JP6239075B2 - 電気基板接続構造 - Google Patents

Description

本発明は、耐衝撃性をもって基板を保持する電気基板接続構造に関する。

デジタルカメラやデジタルビデオカメラ、あるいは携帯電話等の、携帯可能な電子機器（携帯機器）の内部には、硬質基板やフレキシブルプリント基板などの各種の電気基板（あるいは電気回路基板ともいう）が配設されている。そして、こうした電気基板は、携帯機器本体や携帯機器外装部材に対して、例えば複数箇所をビス止めすることにより固定されている。

ところで、撮影者が携帯機器を例えば取り落として落下させると、着地時に携帯機器外装に衝撃が加わるだけでなく、内部に配設された基板等にも衝撃が加わることになる。

図９は従来の固定法の電気基板９１に衝撃が加わった瞬間に、電気基板９１が変形している形状の例を示す図である。

図９に示す例においては、矢印で示す部分がビス止めで固定されているものとする。すると、落下時に携帯機器外装が地面等に接触して急停止しても、電気基板９１には落下時の慣性力が働いているために、ビス止め固定された部分以外はそのまま運動しようとして、電気基板９１に応力が加わることになる。図９はこうした応力により電気基板９１が撓む様子を示しており、ビス止め固定された部分以外は、２点鎖線で示すように形状が撓み、特に中央部は静止状態の位置から大きく変位し、引いては電気基板９１自体の変形量が大きくなっている。電気基板９１上には、衝撃に弱い部品（例えばＣＰＵやメモリ等の電気部品９２）が実装されていることもあるために、このような大きな変形が例え瞬間的であっても電気基板９１に生じることは当然にして好ましくない。

そこで、電気基板に加わる衝撃を緩和するための提案がなされている。

例えば、特開２００６−２７０８３４号公報には、落下時などにプリント基板に加わる衝撃を軽減することができ、かつ、プリント基板とケースのグランド接続を確実に行うことができる携帯端末機におけるプリント基板の保持構造が提案されている。

該公報に記載されたプリント基板の保持構造は、フロントケース（１）とリアケース（２）との少なくとも一方のボス部（１ａ、２ａ）の頭部に、導電性および衝撃吸収性を兼ね備えた導電性ゴムなどからなるダンパ−ボス（５）を被せて、プリント基板（３）のボス部（３ａ）をフロントケース（１）のボス部（１ａ）とリアケース（２）のボス部（２ａ）とで挟み込み、ネジ（４）により一緒に締結固定するものである。そして、ダンパ−ボス（５）によって、ケース（１、２）に印加された衝撃荷重を緩和し、また、電気を伝えるようになっている。

ここに、ダンパ−ボス（５）が導電性ゴムにより形成されているのは、次の理由による。

カメラや携帯端末機等の携帯機器内に配設された電気基板には、ＣＰＵやメモリ等の電気部品（電気素子）が実装されている。こうした電気部品は高周波で駆動されるために、電磁的幅射を発生する。

この電磁的幅射が電気基板の固定に用いられているビスに到達すると、ビス自体がアンテナの役割を果たして、電磁的幅射をさらに二次幅射してしまう。従って、電気基板を固定するビスはアースされている必要があり、このために導電性ゴム等の導電性部材を用いているのである。

特開２００６−２７０８３４号公報

しかしながら、特開２００６−２７０８３４号公報の図１に記載のものでは、電気基板は、リアケースに対してはダンパ−ボスを介して固定されているが、フロントケースに対しては直接固定されているために、フロントケース側からの衝撃を受けたときには電気基板全体の撓みにうまく対応することができない。さらに、電気基板を外装ケースに直接固定する構成は、設計自由度が高いとはいえない。そして、該公報に記載の構成では、ダンパ−ボスを導電性ゴムによって形成する必要があるが、導電性ゴムはコストが高く、選択可能な素材の幅も狭いために、制約条件が多くて設計の自由度が低い。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、電気基板の耐衝撃性を確保した電気基板接続構造を提供することを目的としている。

