JP2007027304A - 電子回路のシールド構造 - Google Patents

Abstract

【課題】放熱性が高く、使用されるヒートシンクの大きさに応じてサイズを変更する必要がなく、かつ、組み付け作業性およびコスト性能を向上させた電子回路のシールド構造を提供する。
【解決手段】電子部品２３が実装された回路基板の電磁波ノイズをシールドする電子回路のシールド構造１であって、上記回路基板は金属基板２１からなり、この金属基板２１がシールド構造１におけるシールド面の１面を構成していることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子部品が実装された回路基板の電磁波ノイズをシールドする電子回路のシールド構造に関する。

一般に、電磁波ノイズを輻射して他の電子部品に誤動作や機能低下を生じさせる電子回路や、逆に電磁波ノイズを受けて悪影響を受ける電子回路は、電磁波ノイズをシールドすべく、導電性金属からなるシールドケース内に配置されていることが多い。

例えば、オーディオ機器におけるデジタルアンプでは、大電流が流れる出力段においてスイッチング素子をスイッチングさせていることから、スイッチング素子からの輻射ノイズが発生し、それによって他の電子部品等の誤動作や機能の低下による音質の低下を招来するため、特にシールド対策が必要となっている。

従来のシールドケースは、枡形状のシールドケースと蓋状のシールドカバーとにより形成される箱の内部に、シールドすべき回路基板を収納した構造となっており、回路基板の配線パターンから突出した接続ピンを所定のマザー基板上の配線パターンに電気的に接続することによって、使用されている。（特許文献１参照）
特開平５−９０７７８号公報

しかしながら、従来のシールド構造では、シールドケースとシールドすべき回路基板とを組み付けてから、シールドカバーを組み付ける必要があり、作業面で大きな負担を要していた。更に、従来のシールド構造は、ケースとカバーの２部品が必要であり、それぞれに金型等のイニシャルコストが必要となって、コスト高を招いていた。

また、発熱を伴う電子回路、例えば、樹脂製の回路基板に形成された上記スイッチング素子を含む電子回路をシールドした場合、回路基板からの放熱性が低いため、その熱を放熱すべくヒートシンクを設ける必要が生じる。しかし、ヒートシンクも回路基板と共にシールドケース内に収納されることになり、その放熱効果は抑制されていた。

また、上記の場合、スイッチング素子の発熱量はオーディオ機器の出力に依存しており、当該オーディオ機器に出力の異なる複数の製品ラインアップが存在する場合は、その製品毎に最適なヒートシンクが必要となる。すなわち、製品毎にヒートシンクの大きさが異なり、それに付随してヒートシンクおよび回路基板を覆うシールドケースのサイズも異なることになる。そのため、サイズの異なる複数種のシールドケースが必要となって、イニシャルコストおよび部品管理コストの増大を招いていた。
なお、上記製品ラインアップの最高出力のものに合わせたヒートシンクを１種類製作し、それを全製品共通のヒートシンクとして採用することも出来るが、低出力のものについてはオーバースペックとなり、コストが合わないという問題が発生する。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、放熱性が高く、使用されるヒートシンクの大きさに応じてサイズを変更する必要がなく、かつ、組み付け作業性およびコスト性能を向上させた電子回路のシールド構造を提供することにある。

上記課題を解決するために本発明は、電子部品が実装された回路基板の電磁波ノイズをシールドする電子回路のシールド構造であって、前記回路基板は金属基板からなり、この金属基板が前記シールド構造におけるシールド面の１面を構成していることを特徴とする。
ここで、シールド面とは、回路基板の回路実装面を包囲する面であって、電磁波ノイズの入射および輻射をシールドする面を意味する。

上記構成において、前記シールド面は６面からなると共に箱形状に形成されており、前記金属基板によって構成されたシールド面に相対するシールド面をマザー基板の一部が構成し、かつ、他の４つのシールド面を導電性材料からなる枠形状のシールド枠が構成しているのが好ましい。

また、上記構成において、前記マザー基板の一部が構成するシールド面の略全面にＧＮＤパターンが形成されており、前記シールド枠は、当該ＧＮＤパターン、前記回路基板におけるＧＮＤパターンおよび前記金属基板における金属ベースに電気的に接続されているのが好ましい。

また、上記構成において、前記シールド枠と前記金属基板における金属ベースとの電気的な接続が、前記シールド枠の端面から突出した複数の係合片と前記金属ベースの端面とのスナップ接続によりなされているのが好ましい。
ここで、スナップ接続とは、接続にかかる部材の弾性変形を利用した、例えば嵌込み式や差込み式等の可逆的な接続形態を意味する。

また、上記構成において、前記係合片はそれぞれ、前記金属ベースとの接続面に突起部を備えているのが好ましい。

また、上記構成において、前記金属基板における金属ベースに、ヒートシンクが備え付けられていてもよい。

上記のように構成された本発明のシールド構造によれば、金属基板上に電子回路を構成し、その金属面をシールド面の１面とするため、従来その１面を構成していたシールド部材が不要となり、その部材にかかる金型等のイニシャルコストと組み付け作業の負担を低減することができる。更に、回路基板として金属基板を用いるため、樹脂製の基板を用いる従来の場合と比べ、放熱性を向上させることができる。

