JP2017227574A - 回路基板及び電子時計 - Google Patents

Abstract

【課題】小型化、多機能傾向に伴う実装部品の増加によるＩＣ等の配置制限により接続ばねの反力によるＩＣ剥がれ等を防止する。【解決手段】電源ＩＣ３３の直下に接続部材４０を配置しても、接続部材４０の反力をＩＣや素子等へ力の分配を均等にすることで、ＩＣ及び素子等の剥がれや断線等を防ぐことができる。具体的には、電源ＩＣ３３の重心と各接続ばね４０の中心を結んだ図形の重心が略重なるように配置する。接続ばね４０が３本の場合、正三角形に配置するのが好ましい。【選択図】図６

Description

本発明は、時計、携帯電話機、携帯情報機器などの電子機器に用いられる接続構造及びその接続構造を備えた時計に関する。

電子時計には、第１回路基板と第２回路基板とを有し、この２つの基板を接続するために接続部材を用いて接続させるものがある。

例えば、特許文献１，２には、圧力センサに取り付けられたＦＰＣ（第１回路基板）と、時計機能達成のための回路基板（第２回路基板）との間をコイルばね（接続部材）で接続することで、圧力センサの信号を回路基板に伝える構成が開示されている。
この種の電子時計では、接続部材の反力により、第１または第２回路基板のＩＣ等の電子部品が実装されている箇所の裏面に配置するＩＣまたは素子の浮き、はがれ等の懸念があるためＩＣ等の下に配置することを避け、接続ばねを配置していた。

特開２０００−２９２５６７号公報（図１) 特開２００２−３２３５８１号公報（図３)

電子時計の小型化と多機能化の進展は著しく、回路基板の面積は減少する一方、実装すべき部品の数は増加の一方である。このような状況において、特許文献に示されるような基板間の接続をコイルばねで行う場合、コイルばね接点のためのランド（接続端子）を確保するのも難しい。そのため、場合によってはＩＣ等の電子部品が実装されている箇所の裏面に上記ランド（接続端子）を持ってこざるを得ない場合も有り得る。しかしながら、コイル接続部には、コイルばねの反力が発生するため、その裏面にＩＣ等の電子部品が実装されている場合、前述の如く電子部品が回路基板から剥がれる等の不具合が起こりかねない。

本発明は、上記課題を解決し、電子部品が剥がれる等の不具合がなく、電子部品の配置制約を無くすことを目的とする。

本発明の電子時計は、回路基板と、該回路基板に実装される部品と、前記回路基板と前記部品の裏面側で接触し、平面視で前記部品と重なる複数の接続部品を有し、前記複数の接続部品の中心を結んで形成される図形の重心は、前記部品の重心の近傍に位置するように配置されることを特徴とする。

本発明により、ＩＣ直下に接続部材を配置しても接続部材の反力をＩＣや素子等へ力の分配を均等にすることが可能となる。これにより、ＩＣ及び素子等の剥がれや断線等を防ぐことができる。
従って、ＩＣ等の電子部品やコイルばね接点のためのランドの配置に制約が無くなる他、ＩＣ等の電子部品とコイルばね接点用ランドを平面視で重ねられるため、電子機器（時計）の小型化が可能となる。

本発明の第１実施形態に係る腕時計の平面図である。 本発明の第１実施形態に係るムーブメントの裏蓋側からの平面図である。 本発明の第１実施形態に係るムーブメントの文字板側からの平面図である。 本発明の第１実施形態に係る日車押さえ単体の平面図である。 本発明の第１実施形態に係る接続部における図３のＩ−Ｉ断面図と接続部拡大図である。 （ａ）は回路基板とＩＣとコイルばねのみの図であり、（ｂ）は本発明の第１実施形態に係る接続部の拡大図であり、（ｃ）は（ｂ）のＩＩ−ＩＩ断面図である。 本発明の第１実施形態の変形例１を示す平面図である。 本発明の第１実施形態の変形例２を示す平面図である。 本発明の第１実施形態の変形例３を示す平面図である。 （ａ）は本発明の第２実施形態に係る腕時計の平面図であり、（ｂ）は本発明の第１実施形態に係るムーブメントの文字板側からの図と拡大図であり、（ｃ）は（ｂ）のＤ−Ｄ断面図である。

