JP6636348B2 - 電子時計 - Google Patents

Description

本発明は、時間標準源として水晶振動子を用いた電子時計における、回路基板の保持構造に関するものである。

電子時計には、水晶振動子が実装された回路基板が組み込まれており、水晶振動子と回路基板上の配線パターンにて同一回路基板上に実装されているＩＣとが接続され発振回路が形成されている。電池等から供給される電気エネルギーで該発振回路を駆動することで水晶振動子を振動させ32,768Hzなどの時間標準源を得ている。

時間標準源である水晶振動子の発振周波数の調整は、発振回路を構成するコンデンサの容量値を調整することで行われ、該周波数調整は、電子時計の製造効率上、回路基板状態で行われる。

一方、電子時計は従来から薄型化することが求められており、薄型化を図る場合には時計のケース、ガラス、裏蓋などの外装部材を薄くすることはもとより、ケーシングされる時計モジュールの薄型化によって実現される。（例えば、特許文献1参照）

特開２００４−６９６２６号公報（図４）

電子時計モジュールに組み込まれる回路基板は、回路基板の発振回路が形成されている面とは反対側から金属の押さえ板（以下、「回路押さえ板」という）によって時計に保持される構造が一般的である。また、外乱を防止するため回路押さえ板は多くの場合接地されている。

ここで、電子時計を薄型化するために、回路基板の基材をより薄くする、回路基板と該回路押さえ板との隙間を狭くした場合、水晶振動子と回路基板とを半田等で接続する接続パターンと該回路押さえ板の間で浮遊容量が形成される。
形成された浮遊容量は、発振回路を構成するＩＣ内部のコンデンサとで容量結合し、回路基板状態で測定される発振周波数に対し、回路基板をモジュールに組み込んだ際の発振周波数は低くなるため、電子時計の歩度は時計の精度に対して大きく遅れ方向にシフトしてしまう。

さらに、回路基板をモジュールに組み込んだ際の回路基板と回路押さえ板との距離は個体にバラツキがあるため、形成される浮遊容量値は個体によって異なり、結果、個々の歩度にバラツキを生じさせ、電子時計を製造する上での歩度の調整や管理が難しくなる。

本発明の目的は、電子時計の薄型化を達成し、回路基板をモジュールに組み込んだ際の歩度シフトを抑制することである。

本発明は、上記目的を達成するため、次の様な構成をしている。
即ち、表面に発振回路が配置されている回路基板と、回路基板の、発振回路が配置されている側と反対側の面を押さえる回路押さえ板と、金属材の裏蓋と、を有し、回路押さえ板は、発振回路と重なる部分に、容量結合防止部を備え、容量結合防止部は、回路押さえ板が回路基板と反対側に曲げ加工された部分であり、回路押さえ板と裏蓋とは、容量結合防止部で接していることを特徴とする。

以上のように本発明によれば、回路基板の発振回路が形成されている面とは反対側の面に配置される回路押さえ板に、発振回路と重なる箇部分にのみ容量結合防止部を備えることで、電子時計を薄型化した場合にでも、回路押さえ板が回路基板を保持する性能を劣化させることなく、回路基板をモジュールに組み込んだ際の歩度シフトを抑制することができる。

従来技術の電子時計モジュールの平面図および側面図である。 図１の回路押さえ板と回路基板に実装されている水晶振動子およびＩＣの配置関係を示す平面透視図である。 図２のＡ−Ａ区間の断面図である。 本発明の第１実施形態の回路押さえ板形状を示す電子時計モジュールの拡大平面図である。 図４のＢ−Ｂ区間の断面図である。 本発明の第１実施形態の容量結合防止部の変形例１を示す電子時計モジュールの拡大平面図である。 本発明の第１実施形態の容量結合防止部の変形例２を示す電子時計モジュールの拡大平面図である。 図７の容量結合防止部と重なる回路基板のスペースに製品の型番を記した電子時計モジュールの拡大平面図である。 本発明の第２実施形態の回路押さえ板形状を示す断面図である。 本発明の第３実施形態の回路押さえ板形状を示す断面図である。

［第１実施形態］
第１実施の形態は、回路基板の発振回路が形成されている面とは反対側の面に配置される回路押さえ板に、発振回路と重なる箇部分を開口する容量結合防止部を備えた例である。以下、本発明に係る第１実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は従来技術の電子時計モジュールの平面図および側面図、図２は図１の回路押さえ板と回路基板に実装されている水晶振動子およびＩＣの配置関係を示す平面拡大図、図３は図２のＡ−Ａ断面図、図４は本発明の第１実施形態の回路押さえ板形状を示す電子時計モジュールの拡大平面図、図５は図４のＢ−Ｂ区間の断面図である。