上記の目的を達成するために、本発明の一態様による電気基板接続構造は、固定部材と、電気回路の基準電位に導通する第１の接地部材と、電気基板と、上記電気基板の上に配置された衝撃緩衝部材と、上記第１の接地部材と上記電気基板と上記衝撃緩衝部材とを順次重ねた状態で、さらに上記衝撃緩衝部材と接触させて上記第１の接地部材と共に上記電気基板と上記衝撃緩衝部材とを挟み、上記第１の接地部材に電気的に接触する接触片部を有する、導電性を備えた第２の接地部材と、上記第１の接地部材、上記電気基板、上記衝撃緩衝部材、上記第２の接地部材を上記固定部材に対し固定するため、上記第２の接地部材に電気的に接触し、該第２の接地部材、上記衝撃緩衝部材、上記電気基板、上記第１の接地部材を貫通して上記固定部材に螺合し、上記第２の接地部材を介して上記衝撃緩衝部材を圧縮するねじ部材と、を具備し、上記第２の接地部材は、上記ねじ部材のねじ頭と電気的な接触を有して当接し、上記衝撃緩衝部材を圧する圧縮平面部を有し、上記接触片部は該圧縮平面部から上記ねじ部材の軸方向に平行に延出され、上記ねじ部材の上記固定部材に対する螺合の深さを規制する。

本発明の電気基板接続構造によれば、電気基板の耐衝撃性を確保できる。

本発明の実施形態１において、基板ユニットおよびレンズユニットが組み付けられた前カバーユニットの構成をカメラの背面側から示す斜視図。 上記実施形態１において、前カバーユニット、基板ユニット、およびレンズユニットをカメラの背面側から示す分解斜視図。 上記実施形態１において、前カバーユニットと分解した基板ユニットとをカメラの背面側から示す斜視図。 上記実施形態１において、基板ユニットおよびレンズユニットが組み付けられた前カバーユニットの構成を示す背面図。 上記実施形態１における図４のＡ−Ａ断面図。 上記実施形態１の図５における電気基板取付部分Ｂを示す要部拡大断面図。 上記実施形態１における電気基板の構成を示す背面図。 上記実施形態１において、衝撃が加わった瞬間に電気基板が変形している形状の例を示す図。 従来の固定法の電気基板に衝撃が加わった瞬間に、電気基板が変形している形状の例を示す図。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
［実施形態１］

図１から図８は本発明の実施形態１を示したものであり、図１は基板ユニットおよびレンズユニットが組み付けられた前カバーユニットの構成をカメラの背面側から示す斜視図、図２は前カバーユニット、基板ユニット、およびレンズユニットをカメラの背面側から示す分解斜視図、図３は前カバーユニットと分解した基板ユニットとをカメラの背面側から示す斜視図、図４は基板ユニットおよびレンズユニットが組み付けられた前カバーユニットの構成を示す背面図、図５は図４のＡ−Ａ断面図、図６は図５における電気基板取付部分Ｂを示す要部拡大断面図、図７は電気基板の構成を示す背面図、図８は衝撃が加わった瞬間に電気基板が変形している形状の例を示す図である。

なお、本実施形態においては携帯機器としてカメラ１を例に挙げるが、これに限定されるものではなく、電気基板を備える携帯可能な電子機器であればどのようなものであっても構わない。

図１、図２、図４等に示すように、カメラ１は、固定部材である前カバーユニット２と、基板ユニット３と、レンズユニット４とを備えている。なお、本実施形態においては携帯機器としてカメラ１を例に挙げているために、固定部材の例が例えば前カバーユニット２となっているが、後カバーユニットでも良いし、カメラ本体等であっても構わない。固定部材をより一般的にいえば、携帯機器本体等の固定状態にある筐体であれば良い。

カメラ１を背面から見たときに、前カバーユニット２の左側収納部２ａに基板ユニット３が、右側収納部２ｂにレンズユニット４が、それぞれ組み込まれるようになっている（図２等参照）。この前カバーユニット２の左側収納部２ａの左端部には第１のビス穴２ｄが、右上角部には第２のビス穴２ｅが、右下角部には第３のビス穴２ｆが、それぞれ設けられていて、基板ユニット３はこれらのビス穴２ｄ〜２ｆを介して後述するように前カバーユニット２に対して固定される。

