JP2021158225A - シールドケース及び電子回路モジュール - Google Patents

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Abstract

【課題】シールドケース剥がれや電子回路モジュール剥がれの不具合を改善できるシールドケースを提供する。【解決手段】電子部品が搭載された回路基板に接合されて電子部品を覆うシールドケースは、シールドケースは、電子部品を覆う天板部と、天板部の周縁部から天板部と交叉する方向に突出して形成された複数の端子脚部と、有する。複数の端子脚部の各々は、天板部から伸張する脚部、脚部の先端から脚部と交叉する方向に延在し回路基板に接合された端子部と、端子部の各々の先端部を回路基板の端面に沿って屈曲させることで形成され回路基板の厚さを超える長さを有する拡張端子部と、を有する。【選択図】図６

Description

本発明は、シールドケース及び基板とシールドケースが一体となった電子回路モジュールに関する。
近年、無線通信機器に対し、あらゆる環境条件下で使用できることが求められ、また、小型で手軽に持ち運べて使用できるような小型化の要求が増えてきている。
さらに各国において、無線通信機器内部に搭載される無線モジュール等の電子回路モジュールに対し、電波認証等でメタルケース等のシールドケースによりシールドされることが適合条件として求められている。また、電子回路モジュールの内部回路保護やノイズ対策等のために回路基板のプリント基板（以下、基板ともいう）に取り付ける電子部品を覆うシールドケースが求められている。例えば、シールドケースは、半田接続用端子がない立方体の箱構造であって、基板に搭載してシールドケースの４辺の側面を基板に半田付けで取り付ける構造としている（特許文献１、参照）。
特開2016-114695号公報
無線通信機器の使用において、例えば、環境温度変化が激しい場合、基板の収縮や反りが発生する、または、持ち運び中に機器を落下させたときにあたえる衝撃や、ゆとりのない空間に電子回路モジュールを入れたときにあたえる曲げ反り等が、そのシールドケースの半田接合箇所に大きな応力ストレスをあたえ、接合箇所が剥がれるという不具合が発生する場合がある。さらに、電子回路モジュールをメイン基板に半田接合する場合も同様に、接合箇所が剥がれる電子回路モジュール剥がれという不具合が発生する場合がある。
従来技術では、上記剥がれの不具合を解決するため、シールドケースの半田付箇所を増やし接続強度をあげる対策をとっている。半田付箇所を増加のため、基板上の部品エリアが減らし、もしくは、基板外形寸法を大きくする必要が生じる。さらに、シールドケースを取り付けるための半田の使用量の増加や、半田接合箇所の半田状態検査の時間の増加等のデメリットが発生している。
また、半田接合箇所を増やし過ぎたことで逆に基板が反ったときに応力が逃げる箇所がなくなり、シールドケースが基板から剥がれるいわゆるシールドケース剥がれも発生している。
本発明は、前述した問題点に鑑みなされたものであり、従来技術のデメリットを低減し、かつ、シールドケース剥がれや電子回路モジュール剥がれの不具合を改善するシールドケースを提供することを目的とする。
本発明のシールドケースは、電子部品が搭載された回路基板に接合されて前記電子部品を覆うシールドケースであって、
前記シールドケースは、前記電子部品を覆う天板部と、
前記天板部の周縁部から前記天板部と交叉する方向に突出して形成された複数の端子脚部と、
を有し、
前記複数の端子脚部の各々は、
前記天板部から伸張する脚部、前記脚部の先端から前記脚部と交叉する方向に延在し前記回路基板に接合された端子部と、
前記端子部の各々の先端部を前記回路基板の端面に沿って屈曲させることで形成され前記回路基板の厚さを超える長さを有する拡張端子部と、
を有することを特徴とする。
本発明によれば、シールドケース剥がれや電子回路モジュール剥がれの不具合を改善することが実現可能となる。