また、金属基板の金属ベースは外部に露出しているため、ヒートシンクをシールド構造の外部に設けることが可能となる。従って、ヒートシンクを設けた場合には更なる放熱性の向上が可能になると共に、使用するヒートシンクの大きさに応じてシールド構造のサイズを変更する必要がない。

また、シールド面を６面からなる箱形状に形成し、金属基板によって構成されたシールド面に相対するシールド面を、当該箇所のほぼ全面にＧＮＤパターンを備えたマザー基板によって構成し、かつ、他の４つのシールド面を導電性材料からなる枠形状のシールド枠によって構成した場合であって、金属基板の金属ベース、シールド枠およびマザー基板上のＧＮＤパターンをそれぞれ電気的に接続した場合、シールド面の全てがＧＮＤとなり、電磁波ノイズに対するシールド性を更に向上させることができる。

また、上記金属基板とシールド枠との電気的な接続をスナップ接続により行った場合は、その接続に半田付け等の作業が不要であるのに加え、金属ベースが半田付け不可能なアルミからなる場合であっても接続が可能となる。

以下、図面を参照して本発明の好ましい一実施形態につき説明する。
図１は、本発明にかかる電子回路のシールド構造の一例を示す正面図（Ａ）、平面図（Ｂ）および側面図（Ｃ）である。
本発明にかかるシールド構造１は主に、図１に示す如く、金属基板２１の回路実装面２２上に各種電子部品２３を実装した電子回路ユニット２と、その回路実装面２２の四方をシールドするように配置された矩形の枠形状を有するシールド枠３と、上記回路実装面２２に相対して配置され、上記電子回路ユニット２およびシールド枠３が接続されると共に、残りの一方をシールドする役割をも果たすマザー基板４とにより、構成されている。

図２は、上記電子回路ユニット２を示す正面図（Ａ）および底面図（Ｂ）であり、図３は、電子回路ユニット２における金属基板２１の構成を示す概略断面図である。
電子回路ユニット２は、図２に示す如く、配線パターン２１ｃ（詳細は不図示）をその回路実装面上に備えた金属基板２１と、その配線パターン２１ｃ上に実装された各種の電子部品２３および接続ピン２５とを備えてなるものである。

金属基板２１は、図３に示す如く、板状のアルミベース２１ａ上に、絶縁層２１ｂを介し、銅箔による配線パターン２１ｃが設けられた３層構造となっており、図２に示す如く、その各端面２１ｄには、後述するシールド枠３における係合片３３と接続するための切欠部２１ｅが複数個設けられている。

金属基板２１における配線パターン２１ｃ上には、図２に示す如く、電子部品２３が接続ピン２５と共に実装されている。この接続ピン２５を後述するマザー基板４の配線パターンに接続することにより、電子回路ユニット２はマザー基板４に実装される。そして、このマザー基板４は、例えば、オーディオ機器におけるデジタルアンプとして機能することとなる。
また、配線パターン２１ｃに含まれるＧＮＤパターンは、その外縁部に、シールド枠３と電気的に接続するためのシールド枠接続部２４を有している。

図４は、上記シールド枠３を示す概略斜視図であって、その板厚を便宜上省略して示した図である。
シールド枠３は、導電性材料からなると共に、図４に示す如く、側壁３１を４面有した矩形の枠形状に形成されており、一方の端面３２から側壁３１に沿って突出した係合片３３と、他方の端面３４から側壁３１に沿って突出した差込片３５と、端面３２から側壁３１に対して直角かつ内側に向かって突出した接続片３６とを複数個備えている。

係合片３３は、上記金属基板２１と係合するためのものであり、図５に示す如く、金属基板２１の端面２１ｄにおけるアルミベース２１ａに接触し得る位置に、くさび形の突起部３３ａを備えている。
なお、この突起部は、くさび形でなく、図７に示す突起部３３ａ’の如く、丸みを帯びた形状であってもよく、突起を有していればよい。

上記のように形成されたシールド枠３は、図１に示したように、電子回路ユニット２に対し、その回路実装面２２の四方をシールドするように組み付けられる。その際、シールド枠３における係合片３３は、図５に示したように、その突起部３３ａが金属基板２１の端面２１ｄと接触することにより、外側に反り返る。その結果、係合片３３の反力によって、金属基板２１とシールド枠３は、確実にスナップ接続される。
更に、シールド枠３における接続片３６が、図１Bに示したように、金属基板２１のＧＮＤパターンにおけるシールド枠接続部２４上に配置され、半田付けされるため、結果として、金属基板２１におけるアルミベース２１ａとＧＮＤパターン、およびシールド枠３は、それぞれ電気的に接続されていることになる。