図１は従来技術の電子時計モジュールの平面図および側面図であって、（ａ）が平面図、（ｂ）が側面図である。図１（ｂ）において、上方向が時計状態で裏蓋側、下方向が文字板側であり、図１（ａ）は、裏蓋側の平面図である。なお、後述の回路押さえ板２を除いては、本発明の実施形態も同じ構成である。

図１において、１は電子時計モジュールである。２は回路押さえ板であり、電子時計モジュール１に回路基板３を保持するための時計モジュール部品である。４はコイン型の電池であり、回路基板３に実装されているＩＣやモーターを駆動するためのエネルギー源である。回路押さえ板２は金属製の板であり、電池４の一方の電極と導通しており、回路基板３が外乱を受けないように接地されている。

５はモーター駆動用のコイルであり、電池４の電気エネルギーがＩＣに供給され駆動されると、ＩＣはコイル５に電子時計の秒針、分針、時針（不図示）を運針駆動するための信号を伝え、ローター磁石（不図示）を回転させることで運針駆動させる。

図２は、図１の回路押さえ板２を透過し、回路基板３に配置される水晶振動子７およびＩＣ６の配置関係を示す平面透視図である。回路基板３には、図２に示す如き時間標準源として用いる水晶振動子７と、電池４から電気エネルギーを受け運針制御などを行うための半導体装置であるＩＣ６が実装されている。８ａ,８ｂは、水晶振動子７を実装するためのランドパターンである。ＩＣ６と水晶振動子７は、回路基板３に形成されたランドパターン８ａ,８ｂを含む配線により電気的に接続され、回路基板３の文字板側に発振回路が形成される。

図３は、図２に示すＡ−Ａ区間の断面図である。図３に示す如く、回路基板３に形成される発振回路は回路基板３の文字板１０側に形成され、発振回路が形成された面とは反対面側から回路押さえ板３によって電子時計モジュール１に保持される。

図３の如く、回路基板３のランドパターン８ａ、８ｂと回路押さえ板２は垂直方向に重なっており、回路基板３と空隙１００とを挟み込む構造となっている。回路押さえ板２とランドパターン８ａ,８ｂは電極板として作用するため、ランドパターン８ａ、８ｂと回路押さえ板２との距離、およびランドパターン８ａ、８ｂと回路押さえ板２が重なっている面積に応じた浮遊容量が形成されることになる。

ここで、電子時計の薄型化を達成するため、回路押さえ板２、回路基板３を薄くし、回路押さえ板と回路基板３の空隙１００をより狭くした場合、回路基板３のランドパターン８ａ、８ｂと回路押さえ板２の距離はより狭くなり浮遊容量の容量値はさらに大きくなる。これにより、発振回路の発振周波数は低周波数側に大きくシフトし、電子時計の歩度は遅れ方向にシフトする。本発明の目的は、この従来技術の問題を解決することにある。

図４は、第１実施形態の回路押さえ板２の形状を示す電子時計モジュールの拡大平面図である。１１ａ、１１ｂは、回路押さえ板２に設けられた容量結合防止部である。

図５は、図４に示すＢ−Ｂ区間の断面図である。図５に示す如く、本実施形態における容量結合防止部１１ａ、１１ｂは、ランドパターン８ａ、８ｂに重なる部分が開口された回路押さえ板の開口部である。図４および図５に示す如き、容量結合防止部１１ａ、１１ｂを設けることで、ランドパターン８ａ、８ｂと回路押さえ板２との重なりがなくなる。

したがって、ランドパターン８ａ、８ｂと回路押さえ板２との重なりをなくすことにより、両者で回路基板３と空隙１００を挟み込む構成ではなくなるため、浮遊容量の形成が抑制され、歩度シフトの発生を防ぐことが出来る。なお、開口部１１ａ、１１ｂは、図４に示すように、ランドパターン８ａ、８ｂより若干大きめに開口しても良い。

以上のように、回路基板３に発振回路が形成される側とは反対側から電子時計モジュールに保持する回路押さえ板２に、容量結合防止部１１ａ、１１ｂを設けることで、たとえ電子時計を薄型化した際でも、回路押さえ板２と回路基板３のランドパターン８ａ、８ｂとの間で形成される浮遊容量を抑制でき、回路基板３を電子時計モジュール１に組み込んだ際の歩度シフトを防止することができる。また、容量結合防止部１１ａ、１１ｂは、ランドパターン８ａ、８ｂと重なる部分のみの開口部であるため、回路押さえ板２は、回路基板３を保持する強度を劣化させることなく回路基板３を保持できる。

