JP2017069293A

JP2017069293A - Electronics

Info

Publication number: JP2017069293A
Application number: JP2015190543A
Authority: JP
Inventors: 輝男垣谷; Teruo Kakiya; 日出樹長谷; Hideki Hase
Original assignee: Mitsubishi Nichiyu Forklift Co Ltd; Contec Co Ltd
Current assignee: Contec Co Ltd; Mitsubishi Logisnext Co Ltd
Priority date: 2015-09-29
Filing date: 2015-09-29
Publication date: 2017-04-06
Anticipated expiration: 2035-09-29
Also published as: JP6616992B2

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress influence of external noises on an electronic component mounted on a substrate.SOLUTION: By insulating a signal ground of a mounting substrate 2 and a frame ground of a housing 3, it is possible to prevent the external noises input to the frame ground from being mixed into the signal ground and to suppress influence of external noises on an electronic component 4 mounted on the mounting substrate 2.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

電子部品が実装される基板を備える電子機器に関する。 The present invention relates to an electronic device including a substrate on which electronic components are mounted.

コンピュータや産業用機器等の電子機器は、一般に筐体を備え、電子部品が実装される基板が筐体内に配置される。電子部品は、動作電圧を供給する電源と、基準電圧を供給するグランドとが接続されて動作する。基板には、電源配線とシグナルグランドであるシグナルグランド配線とが配線され、それぞれの電子部品に共通の電源とグランドを供給する。電子部品はノイズにより誤動作を起こしやすく、グランドを強化するために、フレームグランドであって通常接地電圧に保持されている筐体とシグナルグランドとを接続する場合があった。 Electronic devices such as computers and industrial devices generally include a housing, and a substrate on which electronic components are mounted is disposed in the housing. The electronic component operates by connecting a power source that supplies an operating voltage and a ground that supplies a reference voltage. A power supply wiring and a signal ground wiring which is a signal ground are wired on the substrate, and a common power supply and ground are supplied to each electronic component. Electronic components are liable to malfunction due to noise, and in order to strengthen the ground, there is a case where a frame ground, which is a normal ground voltage, is connected to a signal ground.

特開平９−２３０８３号公報JP-A-9-23083

しかしながら、電子機器は、工場内や車両等の電磁波の影響の強い環境で使用されることがあり、このような環境では筐体自体がノイズを受信するアンテナとして機能し、基板のシグナルグランドと筐体を接続していると、筐体に入力されたノイズが基板のシグナルグランドに混入し、かえって電子部品の誤動作を引き起こす場合があった。 However, electronic devices are sometimes used in environments where there is a strong influence of electromagnetic waves, such as in a factory or a vehicle. In such an environment, the housing itself functions as an antenna that receives noise, and the signal ground of the substrate and the housing. When the body is connected, the noise input to the housing is mixed into the signal ground of the board, which may cause malfunction of the electronic component.

本発明は、基板に実装された電子部品に及ぼす外部ノイズの影響を抑制することを目的とする。 An object of the present invention is to suppress the influence of external noise on an electronic component mounted on a substrate.

本発明の一実施形態にかかる電子機器は、筐体と、電子部品が実装されて前記筐体の内部に搭載される実装基板と、前記実装基板に設けられるシグナルグランド配線と、前記筐体と前記シグナルグランド配線とを電気的に絶縁する絶縁部材とを有することを特徴とする。 An electronic device according to an embodiment of the present invention includes a housing, a mounting substrate on which electronic components are mounted and mounted inside the housing, a signal ground wiring provided on the mounting substrate, and the housing. It has an insulating member which electrically insulates from the signal ground wiring.

以上のように、基板のシグナルグランドと筐体のフレームグランドとを絶縁することにより、フレームグランドに入力された外部ノイズがシグナルグランドに混入することを防止し、基板に実装された電子部品に及ぼす外部ノイズの影響を抑制することができる。 As described above, by isolating the signal ground of the board from the frame ground of the housing, external noise input to the frame ground is prevented from entering the signal ground, and it affects electronic components mounted on the board. The influence of external noise can be suppressed.

