电子设备及电子设备系统的制作方法

本发明涉及安装有工业用控制设备的电子设备及电子设备系统。

背景技术：

当前，使用在由主板和对主板进行保护的框体构成的基本单元即单元安装装置处安装有电子设备单元的电子设备系统。在这样的电子设备系统之中的使用了可编程逻辑控制器(PLC：Programmable Logic Controller)等工业用控制设备的系统中，通过将多个单元安装于成为主板的基本单元，由此构成电子设备系统。在这样的电子设备系统中，在电子设备单元向单元安装装置进行安装的安装构造的稳定性的基础上，还要求控制设备的抗噪性及散热性。

例如在专利文献1中公开了下述技术，即，在工业用控制设备的输入输出单元处，将屏蔽金属板以覆盖印刷基板的方式进行设置，经由金属板而在基本单元钣金件处进行接地。

专利文献1：日本特开平11-346075号公报

技术实现要素：

然而，根据上述专利文献1的技术，由于将屏蔽金属板以覆盖印刷基板的方式进行设置，因此存在印刷基板或者印刷基板之上的电子部件容易受到噪声的影响这样的问题。另外，散热性也不充分。

本发明就是鉴于上述情况而提出的，其目的在于得到散热性良好且抗噪性高的电子设备及电子设备系统。

为了解决上述的课题、实现目的，本发明的特征在于，具有：控制基板，其对电子部件进行搭载；机架接地板，其与控制基板内的机架接地图案连接；以及第1散热板，其相对于机架接地板分开而设置，与控制基板的接地图案连接，第1散热板和机架接地板之间电独立，安装于基本单元。

发明的效果

根据本发明取得下述效果，即，能够得到散热性良好且抗噪性高的电子设备及电子设备系统。

附图说明

图1是表示实施方式1涉及的电子设备的外观的斜视图。

图2是实施方式1涉及的电子设备的分解斜视图。

图3(a)是图2的A-A剖面示意图，图3(b)是图2的B-B剖面示意图。

图4是实施方式1涉及的电子设备的要部放大斜视图。

图5是实施方式1涉及的电子设备的俯视图。

图6是表示实施方式1涉及的电子设备的第1控制基板的斜视图。

图7是实施方式1涉及的电子设备的第1控制基板的分解斜视图。

图8是实施方式1涉及的电子设备的第2控制基板的斜视图。

图9(a)及图9(b)是表示实施方式1涉及的电子设备向基本单元的安装工序的斜视图。

图10是实施方式1涉及的电子设备向基本单元安装时的要部放大图。

图11(a)及图11(b)是实施方式1涉及的电子设备的向基本单元进行安装的安装部的支撑构造的要部放大剖视图。

图12是实施方式2涉及的电子设备的剖面示意图，图12(a)是与图2的A-A剖面相当的图，图12(b)是与图2的B-B剖面相当的图。

图13是实施方式3涉及的电子设备的剖面示意图，图13(a)是与图2的A-A剖面相当的图，图13(b)是与图2的B-B剖面相当的图。

图14是实施方式4涉及的电子设备的剖面示意图，图14(a)是与图2的A-A剖面相当的图，图14(b)是与图2的B-B剖面相当的图。

图15是实施方式5涉及的电子设备的剖面示意图，图15(a)是与图2的A-A剖面相当的图，图15(b)是与图2的B-B剖面相当的图。

图16是表示实施方式1的第2散热板的变形例的图。

图17是表示实施方式1的第2散热板的变形例的图。

具体实施方式

下面，基于附图对本发明的实施方式涉及的电子设备及电子设备系统进行详细说明。此外，本发明不限定于本实施方式。

实施方式1.

