JP2012033789A - 電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】差動伝送を行うプリント配線板において信号品質を比較的単純な構成で維持すること
【解決手段】第１の辺２０ａと第２の辺２０ｂとを有して変換ＩＣ３０を実装するプリント配線板２０を有する電子機器において、変換ＩＣ３０は、そこから第１の辺に向かって延びる差動伝送線４１に接続された端子３５と、そこから第２の辺に向かって延びる差動伝送線４２に接続された端子３６と、を有する。これらの端子は変換ＩＣの対向する二辺に配置され、変換ＩＣは端子３５を介して撮像素子３１と差動伝送を行い、端子３６を介してシステム制御ＩＣと差動伝送を行う。端子３５が第１の辺２０ａに対して傾き、端子３６が第２の辺２０ｂに対して傾くように、変換ＩＣ３０をプリント配線板２０に実装する。
【選択図】図５

Description

本発明は、電子機器に関する。

特許文献１は、一対の信号線の電圧の和が一定である差動伝送回路基板において、一対の信号線を線対称に配置し、これによって一対の信号の電気的対称性を保持し、信号の品質低下やノイズの放射を防止することを提案している。

特開平１１−１８６６７４号公報

しかしながら、複数の差動伝送線に接続されるＩＣを用いた場合に、特許文献１が提案するように、全ての信号線を線対称に配線することは困難である。また、差動伝送線が配線されているプリント配線板では、差動伝送線と隣接する配線層はグランド（接地）パターンを配置する必要があるため、差動伝送線と隣接する、例えば差動伝送線の裏側は他の信号線が配線できない領域となる。このため、差動伝送線をプリント配線板の内層で配線した場合、差動伝送線の配線面積が大きいと、差動伝送線に隣接する表層の部分にグランドパターンを設けねばならず、表層の部品配置や信号線の配置に大きな影響を及ぼしてしまう。

そこで、本発明は、差動伝送を行うプリント配線板において信号品質を比較的単純な構成で維持することが可能な電子機器を提供することを例示的な目的とする。

本発明の電子機器は、差動伝送を行う第１の端子と前記第１の端子と対向する位置に配置され、差動伝送を行う第２の端子を有するＩＣと、第１の辺と前記第１の辺と交差する第２の辺とを有し、前記ＩＣが実装されるプリント配線板とを備える電子機器であって、前記プリント配線板には、前記ＩＣの前記第１の端子から前記第１の辺に向かって延びる第１の信号線と、前記ＩＣの前記第２の端子から前記第２の辺に向かって延びる第１の信号線が配線され、前記ＩＣの前記第１の端子が前記プリント配線板の前記第１の辺に対して傾き、前記ＩＣの前記第２の端子が前記プリント配線板の前記第２の辺に対して傾くように、前記ＩＣを前記プリント配線板に実装することを特徴とする。

本発明によれば、差動伝送を行うプリント配線板において信号品質を比較的単純な構成で維持することが可能な電子機器を提供することができる。

デジタルカメラの部分分解斜視図である。 図１に示すデジタルカメラの断面図である。 図１に示すプリント配線板の平面図である。 図１に示す別のプリント配線板の平面図である。 図４に示すプリント配線板の分解斜視図である。 図４に示すプリント配線板の配線図である。 変換ＩＣの配置による差動伝送線のパターンを比較した配線図である。

図１は、本実施例のデジタルカメラ（電子機器、撮像装置）の部分分解斜視図である。本実施例のデジタルカメラは、電子部品であるカメラアッセンブリを収納する筺体を構成する前カバー２と不図示の後カバーと横カバー６を有する。カメラアッセンブリは、鏡筒ユニット５、シャーシ８、及び、プリント配線板１０、２０を有する。

図２は、鏡筒ユニット５が繰り出し状態のカメラ本体に対し、光学中心にカメラを水平に切った断面図である。鏡筒ユニット５は撮影光学系を内蔵し、カメラ前面から入射した光は複数のレンズ群を通過してプリズム９に到達し、プリズム９に到達した光は、プリズム９により９０度横に折り曲げられて撮像素子（第１の電子部品）３１へ結像される。撮像素子３１はプリント配線板２０に実装され、被写体からの光（光学像）を光電変換する。撮像素子３１はカメラの入射光の光軸に平行な面に配置され、撮像素子３１に結像する像はプリズム９により横に折り曲げられるため、像の左右が反転している。