以下、本発明の実施形態について図面に基づき詳細に説明する。なお、本発明の実施形態で示す表示方法は、一例である。
本発明の第１実施形態に係る腕時計は指針式電波時計である。以下、図面を用いて本実施形態の説明を行う。

図１は、本発明の第１実施形態に係る腕時計の平面図である。腕時計１は、指針式時計であって、本実施形態では、外部から時刻情報を含む標準電波等を受信し、時刻の設定を行う電波修正時計である。２は秒針、３は分針、４は時針であり、これらの指針により時刻の表示を行う。５は文字板であり、６は文字板５に取り付けられた時字である。時字６は、秒針２、分針３、時針４で指し示すことで時刻を表示するのに用いられる。７は、後述するムーブメントを保持し、腕時計として使用するための外装ケースである。８は、外装ケース７に取り付けられたりゅーずであり、時刻設定などに用いられる。

９は日付の数字が記載された日車であり、文字板５に開口された日窓１０から、日付を示す数字（図１では「９」）が視認される。

図１は文字板５側から見た平面図であり、不図示の風防ガラスが外装ケース７に取り付けられている。腕時計１の文字板５の反対側の面には、不図示の裏蓋が嵌められている。本明細書では、文字板５側から見た場合を「文字板側」、裏蓋側から見た場合を「裏蓋側」と記載する。

図２は、本発明の第１実施形態に係るムーブメントの裏蓋側からの平面図である。２０はムーブメントであって、時計の機能を実現するための部品であり、外装ケース７に保持されている。２１は電源としての電池であり、本実施形態では、文字板５の裏面に配置された不図示の太陽電池で発電された電力を蓄電する２次電池である。２２は、秒針２と分針３を駆動するための第１モータである。２３は、時針４と日車９を駆動するための第２モータである。なお、秒針２と分針３は不図示の輪列で繋がれており、時針４と日車９も不図示の輪列で繋がれている。

２４は、標準電波を受信するアンテナである。３０は、アンテナ２４で受信した電波を増幅・復調し、デジタル信号化を行う受信ＩＣである。３１は、受信ＩＣ３０から出力されるデジタル信号をデコードし、時刻データに変換するデコードＩＣである。３２は、デ
コードＩＣ３１から出力された時刻データを入力し、時刻修正するとともに、第１モータ２２、第２モータ２３を駆動し、修正された時刻を秒針２、分針３、時針４、日車９にて表示する制御を実施するマイコンＩＣである。マイコンＩＣ３２は、通常の時刻表示や腕時計１の各種機能に関わる制御も行う。

３３は電源ＩＣであって、前出の太陽電池からの出力を電池２１に充電するための制御を行う。例えば、太陽電池が１段のソーラーセルで構成される場合、電池２１に充電可能な電圧まで昇圧して充電する制御を行う。３４は回路基板であり、受信ＩＣ３０、デコードＩＣ３１、マイコンＩＣ３２、電源ＩＣ３３が実装されている。

４０は接続ばねであって、回路基板３４と後述する日車押さえに構成された回路配線との接続を行う。接続ばね４０は、本実施形態ではコイルばねである。接続ばね４０は、回路基板３４の、受信ＩＣ３０、デコードＩＣ３１、マイコンＩＣ３２、電源ＩＣ３３が実装された面と反対側の面に設けられた不図示の接続端子と接しており、かつ、この接続端子は不図示の配線パターンにより、マイコンＩＣ３２と接続されている。６０はムーブメント２０の裏蓋側に施された耐磁板である。耐磁板６０は、回路基板３４に覆い被さるように配置され、外部からの磁気に対しムーブメント２０を保護する役目を果たしている。耐磁板６０の電源ＩＣ３３と重なる部分は、ムーブメント２０の薄型化のために開口されている。

図３は、本発明の第１実施形態に係るムーブメントの文字板側からの平面図である。
図４は、本発明の第１実施形態に係る日車押さえ単体の平面図であり、図３で示す面の反対側の面を示す平面図である。
５０は、ムーブメントの土台となる地板であり、日車９や第１モータ２２、第２モータ２３、回路基板３４、輪列等や後述の日車押さえ５１を支持する。
日車押さえ５１は、その名の如く、日車９を文字板側から押さえるための部品である。本実施形態では、後述の如く回路部品としての機能も有している。

