JP2006294889A - 回路部品構成体 - Google Patents

Abstract

【課題】 金属板の反りによる接点部品との離間を防止し、金属板と回路基板側との間の電気的導通を確保できる回路部品構成体を提供する。
【解決手段】 アンテナモジュール２０は、アンテナコイル２１及び信号処理回路部２２が搭載されたベース基板２３と、磁性板２４と、金属板２５とで構成されている。ベース基板２３には、信号処理回路部２２を被覆する金属箔３１が構成され、この金属箔３１と金属板２５との間を接地用端子３３を介して接続することで、シールド構体３０を構成している。金属板２５は、反りによる接地用端子３３との離間を防止するため、その反り方向の凸側となる面２５ａを接地用端子３３側に向けて、磁性板２４に貼り付けられる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、電気回路が形成された回路基板に金属板が取り付けられ、この金属板と電気的に接続される接点部品を備えた回路部品構成体に関する。

従来より、プリント配線板等の回路基板にシールド性をもたせたり、剛性を高める目的で、ステンレス板や銅板、アルミニウム板等の金属板を取り付けた回路部品構成体が知られている（下記特許文献１，２参照）。この種の回路部品構成体は、例えば図５Ａに示すように、回路基板１に対して金属板２を接着剤や粘着テープ等の接着材料層３を介して貼り付けられている。

回路基板１に取り付けられる金属板２は、平面的な薄板で、圧延や各種熱処理、打抜きプレス等の種々の工程を経て製造される。従って、使用される金属板２は、本来的に反りを有している。この反り量（反りの大きさ）は通常、個々の金属板によってバラツキがあり、反り量が一定の基準よりも小さければそのまま使用し、反り量が大きければ矯正したり他のロットを使用したりしている。

特開平１１−１２０８６５号公報 特開２００４−３６４１９９号公報 特開２００２−２３１７７２号公報

ところが、反り量が一定の基準以下の金属板を使用しても、使用環境や外部負荷等が原因で当該金属板に反りが生じ、酷い時には回路基板１から部分的に剥離する場合がある。図５Ｂ及び図５Ｃはそれぞれ金属板２の反りの様子を示している。

一方、金属板２を回路基板１と電気的に接続することで、当該金属板２を配線の一部として利用することが考えられる。この場合、金属板２の反りの態様によっては、図６に示すように金属板２と接点部品４との間が離間し、回路基板１と金属板２との間の電気的導通を確保できなくなる。

本発明は上述の問題に鑑みてなされ、金属板の反りによる接点部品との離間を防止し、金属板と回路基板側との間の電気的導通を確保することができる回路部品構成体を提供することを課題とする。

以上の課題を解決するに当たり、本発明の回路部品構成体は、電気回路が形成された回路基板と、この回路基板に取り付けられた金属板と、この金属板に電気的に接続された接点部品とを備え、金属板は、その反り方向の凸側となる面を上記接点部品側に向けて、回路基板に取り付けられている。

この構成により、回路基板に取り付けた金属板に反りが生じたとしても、当該金属板は上記接点部品との接触圧力が高まる方向に変形するので、これら金属板と接点部品との離間を確実に防止できるようになる。これにより、回路基板と金属板との間の電気的導通が確保される。

金属板は、回路基板と電気的に接続されることで、配線の一部として機能する。この場合、上記接点部品は、例えば、回路基板側に取り付けられた接地用端子とすることができる。なお金属板は、例えば電磁シールド板や補強板、回路基板で発生した熱を吸収するヒートシンクとして機能させることもできる。

更に、金属板の反り量を調整する目的で、金属板の少なくとも一方側の面に金属めっき層を形成してもよい。例えば、金属板の反り方向の凸となる面に金属めっきを形成することで、めっきの収縮で、当該反りを緩和あるいは矯正することが可能となる。めっき材料やめっき厚等は特に制限されない。なお、接点部品との接触面側に金属めっき層を形成する場合は、接点部品との接触抵抗の低い金属（例えば金）で形成するのが好ましい。

以上述べたように、本発明の回路部品構成体によれば、金属板が、その反り方向の凸側となる面を接点部品側に向けて回路基板に取り付けられているので、金属板の反りによる接点部品との離間が確実に防止される。これにより、回路基板と金属板との間の電気的導通を確保することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。本実施の形態では、本発明に係る回路部品構成体として、例えば携帯電話等の携帯情報端末に組み込まれた非接触データ通信用のアンテナモジュールに適用した例について説明する。