［第１実施形態の変形例１］
なお、上記説明は、本実施形態の一例を示したものであり、例えば以下のように変形を行ってもよい。以下、本発明に係る第１実施形態の変形例を図面に基づいて説明する。
（１）図６は、本発明の第１実施形態の容量結合防止部の変形例１を示す電子時計モジュールの拡大平面図である。（ａ）は、第１実施形態で示した容量結合防止部１１ａのみ回路押さえ板２に形成しており、（ｂ）は第１実施形態で示した容量結合防止部１１ｂのみ回路押さえ板２に形成している。回路押さえ板２に容量結合防止部１１ａ、１１ｂのいずれか一方しか形成しない場合、回路押さえ２とランドパターン８ａ、８ｂの間で形成される浮遊容量の影響は、容量結合防止部１１ａおよび１１ｂの両者を形成した場合に対し大きくはなるが、図３に示す従来の構成で浮遊容量が電子時計の歩度に与える影響に応じて、図６に示す如き、容量結合防止部１１ａもしくは１１ｂのいずれか一方の形成でも構わない。容量結合防止部１１ａもしくは１１ｂのいずれか一方しか形成しない場合は、容量結合防止部１１ａおよび１１ｂの両者を形成した場合に対し、回路押さえ板２の強度は高くなる。

（２）図７は、本発明の第１実施形態の容量結合防止部の変形例２を示す電子時計モジュールの拡大平面図である。第１実施形態では、ランドパターン８ａと８ｂのそれぞれと回路押さえ板２と重なる部分のみ回路押さえ板２を開口し、回路押さえ板２に２つの容量結合防止部１１ａおよび１１ｂを形成したが、図７の如き回路押さえ板２をランドパターン８ａと８ｂの両方と重なる部分を開口し、１つの容量結合防止部１１ｃを形成しても構わない。１つの容量結合防止部１１ｃであっても、ランドパターン８ａと８ｂと回路押さえ板２が重なる部分がない構造となるため、第一実施形態と同様の効果が得られる。
さらに、容量結合防止部１１ｃと重なる回路基板３の裏蓋側から見えるスペースを、図８に示したように、例えば『CAL88』というような製品の型番や製造番号といった製品情報をレジストパターンなどで形成する製品情報表記部２０として有効に活用しても構わない。

［第２実施形態］
第２実施形態は、第１実施形態に対し、回路押さえ板２の回路基板３を保持する強度をより劣化させずに、回路押さえ板２に容量結合防止部を形成する例である。

以下、本発明に係る第２実施形態を図面に基づいて説明する。
図９は本発明の第２実施形態の回路押さえ板形状を示す断面図である。回路押さえ板２の形状以外は図５と同一であるため説明を省略する。

図９において、本実施形態における容量結合防止部１１ｄ、１１ｅは、ランドパターン８ａ、８ｂに重なる部分の回路押さえ板の厚みが、重ならない部分に対し薄くなるように回路押さえ２に形成される。なお、図９に示す如く、回路押さえ板２は回路基板３のランドパターン８ａ、８ｂと向き合う面を薄くするため、ランドパターン８ａ、８ｂと回路押さえ板２との直線的な距離は離れることになる。

したがって、ランドパターン８ａ、８ｂと回路押さえ板２との距離が離れることで、回路押さえ板２と、ランドパターン８ａ、８ｂとの間で形成される浮遊容量の値は、前述の距離に反比例するため小さくなり、浮遊容量による歩度のシフトを低減することが出来る。なお、図９に示すように、容量結合防止部１１ｄ、１１ｅ形成部の回路押さえ板２の厚みは同じであっても良いが、例えば、容量結合防止部１１ｄ形成部の回路押さえ板２の厚みより、容量結合防止部１１ｅ形成部の回路押さえ板２の厚みを薄くする方が歩度のシフトが低減できる場合は、容量結合防止部１１ｅ形成部の回路押さえ板２の厚みを容量結合防止部１１ｄ形成部の回路押さえ板２の厚みに対し薄くするといったように、容量結合防止部１１ｄ、１１ｅ形成部の回路押さえ板２の厚みを一致させなくても構わない。

以上のように、ランドパターン８ａ、８ｂと回路押さえ板２との距離が離れるように、回路押さえ板２に、ランドパターン８ａ、８ｂと重なる部分に容量結合防止部１１ｄ、１１ｅを設けることで、浮遊容量を低減することができ、第１実施形態と同様、電子時計モジュール１に組み込んだ際の歩度シフトを防止することができる。また、第１実施形態に対し、回路押さえ板２を完全に開口しないため、回路押さえ板２の回路基板３を保持する強度はさらに保たれる。

［第２実施形態の変形例］
なお、上記説明は、本実施形態の一例を示したものであり、例えば以下のように変形を行ってもよい。
（１）第1実施形態の変形例１と同様の思想で、浮遊容量が電子時計の歩度に与える影響に応じて、容量結合防止部１１ｄもしくは１１ｅのいずれか一方の形成でも構わない。容量結合防止部１１ａもしくは１１ｂのいずれか一方しか形成しない場合は、容量結合防止部１１ｄおよび１１ｅの両者を形成した場合に対し、回路押さえ板２の強度はさらに高くなる。

