JP2010080515A

JP2010080515A - シールド部材とシールド部材を有する携帯端末

Info

Publication number: JP2010080515A
Application number: JP2008244370A
Authority: JP
Inventors: Takaaki Ishii; 孝明石井
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2008-09-24
Filing date: 2008-09-24
Publication date: 2010-04-08

Abstract

【課題】マグネシウム製シールド部材の低抵抗化を実現し、シールド性を向上させることができるようにする。
【解決手段】本発明の携帯端末においては、回路基板１と、回路基板１上に設けられた電子部品２と、回路基板１上の電子部品２を覆いつつ、電子部品２から発生する電波を遮蔽するマグネシウム製シールド部材３とを備え、このマグネシウム製シールド部材３はマグネシウムからなるマグネシウム構造物により構成され、マグネシウム製シールド部材３の表面に化成処理によって化成処理被膜４を形成するとともに、この化成処理被膜４に用いられる被膜材料よりも高い導電率を有する材料からなる導電性被膜７を、この化成処理被膜４の少なくとも一部に形成したことを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明はシールド部材とシールド部材を有する携帯端末に係り、特に、電子部品からのディジタルノイズをシールドすることができるようにしたシールド部材とシールド部材を有する携帯端末に関する。

携帯電話機などに代表される携帯端末では、液晶やＩＣ、電池などの各種の電子部品（コネクタやＩＣチップなど）から発生する不要な電波（ディジタルノイズ）が携帯端末の外部に放射されると、携帯端末に設けられたアンテナに放射電波が入ってしまい、これにより受信感度が低下し、その結果、通信品質が低下してしまう。

そこで、液晶やＩＣ、電池などの各種の電子部品から発生する不要な電波が携帯端末の外部に放射されることを防止するために、グランド（ＧＮＤ）の強化や、シールドしたりなどの対策が講じられている。なお、電子部品から発生する不要な電波（ディジタルノイズ）の携帯端末の外部への放射を防止する技術として、フレキシブルプリント基板に、十分なＧＮＤレベルが得られる技術が提案されている（例えば特許文献１参照）。

特許文献１に提案されている技術によれば、回路基板のコネクタ上に接続するフレキシブルプリント基板であって、コネクタに対する接続部の両側方にＧＮＤ用のパッド部を備え、このフレキシブルプリント基板のコネクタ接続部の両側方に設けられたＧＮＤ用パッド部と、コネクタを有する回路基板を収容するシールドケースのＧＮＤ用パッド部側方に位置する端部とに、シールドケースを収容する外ケースの内側面に設けた導電部材としての導電クッションを弾性接触させて接続する。これにより、フレキシブルプリント基板のコネクタ接続部両側方のＧＮＤ用パッド部から導電クッションを介して回路基板のシールドケースに導通させて、フレキシブルプリント基板をＧＮＤに落とすことが可能となる。

ところで、最近、携帯電話機などに代表される携帯端末では、機械的に筐体自体を丈夫にする必要性と、携帯端末に物理的な捻りが加えられた際の剛性を確保する必要性、さらには筐体自体の軽量化を図る必要性から、マグネシウム製の筐体が用いられるようになってきている。それに伴い、各種の電子部品からのディジタルノイズをシールドするためのシールド部材にも、マグネシウム製のシールド部材が用いられるようになってきている。

このマグネシウム製シールド部材は、特に以下の理由で、軽薄短小のニーズが強い携帯電話機などの携帯端末に多用されている。その理由は、マグネシウムが実用金属の中で最も軽量であること、マグネシウムがアルミニウムや一般的な樹脂と比較して強度が高いこと、マグネシウムは樹脂と比較して電磁波シールド性が高いこと、マグネシウムは樹脂と比較して熱伝導性が高いこと、マグネシウムは樹脂と比較して温度変化や経時変化に対し寸法安定性が高いこと、マグネシウムが他の金属と比較して振動吸収性が高いこと、マグネシウムが他の金属と比較して耐凹み性が高いこと、マグネシウムはリサイクル性が高くて環境負荷が小さいこと、マグネシウムは独特の質感があることなどがある。
特開２００６−５１５１号公報

しかしながら、半導体の微細化と高集積化および高性能化のために、半導体を含めた電子部品からのディジタルノイズ（ＥＭＩ（Electromagnetic Interference））は悪化の一途を辿っており、高感度の受信無線機を内蔵する携帯端末の受信感度を自らのディジタルノイズによって劣化させる「自家中毒（ＥＭＩ）問題」として広く認識されるに至っている。