日車押さえ５１は、所謂ＭＩＤ（Molded Interconnect Device）成形品であり、回路配線としてのパターン５２が形成されている。
パターン５２は、５２ａ、５２ｂ、５２ｃの３本の回路配線からなり、それぞれ、接続ばね４０との接続を行う接続端子５３ａ、５３ｂ、５３ｃと、光学式指針位置検出用に使用するＬＥＤ５６、ＬＥＤ５７を実装するためのランドが設けられている。
又、回路基板３４には、接続端子５３ａ、５３ｂ、５３ｃに対向する箇所に上述の接続端子が設けられ、接続ばね４０を介して、パターン５２ａにはＬＥＤ５７を点灯駆動する信号が、パターン５２ｃにはＬＥＤ５６を点灯駆動する信号が、パターン５２ｂにはＬＥＤ５６、５７を点灯駆動するための共通電位（ＶＤＤ）が、回路基板３４より供給される。よって、接続ばね４０もまた３本必要となる。本実施例は、日車押さえ５１に回路パターンを作成する構成を採用することで薄型化を行っているが、厚さを気にしないならば日車押さえとは別体の専用基板を用いても良い。

図５は、本発明の第１実施形態に係る接続部のＩ−Ｉ(図３参照)断面図と接続部拡大図である。
５８は、回路基板３４に実装された受光素子としてのフォトトランジスタであり、発光素子であるＬＥＤ５６の発光を、輪列を構成する歯車に開口された検出孔５９を通して検出することで、指針位置検出を行っている。ＬＥＤ５７に対向するフォトトランジスタも回路基板３４に実装されているが、図示は省略されている。
なお、指針位置検出は、ＬＥＤ５６、ＬＥＤ５７とフォトトランジスタを用いて、秒分を駆動する輪列と時日を駆動する輪列に開口された検出孔を検出することで行うが、具体的検出方法は本願発明と関連しないので、これ以上の説明は省略する。
図５で示すように、回路基板３４と日車押さえ５１とが接続ばね４０で接続されている。また、接続ばね４０との接続部上部には電源ＩＣ３３が配置されている。接続ばね４０により、回路基板３４には裏蓋側への反力が発生する。

図６は、本発明の第１実施形態に係る接続ばね４０と回路基板３４との接続部を説明するための図面であって、図６（ａ）は、電源ＩＣ３３とコイルばね４０のみとした拡大平面図であり、図６（ｂ）は図６（ａ）の、本発明の第１実施形態に係る接続部の、裏蓋側から見た拡大平面図であり、図６（ｃ）は図６（ｂ）のＩＩ−ＩＩ断面図である。

接続ばね４０により電源ＩＣ３３付近の回路基板３４に反力が働き、接続ばね４０の直上にある電源ＩＣ３３の回路基板３４との接続部分にも力が加わり、電源ＩＣ３３が回路基板３４から剥離するなどの危険性がある。
ここで、３本の接続ばね４０が電源ＩＣ３３に対しランダムに配置されていると、電源ＩＣ３３に加わる力も不均等となり、その危険性が高くなる。

それに対し、本実施形態では、接続ばね４０は、電源ＩＣ３３に加わる力が均等に加わるように配置される。具体的には、接続ばね４０の中心点を結んで形成される図形の重心が、電源ＩＣ３３の重心近傍に位置するように、接続ばね４０が配置される。「近傍に位置」とは、両重心が完全に重なることも含まれる。
図６（ａ）では、接続ばね４０の中心を結んだ線が、正三角形となるように配置され、さらに、電源ＩＣ３３の中心を通る線Ｌに対し、対称となるように配置されている。

この配置により、電源ＩＣ３３にかかる力が均等になり、接続ばね４０がランダム配置された場合よりも、剥離などの危険性も小さくなる。

ここで、電源ＩＣ３３にかかる力を均等にする接続ばね４０の配置は図６（ａ）の例に限らない。より均等にするために、上述のように、上記正三角形の重心と電源ＩＣ３３の重心を重ねることが望ましい。また、正三角形ではなく線Ｌで対称となる二等辺三角形に配置しても良い。