图1是表示本发明的实施方式1涉及的电子设备的外观的斜视图。图2是该电子设备的分解斜视图，图3(a)是表示图2的A-A剖面的示意性的要部剖视图，图3(b)是表示图2的B-B剖面的示意性的要部剖视图，图4是该电子设备的要部放大斜视图。图5是该电子设备的俯视图。图6是表示该电子设备的第1控制基板的斜视图，图7是该电子设备的第1控制基板的分解斜视图，图8是实施方式1涉及的电子设备的第2控制基板的斜视图，图9(a)及(b)是表示实施方式1涉及的电子设备向基本单元的安装工序的斜视图，图10是实施方式1涉及的电子设备向兼作为单元安装装置的基本单元安装时的要部放大斜视图。图11是实施方式1涉及的电子设备的向基本单元进行安装的安装部的支撑构造的要部放大剖视图。

如图1所示，实施方式1涉及的电子设备100与基本单元200连接，构成电子设备系统。本实施方式如图2、图3(a)及(b)所示，其特征在于，作为控制基板的第1控制基板10具有彼此独立地与基本单元200连接的第1散热板11和机架接地板12。图3(a)及(b)是对本实施方式的概念进行说明的图，仅示出了要部。此外，作为对电子部件进行搭载的控制基板的第1控制基板10是与第2控制基板20相向地配置的，如图1所示，该第1控制基板10收容于树脂制的壳体框体50，安装有壳体盖体51。在构成壳体盖体51的前表面的面板54处，形成有2个连接器用孔55。

图4是该电子设备的要部放大斜视图，图5是该电子设备的俯视图。此外，在本实施方式的电子设备中，对电子部件15进行搭载的第1控制基板10和对电子部件25进行搭载的第2控制基板20相向地配置，该电子部件15构成由功率半导体装置构成的控制用IC(集成电路：Integrated Circuit)。第1及第2控制基板10、20是在周缘部由将两者贯穿的螺钉43进行固定的。此时如果螺钉43是以将在第1及第2控制基板10、20中埋入的未图示的接地板贯穿的方式而安装的，则通过螺钉43而使第1及第2控制基板10、20的接地电位共通化。此外，该接地板在后面叙述，是埋入于构成第1及第2控制基板10、20的多层配线基板处而维持接地电位的导电板。

第1及第2控制基板10、20夹着第1散热板11，以控制用IC等电子部件15的搭载面成为内侧的方式分开而固定。如图5所示，该固定是由构成将第1及第2控制基板10、20贯穿的导电柱的、连接用的螺钉41、42而实现的。

如图4示出的要部放大图所示，第1散热板11经由绝缘性导热薄片30而固定于第2散热板40。第2散热板40在将第1控制基板10收容的壳体框体50的背面所设置的槽部50v中插入贯穿，通过螺钉53而螺钉紧固于壳体框体50的安装孔52。

第2散热板40是以由铜板形成的棒状体而构成的，在前端作为卡止部而具有“コ”字状的螺钉插入贯穿孔40h，构成了与基本单元200进行连接的第1区域R_A。在第1控制基板10的端部设置的第2散热板40与基本单元200进行连接的第1区域R_A、机架接地板12与基本单元200进行连接的第2区域R_B配置于壳体框体50的同一端面之上的不同的端部。该壳体框体50的端面是与基本单元200相向的表面。

第1区域R_A在基本单元200之上以成为第1控制基板10的上方的方式进行安装。由此，容易将来自电子部件的热量直接向外部进行散热。

第2散热板40为导电性的棒状体，在一端具有螺钉插入贯穿孔40h，在与第1散热板11连接时，也无需定位，通过经由绝缘性导热薄片30而利用螺钉53进行紧固，从而能够很容易地进行安装。

第1控制基板10如图6示出的斜视图、图7示出的分解斜视图所示，以由多层配线基板形成的印刷配线基板而构成，形成有未图示的电路图案。作为多层配线基板而使用如下基板，即，在内部配置用于信号线接地的接地板、以及机架接地板，夹着被称为预浸料的树脂浸渍纤维而进行层叠。机架接地板12通过将第1控制基板10贯穿的螺钉44而与第1控制基板10连接。另外，第1散热板11与第1控制基板10之上的接地图案连接，并且螺钉42将第1控制基板10贯穿，由此该第1散热板11也与内部的接地板连接。并且，在未图示的电路图案之上，搭载有构成控制用IC的电子部件15、其他IC 16、以及连接器17。

