(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子部品が実装される基板にシート状電池が密着した状態で積層化されてなる電池内蔵型基板であって、
複数のシート状電池が直列に積層され、前記基板と一体化されているとともに、
当該基板の積層方向にシート状電池の電極面に達する通し穴が形成され、当該通し穴に電源取出用配線を挿通することにより、前記電源取出用配線を介してシート状電池から電力を取り出すように構成されており、
前記直列に接続されているシート状電池間の電極面に達する深さの通し穴と、最上層の電極面に達する深さの通し穴とにより、それぞれ通し穴の深さに応じて、複数種類の電圧が取り出されることを特徴とする電池内蔵型基板。
【請求項２】
電子部品が実装される二枚の基板の間にシート状電池が挟着され、前記二枚の基板及び前記シート状電池が一体的に積層されている電池内蔵型基板であって、
複数のシート状電池が直列に積層され、
当該基板の積層方向にシート状電池の電極面に達する通し穴が形成され、当該通し穴に電源取出用配線を挿通することにより、前記電源取出用配線を介してシート状電池から電力を取り出すように構成されており、
前記直列に接続されているシート状電池間の電極面に達する深さの通し穴と、最上層の電極面に達する深さの通し穴とにより、それぞれ通し穴の深さに応じて、複数種類の電圧が取り出されることを特徴とする電池内蔵型基板。
【請求項３】
請求項１又は２記載の電池内蔵型基板において、当該電池内蔵型基板は、取り出し可能な電圧が相違する複数の領域に区分けされていることを特徴とする電池内蔵型基板。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れかに記載の電池内蔵型基板において、当該電池内蔵型基板には、複数のグランド電極板と、これらグランド電極板を電気的に接続／分離し得るスイッチと、が設けられ、前記スイッチの制御によって前記基板上の電子部品への電源投入／遮断が可能に構成されていることを特徴とする電池内蔵型基板。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れかに記載の電池内蔵型基板において、当該電池内蔵型基板は、電磁遮蔽部材として兼用され、電気的ノイズ発生源とノイズの影響を防ぎたい回路部との間に配置されることを特徴とする電池内蔵型基板。
【請求項６】
請求項２に記載の電池内蔵型基板において、前記二枚の基板のうち一方の基板には、ノイズ発生源を含むデジタル信号処理用の回路が搭載され、他方の基板には前記デジタル信号処理用の回路からのノイズの影響を防ぎたいアナログ信号処理用の回路が搭載されていることを特徴とする電池内蔵型基板。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電子部品が搭載される回路基板に係り、特に、小型電子機器等に使用される積層基板の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、携帯情報端末その他の小型電子機器の分野では、一層の小型化、薄型化が要望され、電気回路の集積化が進んでいる。このような状況のなかで、機器に使用される電池も薄型化し、いわゆるシート状電池を利用する発明が提案されている（特開平７−２２００５号公報、特開平６−２３０１５６号公報）。
【０００３】
特開平７−２２００５号公報には、機器内部における薄型電池の配置構造に係る発明が開示されており、薄型電池の端点を基板に接触させ、残りの部分を回路基板の上方の空間に配置する形態が提案されている。特開平６−２３０１５６号公報には、外装ケース内にシート状電池を配置した薄型電子スチルカメラが開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これら公報に開示されている技術では、今後の更なる小型化、薄型化の要求に対応できない場合が想定される。
