JP2009016381A - プリント配線板構造、部品実装方法および電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】シールドケースを高さ方向に対し高い位置精度で強固に支持できるとともに、シールドケースの内外を跨ぐ高密度配線を可能にし、かつリワークを容易にしたプリント配線板構造を提供する。
【解決手段】プリント配線板１１と、このプリント配線板１１に設けられた部品実装面１１Ａと、この部品実装面１１Ａに設けられた複数の係合溝（凹溝）１１ａと、プリント配線板１１の内層に設けられた、係合溝１１ａと連通する導体により形成された係止パターン１１ｐと、複数の固定用端子１２ａを有し該固定用端子１２ａが係合溝１１ａに係合され係止パターン１１ｐにより係止位置が規定されて上記部品実装面に実装されたシールドケース１２とを具備して構成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、シールドケースを実装したプリント配線板構造に関する。

高周波信号を扱う、例えばパーソナルコンピュータ等の電子機器に適用されるプリント配線板においては、シールドケースを実装したプリント配線板が適用される。この種、プリント配線板におけるシールドケースの実装構造として、従来では、シールドカバーと、このシールドカバーを取り外し可能に支持する台座とにより構成した２ピース構造や、プリント配線板に嵌め込み溝を形成して、この嵌め込み溝にシールドケースを嵌め込み、はんだ接合によりプリント配線板に実装する実装構造、さらには、プリント配線板上にシールドケース取付用の導体パターンを形成し、この導体パターンにシールドケースをはんだ接合する構造等が存在する。
特開平１０−３３５８８２号公報 特開平０６−２１６５６３号公報

上記した各種実装構造のうち、２ピース構造は、リワーク性に優れる反面、台座を実装する実装スペースが必要になるとともに、２ピース構造であることから経済性に問題があった。また、プリント配線板に嵌め込み溝を形成する実装構造は、シールドケース実装部分のほぼ全周に亘って嵌め込み溝を形成することから、シールドケースの内外を跨ぐ配線パターン接続が煩雑になるとともに、その配線パターンの形成領域が大幅に制限され、シールドケースの内外を跨ぐ高密度配線が困難であるという問題があった。また、プリント配線板上にシールドケース取付用の導体パターンを形成する実装構造は、プリント配線板のシールドケース取付面に該面を囲う導体パターンを形成することから、シールドケースの内外を跨ぐ配線パターン接続が煩雑になるとともに、その配線パターンの形成領域が大幅に制限され、シールドケースの内外を跨ぐ高密度配線が困難であるという問題があった。さらに、プリント配線板に嵌め込み溝を形成する実装構造、およびプリント配線板上にシールドケース取付用の導体パターンを形成する実装構造は、それぞれ、シールドケースのほぼ全周に亘ってはんだ接合される実装構造であることから、リワーク性に問題があった。またプリント配線板上にシールドケース取付用の導体パターンを形成する実装構造は、リフロー加熱、組み込み後の熱ストレス等によりプリント配線板（回路板）に反りが生じた場合、または衝撃等の機械ストレスを受けた場合に剥離し易い構造であった。

本発明は、シールドケースを実装したプリント配線板構造において、シールドケースを高さ方向に対し高い位置精度で強固に支持できるとともに、シールドケースの内外を跨ぐ高密度配線を可能にし、かつリワークを容易にしたプリント配線板構造を提供することを目的とする。

本発明は、プリント配線板と、前記プリント配線板に設けられた部品実装面と、前記部品実装面に設けられた複数の係合溝と、前記プリント配線板の内層に設けられた、前記係合溝と連通する導体により形成された係止パターンと、複数の固定用端子を具備し、前記固定用端子が前記係合溝に係合され前記係止パターンにより係止位置が規定されて前記部品実装面に実装されたシールドケースと、を具備したプリント配線板構造を特徴とする。

また、本発明は、プリント配線板の部品実装面にシールドケースを実装する部品実装方法であって、前記シールドケースの開口部に複数の固定用端子を設け、前記プリント配線板の前記部品実装面に、前記前記シールドケースの前記固定用端子が挿入される凹溝を設け、この凹溝の底部に連通して前記プリント配線板の内層に導体の係止パターンを形成して、前記シールドケースの前記固定用端子を、前記プリント配線板の前記部品実装面に設けた前記凹溝に、前記係止パターンが規定する係止位置まで挿入し、はんだ接合により前記係止パターンに導電接続して、前記シールドケースを前記プリント配線板の前記部品実装面に実装することを特徴とする。

また、本発明は、電子機器本体と、この電子機器本体に設けられた回路基板とを具備した電子機器であって、前記回路基板は、プリント配線板と、前記プリント配線板に設けられた部品実装面と、前記部品実装面に設けられた複数の係合溝と、前記プリント配線板の内層に設けられた、前記係合溝と連通する導体により形成された係止パターンと、複数の固定用端子を具備し、前記固定用端子が前記係合溝に係合され前記係止パターンにより係止位置が規定されて前記部品実装面に実装されたシールドケースと、具備して構成されていることを特徴とする。