図１は携帯情報端末１１の端末本体１２の要部断面図、図２は本実施の形態のアンテナモジュール２０の一構成例を示しており、Ａは平面図、Ｂは要部断面図である。

携帯情報端末１１に組み込まれたアンテナモジュール２０は、図１に示すように、端末本体１２の内部のバッテリ装着部に装着されたバッテリパック１４上に配置されている。アンテナモジュール２０は、アンテナコイル２１及び信号処理回路部２２を支持するベース基板２３と、このベース基板２３の下面側（バッテリパック１４側）に貼り付けられた磁性板２４と、この磁性板２４の下面側（バッテリパック１４側）に貼り付けられた金属板２５とを備えている。

ベース基板２３は、ポリイミド（ＰＩ）やポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）等のプラスチックフィルムでなる絶縁性フレキシブル基板、あるいはガラスエポキシ等のリジッド性基板で構成されている。

このベース基板２３の表面２３ａ又は裏面２３ｄには、平面内で渦巻き状に巻回されたアンテナコイル２１が形成されている。アンテナコイル２１は、非接触ＩＣタグ機能のためのアンテナコイルで、外部のリーダ／ライタ（図示略）の送受信アンテナ部と誘導結合し通信を行う。このアンテナコイル２１は、ベース基板２３の上にパターニングされた銅、アルミニウム等の導体パターンで形成されている。アンテナコイル２１は、ベース基板２３の周縁に沿うようにして設けられている。アンテナコイル２１の巻回数、コイル面積等は、仕様に応じて適宜選定される。

なお、このアンテナモジュール２０にリーダ／ライタ機能のための第２のアンテナコイルを設けることも可能である。この場合、当該第２のアンテナコイルを上述のアンテナコイル２１と兼用してもよいし、アンテナコイル２１の内周側あるいは外周側に別途設けてもよい。あるいは、アンテナコイル２１と当該第２のアンテナコイルとをベース基板２３の表面側と裏面側とに分けて配置するようにしてもよい。

信号処理回路部２２は、ベース基板２３の裏面２３ｄ側に設けられており、非接触データ通信に必要な信号処理回路を形成する配線層及びこれに電気的に接続されたＩＣ部品２２ａや同調用コンデンサ２６等の電気・電子部品で構成されている。信号処理回路部２２は、ＩＣ部品２２ａを含む複数の部品群で構成されているが、単一のＩＣ部品のみで構成されていてもよい。

なお、ベース基板２３には、携帯情報端末１１の制御基板に信号処理回路部２２を電気的に接続するための接続片２３ｃ（図２Ａ）が設けられている。この接続片２３ｃは可撓性を有し、その先端には、携帯情報端末１１の制御基板に接続される端子部２３ｂが形成されている。

以上、これらアンテナコイル２１、信号処理回路部２２及びベース基板２３によって、本発明の「回路基板」が構成されている。

次に、磁性板２４は、例えば、合成樹脂材料やゴム等の絶縁性バインダー（その他添加剤含む）中に軟磁性粉末を混合してシート状又はプレート状に形成された射出成形体で構成することができる。軟磁性粉末としては、センダスト（Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉ系）、パーマロイ（Ｆｅ−Ｎｉ系）、アモルファス（Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ系等）、フェライト（Ｎｉ−Ｚｎフェライト、Ｍｎ−Ｚｎフェライト等）などが適用可能であり、目的とする通信性能や用途に応じて使い分けられる。磁性板２４の略中央部には、ベース基板２３との積層時に信号処理回路部２２の構成部品を収容するための開口２４ａが設けられている。

この磁性板２４は、アンテナコイル２１の磁芯として機能し、通信距離等の通信特性を向上させる。また、磁性板２４は、ベース基板２３の裏面２３ｄ側に取り付けられることで、磁界の向きを制御し、金属板２５の影響を少なくする機能を有している。

一方、金属板２５は、ステンレス板や銅板、アルミニウム板等で形成されている。この金属板２５は、アンテナモジュール２０が携帯情報端末１１の端末本体１２に組み込まれた際、アンテナコイル２１と携帯情報端末１１内部の制御基板やバッテリパック１４等の金属部分との電磁的相互干渉を抑制する目的で設けられる。

