JP6311300B2 - 静電気保護装置 - Google Patents

Description

本発明は、基板に搭載された電子部品を静電気から保護する静電気保護装置に関する。

多くの電子機器では、当該電子機器を構成する電子部品の耐圧に応じて絶対最大定格が規定されている。しかしながら、例えば電子機器と当該電子機器を扱う人との間には、静電気に起因して絶対最大定格よりも大きい電位差が生じることがある。このような静電気から電子機器を構成する電子部品を保護する技術として下記に出展を示す特許文献１及び２に記載のものがある。

特許文献１に記載の静電気保護構造は、プリント基板の静電気印加地点とグランド（大地グランド）との間に静電気放電経路を形成する静電気放電用金属板を備えている。当該静電気放電用金属板は、プリント基板に複数の静電気印加地点がある場合には、夫々の静電気印加地点からグランドに対して設けられる。

特許文献２に記載のカードコネクタは、当該カードコネクタが固定される基板上に、断面がＬ字型又はコの字型の形状の保護プレートが備えられる。この保護プレートは接地され、カードコネクタの回路端子の露出部分を覆うように設けられる。

特開２０１０−２３２１１２号公報 特開２００６−１９６３５５号公報

特許文献１及び２に記載の技術を、半導体を有する基板（例えばメモリカード）に適用し、当該基板が有する端子の導体部が露出された状態の場合には、当該基板の端子が当該基板を扱う人や、当該基板を装着する他の装置と接触する可能性があり、接触時の基板置や人や他の装置の帯電状態によっては、当該基板が有する半導体が静電気により破壊（ＥＳＤ破壊）される可能性がある。そこで、基板に設けられる電子回路内に保護用ダイオードを追加することも考えられるが、このような保護用ダイオードはコストアップの要因となる。また、保護用ダイオードの配置により基板全体のインピーダンスが変化したり、保護用ダイオードの漏れ電流に起因して電子回路全体の消費電流が変化したりする可能性もある。

本発明の目的は、上記問題に鑑み、静電気対策の有無に拘らず基板の特性を変化させることなく、電子部品を静電気から保護することが可能な静電気保護装置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に係る静電気保護装置の特徴構成は、電子部品が搭載され、前記電子部品を含む電子回路が形成された回路形成領域と、前記電子回路を他の装置と接続する接続端子が設けられた端子形成領域とから基板が構成され、前記端子形成領域に前記接続端子と並んで設けられる導電性の保護用端子と、前記接続端子から離間して前記端子形成領域を覆う導電性のカバーと、を備え、前記カバーは、導電性接着剤を介して前記保護用端子と電気的に接続される接続部と、前記接続端子を介して前記電子回路を前記他の装置と接続する場合に、前記他の装置における接地電位とされた導体部と接触する接触部とを有し、前記接続部は、前記接触部が前記導体部と接触後、前記保護用端子との接続が解除される点にある。

このような特徴構成とすれば、接続端子が他の装置と接続される場合に、保護用端子を接地電位とすることができる。このため、例えば静電気の原因となる電荷が基板に蓄えられていた場合であっても、電子部品を介さずに当該電荷を基板から他の装置に放出することができる。また、他の装置に静電気の原因となる電荷が蓄えられている場合でも、電子部品を介さずに当該電荷が基板に流れ込むようにすることもできる。このように本静電気保護装置によれば、電子部品を介さずに基板と他の装置との間で電荷の送受が行われるので、電子部品を静電気から保護することが可能となる。

また、カバーの接触部が他の装置の導体部と接触後、カバーの接続部が保護用端子から脱離するので、脱離後にカバーが保護用端子に与える影響がない。したがって、本静電気保護装置によれば、基板を他の装置に装着後、所期の基板の特性を維持することができる。

