JP2019057593A - 電子回路モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】電磁波に対する遮蔽性を向上さた、電子回路モジュールを提供する。
【解決手段】電子回路モジュール１００は、上面に電子部品２が実装された回路基板１と、電子部品を覆うように回路基板に取り付けられた金属カバー３とを備える。回路基板は、基板の内部に広がる接地電極１１を有し、金属カバーは、４つの辺３１１と４つの角部３１２とを有し、回路基板の上面と対向する略矩形形状の天板部３１と、天板部の４つの辺から下方に延出する側板部３２と、天板部の４つの角部の下側に設けられて回路基板の上面と当接する脚部３３とを有する。側板部は、少なくとも接地電極と同じ高さ位置まで延びて、回路基板の側面の少なくとも上端部側を覆っている。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子回路モジュールに関する。

従来、上面（表面）に電子部品が実装された回路基板と、当該電子部品を覆うように回路基板に取り付けられた金属カバーと、を備えた電子回路モジュールが知られている。金属カバーは、電子部品の保護と電磁波の遮蔽とを目的として取り付けられている。

このような電子回路モジュールとして、金属カバーが、略矩形形状の天板部（天板）と、天板部の４つの辺から回路基板の上面に向かって下方に延びる側板部（側板）と、天板部の４つの角部（コーナー部）から下方に延びる脚部（取り付け脚）と、を備えたものが特許文献１等で提案されている。当該電子回路モジュールでは、各脚部を回路基板の上面に半田付けすることにより、カバーが回路基板に固定される。

特開２０１４−０３３０２５号公報

しかしながら、上記従来の電子回路モジュールでは、電子部品で発生した電磁波が、側板部の下端部と回路基板の上面との間の隙間から外部に漏えいしたり、回路基板の内部を経由して回路基板の側面から外部に漏えいしたりする可能性があり、電磁波の遮蔽対策としては十分とはいえなかった。このような課題は、使用する電気信号の周波数が高く（例えば数ＧＨｚかそれ以上に）なる程重要となる。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、電磁波に対する遮蔽性を向上させることを目的とする。

一実施形態に係る電子回路モジュールは、上面に電子部品が実装された回路基板と、前記電子部品を覆うように前記回路基板に取り付けられた金属カバーと、を備えた電子回路モジュールであって、前記回路基板は、当該回路基板の上面と対向するように当該回路基板の内部に広がる接地電極を有し、前記金属カバーは、４つの辺と４つの角部とを有し、前記回路基板の上面と対向する略矩形形状の天板部と、前記天板部の４つの辺から下方に延出する側板部と、前記天板部の４つの角部の下側に設けられて前記回路基板の上面と当接する脚部と、を有し、前記側板部は、少なくとも前記接地電極と同じ高さ位置まで延びて、前記回路基板の側面の少なくとも上端部側を覆っている。

本発明の各実施形態によれば、電磁波に対する遮蔽性を向上させることができる。

電子回路モジュールの一例を示す斜視図。 図１の電子回路モジュールのＡ−Ａ線断面図。 図１の電子回路モジュールの部分拡大図。 電子回路モジュールの製造方法の一例を示すフローチャート。 電子回路モジュールの第１の変形例を示す側面図。 電子回路モジュールの第２の変形例を示す部分拡大図。 電子回路モジュールの第３の変形例を示す断面図。

以下、本発明の各実施形態について、添付の図面を参照しながら説明する。なお、各実施形態に係る明細書及び図面の記載に関して、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重畳した説明を省略する。また、以下の説明では、発明の構造を判り易くするために、回路基板及びカバーの上下方向については、回路基板の表面を上に向けた状態を基準とし、各側板部の左右方向については、各側板部を正面に向けて手前側から見た状態を基準として説明を進めるが、本発明に係る電子回路モジュールの使用時の方向を限定するものではない。すなわち、本発明に係る電子回路モジュールを傾けて使用したり、上下逆の状態で使用したり、各図に示す位置から回転させた状態で使用したりしても構わない。

一実施形態に係る電子回路モジュール１００について、図１〜図７を参照して説明する。本実施形態に係る電子回路モジュール１００は、センサモジュールや通信モジュールなどの、電子部品を備えた任意のモジュールに適用できる。

