JP2021158202A

JP2021158202A - シールド構造および電子機器

Info

Publication number: JP2021158202A
Application number: JP2020056375A
Authority: JP
Inventors: 慎吾中川; Shingo Nakagawa
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2020-03-26
Filing date: 2020-03-26
Publication date: 2021-10-07
Also published as: US20210307221A1; CN113453522A

Abstract

【課題】搭載される電子機器の薄型化が可能なシールド構造を実現する。【解決手段】本発明の一態様に係る電子機器（１）は、電子部品（４）の周りに配置されるシールドフレーム（５）と、シールドフレーム（５）の上端側に設けられ、薄肉領域（６１）においてシールドフレーム（５）と電気的に接続される金属板（６）とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、回路基板に搭載された電子部品をシールドするシールド構造および該シールド構造を備える電子機器に関する。

従来、例えば特許文献１に記載のように、回路基板に搭載された電子部品からの電磁波（ノイズ）の放出および電子部品への電磁波の流入を防ぐシールド構造が知られている。

図６は、従来のシールド構造を備える電気機器の一例を示す断面図である。図６に示すように、電子機器１０１は、樹脂製の筐体１０２と、回路基板１０３上の電子部品１０４の周りに配置されるシールドフレーム１０５ａと、シールドフレーム１０５ａ上部の開口を塞ぐシールドカバー１０５ｂと、放熱板等の金属板１０６とを含んでいる。電子機器１０１は、シールドフレーム１０５ａとシールドカバー１０５ｂとによって電子部品１０４を覆うことにより電磁波を遮断している。

国際公開第２００６／０３５５４２号

しかし、前記従来のシールド構造では、筐体１０２が厚型化するという問題点があった。電子機器１０１では、回路基板１０３の上方にシールドカバー１０５ｂが配置されるが、電子部品１０４とシールドカバー１０５ｂとの間に、強度確保のために一定のクリアランスまたは柔軟性のある材料の封止が必要となる。同様に、シールドカバー１０５ｂと金属板１０６との間にも、強度確保のために一定のクリアランスまたは柔軟性のある材料の封止が必要となる。このようなクリアランスまたは封止のための間隔を確保する必要性があるため、従来のシールド構造では、電子機器１０１の厚み方向の寸法が大きくなり、厚型化する。

本発明の一態様は、前記従来の問題点に鑑みてなされたものであって、その目的は、搭載される電子機器の小型化が可能なシールド構造を提供することにある。

本発明の一様態に係るシールド構造は、回路基板の基板上面に搭載された電子部品の周りに配置され、前記基板上面側の下端が前記回路基板と導通するように前記基板上面に固定され、前記下端とは反対側の上端側が開放された導電性のシールドフレームと、前記シールドフレームの前記上端側に設けられ、前記電子部品および前記シールドフレームと対向する領域が薄肉化された薄肉領域になっており、前記薄肉領域において前記シールドフレームと電気的に接続される導電板と、を備えている。

本発明の一態様によれば、搭載される機器の小型化が可能なシールド構造を実現することができる。

本発明の実施形態１に係る電子機器を示す断面図である。前記電子機器の変形例を示す断面図である。前記電子機器の他の変形例を示す断面図である。図３に示される電子機器において、シールドフレームと金属板との接続部分から半田を取り除いた状態を示す断面図である。本発明の実施形態２に係る電子機器を示す断面図である。従来のシールド構造を備える電気機器の一例を示す断面図である。

〔実施形態１〕
以下、本発明の一実施形態について、図１を参照して説明する。本実施形態では、本発明に係るシールド構造を備えた電子機器について説明する。ただし、以下の実施形態に記載されている構成およびその組み合わせは、特に特定的な記載がない限り、本発明の範囲を当該構成のみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。

（電子機器の構成）
まず、本発明の実施形態１に係る電子機器の構成について説明する。図１は、本実施形態に係る電子機器１を示す断面図である。図１に示すように、電子機器１は、筐体２と、回路基板３と、電子部品４と、シールドフレーム５と、金属板（導電板）６と、を備える。回路基板３と、電子部品４と、シールドフレーム５と、金属板６とは、筐体２の内部に配置されている。

