、極めて簡単な構成によって効果的に静電気防護を施すことで、静電気放電による素子破壊や誤動作を防ぎ、安定性と信頼性が高くしかも安価な電子機器を実現できる電子機器の静電気防護構造を提供することを目的とするものである。

上記の目的を達成するため、本発明の電子機器の静電気防護構造は、外装部材の内部に配設された少なくとも１つの電気部品を有する電子機器において、前記電気部品を実装したプリント基板と、前記電気部品を覆う絶縁性部品と、前記電気部品の実装部に近接して前記プリント基板の表面に形成された導電性皮膜と、前記導電性皮膜を接地する接地手段とを有し、前記外装部材の内部に侵入する静電気を前記導電性皮膜によって放電するように構成されていることを特徴とする。

スイッチ等の電気部品を覆う絶縁性部品の外側を通ってプリント基板表面の導電性皮膜に至る経路で静電気放電を発生させることにより、電気部品の素子破壊や誤動作を防ぐ。

接地されたプリント基板表面の導電性皮膜によって効率的に静電気を放電し、しかも導電ピン等の別部材を必要としない静電気防護構造であるため、電子機器の動作の安定性および信頼性の向上と、電子機器の低価格化に貢献できる。

図１に示すように、電子機器の押しボタンスイッチ部を構成する電気部品であるスイッチ１はボタン２を有する。ボタン２は、キートップとスイッチの保護カバーを兼ねた絶縁性部品３の突起部３ａに対向して配設され、絶縁性部品３の上部は、電子機器の外装部材４の穴４ａから外部へ突出する。スイッチ１はプリント基板５に実装され、プリント基板５の表面の、少なくとも絶縁性部品３の外側でスイッチ１の実装部に近接する部位には、図示しない接地電極等の接地手段によって接地された導電性皮膜６がコーティングされている。このように構成された電子機器に、帯電した物体７が接近すると、絶縁性部品３の外表面に沿って導電性皮膜６に向かい、矢印Ｒで示す経路を通って静電気放電が起こり、プリント基板５上のスイッチ１や近隣の他の電気部品は保護される。

このように、スイッチ等の電気部品を覆う絶縁性部品を配設し、プリント基板表面に、接地された導電性皮膜を設けることにより、外装部材の隙間を通して電子機器内に侵入する静電気による破壊や誤動作から、内部の電気部品を保護することができる。

プリント基板表面に設けられる導電性皮膜は、カーボン塗料等のコーティングによって簡単かつ安価に形成される。

また、プリント基板表面の導電性皮膜は、スイッチの周囲だけでなく、概ねプリント基板全面に渡って施されているとよい。

スイッチを覆う絶縁性部品にプリント基板上の他の電気部品が近接して配設されている場合は、他の電気部品との間に、外装部材と一体で形成された隔壁を配置するとよい。

図１は実施例１による電子機器の静電気防護構造を示すもので、スイッチ１は、キートップを兼ねた絶縁性部品３によって覆われており、絶縁性部品３は、例えばＡＢＳ樹脂などの絶縁性材料で作成され、スイッチ１全体を保護する保護カバーとして、スイッチ１を外部から覆い隠すように構成されている。従って、外部からスイッチ１への静電気放電が起こる経路は、絶縁性部品３が絶縁破壊しない電圧範囲内では、絶縁性部品３とプリント基板５の間の隙間８以外に存在しない。また、絶縁性部品３の一部は、キートップとしての機能を果たすため、外装部材４に開けられた穴４ａから外部に露出している。

一方、スイッチ１は他の電気部品と電気的に接続する必要があることから、プリント基板５に取り付けられている。絶縁性部品３の外部に露出している部分を押すことにより、絶縁性部品３の突起部３ａがスイッチ１の可動部であるボタン２を押し、スイッチ１が動作する。このとき、ボタン２が停止する位置まで絶縁性部品３を押しても、絶縁性部品３は、プリント基板５に接触しないように構成されている。

スイッチ１が取り付けられているプリント基板５の表面には、スイッチ１の周囲に、図示しない接地電極によって接地された導電性皮膜６が形成されており、絶縁性部品３の外縁部と導電性皮膜６の距離Ａと、絶縁性部品３の外縁部とスイッチ１の距離Ｂの関係はＡ＜Ｂとなっている。

このように構成された電子機器に対して、帯電した物体７が穴４ａに接近してきた場合を考える。スイッチ１と帯電した物体７の間には、絶縁性部品３が存在し、例えば絶縁性部品３がＡＢＳ樹脂で作られていた場合、一般的なＡＢＳ樹脂の絶縁破壊強度は概ね１４〜２０ＫＶ／ｍｍであり、空気の絶縁破壊強度は概ね０．５ＫＶ／ｍｍと言われており、絶縁破壊強度に大きな差がある。従って、静電気放電が起こる場合は、絶縁性部品３を貫通して放電経路が形成されるのではなく、概ね絶縁性部品３の表面に沿って放電経路が形成される。

また、前述のようにスイッチ１の周囲に形成された導電性皮膜６は、絶縁性部品３の外縁部と導電性皮膜６の距離Ａと、絶縁性部品３の外縁部とスイッチ１の距離Ｂの関係がＡ＜Ｂとなるように形成されているので、静電気放電は絶縁性部品３が絶縁破壊を起こす以前に、概ね矢印Ｒで示す放電経路で帯電した物体７と導電性皮膜６の間に発生し、スイッチ１と帯電した物体７の間では発生しない。従って、スイッチ１は静電気放電から保護されるとともに、スイッチ１に接続されている電子部品等も保護されることになる。

