JP2014187306A - シールド構造 - Google Patents

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Mayumi Kaneko
まゆみ 金子
Hiroshi Yamagata
博 山縣
Hidenori Motonaga
秀典 本永
Kensuke Nakanishi
賢介 中西
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Abstract

【課題】従来技術と比べ簡単な構造で電子部品に対する外部からの電磁気の影響を防止することができ、工数及び部材を削減することができるシールド構造を提供する。
【解決手段】シールド構造は、電子部品を内部に保持する筒状の導体からなるシールド部材と、絶縁体からなる筒状部分を備え、その筒状部分の内周が、応力のない状態において電子部品を保持した状態のシールド部材の外周より小さく、弾性限界において電子部品を保持した状態のシールド部材の外周より大きい弾性部材と、を含み、電子部品の外壁をシールド部材の内周面で覆い、シールド部材の外周面を筒状部分の内周面で覆い、弾性部材はシールド部材を電子部品の外壁に弾性的に押圧し、シールド部材は、接続面上において信号電極とアース電極とを取り囲むように電子部品の接続面から突出する。
【選択図】図5

Description

本発明は、電子部品に対する外部からの電磁気の影響を防止するシールド構造に関する。
エレクトレット・コンデンサ・マイクロホン(以下「ECM」ともいう)に対する外部からの電磁気の影響を防止するシールド構造として、特許文献1及び2が知られている。
図1及び図2を用いて、従来のシールド構造90の概略を説明する。図1はシールド構造90の分解斜視図を、図2はシールド構造90の断面図を示す。
シールド構造90は、基板91、二本のリード線92、ゴムホルダ93、シールドケース94及びシールドキャップ95を備える。
ゴムホルダ93は第一保持部93a、第二保持部93b及び係合部93cを備える。第一保持部93aの内径は、ECM80の外径よりも小さくなるように形成される。組立時には、ECM80を第一保持部93aに圧入する。第一保持部93aはECM80を弾性的に保持する。第二保持部93bの内径は、シールドケース94の外径よりも小さくなるように形成される。係合部93cは第一保持部93aと第二保持部93bとを接続する。組立時には、第二保持部93bの内径が、シールドケース94の外径よりも大きくなるように、弾性的に押し広げて、係合部93cをシールドケース94の溝94aの端部まで差込む。シールドキャップ95をシールドケース94に取り付ける。
さらに、一方のリード線92の一端を半田付けによりECM80の(図示しない)信号電極に接続し、他端を半田付けにより基板91の信号線用のプリント配線と接続する。同様に他方のリード線92の一端を半田付けによりECM80の(図示しない)アース電極に接続し、他端を半田付けにより基板91のアース用のプリント配線と接続する。
さらに、シールドケース94を基板91のアース用のプリント配線に半田付けにより接続し固定する。
このような構成により、シールド構造90は、ECM80に対する外部からの電磁気の影響を防止することができる。
特開平7−283853号公報 特開2002−152892号公報
しかしながら、従来技術は、ECM80とリード線92との半田付けと、リード線92と基板91の信号線用及びアース用のプリント配線との半田付けと、基板91のアース用のプリント配線とシールドケース94との半田付けが必要であり、工数が多い。また、リード線92や基板91が必要であり、部材が多い。
本発明は、従来技術と比べ簡単な構造で電子部品に対する外部からの電磁気の影響を防止することができ、工数及び部材を削減することができるシールド構造を提供することを目的とする。