横カバー６は、カメラ本体の側面を覆い、ストラップベース７が突出する穴６ａを有する。ストラップベース７は金属製のシャーシ８に固定されている。

図３はプリント配線板１０の平面図であり、図３（ａ）は前面側を、図３（ｂ）は背面側を示している。プリント配線板１０は、８層の硬質のプリント配線板であり、前面側にプリント配線板２０と接続するための基板対基板コネクタ１１、１２が配置され、背面側にデジタルカメラの各部の動作を制御するシステム制御を行うシステム制御ＩＣ１３が実装されている。システム制御ＩＣ１３は、プリント配線板１０とは別のプリント配線板２０に搭載される変換ＩＣ３０と差動伝送により信号伝達を行なう電子部品である。

ここで、差動伝送は、一対の信号線を使ってデータを伝送し、対をなす２本の信号線にはそれぞれ逆位相の信号を伝送する方式である。差動伝送として、例えば、ＬＶＤＳ（Ｌｏｗ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｓｉｇｎａｌｉｎｇ）やＭＩＰＩ（Ｍｏｂｉｌｅ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）が知られている。インピーダンス制御された配線で差動伝送を行うことにより伝送される信号はノイズの影響を受けにくくなる。差動伝送では、正極信号用の配線と負極信号用の配線をグランドあるいは他の配線と間隔を保って配置され、配線長が等しいことが必要であるが、入出力部と端子の配置によってはこれが困難になると正極信号と負極信号の波形ズレや伝送速度の低下が発生する。

システム制御ＩＣ１３の端子１４は、差動伝送線（後述する図６に示す差動伝送線４２）が接続される端子部であり、基板対基板コネクタ１１の近傍に配置されている。システム制御ＩＣ１３の差動伝送線は基板対基板コネクタ１１を介してプリント配線板２０に接続されている。差動伝送線は信号品質を保つために配線長が短いほうが望ましいが、差動伝送線が配線される端子部を基板対基板コネクタ１１の近傍に配置することにより、差動伝送線の配線長を極力抑えることができる。

図４はプリント配線板２０の平面図であり、図４（ａ）は前面側を、図４（ｂ）は背面側を示している。プリント配線板２０は、第１の辺２０ａと第１の辺２０ａとは異なる第２の辺２０ｂを有する。本実施例では、第１の辺２０ａと第２の辺２０ｂとは直交（垂直）であるが、第１の辺２０ａと第２の辺２０ｂとは交差していればこれに限定されない。

プリント配線板２０は、カメラ前面にプリント配線板１０と並列してプリント配線板１０の少し前に配置され、第１の電子部品としての撮像素子３１を実装している。プリント配線板２０は、プリント配線板１０に対して垂直となる第１の基板部とプリント配線板１０に対して平行となるように折り曲げて組み立てる第２の基板部を有する。プリント配線板２０の第１の基板部には、撮像素子３１が実装され、プリント配線板２０の第２の基板部には、変換ＩＣ３０が実装される。

プリント配線板２０は、層構成が６層の硬質基板部２１〜２３と、層構成が２層のフレキシブル基板部２４、２５を有し、一対の信号線によって信号を伝送すると共に前記一対の信号線には逆位相の信号を伝送する差動伝送を行う。

硬質基板部（第２の基板部）２１の背面側には撮像素子３１が実装されている。

硬質基板部（第１の基板部）２２の前面側にはリフローによるハンダ付けによってプリント配線板２０に変換ＩＣ３０が実装されている。変換ＩＣ３０は、撮像素子３１とプリント配線板１０のシステム制御ＩＣ１３との中間に配置されるＩＣであり、通常の画像処理に加え撮像素子３１に取り込まれた画像を左右反転する処理や高精細のＨＤ動画を撮影する場合の画像処理を行う。