第1散热板11由铜板构成，以与第1控制基板10的第1表面10A相向的方式而设置在第1控制基板10的第1表面10A侧。并且，第1散热板11具有板主体11a和抵接片11b，该抵接片11b在板主体11a的一端处弯曲而与第2散热板40抵接。该抵接片11b经由绝缘性导热薄片30而与第2散热板40抵接。抵接片11b由从第1散热板11的板主体11a的一端连续地延伸设置的一体成型体构成。抵接片11b以沿着壳体框体50的端面的形状的方式而被加工成相对于第1散热板11弯曲90度。

机架接地板12由钢板构成，形成为能够与基本单元200接地连接，如图6所示，该机架接地板12与第1控制基板10内的机架接地图案10c连接。第1散热板11是相对于机架接地板12分开而设置的，与第1控制基板10的未图示的接地图案连接。并且，如图7(a)及(b)所示。在第1控制基板10搭载电子部件15，电子部件15的背面经由绝缘性导热薄片31而与第1散热板11抵接。

此外，作为绝缘性导热薄片30、31，能够使用例如粘接性的导热性低硬度丙烯层和非粘接性的导热性丙烯层的层叠构造体等的非硅类材料。通过使用非硅类材料，从而不会产生硅氧烷气体，呈现良好的散热性。另外，除了单面粘接性的薄片之外，也能够应用由粘接性的导热性低硬度丙烯层夹着非粘接性的导热性丙烯层的两面而成为两面粘接性的材料。

第2控制基板20如图8示出的斜视图所示，与第1控制基板10相同地由印刷配线基板构成，形成有未图示的电路图案。第2控制基板20也使用如下多层配线基板，即，在内部配置用于信号线接地的接地板、以及机架接地板，夹着被称为预浸料的树脂浸渍纤维而进行层叠。并且，在未图示的电路图案之上，搭载有构成控制用IC的电子部件25、其他IC 26、以及连接器27。

第1及第2控制基板10、20是由连接用的螺钉41、42将第1散热板11及第2控制基板用散热板21贯穿而连接固定的，因此实现小型化及薄型化，并且进一步提高第1控制基板10和第2控制基板20的散热性及抗噪性。

通过上述方式形成的电子设备100使用未图示的安装钩而安装于在墙面处安装的基本单元200，构成电子设备系统。图9是表示电子设备向基本单元的安装工序的图。图9(a)是表示安装电子设备100之前的基本单元200的斜视图。图9(b)是表示安装电子设备100之后的基本单元200的斜视图。基本单元200由金属制的单元框体201和在单元框体201安装的主板204构成。在主板204的第1主面204A排列有连接器220。主板204的第2主面204B即背面为墙面。在该连接器220处，将电子设备100的连接器120进行连接器连接，完成电子设备系统。如图10示出的电子设备100向基本单元200安装时的要部放大图所示，在基本单元200的单元框体201的上侧面部201a及下侧面部201b处，设置分别与单元框体一体形成的金属制的第1及第2支撑片202a、202b，第1及第2支撑片202a、202b对电子设备100的上端的第1区域R_A以及下端的第2区域R_B进行支撑固定。

在图11(a)及(b)中示出电子设备100的用于向基本单元200进行安装的支撑构造的要部放大图。在基本单元200的单元框体201的上侧面部201a设置的第1支撑片202a如图11(a)所示，与在电子设备100的第2散热板40上端的第1区域R_A设置的卡合片40s卡合，可靠地进行热连接固定。第1散热板11、绝缘性导热薄片30、以及第2散热板40是通过在第2散热板的螺钉插入贯穿孔40h中插入贯穿的螺钉53而固定的。另一方面，在基本单元200的单元框体201的下侧面部201b设置的第2支撑片202b如图11(b)所示，与在电子设备100的下端的机架接地板12的第2区域R_B的卡合弹簧13卡合，可靠地进行电连接固定及热连接固定。

