具备天线的电子设备及电波表技术领域
本发明涉及具备天线的电子设备及电波表。
背景技术
以往,已知有具备用于接受包含时间信息的标准电波的天线并自动地修正
现在时间的电波表等的电子设备。
作为用于接受包含时间信息的标准电波的天线,大多使用棒形天线等,该
棒形天线例如在由高透磁率的磁性材料即非晶形金属或铁氧体等构成的磁芯
上卷绕导线而形成线圈部。
但是,这种天线若在附近配置有各种电子部件或由铜箔形成的接地图形等
由金属材料形成的部件,则产生损失,产生灵敏度劣化。
另外,例如在天线的附近配置有处理快速切换高/低的信号那样的端子部
(例如检查用端子部)或电子部件时,受到从这些端子部或电子部件产生的干
扰的影响而导致天线的灵敏度劣化。
对此,在日本特开2010-273231号公报中提出了如下结构:切掉电路基板
的一端,在电路基板的侧部配置天线。
根据这种结构,由于能够使天线从由金属材料形成的部件或产生干扰的端
子部或电子部件等远离一定程度,因此能够抑制天线的灵敏度劣化。
然而,电波手表等电子设备进行了多功能化,为了实现各种功能,需要在
电路基板上安装例如检波IC、时间微机(時時マイコン)、各种机构部件等、
较多的电子部件或端子部。关于这方面,在日本特开2010-273231号公报所记
载的技术中,存在如下问题:由于切掉电路基板的一端来确保配置天线的空间,
因此导致电路基板上的用于安装电子部件等的面积变得狭窄。
另一方面,若要避免电子部件或端子部等对天线的影响的同时确保电路基
板上的部件等的安装面积较大,会在电路基板的外侧配置天线,导致电子设备
整体大型化。
另外,在日本特开平10-197662(US申请号08/997405、放弃)中,记载
了在配设有天线的电路配线基板的中间设置电磁屏蔽层的技术。
在配设有天线的电路配线基板的中间设置电磁屏蔽层的情况下,由于天线
与电磁屏蔽层的位置关系,接收灵敏度变得恶劣。
发明内容
本发明是鉴于以上那样的事情而提出技术方案,目的在于提供一种电子设
备,其不会使天线的接收灵敏度劣化,能够确保在电路基板上宽阔的安装面积,
并且实现装置整体的小型化。
为了解决上述课题,本发明所涉及的电子设备的特征在于,
具备:电路基板;
天线,其包含具有长度方向的磁芯和通过在该磁芯上卷绕导线而构成的线
圈部,并以上述磁芯的长度方向与上述电路基板的一个面大致平行的方式配置
在上述电路基板的一个面上;
电子部件或端子部,其配置于上述电路基板的另一个面且与上述天线对应
的位置上;以及
屏蔽图形,其配置于上述电路基板的面上及上述电路基板的内部中至少任
一方且上述天线与上述电子部件或端子部之间,
上述屏蔽图形的与上述天线重合的部分的上述长度方向的长度比上述天
线的线圈部的上述长度方向的长度短。
附图说明
图1是表示将本发明所涉及的电子设备应用于电波手表的一个实施方式
的主要部分的放大剖视图。
图2是表示设在图1所示的电子手表上的电路基板的表面的放大俯视图。
图3是表示图2所示的电路基板的背面的放大俯视图。
图4是沿着图2中的IV-IV线的剖视图。
图5A是配置在图1所示电路基板的表面的第一屏蔽图形的俯视图,图5B
是配置在图1所示的电路基板的内层的第二屏蔽图形的俯视图,图5C是配置
在图1所示的电路基板的内层的第三屏蔽图形的俯视图,图5D是配置在图1
所示的电路基板的背面的第四屏蔽图形的俯视图。
图6是用于说明相对于天线的设有屏蔽图形的范围的说明图。
图7是表示设有屏蔽图形的范围和天线的Q值(Quality Factor)的关系图