また、この金属板２５は、アンテナモジュール２０の共振周波数（例えば１３．５６ＭＨｚ）の粗調整に用いられ、アンテナモジュール２０が単体のときと、端末本体１２の内部に組み込まれた状態のときとで、アンテナモジュール２０の共振周波数に大きな変動を生じさせないようにする。更に、この金属板２５は、磁性板２４に積層されることで、ベース基板２３の補強板としても機能する。

更に、本実施の形態のアンテナモジュール２０は、ベース基板２３に実装された信号処理回路部２２を被覆するシールド構体３０を備えている。このシールド構体３０は、ベース基板２３の表面２３ａに形成された金属箔３１と、ベース基板２３の裏面２３ｄ側に磁性板２４を介して貼り付けられた金属板２５とで構成されている。

シールド構体３０は、信号処理回路部２２からアンテナコイル２１や携帯情報端末１１の制御基板側への不要輻射を阻止し、この不要輻射に起因するアンテナモジュール２０の通信性能の悪化や、携帯情報端末１１の誤作動あるいは動作不良を回避する機能を有している。シールド構体３０は、信号処理回路部２２の一方の面側を遮蔽する金属箔３１と、他方の面側を遮蔽する金属板２５とで構成することにより、信号処理回路部２２から放射される駆動ノイズを効率よく遮断できる。

特に、金属箔３１と金属板２５との間を電気的に接続することによって、信号処理回路部２２の電磁的遮蔽機能の向上が図られている。即ち、金属箔３１と金属板２５との間は、図２Ｂに示したように、ベース基板２３を貫通する導電性の層間接続部３２と、ベース基板２３の他方の面２３ｄ側に取り付けられた金属製の板バネやコイルバネ等でなる接地用端子３３とを介して電気的に接続されている。なお接地用端子３３は、本発明の「接点部品」の一具体例である。

層間接続部３２は、図２Ａに示したように、略矩形状でなる金属箔３１の四隅位置にそれぞれ設けられ、接地用端子３３はこれら層間接続部３２の形成箇所に対応して取り付けられている。なお、信号処理回路部２２の四側辺を完全に遮蔽するようなシールド構体も勿論、適用可能である。

金属箔３１は、銅やアルミニウム等の導体箔で構成されているが、シート状あるいは板状のものでもよく、また、電波吸収体のような複合磁性材であってもよい。また、金属箔３１は、信号処理回路部２２の形成領域全てを遮蔽する場合に限らず、図４Ａ，Ｂに示すように、信号処理回路部２２の少なくとも一部、例えばＩＣ部品２２ａ等、駆動ノイズの最も発生しやすい素子のみを遮蔽するように金属箔３１を構成するようにしてもよい。

なお、金属箔３１は、アンテナコイル２１から見ればインダクタンスの変動要因となり得るため、アンテナコイル２１から物理的に離れた位置に形成されるのが好ましい。特に、金属箔３１は、アンテナコイル２１の内側略中央部に配置形成するのが好ましく、この金属箔３１の形成領域に対応させて信号処理回路部２２を設けるようにする。また、金属箔３１の形成面積を小さくすれば、アンテナコイル２１に及ぼす影響をより低減できるので、このような観点からも、図４Ａ，Ｂに示したように、信号処理回路部２２の中でもより駆動ノイズが発生し易い、例えばＩＣチップ２２ａ等を少なくとも遮蔽できる大きさに金属箔３１を形成するだけでも十分な効果を得ることができる。

また、金属板２５は、携帯情報端末１１の端末本体１２内において、バッテリパック１４の上面を覆う支持プレート１５によって支持されている（図１参照）。この支持プレートはステンレス等の金属薄板をプレス加工してなり、図示しない接地回路へ接続されている。支持プレート１５には、金属板２５の下面を弾性的に加圧する複数の弾性爪１５ａが設けられている。

更に、本実施の形態のアンテナモジュール２０には、図２及び図４に示したように、アンテナコイル２１やコンデンサ２６を含む共振回路の共振周波数を調整するための周波数調整部３６が設けられている。周波数調整部３６は、コンデンサ２６の静電容量を調整することによりアンテナコイル２１の共振周波数を調整するためのもので、ベース基板２３の表面２３ａ側に形成されている。