【０００５】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、小型電子機器の一層の薄型化を達成することができる新たな積層基板を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明は、電子部品が実装される基板にシート状電池が密着した状態で積層化されてなる電池内蔵型基板であって、複数のシート状電池が直列に積層され、前記基板と一体化されているとともに、当該基板の積層方向にシート状電池の電極面に達する通し穴が形成され、当該通し穴に電源取出用配線を挿通することにより、前記電源取出用配線を介してシート状電池から電力を取り出すように構成されており、前記直列に接続されているシート状電池間の電極面に達する深さの通し穴と、最上層の電極面に達する深さの通し穴とにより、それぞれ通し穴の深さに応じて、複数種類の電圧が取り出されることを特徴とする電池内蔵型基板を提供する。
また、本発明は、電子部品が実装される二枚の基板の間にシート状電池が挟着され、前記二枚の基板及び前記シート状電池が一体的に積層されている電池内蔵型基板であって、複数のシート状電池が直列に積層され、当該基板の積層方向にシート状電池の電極面に達する通し穴が形成され、当該通し穴に電源取出用配線を挿通することにより、前記電源取出用配線を介してシート状電池から電力を取り出すように構成されており、前記直列に接続されているシート状電池間の電極面に達する深さの通し穴と、最上層の電極面に達する深さの通し穴とにより、それぞれ通し穴の深さに応じて、複数種類の電圧が取り出されることを特徴とする電池内蔵型基板を提供する。
本発明の電池内蔵型基板によれば、従来の構造に比べて一層の薄型化が可能であり、基板で使用される電源を基板から直接供給することができるので、配線の簡略化を図ることができる。
【０００７】
また、本発明によれば、基板上に配置される電子部品で使用する複数の電圧をＤＣ／ＤＣコンバータ無しに、基板から直接取り出すことが可能になる。
【００１１】
本発明の一態様に係る電池内蔵型基板は、上記構成に加えて、取り出し可能な電圧が相違する複数の領域に区分けされていることを特徴としている。
【００１２】
本発明の他の態様によれば、本発明の電池内蔵型基板において、当該電池内蔵型基板には、複数のグランド電極板と、これらグランド電極板を電気的に接続／分離し得るスイッチと、が設けられ、前記スイッチの制御によって前記基板上の電子部品への電源投入／遮断が可能に構成されていることを特徴としている。
【００１３】
本発明の他の態様によれば、本発明の電池内蔵型基板において、当該電池内蔵型基板は、電磁遮蔽部材として兼用され、電気的ノイズ発生源とノイズの影響を防ぎたい回路部との間に配置されることを特徴としている。
【００１４】
本発明の他の態様によれば、本発明の電池内蔵型基板において、前記二枚の基板のうち一方の基板には、ノイズ発生源を含むデジタル信号処理用の回路が搭載され、他方の基板には前記デジタル信号処理用の回路からのノイズの影響を防ぎたいアナログ信号処理用の回路が搭載されていることを特徴としている。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下添付図面に従って本発明に係る電池内蔵型基板の好ましい実施の形態について説明する。
【００１６】
図１は、本発明の実施形態を示す断面図であり、図２にその等価回路を示す。図１に示した積層基板１０は、上層基板１２と下層基板１４の間に三層のシート状電池１６、１８、２０が挟み込まれた構造から成る。上層基板１２上には電子部品としてＩＣ２４、２６が配設されており、各ＩＣ２４、２６の使用電圧は、例えば、ＩＣ２４が５．０Ｖ、ＩＣ２６が２．０Ｖであるものとする。なお、符号２８は下層基板１４に配設されたＩＣを示す。
【００１７】
