JP5574867B2

JP5574867B2 - 電子機器

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Publication number: JP5574867B2
Application number: JP2010169696A
Authority: JP
Inventors: 宏幸齋藤
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2010-07-28
Filing date: 2010-07-28
Publication date: 2014-08-20
Anticipated expiration: 2030-07-28
Also published as: US20120028481A1; CN102348052A; US8187013B2; CN102348052B; JP2012033570A

Description

本発明は、電子機器に関し、特に複数の差動伝送ラインが１つの配線板に実装される電子機器に関するものである。

デジタルカメラ等の電子機器に用いられるデジタル信号の周波数は年々高周波化しており、信号の伝送速度も高速化している。高速の信号伝送を可能にするために、近年はＬＶＤＳ（ＬｏｗＶｏｌｔａｇｅＤｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌＳｉｇｎａｌｉｎｇ）に代表される差動伝送を行うことがある。ＬＶＤＳは数１００Ｍビット／秒以上の高速伝送を実現するために、振幅を数１００ｍＶに減らした入出力信号レベルの仕様であり、インピーダンスコントロールされた配線で差動伝送を行うことによりノイズの影響を受けにくくしている。

また、デジタルカメラ等の電子機器においては、外部機器との通信を行うために、差動伝送を用いたＵＳＢやＨＤＭＩなどのインターフェースが使用される場合がある。このとき、電子機器におけるＵＳＢコネクタやＨＤＭＩコネクタの実装自由度をあげるために、システムＩＣが実装されたプリント配線板と異なるプリント配線板に実装することが考えられる。この場合、ＵＳＢやＨＤＭＩの信号は信号接続のためのコネクタを経由しシステムＩＣが実装されたプリント配線板と接続される。（特許文献１参照）

特開２００７−１６６２９０号公報

ＵＳＢとＨＤＭＩのように、差動伝送を用いたインターフェースを１つのプリント配線板に複数実装する場合には、それぞれ異なるインピーダンスにコントロールされた差動伝送ラインが１つのプリント配線板に実装されることになる。この場合、差動伝送ライン同士のクロストークを防止しなければならない。

本発明は、複数の差動伝送ラインを１つのプリント配線板に実装したとしても、複数の差動伝送ラインのクロストークを低減させ、インピーダンスの不整合が生じることを防止することを目的とするものである。

上記目的を達成するために、本発明の電子機器は、第１の領域、前記第１の領域とは異なる第２の領域および前記第１の領域と前記第２の領域とを接続する接続部が形成される第１の配線板と、前記第１の配線板と接続可能な第２の配線板と、外部機器と接続可能な第１の接続コネクタと、外部機器と接続可能であって、前記第１の接続コネクタとは異なる第２の接続コネクタと、第１の端子列と第２の端子列が互いに対向して形成され、前記第２の配線板と接続可能な第３の接続コネクタと、を有し、前記第１の接続コネクタが前記第１の配線板の前記第１の領域に実装され、前記第２の接続コネクタが前記第１の配線板の前記第２の領域に実装され、前記第３の接続コネクタが前記第１の配線板の前記接続部に実装され、前記第１の配線板には、前記第１の接続コネクタから前記第１の端子列までの範囲に第１の差動伝送ラインが形成されており、前記第２の接続コネクタから前記第２の端子列までの範囲に第２の差動伝送ラインが形成されていることを特徴とする。

本発明によれば、複数の差動伝送ラインを１つのプリント配線板に実装したとしても、複数の差動伝送ラインのクロストークを低減させ、インピーダンスの不整合が生じることを防止することができる。

本発明の実施例であるデジタルカメラの外観斜視図である。第１の配線板としてのプリント配線板１０の展開図である。第１の配線板としてのプリント配線板１０の配線パターン図である。プリント配線板１０のＵＳＢコネクタ１１が実装される領域の拡大図である。プリント配線板１０のＨＤＭＩコネクタ１２が実装される領域の拡大図である。プリント配線板１０における基板対基板コネクタ１３が実装される部分の拡大図である。プリント配線板１０のカメラ本体１への組み付け手順を説明する図である。外部インターフェース使用時を示した斜視図である。

