JP5275332B2

JP5275332B2 - 電子機器

Info

Publication number: JP5275332B2
Application number: JP2010285162A
Authority: JP
Inventors: 展大山本; 剛小材
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2010-12-21
Filing date: 2010-12-21
Publication date: 2013-08-28
Anticipated expiration: 2030-12-21
Also published as: US20120155040A1; US8767410B2; JP2012134326A

Description

本発明の実施形態は、電子機器に関する。

電子機器はその筐体内に電子部品等が配置された電子基板を収容している。
近年、電子機器の電子基板における電子部品等の実装はますます高密度になってきている。
また、電子基板は、例えば、ねじ留めによって筐体に係合（固定）されるが、電子基板のねじ留め部はGND（接地）接続のために一般に、銅箔が露出している。
しかし、高密度実装基板では、ねじ留め部が占有する銅箔面積比率が相対的に増加しており、この銅箔を、ＧＮＤ機能を阻害しない状態で有効に利用することにより、電子機器の電子基板における高密度実装化が課題になっている。

特開平１０−１０７６７３号公報

電子基板における高密度実装を実現することが課題になっている。

実施形態の電子機器は、電子部品が配置された電子基板を備える。
また、ねじ頭部およびねじ部を備え、前記電子基板に係合したねじを備える。
また、前記ねじ頭部と前記電子基板の間に設けられ、前記ねじ頭部と前記電子基板を電気的に接続する導電部材を備える。
また、前記ねじ頭部と前記電子基板の間に設けられ、前記ねじ頭部とは電気的に接続されない電気配線を備える。

実施形態に係わる電子機器の外観図。実施形態に係わる電子機器に収容される電子基板の外観図。電子機器の電子基板がねじによって筐体に係合される一般的な構造を説明する図。実施形態に係わる電子機器の電子基板がねじによって筐体に係合される構造を説明する図。実施形態に係わる電子機器の電子基板がねじによって筐体に係合される構造の他の例を説明する図。実施形態に係わる電子機器の電子基板がねじによって筐体に係合される構造の他の例を説明する図。実施形態に係わる電子機器の電子基板がねじによって筐体に係合される構造の他の例を説明する図。実施形態に係わる電子機器の電子基板がねじによって筐体に係合される構造の他の例を説明する図。実施形態に係わる電子機器の電子基板がねじによって筐体に係合される構造の他の例を説明する図。実施形態に係わる電子基板のねじ留め部に設けられる銅箔の他の利用形態の一例を説明する図。実施形態に係わる電子基板のねじ留め部に設けられる銅箔の他の利用形態の他の例を説明する図。実施形態に係わる電子機器の電子基板がねじによって筐体に係合される構造の一例を説明する図。実施形態に係わる電子機器の電子基板がねじによって筐体に係合される構造の一例を説明する図。実施形態に係わる電子機器の電子基板の検査方法の一例を説明する図。

以下、図面を参照し、実施の形態を説明する。
図１は、実施形態に係わる電子機器の外観図である。この電子機器は、例えばノートブックタイプのパーソナルコンピュータ（ノートＰＣ）１０として実現されている。

なお、この実施の形態はパーソナルコンピュータに限られず、ＴＶや携帯電話、携帯型の電子機器に適用することも可能である。
図１に示すように、本コンピュータ（ノートＰＣ）１０は、コンピュータ（ノートＰＣ）本体１１と、ディスプレイユニット１２とから構成されている。ディスプレイユニット１２には、ＬＣＤ（liquid crystal display）１７が組み込まれている。ディスプレイユニット１２は、コンピュータ（ノートＰＣ）本体１１の上面が露出される開放位置とコンピュータ（ノートＰＣ）本体１１の上面を覆う閉塞位置との間を回動自在にコンピュータ（ノートＰＣ）本体１１に取り付けられている。