一般に、金属は、大気中下よりも、電位がかかっている状況下において酸化しやすく、電気化学的な腐食（電食）が進行しやすい。筐体やシールド部材に用いられるマグネシウムはイオン化傾向が大きく、他の金属に比べても酸化しやすい。そこで、マグネシウム製の筐体やマグネシウム製シールド部材を大気による酸化や電気化学的な腐食から保護するために、マグネシウム製の筐体やマグネシウム製シールド部材に化成処理を施し、抵抗性の高い被膜をマグネシウム表面に施すようにしている。

化成処理被膜は抵抗性を有しており、マグネシウム製シールド部材と嵌合するシールド部材用導体パターンとの接触（接続）抵抗が大きくなってしまい、シールド効果は低減してしまう。そのため、マグネシウム製シールド部材は、一般に、樹脂製のシールド部材よりもシールド性は高いが、アルミニウム製シールド部材や鉄系の金属製シールド部材に比べてシールド性は低い。

そこで、化成処理被膜の低抵抗化を図り、マグネシウム製シールド部材のシールド性の改善は行われている。この化成処理被膜の低抵抗化への取り組みは、化成処理被膜を薄くしていく方向と、被膜材料の体積抵抗率を低減する方向の２つの視点から行われている。しかしながら、前者の場合、化成処理被膜を薄くすると、耐食性の劣化が起こりやすくなってしまう（電気化学的な腐食が進行しやすくなってしまう）ことから、化成処理被膜を薄くするのにも限界があり、化成処理被膜の低抵抗化にも自ずと限界がある。一方、後者の場合でも、被膜材料として主流であるリン酸マンガン系材料に代わって用いられる低体積抵抗率の材料（例えば陽極酸化処理）の効果がそれほど顕著であるとは言えず、この数年で接触抵抗測定にて従来の０．５乃至１．０Ωの抵抗値が半減する処理が登場した程度で、化成処理被膜の低抵抗化を十分に図れるようになったとまでは言えない状況である。

そのため、いずれの方向からの化成処理被膜の低抵抗化も、半導体の進歩による、半導体からのディジタルノイズ（ＥＭＩ）の悪化とシールド性強化の要求には追いつけていない。また、化成処理被膜の低抵抗化が十分になされたとしても、マグネシウム製シールド部材に施される化成処理被膜はそもそも導電率が低く、化成処理被膜の僅かな接触部にしか電流が流れないため、現段階では、マグネシウム製シールド部材のシールド性を大幅に改善するまでには至っていない。このように、化成処理被膜の低抵抗化が図られつつあるものの、「自家中毒」対策としては依然として十分な効果を得るまでには至っていないという課題があった。

勿論、マグネシウム表面にマグネシウムの電気化学的な腐食を防止する安定的なメッキが可能であれば、マグネシウム本来の金属としての物性（導電率）を発現させ、シールド性を改善することは実現可能と考えられるが、リサイクルの観点から工業的に実用化されていない。

本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、マグネシウム製シールド部材の低抵抗化を実現し、シールド性を向上させることができるシールド部材とシールド部材を有する携帯端末を提供することを目的とする。

本発明の情報処理装置は、上述した課題を解決するために、電子部品から発生する電波を遮蔽するシールド部材であって、このシールド部材はマグネシウムからなるマグネシウム構造物により構成され、シールド部材の表面に化成処理によって化成処理被膜を形成するとともに、この化成処理被膜に用いられる被膜材料よりも高い導電率を有する材料からなる導電性被膜を、この化成処理被膜の少なくとも一部に形成したことを特徴とする。

本発明の携帯端末は、上述した課題を解決するために、回路基板と、回路基板上に設けられた電子部品と、回路基板上の電子部品を覆いつつ、電子部品から発生する電波を遮蔽するシールド部材とを備え、このシールド部材はマグネシウムからなるマグネシウム構造物により構成され、シールド部材の表面に化成処理によって化成処理被膜を形成するとともに、この化成処理被膜に用いられる被膜材料よりも高い導電率を有する材料からなる導電性被膜を、この化成処理被膜の少なくとも一部に形成したことを特徴とする。

本発明によれば、マグネシウム製シールド部材の低抵抗化を実現し、シールド性を向上させることができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

