JP7371348B2

JP7371348B2 - 回路基板用バリア構造

Info

Publication number: JP7371348B2
Application number: JP2019094713A
Authority: JP
Inventors: 湧真森; 賢一伊藤
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2019-05-20
Filing date: 2019-05-20
Publication date: 2023-10-31
Anticipated expiration: 2039-05-20
Also published as: JP2020191336A

Description

本発明は、回路基板用バリア構造に関するものである。

特許文献１に、回路基板用バリア構造の一例として、電子回路基板が記載されている。特許文献１において、電子回路部品が実装された基板は、バリアの一例であるパッケージによって覆われている。

特開昭５８－１３７２９６号公報

特許文献１においては、例えば、パッケージの強度が低い場合には、パッケージ内に当該パッケージを支持するための支持体を別途設ける必要がある。特許文献１においては、回路基板用バリア構造を構成する部品の数が増えてしまうという課題がある。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものである。本発明の目的は、
回路基板用バリア構造を構成する部品の数を削減することである。

本発明に係る回路基板用バリア構造は、回路基板および当該回路基板に設けられた実装部品を有する実装回路基板と、実装回路基板を覆うバリアと、を備える。バリアは、第１バリア部および第２バリア部を含む。

第１バリア部は、第２バリア部よりも薄く且つ前記第２バリア部よりも軽量であり、実装回路基板が備えられた電子機器の外殻部材に支持されている。または、第１バリア部は、第２バリア部よりも薄く、実装回路基板が備えられた電子機器の外殻部材に支持されており、当該第１バリア部は、曲面状であって、前記外殻部材の曲面部分に固定されている。または、第１バリア部は、第２バリア部よりも薄く、実装回路基板が備えられた電子機器の外殻部材に支持されており、当該第１バリア部は、円筒形状のバリアの側面部分をなし、円筒形状の外殻部材の内側面に固定されている。

本発明に係る回路基板用バリア構造を構成する第１バリア部は、電子機器の外殻部材に支持されている。または、本発明に係る回路基板用バリア構造を構成する第１バリア部は、実装回路基板が備えられた電子機器の外殻部材の一部である。上記の構成によれば、回路基板用バリア構造を構成する部品の数を削減することができる。

実施の形態１の回路基板用バリア構造を組み立てる様子を説明する模式図である。実施の形態１の回路基板用バリア構造の一部を模式的に示す透視図である。実施の形態１の回路基板用バリア構造の内部構成を模式的に示す断面透視図である。実施の形態１の回路基板用バリア構造の第１の変形例を模式的に示す断面透視図である。実施の形態１の回路基板用バリア構造の第２の変形例を模式的に示す分解斜視図である。実施の形態１の回路基板用バリア構造の第２の変形例を模式的に示す分解斜視図である。実施の形態２の回路基板用バリア構造の内部構成を模式的に示す断面透視図である。

以下、添付の図面を参照して、本発明を実施するための形態について説明する。各図における同一の符号は、同一の部分または相当する部分を示す。また、本開示では、重複する説明については、適宜に簡略化または省略する。なお、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲において、以下の各実施の形態によって開示される構成のあらゆる変形およびあらゆる組み合わせを含み得るものである。

実施の形態１．
回路基板用バリア構造は、任意の電子機器に備えられるものである。図１は、実施の形態１の回路基板用バリア構造を組み立てる様子を説明する模式図である。図２は、実施の形態１の回路基板用バリア構造の一部を模式的に示す透視図である。図３は、実施の形態１の回路基板用バリア構造の内部構成を模式的に示す断面透視図である。本実施の形態に係る回路基板用バリア構造は、電子機器の外殻部材１に対して固定される。なお、回路基板用バリア構造が備えられる電子機器には、「電気製品」等の別の名称によって称されるものも該当する。

外殻部材１は、電子機器の外殻をなす部材である。外殻部材１は、例えば、ＰＰ樹脂またはＡＢＳ樹脂等の樹脂材料によって形成される。また、外殻部材１は、例えば、アルミニウム、鋼または銅等の金属材料によって形成されていてもよい。一例として、外殻部材１は、電子機器の周囲の外気に対して露出する。外殻部材１は、電子機器のうち、回路基板用バリア構造を除いた部分の構造をなすための構造体とも称されるものである。

本実施の形態に係る回路基板用バリア構造は、薄型バリア部２および非薄型バリア部３を含むバリアと、実装回路基板４と、を備えている。バリアは、実装回路基板４を覆う部材である。薄型バリア部２および非薄型バリア部３は、例えば、外殻部材１とは別体の部材として形成される。