上記の課題を解決するために、本発明の第一の態様によれば、シールド構造は、電子部品に対する外部からの電磁気の影響を防止する。電子部品は、その一端面に信号電極とアース電極とを備える接続面、その側面に導体からなる外壁を有するものとする。シールド構造は、電子部品を内部に保持する筒状の導体からなるシールド部材と、絶縁体からなる筒状部分を備え、その筒状部分の内周が、応力のない状態において電子部品を保持した状態のシールド部材の外周より小さく、弾性限界において電子部品を保持した状態のシールド部材の外周より大きい弾性部材と、を含み、電子部品の外壁をシールド部材の内周面で覆い、シールド部材の外周面を筒状部分の内周面で覆い、弾性部材はシールド部材を電子部品の外壁に弾性的に押圧し、シールド部材は、接続面上において信号電極とアース電極とを取り囲むように電子部品の接続面から突出する。
上記の課題を解決するために、本発明の他の態様によれば、シールド構造は、電子部品に対する外部からの電磁気の影響を防止する。電子部品は、その一端面に信号電極とアース電極とを備える接続面、その側面に導体からなる外壁を有するものとする。シールド構造は、電子部品を内部に保持する導体からなる筒状部分を備え、応力のない状態における筒状部分の内周が電子部品の外周より小さく、弾性限界における筒状部分の内周が電子部品の外周より大きい導電性弾性部材を含み、電子部品の外壁を筒状部分の内周面で覆い、導電性弾性部材は電子部品の外壁に弾性的に接触し、導電性弾性部材は、信号電極とアース電極とを取り囲むように電子部品の接続面から突出する。
本発明によれば、従来技術と比べ簡単な構造で電子部品に対する外部からの電磁気の影響を防止することができ、工数及び部材を削減することができるという効果を奏する。
従来のシールド構造の分解斜視図。 従来のシールド構造の断面図。 第一実施形態に係るシールド構造の背面図。 第一実施形態に係るシールド構造の斜視図。 第一実施形態に係るシールド構造の分解斜視図。 図3のVI−VI断面を示す斜視図。 図7Aは正面側から見た斜視図、図7Bは背面側から見た斜視図。 シールド部材を設けた場合と設けない場合のノイズ改善データを示す 第一実施形態の変形例に係る弾性部材の形状を説明するための背面側から見た斜視図。 第一実施形態の変形例に係る弾性部材の形状を説明するための正面側からみた斜視図。 図11A及び図11Bは第一実施形態の変形例に係るシールド部材の形状を説明するための図。 第二実施形態に係るシールド構造の背面図。 第二実施形態に係るシールド構造の斜視図。 第二実施形態に係るシールド構造の分解斜視図。 図12のXV-XV断面を示す斜視図
以下、本発明の実施形態について説明する。なお、以下の説明に用いる図面では、同じ機能を持つ構成部や同じ処理を行うステップには同一の符号を記し、重複説明を省略する。
<第一実施形態>
図3乃至図6を用いて第一実施形態に係るシールド構造100を説明する。図3は第一実施形態に係るシールド構造100の背面図、図4はその斜視図、図5はその分解斜視図、図6は図3のVI−VI断面を示す斜視図である。
シールド構造100は、シールド部材110及び弾性部材120を含む。シールド構造100は、電子部品に対する外部からの電磁気の影響を防止する。なお、本実施形態では、電子部品としてECM80を用いる。
<ECM80>
ECM80は、円筒状(円板状、ボタン状と言ってもよい)である(図5参照)。ECM80の一端面に信号電極とアース電極とを備える接続面80aを備える。ECM80の図示しない他端面側に振動板を備える。ECM80は、その側面(一端面及び他端面以外の面、つまり、円筒を成す曲面、周面)に導体からなる外壁80bを有する。例えば、外壁80bはアルミや洋白等の金属からなり、ECM80のシールドと機械的強度の役割を担っている。本実施形態のECM80は、単一指向性とする。なお、ECM80の他端面側(振動板を備える側)を正面とする。ECM80としては、バックエレクトレット型、フロントエレクトレット型またはリバースエレクトレット型等のコンデンサマイクロホンが考えられる。バックエレクトレット型のECM80の例を図7に示す。図7Aは正面側から見た斜視図、図7Bは背面側から見た斜視図を示す。ECM80の他端面(正面)には音をECM80の内部に取り込むための複数の音孔80cが形成されている。一端面(背面)には、アース電極80d及び信号電極80eが形成されている。接続面80aはECM80の基板のアース電極80dと信号電極80eとが形成されている面であり、外壁80bはカプセルの一部として形成される。なお、図7以外の図においては、複数の音孔80c、アース電極80d及び信号電極80eの記載を省略する。
<シールド部材110>
シールド部材110は、円筒状の導体(例えば金属板)からなり、ECM80をその内部に保持する。