図１（Ａ）および（Ｂ）は、従来のマグネシウム製シールド部材のシールド方法について説明するための説明図である。図１（Ａ）に示されるように、携帯端末に内蔵される回路基板１には、種々の電子部品（コネクタやＩＣチップなど）２が設けられており、この電子部品２をその周縁部から覆いつつ、電子部品２から発生する不要な電波（ディジタルノイズ）を遮蔽するマグネシウム製シールド部材３が回路基板１上に設けられる。このマグネシウム製シールド部材３の表面には化成処理が施されており、その表面に絶縁性の化成処理被膜４が存在する。この化成処理被膜４の厚さは例えば数μｍ（２μｍ乃至５μｍ）である。なお、このマグネシウム製シールド部材３は、マグネシウム（Ｍｇ）のみからなる構造物でもよいし、マグネシウム（Ｍｇ）以外の亜鉛（Ｚｎ）などの金属を含む合金からなる構造物で構成するようにしてもよい。

また、回路基板１には、異なる層間を接続するスルーホール５−１および５−２が設けられている。回路基板１を貫通して設けられたスルーホール５−１および５−２のマグネシウム製シールド部材３側には、例えば銅（Ｃｕ）などの金属からなるマグネシウム製シールド部材用導体パターン６−１および６−２が設けられており、マグネシウム製シールド部材３との接触により、電子部品２から発生する不要な電波（ディジタルノイズ）がシールド（遮蔽）される。

図１（Ｂ）に示されるように、マグネシウム製シールド部材３は一般的にモールドで成形することから、マグネシウム製シールド部材３の端部（すなわち、マグネシウム製シールド部材３のうちの、回路基板１上のマグネシウム製シールド部材用導体パターン６と接触する接触部）の形状は球状となる。具体的には、図１（Ｂ）の場合、マグネシウム製シールド部材３の幅は約０．６ｍｍであり、マグネシウム製シールド部材３の端部の半径は約０．３ｍｍである。このことから、マグネシウム製シールド部材用導体パターン６と接触して接触（接続）抵抗値に寄与する化成処理被膜（抵抗性被膜）４の幅は０．２ｍｍ以下となってしまう。

そのため、化成処理被膜４の低抵抗化を図ってマグネシウム製シールド部材３のシールド性の改善は行われているが、結局、たとえ化成処理被膜４の低抵抗化が実現されたとしても、マグネシウム製シールド部材３に施される化成処理被膜４はそもそも導電率が低く、化成処理被膜４の僅かな接触部（例えば図１（Ｂ）の場合、化成処理被膜４の幅が０．２ｍｍ以下の接触部分）にしか電流が流れないため、現段階では、マグネシウム製シールド部材３のシールド性を大幅に改善するまでには至っていない。

そこで、例えば図２に示されるように、マグネシウム製シールド部材３の表面に化成処理によって施された化成処理被膜（抵抗性被膜）４の上に、さらに導電性被膜７を局所的に形成し、マグネシウム製シールド部材３の端部を導電性被膜７にて覆うようにする。これにより、マグネシウム製シールド部材３と導電性被膜７との間が抵抗性の被膜である化成処理被膜４を介して低抵抗で繋がっている状態となる。

具体的には図３に示されるように、マグネシウム製シールド部材３の端部が導電性被膜（例えば亜鉛（Ｚｎ）、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）などの金属）などの金属からなる導電性被膜）７によって約２ｍｍにわたり覆われる。これにより、マグネシウム製シールド部材３の端部に形成された導電性被膜７が電流を拡散するため、接触（接続）抵抗値に寄与する抵抗性被膜の幅は、図１（Ｂ）に示される従来の幅（約０．２ｍｍ）に比べて１０倍の約２ｍｍの幅となる。マグネシウム製シールド部材３の端部の電気容量ＣはＣ＝ε×Ｓ（表面積）／ｄ（厚み）により求められるが、単純に表面積Ｓが１０倍になったと仮定すると、接触（接続）抵抗値ＺはＺ＝１／（２πｆＣ）により求められることから、接触（接続）抵抗値は１／１０となる。なお、マグネシウム製シールド部材３の端部に形成される導電性被膜７は、導電性を有する金属でありさえすればよく、マグネシウム製シールド部材３に直接銅（Ｃｕ）などの金属からなる導電性被膜７を形成するようにしてもよいし、コストを度外視して金（Ａｕ）などの金属を最も外側の表面に導電性被膜７として形成するようにしてもよい。

