JP5179422B2 - Static electricity protection structure - Google Patents
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Description
この発明は、回路基板に印加される静電気に対する保護構造に関するものであり、特に、プリント基板に搭載された半導体素子を静電気から保護するために、静電気印加地点とグランド間に静電気放電経路を形成するための静電気放電用金属板を備えた静電気保護構造に関するものである。 The present invention relates to a protection structure against static electricity applied to a circuit board. In particular, in order to protect a semiconductor element mounted on a printed circuit board from static electricity, an electrostatic discharge path is formed between the static electricity application point and the ground. The present invention relates to an electrostatic protection structure including a metal plate for electrostatic discharge.
従来の回路基板に対する静電気保護構造においては、静電気印加点と大地グランドまでを低インピーダンスで繋ぐことが提案されている(例えば特許文献1)。
このような静電気保護構造にあっては、装置に印加された静電気は最短経路を通り、大地グランドへ放電されるよう構成されている。
In a conventional electrostatic protection structure for a circuit board, it has been proposed to connect a static electricity application point to a ground with a low impedance (for example, Patent Document 1).
In such a static electricity protection structure, the static electricity applied to the apparatus is configured to be discharged to the ground ground through the shortest path.
特許文献1に示すように、基板に印加された静電気ノイズを速やかに大地グランドまで逃がすために、静電気が印加される点から大地グランドまでを金属体(静電気放電用金属)で繋ぐことが従来から行われている。しかし、特許文献1には複数基板を持つ場合の静電気保護構造については記載されていない。
一方、ユニットケース内に複数基板が存在し、複数の静電気印加地点がある場合には、基板間を金属柱などで接続して静電気を逃がすようにしている。
As shown in Patent Document 1, in order to quickly release static electricity noise applied to the substrate to the ground, it has been conventionally connected from the point where static electricity is applied to the ground with a metal body (electrostatic discharge metal). Has been done. However, Patent Document 1 does not describe an electrostatic protection structure having a plurality of substrates.
On the other hand, when there are a plurality of substrates in the unit case and there are a plurality of places where static electricity is applied, the substrates are connected by metal pillars or the like to release static electricity.
複数基板を備えた電子機器において静電気保護対策を立てようとすると、上述のように基板間を金属柱で繋ぐことになり、この場合、基板上に金属柱を立てるための領域を確保する必要があり、基板実装面積において制約事項となっていた。また、静電気の逃げる経路において、別の基板からの相互干渉を受けて誤動作するという問題もあった。 In an electronic device having a plurality of substrates, if an attempt is made to take countermeasures against static electricity, the substrates are connected by metal columns as described above. In this case, it is necessary to secure an area for raising the metal columns on the substrate. Yes, it was a restriction on the board mounting area. In addition, there is a problem in that a malfunction occurs due to mutual interference from another substrate in a path through which static electricity escapes.
この発明による静電気保護構造は、複数のプリント基板に搭載された半導体素子を静電気から保護するために、静電気印加地点とグランド間に静電気放電経路を形成するための静電気放電用金属板を備えた静電気保護構造であり、上記静電気放電用金属板が、複数の静電気印加点それぞれに備えられ、異なった地点でグランドに接続されるものであって、それぞれのプリント基板に備えられる上記静電気放電用金属板が、互いに対向している構成とした。
The electrostatic protection structure according to the present invention includes an electrostatic discharge metal plate for forming an electrostatic discharge path between a static electricity application point and a ground in order to protect semiconductor elements mounted on a plurality of printed circuit boards from static electricity. It is a protective structure, and the electrostatic discharge metal plate is provided at each of a plurality of static electricity application points and is connected to the ground at different points, and the electrostatic discharge metal plate provided on each printed circuit board However, it was set as the structure which mutually opposes.
この発明によれば、ユニットケース内に複数基板が存在する場合に、お互いの位置関係を気にする事無く、それぞれの基板毎に部品実装が行える。また、それぞれの基板の部品実装に合わせた板金形状を作ることが出来る。その結果、ぞれぞれの基板の部品実装に合わせたノイズ対策を実施出来、ノイズ耐性の高い機器ユニットが実現出来る。 According to the present invention, when there are a plurality of substrates in the unit case, component mounting can be performed for each substrate without worrying about the positional relationship between them. Further, it is possible to make a sheet metal shape according to the component mounting of each board. As a result, noise countermeasures can be implemented according to the component mounting of each board, and a device unit with high noise resistance can be realized.