また、このような構成とすれば、保護用端子に対するカバーの脱着を容易に行うことが可能となる。

また、前記カバーにおける前記回路形成領域の側の縁部が、前記基板の厚さ方向において前記回路形成領域の表面から離間されていると好適である。

このような構成とすれば、基板の端子形成領域を他の装置のソケットに押し込む際、カバーの接触部が他の装置の導体部に接触している状態で、更に基板の端子形成領域を他の装置のソケットに深く入るように押し込むことで、カバーを自動的に端子形成領域から離脱させることができる。

また、前記カバーにおける前記回路形成領域の側の縁部が、前記基板の厚さ方向において前記回路形成領域と重複していると好適である。

このような構成であっても、上述した構成と同様に、基板の端子形成領域を他の装置のソケットに深く入るように押し込むことで、カバーを自動的に端子形成領域から離脱させることができる。

また、前記基板は、当該基板の厚さ方向に貫通し、導電体が設けられたスルーホールが形成され、前記スルーホールは前記保護用端子と電気的に接続されていると好適である。

このような構成とすれば、基板の表面に絶縁処理がされ、基板に電荷が蓄えられた場合であっても、保護用端子を介して電荷を他の装置に放出することができる。したがって、電子部品を静電気から保護することが可能となる。

本実施形態における静電気保護装置により保護される基板を示す平面図である。 図１のII−II線における断面図である。 導電性接着剤が付された基板を示す図である。 図１のIV−IV線における断面図である。 他の装置に基板を装着する際の静電気保護装置を示す図である。 その他の実施形態に係る静電気保護装置を示す図である。

本発明に係る静電気保護装置は、基板に実装された電子部品を静電気から保護する機能を備えて構成される。以下、本実施形態の静電気保護装置１について、詳細に説明する。本実施形態に係る静電気保護装置１は、保護用端子１０、及びカバー２０を備えて構成される。図１には、本実施形態に係る静電気保護装置１により保護される電子部品４０が搭載された基板３０が示される。

図１に示されるように、基板３０は回路形成領域３０Ａと端子形成領域３０Ｂとから構成される。回路形成領域３０Ａには電子部品４０が搭載され、当該電子部品４０を含む電子回路が形成される。回路形成領域３０Ａに搭載される電子部品４０は、１つであっても良いし、複数であっても良い。電子回路はこのような電子部品４０を導体で接続して構成される。導体とは、基板３０が有する導体層（後述する）を用いてパターンニングしたものである。

回路形成領域３０Ａには電子部品４０が実装されるランド３１が設けられ、電子部品４０は当該電子部品４０が有する電極４１がランド３１に接続される。基板３０は例えば樹脂等を用いて構成された絶縁層に銅等の導体層を積層して形成された公知のプリント基板を用いて構成される。絶縁層及び導体層を積層してなる基板３０の表面及び裏面は絶縁材料からなるレジストで覆われる。

端子形成領域３０Ｂには、電子回路を他の装置１００（図５参照）と接続するための接続端子３２が設けられる。他の装置１００とは、基板３０に搭載された電子部品４０を利用する装置であり、例えば電子部品４０に対して給電や信号の送受を行う装置である。

保護用端子１０は、このような端子形成領域３０Ｂに接続端子３２と並んで設けられる。接続端子３２と並んで設けられるとは、図１に示されるように、保護用端子１０が延出する方向と接続端子３２が延出する方向とが互いに平行で、所定の間隔をあけて整列されている状態をいう。本実施形態では、２つの保護用端子１０は、端子形成領域３０Ｂに配置された複数の接続端子３２を当該２つの保護用端子１０で挟むように設けられる。保護用端子１０と接続端子３２とは、導電性の材料を用いて構成され、端子形成領域３０Ｂにおいて露出して設けられる。

本実施形態では、このような接続端子３２はランド３１の数に応じて設けられる。このため、夫々のランド３１及び接続端子３２が電気的に接続されるように基板３０の導体層がパターンニングされる。本実施形態では、このようにパターンニングされた配線３５が、上述の回路形成領域３０Ａに形成された電子回路に相当する。

