JP2008153179A - 電子機器 - Google Patents

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１２の端部に導体部材１２を取り付け、当該導体部材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を通して導体部材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。

また、静電気対策を施した発明としては、特許文献１に開示された電子機器がある。この電子機器では、スイッチをケース外部から操作するための操作ボタンは、上記ケース外部から押圧操作可能な操作部と、この操作部を支持する支持部と、上記スイッチを押圧するスイッチ押圧部と、上記操作ボタンをグランドに接続するためのアース部とを備えている。上記スイッチ押圧部は、上記支持部と導通状態となっていて、上記支持部は、電気伝導性を有するアース部を介して、グランドと電気的に接続された状態となっている。
特開２００２−１５０８７９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、電子機器内に印加された静電気を最短ルートでアースするものではなく、操作ボタンに静電気が帯電するのを防止することによって、その操作ボタンからケース内部の回路部品等に静電気が放電されるのを防止するものである。

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、前記基板の端部に導体部材を取り付け、当該導体部材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材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２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、前記基板の端部に導体部材を取り付け、当該導体部材及び前記シャーシの少なくとも一方に互いに接触して導通する導通部を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材は、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〜図４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、図３は図２のブラケットを示す斜視図、図４は図２のブラケットの取付状態を示す要部斜視図である。

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、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、図２及び図４に示すように表面パターン４における静電気対策用のグランド電位パターン４ａと半田８ａ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の近傍の端部に取り付けた導体部材としての亜鉛鋼板製のブラケット１２と導通している。

このブラケット１２は、図２〜図４に示すように全体が断面コ字状に屈曲形成されている。ブラケット１２は、長手方向の上面両端に形成され、基板ユニット２の表面にそれぞれ当接する表面板１３，１３と、これら表面板１３，１３から屈曲形成され、基板ユニット２の端面側に配置される側面板１４と、この側面板１４から屈曲形成され、基板ユニット２の裏面に当接する裏面板１５とを備えている。

各表面板１３，１３の先端には、それぞれ端子１３ａ，１３ａが一体に形成されている。これらの端子１３ａ，１３ａは、グランド電位パターン４ａと半田８ｂにより固定されることで電気的に接続されている。

また、裏面板１５の先端には、一定間隔をおいて複数の端子１５ａが一体に形成されている。これらの端子１５ａが裏面パターン７と図示しない半田により固定されることで電気的に接続される。

したがって、ブラケット１２は、断面コ字状に屈曲形成されていることから、表面板１３，１３、側面板１４及び裏面板１５により基板ユニット２の端部を挟み込むように取り付けられる。

さらに、表面パターン４における基板内部側のグランド電位パターン４ｂ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。そして、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と導通されている。

一方、ブラケット１２の側面板１４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、その反発力によりブラケット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を通してブラケット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の端部に取り付けたブラケット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。

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の端部に取り付けたブラケット１２へ達し、このブラケット１２の側面板１４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、裏面パターン７、２つのビア１０，１０、第３層の内層パターン６、貫通ビア９を通して基板内部側のグランド電位パターン４ｂ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、本実施形態では、静電気が基板ユニット２の端部に取り付けたブラケット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の配置領域が必要であったが、本実施形態では、ブラケット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、上記導電性ガスケット１１の配置領域が不要になるため、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、新規に静電気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の端部に導体部材としてのブラケット１２を取り付け、このブラケット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を通してブラケット１２とシャーシ１を導通させるようにしたので、ブラケット１２を取り付けるだけで導体部材の取り付けが完了し、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。

ここで、本実施形態のブラケット１２に替えて、基板ユニット２にスルーホールや長穴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導体部を形成したものでは、加工工数が多く、厚みや材質等の基板の種類に依存して静電気を効果的にアースすることができない場合がある。

その点、本実施形態によれば、基板ユニット２の端部に断面コ字状に形成されたブラケット１２を基板ユニット２の端部に挟み込むだけで済むので、基板ユニット２を加工することがなくなり、加工工数及び加工コストを大幅に削減することができる。そして、本実施形態の基板ユニット２は、表裏両面にパターンが形成されたものであれば、いかなるものでも適用可能であるので、汎用性を著しく向上させることができる。

なお、本実施形態では、導体部材としてのブラケット１２に亜鉛鋼板を用いたが、これに限らず電気的な導通が可能で半田に対する親和性の良好な材質であれば、いかなるものでもよい。

（第２実施形態）
図５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。また、図５では、基板ユニット２の層構成や各種パターンを図示していないが、図２と同様の構成である。その他の実施形態も同様である。

図５に示すように、本実施形態では、前記第１実施形態のブラケット１２に加え、側面板１４から下方に延ばして折曲形成した折曲延長部１６を有し、この折曲延長部１６を屈曲して裏面板１５を形成している。

すなわち、本実施形態では、ブラケット１２に折曲延長部１６を一体に形成し、この折曲延長部１６によりシャーシ１に対向する面を前記第１実施形態と比較して２倍程度拡大している。

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の端部に取り付けられ、折曲延長部１６を形成したブラケット１２を通り、導電性ガスケット１１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実施形態と比較し、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、ブラケット１２に折曲延長部１６を形成し、この折曲延長部１６によりシャーシ１に対向する面を前記第１実施形態と比較して２倍程度拡大したことから、前記第１実施形態の効果に加え、静電気をアースするための接続面を大きくして導電性ガスケット１１に対する接触面積が２倍程度拡大される。その結果、静電気対策の効果を一段と高く発揮することができる。