（実施例１）
以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。

図１は、本実施例の電子機器の一例としてのデジタルカメラの外観斜視図である。デジタルカメラは、カメラ本体１、フロントカバー２、リアカバー３、トップベース４、鏡筒ユニット５があり、カメラ本体側面には、ジャックカバー６が配置されている。ジャックカバー６はカメラ本体１に対し開閉可能に支持されておりジャックカバー６の内側には後述する外部装置とのデータ通信を行うための外部インターフェースが配置されている。本実施例においては、外部インターフェースとしてＵＳＢコネクタとＨＤＭＩコネクタが配置されており、それぞれ専用のケーブルを差し込むことにより外部装置との接続可能になる。

次に、図２において、本実施例における第１の接続コネクタとしてのＵＳＢコネクタ１１と第２の接続コネクタとしてのＨＤＭＩコネクタ１２が実装された第１の配線板としてのプリント配線板１０について説明する。本実施例におけるプリント配線板は屈曲性を持ったフレキシブルプリント配線板１０であり、ＵＳＢコネクタ１１とＨＤＭＩコネクタ１２は同一のフレキシブルプリント配線板１０（以下、「ジャックフレキ１０」という。）に実装されている。ジャックフレキ１０は、嵌合部を有した第３の接続コネクタとしての基板対基板コネクタ１３が実装されており、後述するようにシステムＩＣが実装された第２の配線板としてのプリント配線板４０と電気的に接続するために設けられている。すなわち、第１の配線板としてのプリント配線板１０と第２の配線板としてのプリント配線板４０は第３の接続コネクタとしての基板対基板コネクタ１３によって電気的に接続可能となっている。基板対基板コネクタ１３のジャックフレキ１０との接点部は、所定のピッチで配置された第１の端子列１４と所定のピッチで配置され第１の端子列と対向して配置された第２の端子列１５を有している。

ジャックフレキ１０には、ＵＳＢコネクタ１１が実装される第１の領域と、ＨＤＭＩコネクタ１２が実装される第２の領域と、第１の領域と第２の領域とを接続する接続部が形成される。基板対基板コネクタ１３の第１の端子列１４がジャックフレキ１０の第１の領域側となり、基板対基板コネクタ１３の第２の端子列１５がジャックフレキ１０の第２の領域側となるように、基板対基板コネクタ１３はジャックフレキ１０の接続部に実装される。

すなわち、図２に示すように、基板対基板コネクタ１３はジャックフレキ１０の接続部を横切るように実装される。ジャックフレキ１０は、基板対基板コネクタ１３の第１の端子列１４から第１の方向１６に延出した形状を有し、第２の端子列１５から第２の方向１７に延出した形状を有している。そして、略Ｌ字状のコーナー形状を経てそれぞれＵＳＢコネクタ１１が実装される第１の領域、ＨＤＭＩコネクタ１２が実装される第２の領域へとつながっている。

第１の差動伝送ラインである差動伝送ライン２０はＵＳＢコネクタ１１が実装される第１の領域から基板対基板コネクタ１３の第１の端子列１４までの範囲に形成される。第２の差動伝送ラインである差動伝送ライン２４ａ〜２４ｄはＨＤＭＩコネクタ１２が実装される第２の領域から基板対基板コネクタ１３の第２の端子列１５までの範囲に形成される。したがって、差動伝送ライン２０は基板対基板コネクタ１３の第１の端子列１４から第１の方向１６に形成され、差動伝送ライン２４ａ〜２４ｄは基板対基板コネクタ１３の第２の端子列１５から第２の方向１７に形成される。

また、ＵＳＢコネクタ１１が実装される第１の領域とＨＤＭＩコネクタ１２が実装される第２の領域にはそれぞれ穴１８、１９が開いており、カメラ本体組み付け時に他部品とビス止めによる固定ができるようになっている。さらに、ＵＳＢコネクタ１１とＨＤＭＩコネクタ１２と基板対基板コネクタ１３はジャックフレキ１０の同一面に実装されている。このため、ジャックフレキの実装工程においてリフロー回数を１回にすることができコストダウンが可能であるとともに、信号配線においても信号配線面を変更するスルーホールを配置面が異なる場合と比較して少なく配線することが可能となっている。