硬質基板部２２の背面側にはプリント配線板１０の基板対基板コネクタ１１と接続する基板対基板コネクタ（第２の電子部品）３２とＳＤカードが挿入されるＳＤカードスロット３３が実装されている。

硬質基板部２３の背面側にはプリント配線板１０の基板対基板コネクタ１２と接続する基板対基板コネクタ３４が実装されている。

フレキシブル基板部２４、２５は、硬質基板部２１〜２３の３層、４層を用いて構成している。そこで硬質基板部２１〜２３の３層、４層とフレキシブル基板部２４、２５は層間の信号を接続するためのスルーホールを用いずに連続して配線することが可能である。

ここで、基板対基板コネクタ３２、３４は硬質基板部２２と硬質基板部２３に分かれて配置されている。これは、プリント配線板１０と２０の配線数が多いため、１つの基板対基板コネクタで構成することが困難であるからである。

また、部品実装時には、部品をプリント配線板に配置するマウンタの位置精度やリフロー中の部品の挙動により、０．１〜０．１５ｍｍ程度の実装ズレが生じることがある。このため、２つの基板対基板コネクタ３２、３４をプリント配線板２０の同一硬質基板部に配置すると、実装ズレにより２つの基板対基板コネクタを嵌合させることが困難な場合が生じる。

そこで、本実施例は、硬質基板部２３をフレキシブル基板部２５を経由して配置することによって硬質基板部２３に実装された基板対基板コネクタ３４の位置に自由度を与えている。これにより、部品実装時に実装ズレが生じても、フレキシブル基板部２５により実装ズレを吸収し、２つの基板対基板コネクタ１１，１２との接続を可能としている。

また、変換ＩＣ３０は撮像素子３１とシステム制御ＩＣ１３のそれぞれと差動伝送により信号処理を行う。変換ＩＣ３０は、矩形形状を有し、パッケージ底面に格子状の端子を有する。変換ＩＣ３０は、撮像素子３１に接続された差動伝送線４１（図６に示す）に接続された端子（第１の端子）３５と、システム制御ＩＣ１３に接続された差動伝送線４２（図６に示す）に接続された端子（第２の端子）３６と、を有する。端子３５と３６は変換ＩＣ３０の対向する二辺に配置されている。

そして、変換ＩＣ３０は端子３５を介して差動伝送線（第１の信号線）４１に接続された撮像素子３１と差動伝送を行い、端子３６を介して差動伝送線（第２の信号線）４２に接続されたシステム制御ＩＣ１３または基板対基板コネクタ３２と差動伝送を行う。また、端子３５と３６が設けられる変換ＩＣ３０の二辺はいずれも第１の辺２０ａと第２の辺２０ｂと平行でも垂直でもなく傾くように変換ＩＣ３０はプリント配線板２０に配置されている。

撮像素子３１は、変換ＩＣ３０と同様にパッケージ底面に格子状の端子を有する。撮像素子３１は、第１の辺２０ａに平行な方向で第１の辺２０ａに最も近い辺に配置されて差動伝送線４１に接続された格子状の端子３７を有する。これにより、変換ＩＣ３０と撮像素子３１の差動伝送線４１の配線長を抑えて安定した差動伝送を行うことができる。

更に、基板対基板コネクタ３２は、変換ＩＣ３０から配線された差動伝送線と接続する端子３８を有している。基板対基板コネクタ３２と１１を嵌合させることにより、端子３８に接続された差動伝送線をプリント配線板１０に接続することができる。

次に、プリント配線板２０の配線方法について説明する。図５は前面側を基板の１層とした場合の１層、６層の部品配置および２層〜５層の差動伝送線の配線図であり、図６は１層から５層を重ねた状態の部品配置および差動伝送線の配線図である。

変換ＩＣ３０は、撮像素子３１とシステム制御ＩＣ１３に対しそれぞれ１００Ωにインピーダンス制御された差動伝送線に接続されている。即ち、変換ＩＣ３０は、撮像素子３１とは１１ペアの差動伝送線（第１の信号線）４１を介して接続され、システム制御ＩＣ１３とは８ペアの差動伝送線（第２の信号線）４２を介して接続されている。差動伝送線４１は変換ＩＣ３０から第１の辺２０ａに向かって延びてこれを横切っている。差動伝送線４２は変換ＩＣ３０から第２の辺２０ｂに向かって延びている。

