JP2014220397A - シールド部品および電子装置 - Google Patents

Abstract

【課題】変形するプリント基板への負荷を回避しつつ、変形に対する追従性を高める。【解決手段】基板（プリント基板１２）に搭載された電子部品（１８）をシールドするシールド部品（シールドフレーム２）であって、シールド部材（４−１、４−２）と支持部材（６）を含む。シールド部材は基板に設置され、電子部品をシールドする。支持部材は、シールド部材を支持し、基板の変形に追従して変形可能な弾性を有する。これにより、シールド部材は支持部材により基板の変形に追従可能である。【選択図】図１

Description

本開示の技術は、基板上の電子部品をシールドするシールド部品および電子装置に関する。

携帯端末装置などの電子装置では、プリント基板に複数の電子部品が搭載される。無線通信部を備える携帯端末装置では、プリント基板に搭載された電子部品や電子回路から発生するノイズが回路機能に影響を与える場合がある。このようなノイズ対策としてシールドが施される。

このようなシールドに関し、プリント基板に電磁シールド板を結合することが知られている（たとえば、特許文献１）。

特開２００１−８５８８４号公報

ところで、電子装置のたとえば、携帯端末装置では、ＩＣ（Integrated Circuit）など、多数の部品が搭載されるプリント基板がメインボードの役割を果たしている。ＩＣなどの電子部品から生じるノイズが無線部の無線特性に影響する。このノイズ対策にはシールド部品が用いられる。このシールド部品にはシールドフレームやシールドキャップがある。

図１２のＡに示すように、プリント基板１００の部品搭載面にはシールドフレーム１０２が設置されている。シールドフレーム１０２は周回状であり、プリント基板１００に搭載された複数の電子部品１０４を包囲している。これらの電子部品１０４はノイズを発生し、またはそのおそれのある部品である。

シールドフレーム１０２の上面には図１２のＢに示すように、シールドキャップ１０６が被せられる。つまり、複数の電子部品１０４は、プリント基板１００と、シールドフレーム１０２と、シールドキャップ１０６とで包囲されてシールドされている。

このような携帯端末装置などの電子装置において、小型化や薄型化の要請に対してプリント基板１００に対する電子部品１０４などの実装には、高密度実装や片面実装が採用される。プリント基板１００についても薄型化されている。

プリント基板１００を薄くした場合には、部品実装後、基板自体に反りを生じ易い。このため、電子部品１０４の実装時やシールドフレーム１０２の取付け時に、プリント基板１００にシールドフレーム１０２が密着していても、プリント基板１００が反ると、シールドフレーム１０２がプリント基板１００に追従できないため、プリント基板１００から浮き上がり、プリント基板１００とシールドフレーム１０２との間に隙間１０８を生じるという課題がある。

図１３は、反り返ったプリント基板１００からシールドフレーム１０２が浮き上がった状態を示している。シールドフレーム１０２はシールド機能を果たすために板金部材で形成されている。このようなシールドフレーム１０２では、プリント基板１００の反りに追従することができない。この結果、反り返ったプリント基板１００に対し、シールドフレーム１０２が浮き上がる。このような浮き上がり状態でシールドフレーム１０２がプリント基板１００の導体に半田付けされると、隙間１０８が保持されてしまうという課題がある。

このシールドフレーム１０２の浮き上がりは、プリント基板１００およびシールドフレーム１０２の厚みを増大させることになる。このような厚みを許容する装置筐体では、装置の薄型化を阻害する。

シールドフレーム１０２の浮き上がりにより、シールドフレーム１０２とプリント基板１００との間に生じた隙間１０８はノイズ漏洩を生じ、シールド機能を害する。このような隙間１０８からのノイズ放射は、プリント基板１００に搭載された無線部の無線特性など、他の機能に影響を与え、特性劣化を引き起こすという課題がある。

