JP2008130378A

JP2008130378A - 電子機器

Info

Publication number: JP2008130378A
Application number: JP2006314564A
Authority: JP
Inventors: Yuichi Tamura; 雄一田村
Original assignee: Pioneer Electronic Corp
Current assignee: Pioneer Corp
Priority date: 2006-11-21
Filing date: 2006-11-21
Publication date: 2008-06-05

Abstract

【課題】機器内に印加された静電気を最短ルートでアースすることができるとともに、機器内の電子部品をより高密度に実装可能な電子機器を提供する。
【解決手段】導電性を有するシャーシ１内に基板２を実装した電子機器であって、基板２の端面に導体部１２を設け、当該導体部１２とシャーシ１との間に導電性部材１１を配置し、当該導電性部材１１を通して導体部１２とシャーシ１を導通させるようにしたものである。
【選択図】図２

Description

本願は、例えばカーステレオ、カーナビゲーション等の車載用電装機器やパソコン、モバイル機器等の各種民生用機器のようにコネクタ等の接続部材を通して静電気が印加される可能性を有する電子機器の技術分野に属する。

カーステレオ、カーナビゲーション等の車載用電装機器やノートパソコン、モバイル機器等の各種民生用機器のような電子機器は、製品外部で機器外のコネクタと接続する場合、そのコネクタへ静電気が印加されると、機器の誤動作や破壊が生じることがあり、これは製品品質上重大な欠陥となり得る。そこで、機器外に露出するコネクタ端子等の接続部材には、従来から静電気対策が施されている。

その典型的な例として、静電気をシャーシへアースする方法に主眼をおいた静電気対策の例を図１に示す。図１は従来の電子機器においてコネクタを実装した基板ユニットを示す概略部分断面図である。なお、図１において、基板の層構成やアースパターンの態様は単なる一例である。

図１に示すように、電子機器としてのカーナビゲーションのシャーシ１内には、基板ユニット２が実装されている。この基板ユニット２には、機器外に露出して図示しないプラグが接続されるコネクタ３が実装されている。そして、基板ユニット２には、表面パターン４、２層の内層パターン５，６及び裏面パターン７の計４層のパターンが形成されている。

コネクタ３の端子３ａは、表面パターン４のグランド電位パターン４ａと半田８により固着されることで電気的に接続され、このグランド電位パターン４ａは、貫通ビア９を通して内層パターン６と導通されている。また、この内層パターン６は、２つのビア１０，１０を通して裏面パターン７と導通され、この裏面パターン７は、例えばスポンジ状やゴム状の芯材の外側を金属メッシュ等の導電性の材料で覆った導電性ガスケット１１を通してシャーシ１と導通されている。なお、裏面パターン７は、図示しない導電性のねじを通してシャーシ１と導通させる場合もある。

上記の構成において、コネクタ３に静電気が印加されると、その静電気は、コネクタ３の端子３ａ、グランド電位パターン４ａから貫通ビア９を通り、第３層の内層パターン６のグランド面を通り、第３層と第４層を接続するビア１０，１０を経由し、第４層の裏面パターン７のグランド面へ達する。その後、導電性ガスケット１１を経てシャーシ１にアースされる。

図１においては、その静電気の主な流れを実線の矢印で示している。なお、破線の矢印は、その静電気がシャーシ１にアースされる主としたルートから外れているため、その電気的影響の大きさは低いと考えられるものの、基板ユニット２に実装される電子部品に対して悪影響を及ぼす流入成分を示している。

一方、静電気対策を施した発明ではないが、基板端面の導通部分を高周波モジュールのシールド効果を高めるために利用した発明が特許文献１に開示されている。

すなわち、特許文献１に開示された発明は、基板の側面の凹部にキャップの側壁の突起部を嵌合し、かつ基板の部品搭載面上に設けた接地電極に、キャップ端壁の下縁を半田付けするようにしたものである。
特許第２９３８８２０号公報

