JP2015079911A - 電子装置 - Google Patents

Abstract

【課題】プリント基板の構成を変更することなくＥＭＩ対策を行うことのできる電子装置を提供する。
【解決手段】表示装置４において、金属板にて構成されたメインホルダ１０と保護カバー４０とにより構成される導電性ケース内には、プリント基板２０、３０が設けられており、保護カバー４０側に配置されるプリント基板３０のグランドパターン３１は、保護カバー４０に突設された突起部４４と容量結合される。このため、プリント基板３０の配線パターンやソルダレジストの形状を変更することなく、プリント基板３０にて発生した放射ノイズを保護カバー４０にて吸収することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子回路を構成するプリント基板を内蔵した電子装置に関する。

この種の電子装置においては、プリント基板に実装された電子部品や配線パターン等から妨害波となる電磁波が漏れ出し、外部の電子機器に影響を与えることがある。
そこで、この種の電子装置においては、プリント基板周囲に電波吸収シートを設けたり、プリント基板のグランドパターンを筐体若しくは筐体内面を覆う金属板に接続したりすることで、プリント基板から放射される電磁波を吸収するようにしている（例えば、特許文献１参照）。

つまり、プリント基板から放射される電磁波を電波吸収シートや筐体にて吸収することで、規定レベル以上の放射ノイズが電子装置から外部に漏れ出すのを防止している。

特開２００８−１７６５６７号公報

ところで、例えば、電子装置の仕様を変更する際、コスト低減のために、制御回路等を構成するプリント基板には既存のものを用い、制御対象となる電子部品や周辺装置、これらが組み付けられる筐体の大きさや形状、等を変更することがある。

この場合、プリント基板周囲の環境が変化することから、プリント基板の筐体側への接地位置等、プリント基板に対するＥＭＩ対策（ＥＭＩ：電磁妨害、Electro Magnetic Interference ）を変更しなければならないことがある。

しかし、プリント基板に対するＥＭＩ対策を変更するには、既存のプリント基板をそのまま利用することができず、プリント基板（延いては電子装置）のコストアップを招くことがある。

具体的には、例えば、既存のプリント基板に対し新たなＥＭＩ対策を行う場合、プリント基板には、ＥＭＩ対策のために筐体に接続すべき位置に電子部品が実装されていたり、半田付け防止のための樹脂皮膜（所謂ソルダレジスト）が形成されていることがある。

この場合、電子部品の位置をずらすためにプリント基板に形成する配線パターンの一部を変更するとか、ソルダレジストの一部を剥離する、といったことを行えばよいが、このような方法では、既存のプリント基板をそのまま利用することができず、プリント基板（延いては電子装置）のコストアップを招いてしまう。

本発明は、こうした問題に鑑みなされたものであり、プリント基板の構成を変更することなくＥＭＩ対策を行うことのできる電子装置を提供することを目的とする。

本発明の電子装置は、電子部品が実装されて所定の電子回路を構成するプリント基板と、このプリント基板を収納する導電性ケースとを備える。
そして、導電性ケースとプリント基板の接地面との間は、プリント基板の接地面に容量結合されて、プリント基板からの放射ノイズを導電性ケースへ導く接続手段が設けられている。

このため、本発明の電子装置によれば、プリント基板の接地面に、導電性部材を直接接続することなく、プリント基板からの放射ノイズを導電性ケースに導くことができるようになる。

よって、本発明の電子装置によれば、プリント基板に、導電性ケースへ接続するための接地用パターンを形成したり、その接地用パターンを露出させたりすることなく、ＥＭＩ対策を行うことが可能となる。

この結果、本発明によれば、導電性ケースの形状や大きさなど、仕様が異なる複数種類の電子装置間でプリント基板を共用できることになり、プリント基板の量産化を図り、プリント基板、延いては電子装置のコストを低減することができる。

実施形態の表示装置の構成を表す断面図である。 表示装置内のプリント基板を裏面側から見た状態を表す説明図である。 表示装置の裏面側に設けられる保護カバーの構成を表す説明図である。

以下に本発明の実施形態を図面と共に説明する。
なお、本発明は、下記の実施形態によって何ら限定して解釈されない。また、下記の実施形態の構成の一部を、課題を解決できる限りにおいて省略した態様も本発明の実施形態である。また、特許請求の範囲に記載した文言のみによって特定される発明の本質を逸脱しない限度において考え得るあらゆる態様も本発明の実施形態である。また、下記の実施形態の説明で用いる符号を特許請求の範囲にも適宜使用しているが、これは本発明の理解を容易にする目的で使用しており、本発明の技術的範囲を限定する意図ではない。

