JP6620506B2 - 電子機器のプリント基板絶縁構造 - Google Patents

Description

本発明は、電子機器内のプリント基板を、樹脂製の絶縁板を介して金属製ねじにて金属筐体に固定するプリント基板絶縁構造に関する。

電子機器内のプリント基板を金属製ねじにて金属筐体に固定する場合には、一般的には図３に示すように、金属筐体に内側にねじが切られた金属スペーサを圧入（または溶接）して、そのスペーサを介してプリント基板を金属製ねじにて金属筐体に固定する。

例えば図３には、下記特許文献１にも示されているような、金属スペーサ３３を金属筐体３２に圧入（または溶接）したうえでプリント基板固定ねじ３４にてプリント基板３１を金属筐体３２に固定する電子機器のプリント基板絶縁構造が開示されている。

なお図３には、プリント基板固定ねじ３４から所定範囲内は規格で規定される絶縁距離及び設計マージンを考慮して扇形の配線パターン禁止領域３６がプリント基板３１に設定されるようにしている。

また従来、プリント基板４１を金属筐体４２とは絶縁して固定したい場合には、図４に示すように、市販の絶縁サポート４３を介して、図３と同様に、プリント基板４１を金属製ねじにて金属筐体４２に固定する例が知られている。

特開２０１２−２０００７１号公報

上記した図３に記載のプリント基板絶縁構造では、プリント基板固定ねじ３４の電位は、金属筐体３２と同じ電位である。金属筐体３２は、電位を固定するために、例えばＦＧ（frame ground:フレームグランド）に接続される。

この時、プリント基板固定ねじ３４の周囲は、ねじ３４のワッシャ外周に対し絶縁距離（ＩＥＣ(International Electro-technical Commission )国際電気標準会議)やＵＬ(Underwriters Laboratories Inc.）が認定を行っている、アメリカにおいて主に電気製品に対する安全規格)で規定される規格）及び設計マージン分の配線パターン禁止領域３６を設定する必要があり、特に、プリント基板回路の動作電圧が高電圧の場合、非常に配線パターン禁止領域３６が大きくなり、それにより配線パターン領域や部品実装面積が減ってしまって、ひいては電子機器が大型化してしまう、という課題があった。

また図４に記載の従来のプリント基板絶縁構造では、市販の絶縁サポート４３自体が比較的大きく、やはり電子機器が大型化してしまう、という課題があった。
そこで本発明の目的は、プリント基板及び金属筐体を絶縁板を介して、横方向にずらして配置された第１のねじと第２のねじで固定することで電子機器の小型化を実現する電子機器のプリント基板絶縁構造を提供することにある。

上記課題を解決するために請求項１記載の発明は、電子機器内のプリント基板を、樹脂製の絶縁板を介して金属製ねじにて金属筐体に固定するプリント基板絶縁構造であって、
前記金属製ねじとして、前記プリント基板を前記絶縁板の第１の面に固定するための第１のねじと、前記金属筐体を前記絶縁板の前記第１の面とは反対側の第２の面に固定するための第２のねじとを備え、前記第１のねじは、前記絶縁板に前記第１の面側から埋設された第１のヘリサートに締結され、前記第２のねじは、前記絶縁板に前記第２の面側から埋設された第２のヘリサートに締結され、
前記第１のねじと前記第２のねじの前記絶縁板上の締結位置を、前記第１及び第２のねじが同一直線上に挿入されないよう、互いに横方向にずらして配置し、且つ、前記第１のヘリサートと前記第２のヘリサートとの横方向の距離を、少なくとも前記第１のヘリサートの底面と前記金属筐体との距離以上および前記第２のヘリサートの底面と前記プリント基板との距離以上とすることを特徴とする。

また請求項２記載の発明は、上記請求項１に記載のプリント基板絶縁構造において、
前記第１のねじは前記絶縁板により前記金属筐体とは絶縁され、前記第１のねじの電位は前記金属筐体の電位とは異なる電位とするために、前記第１のねじの電位を前記プリント基板上の回路のある電位に接続固定し、さらに、前記第１のねじの電位を、該ねじ周囲のプリント基板の配線パターンの電位に合わせて、前記第１のねじと前記金属筐体間の絶縁距離が最小となるような電位に固定させたことを特徴とする。

また請求項３記載の発明は、上記請求項１又は２に記載のプリント基板絶縁構造において、
前記絶縁板は、前記プリント基板の互いに対向する一対の長辺の各々に沿って配置された、直方体状に延びる一対の絶縁板であり、該一対の絶縁板と、前記プリント基板と、前記金属筐体とによって囲まれた空間を外気が流れる構成としたことを特徴とする。