表。
具体实施方式
以下,参照图1至图7,对本发明所涉及的电子设备的一个实施方式进行
说明。此外,在本实施方式中,以电子设备是搭载了天线的电波手表的情况为
例进行说明,但本发明所涉及的电子设备并不限定于电波手表。
图1是本实施方式中的电波手表的主要部分剖视图。
本实施方式所涉及的电波手表100利用电驱动使指针(时针、分针等)旋
转来显示时间。
电波手表100具备形成为短柱形状的主体外壳(以下称为“表外壳1”)。
在本实施方式中,表外壳1由例如不锈钢、钛等金属材料形成。此外,表外壳
1并不限定于由金属材料形成,例如也可以由树脂等形成。在表外壳1的上部
外周安装有软质树脂制的表框11。
在该表外壳1的外侧面且表的12点方向侧及6点方向侧,形成有供表带
(未图示)安装的带安装部13。另外,在表外壳1的侧部设有输入时间调整
的指示等各种操作指示的多个操作按钮(未图示)等。
如图1所示,表外壳1为上下(在图1中为上下)开口的中空状,该中空
部分成为提供收放各种部件的收放空间的收放部。
在该表外壳1的表面侧(可见侧,图1中的上侧)的开口部,经由防水圈
21等而以封闭表面侧的开口部的方式安装有由透明的玻璃等材料形成的防风
部件2。
另外,在表外壳1的背面侧(图1中的下侧)的开口部,经由防水圈31
等而以封闭背面侧的开口部的方式安装有后盖部件3。
在表外壳1的内部且防风玻璃2的下方配置有文字盘4。在文字盘4上设
有未图示的时间数字等。
在该文字盘4的大致中央部设有未图示的贯通孔,在该贯通孔中从表芯5
的内部机构侧朝向电波手表100的表面侧(设有防风玻璃2的可见侧,在图1
中为上侧)插通有支撑指针(时针6a、分针6b等)的轴部件61。轴部件61
经由未图示的轮组机构而与指针驱动马达(未图示)连接,若通过指针驱动马
达进行驱动而使对应的轴部件61进行旋转,则被该轴部件61支撑的指针指示
沿着文字盘4的外周设置的时间数字,对时间进行显示。
另外,在表外壳1的内部且文字盘4的下方,收放有例如由树脂等形成的
壳体7。在壳体7上组装有使时针6a、分针6b等指针运行的表芯5、安装有
各种电子部件的电路基板8等。表芯5构成为具备例如轮组机构、指针驱动马
达(均未图示)等。
另外,在壳体7的下侧设有用于支撑壳体7的按压部件12。
图2是本实施方式的从表面侧(可见侧,在图1中为上侧)观察电路基板
8的俯视图,图3是从背面侧(在图1中为下侧)观察电路基板8的俯视图。
图4是沿着图2中的IV-IV线的剖视图。
在本实施方式中,如图2、图3所示,电路基板8整体形成为大致圆盘状。
如图2所示,在该电路基板8的作为一个面的表面侧(可见侧,在图1
中为上侧),配置有例如LSI(大规模集成电路)等半导体元件、电容器等各
种电子部件81。
另外,在该电路基板8的表面侧,形成有用于对各种电子部件81进行电
连接的电路图形85,并且形成有与各种电子部件81等连接的多个端子部82
(一般的端子部82a)图形。
另外,在该电路基板8的作为一个面的表面侧的一端部,以收放在外壳
91中的状态配置有天线9。天线9通过例如粘接剂90而粘接固定在电路基板
8上。此外,将天线9固定在电路基板8上的方法并不限定于粘接固定。另外,
天线9收放在外壳91中不是必须的,也可以将未收放在外壳中的状态的天线
9直接配置在电路基板8上。
在本实施方式中,天线9构成为,具备:具有长度方向的较长形状的磁芯
92;以及通过在该磁芯92上卷绕导线而形成的线圈部93,当电波透过磁芯92