本発明による第１の実施例の電子回路モジュールのシールドケースの上面図である。 第１の実施例の電子回路モジュールのシールドケースの側面図である。 第１の実施例の電子回路モジュールのシールドケースの斜視図である。 第１の実施例の電子回路モジュールのためのシールドケースを取り付ける基板の斜視図である。 第１の実施例の電子回路モジュールを示す斜視図である。 第１の実施例の電子回路モジュールにおけるシールドケースの端子脚部の近傍の斜視図である。 第１の実施例の電子回路モジュールを搭載するメイン基板の斜視図である。 第１の実施例の電子回路モジュールとメイン基板が一体となったアセンブリ基板を示す斜視図である。 第１の実施例の電子回路モジュールにおけるシールドケースの端子脚部の近傍の斜視図である。 第２の実施例の電子回路モジュールにおけるシールドケースの端子脚部の近傍の斜視図である。 第２の実施例の変形例の電子回路モジュールにおけるシールドケースの端子脚部の近傍の斜視図である。 第３の実施例の電子回路モジュールにおけるシールドケースの端子脚部の近傍の斜視図である。 第３の実施例の変形例の電子回路モジュールにおけるシールドケースの端子脚部の近傍の斜視図である。 第４の実施例の変形例の電子回路モジュールにおけるシールドケースの端子脚部の近傍の斜視図である。 第５の実施例のモジュールの分解斜視図である。 第５の実施例の電子回路モジュールを搭載するメイン基板の斜視図である。 第５の実施例の電子回路モジュールとメイン基板が一体となったアセンブリ基板を示す斜視図である。
以下、図面を参照しつつ本発明による実施例について詳細に説明する。なお、実施例において、実質的に同一の機能及び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複説明を省略する。
（第１の実施例）
［構成］
図１は、第１の実施例の銅、鉄、合金などの金属製のシールドケース１０の上面図である。図２は、そのシールドケース１０の側面図である。図３は、そのシールドケース１０の斜視図である。
シールドケース１０は、矩形の天板１０ａと、対向する二辺一組の側壁である側板部１１と、その４隅にオフセットされて形成された端子脚部１２と、を有する基板ＰＢ側が開口した略長方体である。４つの複数の端子脚部の各々は、天板１０ａからその法線方向に伸張する脚部１４と、脚部１４の先端から交叉する方向に延在する端子部１５と、端子部１５の先端の拡張端子部１６を有している。
シールドケース１０は、金属平板から板金加工により形成される。シールドケース１０は、天板１０ａとこれから張り出す端子脚部となる帯状部分（脚部１４と端子部１５と拡張端子部１６）と、側板部となる帯状部分（側板部１１）と、を有する金属平板から、各帯状部分を天板１０ａと交叉する方向に外側に折り曲げて形成され得る。
図４は、無線モジュール等の電子回路（図示せず）を搭載した電子回路モジュール（以下、モジュールともいう）のための基板ＰＢの斜視図である。基板ＰＢ上には導体パターンからなる金属パッドＭＰが、シールドケース１０の４隅にある端子部１５に対応するように配置されて形成されている。金属パッドＭＰ上にシールドケース１０が半田を介して取り付けられる。金属パッドＭＰは、その接合面が端子部１５よりも大きい面積で端子部１５がはみ出さない位置に設置される。金属パッドＭＰの寸法は、シールドケース１０の製造公差および端子部１５の外側と内側に適切な半田フィレットが形成されるためにある程度の金属パッドＭＰの面積を必要としている。金属パッドＭＰは基板ＰＢの端から例えば、０．３ｍｍ程度離して配置されることができる。図４に示すように、シールドケース１０が基板ＰＢを覆う領域から４つの金属パッドＭＰを除いた電子部品搭載面エリアＥＰＺを確保することができる。
［モジュール組立］
例えば、基板ＰＢの各金属パッドＭＰ上に半田ペースト（図示せず）を介してシールドケース１０の各端子脚部１２を置き、半田接合のためのリフローを施せば、図５に示すシールドケース１０を基板ＰＢに取り付けたモジュール２０を得ることができる。
図５は、シールドケース１０と基板ＰＢが一体となったモジュール２０を示す斜視図である。このように、モジュール２０は、電気回路を構成する種々の電子部品（図示せず）が搭載された基板ＰＢと、その電気回路上にそれらを覆うシールドケース１０が半田１９を介して取り付けられたシールドケース１０とから形成できる。
図６は、モジュール２０におけるシールドケース１０の端子脚部１２の近傍の斜視図である。リフロー等の半田加熱時、溶融した半田１９は端子部１５と金属パッドＭＰとの間に拡がる。また、端子部１５の幅が金属パッドＭＰの幅よりも狭いので端子部１５の両側と脚部１４側に半田フィレット１９ｆが形成される。