また、シールドフレーム１０２に複数の切り込みを形成すれば、シールドフレーム１０２の弾性が高められる。つまり、シールドフレーム１０２の板ばね化である。このようなシールドフレーム１０２が反りの生じたプリント基板１００に半田付けなどで取り付けられると、板ばね化しているシールドフレーム１０２からプリント基板１００に常態としてばね圧が作用することになる。薄く形成されているプリント基板１００では、シールドフレーム１０２から斯かるばね圧が負荷となるので、これが基板破損などの原因になるという課題がある。

そこで、本開示の技術の目的は上記課題に鑑み、変形するプリント基板への負荷を回避しつつ、変形に対する追従性を高めることにある。

また、他の目的として、反りなどにより変形を生じるプリント基板との間の隙間を回避し、シールド機能の劣化を防止することにある。

上記目的を達成するため、本開示の技術は、基板に搭載された電子部品をシールドするシールド部品であって、シールド部材と支持部材を含む。シールド部材は基板に設置され、電子部品をシールドする。支持部材は、シールド部材を支持し、基板の変形に追従して変形可能な弾性を有する。これにより、シールド部材は支持部材により基板の変形に追従可能である。

本開示の技術によれば、次の効果が得られる。

(1) プリント基板に反りなどの変形が生じても、その変形に対してシールド部材が追従するので、プリント基板からのシールド部材の浮きや、プリント基板とシールド部材との間に隙間が発生することを抑制できる。

(2) シールド部材でシールドされた電子部品からノイズが生じても、そのノイズの漏洩を抑制し、ノイズの影響を回避できる。

そして、本発明の他の目的、特徴および利点は、添付図面および各実施の形態を参照することにより、一層明確になるであろう。

第１の実施の形態に係るシールドフレームの一例を示す斜視図である。 シールドフレームの平面および断面を示す図である。 シールドフレームおよびシールドキャップを示す分解斜視図である。 シールドキャップが被せられたシールドフレームを示す斜視図である。 シールドキャップが被せられたシールドフレームを示す平面図である。 シールドキャップを備えたシールドフレームの断面を示す図である。 プリント基板に対するシールドフレームおよびシールドキャップの追従性を示す図である。 第２の実施の形態に係るシールドキャップを備えたシールドフレームの一例を示す斜視図である。 シールドキャップを備えたシールドフレームを示す平面図である。 シールドキャップの固定を示す図である。 第３の実施の形態に係る携帯端末装置を示す図である。 従来のシールドフレームおよびプリント基板を示す図である。 プリント基板の反りによるシールドフレームの浮き上がりを示す図である。

〔第１の実施の形態〕

図１は、第１の実施の形態に係るシールドフレームの一例を示している。図１に示す構成は一例であって、斯かる構成に本開示の技術が限定されるものではない。

このシールドフレーム２は、本開示のシールド部品の一例である。このシールドフレーム２は、複数のシールド部材４−１、４−２と、単一の支持部材６を含んでいる。

各シールド部材４−１、４−２は、金属などのシールド機能が得られる導体材料で形成されている。各シールド部材４−１、４−２は固定部８と、脚部１０とを備え、その形状はたとえば、Ｌ字形である。

支持部材６はたとえば、シリコンゴムなどの弾性材料で形成され、プリント基板１２（図３）の変形に追従して変形可能な弾性を有する。この実施の形態では、長方形の板状の支持部材６が用いられる。この支持部材６には、長方形状の窓部１４が形成されている。この窓部１４は支持部材６の成形により、または打ち抜き加工により形成される。これにより、支持部材６は長辺部および短辺部を備える。

この支持部材６には長辺部側に複数のシールド部材４−１が一定の間隔で支持され、短辺部側に複数のシールド部材４−２が一定の間隔で支持されている。つまり、支持部材６の下面側から直交方向に突出した各シールド部材４−１、４−２の各脚部１０が、支持部材６と同等の面積を包囲する籠形状となっている。