また、前カバーユニット２の中央部には、レンズユニット４に設けられているレンズ鏡筒４ａの前面側が露呈するための鏡筒用孔２ｃが形成されている。なお、レンズ鏡筒４ａは、曲折光学系を採用したものとなっており、図２に示すように、水平方向（左右方向）の光軸を直角に折り曲げて被写体側への光軸に変換するためのプリズム光学系４ｂを備えている。さらに、レンズユニット４の左下角部には、ビス２３により基板ユニット３との共締めを行うためのビス孔４ｆが形成されている。

一方、基板ユニット３は、図３に示すように、背面側から前面側へ向かって順に、例えば硬質基板として構成された電気基板１１と、第１のアース部材１２と、第２のアース部材１３と、第３のアース部材１４と、を備えている。

電気基板１１は、カメラ１の内部に配置されていて、各種の電気部品が実装された電気回路基板である。具体的には例えば図７に示すように、コネクタ３１〜３３や、ＣＰＵ３５、メモリ３６，３７、コネクタ３８、カードスロット３９等の電気部品が電気基板１１に実装されている。ここに、例えばＣＰＵ３５やメモリ３６，３７は、電磁的幅射が発生する電気部品である。この電気基板１１の左端部には第１のビス孔１１ｄが、右上角部には第２のビス孔１１ｅが、右下角部には第３のビス孔１１ｆが、それぞれ形成されている。これらの第１〜第３のビス孔１１ｄ〜１１ｆは、少ない箇所でしっかり固定することができるように、なるべく正三角形に近付くような配置となっている。

第１のアース部材１２は、カメラ１の電気回路の基準電位（アース、あるいはグランド）に導通された接地部材であり、具体的には、電気基板１１上のコネクタ３８やカードスロット３９（図７等参照）のケーシングなどを電気基板１１のグランドに接続するためのものである。この第１のアース部材１２には、電気基板１１の第１〜第３のビス孔１１ｄ〜１１ｆにそれぞれ対応する位置に、第１〜第３のビス孔１２ｄ〜１２ｆが形成されている。

また第２のアース部材１３も、カメラ１の電気回路の基準電位に導通された接地部材であり、具体的には、図示しないカメラ外装の金属部分をカメラ１内部のグランドに接続するためのものである。この第２のアース部材１３は、第１のアース部材１２に比して小型であるために、電気基板１１の第１のビス孔１１ｄのみに対応する位置に、ビス孔１３ｄが形成されている。

さらに第３のアース部材１４も、カメラ１の電気回路の基準電位に導通された接地部材であり、具体的には、図示しないスピーカや液晶保持板等をグランドに接続するためのものである。この第３のアース部材１４も、第１のアース部材１２に比して小型であるために、電気基板１１の第１のビス孔１１ｄのみに対応する位置に、ビス孔１４ｄが形成されている。

そして、第２のアース部材１３と第３のアース部材１４との少なくとも一方が第１の接地部材であり、第１のアース部材１２と第２のアース部材１３との少なくとも一方が第１の接地部材と電気基板１１との間に挟まれた第３の接地部材である。

このような構成において、金属等の導電性素材により形成されたねじ部材である第２のビス２２は、第２のビス孔１１ｅおよび第２のビス孔１２ｅを貫通した後に、第２のビス穴２ｅに対して螺合し締結される。同様に導電性素材により形成されたねじ部材である第３のビス２３は、図２に示すようにレンズユニット４の左下角部のビス孔４ｆを貫通し、さらに図３に示すように第３のビス孔１１ｆ、および第３のビス孔１２ｆを貫通した後に、第３のビス穴２ｆに対して螺合し締結される。

