JP5548324B1

JP5548324B1 - 基板構造

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Publication number: JP5548324B1
Application number: JP2014511654A
Authority: JP
Inventors: 和彦樋野; 貴史久保
Original assignee: Olympus Medical Systems Corp
Current assignee: Olympus Medical Systems Corp
Priority date: 2012-11-29
Filing date: 2013-10-21
Publication date: 2014-07-16
Anticipated expiration: 2033-10-21
Also published as: US9060447B2; JPWO2014083967A1; WO2014083967A1; US20140367159A1

Abstract

基板構造は、剛性を有する第１の基板と、表面が、第１の基板の表面に対向するように配置される剛性を有する第２の基板と、対向する第１の基板の表面と第２の基板の表面との間に設けられ、二つ基板の表面同士の間隔を予め定めた値に保持する基板間隔保持部材と、第２の基板に実装され、第２の基板の表面から第１の基板の表面に向けて突出する実装品と、第１の基板に設けられ、実装品の突出部分が配置される貫通孔と、第１の基板の裏面側に設けられ、貫通孔の開口の全て又は少なくとも一部を覆う、電気的シールドをするためのシールド部材と、を具備する。

Description

本発明は、並設された基板間に実装品が配置される基板構造に関する。

内視鏡は、医療分野、工業分野等において用いられている。内視鏡には、挿入部の先端部に撮像装置を内蔵した、いわゆる電子式の内視鏡がある。電子式の内視鏡においては、画質の向上が求められており、撮像素子の高画素化等が進められている。

内視鏡においては、挿入部の先端部に内蔵された撮像装置と外部装置である例えばビデオプロセッサとを結ぶ伝送路が長距離である。このため、内視鏡操作部内に撮像素子の駆動信号を増幅させる中継基板を設けることによって、画質の向上及び挿入部内に挿通する信号ケーブルの細径化を実現している。

内視鏡操作部内には信号ケーブルの他に、内視鏡内蔵物が数多く挿通されている。内視鏡内蔵物としては、照明光を供給するためのライトガイドファイバー束、送気管路を構成する送気チューブ、送水管路を構成する送水チューブ、吸引管路と処置具管路とを兼ねる兼用チューブ、湾曲部を湾曲動作させる湾曲ワイヤー等がある。

このため、中継基板は、小型に構成される。この結果、図１に示すように中継基板を構成する第１の基板１０１と第２の基板１０２との間隔が狭められる。そして、この狭められた隙間Ｓの間に複数の信号線１０３を電気的な接触を防止して配置しなければならない。しかし、間隔が狭められた隙間Ｓに複数の信号線１０３を配置する技術は、熟練を要する技術であった。
なお、符号１０４は第１の基板１０１に実装された第１のコネクタであり、符号１０５は第２の基板１０２に実装された第２のコネクタであり、符号１０６は第１の信号ケーブルであり、符号１０７は第２の信号ケーブルであり、符号１０８はケーブル押さえ部材である。第１の信号ケーブル１０６は、第１の基板１０１に設けられた接続部（不図示）に接続される複数の信号線１０９を有する。第２の信号ケーブル１０７は、第２の基板１０２に設けられた接続部（不図示）に接続される複数の信号線１０３を有する。ケーブル抑え部材１０８は、第２の信号ケーブル７を第２の基板２に取り付ける部材である。

日本国特開２００９−１５８６０６号公報には、高密度実装に適合すると共に電磁遮へい効果を確保することができるように電子機器を構成する技術が開示されている。該文献には、筐体（11）の底面の一部に、遮へい対象部品（13）が実装されたフレキシブル基板（12）を取り付け、遮へい対象部品（13）の位置に対応する箇所に穴（15a）を空けたリジッド基板（15）をその上に並べて配設する。そして、リジッド基板（15）のフレキシブル基板（12）とは反対側の面に、例えば金属からなる遮へい部材（17）を穴（15a）をカバーするように取り付け、遮へい部材（17）をリジッド基板（15）に設けられた接地導体に接続する、構成が示されている。
しかしながら、日本国特開２００９−１５８６０６号公報の電子機器では、フレキシブル基板（12）に実装された遮へい対象部品（13）は、上側の面がリジッド基板（15）に空けられた穴（15a）を通してリジッド基板（15）の上側の面より上に位置する。そして、リジッド基板（15）の上側の面より上に位置する遮へい対象部品（13）が遮へい部材（17）によって覆われる。この構成において、並設された二枚の基板によって構成される限られた隙間内に遮へい対象部品を配設することが困難である。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、並設される基板間の隙間内に配置される実装品が基板と物理的に干渉すること及び電気的な干渉を受けることを防止して装置の小型化に対応する基板構造を提供することを目的にしている。