本発明によれば、プリント基板上の第１のねじ(プリント基板側固定ねじ)周囲の絶縁距離を小さくすることができ、その結果、配線パターン領域や部品実装スペースが増えることで電子機器の小型化を実現することができる。

また本発明の樹脂製の絶縁板は直方体で構成され、該絶縁板が前記プリント基板及び前記金属筐体の長辺の形状に合わせて配置されるため、プリント基板の中央側に設けられる配線パターン領域や実装される部品領域には外気が流れる構造となり、実装部品の放熱を実現することも可能となる。

本発明の実施形態に係る電子機器のプリント基板絶縁構造を示す図である。 本発明の実施形態に係る固定ねじの配置例を示す図である。 図２Ａに示した固定ねじの配置例に対する比較例を示す図である。 従来の電子機器のプリント基板絶縁構造を示す図である。 従来の電子機器のプリント基板絶縁構造の他の例を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について、図を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る電子機器のプリント基板絶縁構造を示す図であり、図１の上下に分けて示している。すなわち、
図１上部は、本発明の実施形態に係る電子機器内のプリント基板絶縁構造を示す破断上面斜視図の一部を示すものである。プリント基板１１を金属製ねじ(第１のねじ)１４にて樹脂製の絶縁板１３に固定する。

図１下部は、上述した図１上部に対応する、本発明の実施形態に係る電子機器内のプリント基板絶縁構造を示す破断下面斜視図の一部を示すものである。つまり図１上部に示したようにして、プリント基板１１が金属製ねじ１４によって樹脂製の絶縁板１３に固定されるとともに、金属筐体１２が金属製ねじ(第２のねじ)１５によって樹脂製の絶縁板１３に固定される。

なお図１下部から理解されるように、金属製ねじ１４と金属製ねじ１５の絶縁板１３への取り付け位置がずれているのが分かるであろう。これについては後述する。
このように本発明の実施形態に係る電子機器のプリント基板絶縁構造は、プリント基板１１と金属筐体１２とを樹脂製の絶縁板１３を介して金属製ねじにより互いに固定する。

樹脂製の絶縁板１３は、図１に示されるように、ねじ固定するに必要なプリント基板１１と金属筐体１２の長辺の形状に合わせて配置される。図１では、一方の長辺の形状の一部が図示され、他方の長辺の形状は図示省略されている。

つまり、プリント基板１１と金属筐体１２の長辺の形状に合わせて配置されているので、プリント基板の中央側に設けられる配線パターン領域や実装される部品領域には外気が流れる構造となるため、実装部品の放熱を実現することも可能となる。

図２Ａは、本発明の実施形態に係る固定ねじの配置例を示す図であって、プリント基板、絶縁板、および、金属筐体を含む固定するねじ周辺の断面図である。
図２Ａに示す配置例では、プリント基板２１を固定する金属製ねじ２４は、絶縁板２３に埋設されたヘリサート（ネジインサート）２６１、および、金属筐体２２を固定する金属製ねじ２５は、絶縁板２３に埋設されたヘリサート（ネジインサート）２６２、にそれぞれ締結されることにより固定されるが、プリント基板側固定ねじ２４と金属筐体側固定ねじ２５の位置を同一直線上に配置せずに或る間隔(後述する)を設けて異なる位置に配置している。

図２Ａに示す配置例の絶縁性能（耐電圧値）は、プリント基板側ヘリサート２６１の底面と金属筐体２２との距離=b1寸法、または金属筐体側ヘリサート２６２の底面とプリント基板２１との距離=b2寸法に比例し、この距離が長い(寸法が大きい)ほど、耐電圧値は高くなる。

図２Ａに示す配置例では、後述する図２Ｂに示す比較例と異なり、プリント基板側固定ねじ２４と金属筐体側固定ねじ２５を横方向にずらして配置し、プリント基板側ヘリサート２６１と金属筐体側ヘリサート２６２との横方向の距離=c寸法を、少なくとも上記したb1寸法やb2寸法以上（c≧b1、b2）とすることで、電子機器の大型化を避けることが可能となる。