しかしながら、図１に示す従来技術では、大きく分けて２つの問題点がある。その第１の問題点は、導電性ガスケット１１を通してシャーシ１に静電気をアースするものの、この導電性ガスケット１１の配置位置が耐静電気性能に大きく影響する。すなわち、静電気が印加された場所であるコネクタ３の極めて近傍でなければ、破線の矢印で示すようなシャーシ１へアースされない静電気成分が他の電子部品や回路に悪影響を及ぼし、破壊や誤動作を招きやすいからである。また、導電性ガスケット１１をかなり理想的に配置した場合でも、静電気は必ず基板ユニット２のパターンを経由してシャーシ１にアースされるため、そのパターンの態様が高密度になればなるほど、同一パターンでなくても悪影響を受けてしまう点は同様である。

また、第２の問題点は、導電性ガスケット１１でシャーシ１へ静電気をアースしているものの、その設置場所が必ず必要になる。シャーシ１へ静電気を安定的にアースさせるには、インピーダンスを低くしてシャーシ１へ接合することが要求されるため、導電性ガスケット１１はある程度の接触面積が必要になる。高密度実装が要求される基板ユニット２では、これが設計上の制約となる。たとえ、理想的に小さな部材のみで可能であっても、その小さな部材を配置することで、その基板面の電子部品の実装面積や配線のための面積は少なくなっていることに変わりはない。なお、上述した各問題点は、導電性ガスケット１１を導電性ねじやその他の導電性部材に替えても同様に発生する。

さらに、特許文献１に開示された発明は、静電気対策を施した発明ではなく、製造効率を高める高周波モジュールを提供するものである。

本願は、上記の事情を考慮してなされたもので、その課題の一例としては、機器内に印加された静電気を最短ルートでアースすることができるとともに、機器内の電子部品をより高密度に実装可能な電子機器を提供することにある。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の電子機器は、導電性を有するシャーシ内に基板を実装した電子機器であって、前記基板の端面に導体部を設け、当該導体部と前記シャーシとの間に導電性部材を配置し、当該導電性部材を通して前記導体部と前記シャーシを導通させることを特徴とする。

上記課題を解決するために、請求項４に記載の電子機器は、導電性を有するシャーシ内に基板を実装した電子機器であって、前記基板の端面に導体部を設け、当該導体部に接触して導通する導通部を前記シャーシに設けたことを特徴とする。

以下、本願の最良の実施形態を添付図面に基づいて説明する。なお、以下の説明は、電子機器としてのカーナビゲーションに対して本願を適用した場合の実施形態である。また、以下に説明する各実施形態において図１と同一又は対応する部分には、同一の符号を用いて説明する。さらに、以下に説明する各実施形態において基板ユニットの層構成やアースパターンの態様は、単なる一例を示している。そして、各図面における各種パターンや導体部は、分かり易くするために強調して示している。

（第１実施形態）
図２を参照して、本願の第１実施形態における電子機器について説明する。

図２は本願の電子機器の第１実施形態においてコネクタを実装した基板ユニットを示す概略部分断面図である。

図２に示すように、カーナビゲーションのシャーシ１は、金属材料等の導電性材料から形成され、そのシャーシ１内には、基板ユニット２が実装されている。この基板ユニット２には、機器外に露出して図示しないプラグが接続されるコネクタ３が実装されている。そして、基板ユニット２には、表面パターン４及び２層の内層パターン５，６の、計３層のパターンが形成されている。

コネクタ３の端子３ａは、表面パターン４のグランド電位パターン４ａと半田８により固定されることで電気的に接続され、このグランド電位パターン４ａは、基板ユニット２におけるコネクタ３の近傍の端面に形成した銅箔製の導体部１２と導通されている。

この導体部１２は、スルーホールや長穴スルーホールを形成する手段を適用して設けたものである。具体的には、導体部１２は、基板ユニット２にスルーホールを形成した後、型抜きすることにより基板ユニット２の端面に銅箔が残るように形成したものである。このような導体部１２を形成する手段は、モジュール基板等に適用され、主として半田付けやシールド付けが主な用途である。したがって、本実施形態では、上記の手段を用いて静電気が印加されるコネクタ３近傍における基板ユニット２の端面に導体部１２を設けている。