本発明の一態様における基板構造は、剛性を有する第１の基板と、表面が、前記第１の基板の表面に対向するように配置される剛性を有する第２の基板と、対向する前記第１の基板の表面と前記第２の基板の表面との間に設けられ、二つ基板の表面同士の間隔を予め定めた値に保持する基板間隔保持部材と、前記第２の基板に実装され、該第２の基板の表面から前記第１の基板の表面に向けて突出する実装品と、前記第１の基板に設けられ、前記実装品の突出部分が配置される貫通孔と、前記第１の基板の裏面側に設けられ、前記貫通孔の開口の全て又は少なくとも一部を覆う、電気的シールドをするためのシールド部材と、を具備している。

基板構造の一例を説明する図本実施形態の内視鏡を説明する図本実施形態の内視鏡の操作部内に設けられる中継ユニットを説明する図中継ユニットと第１信号ケーブル及び第２信号ケーブルとの関係を説明する図収納ケースの構成及びケース本体の内部空間内に配設された第１の基板、第２の基板、第１信号ケーブル、第２信号ケーブル等を説明する図第１の基板と第２の基板とを説明する図第１の基板の第１のコネクタと第２の基板の第２のコネクタとが接続された状態を説明する図切り欠きを有する第１の基板を説明する図

本発明の一態様における基板構造は、剛性を有する第１の基板と、表面が、前記第１の基板の表面に対向するように配置される剛性を有する第２の基板と、対向する前記第１の基板の表面と前記第２の基板の表面との間に設けられ、二つの基板の表面同士の間隔を予め定めた値に保持する基板間隔保持部材と、前記第２の基板に実装され、該第２の基板の表面から前記第１の基板の表面に向けて突出する、当該第２の基板に一端部が電気的に接続され前記第２の基板の表面に沿って該基板から外部に延出される信号線である実装品と、前記第１の基板に設けられ、前記実装品の突出部分が配置される貫通孔と、前記第１の基板の裏面側に設けられ、前記貫通孔の開口の全て又は少なくとも一部を覆う、電気的シールドをするためのシールド部材と、を具備している。

挿入部２は、観察対象部位へ挿入される細長な長尺部材である。挿入部２は、先端部６と、湾曲部７と、可撓管部８とを連設して構成されている。先端部６にはライトガイド（不図示）を備える照明光学系、ＣＣＤ、Ｃ−ＭＯＳ等の撮像素子９を備える撮像装置が内蔵されている。湾曲部７は、例えば上下左右の四方向に湾曲するように構成されている。可撓管部８は、長尺で可撓性を有する管状部材である。

操作部３は、第１外装体１１と第２外装体１２とを組み合わせて構成されている。第１外装体１１には例えば処置具挿入口１３が設けられている。第１外装体１１の先端側には折れ止め部材１０を介して挿入部２の基端部が一体に連結固定されている。

第２外装体１２には、湾曲操作部１４、各種スイッチ１５、送気送水ボタン１６、吸引ボタン１７などが設けられている。湾曲操作部１４には、例えば、湾曲部７を湾曲操作するための湾曲操作ノブ１４ａ、１４ｂが設けられている。術者が、例えば湾曲操作ノブ１４ａを予め定められた方向に回転させることによって、図示しない湾曲ワイヤーが牽引、弛緩されて湾曲部７が上方向に湾曲する。
なお、各種スイッチ１５は、例えば、レリーズスイッチ、フリーズスイッチ、及び、通常観察と蛍光観察との切替を行うための観察モード切替スイッチ等である。

図３に示すように操作部３を構成する第２外装体１２には操作部骨格部品である固定板１８が予め定めた位置に一体に固定されている。固定板１８は、例えばステンレス製である。固定板１８は、操作部３内に設けられる各種部品を最適な状態で取り付けられるように形作られている。

符号２０は、中継ユニットである。中継ユニット２０は、ケース本体２１と、蓋体２２とで構成される収納ケース２３を備えている。収納ケース２３は、取付ネジ３２ａ、３２ｂによって固定板１８の予め定められた位置に着脱自在に取り付けられる。