積層基板１０に内蔵された三層の電池部について図１の下から順に第１シート状電池１６、第２シート状電池１８、第３シート状電池２０と呼ぶことにすると、本例の場合、第１シート状電池１６の電圧は２．０Ｖ、第２シート状電池１８の電圧は１．３Ｖ、第３シート状電池２０の電圧は１．７Ｖであり、これらシート状電池１６、１８、２０は直列に連結されている。
【００１８】
これらシート状電池１６、１８、２０は、上層基板１２及び下層基板１４の間に密着した状態で配設されている。符号３２、３４、及び３６は各シート状電池１６、１８、２０の電極板であり、符号４１、４２及び４３は電池媒質を示している。電極板３４は、第１シート状電池１６の正極及び第２シート状電池１８の負極として兼用され、電極板３６は、第２シート状電池１８の正極及び第３シート状電池２０の負極として兼用されている。
【００１９】
積層基板１０には、ＩＣ２４の電源接続線２４Ａ、２４Ｂを通すための通し穴５０、５１、並びにＩＣ２６の電源接続線２６Ａ、２６Ｂを通すための通し穴５３、５４が形成されている。通し穴５０は第３シート状電池２０の正の電極板３８に達する深さを有し、通し穴５１は第１シート状電池１６の負の電極板３２に達する深さを有している。通し穴５０には電源接続線２４Ａが挿入され、電源接続線２４Ａは電極板３８に接続されている。通し穴５１には電源接続線２４Ｂが挿入され、電源接続線２４Ｂは電極板３２に接続されている。これにより、ＩＣ２４には５Ｖの電源が供給される。
【００２０】
その一方、通し穴５３は第２シート状電池１８の正の電極板３４に達する深さを有し、通し穴５４は第１シート状電池１６の負の電極板３２に達する深さを有している。通し穴５３にＩＣ２６の電源接続線２６Ａが挿入され、電源接続線２６Ａは電極板３４に接続されている。通し穴５４には電源接続線２６Ｂが挿入され、電源接続線２６Ｂは電極板３２に接続されている。これにより、ＩＣ２６には２Ｖの電源が供給される。なお、図には示さないが、３．３Ｖの電源が必要な場合には、第２シート状電池１８の正の電極板３４に達する深さの通し穴が形成されることになる。
【００２１】
上記の如く構成された積層基板１０によれば、シート状電池１６、１８、２０を重ねて上層基板１２と下層基板１４の間に挟み込み、基板と電池が一体化した積層基板１０を構成したので、各基板（１２、１４）で使用される電源をシート状電池１６、１８、２０から直接供給することができる。特に、複数のシート状電池（１６、１８、２０）を直列に積層し、通し穴（５０、５１、５３、５４）を介して必要な電極板（３２、３４、３６、３８）に接続できる構成にしたので、通し穴の深さに応じて複数種類の電圧を取り出すことができる。
【００２２】
積層基板１０に内蔵されるシート状電池１６、１８、２０は、それぞれ負荷に応じて容量を適宜設計することが可能である。シート状電池１６、１８、２０は積層基板１０として一体化されているため、いわゆる電池交換は困難であるが、シート状電池として二次電池を適用し、当該積層基板が組み込まれる機器内に、図示しない充電回路を設ける態様が可能である。かかる態様により、シート状電池の充電が可能となり、再利用ができる。
【００２３】
本実施の形態によれば、基板で使用する複数の電圧をＤＣ／ＤＣコンバータ無しに取り出すことが可能となり、機器の薄型化、並びに回路構成の簡略化を図ることができる。
【００２４】
上記説明では、３つのシート状電池１６、１８、２０を重ねた例を述べたが、シート状電池の積層数はこれに限らず、１つ以上何層重ねてもよい。複数積層されるシート状電池の電圧は全て同じにしてもよいし、それぞれ異なる電圧にしてもよい。また、図１では、上層基板１２と下層基板１４との間にシート状電池１６、１８、２０を挟着したが、上層基板１２又は下層基板１４の何れか一方を省略することも可能である。
【００２５】
