JP2005527114A - 電子装置用電波遮蔽体 - Google Patents

Abstract

電波遮蔽を行う装置。この装置は、フレーム（２２）及びフレームに着脱自在に固着されるカバー（２４）を有する。フレームは、電子コンポーネントのほぼ周面の周りに延びる形状である。フレームは、上壁（３６）、上壁から垂下する側壁（３８）及び上壁からフレームの中央部分（４０）の方へ延びる複数の補強フランジ（５０）を有する。カバーは、上側表面（５４）及びフレームの側壁と係合するために上側表面から延びる複数の部材（２６）を有する。カバーとフレームとは、電子コンポーネントを電波遮蔽する包囲体を形成する。

Description

本発明は、一般的に、電子コンポーネント用遮蔽装置にかかわり、さらに詳細には、プリント基板のための電波遮蔽装置にかかわる。

移動電話のような電子装置は、デジタル回路のスイッチングノイズによる受信機への無線周波干渉を軽減し、また局部送信無線周波信号によるデジタル回路の誤作動を防止するために電波遮蔽の必要がある。従来の遮蔽装置は、プリント基板に半田付けしたフレームと、フレームに固着したカバーとを有する。フレームは通常、プリント基板をリフロー半田付けする前に、標準のＳＭＤ（表面実装装置）ピックアンドプレイス装置により電子コンポーネントと一緒にプリント基板上に配置される。その後、コンポーネントが適正に配置されているのを確かめるため光学的検査が行われる。光学的検査をパスすると、プリント基板の電気的機能検査が行われる。電気的機能検査をパスすると、別個の遮蔽カバーがフレーム上に機械的に配置される。

リフロー半田付け及び検査の後にカバーをフレーム上に機械的に組み込むことにより、プリント基板が撓曲し、基板内に過大な応力が生じることがある。これらの応力はプリント基板の導体、接続部またはコンポーネントに損傷を与え、基板が早期に故障する原因となることがある。この段階では遮蔽カバーはフレーム上に装着されていないため、検査中に信号が漏洩することがある。

フレームは通常、薄い金属プレートを打抜き加工して形成される。これにより、カバーを固着した後、フレームが曲がるか反ることが多い。フレームが曲がるか反ると金属フレームがプリント基板内のコンポーネントと接触することがあり、これにより基板のコンポーネントが電気的短絡することがある。製造者は、時として、フレームの曲がりを減らすためにフレーム全体の断面厚を増加させる。しかしながら、断面を厚くすればするほど多くの材料が必要となり、フレーム端縁部の中心の方への剛性が最小となる。また断面を増加させてもフレームのコーナーには材料が付加されず、荷重がかかるとカバーによりねじれが生じることが多い。

従来設計のフレームのもう１つの問題点は、打抜き加工された部品のコーナーにおいて通常は高周波数信号に対する十分な遮蔽がえられないことである。これは、設計と打抜き加工の制約によりフレームに大きなギャップが形成されるためである。

従って、フレームの剛性が大きく、コーナーがフレームとカバーとの間の接触を最大にして装置内に侵入したり装置から逃げたりする高周波数信号を減少させるように設計された遮蔽装置が求められている。

発明の概要

本発明は、特定の実施例において、電波遮蔽を行う装置を提供する。この装置は、一般的に、フレームと、フレームに着脱自在に固着されたカバーとより成る。フレームは、電子コンポーネントのほぼ周面の周りを延びるような形状を有する。フレームは上壁と、上壁から垂下する側壁と、上壁からフレーム内部の方へ延びる複数の補強フランジとを有する。カバーは、上側表面と、フレームの側壁とを係合するために上側表面から延びる複数の部材とを有する。カバーとフレームとは、電子コンポーネントを遮蔽する包囲体を形成する。

本発明の別の局面において、側壁は、隣接する側壁間のギャップが作動周波数の波長に対応する寸法よりも小さいように構成されている。カバーは、上側表面と、フレームと係合するために上側表面から延びる複数のばね部材と、カバーのコーナーに位置する複数の整合部材とを有する。カバーとフレームとは、電子コンポーネントを遮蔽する包囲体を形成し、フレームとカバーとの間のコーナーの各界面に少なくとも２つの接地接触ポイントを有する。

本発明の上記及び他の特定の実施例並びに本発明の特徴及び利点は、対応する参照番号が幾つかの図面を通して対応する部分を示す添付図面及び以下の説明から当業者に明らかになるであろう。