また、図６では、長辺方向の中心線Ｌに対し対称としたが、短辺方向の中心線に対し、対称に配置しても良い。

さらに、本実施形態では、電源ＩＣ３３にかかる力を均等にするために、耐磁板６０が回路基板３４に接する受け面も工夫している。
図６（ｂ）において、６１は耐磁板６０に形成された受け面であり、回路基板３４と接し、耐磁板６０と回路基板３４の間隔を適切に保持している。本実施例では、受け面６１は３箇所設けられている。図６（ｃ）で示すように、受け面６１は、半抜き加工で作成されている。
３箇所の受け面６１は、略正三角形に配置され、その重心は電源ＩＣ３３の重心と略一致するように近傍に配置されている。これにより、受け面６１によって耐磁板６０を保持するために回路基板３４にかかる力も均等になるようにして、回路基板の歪みを規制している。
なお、受け面６１は３個に限定されず、均等に配置されていれば、３個以上であっても良い。加工方法も半抜きには限定されない。また、耐磁板には限定されず、回路基板をムーブメントに保持する部材全てに適用可能である。

図６では、接続ばね４０の本数は３個であるが、本発明の適用は、３個の場合に限定されない。

図７は、本発明の第１実施形態の変形例１を示す平面図である。変形例１は、接続ばね４０を２本使用した時の例である。図７（ａ）に示すように、電源ＩＣ３３に対して対角線に配置することで、対称に力がかかるようにし、ばね間距離を取ることができる。また、図７（ｂ）に示すように、接続ばね４０の配置箇所は、電源ＩＣ３３に対して長手方向に配置してもよい。

回路基板と接続するためのＩＣのパッドは、通常、長手方向の端部に配置されることが多い。なので、中心線Ｌ上に接続ばね４０を配置した場合、電源ＩＣ３３の回路基板３４との接続部分と重ならず、本発明の効果を一層出すことが可能である。

図８は、本発明の第１実施形態の変形例２を示す平面図である。図８（ａ）に示すように、接続ばね４０が４本の場合は、電源ＩＣ３３の各頂点に配置すればよい。もしくは、図８（ｂ）に示すように、電源ＩＣ３３の各辺の中点に配置しても良い。５本の場合は、各頂点や各辺の中点に加え、電源ＩＣ３３の重心に配置すれば良い。
図９は、本発明の第１実施形態の変形例３を示す平面図である。接続ばね４０が１本の場合は、電源ＩＣ３３の重心に配置すればよい。

上述の如く、ＩＣのような電子部品の裏面に接続ばねを配置することは好ましいことではなく、通常は電子部品の無い場所に配置される。しかし、電波修正時計では搭載する電子部品の点数が多く、電子部品の無い場所に接続ばねを配置することは、時計の大型化を招き、また設計的にも、大きな配置制約となる。このことは、小型化が要求される女持ちの電波修正時計で顕著である。

本発明を適用することで、配置制約を無くし、電波修正時計のような電子部品を多数搭載する機能時計を小型化することが可能となる。

次に、本発明の第２実施形態について説明する。第２実施形態は、センサーを搭載し、物理量を計測し表示する機能時計である。
図１０は、本発明の第２実施形態を示す図面であって、（ａ）は時計全体の平面図、（ｂ）は回路単体の平面図、（ｃ）は（ｂ）のＤ−Ｄ断面図である。

なお、第１実施形態と同じ役割の構成要素については、同じ番号を付している。図１０において、第１実施形態と同じ構成要素については同じ番号を付し、説明を省略する。６２は、モード切替等、時計の操作時に使用するプッシュボタン（ＰＢ）である。７０は液晶表示部であり、デジタルでの時刻表示を行う他、センサーでの計測値などの表示を行う。７１は、後述のセンサーを保護するセンサー蓋であり、開口を有する。

７２は、圧力センサーである。本実施形態では、水圧を測定し水深を計測する水深計測機能付き電子時計として説明を行う。水圧をセンサーに取り込むため、圧力センサー７２は時計の９時側端部に配置される。そのため、図１０（ｂ）に示すように、圧力センサー７２は回路基板３４の端部に実装されている。

図１０（ｃ）に示すように、圧力センサー７２の下面側に接続ばね４０が４本配置され、その接続ばね４０にて回路基板３４との接続を行っている。回路基板の下面側には、
接続ばね４０を介して得られた圧力センサー７２からの計測信号を処理する計測ＩＣ７３が配置されている。
通常、圧力センサー７２からの計測信号はアナログ信号であり、外部ノイズや浮遊容量の影響を受けやすい。従って、計測ＩＣ７３までの引き回しは短い方が好ましい。そのため、本実施形態では圧力センサー７２の真裏に配置している。

