JP2007081092A - ケースとこれを用いた電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】温度変動に対するはんだクラックを抑制することを目的とする。
【解決手段】金属製の枠体２２と、枠体２２内に設けられたプリント基板２６を受ける基板受け部６７と、枠体２２の開放側が開口した切欠き部６２と、切欠き部６２の底部から突出するとともに、プリント基板２６に設けられたスルーホール孔１９に挿入される挿入部６１とを備え、切欠き部６２の底部と基板受け部６７との間には隙間６６を有したものである。これにより、温度サイクルが加わった場合でも、挿入部６１が繰り返し応力を緩和する。
【選択図】図１

Description

本発明は、基板がはんだ付けによって装着されるケースとこれを用いた電子機器に関するものである。

以下、従来のケースについて図面を用いて説明する。図４は、従来のケースを用いた従来の電子チューナの回路ブロックの配置図である。図４において、電子チューナ１（電子機器の一例として用いた）は、上下方向が開放された枠体２と、この枠体２内に嵌合されたプリント基板３と、このプリント基板３上に形成された受信回路４と、この受信回路４の入力に接続された入力端子５と、前記受信回路４の出力が供給された出力端子６とを有している。

なお受信回路４には、入力端子５が接続された高周波増幅器７と、この高周波増幅器７の出力が接続された段間フィルタ８と、この段間フィルタ８の出力がその一方の入力に接続されるとともに、他方の入力には局部発振回路９の出力が接続され、５７ＭＨｚの第一中間周波数信号を出力する第一の混合器１０と、この第一の混合器１０から出力される第一中間周波数信号が供給され、第二の中間周波数信号を前記出力端子６へ供給する第二の混合器１１と、局部発振回路９にループ接続されたＰＬＬ回路１２とを有している。そして、ＰＬＬ回路１２にはデータ端子１３が接続されている。

ここで夫々の回路は、仕切り板１４で囲まれることで回路ブロックが構成されている。そして、入力端子５は高周波増幅器７の入力回路ブロック１５内に配置し、データ端子１３は局部発振回路９とＰＬＬ回路１２および第一の混合器１０とが含まれた発振回路ブロック１６内に配置され、出力端子６は第二の混合器１１のＩＦ回路ブロック１７内に配置されている。

そして局部発振回路９と、第一の混合器１０、ＰＬＬ回路１２とは一つのＩＣ内に集積化されており、このＩＣがプリント基板３上に装着されることで回路が構成されるものである。

次にこのような電子チューナ１におけるプリント基板３と枠体２との接続に関して説明する。図５（ａ）は、従来の電子チューナの要部上面図であり図５（ｂ）は同要部側面図である。なお図５（ａ）、図５（ｂ）において図４と同じものは同じ番号を用いている。

図５（ａ）、図５（ｂ）において、枠体２には切欠き１７が設けられている。この切欠き１７の底部１７ａには、挿入部１８が設けられている。そして切欠き部１７に嵌合するようにプリント基板３には突起３ａが設けられている。なおこの突起３ａには、スルーホール孔１９が設けられ、このスルーホール孔１９に挿入部１８が挿入される。そして挿入部１８がスルーホール孔１９とはんだ付けされる。

なお、この出願の発明に関連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。
特開平７−３８２６７号公報

しかしながらこのような従来のケースでは、金属製の枠体２と樹脂製のプリント基板３との線膨張係数の差によって、温度サイクルが加わった場合に挿入部１８とスルーホール孔１９とを接続するはんだ付け部分に繰返し応力が加わり、はんだにクラックなどが発生するという課題を有していた。

そこで本発明は、この問題を解決したもので、温度サイクルに対してはんだクラックの発生し難いケースを実現することを目的としたものである。

この目的を達成するために本発明のケースは、少なくとも一方が開放された金属製の枠体と、この枠体内に設けられた基板を受ける基板受け部と、前記枠体の前記開放側が開口した切欠き部と、この切欠き部の底部から突出するとともに、前記基板に設けられたスルーホール孔に挿入される挿入部とを備え、前記切欠き部の底部と前記基板受け部との間には隙間を有したものである。これにより所期の目的を達成できる。