図１は、薄型バリア部２、非薄型バリア部３および実装回路基板４によって回路基板用バリア構造を組み立てる様子を示す図である。図２は、非薄型バリア部３および実装回路基板４が取り除かれた状態の回路基板用バリア構造のイメージを示す透視図である。図３は、薄型バリア部２、非薄型バリア部３および実装回路基板４によって構成された回路基板用バリア構造の内部構成を示す断面透視図である。

実装回路基板４には、例えば、電圧がＡＣまたはＤＣ１０Ｖ以上の電源基板等が該当する。一例として、実装回路基板４の平面視における概形は、長方形である。実装回路基板４は、回路基板および当該回路基板に設けられた実装部品を有する。

回路基板は、平板状の部品である。実装部品は、回路基板用バリア構造が備えられた電子機器が動作するために必要な部品である。実装部品は、「電気部品」または「電子部品」等の別の名称によって称されることもある。回路基板の表面に実装される実装部品には、回路基板上に回路を形成するための配線、コンデンサ、コイルおよび抵抗等の部品が該当する。また、回路基板の裏面には、例えば、配線パターンがプリントされている。バリアに覆われた実装回路基板４は、配線およびコネクタ等を介してバリアの外部の電気部品に接続される。

実装回路基板４を覆うバリアは、「エンクロージャー」または「筐体」等の別の名称によって称されることもある部材である。実装回路基板４を覆うバリアは、予め設定された任意のバリア性能を有する。バリア性能とは、例えば、実装回路基板４を外力から保護する性能、異物が実装回路基板４に付着することを防ぐ性能、実装回路基板４が発火した場合における延焼を防止する性能、実装回路基板４を絶縁する性能、実装回路基板４を電磁遮蔽する性能、等である。

実装回路基板４を覆うバリアの材料、形状、寸法等は、当該バリアの目的に応じて設定される。延焼防止性能を有するバリアは、例えば、アルミニウム、鋼および銅等の金属材料によって形成される。延焼防止性能を有するバリアは、難燃性樹脂によって形成されてもよい。延焼防止性能を有するバリアは、例えば、ＵＬ９４規格における５ＶＡに相当する耐燃性を有するように形成される。

絶縁性能を有するバリアは、例えば、アラミド繊維によって形成されたシートまたはポリイミドフィルムによって形成される。絶縁性能を有するバリアは、ジルコニアまたは窒化ケイ素等を含むセラミック材料によって形成されてもよい。

実装回路基板４を覆うバリアは、複数の材料を組み合わせた部材から構成されていてもよい。例えば、バリアの少なくとも一部は、絶縁性を有する樹脂材料またはセラミック材料から形成される絶縁層と金属材料から形成された金属層とが積層した多層構造を含むように構成されていてもよい。

本実施の形態において、外殻部材１は、実装回路基板４を覆うバリアと同様のバリア性能を有するものであってもよい。外殻部材１は、絶縁性能、電磁遮蔽性能、延焼防止性能といったバリア性能を有していなくてもよい。

実装回路基板４を覆うバリアは、例えば、直方体状の箱状に形成される。直方体状の箱状のバリアは、実装回路基板４の表面、裏面および側面を覆っている。

なお、本開示に係るバリアの形状は、直方体状に限られるものではない。本開示に係るバリアは、斜面および曲面の少なくとも一方を有するように構成されていてもよい。また、本開示に係るバリアは、実装回路基板４の表面、裏面および側面のうちの一部を覆うものであってもよい。例えば、延焼防止を目的とするバリアは、樹脂部材等の可燃物が存在しない方向は開放していてもよい。本実施の形態においては、あくまで一例として、実装回路基板４の表面、裏面および側面を覆うように構成された直方体状のバリアを備える回路基板用バリア構造についての説明を行う。

本実施の形態に係るバリアは、上記したように、薄型バリア部２および非薄型バリア部３を含む。薄型バリア部２および非薄型バリア部３は、共にバリア性能を有する。薄型バリア部２は、薄型のバリア部材である。非薄型バリア部３は、非薄型のバリア部材である。薄型バリア部２は、非薄型バリア部３よりも薄い。薄型バリア部２は、本開示に係る第１バリア部の一例である。非薄型バリア部３は、本開示に係る第２バリア部の一例である。