本実施形態では、回路基板３４の端部に圧力センサー７２、計測ＩＣ７３、接続ばね４０が配置されている。そのため、接続ばね４０の反力による回路基板３４への影響は、第１実施形態よりも、本実施形態の方が大きくなる。

本実施形態においても、図１０（ｂ）の拡大図に示すように、計測ＩＣ７３の角部に接続ばね４０を配置することで、接続ばね４０の反力が計測ＩＣ７３に均等にかかり、計測ＩＣ７３の剥離や破損を防ぐことが可能となる。
なお、第１、第２両実施形態では、接続ばね４０はコイルばねで説明したが、それには限定されない。板ばねや導電性ゴムなど、弾性を有するあらゆる接続部材に適用可能である。応用例として、光学式位置検出やセンサーを有する時計で説明したが、それには限定されず、あらゆる電気的接続構造に適用可能である。

また、第１、第２両実施形態では、全ての接続ばね４０が、電源ＩＣ３３や計測ＩＣ７３と平面視で重なっているが、これには限定されず、一部の接続ばね４０は、電源ＩＣ３３や計測ＩＣ７３と平面視で重ならない位置に配置されても良い。

１：腕時計
２：秒針
３：分針
４：時針
５：文字板
６：時字
７：外装ケース
８：りゅーず
９：日車
１０：日窓
２０：ムーブメント
２１：電池
２２：第１モータ
２３：第２モータ
２４：アンテナ
３０：受信ＩＣ
３１：デコードＩＣ
３２：マイコンＩＣ
３３：電源ＩＣ
３４：回路基板
４０：接続ばね
５０：地板
５１：日車押さえ
５２ａ：パターン
５２ｂ：パターン
５２ｃ：パターン
５３ａ：接続端子
５３ｂ：接続端子
５３ｃ：接続端子
５６：ＬＥＤ
５７：ＬＥＤ
５８：フォトトランジスタ
６０：耐磁板
６１：受け面
７０：液晶部
７１：圧力センサー保護蓋
７２：圧力センサー
７３：計測ＩＣ

Claims (10)

1. 基板と、該基板に実装される部品と、
   前記基板の前記部品の裏面側に配置され、前記部品と平面視で重なる複数の接続端子を有し、
   前記複数の接続端子の中心を結んで形成される図形の重心は、前記部品の重心の近傍に位置するように配置されることを特徴とする回路基板。
2. 前記複数の接続端子のうちの少なくとも一対は、前記部品の中心線に対し、対称に配置されることを特徴とする請求項１に記載の回路基板。
3. 前記接続端子を３個有し、
   各前記接続端子は、前記部品の中心線と中心線が一致する二等辺三角形の頂点に位置することを特徴とする請求項２に記載の回路基板。
4. 前記接続端子を２個有し、
   各前記接続端子は、前記部品の対角線上に配置される
   ことを特徴とする請求項２に記載の回路基板。
5. 前記複数の接続端子は、前記部品と重なる位置に配置される
   ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の回路基板。
6. 請求項１から５のいずれか１つに記載の回路基板と、
   前記接続端子に接し電気的接続を取るための接続部品を有する
   ことを特徴とする電子時計。
7. 回路基板と、
   該回路基板に実装される部品と、
   前記回路基板と前記部品の裏面側で接触し、平面視で前記部品と重なる複数の接続部品を有し、
   該複数の接続部品の中心を結んで形成される図形の重心は、
   前記部品の重心の近傍に位置するように配置されることを特徴とする電子時計。
8. 前記接続部品が弾性体で構成される
   ことを特徴とする請求項６又は７に記載の電子時計。
9. 前記回路基板を保持するための保持部材を有し、
   該保持部材の前記回路基板を受ける受け面を結んで形成される図形の重心は、
   前記部品の重心の近傍に位置するように配置される
   ことを特徴とする請求項６から８のいずれか１つに記載の電子時計。
10. 前記複数の接続部品が、前記部品と重なる位置に配置される
    ことを特徴とする請求項７から９のいずれか１つに記載の電子時計。
    

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