JP2006190873A

JP2006190873A - プリント回路基板及びそれを備えた電子機器

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Publication number: JP2006190873A
Application number: JP2005002360A
Authority: JP
Inventors: Yasuto Uetsuki; 康人植月
Original assignee: Funai Electric Co Ltd
Current assignee: Funai Electric Co Ltd
Priority date: 2005-01-07
Filing date: 2005-01-07
Publication date: 2006-07-20
Anticipated expiration: 2025-01-07
Also published as: JP4720184B2; US20060154526A1

Abstract

【課題】ＵＳＢ２．０規格に準拠するインターフェースを備えた電子機器において、安価な２層基板を用いながらも差動インピーダンスを規格内に収める。
【解決手段】プリント回路基板１１をシャーシ９の一部に略平行に隣接させて搭載し、シャーシ９をＧＮＤベタパターン層として機能させる。さらに、プリント回路基板１１とシャーシ９との間に絶縁体２３を介在させることにより、信号ラインＤ＋と信号ラインＤ−の周辺の浮遊容量を適正な範囲内で安定させる。これにより、ＵＳＢ信号ラインＤ＋、Ｄ−の差動インピーダンスを規格内に収める。
【選択図】図３

Description

本発明は、画像形成装置等に用いられるプリント回路基板及びそれを備えた電子機器に関するものである。

従来から、誘電体基板と誘電性接着剤からなる誘電体層を電磁界が伝搬する経路として利用し、高周波回路の接地面をシャーシで共用化できるようにした高周波回路が知られている（例えば、特許文献1参照）。また、信号層をＴＴＬ信号配線エリアと接地層に分別し、この接地層エリアをはさんで電源層とＧＴＬ信号配線エリアを配置して多層配線基板の層数を少なくしたプリント回路基板が知られている（例えば、特許文献２参照）。また、高周波回路においては、プリント回路基板の両端に形成されるランドパターンを非対称とすることにより、複数のプリント回路基板を綴った状態ではんだ付けを行っても、隣接するランドが結合されないようにしたプリント回路基板が知られている（例えば、特許文献３参照）。
特開平１１−２０５０１２号公報特開平８−３３５７８４号公報特開２００１−１４４３８６号公報

ところで、画像形成装置等の電子機器においては、簡易で高速なインターフェース規格として、ＵＳＢ２．０が広く普及している。このＵＳＢ２．０では、ＵＳＢ信号ラインＤ＋、Ｄ−を用いて差動信号が伝送されるが、４８０Ｍｂｐｓを実現するために９０Ωの差動インピーダンスを確保するように規格によって定められている。そこで、従来のプリント回路基板は、ＵＳＢ信号ラインＤ＋、Ｄ−が形成されているＵＳＢ信号パターン層の隣に基板の略全領域をカバーするＧＮＤベタパターン層を形成することにより、両層間の浮遊容量を適正な範囲内に安定させ、上述した差動インピーダンスを確保している。しかしながら、このようなＧＮＤベタパターンをＵＳＢ信号パターン層に隣接させて設けるためには、必然的に３層以上の高価なプリント回路基板が必要とされ、電子機器の製造コストの高騰を招来している。

また、上記特許文献１及び特許文献２に示された基板においては、ＧＮＤベタパターンに関して記載されているものの、いずれのプリント回路基板についても、そもそもＵＳＢ２．０規格のインターフェースにおける使用を前提としたものではないため、ＵＳＢ２．０規格特有の問題点について考慮されておらず、上述した差動インピーダンスの確保といった課題を解決することができない。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、安価な２層基板を用いながらもＵＳＢ２．０の規格を満たすことができるプリント回路基板及びそれを備えた電子機器を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために請求項１の発明は、ＵＳＢ２．０の規格に準拠するＵＳＢ端子が実装され、画像形成装置の金属板から成るシャーシに搭載されるプリント回路基板において、少なくともＵＳＢ信号ラインが形成された第1層と、少なくとも電源ラインが形成された第２層の２層で構成され、シャーシに略平行に隣接して搭載され、シャーシとの間に絶縁体が介在されていることにより、第１層とシャーシとの間の浮遊容量が適正化され、シャーシを基板の略全領域をカバーするＧＮＤベタパターン層として機能させることにより、基板内にＧＮＤベタパターン層を設けることなく、ＵＳＢ信号ラインの差動インピーダンスをＵＳＢ２．０の規格内に収めて、２層基板を用いながらＵＳＢ２．０の規格に対応できるようにしたものである。

請求項２の発明は、電子部品が実装され、信号ラインが形成されているプリント回路基板において、金属板又は金属フィルムが基板と平行に隣接して配置され、該金属板又は金属フィルムが基板の略全領域をカバーするＧＮＤベタパターン層として機能しているものである。

