JP2010205797A - 電子回路のシールド構造 - Google Patents

Abstract

【課題】外部へ放射される不要輻射の抑圧効果を大きく高めて、放射ノイズをより低減した電子回路のシールド構造を提供する。
【解決手段】回路基板１１の上部には実装部品１３が実装されている。実装部品１３は、例えば半導体集積回路であり、グランド端子１３Ｇを含む複数の端子を備えている。実装部品１３のグランド端子１３Ｇは、回路基板１１の上面のグランド電極１１ＧＵに接続されている。回路基板１１の上部には、実装部品１３が実装された領域を覆うシールドケース１４が設けられている。シールドケース１４には、実装部品１３を覆う外周部より内側に実装部品１３のグランド端子１３Ｇに導通する突起部１４Ｅを備えている。シールドケース１４の外周のフランジ部１４Ｆは回路基板１１の上面のグランド電極１１ＧＵに接続されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、基板とその基板に実装する実装部品と、基板上で実装部品をシールドするシールドケースとを備えた電子回路のシールド構造に関するものである。

従来、電子回路のシールド構造として、主要回路を内蔵するパッケージ本体と、パッケージ本体を覆うように形成された導体層を有するものとして、特許文献１が開示されている。

また、アルミニウム板にニッケルめっきを施したシールド材で、親基板と親基板上に固定される子基板を覆う蓋体を用いたシールド構造が特許文献２に開示されている。

また、電子部品を実装するグランド側とシールドケースを固定するランドとを共通化できるように、シールドケースに腕部を持せたシールドケース取り付け構造が特許文献３に開示されている。

ここで、特許文献３のシールドケース取り付け構造について図１を参照して説明する。
図１はシールドケースの取り付け部の上方から見た透視図である。プリント基板１には回路を構成するための一部品であるチップコンデンサ２と、その他各種の電子部品３が実装されている。前記チップコンデンサ２及び電子部品３を覆うようにシールドケース４がプリント基板１に取り付けられる。

チップコンデンサ２は、グランド極端子２ａ及びプラス極端子２ｂをそれぞれ有し、プリント基板１の不示図のグランドパターン上に形成された実装用ランド１ａ及びプリント基板１上の不示図の回路パターン上に形成された実装用ランド１ｂに実装され、電気的に接続されている。

チップコンデンサ２は、破線で示したシールドケース対応位置の角部内側にグランド極端子２ａが向かい合うように配置されている。シールドケース４の側面には、腕部４ａ及び４ｂが形成されていて、腕部４ａはグランド極端子２ａ面及び実装用ランド１ａに、腕部４ｂはチップコンデンサ側面にそれぞれ当接されている。シールドケース４の腕部４ａは実装用ランド１ａに半田接続されており、これによりプリント基板１のグランドパターンとの導通が図られながらプリント基板１への固定が行なわれることになり、電磁波遮蔽効果を確保される。

特開平６−１５１６４６号公報 特開平１０−３４１０９５号公報 特開２００７−３２９３２２号公報

ところが、ノイズはＩＣ等の電子部品本体からのみ放射されるのではなく、ＩＣの出力ラインや電源ラインなどからも放射される。そのため、特許文献１のようにＩＣ本体のみをシールドしても放射ノイズが低減されることは少ない。

また、特許文献２、特許文献３のように、電子部品や子基板をシールドケースで覆う一般的な構造では、基板やＩＣ等の電子部品そのものから放射されるノイズを遮蔽することはできるが、外部への不要輻射を抑制する点では不十分な場合があった。

この発明の目的は、外部へ放射される不要輻射の抑圧効果を大きく高めて、放射ノイズをより低減した電子回路のシールド構造を提供することにある。

この発明は、基板と、前記基板に実装された実装部品と、前記基板上で前記実装部品を覆うシールドケースとを備えた、電子回路のシールド構造であって、
前記シールドケースは、前記実装部品を覆う外周部より内側に、前記実装部品のグランド電位部に接続される突起部を備えたものとする。

前記構造により、シールドケースの内側に突出する突起部でシールドケース本体が実装部品のグランド電位部に接続されることになり、グランドのインピーダンスが低くなる。その結果、従来のシールドケースに比べ還流経路を短くすることができ、外部への不要輻射が低減される。

前記実装部品は前記基板に複数個実装されて、前記突起部は前記実装部品毎に備えられたものとしてもよい。このことにより、複数の実装部品を備えた電子回路についても、全体を大型化することなく外部への放射ノイズが低減される。

前記グランド電位部は、例えば前記実装部品のグランド端子が接続される前記基板上のグランド端子接続部または前記実装部品のグランド端子である。この構造により、実装部品側または基板上に特別な端子や電極を設けておく必要がなく、コストの増大が避けられる。

