WO2009141910A1

WO2009141910A1 - プリント基板

Info

Publication number: WO2009141910A1
Application number: PCT/JP2008/059477
Authority: WO
Inventors: 拓加藤
Original assignee: パイオニア株式会社
Priority date: 2008-05-22
Filing date: 2008-05-22
Publication date: 2009-11-26

Abstract

　プリント基板製造工程の簡素化等を図ることができ、電子機器の操作パネルから侵入する静電気に対してより確実に静電気を放電することができる静電気対策を講じたプリント基板を提供する。　操作パネル３に近設する、プリント基板７の周縁領域ＡＲＥにグランドパターンＧから延在する延設部Ｇareを形成し、延設部Ｇareの上面に凸条の突出した半田ＳＤを積層形成して、避雷針としての機能を発揮する静電気放電部ＤＣＧを形成する。

Description

プリント基板

　本発明は、電子機器のケース内に設けられるプリント基板に関し、特に、外部からケース内に侵入する静電気に対して静電気対策を講じた構造を有するプリント基板に関する。

　電子機器の信頼性と性能等を維持するためには、外部から電子機器のケース内に侵入する静電気に対して、静電気対策を講じておくことが重要である。

　例えば、電子機器のケースの前面に電子機器操作部としての操作パネルが設けられ、その操作パネルに、操作スイッチや表示素子等の部品が取り付けられている電子機器の場合、ユーザが操作パネルの外側からそれらの部品に近付いたり触れると、部品の取り付け箇所に不可避的に生じている僅かな隙間を介してケース内に静電気が侵入する場合がある。このため、ケース内に設けられるプリント基板においても静電気対策を講じておくことが重要である。

　従来、静電気対策のための手段として、特許文献１に開示されたものがある。
　この特許文献１に開示されている静電気放電構造は、同文献１の図１、図２、図３等に示されているように、プリント基板表面の電子機器操作部近傍領域に、少なくとも一部が絶縁物で覆われていない導体のみからなる金属パターンが、回路パターンから電気的に独立して形成され、その金属パターンが接地可能となっていることを特徴としている。

　そして、電子機器操作部（操作パネル）に設けられている操作スイッチ等を介して、外部から静電気がケース内のプリント基板側へ侵入した場合でも、金属パターンにだけ静電気が放電され、プリント基板に形成されている電子回路への悪影響を防止することができるとされている。

特開２００５－３２７９４４号公報（図１、図２、図３等）

　ところで、上記特許文献１に記載されている静電気放電構造では、同文献１の図１等に示されているように、プリント基板の一方の表面（表側の面）の電子機器操作部近傍領域に金属パターンが形成され、他方の表面（表側に対する裏側の面）に回路パターンが形成されることで、プリント基板の絶縁性を有する基材を介して金属パターンと回路パターンとが電気的に独立している。

　ところが、このようにプリント基板の表裏の面に金属パターンと回路パターンを別個に形成すると、製造コストがかかる等の問題を招来する。

　そこで、プリント基板の同じ面に、エッチング工程等によって金属パターンと回路パターンとを一括してパターン形成（パターニング）することで、製造コストの低減等を図る方法が考えられるのであるが、回路パターンから金属パターンを電気的に分離（アイソレーション）するための分離領域を確保する必要が生じ、例えば回路パターンを形成するための領域が狭くなったり、プリント基板に搭載すべき部品を配置できなくなる等の問題を招来する。

　また、プリント基板の同じ面に、金属パターンと回路パターンとを一括してパターン形成すると、金属パターンは回路パターンと同じ厚みの薄い箔パターンとして形成されることから、電子機器操作部（操作パネル）側から侵入してきた静電気をトラップして放電するためのいわゆるトラップ効果が十分には発揮されない。そして、例えば上述の分離領域を広げたり、金属パターンの幅を広げる等の対策を講じて、十分にトラップ効果が得られるようにしたのでは、上述したように回路パターンを形成するための領域が狭くなったり、プリント基板に搭載すべき部品を配置できなくなる等の問題を招来する。

