JP2008192800A - 電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】回路基板の接地および電磁ノイズ遮蔽を図りつつ、薄型化が可能な電子機器を提供する。
【解決手段】電子機器であるコントローラの筐体１２は、互いに嵌め合わされる樹脂製の上ケース１４および下ケース１６からなる。下ケース１６の底面には、収容凹部が形成されており、当該収容凹部に金属板２２が貼着されている。この金属板２２には、導電性材料からなり、下ケース１６を貫通して筐体内部に突出する導通柱４０が形成されている。下側基板２０は、この導通柱４０に電気的、物理的に接続される。また、上側基板１８は、導通柱４０に固着された下側基板２０に、導電材料からなる連結金具２６を介して電気的、物理的に接続される。
【選択図】図２

Description

本発明は、絶縁材料からなる筐体の内部に回路基板が内蔵された電子機器に関し、特に、回路基板の接地や電磁ノイズ遮蔽技術に関する。

電子機器の多くは、樹脂などの絶縁材料からなる筐体の内部に、多数の電子要素が配設された回路基板を内蔵している。この回路基板を接地するとともに、当該回路基板を電磁ノイズから保護、あるいは、当該回路基板からの電磁ノイズの放出を防止するために、筐体の内部に金属材料からなるシールド部材を配することが多い。例えば、下記特許文献１，２には、筐体の内部に、回路基板と当該回路基板を覆う金属材料からなるシールド部材とを備えた電子機器が開示されている。そして、特許文献１，２では、このシールド部材と回路基板に形成された接地パターンとの電気的導通を図ることにより、回路基板の接地および電磁ノイズの遮蔽を実現している。なお、筐体の内部にシールド部材を配置する際には、当該シールド部材と回路基板との間に一定の間隙を保つことが要求される。これは、回路基板から突出している電子素子の端子等が金属材料からなるシールド部材に接触することを防止するためである。

特開２００１−３２０１８１号公報 特開２００３−２６４３９２号公報

ところで、かかる電子機器に対して、更なる小型化や薄型化を求める声が多い。この薄型化の要求を満たすために、筐体の肉厚を低減したり、シールド部材と回路基板との間隙を低減するなどが試みられている。しかし、筐体の肉厚を低減した場合には、筐体の剛性が低下するという問題がある。また、シールド部材と回路基板との間隙を低減した場合には、当該回路基板の裏面から突出する電子素子の端子等が金属材料からなるシールド部材に接触し、ショート等の問題を生じる場合があった。つまり、従来の技術では、回路基板の接地および電磁ノイズ遮蔽を図りつつ、電子機器を薄型化することが困難であった。

そこで、本実施形態では、回路基板の接地および電磁ノイズ遮蔽を図りつつ、薄型化が可能な電子機器を提供することを目的とする。

本発明の電子機器は、絶縁材料からなる筐体の内部に回路基板が内蔵された電子機器であって、前記筐体の外表面の一部に貼着された金属板と、導電性材料からなり、前記金属板から前記筐体内部に突出して前記回路基板のアースパターンに電気的に接続される導通部材と、を備えることを特徴とする。

好適な態様では、前記導通部材は、前記回路基板を支持できる程度の剛性を備えており、前記回路基板は、前記導通部材に電気的かつ物理的に接続されることで接地確保されるとともに筐体内部における位置が固定される。より具体的には、前記導通部材は、金属板から突出形成され、その上面に雌ネジが形成された柱状部材であり、前記導通部材と回路基板のアースパターンは、導電性材料からなるとともに前記雌ネジに螺合される雄ネジにより電気的かつ物理的に接続される。

他の好適な態様では、前記筐体の外表面には、前記金属板を収容する収容凹部が設けられており、前記金属板は、前記収容凹部に収容された状態で貼着される。また、さらに、前記筐体に貼着された金属板のうち外部に露出する面を覆うゴムシートを備えることも望ましい。この場合、前記ゴムシートは、導電性を備えた導電性ゴムからなることが望ましい。