以下の説明は、当業者が本発明の装置を製造及び使用できるようにするために提供される。特定の実施例及び用途の説明は例示的なものに過ぎず、当業者には種々の変形例及び設計変更が容易に明らかになるであろう。本願で述べる一般的な原理は、本発明の範囲から逸脱することなく他の実施例及び用途に適用可能である。従って、本発明は図示の実施例に限定されず、本願で述べる原理及び特徴に一致する最も広い保護範囲を与えられるべきである。明確を期すために、本願に関連する技術分野における公知の技術的資料については詳述しない。

最初に添付図面の図１を参照すると、該図は、総括的に２０で示す電波遮蔽装置を示す。この装置２０は、少なくとも１つの電子コンポーネントの遮蔽に用いるものであり、例えば、１またはそれ以上のプリント基板または遮蔽を要する他の任意の電子コンポーネントの電子回路の遮蔽に使用できる。一般的に、遮蔽装置２０は、装置内の電子コンポーネントにアクセスする必要がある場合に容易に着脱できるカバーを備えた電波漏れのない包囲体を提供する。遮蔽装置２０は、フレーム２２と、フレーム上に配置する構成のカバー２４とを有する。フレーム２２は電子コンポーネントのほぼ周面の周りを延び、カバー２４とフレーム２２とで電子コンポーネントを遮蔽する包囲体を形成する。以下に述べるように、カバー２４は、フレームと係合するように構成された複数のばね部材２６と、カバーをフレーム２２にしっかり固着するためにフレームの整列開口３２に挿入可能な寸法の突出部３０を有する複数の整合部材２８とを備えている。カバー２４は、プリント基板及びコンポーネントの光学的検査をフレーム２２からカバーを取り外さずに行えるようにする複数の開口３４を有する。これらの開口３４は、動作時に通常遭遇する最高周波数の波長より小さいのが好ましい。本明細書中の用語「作動周波数」は、一般的に、動作時に装置がさらされると予想される周波数のことである。これらの周波数は、発生源とは無関係に干渉の可能性のある任意の信号を含む。遮蔽装置２０は、組立て時にプリント基板に応力が加わらないように、プリント基板上に配置する前に完全に組立てられた状態にあるのが好ましい。ばね部材２６及び整合部材２８は、プリント基板の作業が再び必要な場合に、プリント基板にかかる曲げ応力を最小限に抑えながらカバーをはずせるようにする。

図２−５は、遮蔽装置２０のフレーム２２の一実施例を示す。フレーム２２は上壁３６と、上壁の外側端縁部から下方に垂下する４つの側壁３８とを有する。図示の目的で示すフレーム２２は正方形または矩形であるが、任意の形状でよい。フレーム２２は、電気コンポーネント（例えば、プリント基板）を受容するための中央開口４０を有する（図２及び３）。側壁３８は、プリント基板（図示せず）の導電領域にリフロー半田付けできるように構成されている。上壁３６は、カバーがフレーム２２上に配置されると、カバー２４の上側表面にほぼ平行に延びる。側壁３８は、以下にさらに述べるように、上壁３６からやや外方に（即ち、中央開口４０から離れる方向に）ほぼ９１°の角度で延びて、カバー２４のばね部材と十分なばね接触が得られるようにする。

側壁３８は、カバー２４の整合部材２８から内方に延びる突出部３０を受容する寸法の開口３２（整合部受容要素）を有する（図７及びそれに対応する下記の記載を参照）。図１、２、４及び５に示すように、開口３２は側壁３８のほぼ中央部と端部とに位置している。２つの側壁３８の、フレームの端縁部中央に位置する開口３２と、端部に位置する開口３２とは、特定の実施例によると半円形である（図５）。残りの側壁３８の端部に位置する開口は、特定の実施例によると四半円形である（図４）。開口３２は図示説明したのとは異なる形状でもよく、本発明の範囲から逸脱することなくフレームに沿う種々の位置に配置できることを理解されたい。また、開口３２はフレーム内に部分的に延びるようにしてもよい（例えば、金属に形成された凹部またはディンプル）。２つの側壁３８（図５）はさらに、カバーに形成されたスロット４４に挿入する寸法のタブ４２を有する（図７及びそれに対応する以下の説明を参照）。タブ４２と、それに対応するスロット４４、及び突出部３０と、フレーム２２の各コーナーにあるそれに対応する開口３２は、フレームとカバー２４の間に３つの接触ポイントを提供して、遮蔽装置２０のコーナーでそれらの間にグラウンドを提供する。