以上のように本発明によれば、少なくとも一方が開放された金属製の枠体と、この枠体内に設けられた基板を受ける基板受け部と、前記枠体の前記開放側が開口した切欠き部と、この切欠き部の底部から突出するとともに、前記基板に設けられたスルーホール孔に挿入される挿入部とを備え、前記切欠き部の底部と前記基板受け部との間には隙間を有したものであり、これにより、切欠き部の底部と基板受け部との間に隙間を有しているので、この隙間部分の挿入部で、温度サイクルによる応力を緩和することができる。従って、半田付け部において金属製の枠体と樹脂製の基板との線膨張係数の差によって発生する応力を小さくできるので、温度サイクルなどに対してもクラックなどは生じ難くなる。

（実施の形態１）
最初に、本実施の形態におけるケース２０を用いた電子チューナ２１（電子機器の一例として用いた）について図面を用いて説明する。図１は、本実施の形態における電子チューナ２１の側面図であり、図２は同、電子チューナ２１の回路ブロックの配置図である。図１、図２において、電子チューナ２１は、上下方向が開放された金属製の枠体２２と、この枠体２２の開放部を覆う金属製のカバー２３とからなるシールドケース２４を、その外装体としている。そして、この枠体２２内には、受信回路２５が構成されたプリント基板２６が嵌合されている。

受信回路２５には、入力端子２７に入力された４７０ＭＨｚから７７０ＭＨｚまでの間の周波数の高周波信号が供給されるハイパスフィルタ３８と、このハイパスフィルタ３８の出力が接続された高周波増幅器２９と、この高周波増幅器２９の出力が接続された段間フィルタ３０と、この段間フィルタ３０の出力がその一方の入力に接続されるとともに、他方の入力には局部発振回路３１の出力が接続され、５７ＭＨｚの第一中間周波数信号を出力する第一の混合器３２と、この第一の混合器３２から出力される第一中間周波数信号を第二の中間周波数信号へ変換する第二の混合器３３と、局部発振回路３１にループ接続されたＰＬＬ回路３４と、このＰＬＬ回路３４へ基準発振信号を供給する水晶発振子３５とを有している。

なお、本実施の形態の第一中間周波数信号の周波数は、５７ＭＨｚであり、第二の中間周波数信号の周波数は、４ＭＨｚである。

またプリント基板２６上には、複数の端子３６が樹脂製の端子台３７に圧入などによって一列に並べられた端子列体３６ａが搭載され、これらの端子３６は裏側のカバー２３を貫通して電子チューナ２１の外部へ導出されている。なお、この端子列体３６ａの各端子３６と受信回路２５の各回路との間は、プリント基板２６の導体パターンによって接続される。ここで、ハイパスフィルタ３８の入力には入力端子２７が接続され、ＰＬＬ回路３４にはデータ端子３９が接続され、第二の混合器３３の出力は出力端子４０へと接続される。

そしてデータ端子３９に対して、受信希望チャンネルのデータ信号が供給されることにより、ＰＬＬ回路３４は第一の混合器３２で受信希望チャンネルの信号の周波数を５７ＭＨｚの周波数に変換されるように局部発振回路３１の発振周波数を制御する。このようにして、電子チューナ２１では入力端子２７に入力された高周波信号の中から希望するチャンネルのみの周波数を選局し、４ＭＨｚの第二の中間周波数信号へ変換して出力端子４０から出力する。

ここで電子チューナ２１は、仕切り板４１ａ〜４１ｄで囲まれることで回路ブロックが構成されている。具体的には、ハイパスフィルタ３８と高周波増幅器２９とは、入力回路ブロック４２内に配置され、枠体２２の縦側面４３ａと、横側面４４ｂと仕切り４１ａと仕切り４１ｂとによって囲まれている。