シールド部材110は、接続面80a上において信号電極とアース電極とを取り囲むようにECM80の接続面80aから突出する包囲部110aを含む(図6参照)。包囲部110aの軸方向の長さは、接続面80a側からの電磁気の影響を防止するために十分な長さであればよく、信号電極やアース電極、ECM80を実装する基板の状態、接続状態等に応じて適宜設定すればよい。例えば小型電子機器(例えば、車載用ハンズフリーマイクロホンや携帯電話用マイクロホン)に対するシールド構造であれば数mm(例えば2mm)程度で、十分なシールド効果を得ることができる。
シールド部材110は、軸方向に一本の切れ目110bを有する(図5参照)。シールド部材110の成す円筒の内周(ただし、図3乃至図6から明らかなように、シールド部材110の成す円筒はその一部が切れ目110bにより欠けており、その欠けている部分を仮想的に補ったものを仮想的な内周として考える)は、応力のない状態において、その内周がECM80の外周より小さく、弾性限界において、その内周がECM80の外周より大きくなるように形成される。組立時には、まず、シールド部材110の成す円筒の内周がECM80の外周より大きくなるまで、シールド部材110の切れ目110bを弾性的に押し広げる。次に、シールド部材110の内部にECM80を挿入し、シールド部材110の端面とECM80の他端面(音孔等が形成される面)とが同一平面状に位置するように配置し、シールド部材110を復元させる。このように組立てることで、ECM80の外壁80bをシールド部材110の内周面で覆うことができ、シールド部材110がECM80の外壁に弾性的に接触し、ECM80の外壁80aとシールド部材110との導通を取ることができ、シールド効果を得ることができる。なお、シールド部材110のECM80と接触する部分を接触部110cとすると、シールド部材110は、包囲部110aと接触部110cとからなる(図6参照)。
シールド部材110は、少なくとも包囲部110aには、接続面80a側から到来する音を反射しないように複数の穴110dが形成されている(図5参照、なお、図5以外の図においては、複数の穴110dを省略する)。このような構成とすることで、単一指向性のECM80の音場への影響をなくすことができる。例えば、シールド部材110は、円筒状に形成されたパンチングメタルからなる。
さらに本実施形態では、シールド部材110とECM80のアース電極とが電気的に接続されている。例えば、導電性のカプセルを内側にかしめることで、接続面80aの外縁にまで形成されたアース電極80dとカプセルとが接触し(図7参照)、カプセルを介してシールド部材110とECM80のアース電極80dとが電気的に接続される(図6参照)。このような構成により、接続されていない場合に比べ、そのシールド効果を高めることができる。
<弾性部材120>
弾性部材120は、絶縁体からなる。例えば絶縁性ゴムであり、その他、弾性限界の大きい絶縁体であればどのような材料を用いてもよい。弾性部材120は、ECM80の振動ノイズ低減のため必要なものである。ECM80への組み込みの関係上、ECM80の側面にシールド部材110を介して弾性部材120を密着させて組み込むものである。そのため、弾性部材120は、円筒状の空間を形成する円筒状部分120aを備える形状である(図5参照)。弾性部材120の円筒状部分120aの、シールド部材110を挿入する側の端部とは反対の端部には、ECM80が反対側に飛び出さないように係合する突出部120bが形成されている。突出部120bは、円筒状部分120aの端部の円周から中心に向かって突出するように形成されている。
円筒状部分120aの内周は、応力のない状態においてECM80を保持した状態のシールド部材110の外周より小さく、弾性限界においてECM80を保持した状態のシールド部材110の外周より大きい。突出部120bの内周は、弾性限界においてECM80を保持した状態のシールド部材110の外周より小さく、音をECM80の内部に取り込むために十分な大きさとなるように形成する。
組立時には、まず、円筒状部分120aの挿入側の端部の内周がECM80を保持した状態のシールド部材110の外周より大きくなるまで、弾性部材120を放射方向に弾性的に押し広げる。次に、弾性部材120の内部にECM80を保持した状態のシールド部材110を、その端部が突出部120bに当たるまで圧入し、弾性部材120を復元させる。