勿論、電子部品２から発生する不要な電波の周波数が高い場合、これらの不要な電波をシールドするマグネシウム製シールド部材３の端部の電気的な伝導性を決定する要素としては、その端部が有する抵抗値よりも電気容量の値の方がより支配的な要素となりうる。従って、図２と図３に示されるようにマグネシウム製シールド部材３に導電性被膜７を施すことで電気容量の値を大きくすることにより、マグネシウム製シールド部材３に施される化成処理被膜４自体を低抵抗化するのと同様に、マグネシウム製シールド部材３の端部の抵抗値を全体として小さくし、マグネシウム製シールド部材３の端部の電気的な導電率を向上させることができる。

これにより、マグネシウム製シールド部材３の端部での導電性を向上させることができ、マグネシウム製シールド部材３とマグネシウム製シールド部材用導体パターン６との接触によるシールド効果を向上させることができる。また、マグネシウム製シールド部材３に導電性被膜７が形成されることにより、マグネシウム製シールド部材３とマグネシウム製シールド部材用導体パターン６との間での接触を安定させることができる。なお、導電性被膜７に金（Ａｕ）を用いることで、マグネシウム製シールド部材３とマグネシウム製シールド部材用導体パターン６との接触によるシールド効果をさらに向上させることができる。また、化成処理被膜４の密着性を確保するために行われるマグネシウム表面のエッチングは、マグネシウム製シールド部材３の表面積が増加することから、マグネシウム製シールド部材３の端部の電気容量Ｃ（すなわち、マグネシウムと導電性被膜４との間の電気容量）を増加させ、シールド効果をさらに向上させることができる。

なお、図２および図３の場合、マグネシウム製シールド部材３の端部が導電性被膜７によって約２ｍｍにわたり局所的に覆われるようにしているが、マグネシウム製シールド部材３が導電性被膜７に覆われる部分をより大きくするようにして接触抵抗値をより小さくするようにしてもよい。例えば図４に示されるように、マグネシウム製シールド部材３全体に導電性被膜７を形成するようにしてもよいし、図５に示されるように、マグネシウム製シールド部材３のうちの、マグネシウム製シールド部材３の端部（接触部）と、電子部品２から放射されるディジタルノイズをシールドするのに必要な部分にのみに導電性被膜７を形成するようにしてもよい。勿論、図２と図３に示されるように、導電性被膜７をマグネシウム製シールド部材３の必要な部分だけ覆うようにしてもよく、このとき、導電性被膜７自身の導電性のみで高いシールド効果を生むことも可能であり、導電性被膜７をマグネシウム製シールド部材３の全体に形成するよりも、導電性被膜７の形成によるコストを低減することができる。

さらに、マグネシウム製シールド部材３に対して導電性被膜７を蒸着で形成することも可能であるが、この場合も全面的に一様な導電性被膜を形成することはコスト高となるので、導電性被膜７をマグネシウム製シールド部材３の必要な部分だけ覆うようにして、低コスト化を図るようにしてもよい。

また、マグネシウム製シールド部材３の端部（接触部）に導電性の塗料を塗るようにしてもよい。マグネシウム製シールド部材３の端部（接触部）は、略平面形状を有する回路基板１上に存在することから、ディッピングしてこの端部（接触部）にのみ導電性被膜７を塗装することが可能である。

なお、自家中毒（ＥＭＩ）対策としてのマグネシウム製シールド部材３を要する無線受信機から放射される電波の周波数は高いことと、導電性被膜７の厚さは実際に施される導電性被膜７の表被膜の厚さδの数分の１でも最低限のシールド効果を得ることができ、この導電性被膜７を厚くすればするほどシールド効果を得ることができることから、必要とするシールド効果の程度に応じて導電性被膜７の厚さを任意に選択することができる。なお、このとき、導電性被膜の表被膜の厚さδは、δ＝√（２／ωμσ）により求めることができる。この式の記号ω、μ、σは、それぞれ２π×周波数、透磁率、導電率を意味している。

例えば導電性被膜７として銅（Ｃｕ）を用いた場合、一般に無線受信機から放射される電波の周波数８００ＭＨｚであることから、上式を用いると導電性被膜の表被膜の厚さδは２μｍとなる。このとき、導電性被膜の表被膜の厚さδが０．４μｍであっても、最低限のシールドに必要されるシールド効果を十分に得ることができる。この導電性被膜の表被膜の厚さはメッキや蒸着で安価に実現することができる。