本実施形態では、このような基板３０には、基板３０の厚さ方向に貫通するスルーホール３３が形成される。特に本実施形態では、上述したランド３１とパターンニングされた配線３５とを避けて、回路形成領域３０Ａにスルーホール３３が形成される。スルーホール３３には少なくとも内周面に導電体が設けられる。本実施形態では、図１に示されるように、スルーホール３３は、基板３０の表面及び裏面において内周面に設けられた導電体の少なくとも一部が露出するように複数設けられる。このような複数のスルーホール３３は、互いに隣接するスルーホール３３の間隔が、例えば人が基板３０を指で触れた時に指の腹が少なくとも１つのスルーホール３３に触れるように設定される。

スルーホール３３は、基板３０の導体層のうち、ランド３１と接続端子３２とを接続する配線３５以外の部分と電気的に接続され、当該導体層を介して保護用端子１０と電気的に接続される。

ここで、上述したように保護用端子１０と接続端子３２とは導電性の材料で構成され、他の装置１００と接続し易くするために露出して設けられる。カバー２０は導電性の材料で構成され、接続端子３２から離間して端子形成領域３０Ｂを覆うように設けられる。導電性の材料とは、例えば銅箔や導電性テープが相当する。また、「接続端子３２から離間して」とは、図１のII−II線における断面図である図２に示されるように、基板３０の厚さ方向に交差する方向から基板３０を見た場合に、カバー２０と接続端子３２との間に少なくとも空隙があるように設けられることを意味する。また、端子形成領域３０Ｂを覆うとは、図１に示されるように、基板３０を鉛直上方から見て、接続端子３２と保護用端子１０とがカバー２０で隠れるように、カバー２０が配置されていることを意味する。このため、導電性の材料からなるカバー２０により、接続端子３２が互いに電気的に接続されることを防止できる。

このようなカバー２０は、接続部２１と接触部２２とを有して構成される。接続部２１は、保護用端子１０と電気的に接続される。電気的に接続されるとは、常に同電位となる状態であることを意味する。したがって、接続部２１と保護用端子１０とは直接、或いは導体を介して接続される。

本実施形態では、接続部２１は導電性接着剤を介して保護用端子１０と接続される。導電性接着剤とは、例えば導電性の両面テープや半田（半田ペースト）や銀（銀ペースト）等が相当する。本実施形態では、図３に示されるように、保護用端子１０の所定の位置にペースト状の半田５０が載置され、この半田５０の上にカバー２０が設けられる。したがって、接続部２１は、カバー２０のうち半田５０に当接する部位が相当する。なお、この場合でも上述したように、カバー２０は接続端子３２とは電気的に接続されない状態が維持される。すなわち、基板３０の厚さ方向に交差する方向から基板３０を見た場合に、カバー２０と接続端子３２との間に少なくとも空隙があるようにカバー２０が設けられる。

また、図２及び図１のIV−IV線における断面図である図４に示されるように、カバー２０における回路形成領域３０Ａの側の縁部２３が、基板３０の厚さ方向において当該回路形成領域３０Ａの表面から離間して設けられる。カバー２０における回路形成領域３０Ａの側の縁部２３とは、保護用端子１０及び接続端子３２を覆うように設けられたカバー２０の外縁部のうち、回路形成領域３０Ａに近い側の縁部である。したがって、本実施形態では、このような縁部２３が回路形成領域３０Ａの表面から浮くようにカバー２０が設けられる。

また、図２及び図４に示されるように、カバー２０における回路形成領域３０Ａの側の縁部２３が、基板３０の厚さ方向において回路形成領域３０Ａと重複するように設けられると好適である。基板３０の厚さ方向において回路形成領域３０Ａと重複するように設けられるとは、基板３０を鉛直上方から見て、回路形成領域３０Ａと重複するように設けられていることを意味する。したがって、基板３０を鉛直上方から見て、保護用端子１０及び接続端子３２の上に設けられたカバー２０の外縁部のうち、回路形成領域３０Ａに近い側の縁部２３が、回路形成領域３０Ａと重複するように設けられる。