次に、段間フィルタブロック４５は、入力回路ブロック４２と仕切り４１ａを介して隣接するように配置され、段間フィルタ３０が、枠体２２の横側面４４ｂ、仕切り４１ａ、仕切り４１ｂと仕切り４１ｃとによって囲まれるようにして収納されている。

発振回路ブロック４６は、段間フィルタブロック４５と仕切り４１ｃを介して隣接するように配置され、局部発振回路３１と第一の混合器３２とＰＬＬ回路３４及び水晶発振子３５とが、枠体２２の横側面４４ｂ、仕切り４１ｂ、仕切り４１ｃと仕切り４１ｄとによって囲まれるようにして収納されている。

ＩＦ回路ブロック４７は、発振回路ブロック４６と仕切り４１ｄを介して隣接するように配置され、第二の混合器３３が、枠体２２の縦側面４３ｂと横側面４４ｂと仕切り４１ｂと仕切り４１ｄとによって囲まれるようにして収納されている。このようにして、受信回路２５の各ブロック４２，４５，４６，４７は、枠体２２の一方の横側面４４ｂ側に沿って配置されることとなる。

一方、端子列体３６ａが収納された端子列ブロック４８は、枠体２２の他方の横側面４４ａ側に沿って配置される。具体的には、端子列ブロック４８が、これらの受信回路２５の各ブロックと金属製の仕切り４１ｂを挟んで隣接するように配置される。これによって、端子列体３６ａは、枠体２２の縦側面４３ａ，４３ｂと横側面４４ａおよび仕切り４１ｂとによって囲まれるようにして収納される。

以上のような構成により、端子列体３６ａの周りが、枠体２２と仕切り４１ｂによって囲まれ、さらに上下方向はカバー２３で覆われることとなる。これにより、端子列体３６ａは周囲を導電体で囲まれることとなり、受信回路の各回路における信号が、端子列体３６ａへ飛び込み難くなる。

特に、局部発振回路３１の発振信号は、周波数が高くかつ信号のレベルが大きいので、発振回路ブロック４６から漏洩しやすい。またこの発振信号は他の回路ブロックや他の機器に対して妨害を発生しやすいが、本実施の形態では端子列体３６ａは、周囲を導電体で囲まれるので、この発振信号が端子列体３６ａに飛び込み難くなる。従って、最もこのような妨害信号に対して妨害が発生しやすい入力端子２７や、高周波フィルタブロックにおいて、端子列体３６ａを経由した発振信号の飛込みを少なくできるので、妨害に強い電子チューナ２１を得ることができる。

次に、図３は本実施の形態における電子チューナ２１が搭載された車載用テレビ受信装置の中に収納されたマザー基板の上面図である。図３において、図１、図２と同じものは同じ番号を用いて、その説明は簡略化する。

マザー基板９１には、二台の電子チューナ２１ａ，２１ｂと、これらの電子チューナ２１ａ，２１ｂの双方の出力が接続された受信信号処理回路９２が設けられている。そして、受信信号処理回路９２には、復調回路と、この復調回路で復調処理された信号をデコードするためのデコーダなどが含まれている。なお、この復調回路では、電子チューナ２１ａと２１ｂのいずれか一方の信号を選択的に復調する、いわゆるダイバーシティ受信方式が用いられている。なおこれは、自動車などのように高速移動する場合に発生するフェージングなどによる受信感度の劣化を小さくするために複数の電子チューナによるダイバーシティ方式を用い、それらの電子チューナの出力を選択的に使用することで最良の受信感度を得るものである。

つまり、ダイバーシティ方式のテレビ受信装置では、マザー基板９１上に複数の電子チューナ（例えば２台）が並べて搭載されることとなる。従って、互いの電子チューナ２１ａ，２１ｂ同士の発振信号などが漏洩した場合、他方の電子チューナの妨害となることがある。そこで本実施の形態における端子列体３６ａは、周囲を導電体で囲まれるので、他方の電子チューナの発振信号が端子列体３６ａから飛び込むことを少なくできる。従って、最もこのような妨害信号に対して妨害が発生しやすい入力端子２７や、高周波フィルタブロックにおいて、端子列体３６ａを経由した発振信号の飛込みを少なくできるので、妨害に強い電子チューナ２１を得ることができる。