打抜き加工プロセスによりフレーム２２のコーナーに形成される開口４８は、高周波数信号の漏洩をさらに最小限に抑えるためにコーナーでカバーとフレームとがオーバーラップするように設計されている（図１）。フレームのコーナーにある開口は、例えば、約１９００ＭＨｚの動作周波数環境にある電子コンポーネント（例えば、米国における高周波数ＧＳＭ）では、長さが約１．９７ｍｍ（例えば、１，４５インチ）未満である。ギャップ及び接地用接触部の寸法もまた、高周波数ＵＭＴＳでは約２１００ＭＨｚレンジのような他の環境で用いるように決めてもよい。フレーム２２の各コーナーの上壁３６にストリップカット４６を形成するのが好ましい。

フレーム２２はまた、その各端縁の中央部及び各コーナーからフレーム２２の内部空間４０の方へ内方に延びる６個の補強フランジ５０を有する（図２及び３）。フランジ５０は、わずかに下方に、上壁３６に対して約１０−２０°の角度で延びる。好ましい実施例において、フランジ５０は上壁３０に対して１５°の角度で延びる。フランジ５０は、フレーム２２の剛性を増加させて、フレームのねじれを防止し、フレームの共面性維持の助けになる。一実施例において、長さが約２４ｍｍ×２９ｍｍのフレームでは、端縁部のフランジ５０の長さは約４．０ｍｍ、幅は約１．３ｍｍであり、コーナーのフランジは長さが約１．８５ｍｍ、幅が約１．１ｍｍでよい。フランジ５０は厚さが一定のほぼ平坦なものが好ましい。フランジの厚さは、上壁３６と同じ（例えば、０．２０ｍｍ）であるのが好ましい。図３に示すように、フランジの側部は上壁３６から離れる方向にテイパーしている。図示説明したフランジ５０の形状及び寸法は一例に過ぎず、他の形状及び寸法でもよいことを理解されたい。また、フランジ５０をフレーム２２の端縁部に沿う部分だけに設け、コーナーには設けないようにしてもよい。

図６及び７は、遮蔽装置のカバー２４の実施例を示す。カバー２４は、上述したフレーム２２に対応する矩形状である。フレーム２２について述べたように、カバー２４は矩形以外の形状でもよい。カバー２４は、複数の開口３４が形成された上側表面５４と、カバーをフレーム２２に整列して固着するように構成された整合部材２８と、フレームの側壁３８に係合するように構成された複数のばね部材（フィンガ）２６とを有する。

開口３４は、カバー２４を、プリント基板への固着後、フレーム２２から取りはずさなくても、プリント基板及びコンポーネントを光学的に検査できるようにするためのものである。これら開口３４の寸法は、最高作動周波数の波長よりも小さいように決められる。例えば、作動周波数が約１９００ＭＨｚの環境で用いるように設計された遮蔽装置２０は、直径が１．９７ｍｍ未満の開口３４を有する。開口３４の間隔は、設計上の制約により、また、金属打抜き加工の制約に従って決まる開口間の材料の量を最小限に抑えるように決められる。図２及び６に示すように、上側表面５４上の開口３４の間隔は、上側表面の中央部には、例えば、標準のＳＭＤピックアンドプレイス装置のためのインターフェイスを提供するために開口が存在しないように決めることができる。開口３４の数、寸法、形状及び配置は、本発明の範囲から逸脱することなく図示のものと相違させてもよい。例えば、２００１年９月２８日付け出願の米国特許出願第０９／９６７，７７７号に示すように、開口が上側表面５４の大部分をカバーするように構成することが可能である。

図２に示すカバー２４の実施例には整合部材２８が１２個ある。その整合部材２８のうち８個はカバー２４のコーナーに位置し（各コーナーに２個ずつ）、４個はカバーの各端縁部に沿う中心にある。整合部材２８は、上側表面５４から約９０°の角度で下方に延びる。各整合部材２８は、整合部材の面から内方に金属の半円形部分を押し曲げることにより形成される突出部（またはディンプル）３０を有する。突出部３０は、フレーム２２の側壁３８に形成された整合用開口３２に挿入する形状である（図２及び７）。突出部３０及び対応開口３２の半円形状により、フレーム２２とカバー２４との間にしっかりした機械的な固着が得られ、カバーがフレームから不用意にはずれるのが防止される。

突出部３０は図示のものと異なる形状でよく、カバー２４に図示のものと異なる数の整合部材２８を設けてもよいことを理解されたい。突出部をフレーム２２上に設け、開口（整合受容要素）３２をカバー２４に位置させてもよいことを理解されたい。

各コーナーに位置する整合部材２８の１つは、フレーム２２の各コーナーにあるタブ４２を挿入するためのスロット４４を有する（図５及び７）。タブとスロットの構成は、フレーム２２とカバー２４の間の２つの整合部材の連結部と協働して、無線周波数信号の漏洩を阻止するための遮蔽装置２０の各コーナーにおける３つの接地接触ポイントを提供する。