図３には、本実施の形態の変形例が示されている。同図に示したように、積層基板６０に内蔵されるシート状電池６２、６４の仕様を変えて、当該基板のエリア毎に異なる電圧を取り出すことができるように構成する態様がある。図３の例によれば、積層基板６０の基板面は、５Ｖの電圧を取り出すことができる領域（以下、５Ｖ領域という。）と、３Ｖの電圧を取り出すことができる領域（以下、３Ｖ領域という。）の二種類のエリアに区分されている。５Ｖ領域には５Ｖ用のシート状電池６２が内蔵され、３Ｖ領域には３Ｖ用のシート電池６４が内蔵されている。
【００２６】
かかる態様により、基板で使用する複数の電圧を簡単に取り出すことができる。なお、二種類以上、更に多数の電圧領域を設けることも可能であり、領域形状については、任意に設計可能である。
【００２７】
次に、シート状電池を内蔵した積層基板における電源のＯＮ／ＯＦＦ手段について説明する。図４は、電源のＯＮ／ＯＦＦ手段を具備した積層基板の等価回路図であり、図５はそのグランド電極板の配置形態を示す平面図である。図４中図２と共通又は類似の部分には同一の符号を付す。図４において符号２６で示すＩＣは電源制御を行うＩＣである。ＩＣ２６には、シート状電池１６から常時電源が供給され、該ＩＣ２６によってスイッチ５５を制御する。
【００２８】
スイッチ５５は、ＧＮＤ電極板３２とＧＮＤ１電極板５７の間に設けられており、当該スイッチ５５がＯＮするとＧＮＤ１電極板５７がＧＮＤ電極板３２に接続される。また、スイッチ５５がＯＦＦすると、ＧＮＤ１電極板５７はＧＮＤ電極板３２から電気的に分離される。
【００２９】
符号２４で示すＩＣの電源接続端子２４Ｂは、ＧＮＤ１電極板５７に接続されており、ＩＣ２６によりスイッチ５５をＯＮ／ＯＦＦ制御することにより、ＩＣ２４への電源の投入／遮断が可能となる。
【００３０】
また、図５に示したように、積層基板１０の基板領域について、図４で説明したＧＮＤ電極板３２に相当するグランド領域と、ＧＮＤ１電極板５７に相当するグランド領域を分割しておき、スイッチ５５の制御によりグランド領域の電気的な接続／分離が可能な構成とする態様が可能である。電源投入タイミングが同じ電子部品を基板上に配置する場合に、これら電子部品を互いに近くに配置することで、グランド領域の分割も容易になる。
【００３１】
次に、シート状電池を利用した他の発明について説明する。
【００３２】
デジタルカメラのような撮影装置、或いはオーディオレコーダ及びプレーヤのようなオーディオ装置では、レコーディング中に電子機器の電気的ノイズが記録信号に加わってしまうという問題がある。これらの対策としてノイズ発生源を電磁遮蔽板（シールド板）で遮蔽することが行われているが、専用のシールド板を設けることで、機器の厚さ寸法が大きくなる。かかる観点から、シート状の薄型電池を電磁遮蔽手段として兼用することを提案する。
【００３３】
図６にその実施形態を示す。この電子カメラ７０は前面にレンズ７２、ストロボ発光部７４及びファインダー窓７６が設けられ、背面には図示せぬ液晶モニタなどの画像表示装置、ファインダー接眼部、及びズームレバー（不図示）などが設けられている。
【００３４】
レンズ７２の背後にはＣＣＤ等の固体撮像素子（図６中不図示）が配置されており、前記固体撮像素子で撮像された画像は、所定の信号処理を経てデジタル画像データに変換された後、図示せぬメモリカードその他の記録媒体に記録される。
【００３５】
図６中符号８０は撮像回路基板であり、符号８２はシート状電池、符号８４は電源回路基板である。撮像回路基板８０には、固体撮像素子並びに固体撮像素子からの出力信号を処理する撮像回路が設けられている。その一方、電源回路基板８４は、ＤＣ／ＤＣコンバータのような決まった周波数で発振する回路を有しており、電気的にノイズ発生源となっている。電源回路基板８４は、カメラ７０の背面側に配置されるが、当該電源回路基板８４から発生するノイズが前記固体撮像素子を含む撮像回路に電磁誘導により影響を及ぼし、画像信号にノイズ成分が加わる場合がある。
【００３６】