前記回路基板が複数設けられている場合には、さらに、導電性材料からなり、前記複数の回路基板それぞれのアースパターンを互いに電気的に接続する連結金具を備えることが望ましい。この場合、前記連結金具は、回路基板を支持できる程度の剛性を備えており、前記連結金具に接続された回路基板は、当該連結金具を介して他の回路基板に電気的かつ物理的に接続されることで接地確保されるとともに筐体内部における位置が固定されることが望ましい。

本発明によれば、シールド部材およびアース部材として機能する金属板が、筐体の外表面に貼着されている。その結果、筐体を肉薄にしても剛性を保つことができ、また、金属板とアースパターンとの間に絶縁材料である筐体が介在するため金属板と回路基板との間隙量を低減できる。その結果、回路基板の接地および電磁ノイズ遮蔽を図りつつ、電子機器を薄型化できる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施形態である音響装置用コントローラ１０の上面図および背面図である。また、図２は、図１におけるＡ−Ａ断面図である。

このコントローラ１０は、ケーブルを介して音響装置（図示せず）に接続され、当該音響装置に関する操作指示をユーザから受け付ける電子機器である。このコントローラ１０の筐体１２は、互いに嵌め合わされる上ケース１４および下ケース１６から構成されている。そして、両ケース１４，１６により構成された筐体１２の内部には二つの回路基板、すなわち、上側基板１８および下側基板２０が積層して配置される。このうち下側基板２０は、筐体１２の底面に固着された金属板２２から突出形成された導通柱４０に固着され、上側基板１８は、連結金具２６を介して導通柱４０に固着された下側基板２０に対して固定配置される。このとき、両基板１８，２０は、導通柱４０および連結金具２６等を介して金属板２２に電気的に接続されることになり、これにより両基板１８，２０の接地が確保される。以下、このコントローラ１０の構成について詳説する。

既述したとおり、コントローラ１０の筐体１２は、互いに嵌め合わされる上ケース１４および下ケース１６により構成される。図３は、上ケース１４の上面図およびＢ−Ｂ断面図である。この上ケース１４は、絶縁性材料である樹脂からなる略皿状の部材である。上ケース１４の上面には、上側基板１８に配されたスイッチ素子の頭部を通過させるためのスイッチ孔３０や、上側基板１８に配されたＬＥＤ等の光を外部に導く導光孔３２などが複数形成されている。また、上ケース１４の裏面（内面）からは、下側ケースに向かって伸びる上側支柱３４が突出形成されている。

図４は、下ケース１６の上面図およびＣ−Ｃ断面図である。下ケース１６も、絶縁性材料である樹脂からなり、上ケース１４に対応した略皿状の部材である。下ケース１６のうち上側支柱３４に対応する位置には、当該上側支柱３４に向かって延びる下側支柱３６が形成されている。この下側支柱３６は、両ケース１４，１６が組み合わされた際に、上ケース１４の上側支柱３４に当接する。

また、下ケース１６の底面には、金属板２２およびゴムシート２４を収容する収容凹部３７が形成されている。この収容凹部３７は、金属板２２およびゴムシート２４に対応した外周形状を備えており、その深さは金属板２２の肉厚より僅かに大きくなっている。したがって、この収容凹部３７に収容された金属板２２およびゴムシート２４は、当該収容凹部３７の周縁により位置決めされることになる。

収容凹部３７に収容された金属板２２は、金属板取付用ボルト（図示せず）により下ケース１６に螺合接続される。そのため、下ケース１６には、この金属板取付用ボルトの雄ネジ部が挿通される金属板取付用孔３９が複数形成されている。また、後に詳説するように金属板２２には、導通柱４０が突出形成されている。この導通柱４０を、下ケース１６を貫通させて筐体１２の内部に進出させるために、下ケース１６には導通柱通過孔３８も形成されている。