また、導体部１２とシャーシ１との間には、導電性部材としての導電性ガスケット１１が押し潰されるような形で配置されている。この導電性ガスケット１１の芯材は、スポンジ状或いはゴム状の弾力性を有する部材のため、その反発力により導体部１２とシャーシ１とに対して接触圧が作用し、この導電性ガスケット１１を通して導体部１２とシャーシ１を導通させている。そして、導電性ガスケット１１は、基板ユニット２の端面に設けた導体部１２とシャーシ１とを最短距離で結ぶように配置されている。

さらに、導体部１２は、内層パターン６と直接導通されている。すなわち、本実施形態では、静電気が最短で、かつ基板ユニット２の端面の導体部１２を必ず経由してから基板ユニット２内部に形成された内層パターン６に導通するようにしている。

次に、本実施形態の作用及び効果について説明する。

図２に示すように、コネクタ３に図示しないプラグを通して静電気が印加されると、その静電気は実線の矢印で示すように、まずコネクタ３の端子３ａが接合される表面パターン４のグランド電位パターン４ａから直接、基板ユニット２の端面の導体部１２へ達し、この導体部１２から導電性ガスケット１１を通してシャーシ１に直ちに最短ルートでアースされる。

ここで、回路としてのグランド信号は、別の層で配線されたパターン、つまり第３層の内層パターン６で基板ユニット２の端面の導体部１２へ導通しているものの、静電気成分のほとんどが上記実線の矢印のルートでシャーシ１にアースされるため、破線の矢印で示すように残存する静電気の成分が少なく、回路への影響は最低限に抑えられ、静電気対策の効果を高く発揮する。

また、本実施形態は、静電気が基板ユニット２の端面の導体部１２、導電性ガスケット１１を経てシャーシ１に直ちにアースされ、基板ユニット２側に漏れ伝わる静電気の影響を極めて小さくすることができるので、従来のコンデンサやダイオード等の静電気対策を施すための回路部品を削減させることができる。

さらに、従来では、基板ユニット２の裏面に配置した導電性ガスケット１１の配置領域と、それを配置するために静電対策用の裏面パターン７とが必要であったが、本実施形態では、導体部１２とシャーシ１との間に導電性ガスケット１１を配置したことから、それらが不要になるため、電子部品の高密度実装化を促進することができる。そもそも、本実施形態における導電性ガスケット１１の配置領域は、従来では空間のみであって、単なるクリアランスでしかなかったその領域を有効に活用しているため、新規に静電対策を施す配置領域を増加させなくて済むことになる。

このように本実施形態によれば、基板ユニット２の端面に導体部１２を設け、この導体部１２とシャーシ１との間に導電性ガスケット１１を配置し、この導電性ガスケット１１を通して導体部１２とシャーシ１を導通させるようにしたので、機器内に印加された静電気を最短ルートでアースすることができるとともに、機器内の電子部品をより高密度に実装することができる。

（第２実施形態）
図３は本願の電子機器の第２実施形態においてコネクタを実装した基板ユニットを示す概略部分断面図である。なお、前記第１実施形態と同一又は対応する部分には同一の符号を用いて説明する。その他の実施形態も同様である。

図３に示すように、本実施形態では、前記第１実施形態の導電性ガスケット１１に替えて、導体部１２とシャーシ１との間に導電性部材としての導電性ばね１３を配置している。

この導電性ばね１３は、金属材料等の導電性材料から一体成形されている。また、導電性ばね１３は、基板ユニット２の端面に形成した導体部１２と接触し、かつばね性を有する湾曲部１４と、この湾曲部１４に連設され、シャーシ１の内壁面に固定される平板状の当接板１５とから形成されている。なお、基板ユニット２構成は、前記第１実施形態と同様であるので、その説明を省略する。