このように組立てることで、シールド部材110の外周面を円筒状部分120aの内周面で覆うことができ、弾性部材120はシールド部材110をECM80の外壁に弾性的に押圧することができる。
このような構成により、弾性部材120の収縮(復元力)により、シールド部材110とECM80の外壁80aとがより確実に接触し、より確実に導通を取ることができ、シールド効果の向上を図ることができる。
<シミュレーション結果>
図8にシールド部材110を設けた場合と設けない場合のノイズ改善データを示す。■と実線はシールド部材110を設けない場合のデータを、●と破線はシールド部材110を設けた場合(つまり、シールド構造100の場合)のデータを示す。シールド部材110を設けたほうが、全帯域においてノイズが改善されていることが分かる。
<効果>
このような構成により、ECM80とシールド部材110との導通を取りながら、ECM80とシールド部材110と弾性部材120とを一体に固定することができ、シールド効果を十分に保ったまま、従来技術と比べ簡単な構造でECM80に対する外部からの電磁気の影響を防止することができ、工数及び部材を削減することができる。
従来技術では、ECM80とシールドケース94との間に絶縁体のゴムホルダ93が介在しているため、リード線92とECM80のアース電極及び基板91のアース用のプリント配線とを接続し、シールドケース94と基板91のアース用のプリント配線とを接続して、ECM80のアース電極とシールドケース94との導通を取り、シールド効果を確保していた。本実施形態では、ECM80の外壁80bと弾性部材120との間にシールド部材110を組み込むことにより、弾性部材120の収縮により、ECM80の外壁80bとシールド部材110との導通を取り、従来と同様のシールド効果を保ったまま、半田付けの工数や、リード線92や基板91等の部材を削減することができる。
<変形例>
本実施形態では、電子部品としてECMを用いているが、他の電子部品であってもよい。電子部品は、その一端面に信号電極とアース電極とを備える接続面(シールドしなければノイズを拾う)、その側面に導体からなる外壁を有するものであればよい。その外壁がシールド部材110と接触する構造であれば、本実施形態のシールド効果を得ることができる。
本実施形態では、ECM80は、単一指向性であるが、両指向性でもよい。また、無指向性であってもよい。本実施形態では、接続面80a側から到来する音を反射しないように複数の穴110dが形成されているが、無指向性の場合には、穴が形成されていなくともよい。
また、弾性部材120は、図9及び図10のような形状であってもよい。図9は背面側から見た斜視図であり、図10は正面側からみた斜視図である。弾性部材120は、円筒状部分120aを備える形状であればよく、円筒状部分120aは完全な円筒を形成せずとも、その一部が欠けていてもよい。円筒状部分120aの内周(ただし、図9及び図10から明らかなように、円筒状部分120aの成す円筒はその一部が欠けており、その欠けている部分を仮想的に補ったものを仮想的な内周として考える)は、応力のない状態においてECM80を保持した状態のシールド部材110の外周より小さく、弾性限界においてECM80を保持した状態のシールド部材110の外周より大きい。
また、シールド部材110の成す円筒の内周は、応力のない状態において、その内周がECM80の外周より大きくなるように形成され、弾性部材120により弾性的に押圧される構成としてもよい。
また、本実施形態では、半田付けをしていないが、シールド部材110と外壁80bとを直接半田付けしてもよい。この場合であっても、従来技術に比べ工数、部材を削減することができる。
なお、シールド部材110として、金属箔等を用いてもよい。この場合にも、弾性部材120によって、シールド部材110はECM80の外壁に弾性的に押圧され、シールド効果を得ることができる。なお、包囲部110aは、ECM80の外壁80bをシールド部材110の内周面で覆った後に、金属箔等で切れ目110bを覆う構成としてもよい。このような構成により、さらにシールド効果を高めることができる。また、図11Aのように、シールド部材110の金属板の端部が当接するようにしてもよいし、図11Bのように金属板の一部が二重になるように形成してもよい。
