JP6616992B2

JP6616992B2 - 電子機器

Info

Publication number: JP6616992B2
Application number: JP2015190543A
Authority: JP
Inventors: 輝男垣谷; 日出樹長谷
Original assignee: Contec Co Ltd; Mitsubishi Logisnext Co Ltd
Current assignee: Contec Co Ltd; Mitsubishi Logisnext Co Ltd
Priority date: 2015-09-29
Filing date: 2015-09-29
Publication date: 2019-12-04
Anticipated expiration: 2035-09-29
Also published as: JP2017069293A

Description

電子部品が実装される基板を備える電子機器に関する。

コンピュータや産業用機器等の電子機器は、一般に筐体を備え、電子部品が実装される基板が筐体内に配置される。電子部品は、動作電圧を供給する電源と、基準電圧を供給するグランドとが接続されて動作する。基板には、電源配線とシグナルグランドであるシグナルグランド配線とが配線され、それぞれの電子部品に共通の電源とグランドを供給する。電子部品はノイズにより誤動作を起こしやすく、グランドを強化するために、フレームグランドであって通常接地電圧に保持されている筐体とシグナルグランドとを接続する場合があった。

特開平９−２３０８３号公報

しかしながら、電子機器は、工場内や車両等の電磁波の影響の強い環境で使用されることがあり、このような環境では筐体自体がノイズを受信するアンテナとして機能し、基板のシグナルグランドと筐体を接続していると、筐体に入力されたノイズが基板のシグナルグランドに混入し、かえって電子部品の誤動作を引き起こす場合があった。

本発明は、基板に実装された電子部品に及ぼす外部ノイズの影響を抑制することを目的とする。

本発明の一実施形態にかかる電子機器は、筐体と、電子部品が実装されて前記筐体の内部に搭載される実装基板と、前記実装基板に設けられるシグナルグランド配線と、前記筐体とシグナルグランド配線とを電気的に絶縁する絶縁部材とを有し、前記筐体と接触すると共に前記シグナルグランド配線と電気的に導通する基板をさらに有し、前記絶縁部材の少なくとも１つが、前記基板の前記筐体と接触する部分に設けられる絶縁性のガスケットであることを特徴とする。

以上のように、基板のシグナルグランドと筐体のフレームグランドとを絶縁することにより、フレームグランドに入力された外部ノイズがシグナルグランドに混入することを防止し、基板に実装された電子部品に及ぼす外部ノイズの影響を抑制することができる。

電子機器の筐体内部の概略構成を説明する分解斜視図筐体内に設置される実装基板の概略構成を例示する斜視図絶縁スペーサの構成を例示する図絶縁ブッシュの構成を例示する図絶縁ガスケットの構成を例示する図

グランドが分離された電子部品について図１〜図５を用いて説明する。
図１は電子機器の筐体内部の概略構成を説明する分解斜視図、図２は筐体内に設置される実装基板の概略構成を例示する斜視図、図３は絶縁スペーサの構成を例示する図、図４は絶縁ブッシュの構成を例示する図、図５は絶縁ガスケットの構成を例示する図である。

コンピュータや産業用機器等の電子機器１は、電子部品４が実装された実装基板２が筐体３内に配置されている。筐体３内には、さらに筐体基板５が配置されていても良い。実装基板２は筐体基板５上に配置されても良く、筐体基板５は実装基板２以外の部品を搭載しても良い。また、筐体３の一面はコネクタ面６とすることもでき、コネクタ面６はＵＳＢ端子やＬＡＮ端子，電源端子等の各種端子７が配設される。