そこで、図６のように、撮像回路基板８０と電源回路基板８４の間にシート状電池８２を配置する構造が採用されている。かかる配置構造によってシート状電池８２は、電磁遮蔽板としての機能を果たすため、専用のシールド板を設けることなくノイズの影響を防止することが可能になる。そして、シート状電池８２から電源回路基板８４を介して撮像回路その他の回路ブロックに所定の電源が供給される。なお、シート状電池８２にはファインダー光路用の開口部８２Ａが形成されている。
【００３７】
図６では電子カメラ７０を例示して、撮像回路基板８０と電源回路基板８４とをシート状電池８２によって分離したが、このような実施形態に限定されない。例えば、図示しない画像表示装置（液晶モニタ等）をノイズ発生源とし、これと撮像回路を分離してもよい。また、撮像回路のアナログ部とデジタル部をそれぞれ別基板として構成し、アナログ基板とデジタル基板の間にシート状電池を配置する態様もある。
【００３８】
図７は、シート状電池を利用した電子カメラの構成図である。この電子カメラ７０は、光学ユニット８６、固体撮像素子８８、撮像回路９０、デジタル信号処理回路９２、画像再生装置９４、外部記憶装置９６、シート状電池８２及びＤＣ／ＤＣコンバータ９８から構成される。光学ユニット８６は、撮影レンズとしてのズームレンズ及び絞り装置を含む。光学ユニット８６を介して入射した光は、固体撮像素子８８の受光面に結像され、固体撮像素子８８によって光電変換される。固体撮像素子８８から読み出された画像信号は、撮像回路９０に送られ、ここで、サンプリングホールド、Ｒ，Ｇ，Ｂの色分離処理、各色信号の信号レベルの調整などの処理が行われた後、Ａ／Ｄ変換器によりＲ，Ｇ，Ｂのデジタル信号に変換される。
【００３９】
撮像回路９０で生成された画像信号は、デジタル信号処理回路９２へと送られる。デジタル信号処理回路９２は、ガンマ補正回路、シャープネス補正回路、コントラスト補正回路、輝度・色差信号生成回路、ホワイトバランス補正回路等を含むデジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）で構成された画像処理手段である。デジタル信号処理回路９２に入力されたＲ，Ｇ，Ｂ画像データは、輝度信号（Ｙ信号）及び色差信号（Ｃr,Ｃb 信号）に変換されるとともに、ガンマ補正等の所定の処理が施される。必要な処理を経た画像データは画像再生装置９４、若しくは外部記憶装置９６、又はこれらの両方に供給される。
【００４０】
画像再生装置９４には、例えば、カラー液晶ディスプレイが適用され、固体撮像素子８８を介して撮像した画像は、画像再生装置９４の画面にリアルタイムで表示可能となっている。撮影者は、画像再生装置９４の画面を見ながら構図等を決定することができる。
【００４１】
レリーズボタン（不図示）の押下操作に応動して、ＡＥ、ＡＦが作動するとともに、固体撮像素子８８の電荷蓄積時間等が制御され、記録用の画像取り込みが行われる。こうして取り込まれた画像は、デジタル信号処理回路９２で必要な処理を経た後、外部記憶装置９６に格納される。
【００４２】
外部記憶装置９６には、例えば、スマートメディア（Solid-State Floppy Disk Card）が用いられる。記録メディアの形態はこれに限らず、ＰＣカード、コンパクトフラッシュ、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、メモリスティックなどでもよく、電子的、磁気的、若しくは光学的又はこれらの組み合わせによる方式に従って読み書き可能な種々の媒体を用いることができる。使用される媒体に応じた信号処理手段とインターフェースが適用される。
【００４３】
また、再生モード時には、外部記憶装置９６から情報が読み出され、画像再生装置９４に再生画像が出力される。
【００４４】
シート状電池８２は、電子カメラ７０の電源として使用されるものであり、該シート状電池８２から提供される電力は、ＤＣ／ＤＣコンバータ９８によって所要の電圧に変換された後、所定の回路ブロックに電源供給される。
【００４５】