シールドケースを高さ方向に対し高い位置精度で強固に支持できるとともに、シールドケースの内外を跨ぐ高密度配線を可能にし、かつリワークを容易にしたプリント配線板構造が提供できる。

以下図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
本発明の第１実施形態に係るプリント配線板構造を図１および図２に示す。

本発明の第１実施形態に係るプリント配線板構造は、図１および図２に示すように、プリント配線板１１と、このプリント配線板１１に設けられた部品実装面１１Ａと、この部品実装面１１Ａに設けられた複数の係合溝（凹溝）１１ａと、上記プリント配線板１１の内層に設けられた、上記係合溝１１ａと連通する導体により形成された係止パターン１１ｐと、複数の固定用端子１２ａを有し、該固定用端子１２ａが上記係合溝１１ａに係合され上記係止パターン１１ｐにより係止位置が規定されて上記部品実装面に実装されたシールドケース１２と、を具備して構成される。

上記プリント配線板１１は、例えば４乃至８層等の多層プリント配線板で構成されている。このプリント配線板１１の部品実装面１１Ａには、平面視でシールドケース１２が実装される実装面（シールドケース実装面）内に、シールドケース１２によって電磁遮蔽される複数の電子部品１３，１３，…がシールドケース実装前に予め実装されている。また、シールドケース実装面を囲むように、所定の間隔で係合溝１１ａが設けられている。この係合溝１１ａは、例えば、平面視で円形の穴内に導電メッキ１１ｈを施した不貫通ビアにより構成される。

上記プリント配線板１１の所定の内層面には、上記係合溝１１ａの穿設位置に予め所定ランド径の係止パターン１１ｐが設けられている。係止パターン１１ｐは、例えば電源供給路を形成するグランド（ＧＮＤ）パターン、若しくはひ電源（ＶＣＣ）パターン等の低インピーダンス回路を構成する回路構成要素として用いることも可能である。ここでは、各係止パターン１１ｐがそれぞれグランド（ＧＮＤ）パターンに回路接続されている。この係止パターン１１ｐに向けて部品実装面１１Ａから所定径の穴が穿設され、この穴内に導電メッキ１１ｈが施されることにより、係止パターン１１ｐに導通した係合溝１１ａが形成される。

この部品実装面１１Ａに設けられた係合溝１１ａに、シールドケース１２の固定用端子１２ａが溝底部まで挿入され、固定用端子１２ａが係合溝１１ａに、はんだ（ｓ）により、はんだ接合されることによって、シールドケース１２がプリント配線板１１の部品実装面１１Ａに実装される。

このようなシールドケースの実装構造により、プリント配線板１１の部品実装面１１Ａに実装されたシールドケース１２は、その高さ方向が係止パターン１１ｐにより位置決めされた誤差マージンを殆ど必要としない高い位置精度で部品実装面１１Ａに実装される。また、固定用端子１２ａが係合溝１１ａを介して係止パターン１１ｐに係止さることから、部品実装面１１Ａに、シールドケース１２を強固に実装でき、熱ストレスや機械ストレスに対して安定した実装状態を保つことができる。また、シールドケース実装面の面内と面外の間に、配線パターンを引き回す障害となる、導体パターン、直線状の溝等が存在しないことから、シールドケース実装面の面内と面外の間に、高密度の配線パターンを形成できる。また、シールドケース１２の固定用端子１２ａを、例えばホットエアー等で加熱することにより、シールドケース１２を部品実装面１１Ａから容易に取り外すことができ、リワーク作業を容易かつ迅速に行うことができる。

上記１実施形態に係るプリント配線板構造の部品実装工程を図３に示す。

図３に示す、工程Ｓ１において、プリント配線板１１の部品実装面１１Ａに、クリームはんだを印刷する。この工程Ｓ１では、部品実装面１１Ａのシールドケース実装面内に実装される電子部品１３，１３，…に対して、そのはんだ接合面を対象に、クリームはんだが印刷される。

工程Ｓ２において、部品実装面１１Ａに、電子部品を搭載する。この工程Ｓ２では、シールドケース実装面内に実装される電子部品１３，１３，…が所定の部品実装位置に搭載される。

工程Ｓ３において、シールドケース１２を搭載する。工程Ｓ３では、シールドケース１２に設けられた各固定用端子１２ａ，１２ａ，…が、係止パターン１１ｐ，１１ｐ，…上に設けられた係合溝１１ａ，１１ａ，…に係合して、部品実装面１１Ａのシールドケース実装面にシールドケース１２が搭載される。