これに対して、同様に導電性素材により形成されたねじ部材である第１のビス２１は、ダンパー押え２５およびダンパー２４を用いた上で、第１のビス孔１１ｄ、第１のビス孔１２ｄ、ビス孔１３ｄ、ビス孔１４ｄを貫通した後に、第２のビス穴２ｅに対して螺合し締結されるようになっている。

この第１のビス２１の締結部分は、図５や、図５において一点鎖線円Ｂで囲んだ部分の拡大図となる図６に示すようになっている。

まず、ダンパー２４は、電気基板１１の第１のビス孔１１ｄの周縁部上（カメラ１の背面側）に配置される衝撃緩衝部材であり、本実施形態においては非導電性の弾性素材、例えば非導電性ゴム等を用いて円筒形状に形成されており、内部の円筒孔がビス孔２４ｄである。

また、ダンパー押え２５は、圧縮平面部２５ａと、この圧縮平面部２５ａからビス２１を貫通させる軸と平行方向に延出する接触片部２５ｂと、圧縮平面部２５ａに穿設されたビス孔２５ｄと、を有し、導電性素材（例えば金属等）により形成された第２の接地部材である。ここに、圧縮平面部２５ａはビス２１のねじ頭２１ａと当接し、ダンパー２４を圧する部分である。また、接触片部２５ｂは、図６に示すように、第３のアース部材１４と第２のアース部材１３とに電気的に接触する部分である。すなわち、本実施形態においては、接触片部２５ｂは一対設けられていて、一方の接触片部２５ｂが第３のアース部材１４に電気的に接触し、他方の接触片部２５ｂが第２のアース部材１３に電気的に接触するようになっている。従って、一方の接触片部２５ｂは、他方の接触片部２５ｂよりも第２のアース部材１３の肉厚分だけ長く延出されている。

そして、図６に示すように、前面側から背面側へ向かって順に、第３のアース部材１４、第２のアース部材１３、第１のアース部材１２、電気基板１１、ダンパー２４を順次重ねた状態で、さらにダンパー２４と接触させてダンパー押え２５を取り付けた上で、ビス２１を、ビス孔２４ｄ、ビス孔２５ｄ、第１のビス孔１１ｄ、第１のビス孔１２ｄ、ビス孔１３ｄ、ビス孔１４ｄを貫通した後に、第２のビス穴２ｅに対して螺合させる。

この螺合時に、図６の２点鎖線で示す螺合方向の自然長であったダンパー２４は、圧縮平面部２５ａにより、図６の実線で囲むハッチング部分に示すような長さ（すなわち、電気基板１１と圧縮平面部２５ａとで挟まれた部分の長さ）に圧縮される。つまり、ビス２１を螺合していくと、ビス２１のねじ頭２１ａが圧縮平面部２５ａの背面に当接（この当接は、電気的接続を伴う接触となる）して圧縮平面部２５ａを前面側へ押圧し、さらにこの圧縮平面部２５ａの前面によりダンパー２４が前面側へ押圧されるが、ダンパー２４の前面は電気基板１１により前面側への移動を規制されているために、結局、弾性を有するダンパー２４が圧縮されることになる。

そして、一方の接触片部２５ｂが第３のアース部材１４に当接（この当接は、電気的接続を伴う接触となる）し、他方の接触片部２５ｂが第２のアース部材１３に当接（この当接も、電気的接続を伴う接触となる）したところで、固締め程度の余裕分を除いてビス２１をそれ以上は螺合することができない状態になる。これにより、ダンパー押え２５は、ビス２１が前カバーユニット２の第１のビス穴２ｄ内に螺合する深さを規制し、過剰な深さまで螺合するのを防止している。なお、固締め時には、自然体では平面となっている圧縮平面部２５ａが、ビス２１のねじ頭２１ａの当接により撓まされて、前面側に凸状に湾曲するような幾らかの歪みを受けることになる。

これにより、第３のアース部材１４、第２のアース部材１３、第１のアース部材１２、電気基板１１、ダンパー２４、ダンパー押え２５が、ビス２１により固定部材である前カバーユニット２に対して固定される。