次に、図３において、ジャックフレキ１０の配線パターンについて説明する。図３（ａ）は部品実装面の配線パターンを説明する図で、図３（ｂ）は部品実装面の反対面の配線パターンを説明する図である。

まず、ＵＳＢ信号の配線パターンについて説明する。図４はジャックフレキ１０のＵＳＢコネクタ１１が実装される領域の拡大図である。ＵＳＢ信号の配線パターンは部品実装面に１組の差動伝送ライン２０を有しており、１組の差動伝送ラインの両側はグランドパターン２１でガードされている。また、ＵＳＢコネクタ実装面の裏面であって差動伝送ライン２０およびグランドパターン２１と投影上重なる領域は、グランドパターン２２でガードされている。差動伝送ラインはペア配線の両側および裏面側をグランドパターンでガードすることにより規定のインピーダンスに維持される。本実施例におけるＵＳＢ信号の差動伝送ライン２０は９０Ωに調整されている。ＵＳＢコネクタ端子部２３から配線された差動伝送ラインはスルーホールを介することなく基板対基板コネクタ１３の第１の端子列１４に接続される。スルーホールにおいては、インピーダンスの不整合が生じることがあるため、差動伝送ラインの経路上にはスルーホールを設けないことが望ましい。本実施例においては、ＵＳＢコネクタ１１と基板対基板コネクタ１３を同一面に実装しているため、ＵＳＢ信号の差動伝送ラインにスルーホールを設けることなく配線することを可能にしている。

次にＨＤＭＩ信号の配線パターンについて説明する。図５はジャックフレキ１０のＨＤＭＩコネクタ１２が実装される領域の拡大図である。ＨＤＭＩ信号の配線パターンは部品実装面に４組の差動伝送ライン２４ａ〜２４ｄを有しており各差動伝送ラインの両側はグランドパターン２５でガードされている。また、ＨＤＭＩコネクタ実装面の裏面であって差動伝送ライン２４ａ〜２４ｄおよびグランドパターン２５と投影上重なる領域は、グランドパターン２６でガードされている。本実施例におけるＨＤＭＩ信号の差動伝送ラインは１００Ωに調整されている。ＨＤＭＩコネクタ１２と基板対基板コネクタ１３は同一面に実装されており、ＨＤＭＩコネクタ端子部２７から配線された差動伝送ラインはスルーホールを介することなく基板対基板コネクタ１３の第２の端子列１５に接続される。

また、本実施例におけるジャックフレキ１０は、ＨＤＭＩコネクタ端子部２７と基板対基板コネクタの端子部１５の間に略Ｌ字状のコーナー形状を有している。本実施例において、基板外形を略Ｌ字状にすることにより、後述する本体組み付け時にＵＳＢコネクタ１１とＨＤＭＩコネクタ１２を隣接した位置に配置することを可能にしている。ここで、Ｌ字状のコーナー形状部に差動伝送ラインを配線する場合、コーナー形状の内側に配線される差動伝送ライン２４ａとコーナー形状の外側に配線される差動伝送ライン２４ｄで配線長が大きく異なることが考えられる。差動伝送ラインは、各ペアそれぞれの配線長が等しいことが望ましい。このため本実施例においては、コーナーの一番外側で配線される差動伝送ライン２４ｄをＨＤＭＩコネクタの端子部２７および基板対基板コネクタの第２の端子列１５に接続する場合において、最短経路となるように配線している。本実施例におけるジャックフレキ１０は、カメラ本体に組み付ける際に、折り曲げて使用されることを想定している。そのため、フレキの外形幅は極力小さい方が望ましい。したがって、ＨＤＭＩコネクタ１２の端子ピッチおよび基板対基板コネクタ１３の端子ピッチと比較して差動伝送ライン２４ａ〜２４ｄの配線ピッチを小さく設定している。このため、本実施例のようにコーナー形状の一番外側に形成される差動伝送ライン２４ｄを最短経路で配線するようにした場合、コーナー形状の内側に形成される差動伝送ラインほど迂回量が多くなる。このように、コーナー形状の内側に形成される差動伝送ラインほど迂回量を多くするように配線することでＬ字状のコーナー形状で各差動伝送ラインの配線長が異なってしまうことを改善することが可能になる。