工程Ｓ４において、リフロー加熱を行う。この工程Ｓ４におけるリフロー加熱では、シールドケース実装面内に搭載された電子部品１３，１３，…が、それぞれはんだ実装されるとともに、シールドケース１２に設けられた各固定用端子１２ａ，１２ａ，…が、係止パターン１１ｐ，１１ｐ，…に、それぞれはんだ実装されて、電子部品１３，１３，…を覆うシールドケース１２がプリント配線板１１の部品実装面１１Ａに実装される。

これにより、上述したように、プリント配線板１１の部品実装面１１Ａに、シールドケース１２が、係止パターン１１ｐで規定された高い位置精度で部品実装面１１Ａに実装される。また、固定用端子１２ａが係合溝１１ａを介し係止パターン１１ｐに、はんだ（ｓ）で接合されて支持されることから、シールドケース１２が部品実装面１１Ａに強固に実装される。

上記プリント配線板１１における、係止パターン１１ｐ並びに係止パターン１１ｐ上に設けられる係合溝１１ａの加工工程を図４に例示する。ここでは、係合溝（凹溝）１１ａの穴開けをレーザ加工で行う工程（ａ−ｂ１−ｃ１−ｄ１）例と、係合溝（凹溝）１１ａの穴開けをドリル加工で行う工程（ａ−ｂ２−ｃ２）例とを示している。係合溝（凹溝）１１ａの穴開けをレーザ加工で行う工程（ａ−ｂ１−ｃ１−ｄ１）では、プリント配線板１１の内層のパターン形成面に形成された係止パターン１１ｐの配置に対応して、表層上の銅箔１１ｂをエッチングにより剥離し（ａ−ｂ１）、レーザ加工で、係止パターン１１ｐ上に、表層から係止パターン１１ｐに達する穴開けを行う（ｃ１）。この穴内に導体メッキを施す（ｄ１）ことにより、係止パターン１１ｐ上に、係止パターン１１ｐに導通する不貫通ビア構造の係合溝（凹溝）１１ａを形成することができる。係合溝（凹溝）１１ａの穴開けをドリル加工で行う工程（ａ−ｂ２−ｃ２）では、プリント配線板１１の内層のパターン形成面に形成された係止パターン１１ｐの配置に対して、ドリル加工で、表層から係止パターン１１ｐに達する穴開けを行う（ａ−ｂ２）。この穴内に導体メッキを施す（ｃ２）ことにより、係止パターン１１ｐ上に、係止パターン１１ｐに導通する不貫通ビア構造の係合溝（凹溝）１１ａを形成することができる。

本発明の第２実施形態に係るプリント配線板構造を図５および図６に示す。

上記した第１実施形態が、平面視で円形の穴内に導電メッキ１１ｈを施した不貫通ビアにより構成されているのに対し、この第２実施形態では、表層から係止パターン１１ｐに達する、平面視で長円形の穴を穿設して、この穴により係合溝（凹溝）１１ａを形成している。

このような部品実装構造においても、プリント配線板１１の部品実装面１１Ａに、シールドケース１２を、係止パターン１１ｐで規定された高い位置精度で部品実装面１１Ａに実装することができる。また、固定用端子１２ａが、はんだ（ｓ）により、係止パターン１１ｐに、はんだ接合して支持されることから、熱ストレスや、機械ストレスに対して、シールドケース１２が部品実装面１１Ａに強固に実装される。また、シールドケース実装面の面内と面外の間に、配線パターンを引き回す障害となる、導体パターン、直線状の溝等が存在しないことから、シールドケース実装面の面内と面外の間に、高密度の配線パターンを形成できる。また、シールドケース１２の固定用端子１２ａを、例えばホットエアー等で加熱することにより、シールドケース１２を部品実装面１１Ａから容易に取り外すことができ、リワーク作業を容易かつ迅速に行うことができる。

なお、第１実施形態では、係合溝（凹溝）１１ａを平面視円形の穴で形成し、第２実施形態では、係合溝（凹溝）１１ａを平面視長円の穴で形成しているが、例えば平面視矩形形状、若しくは平面視Ｓ字状等、種々の穴形状で形成してもよい。

本発明の第３実施形態を図７に示す。
この第３実施形態は、上記第１実施形態により製造されたプリント配線板構造を適用して電子機器を構成している。図７は上記第１実施形態に係るプリント配線板構造をハンディタイプのポータブルコンピュータ等の小型電子機器に適用した例を示している。

図７に於いて、ポータブルコンピュータ１の本体２には、表示部筐体３がヒンジ機構を介して回動自在に設けられている。本体２には、ポインティングデバイス４、キーボード５等の操作部が設けられている。表示部筐体３には例えばＬＣＤ等の表示デバイス６が設けられている。