電子機器１は、例えば携帯電話端末、スマートフォン、タブレット端末、ＷＬＡＮまたは放送波を出力する無線通信機器等である。これらの各種電子機器において、後述するシールド構造を適用することにより、電子部品４の電磁波の干渉等が防止された電子機器を得ることができる。

筐体２は、例えば合成樹脂等で構成される外装パネルである。筐体２は、複数の部品から構成されていてもよい。筐体２は、例えば互いに分離可能な下側筐体と上側筐体とを含み、下側筐体と上側筐体とが互いに嵌め合わされる構成であってもよい。

回路基板３は、電子回路用の配線等が施されたプリント基板である。回路基板３の基板上面３１に、電子部品４が半田付け等によって搭載されている。

電子部品４は、回路基板３に搭載される各種の部品である。電子部品４は、例えばＩＣチップ、受動部品等である。また、電子部品４は、電源ＩＣ、ＣＰＵ、メモリ、無線回路等であってもよい。電子部品４は、単一の部品だけではなく、複数の部品からなっていてもよい。

シールドフレーム５は、金属等の電磁波を遮断可能な導電性材料からなる枠状部材である。シールドフレーム５は、電子部品４の周りを囲むように配置されている。本実施形態では、シールドフレーム５は、平面視において矩形形状であり、電子部品４の全周を囲む４辺にそれぞれ側壁部５１を有している。シールドフレーム５（側壁部５１）の基板上面３１側の下端は、基板上面３１に形成されたグランドパターンに導通するように半田７によって基板上面３１に接合されている。また、シールドフレーム５は、下端とは反対側の上端側に、シールドフレーム５の内側に突出した内フランジ部５２を有している。シールドフレーム５の上端側のうち、内フランジ部５２以外は開放されており、電子部品４と対向する位置に開口５３が形成されている。

金属板６は、電子機器１の筐体２に設けられる放熱板または補強板等である。金属板６は、シールドフレーム５の上端側に、開口５３を塞ぐように設けられている。金属板６は、電子部品４およびシールドフレーム５と対向する領域が凹部状に凹むことによって薄肉化した薄肉領域６１を有している。この薄肉領域６１は、例えば切削加工またはプレス加工等により成形されている。

金属板６は、シールドフレーム５の内フランジ部５２と接触する突起部６２を薄肉領域６１に有している。突起部６２は、薄肉領域６１において内フランジ部５２との対向位置に連続形成されている。突起部６２がシールドフレーム５の内フランジ部５２と接触することにより、シールドフレーム５と金属板６とが電気的に接続されている。

（電子機器の作用効果）
次に、本実施形態における電子機器１の作用効果について説明する。電子機器１のシールド構造は、回路基板３に搭載された電子部品４を、シールドフレーム５と金属板６とによって覆うことにより電磁波を遮断している。

ここで、電子機器１のシールド構造では、シールドフレーム５の上端側が、金属板６の薄肉領域６１を形成する凹部内に収容され、薄肉領域６１においてシールドフレーム５と金属板６とが電気的に接続されている。そのため、金属板６を薄肉化した分だけ、金属板６を回路基板３に近づけて配置することが可能となる。したがって、電子機器１の筐体２の厚み方向の寸法を小さくすることが可能となり、電子機器１を小型化（薄型化）することができる。

また、電子機器１のシールド構造では、電子機器１の筐体２に設けられる放熱板または補強板等の金属板６を、従来のシールドカバーとして機能させている。そのため、シールドカバーが不要となり、電子機器１をより小型化（薄型化）することができる。また、部品点数が減少するため、電子機器１の製造コストを低減することができる。さらに、シールドフレーム５と金属板６とが接続されているため、電子部品４の熱をシールドフレーム５から金属板６へ伝播させ、効率的に放熱することができる。