コンピュータ（ノートＰＣ）本体１１は、薄い箱形の筐体を有している。この本体１１の筐体には、後述するように、電子基板が収容される。
この本体１１の上面には、キーボード１３、本コンピュータ（ノートＰＣ）１０を電源オン／電源オフするためのパワーボタン１４、入力操作パネル１５、タッチパッド１６、スピーカ１８Ａ，１８Ｂなどが配置されている。入力操作パネル１５上には、各種操作ボタンが設けられている。

また、コンピュータ（ノートＰＣ）本体１１の右側面には、例えばＵＳＢ（universal serial bus）２．０規格のＵＳＢケーブルやＵＳＢデバイスを接続するためのＵＳＢコネクタ１９が設けられている。

さらに、コンピュータ（ノートＰＣ）本体１１の背面には、例えばＨＤＭＩ(high-definition multimedia interface)規格に対応した外部ディスプレイ接続端子（図示せず）が設けられている。この外部ディスプレイ接続端子は、デジタル映像信号を外部ディスプレイに出力するために用いられる。

図２は、実施形態に係わる電子機器に収容される電子基板の外観図である。
符号２１は、上記電子機器１０に収容される電子基板である。この電子基板２１には、外部Ｉ／Ｏとのコネクタ部品２４、ＣＰＵ２７、電源用コネクタ２５、電気配線３等の電子部品が配置される。

また、この電子基板２１には、電子基板２１を筐体１１にねじ１で係合（固定）させるための、後述するねじ留め部３０が設けられる。
符号２２は、この電子機器１０を駆動する電源を供給するバッテリである。符号２３は、この電子機器１０におけるデータ記憶等に用いられる記憶装置である。記憶装置２３は、例えば、ＨＤＤやＳＳＤが用いられる。

これらの電子基板２１、バッテリ２２、記憶装置２３は本体筐体１１に収容される。
図３は、電子機器の電子基板がねじによって筐体に係合される一般的な構造を説明する図である。
符号１はねじ、符号１ａはねじ頭部、符号１ｂはねじ部、符号２１は電子基板、符号３１は銅箔（ＧＮＤ）、符号３２はねじ留め穴である。
一般に、ねじ１は、ねじ１の先端を「先」と言い、ねじ部分とそれに続く円筒部を合わせて「軸」と言う。また、軸の終端に設けられた太い部分は「頭」と呼ばれ、頭と軸の境目を「首」という。

この実施の形態においては、ねじ１は「おねじ」を使用する。そして、ねじ１は通常、「頭」（頭部）とねじ山が刻まれている「軸」、先端である「先」、頭と軸の間の「首」と呼ばれる部分に分類されるが、ここでは、説明の都合上、上記「頭」（頭部）にあたる部分をねじ頭部１ａ、「軸」、「先」、「首」にあたる部分をねじ部１ｂと称する。

図３（ａ）は、電子基板２１に構成されるねじ留め部３０を上面からみた上面図である。
電子基板２１には、ねじ１のねじ部１ｂが挿入されるねじ留め穴３２が設けられる。ねじ留め穴３２の周囲には導電性の部材である例えば銅を含む金属膜である銅箔３１が構成される。

図３（ｂ）は、電子基板２１に構成されるねじ留め部３０を側面からみた断面図である。
上記電子基板２１のねじ留め穴３２に、ねじ１のねじ部１ｂが挿入され、電子基板２１や本体筐体１１と係合し、固定されることによってねじ頭部１ａが銅箔３１と接触し、接地（ＧＮＤ）される。

すなわち、ここでは、銅箔(ＧＮＤ)３１とねじ１が接触することによって、接地（ＧＮＤ）される。
図４は、実施形態に係わる電子機器の電子基板がねじによって筐体に係合される構造を説明する図である。
符号２はねじ頭部下領域、符号４１は銅箔（検査ランド）、符号４２ははんだ（ＧＮＤ）である。
この実施の形態においては、図に示すように、電子基板２１の銅箔(ＧＮＤ)３１上にはんだ（ＧＮＤ）４２が構成される。はんだ４２の大きさは、例えば直径１ｍｍ程度、高さは０．１ｍｍ〜０．２５ｍｍ程度である。