電子機器の筐体内部の概略構成を説明する分解斜視図Exploded perspective view explaining the schematic configuration inside the housing of the electronic device 筐体内に設置される実装基板の概略構成を例示する斜視図The perspective view which illustrates schematic structure of the mounting substrate installed in a housing | casing 絶縁スペーサの構成を例示する図Diagram illustrating the configuration of the insulating spacer 絶縁ブッシュの構成を例示する図Diagram illustrating the configuration of the insulation bush 絶縁ガスケットの構成を例示する図Diagram illustrating the configuration of an insulation gasket

グランドが分離された電子部品について図１〜図５を用いて説明する。
図１は電子機器の筐体内部の概略構成を説明する分解斜視図、図２は筐体内に設置される実装基板の概略構成を例示する斜視図、図３は絶縁スペーサの構成を例示する図、図４は絶縁ブッシュの構成を例示する図、図５は絶縁ガスケットの構成を例示する図である。 The electronic component from which the ground is separated will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 is an exploded perspective view illustrating a schematic configuration inside the casing of the electronic device, FIG. 2 is a perspective view illustrating a schematic configuration of a mounting board installed in the casing, and FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of an insulating spacer. 4 is a diagram illustrating the configuration of the insulating bush, and FIG. 5 is a diagram illustrating the configuration of the insulating gasket.

コンピュータや産業用機器等の電子機器１は、電子部品４が実装された実装基板２が筐体３内に配置されている。筐体３内には、さらに筐体基板５が配置されていても良い。実装基板２は筐体基板５上に配置されても良く、筐体基板５は実装基板２以外の部品を搭載しても良い。また、筐体３の一面はコネクタ面６とすることもでき、コネクタ面６はＵＳＢ端子やＬＡＮ端子，電源端子等の各種端子７が配設される。 In an electronic device 1 such as a computer or an industrial device, a mounting substrate 2 on which an electronic component 4 is mounted is disposed in a housing 3. A housing substrate 5 may be further disposed in the housing 3. The mounting substrate 2 may be disposed on the housing substrate 5, and the housing substrate 5 may mount components other than the mounting substrate 2. Further, one surface of the housing 3 can be a connector surface 6, and the connector surface 6 is provided with various terminals 7 such as a USB terminal, a LAN terminal, and a power supply terminal.

実装基板２は、電子部品４が実装され、基準電圧であるグランドと電源電圧とが外部から供給される。実装基板２に供給されたグランドはシグナルグランドと称され、シグナルグランド配線８を介して各電子部品４に供給される。シグナルグランド配線８は実装基板２内の全面に引き回されても良い。従来の実装基板は、導電性の金属スペーサ１０等で筐体３に固定される。実装基板２のネジ留めされる領域には導電性のランド９が形成され、ランド９はシグナルグランド配線８と導通される。従来の実装基板は、導電性の金属スペーサ１０等で筐体３に固定され、ネジ留めされる領域にシグナルグランド配線８と導通されるランド９が形成されるため、シグナルグランド配線８と筐体３とが電気的に導通される。通常、筐体３の電位はフレームグランドと称される。そのため、従来の電子機器では、シグナルグランドとフレームグランドは同電位となっている。本発明の電子機器１は、筐体３とシグナルグランド配線８との間に絶縁部材を挿入することにより、シグナルグランドとフレームグランドとを絶縁することができることが特徴である。シグナルグランドとフレームグランドとを絶縁することにより、工場内や車両等の電磁波の影響の強い環境下で電子機器１を使用し筐体３にノイズが印加されたとしても、シグナルグランドにノイズが伝播されることが防止され、基板に実装された電子部品に及ぼす外部ノイズの影響を抑制することができる。 The mounting substrate 2 is mounted with the electronic component 4 and is supplied with a ground and a power supply voltage as reference voltages from the outside. The ground supplied to the mounting substrate 2 is called a signal ground, and is supplied to each electronic component 4 via the signal ground wiring 8. The signal ground wiring 8 may be routed over the entire surface of the mounting substrate 2. A conventional mounting substrate is fixed to the housing 3 with a conductive metal spacer 10 or the like. A conductive land 9 is formed in a region to be screwed on the mounting substrate 2, and the land 9 is electrically connected to the signal ground wiring 8. Since the conventional mounting substrate is fixed to the housing 3 with a conductive metal spacer 10 or the like, and a land 9 is formed in a region to be screwed, the land 9 connected to the signal ground wire 8 is formed. 3 is electrically connected. Usually, the potential of the housing 3 is referred to as a frame ground. Therefore, in the conventional electronic device, the signal ground and the frame ground are at the same potential. The electronic device 1 of the present invention is characterized in that the signal ground and the frame ground can be insulated by inserting an insulating member between the housing 3 and the signal ground wiring 8. By insulating the signal ground from the frame ground, even if noise is applied to the housing 3 using the electronic device 1 in an environment where the influence of electromagnetic waves is strong, such as in a factory or a vehicle, the noise propagates to the signal ground. And the influence of external noise on the electronic component mounted on the board can be suppressed.