前記実装部品は電子部品が搭載された子基板であって、前記突起部は前記子基板上のグランド電極に接続されたものとする。この構造により、単体の電子部品に限らず、子基板にモジュール化された電子部品にも適用でき、しかも子基板が比較的大きくてもノイズの還流経路を短くでき、放射ノイズの低減効果が高まる。

この発明によれば、実装部品とグランドとの間のインピーダンスが低くなり、また、実装部品から発生されるノイズ源の還流経路が短くなる。そのため、シールドケースから外部への不要輻射（ノイズ）が抑制される。

特許文献３のシールドケース取り付け構造の例を示す図である。 第１の実施形態に係る電子機器内部の回路基板の主要部の断面図である。 図２における実装部品１３の実装部の平面図である。 図２，図３に示した電子回路のシールド構造の放射ノイズの低減効果について、従来のシールド構造と対比して示す図である。 図４（Ａ），図４（Ｂ）に示した二つの電子回路のシールド構造の放射ノイズの特性を電波暗室で測定した結果である。 第２の実施形態に係る電子機器内部の回路基板の主要部の断面図である。 第３の実施形態に係る電子機器内部の回路基板の主要部の断面図である。 第４の実施形態に係る電子機器内部の回路基板の主要部の断面図である。

《第１の実施形態》
第１の実施形態に係る電子回路のシールド構造について図２〜図５を参照して説明する。
図２は電子機器内部の回路基板の主要部の断面図である。回路基板１１の上部には、上面グランド電極１１ＧＵが形成されている。回路基板の下面には下面グランド電極１１ＧＬが形成されている。回路基板１１の上部には実装部品１３が実装されている。この実装部品１３は、例えば半導体集積回路であり、グランド端子１３Ｇを含む複数の端子を備えている。

実装部品１３のグランド端子１３Ｇは、回路基板１１の上面の上面グランド電極１１ＧＵに接続されている。回路基板１１の上部には、実装部品１３が実装された領域を覆うシールドケース１４が設けられている。シールドケース１４には、実装部品１３を覆う外周部より内側に実装部品１３のグランド端子１３Ｇに導通する突起部１４Ｅを備えている。シールドケース１４の外周のフランジ部１４Ｆは回路基板１１の上面のグランド電極１１ＧＵに接続されている。

図３は前記実装部品１３の実装部の平面図である。実装部品１３はグランド端子１３Ｇ以外に、電源端子や信号入出力端子等のその他の端子１３Ａ〜１３Ｄを備えている。回路基板１１の上面には上面グランド電極１１ＧＵが形成されている。回路基板１１の内層には配線パターン１１Ａ〜１１Ｄが形成されている。実装部品１３のグランド端子１３Ｇは回路基板１１の上面グランド電極１１ＧＵに接続され、その他の端子１３Ａ〜１３Ｄは配線パターン１１Ａ〜１１Ｄに接続されている。

図３ではシールドケース１４を破線で表している。シールドケース１４の突起部１４Ｅは実装部品１３のグランド端子１３Ｇに当接することによって電気的に接続されている。シールドケース１４のフランジ部１４Ｆは回路基板１１の上面グランド電極１１ＧＵに接続されている。

図４は、図２，図３に示した電子回路のシールド構造の放射ノイズの低減作用について、従来のシールド構造と対比して示す図である。図４（Ａ）は第１の実施形態に係るシールド構造、図４（Ｂ）は従来のシールド構造について示している。

図４（Ｂ）に示す従来構造では、実装部品１３から輻射されたノイズがシールドケース４の全体と回路基板上の上面グランド電極１１ＧＵを介して伝搬し、実装部品１３のグランド端子１３Ｇへ還流する。但し、この方向はノイズの発生源からの流れであって、電気信号の極性を考えると、シールドケース４の全体、回路基板上の上面グランド電極１１ＧＵ、及び実装部品１３のグランド端子１３Ｇの経路を高周波ノイズが流れることになる。

そのため、シールドケース４がノイズを放射するアンテナとして作用し、シールドケースから外部へノイズが放射される。

これに対して、図４（Ａ）のように、シールドケース１４の外周部より内側に形成された突起部１４Ｅが実装部品１３のグランド端子１３Ｇに導通することにより、実装部品１３から輻射されたノイズがシールドケース４の一部と突起部１４Ｅを介して流れ、実装部品１３のグランド端子１３Ｇへ還流する。したがって、グランドをノイズが還流する経路が短くなって、グランドのインピーダンスが低くなる。