請求項３の発明は、請求項２に記載のプリント回路基板において、金属板又は金属フィルムと基板の間には、絶縁体が介在されているものである。

請求項４の発明は、請求項１乃至３に記載のプリント回路基板を備えた電子機器である。

請求項１の発明によれば、プリント回路基板と略平行に対向されているシャーシをＧＮＤベタパターン層として機能させることにより、基板内にＧＮＤベタパターン層を設けることなく、第１層のＵＳＢ信号ラインとシャーシとの間の浮遊容量を適正な範囲内に安定させることができる。その結果、安価な２層基板を用いてもＵＳＢ信号ラインの差動インピーダンスをＵＳＢ２．０の規格内に収めることが可能になる。また、プリント回路基板とシャーシとの間に誘電率の異なる絶縁体を介在させることにより、第１層のＵＳＢ信号ラインとシャーシとの間の浮遊容量を自在に調整できるようになり、ＵＳＢ信号ラインの差動インピーダンスを規格内に容易に収めることが可能となる。

請求項２の発明によれば、金属板又は金属フィルムをＧＮＤベタパターン層として機能させることにより、金属板から成るシャーシに対向して配置されてない場合であっても、基板内にＧＮＤベタパターン層を設けることなく、プリント回路基板の浮遊容量を適正な範囲内に安定させることができる。その結果、プリント回路基板に形成されている信号ラインの差動インピーダンスを適正化することが可能になる。

請求項３の発明によれば、金属板又は金属フィルムと基板の間に誘電率の異なる絶縁体を介在させることにより、信号ラインと金属板又は金属フィルムとの間の浮遊容量を自在に調整できるようになり、信号ラインの差動インピーダンスを一層容易に適正化できるようになる。

請求項４の発明によれば、電子機器を構成するプリント回路基板内にＧＮＤベタパターン層を設ける必要がなくなるので、プリント回路基板の積層数を削減することができ、コストの低減を図ることが可能となる。

本発明を実施するための最良の実施形態による画像形成装置について図面を参照して説明する。図１は画像形成装置のブロック構成を示している。画像形成装置１は、給紙トレイ２に装填された記録紙３を画像形成装置１の内部に搬送すると共に、画像形成部５によって画像が形成された記録紙３を排紙トレイ７に搬送する記録紙搬送部４と、記録紙搬送部４によって搬送された記録紙３に画像を形成する画像形成部５と、画像形成部５によって記録紙３に形成する画像のデータを入力するための画像データ入力部６と、記録紙搬送部４、画像形成部５及び画像データ入力部６等の制御を司る制御部８と、これらの各部を支持する金属板から成るシャーシ９等によって構成されている。画像データ入力部６は、デジタルカメラ又はパーソナルコンピュータ等から簡易かつ高速に画像データを伝送できるように、ＵＳＢ２．０規格に準拠して構成されている。

図２は、画像データ入力部６を構成する画像データ入力回路１０を示している。画像データ入力回路１０は、配線パターンが形成されたプリント回路基板１１に各種の電子部品が実装されることにより構成される。本実施形態においては、画像形成装置１のコストダウンを図るため、２層のプリント回路基板１１が使用されている。図中プリント回路基板１１の上面側に形成されている第１層２１には、ＵＳＢ信号ラインＤ＋、Ｄ−が設けられ、下面側に形成されている第２層２２には、画像データ入力回路及びデジタルカメラに電力を供給するための電源ライン（図示せず）が設けられている。

プリント回路基板１１の第１層２１には、プリント回路基板１１の制御を行うＩＣチップ１２と、デジタルカメラ等から画像データの入力を受けるために、ＵＳＢケーブルが接続されるＵＳＢ端子１３が実装されている。ＩＣチップ１２とＵＳＢ端子１３とは、ＵＳＢ信号ラインＤ＋、Ｄ−によって接続されており、ＵＳＢ信号ラインＤ＋とＵＳＢ信号ラインＤ−との間における差動信号により画像データ等の各種データが伝送される。

ＵＳＢ信号ラインＤ＋とＵＳＢ信号ラインＤ−との間において適正な差動信号を得るために、ＵＳＢ２．０の規格では、既に述べたように、信号ラインＤ＋と信号ラインＤ−の差動インピーダンスが９０Ωに定められている。そのため、信号ラインＤ＋と信号ラインＤ−の周辺の浮遊容量を適正化する必要があり、通常の回路設計であればＵＳＢ信号ラインが形成されている第１層の隣（すなわち第２層）にＧＮＤベタパターン層を形成する。ところがこのような層構成を採用した場合、プリント回路基板の積層数が嵩み、基板のコストダウンを図ることができない。そこで本実施形態では、プリント回路基板１１をシャーシ９の一部に略平行に隣接させて搭載し、シャーシ９をＧＮＤベタパターン層として機能させることにより、プリント回路基板１１からＧＮＤベタパターン層を削除できるように構成している。