また、電子基板２１上に後述するように検査ランドとして使用される銅箔４１が構成される。ここでは、銅箔（検査ランド）４１は例えば、上記銅箔（ＧＮＤ）３１と同程度の高さに構成し、上記銅箔(ＧＮＤ)３１とはんだ（ＧＮＤ）４２を合わせた高さよりも低く構成する。すなわち、銅箔(ＧＮＤ)３１とはんだ（ＧＮＤ）４２を合わせた高さは銅箔（検査ランド）４１の高さよりも高くする。

また、ここでは、はんだ（ＧＮＤ）４２が４つ、銅箔（検査ランド）４１が２つ形成され、略対象性を保つように構成されている。
これらのはんだ（ＧＮＤ）４２や銅箔（検査ランド）４１の少なくとも一部は、ねじ頭部下領域２に形成される。
このねじ頭部下領域２は、一般には、ねじ頭部１ａが配置され、ほぼスペースがない状態であるが、この実施の形態においては、ねじ頭部１ａははんだ（ＧＮＤ）４２と機械的に係合（固定）されるため、ねじ頭部下領域２に、後述するように、電気配線等を配置することが可能になり、電子基板における高密度実装に貢献することが可能になる。

なお、ここでは、ねじ頭部１ａと電子基板２１ははんだ（ＧＮＤ）により、電気的にも接続している。
そして、上記と同様に、電子基板２１のねじ留め穴３２に、ねじ１のねじ部１ｂが挿入され、電子基板２１や本体筐体１１と係合（固定）されるが、この際、銅箔(ＧＮＤ)３１とはんだ（ＧＮＤ）４２を合わせた高さは銅箔（検査ランド）４１の高さよりも高いため、はんだ(ＧＮＤ)４２とねじ頭部１ａは接触するが、銅箔（検査ランド)４１とねじ１は非接触に構成することが可能である。

図５は、実施形態に係わる電子機器の電子基板がねじによって筐体に係合される構造の他の例を説明する図である。
図５（ａ）は、電子基板２１に構成されるねじ留め部３０を上面からみた上面図である。
符号１１は本体筐体である。
上記と同様の構成であるが、この実施の形態は、図に示すように、はんだ(ＧＮＤ)４２と筐体１１が接触するようにし、銅箔（検査ランド)４１と筐体１１は非接触となるように構成している。

図５（ｂ）は、電子基板２１に構成されるねじ留め部３０を側面からみた断面図である。
符号５１はスタッドである。
上記と同様の構成であるが、この実施の形態は、図に示すように、はんだ(ＧＮＤ)４２とスタッド５１が接触するようにし、銅箔（検査ランド)４１とスタッド５１は非接触となるように構成している。

図６は、実施形態に係わる電子機器の電子基板がねじによって筐体に係合される構造の他の例を説明する図である。
図６（ａ）は、電子基板２１に構成されるねじ留め部３０を上面からみた上面図である。
また、図６（ｂ）は、電子基板２１に構成されるねじ留め部３０を側面からみた断面図である。
符号６１は接着剤６１である。この接着剤６１は、銅箔４１を被覆するために使用する。
ここでも、銅箔(ＧＮＤ)３１とはんだ（ＧＮＤ）４２を合わせた高さは銅箔（検査ランド）４１と接着剤６１を合わせた高さよりも高くすることが望ましいが、はんだ（ＧＮＤ）４２は接着剤６１よりも硬い性質であるため、上記ねじ留めにより、結果的に銅箔(ＧＮＤ)３１とはんだ（ＧＮＤ）４２を合わせた高さは銅箔（検査ランド）４１と接着剤６１を合わせた高さよりも高くなる。

これにより、はんだ(ＧＮＤ)４２とねじ頭部１ａは接触させることが可能になる。また、銅箔４１は接着剤６１で被覆されるので、ねじ１と非接触にすることが可能になる。

すなわち、この実施の形態においては、銅箔４１を接着剤６１で被覆し、ねじ１と非接触にするように構成している。そして、電気的接続を防止したい箇所に接着剤等を配置することにより、絶縁処理を施すと共にねじ緩みを防止することが可能になる。