（２）第1実施形態の変形例２と同様の思想で、ランドパターン８ａと８ｂの両方と重なる部分を薄くする容量結合防止部１１を回路押さえ板２に形成しても構わない。ランドパターン８ａ、８ｂと回路押さえ板２の距離が従来の構造に対し離れるため、第２実施形態と同様の効果が得られる。

［第３実施形態］
第３実施形態は、第１実施形態に対し、電子時計モジュールを電子時計内で保持する支点としても機能する容量結合防止部を、回路押さえ板２に形成する例である。

以下、本発明に係る第３実施形態を図面に基づいて説明する。
図１０は本発明の第３実施形態の回路押さえ板形状を示す断面図である。なお、図５と重複するところは説明を省略する。

図１０の、３０は電子時計の外装部材である金属材の裏蓋である。裏蓋３０は回路基板３を挟んで文字板１０の反対側に配置される。本実施形態においては、図１０に示す如く、ランドパターン８ａ、８ｂと重なる部分の回路押さえ板が、重ならない部分に対し、直線距離が離れるように裏蓋３０側に曲げ加工された容量結合防止部１１ｆおよび１１ｇが回路押さえ板２に形成される。第２実施の形態で説明したように、ランドパターン８ａ、８ｂと回路押さえ板２との間に形成される浮遊容量は、両者の距離に反比例するため、距離が離れると小さくなり浮遊容量による歩度のシフトを低減することが出来る。

さらに、図１０に示す如く、回路押さえ板２と裏蓋３０は、容量結合防止部１１ｆ、１１ｇで接しており、裏蓋３０と接する該容量結合防止部１１ｆ、１１ｇは、電子時計モジュール１を電子時計内で保持する支点になる。また、接地されている回路押さえ板２と裏蓋３０が接続されることで、裏蓋３０も接地することになり電子時計を外乱から強くすることができる。

以上のように、ランドパターン８ａ、８ｂと回路押さえ板２との距離が離れるように、裏蓋３０側に回路押さえ板２を曲げ加工する容量結合防止部１１ｄ、１１ｅを設けることで、浮遊容量を低減することができ、第１実施形態と同様、電子時計モジュール１に組み込んだ際の歩度シフトを防止することができる。また、第１実施形態に対し、本実施の形態の容量結合防止部は電子時計モジュールを電子時計内に保持する支点も兼ねているため、電子時計モジュールを保持する支点を新たに設ける必要がなくなる。

［第３実施形態の変形例］
なお、上記説明は、本実施形態の一例を示したものであり、例えば以下のように変形を行ってもよい。
（１）第1実施形態の変形例１と同様の思想で、浮遊容量が電子時計の歩度に与える影響に応じて、容量結合防止部１１ｆもしくは１１ｇのいずれか一方の形成でも構わない。

（２）第1実施形態の変形例２と同様の思想で、ランドパターン８ａと８ｂの両方と重なる部分を薄くする容量結合防止部を回路押さえ板２に形成しても構わない。ランドパターン８ａ、８ｂと回路押さえ板２の距離が従来の構造に対し離れるため、第３実施形態と同様の効果が得られる。

以上、本発明の実施の形態を図面により詳述したが、各実施の形態は本発明の例示にしか過ぎず、本発明は実施の形態の構成にのみ限定されるものではない。また上述の実施形態や複数の変形例を組み合わせた構成としても構わない。

１ 電子時計モジュール
２ 回路押さえ板
３ 回路基板
４ 電池
５ モータコイル
６ ＩＣ
７ 水晶振動子
８ａ、８ｂ ランドパターン
９ａ、９ｂ 半田
１０ 文字板
１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、１１ｅ、１１ｆ、１１ｇ 容量結合防止部
２０ 製造情報表記部
３０ 裏蓋
１００ 空隙

Claims (2)

1. 表面に発振回路が配置されている回路基板と、
   前記回路基板の、前記発振回路が配置されている側と反対側の面を押さえる回路押さえ板と、
   金属材の裏蓋と、
   を有し、
   該回路押さえ板は、前記発振回路と重なる部分に、容量結合防止部を備え、
   前記容量結合防止部は、前記回路押さえ板が前記回路基板と反対側に曲げ加工された部分であり、
   前記回路押さえ板と前記裏蓋とは、前記容量結合防止部で接している
   ことを特徴とする電子時計。
2. 前記容量結合防止部は、前記発振回路の振動子の入力端子又は出力端子のパターンに重なる部分のみに設けられる
   ことを特徴とする請求項１に記載の電子時計。

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