次に、本実施形態の作用及び効果を説明する。

本実施形態では、コネクタ３に静電気が印加されると、その静電気は、コネクタ３の端子３ａ、グランド電位パターン４ａから基板ユニット２の端面に形成した導体部１２を通り、導電性ばね１３を経てシャーシ１に直ちに最短ルートでアースされる。そのため、本実施形態では、前記第１実施形態と同様に静電気成分のほとんどが実線の矢印のルートでシャーシ１にアースされるため、破線の矢印で示すように残存する静電気の成分が少なく、回路への影響は最低限に抑えられ、静電気対策の効果を高く発揮する。

このように本実施形態によれば、基板ユニット２の端面に導体部１２を設け、この導体部１２とシャーシ１との間に導電性ばね１３を配置し、この導電性ばね１３を通して導体部１２とシャーシ１を導通させるようにしたので、機器内に印加された静電気を最短ルートでアースすることができるとともに、機器内の電子部品をより高密度に実装することができる。

また、本実施形態によれば、基板ユニット２の導体部１２とシャーシ１との間に導電性ばね１３を配置したので、この導電性ばね１３の湾曲部１４の付勢力により基板ユニット２の端面への接触圧をより高め、導通性能を確実にするという効果を有することになる。

（第３実施形態）
図４は本願の第３実施形態における配線パターンを示す平面図、図５は図４のＶ−Ｖ線における基板ユニットを示す概略断面図である。

図４及び図５に示すように、基板ユニット２には、機器外に露出して図示しないプラグが接続されるコネクタ３が止め金具３ｂにより実装されている。そして、基板ユニット２には、表面パターン４及び２層の内層パターン５，６の、計３層のパターンが形成されている。

コネクタ３の複数の端子３ａは、それぞれ表面パターン４の信号パターン４ｂと電気的に接続され、これらの信号パターン４ｂは、コンデンサやダイオード等の静電対策部品１６を通してグランド電位パターン４ａと電気的に接続されている。

このグランド電位パターン４ａは、導体部１２に直接導通されているとともに、多数のビア１７を通して内層パターン５と導通されている。また、グランド電位パターン４ａの近傍には、基板ユニット２側のグランド電位パターン４ｃが形成されている。このグランド電位パターン４ｃは、貫通ビア１８を通して内層パターン６と導通されている。さらに、内層パターン５，６は、導体部１２に直接導通されている。

次に、本実施形態の作用及び効果を説明する。

ところで、一般には、信号線に印加された静電気も静電対策部品１６を通してグランド電位となるシャーシにアースされている。そのルートとして本実施形態では、必ず基板ユニット２の端面の導体部１２を経由するようにしている。

したがって、コネクタ３に図示しないプラグを通して静電気が印加されると、その静電気は実線の矢印で示すように、まずコネクタ３の端子３ａが接合される信号パターン４ｂ、静電対策部品１６及びグランド電位パターン４ａから直接、基板ユニット２の端面の導体部１２へ達し、この導体部１２から導電性ガスケット１１や導電性ばね１３を通してシャーシ１に直ちに最短ルートでアースされる。

また、静電気の他の伝達ルートとしては、コネクタ３の端子３ａが接合される信号パターン４ｂ、静電対策部品１６及びグランド電位パターン４ａからビア１７を通り、第２層の内層パターン５のグランド面を経て基板ユニット２の端面の導体部１２へ達し、この導体部１２から導電性ガスケット１１や導電性ばね１３を通してシャーシ１にアースされる。

このようにして静電気成分のほとんどが実線の矢印のルートでシャーシ１にアースされるため、破線の矢印で示すように残存する静電気の成分が少なく、回路への影響は最低限に抑えられ、静電気対策の効果を高く発揮する。

以上のように、本実施形態によれば、信号パターン４ｂと接続される静電対策部品１６がグランド電位パターン４ａを通して導体部１２と導通していることから、信号パターン４ｂに印加された静電気も静電対策部品１６、グランド電位パターン４ａを通して必ず導体部１２を経由するので、信号パターン４ｂに印加された静電気も確実にアースすることができる。