まず、電子回路モジュール１００の構成について説明する。図１は、電子回路モジュール１００の一例を示す斜視図である。図２は、図１の電子回路モジュール１００のＡ−Ａ線断面図である。図３は、図１の電子回路モジュールの部分拡大図である。電子回路モジュール１００は、回路基板１と、電子部品２と、金属カバー３と、を備える。

回路基板１は、上面（表面）と下面（裏面）と４つの側面とを有する平面視で略矩形形状の樹脂製のプリント基板である。回路基板１の上面は実装面となっており、回路基板１の上面には、図示しない配線パターンが形成され、電子部品２が実装される。また、回路基板１は、接地電極１１と、４つの孔部１２と、を有する。

接地電極１１は、図２に示すように、回路基板１の上面と対向するように回路基板１の内部に広がる電極であり、回路基板１の上面と平行な層状に設けられる。接地電極１１は、回路基板１の上面に設けられた配線パターンや電子部品２を接地するための電極であり、電磁波を遮蔽するための電極でもある。図２の例では、回路基板１の内部に接地電極１１が１つ設けられているが、接地電極１１とは別の接地電極が、回路基板１の内部や下面に設けられてもよい。いずれの場合も、接地電極１１によって回路基板１の上端部側から下方への電磁波の漏えいを抑制することができる。また、接地電極１１は、図２の例のように、少なくとも一部が回路基板１の側面から露出するのが好ましい。これにより、回路基板１の側面から露出した接地電極１１と、後述する側板部３２と、を電気的に接続することが可能となる。

なお、接地電極１１の形成方法としては、多層基板の内層電極として形成する方法が一般的であるが、それ以外の方法を用いて形成しても構わない。また、接地電極１１を多層基板の内層電極として形成する場合、接地電極１１は回路基板１の内層全体に広がっていることが望ましいが、接地電極１１の無い部分があっても構わない。例えば、接地電極１１に切り欠き部や開口部等が設けられていても構わない。

孔部１２は、図１に示すように、回路基板１の上面の四隅に設けられた凹部又は貫通孔である。各孔部１２は、後述する脚部３３の突起部３５とそれぞれ対応する位置に設けられる。孔部１２の平面視形状は、円形や楕円形など、任意の形状で有り得る。また、孔部１２の内壁は金属膜で覆われていることが好ましい。

電子部品２は、電子回路モジュール１００の用途に応じた任意の種類の電子部品であり、回路基板１の上面に実装される。図１の例では、電子部品２が１つのＩＣ（Integrated Circuit）である場合を想定しているが、電子部品２は、複数のＩＣを含んでもよいし、１つ又は複数のディスクリート部品（センサ、容量素子、抵抗素子、及びコイルなど）を含んでもよい。電子部品２は、図２に示すように、回路基板１に設けられたビア２１（電極）等を介して、回路基板１の下面に設けられた端子電極２２に電気的に接続される。

金属カバー３は、電子部品２を覆うように回路基板１の上面に取り付けられる。金属カバー３は、例えば、１枚の金属板を所定の形状に切り出し、屈曲させることにより形成される。これにより、金属カバー３を容易に形成することができるが、それ以外の方法によって金属カバー３を形成しても構わない。金属カバー３は、天板部３１と、４つの側板部３２と、４つの脚部３３と、を有する。

天板部３１は、図１に示すように、４つの辺３１１と、４つの角部３１２と、を有し、回路基板１の上面と対向する平面視で略矩形形状の部分であり、電子部品２の上方を覆っている。図１の例では、天板部３１は、回路基板１と略同一の平面視形状となっているが、回路基板１と異なる平面視形状の部分を有していても構わない。天板部３１の４つの辺３１１は、矩形形状の４つの辺にそれぞれ対応し、天板部３１の４つの角部３１２は、矩形形状の４つの角にそれぞれ対応している。

４つの側板部３２は、それぞれ天板部３１の各辺３１１から下方に延出する略矩形形状の部分である。図２の例では、側板部３２は、天板部３１の各辺３１１から接地電極１１の下面より下方まで延びているが、天板部３１の各辺３１１から少なくとも接地電極１１の上面と同じ高さ位置まで下方に延びて、回路基板１の側面の少なくとも上端部側を覆っていればよい。以下、「接地電極１１の上面と同じ高さ位置」のことを、「接地電極１１と同じ高さ位置」と略称する。このような構成により、側板部３２の下端部と回路基板１の上面との間に隙間ができるのを防止でき、電子部品２で発生した電磁波の側方（回路基板１の上面と平行な方向）への漏えいを抑制することができる。また、電子部品２で発生した電磁波が回路基板１の内部を経由して、回路基板１の側面の上端部側から漏えいするのを抑制することもできる。なお、各側板部３２が下方に延びる長さは、それぞれ同一であってもよいし、異なってもよい。また、各側板部３２は、回路基板１の側面と接触していてもよいし、回路基板１の側面から離間していてもよい。側板部３２の外周が回路基板１の外周より大きくなるように金属カバー３を形成することにより、金属カバー３を回路基板１に容易に取り付けることができる。