本実施形態の電子装置は、表示面にタッチパネルが積層された液晶表示パネル２を備えた車載用の表示装置４である。
図１に示すように、本実施形態の表示装置４は、表面側（図１における下方）に液晶表示パネル２を保持するためのパネル保持部１０ａが形成され、裏面側（図１における上方）に２枚のプリント基板２０、３０を収納するための基板収納部１０ｂが形成されたメインホルダ１０を備える。

メインホルダ１０は、金属板をプレス等で加工することにより構成されており、裏面側には、プリント基板２０を所定の間隔を空けて平行に配置するための基板ホルダ１２が複数分散して設けられている。なお、基板ホルダ１２は、メインホルダ１０と同様、金属板にて構成されている。

プリント基板２０は、電源回路、液晶表示パネル２に設けられたタッチパネルから操作信号を取り込む入力回路、及び、液晶表示パネル２に表示用の映像信号を出力する出力回路を構成している。

このため、プリント基板２０には、これら各回路を構成するための配線パターン及びグランドパターンが形成され、液晶表示パネル２とは反対側の裏面には、上記各回路を構成する電子部品２２が実装されている。また、液晶表示パネル２の裏面側には、車載バッテリやプリント基板３０等に接続するためのコネクタ２４も実装されている。

そして、プリント基板２０は、グランドパターンがメインホルダ１０と同電位となるよう、頭部に十字穴が形成された雄ねじ部品（以下、単にビスという）１４を介して基板ホルダ１２に固定されている。

なお、プリント基板２０の裏面には、電子部品２２やコネクタ２４を半田付けする部分と、基板ホルダ１２及びビス１４にて挟持される接地部２６を除いて、ソルダレジスト２８が施されている（図２参照）。

また、プリント基板２０の基板ホルダ１２への固定部分において、プリント基板２０の裏面側には、プリント基板３０を所定の間隔を空けて平行に配置するための基板ホルダ１６が配置されている。

そして、この基板ホルダ１６は、プリント基板２０と一緒に、ビス１４を介して基板ホルダ１２（延いてはメインホルダ１０）に固定されている。なお、この基板ホルダ１６も、メインホルダ１０及び基板ホルダ１２と同様、金属板にて構成されている。

次に、プリント基板３０は、車両に搭載されたナビゲーション装置やオーディオ装置に接続されて、液晶表示パネル２やセカンドディスプレイとなる他の表示パネルに表示すべき画像データを生成するメイン回路基板である。

このため、図２に示すように、プリント基板３０には、画像処理に必要な演算処理回路やメモリ回路等のＩＣチップ３２ａ、抵抗、コンデンサ等のチップ部品３２ｂ、カード型のフラッシュメモリ（例えばＳＤカード）を装着可能なカードソケット３２ｃ、等からなる各種電子部品を実装するための配線パターン及びグランドパターンが形成されると共に、これら各種電子部品が実装されている。

また、プリント基板３０の裏面側には、プリント基板２０、セカンドディスプレイ、ナビゲーション装置、オーディオ装置、車両外部に盗難等の異常信号を無線送信する送信機等、各種周辺機器に接続するためのコネクタ３４も実装されている。

そして、プリント基板３０は、プリント基板２０の裏面側に配置された基板ホルダ１６にビス１４を介して固定されることにより、プリント基板２０の裏面側に所定の間隔を空けて平行に配置されている。

また、プリント基板３０の裏面には、プリント基板２０と同様、上述した各種電子部品３２ａ〜３２ｃやコネクタ３４を半田付けする部分と、基板ホルダ１６及びビス１４にて挟持される接地部３６を除いて、ソルダレジスト３８が施されている。

このように、メインホルダ１０の基板収納部１０ｂには、基板ホルダ１２、１６を介して、プリント基板２０、３０が順に固定される。そして、基板収納部１０ｂの開口部には、プリント基板２０、３０を裏面側から覆うことで、プリント基板２０、３０を基板収納部１０ｂ内に収納して、外部から保護する保護カバー４０が嵌合される。

この保護カバー４０は、メインホルダ１０と共に、プリント基板２０、３０を収納する導電性ケースを構成するものであり、メインホルダ１０と同様、金属板をプレス等で加工することにより構成されている。

そして、保護カバー４０には、プリント基板３０の裏面側でソルダレジスト３８が形成されていない複数の接地部３６の一部（図２では、５箇所の接地部３６の内の下方３箇所）に当接されて、プリント基板３０と共に基板ホルダ１６にビス１４にて固定される固定部４２が突設されている。

なお、この固定部４２は、保護カバー４０を構成する金属板を、プリント基板３０側に凹ませることで、中心部分にビス１４を挿通するための孔を有する凹部４２ａを形成することにより、保護カバー４０に一体形成されている。