図２に図示するように、この上ケース１４および下ケース１６で構成される筐体１２の内部には、上側基板１８および下側基板２０が積層配置される。上側基板１８および下側基板２０は、いずれも、複数の電子素子が配された回路基板である。また、各基板１８，２０の所定位置には、導電材料（金属など）を塗布することにより形成されたアースパターン１９，２１が複数設けられており、このアースパターン１９，２１を何らかのアース部材に電気的に接続することで基板１８，２０の接地が確保されている。この接地確保、および、各基板１８，２０の位置固定のために、本実施形態では、各アースパターン１９，２１の略中央に、貫通孔（図示せず）を形成している。そして、この貫通孔に挿通される締結ボルト６０，６２を用いて、各基板１８，２０を導通柱４０または連結金具２６に締結し、各基板１８，２０の位置固定と接地確保を実現しているが、これについては後に詳説する。

ところで、本実施形態において、上側基板１８は、下側基板２０に対して傾斜して配置される。具体的には、本実施形態のコントローラ１０は、底面に対して上面が傾斜した形状となっており、上側基板１８はコントローラ１０の上面に略平行に、下側基板２０はコントローラ１０の底面に略平行に配置されている。また、各基板１８，２０の底面からは、当該基板１８，２０に配置された電子素子の足部（端子：図示せず）が突出している。各基板１８，２０は、この電子素子の足部が、当該基板１８，２０の下側に配された他部材（上側基板１８からみて下側基板２０、下側基板２０からみて下ケース１６）に干渉しない程度の距離を保って配置される。

次に、金属板２２について説明する。図５は、金属板２２の上面およびＤ−Ｄ断面図である。金属板２２は、導電材料からなる板材である。この金属板２２は、筐体１２の内部から挿し込まれる金属板取付用ボルト（図示せず）により下ケース１６の底面に螺合締結される。そのため、金属板２２の所定位置には、金属板取付用ボルトが螺合される金属板取付用雌ネジ４２が形成されている。

また、既述したとおり、この金属板２２には、下ケース１６を貫通して筐体１２の内部に達する導通柱４０も複数形成されている。この導通柱４０は、金属板２２と同じ導電材料からなる。導通柱４０の上面には、導通用雌ネジ４０ａが形成されており、この導通用雌ネジ４０ａに下側基板２０を螺合締結する下側締結ボルト６０（図２参照）が螺合される。なお、この複数の導通柱４０は、下側基板２０に形成された締結孔に対応する位置に形成されている。

下側基板２０の位置を固定する際には、この複数の導通柱４０の上に下側基板２０の締結孔が重なるように下側基板２０を載置し、その状態で導電材料からなる下側締結ボルト６０で下側基板２０を導通柱４０に締め付ける。これにより、下側基板２０は導通柱４０に固着され、その位置固定が図られる。つまり、導通柱４０を含めた金属板２２は、下側基板２０の位置を固定する固定部材として機能する。なお、本実施形態では、下側基板２０とともに連結金具２６も、下側締結ボルト６０で導通柱４０に締め付ける。

また、下側締結ボルト６０および連結金具２６は、いずれも導電性材料からなる。したがって、下側基板２０のアースパターン２１は、連結金具２６、下側締結ボルト６０、導通柱４０を介して、金属板２２に電気的に接続されることになる。この電気的接続により下側基板２０の接地が確保される。つまり、金属板２２は、下側基板２０の接地を確保するためのアース部材としても機能する。

さらに、筐体１２の底面に貼着された金属板２２は、回路基板１８，２０の片面を完全に覆うことになる。かかる回路基板１８，２０の片面を覆う金属板２２により、回路基板１８，２０から放出、および、外部から回路基板１８，２０に向かう電磁ノイズは、いずれも、遮蔽されることになる。つまり、本実施形態において、金属板２２は、電磁ノイズを遮蔽するシールド部材としても機能する。