４つの脚部３３は、それぞれ天板部３１の各角部３１２の下側に設けられて回路基板１の上面と当接する部分である。図３の例では、脚部３３は、天板部３１の角部３１２から下方に延出して下端部が回路基板１の上面と当接する延出部３４と、延出部３４の下端部から下方に突出する突起部３５と、を有する。延出部３４の下端部が回路基板１の上面と当接することにより、回路基板１に対する金属カバー３の高さ位置が決定される。このような構成により、側板部３２が少なくとも接地電極１１と同じ高さ位置まで延びるように、回路基板１に対する金属カバー３の高さ位置を精度よく位置決めできる。

なお、前述した回路基板１の孔部１２は、脚部３３の突起部３５と対応する位置にそれぞれ設けられている。そして、各突起部３５は、それぞれ対応する孔部１２に挿入されて孔部１２と嵌合するようになっている。すなわち、突起部３５は、孔部１２の内壁から押圧された状態で挿入される。図３の例では、突起部３５は、孔部１２の開口径以上の直径を有する略円形であるが、突起部３５の形状はこれに限られない。例えば、突起部３５の孔部１２への挿入性を高めるために、突起部３５の一方の側端部だけを膨らませた形状とするケースもあり得る。いずれの場合も、突起部３５は、対応する孔部１２と嵌合可能な形状に形成される。各突起部３５を各孔部１２と嵌合させることにより、金属カバー３の側方への位置ずれを抑制できるようになり、また、半田付け前の金属カバー３を回路基板１に対して仮止めできるようになる。そして、突起部３５は、孔部１２と嵌合した状態で、回路基板１に対して半田付けされる。これにより、金属カバー３が回路基板１に対して固定されると共に、金属カバー３が回路基板１の図示しない配線パターン等を介して接地される。金属カバー３が接地されることにより、電磁波に対する金属カバー３の遮蔽性を向上させることができる。

次に、電子回路モジュール１００の製造方法について説明する。図４は、電子回路モジュール１００の製造方法の一例を示すフローチャートである。

まず、製造者は、基板上にパターンをプリントすることにより、回路基板１を形成する（ステップＳ１０１）。回路基板１は、既存の任意の方法で形成できる。この際、製造者は、１つの集合基板に複数の回路基板１が形成された状態まで、回路基板１の外形を加工するのが好ましい。

次に、製造者は、回路基板１の上面に電子部品２を実装する（ステップＳ１０２）。製造者は、例えば、回路基板１の各ランドに半田ペーストを塗布し、当該半田ペースト上に電子部品２を配置し、リフロー炉により半田ペーストを溶融させて半田付けを行う。なお、電子部品２の実装方法は、これに限られない。

続いて、製造者は、金属カバー３を回路基板１に固定する（ステップＳ１０３）。具体的には、製造者は、金属カバー３の各延出部３４の下端部が回路基板１の上面に接触するまで、各突起部３５を対応する各孔部１２に挿入し、各突起部３５を各孔部１２に嵌合させ、突起部３５を孔部１２に対して半田付けする。

その後、製造者は、集合基板を切断して回路基板１を集合基板から分離し、各回路基板１を分割する（ステップＳ１０４）。これにより、電子回路モジュール１００の製造が完了する。

なお、図４の例では、最後に回路基板１を分離及び分割する場合を想定しているが、回路基板１は、ステップＳ１０１において、分離及び分割されていてもよい。また、電子回路モジュール１００の製造工程には、基板の切断工程、ビアの形成工程、ソルダーレジスト工程、表面処理工程、マーキング工程、電気チェック工程などが含まれてもよい。また、図４の例では、製造者が電子回路モジュール１００を製造する場合を想定したが、電子回路モジュール１００は、産業用機械により自動的に製造されてもよい。