また、発振信号が端子列体３６ａより外部へ漏洩しにくくなるので、発振信号がもう一方の電子チューナや受信信号処理回路９２に対して妨害を与えることも少なくできる。

なお本実施の形態の端子列体３６ａにおいて、入力端子２７とデータ端子３９との間および、データ端子３９と出力端子４０との間の夫々にグランド端子４９を設けている。このようにグランド端子４９を設けることで、入力端子２７は枠体２２の縦側面４３ａ、横側面４４ａ、仕切り４１ｂとこのグランド端子４９とによって囲まれた擬似シールドケースが構成される。これは、端子列体３６ａが収納される端子列ブロックを形成することで、グランド端子４９と横側面４４ａとの間、そしてグランド端子４９と仕切り４１ｂとの間の隙間は小さくできる。従って、この端子列ブロック４８内を高周波信号は伝播し難くなるので、妨害が飛び込み難くなる。

そしてこのグランド端子４９を仕切り４１ａと仕切り４１ｂとの交点や、仕切り４１ｄと仕切り４１ｂとの交点の近傍に設けておくと良い。これにより、端子列ブロック４８を介した妨害などは、さらに起こり難くできる。

また、局部発振回路３１は発振コイルとコンデンサとの並列共振回路を含んでいる。ここで、発振コイルで発生する磁界はコイルの軸線方向となるので、この磁界と仕切り４１ｂとを交差させないことが望ましい。特にコイルは、コイル軸線と仕切り４１ｂとの交差は、発振回路ブロック４６外となるように配置すると良い。そこで本実施の形態では、コイルの軸線と仕切り４１ｂとは、略平行となるような角度で配置している。これにより、発振コイルで生じた発振信号が直接端子列ブロック４８へ漏洩しにくくなるので、発振信号による妨害が起こりにくくなる。

さらに、本実施の形態では発振コイルは枠体２２の横側面４４ｂ側の近傍に配置している。このようにすれば、発振コイルと端子列体３６ａとの空間距離が大きくできるので、さらに発振コイルで生じた発振信号が直接端子列ブロック４８へ漏洩しにくくなる。従って、発振信号による妨害が起こりにくくなる。

さらにまた本実施の形態において、受信回路２５のグランドを取るために、枠体２２とプリント基板２６との間の接続は枠体２２に設けられた挿入部６１をプリント基板２６に設けられた孔に挿通し、はんだ付けすることで行われる。ここで、枠体２２の横側面４４ａにおいて、挿入部６１を設ける位置は、グランド端子４９と近接させた位置に設ける。これによりさらに、擬似シールドケースとしてのシールド効果が大きくなり、発振コイルで生じた発振信号が直接端子列ブロック４８へ漏洩しにくくなるので、発振信号による妨害が起こりにくくなる。

また、本実施の形態ではプリント基板２６に多層基板を用い、その内層をグランド層としている。これによりプリント基板２６の表裏に形成された各回路間での信号の漏洩を少なくできるので、妨害が起こりにくくなる。それに加えて、電子チューナ２１内部で発生した熱をグランド層によって効果的に伝導させて、電子チューナ２１外部へ放熱することができるので、部品の発熱などによる局部発振回路３１の発振周波数が変動し難くなる。

本実施の形態では、第一の混合器３２と、局部発振回路３１のうち、発振用コイルとコンデンサとの並列共振器以外の回路と、ＰＬＬ回路３４とはひとつの集積回路５０内に集積化されている。また第二の混合器３３は、集積回路５０とは別の集積回路５１内に集積化されている。ここで小型の電子チューナ２１を実現するために、これらの集積回路５０，５１の集積化は大きい。つまり高集積化によってさらに発熱量が大きくなる。