时,在线圈部93产生感应电流。
磁芯92由铁氧体或非晶形等磁性材料形成。此外,形成磁芯92的材料并
不限定于铁氧体或非晶形,只要是能够加工成磁芯92的形状的磁性材料,也
能应用其他材料。
天线9以磁芯92的长度方向与电路基板8的一个面大致平行的方式配置
在电路基板8的一个面上。
另外,如图3所示,在电路基板8的作为另一个面的背面侧(在图1中为
下侧)搭载有:例如对由水晶振子及天线9检测出的电信号进行放大、解调并
取出标准电波所含的时间数据的接收电路,具有振荡器并对现在时间进行计时
的计时电路,以及电容器等(均未图示)各种电子部件81。另外,在电路基
板8的作为另一个面的背面侧形成有用于对各种电子部件81进行电连接的电
路图形85。
另外,在该电路基板8的表面侧形成有与各种电子部件81等连接的多个
端子部82(一般的端子部82a)图形。
并且,在电路基板8的背面侧且与天线9对应的位置的附近,设有天线9
所连接的一对卡定用端子部82b,从线圈部93拉出的导线的两端部被拉回到
电路基板8的背面侧,分别卡定于该卡定用端子部82b。
另外,在本实施方式中,在电路基板8的背面侧且与天线9的线圈部93
对应的位置,配置有检查用端子部(检查用延长片(チェックパッド))82c。
检查用端子部是处理快速转换高/低的信号的端子部,会产生对天线9的接收
灵敏度带来影响的干扰。
在本实施方式中,电路基板8是层叠三层绝缘层80(80a~80c)而构成的
多层基板,在电路基板8的面上及其内部(即绝缘层80(80a~80c)之间),
且在天线9与电子部件81或端子部82之间配置有屏蔽图形83(83a~83d)。
屏蔽图形83是由铜等金属材料构成的膜或箔形成的整体图形(ベタパター
ン)。形成屏蔽图形83的方法并没有特别限定,例如利用丝网印刷、PDV
(Physical Vapor Deposition、物理气相沉积)、使用了光致抗蚀剂的光刻法等
方法形成。
此外,屏蔽图形83与电路图形及各种端子部82同时形成。
在此,参照图2至图5A~图5D对本实施方式中的屏蔽图形83进行详细
说明。
在本实施方式中,如图4所示,在电路基板8的表面和背面(即、一个面
的表面和另一个面的表面)各设有一层屏蔽图形83,在构成电路基板8的各
绝缘层80a~80c之间(内层)分别设有一层屏蔽图形83。
此外,在本实施方式中,屏蔽图形83a~83d均为直接接地(GND)的整
体接地。
图5A是形成于电路基板8的表面侧(即、第一层绝缘层80a的表面)的
屏蔽图形83(第一层屏蔽图形83a)的俯视图。
如图3及图4所示,在本实施方式中,在电路基板8的背面侧且与线圈部
93对应的位置配置有检查用端子部82c,屏蔽图形83a在电路基板8的表面侧
具有设在与该检查用端子部82c对应的部分及其周边部的大致半圆形的屏蔽
部。另外,在电路基板8上,形成有多个与各种电子部件81等连接的端子部
82(一般的端子部82a),屏蔽图形83a避开这些端子部82a而配置。
此外,屏蔽图形83a的形状并不限定于图示例。
图5B是形成于第一层绝缘层80a与第二绝缘层80b之间的屏蔽图形83
(第二层屏蔽图形83b)的俯视图。
另外,图5C是形成于第二层绝缘层80b与第三绝缘层80c之间的屏蔽图
形83(第三层屏蔽图形83c)的俯视图。
第二层屏蔽图形83b及第三层屏蔽图形83c均为与第一层屏蔽图形83a的
外形形状大致相同的形状,如图4所示,第一层屏蔽图形83a~第三层屏蔽图