このように、ノイズ源である実装部品のグランド電位部に、低インピーダンスの還流経路でノイズが戻るので、外部への不要輻射が低減される。また、還流経路が短くなるので、シールドケースのうち、外部への不要輻射に作用する範囲が狭くなり、外部への不要輻射が低減される。さらに、前記ノイズの還流経路の主要部である突起部１４Ｅはシールドケース１４内に収まっているので、突起部１４Ｅにノイズが還流することによって輻射される電磁界はシールドケース１４でシールドされて、突起部１４Ｅから輻射される電磁界がシールドケース１４より外部へノイズとして放射されることが防止できる。

図５は、図４（Ａ），図４（Ｂ）に示した二つの電子回路のシールド構造の放射ノイズの特性を電波暗室（ＣＩＳＰＲ２５）で測定した結果である。
放射ノイズ特性Ａは、図４（Ａ）に示した本発明の第１の実施形態に係る電子回路のシールド構造の放射ノイズの電界強度、放射ノイズ特性Ｂは、図４（Ｂ）に示した従来の電子回路のシールド構造の放射ノイズの電界強度である。

このように、３０〜１０００ＭＨｚの広帯域に亘って放射ノイズの電界強度が３〜４ｄＢ程度減少する効果があることが判る。

《第２の実施形態》
図６は第２の実施形態に係る電子機器内部の回路基板の主要部の断面図である。
この例では、回路基板１１に複数の実装部品１３−１，１３−２が実装されていて、シールドケース１４がこれらの複数の実装部品１３−１，１３−２を覆うように配置されている。シールドケース１４の内部には、複数の実装部品１３−１，１３−２のグランド端子１３Ｇにそれぞれ接続される複数の突起部１４Ｅを備えている。その他の構成は第１の実施形態で示した構成と同様である。

このように、実装部品のグランド端子毎に突起部を設けることにより、複数の実装部品を備えた電子回路についても、全体の大型化することなく、外部への不要輻射が低減される。

《第３の実施形態》
図７は第３の実施形態に係る電子機器内部の回路基板の主要部の断面図である。
この例では、電子部品１３−１，１３−２が搭載された子基板１５で構成されたモジュールが回路基板１１に実装されている。シールドケース１４は子基板１５を覆うように配置されている。シールドケース１４の内部には、子基板１５の上面のグランド電極１５Ｇにそれぞれ接続される複数の突起部１４Ｅを備えている。その他の構成は第１の実施形態で示した構成と同様である。

このように、単体の電子部品に限らず、子基板にモジュール化された電子部品にも適用でき、しかも子基板が比較的大きくてもノイズの還流経路を短くでき、放射ノイズの低減効果が高まる。

《第４の実施形態》
図８は第４の実施形態に係る電子機器内部の回路基板の主要部の断面図である。
この例では、回路基板１１上の上面グランド電極１１ＧＵのうち、実装部品１３のグランド端子が接続される位置の近傍に、シールドケース１４の突起部１４Ｅを導通させている。その他の構成は第１の実施形態で示した構成と同様である。

このように、シールドケースの突起部は実装部品のグランド端子に限らず、グランド端子の接続部の近傍であれば、ノイズの還流経路を短くでき、放射ノイズの低減効果が高まる。

なお、以上に示した各実施形態では、実装部品のグランド電位部にシールドケースの突起部が直接導通する例を示したが、シールドケースの突起部の先端を実装部品のグランド電位部に近接させ、その間に容量を生じさせて、高周波ノイズの還流経路を構成してもよい。

１１…回路基板
１１Ａ〜１１Ｄ…配線パターン
１１ＧＬ…下面グランド電極
１１ＧＵ…上面グランド電極
１３…実装部品
１３−１，１３−２…電子部品
１３Ａ〜１３Ｄ…その他の端子
１３Ｇ…グランド端子
１４…シールドケース
１４Ｅ…突起部
１４Ｆ…フランジ部
１５…子基板
１５Ｇ…グランド電極

Claims (4)

1. 基板と、前記基板に実装された実装部品と、前記基板上で前記実装部品を覆うシールドケースとを備えた、電子回路のシールド構造であって、
   前記シールドケースは、前記実装部品を覆う外周部より内側に、前記実装部品のグランド電位部に接続される突起部を備えた電子回路のシールド構造。
2. 前記実装部品は前記基板に複数個実装されていて、前記突起部は前記実装部品毎に備えられた、請求項１に記載の、電子回路のシールド構造。
3. 前記グランド電位部は、前記実装部品のグランド端子が接続される前記基板上のグランド端子接続部である、または前記実装部品のグランド端子である、請求項１または２に記載の、電子回路のシールド構造。
4. 前記実装部品は電子部品が搭載された子基板であって、前記突起部は前記子基板上のグランド電極に接続された、請求項１、２または３に記載の、電子回路のシールド構造。

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