ばね部材２６は、上側表面５４から約９０°の角度で下方に延びる。これらの部材２６の間隔は、フレーム２２及びカバー２４の端縁部に沿う接地接触ポイントが無線周波数信号の漏洩を実質的に最小限に抑えるために最高作動周波数の波長よりも小さくなるように決められる。同様に、ばね部材２６と隣接する整合部材２８との間の間隔は最高作動周波数の波長よりも小さい。

ばね部材２６はそれぞれ、端部５６が内方に曲がっているため、フレーム２２の側壁３８とばね係合する（図１及び２）。ばね２６の曲がりにより、フレーム２２の側壁３８に対してその部材の付勢力が発生する。ばね部材２６は、（プリント基板に対する作業が再び必要な場合）カバーの着脱時にプリント基板に大きな曲げ応力を加えることなくフレーム２２とカバー２４との間に十分な接触が得られるように設計される。これらの部材２６の寸法は、それらの端部とフレーム側壁３８の下方端縁部との間の距離が半田ペーストがカバーをフレームに接続しないような大きさになるように決めるのが好ましい（図１）。例えば、ばね部材２６の寸法を、これらの部材の端部とフレーム側壁３８の下方端縁部との間に約０．８インチのギャップが残されるように決めてもよい。ばね部材２６の数及び形状は、本発明の範囲から逸脱することなく図示のものと異なるようにしてもよいことを理解されたい。例えば、ばね部材２６は、上記米国特許出願第０９／９６７，７７７号に示すように構成してもよい。

フレーム２２及びカバー２４は、無線周波数信号を導通させる任意適当な材料を打抜き加工して形成することができる。この材料は、リフロー半田付けのためにプリント基板上に半田付けできるように選択される。この材料は、例えば、銅−ニッケル−亜鉛（ＣｕＮｉ₁₈Ｚｎ₂₀（Ｆ₅₈）のような金属合金でよい。

カバー２４は、遮蔽装置２０をプリント基板に固着する前にフレーム２２に固着するのが好ましい。組立て済みのフレーム２２とカバー２４とをプリント基板上に配置した後、この基板と遮蔽装置２０とを、プリント基板上のそれ以外のコンポーネント全てと共にリフロー半田付けする。リフロー半田付け作業を行い、組立体を清浄化すると、部品が適正に配置されているか否かについてその組立体を光学的に検査し、電気的な検査を行うことができる。全ての検査及びテストをパスした場合、この組立体は最終的な製品の組立て工程に行くことができる。光学的検査及び電気的テストにパスしなかった場合、カバー２４をフレーム２２から取り外し、プリント基板に対して再び作業を行うか修理をして、カバーを元の位置に戻すことができる。ばね及び整合部材２６、２８は、フレーム２２及びプリント基板にかかる着脱時の力を最小限に抑えるように設計されている。カバー２４上の突出部３０及びフレーム２２上の開口３２により、フレームとカバーを適正に整列することが可能である。

本発明を図示の実施例に従って説明したが、当業者は、これらの実施例の変形例を容易に想到するであろうが、これらの変形例は本発明の思想及び範囲内に包含されるものである。従って、頭書の特許請求の範囲の思想及び範囲から逸脱することなく、当業者は多数の変形例及び設計変更を想到することができるであろう。

本発明の実施例による遮蔽装置の斜視図である。 図１の遮蔽装置の展開図である。 図１の遮蔽装置のフレームを示す平面図である。 図３のフレームを示す第１の側面図である。 図３のフレームを示す第２の側面図である。 図１の遮蔽装置のカバーを示す平面図である。 図６のカバーの側面図である。

Claims (27)