また、一般に基板対基板コネクタを使用する場合、配線方向に対しコネクタの奥側の端子における配線は手前側の端子を避け迂回して配線するか、コネクタの裏面で配線し奥側の端子近傍にスルーホールを設け配線することが多い。このようなプリント配線板に差動伝送ラインを配線する場合、差動伝送ラインは基板対基板コネクタの手前側の端子に配線され、その他の信号は奥側の端子に配線される。しかし、本実施例のように差動伝送ラインが複数種類ある場合、差動伝送ラインおよびグランドパターンが基板対基板コネクタの片側の端子列に収まりきらないことが想定される。このような場合には、差動伝送ラインをコネクタ同一面で迂回するか端子列の裏側を配線しスルーホールを介して奥側の端子へ配線する必要が生じる。上述のように、差動伝送ラインはスルーホールを介さないことが望ましく、コネクタ端子部の裏面に差動伝送ラインを配線するとコネクタ端子部のパターンと干渉しインピーダンスの不整合を生じる可能性が考えられる。本実施例では２種類の差動伝送ラインに対し、基板対基板コネクタ１３の第１の端子列１４から第１の方向１６へＵＳＢ信号の差動伝送ライン２１を配線し、第２の端子列１５から第２の方向１７へＨＤＭＩ信号の差動伝送ライン２４を配線している。これにより、複数の差動伝送ラインを同一基板に形成する場合でも基板対基板コネクタの端子列における信号の干渉やインピーダンスの不整合を防ぐことが可能になる。また、上述のように構成されたジャックフレキ１０を、折りたたんでカメラ本体１に配置することで、ＵＳＢコネクタ１１とＨＤＭＩ１２コネクタを同一面に配置することができる。

次に、基板対基板コネクタ１３が実装される部分の配置パターンについて説明する。図６は図３（ａ）の基板対基板コネクタ１３が実装される部分の拡大図である。図６に示すように、基板対基板コネクタ１３において、第１の端子列１４のうち、差動伝送ライン２０が接続される端子と、第２の端子列１５のうち、差動伝送ライン２４ａ〜２４ｄが接続される端子とが互いに対向しないようにしている。すなわち、第１の端子列１４のうち、差動伝送ライン２０が接続される端子と、第２の端子列１５のうち、グランドパターン２５が接続される端子とが対向するように、配線している。基板対基板コネクタによっては、第１の端子列１４と第２の端子列１５のクリアランスが少ないことが考えられる。このような場合においても差動伝送ラインが接続される第１の端子列１４の端子と対向する第２の端子列１５の端子をグランドパターンまたは差動伝送ラインと異なる信号ラインにすることにより差動信号同士の干渉を防ぐことができ安定した伝送が可能になる。

次に、ジャックフレキ１０のカメラ本体１への組み付け手順を説明する。図７（ａ）において、カメラ本体上面に配置されるベース３０は、ＨＤＭＩコネクタ１２の外形を保持するようＨＤＭＩコネクタの外形に合わせて形成された箱形状部３１を有している。ベース上面には、金属部材のシャーシ３３が熱カシメ３４によりベース３０に固定されている。

ベース３０には凸形状３２があり、後述する部材の組み付け時の位置決めとして使用される。シャーシ３３には組み付け状態でジャックフレキ１０の穴１８、１９に対応する部分にビス座３５、穴３６がそれぞれ配置されている。ベース３０側面には、システムＩＣ４１が実装されたプリント配線板４０（以下「メイン基板４０」という。）が配置されており、ジャックフレキ１０の基板対基板コネクタ１３と嵌合する基板対基板コネクタ４２が実装されている。