従来の電子機器における実装基板を筐体に固定する金属スペーサ１０に代わり、図３に示すように、本発明の電子機器１では、絶縁部材の一実施形態である絶縁性のスペーサ、例えば絶縁性の樹脂スペーサ１１と金属スペーサ１２とを用いる。樹脂スペーサ１１は、実装基板２のランド９に形成されたネジ穴１３にネジ留めされる。樹脂スペーサ１１は上部にネジ穴が形成され、このネジ穴に金属スペーサ１２がネジ留めされる。ネジ留めされた状態の樹脂スペーサ１１と金属スペーサ１２とを合わせた長さは、金属スペーサ１０の長さと一致する。金属スペーサ１２上に筐体３を被せ、筐体３を貫通して金属スペーサ１２にネジ１４をネジ留めする。これにより、実装基板２を筐体３に固定すると共に、絶縁性の樹脂スペーサ１１によりシグナルグランド配線８と導通するランド９と筐体３とを絶縁し、シグナルグランドとフレームグランドとを絶縁することができる。そのため、工場内や車両等の電磁波の影響の強い環境下で電子機器１を使用し筐体３にノイズが印加されたとしても、シグナルグランドにノイズが伝播されることが防止され、実装基板２に実装された電子部品４に及ぼす外部ノイズの影響を抑制することができる。なお、筐体３と実装基板２とのネジ留めを金属スペーサ１２および絶縁性の樹脂スペーサ１１とにより行う場合に限らず、金属スペーサ１２を用いずに、絶縁性の樹脂スペーサ１１のみによりネジ留めしても良い。この場合の樹脂スペーサ１１の長さは金属スペーサ１０と同じ長さとする。また、上記説明ではネジ穴１３の周囲にランド９を設ける例について説明したが、ランド９を設けず、シグナルグランド配線８がネジ穴１３と接触することによりネジ穴１３に導電性のネジがネジ留めされた場合には、このネジとシグナルグランド配線８とが電気的に導通する構成である場合においても樹脂スペーサ１１を用いることができる。 As shown in FIG. 3, in the electronic device 1 of the present invention, instead of the metal spacer 10 for fixing the mounting substrate in the conventional electronic device to the housing, an insulating spacer which is an embodiment of the insulating member, for example, insulating The resin spacer 11 and the metal spacer 12 are used. The resin spacer 11 is screwed into a screw hole 13 formed in the land 9 of the mounting substrate 2. The resin spacer 11 is formed with a screw hole at the top, and a metal spacer 12 is screwed into the screw hole. The combined length of the resin spacer 11 and the metal spacer 12 in the screwed state matches the length of the metal spacer 10. The housing 3 is placed on the metal spacer 12, and screws 14 are screwed to the metal spacer 12 through the housing 3. As a result, the mounting substrate 2 is fixed to the housing 3, the land 9 that is electrically connected to the signal ground wiring 8 is insulated from the housing 3 by the insulating resin spacer 11, and the signal ground and the frame ground are insulated. Can do. For this reason, even if noise is applied to the housing 3 using the electronic device 1 in an environment where the influence of electromagnetic waves is strong, such as in a factory or a vehicle, the noise is prevented from propagating to the signal ground, and the mounting substrate 2 The influence of external noise on the electronic component 4 mounted on can be suppressed. Note that the housing 3 and the mounting substrate 2 are not only screwed by the metal spacer 12 and the insulating resin spacer 11, but are screwed only by the insulating resin spacer 11 without using the metal spacer 12. You may do it. In this case, the length of the resin spacer 11 is the same as that of the metal spacer 10. In the above description, the land 9 is provided around the screw hole 13, but the land 9 is not provided, and the conductive ground screw is screwed into the screw hole 13 when the signal ground wiring 8 contacts the screw hole 13. When fastened, the resin spacer 11 can be used even when the screw and the signal ground wiring 8 are electrically connected.