金属板２２の底面には、ゴムシート２４が貼着される（図２参照）。ゴムシート２４は、ゴムからなるシート状の部材である。このゴムシート２４は、金属板２２に対応した形状をしており、金属板２２を完全に覆うことができる。そして、このゴムシート２４で金属板２２が覆われることにより、コントローラ１０の滑りが低減され、また、意匠性の向上が図られる。なお、本実施形態では、このゴムシート２４を通常のゴム（弾性材料）から形成しているが、導電性を備えた導電性ゴムから形成してもよい。ゴムシート２４の材料を、導電性ゴムとすることで、当該ゴムシート２４も電磁ノイズを遮蔽するシールド部材として機能することができ、電磁ノイズの遮蔽効果をさらに向上することができる。

次に、下側基板２０と上側基板１８とを連結する連結金具２６について説明する。図６（ａ），図６（ｂ）は、二種類の連結金具２６の斜視図である。連結金具２６は、導電性材料からなる板金部材である。この連結金具２６は、平板状のベース部５２の四隅近傍から延びる四つの小片５４，５６を、当該ベース部５２に対して略９０度に折り曲げた形状である。なお、図６（ａ），（ｂ）に図示するように、小片５４，５６の折り曲げ方向は、全て同じであってもよいし、異なってもよい。

四つの小片５４，５６のうち、ベース部５２の下端から伸びる二つの小片５４は、下側基板２０に接続される下側接続部５４となる。また、ベース部５２の上端から延びる二つの小片５６は、上側基板１８に接続される上側接続部５６となる。そして、この下側接続部５４および上側接続部５６を接続するベース部５２の高さにより、上側基板１８と下側基板２０との間隙量が規制される。なお、本実施形態では、上側基板１８は下側基板２０に対して傾斜しており、両基板間の間隙量は徐々に変化している。したがって、ベース部５２も、その高さが徐々に変化する形状となっている。

下側接続部５４には、既述した下側締結ボルト６０が挿通される下側基板用貫通孔５４ａが形成されている。そして、この下側接続部５４が、下側基板２０とともに、下側締結ボルト６０により導通柱４０に螺合締結されることにより、当該連結金具２６が下側基板２０に対して位置固定される。

また、上側接続部５６には、導電材料からなる上側締結ボルト６２（図２参照）が螺合される上側基板用雌ネジ５６ａが形成されている。そして、上側締結ボルト６２が、上側基板１８の導通孔を通過して、この上側基板用雌ネジ５６ａに螺合されることにより、上側基板１８が連結金具２６に螺合締結される。このとき、上側接続部５６は、導電材料からなる上側締結ボルト６２を介して、上側基板１８のアースパターン１９に電気的に接続されることになる。そして、既述したとおり、下側基板２０のアースパターン２１は、下側締結ボルト６０および導通柱４０を介して、筐体１２底面に貼着された金属板２２に電気的に接続されている。したがって、当然ながら、上側基板１８のアースパターン１９も、この下側基板２０のアースパターン２１を介して金属板２２に電気的に接続されることになる。

以上の説明から明らかなとおり、本実施形態では、連結金具２６、締結ボルト６０，６２および導通柱４０により、二つの回路基板１８，２０の位置を固定するとともに、両基板１８，２０のアースパターン１９，２１を金属板２２に電気的に接続している。また、金属板２２により両基板１８，２０を電磁ノイズから遮蔽している。

ところで、以上の説明から明らかなとおり、本実施形態では、金属板２２を下ケース１６の底面、換言すれば、筐体１２の外側に配置している（図２参照）。これは、回路基板１８，２０の接地や電磁ノイズの遮蔽性を確保しつつ、コントローラ１０の更なる薄型化を可能にするためである。

