JP4362458B2 - 基板保持構造および、その構造で保持された基板を有する電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、電子機器における回路基板の保持構造と、該回路基板を有した電子機器に関する。特に、本発明に係わる電子機器は投写型表示装置であり、その投写型表示装置に用いられる画像表示素子としてデジタルマイクロミラーデバイス（以下、ＤＭＤと略す。）を有する投写型表示装置である。

電子機器においては複数の回路基板を用いることが多い。これら回路基板はフレキシブル基板（ＦＰＣ）、ワイヤー配線、コネクタなどの電気接続部品で電気的に接続されている。ところが、コネクタのような剛体で、回路基板同士を接続している場合、片方の回路基板のみに外力が加わると、回路基板同士を接続しているコネクタに力が加わり、コネクタ部の接触不良が発生する、あるいは、コネクタ部の破損が生じてしまい問題であった。そこで、回路基板をコネクタ部が外れない方向に押える基板押え、および該基板押えを支える支え具を設けることにより、振動や衝撃によって回路基板がずれないようにしてコネクタ部の接触不良や破損の発生を防止する技術が特許文献１により開示されている。

また、コネクタ部の接触不良や破損の発生を防ぐ別の技術としては、従来、図７に示すような基板保持構造がとられていた。図７を参照すると、例えば従来の投射型表示装置においては、第１基板１０１の上面に接続スペーサ１０２およびコネクタ１０３が固定されている。接続スペーサ１０２の上端には突起部１０２ａが一体成形されている。この接続スペーサ１０２に第２基板１０４が第１基板１０１と略平行に取り付けられるとともに、接続スペーサ１０２の突起部１０２ａが第２基板１０４を貫通している。さらに、第１基板１０１と第２基板１０４がコネクタ１０３で接続されている。また、ＲＧＢ端子やビデオ端子などの外部端子群１０５が、第１基板１０１と第２基板１０４の端に接続されている取り付け金具に固定されている。

外部端子群１０５に、例えばＲＧＢケーブルなどを差し込んだり、あるいは、引き抜いたりすると、ケーブル等の挿抜方向に力が加わる。しかし、その外力は第１基板１０１と第２基板１０４が連結されているので、両基板に同時に加わる。その結果、第１基板１０１と第２基板１０４は同時に動くので、コネクタ１０３には力はかからない。よって、外部端子群１０５に加わった外力により、コネクタ１０３の接触不良や破壊は生じない。
特開２００２−１１１２５４号公報

しかしながら、特許文献１に記載されている技術では、回路基板のコネクタ部とは反対側に基板押え及び支え具を配置するためのスペースを必要とするため、電子機器の小型化が困難である。また、筐体内に余分なスペースが無いほど密に部品が配置されている電子機器に対しては、基板押え及び支え具を配置するのは困難である。

また、図７に示した接続スペーサを用いた従来の基板保持方法は、コネクタで接続する回路基板同士が互いに平行に配置されている場合には比較的容易に実施できるが、接続する回路基板同士の大きさが大きく異なる場合や、回路基板同士を互いに垂直に取り付ける場合などは接続スペーサを配置できず、実施が困難であった。

例えば、画像表示素子としてＤＭＤが用いられている投写型表示装置の場合、ＤＭＤ基板はメイン基板と比較して非常に小さく、かつ、メイン基板に垂直方向に接続しなければならない構造であるので、図７に示した従来例のように、メイン基板とＤＭＤ基板に同時に外力を印加させられる接続スペーサを使用することができなかった。

そこで、画像表示素子としてＤＭＤが用いられている投写型表示装置の場合は、従来、図８に示すような基板保持構造がとられていた。図８によれば、ダイキャストで作製された金属製の光学エンジンベース２０１が機器の筐体底部に固定されており、光学エンジンベース２０１の垂直面にＤＭＤ基板２０２が強固に固定されている。ＤＭＤは電気部品であるとともに光学部品でもあるので、その配置には高精度が必要である。したがって、ＤＭＤ基板２０２は光学エンジンベース２０１に経時変化などで位置ずれが生じないように堅固に固定される。このＤＭＤ基板２０２にメイン基板２０３が垂直に配置され、ＤＭＤ基板２０２とメイン基板２０３がコネクタ２０４で接続されている。メイン基板２０３は第１ネジ２０５で光学エンジンベース２０１に頑丈に固定され、第２ネジ２０６で他の金属プレートに固定されている。さらに、メイン基板２０３には、ＲＧＢ端子やビデオ端子などの外部端子群２０７が設けられている。