また本体２には、上記ポインティングデバイス４、キーボード５等の操作部および表示デバイス６を制御する制御回路を組み込んだ回路板（マザーボード）８が設けられている。この回路板８は、上記図１および図２に示した第１実施形態のプリント配線板構造を適用して実現される。

このプリント回路板８は、プリント配線板１１と、このプリント配線板１１に設けられた部品実装面１１Ａと、この部品実装面１１Ａに設けられた複数の係合溝（凹溝）１１ａと、上記プリント配線板１１の内層に設けられた、上記係合溝１１ａと連通する導体により形成された係止パターン１１ｐと、複数の固定用端子１２ａを有し、該固定用端子１２ａが上記係合溝１１ａに係合され上記係止パターン１１ｐにより係止位置が規定されて上記部品実装面に実装されたシールドケース１２と、を具備して構成される。

このプリント回路板８は、プリント配線板１１の部品実装面１１Ａに実装されたシールドケース１２が係止パターン１１ｐにより高さ方向に位置決めされていることから、高い位置精度で部品実装面１１Ａに実装される。また、固定用端子１２ａが係合溝１１ａを介して係止パターン１１ｐに係止さることから、部品実装面１１Ａに、シールドケース１２を熱ストレス、機械ストレスに対して強固に実装できる。また、シールドケース実装面の面内と面外の間に、配線パターンを引き回す障害となる、導体パターン、直線状の溝等が存在しないことから、シールドケース実装面の面内と面外の間に、高密度の配線パターンを形成できる。また、シールドケース１２の固定用端子１２ａを、例えばホットエアー等で加熱することにより、シールドケース１２を部品実装面１１Ａから容易に取り外すことができ、リワーク作業を容易かつ迅速に行うことができる。

本発明の第１実施形態に係るプリント配線板構造を示す斜視図。 上記第１実施形態に係るプリント配線板構造を示す側断面図。 上記第１実施形態に係るプリント配線板構造の部品実装工程を示す工程図。 本発明の実施形態に係る係止パターン並びに係合溝の加工工程を示す工程図。 本発明の第２実施形態に係るプリント配線板構造を示す側断面図。 上記第２実施形態に係るシールドケース実装部分の構成を示す斜視図。 本発明の第３実施形態に係る電子機器の構成を示す斜視図。

符号の説明

１…ポータブルコンピュータ、２…本体、３…表示部筐体、４…ポインティングデバイス、５…キーボード、６…表示デバイス、８…回路板（マザーボード）、１１…プリント配線板、部品実装面１１Ａ…、１１ａ…係合溝（凹溝）、１１ｈ…導電メッキ、１１ｐ…係止パターン、１２…シールドケース、１２ａ…固定用端子、１３…電子部品。

Claims (6)

1. プリント配線板と、
   前記プリント配線板に設けられた部品実装面と、
   前記部品実装面に設けられた複数の係合溝と、
   前記プリント配線板の内層に設けられた、前記係合溝と連通する導体により形成された係止パターンと、
   複数の固定用端子を具備し、前記固定用端子が前記係合溝に係合され前記係止パターンにより係止位置が規定されて前記部品実装面に実装されたシールドケースと、
   を具備したことを特徴とするプリント配線板構造。
2. 前記シールドケースの前記固定用端子は、前記係合溝内に於いて、はんだ接合により前記係止パターンに電気的に導通していることを特徴とする請求項１に記載のプリント配線板構造。
3. 前記係合溝は、平面視で円形または矩形であることを特徴とする請求項１に記載のプリント配線板構造。
4. 前記シールドケースと係止パターンは電源回路を形成することを特徴とする請求項１に記載のプリント配線板構造。
5. プリント配線板の部品実装面にシールドケースを実装する部品実装方法であって、
   前記シールドケースの開口部に複数の固定用端子を設け、
   前記プリント配線板の前記部品実装面に、前記前記シールドケースの前記固定用端子が挿入される凹溝を設け、この凹溝の底部に連通して前記プリント配線板の内層に導体の係止パターンを形成して、
   前記シールドケースの前記固定用端子を、前記プリント配線板の前記部品実装面に設けた前記凹溝に、前記係止パターンが規定する係止位置まで挿入し、はんだ接合により前記係止パターンに導電接続して、前記シールドケースを前記プリント配線板の前記部品実装面に実装することを特徴とする部品実装方法。
6. 電子機器本体と、この電子機器本体に設けられた回路基板とを具備し、
   前記回路基板は、
   プリント配線板と、
   前記プリント配線板に設けられた部品実装面と、
   前記部品実装面に設けられた複数の係合溝と、
   前記プリント配線板の内層に設けられた、前記係合溝と連通する導体により形成された係止パターンと、
   複数の固定用端子を具備し、前記固定用端子が前記係合溝に係合され前記係止パターンにより係止位置が規定されて前記部品実装面に実装されたシールドケースと、
   を具備して構成されていることを特徴とする電子機器。

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