図７は、実施形態に係わる電子機器の電子基板がねじによって筐体に係合される構造の他の例を説明する図である。
図７は、電子基板２１に構成されるねじ留め部３０を側面からみた断面図である。
この実施の形態は、はんだ（ＧＮＤ）３１へ接着剤６１を塗布し、被覆処理している。これにより、上記図６と同様の効果が得られる。
図８は、実施形態に係わる電子機器の電子基板がねじによって筐体に係合される構造の他の例を説明する図である。
ここでは、図に示すように、電子基板２１に凹凸を設け、ねじ１と銅箔（ＧＮＤ）３１の接触やねじ１と銅箔（検査ランド）４１の非接触を可能にする構造の一例を示している。

ここでは、例えば、検査ランド４１は表面に露出しないようにしているため、ねじ１と銅箔（検査ランド）４１は接触しないようになっている。
図９は、実施形態に係わる電子機器の電子基板がねじによって筐体に係合される構造の他の例を説明する図である。
符号３は電気配線である。この電気配線３は、電子基板２１上に例えば、複数構成される。
この実施の形態においては、上記電子基板２１のねじ頭部下領域２に少なくとも電気配線３の一部が配置される。
上記のように、この実施の形態においては、ねじ頭部下領域２には、電気配線３の一部を配置可能なスペースが確保される。
すなわち、この実施の形態においては、ねじ頭部１ａと電子基板１１の間に導電部材（はんだ４２）を設け、ねじ頭部１ａと電子基板１１を電気的に接続すると共に、機械的に支持するように構成している。

また、この実施の形態においては、電気配線３はねじ頭部１ａと電子基板１１の間に設けられるが、上記導電部材（はんだ４２）で浮いている状態にあり、スペースが確保されるため、ねじ頭部１ａと電気配線３は電気的に接続されないように構成することが可能である。

図９（ａ）は、ねじ頭部下領域２の導電部材（はんだ４２）が配置されない一部の領域に電気配線３が配置されていることを示している。
図９（ｂ）は、ねじ頭部下領域２に配置された導電部材（はんだ４２）の一つと、同じくねじ頭部下領域２に配置された導電部材（はんだ４２）の他の間に、電気配線３が配置されていることを示している。

図１０は、実施形態に係わる電子基板のねじ留め部に設けられる銅箔の他の利用形態の一例を説明する図である。
この実施の形態においては、上記電子基板２１に設けられる銅箔（検査用ランド）４１の形状を、認識マークや仕様を示すマークとして利用可能に形成した例である。

図１０（ａ）の符号１０１は認識マーク（銅箔タイプ）である。符号１０２は認識マーク（銅箔抜きタイプ）である。
図１０（ｂ）の符号１０３は鉛フリー、ハロゲンフリー等のマークである。
このように構成することにより、検査用ランドの用途に加え、例えば、ねじ留め部３０に自動機読み取り用のフィデューシャルマーク（位置決めマーク）を構成することで、電子基板２１を小型化することが可能になる。

図１１は、実施形態に係わる電子基板のねじ留め部に設けられる銅箔の他の利用形態の一例を説明する図である。
この実施の形態においては、上記電子基板２１に設けられる銅箔（検査用ランド）４１の形状を、認識マークや仕様を示すマークとして利用可能に形成した他の例である。

図１１（ａ）の符号１０４は認識マーク（銅箔タイプ）である。
図１１（ｂ）の符号１０５は認識マーク（銅箔タイプ）である。
このように構成することにより、検査用ランドを変形させることでフィデューシャルマーク（位置決めマーク）として利用することが可能になる。
図１２は、実施形態に係わる電子機器の電子基板がねじによって筐体に係合される構造の一例を説明する図である。
符号１２０は電子基板２１に構成されるレジストである。符号１２１は銅配線で構成される電気配線である。
この実施の形態においては、電気配線（銅配線）１２１の一部は、電子基板２１の上およびレジスト１２１の下に構成される
図１２（ａ）は、電子基板２１に構成されるねじ留め部３０を上面からみた上面図である。
上記と同様に、電子基板２１のねじ頭部下領域２にはんだ（ＧＮＤ）４２および銅箔（検査ランド）４１が設けられている。
電気配線（銅配線）１２１は、電子基板２１のねじ頭部下領域２に設けられている。また、電気配線（銅配線）１２１は、はんだ（ＧＮＤ）４２に接触しないように、はんだ（ＧＮＤ）４２およびねじ留め穴３２の間に設けられている。