図６に示すように、拡張端子部１６は、端子部１５の先端部を基板ＰＢの端面に沿って屈曲させることで形成され基板ＰＢの厚さを超える長さを有している。図６に示すように、拡張端子部１６は、基板ＰＢの端面から離れていても、図示しないが基板ＰＢの端面に接していてもよい。こうすることで、モジュール２０を搭載すべきメイン基板（図示せず）との設計の自由度が高まる。
拡張端子部１６はその先端に第２端子部１５ａを有し、第２端子部１５ａは基板ＰＢの端面と交叉する外方向に屈曲し、電子部品搭載面エリアＥＰＺ（図４、参照）の反対側の裏面に沿った底面を有する接合部である。
［メイン基板への搭載］
図７は、モジュールを搭載する、例えば、通信端末用のメイン基板ＭＰＢの斜視図である。メイン基板ＭＰＢ上には導体パターンからなる金属パッドＭＰが、モジュール２０のシールドケース１０の４隅にある端子部１５の先端の第２端子部１５ａに対応するように配置されて形成されている。各金属パッドＭＰ上に各第２端子部１５ａが半田を介して取り付けられる。金属パッドＭＰは、その接合面が第２端子部１５ａよりも大きい面積で第２端子部１５ａがはみ出さない位置に設置される。金属パッドＭＰの寸法は、モジュール２０のシールドケース１０の製造公差および第２端子部１５ａの外側と内側に適切な半田フィレットが形成されるためにある程度の金属パッドＭＰの面積を必要としている。金属パッドＭはメイン基板ＭＰＢの端から例えば、０．３ｍｍ程度離して配置されることができる。
例えば、メイン基板ＭＰＢの各金属パッドＭＰ上に半田ペースト（図示せず）を介してシールドケース１０の各端子脚部１２（拡張端子部１６）の第２端子部１５ａを置き、半田接合のためのリフローを施せば、図８に示すモジュール２０をメイン基板ＭＰＢに取り付けたアセンブリ基板を得ることができる。
図８は、モジュール２０とメイン基板ＭＰＢが一体となったアセンブリ基板を示す斜視図である。このように、メイン基板ＭＰＢに搭載されたモジュール２０は、電気回路を構成する種々の電子部品（図示せず）が搭載された基板ＰＢと、その電気回路上にそれらを覆うシールドケース１０がメイン基板ＭＰＢの接合用の拡張端子部１６を有するシールドケース１０とから構成される。
図９は、モジュール２０におけるシールドケース１０の端子脚部１２の近傍の斜視図である。リフロー等の半田加熱時、溶融した半田１９は第２端子部１５ａと金属パッドＭＰとの間に拡がる。また、第２端子部１５ａの底面の面積が金属パッドＭＰの面積よりも小さいので第２端子部１５ａの周囲に、特に拡張端子部１６側に拡がった半田フィレット１９ｆが形成される。
［効果］
本実施例によると、端子部１５先端に拡張端子部１６（第２端子部１５ａ）を設けたので、半田の接合面積が増加する。これにより、シールドケース１０及びモジュール２０の接合強度をより大きくすることができる。よって、モジュール２０を実装するメイン基板ＭＰＢまで伸ばした拡張端子部を設けることにより、シールドケース１０の基板ＰＢからの剥がれとモジュール２０のメイン基板ＭＰＢからの剥がれを抑制する効果が期待できる。
（第２の実施例）
図１０は本実施例のモジュール２０の要部の端子脚部１２の近傍の斜視図を示している。本実施例のモジュール２０は、シールドケース１０の端子脚部１２の拡張端子部１６において、第２端子部１５ａの接合面の長手方向に延びる溝すなわち凹部１５ｄが形成されるように、第２端子部１５ａの先端に接合面の法線方向に突出する突出部１５ｃが設けられる以外の構成は、第１の実施例と同一である。
本実施例のモジュール２０において、半田接合時に、第２端子部１５ａの周囲の半田フィレット１９ｆに加えて凹部１５ｄに半田が充填される。これにより、拡張端子部の第２端子部１５ａと半田の接触面が基板法線方向に伸びている（凹部１５ｄ）ため、基板搭載面方向へのずれに対する耐性が期待できる。
第２端子部１５ａの凹部１５ｄ内に半田１９が充填されるので、第１の実施例の効果に加えて、半田１９とシールドケース１０（端子部１５、第２端子部１５ａ、凹部１５ｄ）との接合面積が増加してシールドケース１０の接合強度を更に向上できる。