実装基板２は、電子部品４が実装され、基準電圧であるグランドと電源電圧とが外部から供給される。実装基板２に供給されたグランドはシグナルグランドと称され、シグナルグランド配線８を介して各電子部品４に供給される。シグナルグランド配線８は実装基板２内の全面に引き回されても良い。従来の実装基板は、導電性の金属スペーサ１０等で筐体３に固定される。実装基板２のネジ留めされる領域には導電性のランド９が形成され、ランド９はシグナルグランド配線８と導通される。従来の実装基板は、導電性の金属スペーサ１０等で筐体３に固定され、ネジ留めされる領域にシグナルグランド配線８と導通されるランド９が形成されるため、シグナルグランド配線８と筐体３とが電気的に導通される。通常、筐体３の電位はフレームグランドと称される。そのため、従来の電子機器では、シグナルグランドとフレームグランドは同電位となっている。本発明の電子機器１は、筐体３とシグナルグランド配線８との間に絶縁部材を挿入することにより、シグナルグランドとフレームグランドとを絶縁することができることが特徴である。シグナルグランドとフレームグランドとを絶縁することにより、工場内や車両等の電磁波の影響の強い環境下で電子機器１を使用し筐体３にノイズが印加されたとしても、シグナルグランドにノイズが伝播されることが防止され、基板に実装された電子部品に及ぼす外部ノイズの影響を抑制することができる。

従来の電子機器における実装基板を筐体に固定する金属スペーサ１０に代わり、図３に示すように、本発明の電子機器１では、絶縁部材の一実施形態である絶縁性のスペーサ、例えば絶縁性の樹脂スペーサ１１と金属スペーサ１２とを用いる。樹脂スペーサ１１は、実装基板２のランド９に形成されたネジ穴１３にネジ留めされる。樹脂スペーサ１１は上部にネジ穴が形成され、このネジ穴に金属スペーサ１２がネジ留めされる。ネジ留めされた状態の樹脂スペーサ１１と金属スペーサ１２とを合わせた長さは、金属スペーサ１０の長さと一致する。金属スペーサ１２上に筐体３を被せ、筐体３を貫通して金属スペーサ１２にネジ１４をネジ留めする。これにより、実装基板２を筐体３に固定すると共に、絶縁性の樹脂スペーサ１１によりシグナルグランド配線８と導通するランド９と筐体３とを絶縁し、シグナルグランドとフレームグランドとを絶縁することができる。そのため、工場内や車両等の電磁波の影響の強い環境下で電子機器１を使用し筐体３にノイズが印加されたとしても、シグナルグランドにノイズが伝播されることが防止され、実装基板２に実装された電子部品４に及ぼす外部ノイズの影響を抑制することができる。なお、筐体３と実装基板２とのネジ留めを金属スペーサ１２および絶縁性の樹脂スペーサ１１とにより行う場合に限らず、金属スペーサ１２を用いずに、絶縁性の樹脂スペーサ１１のみによりネジ留めしても良い。この場合の樹脂スペーサ１１の長さは金属スペーサ１０と同じ長さとする。また、上記説明ではネジ穴１３の周囲にランド９を設ける例について説明したが、ランド９を設けず、シグナルグランド配線８がネジ穴１３と接触することによりネジ穴１３に導電性のネジがネジ留めされた場合には、このネジとシグナルグランド配線８とが電気的に導通する構成である場合においても樹脂スペーサ１１を用いることができる。

また、従来の電子機器では、実装基板の周辺にシグナルグランド配線が露出し、実装基板の周辺と筐体とが接触するように実装基板を配置し、シグナルグランドとフレームグランドとを電気的に導通させる場合があった。また、実装基板のシグナルグランド配線を筐体基板と電気的に導通させ、筐体と接触する筐体基板を介してシグナルグランドとフレームグランドとを電気的に導通させる場合もあった。このような場合、筐体３と実装基板２との間、筐体３と筐体基板５との間、あるいは実装基板２および筐体基板５と筐体３との間に、絶縁部材の一実施形態である絶縁性のブッシュ、例えば絶縁性の樹脂ブッシュ１５を設ける。絶縁性のブッシュを設けることにより、筐体３と実装基板２との間、筐体３と筐体基板５との間、あるいは実装基板２および筐体基板５と筐体３との間に隙間を設け、シグナルグランドとフレームグランドとを絶縁することができる。そのため、工場内や車両等の電磁波の影響の強い環境下で電子機器１を使用し筐体３にノイズが印加されたとしても、シグナルグランドにノイズが伝播されることが防止され、実装基板２に実装された電子部品４に及ぼす外部ノイズの影響を抑制することができる。例えば、図４に示すように、実装基板２のシグナルグランド配線８と電気的に導通する筐体基板５と筐体３との間に樹脂ブッシュ１５を設ける。樹脂ブッシュ１５は筐体３を挟んで固定される構成であり、樹脂ブッシュ１５の少なくとも一部分が筐体基板５と筐体３との間に配設される構成である。