　このように、特許文献１に記載されている静電気放電構造を適用しようとすると、製造コストの増加を招いたり、金属パターンと回路パターンをプリント基板の同じ面に単に形成したのでは、回路パターンの形成等の妨げとなったり、十分なトラップ効果が得られない等の問題を招来する。

　本発明は、以上に述べた問題点に鑑みてなされたものであり、プリント基板の製造コストの低減等を図ることができ、より確実に静電気を放電することが可能な静電気対策を講じたプリント基板を提供することを目的とする。

　上記目的を達成するため、請求の範囲１に記載の発明は、電子機器のケース内に設けられ、前記電子機器の操作パネルから侵入する静電気に対して静電気対策が講じられているプリント基板であって、前記プリント基板の前記操作パネルの近傍の領域にグランドパターンが形成され、前記グランドパターンの上面に半田が盛り上げて積層形成されていること、を特徴とする。

　請求の範囲２に記載の発明は、請求の範囲１のプリント基板において、前記プリント基板の前記操作パネルの近傍の領域に形成される前記グランドパターンは、回路パターンと同じ製造工程で形成されていること、を特徴とする。

　請求の範囲３に記載の発明は、請求の範囲１のプリント基板において、前記半田は、回路パターンと電子部品とを配線接続するための半田付け工程において、一括して形成されること、を特徴とする。

図１（ａ）は電子機器の外観構造を示した斜視図、　図１（ｂ）は電子機器のケース内部を見た場合の斜視図、図１（ｃ）はプリント基板の裏側の面を見た場合の平面図、図１（ｄ）はプリント基板の表側の面を見た場合の平面図である。図２（ａ）はプリント基板と操作パネルとの取り付け状態を示した平面図、図２（ｂ）は、図２（ａ）に示す仮想線Ｘ１－Ｘ１の部分で破断した場合の矢視断面図、図２（ｃ）は、図２（ａ）に示す仮想線Ｘ２－Ｘ２の部分で破断した場合の矢視断面図である。

　本発明のプリント基板の好適な実施形態について、図１及び図２を参照して説明する。
　なお、具体例として、光ディスク装置のケース内に設けられるプリント基板について説明する。

　まず、図１（ａ）を参照して、光ディスク装置１の外観構造を概説すると、操作面側が開口している金属製のケース２内に、本実施形態のプリント基板７が設けられている。ケース２の操作面側の開口を塞ぐようにして、合成樹脂で形成された操作パネル３が取り付けられ、金属製のケース２と操作パネル３とによって光ディスク装置１の筐体が構成されている。

　操作パネル３には、光ディスク装置１の動作状態を表示するための表示素子（発光ダイオード等）４と、プッシュ釦式の操作スイッチ５が設けられている。

　ここで、操作パネル３の所定位置に、裏面から操作面側に貫通する小径の貫通穴４ａが形成されており、プリント基板７の所定位置に実装されている表示素子４が裏面側（別言すれば、ケース２側）から貫通穴４ａ内に嵌装されることで、表示素子４の表示先端部分が操作面側に向けて取り付けられている。

　更に、操作パネル３の他の所定位置に、裏面から操作面側に貫通する矩形状の貫通穴５ａが形成されており、合成樹脂で形成された矩形状の操作釦５ｂが貫通穴５ａ内に進退自在に嵌め込まれている。そして、プリント基板７の所定位置に実装されている操作スイッチ５のスイッチ機構本体部５ｄから突出している操作桿５ｃが、裏面側から貫通穴５ａ内に嵌装されて操作釦５ｂに組み付けられている。

　つまり、図２（ｂ）に示されているが、プッシュ釦式のスイッチ機構本体部５ｄと操作桿５ｃを有して構成されているスイッチ部品のその操作桿５ｃに、操作パネル３に設けられている操作釦５ｂが組み付けられることで、全体として操作スイッチ５が構成されており、ユーザが操作面側から操作釦５ｂを押圧操作する度に、操作釦５ｂと共に操作桿５ｃが動き、スイッチ機構本体部５ｄにスイッチ動作を行わせるようになっている。