この場合、各シールド部材４−１、４−２の脚部１０の高さｈは同一である。支持部材６の厚みｄに対し、高さｈは、ｄ＜ｈである。脚部１０の支持部材６の下面側からの突出長（＝ｈ−ｄ）は一例として同一であるが、異なってもよい。つまり、プリント基板１２（図３）の設置面に対応可能であればよい。

図２のＡは、シールドフレーム２の平面を示している。図２のＢは、図２のＡのIIB −IIB 線断面を示している。

この実施の形態では、支持部材６の長辺部側の幅Ｗ１に対し、短辺部側の幅Ｗ２が大きく設定されている。つまり、Ｗ２＞Ｗ１である。これにより、支持部材６の短辺部幅が強化されている。

これに対応し、シールド部材４−１の固定部８の幅Ｗ３に対し、シールド部材４−２の固定部８の幅Ｗ４が大きく設定されている（つまり、Ｗ４＞Ｗ３）。

各シールド部材４−２は、図２のＢに示すように、支持部材６の面内に埋め込まれて固定されている。各シールド部材４−１も同様である。斯かる構成は支持部材６に対するシールド部材４−１、４−２の成形たとえば、インサート成形によって形成すればよい。

各シールド部材４−１、４−２の固定部８および脚部１０の幅Ｗ５に対し、各シールド部材４−１、４−２の間には間隔Ｗ６が設定されている。これにより、各シールド部材４−１、４−２の固定部８および脚部１０は等間隔に配置されている。

図３は、プリント基板１２上のシールドフレーム２およびシールドキャップ１６を示している。

プリント基板１２の上面には複数の電子部品１８が実装されている。プリント基板１２は電子部品１８を搭載する基板の一例である。これら電子部品１８にはノイズ発生源となる部品を含んでいる。これら電子部品１８は、プリント基板１２に搭載されたシールドフレーム２により包囲されている。このシールドフレーム２の各シールド部材４−１、４−２の脚部１０がＧＮＤ導体２０にはんだ２２により接続されている。これにより、シールドフレーム２はプリント基板１２に固定されている。

シールドキャップ１６はシールド部品の一例である。シールドキャップ１６はシールドフレーム２に被せられて支持部材６の上面部を覆う。このシールドキャップ１６はシールド部材４−１、４−２と同様の導体材料で形成され、支持部材６と同様に弾性を備えている。

このシールドキャップ１６には、支持部材６の上面を覆うシールド板部２４を備え、このシールド板部２４の縁部に複数の固定片２６が形成されている。各固定片２６は、シールドフレーム２の各シールド部材４−１、４−２の脚部１０間の位置に形成されている。各固定片２６は、シールド板部２４からシールド板部２４と直交方向に折り曲げられて弾性を有する。

図４および図５は、シールドキャップ１６が被せられたシールドフレーム２を示している。

シールドキャップ１６がシールドフレーム２に被せられると、シールドフレーム２の上面部にある支持部材６の上面がシールドキャップ１６によりシールドされる。これにより、シールドフレーム２のシールド部材４−１、４−２とシールドキャップ１６によりシールド空間が形成され、プリント基板１２上の電子部品１８およびその搭載面がシールドされる。

図６のＡは、図５のVIA −VIA 線断面を示している。図６のＢは、図６のＡのVIB 部を拡大して示している。

シールドキャップ１６はシールドフレーム２の支持部材６に支持されている。シールドキャップ１６の各固定片２６には突部２８が形成されている。この突部２８は、シールドキャップ１６を形成している導体材料をたとえば、屈曲させて形成されている。この突部２８はシールドキャップ１６を支持させる支持部材６側に突出している。シールドキャップ１６を形成している導体材料は支持部材６に支持されるに必要な弾性を備えている。このため、斯かる弾性により進退可能な突部２８が支持部材６を抑えまたは食い込むことにより、支持部材６にシールドキャップ１６が固定される。この固定により、シールドキャップ１６とシールド部材４−１、４−２とが密着し且つ電気的に接続される。