また、銅箔（検査ランド）４１は、電子基板２１のねじ頭部下領域２に設けられている。電気配線（銅配線）１２１は、銅箔（検査ランド）４１にも接触しないように設けられている。

符号１１０は検査ピンである。
例えば、銅箔（検査ランド）４１は、検査ピン１１０によって電気的に接触され、電子基板２１の配線等が試験される。
図１２（ｂ）は、電子基板２１に構成されるねじ留め部３０を側面からみた断面図である。
図１２（ｂ）に示すように、電子基板２１上に電気配線（銅配線）１２１が設けられ、電気配線（銅配線）１２１は、はんだ（ＧＮＤ）４２を介してねじ頭部１ａと電気的、および機械的に接続されている。

また、電子基板２１には、電気配線（銅配線）１２１の一部を含め、レジスト１２０が構成され、レジスト１２０の下に電気配線（銅配線）１２１が設けられている。

また、電子基板２１には、銅箔４１の一部を含め、レジスト１２０が構成され、レジスト１２０の下に銅箔４１が設けられている。
図１３は、実施形態に係わる電子機器の電子基板がねじによって筐体に係合される構造の一例を説明する図である。
図１３に示すように、上記と同様に、電子基板２１のねじ頭部下領域２にはんだ（ＧＮＤ）４２および銅箔（検査ランド）４１が設けられている。
そして、ここでは、例えば、ねじ頭部下領域２の直径を７．０ｍｍ、ねじ留め穴３２の直径を３．０ｍｍ、はんだ（ＧＮＤ）４２および銅箔（検査ランド）４１の直径をそれぞれ１．０ｍｍ、図１３のはんだ（ＧＮＤ）４２の中心と銅箔（検査ランド）４１の中心の距離を６．０ｍｍとしている。

この実施の形態においては、電子基板２１として説明するプリント配線板は民生電子機器向けを想定しており、オーバーレジストでランドを形成している。
このため、ＧＮＤ接続用ランド（はんだ（ＧＮＤ）４２）はメタルマスクによるはんだ供給をより安定させるためにφ1.0mmの設計としている。同じく検査用ランド（銅箔（検査ランド）４１）もφ1.0mmとした。しかし、検査ピン１１０の太さに支配的であるため、φ1.0mm以下であれば良い。配線はパターン幅0.1mm、パターンギャップ0.1mmという一般的な実装設計ルールを採用している。

また、上記のように、検査用ランド（銅箔（検査ランド）４１）は電子基板２１のプリント配線板の電気的な検査を行うためのランドであり、直接検査ピン１１０が接触する。

また、検査用ランド（銅箔（検査ランド）４１）はプリント配線板の品質を維持するために必要であるが、一方で、通常の製品動作で使うものではないため定常状態では電子基板上に露出している必要はない。

そのため、検査用ランド（銅箔（検査ランド）４１）は製品組立完了時には、ねじ頭部１ａに隠れていても良い。しかし、検査用ランド（銅箔（検査ランド）４１）は、製品回路からは独立する必要があるのでねじ頭部１ａに接触しないようにする必要がある。

そのため、ここでは、ねじ止め部３０にはんだ４２を供給し、例えば、０．２ｍｍ程度の突起状端子を形成し、ねじ１を電子基板（プリント配線板）２１面から浮かせるようにしている。

なお、より、検査用ランド（銅箔（検査ランド）４１）の独立性を高めるため、また、ねじ止め部３０の固定を強化するために、検査用ランド（銅箔（検査ランド）４１）に接着剤を塗布しても良い。