<第二実施形態>
第一実施形態と異なる部分を中心に説明する。
図12乃至図15を用いて第二実施形態に係るシールド構造200を説明する。図12は第二実施形態に係るシールド構造200の背面図、図13はその斜視図、図14はその分解斜視図、図15は図12のXV-XV断面を示す斜視図である。
シールド構造200は、導電性弾性部材230を含む。
<導電性弾性部材230>
導電性弾性部材230は、導体からなる。例えば、導電性ゴム(天然ゴム、合成ゴム等の各種ゴム原料に導電性カーボンブラックまたは金属粉末を配合したもので、本来絶縁材料であるゴムを導電体としたもの)であり、その他、弾性限界の大きい導体であればどのような材料を用いてもよい。
導電性弾性部材230は、ECM80の振動ノイズ低減のため必要なものである。ECM80への組み込みの関係上、ECM80の側面に導電性弾性部材230を密着させて組み込むものである。そのため、導電性弾性部材230は、円筒状の空間を形成する円筒状部分230aを備える形状である(図14及び図15参照)。導電性弾性部材230は、ECM80を円筒状部分230aの内部に保持する。
円筒状部分230aの内周面には、内部に保持するECM80が飛び出さないように係合する突出部230bが形成されている(図14及び図15参照)。突出部230bは、円筒状部分230aの端部の円周から中心に向かって突出するように形成されている。
円筒状部分230aの、シールド部材110を挿入する側の端部とは反対の端部には、ECM80が反対側に飛び出さないように係合する突出部230cが形成されている(図15参照)。突出部230cは、円筒状部分230aの内周面から中心に向かって突出するように形成されている。
円筒状部分230a及び突出部230bの内周は、応力のない状態においてECM80の外周より小さく、弾性限界においてECM80の外周より大きい。一方、突出部230cの内周は、弾性限界においてECM80の外周より小さい。なお、円筒状部分230aの内周は、応力のない状態においてECM80の外周より小さいため、突出部230bや突出部230cを設けなくとも、導電性弾性部材230の内部にECM80を弾性的に固定することができる。ただし、振動等により、ECM80の位置がずれる可能性があるため、突出部230bや突出部230cを設けたほうが、より確実に固定することができる。
導電性弾性部材230は、接続面80a上において信号電極とアース電極とを取り囲むようにECM80の接続面80aから突出する包囲部230dを含む(図14及び図15参照)。包囲部230aの軸方向の長さは、接続面80a側からの電磁気の影響を防止するために十分な長さであればよく、信号電極やアース電極、ECM80を実装する基板の状態、接続状態等に応じて適宜設定すればよい。
また、本実施形態では導電性弾性部材230とECM80のアース電極とが、第一実施形態の場合と同様にECM80のカプセルを介して電気的に接続されている。このような構成により、接続されていない場合に比べ、そのシールド効果を高めることができる。
また、本実施形態では、導電性弾性部材230の少なくとも包囲部230dには、第一実施形態のシールド部材110と同様に接続面80a側から到来する音を反射しないように図示しない複数の穴が形成されている。このような構成とすることで、単一指向性のECM80の音場への影響をなくすことができる。
組立時には、まず、突出部230bの内周がECM80の外周より大きくなるまで、導電性弾性部材230を放射方向に弾性的に押し広げる。次に、導電性弾性部材230の内部にECM80を、その端部が突出部230cに当たるまで圧入し、導電性弾性部材230を復元させる。このように組立てることで、ECM80の外周面を円筒状部分230aの内周面で覆うことができ、導電性弾性部材230はECM80の外壁に弾性的に接触し、ECM80の外壁80aと導電性弾性部材230との導通を取ることができ、シールド効果を得ることができる。また、このような構成により、導電性弾性部材230とECM80とを一体に固定することができる。