接触部２２は、接続端子３２を介して回路形成領域３０Ａに形成された電子回路を他の装置１００と接続する場合に、当該他の装置１００における接地電位とされた導体部１０１と接触する。接続端子３２を介して回路形成領域３０Ａに形成された電子回路を他の装置１００と接続するとは、基板３０の端子形成領域３０Ｂが、他の装置１００に設けられたソケット１０２に嵌合挿入されて、接続端子３２とソケット１０２が有する電極部とが電気的に接続されることを意味する。接地電位とされた導体部１０１とは、他の装置１００における接地端子と接続されている導体部１０１である。したがって、接触部２２は、基板３０の端子形成領域３０Ｂが他の装置１００に設けられたソケット１０２に嵌合挿入される場合に接地される。

ここで、基板３０の端子形成領域３０Ｂが他の装置１００に設けられたソケット１０２に嵌合挿入される場合とは、好ましくは基板３０が接続端子３２を介して他の装置１００に接続される前である。したがって、接触部２２は回路形成領域３０Ａに形成された電子回路が接続端子３２を介して他の装置１００に接続される前に、他の装置１００の導体部１０１と接触する。すなわち、図５（ａ）に示されるように、接触部２２は接続端子３２とソケット１０２が有する電極部とが電気的に接続される前に接地される。したがって、基板３０の導体層のうち、ランド３１と接続端子３２とを接続する配線３５以外の部分が接地される。

このように接触部２２が他の装置１００の導体部１０１と接触する状態で、更に基板３０の端子形成領域３０Ｂが他の装置１００に設けられたソケット１０２に深く挿入されると、図５（ｂ）に示されるように、接続部２１は接触部２２が導体部１０１と接触後、保護用端子１０との接続が解除される。すなわち、図５（ａ）に示されるような接触部２２が他の装置１００の導体部１０１と接触する状態となってから、更に基板３０の端子形成部１０Ａが他の装置１００に設けられたソケット１０２に深く挿入されると、カバー２０が基板３０から離脱する。これにより、図５（ｂ）に示されるように、基板３０の端子形成部１０Ａが他の装置１００に設けられたソケット１０２の奥まで挿入可能となる。

このように、本静電気保護装置１によれば接続端子３２が他の装置１００と接続される場合に保護用端子１０を接地電位とするので、電子部品４０に定格以上の電圧が印加されることを防止できる。このため、電子部品４０を静電気から保護することが可能となる。また、保護用端子１０を接地電位とした後、カバー２０が基板３０から自動的に離脱されるので、カバー２０を取り外す手間もかかることが無い。

〔その他の実施形態〕
上記実施形態では、保護用端子１０と接続端子３２とは別体で構成されているとして説明したが、保護用端子１０は接続端子３２の一部を用いて構成しても良い。この場合、接続端子３２のうち、接地端子として利用される端子を保護用端子１０として利用することが可能である。

上記実施形態では、保護用端子１０及び接続端子３２が端子形成領域３０Ｂの片面に形成されているように図示したが、保護用端子１０及び接続端子３２は端子形成領域３０Ｂの両面に形成されていても良い。また、電子部品４０及び配線３５を回路形成領域３０Ａの両面に配置しても良い。この場合、カバー２０も端子形成領域３０Ｂの両面に設けることにより上述したように構成することが可能である。

上記実施形態では、基板３０の導体層が１層で構成されるように図示したが、導体層が多層であっても良い。この場合でも、上述した構成を実現することが可能である。

上記実施形態では、カバー２０の回路形成領域３０Ａの側の縁部２３が、基板３０の厚さ方向において回路形成領域３０Ａの表面から離間されているとして説明したが、回路形成領域３０Ａの表面が絶縁性のレジストで覆われ、且つ、縁部２３が基板３０の厚さ方向において回路形成領域３０Ａと重複していれば、縁部２３が回路形成領域３０Ａの表面に接していても良い。このような構成であっても、カバー２０により接続端子３２が互いに短絡されることを防止でき、カバー２０を容易に脱離し易くすることができる。