しかしながら、図８に示した構造では、コネクタ部の接触不良や破損が発生する懸念があった。その理由を説明する。

外部端子群２０７に、例えばＲＧＢケーブルなどを差し込んだり、あるいは、引き抜いたりすると、ケーブル等の挿抜方向に力が加わる。その時、メイン基板２０３の第１ネジ２０５で光学エンジンベース２０１に頑丈に固定された部分を支点とし、メイン基板２０３をその平面内で回転させるような力が働く。このとき、メイン基板２０３の第２ネジ２０６を使用した部分が光学エンジンベースのように剛体ではない金属プレートに固定されているため、上記の支点を中心に動く場合がある。この場合、メイン基板２０３とＤＭＤ基板２０２との電気的な接続部であるコネクタ２０４に力が加わるので、コネクタ部の接触不良あるいは破損が生じる虞があった。

そこで、本発明の目的は、上述した従来技術の問題点に鑑み、回路基板同士を連結するコネクタ部が外力の影響を受けない基板保持構造および、その構造を有した電子機器を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明は、第１の基板と第２の基板を有する電子機器の基板保持構造であって、電子機器の筐体に固定部材が接続されている。第１の基板には外部端子を着脱自在な出入力端子が設けられている。第２の基板が固定部材に固定されている。第１の基板と第２の基板とは構造体（例えばコネクタ）を介して電気的に接続されている。そして、第１の基板が固定部材と２箇所以上で固定されている。また、第１の基板と第２の基板とは略直交している。固定部材は剛体のブロックからなる。

このような構造では、第１の基板を固定部材と２箇所以上で固定しているので、第１の基板に設けられた出入力端子に対して外部端子を着脱する時に第１の基板に外力が加わっても第１の基板は固定部材に対して回転することがない。その結果、固定部材に対して固定的に接続されている第１の基板と第２の基板との間に設けられた構造体に力集中が生じず、接続状態が変化することはない。

また、別の発明は、上記の発明とは一部が異なる基板保持構造である。すなわち、固定部材が突起物を有しており、第１の基板は固定部材と１箇所以上で固定され、かつその突起物にも係合している。この構造では、第１の基板を固定部材と１箇所以上で固定し、かつ突起物にも係合させているので、第１の基板に設けられた出入力端子に対して外部端子を着脱する時に第１の基板に外力が加わっても第１の基板は固定部材に対して回転することがない。その結果、固定部材に対して固定的に接続されている第１の基板と第２の基板との間に設けられた構造体に力集中が生じず、接続状態が変化することはない。

この場合、第１の基板には穴を有しており、突起物が当該穴に挿入される構造であることが望ましい。

本発明によれば、端子に外力が印加されても、その外力の影響を、第１の基板と第２の基板を接続する構造体（例えばコネクタ）が受けない構造になっているので、接続構造体の機能低下や破損といった問題が発生しない。これにより、信頼性が向上した電子機器を提供することができる。

以下、本発明の具体的な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の実施形態による基板保持構造を有した電子機器の斜視図、図２は図１のメイン基板を上方にずらした斜視図である。本実施形態で挙げる電子機器はすべて投写型表示装置（いわゆるプロジェクター）であるが、本発明による基板保持構造は、投写型表示装置に限定されるものではなく一般の電子機器にも適用できる。