次にベース３０とシャーシ３３が固定された状態で、ジャックフレキ１０をＨＤＭＩコネクタ１２の実装面を下側にしてベースの箱形状部３１に組み付け、ジャックフレキ１０とシャーシ３３をビス５０により固定する（図７（ｂ）参照）。ビス５０による固定後、ジャックフレキ１０とメイン基板４０の基板対基板コネクタを嵌合させジャックフレキとメイン基板の接続を行う。ジャックフレキの穴１９周辺でシャーシ３３と当接する部分には、ＨＤＭＩコネクタ１２のシェルグランドパターンを露出させており、ビス５０により固定されることでジャックフレキ１０のグランドパターンとシャーシ３３を電気的に接続することが可能である。ＨＤＭＩコネクタ１２のシェルグランドをシャーシ３３と電気的に接続することで、ＨＤＭＩコネクタのシェルグランドが強化され不要輻射の防止や静電気による誤作動の防止が可能になる。

次に、ジャックフレキ１０とメイン基板４０を接続した状態で、図７（ｃ）に示すＵＳＢホルダ６０を組み付ける。ＵＳＢホルダ６０は、ＵＳＢコネクタ１１の外形を保持するようＵＳＢコネクタ１１の外形に合わせて形成された箱形状部６１を有している。ＵＳＢホルダは係止部６２を有しており、ジャックフレキ組み付け時にＵＳＢコネクタ実装部のフレキが浮くのを防止している。ベース３０に設けられた凸形状３２に対応する凹形状６３を有し、シャーシの穴３６に対応した位置にビス座６４が配置される。ＵＳＢホルダ６０は箱形状部６１の反対側にはＨＤＭＩコネクタの外形に合わせて形成された受け部６５を有している。

ＵＳＢホルダ６０に設けられたビス座６４に対し、シャーシ３３、ジャックフレキ１０をビス５１により固定する（図７（ｄ）参照）。ジャックフレキ１０の穴１８周辺でシャーシ３３と当接する部分には、ＵＳＢコネクタ１１のシェルグランドパターンを露出させており、ビス５１により固定されることでジャックフレキ１０のグランドパターンとシャーシ３３を電気的に接続することが可能である。ＵＳＢコネクタのシェルグランドをシャーシと電気的に接続することで、ＵＳＢコネクタのシェルグランドが強化され不要輻射の防止や静電気による誤作動の防止が可能になる。

また、本実施例におけるベースはＨＤＭＩコネクタ、ＵＳＢホルダはＵＳＢコネクタとＨＤＭＩコネクタの外形に合わせた形状を有している。カメラ状態でＵＳＢケーブルやＨＤＭＩケーブルをそれぞれのコネクタ挿入し使用する場合、コネクタが固定されていないと信号端子部に負荷が生じ半田が剥離してしまうことが考える。そのため、上述のようにカメラ本体に組み付け時に、コネクタの外形に合わせて形成された部材で固定することにより、ＵＳＢケーブル、ＨＤＭＩケーブル挿入時に各コネクタの半田付け部が剥離してしまうことを防ぐことが可能になる。また本実施例のように外部インターフェースコネクタを隣接位置に配置することで、半田剥離防止などの静圧対策を行う場合、少ない部品で対応することが可能である。

以上のようにカメラ本体にジャックフレキを組み立てることにより、信号干渉を押さえたフレキ形状において、ＵＳＢコネクタとＨＤＭＩコネクタを隣接した位置に配置可能である。隣接した位置にＵＳＢコネクタとＨＤＭＩコネクタを配置することで、それぞれの信号に対し不要輻射防止や静電気対策、静圧対策を共通の部品で対応可能である。さらに、外部インターフェースをカメラ本体の同一部分に配置することにより、外部インターフェースの不使用時に端子を保護するカバー部材を一体に構成することができ部品点数の削減などが期待される。