図４に示すように中継ユニット２０には第１信号ケーブル９ａ及び第２信号ケーブル９ｂが接続されている。
第１信号ケーブル９ａの一端は、例えば内視鏡コネクタ内の基板に接続される。第１信号ケーブル９ａの他端は、中継ユニット２０内の後述する第１の駆動信号中継基板（図５の符号２４であって第１の基板と略記する）に接続される。

第２信号ケーブル９ｂは、挿入部２に設けられた撮像素子９から延出している。第２信号ケーブル９ｂの一端は、撮像素子９に接続される。第２信号ケーブル９ｂの他端は、中継ユニット２０内の後述する第２の駆動信号中継基板（図５の符号２５であって第２の基板と略記する）に接続される。

中継ユニット２０が固定板１８に取り付け固定されている状態において、第１信号ケーブル９ａ及び第２信号ケーブル９ｂは、中継ユニット２０の基端面側から収納ケース２３内に侵入する構成になっている。

ここで、基板構造の一例を説明する。
図３、図５に示すように収納ケース２３は、ケース本体２１と蓋体２２とを固定ネジ３３によって一体に固定して構成される。収納ケース２３は、シールドケースである。ケース本体２１は、シールド部材で箱状に構成されている。蓋体２２もシールド部材で箱状に構成されている。蓋体２２は、ケース本体２１の開口を塞ぐ。

図５に示すように収納ケース２３から固定ネジ３３を取り外すことによって、ケース本体２１と、蓋体２２とは図に示すように分離される。ケース本体２１の内部空間には第１の基板２４、第２の基板２５、第１信号ケーブル９ａ、第２信号ケーブル９ｂ等が配設されている。

図６に示すように第１の基板２４と第２の基板２５とは着脱自在である。
第１の基板２４の一面である表面の予め定めた位置には第１のコネクタ２６が実装されている。第２の基板２５の表面には第１のコネクタ２６に着脱自在な第２のコネクタ２７が実装されている。

図６、図７に示すように第２のコネクタ２７は、第２の基板２５の一短辺側に設けられている。そして、第２の基板２５の表面であって、第２のコネクタ２７よりも他短辺側の予め定めた位置には複数（例えば１０箇所）の信号線接続部２９が設けられている。

そして、信号線接続部２９には第２信号ケーブル９ｂ内に挿通されている各信号線９ｃが接続されている。そして、一端部が電気的に接続された信号線９ｃは、第２の基板２５の表面に沿って該基板２５から外部に延出されていく。信号線９ｃは、実装品である。

符号９ｄは、ケーブル押さえ部材である。ケーブル押さえ部材９ｄは、第２ケーブル９ｂの端部を第２の基板２５の他短辺側の端部に位置決め固定するための部材である。

一方、第１の基板２４の予め定めた位置には貫通孔である長孔２８が例えば２つ並んで形成されている。なお、長孔２８の形成位置及び数は、第２の基板２５の表面に設けられている複数の信号線接続部２９に接続される各信号線９ｃの配置位置を考慮して設定される。

長孔２８の長辺は、第１の基板２４の長辺に対して平行である。長孔２８の短辺の寸法は、信号線９ｃの直径及び本数、第１の基板２４の厚みを考慮して設定される。本実施形態においては、長孔２８内に４本の信号線９ｃが収納可能となるように、短辺を信号線９ｃの直径の２．５倍に設定してある。

第１の基板２４の裏面に形成されている長孔２８の開口は、導電性を有する金属板部材で構成されたシールド部材３１で塞がれる。シールド部材３１は、第１の基板２４に設けられているシールドパターンに接続されている。長孔２８は、シールド部材３１によって開口全てが塞がれる構成が好適である。しかし、長孔２８の一部が、シールド部材３１によって塞がれる構成であってもよい。

図７に示すように第１の基板２４の第１のコネクタ２６と、第２の基板２５の第２のコネクタ２７とが予め定めた間隔で並設される。つまり、本実施形態において、第１のコネクタ２６及び第２のコネクタ２７は、二つ基板２４、２５の表面同士の間隔を予め定めた距離の隙間Ｓに設定して保持する基板間隔保持部材である。

本実施形態において、第１の基板２４の第１のコネクタ２６と第２の基板２５の第２のコネクタ２７とが接続されている状態において、第１の基板２４の表面と第２の基板２５の表面とは隙間Ｓで対向している。そして、第１の基板２４には長孔２８が形成されている。