本発明の実施形態においては、回路基板１と、回路基板１上に設けられた電子部品２と、回路基板１上の電子部品２を覆いつつ、電子部品２から発生する電波を遮蔽するマグネシウム製シールド部材３とを備え、このマグネシウム製シールド部材３はマグネシウムからなるマグネシウム構造物により構成され、マグネシウム製シールド部材３の表面に化成処理によって化成処理被膜４を形成するとともに、この化成処理被膜４に用いられる被膜材料よりも高い導電率を有する材料からなる導電性被膜７を、この化成処理被膜４の少なくとも一部に形成することができる。

これにより、マグネシウム製シールド部材３の端部での導電性を向上させることができ、マグネシウム製シールド部材３とマグネシウム製シールド部材用導体パターン６との接触によるシールド効果を向上させることができる。また、マグネシウム製シールド部材３に導電性被膜７が形成されることにより、マグネシウム製シールド部材３とマグネシウム製シールド部材用導体パターン６との間での接触を安定させることができ、携帯端末の品質を安定させることができる。従って、高感度の受信無線機を内蔵する携帯端末の受信感度を自らのディジタルノイズによって劣化させる「自家中毒（ＥＭＩ）問題」を改善することができ、マグネシウム製シールド部材の低抵抗化を実現し、シールド性を向上させることができる。

なお、本発明は、携帯電話機以外にも、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）、パーソナルコンピュータ、携帯型ゲーム機、携帯型音楽再生機、携帯型動画再生機、その他の携帯端末にも適用することができる。

（Ａ）および（Ｂ）は、従来のマグネシウム製シールド部材のシールド方法について説明するための説明図。本発明に係るマグネシウム製シールド部材に導電性被膜を形成する形成方法を説明するための説明図。マグネシウム製シールド部材の端部に形成された導電性被膜を説明する説明図。本発明に係るマグネシウム製シールド部材に導電性被膜を形成する他の形成方法を説明するための説明図。本発明に係るマグネシウム製シールド部材に導電性被膜を形成する他の形成方法を説明するための説明図。

符号の説明

１…回路基板、２…電子部品、３…マグネシウム製シールド部材、４…化成処理被膜、５（５−１乃至５−２）…スルーホール、６（６−１乃至６−２）…マグネシウム製シールド部材用導体パターン、７…導電性被膜。

Claims

電子部品から発生する電波を遮蔽するシールド部材であって、このシールド部材はマグネシウムからなるマグネシウム構造物により構成され、シールド部材の表面に化成処理によって化成処理被膜を形成するとともに、この化成処理被膜に用いられる被膜材料よりも高い導電率を有する材料からなる導電性被膜を、この化成処理被膜の少なくとも一部に形成したことを特徴とするシールド部材。
前記導電性被膜は、前記化成処理被膜の全体に形成されたことを特徴とする請求項１に記載のシールド部材。
前記導電性被膜は、前記シールド部材に形成された化成処理被膜のうち、少なくとも、前記シールド部材と嵌合するシールド部材用導体性構造物と接触する部分に形成されたことを特徴とする請求項１に記載のシールド部材。
前記導電性被膜は、前記化成処理被膜の少なくとも一部に塗装または蒸着で形成されたことを特徴とする請求項１に記載のシールド部材。
回路基板と、
前記回路基板上に設けられた電子部品と、
前記回路基板上の前記電子部品を覆いつつ、前記電子部品から発生する電波を遮蔽するシールド部材とを備え、
このシールド部材はマグネシウムからなるマグネシウム構造物により構成され、シールド部材の表面に化成処理によって化成処理被膜を形成するとともに、この化成処理被膜に用いられる被膜材料よりも高い導電率を有する材料からなる導電性被膜を、この化成処理被膜の少なくとも一部に形成したことを特徴とする携帯端末。
前記導電性被膜は、前記化成処理被膜の全体に形成されたことを特徴とする請求項５に記載の携帯端末。
前記回路基板上には、前記シールド部材と嵌合するシールド部材用導体性構造物がさらに設けられ、前記導電性被膜は、前記シールド部材に形成された化成処理被膜のうち、少なくとも、前記シールド部材用導体性構造物と接触する部分に形成されたことを特徴とする請求項５に記載の携帯端末。
前記導電性被膜は、前記化成処理被膜の少なくとも一部に塗装または蒸着で形成されたことを特徴とする請求項５に記載の携帯端末。