すなわち、従来、金属板などのシールド部材を備えた電子機器の多くは、筐体１２の内部に当該シールド部材を配置していた。しかし、この場合、シールド部材と回路基板との間隙を十分に確保する必要があり、機器の薄型化を困難にしていた。例えば、本実施形態において、金属板２２を筐体１２の内部に配置した場合、具体的には、下ケース１６の底面ではなく上面に金属板２２を装着した場合を想定する。この場合、金属板２２と下側基板２０との間に絶縁部材が介在しなくなる。そのため、下側基板２０の裏面から突出する電子素子の足部（端子）が金属板２２に接触し、ショート等の問題を招く恐れがある。かかる問題を防止するためには、下側基板２０と金属板２２との間に十分な大きさの間隙を確保する必要がある。特に、コントローラ１０のように、ユーザのスイッチ操作時の力が基板１８，２０に作用する機器の場合、当該スイッチ操作の力により基板１８，２０が撓む場合がある。そのため、下側基板２０と金属板２２との間に、この撓み量も考慮した大きな間隙を確保しなければならない。しかし、当然ながら、かかる大きな間隙の確保は、コントローラ１０全体の厚みを増加させてしまう。

そこで、本実施形態では、金属板２２を筐体１２の外側に配置している。この場合、金属板２２と下側基板２０との間には絶縁性材料である下ケース１６が介在することになる。その結果、下側基板２０と金属板２２との間隙（基板と下カバーとの間隙）が小さくても、電子素子の足部が金属板２２に電気的に接触する恐れはない。つまり、金属板２２を筐体１２の外側に装着する構成とすることで、下側基板２０と金属板２２との間隙を大幅に低減することが可能となり、接地や電磁ノイズの遮蔽性を確保しつつコントローラ１０全体を薄型化できる。

また、本実施形態では、金属板２２を、下ケース１６の底面に貼着することにより、筐体１２の剛性を向上している。すなわち、コントローラ１０を薄型化するためには、筐体１２の肉厚も低減することが要求されるが、基本的に低剛性の樹脂からなる筐体１２を肉薄とした場合、筐体１２全体としての剛性が大幅に低下するという問題がる。しかし、本実施形態のように、基本的に高剛性の金属材料からなる金属板２２を、筐体１２の底面に貼着することにより、筐体１２の肉厚を低減しても、十分な剛性を確保することができる。すなわち、本実施形態において金属板２２は、アース部材や遮蔽部材、下側基板２０を位置固定する固定部材として機能するだけでなく、筐体１２の剛性を補強する補強部材としても機能している。

次に、このコントローラ１０の組み立て作業について簡単に説明する。コントローラ１０を組み立てる際には、予め、下ケース１６の底面に金属板２２およびゴムシート２４を貼着し、導通柱４０を下ケース１６に貫通させておく。

次に、この下ケース１６に貫通された複数の導通柱４０の上に、所定の電子素子が配置された下側基板２０を載置する。このとき、下側基板２０のアースパターン２１の略中央に形成された導通孔は、導通柱４０に形成された導通用雌ネジ４０ａの真上に位置させる。さらに、この導通柱４０の上に載置された下側基板２０の上に連結金具２６を載置する。このとき、連結金具２６の下側基板用貫通孔５４ａは、下側基板２０の導通孔の真上に位置させる。そして、金属材料からなる下側締結ボルト６０を、上側から下側基板用貫通孔５４ａおよび導通孔に挿し込み、導通用雌ネジ４０ａに螺合する。これにより、下側基板２０および連結金具２６は導通柱４０に固着される。また、下側基板２０のアースパターン２１は導通柱４０等を介して金属板２２に電気的に接続され、下側基板２０の接地が確保される。

続いて、下側基板２０に螺合締結された連結金具２６の上側接続部５６の上に、上側基板１８を載置する。このとき、上側基板１８のアースパターン１９の略中央に形成された導通孔は、連結金具２６に形成された上側基板用雌ネジ５６ａの真上に位置させる。そして、金属材料からなる上側締結ボルト６２を、上側から導通孔に挿し込み、上側基板用雌ネジ５６ａに螺合する。これにより、上側基板１８は、連結金具２６に固着される。また、上側基板１８のアースパターン１９は、当該連結金具２６や下側基板２０のアースパターン１９などを介して、金属板２２に電気的に接続され、上側基板１８の接地が確保される。

下側基板２０および上側基板１８がそれぞれ位置固定されれば、上側から上ケース１４を被せ、下ケース１６と嵌めあわせる。そして、最後に、上ケース１４のスイッチ孔３０から突出するスイッチ素子を所定のスイッチカバーで覆えば、コントローラ１０の組み立て作業は終了となる。