在以上述方式得到的电子设备系统中，将来自与基本单元200的主板204进行连接器连接的电子设备100的构成控制用IC的电子部件15的热量，高效地经由绝缘性导热薄片31传递至第1散热板11，从第1散热板11经由绝缘性导热薄片30传递至第2散热板40。第2散热板40与基本单元200的第1支撑片202a进行卡合，从而向基本单元200进行散热。另一方面，机架接地板12经由卡合弹簧13而与基本单元200的第2支撑片202b进行卡合，从而与基本单元200的接地电位进行接地。

这样，根据本实施方式，与第1控制基板10的信号线接地电位连接、执行发热的电子部件的散热的第1散热板11一边与机架接地板12电绝缘，一边独立地与基本单元200进行连接，因此高效地进行接地及散热，能够取得抗噪性及散热特性良好的电子设备。即，由于第1控制基板10的第1散热板11与机架接地板12电气独立，因此不会受到彼此的噪声的影响。另外，在高效地进行电子部件的散热的同时，难以受到来自外部的噪声的影响。因此，容易对从控制基板所搭载的电子部件产生向内部及外部的噪声进行抑制。

另外，机架接地板12前端的卡合弹簧13以及与第1散热板11连接的第2散热板40构成为，兼作为与安装电子设备100的基本单元200进行卡合的卡合部，因此结构简单且安装作业性良好。

另外，电子设备100将基本单元200的上部与第2散热板40抵接而进行卡止，并且将基本单元200的下部与机架接地板12的卡合弹簧13进行卡止，从而能够可靠地进行面固定，实现安装容易且稳定的固定。在这里，上部是指在向基本单元200搭载时位于基本单元200上侧的部分，下部是指位于基本单元200下侧的部分。

电子设备100的机架接地板12具有由板簧构成的卡合弹簧13，由于卡合弹簧13与基本单元200的支撑片202b弹性接合，因此能够实现电子设备向电子设备系统的安装作业性的进一步的提高。

另外，第2散热板40在将第1控制基板10收容的壳体框体50的背面设置的槽部50v中插入贯穿，经由绝缘性导热薄片30与第1散热板11抵接而固定，但也可以经由绝缘性导热薄片30而通过螺钉53螺钉紧固于第1散热板11。通过螺钉紧固，热接触性变得更牢固，散热性提高。

另外，第1区域R_A在向基本单元200的安装状态下，是以成为第1控制基板10的上方的方式而安装的，因此容易将来自电子部件的热量高效地向基本单元200的上方进行散热。

此外，在上述实施方式中，第1区域R_A形成于第1控制基板10的上方，但第1区域R_A也可以是以成为第1控制基板10的下方的方式而形成的。由此，抗噪性提高。另外，容易将来自在第1控制基板10的下方安装的电子部件的热从基本单元200的下部高效地向外部进行散热。

此外，第1散热板11一体形成有板主体11a和相对于板主体11a而90度立起的抵接片11b，因此组装容易，且部件数量少。另外，也可以将板主体11a和抵接片11b分体构成，通过螺钉紧固等连接法而进行连接。

此外，虽然第1散热板11是由板主体11a和相对于板主体11a而90度立起的抵接片11b所构成的，但也可以以平板的方式而构成。第1散热板11是主要由不具有翅片的平坦面构成的板状体，因此框体内部的通气性良好，且电子部件间的空气的流动良好，因此电子部件的冷却效果高。另外，通过取消从板主体11a立起的抵接片11b而形成平板，从而制造容易且组装变得容易。