（第４実施形態）
図６は本願の電子機器の第４実施形態においてシャーシと基板ユニットを示す概略斜視図である。

図６に示すように、本実施形態では、前記第１実施形態の導電性ガスケット１１や前記第２実施形態の導電性ばね１３に替えて、金属材料等の導電性材料から形成されるシャーシ１をプレス加工して導通部としての突出部２０が形成されている。

また、基板ユニット２におけるコネクタ３の近傍の端面中央には、シャーシ１の突出部２０に嵌合する切欠部２１が形成されている。そして、この切欠部２１を含めた基板ユニット２の端面には、前記各実施形態と同様に導体部１２が設けられている。さらに、基板ユニット２の他の構成は、前記第１実施形態と同様であるので、その説明を省略する。

次に、本実施形態の作用及び効果を説明する。

シャーシ１に基板ユニット２が実装されるとき、シャーシ１の突出部２０に基板ユニット２の切欠部２１が嵌合して基板ユニット２の導体部１２が突出部２０に接触して導通状態となる。

したがって、本実施形態では、コネクタ３に静電気が印加されると、その静電気は、コネクタ３の端子３ａ、グランド電位パターン４ａから基板ユニット２の端面に形成した導体部１２を通り、シャーシ１の突出部２０に直ちに最短ルートでアースされる。

このように本実施形態によれば、基板ユニット２の端面に形成した導体部１２に接触して導通する導通部としての突出部２０をシャーシ１に設けたことにより、機器内に印加された静電気を最短ルートでアースすることができるとともに、機器内の電子部品をより高密度に実装することができる。

また、本実施形態によれば、前記第１、第２実施形態と比較して導体部１２とシャーシ１との間に導電性ガスケット１１や導電性ばね１３を配置する必要がなくなるので、部品点数及び組付工数を削減することができる。

（第５実施形態）
図７は本願の電子機器の第５実施形態におけるシャーシを示す概略斜視図である。

図７に示すように、本実施形態では、前記第４実施形態における導通部としての突出部２０に替えて、金属材料等の導電性材料から形成されるシャーシ１を切り起して導通部としての舌片２２が形成されている。この舌片２１は、ばね性を有し、シャーシ１の内側方向に付勢している。なお、基板ユニット２の構成は、前記第１実施形態と同様であるので、その説明を省略する。

次に、本実施形態の作用及び効果を説明する。

シャーシ１に基板ユニット２が実装されるとき、シャーシ１の舌片２２に基板ユニット２の切欠部２１が嵌合して基板ユニット２の導体部１２が舌片２２に接触して導通状態となる。

したがって、本実施形態では、コネクタ３に静電気が印加されると、その静電気は、コネクタ３の端子３ａ、グランド電位パターン４ａから基板ユニット２の端面に形成した導体部１２を通り、シャーシ１の舌片２２に直ちに最短ルートでアースされる。

このように本実施形態によれば、基板ユニット２の端面に形成した導体部１２に接触して導通する導通部としての舌片２２をシャーシ１に設けたことにより、機器内に印加された静電気を最短ルートでアースすることができるとともに、機器内の電子部品をより高密度に実装することができる。

また、本実施形態によれば、前記第１、第２実施形態と比較して導体部１２とシャーシ１との間に導電性ガスケット１１や導電性ばね１３を配置する必要がなくなるので、部品点数及び組付工数を削減することができる。そして、シャーシ１に設けた舌片２２は、ばね性を有するので、舌片２１の付勢力により基板ユニット２の端面への接触圧をより高め、導通性能を確実にするという効果を有することになる。

（第６実施形態）
図８は本願の電子機器の第６実施形態においてシャーシと基板ユニットを示す概略斜視図である。

図８に示すように、本実施形態では、前記第４実施形態の突出部２０や前記第５実施形態の舌片２２に替えて、金属材料等の導電性材料から形成されるシャーシ１に基板ユニット２端部の厚さ分の間隔をおいて２条の凸部２３が設けられ、これらの凸部２３間に導通部としての凹部２４が形成されている。