上記実施形態では、カバー２０における回路形成領域３０Ａの側の縁部２３が、基板３０の厚さ方向において回路形成領域３０Ａと重複しているとして説明したが、縁部２３が回路形成領域３０Ａの表面から離間していれば、縁部２３が基板３０の厚さ方向において回路形成領域３０Ａと重複していなくても良い。このような構成であっても、カバー２０を容易に脱離し易くすることができる。

上記実施形態では、基板３０にはスルーホール３３が形成されているとして説明したが、保護用端子１０と電気的に接続された導体層が基板３０の表面に露出されていれば、スルーホール３３を設けなくても良い。

上記実施形態では、接続端子３２同士がカバー２０を介して短絡されることを防止するために、カバー２０と接続端子３２との間に少なくとも空隙があるように設けられるとして説明したが、例えばカバー２０の接続端子３２に対向する面に絶縁膜を設けておいても良い。このような構成でも接続端子３２同士が短絡することを防止できる。

上記実施形態では、カバー２０が板状であるように図示したが、端子形成領域３０Ｂを内包する袋状の形態でカバー２０を構成することも可能である。

上記実施形態では、接続部２１が導電性接着剤を介して保護用端子１０と接続されているとして説明した。例えば保護用端子１０と電気的に接続された導体領域７０を保護用端子１０として基板３０に露出して設け、この導体領域７０を導体からなるクリップ部材７１で挟持するように構成することも可能である（図６）。この場合、クリップ部材７１の先端部７２が上述した接触部２２として機能し、接続端子３２が他の装置１００の導体部１０１に接触する前に接触部２２が接地されるので、保護用端子１０を介して基板３０に蓄えられた電荷を放電することが可能である。また、基板３０の端子形成領域３０Ｂを他の装置１００のソケットに深く入るように押し込むことで、クリップ部材７１を自動的に基板３０から離脱させ、再利用することも可能である。

本発明は、基板に搭載された電子部品を静電気から保護する静電気保護装置に用いることが可能である。

１：静電気保護装置
１０：保護用端子
２０：カバー
２１：接続部
２２：接触部
２３：縁部
３０：基板
３０Ａ：回路形成領域
３０Ｂ：端子形成領域
３２：接続端子
３３：スルーホール
３５：配線（電子回路）
４０：電子部品
１００：他の装置
１０１：導体部

Claims (4)

1. 電子部品が搭載され、前記電子部品を含む電子回路が形成された回路形成領域と、前記電子回路を他の装置と接続する接続端子が設けられた端子形成領域とから基板が構成され、前記端子形成領域に前記接続端子と並んで設けられる導電性の保護用端子と、
   前記接続端子から離間して前記端子形成領域を覆う導電性のカバーと、を備え、
   前記カバーは、導電性接着剤を介して前記保護用端子と電気的に接続される接続部と、前記接続端子を介して前記電子回路を前記他の装置と接続する場合に、前記他の装置における接地電位とされた導体部と接触する接触部とを有し、
   前記接続部は、前記接触部が前記導体部と接触後、前記保護用端子との接続が解除される静電気保護装置。
2. 前記カバーにおける前記回路形成領域の側の縁部が、前記基板の厚さ方向において前記回路形成領域の表面から離間されている請求項１に記載の静電気保護装置。
3. 前記カバーにおける前記回路形成領域の側の縁部が、前記基板の厚さ方向において前記回路形成領域と重複している請求項１又は２に記載の静電気保護装置。
4. 前記基板は、当該基板の厚さ方向に貫通し、導電体が設けられたスルーホールが形成され、前記スルーホールは前記保護用端子と電気的に接続されている請求項１から３のいずれか一項に記載の静電気保護装置。

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