図１および図２において、メイン基板１は、ＲＧＢ端子、ビデオ端子、オーディオ端子などの外部端子群２を有している。さらに、メイン基板１には制御用ＬＳＩ、画像処理ＬＳＩ、画像素子制御ＬＳＩなど各種半導体素子も有している。ＤＭＤ基板３には画像表示素子であるデジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）を有している。メイン基板１には第１のコネクタ４が取り付けられており、また、ＤＭＤ基板３にも第２のコネクタ５が取り付けられている。メイン基板１とＤＭＤ基板３とは垂直に配置され、第１のコネクタ４と第２のコネクタ５とが噛合することにより両者は物理的に固定される。さらに、コネクタ４，５により両基板は電気的にも接続されている。また、ＤＭＤは電気部品であるとともに光学部品でもあるので、ＤＭＤを有しているＤＭＤ基板３は光学エンジンベース６に強固に固定されている。光学エンジンベース６はダイキャストによるマグネシウム製であり強固なブロック構造体であり、投写型表示装置の筐体底部に固定されている。

図３は図１に示した電子機器の上面図であり、本発明によって解決される問題を説明する為の図である。

図３において、メイン基板１上の外部端子群２には、さまざまなケーブルが装着および脱着される。このとき、外部端子群２に対して白抜き矢印の方向に力が加わるため、メイン基板１とＤＭＤ基板３（図２参照）とを接続しているコネクタ接続領域７に力が集中してしまう。その結果、コネクタ４，５（図２参照）同士の噛合状態に異常をきたす、あるいは、コネクタ４，５間の電気的な接触状態にも異常をきたす。このようなコネクタの接触不良は、ＤＭＤの異常動作やＤＭＤの動作停止など多くの不具合を引き起こす。さらには、コネクタの破壊も生じてしまうので問題である。

この問題を解決するために、メイン基板１とＤＭＤ基板３との連結力を強化し、コネクタ部に力が集中してもこの力に耐える構造をとる方法がある。この方法ではコネクタ部が大型化してしまい、基板の大型化、装置の重量化など弊害が多いので問題である。また、この方法は、両基板が平行に配置されている場合には比較的容易に実施できるが、図１に示される形態のように、ＤＭＤ基板３がメイン基板１に垂直に配置されている場合にはコネクタ接続領域を大きくとれないので実施困難である。

そこで、メイン基板１とＤＭＤ基板３を直接的に連結している箇所の強化ではなく、両者の連結状態を間接的に補強する構造を発明した。この構造は、図１に示される形態のように、ＤＭＤ基板３がメイン基板１に垂直に配置されている場合や両基板の大きさに大きな差異がある場合に適用できる。

両者の連結状態を間接的に補強するためには、両者をそれぞれ同じ構造体に連結し、この構造体を介して両者の連結を強化すればよい。このとき、両者を連結している構造体が変形するのは好ましくない。ところで、光学部品でもあるＤＭＤが取り付けられているＤＭＤ基板３は、光学エンジンベース６に固定されている。この光学エンジンベース６はダイキャストで作製されたマグネシウム製の構造体であるので剛体としては理想的である。よって、光学エンジンベース６をメイン基板１とＤＭＤ基板３との連結力を高める剛体として利用できる。つまり、メイン基板１を光学エンジンベース６に、２箇所以上で固定すればメイン基板１に外力を加えても、メイン基板１は動かないのでコネクタ部に力が集中することはない。また、メイン基板１を光学エンジンベース６に、１箇所以上で固定し、光学エンジンベース６の一部である突起物にメイン基板１の断面を接触させる構造をとることでも同様の効果が得られる。メイン基板１に力が加わるとメイン基板１は移動しようとするが、メイン基板１の断面が前記突起物と接触しているため、メイン基板１の動きが規制される。さらに、前記突起物とは他の場所でメイン基板１は光学エンジンベース６に固定されているので、メイン基板１が前記突起物に乗り上げて動いてしまうこともない。よって、メイン基板１が動いてしまうのを防止できるので、コネクタ部に力が集中することを回避できる。

さらに、本発明の基板保持構造について図４から図６を参照して詳細に説明する。

図４は図１に示した光学エンジンベースの、メイン基板を取り付ける取り付け部の概略拡大図、図５は図４に示した光学エンジンベースの基板取り付け部にメイン基板を固定した状態の概略拡大図、図６は図４に示した光学エンジンベースにメイン基板およびＤＭＤ基板が固定された状態の側面図である。