形83c层叠配置在电路基板8的厚度方向的大致相同的位置上。
此外,第二层屏蔽图形83b及第三层屏蔽图形83c的形状并不限定于图示
例,也可以是与第一层屏蔽图形83a的外形形状不同的形状。
图5D是形成于电路基板8的背面侧(即、第三层绝缘层80c的背面侧)
的屏蔽图形83(第四层屏蔽图形83d)的俯视图。
第四层屏蔽图形83d位于电路基板8的背面侧,并以包围配置在与线圈部
93对应的位置上的检查用端子部82c的方式设置。
此外,第四层屏蔽图形83d的形状并不限定于图示例,例如也可以是与屏
蔽图形83a~83c大致相同的外形形状。
在电路基板8上,搭载有检查用端子部82c等、产生引起天线9的灵敏度
劣化的干扰的端子部82、电子设备81,但在本实施方式中,由于在这样的端
子部82、电子设备81与天线9之间层叠配置多个屏蔽图形83,因此即使在电
路基板8的背面侧且与天线9的线圈部93对应的位置配置检查用端子部82c
等,天线9也不会受到从这样的端子部82、电子设备81产生的干扰的影响,
能够防止天线9的灵敏度的劣化。
此外,一般地,若在天线9的附近配置由金属材料形成的部件,则发生损
失,产生天线9的灵敏度劣化。但是按照金属制的部件与天线9的位置关系而
配置在规定的范围内的情况下,几乎不会产生因损失而引起的天线9的灵敏度
劣化。
关于这一点,参照图6及图7进行说明。
图7是如图6所示那样配置天线9及由铜箔形成的屏蔽图形83,并测定
天线9接收电波时的Q(品质因子,Quality Factor)值(天线9的作为灵敏度
指标的表示损失的多少的值。以下称为“Q值”)的图表,该电波是在电波手
表中接收信号的主要的标准电波的频率即40kHz、60kHz、77.5kHz的电波。
如图6所示,将天线9的磁芯92的延在方向的长度设为“天线长度La”、
将线圈部93的天线长度La方向的长度设为“绕线长度Lm”、将屏蔽图形83
的天线9的延在方向的长度设为“屏蔽图形长度Lx”时,在屏蔽图形长度Lx
落入比线圈部93的绕线长度Lm更小的(窄的)范围的情况下,如图7所示,
天线9的作为灵敏度指标的表示损失多少的Q值基本上不会劣化。
并且,图7表示的是,屏蔽图形长度Lx从超过天线9的线圈部93的绕
线长度Lm的附近开始,Q值的劣化增大,在屏蔽图形长度Lx为天线长度La
附近的情况下,Q值的劣化最大,在超过该范围并使屏蔽图形长度Lx变大也
不会引起其以上的Q值的劣化。
因此,在屏蔽图形长度Lx落入比线圈部93的绕线长度Lm更小的(窄的)
范围的情况下,基本上不会产生因损失而引起的天线9的灵敏度劣化,能够进
行利用屏蔽图形83的干扰的屏蔽。
其次,对本实施方式所涉及的电波手表100的作用进行说明。
在形成本实施方式的电波手表100的电路基板8时,在第一层绝缘层80a
的表面侧形成第一层屏蔽图形83a及其他各种电路图形、端子部82等,在该
第一层绝缘层80a与第二绝缘层80b之间形成第二层屏蔽图形83b,在第二层
绝缘层80b与第三绝缘层80c之间形成第三层屏蔽图形83c。并且,在第三绝
缘层80c的背面侧形成第四层屏蔽图形83d及检查用端子部82c及其他端子部
82、各种电路图形等,依次层叠绝缘层80a至80c。由此,形成电路基板8。
并且,以在设置于与电路基板8的背面侧的检查用端子部82c对应的位置
上的屏蔽图形83a上配置线圈部93的方式,在电路基板8的表面侧粘接固定