なお、本実施形態では、折曲延長部１６の先端がシャーシ１の底面に接触していないが、折曲延長部１６の先端をシャーシ１の底面に接触するまで延長すれば、折曲延長部１６の先端からでも静電気をアースすることができる。その他の構成及び作用は、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。

（第３実施形態）
図６は本願の電子機器の第３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６に示すように、本実施形態では、前記第２実施形態のブラケット１２に加え、側面板１４から下方に延ばすとともに、水平方向に屈曲して屈曲形成した屈曲延長部１７を有し、この屈曲延長部１７を上方に立ち上げた後、さらに屈曲延長部１７と同一方向に屈曲して裏面板１５を形成している。

すなわち、本実施形態では、ブラケット１２に屈曲延長部１７を一体に形成し、この屈曲延長部１７によりシャーシ１に対向する面を前記第１実施形態と比較して２倍以上拡大している。

また、屈曲延長部１７の底面とシャーシ１の底面との間には、導電性部材としての導電性ガスケット１８が押し潰されるような形で配置されている。

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の端部に取り付けられ、屈曲延長部１７を形成したブラケット１２を通り、導電性ガスケット１１，１８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２実施形態と比較し、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により多くアースされるため、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、ブラケット１２に屈曲延長部１７を形成し、この屈曲延長部１７によりシャーシ１に対向する面を前記第１実施形態と比較して２倍以上拡大したことから、前記第１実施形態の効果に加え、静電気をアースするための接続面をより大きくして導電性ガスケット１１に対する接触面積が２倍以上拡大される。その結果、静電気対策の効果をさらに一段と高く発揮することができる。その他の構成及び作用は、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。

（第４実施形態）
図７は本願の電子機器の第４実施形態におけるブラケットを示す斜視図である。

図７に示すように、本実施形態では、亜鉛鋼板製のブラケット１２の長手方向中央に、表面板１３，１３と逆方向に折曲して導通部としての舌片１９が形成されている。この舌片１９は、ばね性を有し、ブラケット１２の基板ユニット２への取付時においてシャーシ１の内側方向に付勢している。なお、ブラケット１２のその他の構成は、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。

ブラケット１２は、表面板１３，１３、側面板１４及び裏面板１５により基板ユニット２の端部を挟み込むように取り付けられており、シャーシ１に基板ユニット２が実装されるとき、ブラケット１２の舌片１９がシャーシ１の内壁面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の端部に取り付けられたブラケット１２を通り、その舌片１９を経てシャーシ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、ブラケット１２に、シャーシ１の内壁面に接触して導通状態となる舌片１９を設けたことにより、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３実施形態と比較してブラケット１２とシャーシ１との間に導電性ガスケット１１や導電性ばね等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、ブラケット１２に設けた舌片１９は、ばね性を有するので、舌片１９の付勢力によりシャーシ１の内壁面への接触圧をより高め、導通性能を確実にする効果が得られることになる。

（第５実施形態）
図８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８に示すように、本実施形態では、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２０が形成されている。この舌片２０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２０に基板ユニット２の端部に取り付けたブラケット１２の側面板１４が当接してブラケット１２が舌片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の端部に取り付けたブラケット１２を通り、シャーシ１の舌片２０を経て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の端部に取り付けたブラケット１２の側面板１４に接触して導通する導通部としての舌片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４実施形態と比較してブラケット１２とシャーシ１との間に導電性ガスケット１１や導電性ばね等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２０は、ばね性を有するので、舌片２０の付勢力によりブラケット１２の側面板１４への接触圧をより高め、導通性能を確実にする効果が得られることになる。

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。

また、本願は、前記第４実施形態及び前記第５実施形態を組み合わせるようにしてもよい。すなわち、本願は、前記第４実施形態のようにブラケット１２に導通部としての舌片１９を形成するとともに、前記第５実施形態のようにシャーシ１に舌片２０を形成し、相互の舌片１９，２０を当接させるようにしてもよい。

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。 図２のブラケットを示す斜視図である。 図２のブラケットの取付状態を示す要部斜視図である。 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。 本願の電子機器の第３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４実施形態におけるブラケットを示す斜視図である。 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。

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：ブラケット
１３：表面板
１４：側面板
１５：裏面板
１６：折曲延長部
１７：屈曲延長部
１８：導電性ガスケット
１９：舌片
２０：舌片

Claims (8)

1. 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、
   前記基板の端部に導体部材を取り付け、当該導体部材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材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。
2. 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、
   前記基板の端部に導体部材を取り付け、当該導体部材及び前記シャーシの少なくとも一方に互いに接触して導通する導通部を設けたことを特徴とする電子機器。
3. 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。
4. 請求項１又は２に記載の電子機器において、
   前記導体部材が断面コ字状に形成されたブラケットであり、当該ブラケットを前記基板の端部に挟み込むことを特徴とする電子機器。
5. 請求項４に記載の電子機器において、
   前記ブラケットは、半田の親和性の高い材質からなることを特徴とする電子機器。
6. 請求項４に記載の電子機器において、
   前記ブラケットは、前記シャーシに対向する面を拡大して形成したことを特徴とする電子機器。
7. 請求項２に記載の電子機器において、
   前記導通部は、前記導体部材及び前記シャーシの少なくとも一方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。
8. 請求項７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。

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