ＤＭＤ基板３の一面には第２のコネクタ５およびヒートシンク８が半田付けされている。さらに、ＤＭＤ基板３の他面は光学エンジンベース６の垂直面に強固に取り付けられている。光学エンジンベース６の上面には、第１のネジ受け部９と、第２のネジ受け部１０と、円柱形状の突起物１１が設けられている。これらは光学エンジンベース６と一体成形されているので、光学エンジンベース６の一部である。図４の状態で、作業者または組立ロボットは、メイン基板１の第１のコネクタ４とＤＭＤ基板３の第２のコネクタ５が噛合するように位置合わせをしながら、メイン基板１の第１のコネクタ４をＤＭＤ基板３の第２のコネクタ５に対し上側から挿入してメイン基板１とＤＭＤ基板３とを連結する。メイン基板１には円形の穴１ａがあいており、この穴１ａに突起物１１が挿入される。突起物１１は、光学エンジンベース６の上面の所定の位置に設けられており、また、ＤＭＤ基板３は光学エンジンベース６の垂直面に高精度に固定されている。第２のコネクタ５はＤＭＤ基板３の所定の位置に半田付けされるので、第２のコネクタ５のＤＭＤ基板３での位置は正確に分かっている。よって、突起物１１を基準にして、第２のコネクタ５の位置が正確に分かる。同様に、メイン基板１の第１のコネクタ４の位置もメイン基板１上で正確に分かるので、メイン基板１の穴１ａの位置を第１のコネクタ４を基準に設けることが可能である。突起物１１と穴１ａとを合わせることによって、第１のコネクタ４と第２のコネクタ５の位置合わせが正確にできる。本実施形態のように、コネクタ４，５を用いて基板１，３同士を接続させるときにコネクタを目視できない場合はコネクタ同士を噛み合せる作業は難しい。しかし、本発明では、メイン基板１の穴１ａと光学エンジンベース６の突起物１１とを合わせるだけで、コネクタ４，５同士の位置も一致するので、コネクタ４，５同士の噛合は容易になる。

さらに、光学エンジンベース６には、第１のネジ受部９と第２のネジ受部１０があるので、これらのネジ受部９，１０を利用して、メイン基板１を金属ネジである第１のネジ１２と第２のネジ１３で光学エンジンベース６に固定している。このように、メイン基板１に対して１つの突起物１１を挿入させたことの他に、２箇所にネジ止めを実施したのはメイン基板１の光学エンジンベース６への固定をより強固にするためである。しかし、コネクタへの力集中を避ける目的においては、メイン基板１に対して既に１つの突起物１１が挿入されているので、光学エンジンベース６に対するメイン基板１のネジ止めは１箇所でも構わない。勿論、突起物１１を設けない場合はメイン基板１のネジ止めは少なくとも２箇所に必要である。

また、ＤＭＤ基板３は光学エンジンベース６にネジで固定されており、当該ネジを介してＤＭＤ基板３のグランド（ＧＮＤ）と光学エンジンベース６が電気的にも導通している。メイン基板１も同様に光学エンジンベース６にネジで固定されており、当該ネジを介してメイン基板１のグランドと光学エンジンベース６が電気的にも導通している。ＤＭＤから電気ノイズが多く発生し、このノイズの抑制のためには、ＤＭＤ基板３のグランドとメイン基板１のグランドとを光学エンジンベース６を介して最短距離で電気的に接続することが効果的である。つまり、第１のネジ受部９でメイン基板１のグランドを光学エンジンベース６と接続することが、ＤＭＤからのノイズを抑制する上で効果的に働く。したがって、コネクタへの力集中を防止するための、光学エンジンベース６へのメイン基板１のネジ止めによる固定は、よりＤＭＤに近い箇所で行うことが望ましい。本実施形態の場合は、第１のネジ受部９がこれに相当している。

