JP2015028992A - 回路基板の接続構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 安定した接地接続を提供することで、不要な電磁波ノイズを減少できる回路基板の接続構造を提供する。
【解決手段】 第１の回路基板１の実装面と第２の回路基板２の実装面とが異なる面上に設けられる回路基板の接続構造において、第２の回路基板２に実装される所定周期毎に駆動する駆動回路３と、駆動回路３を囲うようにして実装され第２の回路基板２の接地用パターン２１に接続するシールド部材７と、第１の回路基板１の接地用パターン１１とシールド部材７とを接触させる接地接続部材６と、を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、回路基板の接続構造に関し、特に、複数の回路基板を接続して用いる回路基板の接続構造に好適である。

従来の回路基板の接続構造は、例えば、特許文献１に開示されるものがある。この回路基板の接続構造は、回路基板と電気的に接続される回路基板接続コネクタであって、前記回路基板の側が挿入される挿入口を備えたコネクタ本体と、このコネクタ本体の内壁から、前記挿入口を介して当該コネクタ本体の外壁まで配設された、前記回路基板と電気的に接触するピンと、を備えたことを特徴とする回路基板接続コネクタである。

特開平９−８２４３２号公報

しかしながら、特許文献１記載の回路基板の接続構造は、回路基板に実装されたコネクタ同士だけの接続構成となっており、基板間のＧＮＤ接続（接地接続）は、コネクタ端子に割り当てられたＧＮＤ端子のみ接続されるものである。各回路基板に高速駆動ＩＣが実装され、高速制御を行った場合、コネクタ端子のＧＮＤ接続だけでは、基板間のＧＮＤ分離化の影響により、安定したＧＮＤ接続とはいえない。結果として双方の回路基板のＧＮＤパターンインピーダンスが高くなり、アンテナ化した回路基板は、高速駆動ＩＣから発生した高周波エネルギーを増幅させ、不要な電磁波ノイズが容易に発生するといった課題があった。

そこで本発明の目的は、上述した課題に着目し、安定した接地接続を提供することで、不要な電磁波ノイズを減少できる回路基板の接続構造を提供することにある。

本発明の回路基板の接続構造は、第１の回路基板の実装面と第２の回路基板の実装面とが異なる面上に設けられる回路基板の接続構造において、前記第２の回路基板に実装される所定周期毎に駆動する駆動回路と、前記駆動回路を囲うようにして実装され前記第２の回路基板の接地用パターンに接続するシールド部材と、前記第１の回路基板の接地用パターンと前記シールド部材とを接触させる接地接続部材と、を備える。

また、前記接地接続部材は、第１の回路基板の接地用パターンに半田接続される接続部と、前記シールド部材に接触する接触部と、前記接続部と前記接触部との間に弾性変形可能な変形部とを設けることを特徴とする。

また、前記第１の回路基板の実装面と前記第２の回路基板の実装面とが互いに略垂直になるように保持して収納するケースを備えることを特徴とする。

本発明は、複数の回路基板を接続して用いる回路基板の接続構造に関し、安定した接地接続を提供することで、不要な電磁波ノイズを減少できる。

本発明の実施の形態における回路基板の接続構造を一部断面にて示す図。 同上実施の形態における接地接続部材の固定状態を示す断面図。 同上実施の形態における接地接続部材の別例を示す図。 同上実施の形態における接地接続部材の別例を示す図。

以下、本発明が計器装置に適用された実施の形態について添付図面を用いて説明する。

計器装置には、筐体（ケース）内に、複数の回路基板を収納しており、回路基板は、図１に示すように、第１の回路基板１と、第２の回路基板２とが、垂直にして保持され、各回路基板１，２には、信号伝達用パターンや接地用パターン１１，２１などの銅箔パターンが印刷形成され、駆動回路３などの電子部品が実装されることで、液晶表示パネル４に各種車両情報の表示を行うための演算ができる。また、第１，第２の回路基板１，２は、互いに、基板接続部材５や接地接続部材６、シールド部材７を介して、電気的に接続されている。

第１の回路基板１は、ガラスエポキシ樹脂からなる基板に、銅箔パターンを形成したものである。この場合、第１の回路基板１は、硬質の多層回路基板を適用でき、表層に、信号伝達用パターンや接地用パターン１１が銅箔によって配線されている。また、第１の回路基板１には、マイクロコンピュータからなる制御回路１２が実装されており、この制御回路１２の実装箇所周辺にも、接地用パターン１１が設けられている。

また、第１の回路基板１には、液晶表示パネル４が図示しないＦＰＣ（可撓性配線板）を介して実装されており、駆動回路３が出力する画像信号に基づいて、車両情報を表示出力できる。なお、第１の回路基板１において液晶表示パネル４に対向するようにバックライトとなる発光ダイオードチップが実装されている。