従って、本実施形態の表示装置４においては、
（１）まず、ビス１４を利用して、プリント基板２０及び基板ホルダ１６を、メインホルダ１０に設けられた基板ホルダ１２に固定し、
（２）次に、基板ホルダ１６の上にプリント基板３０を載せて、図２に示す上方の２箇所に配置された基板ホルダ１６に対し、プリント基板３０をビス１４にて固定し、
（３）その後、プリント基板３０の上から保護カバー４０を被せて、ビス１４でプリント基板３０を固定していない残りの基板ホルダ１６（図２に示す下方３箇所の基板ホルダ１６）と固定部４２との間にプリント基板３０の接地部３６を挟み、
（４）最後に、保護カバー４０の固定部４２に形成されている孔にビス１４を通して、保護カバー４０の外側から基板ホルダ１６にビス１４を固定する、
といった手順で、プリント基板２０、３０及び保護カバー４０をメインホルダ１０に固定することができる。

そして、プリント基板２０、３０は、メインホルダ１０と保護カバー４０とで囲まれることから、プリント基板２０、３０からの放射ノイズをこれら各部で遮断し、高レベルの放射ノイズが外部に漏洩するのを防止できる。

ところが、表示装置４を動作させて、表示装置４の外部に漏洩する放射ノイズを測定する所定のＥＭＩ試験を行ったところ、上記構成だけでは、カードソケット３２ｃの開口部分等から外部に漏洩する放射ノイズを、許容レベルまで低減することができなかった。

なお、これは、プリント基板３０において、図２に示す下方両端及び中央の３箇所は、固定部４２を介して保護カバー４０に接続されるが、図２に示す上方部分は保護カバー４０に接続されておらず、その部分で発生した放射ノイズを保護カバー４０に流すことができないためであると考えられる。

そこで、本実施形態の表示装置４においては、ＥＭＩ試験で所望の試験結果が得られるようにするため、プリント基板３０において保護カバー４０に直接接続されない周囲２箇所（図２に示す上方２箇所）を、プリント基板３０のグランドパターンと保護カバー４０との間を容量結合する容量結合部３７としている。

具体的には、図３に示すように、保護カバー４０において、保護カバー４０をプリント基板３０の上から被せた際に容量結合部３７に対向する位置に、プリント基板３０のグランドパターンと容量結合させる突起部４４を設けている。

なお、図３において、符号４６は、プリント基板２０、３０に設けられたコネクタ２４、３４に接続するための端子を挿入するための端子挿入孔を表し、符号４８は、冷却用のファンを装着するためのファン装着孔を表している。

従って、上記（１）〜（４）の手順で表示装置４を組み立てた際には、図１の拡大図に示すように、突起部４４とプリント基板３０のグランドパターン３１との間に間隙Ｄが形成され、この間隙Ｄにより、これら各部が容量結合されることになる。

このため、本実施形態の表示装置４においては、プリント基板３０にて発生した放射ノイズが、プリント基板３０の中央及び周囲４箇所に配置される固定部４２及び突起部４４を介して、保護カバー４０に流れることになる。よって、本実施形態によれば、表示装置４の周囲に漏洩する放射ノイズを、効率よく低減することが可能となる。

また、本実施形態の表示装置４においては、プリント基板３０においてソルダレジスト３８が形成された場所で、ＥＭＩ対策を行うために、保護カバー４０にプリント基板３０のグランドパターンと容量結合する突起部４４を形成している。

従って、本実施形態の表示装置４によれば、保護カバー４０に突起部４４を設けることで、プリント基板３０における導電体パターンやソルダレジストの形状を変更することなく、ＥＭＩ対策を行うことができる。

このため、本実施形態の表示装置４においては、仕様の異なる他の表示装置で利用されているプリント基板３０をそのまま利用し、他の表示装置との間でプリント基板３０を共用することができる。よって、本実施形態によれば、プリント基板３０の汎用性を高め、プリント基板３０を量産化することで、コストダウンを図ることができる。

次に、保護カバー４０に設けた突起部４４とプリント基板３０のグランドパターン３１との容量結合によって、放射ノイズを低減できることを確認するために、表示装置４を実際に作成し、表示装置４の周囲に漏洩する放射ノイズの信号レベルを測定するＥＭＩ試験を行った。

なお、このＥＭＩ試験では、保護カバー４０に、突起部４４として導電性のガスケットを設けた場合と、導電性のガスケットを設けない場合とで、表示装置４を動作させた際に表示装置４の周囲に発生する周波数９５０ＭＨｚの高周波信号の信号レベルを測定した。

その結果、ガスケットを設けない場合の高周波信号の信号レベルは、３６ｄＢμＶ／ｍとなり、ガスケットを設けた場合の高周波信号の信号レベルは、２７ｄＢμＶ／ｍとなった。