また、従来の電子機器では、実装基板の周辺にシグナルグランド配線が露出し、実装基板の周辺と筐体とが接触するように実装基板を配置し、シグナルグランドとフレームグランドとを電気的に導通させる場合があった。また、実装基板のシグナルグランド配線を筐体基板と電気的に導通させ、筐体と接触する筐体基板を介してシグナルグランドとフレームグランドとを電気的に導通させる場合もあった。このような場合、筐体３と実装基板２との間、筐体３と筐体基板５との間、あるいは実装基板２および筐体基板５と筐体３との間に、絶縁部材の一実施形態である絶縁性のブッシュ、例えば絶縁性の樹脂ブッシュ１５を設ける。絶縁性のブッシュを設けることにより、筐体３と実装基板２との間、筐体３と筐体基板５との間、あるいは実装基板２および筐体基板５と筐体３との間に隙間を設け、シグナルグランドとフレームグランドとを絶縁することができる。そのため、工場内や車両等の電磁波の影響の強い環境下で電子機器１を使用し筐体３にノイズが印加されたとしても、シグナルグランドにノイズが伝播されることが防止され、実装基板２に実装された電子部品４に及ぼす外部ノイズの影響を抑制することができる。例えば、図４に示すように、実装基板２のシグナルグランド配線８と電気的に導通する筐体基板５と筐体３との間に樹脂ブッシュ１５を設ける。樹脂ブッシュ１５は筐体３を挟んで固定される構成であり、樹脂ブッシュ１５の少なくとも一部分が筐体基板５と筐体３との間に配設される構成である。 In addition, in conventional electronic devices, the signal ground wiring is exposed around the mounting substrate, and the mounting substrate is placed so that the periphery of the mounting substrate and the housing are in contact, and the signal ground and the frame ground are electrically connected. There was a case of letting. In some cases, the signal ground wiring of the mounting substrate is electrically connected to the housing substrate, and the signal ground and the frame ground are electrically connected via the housing substrate in contact with the housing. In such a case, one insulating member is provided between the housing 3 and the mounting substrate 2, between the housing 3 and the housing substrate 5, or between the mounting substrate 2 and the housing substrate 5 and the housing 3. An insulating bush according to the embodiment, for example, an insulating resin bush 15 is provided. By providing an insulating bush, there is a gap between the housing 3 and the mounting substrate 2, between the housing 3 and the housing substrate 5, or between the mounting substrate 2 and the housing substrate 5 and the housing 3. The signal ground and the frame ground can be insulated. For this reason, even if noise is applied to the housing 3 using the electronic device 1 in an environment where the influence of electromagnetic waves is strong, such as in a factory or a vehicle, the noise is prevented from propagating to the signal ground, and the mounting substrate 2 The influence of external noise on the electronic component 4 mounted on can be suppressed. For example, as shown in FIG. 4, a resin bush 15 is provided between the housing substrate 5 and the housing 3 that are electrically connected to the signal ground wiring 8 of the mounting substrate 2. The resin bush 15 is configured to be fixed with the housing 3 interposed therebetween, and at least a part of the resin bush 15 is disposed between the housing substrate 5 and the housing 3.

また、従来の電子機器では、コネクタ基板を筐体の一部をなすコネクタ面とする場合があり、コネクタ基板と実装基板のシグナルグランド配線とが電気的に導通する場合があった。そして、コネクタ基板と筐体とは接触するため、シグナルグランドとフレームグランドとを電気的に導通させる場合があった。このような場合、筐体３と接するコネクタ基板１６の表面部分に絶縁部材の一実施形態である絶縁性のガスケット、例えば絶縁性の樹脂ガスケット１７を設ける。絶縁性のガスケットを設けることにより、筐体３とコネクタ基板１６とが電気的に絶縁され、シグナルグランドとフレームグランドとを絶縁することができる。そのため、工場内や車両等の電磁波の影響の強い環境下で電子機器１を使用し筐体３にノイズが印加されたとしても、シグナルグランドにノイズが伝播されることが防止され、実装基板２に実装された電子部品４に及ぼす外部ノイズの影響を抑制することができる。例えば、図５に示すように、コネクタ基板１６のコネクタ面６の周囲に絶縁性の樹脂ガスケット１７を設ける。コネクタ基板１６はコネクタ面６の周囲で筐体３と接触するため、接触部分に絶縁性の樹脂ガスケット１７を設けることにより、コネクタ基板１６と筐体３とが電気的に絶縁され、シグナルグランドとフレームグランドとを絶縁することができる。なお、端子が設けられるコネクタ基板を例に説明したが、コネクタ基板に限らず、電子機器１の外面を構成し、筐体３と接する様々な用途の基板に絶縁性のガスケットを設けても良い。 Further, in the conventional electronic device, the connector board may be a connector surface that forms a part of the housing, and the connector board and the signal ground wiring of the mounting board may be electrically connected. Since the connector substrate and the housing are in contact with each other, the signal ground and the frame ground may be electrically connected. In such a case, an insulating gasket which is an embodiment of the insulating member, for example, an insulating resin gasket 17 is provided on the surface portion of the connector substrate 16 in contact with the housing 3. By providing an insulating gasket, the housing 3 and the connector substrate 16 are electrically insulated, and the signal ground and the frame ground can be insulated. For this reason, even if noise is applied to the housing 3 using the electronic device 1 in an environment where the influence of electromagnetic waves is strong, such as in a factory or a vehicle, the noise is prevented from propagating to the signal ground, and the mounting substrate 2 The influence of external noise on the electronic component 4 mounted on can be suppressed. For example, as shown in FIG. 5, an insulating resin gasket 17 is provided around the connector surface 6 of the connector substrate 16. Since the connector substrate 16 is in contact with the housing 3 around the connector surface 6, by providing an insulating resin gasket 17 at the contact portion, the connector substrate 16 and the housing 3 are electrically insulated, and the signal ground and The frame ground can be insulated. In addition, although the connector board | substrate with which a terminal is provided was demonstrated to the example, you may provide an insulating gasket in the board | substrate of the various uses which comprise the outer surface of the electronic device 1 and contact the housing | casing 3 not only in a connector board | substrate. .