　更に、ＣＤやＤＶＤ等の光ディスクを載置してケース２内への搬入とケース２からの搬出を行うためのディスクトレイ６が、操作パネル３に形成されている矩形状の大きな貫通穴６ａを介して、ケース２内に設けられている。ユーザが操作スイッチ５の操作釦５ｂを押圧操作する度に、ディスクトレイ６に、搬入動作と搬出動作とを切り替えて行わせることができる。

　つまり、図１（ａ）に示すようにディスクトレイ６がケース２内に収容されているときに、ユーザが操作釦５ｂを押圧操作すると、ケース２内に設けられているディスクトレイ駆動機構（図示省略）がディスクトレイ６を操作面側へ繰り出し、ディスクトレイ６が操作面側へ繰り出されているときに、ユーザが操作釦５ｂを押圧操作すると、上述のディスクトレイ駆動機構がディスクトレイ６をケース２内に収容する。したがって、ユーザが操作釦５ｂを押圧操作して、ディスクトレイ６を操作面側へ繰り出させたりケース２内に収容させることで、光ディスクの取り替え等を行って、ケース２内に設けられている記録再生機構（図示省略）によって情報再生又は情報記録を行わせることが可能となっている。

　なお、情報再生又は情報記録のための制御は、光ディスク装置１が組み込まれるパーソナルコンピュータ等が行うようになっており、ユーザがパーソナルコンピュータ等を操作することで、情報再生又は情報記録の起動と停止等を指令することが可能となっている。

　次に、図１（ｂ）は、光ディスク装置１を裏返してケース２の底板（図示省略）を取り外し、ケース２の内部を見た場合の構造を示している。

　図１（ｂ）において、ケース２内には、絶縁材の平板を基材７ｂ（図２（ｂ）（ｃ）を参照）とするプリント基板７が操作パネル３の裏面側に近接して設けられると共に、パーソナルコンピュータ等の間でデータ転送等を行うための電子回路が形成されているプリント基板８が設けられ、フラットケーブルＦＣを介してプリント基板７と８との接続がなされている。更に、図示していないが、上述のディスクトレイ６と記録再生機構、ディスクトレイ駆動機構、電源装置等が設けられている。

　更に、ケース２の所定の部分には、プリント基板７に係合する係合部材Ｊ１，Ｊ２と、プリント基板７に形成されている位置決め孔９ａとビス孔（切り欠部）９ｂとを嵌装させる樹脂突起２ａが形成されている。そして、プリント基板７を係合部材Ｊ１，Ｊ２に係合させて、位置決め孔９ａを底板共締用の上記樹脂突起２ａに嵌装させると、プリント基板７をケース２内に仮固定することができ、更に、所定の位置に共締め孔が形成されている上述の底板をケース２の裏面側に被せ、その共締め孔とビス孔９ｂを介して固定ネジを取り付けることで、底板と共にプリント基板７を金属製のケース２に共締めして固定することができる。

　この共締め固定により、図１（ｃ）と図２（ａ）に示されているように、プリント基板７のグランドパターンＧに形成されているアース接触部Ｇａが金属製のケース２に接触したまま圧接固定され、グランドパターンＧをいわゆるアース電位に設定することができるようになっている。更に、アース接触部Ｇａは、グランドパターンＧの所定部分に形成されている避雷針として機能する後述の半田ＳＤから近距離の部分に形成されており、操作パネル３側から侵入した静電気が半田ＳＤでトラップされ、その近距離に位置するアース接触部Ｇａを通じていち早くケース２側へ放電されるようになっている。つまり、グランドパターンＧにおける半田ＳＤとアース接触部Ｇａとの間のパターン部分が短くなっていることから、電子素子等が設けられている側の他のパターン部分へ静電気が流れることなく、その短いパターン部分とアース接触部Ｇａを介して静電気をいち早くケース２側へ放電することが可能となっている。なお、アース接触部Ｇａの上面は半田で被覆されているため、共締め固定によって、ケース２に対して電気的且つ機械的に良好な接触を行って接地効果を高めるようにしている。

　更に、図１（ｄ）に示すように、プリント基板７の表側の面には、操作パネル３に近接する所定位置に表示素子４と操作スイッチ５のスイッチ機構本体部５ｄとが実装されている。