そこで集積回路５０，５１のグランド端子４９とグランド層とを、グランド端子４９の近傍に設けたスルーホールによって接続する。さらに、仕切り４１ｄの端部から延在して形成された脚５２は、プリント基板２６の孔に挿通されて、はんだ付けされることで、仕切り４１ｄとグランド層とを接続する。これにより、集積回路５０，５１で発生した熱は、素早く枠体２２へ伝導されて、放熱される。従って、局部発振回路３１の発振周波数などのズレを小さくできる。

なおこの場合、脚５２は集積回路５０と集積回路５１との間に設けると、双方の集積回路５０，５１からの熱を効果的に放熱させることが可能となる。また、このカバー２３から当接爪９３を切起こして、脚５２の先端に当接させるとさらに効果的に放熱できる。

以上説明したように、本実施の形態におけるケース２０は、枠体２２と、仕切り板４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄとから構成されており、このケース２０内のプリント基板２６上に電子チューナ２１の回路が構成されている。

そしてこの電子チューナ２１の回路とケース２０との接続について、図１を用いて詳細に説明する。電子チューナ２１のグランドをとるために、プリント基板２６に凸部９４を設け、この凸部９４に設けられたスルーホール孔１９へ切欠き部６２に設けられた挿入部６１が挿入されて、はんだ６３で接続・固定される。ここで、本実施の形態では、切欠き部６２は枠体２２の長手方向である横側面４４ａ，４４ｂとに夫々２箇所ずつ設けている。さらに、切欠き部６２は、枠体２２の横側面４４ａあるいは横側面４４ｂの中心を挟むような位置に設けている。

なお凸部９４は、枠体２２に設けられた切欠き部６２に嵌合され、その先端が枠体２２の外周より突出するようにしている。これは、この凸部９４同士で複数個のプリント基板２６を連結することで、連結された状態で一括に挿入部６１とスルーホール孔１９とのはんだ付けを行うことができるので、生産性が良好であるためである。

ここで切欠き部６２の底部６４とプリント基板２６の下面６５との間には隙間６６を設けることが重要である。このように隙間６６を設けることで、温度変化によるプリント基板の熱伸縮で発生するはんだの熱ストレスを小さくできる。従って温度変化などに対し、挿入部６１でのはんだクラックなどが発生し難くなる。これにより、たとえ自動車のような温度変化の激しい機器に用いる電子チューナにおいても、長期間安定してグランドをとることができるので、漏洩や妨害に対し長期信頼性の良好な電子チューナ２１を実現できる。

切欠き部６２には、凸部９４における下面６５の一方側の側方端を受けるように基板受け部６７が形成される。そしてこの基板受け部６７から連続し、凸部９４の側面と対向して固定爪６８が形成されている。なお、固定爪６８の先端はプリント基板２６の上面側より突出するようにしている。なお横側面４４ａには、切欠き部６２が２箇所設けられており、これらの夫々には、固定爪６８を有している。そして、これら固定爪６８は、凸部９４に対して横側面４４ａの中心から遠い側に設けられ、共に凸部９４側（枠体２２の横側面４４ａにおける中心に向かう方向）へ折り曲げられる。これによって、固定爪６８と基板受け部６７との間で凸部９４を挟み込み、プリント基板２６が枠体２２内に固定される。このようにしてプリント基板２６は、基板受け部６７と固定爪６８との間に確実に固定されるので、プリント基板２６の伸縮を小さくできる。

特に本実施の形態に示したような自動車用の電子チューナにおいては、集積回路５０，５１の発熱や、太陽光などによる熱で高温側での熱ストレスが大きくなる。そこで、本実施の形態では、２個の固定爪６８を互いに中心に向かう方向へ折り曲げている。これによって、固定爪６８がプリント基板２６の伸びを抑制する。従って温度が高くなる方向へ温度が変化した場合に、プリント基板２６の伸びを抑制できるので、高温時の熱応力を小さくできる。ここで固定爪６８は、熱膨張の枠体２２の長手方向である横側面４４ａ，４４ｂとに夫々２箇所ずつ設けている。これによって、伸び量が大きな長手方向の伸びを抑制できるので、さらにクラックを発生し難くできる。