なお、上述の絶縁性のスペーサ、絶縁性のブッシュおよび絶縁性のガスケットは、適宜組み合わせて設けても良い。また、図１においては、筐体３として、端子部分に別の筐体を接続できる構成の密閉構造の筐体を例として示したが、単独の、例えば立方体形状の筐体を用いることもできる。さらに、使用環境に応じて、電磁波の影響の少ない環境で使用する場合は絶縁部材を用いずにシグナルグランドとフレームグランドとを導通させて使用し、工場内や車両等の電磁波の影響の強い環境下では絶縁部材を用いてシグナルグランドとフレームグランドとを電気的に絶縁して使用することにより、使用環境に応じて最適なノイズ対策を行うことができる。 Note that the above-described insulating spacer, insulating bush, and insulating gasket may be provided in appropriate combination. Further, in FIG. 1, a case having a sealed structure in which another case can be connected to the terminal portion is shown as an example as the case 3, but a single case, for example, a cubic shape can also be used. . In addition, depending on the environment of use, when using in an environment where there is little influence of electromagnetic waves, use the signal ground and frame ground in a conductive manner without using an insulating member, and in environments where there is a strong influence of electromagnetic waves such as in a factory or vehicle. Below, by using the insulating member to electrically insulate the signal ground and the frame ground, an optimum noise countermeasure can be taken according to the use environment.

１電子機器
２実装基板
３筐体
４電子部品
５筐体基板
６コネクタ面
７端子
８シグナルグランド配線
９ランド
１０金属スペーサ
１１樹脂スペーサ
１２金属スペーサ
１３ネジ穴
１４ネジ
１５樹脂ブッシュ
１６コネクタ基板
１７樹脂ガスケット DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electronic device 2 Mounting board 3 Case 4 Electronic component 5 Case board 6 Connector surface 7 Terminal 8 Signal ground wiring 9 Land 10 Metal spacer 11 Resin spacer 12 Metal spacer 13 Screw hole 14 Screw 15 Resin bush 16 Connector board 17 Resin gasket

Claims

A housing,
A mounting substrate on which electronic components are mounted and mounted inside the housing;
Signal ground wiring provided on the mounting substrate;
An electronic apparatus comprising: an insulating member that electrically insulates the casing from the signal ground wiring.

A screw hole formed on the mounting substrate and in contact with the signal ground wiring;
The housing and the mounting board are screwed with the screw holes,
The electronic device according to claim 1, wherein at least one of the insulating members is an insulating spacer that forms at least a part of a screw for screwing the housing and the mounting substrate.

The electronic apparatus according to claim 1, wherein at least one of the insulating members is an insulating bush provided between the housing and the mounting substrate.

Further comprising a substrate that is in contact with the housing and is electrically connected to the signal ground wiring,
4. The electronic apparatus according to claim 1, wherein at least one of the insulating members is an insulating gasket provided in a portion of the substrate that contacts the housing. 5.