以上説明した通り、本実施形態によれば、側板部３２が少なくとも接地電極１１と同じ高さ位置まで延びることにより、側板部３２の下端部と回路基板１の上面との間に隙間ができるのを防止でき、電子部品２で発生した電磁波の側方への漏えいを抑制することができる。また、電子部品２で発生した電磁波が回路基板１の内部を経由して、回路基板１の側面の上端部側から漏えいするのを抑制することもできる。しかも、回路基板１の上端部側から下端部側への電磁波の漏えいを接地電極１１によって抑制することができる。また、同様の原理により、外部から電子回路モジュール１００への電磁波の侵入を抑制することもできる。したがって、本実施形態によれば、従来の電子回路モジュールに比べて、電磁波に対する遮蔽性を向上させることができる。

また、本実施形態によれば、延出部３４の下端部を回路基板１の上面と当接させることにより、接地電極１１に対する側板部３２の高さ位置の精度を高め易くなり、電磁波に対する遮蔽性の向上という効果を得易くなる。

また、本実施形態では、脚部３３の突起部３５を回路基板１の孔部１２と嵌合させて、金属カバー３の側方への位置ずれを抑制することができるが、嵌合時に金属カバー３に加わる応力の偏り等が原因となって、金属カバー３の天板部３１が変形し易くなる。そのため、仮に側板部３２が接地電極１１と同じ高さ位置まで延びておらず、回路基板１の上面に載置されるような構造であった場合には、天板部３１の変形に伴って側板部３２の下端部と回路基板１の上面との間に隙間ができ易くなる。それに対して、本実施形態によれば、側板部３２が少なくとも接地電極１１と同じ高さ位置まで延びており、側板部３２の下端部と回路基板１の上面との間に隙間ができるのを防止できるので、電磁波に対する遮蔽性の向上という効果は、脚部３３の突起部３５を回路基板１の孔部１２と嵌合させるような構造において特に顕著になる。

ここで、図５は、電子回路モジュール１００の第１の変形例を示す側面図である。図５の例では、接地電極１１の一部が回路基板１の側面から露出しており、側板部３２は、接地電極１１の露出位置と対応するように設けられたスリット３２１を有する。図５の例では、側板部３２は、１つのスリット３２１を有するが、複数のスリット３２１を有してもよい。

このような構成により、スリット３２１を介して、側板部３２と、回路基板１の側面から露出した接地電極１１と、を半田付けし、接地電極１１と側板部３２とを電気的に接続することができる。これにより、金属カバー３の接地がより確実になり、電磁波に対する金属カバー３の遮蔽性を更に向上させることができる。

図６は、電子回路モジュール１００の第２の変形例を示す部分拡大図である。図６の例では、各角部３１２の下方に、それぞれ脚部３３Ａ，３３Ｂが設けられる。

脚部３３Ａは、角部３１２の左側に隣接する側板部３２の右端から右方に延びると共に、下端部が回路基板１の上面と当接する延出部３４Ａと、延出部３４Ａの下端部から下方に突出する突起部３５Ａと、延出部３４Ａの上端部から上方に延びる支持部３６Ａと、を有する。支持部３６Ａは、金属カバー３を回路基板１に固定した際に、角部３１２の下面と当接し、天板部３１を下方から支持する。

脚部３３Ｂは、角部３１２の右側に隣接する側板部３２の左端から左方に延びると共に、下端部が回路基板１の上面と当接する延出部３４Ｂと、延出部３４Ｂの下端部から下方に突出する突起部３５Ａと、延出部３４Ｂの上端部から上方に延びる支持部３６Ｂと、を有する。支持部３６Ｂは、金属カバー３を回路基板１に固定した際に、角部３１２の下面と当接し、天板部３１を下方から支持する。

このような構成によれば、延出部３４Ａ，３４Ｂの下端部を回路基板１の上面と当接させることにより、回路基板１に対する側板部３２の高さ位置の精度を高め易くなり、電磁波に対する遮蔽性の向上という効果を得易くなる。また、支持部３６Ａ，３６Ｂにより天板部３１を支持することによって、天板部３１の変形を抑制できる。このような天板部３１の変形が小さい構造であっても、回路基板１の側面からの電磁波の漏えいを抑制することにより、電磁波に対する遮蔽性を向上することができる。しかも、天板部３１の変形を抑制できるので、接地電極１１に対する側板部３２の高さ位置の精度を高め易くなり、電磁波に対する遮蔽性の向上という効果を得易くなる。