なお、端子部１５、第２端子部１５ａの凹部１５ｄの数は複数でも構わず、また、凹部１５ｄの伸長方向は任意に設定できる。例えば、図１１は本実施例の変形例のモジュール２０の要部の端子脚部１２の近傍の斜視図を示している。この変形例ではモジュール２０側の端子部１５の接合面にも凹部を設けその内に半田１９が充填されるような端子部１５の脚部１４側に接合面の法線方向に突出する突出部１５ｃｃが設けられている。これによって、更に接合面積が増加してシールドケース１０の接合強度を更に向上できることが期待できる。また、第２端子部１５ａ側に突出部１５ｃ（凹部１５ｄ）を設けずに、端子部１５の接合面にのみ凹部を設けてもよい。
（第３の実施例）
図１２は本実施例のモジュール２０の要部の端子脚部１２の近傍の斜視図を示している。本実施例のモジュール２０は、シールドケース１０の端子脚部１２の拡張端子部１６において、第２端子部１５ａの接合面の中央部には貫通孔１５ｂが設けられる以外の構成は、第１の実施例と同一である。
本実施例のモジュール２０において、半田接合時に、第２端子部１５ａの周囲の半田フィレット１９ｆに加えて貫通孔１５ｂに半田が充填される。これにより、拡張端子部の第２端子部１５ａと半田の接触面が基板法線方向に伸びている（貫通孔１５ｂ）ため、基板搭載面方向へのずれに対する耐性が期待できる。
第２端子部１５ａの貫通孔１５ｂ内に半田１９が充填されるので、第１の実施例の効果に加えて、半田１９とシールドケース１０（端子部１５、第２端子部１５ａ、貫通孔１５ｂ）との接合面積が増加してシールドケース１０の接合強度を更に向上できる。すなわち、第２端子部１５ａに貫通孔１５ｂを設けたので、その内周壁に形成される半田フィレット１９ｆが多くなり、シールドケース１０の接合強度をより向上できる。
なお、端子部１５、第２端子部１５ａの貫通孔１５ｂの数は複数でも構わず、また、貫通孔１５ｂが複数の場合の配列方向は任意に設定できる。例えば、図１３は本実施例の変形例のモジュール２０の要部の端子脚部１２の近傍の斜視図を示している。この変形例ではモジュール２０側の端子部１５の接合面に中央にも貫通孔１５ｂｂを設けその内に半田１９が充填されるよう構成されている。これによって、更に接合面積が増加してシールドケース１０の接合強度を更に向上できることが期待できる。また、第２端子部１５ａ側に貫通孔１５ｂを設けずに、端子部１５の接合面にのみ貫通孔１５ｂｂを設けてもよい。
更に、変形例として、上記の第２の実施例の凹部１５ｄのための突出部１５ｃを貫通するように貫通孔を設けることもできる。当該変形例によっても、第１〜第３の実施例の効果に加えて、接合面積の増加分のシールドケース１０の接合強度向上が期待できる。
（第４の実施例）
図１４は本実施例のモジュール２０の要部の端子脚部１２の近傍の斜視図を示している。本実施例のモジュール２０は、基板ＰＢ上面上の金属パッドＭＰ（基板ＰＢの端面から離れた位置にある）から続く基板端面に設けられた溝型金属パッドであるスルーホールＭＰＴが、シールドケース１０の端子脚部１２の拡張端子部１６に嵌合されるように形成されている以外の構成は、第１の実施例と同一である。
本実施例のモジュール２０において、モジュール組立の半田接合時に、シールドケース１０の端子脚部１２の端子部１５が基板ＰＢの金属パッドＭＰとの間に、並びに同拡張端子部１６が基板ＰＢ端面のスルーホールＭＰＴとの間に、半田がそれぞれ充填される。
よって、本実施例のモジュール２０によれば、基板ＰＢに搭載されたシールドケース１０では、基板ＰＢの搭載面に広がる方向に垂直な方向に伸びるスルーホールＭＰＴとの半田接合強度の増加が期待できると共に、基板ＰＢのスルーホールＭＰＴの有る端面に極めて近くにシールドケース１０を搭載できるようになる。
また、本実施例のモジュール２０において、メイン基板ＭＰＢへの半田接合時に、第２端子部１５ａの周囲の半田フィレット１９ｆに加えてスルーホールＭＰＴにも半田が充填され得る。これにより、スルーホールＭＰＴが基板法線方向に伸びているため、基板搭載面方向へのずれに対する耐性が期待できる。
（第５の実施例）
図１５は本実施例のモジュール２０の分解斜視図を示している。本実施例のモジュール２０は、シールドケース１０の端子脚部１２の拡張端子部１６において、第２端子部１５ａの他に、基板ＰＢの端面に平行な方向に伸長する接合部である第３端子部１５ａａを有する以外の構成は、第１の実施例と同一である。