第２の回路基板２は、第１の回路基板１と同様の材質のものを適用でき、第１の回路基板１の電子部品実装面に対して、実装面が略垂直になるように保持される。この場合、第１，第２の回路基板１，２は、図２に示す筐体８に複数の保持箇所で保持される。なお、筐体８は、計器装置の外装であり、合成樹脂材からなり、前記ビス止め用の孔や、第１，第２の回路基板１，２を囲う形状に成形される。また、第２の回路基板２にあっても第１の回路基板１と同様に信号伝達用パターンや接地用パターン２１が設けられる。

また、第２の回路基板２には、外部コネクタ２２が実装されており、外部コネクタ２２に接続される図示しないケーブルを介して入力される電源供給や車両情報に基づいて、第１の回路基板１の制御回路１２が所定のプログラムによる演算処理を実行し、駆動回路３を用いて液晶表示パネル４に車両情報を表示させたり、前記バックライトを駆動制御できる。接地用パターン２１は、外部コネクタ２２を介して計器装置外部に接地接続される。

また、第２の回路基板２には、駆動回路３を覆って囲むように設けられる金属製のシールド部材７が設けられる。シールド部材７は、筐体８に第２の回路基板２とシールド部材７の固定部７１とを介してビス７２を用いて固定することで、接地用パターン２１と通電して接続される。この場合、シールド部材７は、駆動回路３が発するノイズを遮蔽する作用がある。

駆動回路３は、発信回路よりも高周波で演算制御する駆動回路を適用でき、第１の回路基板１に実装される。なお、駆動回路３は、内部の制御動作で高速システムクロックを使用するＩＣで、ＱＦＰ（Ｑｕａｄ Ｆｌａｔ Ｐａｃｋａｇｅ）、ＢＧＡ（Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ）、ＳＯＰ（Ｓｍａｌｌ Ｏｕｔｌｉｎｅ Ｐａｃｋａｇｅ）、ＤＦＮ（Ｄｕａｌ Ｆｌａｔ Ｎｏ−ｌｅａｄｅｄ Ｐａｃｋａｇｅ）、ＱＦＮ（Ｑｕａｄ Ｆｌａｔ Ｎｏ−ｌｅａｄｅｄ Ｐａｃｋａｇｅ）等のパッケージからなるものが好適である。この場合、駆動回路３は、計器装置として液晶表示パネル４の表示像を生成するためのＧＤＣ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）からなる。

液晶表示パネル４は、車両情報を画像にて表示するためのＴＦＴ型の液晶表示素子を適用でき、駆動回路３からの駆動信号を入力して所望の画像を表示できる。液晶表示パネル４は、第１の回路基板１から所定間隔おいてＦＰＣを介して実装される。液晶表示パネル４や制御回路１２、駆動回路３は、車載バッテリからの電源供給によって駆動し、外部コネクタ２２や電源パターンなどの配線、電圧調整回路などを介して電源供給される。

基板接続部材５は、第１の回路基板１と第２の回路基板２とを電気的に接続する接続部材で基板接続用のコネクタ部材を適用できる。この場合、第１，第２の回路基板１，２にそれぞれ実装される基板接続部材５同士が複数のコネクタピンを介して摺動可能に接続し、第１，第２の回路基板１，２間で信号や電源のやりとりを行うことができる。また、基板接続部材５には、接地用のピンも設けられており、第１，第２の回路基板１，２の各接地用パターン１１，２１を接続している。

接地接続部材６は、例えば、金属材の平板を加工して適用でき、図２に示すように、制御回路１２周辺から連続的に延びる接地用パターン１１に半田接続される接続部６１と、シールド部材７に接触する接触部６２と、接続部６１と接触部６２との間に弾性変形可能な変形部６３とを設けることで、各部品の組み付け誤差を補間できるとともに、シールド部材７に押し当てるようにして通電接続することができる。

従って、第１，第２の回路基板２の各接地用パターン１１，２１をシールド部材７と接地接続部材６とを介して接続することができる。また、接地接続部材６の変形部６３によって、第１，第２の回路基板１，２の何れか一方が外力によって傾くなど変形した場合であっても、変形部６３の弾性変形によって接触部６２をシールド部材７に押し当てることで接続状態を保つことができる。また、接地接続部材６の変形によって一方の回路基板から他方の回路基板へ伝わる力を低減し、該外力による影響範囲を小さくできる。

接地接続部材６及びシールド部材７を介して、第１，第２の回路基板１，２を接続することによって、安定した接地接続を行うことができ、結果として第１，第２の回路基板１，２双方の接地用パターン間のインピーダンスを抑えて、不要な電磁波ノイズの発生を抑える効果がある。特に、ラジオ等で使用される周波数帯のノイズを減少できるため車載装置として好適である。

なお、接地接続部材は、接地用パターン１１，１２との接地面積を広く確保でき、金属材など導電率の高い部材が好適であり、例えば、図３に示すように、複数の屈曲箇所を有する変形部６３０を設ける接地接続部材６０を適用することもできる。この場合、接地接続６０は、接続部６１０と、接触部６２０との間に二箇所屈曲する変形部６３０を設けて変形し易いようにしている。