以上の説明から明らかなとおり、本実施形態では、下側から順に（すなわち、下ケース１６、下側基板２０、上側基板１８、上ケース１４の順）、部材を載置し、固定していくことにより組み立てられている。したがって、組み立て作業の途中で、コントローラ１０を反転させる必要がなく、簡易に組み立てることができる。また、本実施形態では、基板１８，２０の位置固定と接地確保とを同時に行っているため、部品点数を低減でき、組み立て作業をより効率的に行うことができる。

なお、本実施形態では、回路基板が二つの電子機器を例に説明しているが、回路基板が一つであってもよい。また、回路基板が三つ以上の電子機器でも、連結金具の数を増やすことで対応することができる。また、上記説明で示した金属板や導通柱、連結金具の形状等は一例であり、金属板が筐体の外表面に貼着されているのであれば、当然、他の形状であってもよい。

本発明の実施形態である音響装置用のコントローラの上面図および背面図である。 図１におけるＡ−Ａ断面図である。 上ケースの上面図およびＢ−Ｂ断面図である。 下ケースの上面図およびＣ−Ｃ断面図である。 金属板の上面図およびＤ−Ｄ断面図である。 二種類の連結金具の斜視図である。

符号の説明

１０ コントローラ、１２ 筐体、１４ 上ケース、１６ 下ケース、１８，２０ 回路基板、１９，２１ アースパターン、２２ 金属板、２４ ゴムシート、２６ 連結金具、３０ スイッチ孔、３２ 導光孔、３４ 上側支柱、３６ 下側支柱、３７ 収容凹部、３８ 導通柱通過孔、４０ 導通柱、４０ａ 導通用雌ネジ、５４ 下側接続部、５６ 上側接続部。

Claims (8)

1. 絶縁材料からなる筐体の内部に回路基板が内蔵された電子機器であって、
   前記筐体の外表面の一部に貼着された金属板と、
   導電性材料からなり、前記金属板から前記筐体内部に突出して前記回路基板のアースパターンに電気的に接続される導通部材と、
   を備えることを特徴とする電子機器。
2. 請求項１に記載の電子機器であって、
   前記導通部材は、前記回路基板を支持できる程度の剛性を備えており、
   前記回路基板は、前記導通部材に電気的かつ物理的に接続されることで接地確保されるとともに筐体内部における位置が固定されることを特徴とする電子機器。
3. 請求項２に記載の電子機器であって、
   前記導通部材は、金属板から突出形成され、その上面に雌ネジが形成された柱状部材であり、
   前記導通部材と回路基板のアースパターンは、導電性材料からなるとともに前記雌ネジに螺合される雄ネジにより電気的かつ物理的に接続されることを特徴とする電子機器。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載の電子機器であって、
   前記筐体の外表面には、前記金属板を収容する収容凹部が設けられており、
   前記金属板は、前記収容凹部に収容された状態で貼着されることを特徴とする電子機器。
5. 請求項１または４に記載の電子機器であって、さらに、
   前記筐体に貼着された金属板のうち外部に露出する面を覆うゴムシートを備えることを特徴とする電子機器。
6. 請求項５に記載の電子機器であって、
   前記ゴムシートは、導電性を備えた導電性ゴムからなることを特徴とする電子機器。
7. 請求項１から６のいずれか１項に記載の電子機器であって、
   前記回路基板が複数設けられている場合には、さらに、
   導電性材料からなり、前記複数の回路基板それぞれのアースパターンを互いに電気的に接続する連結金具を備えることを特徴とする電子機器。
8. 請求項７に記載の電子機器であって、
   前記連結金具は、回路基板を支持できる程度の剛性を備えており、
   前記連結金具に接続された回路基板は、当該連結金具を介して他の回路基板に電気的かつ物理的に接続されることで接地確保されるとともに筐体内部における位置が固定されることを特徴とする電子機器。

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