また、従来の電子機器では、コネクタ基板を筐体の一部をなすコネクタ面とする場合があり、コネクタ基板と実装基板のシグナルグランド配線とが電気的に導通する場合があった。そして、コネクタ基板と筐体とは接触するため、シグナルグランドとフレームグランドとを電気的に導通させる場合があった。このような場合、筐体３と接するコネクタ基板１６の表面部分に絶縁部材の一実施形態である絶縁性のガスケット、例えば絶縁性の樹脂ガスケット１７を設ける。絶縁性のガスケットを設けることにより、筐体３とコネクタ基板１６とが電気的に絶縁され、シグナルグランドとフレームグランドとを絶縁することができる。そのため、工場内や車両等の電磁波の影響の強い環境下で電子機器１を使用し筐体３にノイズが印加されたとしても、シグナルグランドにノイズが伝播されることが防止され、実装基板２に実装された電子部品４に及ぼす外部ノイズの影響を抑制することができる。例えば、図５に示すように、コネクタ基板１６のコネクタ面６の周囲に絶縁性の樹脂ガスケット１７を設ける。コネクタ基板１６はコネクタ面６の周囲で筐体３と接触するため、接触部分に絶縁性の樹脂ガスケット１７を設けることにより、コネクタ基板１６と筐体３とが電気的に絶縁され、シグナルグランドとフレームグランドとを絶縁することができる。なお、端子が設けられるコネクタ基板を例に説明したが、コネクタ基板に限らず、電子機器１の外面を構成し、筐体３と接する様々な用途の基板に絶縁性のガスケットを設けても良い。

なお、上述の絶縁性のスペーサ、絶縁性のブッシュおよび絶縁性のガスケットは、適宜組み合わせて設けても良い。また、図１においては、筐体３として、端子部分に別の筐体を接続できる構成の密閉構造の筐体を例として示したが、単独の、例えば立方体形状の筐体を用いることもできる。さらに、使用環境に応じて、電磁波の影響の少ない環境で使用する場合は絶縁部材を用いずにシグナルグランドとフレームグランドとを導通させて使用し、工場内や車両等の電磁波の影響の強い環境下では絶縁部材を用いてシグナルグランドとフレームグランドとを電気的に絶縁して使用することにより、使用環境に応じて最適なノイズ対策を行うことができる。

１電子機器
２実装基板
３筐体
４電子部品
５筐体基板
６コネクタ面
７端子
８シグナルグランド配線
９ランド
１０金属スペーサ
１１樹脂スペーサ
１２金属スペーサ
１３ネジ穴
１４ネジ
１５樹脂ブッシュ
１６コネクタ基板
１７樹脂ガスケット

Claims

筐体と、
電子部品が実装されて前記筐体の内部に搭載される実装基板と、
前記実装基板に設けられるシグナルグランド配線と、
前記筐体と前記シグナルグランド配線とを電気的に絶縁する絶縁部材と
を有し、
前記筐体と接触すると共に前記シグナルグランド配線と電気的に導通する基板をさらに有し、
前記絶縁部材の少なくとも１つが、前記基板の前記筐体と接触する部分に設けられる絶縁性のガスケットであることを特徴とする電子機器。
前記実装基板に形成されて前記シグナルグランド配線と接触するネジ穴
をさらに有し、
前記筐体と前記実装基板が前記ネジ穴でネジ留めされ、
前記絶縁部材の少なくとも１つが、前記筐体と前記実装基板とをネジ留めするネジの少なくとも一部をなす絶縁性のスペーサであることを特徴とする請求項１記載の電子機器。
前記絶縁部材の少なくとも１つが、前記筐体と前記実装基板との間に設けられる絶縁性のブッシュであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電子機器。