天线9。另外,其他各种电子部件安装在电路基板8的表面和背面。并且,搭
载有天线9等的电路基板8收放在壳体7中,与壳体7一起收放在表外壳1
内。
在利用电波手表100接收标准电波时,电波的磁场成分透过作为由不屏蔽
电波的材料形成的非导电性部件的防风部件2、文字盘4等,进入天线9的磁
芯92。并且,从磁芯92的一侧进入天线9的磁束向磁芯92的另一侧的端部
通过。在该通过时,卷绕在磁芯92上的线圈部93感应交流电流(感应电流),
随之在线圈部93的两端产生交流电压。并且,该交流电压作为模拟接收信号
传输到未图示的接收电路。此时,即使从检查用端子部82c等产生干扰,干扰
也被屏蔽图形83a~83d隔断,因此天线9不会拾取干扰,能够仅将基于标准电
波的信号发送到接收电路。
并且,利用接收电路对该模拟接收信号进行放大、解调、译码等的处理,
取得数字的时间数据。由此,基于所取得的时间数据,适当地进行现在时间的
修正,利用电波手表100的指针显示正确的时间。
如上所述,根据本实施方式,通过在天线9与电子部件81或端子部82
之间配置屏蔽图形83,从而能够防止从安装在电路基板8上的电子部件81或
端子部82产生的干扰对天线9的影响。因此,即使在电路基板8的表面和背
面配置天线9与电子部件81或端子部82,也能够防止天线9的接收灵敏度的
劣化。
并且,由于能够在电路基板8的表面和背面配置天线9与电子部件81或
端子部82,因此能够在电路基板8确保宽阔的安装面积,实现安装效率(安
装密度)的提高、电波手表100整体的小型化。
另外,在本实施方式中,电路基板8层叠多个绝缘层80a~80c而构成,在
电路基板8的内部,且在第一绝缘层80a与第二绝缘层80b之间以及第二绝缘
层80b与第二绝缘层80c之间均配置有屏蔽图形83。因此,能够更加可靠地
屏蔽从配置在电路基板8的背面侧的检查用端子部82c等产生的干扰,防止天
线9的灵敏度劣化。
另外,由于各屏蔽图形83进行了接地,因此能够防止干扰的产生。
另外,即使在天线9的附近配置金属制的部件的情况下,只要是在比线圈
部93的长度更小的(窄的)范围内,基本上不会产生损失,由此本实施方式
中的屏蔽图形83以该天线9的延在方向的长度落入比天线9的线圈部93的长
度更小的(窄的)范围的方式进行设置。因此,能够抑制因配置屏蔽图形83
而引起的损失,不使天线9的灵敏度劣化便能够隔断干扰。
另外,如果这样将屏蔽图形83配置在比线圈部93的长度更小的(窄的)
范围内,则在配置天线9的位置的背面侧也能够配置产生干扰那样的电子部件
81或端子部82等,因此能够提高电路基板8上的部件等的安装设计的自由度。
另外,在本实施方式中,在电路基板8上且配置有用于使模拟式钟表的指
针动作的由轮组机构等构成的表芯5的一侧配置天线9。因此,只要使用高度
与表芯5相同或比表芯5更低的天线9,即使将天线9配置在电路基板8上也
不会由此导致电波手表100整体的厚度方向的寸法变大,不会使装置大型化,
能够效率良好地安装部件。
此外,在本实施方式中,特别是为了屏蔽从检查用端子部82c产生的干扰
而配置屏蔽图形83,但利用屏蔽图形83屏蔽干扰的对象并不限定于检查用端
子部82c。
例如,在电子设备(电波手表100等)作为显示机构而具备由液晶面板等
构成的液晶显示部的情况下,输出液晶面板的驱动信号的端子部、与用于使液
晶面板点亮的电源系统连接的端子部等,为了快速处理切换高/低的信号,容
易产生对天线灵敏度带来的影响的干扰。因此,在具备这种端子部等的情况下,