另外，由于由以铜板形成的导电性的棒状体构成第2散热板40，因此组装容易且从电子部件的散热性提高。此外，第2散热板40不限定于铜板，也可以为铝或铝合金等其他导电性材料。另外，虽然在第1及第2散热板11、40之间隔着绝缘性导热薄片30，但通过使用导电性的导热薄片，能够将基本单元200和第1散热板11电连接，能够在基本单元200处也实现信号线接地。

第2散热板40通过与基本单元200的第1支撑片202a进行卡合，从而固定于基本单元200，因此难以发生位置偏移，电子设备100向基本单元的安装容易。此外，该第1支撑片202a的形状也可以为槽状，能够适当选择。

并且，第1散热板11经由绝缘性导热薄片30而与第2散热板40连接，第2散热板40与兼作为基本单元200的信号线接地部的单元框体201的第1支撑片202a卡合，但在应对抗震的情况下，通过采用壳体抗震的螺钉紧固，能够更牢固地进行固定，实现散热性的提高。

作为机架接地板，除了钢板之外，还能够应用不锈钢、磷青铜等导电性的板状体。另外，作为第1及第2散热板，除了铜板之外，还能够应用铝板等导电性的板状体。考虑到加工性、组装性，第1及第2散热板既可以是由同一部件构成的，也可以是由不同部件构成的。

此外，前面叙述的实施方式是由第1及第2控制基板10、20构成的，但在使用1块控制基板的情况下，也能够应用该实施方式。

如上所述，根据本实施方式，取得如下效果。

(1)在散热性良好的基础上，无需增大绝缘距离，因此能够将第1散热板更接近地安装于控制基板，能够使壳体框体50变小。因此，小型尺寸的控制器也能够成为兼顾抗噪性和散热性的构造。

(2)通过采用壳体抗震的螺钉紧固而将基本单元200的金属机架部分即单元框体201和电子设备100进行固定，从而实现更牢固的固定，能够使高发热电子部件的冷却效果提高。

(3)由于将第1散热板11即散热器用作接地电位，因此能够使散热器和控制基板的绝缘距离变短，能够提高从高发热电子部件即构成控制用IC的电子部件15向散热器的散热性。

即，分别设置与基本单元200进行机架接地的机架接地板12和用于高发热电子部件的散热的第1散热板11，第1散热板11向基板的信号地线进行接地，第1散热板11成为接地电位，从而一边实现电子部件的散热，一边实现难以受到噪声的影响的构造。另外，通过将来自第1散热板11的热向基本单元200进行散热，从而能够进行散热的区域扩展，能够将电子部件的散热效果大幅地提高。

实施方式2.

实施方式2的电子设备如图12(a)及(b)示出的示意性的剖视图所示，第1散热板11在端部处呈U字状地进行弯曲而构成与第2控制基板20相向的第2散热部11S，该第2散热部11S经由绝缘性导热薄片31而与第2控制基板20的电子部件25连接。在第1表面侧和第2表面侧分别形成的第1散热板11和第2散热部11S分别通过导电柱和螺钉而与第1及第2控制基板10、20的未图示的信号地线图案连接。图12(a)是与图2的A-A剖面相当的图，图12(b)是与图2的B-B剖面相当的图。其他结构与前面叙述的实施方式1相同，因此在此处省略说明。

根据该结构，能够得到制造容易且组装性高的电子设备。

实施方式3.

在实施方式2中，第1散热板11在端部处呈U字状地进行弯曲而构成与第2控制基板20相向的第2散热部11S，与之相对地，实施方式3的电子设备如图13(a)及(b)示出的示意性的剖视图所示，第2散热部11S被断开而另外构成第2控制基板用散热板21。在第1表面侧和第2表面侧分别形成的第1散热板11和第2控制基板用散热板21分别通过导电柱和螺钉而与第1及第2控制基板10、20的未图示的信号地线图案连接。其中1个导电柱是以将第1散热板11和第2控制基板用散热板21贯穿而连接的方式形成的。按照上述方式而另外形成的散热板与控制基板一起电连接。图13(a)是与图2的A-A剖面相当的图，图13(b)是与图2的B-B剖面相当的图。其他与实施方式2的电子设备相同，因此在此处省略说明。

根据该结构，能够得到制造容易且处理容易且组装性高的电子设备。

实施方式4.