図１６は、本実施例のモジュール２０を搭載する、例えば、通信端末用のメイン基板ＭＰＢの斜視図である。メイン基板ＭＰＢ上面上の導体パターンからなる金属パッドＭＰ（メイン基板ＭＰＢの端面から離れた位置にある）と端面に設けられた溝型金属パッドＶＭＰが、モジュール２０のシールドケース１０の第２端子部１５ａと第３端子部１５ａａに対応するように配置されて形成されている。
本実施例のモジュール２０において、半田接合時に、実施例のモジュール２０の第２端子部１５ａは金属パッドＭＰとの間に、同第３端子部１５ａａは溝型金属パッドＶＭＰとの間に、半田がそれぞれ充填される。
図１７は、本実施例のモジュール２０とメイン基板ＭＰＢが一体となったアセンブリ基板を示す斜視図である。このように、本実施例のモジュール２０によれば、メイン基板ＭＰＢに搭載されたモジュール２０は、メイン基板ＭＰＢと基板ＰＢのそれぞれの搭載面に広がる方向に垂直な方向の半田接合強度の増加が期待できると共に、メイン基板ＭＰＢの溝型金属パッドＶＭＰの有る端面に極めて近くにモジュール２０を搭載できるようになる。
いずれの実施例においても、例えば高周波を遮蔽するシールドケースを備えたモジュール及びそれを用いた携帯電話機、携帯情報端末等の通信装置に利用できる。
１０ シールドケース
１２ 端子脚部
１４ 脚部
１５ 端子部
１５ａ 第２端子部
１５ａａ 第３端子部
１５ｂ 貫通孔
１５ｃ 突出部
１５ｄ 凹部
１６ 拡張端子部
２０ 電子回路モジュール
ＰＢ 基板
ＭＰ 金属パッド

Claims (9)

  1. 電子部品が搭載された回路基板に接合されて前記電子部品を覆うシールドケースであって、
    前記シールドケースは、前記電子部品を覆う天板部と、
    前記天板部の周縁部から前記天板部と交叉する方向に突出して形成された複数の端子脚部と、
    を有し、
    前記複数の端子脚部の各々は、
    前記天板部から伸張する脚部、前記脚部の先端から前記脚部と交叉する方向に延在し前記回路基板に接合された端子部と、
    前記端子部の各々の先端部を前記回路基板の端面に沿って屈曲させることで形成され前記回路基板の厚さを超える長さを有する拡張端子部と、
    を有することを特徴とするシールドケース。
  2. 前記拡張端子部は、前記回路基板の端面と交叉する方向に屈曲し、前記搭載面の反対側の裏面に沿った底面を有する接合部を有することを特徴とする請求項１に記載のシールドケース。
  3. 前記端子部の各々の前記回路基板に接合された接合面又は前記接合部の前記底面に凹部を有することを特徴とする請求項２に記載のシールドケース。
  4. 前記端子部の各々の前記回路基板に接合された接合面又は前記接合部の前記底面に貫通孔を有することを特徴とする請求項２又は３に記載のシールドケース。
  5. 前記拡張端子部は、前記回路基板の端面に平行な方向に伸長する接合部を有することを特徴とする請求項１に記載のシールドケース。
  6. 前記拡張端子部の各々は前記回路基板の端面に接していることを特徴とする請求項２乃至５のいずれかに記載のシールドケース。
  7. 前記拡張端子部の各々は前記回路基板の端面から離れていることを特徴とする請求項２乃至５のいずれかに記載のシールドケース。
  8. 前記複数の端子脚部以外の前記天板部の周縁部から前記天板部と交叉する前記方向に突出して形成された側板部を更に有することを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載のシールドケース。
  9. 電子部品が搭載された搭載面を有する回路基板と、前記回路基板に接合されて搭載面上で前記電子部品を覆うシールドケースと、を有し、
    前記シールドケースは、前記電子部品を覆う天板部と、前記天板部の周縁部から前記天板部と交叉する方向に突出して形成された複数の端子脚部と、を有し、
    前記複数の端子脚部の各々は、
    前記天板部から伸張する脚部、前記脚部の先端から前記脚部と交叉する方向に延在し前記回路基板に接合された端子部と、
    前記端子部の各々の先端部を前記回路基板の端面に沿って屈曲させることで形成され前記回路基板の厚さを超える長さを有する拡張端子部と、
    を有することを特徴とする電子回路モジュール。
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