薄型バリア部２は、非薄型バリア部３と比べて、自身の重さまたは外部から加わる力を要因として変形しやすい。薄型バリア部２は、非薄型バリア部３と比べて軽量である。

薄型バリア部２は、例えば、厚みが０．５ｍｍ以下の樹脂シートで構成される。また、薄型バリア部２は、例えば、厚みが０．１ｍｍ以下の金属箔で構成されてもよい。薄型バリア部２は、例えば、厚みが０．１ｍｍ以下のセラミックシートで構成されてもよい。薄型バリア部２は、樹脂シート、金属箔およびセラミックシートのうち少なくとも２つを組み合わせた薄型のバリア部材であってもよい。

非薄型バリア部３は、例えば、樹脂材料から形成された厚みが０．５ｍｍを超えるバリア部材である。また、非薄型バリア部３は、例えば、厚みが０．１ｍｍを超える金属板で構成されてもよい。非薄型バリア部３は、例えば、厚みが０．１ｍｍを超えるセラミックシートで構成されてもよい。非薄型バリア部３は、樹脂部材、金属板およびセラミックシートのうち少なくとも２つを組み合わせた非薄型のバリア部材であってもよい。

図１から図３に示されるように、実装回路基板４を覆う直方体状のバリアは、薄型バリア部２と非薄型バリア部３とが組み合わされることによって構成される。薄型バリア部２は、例えば、直方体状のバリアの前面部分、上面部分および左面部分をなしている。非薄型バリア部３は、例えば、直方体状のバリアの後面部分、下面部分および右面部分をなしている。

薄型バリア部２は、例えば、外殻部材１に固定された３枚の薄型の平板状の部材から構成される。薄型バリア部２は、例えば、接着剤によって外殻部材１の内面に貼り付けられて固定される。直方体状のバリアの３面をなす薄型バリア部２は、例えば、外殻部材１の内面の角部分に接着される。本実施の形態において、薄型のバリア部材である薄型バリア部２は、外殻部材１に支持されている。薄型バリア部２の形状は、薄型バリア部２が外殻部材１に支持されることで維持される。

非薄型バリア部３は、例えば、非薄型の平板状の部材を、直方体状のバリアの３面をなす形状に加工することで形成される。非薄型バリア部３は、例えば、射出成型加工、折り曲げ加工、プレス加工等によって形成される。一例として、外殻部材１には、非薄型バリア部３を固定するための支え部１ａが設けられている。非薄型バリア部３は、ネジ等によって、支え部１ａに取り付けられて固定される。

図１から図３に示されるように、非薄型バリア部３には、配線用孔３ａが形成される。配線用孔３ａは、バリアの外部からの配線をバリアの内部の実装回路基板４へ接続するための孔である。配線用孔３ａの位置、形状および大きさ等は、回路基板用バリア構造が備えられる電子機器の仕様、実装回路基板４の仕様、実装回路基板４を覆うバリアの目的等に応じて設定される。例えば、バリアの目的が延焼防止であって外殻部材１が難燃性の部材でない場合、配線用孔３ａは、外殻部材１からなるべく遠い位置に設けられることが好ましい。

図３に示されるように、本実施の形態において、実装回路基板４は、基板固定突起３ｂによって、非薄型バリア部３へ固定される。本実施の形態に係る回路基板用バリア構造が組み立てられる際には、実装回路基板４は、予め非薄型バリア部３へ取り付けられる。また、薄型バリア部２は、外殻部材１の角部に接着される。そして、薄型バリア部２が接着された状態に外殻部材１に実装回路基板４が取り付けられた非薄型バリア部３が固定されることで、回路基板用バリア構造の組み立てが完了する。

なお、実装回路基板４は、非薄型バリア部３に固定されていなくてもよい。実装回路基板４は、例えば、外殻部材１に設けられた機構によって固定されていてもよい。

本実施の形態において、実装回路基板４を覆うバリアの一部は、薄型のバリア部材である薄型バリア部２である。本実施の形態によれば、実装回路基板４を覆うバリアの小型化および軽量化をすることができる。また、薄型バリア部２は、外殻部材１に支持されている。本実施の形態によれば、薄型のバリア部材である薄型バリア部２を支持するための部材を別途設ける必要がなくなる。これにより、回路基板用バリア構造を構成する部品の数が削減される。

また、薄型バリア部２を支持するための部材が不要であるため、当該部材を設置する空間を考慮する必要がない。このため、例えば、実装回路基板４を構成する実装部品の配置の自由度が高い。本実施の形態によれば、様々な仕様の実装回路基板４に適用可能な汎用性の高い回路基板用バリア構造を得ることができる。