以上説明したように、本実施形態による基板保持構造によれば、機器筐体に強固に固定されている光学エンジンベース６にＤＭＤ基板３を固定し、メイン基板１とＤＭＤ基板３とをコネクタ４，５で連結し、メイン基板１を光学エンジンベース６にネジで２箇所以上固定しているので、メイン基板１に外力が加わってもメイン基板１は光学エンジンベース６に対して回転せず、メイン基板１の第１のコネクタ４とＤＭＤ基板３の第２のコネクタ５による連結部に力集中が生じない。

また、光学エンジンベース６にＤＭＤ基板３を固定し、メイン基板１とＤＭＤ基板３とをコネクタ４，５で連結し、光学エンジンベースに突起物１１を一体成形し、メイン基板１を光学エンジンベース６にネジで１箇所以上固定し、メイン基板１の断面を突起物１１と接触させているので、メイン基板１に外力が加わってもメイン基板１は動かず、コネクタ４，５に力集中が生じない。

本発明の実施形態による基板保持構造を有した電子機器の斜視図である。 図１のメイン基板を上方にずらした斜視図である。 図１の電子機器における外力印加方向と力集中領域となるコネクタ接続領域とを示した図である。 図１に示した光学エンジンベースの、メイン基板を取り付ける取り付け部の概略拡大図である。 図４に示した光学エンジンベースの基板取り付け部にメイン基板を固定した状態の概略拡大図である。 図４に示した光学エンジンベースにメイン基板およびＤＭＤ基板が固定された状態の側面図である。 従来の基板保持構造を有する投写型表示装置を示す図である。 従来の別の基板保持構造を有する投写型表示装置を示す図である。

符号の説明

１ メイン基板
１ａ 穴
２ 外部端子群
３ ＤＭＤ基板
４ 第１のコネクタ
５ 第２のコネクタ
６ 光学エンジンベース
７ コネクタ接続領域
８ ヒートシンク
９ 第１のネジ受け部
１０ 第２のネジ受け部
１１ 突起物
１２ 第１のネジ
１３ 第２のネジ

Claims (9)

1. 挿抜型の入出力端子が設けられた第１の基板と、
   前記第１の基板と構造体を介して電気的に接続される第２の基板と、
   基板を固定する固定部材と、を備えた電子機器の基板保持構造であって、
   前記第１の基板と前記第２の基板が略直交して配置され、
   前記第１の基板と前記第２の基板は共に一つの前記固定部材に固定されており、
   前記固定部材が剛体のブロックからなり、
   前記第１の基板は前記固定部材と２箇所以上で固定されていることを特徴とする基板保持構造。
2. 挿抜型の入出力端子が設けられた第１の基板と、
   前記第１の基板と構造体を介して電気的に接続される第２の基板と、
   基板を固定する固定部材と、を備えた電子機器の基板保持構造であって、
   前記第１の基板と前記第２の基板が略直交して配置され、
   前記第１の基板と前記第２の基板は共に一つの前記固定部材に固定されており、
   前記固定部材は突起物を有する剛体のブロックからなり、
   前記第１の基板は前記固定部材に固定され、かつ前記突起物にも係合していることを特徴とする基板保持構造。
3. 前記第１の基板は穴を有しており、前記突起物が当該穴に挿入されている請求項２記載の基板保持構造。
4. 前記第１の基板と前記第２の基板とが前記剛体を介して電気的に導通している請求項１又は２記載の基板保持構造。
5. 前記剛体は金属製のブロックである請求項１から４のいずれかに記載の基板保持構造。
6. 前記構造体はコネクタである請求項１から５のいずれかに記載の基板保持構造。
7. 請求項１から６のいずれかの基板保持構造によって保持された基板を有する電子機器。
8. 前記第１の基板は画像表示素子の制御回路を有し、
   前記第２の基板は前記画像表示素子を有する、請求項７記載の電子機器。
9. 前記電子機器は投写型表示装置であり、
   前記画像表示素子はデジタルマイクロミラーデバイスである、請求項８記載の電子機器。

Images