また、本実施形態では、基板ユニット２の端面中央に切欠部が形成されておらず、前記各実施形態と同様に導体部１２が設けられている。さらに、基板ユニット２の他の構成は、前記第１実施形態と同様であるので、その説明を省略する。

次に、本実施形態の作用及び効果を説明する。

シャーシ１に基板ユニット２が実装されるとき、シャーシ１の凹部２４内に基板ユニット２の端部が嵌合して基板ユニット２の導体部１２がシャーシ１に接触して導通状態となる。

したがって、本実施形態では、コネクタ３に静電気が印加されると、その静電気は、コネクタ３の端子３ａ、グランド電位パターン４ａから基板ユニット２の端面に形成した導体部１２を通り、シャーシ１に直ちに最短ルートでアースされる。

このように本実施形態によれば、基板ユニット２の端面に形成した導体部１２に接触して導通する導通部としての凹部２４をシャーシ１に設けたことにより、機器内に印加された静電気を最短ルートでアースすることができるとともに、機器内の電子部品をより高密度に実装することができる。

また、本実施形態によれば、前記第４、第５実施形態と比較し、基板ユニット２の上下方向に対して基板ユニット２を確実に保持することができる。

なお、本願は、上記各実施形態に限定することなく、種々の変更が可能である。例えば上記各実施形態では、本願を電子機器の一例としてカーナビゲーションに適用した例について説明したが、これに限定することなく、カーステレオ等の他の車載用電装機器やパソコンやモバイル機器等のような各種民生用の電子機器にも適用可能である。

従来の電子機器においてコネクタを実装した基板ユニットを示す概略部分断面図である。本願の電子機器の第１実施形態においてコネクタを実装した基板ユニットを示す概略部分断面図である。本願の電子機器の第２実施形態においてコネクタを実装した基板ユニットを示す概略部分断面図である。本願の第３実施形態における配線パターンを示す平面図である。図４のＶ−Ｖ線における基板ユニットを示す概略断面図である。本願の電子機器の第４実施形態においてシャーシと基板ユニットを示す概略斜視図である。本願の電子機器の第５実施形態におけるシャーシを示す概略斜視図である。本願の電子機器の第６実施形態においてシャーシと基板ユニットを示す概略斜視図である。

符号の説明

１：シャーシ
２：基板ユニット
３：コネクタ
４：表面パターン
５：内層パターン
６：内層パターン
７：裏面パターン
１１：導電性ガスケット
１２：導体部
１３：導電性ばね
１６：静電対策部品
２０：突出部
２１：切欠部
２２：舌片
２４：凹部

Claims

導電性を有するシャーシ内に基板を実装した電子機器であって、
前記基板の端面に導体部を設け、当該導体部と前記シャーシとの間に導電性部材を配置し、当該導電性部材を通して前記導体部と前記シャーシを導通させることを特徴とする電子機器。
請求項１に記載の電子機器において、
前記導電性部材が導電性ガスケットであることを特徴とする電子機器。
請求項１に記載の電子機器において、
前記導電性部材が導電性ばねであることを特徴とする電子機器。
導電性を有するシャーシ内に基板を実装した電子機器であって、
前記基板の端面に導体部を設け、当該導体部に接触して導通する導通部を前記シャーシに設けたことを特徴とする電子機器。
請求項４に記載の電子機器において、
前記導通部は、前記シャーシをプレス加工した突出部であることを特徴とする電子機器。
請求項４に記載の電子機器において、
前記導通部は、前記シャーシを切り起して形成した舌片であることを特徴とする電子機器。
請求項６に記載の電子機器において、
前記舌片は、ばね性を有することを特徴とする電子機器。
請求項１乃至７のいずれか一項に記載の電子機器において、
前記導体部は、前記基板に実装され、かつ信号線と接続される静電対策部品と導通していることを特徴とする電子機器。