従って、保護カバー４０に突起部４４を設けた場合、保護カバー４０に突起部４４を設けない場合に比べて、放射ノイズを、約９ｄＢ低減できることがわかる。
なお、このＥＭＩ試験では、ガスケットがプリント基板３０に当接されるので、突起部４４とプリント基板３０のグランドパターン３１との間の間隙Ｄは、ソルダレジスト３８の厚み分となる。

次に、突起部４４による放射ノイズの低減効果は、突起部４４とプリント基板３０のグランドパターンとの結合容量によって変化し、突起部４４の先端をプリント基板３０表面のソルダレジスト３８に当接できない場合には、放射ノイズの低減効果も低下すると考えられる。

そこで、間隙Ｄが大きくなると、表示装置４の周囲に漏洩する高周波信号の信号レベルがどのように変化するのかを測定したところ、間隙Ｄを１．５ｍｍにしたときの高周波信号の信号レベルは、３３ｄＢμＶ／ｍとなり、間隙Ｄを大きくしても、放射ノイズの低減効果が得られることがわかった。

従って、電子装置に本発明を適用する際には、プリント基板の導電体パターンと容量結合する突起部の数や大きさ、突起部とプリント基板の導電体パターンとの間隔（間隙Ｄ）を、製品のばらつきを考慮して、電子装置から漏洩する放射ノイズが許容レベルに収まるように適宜設定すればよいことになる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内にて、種々の態様をとることができる。
例えば、上記実施形態では、プリント基板３０と容量結合する接続手段として、導電性ケースを構成している保護カバー４０に、突起部４４を設けるものとして説明したが、プリント基板３０においてソルダレジスト３８が形成された基板面に直接当接可能なガスケットを用いるようにしてもよい。

そして、このようにすれば、ガスケットの分だけ、ＥＭＩ対策のための部品点数が増加するものの、導電性ケースとプリント基板の導電体パターンとの間の間隙Ｄを、ソルダレジスト３８の厚み分に設定することができるので、導電性ケースに対し放射ノイズをより効率よく吸収させることができる。

また、上実施形態では、接続手段としての突起部４４が容量結合される導電体パターンは、プリント基板３０のグランドパターンであるものとして説明したが、突起部４４は、プリント基板３０に形成された配線パターンと容量結合するように配置してもよい。そして、このようにすれば、プリント基板３０の配線パターンに流れる不要な高周波信号を導電性ケースに吸収させることができる。

次に、上記実施形態では、導電性ケースを構成するメインホルダ１０及び保護カバー４０は、金属板にて構成されているものとして説明したが、これら各部は、導電性を有し、プリント基板からの放射ノイズを吸収（換言すれば遮断）できればよい。従って、導電性ケースとしては、例えば、導電性樹脂にて構成されていてもよく、或いは、非導電性の樹脂ケースに金属板を貼り付けたものであってもよい。

２…液晶表示パネル、４…表示装置、１０…メインホルダ、１０ａ…パネル保持部、１０ｂ…基板収納部、１２，１６…基板ホルダ、１４…ビス、２０…プリント基板、２２…電子部品、２４…コネクタ、２６…接地部、２８…ソルダレジスト、３０…プリント基板、３１…グランドパターン、３２ａ…ＩＣチップ、３２ｂ…チップ部品、３２ｃ…カードソケット、３４…コネクタ、３６…接地部、３７…容量結合部、３８…ソルダレジスト、４０…保護カバー、４２…固定部、４４…突起部。

Claims (4)

1. 電子部品が実装されて所定の電子回路を構成するプリント基板（３０）と、
   前記プリント基板を収納する導電性ケース（１０、４０）と、
   前記導電性ケースと前記プリント基板との間に配置され、前記プリント基板の導電体パターンに容量結合されて、前記プリント基板からの放射ノイズを前記導電性ケースへ導く接続手段（４４）と、
   を備えたことを特徴とする電子装置。
2. 前記接続手段は、前記導電性ケースに突設された突起部にて構成されていることを特徴とする請求項１に記載の電子装置。
3. 前記接続手段が容量結合される前記プリント基板の基板面には、半田付け防止のための樹脂皮膜（３８）が形成されており、前記接続手段は、該樹脂被膜を介して前記プリント基板の導電体パターンに容量結合されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電子装置。
4. 前記プリント基板には、前記接続手段に容量結合される導電体パターンとは異なる位置に、前記導電性ケースに直接接続するための接地部（３６）が複数分散配置されており、
   前記プリント基板からの放射ノイズは、前記接続手段を利用した前記導電性ケースへの容量結合と、前記接地部による前記導電性ケースへの直接接続とにより、低減されることを特徴とする請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の電子装置。