図３は、シャーシ９等を含めて構成された画像データ入力回路１０の構成を示している。プリント回路基板１１は、絶縁体２３を介してシャーシ９に取り付けられている。本実施形態では、シャーシ９に対して反対側の部品実装面にＵＳＢ信号ラインＤ＋、Ｄ−が形成されているため、これらとＧＮＤベタパターン（すなわち、シャーシ９）との間隔が１．６ｍｍ程度まで大きくなり、信号ラインＤ＋と信号ラインＤ−の周辺の浮遊容量が小さくなる。そこで、プリント回路基板１１とシャーシ９の間に適当な誘電率の絶縁体２３を介在させることにより、浮遊容量を適正化している。

図４は、シャーシ９の替わりに金属板３１をＧＮＤベタパターン層として機能させた画像データ入力回路３０の構成を示している。この構成は、画像形成装置１のレイアウト設計上、シャーシ９の一部に対向させてプリント回路基板１１を配置できないような場合に有効である。この画像データ入力回路３０においても、プリント回路基板１１と金属板３１の間に絶縁体２３が介在されている。また、金属板３１の替わりに金属フィルムを用いてもよい。

以上のように、本実施形態の画像形成装置１によれば、プリント回路基板１１と略平行に対向されているシャーシ９又は金属板３１をＧＮＤベタパターン層として機能させることにより、基板内にＧＮＤベタパターン層を設けることなく、ＵＳＢ信号ラインＤ＋とＵＳＢ信号ラインＤ−の周辺、すなわち第１層とシャーシ９又は金属板３１との間の浮遊容量を適正な範囲内で安定させることができる。その結果、安価な２層基板を用いてもＵＳＢ信号ラインＤ＋、Ｄ−の差動インピーダンスをＵＳＢ２．０の規格内に収めることが可能になる。また、プリント回路基板１１とシャーシ９又は金属板３１との間に誘電率の異なる絶縁体２３を介在させることにより、ＵＳＢ信号ラインＤ＋とＵＳＢ信号ラインＤ−の周辺の浮遊容量を自在に調整できるようになり、ＵＳＢ信号ラインＤ＋、Ｄ−の差動インピーダンスを規格内に容易に収めることが可能となる。

なお、本発明は上記実施形態の構成に限られることなく、少なくともシャーシ９又は金属板３１がＵＳＢ信号ラインＤ＋、Ｄ−に略平行に隣接して配置されてＧＮＤベタパターン層として機能する構成であればよい。また、本発明は種々の変形が可能であり、例えば、ＵＳＢ信号ラインＤ＋、Ｄ−をシャーシ９又は金属板３１に対向する面に設けてもよい。この場合においては、ＵＳＢ信号ラインＤ＋、Ｄ−とシャーシ９又は金属板３１との間隔を小さくすることができるので、絶縁体２３を省くことも可能となり、さらなるコストダウンを図ることができる。

本発明の一実施形態による画像形成装置の構成を示す図。同画像形成装置の画像データ入力回路を示す斜視図。シャーシを含めて構成された画像データ入力回路を示す側面図。シャーシの替わりに金属板を適用した画像データ入力回路の構成を示す側面図。

符号の説明

１画像形成装置
９シャーシ
１１プリント回路基板
１３ＵＳＢ端子
２１第１層
２２第２層
Ｄ＋ＵＳＢ信号ライン
Ｄ− ＵＳＢ信号ライン

Claims

ＵＳＢ２．０の規格に準拠するＵＳＢ端子が実装され、画像形成装置の金属板から成るシャーシに搭載されるプリント回路基板において、
少なくともＵＳＢ信号ラインが形成された第1層と、少なくとも電源ラインが形成された第２層の２層で構成され、
前記シャーシに略平行に隣接して搭載され、
前記シャーシとの間に絶縁体が介在されていることにより、前記第１層と前記シャーシとの間の浮遊容量が適正化され、
前記シャーシを基板の略全領域をカバーするＧＮＤベタパターン層として機能させることにより、基板内にＧＮＤベタパターン層を設けることなく、ＵＳＢ信号ラインの差動インピーダンスをＵＳＢ２．０の規格内に収めて、２層基板を用いながらＵＳＢ２．０の規格に対応できるようにしたことを特徴とするプリント回路基板。
電子部品が実装され、信号ラインが形成されているプリント回路基板において、
金属板又は金属フィルムが基板と平行に隣接して配置され、該金属板又は金属フィルムが基板の略全領域をカバーするＧＮＤベタパターン層として機能していることを特徴とするプリント回路基板。
前記金属板又は金属フィルムと基板の間には、絶縁体が介在されていることを特徴とする請求項２に記載のプリント回路基板。
請求項１乃至３に記載のプリント回路基板を備えたことを特徴とする電子機器。