撮像素子３１はカメラ側面に配置され、撮像素子３１が実装される硬質基板部２１と変換ＩＣ３０が実装される硬質基板部２２はフレキシブル基板部２４で接続されている。このため、撮像素子３１と変換ＩＣ３０との配線はフレキシブル基板部２４の３層、４層のいずれかを通って配線する必要がある。

撮像素子３１の差動伝送線の端子３７はフレキシブル基板部２４近傍に配置されており、撮像素子３１を出た信号はスルーホール５０ａ、５０ｂにより硬質基板部２１の３層まで配線される。３層まで配線された１１ペアの差動伝送線４１ａは所定のクリアランスを保ち硬質基板部２２に配線され、スルーホール５０ｃを介し２層まで配線される。２層に配線された差動伝送線４１ｂは所定のクリアランスを保ち変換ＩＣ３０におけるそれぞれの差動伝送線の端子３５直下でスルーホールにより１層に配線され変換ＩＣ３０の端子に接続される。

同様に、システム制御ＩＣ１３との差動伝送線の配線は、変換ＩＣ３０のシステム制御ＩＣ１３との差動伝送線の端子３６直下でスルーホールにより２層に配線されている。２層に配線された差動伝送線４２ａは、所定のクリアランスを保ちスルーホール５１ａにより３層まで配線される。３層まで配線された差動伝送線４１ｂは基板対基板コネクタ３２の端子近傍においてスルーホール５１ｂにより基板対基板コネクタ３２が実装された６層まで配線され、基板対基板コネクタ３２に接続される。基板対基板コネクタ３２に接続された差動伝送線は、プリント配線板１０に実装された基板対基板コネクタ１１を経由しプリント配線板１０に接続されシステム制御ＩＣ１３の差動伝送線の端子に接続される。

本実施例では第１の辺２０ａと第２の辺２０ｂは直交し、端子３５と３６が設けられた二辺のうちの一方は第１の辺２０ａと第２の辺２０ｂの一方に対して４５度傾いて配置されている。変換ＩＣ３０の端子３５、３６は対向した二辺に分かれて配置されているのに対し、撮像素子３１と基板対基板コネクタ３２は変換ＩＣ３０を経由して略Ｌ字状の配線となっている。

このため、変換ＩＣ３０を傾けずに撮像素子３１側に変換ＩＣ３０の撮像素子３１との差動伝送線の端子３５を向けた場合、撮像素子３１との配線は最短となり得るが、差動伝送線４２は大きく迂回することになる（図７（ａ））。一方、基板対基板コネクタ３２側に変換ＩＣ３０のシステム制御ＩＣ１３との差動伝送線の端子３６を向けた場合、撮像素子３１との差動伝送線４１が大きく迂回することになる。

本実施例における差動伝送線は、インピーダンス制御を行うため、２層の差動伝送線と投影上重なる１層の配線はグランドパターンが配線され、３層の差動伝送線と投影上重なる２層の配線はグランドパターンが配線されている。このため、２層の差動伝送線と投影上重なる領域には１層での部品は実装できず、３層の差動伝送線と投影上重なる部分は１層のみのパターン配線が可能な状態となり部品配置に大きな制約が生じる。そして、変換ＩＣの差動伝送線の端子３５、３６をどちらかの配線方向に向けた場合、もう一方の差動伝送線の配線が大きく迂回するため、１層における部品の配置制約が大きくなる。

また、大きく配線が迂回した場合、最短経路を通る差動ラインと迂回し最外周を通る差動伝送線の配線長に大きな差が生じることが想定される。差動伝送線は、各ペアそれぞれの配線長が等長であることが望ましく、配線長も短いほうがよい。このため、迂回形状が大きくなる方法では、インピーダンスに不整合が生じる場合や正極信号と負極信号の波形にズレが生じ、所望の伝送速度が得られない場合が考えられる。