1. 電波遮蔽装置であって、
   電子コンポーネントのほぼ周面の周りを延びる形状のフレーム（２２）と、
   フレームに着脱自在の固着されたカバー（２４）とより成り、
   フレームは、上壁（３６）、上壁から垂下する側壁（３８）、及び上壁からフレームの中央部分（４０）の方へ延びる複数の補強フランジ（５０）より成り、
   カバーは、上側表面（５４）、及び上側表面から延びてフレームの側壁と係合する複数の部材（２６、２８）より成り、
   カバーとフレームとは電子コンポーネントを遮蔽する包囲体を形成する電波遮蔽装置。
2. 前記部材（２６、２８）は、最高作動周波数の波長に対応する距離よりも小さい間隔を有する請求項１の装置。
3. フレーム（２２）は打抜き加工された金属により形成されている請求項１の装置。
4. フレーム（２２）は矩形であり、複数の補強フランジ（５０）のうち少なくとも１つはフレームの端縁部に沿う位置にある請求項１の装置。
5. 補強フランジ（５０）はフレームの各端縁部の中央部分に位置する請求項４の装置。
6. 補強フランジ（５０）のうちの１つはフレーム（２２）のコーナーに位置する請求項２４の装置。
7. 補強フランジ（５０）は、上壁（３６）から下方に上壁に関して２０°未満の角度で延びる請求項１の装置。
8. 補強フランジ（５０）は、上壁（３６）から下方に上壁に関して約１５°の角度で延びる請求項７の装置。
9. カバー（２４）の上側表面（５４）は、電子コンポーネントが装置内に配置されると該コンポーネントを検査できるように、またカバーの配置を自動化できるように複数の開口（３４）が設けられている請求項１の装置。
10. 複数の開口（３４）はほぼ円形であり、作動周波数の波長より小さい直径を有する請求項９の装置。
11. 補強フランジ（５０）は上壁（３６）から離れる方向にテイパーしている請求項１の装置。
12. 前記複数の部材は、フレームの側壁と係合するために内側に付勢されるばね部材（２６）より成る請求項１の装置。
13. 前記複数の部材はさらに、フレーム（２２）の側壁の開口（３２）に挿入する形状の突出部を有する整合部材（２８）を有する請求項１２の装置。
14. 前記複数の部材（２６）は、カバー（２４）がフレーム（２２）に固着されるとフレーム側壁の下方端縁部に到達する前に終端する請求項１の装置。
15. 電波遮蔽装置であって、
    電子コンポーネントのほぼ周面の周りを延びる形状のフレーム（２２）と、
    フレームに着脱自在の固着されたカバー（２４）とより成り、
    フレームは、上壁（３６）、及び上壁から垂下する側壁（３８）より成り、側壁は隣接する側壁間のギャップが最高作動周波数の波長に対応する寸法よりも小さいように構成され、
    カバーは、上側表面（５４）、上側表面から延びてフレームと係合する複数のばね部材（２６）、及びカバーのコーナーに位置する複数の整合部材（２８）より成り、
    カバーとフレームとは電子コンポーネントを遮蔽する包囲体を形成する電波遮蔽装置。
    カバーとフレームとは、電子コンポーネントを遮蔽する包囲体を形成し、フレームとカバーの間のコーナーの各界面に少なくとも２つの接地接触ポイントを有する電波遮蔽装置。
16. カバーの整合部材（２８）とフレームの側壁（３８）のうちの一方は整合受容要素（３２）を有し、整合部材とフレームの側壁とのうちの他方は整合受容部材に挿入される寸法の突出部（３０）を有し、突出部と整合受容要素とはコーナーの接地ポイントの１つを形成する請求項１５の装置。
17. 整合部材（２８）は突出部（３０）を有し、フレームの側壁（３８）は整合受容要素（３２）を有する請求項１６の装置。
18. 整合部材（２８）のうちの２つは突出部（３０）を有し、フレームの側壁（３８）のうちの少なくとも１つは２つの整合受容要素（３２）を有する請求項１７の装置。
19. 整合受容要素（３２）はフレームの側壁（３８）を貫通する開口である請求項１７の装置。
20. 開口（３２）及び突出部（３０）は半円形である請求項１９の装置。
21. 整合受容要素（３２）は半円形の開口であり、突出部（３０）は半円形の隆起したディンプルである請求項１６の装置。
22. 少なくとも１つの側壁（３８）にはその端部にタブ（４２）があり、複数の整合部材（２８）のうちの少なくとも１つはタブを受容する寸法の開口（４４）を有し、タブと開口は１つの接地接触ポイントを形成する請求項１５の装置。
23. フレームとカバーの間のコーナーの界面にある第３の接地接触ポイント（４２、４４）をさらに有する請求項１５の装置。
24. ばね及び整合部材（２６、２８）は、最高作動周波数の波長に対応する距離よりも小さい距離だけ離隔している請求項１５の装置。
25. カバー（２４）の上側表面（５４）は、電子コンポーネントが装置内に配置されると該コンポーネントを検査できるように、またカバーの配置を自動化できるように複数の開口（３４）が設けられている請求項２５の装置。
26. 複数の開口（３４）はほぼ円形であり、最高作動周波数の波長より小さい直径を有する請求項２５の装置。
27. 前記複数のばね部材（２６）は、カバー（２４）がフレーム（２２）に固着されるとフレーム側壁の下方端縁部に到達する前に終端する請求項１５の装置。

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