作業者は、第１の基板２４と第２の基板２５との接続作業を行う際、第２の基板２５に接続されている１０本の信号線９ｃのうち４本の信号線９ｃを一方の長孔２８内に収容配置する。そして、残りの６本の信号線９ｃのうち４本の信号線９ｃを他方の長孔２８内に収容配置する。そして、残りの２本の信号線９ｃを第１の基板２４の表面上に配置する。
この結果、信号線９ｃと基板２４、２５とが物理的に干渉することなく配置される。

また、作業者が、接続作業完了後に長孔２８の第１の基板２４の裏面側開口をシールド部材３１で塞ぐ。この結果、信号線９ｃが電気的な干渉を受けることが防止される。

このように、２つの基板２４、２５を並設配置させる構成において、第１の基板２４に、第２の基板２５の表面に設けられ第１の基板２４の表面に向かって突出する信号線９ｃを収容配置する長孔２８を設ける一方、長孔２８の第１の基板２４の裏面側の開口をシールド部材３１で塞ぐ。
この構成によれば、基板間隔を狭めた上で、信号線９ｃと基板２４、２５とが物理的に干渉する不具合、及び信号線９ｃが電気的な干渉を受ける不具合を解消することができる。

なお、上述した実施形態においては、第１の基板２４に長孔２８を設けるとしている。しかし、長孔２８に代えて貫通孔として図８に示す切り欠き３０を設けるようにしてもよい。
また、上述した実施形態において、実装品を信号線９ｃとしている。しかし、実装品は、信号線９ｃに限定されるもので無く、電子部品等であってもよい。

また、上述した実施形態においては、２本の信号線９ｃを第１の基板２４の表面上に配置するとしている。しかし、長孔２８内に５本の信号線９ｃを収容配置することが可能な構成にしてもよい。この構成によれば、第１の基板２４の表面上に配置される信号線９ｃを無くして、隙間Ｓを更に狭めることが可能になる。

また、上述した実施形態においては、基板間隔保持部材を第１のコネクタ２６及び第２のコネクタ２７としている。しかし、基板間隔保持部材は、いわゆるスペーサーであって、一方の基板に１つ設ける構成、或いは一方の基板に複数設ける構成、或いは二つの基板にそれぞれスペーサーを設ける構成であってもよい。

また、第１の基板２４または第２の基板２５のうち、少なくとも一方の基板には、電子部品が実装されて、撮像素子９の駆動信号を増幅して、減衰、なまり等の信号劣化を解消する構成になっている。
また、第１信号ケーブル９ａに挿通された信号線９ｅは、第１の基板２５の裏面に設けられている複数の信号線接続部（不図示）に接続されている。

上述した基板構造は、内視鏡の操作部に設けられる構成に限定されるものでは無く、携帯性を有する電子機器等に配設されるものであってもよい。

尚、本発明は、以上述べた実施形態のみに限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能である。

本出願は、２０１２年１１月２９日に日本国に出願された特願２０１２−２６１１９５号を優先権主張の基礎として出願するものであり、上記の開示内容は、本願明細書、請求の範囲、図面に引用されたものとする。

Claims

剛性を有する第１の基板と、
表面が、前記第１の基板の表面に対向するように配置される剛性を有する第２の基板と、
対向する前記第１の基板の表面と前記第２の基板の表面との間に設けられ、二つの基板の表面同士の間隔を予め定めた値に保持する基板間隔保持部材と、
前記第２の基板に実装され、該第２の基板の表面から前記第１の基板の表面に向けて突出する、当該第２の基板に一端部が電気的に接続され前記第２の基板の表面に沿って該基板から外部に延出される信号線である実装品と、
前記第１の基板に設けられ、前記実装品の突出部分が配置される貫通孔と、
前記第１の基板の裏面側に設けられ、前記貫通孔の開口の全て又は少なくとも一部を覆う、電気的シールドをするためのシールド部材と、
を具備することを特徴とする基板構造。
前記基板間隔保持部材は、前記第２基板の表面から突出する前記実装品の近傍、および前記第１の基板に形成された前記貫通孔の近傍にそれぞれ配置されて、前記第１の基板と前記第２基板とを連結する、連結部材であることを特徴とする請求項１に記載の基板構造。
前記連結部材は、前記第１の基板と第２基板とを接続するコネクタであることを特徴とする請求項２に記載の基板構造。
前記シールド部材は、前記第１の基板に着脱自在に設けられる金属板で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の基板構造。
前記第１の基板と前記第２基板とは、内視鏡の操作部内に設けられることを特徴とする請求項１に記載の基板構造。