　プリント基板７の裏面には、図１（ｃ）に示すように、導電性を有する回路パターンである配線パターンＣとグランドパターンＧ及び電源供給パターンＰが形成され、それらの回路パターンの所定の部位には、プリント基板７の基材７ｂに穿設された複数の基板孔が設けられている。更に、少なくともそれらの基板孔と半田ＳＤと上述のアース接触部Ｇａとを除き、裏面のほぼ全面にソルダーレジストと呼ばれる絶縁膜７ａ（図２（ｂ）（ｃ）参照）が被覆形成されている。

　そして、表示素子４と操作スイッチ５に夫々設けられているリード端子（電気配線用の金属端子）が所定の基板孔に挿入され、半田付け工程において、それらのリード端子が配線パターンＣとグランドパターンＧと電源供給パターンＰに半田付けされている。

　なお、配線パターンＣとは、表示素子４と操作スイッチ５等の電子部品を配線接続するための回路パターンのことである。電源供給パターンＰとは、上述の電源装置から供給される電源を電子部品に供給するための回路パターンである。グランドパターンＧとは、図１（ｃ）、図２（ａ）に示されているように、プリント基板７の周縁に略環状に形成された回路パターンであり、安定したグランド電位を設定するために全体的に大面積で形成されると共に、そのグランドパターンＧにおいて、位置決め孔９ａとビス孔９ｂに隣接する部分に半田付けがなされたアース接触部Ｇａが形成され、更に、アース接触部Ｇａから近距離の部分であって且つ操作パネル３に近接する周縁領域ＡＲＥに避雷針として機能する半田ＳＤが形成されている。

　そして、上述の半田付け工程によりこれらの回路パターンに電子部品が半田付けされることで、所要の電子回路が構成されている。

　更に、図２（ｂ）（ｃ）に示すように、周縁領域ＡＲＥへ延設されたグランドパターンＧの部分（本実施形態では、直線状の帯状の部分）である延設部Ｇareの上面には、上述した基材７ｂのほぼ全面を被覆するための絶縁膜７ａが形成されておらず、半田付け工程において半田付けがなされることで、延設部Ｇare上に凸条に盛り上げられた半田ＳＤが積層して形成され、延設部Ｇareと半田ＳＤによって静電気放電部ＤＣＧが構成されている。また、上述した半田付け工程において、スイッチ機構本体部５ｄに設けられているリード端子５Ｒａ，５Ｒｂも所定の基板孔に挿入されて、半田Ｓ１，Ｓ２によって所定の回路パターンに半田付けされ、発光素子４のリード端子４Ｒも所定の基板孔に挿入されて、半田Ｓ３によって所定の回路パターンに半田付けされている。

　次に、かかる構造を有するプリント基板７によって得られる効果について説明する。
　まず、静電気放電部ＤＣＧは、操作パネル３に近接するプリント基板７の周縁領域ＡＲＥに形成されており、更に、グランドパターンＧの一部である延設部Ｇareとその上面に盛り上げて積層形成された凸条の半田ＳＤとによって構成され、更に、絶縁膜７ａによって被覆されることなく外気に露出している。このため、静電気放電部ＤＣＧにおいて突出して形成されている半田ＳＤは、３次元の方位に対する避雷針としての機能を発揮し、図２（ａ）～（ｃ）に示した上述の隙間５ａ，４ａ等を介してプリント基板７の板面に対して水平方向から侵入してきた静電気をトラップして放電することができることに加えて、プリント基板７の板面に対して斜め上方又は斜め下方から侵入してきた静電気に対していち早くその静電気をトラップし、更に、そのトラップした静電気を近距離の部分に形成されているアース接触部Ｇａを通じて金属製のケース２に放電することができる。

　このため、操作パネル３側から侵入してくる静電気をほぼ全方位的にトラップして放電することができ、特許文献１を参照して説明した従来の静電気放電構造に較べて、より優れた静電気対策の効果が得られる。