実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1による静電気保護構造を適用した制御コントローラを示す概略側面図である。図1において、制御コントローラは樹脂製のユニットケース1で覆われており、内部にプリント基板2a、プリント基板2bが存在する。プリント基板2a、2b上には半導体素子3a、3bがそれぞれ搭載されており、半導体素子3a、3bを静電気から保護するために、矢印Aで示す静電気印加地点(例えば外部アクセス用コネクタ4a、4bなど)とグランド6との間に静電気の放電経路を形成するための静電気放電用金属板5a、5bを備えた静電気保護構造をとっている。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a schematic side view showing a control controller to which an electrostatic protection structure according to Embodiment 1 of the present invention is applied. In FIG. 1, the controller is covered with a resin unit case 1, and a printed
静電気放電用金属板5a、5bはプリント基板2a、2bそれぞれに配置されており、静電気印加地点A、Bより印加された静電気の放電電流はそれぞれのプリント基板2a、2bに備えられた静電気放電用金属板5a、5bを経路としてグランド6に流れる。このため、異なった静電気印加地点A、Bより印加された静電気は経路を別々にしてグランド6に流れるという構成となっている。
また、それぞれの静電気放電用金属板5a、5bは対向しており、対向するプリント基板に備えられた静電気放電用金属板を流れる静電気放電電流の影響をシールドするという構成となっている。
The electrostatic
Further, the respective electrostatic
静電気放電用金属板5a、5bの形状の一例を図2に示す。図示の例では、四角形の導電性金属板部材であって、半導体素子3a、3bから所定の距離を離した位置でプリント基板2a、2bに対して平行に支持されている。また静電気放電用金属板5a、5bの寸法は、静電気の放電電流に対して低いインピーダンスとなるように十分に大きくされている。
ここで「低インピーダンス」とは、静電気放電用金属板に電位が実質的にグランド接地電位とみなせて、それにより半導体素子が実質的に誤動作しないようなインピーダンスのことを言う。
このように、静電気放電用金属板として四角形の広い寸法を取ることにより、静電気の放電電流に対して低インピーダンスとなり、放電電流が分散するので静電気印加点の電位が実質的にグランド設置電位とみなすことが出来、金属板から発生する電磁場が、半導体素子が誤動作しないレベルまで小さくなり、安定した回路動作をする電子機器が実現出来る。
An example of the shape of the electrostatic
Here, “low impedance” refers to an impedance such that the potential of the electrostatic discharge metal plate can be substantially regarded as a ground ground potential, whereby the semiconductor element does not substantially malfunction.
In this way, by taking a square wide dimension as the metal plate for electrostatic discharge, the impedance becomes low with respect to the electrostatic discharge current, and the discharge current is dispersed, so the potential at the point of applying static electricity is substantially regarded as the ground installation potential. Thus, the electromagnetic field generated from the metal plate is reduced to a level at which the semiconductor element does not malfunction, and an electronic device that performs stable circuit operation can be realized.
また、このような構成によれば、複数の静電気印加地点が存在していても、静電気放電用金属板がプリント基板それぞれに対向して備えられているため、対向する反対側の静電気印加地点に印加された静電気の影響を小さく出来、半導体素子の誤動作が無くなり、静電気が印加された場合においても、安定した回路動作をする制御コントローラが実現出来る。 In addition, according to such a configuration, even if there are a plurality of static electricity application points, the electrostatic discharge metal plate is provided to face each printed circuit board, so that the opposite static electricity application point is provided. The influence of the applied static electricity can be reduced, the malfunction of the semiconductor element can be eliminated, and a control controller that can operate stably even when static electricity is applied can be realized.
実施の形態2.