一方、図２Ｂは、図２Ａに示した固定ねじの配置例に対する比較例を示す図であって、プリント基板、絶縁板、および、金属筐体を含む固定するねじ周辺の断面図である。
図２Ｂに示す比較例では、プリント基板２１を固定する金属製ねじ２４は、絶縁板２３に埋設されたヘリサート（ネジインサート）２６１、および、金属筐体２２を固定するねじ２５は、絶縁板２３に埋設されたヘリサート（ネジインサート）２６２、にそれぞれ締結されることにより固定される。

図２Ｂにおける絶縁性能（耐電圧値）は、プリント基板側ヘリサート２６１の底面と金属筐体側ヘリサート２６２の底面との距離=a寸法に比例し、この距離が長い(寸法が大きい)ほど、耐電圧値は高くなる。

しかるに図２Ｂのように、プリント基板側固定ねじ２４と金属筐体側固定ねじ２５の位置を同一直線上に配置すると、耐電圧値を高くするには、a寸法を大きくとる必要があり、その結果、絶縁板２３の高さ寸法が大きくなり、結果として電子機器が大型化してしまう。

このように本発明の実施形態に係る固定ねじの配置例によれば、プリント基板側固定ねじ２４は絶縁板２３により金属筐体２２とは絶縁され、プリント基板側固定ねじ２４の電位は、金属筐体２２の電位とは異なる電位となる。

この時、電位が固定されていない浮遊金属は、意図しない充電により絶縁破壊を起こす可能性があるため、プリント基板側固定ねじ２４を回路内のある電位（たとえば直流部の正電位または負電位等）に、プリント基板２１上の配線パターンで接続することで、プリント基板側固定ねじ２４の電位を固定させることが望ましい。

更に、プリント基板側固定ねじ２４の電位は、ねじ２４の周囲の配線パターンの電位に合わせて、ねじ２４と金属筐体２２間の絶縁距離が最小となるような電位に固定させることで、プリント基板２１上の配線パターン領域や部品実装スペースが増えて電子機器の小型化を実現することができる。

なお上記説明では、ねじを固定する部材として“ヘリサート”を絶縁板に埋設する例についてもっぱら説明したが、“イリサート”(登録商標)を絶縁板に埋設するようにしたものであってもよい。

１１、２１ プリント基板
１２、２２ 金属筐体
１３、２３ 絶縁板
１４、２４ プリント基板側固定ねじ(第１のねじ)
１５、２５ 筐体側固定ねじ(第２のねじ)
２６１ ヘリサート(ネジインサート)(第１のヘリサート)
２６２ ヘリサート(ネジインサート)(第２のヘリサート)

Claims (3)

1. 電子機器内のプリント基板を、樹脂製の絶縁板を介して金属製ねじにて金属筐体に固定するプリント基板絶縁構造であって、
   前記金属製ねじとして、前記プリント基板を前記絶縁板の第１の面に固定するための第１のねじと、前記金属筐体を前記絶縁板の前記第１の面とは反対側の第２の面に固定するための第２のねじとを備え、前記第１のねじは、前記絶縁板に前記第１の面側から埋設された第１のヘリサートに締結され、前記第２のねじは、前記絶縁板に前記第２の面側から埋設された第２のヘリサートに締結され、
   前記第１のねじと前記第２のねじの前記絶縁板上の締結位置を、前記第１及び第２のねじが同一直線上に挿入されないよう、互いに横方向にずらして配置し、且つ、前記第１のヘリサートと前記第２のヘリサートとの横方向の距離を、少なくとも前記第１のヘリサートの底面と前記金属筐体との距離以上および前記第２のヘリサートの底面と前記プリント基板との距離以上とすることを特徴とする電子機器のプリント基板絶縁構造。
2. 請求項１に記載のプリント基板絶縁構造において、
   前記第１のねじは前記絶縁板により前記金属筐体とは絶縁され、前記第１のねじの電位は前記金属筐体の電位とは異なる電位とするために、前記第１のねじの電位を前記プリント基板上の回路のある電位に接続固定し、さらに、前記第１のねじの電位を、該ねじ周囲のプリント基板の配線パターンの電位に合わせて、前記第１のねじと前記金属筐体間の絶縁距離が最小となるような電位に固定させたことを特徴とする電子機器のプリント基板絶縁構造。
3. 請求項１又は２に記載のプリント基板絶縁構造において、
   前記絶縁板は、前記プリント基板の互いに対向する一対の長辺の各々に沿って配置された、直方体状に延びる一対の絶縁板であり、該一対の絶縁板と、前記プリント基板と、前記金属筐体とによって囲まれた空間を外気が流れる構成としたことを特徴とする電子機器のプリント基板絶縁構造。