また、接地接続部材は、図４に示すように、リング状に形成された導電性弾性材（例えば、シリコーン）を用いたものも適用でき、上述実施の形態と同様の効果を得ることができる。この場合、接地接続部材６１は、半田接続可能な接続部６１１を有する金属材が、シールド部材７に接触する接触部６２１や弾性変形可能な変形部６３１を有する導電性弾性材を保持して設けられる。なお、図２〜図４に示す接続部材６，６０，６１は、いずれも同様の効果を得ることができ、第１，第２の回路基板１，２やシールド部材７の形状、配置するスペースによって適宜選択できる。

かかる計器装置は、第１の回路基板１の実装面と第２の回路基板２の実装面とが異なる面上に設けられる回路基板の接続構造において、第２の回路基板２に実装される所定周期毎に駆動する駆動回路３と、駆動回路３を囲うようにして実装され第２の回路基板２の接地用パターン２１に接続するシールド部材７と、第１の回路基板１の接地用パターン１１とシールド部材７とを接触させる接地接続部材６と、を備える。

従って、高周波駆動する駆動回路３が実装され、高速制御を行った場合、基板接続部材５の接地接続だけでなく、駆動回路３を囲うシールド部材７に接続する接地接続部材６によって、第１，第２の回路基板１，２間における安定した接地接続を提供することで、駆動回路３から発生した高周波エネルギーの増幅を抑え、不要な電磁波ノイズを減少できる回路基板の接続構造となる。

また、第１の回路基板１の実装面と第２の回路基板２の実装面とが互いに略垂直になるような場合であっても、一方の回路基板がアンテナ化してしまうことを抑止できる。さらに、例えば、車両の走行によって、上下振動が起きた場合であっても、変形部６３を設けた接地接続部材６によって、一方の回路基板の振動や変形を他方の回路基板へ伝播してしまうことを抑止できる。

接地接続部材６は、第１の回路基板１の接地用パターン１１に半田接続される接続部６１と、シールド部材７に接触する接触部６２と、接続部６１と接触部６２との間に弾性変形可能な変形部６３とを設けることによって、振動や変形が生じてもこれらを変形部６３によって吸収することで接地接続状態を確保できるため、例えば、銅箔パターンが剥がれるなどの可能性を低減でき、振動をともなう車両に搭載される場合であっても、信頼性の高い接地接続状態を保つことができる。

なお、本発明の回路基板の接続構造を上述した実施の形態の構成にて例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、他の構成においても、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の改良、並びに表示の変更が可能なことは勿論である。例えば、駆動回路３としてＧＤＣを適用したものを例に挙げて説明したが、所望の電圧を得るために所定周波数でオンオフのスイッチングを行うスイッチング電源回路を適用することもでき、高速なオンオフ切り換え時に発生するノイズに対して、上述した実施の形態と同様に効果を得ることができ好適である。

また、接地接続部材６は、第１の回路基板１に実装される他の電子部品と同時に実装でき簡易であるため、接続部６１が第１の回路基板１の接地用パターン１１に半田接続するものを例に挙げて説明したが、接地接続部材を第１の回路基板を介して筐体にビス止めすることで、第１の回路基板の接地用パターンと接地接続部材とが通電するように構成することもでき、第１の回路基板１に対してより強固に保持されるため、シールド部材と第１の回路基板の間隔が大きく大型の接地接続部材を必要とする場合や、弾性変形する変形量が大きい場合に有利である。

本発明は、複数の回路基板を接続して用いる回路基板の接続構造に関して、例えば、自動車やオートバイ、あるいは農業機械や建設機械を備えた移動体に搭載される車両用表示装置に適用できる。

１ 第１の回路基板
２ 第２の回路基板
１１，２１ 接地用パターン
３ 駆動回路
４ 液晶表示パネル
５ 基板接続部材
６ 接地接続部材
６１ 接続部
６２ 接触部
６３ 変形部
７ シールド部材

Claims (3)

1. 第１の回路基板の実装面と第２の回路基板の実装面とが異なる面上に設けられる回路基板の接続構造において、
   前記第２の回路基板に実装される所定周期毎に駆動する駆動回路と、
   前記駆動回路を囲うようにして実装され前記第２の回路基板の接地用パターンに接続するシールド部材と、
   前記第１の回路基板の接地用パターンと前記シールド部材とを接触させる接地接続部材と、を備えることを特徴とする回路基板の接続構造。
2. 前記接地接続部材は、第１の回路基板の接地用パターンに半田接続される接続部と、前記シールド部材に接触する接触部と、前記接続部と前記接触部との間に弾性変形可能な変形部とを設けることを特徴とする請求項１に記載の回路基板の接続構造。
3. 前記第１の回路基板の実装面と前記第２の回路基板の実装面とが互いに略垂直になるように保持して収納するケースを備えることを特徴とする請求項１に記載の回路基板の接続構造。

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