なお、固定爪６８は基板受け部６７から連続して設けられているので、固定爪６８が折り曲げられたときに、固定爪６８の折り曲げ部分でプリント基板２６の沈み込みが発生し難くなる。従って、プリント基板２６のたわみが小さくなるので、このプリント基板２６とこのプリント基板２６に装着される電子部品との間を接続するはんだへ加わる応力を小さくでき、電子部品を接続するはんだは、温度変動などによるクラックが発生し難くなる。

さらに、基板受け部６７や固定爪６８は隙間６６から連続して形成されている。このようにすることにより、挿入部６１と固定爪６８とに対して切欠き部６２を共用することができる。その分枠体２２に形成される孔を小さくできるので、受信回路２５からの信号の漏洩や外部回路からの妨害の進入を小さくできる。また、その加工も一度で加工がし易く、生産性が良好である。

さらにまた、発振回路の異常発振を防ぐためには、局部発振回路３１のグランドをしっかりと接地することが重要である。そこで本実施の形態では、挿入部６１を発振コイルの近くに配置する。これにより局部発振回路３１は安定した発振ができる。さらに集積回路５０，５１で発生する熱は、挿入部６１を介して枠体に伝導しやすくなるので、発振回路３１が温度上昇し難くなる。従って発振回路３１で発振する信号の周波数が温度変動し難くなる。

本発明にかかる高周波受信装置は、熱に対して枠体と基板間のクラックが発生しにくいという効果を有し、特に温度環境の厳しい車載用の電子機器などに用いると有用である。

本発明の一実施の形態における電子チューナの側面図 同、回路ブロックの配置図 同、電子チューナが搭載された電子機器の上面図 従来の電子チューナの回路ブロックの配置図 （ａ）同、要部上面図、（ｂ）同、要部側面図

符号の説明

１９ スルーホール孔
２２ 枠体
２６ プリント基板
６１ 挿入部
６２ 切欠き部
６６ 隙間
６７ 基板受け部

Claims (8)

1. 少なくとも一方が開放された金属製の枠体と、この枠体内に設けられた基板を受ける基板受け部と、前記枠体の前記開放側が開口した切欠き部と、この切欠き部の底部から突出するとともに、前記基板に設けられたスルーホール孔に挿入される挿入部とを備え、前記切欠き部の底部と前記基板受け部との間には隙間を有したケース。
2. 切欠き部には基板の凸部が嵌合され、この凸部は枠体外へ突出して設けられる請求項１に記載のケース。
3. 基板受け部は、凸部に当接するように設けられた請求項２に記載のケース。
4. 基板受け部は、少なくとも凸部の側方端のいずれか一方を受けるとともに、前記受け部の少なくともひとつには、前記凸部の側面と対向する固定爪を設けた請求項３に記載のケース。
5. 枠体にはこの枠体の中心を挟んで複数個の切欠き部を設け、これらの固定爪は少なくとも枠体の中心より遠い側の側面と対向させた請求項４に記載のケース。
6. 枠体は長方形とし、この枠体の長手方向に固定爪を設けた請求項５に記載のケース。
7. 少なくとも一方が開放された金属製の枠体と、この枠体内に設けられた基板と、この基板上に形成された電気回路と、前記基板を受ける基板受け部と、前記枠体の前記開放側が開口した切欠き部と、この切欠き部の底部から突出した挿入部と、前記基板において前記挿入部が挿入されるスルーホールとを備え、前記電気回路のグランドが前記スルーホールに接続され、このスルーホールと前記挿入部とがはんだ付けされた電子機器において、前記切欠き部の底部と前記基板受け部との間には、隙間を設けた電子機器。
8. 枠体中心を挟むように設けられた複数個の切欠き部と、これらの切欠き部に嵌合されるとともに基板外周に設けられた凸部とを設け、前記基板受け部は、前記凸部において前記枠体中心から遠い側の側方端を受けるとともに、これらの基板受け部に設けられた固定爪は互いに前記中心に向かう方向へ折り曲げられた請求項７に記載の電子機器。

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