本実施の形態において、直方体状のバリアの三面をなす薄型バリア部２は、外殻部材１の角部分に接着されている。上記構成によれば、外殻部材１の内部の空間を、バリアを設けるための空間として有効活用することができる。また、直方体状のバリアの三面をなす薄型バリア部２は、外殻部材１の角部分によって、効果的に支持される。

なお、薄型バリア部２は、必ずしも直方体状のバリアの三面をなしていなくてもよい。例えば、薄型バリア部２は、直方体状のバリアの一面、二面または四面以上をなすように構成されていてもよい。

本実施の形態において、薄型バリア部２は、図３に示されるように、外殻部材１の平面部分に接着されている。これにより、薄型バリア部２は、外殻部材１により確実に支持される。また、回路基板用バリア構造を組み立てる際、薄型バリア部２は、容易に外殻部材１に固定することができる。

なお、外殻部材１へ薄型バリア部２を固定する方法は、上記した接着剤によるものでなくてもよい。薄型バリア部２は、例えば、外殻部材１に設けられたクリップ等の固定具によって固定されてもよい。また、薄型バリア部２は、例えば、外殻部材１に金属材料を蒸着することで形成された薄い金属膜等であってもよい。薄型バリア部２は、外殻部材１に支持されて当該外殻部材１によって形状が維持されるように構成されていればよい。

また、図４は、実施の形態１の回路基板用バリア構造の第１の変形例を模式的に示す断面透視図である。図４に示されるように、薄型バリア部２は、曲面状であってもよい。また、薄型バリア部２は、外殻部材１の曲面部分に固定されていてもよい。薄型バリア部２は、外殻部材１の丸みを帯びた角部分に固定されていてもよい。

図４に示される変形例のように、曲面状の部分を有するように構成されたバリアによれば、外殻部材１内におけるバリアの占有体積を小さくすることができる。また、曲面状の部分を有するように構成されたバリアが外殻部材１の曲面部分に固定されることで、外殻部材１内におけるバリアの占有体積を更に小さくすることができる。図４に示される変形例によれば、回路基板用バリア構造の小型化および当該回路基板用バリア構造が備えられた電子機器の小型化を実現することができる。

また、図５および図６は、実施の形態１の回路基板用バリア構造の第２の変形例を模式的に示す分解斜視図である。図５および図６に示されるように、外殻部材１は、円筒形状であってもよい。実装回路基板４を覆うバリアは、外殻部材１の形状に合わせた円筒形状であってもよい。

図５および図６に示される変形例において、薄型バリア部２は、円筒形状のバリアの側面と一方の底面とをなしている。本変形例において、薄型バリア部２は、底面部２ａおよび側面部２ｂを有する。底面部２ａは、円筒形状のバリアの一方の底面をなす部分である。側面部２ｂは、円筒形状のバリアの側面をなす部分である。また、本変形例において、非薄型バリア部３は、円筒形状のバリアの他方の底面をなしている。

側面部２ｂは、例えば、薄型の平板状の部材を接着剤によって円筒形状の外殻部材１の内側面に接着することで形成される。また、側面部２ｂは、予め円筒形状に丸められた薄型の平板状の部材が外殻部材１の内側面に接着されることで形成されてもよい。側面部２ｂは、円筒形状に丸められた薄型の平板状の部材の両端がスポット溶接等によって固定されることで自立可能に形成されてもよい。

図５および図６に示される変形例において、非薄型バリア部３は、支え部１ａに固定される。これにより、外殻部材１内におけるバリアの位置決めが容易に行われる。なお、非薄型バリア部３は、必ずしも支え部１ａに固定されていなくてもよい。

図４、図５および図６に示される変形例のように、実装回路基板４を覆うバリアが外殻部材１の形状に合わせて形成されることで、外殻部材１の内部の空間を有効に活用することができる。これにより、外殻部材１を備える電子機器の小型化が実現される。

実施の形態２．
次に、実施の形態２について説明する。図７は、実施の形態２の回路基板用バリア構造の内部構成を模式的に示す断面透視図である。図７は、実施の形態１における図３と対応する。実施の形態１と同一または相当する部分については、同じ符号を付し、説明を簡略化および省略する。

本実施の形態において、実装回路基板４を覆うバリアは、第１外殻部１ｂおよび非薄型バリア部３を含む。非薄型バリア部３は、実施の形態１と同様に構成されている。非薄型バリア部３は、外殻部材１とは別体として形成される部材である。非薄型バリア部３は、例えば、外殻部材１に設けられた支え部１ａに固定されている。非薄型バリア部３には、配線用孔３ａが形成されてもよい。また、実装回路基板４は、一例として、基板固定突起３ｂによって、非薄型バリア部３へ固定される。