实施方式4的电子设备如图14(a)及(b)示出的示意性的剖视图所示，第1散热板11的两面经由绝缘性导热薄片31而分别与第1控制基板10的电子部件15、第2控制基板20之上的电子部件25固接，这一点与实施方式1不同。第1散热板11在第1控制基板10侧与第1控制基板10之上的电子部件15抵接，并且在第2控制基板20侧与第2控制基板20之上的电子部件25抵接。图14(a)是与图2的A-A剖面相当的图，图14(b)是与图2的B-B剖面相当的图。其他结构与前面叙述的实施方式1相同，因此在此处省略说明。

根据该结构，由于通过1块散热板而进行2块的量的散热及接地，因此能够进一步薄型化。

实施方式5.

实施方式5的电子设备如图15(a)及(b)示出的示意性的剖视图所示，其特征在于，第1散热板11具有对第1控制基板10的第1表面10A侧进行覆盖的第1表面部11A、和对与第1表面10A相向的第2表面10B侧进行覆盖的第2表面部11B，在第1控制基板10的两面经由绝缘性导热薄片31设置有电子部件。第1散热板11以将第1控制基板10包围的方式而在端部处呈U字状地进行弯曲，构成第2表面部11B。该第2表面部11B经由绝缘性导热薄片31而与在第1控制基板10的第2表面10B侧搭载的其他电子部件18连接。图15(a)是与图2的A-A剖面相当的图，图15(b)是与图2的B-B剖面相当的图。其他结构与前面叙述的实施方式1相同，因此在此处省略说明。

根据该结构，能够得到制造容易且组装性高的电子设备。

变形例.

此外，第2散热板40在一端具有“コ”字状的螺钉插入贯穿孔40h，但也可以如图16示出的实施方式1中所说明的第2散热板40的变形例所示，在两端具有“コ”字状的螺钉插入贯穿孔40h。由此，也可以为在一端侧与第1散热板11连接、在另一端侧与基本单元200的第1支撑片202a连接的结构。

另外，如图17示出的实施方式1中所说明的第2散热板40的另一个变形例所示，第2散热板40也可以是由第1散热片40a和第2散热片40b构成的分割为两部分的构造。由此，在实施方式3中，能够使与第1散热板11连接的第1散热片40a和与电子设备的第2控制基板用散热板21连接的第2散热片40b分离进行散热。

此外，在上述实施方式中，控制基板由2块构成，但当然也可以为1块，也可以为大于或等于3块。

并且，在上述各实施方式中，第1及第2散热板之间、以及第2散热板和基本单元之间，经由绝缘性导热薄片而连接，但也可以使用导电性导热薄片。由此，能够将接地电位也设为与基本单元的导电位。另外，通过将基本单元上下分割为两部分，使分割后的基本单元之间绝缘，能够更高效地、将机架接地电位和信号线接地电位进行分割。

以上的实施方式示出的结构表示本发明的内容的一个例子，既能够与其他公知的技术进行组合，也能够在不脱离本发明的主旨的范围内对结构的一部分进行省略、变更。

标号的说明

10第1控制基板，10A第1表面，10B第2表面，10c机架接地图案，11第1散热板，11A第1表面部，11B第2表面部，11a板主体，11b抵接片，12机架接地板，13卡合弹簧，15、25电子部件，16、26其他IC，17、27连接器，20第2控制基板，21第2控制基板用散热板，30、31绝缘性导热薄片，40第2散热板，40a第1散热片，40b第2散热片，40h螺钉插入贯穿孔，40s卡合片，41、42螺钉，50壳体框体，50v槽部，51壳体盖体，54面板，55连接器用孔，100电子设备，120连接器，200基本单元，202a第1支撑片，202b第2支撑片，220连接器，R_A第1区域，R_B第2区域。