また、図６の例では、側板部３２の下端部が回路基板１の外側に広がっている。側板部３２の下端部は、回路基板１の側面から離れる方向に屈曲していてもよしい、図６の例のように、回路基板１の側面から離れる方向に湾曲していてもよい。このような構成により、金属カバー３の突起部３５を回路基板１の孔部１２に挿入する際に、側板部３２の下端部が回路基板１の上面に衝突しにくくなるため、突起部３５を孔部１２に容易に挿入することができる。

図７は、電子回路モジュール１００の第３の変形例を示すＡ−Ａ線断面図である。図７の例では、回路基板１は、段差形状を有する。より詳細には、回路基板１の外周部には、回路基板１の上面（実装面）よりも低い位置に上面（段差面）を有する段差部１３が設けられている。また、接地電極１１は、段差部１３の上面とほぼ同じ高さ位置に設けられており、接地電極１１の一部が段差部１３の上面から露出している。また、金属カバー３は、側板部３２が段差部の上に載置されると共に、段差部１３の上面から露出した接地電極１１と当接するようになっている。このような構成により、接地電極１１と側板部３２とを半田付けすることなく、接地電極１１と側板部３２とを電気的に接続し、電磁波に対する金属カバー３の遮蔽性を更に向上させることができる。

なお、上記実施形態に挙げた構成等に、その他の要素との組み合わせなど、ここで示した構成に本発明が限定されるものではない。これらの点に関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更可能であり、その応用形態に応じて適切に定めることができる。

１：回路基板
２：電子部品
３：金属カバー
１１：接地電極
１２：孔部
１３：段差部
２１：ビア
２２：端子電極
３１：天板部
３２：側板部
３３，３３Ａ，３３Ｂ：脚部
３４，３４Ａ，３４Ｂ：延出部
３５，３５Ａ，３５Ｂ：突起部
３６Ａ，３６Ｂ：支持部
１００：電子回路モジュール
３１１：辺
３１２：角部
３２１：スリット

Claims (7)

1. 上面に電子部品が実装された回路基板と、
   前記電子部品を覆うように前記回路基板に取り付けられた金属カバーと、
   を備えた電子回路モジュールであって、
   前記回路基板は、
   当該回路基板の上面と対向するように当該回路基板の内部に広がる接地電極を有し、
   前記金属カバーは、
   ４つの辺と４つの角部とを有し、前記回路基板の上面と対向する略矩形形状の天板部と、
   前記天板部の４つの辺から下方に延出する側板部と、
   前記天板部の４つの角部の下側に設けられて前記回路基板の上面と当接する脚部と、
   を有し、
   前記側板部は、少なくとも前記接地電極と同じ高さ位置まで延びて、前記回路基板の側面の少なくとも上端部側を覆っている電子回路モジュール。
2. 前記回路基板の上面には、前記脚部と対応する位置に孔部が設けられ、
   前記脚部は、
   前記天板部の角部から下方に延出して下端部が前記回路基板の上面と当接する延出部と、
   前記延出部の下端部から下方に突出して前記孔部と嵌合する突起部と、
   を有する
   請求項１に記載の電子回路モジュール。
3. 前記回路基板の上面には、前記脚部と対応する位置に孔部が設けられ、
   前記脚部は、
   前記側板部から前記天板部の下側に延出して下端部が前記回路基板の上面と当接する延出部と、
   前記延出部の下端部から下方に突出して前記孔部と嵌合する突起部と、
   を有する
   請求項１に記載の電子回路モジュール。
4. 前記側板部の下端部は、前記回路基板の外側に広がっている
   請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の電子回路モジュール。
5. 前記接地電極は、少なくとも一部が前記回路基板の外部に露出し、
   前記側板部は、前記接地電極の露出位置において前記接地電極と電気的に接続されている
   請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の電子回路モジュール。
6. 前記接地電極は、少なくとも一部が前記回路基板の側面から露出し、
   前記側板部は、前記接地電極の露出位置と対応する位置に設けられたスリットを有し、当該スリットを介して前記接地電極と半田付けされている
   請求項５に記載の電子回路モジュール。
7. 前記回路基板の外周部には、当該回路基板の上面よりも低い位置に上面を有する段差部が設けられ、
   前記接地電極は、少なくとも一部が前記段差部の上面から露出し、
   前記側板部は、前記段差部の上に載置されると共に、前記段差部の上面から露出した前記接地電極と当接している
   請求項５に記載の電子回路モジュール。

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