このように、電子機器１のシールド構造は、回路基板３の基板上面３１に搭載された電子部品４の周りに配置され、基板上面３１側の下端が回路基板３と導通するように基板上面３１に固定され、下端とは反対側の上端側が開放された導電性のシールドフレーム５を備えている。また、電子機器１のシールド構造は、シールドフレーム５の上端側に設けられ、電子部品４およびシールドフレーム５と対向する領域が薄肉化された薄肉領域６１になっており、薄肉領域６１においてシールドフレーム５と電気的に接続される金属板６を備えている。

電子機器１では、回路基板３およびシールドフレーム５と対向する金属板６の領域が薄肉化された薄肉領域６１になっており、この薄肉領域６１においてシールドフレーム５と金属板６とが電気的に接続されている。そのため、金属板６を薄肉化した分だけ、金属板６を回路基板３に近づけて配置することが可能となる。

したがって、本実施形態によれば、電子機器１の厚み方向の寸法を小さくすることが可能となり、電子機器１を小型化（薄型化）することができる。

（変形例１）
図２は、図１に示される電子機器１の変形例を示す断面図である。図２に示す電子機器１ａは、シールドフレーム５と金属板６とが電気的に接続される接続部分に、導電性の可撓性部材８が設けられている点が、電子機器１と主に相違している。

可撓性部材８は、導電性があり、かつクッション性を有するガスケット等のシール部材である。シールドフレーム５と金属板６との接続部分を覆うように可撓性部材８を設けることにより、例えばシールドフレーム５または金属板６に歪みが発生した場合であっても、シールドフレーム５と金属板６との電気的接続状態を維持することができる。また、シールドフレーム５と金属板６との接続部分に隙間が生じ難くなるため、電磁シールド効果を維持することができる。

したがって、電子機器１ａでは、シールドフレーム５または金属板６に歪みが発生した場合であっても、歪みを可撓性部材８が吸収して、シールドフレーム５と金属板６との良好な接続状態を維持することができる。

〔変形例２〕
図３は、図１に示される電子機器１の他の変形例を示す断面図である。図４は、図３に示される電子機器１ｂにおいて、シールドフレーム５と金属板６との接続部分から半田９を取り除いた状態を示す断面図である。図３および図４に示す電子機器１ｂは、シールドフレーム５と金属板６とが電気的に接続される接続部分において、シールドフレーム５の上端側が金属板６に形成された隙間に固定されている点が、電子機器１と主に相違している。

電子機器１ｂでは、シールドフレーム５の上端側に内フランジ部５２が形成されておらず、シールドフレーム５は側壁部５１によって構成されている。また、金属板６の薄肉領域６１に、シールドフレーム５（側壁部５１）の上端を挿入可能な隙間６３が形成されている。シールドフレーム５と金属板６との接続部分において、シールドフレーム５の上端側が金属板６に形成された隙間６３に挿入され、半田９によって、シールドフレーム５が隙間６３に固定されている。

これにより、例えばシールドフレーム５または金属板６に歪みが発生した場合であっても、半田９によって、シールドフレーム５と金属板６との電気的接続状態を維持することができる。また、シールドフレーム５と金属板６との接続部分に隙間が生じ難くなるため、電磁シールド効果を維持することができる。

したがって、電子機器１ｂでは、シールドフレーム５または金属板６に歪みが発生した場合であっても、半田９によって、シールドフレーム５と金属板６との良好な接続状態を維持することができる。なお、半田９に代えて、導電性接着剤によってシールドフレーム５を金属板６の隙間６３に固定してもよい。

〔実施形態２〕
本発明の他の実施形態について、図５を参照して説明する。なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。

（電子機器の構成）
まず、本発明の実施形態２に係る電子機器の構成について説明する。図５は、本実施形態に係る電子機器１１の構成を示す断面図である。図５に示すように、電子機器１１は、筐体２と、回路基板３と、電子部品４と、シールドフレーム１５と、金属板（導電板）１６と、を備える。電子機器１１は、シールドフレーム１５の１つの側端（側方）側が開放されている点、および金属板１６がＬ字形状になる点において、実施形態１に係る電子機器１と主に相違している。