次に、図８において外部インターフェースの使用状態について説明する。上述したようにカメラ本体に組み付けられたＵＳＢコネクタ１１とＨＤＭＩコネクタ１２はカメラ本体側面に配置される。図８（ａ）はカメラ本体においてジャックカバー６を外した状態である。ジャックカバーを外した状態でそれぞれのコネクタの外形に合わせた開口部７１を有したジャックベース７０からＵＳＢコネクタ１１とＨＤＭＩコネクタ１２の先端部が露出した状態となる。ここで、ＵＳＢコネクタ１１に対応したＵＳＢケーブル８０をＵＳＢコネクタ１１に差し込むことにより、外部機器とのデータ通信を行うことができる（図８（ｂ）参照）。同様に、ＨＤＭＩコネクタ１２に対応したＨＤＭＩケーブル８１をＨＤＭＩコネクタ１２に差し込むことにより、外部機器とのデータ通信を行うことができる（図８（ｃ）参照）。

上記実施例の構成により、複数の差動伝送ラインを有するプリント配線板においてもコネクタの信号数を増加させることなく、インピーダンスの不整合が生じることを防止可能かつノイズの発生を低減した電子機器を提供することができる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

１カメラ本体
１０フレキシブルプリント配線板（第１の配線板）
１１ＵＳＢコネクタ（第１の接続コネクタ）
１２ＨＤＭＩコネクタ（第２の接続コネクタ）
１３基板対基板コネクタ（第３の接続コネクタ）
１４第１の端子列
１５第２の端子列
１６第１の方向
１７第２の方向
２０ＵＳＢの差動伝送ライン（第１の差動伝送ライン）
２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄＨＤＭＩの差動伝送ライン（第２の差動伝送ライン）
４０プリント配線板（第２の配線板）
４１システムＩＣ

Claims

第１の領域、前記第１の領域とは異なる第２の領域および前記第１の領域と前記第２の領域とを接続する接続部が形成される第１の配線板と、
前記第１の配線板と接続可能な第２の配線板と、
外部機器と接続可能な第１の接続コネクタと、
外部機器と接続可能であって、前記第１の接続コネクタとは異なる第２の接続コネクタと、
第１の端子列と第２の端子列が互いに対向して形成され、前記第２の配線板と接続可能な第３の接続コネクタと、を有し、
前記第１の接続コネクタが前記第１の配線板の前記第１の領域に実装され、
前記第２の接続コネクタが前記第１の配線板の前記第２の領域に実装され、
前記第３の接続コネクタが前記第１の配線板の前記接続部に実装され、
前記第１の配線板には、前記第１の接続コネクタから前記第１の端子列までの範囲に第１の差動伝送ラインが形成されており、前記第２の接続コネクタから前記第２の端子列までの範囲に第２の差動伝送ラインが形成されていることを特徴とする電子機器。
前記第１の端子列のうち、前記第１の差動伝送ラインが接続される端子と、前記第２の端子列のうち、前記第２の差動伝送ラインが接続される端子とが互いに対向しないように、前記第１および第２の差動伝送ラインは形成されることを特徴とする請求項１に記載の電子機器。
前記第１の端子列のうち、前記第１の差動伝送ラインが接続される端子と、前記第２の端子列のうち、グランドに接続される端子とが互いに対向するように、前記第１および第２の差動伝送ラインは形成されることを特徴とする請求項２に記載の電子機器。
前記接続部はコーナー形状を有し、前記第１または第２の差動伝送ラインのうち、前記コーナー形状の内側に形成されるラインほど迂回量が多くなるように配線することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の電子機器。
前記第１の差動伝送ラインと前記第２の差動伝送ラインとは互いに異なるインピーダンスに調整されるものであることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の電子機器。
前記第１の接続コネクタはＵＳＢコネクタであり、前記第２の接続コネクタはＨＤＭＩコネクタであり、前記第３の接続コネクタは基板対基板コネクタであることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の電子機器。
前記第１の差動伝送ラインの両側には、第１のグランドパターンが配置され、前記第１の差動伝送ラインおよび前記第１のグランドパターンと投影上重なる領域には、第２のグランドパターンが配置され、前記第２の差動伝送ラインの両側には、第３のグランドパターンが配置され、前記第２の差動伝送ラインおよび前記第３のグランドパターンと投影上重なる領域には、第４のグランドパターンが配置されることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の電子機器。