为了屏蔽干扰,在与之对应的位置也配置屏蔽图形83较为理想。
另外,在本实施方式中,以电路基板8为层叠三层绝缘层而构成的多层电
路基板的情况为例进行了说明,但电路基板8的结构并不限定于此。既可以是
只有一层的电路基板,也可以是层叠四层以上的电路基板。
另外,在本实施方式中,以在电路基板8的表面和背面(即、一个面的表
面和另一个面的表面)、构成电路基板8的各绝缘层间(内层)分别形成屏蔽
图形83,设有四层屏蔽图形83的情况为例进行了说明,但屏蔽图形83的数
量并不限定于此。
例如,既可以仅在电路基板8的表面(即、一个面)、或背面(即、另一
个面)设置屏蔽图形83,也可以仅在构成电路基板8的绝缘层间形成屏蔽图
形83。另外,在电路基板8如本实施方式那样为多层结构的情况下,不必在
构成电路基板8的所有绝缘层间分别形成屏蔽图形83,也可以做成例如只在
第一层和第二层间形成屏蔽图形83等的结构。
此外,为了有效地屏蔽从电子部件81或端子部82产生的干扰,设置多层
屏蔽图形83较为理想。
另外,在本实施方式中,以在与天线9对应的位置上形成的屏蔽图形83
成为与电路基板8的背面(即、另一个面)上所设置的检查用端子部82c对应
的形状的情况为例进行了说明,但屏蔽图形83的设置范围、形状并不限定于
例示出的范围和形状。
如图7所示,只要在与线圈部93的长度对应的范围内,即使配置屏蔽图
形83那样的由金属材料构成的箔、膜等,Q值也不会较大地下降。因此,屏
蔽图形只要以该天线9的延在方向的长度落入比天线9的线圈部93的长度更
小的范围的方式进行设置即可,也可以在这种整体范围配置屏蔽图形83。
另外,在天线9的接收灵敏度稍微劣化也被允许的情况下,也可以超出与
线圈部93的长度对应的范围而配置屏蔽图形83。
另外,在本实施方式中,以仅在与天线9对应的位置及其附近位置配置一
个屏蔽图形83为例进行了说明,但配置屏蔽图形83的部位、数量没有特别限
定,只要不是对天线9的灵敏度带来影响的部位,即使是这以外的部位,也可
以在电路基板8的面上、电路基板8的内部(中层)配置屏蔽图形83、由铜
箔等金属材料形成的整体图形。
另外,在本实施方式中,以屏蔽图形83a~83d均接地的情况为例进行了说
明,但屏蔽图形83a~83d接地并不是必须的要素,屏蔽图形83a~83d也可以不
接地。
另外,也可以仅使屏蔽图形83a~83d中的一部分接地。
另外,在本实施方式中,对电波手表100为具备指针的模拟式电波手表的
情况进行了说明,但电波手表100并不限定于模拟式。例如也可以是具备由液
晶面板等构成的液晶显示部的数字式电波手表100。也可以是具备指针及液晶
显示部双方的电波手表100。
此外,在电波手表100具备由液晶面板等构成的液晶显示部的情况下,如
上所述,为了屏蔽干扰,还在与输出液晶面板的驱动信号的端子部、与用于使
液晶面板点亮的电源系统连接的端子部等对应的位置上配置屏蔽图形83较为
理想。
另外,在本实施方式中,对电子设备为电波手表的情况进行了说明,但电
子设备不一定必须是电波手表,也能够应用于例如履行表、闹钟、座钟、挂钟
等各种电波表。而且,电子设备不必限定于电波表,还能够将本发明广泛应用
于例如便携式电话等各种电子设备。
除此以外,本发明并不限定于本实施方式,不言而喻,能够进行适当变更。
以上对本发明的几个实施方式进行了说明,但本发明的范围并不限定于上
述的实施方式,包含与技术方案的保护范围所记载的发明的范围均等的范围。