図１４は、実施形態に係わる電子機器の電子基板の検査方法の一例を説明する図である。
図１４（ａ）は、電子基板２１の検査を行う工程である。ここでは、例えば、銅箔（検査ランド）４１に検査ピン１１０があてられ、電気的な検査が行われる。
図１４（ｂ）は、電子基板２１上の銅箔（ＧＮＤ）３１に上記はんだ（ＧＮＤ）４２が設けられる工程である。
図１４（ｃ）は、電子基板２１のねじ留め穴３２にねじ１のねじ部１ｂが係合（固定）される工程である。
図１４（ｄ）は、ここでの電子基板２１の組立が完成し、電子基板２１とねじ１が係合（固定）され、ねじ頭部１ａとはんだ（ＧＮＤ）４２が電気的および機械的に接触する工程である。

上記説明したように、この実施の形態においては、電子基板２１のねじ留め部３０のねじ頭部下領域２において、ねじ頭部１ａと電子基板２１の間に、ねじ頭部１ａと電子基板２１を電気的および機械的に接続する導電部材であるはんだ４２を設け、スペースを確保している。

また、この確保されたスペースにねじ頭部１ａとは電気的に接続されない電気配線を設け、電子基板２１における高密度実装を可能にしている。
また、例えばはんだ４２を用い、高低差をつけるようにすることによって、電気配線３に与えるダメージが低減されるため、断線リスクを低減することが可能になる。

これにより、電子基板２１の面積を縮小し、電子機器１０の小型化および軽量化を実現することが可能になる。
上記のように構成することによって、この発明の実施の形態においては、電子基板における高密度実装を実現することが可能になる。
なお、上記実施形態は、記述そのものに限定されるものではなく、実施段階では、その趣旨を逸脱しない範囲で、構成要素を種々変形して具体化することが可能である。

１…ねじ、１ａ…ねじ頭部、１ｂ…ねじ部、２…ねじ頭部下領域、３…電気配線、２１…電子基板、１１…本体筐体、３１…銅箔（ＧＮＤ）、３２…ねじ留め穴、４１…銅箔（検査ランド）、４２…はんだ（ＧＮＤ）。

Claims

電子部品が配置された電子基板と、
ねじ頭部およびねじ部を備え、前記電子基板に係合したねじと、
前記ねじ頭部と前記電子基板の間に設けられ、前記ねじ頭部と前記電子基板を電気的に接続する導電部材と
前記ねじ頭部と前記電子基板の間に設けられた検査用の導電性の位置決めマーク部材と、
前記ねじ頭部と前記電子基板の間に設けられ、前記ねじ頭部とは電気的に接続されない電気配線を備える電子機器。
前記ねじは、前記ねじ部が前記電子基板に係合することにより固定される請求項１に記載の電子機器。
前記ねじは、前記導電部材によって接地される請求項１に記載の電子機器。
前記導電部材は、前記電子基板の一部と機械的に固定される請求項１に記載の電子機器。
前記ねじ頭部は、前記導電部材によって支持される請求項１に記載の電子機器。
前記電気配線は、前記導電部材とは電気的に接続されないように設けられる請求項１に記載の電子機器。
前記電気配線は、前記ねじ頭部とは離間して設けられる請求項１に記載の電子機器。
前記導電部材は、前記電子基板に設けられる請求項１に記載の電子機器。
前記導電部材は、はんだ成分を含む請求項１に記載の電子機器。
電子部品が配置された電子基板と、
ねじ頭部およびねじ部を備え、前記電子基板に係合したねじと、
前記ねじ頭部と前記電子基板の間に設けられ、前記ねじ頭部と前記電子基板を電気的に接続する導電部材と、
前記ねじ頭部と前記電子基板の間に設けられた検査用の導電性の位置決めマーク部材と、
前記ねじ頭部と前記電子基板の間に設けられ、前記ねじ頭部とは電気的に接続されない電気配線と、
前記電子基板を収容する筐体を備える電子機器。