シールドフレーム１５は、電子部品４の周りに配置されている。本実施形態では、シールドフレーム１５は、平面視において矩形形状の４辺のうちの１辺が開放された形状であり、電子部品４を囲む３辺にそれぞれ側壁部５１を有している。

金属板１６は、側面視において、回路基板３の基板上面３１と対向する基板上面対向部１６３と、回路基板３の１つの基板側面３２と対向する基板側面対向部１６４を有するＬ字形状に形成されている。金属板１６には、基板上面対向部１６３と基板側面対向部１６４にわたって、薄肉領域１６１が形成されている。これにより、電子機器１１の筐体２の厚み方向および幅方向の寸法を小さくすることが可能となる。

基板上面対向部１６３は、シールドフレーム１５の上端側を塞ぐように設けられている。基板上面対向部１６３は、シールドフレーム１５の内フランジ部５２と接触する第１突起部１６２を薄肉領域１６１に有している。第１突起部１６２は、薄肉領域１６１において内フランジ部５２との対向位置に連続形成されている。

基板側面対向部１６４は、シールドフレーム１５の解放された側端側を塞ぐように設けられている。即ち、シールドフレーム１５の解放された側端側に位置する、２つの側壁部５１の各端面が、基板側面対向部１６４に接続されている。また、基板側面対向部１６４は、回路基板３の基板側面３２と対向する位置に、基板側面３２と接触する第２突起部１６５を薄肉領域１６１に有している。第２突起部１６５は、薄肉領域１６１のうち基板側面３２との対向位置に連続形成されている。

（電子機器の作用効果）
次に、本実施形態における電子機器１の作用効果について説明する。上述した従来の電子機器１のように、シールドフレーム５が電子部品４の全周を囲む場合、電子部品４の周りにシールドフレーム５の側壁部５１の配置スペースを確保するために、回路基板３の端部から離して電子部品４を搭載する必要がある。

これに対し、電子機器１１では、シールドフレーム１５の基板側面対向部１６４と対向するシールドフレーム１５の側端側が開放されている。そのため、開放された側端側において、側壁部５１を配置するための配置スペースを確保する必要がなく、回路基板３の端部に近づけて電子部品４を搭載することが可能となる。

したがって、本実施形態によれば、電子機器１１の厚み方向の寸法と共に、電子機器１１の幅方向の寸法を小さくすることができる。

〔まとめ〕
本発明の様態１に係るシールド構造は、回路基板の基板上面に搭載された電子部品の周りに配置され、前記基板上面側の下端が前記回路基板と導通するように前記基板上面に固定され、前記下端とは反対側の上端側が開放された導電性のシールドフレームと、前記シールドフレームの前記上端側に設けられ、前記電子部品および前記シールドフレームと対向する領域が薄肉化された薄肉領域になっており、前記薄肉領域において前記シールドフレームと電気的に接続される導電板（金属板６，１６）と、を備えていることを特徴としている。

前記の構成では、回路基板およびシールドフレームと対向する導電板の領域が薄肉化された薄肉領域になっており、この薄肉領域においてシールドフレームと導電板とが電気的に接続されている。そのため、導電板を薄肉化した分だけ、導電板を回路基板に近づけて配置することが可能となる。したがって、電子機器の厚み方向の寸法を小さくすることが可能となり、電子機器を小型化（薄型化）することができる。

本発明の様態２に係るシールド構造では、前記様態１において、前記導電板は、前記シールド構造を備える電子機器の筐体に設けられる放熱板または補強板である構成としてもよい。

前記の構成では、電子機器の筐体に設けられる放熱板または補強板を、従来のシールドカバーとして機能させることができる。そのため、シールドカバーが不要となり、電子機器をより小型化（薄型化）することができる。また、部品点数が減少するため、電子機器の製造コストを低減することができる。さらに、シールドフレームと放熱板等の導電板とが接続されているため、電子部品の熱をシールドフレームから導電板へ伝播させ、効率的に放熱することができる。