ここでは、絶縁性部品３の材質はＡＢＳ樹脂を例に説明したが、空気よりも充分絶縁破壊強度が高い物質であればいかなる材料でもよい。

また、絶縁性部品３の直下のプリント基板５上に導電性皮膜６を形成すると、スイッチ１を動作させたとき、通常はボタン２が停止する位置まで絶縁性部品３を押しても、絶縁性部品３は、プリント基板５に接触しないように構成されてはいるが、何らかの原因、例えば絶縁性部品３が極度に傾いた状態になった場合などは、絶縁性部品３が導電性皮膜６に接触して導電性皮膜６を削り取ってしまうことが考えられる。

削り取られた導電性皮膜の断片は、何らかの原因で電子機器の他の部分へ移動し、配線をショートさせる危険性があるため、絶縁性部品の直下には導電性皮膜を形成しない方が望ましい。

導電性皮膜の材質としては、スクリーン印刷法を用いて皮膜を安価に形成できるカーボン塗料が好ましいが、カーボン塗料に限らないことは言うまでも無い。

また、導電性皮膜は保護すべきスイッチ等の電気部品の周囲にのみ形成すればよい。しかし、静電気放電が発生すると放電電流が導電性皮膜を流れ、導電性皮膜のインピーダンスが高いと、導電性皮膜の電位が一時的に高くなり、導電性皮膜からプリント基板上の電子部品へ二次放電が起きる危険性がある。このため、導電性皮膜のインピーダンスは極力低い方が望ましい。導電性皮膜のインピーダンスを下げるためには、放電電流の経路つまり導電性皮膜の幅を広くするとよい。望ましくは、保護する電気部品の周囲だけでなく、プリント基板の略全面に導電性皮膜を形成するとよい。

図２は実施例２を示すもので、この場合は、外装部材４にあけられた穴４ａの近傍に、別の電気部品である電子部品１０が配置されている。この構成で実施例１と同様に導電性皮膜６を施すと、図３に示すように、帯電した物体７と導電性皮膜６の距離よりも、帯電した物体７と電子部品１０の距離の方が近いため、帯電した物体７と電子部品１０の間で静電気放電が発生してしまい、電子機器の誤動作や故障の原因となる。そこで、図２に示すように、外装部材４と一体で形成された隔壁９を、外装部材４に空けられた穴４ａと電子部品１０の間に配置する。隔壁９の材質は外装部材４と同様に、空気の絶縁破壊強度よりも充分に強い絶縁破壊強度を持つ材質であれば、種類を問わない。

また、隔壁９の端部はプリント基板５に充分接近しており、隔壁９の端部と導電性皮膜６の間の距離Ｃよりも隔壁９の側面と電子部品１０の間の距離Ｄの方が大きくなるように構成されている。

隔壁９の絶縁破壊強度が空気の絶縁破壊強度よりも大きいため、静電気放電は、穴４ａの近傍の電子部品１０と帯電した物体７の間では発生せず、プリント基板５上の導電性皮膜６と帯電した物体７の間で発生する。従って、電子部品１０は静電気放電から保護され、電子機器の誤動作や故障が防止できる。

また、隔壁９は外装部材４の一部として形成されているので、隔壁９を組み込む手間も要らず、装置の価格を上げる要因とはならない。

その他の点は実施例１と同様である。

以上の説明では主として絶縁性部品でスイッチを保護する場合を例に説明したが、もちろん保護する対象はスイッチに限らず、導光部品を兼ねた絶縁性部品で発光ダイオードを保護したり、透明窓を兼ねた絶縁性部品で液晶表示器を保護したりする構成に適用することもできる。

実施例１による電子機器の静電気防護構造を示すもので、（ａ）はその斜視図、（ｂ）は断面図である。 実施例２による電子機器の静電気防護構造を示す断面図である。 実施例２の比較例を示す断面図である。 一従来例を示す断面図である。

符号の説明

１ スイッチ
２ ボタン
３ 絶縁性部品
４ 外装部材
４ａ 穴
５ プリント基板
７ 電子機器に接近する帯電した物体
９ 隔壁
１０ 電子部品

Claims (4)

1. 外装部材の内部に配設された少なくとも１つの電気部品を有する電子機器において、前記電気部品を実装したプリント基板と、前記電気部品を覆う絶縁性部品と、前記電気部品の実装部に近接して前記プリント基板の表面に形成された導電性皮膜と、前記導電性皮膜を接地する接地手段とを有し、前記外装部材の内部に侵入する静電気を前記導電性皮膜によって放電するように構成されていることを特徴とする電子機器の静電気防護構造。
2. 前記導電性皮膜の材料は、カーボン塗料であることを特徴とする請求項１記載の電子機器の静電気防護構造。
3. 前記導電性皮膜は、前記プリント基板の略全面に渡って施されていることを特徴とする請求項１または２記載の電子機器の静電気防護構造。
4. 前記絶縁性部品の外側に、前記外装部材と一体に形成された隔壁が配設されていることを特徴とする請求項１ないし３いずれか１項記載の電子機器の静電気防護構造。

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