最終的に、上記のように組み付けられ、一体となった電子回路ユニット２およびシールド枠３は、図１に示したように、シールド枠３の差込片３５および電子回路ユニット２の接続ピン２５をマザー基板４に設けられたスルーホール（不図示）に挿入し、半田付けすることにより、マザー基板４に対して組み付けられる。

マザー基板４は、通常のプリント基板と同様に配線パターン（不図示）が設けられていると共に、電子回路ユニット２における回路実装面２２に相対する面（シールド面）４１（図１）の略全域には、ＧＮＤパターン（不図示）が形成されている。この配線パターンには前述したように電子回路ユニット２における接続ピン２５が電気的に接続され、ＧＮＤパターンには、シールド枠３の差込片３５が電気的に接続される。

以上のように構成された電子回路のシールド構造１では、電子回路の基板として金属基板２１が使用されているため、従来の樹脂製基板を使用した場合と比べて放熱性が向上している。
その上、金属基板２１のアルミベース２１ａ上に、図６に示す如く、ヒートシンク５を設けることができるため、従来のように、シールド構造の内部にヒートシンクを設けなくてもよく、使用するヒートシンクの大きさに応じてシールド部材のサイズを変更する必要がない。

また、そのアルミベース２１ａをシールド面の１面とするため、シールド面を構成する部品は、金属基板２１とマザー基板４を除くと、シールド枠３の１部品のみとなる。従って、従来のシールド構造のように、シールド面を構成する部品が、電子回路の基板とマザー基板を除くとシールドケースとシールドカバーの２部品であった場合と比較して、部品点数を低減することができ、金型費等のイニシャルコストや組立作業の負担を低減することができる。

また、マザー基板４に取り付けられるまでは１面が開放された状態であるため、回路実装面２２の半田付け不具合の修正や導電性樹脂の適用等の追加作業も容易となる。

また、金属基板２１はシールド枠３と電気的に接続され、かつ、シールド枠３はマザー基板４上のＧＮＤパターンに電気的に接続されているため、回路実装面２２をシールドする６面全てがＧＮＤとなり、電磁波ノイズに対する高いシールド効果を備えることができる。

また、金属基板２１とシールド枠３との電気的な接続がスナップ接続によりなされているため、それらの接続に半田付け等の作業が不要であると共に、本実施形態のように金属基板２１の金属ベースが半田付け不可能なアルミからなる場合であっても、それらを容易に接続することができる。

本発明にかかる電子回路のシールド構造の一例を示す正面図（Ａ）、平面図（Ｂ）および側面図（Ｃ）である。 本実施形態にかかる電子回路ユニットを示す正面図（Ａ）および底面図（Ｂ）である。 本実施形態にかかる金属基板の構成を示す概略断面図である。 本実施形態にかかるシールド枠を示す概略斜視図である。 本実施形態にかかる金属基板とシールド枠との係合部を概略的に示す要部拡大正面図である。 ヒートシンクを備えた場合のシールド構造を示す正面図である。 金属基板とシールド枠との係合部に関する変形例を概略的に示す要部拡大正面図である。

符号の説明

１ シールド構造
２ 電子回路ユニット
３ シールド枠
４ マザー基板
５ ヒートシンク
２１ 金属基板
２１ａ アルミベース
２１ｂ 絶縁層
２１ｃ 配線パターン
２１ｄ 端面
２１ｅ 切欠部
２２ 回路実装面
２３ 電子部品
２４ シールド枠接続部
２５ 接続ピン
３１ 側面
３２ 端面
３３ 係合片
３３ａ 突起部
３３ａ’ 突起部
３４ 端面
３５ 差込片
３６ 接続片
４１ シールド面

Claims (6)

1. 電子部品が実装された回路基板の電磁波ノイズをシールドする電子回路のシールド構造であって、
   前記回路基板は金属基板からなり、この金属基板が前記シールド構造におけるシールド面の１面を構成していることを特徴とする電子回路のシールド構造。
2. 前記シールド面は６面からなると共に箱形状に形成されており、前記金属基板によって構成されたシールド面に相対するシールド面をマザー基板の一部が構成し、かつ、他の４つのシールド面を導電性材料からなる枠形状のシールド枠が構成していることを特徴とする請求項１に記載のシールド構造。
3. 前記マザー基板の一部が構成するシールド面の略全面にＧＮＤパターンが形成されており、前記シールド枠は、当該ＧＮＤパターン、前記回路基板におけるＧＮＤパターンおよび前記金属基板における金属ベースに電気的に接続されていることを特徴とする請求項２に記載のシールド構造。
4. 前記シールド枠と前記金属基板における金属ベースとの電気的な接続が、前記シールド枠の端面から突出した複数の係合片と前記金属ベースの端面とのスナップ接続によりなされていることを特徴とする請求項３に記載のシールド構造。
5. 前記係合片はそれぞれ、前記金属ベースとの接続面に突起部を備えていることを特徴とする請求項４に記載のシールド構造。
6. 前記金属基板における金属ベースに、ヒートシンクが備え付けられていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のシールド構造。

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