本発明の様態３に係るシールド構造では、前記様態１または２において、前記導電板は、前記回路基板の１つの基板側面と対向する基板側面対向部を含み、前記シールドフレームは、前記基板側面対向部と対向する側端側が開放され、該側端側が前記基板側面対向部に接続されている構成としてもよい。

例えば、シールドフレームが電子部品の全周を囲む場合、電子部品の周りにシールドフレームの配置スペースを確保するために、回路基板の端部から離して電子部品を搭載する必要がある。前記の構成では、基板側面対向部と対向するシールドフレームの側端側が開放されている。そのため、解放された側端側において、シールドフレームの配置スペースを確保する必要がなく、回路基板の端部に近づけて搭載することが可能となる。したがって、電子機器の幅方向の寸法を小さくすることが可能となり、電子機器を小型化することができる。

本発明の様態４に係るシールド構造では、前記様態１から３のいずれかにおいて、前記シールドフレームと前記導電板とが電気的に接続される接続部分に、導電性の可撓性部材が設けられている構成としてもよい。

前記の構成によれば、例えばシールドフレームまたは導電板に歪みが発生した場合であっても、シールドフレームと導電板との電気的接続状態を撓性部材によって維持することができる。また、シールドフレームと導電板との接続部分に隙間が生じ難くなるため、電磁シールド効果を維持することができる。

本発明の様態５に係るシールド構造では、前記様態１から３のいずれかにおいて、前記シールドフレームと前記導電板とが電気的に接続される接続部分において、前記シールドフレームの前記上端側は、前記導電板に形成された隙間に挿入され、半田または導電性接着剤によって、前記シールドフレームが前記隙間に固定されている構成としてもよい。

前記の構成によれば、例えばシールドフレームまたは導電板に歪みが発生した場合であっても、シールドフレームと導電板との電気的接続状態を維持することができる。また、シールドフレームと導電板との接続部分に隙間が生じ難くなるため、電磁シールド効果を維持することができる。

本発明の様態６に係る電子機器は、前記様態１から５のいずれかのシールド構造を備えることを特徴としている。

前記の構成によれば、電子機器の厚み方向の寸法を小さくすることが可能となり、小型化（薄型化）された電子機器を実現することができる。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。

１、１ａ、１ｂ、１１電子機器
２筐体
３回路基板
４電子部品
５、１５シールドフレーム
６、１６金属板（導電板）
８可撓性部材
９半田
３１基板上面
６１、１６１薄肉領域
１６４基板側面対向部

Claims

回路基板の基板上面に搭載された電子部品の周りに配置され、前記基板上面側の下端が前記回路基板と導通するように前記基板上面に固定され、前記下端とは反対側の上端側が開放された導電性のシールドフレームと、
前記シールドフレームの前記上端側に設けられ、前記電子部品および前記シールドフレームと対向する領域が薄肉化された薄肉領域になっており、前記薄肉領域において前記シールドフレームと電気的に接続される導電板と、
を備えていることを特徴とするシールド構造。
前記導電板は、前記シールド構造を備える電子機器の筐体に設けられる放熱板または補強板であることを特徴とする請求項１に記載のシールド構造。
前記導電板は、前記回路基板の１つの基板側面と対向する基板側面対向部を含み、
前記シールドフレームは、前記基板側面対向部と対向する側端側が開放され、該側端側が前記基板側面対向部に接続されていることを特徴とする請求項１または２に記載のシールド構造。
前記シールドフレームと前記導電板とが電気的に接続される接続部分に、導電性の可撓性部材が設けられていることを特徴とする請求項１から３までのいずれか１項に記載のシールド構造。
前記シールドフレームと前記導電板とが電気的に接続される接続部分において、前記シールドフレームの前記上端側が前記導電板に形成された隙間に挿入され、半田または導電性接着剤によって、前記シールドフレームが前記隙間に固定されていることを特徴とする請求項１から３までのいずれか１項に記載のシールド構造。
請求項１から５までのいずれか１項に記載のシールド構造を備えることを特徴とする電子機器。