　更に、静電気放電部ＤＣＧは、突出した半田ＳＤを有して構成されているため、回路パターンの厚み（高さ）に比べて高さが高く、回路パターン側への静電気の侵入を抑制するための効果が得られやすい。このため、静電気放電部ＤＣＧの幅（長手方向の長さに対する幅）を広くする必要がなく、ひいては回路パターンを形成するための領域を狭めてしまう等の問題を回避することができる。

　更に、上述したように静電気放電部ＤＣＧの延設部Ｇareは、グランドパターンＧの一部分であり一体のものであることから、本来的に必要なグランドパターンＧとして延設部Ｇareを形成すれば良く、回路パターンに対して電気的に独立した別個の導体として形成する必要がない。このため、実質的に回路パターンと静電気放電部ＤＣＧとを分離するための分離領域を設ける必要がなく、回路パターンを形成するための領域を狭めてしまう等の問題を回避することができる。

　更に、延設部Ｇareと回路パターンとを、基材７ｂの同じ面に同じ製造工程において一括してパターン形成することができるため、製造工程を増やす必要がない。このため、実質的に製造工程の簡素化と製造コストの低減を図ることができる。

　更に、半田付け工程において、発光素子４と操作スイッチ５等の電子部品を回路パターンに半田付けする際、延設部Ｇareの上面に凸条の半田ＳＤも積層形成することができるため、実質的に製造工程の簡素化と製造コストの低減を図ることができる。

　更に、光ディスク装置１を製造し、所定の静電気対策基準を満たしているか否か製品検査をした結果、その基準を満たしていないような場合には、延設部Ｇare上の半田ＳＤに更に半田を半田付けして盛り上げたり、その半田を追加する部分を調整する等の調整作業を容易に行うことができる。つまり、静電気放電部ＤＣＧは半田ＳＤの高さを調整し易い構造となっており、静電気対策の万全を期すことが可能である。

　なお、本実施形態のプリント基板７は、裏側の面に回路パターンが形成されたいわゆる片面基板と称されるものであるが、表裏の面に回路パターンが形成されるいわゆる両面基板の場合にも、製造コストの増加等を回避して静電気放電部ＤＣＧを形成し、静電気対策の万全を期すことが可能である。つまり、両面基板の表側の面と裏側の面に回路パターンと共に静電気放電部ＤＣＧを形成したり、また、両面基板の裏側の面に回路パターンと共に静電気放電部ＤＣＧし、表側の面には回路パターンを形成して静電気放電部ＤＣＧを形成しないようにしたり、また、両面基板の表側の面に回路パターンと共に静電気放電部ＤＣＧを形成し、裏側の面には回路パターンを形成して静電気放電部ＤＣＧを形成しないようにしても、何れの場合でも、両面基板に回路パターンを形成する際に同じ製造工程で延設部Ｇareをパターン形成し、更に半田付け工程において半田ＳＤを積層して静電気放電部ＤＣＧを形成することができることから、製造コストの増加等を回避して、静電気対策の万全を期すことが可能である。

　また、本実施形態では、図１（ｃ）、図２（ａ）に示したようにほぼ直線で細長い帯状の静電気放電部ＤＣＧが操作パネル３に近付けて形成されているが、他の適宜の形状であっても良い。要は、操作パネル３に生じる隙間を介してケース内に侵入してくる静電気の伝搬経路を遮るように、適宜の形状の静電気放電部ＤＣＧを操作パネル３に近付けて形成すればよい。

Claims

　電子機器のケース内に設けられ、前記電子機器の操作パネルから侵入する静電気に対して静電気対策が講じられているプリント基板であって、
　前記プリント基板の前記操作パネルの近傍の領域にグランドパターンが形成され、
　前記グランドパターンの上面に半田が盛り上げて積層形成されていること、
　を特徴とするプリント基板。
　前記プリント基板の前記操作パネルの近傍の領域に形成される前記グランドパターンは、回路パターンと同じ製造工程で形成されていること、
　を特徴とする請求の範囲１に記載のプリント基板。
　前記半田は、回路パターンと電子部品とを配線接続するための半田付け工程において、一括して形成されること、
　を特徴とする請求の範囲１に記載のプリント基板。