一方、本実施例では、変換ＩＣ３０を４５度傾けることにより、差動伝送線が迂回する量を抑えることが可能であり、伝送速度の低下を防ぐとともに変換ＩＣ近傍における部品配置の制約を低減することが可能である（図７（ｂ））。

本実施例により、複数の差動伝送線が接続されるＩＣにおいて、差動インピーダンスの不整合による伝送品質を維持し、差動伝送線の面積の増大しても部品の実装効率が低下することを防止することが可能な電子機器を提供することができる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

本実施形態においては、屈曲（偏向）光学系を有した撮像ユニットを用いて説明したが、通常の光学系の撮像ユニットに対しても適用可能である。また、変換ＩＣとシステム制御ＩＣはそれぞれ別のプリント配線板に配置した場合について説明したが、同一プリント配線板上で配置されてもよく、変換ＩＣは撮像素子とシステム制御ＩＣ以外のＩＣにおいても適用可能である。また、本発明が適用可能な電子機器はデジタルカメラに限定されず、ＰＤＡ、ノート型ＰＣ、ゲーム機など他の電子機器を含む。

電子機器は電子的な処理の用途に適用することができる。

１３ システム制御ＩＣ（第２の電子部品）
２０ プリント配線板
２１ 硬質基板部（第２の基板部）
２２ 硬質基板部（第１の基板部）
２５ フレキシブル基板部
３０ 変換ＩＣ
３１ 撮像素子（第１の電子部品）
３２ 基板対基板コネクタ（第２の電子部品）
３５ （第１の）端子
３６ （第２の）端子
４１ 差動伝送線（第１の信号線）
４２ 差動伝送線（第２の信号線）

Claims (7)

1. 差動伝送を行う第１の端子と前記第１の端子と対向する位置に配置され、差動伝送を行う第２の端子を有するＩＣと、
   第１の辺と前記第１の辺と交差する第２の辺とを有し、前記ＩＣが実装されるプリント配線板とを備える電子機器であって、
   前記プリント配線板には、前記ＩＣの前記第１の端子から前記第１の辺に向かって延びる第１の信号線と、前記ＩＣの前記第２の端子から前記第２の辺に向かって延びる第１の信号線が配線され、
   前記ＩＣの前記第１の端子が前記プリント配線板の前記第１の辺に対して傾き、前記ＩＣの前記第２の端子が前記プリント配線板の前記第２の辺に対して傾くように、前記ＩＣを前記プリント配線板に実装することを特徴とする電子機器。
2. 前記第１の辺と前記第２の辺は互いに直交し、前記ＩＣの前記第１の端子が前記プリント配線板の前記第１の辺に対して４５度傾き、前記ＩＣの前記第２の端子が前記プリント配線板の前記第２の辺に対して４５度傾くように、前記ＩＣを前記プリント配線板に実装することを特徴とする請求項１に記載の電子機器。
3. 前記プリント配線板の前記第１の信号線と前記第２の信号線が配線される領域には、部品を実装しないことを特徴とする請求項１または２に記載の電子機器。
4. 前記電子機器は、前記第１の信号線によって前記ＩＣの前記第１の端子と接続される第１の電子部品をさらに備え、
   前記第１の電子部品は格子状の端子を有するとともに、前記格子状の端子のうち、前記プリント配線板の前記第１の辺に近い端子を前記第１の信号線に接続することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の電子機器。
5. 前記第１の電子部品は被写体からの光を光電変換する撮像素子であることを特徴とする請求項４に記載の電子機器。
6. 前記プリント配線板は、前記ＩＣが実装されている第１の基板部と、前記第１の電子部品が実装されている第２の基板部と、前記第１の基板部と前記第２の基板部とを接続するフレキシブル基板部とを有することを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一項に記載の電子機器。
7. 前記電子機器は、前記第２の信号線によって前記ＩＣの前記第２の端子と接続される第２の電子部品をさらに備え、
   前記第２の電子部品は、前記プリント配線板を別のプリント配線板と接続するための基板対基板コネクタであることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一項に記載の電子機器。