このシールドキャップ１６の導体材料の厚みをｔ１、シールド部材４−１、４−２の脚部１０の厚みをｔ２とすると、ｔ１＜ｔ２の関係にある。たとえば、ｔ１＝０．１〔ｍｍ〕、ｔ２＝０．２〔ｍｍ〕である。つまり、シールドキャップ１６にはシールド部材４−１、４−２より薄い導体材料が用いられている。これにより、シールドキャップ１６には支持部材６の弾性を損なうことなく、支持部材６の弾性に対応する柔軟性を備え、変形可能である。

図７は、プリント基板１２に対するシールドフレーム２およびシールドキャップ１６の追従性を示している。

図７のＡに示すように、プリント基板１２にシールドフレーム２が取り付けられ、シールドフレーム２にはシールドキャップ１６が被せられる。シールドフレーム２の各シールド部材４−１、４−２は、プリント基板１２のＧＮＤ導体２０にはんだ２２により接続されている。つまり、シールドフレーム２はプリント基板１２と一体に固定されている。

図７のＢは、プリント基板１２に反り３０−１が生じた状態を示している。この反り３０−１はプリント基板１２が電子部品１８の搭載面側に凸に変形している。このような反り３０−１に対し、シールドフレーム２は支持部材６の弾性により追従して変形し、シールドキャップ１６の変形も同様にプリント基板１２の反り３０−１に追従している。

図７のＣは、プリント基板１２に反り３０−２が生じた状態を示している。この反り３０−２はプリント基板１２が電子部品１８の搭載面側に凹に変形している。このような反り３０−２に対し、シールドフレーム２は支持部材６の弾性により追従して変形し、シールドキャップ１６の変形も同様にプリント基板１２の反り３０−２に追従している。

支持部材６はたとえば、シリコンゴムで形成され、反り３０−１や反り３０−２に追従する弾性を有するので、プリント基板１２の反り３０−１、３０−２に追従してシールドフレーム２を変形させることができる。しかも、シールドフレーム２からプリント基板１２に負荷をかけることもない。

＜第１の実施の形態の効果＞

(1) 薄型化などでプリント基板１２に反りなどの変形が生じても、このプリント基板１２の変形にシールドフレーム２を追従させることができ、シールド効果を得ることができる。追従できないために生じる隙間１０８（図１３）を生じることがなく、プリント基板１２に対するシールド効果を維持することができる。

(2) シールドフレーム２の追従性が高められた結果、シールドフレーム２の固定によるプリント基板１２に対する負荷を小さくでき、プリント基板１２の破損などを防止することができる。

(3) シールドフレーム２とシールドキャップ１６を別部材としたので、シールドキャップ１６はシールドフレーム２と別工程で製造でき、シールドフレーム２から取外し後、再利用が可能である。つまり、シールドキャップ１６のリペア性が高められる。

〔第２の実施の形態〕

図８および図９は、第２の実施の形態に係るシールドキャップ３６を備えるシールドフレーム２を示している。

既述のシールドキャップ１６では、固定片２６が被せられる支持部材６に固定する位置に形成されている。これに対し、このシールドキャップ３６では、各固定片２６がシールド部材４−１、４−２の外面に固定する位置に形成されている。

図１０は、シールドキャップ３６の固定片２６の固定を示している。各固定片２６は、シールド部材４−１、４−２の外面に重ねられ、シールド部材４−１、４−２上に固定されている。

＜第２の実施の形態の効果＞

斯かる構成とすれば、シールドキャップ３６とシールド部材４−１、４−２との導体材料同士、つまり、金属同士の結合により強固に固定される。

また、シールドキャップ３６とシールド部材４−１、４−２との固定とともに強固な導通が図られる。これにより、両者の導電性が高められている。

〔第３の実施の形態〕

図１１は、第３の実施の形態に係る携帯端末装置を示している。この携帯端末装置４０は、本開示の電子装置の一例である。図１１において、図３と同一部分には同一符号を付してある。