具体的に、ベース基板２３の他方側の面２３ｄには、共振周波数調整用の複数のコンデンサ２６に各々接続される複数の電極パターン３７が形成されている。そして、アンテナコイル２１の巻き数や面積に応じてインダクタンスが決定されるので、所望とする静電容量が得られる位置で電極パターン３７を切断し、目的する共振周波数に調整する。電極パターン３７の切断方法としては、レーザー等の熱溶断やルーターを用いた機械的切断などが適用可能である。

特に本実施の形態では、周波数調整部３６が、アンテナモジュール２０の外装面を形成するベース基板２３の一方側の面２３ａ側に形成されているので、ベース基板２３、磁性板２４及び金属板２５がそれぞれ一体化された後の状態においても容易に周波数調整作業を行うことが可能である。これにより、アンテナモジュール２０の薄型化及び生産性を確保することができる。

周波数調整部３６の形成方法としては、ベース基板２３の他方側の面に実装されたチップコンデンサ２６の電極部に対し、電極パターン３７を、層間接続部３８を介して接続されるようにベース基板２３の表面２３ａに形成する。これら層間接続部３８及び電極パターン３７は、上述したシールド構体３０の層間接続部３２及び金属箔３１の形成工程で同時に形成することができる。

なお、周波数調整部３６を構成するコンデンサ２６はチップコンデンサに限らず、ベース基板２３を誘電体としてベース基板２３の一方側及び他方側の各面２３ａ，２３ｄに互いに対向配置された複数の電極パターンでなるフィルムコンデンサで構成してもよい。

さて、上述した構成のアンテナモジュール２０において、金属板２５は、接着剤や両面粘着テープ等によって磁性板２４の下面側に貼り付けられている。金属板２５は、厚さ約０．１ｍｍ前後の長方形状のステンレス薄板で、それ単独の状態（自然状態）では、長辺側又は短辺側に反りが生じている場合が多い。これらの反りは、磁性板２４への貼り付け時に接着剤等の接着力で、ある程度矯正される。しかし、使用環境や外部負荷、経時変化等により、金属板２５の反りが弾性復帰し、酷い時にはベース基板２３側から部分的に剥離する場合がある。

そこで本実施の形態では、金属板２５をその反り方向の凸側となる面２５ａ（図２Ｂ，４Ｂ）を接地用端子３３側に向けて、ベース基板２３（磁芯部材２４の下面）に取り付けている。この金属板２５の面２５ａは、金属板２５が本来有している反り方向で決定したり、アンテナモジュール２０の使用時に外部負荷等で発生し得る金属板２５の反り方向を基準とすることができる。

これにより、ベース基板２３に取り付けられた金属板２５に反りが生じたとしても、当該金属板２５は接地用端子３３との接触圧力が高まる方向に変形することになるので、これら金属板２５と接地用端子３３との離間が確実に防止され、両者間の安定した電気的導通が確保される。従って、本実施の形態によれば、アンテナモジュール２０に形成されたシールド構体３０は、支持プレート１５を介して接地回路へ安定して接続されるので、シールド構体３０による信号処理回路部２２のノイズ遮蔽機能を安定して得ることができる。

また、以上の実施の形態によれば、接地用端子３３が板バネやコイルバネ等の弾性材料で形成されているので、接地用端子３３が金属板２５の変形に追従可能となり、金属板２５の変形に起因する接点部の破損を回避できる。

更に、金属板２５を支持する支持プレート１５には、金属板２５を押圧支持する複数の弾性爪１５ａが設けられているので、これらの弾性爪１５ａによって、金属板２５の他方側の面２５ｂが凸側となる反りを抑えることができ、金属板２５と接地用端子３３間の安定した電気的導通を確保できる。

一方、本実施の形態においては、図３に示すように、金属板２５の一方の面（反り方向の凸側となる面）２５ａに金めっき層２７が形成されている。この金めっき層２７は、接地用端子３３との接触抵抗を低減する目的で形成される。なお、接地用端子３３の表面にも金めっき処理が施されているとなおよい。また、支持プレート１５の弾性爪１５ａとの接触抵抗を抑えるために、金属板２５の他方側の面２５ｂにも同様な金めっき層を形成してもよい。