本実施の形態における第１外殻部１ｂは、本開示に係る第１バリア部の一例である。第１外殻部１ｂは、実装回路基板４が備えられた電子機器の外殻部材１の一部である。第１外殻部１ｂは、実施の形態１における薄型バリア部２と同様に、バリア性能を有する。第１外殻部１ｂは、バリア性能を有するバリア部材としての機能と、電子機器の外殻をなす構造体としての機能とを兼ねている。例えば、第１外殻部１ｂのバリア性能は、非薄型バリア部３のバリア性能と同等以上である。

本実施の形態において、外殻部材１には、上記の第１外殻部１ｂと、当該第１外殻部１ｂとは別の第２外殻部１ｃとが含まれる。第１外殻部１ｂと第２外殻部１ｃとは、一体不可分に形成されている。第２外殻部１ｃは、電子機器の外殻をなす構造体としての機能を有する部分である。第２外殻部１ｃは、バリア性能を有するように構成されていなくてもよい。一例として、第１外殻部１ｂのバリア性能は、外殻部材１のうち第１外殻部１ｂ以外の部分である第２外殻部１ｃのバリア性能を上回っている。

第１外殻部１ｂの材料、形状、寸法等は、第１外殻部１ｂに要求されるバリア性能に応じて設定される。例えば、第１外殻部１ｂは、金属材料と樹脂材料とをインサート成形によって一体化することで形成される。また、第１外殻部１ｂは、例えば、セラミック材料または金属材料を樹脂材料に練り込んだ複合材料から形成される。第１外殻部１ｂは、金属材料によって形成された金属層と絶縁性を有する絶縁層とが積層した多層構造を含むように構成されてもよい。なお、第１外殻部１ｂは、複合材料に限られず、単一の材料から形成されていてもよい。

本実施の形態において、実装回路基板４を覆うバリアの一部は、外殻部材１の一部である第１外殻部１ｂによって構成されている。これにより、回路基板用バリア構造を構成する部品の数を削減することができる。また、実施の形態１と同様、回路基板用バリア構造の重量および当該回路基板用バリア構造が備えられた電子機器の重量を削減することができる。本実施の形態によれば、実施の形態１と同様に、回路基板用バリア構造および電子機器の小型化が実現される。

１外殻部材、１ａ支え部、１ｂ第１外殻部、１ｃ第２外殻部、２薄型バリア部、２ａ底面部、２ｂ側面部、３非薄型バリア部、３ａ配線用孔、３ｂ基板固定突起、４実装回路基板

Claims

回路基板および当該回路基板に設けられた実装部品を有する実装回路基板と、
前記実装回路基板を覆うバリアと、
を備え、
前記バリアは、第１バリア部および第２バリア部を含み、
前記第１バリア部は、前記第２バリア部よりも薄く且つ前記第２バリア部よりも軽量であり、前記実装回路基板が備えられた電子機器の外殻部材に支持されている回路基板用バリア構造。
前記第１バリア部は、前記外殻部材の平面部分に固定されている請求項１に記載の回路基板用バリア構造。
回路基板および当該回路基板に設けられた実装部品を有する実装回路基板と、
前記実装回路基板を覆うバリアと、
を備え、
前記バリアは、第１バリア部および第２バリア部を含み、
前記第１バリア部は、前記第２バリア部よりも薄く、前記実装回路基板が備えられた電子機器の外殻部材に支持されており、
前記第１バリア部は、曲面状であって、前記外殻部材の曲面部分に固定されている回路基板用バリア構造。
前記第１バリア部は、前記外殻部材の角部分に固定されている請求項１または請求項２に記載の回路基板用バリア構造。
回路基板および当該回路基板に設けられた実装部品を有する実装回路基板と、
前記実装回路基板を覆うバリアと、
を備え、
前記バリアは、第１バリア部および第２バリア部を含み、円筒形状であって、
前記第１バリア部は、前記第２バリア部よりも薄く、前記実装回路基板が備えられた電子機器の外殻部材に支持されており、
前記第１バリア部は、円筒形状の前記バリアの側面部分をなし、円筒形状の前記外殻部材の内側面に固定されている回路基板用バリア構造。
前記バリアは、金属材料によって形成された金属層と絶縁性を有する絶縁層とが積層した多層構造を含む請求項１から請求項５の何れか１項に記載の回路基板用バリア構造。
前記絶縁層は、樹脂材料によって形成されている請求項６に記載の回路基板用バリア構造。
前記絶縁層は、セラミック材料によって形成されている請求項６に記載の回路基板用バリア構造。