この携帯端末装置４０には、既述のプリント基板１２が搭載されている。このプリント基板１２には、既述の電子部品１８や無線部４２が搭載されている。プリント基板１２にはシールドフレーム２が搭載され、このシールドフレーム２にはシールドキャップ１６（またはシールドキャップ３６）が被せられている。このシールドフレーム２およびシールドキャップ１６により、プリント基板１２に搭載されている電子部品１８がシールドされている。

無線部４２は、基地局との通信や、放送受信に用いられる。この無線部４２にはアンテナ４４が給電ライン４６により接続されている。アンテナ４４は筐体４８に固定され、筐体４８の内部に配置されている。

＜第３の実施の形態の効果＞

斯かる構成によれば、プリント基板１２に反りが生じても、シールドフレーム２およびシールドキャップ１６（またはシールドキャップ３６）が追従して変形するので、電子部品１８のシールド機能を維持することができる。

電子部品１８にノイズが生じても、このノイズによる無線部４２の無線特性への影響を回避することができる。

〔他の実施の形態〕

(1) 上記実施の形態では、電子装置として携帯端末装置４０のプリント基板１２を例示したが、これに限定されない。本開示の技術はパーソナルコンピュータ、デジタルカメラ、ゲーム機器などの各種の電子装置に適用することができる。

(2) 支持部材６は弾性部材の一例としてシリコンゴムで形成しているが、この弾性部材に導電性を備え、シールド機能を持たせてもよい。斯かる構成とすれば、シールドキャップ１６、３６の省略や縮小が可能である。

(3) 上記実施の形態では、シールド部材４−１、４−２の端部に対応するＧＮＤ導体２０を個別に設置しているが、シールド部材４−１、４−２に跨って連続的にＧＮＤ導体２０が形成されていてもよい。

以上説明したように、本開示の技術について最も好ましい実施の形態などを説明した。本開示の技術は、上記記載に限定されるものではない。特許請求の範囲に記載され、または発明を実施するための形態に開示された発明の要旨に基づき、当業者において様々な変形や変更が可能である。斯かる変形や変更が本発明の範囲に含まれることは言うまでもない。

２ シールドフレーム
４−１、４−２ シールド部材
６ 支持部材
８ 固定部
１０ 脚部
１２ プリント基板
１４ 窓部
１６、３６ シールドキャップ
１８ 電子部品
２０ ＧＮＤ導体
２２ はんだ
２４ シールド板部
２６ 固定片
２８ 突部
３０−１、３０−２ 反り
４０ 携帯端末装置
４２ 無線部
４４ アンテナ
４６ 給電ライン
４８ 筐体

Claims (4)

1. 基板に搭載された電子部品をシールドするシールド部品であって、
   前記基板に設置され、前記電子部品をシールドするシールド部材と、
   前記シールド部材を支持し、前記基板の変形に追従して変形可能な弾性を有する支持部材と、
   を備え、前記シールド部材を前記支持部材により前記基板の変形に追従可能にしたことを特徴とするシールド部品。
2. さらに、前記支持部材に被せられて前記電子部品をシールドするシールドキャップと、
   を備えることを特徴とする請求項１に記載のシールド部品。
3. 前記シールド部材は、前記基板に設置された導体に接続されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のシールド部品。
4. 基板に搭載された電子部品を備える電子装置であって、
   前記基板に設置され、前記電子部品をシールドするシールド部材と、
   前記シールド部材を支持し、前記基板の変形に追従して変形可能な弾性を有する支持部材と、
   を備え、前記シールド部材を前記支持部材により前記基板の変形に追従可能にしたことを特徴とする電子装置。

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