図3、図4は、片方の静電気放電用金属板5bを四角形でなく、屈曲部を持った細板形状にした例を示す。
図3の例は、静電気印加点からグランドまでの経路を、互いに直交する形状の細板状の金属板で略L字形に構成したもので、図4の例は、互いに直交する形状とその間を繋ぐ斜めの形状の細板状金属板で構成した例を示している。図3のような形状であれば、静電気放電経路を基板上の半導体素子からより遠く離すことが可能である。また、図4のような形状にすれば、静電気印加点とグランドとをより短い経路で繋ぐことができる。
図3、図4に示したような細板状の静電気放電用金属板にすることにより、図2のような広い四角形の形状の場合と比べて、静電気の放電電流の経路が限定出来、プリント基板に搭載された半導体素子の直上を放電電流が流れるのを避けることが出来る。
合わせて、他方の広い四角形状の金属板5aを持ったプリント基板2aにおいては、対向するプリント基板2bに備えられた屈曲部を持つ静電気放電用金属板5bを流れる放電電流の電磁場相互干渉を自分側の広い四角形状を持つ金属板5aのシールド効果により半導体素子が誤動作しないレベルまで低減することが出来る。
Embodiment 2. FIG.
3 and 4 show an example in which one of the electrostatic
In the example of FIG. 3, the path from the electrostatic application point to the ground is formed in a substantially L shape with a thin plate-like metal plate orthogonal to each other. In the example of FIG. The example comprised with the thin plate-shaped metal plate of the diagonal shape to connect is shown. With the shape as shown in FIG. 3, the electrostatic discharge path can be further away from the semiconductor element on the substrate. Further, if the shape is as shown in FIG. 4, the static electricity application point and the ground can be connected by a shorter path.
By using a thin plate-like metal plate for electrostatic discharge as shown in FIG. 3 and FIG. 4, the path of electrostatic discharge current can be limited compared to the case of a wide square shape as shown in FIG. It is possible to avoid the discharge current from flowing directly above the semiconductor element mounted on the substrate.
In addition, in the
なお、シールド効果は少なくなるが、基板2a、2b双方にノイズに弱い半導体部品が搭載されている場合には、この半導体部品の直上を放電電流が流れないように静電気放電用金属板5a、5bの双方を図3又は図4のような屈曲部を持った細板形状にすることも可能である。
Although the shielding effect is reduced, when semiconductor components that are susceptible to noise are mounted on both the
実施の形態3.
図5は、ユニットケース内にプリント基板が3枚設けられた場合の例を示している。この例では制御コントローラの静電気印加点はA、B、Cの3点となっているが、図1の場合と同様の構成を取ることが出来る。この場合においても、静電気印加点A、B、Cに応じてそれぞれ静電気放電用金属板5a、5b、5cを用意し、それぞれの金属板5a、5b、5cから大地グランド6へ接続するような構成とする。そして、少なくとも2つの静電気放電用金属板が互いに対向して配置するよう構成されている。図5の例では、静電気放電用金属板5bと5cが対向配置されている。
また、静電気放電用金属板5a、5b、5cの形状はそれぞれの基板に搭載される半導体素子3a、3b、3cの実装状態に応じた最適な形状を取ることにより、それぞれの静電気印加点より静電気が印加された場合においても、安定した回路動作をする制御コントローラを実現出来る。
Embodiment 3 FIG.
FIG. 5 shows an example in which three printed circuit boards are provided in the unit case. In this example, the static electricity application points of the controller are three points A, B, and C, but the same configuration as in FIG. 1 can be adopted. Also in this case, the structure is such that the electrostatic
The shape of the electrostatic
なお、図5ではプリント基板が3枚の例を示したが、4枚以上の場合にも同様に複数基板それぞれから大地グランドへ接続する構成とすることにより、静電気に対し安定した回路動作をする制御コントローラを実現出来る。 Although FIG. 5 shows an example in which three printed circuit boards are used, even when there are four or more printed boards, a circuit operation that is stable against static electricity can be achieved by similarly connecting each of the plurality of boards to the ground. A controller can be realized.
1 ユニットケース、 2a、2b、2c プリント基板、 3a、3b、3c 半導体素子、 4a、4b、4c 外部アクセス用コネクタ、5a、5b、5c 静電気放電用金属板、 6 グランド、 A、B、C 静電気印加点。 1 Unit case, 2a, 2b, 2c Printed circuit board, 3a, 3b, 3c Semiconductor element, 4a, 4b, 4c External access connector, 5a, 5b, 5c Electrostatic discharge metal plate, 6 Ground, A, B, C Static electricity Application point.
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