また、金めっき層２７の形成厚によって、金属板２５の反り量の調整を行うことができる。すなわち、金属板の表面をめっき処理すると、めっき材料やめっき厚、処理条件等に応じためっき層の収縮で、当該金属板に反りが生じる。そこで、めっき材料やめっき厚を適宜調整した金属めっき層２７を金属板２５の表面２５ａに形成することによって、反り量に調整したり、あるいは図３において一点鎖線で示したように反りを矯正して金属板２５の平坦化を図ることができる。

また、図３において二点鎖線で示したように、反りの向きを反転させることも可能である。例えば、縦４２ｍｍ、横３２ｍｍ、厚さ０．１ｍｍのＳＵＳ３０４製金属板２５について、反り量が０．１５ｍｍ〜０．２ｍｍである凸側の表面２５ａに金めっき層２７を形成する場合、めっき厚を金属板の中央部で１．３μｍ〜１．４μｍ程度とすることで、金属板２５の反り方向を反転でき、かつその反り量を０．１５ｍｍ〜０．２ｍｍに調整できる。なお、この例では、金めっきの下地層としてＮｉ層が０．３μｍ形成されている。

以上のように、めっき処理を施すことで金属板２５の反り量（及び反り方向）を調整することができるので、金属板２５の反りの最適化を図ることが可能となり、また、従来使用規格外とされていたロットも使用可能となる。これにより、生産コストの低減と、資源の有効利用が図られる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、勿論、本発明はこれに限定されることなく、本発明の技術的思想に基づいて種々の変形が可能である。

例えば以上の実施の形態では、本発明に係る回路部品構成体として、アンテナモジュール２０を例に挙げて説明したが、これに限らず、回路基板と接地用端子を介して電気的に接続される金属板を備えた回路部品構成体すべてについて、本発明は適用可能である。

また、以上の実施の形態では、接点部品として、ベース基板２３側に設けた接地用端子３３を例に挙げて説明したが、これに限らず、金属板の回路基板側の面とは反対側の面に対向して当該接点部品が配置される構成であってもよい。この場合、金属板は、その反り方向の凹側となる面が回路基板側に向けて取り付けられることになる。

更に、以上の実施の形態では、金属板２５の一方の面２５ａに金属めっき層２７を形成して反りの大きさを調整するようにしたが、金属板の両方の面に金属めっき層を形成することで、反りの調整を行うことも可能である。

本発明の実施の形態によるアンテナモジュール２０を備えた携帯情報端末１１の要部断面図である。 アンテナモジュール２０の構成を示す図であり、Ａは平面図、Ｂは要部断面図である。 金属板２５の構成を説明する断面図である。 アンテナモジュールの構成の変形例を説明する図であり、Ａは平面図、Ｂは要部断面図である。 回路基板１に金属板２を貼り付けてなる回路部品構成体の概略構成と、金属板２の反りの形態を説明する断面図である。 回路基板１に接点部品４が設けられた回路部品構成体における問題点を説明する断面図である。

符号の説明

１１…携帯情報端末、１２…端末本体、１４…バッテリパック、１５…支持プレート、２０…アンテナモジュール、２１…アンテナコイル、２２…信号処理回路部、２３…ベース基板、２４…磁性板、２５…金属板、２６…コンデンサ、２７…金属めっき層、３０…シールド構体、３１…金属箔、３２…層間接続部、３３…接地用端子（接点部品）。

Claims (6)

1. 電気回路が形成された回路基板と、
   この回路基板に取り付けられた金属板と、
   この金属板に電気的に接続された接点部品とを備え、
   前記金属板は、その反り方向の凸側となる面を前記接点部品側に向けて、前記回路基板に取り付けられている
   ことを特徴とする回路部品構成体。
2. 前記接点部品は、前記回路基板側に取り付けられた接地用端子である
   ことを特徴とする請求項１に記載の回路部品構成体。
3. 前記金属板の少なくとも一方側の面には、金属めっき層が形成されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の回路部品構成体。
4. 前記回路基板は、アンテナコイルと、このアンテナコイルに電気的に接続された信号処理回路部とを有しており、
   前記金属板は、前記磁性板を介して前記回路基板に取り付けられている
   ことを特徴とする請求項１に記載の回路部品構成体。
5. 前記回路基板には、前記信号処理回路部を覆う導体層が形成されており、この導体層と前記金属板との間が接点部品で電気的に接続されている
   ことを特徴とする請求項４に記載の回路部品構成体。
6. 前記接点部品は、弾性材料で形成されている
   ことを特徴とする請求項５に記載の回路部品構成体。
   
   

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