そしてこのときには、ダンパー押え２５は、第１のアース部材１２と電気基板１１とダンパー２４とを挟んで、第３のアース部材１４および第２のアース部材１３に電気的に接触している。また、図６に示すように、第２のアース部材１３と第１のアース部材１２とは電気的に接触している。

従って、ビス２１は、ダンパー押え２５を介して、第３のアース部材１４、第２のアース部材１３、および第１のアース部材１２に対して電気的に接続され、すなわち、カメラ１の電気回路の基準電位に導通されていることになる。

なお、第２のビス２２および第３のビス２３も、別途の構成により基準電位に導通されていることはいうまでもない。

次に、電気基板１１に実装された部品と、ビス固定の位置との関係について、図７を参照して説明する。

電気基板１１に上述したように実装された電気部品の内の、例えばコネクタ３１〜３３は、衝撃が加わったときであっても接続が外れないことが必要である。そして、これらのコネクタ３１〜３３は、例えばレンズユニット４と通信を行うためのものであるために、電気基板１１のコネクタ３１〜３３が実装されている部分は、前カバーユニット２に対して確実に固定されていることが望ましい。

一方、例えばメモリ３６，３７やＣＰＵ３５は、素子パッケージから多数の端子が延出されて電気基板１１に対して半田付けされる構成であるために、より堅固に電気基板１１に対して実装された他の電気部品に比較して、応力を受けた場合に剥離してしまう可能性がある。従って、電気基板１１のメモリ３６，３７やＣＰＵ３５が実装されている部分は、衝撃が加わったときであっても応力を受けない構成であることが望ましい。

このために、本実施形態においては、電気基板１１を主面内の辺縁部における３点、例えば、背面側から見て、右下角部（ビス２３が対応）、右上角部（ビス２２が対応）、左側面部（ビス２１が対応）においてビス止めしており、しかもこれら３点が、上述したように、なるべく正三角形に近い配置となるように構成している。

そして、確実に固定されることが望ましいコネクタ３１〜３３を挟む２箇所である右下角部のビス２３による固定部、および右上角部のビス２２により固定部は、ダンパー等を用いない通常のビス固定としている。

これに対して、応力を受けないことが望ましいメモリ３６，３７やＣＰＵ３５の近傍となる左側面部のビス２１による固定部は、ダンパー２４付きビス固定としている。

次に、上述したような電気基板接続構造を採用した場合の、電気基板１１が衝撃を受けたときの様子を図８を参照して説明する。

落下時等に衝撃を受けると、電気基板１１は、実線で示す通常時に対して、例えば２点鎖線で示すような形状に一時的に変位する。このときには、コネクタ３１〜３３の近傍であるビス２２，２３の部分の変位は小さく、ダンパー２４付きで固定されたビス２１の部分の変位はやや大きいが、図９に示した従来例に比して、電気基板１１全体の平面性は比較的保たれている。

従って、衝撃を受けたときの電気基板１１の撓みが従来よりも軽減され、メモリ３６，３７やＣＰＵ３５の剥離を効果的に防止することが可能となっている。

なお、上述では電気基板１１の２点をビス締めとし、反対側の１点をダンパー２４を介したビス固定（緩衝構造）としているが、このような３点支持の構成に限るものではなく、１点がビス締め、他の２点が緩衝構造であっても構わない。さらに、電気基板１１の一端側が固定端、他端側が自由端となるような固定法であれば、４点以上の支持であっても良い。

このような実施形態１における携帯機器の電気基板接続構造によれば、落下時等において携帯機器であるカメラ１に衝撃が加わった際に、電気基板１１が大きく撓むのを防ぐことができ、電気基板１１の破壊や電気部品の剥離を防ぐことができる。従って、電気基板１１の耐衝撃性が確保される。