図７に示した電子カメラ７０の構成において、ＤＣ／ＤＣコンバータ９８、デジタル信号処理回路９２、画像再生装置９４、外部記憶装置９６の各ブロックは、ノイズ発生源と考えられる。これに対し、固体撮像素子８８及び撮像回路９０（以下、撮像系回路ブロックという。）は、ノイズの影響を防止したいブロックである。そこで、シート状電池８２をノイズ発生源と撮像系回路ブロックとの間に配置し、シート状電池８２を電磁遮蔽部材として兼用する。こうすることにより、撮像系回路ブロックに対するノイズの影響を低減することができる。
【００４６】
また、図１乃至図５で説明した電池内蔵型積層基板におけるシート状電池を電磁遮蔽部材として兼用する態様もある。例えば、図１に示した積層基板１０の上層基板１２にアナログ信号処理系の回路を配置し、下層基板１４側にデジタル信号処理系の回路を配置する。更に、図８に示すように、撮像系回路ブロックと、ノイズ発生源との間に積層基板１０を配置する。積層基板１０の場合、ＤＣ／ＤＣコンバータを省略でき、デジタル信号処理回路９２、画像再生装置９４及び外部記憶装置９６がノイズ発生源となり得る。かかる配置構造によって積層基板１０内のシート状電池１６、１８、２０が電磁遮蔽部材としての役割を果たし、ノイズの影響を防止することが可能になる。
【００４７】
音声と画像を同時に記録できる機能を持つ電子カメラやムービーカメラの場合は、オーディオ回路と撮像回路が相互に影響を及ぼし合うことがあるため、マイクその他のオーディオ回路と、固体撮像素子を含む撮像回路とを別基板として分離し、オーディオ回路基板と撮像回路基板の間にシート状電池を挟み込む配置構造も可能である。小型オーディオ機器においては、マイクと記録装置（デッキ）を分離し、その間にシート状電池を配置する態様も好ましい。
【００４８】
上述したように、ノイズ発生源を含む基板とノイズの影響を阻止したい回路を含む基板との間にシート状電池を配置することにより、専用の電磁遮蔽板を必要とせずに、小型でノイズ影響の少ない電子機器を提供することが可能となる。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係る電池内蔵型基板によれば、シート状電池を基板に内蔵したので、当該基板で使用される電源をシート状電池から直接供給できる。特に、複数のシート状電池を直列に積層し、通し穴を介して必要な電極板に接続し得る構成にしたことにより、通し穴の深さに応じて複数種類の電圧を取り出すことができる。
【００５０】
これにより、配線の簡略化並びにＤＣ／ＤＣコンバータ等の省略による回路の簡略化を達成できるとともに、当該基板が組み込まれる機器の薄型化を図ることができる。
【００５１】
また、シート状電池を電磁遮蔽部材として兼用する配置構造を採用することにより、専用のシールド板を省略することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る電池内蔵型積層基板の断面図
【図２】図１に示した積層基板の等価回路図
【図３】本発明の他の実施形態に係る電池内蔵型積層基板の平面図
【図４】電源のＯＮ／ＯＦＦ手段を備えた電池内蔵型積層基板の等価回路図
【図５】図４に示した積層基板のグランド領域を分割した様子を示す平面図
【図６】シート状電池の他の利用形態を示す電子カメラの分解斜視図
【図７】シート状電池を用いた電子カメラの構成図
【図８】電池内蔵型積層基板を用いた電子カメラの構成図
【符号の説明】
１０，６０…積層基板（電池内蔵型基板）、１２…上層基板、１４…下層基板、１６，１８，２０，６２，６４…シート状電池、２４，２６、２８…ＩＣ（電子部品）、２４Ａ，２４Ｂ，２６Ａ，２６Ｂ…電源接続線（電源取出用配線）、３２，３４，３６，３８…電極板、４１，４２，４３…電池媒質、５０，５１，５３，５４…通し穴
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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