本実施形態では、突出部230bを設けることで、より確実にECM80を円筒状部分230aの内部に固定することができる。なお、第一実施形態のシールド部材110を内側に切り起こし、切り起こし部分とECM80を係合させることで同様の効果を得ることができる。ただし、導電性ゴム等で突出部230bを形成するほうが、加工が容易である。また、切り起こしによりシールド効果が低下する可能性がある。
<効果>
このような構成により、第一実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、部品点数を減らし、工数を削減することができる。
<その他の変形例>
本発明は上記の実施形態及び変形例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。
本発明は、筒状の一端面に信号電極とアース電極とを備える接続面、側面に導体からなる外壁を有する電子部品に利用することができる。
100,200 シールド構造
110 シールド部材
120 弾性部材
120a 円筒状部分
230 導電性弾性部材

Claims (7)

  1. 電子部品に対する外部からの電磁気の影響を防止するシールド構造であって、
    前記電子部品は、その一端面に信号電極とアース電極とを備える接続面、その側面に導体からなる外壁を有するものとし、
    前記電子部品を内部に保持する筒状の導体からなるシールド部材と、
    絶縁体からなる筒状部分を備え、その筒状部分の内周が、応力のない状態において前記電子部品を保持した状態の前記シールド部材の外周より小さく、弾性限界において前記電子部品を保持した状態の前記シールド部材の外周より大きい弾性部材と、を含み、
    前記電子部品の外壁を前記シールド部材の内周面で覆い、前記シールド部材の外周面を前記筒状部分の内周面で覆い、前記弾性部材は前記シールド部材を前記電子部品の外壁に弾性的に押圧し、
    前記シールド部材は、前記接続面上において前記信号電極と前記アース電極とを取り囲むように前記電子部品の接続面から突出する、
    シールド構造。
  2. 請求項1記載のシールド構造であって、
    前記シールド部材は、軸方向に一本の切れ目を有し、応力のない状態における内周が前記電子部品の外周より小さく、弾性限界における内周が前記電子部品の外周より大きく、前記電子部品の外壁をその内周面で覆い、前記電子部品の外壁に弾性的に接触する、
    シールド構造。
  3. 電子部品に対する外部からの電磁気の影響を防止するシールド構造であって、
    前記電子部品は、その一端面に信号電極とアース電極とを備える接続面、その側面に導体からなる外壁を有するものとし、
    前記電子部品を内部に保持する導体からなる筒状部分を備え、応力のない状態における筒状部分の内周が前記電子部品の外周より小さく、弾性限界における筒状部分の内周が前記電子部品の外周より大きい導電性弾性部材を含み、
    前記電子部品の外壁を前記筒状部分の内周面で覆い、前記導電性弾性部材は前記電子部品の外壁に弾性的に接触し、
    前記導電性弾性部材は、前記信号電極と前記アース電極とを取り囲むように前記電子部品の接続面から突出する、
    シールド構造。
  4. 請求項3記載のシールド構造であって、
    前記筒状部分の内周面には、内部に保持する前記電子部品が飛び出さないように係合する突出部が形成されている、
    シールド構造。
  5. 請求項1から請求項4の何れかに記載のシールド構造であって、
    前記シールド部材、または、前記導電性弾性部材と前記電子部品のアース電極とが電気的に接続されている、
    シールド構造。
  6. 請求項1から請求項5の何れかに記載のシールド構造であって、
    前記電子部品は他端面側に振動板を備える円筒状のエレクトレットコンデンサマイクロホンであり、
    前記弾性部材、または、前記導電性弾性部材は筒状部分は円筒状である、
    シールド構造。
  7. 請求項6記載のシールド構造であって、
    前記エレクトレットコンデンサマイクロホンは、単一指向性または両指向性であり、
    前記シールド部材、または、前記導電性弾性部材の少なくとも前記電子部品の接続面から突出する部分には、接続面側から到来する音を反射しないように複数の穴が形成されている、
    シールド構造。
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