そして、衝撃を受けたときの電気基板１１におけるコネクタ３１〜３３が実装されている部分の変位は小さいために、コネクタ接続が外れるのを抑制することができる。

また、ダンパー２４を形成する際に非導電性の弾性素材を用いているために、設計の自由度が比較的高く、低価格化を図ることができる。

しかも、非導電性のダンパー２４を用いても、ビス２１はダンパー押え２５を介して接地部材に接続され、すなわちアースされているために、メモリ３６，３７やＣＰＵ３５からの電磁的幅射をビス２１が受けても、ビス２１に発生する電流をアース側へ流すことができる。従って、ビス２１からの電磁的二次幅射を抑制することができる。

そして、電気基板１１と前カバーユニット２とは、ビス２１により直接に固定されるのではなく、第１〜第３のアース部材１２〜１４やダンパー２４、ダンパー押え２５等を介して固定されているために、間に配置される部材を変更するなどが可能であり、制約条件を少なくして設計の自由度を比較的高く保つことができる。

こうして、本実施形態の携帯機器の電気基板接続構造によれば、電気基板の耐衝撃性を確保しながら、不要な電磁的二次幅射を抑制することができ、かつ設計の自由度が比較的高くなる。

なお、本発明は上述した実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化することができる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成することができる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除しても良い。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせても良い。このように、発明の主旨を逸脱しない範囲内において種々の変形や応用が可能であることは勿論である。

１…カメラ（携帯機器）
２…前カバーユニット（固定部材）
２ａ…左側収納部
２ｂ…右側収納部
２ｃ…鏡筒用孔
２ｄ〜２ｆ…ビス穴
３…基板ユニット
４…レンズユニット
４ａ…レンズ鏡筒
４ｂ…プリズム光学系
４ｆ…ビス孔
１１…電気基板
１１ｄ〜１１ｆ…ビス孔
１２…第１のアース部材（第３の接地部材）
１２ｄ〜１２ｆ…ビス孔
１３…第２のアース部材（第１の接地部材、第３の接地部材）
１３ｄ…ビス孔
１４…第３のアース部材（第１の接地部材）
１４ｄ…ビス孔
２１〜２３…ビス（ねじ部材）
２１ａ…ビス２１のねじ頭
２４…ダンパー（衝撃緩衝部材）
２４ｄ…ビス孔
２５…ダンパー押え（第２の接地部材）
２５ａ…圧縮平面部
２５ｂ…接触片部
２５ｄ…ビス孔
３１〜３３…コネクタ
３５…ＣＰＵ（電磁的幅射が発生する電気部品）
３６，３７…メモリ（電磁的幅射が発生する電気部品）
３８…コネクタ
３９…カードスロット

Claims (2)

1. 電気基板接続構造において、
   固定部材と、
   電気回路の基準電位に導通する第１の接地部材と、
   電気基板と、
   上記電気基板の上に配置された衝撃緩衝部材と、
   上記第１の接地部材と上記電気基板と上記衝撃緩衝部材とを順次重ねた状態で、さらに上記衝撃緩衝部材と接触させて上記第１の接地部材と共に上記電気基板と上記衝撃緩衝部材とを挟み、上記第１の接地部材に電気的に接触する接触片部を有する、導電性を備えた第２の接地部材と、
   上記第１の接地部材、上記電気基板、上記衝撃緩衝部材、上記第２の接地部材を上記固定部材に対し固定するため、上記第２の接地部材に電気的に接触し、該第２の接地部材、上記衝撃緩衝部材、上記電気基板、上記第１の接地部材を貫通して上記固定部材に螺合し、上記第２の接地部材を介して上記衝撃緩衝部材を圧縮するねじ部材と、
   を具備し、
   上記第２の接地部材は、上記ねじ部材のねじ頭と電気的な接触を有して当接し、上記衝撃緩衝部材を圧する圧縮平面部を有し、上記接触片部は該圧縮平面部から上記ねじ部材の軸方向に平行に延出され、上記ねじ部材の上記固定部材に対する螺合の深さを規制することを特徴とする電気基板接続構造。
2. 上記第１の接地部材と上記電気基板との間に挟まれた第３の接地部材をさらに具備し、
   上記第３の接地部材が上記電気基板の基準電位に接地されていることを特徴とする請求項１に記載の電気基板接続構造。

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